3 CCCSA でのエイリアシング

理論的には、チョッピング アンプは連続時間方式で動作します。入力と出力は常に接続されているため、エイリアシングは発生しません。実際には、設計上の制約はこれらの仮定に物理的な制限を課しています。適切な設計手法により、エイリアシングのリスクを最小限に抑えることができます。ただし、シリコン検証フェーズでは、依然としてエイリアシングがチェックされます。この目的に、時間ドメイン解析とスペクトル解析が使用できます。

CCCSA では、抵抗ゲイン回路がコンデンサに置き換えられています。電力と精度を最適化するため、CCCSA ではチョッピングと自動ゼロの組み合わせを利用しています。ゼロに設定されている間、入力は実質的に出力から切断されます。このサンプル / ホールド動作により、ナイキスト定理に従って入力信号周波数がチョッピング周波数の半分よりも高いとき、エイリアシングが発生する可能性があります。

良いアプリケーション例は、平均出力電流を測定するスイッチング電源です。エイリアシングが発生した場合、高周波のスイッチング リップルが信号帯域に折り返す可能性があります。その結果、出力は通常、オフセットの上昇、または低周波の発振を示します。出力波形に対して FFT を実行すると、不要なトーンも明らかになります。

デモのため、この実験では 2 個の INA190 を横に並べてテストしました。どちらのユニットも、スイッチング レギュレータの出力をシミュレートするために、DC 入力に乗せて同じ 20mVpp、800kHz の正弦波形で駆動しています。

2 個のユニットの応答を、図 3-1 に示します。上半分は時間ドメインの応答 (黄：ユニット 1、緑：ユニット 2)、下半分は周波数ドメインの応答 (橙：ユニット 1、紫：ユニット 2) を示しています。

高調波の周波数は、チョッピング周波数と入力信号周波数の両方の関数です。高調波は、チョッピング周波数とその倍数の周囲に対称的に出現します。この特性から、チョッピング周波数を推定できます。デバイスのバラツキにより、高調波の周波数はそれに応じて変化します。このため、入力が同じでもユニット 1 とユニット 2 の応答は大きく異なります。このようなバラツキを考慮すると、温度ドリフトをいつ考慮するかを見積もることが難しくなります。

図 3-2 に同じセットアップを示しますが、唯一の違いは、入力信号周波数を 790kHz に下げたことです。トーンは 10kHz ずつシフトしました。ユニット 1 では、シフトにより DC 出力が増加しました。このような増加は真の DC 出力と区別できません。