Design Idea

回路設計アイデアに関する解説記事を掲載しています。

Design Ideas パワー関連と電源:

今回は、ロジック信号によって負電圧電源を素早くオン/オフするときに役立つ回路を紹介する。

(2016年12月27日)
Design Ideas 計測とテスト:

今回は、プリント回路ボード上の接続パスを確認するのに便利な回路トレーサーを紹介する。

(2016年12月13日)
Design Ideas アナログ機能回路:

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。

(2016年11月8日)
Design Ideas パワー関連と電源:

PDAやデジタルカメラなどの携帯型電子機器の電源を設計する際、重要度が高いパラメーターの1つは変換効率である。電源の変換効率は、負荷電流を徐々に変えながら測定、評価を行う。今回は、1000〜2000円の安価な部品コストで実現できる小型の電子負荷を提案する。

(2016年10月18日)
Design Ideas 計測とテスト:

今回は、整流ダイオードが不要で、Texas Instrumentsの高速コンパレーター「TLC372」のオープンドレイン出力を活用した、外付け部品が少ない低コストの正側ピーク電圧検出器を紹介する。

(2016年10月11日)
Design Ideas アナログ機能回路:

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。

(2016年9月29日)
Design Ideas ディスプレイとドライバ:

多くのLEDを使用するには、電流制限抵抗を使用せずに、効率良く電力を供給する必要がある。今回は、約20個のLED群に対する低コストの定電流源として使用できる回路を紹介する。

(2016年9月15日)
Design Ideas パワー関連と電源:

スイッチング電源は雑音の発生源として悪名が高い。いわゆるスイッチング雑音を発生するからだ。この雑音は配線パターンなどを介して放射電磁雑音(EMI)となり、電源回路の外部の周辺回路などに飛び込む。対策としては、EMIフィルターを使う方法が考えられるが、実装に要する基板面積が大きくなり、部品コストも増えてしまうため難しい。そこで、今回は、スイッチング電源のスイッチング周波数を変調することで、EMIを低減する方法を紹介する。

(2016年8月30日)
Design Ideas 信号源とパルス処理:

今回は、低消費電流で100マイクロ秒幅のリセットパルスを発生する回路を紹介する。

(2016年8月26日)
Design Ideas パワー関連と電源:

今回は、簡単なオペアンプ回路と組み合わせたデュアルスイッチング電源で、出力電圧のシーケンスを同時に制御できる回路を紹介する。この回路では、オン時に3つの出力電圧を制御する。

(2016年8月3日)
Design Ideas 計測とテスト:

今回は、2つのチャンネルを備えるシグマデルタ型A-D変換器LSIを使い、温度補償を施した重量計測を実現できる回路を紹介する。課題とされてきたスループット低下も解決する。

(2016年6月23日)
Design Ideas アナログ機能回路:

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。

(2016年6月14日)
Design Ideas アナログ機能回路:

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。

(2016年6月3日)
Design Ideas パワー関連と電源:

今回は、取り扱いが簡単なCMOS ICを使ってMOSFETを制御するコンバーター回路を紹介する。

(2016年5月12日)
Design Ideas ディスプレイとドライバ:

今回は、マイクロコントローラのI/Oポートを3個使用して12個のLEDを駆動する回路を紹介する。

(2016年4月27日)
Design Ideas アナログ機能回路:

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。

(2016年4月25日)
Design Ideas 計測とテスト:

今回は、安価で保護機能も十分な利得1のプローブで、実験室用の手頃なオシロスコープと同じ入力インピーダンスを提供し、スペアナの50Ω入力インピーダンスを駆動できる回路を紹介する。

(2016年4月12日)
Design Ideas パワー関連と電源:

今回は、降圧型のスイッチング電源(SMPS)ICとリニアレギュレーターが抱えるそれぞれの問題点を解決する回路を紹介する。それは、高効率のSMPSを使用し、そのSMPSの出力に含まれるノイズ、リップルをLDOリニアレギュレーターによって低減するという手法である。

(2016年4月5日)
Design Ideas ディスプレイとドライバ:

安定な電流をスイッチングすることで光強度の安定したパルス光を得るLED駆動回路を紹介する。

(2016年3月24日)
Design Ideas 信号源とパルス処理:

高性能な無線送信器は、RF電力の正確なモニターが不可欠である。しかし、CDMAやTDMAといった変調方式の登場で、RF電力モニターに関する伝統的なアプローチは時代遅れになった。今回は、波形に依存せずに、高い線形性でRF電力を測定できる回路を紹介する。

(2016年3月17日)
Design Ideas パワー関連と電源:

今回は、昇圧型コンバーターICで負電圧から正電圧を高い効率で作り出せる回路を紹介する。

(2016年2月26日)
Design Ideas 計測とテスト:

LEDは表示用や照明用といった一般的な用途だけでなく、光起電力型の検知器(光センサー)としても使用可能である。今回は、LEDを光センサーとして使用する回路図を紹介する。

(2016年2月19日)
Design Ideas アナログ機能回路:

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。

(2016年2月9日)
Design Ideas ディスプレイとドライバ:

LEDに光を照射すると、大きな起電力が発生する。この光起電力効果を利用し、LEDを光センサーとして使う自動点灯回路を紹介する。

(2016年1月29日)
Design Ideas パワー関連と電源:

今回は、電流検出ICの電流スパイク耐性を、さまざまな側面から改善する回路を紹介する。

(2016年1月20日)
Wired, Weird:

今回は、2015年末に行われた電子工作コンテスト「GUGENコンテスト2015」に出品したオリジナル回路『点滅記憶回路』を使ったLED点滅ライトを紹介する。便利な2端子回路であり、さまざまな応用が期待できる。コンテスト参加の裏話も含めて、点滅記憶回路の仕組みをみていこう。

(2016年1月8日)
Design Ideas 計測とテスト:

市販の電子負荷機器の多くは、電流値が少ないスイッチ電源の試験において精度面で問題が生じる場合がある。今回は、この問題に対する解決策の一案として、定電流負荷回路を紹介する。

(2016年1月4日)
Design Ideas アナログ機能回路:

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。

(2015年12月24日)
Design Ideas 計測とテスト:

プリント基板の製造で、圧倒的に多い不良は配線パターン間の短絡だ。短絡箇所を探すのには非常に多くの時間を要し、その作業にはストレスが伴う。そこで、今回は4線式DMMや抵抗測定器の考え方を用いた、短絡箇所を発見する簡単な方法を紹介しよう。

(2015年12月8日)
Design Ideas パワー関連と電源:

PWM方式絶縁型DC/DCコンバータの高性能フィードバック回路は多くの場合、誤差増幅器が使用される。今回は、部品点数を削減し、安定性を高めることができるフィードバック回路を紹介する。

(2015年11月25日)
Design Ideas ディスプレイとドライバ:

バーグラフは状況を直感的に理解しやすいメリットがあるが、多くのマイクロコントローラが必要になったり、種類が限定されてしまったりする。今回は、その2つの欠点を回避する回路を紹介する。ポート数を節約したい場合や子基板を追加するといった改修を行う場合に適している。

(2015年11月12日)
Design Ideas アナログ機能回路:

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。

(2015年10月28日)
Wired, Weird:

今回は、周囲が暗くなると数秒に1回、優しく光るオリジナルライト“ココライト”の仕組みと作り方を紹介する。暗闇でもあると安心なこのライト。ご両親などへのプレゼントにも最適です。

(2015年10月14日)
Design Ideas パワー関連と電源:

オフラインのスイッチング電源が放射する電磁雑音(EMI)は電源回路全体に影響を与えるため、さまざまな問題が発生する。基板レイアウトは特に重要だ。今回は、電圧と電流のスルーレートを閉ループ回路で制御することで雑音を低減する回路を紹介する。

(2015年10月13日)
Design Ideas アナログ機能回路:

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。

(2015年9月25日)
Design Ideas 信号源とパルス処理:

今回は、標準的な単方向カウンター・タイマーICである「82C54」と簡単なソフトウェアを使い、直角位相差出力のエンコーダーとISA入出力バスのインタフェース回路を紹介する。

(2015年9月18日)
Wired, Weird:

前回は、壊れた電源基板は電池のコネクタにDC8.4Vの電源を供給する暫定修理で何とか立ち上がり、修理の仕事は再開できた。しかし、高圧パルス電源の電圧を再測定したら、またもやオシロスコープの表示が切れてしまったのだった――。再び修理の時間がやってきた。

(2015年9月9日)
Design Ideas ディスプレイとドライバ:

LEDが光源として注目を浴びている。従来に比べて、効率や信頼性が高い場合が多いからだ。スイッチング電源を使えば、バラスト抵抗を用いた電流の制限方法に比べてさらに効率を高められる。

(2015年9月4日)
Design Ideas パワー関連と電源:

リニアレギュレータの電圧出力端子とグラウンド端子との間に固定抵抗を挿入すると、簡単に定電流源を構成できる。レギュレータの出力は定電圧であり、抵抗値が固定であれば、その両端を流れる電流は一定となる。今回は、負荷の高電位側にも低電位側にも定電流源を配置できる回路を紹介する。

(2015年8月27日)
Design Ideas パワー関連と電源:

仕事やくつろいでいるときなど、部屋のムードに合わせて、室内の明るさや温度を変えたいという人は多いだろう。今回は室内灯の明るさを制御し、2カ所の温度を検出する回路を紹介する。

(2015年8月25日)
Design Ideas アナログ機能回路:

車載用電子機器に対する基本的な要求条件の1つは、機器に接続されたケーブルが車載バッテリーに短絡しても破損しないことだ。今回は、その対策の一例として、車載用オーディオ警報機器の過電圧保護回路を紹介する。

(2015年8月20日)
Wired, Weird:

今回は、3万円のオシロスコープに内蔵された電源基板の修理の続きを紹介する。前回は破損していた電源制御ICを、オシロスコープの電池のコネクタへ直流電源を供給してとりあえず動かすことにした。しかし、他にも破損している部品があることが見つかった。

(2015年8月5日)
Design Ideas パワー関連と電源:

今回は、パルス発生器のパワー・ドライバーに使える回路を紹介する。単一電源、低消費電力のアナログ用途での、電源電圧を超える電圧を精密に制御するのに役立つ。

(2015年8月4日)
Design Ideas パワー関連と電源:

直流の定電圧3Vをそれより高い電源から得るときに、実験用回路では必要な電圧の直列型レギュレータがない場合、並列型レギュレータで代用してもよい。今回は、並列レギュレータよりも出力インピーダンスを低くできる、MOSFETを紹介する。

(2015年7月28日)
Design Ideas 信号源とパルス処理:

従来のビット列発生器は、帰還をかけたシフト・レジスターを使って疑似ランダム・ビット列(PRBS)を得ていたため、有限長で同じパターンを繰り返すという問題を抱えていた。今回はこうした問題を打破できる、ランダム雑音を使って出力データ列を発生する回路を紹介する。

(2015年7月24日)
Design Ideas 信号源とパルス処理:

太陽電池アレイやバッテリーなどの電源の試験に、電子回路によって構成した直流負荷を用いるが、市販製品は高価なものが多い。パワーMOSFETをリニア領域で用いると、電子負荷を自作できる。

(2015年7月17日)
Design Ideas アナログ機能回路:

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。

(2015年7月9日)
Wired, Weird:

修理の仕事を始めた2012年に“3万円”というとても安い値段のオシロスコープを購入した。値段こそ安いが、かなり役に立ったオシロスコープ。しかし、試作した高電圧パルス電源を評価するときに壊れてしまった。今回はこの3万円で購入したオシロスコープの電源基板の修理を報告する。

(2015年7月6日)
Design Ideas 信号源とパルス処理:

理論上では、同期クロックの逓倍(ていばい)は簡単だ。しかし、周波数が高いクロックを逓倍する場合には高い周波数に対応したVCOを入手しなければいけない問題が生じる。今回はその問題を解決する回路を提案する。

(2015年6月30日)
SPICEの仕組みとその活用設計(最終回):

SW電源は負帰還を施すと異常発振を起こすことがある。このようなケースの解析には、周波数応答法(FRA法)が主として用いられてきたが、あくまでも動作状態を確認する一手法でしかない。最終回となる今回は、この課題について1つの検討方法を紹介する。

(2015年6月29日)
Design Ideas アナログ機能回路:

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。

(2015年6月22日)
Design Ideas 計測とテスト:

カラー表示を備える携帯電話では、消費電力の要求が厳しい。新しいアプリケーションが次々と登場し、低電力設計が不可欠になっている。そこで、今回提案したいのは応用範囲の広い調光方法だ。

(2015年6月12日)
Wired, Weird:

ハンダ面が真っ白になった直流ランプを内蔵した光源機器の修理依頼があった。白くなった基板は、初めてだ。白い物質を降らせた原因とともに、修理していこう。

(2015年6月10日)
Design Ideas 計測とテスト:

信号印加用変圧器のコストと周波数帯域の制約を受けずにボード線図の測定を可能にするオペアンプを使った測定法を紹介する。

(2015年6月4日)
SPICEの仕組みとその活用設計(24):

ラプラス素子はSpiceツールベンダー各社の独自拡張機能であり、ツール毎に振る舞いも多少異なります。そこで、今回はV&Vの観点で各ツールのラプラス素子の振る舞いについて見ていきます。

(2015年6月1日)
Design Ideas パワー関連と電源:

ハイサイド・ドライバーは、片側を接地したソレノイド型コイルなどの負荷を駆動するために用いられている。そのようなドライバーでは、故障を避けるために短絡保護が必要だ。そこで小さな回路面積で、反応の早い保護回路付きハイサイド・ドライバー回路を紹介する。

(2015年5月18日)
Wired, Weird:

焼損したユニバーサル電源を修理しようとしたところ、“ディザー回路”が使われていた。聞きなじみのない回路だ。果たして、“ディザー回路”とはどのような回路で、故障の原因はどこにあるのか? 修理の様子を報告していこう。

(2015年5月14日)
Wired,Weird:

今回は、マイコンを使わずに、冷蔵庫などのドアの開けっ放しを警告する回路を作ってみたので紹介する。単純に、開けっぱなしの警告だけでは、物足りないので、短時間に何度も開け閉めした場合でも、警告するような回路も考えてみた。

(2015年4月13日)
Design Ideas ディスプレイとドライバ:

平衡リアクトルを使って並列接続したLEDへの供給電流を均一にする方法を紹介する。

(2015年4月8日)
Design Ideas 計測とテスト:

容量測定機能を持ったマルチメーターを用いて、どこにも接続されていない(オープン回路)のケーブル長を測定できる。ペア線同士の容量や芯線とシールド間の容量は、ケーブル長に比例するため、単位ケーブル長当たりの容量が分かれば、オープン回路のケーブル長は計算できる。

(2015年3月30日)
いまさら聞けないAC-DC電源入門:

コンセントにつなぐ電気製品になくてはならないAC-DC電源。ノートPCやスマートフォンのアダプタなどで身近に使用している割に、その仕組みを知らない人は多い。そんなAC-DC電源の必要性や方式の基本を紹介する。

(2015年3月26日)
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