2002年に最初のロボット掃除機が発売されて以来、その性能はめざましく向上し、使用可能な場所や用途などの選択肢は著しく広がっています。主なロボット掃除機の多くは世代交代を重ね、すでに第6世代となっています。ここでは、ロボット掃除機の主な機能と現在のトレンドを紹介するとともに、ロボット掃除機の要件にモータ・ドライバがどのように対応しているかについて解説します。
ロボット掃除機を語る上で欠かせないデバイスがモータ・ドライバです。モータを駆動（ドライブ）して正しく掃除が行われるようにする部品ですが、まさにロボット掃除機の進化を推進（ドライブ）しているデバイスでもあります。他の家庭用ロボットと同様に、モータ・ドライバは性能を向上し続ける一方で、小型化も進んでいます。
ロボット掃除機には、今後、進路に迷うといった不器用さの改善と…
アナログ/デジタル・コンバータ（ADC）のノイズを把握するのは、経験豊富なアナログ設計者であっても難しいものです。デルタ-シグマADCには、ADCの分解能、リファレンス電圧、出力電圧によりさまざまに異なる量子化ノイズと熱ノイズが複合して存在します。システムのレベルではさらにシグナル・チェーン部品が加わりますが、その多くは異種のノイズ特性を持ち比較が難しくなるため、ノイズ解析はより複雑になります。
しかし、システムのノイズを予測しようとするなら、各部品のノイズがどれくらい影響するか、ある1つの部品のノイズが他の部品にどのように影響するか...
システム・ベーシス・チップ（SBC）とは
SBCは、コントローラ・エリア・ネットワーク（CAN）トランシーバ、またはローカル相互接続ネットワーク（LIN）トランシーバと内部/外部の「電源部品」が統合されたシンプルな集積回路です。電源部品としては、低ドロップアウト・リニア・レギュレータ（LDO）かDC/DCコンバータのいずれか、または両方が統合されます。
設計者が出力電力を増やす必要がある場合や、レイアウト上、トランシーバとディスクリートのLDO（またはDC/DCコンバータ）の両方を使用するディスクリート・ソリューションが要求される場合には、SBCが適しています。
SBCは市場にとって新しいものではありませんが、集積方法や性能面におけるイノベーションにより、SBCを搭載したデバイスは広く普及しています。自動車の設計者の場合は、高度な統合と信頼性の向上によって、より軽量で低コストの設計が可能になります。Classical CANからCANフレキシブル…
絶縁デジタル入力（関連製品：『ISO1211』、『ISO1212』）は、その名前からデジタル・アイソレータ（関連製品：『ISO7741』）と同じような機能に思えるかもしれませんが、実際には注目すべき違いがあります。内部構造や用途など、2つの絶縁機能の違いを簡単に見分けられるようになりましょう。
内部構造
デジタル・アイソレータは、ガルバニック絶縁のデジタル信号パスを提供するという基本的な、または強化された機能を果たしています。TI製品の絶縁構造は、絶縁バリアによる容量性絶縁であり、TIの相補型金属酸化膜半導体（CMOS）プロセス技術で作られた2つの高電圧コンデンサで構成されています。高周波キャリアの信号は絶縁バリアを越えて1次側から2次側に伝わり、TIのデジタル・アイソレータは最大12.8kVのサージ電圧と1.5kVの動作電圧に対して、二重の容量性バリアを破壊されることなく耐えることができます。デジタル・アイソレータの重要な要素の1つが…
近年、スマート・ホーム・テクノロジーが急速に拡大し、スマート・スピーカを使用する世帯はますます増えています。家電メーカーも、今やハイファイ・オーディオ出力を求められています。このタイプのオーディオ・テクノロジーは、冷蔵庫が食品リストを読み上げたり、照明スイッチが部屋から出る前に消灯を促したりすることを可能にします。
高度なオーディオ機能の追加はときに困難を伴い、既に制約のある設計をいっそう複雑にします。この記事では、スマート・ホーム・オーディオの設計に関連した4つの問題と、そのプロセスを単純にする方法を説明します...
I2Cアイソレータを設計に活用する際の課題や疑問を、オンラインの技術質問ページ、TI E2E™コミュニティに多くいただいた質問を基に、絶縁型I2Cデバイスの消費電流や絶縁電力の生成などに関して解説します。実際の設計で、信号と電力を絶縁する際にお役に立てれば幸いです。
1. I2Cの絶縁が必要なのはどのようなときですか？
絶縁は、システム内の2つの部品間で直流電流（DC）と不要な交流電流（AC）の流れを阻止する一方、信号と電力の転送は行います。一般に、絶縁は電子部品や人を危険な電圧や電流のサージから保護します。その中でも、人間の安全のための絶縁を強化絶縁と呼びます。多くのシステムでI2Cが世界標準としてよく使われるようになっており、そのため絶縁型I2Cはほとんどの高電圧市場で普及しています。
一般的な絶縁型I2Cアプリケーションには次のものがあります。
RS-485トランシーバは、落雷といった電圧サージ・イベントに通信が影響されうる屋外での運用にも耐えられるほど堅牢でなければなりません。設計のゴールが、設計の単純化や基板面積の削減などであっても、自然の中での利用に対応するできることが前提です。
それでは、設計したRS-485通信が高電圧イベントに耐えられるかどうかはどのように把握したらいいでしょうか。
国際電気標準会議により、エンジニアがシステムのサージ保護レベルを判断できるIEC 61000-4-5サージ規格が規定されています。IEC 61000...
オプトカプラは、LEDとフォトトランジスタを使用することで、電流を通さずに信号通信を行い、ガルバニック絶縁を実現できる低コストのソリューションとして40年以上にわたり利用されてきました。しかし、デジタル・アイソレーション・テクノロジーの進歩を考えると、RS-485システムでガルバニック絶縁を実現するうえでオプトカプラは本当に費用対効果の高い方法でしょうか？
図1は、オプトカプラを使用してガルバニック絶縁を実現するRS-485トランシーバの標準的な回路図です。このソリューションでは、2個の高速オプトカプラ...
デジタル・アイソレータに関するよくある質問をまとめました。デジタル・アイソレータの消費電力の確認方法や絶縁電力の生成についてなど、オンラインの技術質問ページ、TI E2E™コミュニティにお寄せいただいた疑問について解説します。
1. 基本デジタル・アイソレータと強化デジタル・アイソレータとの違いは何ですか？
基本デジタル・アイソレータは、DIN（ドイツ規格協会）V VDE（Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik）V 0884-11などの部品レベルの規格に則った一連のテストに合格することが必須です。DIN V VDE V 0884-11では、最大サージ絶縁電圧（VIOSM）、最大過渡絶縁電圧（VOITM）、最大反復ピーク電圧（VIORM）などの、アイソレータの耐電圧レベルを規定しています（ホワイト・ペーパー（英語）："High-voltage…
本シリーズの第1部では、電子システムのノイズ、標準的なシグナル・チェーンでのノイズの原因、アナログ－デジタル・コンバーター（以下、ADC）の固有ノイズ、高分解能ADCと低分解能ADCの違いについて解説しました。
第2部では、以下のようなトピックを取り上げて、基本的なADCノイズの説明をしたいと思います。
ADCノイズの測定
テキサス・インスツルメンツでのADCノイズの測定方法について説明する前に、ADCのデータシート仕様書を見るときは、システムではなくADCの特性を明らかにするのが目標であると理解することが重要です。そのため、ADCノイズのテスト方法、およびテスト・システムそれ自体は、テスト・システムの限界ではなく、ADCの機能を実証するものになるはずです。したがって、異なるシステムや条件でADCを使用すると、データシートに記されているものとノイズ特性に違いが出る可能性があります…
高分解能信号チェーン設計における基本的な課題の1つは、対象の信号をアナログ/デジタル・コンバータ（ADC）で分解できるように、システムのノイズ・フロアを十分に低く抑えることです。例えば、低ノイズの24ビット・デルタ-シグマADCであるTIの『ADS1261』を選択した場合、2.5SPSと128V/Vのゲインで、最小6nVRMSで入力信号を分解できます。
しかしシステム上で配慮が必要なのはADCのノイズだけではありません。アンプ、電圧リファレンス、クロック、電源などの構成要素すべてがノイズの原因となります。システムのノイズに与えるデバイスの累積的な影響は何でしょうか？さらに重要な点として、システムは対象の信号を分解できるようになるのでしょうか？
システムのノイズを十分に理解し、設計に活かせるよう、最近「信号の分解」シリーズという技術記事を書きました。このシリーズでは、代表的な信号チェーンの一般的なノイズ源を考察するとともに、ノイズを低減して高精度測定を維持する手法を解説しています…
シグナルチェーン設計における基本的な課題の1つが、アナログ/デジタル・コンバータ（ADC）で対象とする信号を決定できるように、システムのノイズ・フロアを十分に低く抑えることです。消費電力の最小化、基板面積の縮小、コスト削減のための対策を行っていても、ノイズ・レベルが入力信号を上回れば、実質的にはどのような設計も役に立たなくなります。つまり、シグナルチェーン・ノイズやそのアナログ/デジタル変換に対する影響、およびその影響を最小限に抑える方法についての理解は、すべてのアナログ設計者にとって基本的な知識と言えます。
そのため、この「信号の分解」シリーズは、デルタ-シグマADCのノイズに関する包括的な理解を提供することを目的としています。代表的なシグナルチェーンの一般的なノイズ源を調べ、ノイズを低減して高精度の測定を維持する手法を解説します…
前回ブログ記事（「絶縁型CANシステムにおけるエミッションの低減とイミュニティの向上」）で紹介したように、絶縁型コントローラ・エリア・ネットワーク（CAN）規格の採用は産業と車載の両方の用途で増加しています。これらの最終製品においては、より高い電圧が使用されるため、低電圧のマイクロコントローラを保護しながらノイズも軽減する場合には、絶縁型の通信が必須になります。しかし、絶縁型CANトランシーバを追加しただけでは不十分です。
絶縁型電源は、絶縁型CANデバイスの両側に電力を供給するために必要です。すでに一部のシステムでは別の用途向けに絶縁型電源（フライバック方式、降圧方式）が搭載されています。このため、CANインターフェース用に1ヶの巻線を絶縁トランスに追加することは簡単です。しかし、絶縁型電源が搭載されていない場合は、ディスクリート部品、または、統合タイプかのいずれかを使用して、絶縁型CANデバイス用に絶縁型電源を構築する必要があります…
1960年代初頭にテレビ放送されたアニメーション作品「宇宙家族ジェットソン」では、2062年の空を飛ぶ自動車に乗っている家族が描かれています。こういった自動車はまだ実現していませんが、まもなく電気自動車（EV）から同じような音が聞こえてくるかもしれません。
EVには主に3つのタイプがあります。
よく知られている通り、EVは従来の内燃エンジンと比較して非常に小さなエンジン音です。そのため、自動車が接近していることに音で気づく必要がある視覚障害者、小さな子ども、高齢者などの歩行者に危険をもたらします…
このブログはアナログシグナルチェーンの基本素子とも言うべきオペアンプの基本理論と応用回路技術の習得を目的とします。本格的な電子回路シミュレーション・ツールである ＴＩＮＡ－ ＴＩ を自分の手で実際に動かすことで直感的な理解が得られるよう工夫しています。
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現在では、異なる電圧で動作しているシステムが増えているため、絶縁型CANトランシーバは、エレベーターから電気自動車、船舶システムに至る幅広い分野で必要な要素になっています。
これらのトランシーバは、コントローラ・エリア・ネットワーク（CAN）規格におけるプライオリタイゼーション機能とアービトレーション機能を、絶縁によるメリット（グランドループの除去、電位差への耐性、同相過渡電圧耐性など）と統合することにより、システム内の2つの電圧ドメイン間で信頼性の高い通信を維持するのに役立ちます。
非絶縁型CANシステムと同様に、絶縁型CANシステムを構築する場合の重要事項は、CANトランシーバの電磁適合性（EMC）性能です。EMC性能は、次の2つのパラメータによって測定されます。
エミッション
エミッションとは、意図しない電磁エネルギーの放出を指します。低エミッションによって信頼性の高いサブシステムの動作を確保すると同時に…
オンラインの技術質問ページ、TI E2E™ Communityにいただいた質問から、絶縁型RS-485トランシーバの設計課題に関する、よくある質問リストを作成しました。このリストから、RS- 485において信号および電力を絶縁する際に有益な見解を得ていただければ幸いです。
1. RS-485バスの絶縁が必要なのはどのような時ですか？
絶縁は、システム内の2つの部品間における直流電流（DC）と不要な交流電流（AC）の流れを阻止する一方、2つの部品間の信号と電力の転送は行います。一般的に、絶縁は電気部品や人を危険な電圧や電流サージから保護します...
照明、ファン、サーモスタット、テレビ、音楽機器、ガレージ・ドア、玄関のチャイムなどの制御の自動化についての関心が高まっていることで、商用ビルディング・オートメーション・テクノロジを住宅に導入する傾向がますます強まっています。例えば、Amazon Alexa、Google Home、Apple HomePodおよびHomeKit、Winkのほか、多数のセントラル・ハブ製品が、住居内の各種電気/電子デバイスを制御および監視しています。（図1）
図1：動作検出や存在検出を備えた一般的なホーム・オートメーション製品
ホーム・オートメーションの課題は、テクノロジが発展の初期段階にあるため、セントラル・ハブにも効果的に機能するものとそうでないものがあるという点です。ホーム・オートメーション用のセントラル・ハブやデバイスのメーカーは、継続的に技術革新を行うことにより、性能の向上と利便性の強化を進めながら、エネルギー消費の低減にも取り組んでいます…
現在、人間が行っている作業の多くをロボットが行うようになる日は、遠い先のことではありません。私たちはすでに、ロボット掃除機に部屋の掃除をさせたり、ロボット芝刈機に庭の草刈りをさせたりしています。工場では、歯ブラシから自動車まで、私たちが使用する多くの製品をロボットが製造しています。中国や日本ではロボットが料理を運び、ドローンによる肥料の散布や商品の配送も行われています。ですから、ロボットが家を建てたり、道路を敷いたり、クルマを運転したりする日も近いことでしょう。しかし、そのような未来を現実にするための重要な要件の1つは...
