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公開番号2025109518
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-25
出願番号2024003461
出願日2024-01-12
発明の名称アイソレーションアンプ、アナログフロントエンド及び車両
出願人ローム株式会社
代理人弁理士法人佐野特許事務所
主分類H03F 1/26 20060101AFI20250717BHJP(基本電子回路)
要約【課題】後段ADコンバータにかかわらず信号を過不足なく伝達することができる。
【解決手段】アイソレーションアンプ(10、10B、10C、10D)は、アナログ入力信号をデジタル信号に変換するように構成された一次側ADコンバータ(1)と、一次側ADコンバータ(1)と電気的に絶縁されているとともに一次側ADコンバータ(Dgn1)からのデジタル信号(Dgn1)を受信してアナログ出力信号に変換可能なように構成された二次側DAコンバータ(2、2C、2D)と、を有し、二次側DAコンバータ(2、2C、2D)に接続される後段ADコンバータ(20、20C、20D)の入力レンジが電源電圧(V1)に依存して変化する構成の場合、二次側DAコンバータ(2、2C、2D)には、後段ADコンバータ(20、20C、20D)に供給される第1電圧(V1)と同じ電圧が供給されるように構成される。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
アナログ入力信号をデジタル信号に変換するように構成された一次側ＡＤコンバータと、
前記一次側ＡＤコンバータと電気的に絶縁されているとともに前記一次側ＡＤコンバータからのデジタル信号を受信してアナログ出力信号に変換可能なように構成された二次側ＤＡコンバータと、を有し、
前記二次側ＤＡコンバータに接続される後段ＡＤコンバータの入力レンジが電源電圧に依存して変化する構成の場合、前記二次側ＤＡコンバータには、前記後段ＡＤコンバータに供給される第１電圧と同じ電圧が供給されるように構成されたアイソレーションアンプ。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記二次側ＤＡコンバータは、前記第１電圧と、前記第１電圧と異なる第２電圧のいずれか一方が供給可能なように構成され、
前記後段ＡＤコンバータの入力レンジが電源電圧に依存しない場合、前記二次側ＤＡコンバータに前記第２電圧が供給されるよう構成された請求項１に記載のアイソレーションアンプ。
【請求項３】
前記後段ＡＤコンバータに前記第１電圧を供給する共通電源及び前記第２電圧を供給する個別電源に接続され、前記第１電圧又は前記第２電圧を前記二次側ＤＡコンバータに供給可能な構成を有する切替回路と、をさらに有し、
前記切替回路は、前記後段ＡＤコンバータの入力レンジが電源電圧に依存して変化する構成の場合、前記共通電源からの前記第１電圧を前記二次側ＤＡコンバータに供給するように制御され、前記後段ＡＤコンバータの入力レンジが電源電圧に依存しない構成の場合、前記個別電源からの前記第２電圧を前記二次側ＤＡコンバータに供給するように構成される請求項２に記載のアイソレーションアンプ。
【請求項４】
前記二次側ＤＡコンバータは、前記第１電圧と、前記第１電圧と異なる第２電圧のいずれか一方が供給可能なように構成され、
出力端子と、入力又は出力に用いられる入出力端子と、を有する構成を有し、
前記二次側ＤＡコンバータは、前記出力端子及び前記入出力端子のそれぞれに接続されて、前記出力端子及び前記入出力端子に差動出力可能であるとともに、前記出力端子に単一出力が可能な構成であり、
前記後段ＡＤコンバータが差動入力に対応しているとともに入力レンジが電源電圧に依存しない場合、前記二次側ＤＡコンバータの前記出力端子及び前記入出力端子は、前記後段ＡＤコンバータの各入力端子に接続されるとともに、前記二次側ＤＡコンバータには前記第２電圧が供給され、
前記後段ＡＤコンバータが単一入力であるとともに入力レンジが電源電圧に依存する場合、前記後段ＡＤコンバータが前記入力端子に接続されるとともに、前記二次側ＤＡコンバータには前記第１電圧が供給されるように構成される請求項１に記載のアイソレーションアンプ。
【請求項５】
前記第１電圧を供給する共通電源及び前記第２電圧を供給する個別電源に接続され、前記第１電圧又は前記第２電圧を前記二次側ＤＡコンバータに供給可能な構成を有する切替回路を有し、
前記切替回路は、前記入出力端子を介して第３電圧が供給されうる構成を有し、前記切替回路に前記第３電圧が供給されているとき、前記二次側ＤＡコンバータに前記第１電圧を供給するように構成される請求項４に記載のアイソレーションアンプ。
【請求項６】
前記一次側ＡＤコンバータが差動入力型のＡＤコンバータで構成され、
前記二次側ＤＡコンバータは差動出力型のＤＡコンバータで構成される請求項１に記載のアイソレーションアンプ。
【請求項７】
請求項１から請求項６にいずれかに記載された構成のアイソレーションアンプと、
前記アイソレーションアンプの出力が入力されるように構成される前記後段ＡＤコンバータと、を有し、
入力側装置からのアナログ信号をデジタル信号に変換して出力側装置に伝送するように構成されたアナログフロントエンド。
【請求項８】
請求項７に記載のアナログフロントエンドを有し、
前記アナログフロントエンドを介してセンサからコンピュータに信号を伝送するように構成された車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイソレーションアンプに関するものであり、アイソレーションアンプを用いたアナログフロントエンド及び車両に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
アイソレーションアンプは、信号伝達時のグラウンドノイズの除去、ＤＣ電源に起因するノイズの除去に用いられることが知られている（例えば、特許文献１等参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９―８７８２１号公報
【０００４】
［概要］
特許文献１に示すような、アイソレーションアンプは、固定レンジの信号を出力されるため、後段に設けられるＡＤコンバータの特性によってはアイソレーションアンプの出力レンジとＡＤコンバータの入力レンジとにずれが発生し信号を正しく伝送することが困難な場合がある。
【０００５】
本開示の一態様によるアイソレーションアンプは、アナログ入力信号をデジタル信号に変換するように構成された一次側ＡＤコンバータと、前記一次側ＡＤコンバータと電気的に絶縁されているとともに前記一次側ＡＤコンバータからのデジタル信号を受信してアナログ出力信号に変換可能なように構成された二次側ＤＡコンバータと、を有する。前記二次側ＤＡコンバータに接続される後段ＡＤコンバータの入力レンジが電源電圧に依存して変化する構成の場合、前記二次側ＤＡコンバータには、前記後段ＡＤコンバータに供給される第１電圧と同じ電圧が供給されるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、信号伝達装置の基本構成を示す図である。
図２は、トランスチップの基本構造を示す図である。
図３は、２チャンネル型のトランスチップとして用いられる半導体装置の斜視図である。
図４は、図３に示す半導体装置の平面図である。
図５は、図３の半導体装置において低電位コイルが形成された層を示す平面図である。
図６は、図３の半導体装置において高電位コイルが形成された層を示す平面図である。
図７は、図６に示すVIII-VIII線に沿う断面図である。
図８は、図７に示す領域XIIIの拡大図（分離構造）を示す図である。
図９は、トランスチップのレイアウト例を模式的に示す図である。
図１０は、第１実施形態にかかるアイソレーションアンプを用いた信号伝送装置の一例の構成図である。
図１１は、切替回路４４０の動作を示すタイミングチャートである。
図１２は、後段ＡＤコンバータがレシオメトリック入力に対応しているときの信号伝送装置の構成図である。
図１３は、後段ＡＤコンバータが非レシオメトリック入力に対応しているときの信号伝送装置の構成図である。
図１４は、第１実施形態の変形例の信号伝送装置の一例の構成図である。
図１５は、第２実施形態にかかる信号伝送装置Ｃの高精度モードＭｄＨの一例の構成図である。
図１６は、第２実施形態に係る信号伝送装置Ｃの通常モードＭｄＮの一例の構成図である。
図１７は、通常モード及び高精度モードのときの切替回路に入力される制御信号及び二次側ＤＡコンバータのリファレンス電流の波形を示す図である。
図１８は、第２実施形態の変形例の信号伝送装置の一例の構成図である。
図１９は、アナログフロントエンドが用いられる装置の一例である車両の概略図である。
【０００７】
［詳細な説明］
＜信号伝達装置（基本構成）＞
図１は、信号伝達装置の基本構成を示す図である。本構成例の信号伝達装置２００は、一次回路系２００ｐ（ＶＣＣ１－ＧＮＤ１系）と二次回路系２００ｓ（ＶＣＣ２－ＧＮＤ２系）との間を絶縁しつつ、一次回路系２００ｐから二次回路系２００ｓにパルス信号を伝達し、二次回路系２００ｓに設けられたスイッチ素子（不図示）のゲートを駆動する半導体集積回路装置（いわゆる絶縁ゲートドライバＩＣ）である。例えば、信号伝達装置２００は、コントローラチップ２１０と、ドライバチップ２２０と、トランスチップ２３０と、を単一のパッケージに封止して成る。
【０００８】
コントローラチップ２１０は、電源電圧ＶＣＣ１（例えばＧＮＤ１基準で最大７Ｖ）の供給を受けて動作する半導体チップである。コントローラチップ２１０には、例えば、パルス送信回路２１１と、バッファ２１２及び２１３が集積されている。
【０００９】
パルス送信回路２１１は、入力パルス信号ＩＮに応じて送信パルス信号Ｓ１１及びＳ２１を生成するパルスジェネレータである。より具体的に述べると、パルス送信回路２１１は、入力パルス信号ＩＮがハイレベルである旨を通知するときには、送信パルス信号Ｓ１１のパルス駆動（単発または複数発の送信パルス出力）を行い、入力パルス信号ＩＮがローレベルである旨を通知するときには、送信パルス信号Ｓ２１のパルス駆動を行う。すなわち、パルス送信回路２１１は、入力パルス信号ＩＮの論理レベルに応じて、送信パルス信号Ｓ１１及びＳ２１のいずれか一方をパルス駆動する。
【００１０】
バッファ２１２は、パルス送信回路２１１から送信パルス信号Ｓ１１の入力を受けて、トランスチップ２３０（具体的にはトランス２３１）をパルス駆動する。
（【００１１】以降は省略されています）

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