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» 2007年11月01日 00時00分 公開

その意義、各種方式の特徴、使いどころを探る:インターフェースIC活用のススメ (4/4)

[Paul Rako,EDN]
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絶縁型のインターフェース

 インターフェースICには、オプティカルアイソレーションやキャパシティブアイソレーション、インダクティブアイソレーションを用いて絶縁通信をサポートし、デジタル信号がグラウンドループや危険な電圧を生成することなくシステムと通信できるようにするものがある(図5)。


図5 アイソレーション手法 図5 アイソレーション手法 デジタル信号のアイソレーションは、Avago社の製品のようなオプティカルアイソレーション(a)か、TI社の製品のようなキャパシティブアイソレーション(b)か、あるいはAnalogDevices社の製品のようなインダクティブアイソレーション(c)で実現される。

 例えば、電子楽器のためのMIDI(musical instrument digital interface)規格は、オプティカルアイソレーションをベースとしている。米Avago Technologies社は、耐圧が数千ボルトで、データをメガビット/秒レベルの転送速度で伝えることができるオプティカルアイソレーションチップを提供している。また、TI社と米Analog Devices社からは、数千ボルトの絶縁耐性を備え、数ギガヘルツの信号を伝送可能なチップが提供されている。

 このような高度なチップが供給されるようになったことで、アナログ設計の性質が変化しつつある。以前は、米Linear Technology社の絶縁型コンパレータ「LTC1531」などのようにアナログ部分で絶縁を実現するのがより一般的であった。しかし、上述したようなデジタル信号のアイソレーションデバイスが提供されるようになった現在では、絶縁レギュレータを用いてアナログ部分に電力を供給し、絶縁側にデータコンバータを置くのが一般的である。このコンバータからのデジタル信号は、デジタル絶縁チップによって絶縁することができる。

必須となったインターフェースIC

 システムにおいてインターフェースは重要な要素であり、かつ注意が必要な部分でもある。本稿で紹介したように、多くのサプライヤからさまざまな手段が提供されている。ロジック出力とトランジスタを結び付けるだけでも非常に複雑な作業が発生することを考えれば、専用のインターフェースICを用いることのメリットは明らかであり、かつ望ましい結果が得られやすいことが理解できるだろう。

 現在では、ギガビット/秒レベルの信号をプリント配線やケーブルで送信する場合、高度なインターフェースICが必須である。その能力と保護機能の組み合わせが、ほとんどのアプリケーションにおいて重要となる。信号を取り巻く環境は非常に過酷であり、これらのインターフェースICを利用することにより、多くの悪条件から回路を保護することができるのである。

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