Analog Design Journal

LiDAR および ToF システム向け、高精度なナノ秒レベルのレーザー パルス制御の実現

著者：Leaphar Castro、メンバー グループ技術スタッフ、および Anant Sinha、高速アンプ、アプリケーション エンジニア

自律型ロボットと産業用オートメーションの分野では、ほんの一瞬の検出ミスが、障害物の見落とし、検査不合格、安全性の低下につながる可能性があります。立ち上がり時間と立ち下がり時間、伝搬遅延、パルス間での安定度は、それぞれタイミング誤差を引き起こし、毎秒数千回に及ぶパルスの中でその誤差が累積していきます。本記事では、出力電流の設定、バイアス電圧の選定、および寄生リンギングを抑制するためのダンピング回路の最適化など、実用的な設計手順について解説します。実験結果により、立ち上がりと立ち下がり時間は <1ns、伝搬遅延のばらつきは <50ps、パルス間の振幅のばらつきは <2% であることが確認されており、現実の環境下でもミリメートルレベルの空間分解能を実現しています。

統合型の絶縁型バイアス モジュールを活用して電力密度と信頼性を向上させる方法

著者：Mark Allen Esquillo、マーケティング マネージャ、 および Carter Pollan、高電圧電力、アプリケーション エンジニア

電気自動車、データ センター、再生可能エネルギー システム向けのパワー エレクトロニクスを設計することは、小型化する筐体の中に、より高い性能を詰め込むことを意味します。このような状況下では、基板スペース、熱的余裕、電気的ノイズの観点から、許容される誤差の余地はほとんどありません。ディスクリート フライバック コンバータを採用する場合、エンジニアはトランスのサイズ選定、EMI フィルタリング、熱管理のバランスを同時に取らなければならず、結果的に開発期間が長期化し、貴重な基板面積の消費につながります。IsoShield™ 技術は、トランス、スイッチング FET、絶縁バリアを単一のコンパクトなパッケージに組み込むことで、このようなトレードオフに取り組みます。ソリューションの面積を最大 70% 節減し、放熱を最大 30% 改善すると同時に、振動に起因する機械的トルクを >90% 低減させ、最小限の外部フィルタリングで CISPR 25 Class 5 の要件を満たします。

mMIMO と高精度のビームフォーミング テクノロジーによる 5G ネットワークの可能性の実現

著者：Bhavesh Rathod、ワイヤレス インフラ、アプリケーション エンジニア

高密度な 5G mMIMO アンテナアレイから、数ギガビットのスループットとミリ秒未満のレイテンシを引き出すことは、エンジニアにとって根本的な課題となっています。このような性能を実現するには、すべての送受信経路において、パワー サイクル、リンクの再初期化、および起動イベントのたびに、決定論的な位相関係を維持する必要があります。わずかな誤差であっても、それが数十本のアンテナ全体で急速に蓄積され、プリコーディング ベクトルを損壊させ、ビームの精度を低下させ、ネットワーク全体の性能を損なうことになります。シングルショット sysref モード、GPIO ベースの sysref ラッチ、NCO 周波数選択という 3 つの実用的な同期アプローチが、これらのトレードオフに対処します。これらは、サブ 6GHz およびミリ波周波数帯にわたる 64 ～ 128 アンテナの無線設計において、位相コヒーレントのビームフォーミングを実現するための詳細なハードウェア シーケンシングを備えています。

トーテムポール型ブリッジレス PFC のための新しい CCM-TCM マルチモード制御方式

著者：Bosheng Sun、システムエンジニア

データ センター PSU の効率認証において最新かつ最も厳しい要件を課す 80 Plus Ruby、および高電力密度の要件は、エンジニアを 2 つの競合する PFC 制御方式の間で板挟みにします。CCM は高い電力密度を実現しますがスイッチング損失が大きくなり、一方 TCM はゼロ電圧スイッチング (ZVS) を達成しますが多相インターリーブを必要とするため、サイズとコストが増大します。マルチモード方式では、電流需要が最も高い AC 電圧のピーク付近では CCM を動作させ、電流が低下するゼロクロス付近では自動的に ZVS をともなう TCM に切り替えることで、このトレードオフを回避します。3.6kW の GaN ベースの設計でテストした結果、180W/in³ を超える電力密度、従来の CCM に比べて最大 2% 向上した軽負荷時の効率、そして 80 Plus Ruby が初めて導入した 5% 負荷要件を含む、歪みのないモード遷移を実現しました。

アダプティブ電源を使用して PLC 出力電力の消費を半分に削減する方法

著者：Ahmed Noeman、高精度アンプ、システム エンジニア

PLC モジュールは、より狭いフットプリントに多くのチャネルを詰め込むほど、4 つの 20mA 電流出力ステージにおける電力損失が、意識しないうちに熱管理上の危うい状況をもたらします。固定電源電圧では、負荷条件に関係なく、チャネルあたり数百ミリワットが浪費されます。出力電圧を追跡し、ヘッドルームを必要最小限に抑えることで、この問題を直接解決できます。これにより、信号品質を損なうことなく、チャネルの電力損失を >50% 削減できます。本記事では、適応型の電源制御のための DC/DC コンバータの選定、帰還回路の設計、および差動アンプの実装について解説します。測定結果により、消費電力が 180mW 未満、DC/DC 効率が 75% ～ 90%、4 ～ 20mA の出力全範囲で 17.5 ～ 18.2 ビットの RMS 分解能が裏付けられています。

高精度オペアンプを ADC ドライバとして選択する

著者：Soufiane Bendaoud、高精度アンプ、シニア ビジネス開発マネージャ

設計エンジニアは、ADC の性能不足を診断する際、オペアンプを見落としがちです。一方、ドライバの選択が不適切だと、根本原因が明らかになる前に、信号対雑音比 (SNR)、ダイナミックレンジ、有効ビット数 (ENOB) が意識しないうちに低下してしまいます。これらのパラメータは ADC と相互作用し、そのとき 1 回の変換が完了する前に誤差が累積するため、オペアンプの選定は、多くの設計者が予想するよりもはるかに重要な意味を持ちます。逐次比較型 (SAR) およびデルタ シグマ型 ADC トポロジにおけるシミュレーション結果と実用的な回路例は、高精度 ADC ドライバおよびシグナル チェーンの性能を最適化するための再現性のあるフレームワークを提供します。