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Recent blog posts

Yurina O.
- Oct 21, 2020
低ノイズ降圧コンバータによりノイズとリップルを最小限に抑える

ノイズを最小限に抑えることは、試験/計測や無線アプリケ��ション向けのクロック、データ・コンバータ、アンプなど、ノイズの影響を受けやすいシステムの電源を設計するエンジニアに共通の課題です。人によって「ノイズ」という用語の意味するものは異なると思いますが、この記事ではノイズのことを、回路の中の抵抗やトランジスタにより発生する低周波数の熱ノイズと定義します。ノイズは、スペクトル・ノイズ密度曲線（単位はμV/√Hz）により、また出力積分ノイズ（単位は2乗平均平方根（RMS）μV）として確認することができ、一般的に100Hz～100kHzの特定の範囲にわたります。電源のノイズはA/Dコンバータの性能を低下させ、クロック・ジッタの原因になるおそれがあります。従来のクロックや、データ・コンバータ、アンプの構成には、図1のようにDC/DCコンバータ、その後に『TPS7A52』、『TPS7A53』、『TPS7A54...
Yurina O.
- Oct 20, 2020
高速データ・コンバータを使用した設計を迅速に成功させるポイント

航空宇宙/防衛システム、試験/計測機器、車載LIDARアナログ・フロントエンド（AFE）など、最新の高速データ・コンバータを使用したハードウェアの設計では、高周波数の入力、出力、クロック・レート、デジタル・インターフェイスなどに関して困難な課題に直面します。主な問題としては、FPGA（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）との接続、最初の設計パスを確実に機能させること、構築前のシステムの最適なモデリング方法の決定、などがあります。この記事では、それらの各課題について詳しく見ていきます。迅速なシステム開発新しいハードウェア設計を開始する前に、エンジニアは多くの場合、最も重要なチップを自身のテスト・ベンチで評価します。標準的な評価基板を動作させるのに必要な機器を用意したら、通常は非常に理想的な電源と信号源に使用して、コンポーネントの評価を行います。TIがほとんどの場合に行ってきたことは、最小限のテスト...
Yurina O.
- Oct 16, 2020
クルマの電動化による車載電圧ボード・ネットの発展

この記事では、次世代の車載アーキテクチャ向けの電圧ボード・ネットについて考察します。自動運転機能が普及し、快適で便利な各種機能やインフォテインメントなどの人気も高まる中、車の内部で必要となる電気エネルギーが急増しています。現在の車両では、センサやアクチュエータに加え、センサの情報を読み取りアクチュエータを制御する電子制御ユニット（ECU）が増え続けています。また、ハイブリッド車や電気自動車の需要の高まりから、電力効率が重要な設計目標になります。なぜなら、効率が向上すれば車の走行距離が伸びるからです。車載設計の電力効率を高めるために、より高電圧のボード・ネットが車に組み込まれるようになっています。高電圧ボード・ネットを使用すれば、（例えばハーネスの重量の減少により）車両が全体的に軽量化するだけでなく、高電圧によりアクチュエータに直接給電できることで、電圧変換が不要になります。高電圧ボード・ネットが1つしかないのがベストのように思われますが...
Yurina O.
- Oct 14, 2020
車載用カメラ・モジュール電源の選択

車載用カメラ・テクノロジの解像度、ダイナミック・レンジ、フレーム・レートの向上に伴って、特定の使用用途の要件に合った電源アーキテクチャの構築が必要になっています。この記事では、車載用カメラ・モジュールの電源に適用できる次の3つの考え方を見ていきます。完全ディスクリート完全一体化部分的一体化この記事では、データ処理機能を持たず、生のビデオ・データを別の電子制御ユニットに出力する小型カメラ・モジュールに焦点を当てます。このようなモジュールは、サラウンド・ビューやドライバー監視、スマート・ミラーなどのシステムによく使われており、ビデオ・データ出力と同じ同軸ケーブルによりレギュレーション前の電源電圧が供給されます。カメラ・モジュールに必要な電力の見積もりカメラ・モジュールの電源部を設計する際の最初のステップは、大まかにそれぞれのレールの電力バジェットを計算で求めることです。この計算結果と...
Yurina O.
- Oct 14, 2020
車載および産業における機能安全認証の合理化

機能安全設計は、正しく行うために厳密であること、文書化に加えて、時間も要します。このホワイトペーパーでは、工場のフロア用に設計する場合でも、高速道路の自動車用に設計する場合でも、機能安全設計する際にICを簡単に見つけて使用できるようにする方法について説明します。ホワイトペーパーを読む　「車載および産業における機能安全認証の合理化」（日本語PDF） ※すべての登録商標および商標はそれぞれの所有者に帰属します。 ※上記の記事はこちらの技術記事（2020年10月7日）より翻訳転載されました。 ※ご質問は E2E Support Forum にお願い致します。
Yurina O.
- Sep 29, 2020
デバイス・レベルの機能とパッケージ・オプションで車載設計のEMIを削減する方法

車載システムの進化が続く中、電力をさらに必要とするアプリケーションの数がますます増えています。高電力システムを設計するエンジニアは、低ドロップアウト（LDO）レギュレータから、効率が高く熱特性も良いDC/DC降圧コンバータに切り替えようとします。しかし、DC/DC降圧コンバータはLDOレギュレータに比べて電磁干渉（EMI）がかなり大きくなります。 EMIは、AM/FMラジオ受信機や運転アシスト・センサといった感度の高いコンポーネントに影響する場合があり、実際に多量のEMIは正常なシステムの動作を低下させたり、妨害したりもするので、CISPR（国際無線障害特別委員会）25クラス5のような公的規格では、内燃エンジンを有する車両および船舶に対してEMIの制限が定められています。基板レイアウトの制約の裏をかく最も簡単にEMIを低減する方法の1つが、正しいプリント基板（PCB）レイアウトを用いることです。降圧コンバータの場合...
Yurina O.
- Sep 24, 2020
流量計のバッテリ寿命を延ばす5つの事例

この技術記事では、昇降圧コンバータを塩化チオニル・リチウム（LiSOCl 2 ）バッテリと組み合わせたときに、バッテリ寿命を最大限に延ばしつつ、全体として必要な保守およびコストが減少する、5つの事例を見ていきます。水道メータとガス・メータは、電源として二酸化マンガン・リチウム（LiMnO 2 ）バッテリとLiSOCl 2 バッテリを使用します。LiMnO 2 バッテリに比べてLiSOCl 2 バッテリはエネルギー密度が高くワットあたりの費用対効果が良いため、スマート・メータによく使われます。しかし、LiSOCl 2 バッテリはインパルス応答が悪いため、過渡電流負荷の際に電圧が大きく低下する可能性があります。 LiSOCl 2 バッテリと一緒にハイブリッド層コンデンサ（HLC）や電気二重層コンデンサといったバッファ素子を使用することでパルス負荷能力を高めることは可能ですが、HLCとLiSOCl 2 バッテリを高い信頼性で組み合わせるにはコストがかかるので...
Yurina O.
- Sep 23, 2020
60GHzレーダーによる産業および車載マーケットの発展を考察する

人が操作していた機械や乗り物が、ほんの数十年の間で自律的に動作する、もしくは人がほぼ介入する必要がないインテリジェントな機械へと置き換わりつつあります。こういった進歩にともない、産業および車載マーケットでは、ビルや街や自動車がその周囲を感知してよりスマートに判断を下せる革新的なセンシング・テクノロジが必要とされています。エンジニアは、高分解能の検知能力、さまざまな環境に対応できる柔軟性、プライバシーを侵害しないといった、アプリケーションでミリ波（mmWave）レーダーによるセンシングを使用した場合のメリットを深く理解しようとしています。ミリ波センサは、高齢者モニタリングや、自動車の車室内モニタリング、ロボティクスなど、今後もさまざまなアプリケーションに組込まれていくでしょう。周波数規制により、ミリ波レーダー・センサを利用するアプリケーションに制限が課せられる場合があります。欧州と中国では76～81GHz周波数帯を比較的自由に使用できま...
Yurina O.
- Sep 16, 2020
世界を変えた半導体チップ

今から約60年前の1958年に、テキサス・インスツルメンツでエンジニアとして働いていたジャック・キルビーが集積回路（IC）を発明しました。この技術記事では、この発明がどのように車の安全性、水漏れ検出可能なスマートメータおよびポケットサイズの超音波を実現しているのかをご紹介します。「 IC が電子機器のコストを 100 万分の 1 にまで下げることになるとは思ってもいなかった」 – ジャック・キルビー (Please visit the site to view this video) ジャック・キルビーが最初のICを発明したとき、これがやがて私たちの現在の生活に欠かせない多くの電子機器の実現につながるとは知る由もなかったでしょう。なぜなら、それは、電子機器のサイズを小型化し、信頼性と効率を向上させながら電子機器のコストを削減し、最終的にはより良い世界の創造に貢献するために今後数十年にわたり起こる半導体技術の漸進的イノベーションを予測できなかったからです...
Yurina O.
- Sep 15, 2020
PSpice for TIを使用して複雑なアナログ電源および信号チェーン回路をシミュレーションする方法

多くのハードウェア技術者は、厳しいプロジェクト日程の中で結果を出すことを求められます。回路設計者やシステム設計者はすべてのツールを駆使して、正確で堅牢な設計を初回で正常に動くように作り上げなければいけません。このような要望や昨今の在宅勤務の増加もあり、リモートで使用できる回路シミュレーションおよび検証ツールの需要がこれまで以上に高まっています。アナログ回路の設計とシミュレーション用のソフトウェア・ツールは、ほぼすべてのハードウェア技術者が日常的に利用しています。TIでは、Excelをベースにした単純な計算ツールから予想性能を視覚的に表現するものまで、ほぼすべてのTIデバイス・ファミリの設計を補助する多数の設計ツールを用意しています。 WEBENCH ® Power Designer は、無料のオンライン電力設計ツールです。このツールは基本的な入力・出力仕様を取り込んで、全回路図とBOM（部品表）をすばやく生成します...
Yurina O.
- Sep 14, 2020
TIのクラウドベースのツール群を使い簡単な3ステップで開発をスタート

新しい開発キットを受け取ったらすぐに設計を始めたくなることでしょう。使っているツール群が、正しいツールやリソースを自動で検索してくれないのであれば、面倒なインストール作業を手動でしなければなりません。 TIのクラウドベースの開発ツール群を使うことで、ローンチパッド開発キットを接続してすぐにソフトウェア例を実行できるほか、アプリケーションの開発とデバッグができるようになります。その手順は次の3ステップです。開発キットが到着したら、 TI DevTools page に接続します。キットをPCに接続します。接続すると、キットとクラウド上のツール群が通信するために必要な小容量のソフトウェア・エージェントをインストールするよう促されます。ツール群がキットを認識すると、開発の開始についてのステップ・バイ・ステップの説明が表示されます。 TI 組込み向け開発ポータル TIのプロジェクト・ウイザードで...
Yurina O.
- Aug 31, 2020
優れた測定システムにより、高ノイズ環境でのEV/HEVのバッテリの健全性を改善する方法

電気自動車およびハイブリッド電気自動車（EV/HEV）が主流として受け入れられるには信頼性が不可欠ですが、信頼性を高めるには、車内のバッテリ・セルの測定精度が向上しなければなりません。測定精度のレベルを上げるには、データを取得する際や取得したデータをメイン・プロセッサに伝送する際の妨げとなる、高レベルのノイズへの対策が必要です。バッテリ・セルの電圧、温度、電流を高い精度で測定するだけでは不十分であり、これらを同期させることが要求されます。図 1 ：バッテリ・セルのモニタリングを要する電気自動車内の電源の例 EV/HEVのノイズ源は異なる周波数で発生し、振幅もさまざまなので、セルの電圧、温度、バッテリ・パックの電流の測定に影響しないようにノイズをフィルタリングする最適な方法を判断するのは、非常に困難です。測定に誤差があると、バッテリ充電状態の誤通知、過充電のおそれ、バッテリ・セルの過度の放電といった、さまざま結果につながりかねず...
Yurina O.
- Aug 28, 2020
高速アンプを用いた設計によくある3つの疑問

高速アンプを使って設計する際には、共通の仕様に精通し、考え方をある程度理解しておくことが重要です。この技術記事では、ゲイン帯域幅積（GBW）が50MHz以上を高速オペアンプとしますが、それ以下の速度のデバイスにもここで紹介する考え方が当てはまる場合もあります。高速アンプを用いる場合に設計者がよく抱く疑問をいくつか紹介していきます。 Q ：一部の高速オペアンプの仕様に最小ゲインが規定されているのはなぜですか？ A ：不完全補償型オペアンプには閉ループの最小ゲイン安定仕様がありますが、ユニティ・ゲイン安定アンプと比べて不完全補償型オペアンプは、消費電流が同じ場合にGBWが広くノイズが低くなります。「不完全補償型」とは単純に、Aol（開ループ・ゲイン）の応答曲線上に0dBより上の2番目の極があることを意味します。この2番目の極によって、アンプの安定性を保証するのに必要な最小ゲインも定まります。図1のように、Aol曲線が...
Yurina O.
- Aug 28, 2020
電源設計のヒント：アクティブ・クランプ・フライバック設計を最適化する方法

より小型のパッケージでより処理性能の高いデバイスがますます求められるようになる中、昨今のどの電源でも最も優先度が高いのが電力密度です。絶縁電源トポロジで最も人気が高いのはフライバックですが、従来のフライバックではリーク電流やスイッチング損失のためにスイッチング周波数に限度があり、ソリューションの小型化もしにくくなっています。高周波数のスイッチングでも、フライバック・トポロジを最適化して効率をはるかに高められる新しい方法があります。この記事では、ゼロ電圧スイッチング（ZVS）が可能なアクティブ・クランプ・フライバック・トポロジで電力密度を高められる仕組みを説明し、さらなる効率向上のためにトポロジを最適化する2通りの方法をご紹介しようと思います。その1つはスイッチ・ノード容量の削減、もう1つは2次共振回路の利用です。従来のフライバック・トポロジの効率が制限される要因となる部品の1つが、パッシブ・クランプです。これは、スイッチ...
Yurina O.
- Aug 27, 2020
CANの設計課題への対処　第1部：CAN信号の終端処理を分かりやすく

CAN（Controller Area Network）システムは、一般的なインターフェイスのように見えますが、CANシステムを設計および実装したりする際には、疑問や問題がたくさん湧き出てくるでしょう。すでに多くのエンジニアがこのような課題に取り組んできました。この「よく聞かれる質問」記事シリーズの第1部では、CANシステムの信号終端処理を取り上げます。 CANバス信号でネットワーク内のすべてのCANノードに信号を伝える際には、適切に終端が施されているかどうかが非常に重要となります。正しく終端されていないと、CANバスのように物理的に長い導体では信号反射が起こり得るため、バスの各所間の通信が制限される可能性があります。 CANが含まれるほとんどのアプリケーションは車内ネットワークに関係していますが、下記の質問と回答は産業用アプリケーションにも当てはまります。質問 ①： 1 つのバスには CAN ノードをいくつまで接続できますか...
Yurina O.
- Aug 27, 2020
車載システムの12Vおよび24Vのエンジン負荷を効率的に駆動する方法

内燃エンジン（ICE）は、19世紀頃から存在している機械システムです（図1）。燃料だけで何千馬力もの力を生み出し、止まっている状態の車を3秒以内でおよそ時速96キロに加速することを考えると、その働きは驚異的です。しかし、その恩恵をいつまでも受けられるわけではありません。アメリカやEU、中国といった各国政府の規制強化により、輸出車の排ガスを最低レベルにすることが求められています。自動車産業はそれに応えて、電気自動車（EV）に加え、従来のICEの内部に電気サブシステムを組み込んだハイブリッド電気自動車（HEV）を作るための電化に取り組んでいます。図 1 ：従来の内燃エンジン TI の車載 12V ～ 24V エンジン負荷インターフェイスのリファレンス・デザインをご覧ください。設計の準備はいいですか？どのようにエンジンを電化するのか？もちろん、燃焼プロセス自体を電化することはできません...
Yurina O.
- Aug 26, 2020
DC/DC降圧コンバータを使用して商用車の先進的安全機能を強化する

運転手と歩行者の安全は、現在、そしてこれからの車両を設計するエンジニアにとって最重要課題です。それは、自動運転であっても半自動運転であっても同じです。最近の統計によると、交通事故のうち73%以上が、特に商用車の場合に、死角、携帯電話の使用、運転手の疲労や不注意が原因で生じています。また、車線逸脱警告や自動緊急ブレーキといった先進運転支援システム（ADAS）を車に搭載することで、事故の確率を80%以上も減らせることが研究でわかっています。これらのシステムが、運転手がよく起こすミスを効果的に防ぐことができるからです。多くの国の政府が、ADASやその他の高度な安全機能を商用車に装備することを義務付ける規制を定めています（図1）。例えば、死角検知、アダプティブ・クルーズ・コントロール、車線逸脱警告といった機能です。しかし、車載システムを設計している設計者にとって、これはセンサ（レーダーやカメラ）と高性能プロセッサを増やすという意味になり...
Yurina O.
- Aug 25, 2020
車載インフォテインメント・システムの温度測定機能の向上

現在の自動車には、これまで以上に複雑なインフォテインメント・システムやクラスタ・システムが搭載され、ヘッド・ユニットや統合型コックピットで驚くほど豊富な機能を提供しています。たとえば、ナビゲーション、車両診断情報、ワイヤレスおよびBluetooth®接続、音楽の再生、ビデオ・エンターテインメントなどです。車のダッシュボード上に増え続ける電子コンテンツは、直感的で楽しい体験を乗る人に提供する一方で、より多く、エネルギーを消費し、熱を発します。インフォテインメント・システムやクラスタ・システムによる発熱量が増加していることで、自動車メーカーは新たな熱管理の課題に対処する必要に迫られています。顧客を惹きつけるために機能豊富で快適な運転体験を提供しながら、これらのシステムの重要な機能を安全かつ高い信頼性で確実に動作させることを、限られた予算内ですべて実現する必要があります。 ...
Yurina O.
- Aug 19, 2020
電力密度の基本技術

最新の電力供給ソリューションにおける電力密度の重要性とその価値は、どれだけ強調しても足りません。高電力密度設計の基本技術をより深く理解するために、この技術記事では高電力密度ソリューションで最も重要な次の4つの観点について説明します。損失発生の低減最適なトポロジと制御の選択効果的な熱除去機械部品および電気部品の集積化によるシステム体積の削減また、TIと連携し、この4つの観点を支える高度な技術的能力と製品を利用することで、高電力密度を達成する取り組みをどのように強化できるかもお見せします。しかし、まずは電力密度とは何かを明確にし、電力密度の値を基にソリューションを比較するときの重要な点を明らかにしましょう。電力密度とは電力管理アプリケーションの場合、電力密度とは単純に、コンバータの定格（または公称）出力電力を...
Yurina O.
- Aug 18, 2020
自動車業界を変革する4つのオーディオ関連トレンド

自動車業界は、快適な運転体験を創出することに注力していますが、そのために燃費や製造コストを犠牲にするわけにはいきません。新しいオーディオ技術を組み込むことでユーザー体験を拡大し、安全を確保するために、OEMはオーディオ・システムのアーキテクチャの刷新に取り組んでいます。マイク、アンプ、スピーカーに加えて高度なデジタル信号処理を使用する手法は、背景雑音の低減、クリアな車内会話、緊急通話および高忠実度ハンズフリー通話の実現に有効です。車載オーディオ設計を変える、オーディオに関する4つのトレンドを紹介します。トレンド No. 1 ：アクティブ・ノイズ・キャンセリング・システム家電業界ではすでに一般的ですが、アクティブ・ノイズ・キャンセリングを採用するOEMが増えています。パッシブな遮音や特殊なタイヤといった従来のノイズ・キャンセリング技術では、車体重量が増し、燃費が悪くなります。アクティブ・ノイズ・キャンセリング...
Y.U
- Aug 6, 2020
[FAQ] ハイサイド・スイッチ（HSS）を使用してマルチモジュール車載LEDリア・ライト・システムにOFAF機能を組み込む方法

この記事では、お客様からよく寄せられる質問とそれに対する回答をまとめています。図1のような標準的なLEDリア・ライトは、テール・ランプ、ブレーキ・ランプ、方向指示器といった複数の表示灯機能で構成されています。ランプの形やデザインに基づいて、複数のLEDドライバとLEDプリント基板（PCB）を使用してそれぞれの表示灯機能が実装されます。さらに、リア・ライトの各ランプは、車体制御モジュール（BCM）により個別に点灯/消灯します。図1：リア・ライトとBCMとの接続このような車載リア・ライト・シ...
Yurina O.
- Aug 4, 2020
TIのミリ波占有センサを使用してエネルギー効率の良いスマート・エアコンを設計する

先進国のみならず開発途上国でも、快適な居住環境を維持するために人々はこれまで以上にエアコンに頼るようになっており、エネルギー消費量が急速に増加しています。国際エネルギー機関が発行した「 The Future of Cooling 」というレポートによると、現在の総エネルギー消費量のうちの10%をエアコンが占めています。エアコンの電気使用量は2050年までに3倍になると予測され、これは米国、EU、日本の現在の電力供給容量を合わせたものに匹敵します。住宅や商業ビルに設置されるエアコンの数は、現在の16億台から、2050年までに56億台に増加すると考えられており、今後30年間で、エアコンが1秒ごとに10台販売される計算になります。エアコンの占有センシングの役割人の存在を検知する占有センシングを利用して、室内の活動レベルに合わせて最も必要とされる場所に風を向けることで、エアコンはもっと賢くなり、エネルギー効率が向上します...
Yurina O.
- Aug 3, 2020
PWMの手法による高性能流量トランスミッタの構築

センサは工場環境内のプロセスに対して各種の測定を行い、それに基づいて、システム全体の状態をプログラマブル・ロジック・コントローラ（PLC）により制御します。一般的な測定値は、温度、圧力、流量、液位などです。流量トランスミッタの設計時に使用できる手法はいくつかありますが、ここではPWMを取り上げます。ここでご紹介するアプリケーション・ノートでは、「超低消費電力での高速セトリング・タイムといった機能の実現にPWMの手法を利用できるか？」という質問について解説しています。ループ給電により4～20mAを出力するフィールド・トランスミッタは、プロセス・オートメーションのための事実上の業界標準です。フィールド・トランスミッタでPWMから4～20mAへの変換を行うのには、次のような理由があります。単純さ堅牢性コスト最適化新しいアプリケーションでは...
Yurina O.
- Jul 28, 2020
ウェアラブル体温センサによる個人に合わせた体温測定

4つのバイタルサイン（生命兆候：呼吸、体温、血圧、脈拍）のうち、個人個人や測定のタイミングによるばらつきが最も少ないのが体温です。私たちは皆、平熱は37℃（98.6°F）だと教えられてきました。これが平均値であることは多くの人が理解していますが、集団に対する平均だと思っているでしょう。これが時間平均でもあると言うと、ほとんどの人が驚きます。私たちの体温は、身体活動、サーカディアン・リズム、ホルモン変動、体重、年齢によっても、常に変動しているのです。最近の出来事により、ウェアラブル体温センサへの関心が急速に高まっています。ユーザーが病気または感染症にかかったかもしれないことを直ちに知らせてくれるこの体温計のおかげで、感染症がそれ以上広まらないように自主隔離する余裕ができるからです。ウェアラブル体温センサによって初めて、ユーザーの体温サイクルに関する重要な知見も得られるようになったので、個人個人の正常状態に合わせてカスタマイズするようなアルゴリズムが可能になり...
Yurina O.
- Jul 17, 2020
高電圧システム用電流センシング技術を正しく選択する方法

EVの自動運転や電気飛行機が話題を集め、無人生産ラインの導入が進むなど、動力の電動化やオートメーション技術の進歩はめざましく、現在、私たちは、オートメーションとスマート・モニタリングを中心とする第四次産業革命（ Industry 4.0 ）の真っ只中にいます。電動化の動きが加速するなか、高効率かつ高性能を実現する高電圧システムの重要性は高まる一方です。この記事では高電圧用途を対象として電流センシング技術を正しく選択する方法について説明します。高電圧ドメインに組み込まれるシステムでは、交流か直流かを問わず、高圧電源と負荷から人や回路を守るために信号と電源との十分な絶縁が必要です。また、システムに搭載される機能がますます増えるなか、性能を向上させつつ小型化を追求する取り組みも求められています。このようなニーズは、高密度フォーム・ファクタを採用する際のさまざまな問題を生じさせる一方で、低コストかつシンプルな設計で高性能を維持しています...