アナログ・デバイセズの電子回路教室
【差動信号とその周辺回路設計技術】

工業計測/医療/映像/プロセス制御…高速・高精度アナログ信号処理技術の基本を学ぶ
(講義181分/103頁)

著者・講師：藤森弘己(アナログ・デバイセズ株式会社)
企画編集・主催： ZEPエンジニアリング株式会社
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お申込み前にご理解いただきたいこと

本製品は，2023年3月19日に開催したウェビナを録画して編集した動画です．繰り返し再生，一時停止，巻き戻しが可能です．

学ぶこと

あらまし

本セミナでは2本の信号線の電圧差(あるいは差電流)でアナログ信号を表現する，差動信号(ディファレンシャル・シグナル)とその処理技術について解説します．コンバータを含む高性能なアナログ回路を実現する方法についての理解を深めます．
　最新の高速・高精度のアナログ信号回路では，多くの場所で差動信号が使われ，その重要度はますます高まっています．また，以前よりセンサ信号処理や微小信号を扱う回路，高同相電圧計測などでは，多くの用途で差動信号回路が使われています．差動信号には，高性能を実現するための多くのメリットがあるからです．本セミナでは差動信号を生かすための回路技術を理解し，アプリケーションのTPOに合わせた使い方，シングル・エンドとのすみ分けを理解するための基礎知識を得ることを目的とします．この用途での代表的な素子は計装アンプですが，これ以外にも差電圧アンプ，差動アンプ，絶縁アンプ，シングル/作動変換アンプ，差動トランス，バランなど多くの回路技術があります．本セミナでは，これらの技術と使い方，後段のデータ・コンバータ素子との親和性などについても紹介します．


図1 計装アンプの同相除去比	図2 計装アンプのダイヤモンド・プロット

内容

(1)ディファレンシャル(差動)信号とシングル・エンド信号

信号の表現方法の違い．差動信号処理のメリットとデメリット
差動信号と同相信号．同相信号の影響とその扱い方．グラウンド・ループ
差動計測が必要になるアプリケーション．各種センサ，バッテリ・セル，医療機器，高速D-Aコンバータ出力，高精度・高分解能A-Dコンバータ入力，電流モニタ，ほか
アナログ差動信号とディジタル差動信号

(2)データ・コンバータと差動信号処理．最新のデータ・コンバータが要求するアナログ・フロントエンド回路とは何か

A-D/D-Aコンバータの差動入出力，高精度・高速データ・コンバータと差動アンプ．なぜコンバータにも差動信号処理が求められるのか
差動入力A-Dコンバータの駆動．シングル/差動変換アンプ．差動アンプと差動トランス
専用差動ドライバ・アンプの設計手法

(3)差動信号計測のためのアンプ技術

差動(計装)アンプ，差電圧アンプ，絶縁(アイソレーション)アンプ，高速差動アンプ
OPアンプによるディスクリート回路とディファレンス(差電圧)アンプとディファレンシャル(差動)アンプ
差動(計装)アンプの内部動作とダイヤモンド・プロット．計装アンプ使用時の注意事項
特徴的な差動信号処理アンプ，ダブル・ディファレンシャル・アンプ

(4)実際のアプリケーション例

計装アンプを使用した可変定電流源の設計手法，シャント電流の測定と，その信号を使用したフィードバック回路

(5)まとめ

※上記のアジェンダは多少変更となる可能性があります．

ショートセミナ

18ビットA-Dコンバータを駆動する差動アンプの例

差動アンプとトランスの特徴や選び方

差動アンプによるシングル・差動変換

受講対象

従来のコンバータ回路の分解能・精度を向上させる再設計に携わる予定がある方
センサ回路の設計に新たに手を付けようとする方
微小信号を取り扱うシステムで，より精度や分解能を高めたシステムのアナログ回路設計を始める方
回路内の差電圧のを測定するための知識を必要とする方
ディジタル回路設計の経験はあるが，コンバータを含むアナログ回路経験のない方
アナログ回路に関する知識を向上させたい方

あると望ましい予備知識

基本的な電子・電気回路の知識．オームの法則や重ねの理，テブナンの定理などの基礎知識で十分です．OPアンプの初歩的な知識があるとよりよいです．

講演の目標

差動信号処理の基礎知識を得て，どのように自分の回路に応用するかの理解の手助けとします
使い方がやや難しい，シングル／差動変換アンプ回路の設計方法を理解し，実回路に応用できるようになること
シングル・エンドとディファレンシャル・エンド(差動)の特徴を理解し，回路設計時のTPOと最適化に応用できるようになること

講師紹介

略歴

1979　芝浦工業大学　通信工学科卒業
同年　Analog Devices of Japan Inc に入社（後にアナログ・デバイセズ株式会社）
同社にてアナログ・モジュール開発，Mixedシグナル・テスタのテスト・モジュール開発、高速リニア・カスタム集積回路の開発サポート，汎用リニア製品マーケティング等を担当．その間，技術セミナの講師多数

主な著書

世界の定番OPアンプで作る実用アナログ回路集，CQ出版社．
OPアンプ大全（翻訳)，CQ出版社．
その他　技術記事の多数執筆（日経エレクトロニクス，トランジスタ技術，電波新聞など）

講演の参考URL

Analog Digital Conversion. (Walt Kester, Analog Devices Inc.) ISBN 0916550-27-3
Practical Analog Design Techniques. (Walt Kester, Analog Devices Inc.) ISBN 0-916550-16-8
System Application Guide (Walt Kester, Analog Devices Inc.) ISBN0-916550-13-3
Electronic Data Book. (Rudolf F. Graf, TAB Books Inc.) ISBN 0-8306-2958-0

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