Last Update 2022/05/06
ns応答の超高速ドライバから超広帯域RFアンプまで
GHz時代の実用アナログ回路設計
B5判 448ページ
定価7,700円(税込)
JAN9784789842846
2017年11月25日発行
好評発売中！
“Analog Circuit Design”は，旧リニアテクノロジー社の創設者の一人で，同社でCTOを務めた後，現在はアナログ・デバイセズ社でアナログ・グルとして活躍しているロバート・ドブキン氏と，30年以上にわたるリニアテクノロジー社在籍中に多くの寄稿を発表し，伝説のアナログ・グルと呼ばれた故ジム・ウィリアムズ氏が執筆した，アナログ・デザインのアプリケーション・ノート集です．2011年9月に出版された第一弾，“Analog Circuit Design: A Tutorial Guide to Applications and Solutions”に続く第二弾として“Analog Circuit Design, Volume 2 : Immersion in the Black Art of Analog Design”が出版されました．第二弾は3つのパートに分かれており，パート1は電源マネージメント，パート2はシグナル・チェーン，そしてパート3は回路集です．パート1については，2015年11月に日本語版が発行されています．本書はパート2の完全日本語版で，データ・コンバージョン，シグナル・コンディショニング，および高周波設計に関するさまざまなアプリケーションを解説しています．
目 次
第1部 データ・コンバージョン
第11章 電池1本で動作する回路
10kHz V-Fコンバータ
10ビットA/Dコンバータ
サンプル-ホールド・アンプ
高速サンプル-ホールド・アンプ
温度補償を施した水晶発振器
昇圧出力アンプ
5V出力スイッチング・レギュレータ
時間精度を追求する技術
第12章 部品性能と測定技術の向上が16ビットDACのセトリング・タイムを確定する
はじめに
DACのセトリング時間
DACのセトリング時間測定についての考察
DACのセトリング時間測定の実際
セトリング時間測定回路の詳細
サンプリングによるセトリング時間測定回路の使用法
補償コンデンサによる影響
結果の検証─別の測定法
別の方法I─ブートストラップ型クランプ
別の方法II─サンプリング・オシロスコープ
別の方法III─差動アンプ
結果のまとめ
この図表について
熱に起因するセトリング誤差
Appendix A 高精度D/A変換の歴史
Appendix B オシロスコープのオーバードライブ特性の評価について
Appendix C アンプの残留遅延の測定と補正
Appendix D DAC用アンプの補償についての具体的考察
Appendix E 非常に特殊なケース─チョッパ安定化アンプのセトリング時間の測定
Appendix F シリアル入力DACのセトリング時間の測定
Appendix G ブレッドボードの組み立て，レイアウトそして配線テクニックについて
Appendix H 重い負荷やライン終端を駆動するパワー・ゲイン段について
純正さの証明
第13章 A→Dコンバータの忠実度の試験
はじめに
概要
発振回路
発振器の歪みを検証
A→Dの試験
Appendix A A→Dの忠実度試験のツール
第2部 シグナル・コンディショニング
第14章 新しい電力バッファICのアプリケーション
バッファ付き出力ライン・ドライバ
高速で安定なバッファ・アンプ
ビデオ・ライン駆動アンプ
高速で高精度なサンプル-ホールド回路
モータの速度コントロール
ファンを利用した温度コントローラ
第15章 計測および制御回路における熱テクニック
温度調節器
温度を安定化したPINフォトダイオードの信号処理回路
50MHz帯域の熱変換型RMS→DCコンバータ
低流速に対応する熱型流速計
熱を利用した風力計(空気の流速計)
熱的に安定化した低歪みウィーン・ブリッジ発振器
第16章 オペアンプのセトリング時間の測定法
第17章 高速コンパレータのテクニック
はじめに
LT1016─その概要
高速コンパレータの諸問題の一覧
オシロスコープ
アプリケーション編
1Hz〜10MHz V→Fコンバータ
水晶発振子によって安定化した1Hz〜30MHz V→Fコンバータ
1Hz〜1MHz電圧制御サイン波発振器
200ns-0.01%サンプル&ホールド回路
高速トラック&ホールド回路
10nsサンプル&ホールド
5μs，12ビットA/Dコンバータ
安価で高速な10ビット・シリアル出力A/Dコンバータ
2.5MHz高精度整流回路/AC電圧計
10MHz光ファイバ受信器
12ns動作のサーキット・ブレーカ
50MHzトリガ回路
Appendix A バイパス・コンデンサについて
Appendix B プローブとオシロスコープについて
Appendix C グラウンド・プレーンについて
Appendix D 測定装置の応答の測定
Appendix E レベル・シフトについて
第18章 高性能な電圧-周波数コンバータの設計
超高速1Hz〜100MHz V→Fコンバータ
高速応答1Hz〜2.5MHz V→Fコンバータ
高安定度な水晶安定化V→Fコンバータ
直線性が極めて良好なV→Fコンバータ
電池1本で動作するV→Fコンバータ
サイン波出力V→Fコンバータ
伝達関数が1/XのV→Fコンバータ
伝達関数がE X のV→Fコンバータ
伝達特性がR 1/R 2=V 1/V 2のV→Fコンバータ
第19章 ユニークなICバッファがオペアンプ設計を強化し，高速アンプを手懐ける
はじめに
設計コンセプト
基本設計
ブースト・フォロワ
電荷蓄積PNPトランジスタ
分離ベース・トランジスタ
完全な回路
バッファの性能
容量性負荷の分離
積分器
インパルス積分器
並列動作
広帯域アンプ
トラック&ホールド
双方向性電流源
電圧レギュレータ
電圧/電流レギュレータ
電源スプリッタ
過負荷のクランピング
結論
謝辞
Appendix A
第20章 モノリシック・アンプのための電力増幅ステージ
150mA出力ステージ
高電流ブースタ
Ultrafastフィードフォワード型電流ブースタ
シンプルな電圧増幅ステージ
高電流レール・ツー・レール出力ステージ
±120V出力ステージ
ユニポーラ出力，1000V増幅ステージ
±15V動作，バイポーラ出力，電圧増幅ステージ
第21章 複合アンプ
第22章 2次フィルタのカスケード接続による高次全極型バンドパス・フィルタのシンプルな設計法
はじめに
バンドパス・フィルタの設計
回路の実装
バンドパス・フィルタの設計─設計の基礎となる理論
同一特性の2次バンドパス・セクションのカスケード接続
回路の実装
同一特性の2次BPセクションの2段以上のカスケード接続
数表の使い方
第23章 FilterCADユーザーズ・マニュアル，バージョン1.10
FilterCADとは？
ハードウェア要件
フィルタとは何か
ステップ1，基本設計
ステップ2，フィルタ特性のグラフ化
フィルタの実装
フィルタの設計データの保存
フィルタの設計データを読み込む
レポートの印刷
FiterCADを終了する
バターワース・ローパスの例
チェビシェフ・バンドパスの例
2つのエリプティックの例
カスタム・フィルタの設計例
カスケード接続の順番の変更
さらに実践的な設計例
ノッチ・フィルタ…最後の辺境
Appendix 1 FilterCADのデバイス・パラメータ・エディタ
Appendix 2 参考文献
迅速な確実性の定量化
第24章 高精度広帯域アンプの30ナノセカンドのセトリング時間の測定
はじめに
セトリング時間の定義
ナノセカンド領域のセトリング時間測定についての検討
実用的なナノセカンド級のセトリング時間測定方法
セトリング時間測定回路の詳細
サンプリング型セトリング時間測定回路の使用法
補償コンデンサによる影響
結果の検証─もう一つの方法
結果のまとめ
Appendix A オシロスコープのオーバードライブ性能の評価
Appendix B サブナノセカンドの立ち上がり時間のパルス・ジェネレータ…心豊かな貧しき人々に
Appendix C セトリング測定回路の遅延の測定と補正
Appendix D アンプの補償についての実践的考察
Appendix E ブレッドボードの組み立て，レイアウトおよび接続のテクニック
第25章 2GHz差動増幅器/ADCドライバの応用と最適化
1 序論
2 低歪み
3 低ノイズ
4 ゲインとパワーの選択肢
5 入力の考察
6 ダイナミック・レンジと出力ネットワーク
7 安定性
8 レイアウトの考察
9 結論
10 Appendix A 用語と定義
11 Appendix B ノイズ計算の例
12 Appendix C 電圧と電流ノイズ相関の計算によるノイズ性能の最適化
13 Appendix D 引用された業績
静止状態への急速な移行を定量化する
第26章 広帯域アンプのための2ns，0.1%分解能でのセトリング時間測定
はじめに
セトリング時間の定義
ナノ秒領域のセトリング時間を測定するための考慮
ナノ秒のセトリング時間測定の実際
セトリング時間測定回路の詳細
サンプリング・ベースのセトリング時間測定回路の使いかた
結果の検証─ 別の方法
結果と測定限界のまとめ
Appendix A セトリング時間測定回路の遅延の測定と補償，および調整の手順
Appendix B アンプの補償についての実践上の配慮
Appendix C オシロスコープのオーバードライブ性能を評価する
Appendix D Z 0プローブについて
Appendix E 接続，ケーブル，アダプタ，アッテネータ，プローブそしてピコ秒
Appendix F ブレッドボード実装，レイアウトおよび接続のテクニック
Appendix G 帯域幅はどれだけあれば十分か
Appendix H 立ち上がり時間と遅延の測定における完全性の検証
空気の詰まったオリーブ瓶が教えるシグナル・コンディショニング
第27章 音響温度測定入門
はじめに
音響温度測定
実施上の配慮点
概要
詳細な回路図
Appendix A 測定経路のキャリブレーション
Appendix B
第3部 高周波/RFデザイン
バラクタ制御(バリキャップ制御)の性能低下を防ぐ
第28章 スイッチング・レギュレータを使った低ノイズなバラクタ(バリキャップ)・バイアシング
はじめに
バラクタ・バイアス方法の考察
低ノイズ・スイッチング・レギュレータの設計
レイアウトの問題
レベル・シフト
テスト回路
ノイズ性能
不適切な測定テクニックの影響
周波数領域の性能
Appendix A Zetexの可変容量ダイオード
Appendix B プリアンプとオシロスコープの選定
Appendix C 低レベル・広帯域信号のためのプロービングと接続のテクニック
第29章 安価な結合方法でRFパワー検出器が方向性結合器を置き換える
はじめに
LTCパワー・コントローラとともに使用するための代替結合ソリューション
動作理論
考察
テスト・セットアップと測定
LTC5505パワー検出器用の結合ソリューション
結論
第30章 RMSパワー検出器の出力精度の温度特性を向上させる
イントロダクション
LTC5583の温度補償設計
2回目の反復計算
LTC5582シングル検出器
おわりに
第1部 データ・コンバージョン
第11章 電池1本で動作する回路
10kHz V-Fコンバータ
10ビットA/Dコンバータ
サンプル-ホールド・アンプ
高速サンプル-ホールド・アンプ
温度補償を施した水晶発振器
昇圧出力アンプ
5V出力スイッチング・レギュレータ
時間精度を追求する技術
第12章 部品性能と測定技術の向上が16ビットDACのセトリング・タイムを確定する
はじめに
DACのセトリング時間
DACのセトリング時間測定についての考察
DACのセトリング時間測定の実際
セトリング時間測定回路の詳細
サンプリングによるセトリング時間測定回路の使用法
補償コンデンサによる影響
結果の検証─別の測定法
別の方法I─ブートストラップ型クランプ
別の方法II─サンプリング・オシロスコープ
別の方法III─差動アンプ
結果のまとめ
この図表について
熱に起因するセトリング誤差
Appendix A 高精度D/A変換の歴史
Appendix B オシロスコープのオーバードライブ特性の評価について
Appendix C アンプの残留遅延の測定と補正
Appendix D DAC用アンプの補償についての具体的考察
Appendix E 非常に特殊なケース─チョッパ安定化アンプのセトリング時間の測定
Appendix F シリアル入力DACのセトリング時間の測定
Appendix G ブレッドボードの組み立て，レイアウトそして配線テクニックについて
Appendix H 重い負荷やライン終端を駆動するパワー・ゲイン段について
純正さの証明
第13章 A→Dコンバータの忠実度の試験
はじめに
概要
発振回路
発振器の歪みを検証
A→Dの試験
Appendix A A→Dの忠実度試験のツール
第2部 シグナル・コンディショニング
第14章 新しい電力バッファICのアプリケーション
バッファ付き出力ライン・ドライバ
高速で安定なバッファ・アンプ
ビデオ・ライン駆動アンプ
高速で高精度なサンプル-ホールド回路
モータの速度コントロール
ファンを利用した温度コントローラ
第15章 計測および制御回路における熱テクニック
温度調節器
温度を安定化したPINフォトダイオードの信号処理回路
50MHz帯域の熱変換型RMS→DCコンバータ
低流速に対応する熱型流速計
熱を利用した風力計(空気の流速計)
熱的に安定化した低歪みウィーン・ブリッジ発振器
第16章 オペアンプのセトリング時間の測定法
第17章 高速コンパレータのテクニック
はじめに
LT1016─その概要
高速コンパレータの諸問題の一覧
オシロスコープ
アプリケーション編
1Hz〜10MHz V→Fコンバータ
水晶発振子によって安定化した1Hz〜30MHz V→Fコンバータ
1Hz〜1MHz電圧制御サイン波発振器
200ns-0.01%サンプル&ホールド回路
高速トラック&ホールド回路
10nsサンプル&ホールド
5μs，12ビットA/Dコンバータ
安価で高速な10ビット・シリアル出力A/Dコンバータ
2.5MHz高精度整流回路/AC電圧計
10MHz光ファイバ受信器
12ns動作のサーキット・ブレーカ
50MHzトリガ回路
Appendix A バイパス・コンデンサについて
Appendix B プローブとオシロスコープについて
Appendix C グラウンド・プレーンについて
Appendix D 測定装置の応答の測定
Appendix E レベル・シフトについて
第18章 高性能な電圧-周波数コンバータの設計
超高速1Hz〜100MHz V→Fコンバータ
高速応答1Hz〜2.5MHz V→Fコンバータ
高安定度な水晶安定化V→Fコンバータ
直線性が極めて良好なV→Fコンバータ
電池1本で動作するV→Fコンバータ
サイン波出力V→Fコンバータ
伝達関数が1/XのV→Fコンバータ
伝達関数がE X のV→Fコンバータ
伝達特性がR 1/R 2=V 1/V 2のV→Fコンバータ
第19章 ユニークなICバッファがオペアンプ設計を強化し，高速アンプを手懐ける
はじめに
設計コンセプト
基本設計
ブースト・フォロワ
電荷蓄積PNPトランジスタ
分離ベース・トランジスタ
完全な回路
バッファの性能
容量性負荷の分離
積分器
インパルス積分器
並列動作
広帯域アンプ
トラック&ホールド
双方向性電流源
電圧レギュレータ
電圧/電流レギュレータ
電源スプリッタ
過負荷のクランピング
結論
謝辞
Appendix A
第20章 モノリシック・アンプのための電力増幅ステージ
150mA出力ステージ
高電流ブースタ
Ultrafastフィードフォワード型電流ブースタ
シンプルな電圧増幅ステージ
高電流レール・ツー・レール出力ステージ
±120V出力ステージ
ユニポーラ出力，1000V増幅ステージ
±15V動作，バイポーラ出力，電圧増幅ステージ
第21章 複合アンプ
第22章 2次フィルタのカスケード接続による高次全極型バンドパス・フィルタのシンプルな設計法
はじめに
バンドパス・フィルタの設計
回路の実装
バンドパス・フィルタの設計─設計の基礎となる理論
同一特性の2次バンドパス・セクションのカスケード接続
回路の実装
同一特性の2次BPセクションの2段以上のカスケード接続
数表の使い方
第23章 FilterCADユーザーズ・マニュアル，バージョン1.10
FilterCADとは？
ハードウェア要件
フィルタとは何か
ステップ1，基本設計
ステップ2，フィルタ特性のグラフ化
フィルタの実装
フィルタの設計データの保存
フィルタの設計データを読み込む
レポートの印刷
FiterCADを終了する
バターワース・ローパスの例
チェビシェフ・バンドパスの例
2つのエリプティックの例
カスタム・フィルタの設計例
カスケード接続の順番の変更
さらに実践的な設計例
ノッチ・フィルタ…最後の辺境
Appendix 1 FilterCADのデバイス・パラメータ・エディタ
Appendix 2 参考文献
迅速な確実性の定量化
第24章 高精度広帯域アンプの30ナノセカンドのセトリング時間の測定
はじめに
セトリング時間の定義
ナノセカンド領域のセトリング時間測定についての検討
実用的なナノセカンド級のセトリング時間測定方法
セトリング時間測定回路の詳細
サンプリング型セトリング時間測定回路の使用法
補償コンデンサによる影響
結果の検証─もう一つの方法
結果のまとめ
Appendix A オシロスコープのオーバードライブ性能の評価
Appendix B サブナノセカンドの立ち上がり時間のパルス・ジェネレータ…心豊かな貧しき人々に
Appendix C セトリング測定回路の遅延の測定と補正
Appendix D アンプの補償についての実践的考察
Appendix E ブレッドボードの組み立て，レイアウトおよび接続のテクニック
第25章 2GHz差動増幅器/ADCドライバの応用と最適化
1 序論
2 低歪み
3 低ノイズ
4 ゲインとパワーの選択肢
5 入力の考察
6 ダイナミック・レンジと出力ネットワーク
7 安定性
8 レイアウトの考察
9 結論
10 Appendix A 用語と定義
11 Appendix B ノイズ計算の例
12 Appendix C 電圧と電流ノイズ相関の計算によるノイズ性能の最適化
13 Appendix D 引用された業績
静止状態への急速な移行を定量化する
第26章 広帯域アンプのための2ns，0.1%分解能でのセトリング時間測定
はじめに
セトリング時間の定義
ナノ秒領域のセトリング時間を測定するための考慮
ナノ秒のセトリング時間測定の実際
セトリング時間測定回路の詳細
サンプリング・ベースのセトリング時間測定回路の使いかた
結果の検証─ 別の方法
結果と測定限界のまとめ
Appendix A セトリング時間測定回路の遅延の測定と補償，および調整の手順
Appendix B アンプの補償についての実践上の配慮
Appendix C オシロスコープのオーバードライブ性能を評価する
Appendix D Z 0プローブについて
Appendix E 接続，ケーブル，アダプタ，アッテネータ，プローブそしてピコ秒
Appendix F ブレッドボード実装，レイアウトおよび接続のテクニック
Appendix G 帯域幅はどれだけあれば十分か
Appendix H 立ち上がり時間と遅延の測定における完全性の検証
空気の詰まったオリーブ瓶が教えるシグナル・コンディショニング
第27章 音響温度測定入門
はじめに
音響温度測定
実施上の配慮点
概要
詳細な回路図
Appendix A 測定経路のキャリブレーション
Appendix B
第3部 高周波/RFデザイン
バラクタ制御(バリキャップ制御)の性能低下を防ぐ
第28章 スイッチング・レギュレータを使った低ノイズなバラクタ(バリキャップ)・バイアシング
はじめに
バラクタ・バイアス方法の考察
低ノイズ・スイッチング・レギュレータの設計
レイアウトの問題
レベル・シフト
テスト回路
ノイズ性能
不適切な測定テクニックの影響
周波数領域の性能
Appendix A Zetexの可変容量ダイオード
Appendix B プリアンプとオシロスコープの選定
Appendix C 低レベル・広帯域信号のためのプロービングと接続のテクニック
第29章 安価な結合方法でRFパワー検出器が方向性結合器を置き換える
はじめに
LTCパワー・コントローラとともに使用するための代替結合ソリューション
動作理論
考察
テスト・セットアップと測定
LTC5505パワー検出器用の結合ソリューション
結論
第30章 RMSパワー検出器の出力精度の温度特性を向上させる
イントロダクション
LTC5583の温度補償設計
2回目の反復計算
LTC5582シングル検出器
おわりに