2010年1月アーカイブ

皆さんは上高地という場所をご存知でしょうか。
長野県（私の故郷です）の松本から北アルプスに上っていく途中にある、すごく景色が綺麗なところです。
松本から国道158号を岐阜方面に上っていきます。梓川の流れを眺めつつ、1時間くらい登ると岐阜県に抜ける安房峠との分岐点につきます。そこを上高地側に進むとトンネルに入ります。このトンネルは釜トンネルといって非常に狭くて急勾配のトンネルで、車で登るのが結構怖いです。これを抜けるとそこが上高地です。

（注意：20年位前は自家用車のまま釜トンネルを通って上高地までいけたのですが、今は環境保護のために自家用車ではいることはできません。途中の沢渡と言う所でバスに乗りかえる必要があります）

上高地に入ると立ち枯れの木が残る大正池が迎えてくれます。大正池は周りの山からの土砂で埋まってきてしまっているので、土砂をかき出す重機がはいっていますが間に合わず、年々池の大きさは小さくなってしまっているようです。

大正池を抜けると駐車場がありその近くが河童橋です。この当たりから見る穂高連峰がなんとも綺麗です。
大半の観光客はこの辺りをちょっと見て帰っていくのですが、さらに頑張って30分くらい奥まで登っていくと・・・明神池っていう池と小さい神社があります。風の無い時は池の表面が鏡のようになって、特に紅葉の季節は最高です。

上高地に行くなら閉山（11月上旬）直前がおすすめです。
紅葉もほぼ終わりなのですが、針葉樹の唐松が寒さで黄色く紅葉しています。

下の写真は閉山直前の切れるような寒さの中、朝日がゆっくりと山（焼岳）を鏡のような大正池に映し出したときの写真です。

上高地は、私にとっては一番のパワースポットと思いながら、何年も行って無いので今年こそは新緑を見に行こうと思っています。
 

今日はBGR(Band Gap Reference)をその周辺回路も含めて紹介します。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

図 1にBGR回路の基準部とアンプ部を示します。
基準部は前回のBLOGで使ったものと同じで、アンプ部はVaとVbが等しくなるようにVBGRを制御します。
BGRの基準部の電位Va,Vbが約0.8VでGNDに近いので、電流源のスペースを確保しやすいPchを入力段に使うことが多いです。
 

 

Vgp端子からGNDにむけて10uAの電流源をつけた状態で、温度を0,25,50,75℃とパラメータにして、電源VDDが起動する時の様子です。

電源が変わっても、Vbgrはほとんど動いていません。
温度が0～75℃変わってもVbgrは1.18207-1.1815=0.00057Vの変動なので・・・6.4ppm！
ちょっとよく出来すぎました（汗）

 

 

上の波形は、電源を0.1usecで起動したときのもので、丸印の所にリンギングが見えます。
このままでは発振してしまう可能性もありますので、アンプに位相補償用のコンデンサ（図 1のC0）を入れます。

 

C0=2pFとした結果が上の図になります。リンギングが解消されて安定して起動できていることがわかります。
BGR回路は負帰還回路なので、ループの安定度を確認しておく必要があります。
そのためにはClose LoopをOpenにして、一巡伝達特性（俗にμβって言います）を見る必要があるのですが、上のように電源起動の様子を見ることで簡易的にループが安定しているかを確認できます。

 

上の図はAC解析の結果です。VDDを信号源にして電源が揺すられた時にVBGRがどれだけ揺すられるかを見ています。100KHzくらいまでは-70dBなので・・・1/3000に電源のゆれを小さくできていますが、周波数が高くなると徐々に電源の影響が出てきて、100MEGHzでは1/10にしか電源のゆれを圧縮できていません。

BGR出力にどのような性能を求めるのか、電源VDDがどのようなゆれ方をするのかに依りますが、場合によってはVBGR出力にコンデンサを追加するケースもあります。

これでBGR回路の紹介は終わりです、と言いたい所ですが重要な説明が抜けていました。
それは、“オフセットの影響“です。

次回は、トランジスタのオフセットが引き起こすBGR回路の問題と、その対策について紹介したいと思います。

 

新年明けまして、おめでとうございます。

BLOGを始めて2年が経ちました。ここまで続けてられたのは、訪問していただいた皆様を初めとして、コメントやご意見・ご質問を頂いた方々のお陰であり、深く感謝しております。本当にありがとうございました。

 

アナログ回路の楽しさをお伝えし、一人でもアナログエンジニアが増えてもらえたらなぁ、と始めたBLOGなので、出来るだけ難しい計算式を使わず、簡単な自分の言葉で表現しようとしたのですが・・・これがなかなか難しく、気が付くと自分自身のアナログ回路に対する考え方や理解度を整理するだけに成ってしまいました。
普段なにげなく使っている計算式や法則、更にはアナログ自体の本質をまだ自分のものに出来ていないと痛感した昨年でした。

 

今年は初心に戻り、“あたりまえの事を疑問に思う心”を磨き直す決意です。
今までに経験した面白い現象や、理屈抜きに納得してしまった事、感動した事、更にはちょっとした小技などを紹介し、もっと分かり易い、楽しいBLOGにしていきたいと思いますので引き続き、叱咤・激励・ご鞭撻を宜しくお願いいたします。