回路設計アイデア（アナログ機能回路編）

コモンモード電圧（CMV）に起因する誤動作や性能劣化を防ぐため、信号の入出力に差動型の計装アンプを使用する手法が用いられる場合が多い。しかし、この方法には信号線ごとに専用のアンプ回路を要するという欠点がある。今回は、この欠点を改善しようと考案した回路を紹介する。

オーディオ向けの低域通過フィルター（LPF）は、処理の初段でのS/N比（信号対雑音比）を最大にできるよう、ゲイン調整機能を有している必要がある。さらに、低コスト化のためには、製造過程における調整工程をなくさなければならない。そこで本稿では、受動素子の誤差がフィルター特性に及ぼす影響を低減し、なおかつ低コストでの実現が可能な高次フィルターの設計方法を紹介する。

非線形増幅機能の実現手段の1つとして、振幅リミッター回路を用意し、その閾値まで発振信号の振幅を増大させるという方法がある。その場合、リミッター回路が動作することで出力振幅が一定になるわけだが、非線形歪と出力クリッピングを最小にするには工夫が必要となる。そこで本稿では、そうした工夫を盛り込んだCR発振回路を紹介する。

電流検出トランスなどを利用する電源回路においては、PWMコントローラーからの制御信号のデューティサイクルをクランプする機能が必要となるが、多くの電源回路ではコスト低減のために、その機能を持たないPWMコントローラーが使用される。そこで本稿では、そうしたPWMコントローラーを使う場合に、低コストでクランプ機能を付加するための回路を紹介する。

医療機器や科学機器では、マイクロボルトオーダーの微小電圧を計測したり増幅したりすることがある。そこで本稿では、ゲインを160〜1万240の範囲で設定できる低ノイズで温度安定性に優れた増幅回路を紹介する。

電流検出回路の多くは、検出抵抗の両端に電圧降下を発生させ、その電圧から電流を割り出しています。ところが、検出抵抗がシステムグランドと大きく異なる電圧になる場合、問題が急激に複雑化します。そこで、そうした問題を抱えないワイヤレスの電流検出回路を紹介します。

VCO（Voltage-controlled oscillator）は、電圧で発振周波数を制御する発振機だ。今回の記事では、OTAとヒステリシス付き比較器で構成したVCO回路の仕組みについて解説する。

CPLDは低電力動作モードを備えていることが多い。しかし、電池駆動のシステムでは、そのシステムを使わないときには、わずかな電力さえも使用せず、完全にパワーダウンさせることが目標になる。今回は、CPLDの内部回路と外付け部品によって、電池駆動のシステムに自動パワーダウン機能を持たせた回路を紹介する。

今回は、8ピンパッケージのデュアルオペアンプICと、8ピンパッケージのスイッチドキャパシター帯域通過フィルターを使ったノッチフィルターを紹介する。

複雑なオーディオ信号波形から振幅に関する情報を取り出すことができる包絡線フォロワー回路で、信号の急激な減衰にも対応できる回路を紹介する。

今回は、少数の低価格な部品で構成されているが、電流／電圧のいずれかが設定条件を超えると的確に電源を遮断し、過電流／過電圧に対するブレーカーとして機能する回路を紹介する。

古典的なGIC（一般化インピーダンス変換器）に基づく回路である。固有の振幅安定化機能を備えた正弦波発振回路を紹介する。

今回は、低コストのプッシュボタン回路を紹介する。プッシュボタンスイッチを押すとワンショット回路が起動し、その出力によりトグルフリップフロップ（TFF）が起動してその出力レベルが反転する。これにより、デバウンスに対応済みのスイッチとして機能する仕組みだ。

オペアンプICはさまざまな半導体メーカーから供給されており、いずれも入力バイアス電流や入力オフセット電流が低く抑えられている。しかし、オペアンプ回路を計測用センサーにケーブル接続する際に発生するESD（静電気放電）の対策が難しい。今回は、その弱点を解決する回路を紹介する。

今回はマイクロプロセッサ、液晶ディスプレイ、32.768kHz水晶振動子を各1個とわずかな部品で簡単に構成したカウントダウン・タイマーを紹介する。電池を注意深く選択し、マイクロプロセッサの低電力モードを入念に開発することで消費電力を最小にし、電池寿命を最大にすることができる。

ハイエンドのD-Aコンバータを使う必要がないアプリケーションにおいて、シングルエンド出力のD-Aコンバータと外部回路を組み合わせて、必要十分な差動出力回路を構成できる回路を紹介する。

容量センサーのアナログ周辺回路を設計するときに最初に直面する問題は、低域遮断周波数だ。理論的には、初段のプリアンプの入力インピーダンスを大きくするといい。しかし、簡単に見えるこの設計要求の陰には、数多くの問題が待ち構えている。

サーボ制御システムなどに使う高精度電流源と半波反転整流器で構成した不感帯回路を紹介する。

電圧-電流変換器や高精度で帯域幅の広い可変利得のカレント・ミラーとして動作する回路を紹介する。高速ICや電流出力型D-Aコンバータの入力を備えたデバイスのテストなどに向けた回路だ。

不用意なドアの開放を検知して警報を鳴らす、マイクロコントローラを使用した回路を紹介する。

オペアンプを使って、コモンモードノイズを相殺するアイデアを紹介する。

マイコンのA-Dコンバータのアナログ入力端子には、マイコンの電源電圧以下の信号しか入力できない。従って、より広い電圧範囲のアナログ信号を扱いたい場合には、外部回路が必要だ。さほど精度を要しない用途の場合には、より簡易的に入力電圧範囲を変更したい。そこで、マイコンの内蔵ポートの出力を切り替えるだけで、入力電圧範囲を0V〜5Vから0V〜20V、−10V〜10Vに切り替える方法を紹介する。

2個のD-A変換器をインターリーブしてシングル・ユニットとして使い、D-A変換器の変換速度を実効的に2倍にする回路を紹介する。

可変周波数の発振器を構成する方法として、NORゲートを2個用いたRC発振回路を考案した。この回路による可変周波数範囲は広い。

オペアンプを用いてVCA（電圧制御アンプ）の利得を線形化するアイデアを紹介する。

今回提案するアイデアでは、アンプの入力段を基本的なコルピッツ型発振器の電圧フォロワーとして使う。電流帰還アンプの非反転入力端子をフォロワー入力、反転入力端子をフォロワー出力に用いる。

可変周波数の発振器を構成する方法として、NORゲートを2個用いたRC発振回路を考案した。この回路による可変周波数範囲は広い。

自動車業界では、自動車の配線をより簡単でより軽くしたいと考えている。この点で、2本のワイヤを使う配線に比べると、1本のワイヤによる配線が望ましい。今回は、1本のワイヤによる双方向通信リンクを実現する回路を紹介する。

正弦波発振器の課題を解決する回路を提案する。

今回は、低速と中速の用途に向けたフェイル・セーフ機能付きVRセンサー回路を紹介する。

増幅器を用いて遅延ミスマッチを検出し、それを補正する回路を紹介する。

高精度のオペアンプは、高い開ループ利得、低いオフセット電圧/電流、低い電圧/電流雑音、低いひずみを実現している。しかし、すべての仕様を高い精度に維持したままで、高い出力電流を供給するのは難しい。これを解決する方法の1つは、負荷を打ち消すことだ。

本稿では、電圧コンパレータを使って、便利なクロック発生回路を構成する方法を紹介する。

UARTのボーレートのクロックは、多くの場合、あり合わせの発振器を使用することで生成できる。本稿では、UARTのボーレートをDDSで生成する方法を紹介する。

ハードウエアベースの周波数シンセサイザは、安価な1個の専用ICと数個の受動部品を使えば構成できる。本稿で紹介する回路は、汎用部品を使用して実用的な回路を短期間で実現する必要に迫られたことから考案したものである。