レール・トゥ・レール入出力および2.4V動作により、 低電圧電源で UltraFastコンパレータが使用可能に − デザインノート 248 Glen Brisebois UltraFastTMコンパレータ・ファミリの新製品LT®1711∼ LT1714は、完全差動レール・トゥ・レール入力および出 力を備え、最小2.4Vで動作するので、低電源電圧で自由に 応用できます。LT1711（シングル） およびLT1712（デュア ル） は、4.5nsの伝播遅延と100MHzのトグル周波数で仕様 が規定されています。低電力LT1713（シングル）および LT1714 （デュアル）は、7nsの伝播遅延と65MHzのトグル 周波数で仕様が規定されています。これらのコンパレータ はすべて多様な電源アプリケーションをサポート可能で、 ポピュラーなLT1016、LT1116、LT1671、LT1394と同 様にLatch Enable （LE） ピンと相補出力を備えています。こ れらのデバイスはMSOPおよびSSOPパッケージで供給さ れ、コマーシャルおよびインダストリアル温度範囲におい て2.7V、5V、および±5V電源で完全に仕様が規定されて います。 この回路は図中の抵抗値で良好に動作しますが、他の値も 使用できます。最初に、ツイストペア線の特性インピーダ ンスZOから決定します。抵抗回路網の入力インピーダン スが特性インピーダンスと一致する必要があり、これは次 式から求めることができます。 RIN = 2 • RO • 図中の値では120Ωとなります。テブナン等価ソース電圧 は次式で与えられます： (R2 + R3 – R1) (R2 + R3 + R1) RO • RO + 2 • [R1||(R2 + R3)] VTH = VS • わずか2線による同時全二重75Mbaudインタフェース 図1の回路は、シンプルな完全双方向の差動2線式インタ フェースで、低電力LT1714を使用し、75Mbaudまで良好 に動作します。単一方向および双方向通信条件でのアイ・ ダイアグラムを図2および図3に示します。図2の単一方向 での性能ほどきれいではありませんが、同時双方向動作で も依然として優れた性能を示しています。LT1714の入力 電圧範囲は両電源レールを100mV超えるので、この回路は 最大±3V（つまり全±VS範囲）のグランド電位差で動作し ます。 R1||(R2 + R3) RO + 2 • [R1||(R2 + R3)] 図中の値の場合、これは0.0978の減衰率に相当します。 （ラインの実際の電圧は、120ΩのZOによって、再度半分に 分割されます。） この減衰率が重要な理由は、これがレシー バ経路内のR2-R3抵抗分割器の比率を決定する鍵であるこ とです。この分割器により、レシーバはローカル・トラン スミッタの大信号を除去し、代わりにリモート・トランス ミッタの減衰信号を検知できるようになります。上記の式 では、R2とR3は和として含まれるだけなので、R2とR3は 、LTC、LTはリニアテクノロジー社の登録商標です。 UltraFastはリニアテクノロジー社の商標です。 3V 4 + 14 RxD 3V 1/2 LE LT1714 13 16 3 – 2 2 1 3V 3V 15 7 TxD + R2A 2.55k 5 1 3V R1C 499Ω R1A 499Ω 1/2 LT1714 8 – LE 10 12 6 9 R3A 124Ω R3B 124Ω R2B 255k ROA 140Ω R1B 499Ω 6-FEET TWISTED PAIR ZO ≈ 120Ω DIODES: BAV99 ×4 ROB 140Ω R3C 124Ω R1D 499Ω R3D 124Ω 5 9 DN252 F01 01/01/248 + 7 1/2 LT1714 8 LE – 12 6 10 R2D 2.55k 図1. 2線の75Mbaud全二重インタフェース – 3 11 11 14 1/2 LT1714 LE 3V R2C 2.55k 4 + TxD 15 16 13 RxD C4 100pF R5 7.5k 1MHz AT-CUT R4 210Ω VS R1 1k R2 1k DN252 F02 図2. 片方向動作時の図1の回路の性能。 アイが広く開いている。 R6 162Ω C3 100pF VS 2 3 – R9 2k 3 C2 0.1µF R8 2k 1 + 7 LT1713 LE 5 VS 2 4 6 SQUARE 8 VS R7 15.8k 7 – 6 LT1806 + SINE 1 4 DN252 F04 R3 1k C1 0.1µF 図4. LT1713コンパレータで構成した直列共振形 水晶発振器。LT1806オペアンプを、fC＝1MHz でQ＝5のバンドパスに構成。 3V/DIV DN252 F03 図3. 同時双方向（全二重）動作時の性能。クロス トークがノイズとして現れる。アイはわずかに閉じ ているが、依然として優れた性能を示している。 まだ完全には確定していないことに注意してください。この ため、設計者がこれらの値にさらに制約を加えることがで きます。R2-R3分割比は、次式のとおり前述の減衰率の半 分に等しくなるよう設定する必要があります。 R3/R2 = 1/2 • 0.09761 すでに、 （必要な120Ωが得られるよう、RO、R1、および R2＋R3に入力インピーダンスを割り当てることによって） R2＋R3が2.653kΩとなるように設計しているため、R2は 2529Ω、R3は123.5Ωとなります。R2の最も近い1%値は 2.55kΩであり、R3は124Ωです。 矩形波および正弦波出力の1MHz直列共振形水晶発振器 図4に、古典的な1MHz直列共振形水晶発振器を示します。 直列共振の場合、水晶は低インピーダンスであり、正帰還 接続によって直列共振周波数で発振が生じます。他の経路 周辺のRC帰還により、回路が安定したDC動作点を見つる ことができず発振を起こすことがないようにしています。 コンパレータ出力は1MHzの矩形波 （図5の上側のトレース） であり、5V電源で測定されたジッタは28psRMS、3V電源 では40psRMSです。コンパレータのピン2（水晶の反対側） では、小さな高周波数グリッチがあることを除けばきれい データシートのダウンロード http://www.linear-tech.co.jp/ds/j1711i.htmlおよび/ds/j1712i.html http://www.linear-tech.co.jp/ds/j1713i.htmlおよび/ds/j1714i.html 1V/DIV 1V/DIV 200ns/DIV DN252 F05 図5. VS＝3Vでの発振器の波形。上側はコンパレータ出 力。中央は、水晶からLT1713のピン2への帰還 （グリッ チに着目） 。下側はLT1806によってバッファされ、反 転され、Q＝5でバンドパス・フィルタされた波形。 な正弦波となっています（図5の中央のトレース）。このグ リッチは、コンパレータ出力の高速エッジが水晶の容量を 通してフィードバックされるために発生します。正弦波の 振幅の安定性は、正弦波が基本的には矩形波をフィルタし た信号であるという事実に基づいて維持されます。した がって、正弦波発振器に伴う通常の振幅制御ループは必要 2 正弦波は、高速・低ノイズLT1806オペアン ありません。 プによってフィルタされ、バッファされます。グリッチを 除去するには、LT1806を、Qが5、ユニティゲインの中心 周波数が1MHzのバンドパス・フィルタとして構成します （バンドパス・フィルタの出力を図5の下側のトレースに示 します）。第2高調波で測定された歪みは−70dBcで、第3 高調波では−55dBcでした。 1 R2＋R3には、実装値の2.55kΩ＋124Ω＝2.674kΩではなく、設計値の 2.653kΩを使用。 2 振幅はコンパレータ出力振幅の線形関数となり、コンパレータ出力振幅 は電源に依存するため調整が可能。ここでの重要な違いは、振幅の安定化ま たは制御ループの追加を行っても、非発振対クリッピングの領域を回避する 従来の作業は必要ないことである。 お問い合わせは当社または下記代理店まで（50 音順） 東京エレクトロンデバイス株式会社 株式会社トーメンエレクトロニクス 株式会社マクニカ 〒 224-0045 横浜市都築区東方町 1 TEL(045)474-5114 FAX(045)474-5624 〒 108-8510 東京都港区港南 1-8-27 TEL(03)5462-9615 FAX(03)5462-9695 〒 226-8505 横浜市緑区白山 1-22-2 TEL(045)939-6104 FAX(045)939-6105 リニアテクノロジー株式会社 102-0094 東京都千代田区紀尾井町 3-6 秀和紀尾井町パークビル 8F TEL(03)5226-7291 FAX(03)5226-0268 http://www.linear-tech.co.jp dn248f 0101 6K • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2001