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Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介「電圧リファレンスを使用して高精度で安定したデータ変換を実現する方法」

     
   
     
     
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No.1230 2019.9.24
 
     


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◇Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介
 「電圧リファレンスを使用して高精度で安定したデータ変換を実現する方法」

◇ルネサス製デバイスを搭載したワイヤレス給電回路基板
 「ワイヤレス給電送信回路」と「ワイヤレス給電受信回路」好評発売中!!

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Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介
「電圧リファレンスを使用して高精度で安定したデータ変換を実現する方法」

 
       
 

 

 

 「アプリケーションラボ」は、Digi-Key社のご協力をいただいて、Digi-Key社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

 今回は、IoT機器などで重要度が増す電圧リファレンス(基準電圧)の役割Analog Devices社のADR43xシリーズを活用する方法について解説した記事をご紹介します。

■電圧リファレンスを使用して高精度で安定したデータ変換を実現する方法

 IoT機器はセンサによるデータ収集やモータの制御などを行いますが、その際にはA/D変換やD/A変換でアナログからデジタルに、またデジタルからアナログに迅速かつ効率よく変換することが求められます。そのためには、基準となる電圧リファレンスが重要な役割を果たします。

 電圧リファレンスには、ツェナーダイオード(定電圧ダイオード)を使う方法バンドギャップリファレンスによる方法があります。ツェナーダイオードは温度特性が悪く高精度ではありません。それに対し、バンドギャップリファレンスは、トランジスタのバンドギャップ電圧を利用して温度や電源電圧の変動に対して安定した電圧を作り出します。すなわち、温度特性が同じで向きが逆になっている2つトランジスタの電圧を足し合わせることで、両者の温度特性を打ち消し合って、温度依存性のない安定した電圧を出力します。

 Analog Devices社のADR43xは、XFET(eXtra注入FET)と呼ばれる技術を採用することにより、バンドギャップリファレンスよりも優れたノイズ特性温度特性を持つ高精度な電圧リファレンスです。XFETでは、2個の接合型FETを使用して温度特性を打ち消します。一方のJFETにピンチオフ電圧を上げるためのチャネルを追加すると、両方のJFETは同じドレイン電流で動作しますが、ピンチオフ電圧の差が増幅されて安定した電圧リファレンスになります。

 【アプリケーションラボ】の解説記事では、ADR43xを使用して電圧リファレンスの性能の維持する方法を解説しています。具体的には、

 1. 電圧降下やノイズなど、レイアウトの問題
 2. 出力ドライブ(ソース/シンク)、負荷バッファリング、および過渡性能
 3. 短期的な安定性と温度関連のドリフト
 4. 経時変化、物理的なストレス、パッケージングによる長期的なドリフト

などを解決する方法を詳しく説明しています。

 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。

 

超低ノイズXFET電圧リファレンス
【ADR431BRZ-REEL7】 1,332円

 

下記の2本の解説記事も同時に公開しました。合わせて参考にしてください。
 
■使いやすいArduino Starter Kitでメイカーの世界を体験しよう
IoTに興味を持つと、エレクトロニクスや制御システム、マイクロコンピュータ、センサ、アクチュエータなどについて学習する必要があります。このときに簡単に始められる方法の一つは、Arduinoのスターターキットを利用することです。
 
■正確なサーミスタベースの温度検出回路を迅速に作成
センサを使って温度を測定する場合、デジタルデータに変換する信号チェーンを構築する必要があります。ここでは、負温度係数(NTC)サーミスタで温度を正確に測定する際に役立つAnalog Devices社のUSB給電回路ソリューションを紹介します。

 

 
 
       
  ルネサス製デバイスを搭載したワイヤレス給電回路基板
「ワイヤレス給電送信回路」と「ワイヤレス給電受信回路」好評発売中!
 
       
 
 

 ワイヤレス給電は、ケーブルなどを接続せずに電力を送ることができます。マルツエレックでは、ルネサスエレクトロニクス社製のワイヤレス送電用ICと受電用ICを採用した「ワイヤレス給電送信回路」と「ワイヤレス給電受信回路」を開発しました。これらの基板を組み合わせて、リチウムイオンバッテリのワイヤレス充電システムやアプリケーションへのワイヤレス電力供給などにご活用いただけます。

  「ワイヤレス給電送信回路(写真左側)」は、送信回路、ハーフブリッジ/フルブリッジ対応 MOSFETドライバ回路、モニター回路、保護回路を搭載し、本基板に電力を供給すると、送電コイルを介して受信側へ電力をワイヤレスで送信することができます。

 また、「ワイヤレス給電受信回路(写真右側)」は、受信回路、バッテリ充電回路、保護回路、外部システムへの電力供給回路などを搭載し、本基板に受電コイルを介してワイヤレス受信した電力を入力すると、バッテリ充電用の充電制御電圧、充電電流を出力します。さらに、内蔵DC/DCコンバータを使用して、バッテリから外部システムに安定した電力を供給することができます。
 

●ワイヤレス給電送信回路とワイヤレス給電受信回路の仕様
【ワイヤレス給電送信回路】
・搭載デバイス:RAA458100
・入力電圧範囲:4.4~5.25V(モバイルバッテリからの入力も可能)
・レジスタ設定は基板上のEEPROMや外部からのシリアル通信で行う
・ブリッジ回路過電流保護機能、温度保護機能などを内蔵
・12ビットADCによるブリッジ回路入力電圧/電流、サーミスタ電圧(温度)のモニタが可能

ワイヤレス給電送信回路(RAA458100搭載)
【MEB-RAA458100】 8,370円

 
【ワイヤレス給電受信回路】
・搭載デバイス:RAA457100
・充電制御電圧:4.05、4.2V、4.35V(内部レジスタで選択可能)
・急速充電電流:70mA(max)
・出力電圧設定値:3.0V固定
・出力電流範囲:100mA(max)

ワイヤレス給電受信回路(RAA457100搭載)
【MEB-RAA457100】 10,580円

 

 
 
     
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  Google Coral Dev Board(JP version)
【102110297】
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  M5Stick-C(ESP32搭載/小型M5Stack)
【M5STACK-M5STICK-C】
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16,468円
 
     
 
     
  マルチステージペルチェモジュール
【CP28372-2】
7,519円
 
     
 
 
 
     

 

■社会人向けSTEAMセミナー開催のご案内◆静岡・浜松・名古屋

 変化の激しい現代社会においては「創造的な課題発見と解決力」を身に付けることが重要であり、そのための手段としてSTEAM教育が注目されています。
 STEAM教育では、Science(科学)、Technology(技術)、Mathematics(数学)を活用して、社会全体の仕組みをデザインするEngineering(工学)を学習します。
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 そこでマルツエレックでは、社会人向けのリカレント教育として全4回のSTEAMセミナーを開催しています。この機会に、是非ご参加ください。

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 マルツではマルツオンラインに掲載の無い型番やEOL品等も、秋葉原界隈やマルツ独自のネットワークで調達しお届けします。
 ご依頼はこちらのオンラインフォームからお願いいたします。※ログインをお願いいたします。
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