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アプリケーションノート
はじめに
ムーアの法則が長年にわたって成立し続けているおかげで、われわれが日常便利に使っている電子機器の機能は、絶えず増え続けています。低価格のマイクロコントローラーの爆発的普及により、ますます多くの機器（家電製品、自動車、医療機器、ウェアラブルデバイス、IoT、スマートフォン、クラウドなど）が、マイクロコントローラー制御による性能の向上と多機能化の恩恵を受けています。このような製品をデザインする際に直面する課題の1つが、製品内のデバイスや回路にクリーンな電源を供給することです。最近の製品では、電源分配回路(PDN)の設計に多くのリソース（時間、人手、機器）が割かれています。このような製品のDC電源の測定には、リアルタイムオシロスコープが一般的に用いられます。キーサイトのオシロスコープでは、ここで説明されているパワーインテグリティー解析ソフトウェア(D9010POWA)をはじめ、数多くのソフトウェアアプリケーションからお選びいただけます。ソフトウェアアプリケーションにより、正確な測定を迅速かつ容易に実行し、人的ミスを効果的に削減できます。このアプリケーションノートでは、DC電源を測定および解析するためのいくつかの基本的な技術を取り上げ、DC電源測定ツールの選択と評価の方法について説明します。
PDNとパワーインテグリティー
パワーインテグリティー(PI)とは、エレクトロニクス業界で用いられる広義な用語であり、システム内の電源から負荷までパワーがどのように効果的に変換され、伝達されるかについての解析を指します。パワーは電源分配回路(PDN)を通じて供給されます。この回路は、電源と負荷の間の半導体のパッケージなどのパッシブコンポーネントとそれらの相互接続から成ります。測定に必要な周波数は、一般的にはDCから数GHz程度までです。一般的なPI測定としては以下のものが挙げられます。
– リップル／ノイズ：PARD（周期／ランダム変動）とも呼ばれ、他のすべてのパラメータを一定にした場合の、DC出力の平均値からの変動を表します。これは、レギュレーションとフィルター回路を通した後でDC出力に残る、望ましくないすべてのAC成分とノイズ成分を表す指標です。測定にはRMSとピークツーピークがあり、後者が一般的で、帯域幅範囲は20Hz～20MHzです。同様の変動のうち、周波数が20Hz未満のものは、通常はドリフトと呼ばれます。
– 負荷応答：所定の負荷に対して、電源が出力仕様値を維持する能力の指標です。負荷は静的な場合と過渡的な場合があります。一般的には、電源が、負荷に応じてあらかじめ定義されたセトリングバンド内に入るまでの過渡回復時間の測定が含まれます。
– ノイズ：DC電源の公称値からのずれ。これには、熱雑音などのランダム雑音、隣接回路から結合するスイッチングなどのスプリアス信号、あるいはリップル／ノイズや負荷応答が含まれます。
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