TDR測定の基本を押さえる
TDR測定は、ケーブルやコネクタ、プリント基板、LSIパッケージなどの検証やトラブルシューティングに用いられている。これを利用することによって、伝送される信号のシグナルインテグリティを保証することが可能になる。本稿では、まずTDR測定の歴史と基本原理を押さえた上で、それを利用するメリットや最新の測定環境について解説を加える。 TDR（time domain reflectometry：時間領域反射）は特性インピーダンスの測定に広く用いられている手法である。これを使えば、ケーブルやプリント基板におけるシグナルインテグリティを直接的に評価できる。また、最近ではLSIの性能測定や不具合の解析にも用いられるようになった。さらには、電気回路以外にも応用されており、OTDR（optical TDR）という技術もある。これは、電気系における誘電率/透磁率定数が光学系の屈折率と等価的な性質を持つことを利用
負性抵抗でオペアンプの負荷を打ち消す
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。 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。言い換えると、高精度のオペアンプで低いインピーダンスの負荷を駆動することには問題がある。 これを解決する方法の1つは、負荷を打ち消すことだ。具体的には、抵抗性負荷がR〔Ω〕の場合には負性抵抗＊1）の－R〔Ω〕を並列に接続する方法である。こうすれば、この並列回路の抵抗は無限大になる。 ＊1）通常、抵抗に電圧を印加すると印加電圧が大きくなればなるほど大きな電流が
過電圧監視がない電源の末路
今回は、高価な電気メッキ装置用電源機器の修理エピソードを紹介する。故障原因は、しばしば見受けられる“配線切れ”だったが、事もあろうに過電圧監視が施されていなかったが故に、悲惨な末路を迎えてしまった。 ⇒「Wired, Weird」連載一覧 電源が入らない電気メッキ装置用電源機器 電気メッキ装置に使用される大電力の電源機器の修理を依頼された。この電源は最大30Vで100A出力の電源だった。修理品を受け取ったらケースの外側が水のような液体で少しぬれていた。ケースを開けるとケースの内側もぬれており内部に少しサビもあった。機器を分解して実装された電源基板の不具合原因を詳細に確認したら回路上に大きな落とし穴が見つかった。今回は電気メッキ装置の電源修理を報告する。 修理依頼書には『電源が入らない』と記載されていた。このメッキ装置用電源機器の修理は初めてだったが幸いなことに取り扱い説明書と内部接続図が入
SiGeが切り開く半導体の未来
SiGeがもたらすメリット 物理学と量子力学の理論上、HBTは何百ギガヘルツもの高速性を実現可能である。一方、シリコンのみの製造プロセスで速度を増加させるには、デバイスサイズの縮小という、HBTと比較して少し強引な手段をとることになる。最近の微細プロセスでは、この縮小による弊害として、トランジスタが破壊しないように、電源電圧を下げる必要があった。デジタル回路では、トランジスタはオン/オフの状態のみを伝達すればよい。そのため、この縮小という方法でもよいのだが、アナログ回路においては電源電圧を下げることでS/N比がすぐに限界に達してしまう。例えば、100GHzの動作周波数を達成するには、CMOSにおける縮小という手法を用いる場合、電源電圧を1V以下にしなければならない。 Maxim社のIC設計担当シニアサイエンティストであるJean-Marc Mourant氏は、「CMOSの本当の限界は、電源
SiGeが切り開く半導体の未来
SiGe（シリコンゲルマニウム）を用いた半導体製造プロセスでは、シリコンのみを用いた場合よりも低ノイズでより高速なトランジスタを実現できる。このことによって、アナログ回路の設計者は、多くのメリットを享受することができる。本稿では、今後さらに重要になるであろうSiGe半導体技術について解説する。 アナログ設計者への救いの手 CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）製造プロセスの進化は、ICの低コスト化と高速化を実現した。CMOS製造プロセスでは、その進歩の過程で電源電圧が低下し続けており、低消費電力化というメリットも得られる。デジタル回路の設計者であれば、それによる恩恵を直接的に得ることができる。デジタル回路では、1と0を区別できるだけのS/N比（信号対雑音比）が得られれば、電源電圧の低下についてさほど気にしなくてよい
80年代末期の“亡霊”に注意、現代の修理業務でも遭遇率高し
80年代末期の“亡霊”に注意、現代の修理業務でも遭遇率高し：Wired, Weird（1/2 ページ） 筆者の経験では、電気製品が不良になる原因は十中八九、電源部にある。特にスイッチング電源やモータードライバでは、ある種の部品が共通して問題になる。1988～2000年にかけて製造された電解コンデンサだ。その時期の電気製品が故障したら、これを真っ先に疑ってほしい。今回は、筆者が実際に遭遇した事例を挙げて説明しよう。 →「Wired, Weird」連載一覧 筆者は、警報機器や半導体製造装置のメーカーで回路設計や基板の不良解析を長年にわたって経験した後、今年3月に現職の企業に移った。新しい職場はメカトロニクスの専門商社であり、4月からは電子機器やその内蔵基板の修理業務に従事している。この仕事には、過去の回路設計や不良解析の経験が大いに役立っている。 修理業務のつらい所は、手元に回路図が無い製品で
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