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    • Feb 20, 2017

    IoT機器の電源設計について

    IoT(モノのインターネット) という言葉には、寿命を終えた電化製品を救う甘い響きがあります。一度消え去ったデバイスが今は見られ、一度は通信できなくなったものがまた通信できるようになります。電化製品はこれらの機能により、電話などの家電製品とシームレスに互いに繋がり動作するようになりますが、それは簡単なことではありません。多機能化は、より多くの電力を必要とするためで、すべての注目が新しい通信機能に注がれている中、IoT機器を完全に動作させるためには電源の設計を見直さなければなりません。 残念ながら...
    • Feb 14, 2017

    パワー・モジュールのデータシートを読み解く – パート2

    パート1 では、パワー・モジュールのデータシートの表紙の記載事項以外に、集積機能やソリューション・サイズに関した、総合的な情報を得ることが大切なことを説明しました。このパート2では、同様の問題として、パワー・モジュールの過渡応答特性と効率について説明します。 過渡応答特性は、パワー・モジュールのデータシートの表紙に記載された箇条書きのうち、最も読み取ることが困難なものの一つです。このせいで、「超高速の過渡応答」というメーカーの宣伝文句が全く無意味になる危険性もあります。敏感なデジタル負荷では、超...
    • Feb 14, 2017

    パワー・モジュールのデータシートを読み解く – パート1

    私たちが理解していると思っている規格や条件でも、本当の意味で理解されていないものがあります。時間をかけてまで、小さな文字で書かれた注釈を読みますか? 他の重要な資料と同様に、データシートにも注釈があります。良さそうなことだけを書いてあるデータシートの1ページ目の仕様に続いて、20ページもの注釈が付いていることもあります。これは特に、パワー・モジュールに当てはまります。それは多くの機能を集積することで、デバイスの重要な詳細事項が隠されてしまうことがあるためです。データシートの表紙だけを読んで評価を...
    • Feb 9, 2017

    USB充電器をType-AからType-Cへアップグレードする際の要件

    USB充電器はますます普及しており、汎用品になりつつあるようです。USBポートはコンピュータにしか付いていなかった頃から、壁などのコンセントやクルマのパネル、航空機の座席などで利用されるようになっています。 従来のUSB Type-A充電器は、一つの電圧しか扱えませんでした。これでは、簡単な高位設計にしか役に立ちません。図1に簡単な回路図を示します。RFBL とRFBUで構成された抵抗分割回路は、閉ループで安定化した出力電圧をVBUSに印加します。この回路構成では、左のフライバック・コ...
    • Feb 3, 2017

    デルタ・シグマ変調器を使用した絶縁高電圧測定

    モーター駆動やパワー・インバータなど、多くのアプリケーションでは電流と電圧の絶縁測定が必要になります。TIの絶縁型デルタ・シグマ変調器は、電流検出向けに最適化されていますが、電圧測定でも高い性能を提供します。 こうしたアプリケーションでは、抵抗分割器の選択時に忘れてはならない重要な点があります。 例えば、パワー・インバータへの入力電圧のモニタが必要な場合を想定してみます。インバータへの最大入力電圧が390VACでリニア入力範囲が±250mVのデルタ・シグマ変調器(TIの AMC130...
    • Feb 3, 2017

    16ビットD/Aコンバータを使って、18ビット D/Aコンバータの 伝達関数をコスト効率良く実現する手法

    近年、多数の高分解能の高精度D/Aコンバータ製品が、産業用テスト・計測機器に採用されるようになりました。設計者は総システム・コストを削減するため、しばしば、低分解能を余儀なくされることがあります。本稿では、まず1個の16ビットD/Aコンバータと2個のオペアンプを使って18ビットD/Aコンバータを構成する手法について解説します。その後、18ビット精度の出力が得られる2種類の回路トポロジを解析します。その一つは1チャネルの16ビットD/Aコンバータを、もう一つは4チャネルの16ビットD/Aコンバータ...
    • Feb 3, 2017

    SAR ADCの応答時間:インターフェイス・トポロジによる違い(Part 3)

    このシリーズの Part 2 では、サンプルSの変換結果を、変換完了後でかつ次の変換の開始前にホスト・コントローラに伝送するシリアル・インターフェイスについて解説しました。また、このタイプのインターフェイスでは、低速クロックを使用した場合、 アナログ/デジタル・コンバータ(ADC) のスループットと応答時間が遅くなることも指摘しました。 インターフェイス・タイプ3:ADCが次のサンプル変換を行う時にデータ・ビットを伝送 このタイプのADCでは、サンプルSの変換結果は、ADCがサンプルS+1の変換を行って...
    • Feb 3, 2017

    SAR ADCの応答時間:インターフェイス・トポロジによる違い(Part 2)

    前稿 では、各データ・ビットを分解し、伝送するシンプルなシリアル・インターフェイスについて解説しました。また、このタイプのインターフェイスの使用は通常、低分解能または低速のADCに限定されることも述べました。 最新の高分解能(12ビット超)の 逐次比較型(SAR)アナログ/デジタル・コンバータ(ADC) は、ほとんどの場合、冗長/エラー補正技術の採用により、特に高スループット・レートでのADCの性能を向上しています。こうしたADCでは、最終的な変換結果は、すべての変換処理の完了後にのみ得られます。 イ...
    • Feb 3, 2017

    SAR ADCの応答時間:インターフェイス・トポロジによる違い(Part 1)

    本稿では、インターフェイス・トポロジが逐次比較型(SAR)アナログ/デジタル・コンバータ(ADC)のスループットと応答時間に与える影響について検討します。 SAR ADC は一般的にアクイジションと変換の2つの動作フェーズで構成されており、次のように機能します。 Ÿアクイジション・フェーズでは、サンプル・ホールド・スイッチが閉じており、SAR ADCは外部アナログ入力をサンプリング・コンデンサに取り込みます。その後、ホスト・コントローラが変換開始(SOC)信号を発して、アクイジション・フェーズを...
    • Feb 3, 2017

    SAR ADCの評価にコヒーレント・サンプリングとFFTウィンドウを活用(Part 1)

    アナログ/デジタル・コンバータ(ADC)を評価する際に、多くの設計者がADCのダイナミック特性を解析するために高速フーリエ変換(FFT)法を使用しています。このダイナミック特性テスト手法は、ADCの入力側に純シングルトーン正弦波信号を加え、ADCデータの周波数領域解析を行い、スペクトルに含まれるノイズと歪み成分を数量化します。ADCの特性を調べる際にコヒーレント・サンプリングを用いると、FFTのスペクトル成分を正確に分解することができます。コヒーレント・サンプリング基準に対応できないアプリケーシ...
    • Feb 3, 2017

    デルタ・シグマ変調器とデジタル・フィルタ使用時のシステム・トレードオフ

    デルタ・シグマ変調器の性能について分析する際、メーカーは一般に変調器をローパス・デジタル・フィルタと組み合わせることを前提にしています。その際、選択されるフィルタのタイプは多くの場合、3次sincフィルタです。 図1に代表的なsinc 3フィルタの周波数応答を示します。 図1:20MHz、OSR=256のsinc 3フィルタの周波数応答 sincフィルタは、CIC(カスケード積分コム)フィルタと呼ばれるデジタル・フィルタ・ファミリに属します。CICフィルタはハードウェア構造の効率が非常に高く、他...
    • Feb 3, 2017

    デルタ・シグマADCの基礎:デルタ・シグマ・ブロックについて

    デルタ・シグマ(ΔΣ)アナログ/デジタル・コンバータ(ADC)に関するブログ・シリーズの 最初の2回 では、デルタ・シグマADCで使用される2つの基本ビルディング・ブロック、すなわち変調器とデジタル・フィルタについて解説しました。しかし、デルタ・シグマADCには、それ以外にも多くのICが使用されています。機能ブロックと並んで、その個々のブロックにはさまざまなタイプが使用されていることから、多数のデルタ・シグマADCがアプリケーションに応じてカスタマイズされています。 本稿では...
    • Feb 3, 2017

    デルタ・シグマADCの基礎:デジタル・フィルタの機能

    デルタ・シグマ・アナログ/デジタル・コンバータ(ADC) を使用することにより、設計中のシステムで最高の分解能を実現できるかもしれません。しかし、このアーキテクチャのメリットを最大化するには、測定分解能の向上を可能にするためにADCのデルタ・シグマ変調器とデジタル・フィルタをどのように組み合わせればよいかを理解する必要があります。私が執筆した 「デルタ・シグマADCの基礎」シリーズ は、測定分解能を向上するために変調器とデジタル・フィルタを組み合わせる方法について解説しています。 Planet Ana...
    • Feb 3, 2017

    デルタ・シグマADCの基礎:デルタ・シグマ変調器について

    デルタ・シグマ・アナログ/デジタル・コンバータ(ADC)はデルタ・シグマ変調器とデジタル・フィルタで構成されます。変調器はアナログ入力をデジタル・ビット・ストリームに変換し、一方、デジタル・フィルタはビット・ストリームを、アナログ入力の大きさを表すデータ・ワードに変換します。 まず、変調器の働きを見ていきます。図1に示す、1次デルタ・シグマ変調器トポロジの非常に基礎的な分析から開始します。 図1:デルタ・シグマ変調器内部のブロック図 変調器は入力のサンプリング間隔を決定する変調器クロックから動作...
    • Feb 3, 2017

    ドローン・メーカーの設計課題を解決

    CES 2017で60を超える出展者がドローン技術のデモを実施し、ドローンがこの世界最大のエレクトロニクス展示会の重要な技術であることが証明されました。 荷物の配達や航空写真から、セキュリティ/監視モニタリング、通信に至るまで、ドローンはさまざまな方法で利用されています。しかし、ドローン開発者にはバッテリ駆動時間と飛行時間という2つの大きな技術的課題が残っています。空飛ぶロボットの障害物回避を可能にするために、ドローン・メーカーが方向制御やセンシングなどの機能を追加する中で、重量が増えており、ド...
    • Feb 3, 2017

    「インピーダンス・トラック」を使う高精度な電池残量計IC、デジカメやマウスなどの新用途開拓に向けて低コスト版登場

    ノート・パソコンやスマートフォンなどの携帯型電子機器では、1%刻みの残量表示が当たり前だ。これを可能にしているのが「インピーダンス・トラック」と呼ぶ技術を採用した電池残量計ICである。このICの低コスト版が、新用途を開拓すべく登場した。次なるターゲットは、デジカメやマウス、携帯型血圧計だ。電池駆動時間の延長に貢献する。 ノート・パソコンやスマートフォン、タブレット端末などの携帯型電子機器に欠かせない存在である電池(バッテリ)。この電池を使って動かすことができる時間を「電池駆動時間(バッテリ・ライ...
    • Feb 3, 2017

    FPGAやSoC設計を容易にするパワーIC

    産業用電子機器は、より小型の基板、より洗練された形、さらに低コスト化へと向かっています。このようなトレンドがあるがゆえに、電子機器設計者はPCB(プリント回路基板)の小型化と低コスト化を進めなければなりません。FPGA(Field Programmable Gate Array)やSoC (System on Chip)を使う産業用システムでは、小型・低コストに挑戦しながら、多数の電源ラインを必要とします。柔軟なパワーICは、そのようなアプリケーションでかなりのコスト節約と小型化を実現します。 ...
    • Feb 2, 2017

    マルチセル残量計の選択法

    最新の多くのシステムでは、バッテリ・パックから利用できる電力量を計測するために、バッテリ残量計が不可欠になっています。バッテリがシステムの一次電力源であっても、バックアップ電力源であっても、ほとんどのシステムでは信頼性の高い動作が必要になります。多くの場合、バッテリ・パックの残量を見積もることはそれほど容易ではありません。システムに応じて適切なバッテリ残量計を選択するために、理解しなければならない要素はさまざまです。 マルチセル・バッテリはバッテリ・パック内で1つ以上の直列セルを使用することを意...
    • Jan 26, 2017

    電気自動車システムに搭載される補助モータ製品 パート3

    三相インバータのスイッチングは、最小限の電流で必要トルクを得て最大限の効率を達成すると同時に、モータのトルクや速度の安定化のためにデジタル・ロジックで制御する必要があります。通常、これにはマイコンを使用します。限られたデジタル資源(非常に小型のプログラマブル・マイコンやハード・コードASIC)を使った6ステップ(台形波形)の通信制御手法を使った BLDCモータ の制御では、モータにホール・センサを使うことは、合理的で率直なやり方です。 この6ステップの手法には、トルクの非効率性に関連する、...
    • Jan 26, 2017

    電気自動車システムに搭載される補助モータ製品 パート2

    このブログ記事の パート1 では、EVの補助モータ・システムについて説明しました。これらのほとんどは低電圧で、低レベルから中レベルの消費電流のブラシレス三相DCモータであり、正しい専門知識があれば、機械的なロータ位置を磁気センサなし(センサレス)で制御可能です。これらの三相モータは、DC電源とGNDを3個の並列のレグ(ハーフブリッジ)により切り換える機能を持つ三相インバータで駆動します。モータの各相は各レグの中点につなぎ、直流電源Vdcとグラウンドの間で、相に電流を流せるようにします。 ...
    • Jan 26, 2017

    電気自動車システムに搭載される補助モータ製品 パート1

    EV(電気自動車)は、膨大な種類の製品で構成されています。EVは駆動システムに電気モータを使う輸送手段であり(ハイブリッド車は電気と内部燃焼システムを使います)、より広い定義では、電気推進システムと非電気推進システムにおいて、油圧やエンジンからのベルト駆動のシステムを電気モータに置き換えた、「電化」という言葉に拡張できます。この電化は、しばしば、バッテリ管理、バッテリ充電(車内または、車外の充電ステーション)、再生/回復充電、 DC/DCコンバータ やDC/ACインバータなどの、電力変換サブシステム...
    • Jan 23, 2017

    ビルをより環境に優しく、スマート化するIoTとその費用対価値

    建物は、基本的に居住者にとって快適な空間を提供しなくてはなりません。IoT(モノのインターネット)は、建物を居住者にとって単なるハコから、より認識されやすいものにすることで、居住者の環境を配慮し生活コストを抑えながら、より実りあるものに変えてくれます。 スマートビルを作るには、インテリジェントな照明やHVAC(空調機器)、火災報知器、ビルセキュリティ、そして互いを認識し合い、インテリジェンスを共有するようなエレベータ・システムが必要です。そうすれば、ビルは居住者と電力事業者の両方のニーズに迅速...
    • Jan 20, 2017

    ドライバー体験を豊かにする4つの技術トレンド

    交通安全を推進する米国の非営利団体、AAA Foundation for Traffic Safetyの 調査 によると、米国成人ドライバーは一日当たり最大58分を車内で過ごすそうです。このため、ドライバーが通勤や渋滞に割く車内での時間をより楽しく過ごしたいと思うのは自然なことです。自動車メーカーは、ドライバー体験を豊かにするために絶えず多くの機能を搭載しています。ここでは、触覚的なフィードバック機能のあるタッチスクリーンや、ノブの代替品、スマートガラス、ドライバーへの通知アプリケーションなどの革新...
    • Jan 13, 2017

    モバイル分光計を可能にする二次元MEMSアレイ

    デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)を空間的な光変調器として使うことで従来の分光法アーキテクチャの欠点を解消 マイク・ウォーカー (Mike Walker) Texas Instruments ハッキ・レファイ (Hakki Refai) Optecks 近赤外線(NIR)分光法において、携帯のしやすさと、研究室用の高性能の精度や機能をあわせ持つシステムは、大幅に強化されたリアルタイム分析機能を提供します。電池動作で小型のハンドヘルド分光計によって、産業用プロ...
    • Jan 13, 2017

    MSP430 イベントドリブンの移植  [msp430info soft]

    「 MSP432 イベントドリブン 速度性能 」のexampleを MSP430FR5969 に移植して、性能を測定しました。 EventLibは、Cの標準命令で作成されていますので、どのマイコンにも移植が可能です。EventLibの機能については、下記をご参照ください。 MSP432 イベントドリブン example MSP432 LPM0とLPM3のwait切り替えexample 1 FR5969 EventLibの性能測定 末尾添付example FR5969...