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» 2012年08月01日 00時00分 UPDATE

【講座】回路設計の新潮流を基礎から学ぶ:高速A-D/D-Aコンバータの選択作業が手軽に、 TIが安価で高性能な評価ボードを製品化

[PR/EDN Japan]
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 さまざまな半導体メーカーから多くの製品が市場に投入されているアナログ・チップ。これらの中から、最適な製品を選び出す作業はかなり難しい。アナログ・チップの良し悪しを決める性能は決して一つだけではなく、複数の性能が存在するからだ。しかも、それらの性能は、トレードオフの関係にあるものも多い。

 さらに、適用するアプリケーションを想定した評価も必要になる。そのアプリケーション特有の信号を入力した場合にどのような出力結果が得られるのか。データシートだけから読み解くのは極めて難しい。そのうえ、アプリケーションの開発段階で、実使用状態を模した評価環境を用意するのは決して簡単なことではない。多くの時間と多くのコストを費やすことになる。

 電子機器メーカーにとって、アナログ・チップの評価は骨の折れる作業と言えるだろう。こうした電子機器メーカーの負担を軽減するため、半導体メーカー各社は、評価ボードを用意している。アナログ・チップの性能を多角的に求める機能に加えて、アプリケーションの実使用状態を模したテスト環境も搭載している。これを使えば、開発の時間とコストを間違いなく削減できるだろう。

 しかし、各社が提供する既存の評価ボードにも課題がある。大きく分けると二つ挙げられる。一つは、評価ボードにメーカー間の互換性がないことだ。ユーザー・インターフェイスも違えば、使い方も違う。一つ一つの評価ボードの使い方が決して難しいわけではないが、異なるメーカーの評価ボードを使いこなすにはそれなりの時間と努力が必要となる。

 もう一つは、価格が高いことである。実際の価格は、メーカーや品種によって違いはあるが、数十万円程度もする。評価の対象となるアナログ・チップが一つだけなら、問題にならないだろう。しかし、複数メーカーのアナログ・チップを評価する場合は、複数の評価ボードが必要となる。しかも、その評価ボードを将来的に活用できるかどうかの保証はない。「一度使って、それでお払い箱」の可能性さえある。

価格削減も性能は向上

 テキサス・インスツルメンツ(TI)社は、こうした問題を解決する高速データ・コンバータ向け評価ボードを製品化した。A-DコンバータICとD-AコンバータICの両方の評価に使える。「対象とする主なアプリケーションは無線通信の基地局である。さらに、測定器や医療用画像処理装置なども対象分野と考えている」(日本テキサス・インスツルメンツ 営業・技術本部 マーケティング/応用技術統括部 アナログマーケティング シグナルチェーンソリューション 主事の鈴木茂氏)

photo 図1 発売した評価ボード
任意パターン・ジェネレータ機能とデータ・キャプチャ機能を搭載した評価ボード「TSW1400EVM」である。これらの機能は、FPGAで実現した。

 製品化した評価ボードは三つ。一つは、デジタル信号を生成する任意パターン・ジェネレータと、出力信号を捕捉するデータ・キャプチャ機能を搭載した「TSW1400EVM」(図1)。二つめは、データ・キャプチャ機能のみを搭載した「TSW1405EVM」。三つめは、任意パターン・ジェネレータ機能のみを搭載した「TSW1406EVM」である。

 最大の特長は、価格(参考価格)が低いことである。TSW1400EVMは649米ドルで、同社従来品である「TSW3100EVM」の3499米ドルと比べると約81%減になる。TSW1405EVMとTSW1406EVMはいずれも99米ドルである。それぞれの同社従来品は649米ドルだったため、約85%も価格を引き下げたことになる。

photo 図2 任意パターン・ジェネレータ機能を使って作成した信号波形
A-DコンバータICの評価に向けた信号波形である。W-CDMAに対応したシングルトーン波形で、IF周波数は245.76MHzで、帯域幅は30MHzである。

 価格は大幅に削減したものの、性能は逆に引き上げている。例えば、TSW1400EVMの搭載メモリ容量は1Gバイトである。同社によると、「競合他社品の2倍」(同氏)という。サンプリング深度は512Mサンプル。入出力インターフェイスは1.5Gビット/秒のLVDSに対応する。なお、TSW1405EVMとTSW1406EVMのサンプリング深度は64kサンプルで、入出力インターフェイスは1Gビット/秒のLVDSである。

 さらに、さまざまな評価信号パターンをあらかじめ用意している点も特長の一つだ。W-CDMAやGSM、LTEなどの携帯電話方式に対応した信号パターンを用意している(図2)。パソコンのGUI上でファイルを指定すれば、その信号をA-D/D-Aコンバータボードに供給できる。

将来製品化されるA-D/D-Aにも対応

 新たに製品化した評価ボードに対応するA-D/D-AコンバータICは、図3図4に示す通りだ。例えば、TSW1400EVMに対応するA-DコンバータICの分解能は最大14ビット、サンプリング速度は最大1Gサンプル/秒。D-AコンバータICの分解能は最大16ビット、サンプリング速度は最大1.5Gサンプル/秒である。

 これらのA-D/D-AコンバータICには、それぞれ専用ボードが用意されている。発売した評価ボードと、この専用ボードを接続すれば、A-D/D-AコンバータICの性能などを評価できる。評価ボードと専用ボードを接続するコネクタは、すべて共通だ。従って、評価ボードを1枚用意しておけば、TI社が製品化するさまざまな高速A-D/D-AコンバータICを評価できる。しかも、「今後当社が製品化する予定の高速A-D/D-AコンバータICでも、同じコネクタを備える専用ボードを提供する予定」(鈴木茂氏)であるため、評価ボードを新たに購入する必要はない。

 なお、評価ボードとパソコンとの間は、USBケーブルを使って接続する。

photophoto 図3(左) 対応する高速A-DコンバータIC、図4(右) 対応する高速D-AコンバータIC

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提供:日本テキサス・インスツルメンツ株式会社
アイティメディア営業企画/制作:EDN Japan 編集部/掲載内容有効期限:2013年3月31日

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