「アナログの基礎：サンプル&ホールド回路の働きとADCの確度を確保する方法」(Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)

　「アプリケーションラボ」は、Digi-Key社のご協力をいただいて、Digi-Key社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

　今回は、A/D変換において重要な働きをするサンプル&ホールド回路の役割と代表的なS＆Hデバイスについて解説した記事をご紹介します。

■アナログの基礎：サンプル&ホールド回路の働きとADCの確度を確保する方法

　A/Dコンバータは、温度や圧力などの物理量をマイコンで処理するために欠かせないものです。すなわち、アナログ値をデジタルデータに変換するわけですが、アナログ値は常に変化しているので、変換開始時と変換終了時で値が変化してしまうと、正しい値を得られません。そのため、変換開始時の値を保持する必要があります。そのためにサンプル＆ホールド回路やトラック＆ホールド回路が必要になります。

　一般的にアナログ入力信号は、増幅された後、エイリアスの発生を防ぐためにアンチエイリアスフィルタを通り、サンプル＆ホールド回路やトラック＆ホールド回路を介してA/Dコンバータに入ります。

　サンプル＆ホールド回路とトラック＆ホールド回路は、一般的に同じものとして説明されることが多いです。違いは、サンプル＆ホールド回路の場合、サンプリングした時点の入力信号の値は次のサンプリング時点まで保持されますが、トラック＆ホールド回路の場合、A/D変換している間だけ値を保持し、すぐに入力信号を追随します。そのため、より正確な値をサンプリングしやすくなります。トラックとは追随するという意味です。

＜　LF398MX/NOPBの外観とブロック図　＞

　【アプリケーションラボ】では、サンプル＆ホールド回路の役割や特性、用語などについて説明した後、代表的なS＆HデバイスとしてTI社のLF398MX/NOPB、Maxim Integrated社のDS1843D+TRL、Analog Devices社のSMP04などの機能と特長を解説しています。

　ちなみに、Analog Devices社はMaxim Integratedを買収することを2020年7月13日に発表しました。買収は2021年夏に完了するということです。これにより、アナログ半導体の大手メーカーはTexas Instruments(TI)社とAnalog Devices社の2社になりそうです。

　ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。

モノリシックサンプル＆ホールド回路 【LF398MX/NOPB】　253円
高速サンプル＆ホールド回路 【DS1843D+TRL】　287.5円
クワッドサンプル＆ホールドアンプ 【SMP04ESZ-REEL】　1,813.33円

　下記の2本の解説記事も同時に公開しました。合わせて参考にしてください。

■音声起動設計において音声検出とキーワード認識を支えるMEMSマイクロフォン

　スマートスピーカーが日常的に使用されるようになり、音声ユーザーインターフェース(VUI)に注目が集まっています。ここでは、VUIの設計に重要となるMEMSマイクロフォンの特性について詳しく解説します。

■安全回路の基礎理解

　機械は作業効率を上げるために大きな貢献をしますが、人間に危害を加えることも頻繁にあります。ここでは、製造装置などの機械を使用中に、人間が事故に遭わないようにする安全回路の基礎を解説します。

ここから　マルツエレックでは、DNAやタンパク質などの高分子の分離/分析に活用できるDNA電気泳動電源「BIO-BAT-01」を開発しましたのでご紹介します。

　電気泳動(electrophoresis)は、19世紀の初めにロシアの物理学者フェルディナント・フリードリヒ・ロイスが発見した、液体中の分子などに電界を与えると移動する現象のことで、これを利用して DNA(デオキシリボ核酸)やタンパク質などを分離することができます。DNAやタンパク質などの高分子の物質は、形状や分子量などによって液体中の移動速度が異なるため分離することができます。

　マルツエレックが開発したBIO-BAT-01は、検査資料としてDNAを入れる電気泳動槽に接続する電源装置です。9Vのアルカリ角形電池を5個直列にしてDC45Vで使用します。なお、アルカリ角形電池は別売です。オプションで2個のアルカリ角形電池を直列に追加することができ、合計7個でDC63Vまで出力を拡張することができます。

　DNAは負の電荷を持っているので、陽極はDNAを入れた側と反対側にするようにします。陽極から泡が出ているのを確認できれば、電流が流れています。BIO-BAT-01の電池は約3時間程度保持できますが、正確な時間はゲルやチャンバー(資料を入れる器)などの材質で変わってきます。チャンバーが小さいほど泳動速度が速くなります。泳動中は、バッファ(緩衝液)に触れないように注意する必要があります。

　電圧が高いので、使用する際には電極同士がショートしないように、濡れた手で電池を装着しないように、直接、手で電極を触らないように気を付けてください。また、電気泳動の実験を行う際には、DNA電気泳動電源に水分などが付着しないように十分気を付けてください。

DNA電気泳動電源 【BIO-BAT-0】　4,500円