Last Update 2022/05/25
変換のメカニズムと性能の引き出し方
A-Dコンバータ活用 成功のかぎ
A5判 296ページ
定価3,080円(税込)
JAN9784789842044
2010年8月15日発行
好評発売中！
■見本(2056K)
A-Dコンバータは，コンピュータを使った制御やデータ収集に欠かせません．最近ではワンチップ・マイコンの中に集積されていることも多くなり，それほど意識せずに使っていると思います．しかし，高い精度が欲しい，多チャネルの情報を取り込みたい，もっと高速な信号を扱いたい…となると，扱いは急激に難しくなります．
本書では，A-Dコンバータを大きく3種類に分けて，使い方と動作原理を解説します．性能を引き出すために必要な周辺回路の考え方と，システムにしたとき必ず問題になるノイズ対策の方法を示します．信頼できるディジタル・データを得たい場合にお勧めの一冊です．
本書では，A-Dコンバータを大きく3種類に分けて，使い方と動作原理を解説します．性能を引き出すために必要な周辺回路の考え方と，システムにしたとき必ず問題になるノイズ対策の方法を示します．信頼できるディジタル・データを得たい場合にお勧めの一冊です．
目次
第1章 いろいろなA-Dコンバータ
マイコン内蔵A-Dコンバータと専用ICの使い分け
1-1 ADコンバータ専用ICの近況と予想
1-2 マイコンに内蔵されたADコンバータの性能
1-3 ワンチップ・マイコンのADコンバータ活用例
Column 分解能と精度の関係
Column 非直線性誤差
Column ADコンバータの出力コード形式のいろいろ
第2章 高SNRのシステムを実現するノウハウ
アナログ回路のノイズ対策を実例で知る
2-1 パソコンや大型システムに繋ぐときは必ず絶縁する
2-2 アナログ回路はシールド・ケースに入れる
2-3 フィルタ回路で雑音を増幅しないように注意
2-4 電源ではコモン・モード・ノイズ対策を忘れずに
2-5 アナログ・ディジタル混在システムの電源設計
第3章 ΔΣ型A-Dコンバータの活用ノウハウ
24ビットまでの分解能がワンチップで得られフィルタ設計も楽
3-1 精度が必要ならまずΔΣ型を検討してみる
3-2 ΔΣ型の長所と短所
3-3 できるだけ高精度にAD変換するには
3-4 何気なく付けてしまう入力RCフィルタの値に要注意
3-5 精度を保つにはプリアンプに使う回路とOPアンプが重要
Column 雑音による影響は実効値を6〜6.6倍したピーク値で考える
Column スイッチト・キャパシタ回路
Column ADコンバータの分解能を高くしてロー・コスト化
Appendix ADコンバータのキャリブレーション
第4章 ΔΣ型A-Dコンバータのしくみ
高精度が得られるが高速応答が難しい理由
4-1 ΔΣ型ADコンバータのしくみ
4-2 なぜ1ビットで高分解能が可能か…SNRを上げる二つのテクニック
4-3 オーバーサンプリングとノイズ・シェーピングの効果を確認
4-4 ΔΣ変調器と並んで重要なディジタル・フィルタの働き
4-5 1Mspsを超えるΔΣ型ADコンバータのしくみ
Column ADコンバータの量子化雑音とSNR/分解能の関係
Column オーバーサンプリングによりアナログ・フィルタの負担が小さくなる
Column DAコンバータ出力とSINC関数
第5章 高精度計測に必要な基準電圧源
適切な品種を選ぶために動作原理を把握する
5-1 ADコンバータの精度を決める基準電圧源
5-2 入手しやすい汎用ツェナー・ダイオードの限界
5-3 温度係数が小さい温度補償型ツェナー・ダイオード
5-4 長期安定性の良い埋め込み型ツェナー・ダイオード
5-5 一番よく使われるICタイプの基準電圧源
Column リファレンスICの性能を引き出す実装方法
第6章 逐次比較型A-Dコンバータの使い方
分解能と速度のバランスがよくさまざまな用途に応用できる
6-1 逐次比較型ADコンバータの長所と短所
6-2 高精度が必要なら高めの基準電圧と差動入力で使う
6-3 雑音を除去するためのロー・パス・フィルタが必須
6-4 たくさんの信号をロー・コストにAD変換できる
Column ADコンバータ前のLPFはSNR改善のためにも必要
第7章 逐次比較型A-Dコンバータのしくみ
非直線性の発生原因とサンプル&ホールド回路の必要性を理解する
7-1 アナログ電圧をディジタル・データに変換するしくみ
7-2 逐次比較型で問題になりやすい非直線性誤差
7-3 変換開始からデータ取り込みまでの流れ
7-4 サンプル&ホールド・アンプの動作と必要性
7-5 サンプル&ホールド・アンプで生じる四つの誤差
Column もう一つの非直線性…積分非直線性誤差INL
Column サンプル&ホールド・アンプ専用ICの動作方式
Appendix 逐次比較型ADコンバータの精度を決めるDAコンバータのしくみ
第8章 アンチエイリアシング・フィルタの作り方
折り返し雑音を防ぐために必要な特性をどのように考えるか
8-1 アンチエイリアシング・フィルタの仕様の考え方
8-2 実用的なフィルタの設計例
8-3 低消費電力なパッシブ・フィルタの作り方
8-4 カットオフ周波数をディジタル設定できるロー・パス・フィルタ
Column LCシミュレーションに欠かせないFDNR回路
第9章 高速A-Dコンバータのしくみと使い方
10Msps以上の高速変換を行うときのICの選択と注意点
9-1 高速ADコンバータの代表的な変換方式
9-2 クロックにはジッタの少ない水晶発振モジュールを使用する
9-3 高分解能品の駆動には専用の差動出力ICを使う
9-4 数GHz以上の信号を扱うときの工夫
9-5 高速ADコンバータの特性評価
第10章 ディジタル・アイソレータ活用ノウハウ
電源ノイズの発生源を理解して効果的に対策する
10-1 ディジタル回路のノイズがアナログ回路に影響するのを防ぐには
10-2 コモン・モード・ノイズの影響を避けるにも絶縁が有効
10-3 ディジタル・アイソレータの動作原理
10-4 ディジタル・アイソレータICの使用例
10-5 電源に同期したクロックを使って電源ノイズを除去する
第1章 いろいろなA-Dコンバータ
マイコン内蔵A-Dコンバータと専用ICの使い分け
1-1 ADコンバータ専用ICの近況と予想
1-2 マイコンに内蔵されたADコンバータの性能
1-3 ワンチップ・マイコンのADコンバータ活用例
Column 分解能と精度の関係
Column 非直線性誤差
Column ADコンバータの出力コード形式のいろいろ
第2章 高SNRのシステムを実現するノウハウ
アナログ回路のノイズ対策を実例で知る
2-1 パソコンや大型システムに繋ぐときは必ず絶縁する
2-2 アナログ回路はシールド・ケースに入れる
2-3 フィルタ回路で雑音を増幅しないように注意
2-4 電源ではコモン・モード・ノイズ対策を忘れずに
2-5 アナログ・ディジタル混在システムの電源設計
第3章 ΔΣ型A-Dコンバータの活用ノウハウ
24ビットまでの分解能がワンチップで得られフィルタ設計も楽
3-1 精度が必要ならまずΔΣ型を検討してみる
3-2 ΔΣ型の長所と短所
3-3 できるだけ高精度にAD変換するには
3-4 何気なく付けてしまう入力RCフィルタの値に要注意
3-5 精度を保つにはプリアンプに使う回路とOPアンプが重要
Column 雑音による影響は実効値を6〜6.6倍したピーク値で考える
Column スイッチト・キャパシタ回路
Column ADコンバータの分解能を高くしてロー・コスト化
Appendix ADコンバータのキャリブレーション
第4章 ΔΣ型A-Dコンバータのしくみ
高精度が得られるが高速応答が難しい理由
4-1 ΔΣ型ADコンバータのしくみ
4-2 なぜ1ビットで高分解能が可能か…SNRを上げる二つのテクニック
4-3 オーバーサンプリングとノイズ・シェーピングの効果を確認
4-4 ΔΣ変調器と並んで重要なディジタル・フィルタの働き
4-5 1Mspsを超えるΔΣ型ADコンバータのしくみ
Column ADコンバータの量子化雑音とSNR/分解能の関係
Column オーバーサンプリングによりアナログ・フィルタの負担が小さくなる
Column DAコンバータ出力とSINC関数
第5章 高精度計測に必要な基準電圧源
適切な品種を選ぶために動作原理を把握する
5-1 ADコンバータの精度を決める基準電圧源
5-2 入手しやすい汎用ツェナー・ダイオードの限界
5-3 温度係数が小さい温度補償型ツェナー・ダイオード
5-4 長期安定性の良い埋め込み型ツェナー・ダイオード
5-5 一番よく使われるICタイプの基準電圧源
Column リファレンスICの性能を引き出す実装方法
第6章 逐次比較型A-Dコンバータの使い方
分解能と速度のバランスがよくさまざまな用途に応用できる
6-1 逐次比較型ADコンバータの長所と短所
6-2 高精度が必要なら高めの基準電圧と差動入力で使う
6-3 雑音を除去するためのロー・パス・フィルタが必須
6-4 たくさんの信号をロー・コストにAD変換できる
Column ADコンバータ前のLPFはSNR改善のためにも必要
第7章 逐次比較型A-Dコンバータのしくみ
非直線性の発生原因とサンプル&ホールド回路の必要性を理解する
7-1 アナログ電圧をディジタル・データに変換するしくみ
7-2 逐次比較型で問題になりやすい非直線性誤差
7-3 変換開始からデータ取り込みまでの流れ
7-4 サンプル&ホールド・アンプの動作と必要性
7-5 サンプル&ホールド・アンプで生じる四つの誤差
Column もう一つの非直線性…積分非直線性誤差INL
Column サンプル&ホールド・アンプ専用ICの動作方式
Appendix 逐次比較型ADコンバータの精度を決めるDAコンバータのしくみ
第8章 アンチエイリアシング・フィルタの作り方
折り返し雑音を防ぐために必要な特性をどのように考えるか
8-1 アンチエイリアシング・フィルタの仕様の考え方
8-2 実用的なフィルタの設計例
8-3 低消費電力なパッシブ・フィルタの作り方
8-4 カットオフ周波数をディジタル設定できるロー・パス・フィルタ
Column LCシミュレーションに欠かせないFDNR回路
第9章 高速A-Dコンバータのしくみと使い方
10Msps以上の高速変換を行うときのICの選択と注意点
9-1 高速ADコンバータの代表的な変換方式
9-2 クロックにはジッタの少ない水晶発振モジュールを使用する
9-3 高分解能品の駆動には専用の差動出力ICを使う
9-4 数GHz以上の信号を扱うときの工夫
9-5 高速ADコンバータの特性評価
第10章 ディジタル・アイソレータ活用ノウハウ
電源ノイズの発生源を理解して効果的に対策する
10-1 ディジタル回路のノイズがアナログ回路に影響するのを防ぐには
10-2 コモン・モード・ノイズの影響を避けるにも絶縁が有効
10-3 ディジタル・アイソレータの動作原理
10-4 ディジタル・アイソレータICの使用例
10-5 電源に同期したクロックを使って電源ノイズを除去する