Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介「高感度分光光度センシング回路の実現方法」（メルマガアーカイブ）

　「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、水質や大気質を分析できる分光光度計に使用される高精度なトランスインピーダンスアンプ(TIA)の設計法について解説した記事をご紹介します。

■高感度分光光度センシング回路の実現方法

　分光光度計は、さまざまな分野で物質の定量分析を行う際に使用されます。原理は、対象とする物質が特定の光波長を吸収/透過/反射するようすを計測して分析します。センサにはフォトダイオードを使用しますが、微小な電流出力を電圧に変換するためにTIA回路が使用されています。TIA回路は増幅率を上げても帯域が狭くならないという特性を持っていますが、感度を上げるためには抵抗値を大きくする必要があり、アンプのノイズや抵抗の熱雑音などが問題となります。

　【アプリケーションラボ】の解説記事では、TIA回路の基本について解説したあと、アナログデバイセズ社のフェムトアンペアを測定できる評価ボードを紹介しています。上の写真のEVAL-CN0407-SDPZは、低リークメザニンボードとデータ収集ボードで構成されています。メザニンボードには、フォトダイオード、超低入力バイアス電流オペアンプADA4530-1、10GΩガラス抵抗器、フィードバックコンデンサなどが搭載され、基板はリーク電流を最小限に抑えるために外層がセラミック、内層がガラスエポキシという構造になっています。また、データ収集ボードには、24ビットΣ-ΔA/DコンバータAD7172-2、2.5V電圧リファレンスADR4525、アナログ単極双投スイッチADG1419などが搭載されています。

　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。
　

低ノイズフロントエンドアンプ 【ADA4530-1ARZ-R7】　3,340円
24ビットΣ-ΔA/Dコンバータ 【AD7172-2BRUZ】　1,875円
超高感度フェムトアンペア計測プラットフォーム 【EVAL-CN0407-SDPZ】　181,017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。

■アナログマルチプレクサとスイッチでリソースを共有しスペース、コスト、電力を節約
　複数のセンサ入力をA/Dコンバータに接続する際、アナログスイッチやマルチプレクサを使用するとスペースやコスト、電力などを効率よく節約することができます。ここでは、アナログマルチプレクサとスイッチの構成について説明し、適切なソリューションを紹介します。

■熱管理システムにペルチェモジュールを統合する方法
　ペルチェ効果は、電気的に接合された異種の半導体に電流を流すとその2つの間に温度差が発生する現象のことです。部品を一定の温度で冷却したり、動作温度を周囲より低くしたいときは、ペルチェモジュールを使用すると効率よく熱管理を行うことができます。

　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