.Electronics
金言
※立ち上がり時間が回路に固有の遅延時間と比較して短いとき、回路は分布定数的に振る舞う。一方、比率が大きいときには集中定数素子として振る舞う。それぞれの絶対値は関係しない。
※ノイズの影響は信号とノイズの電力比で考える。インピーダンスマッチングした接続は電力伝送。アンマッチは電圧伝送(電力が小さい)したがって、同じ電力のノイズを受けたとき、インピーダンス・マッチングした伝送の方が影響が小さい。
その技術進歩が非常に早いため、その入口のしきいの高さは年々高くなっていると感じています。
---根日屋英之
FCCにとって非常に驚きだったのは、彼らが遂行した大規模な広報活動にもかかわらず、米国民の約5%がそれについてまったく気付いていなかったことだ。
---Tim Bajarin, 当初2009/2/17に予定されていた米国におけるアナログTV停波について
「実使用のほとんどの場合について、通信可能な距離を正確に計算することはできません」
広畑敦(トラ技2007年11月号)
「アース線は、異なるAC電源を使用する複数の機器に、確実な基準電位を与えるためのグラウンド線だと理解されることがあるが、実際のアース線はそのように働くものではない」
---Howard Johnson (EDN Japan 2009/7)
「CMOSの本当の限界は、電源電圧を下げ続けなければならないことにある」
---Jean-Marc Mourant, シニアサイエンティスト、Maxim
「アナログデバイスのモデルには、高い精度が必要となる。われわれは、これまで堅牢で正確なSiGeのモデルを提供してきたし、これからも提供しつづける」
---Subramanian S Iyer, IBM 主席技術者
「ほんの小さな事柄が、ある工場の製品は問題なく動作するのに、別の向上の製品には不具合があるという状況を引き起こすことがある」
---Artur Balasinski, Cypress プロセス技術開発エンジニアリングマネジャ
「『弟子にしてください』というような要望がよく来るんですが、一切断っています」
---岡村廸夫、オペアンプの教科書は定番だが、最近では電気二重層キャパシタの第一人者。
「アイダさん、そんなに古い教科書を読んでちゃダメですよ」
---岡村廸夫、技術の進歩についていけ、との日経エレ記者へのお言葉
「そうでしょうね。しかし書くのはもっと難しいんですよ」
---ヘヴィサイド。ヘヴィサイドの論文を読むのが難しいと文句を言った読者に対して
「訪ねてよかったと心から思っているが、もう一度、行く勇気はなかった」
---ある科学者。ヘヴィサイドを訪ねた後で
「実測が重要であることは確かだ。しかし、正確さを期するには、常にその結果が信じられるものであるか否かを確認することが不可欠だ。シミュレーションについても同じことが言える。」
---Dr. Howard Johnson、EDN-Japan 2008.12
☆電源
◎ワイヤレス給電
Wireless Power Supply
◆電磁誘導方式
距離は比較的短い 数mm~10cm
数W~数kWまで送電可能。
効率は70~90%
~数百kHz
◆磁界共鳴方式
距離は比較的長い 数cm~数m
数W~数kWまで送電可能。
効率は40~60%
~数十MHz
◆電界結合方式
距離は比較的短い 数mm~10cm
数W~数百Wまで送電可能。
効率は60~90%
~数MHz
◆電波受信方式
距離は比較的長い 数十cm~数m
1W以下
効率低い
中波からマイクロ波
◎ACアダプタ
◆タイプ
①安定化していない直流電圧を出力するもの
⇒トランスと整流回路のみ
②スイッチング電源を内蔵し、安定化した出力をするもの
⇒ノートPCなどに多い
◆注意点
①コネクタの大きさ、形状
②コネクタの極性
③出力電圧
④出力電流
⑤入力電圧
⑥定化の有無
☆放送
◎デジタル放送
◆地上波デジタル
_◇アンテナ
UHF用アンテナ
※バンド域
13~62チャンネル対応。。。オールバンド
13~44チャンネル対応。。。ローバンド
25~62チャンネル対応。。。ハイバンド
_◇放送フォーマット
①HD 1125i
1080*1440
アスペクト比16:9
②SD 525p, 525i
アスペクト比4:3
画像フォーマットとしては485i/485p
③データ放送
④ラジオ放送
_◇
ガードインターバル
_◇走査
プログレッシブ(ノンインタフェース)
インタフェース(飛び越し走査)
※DVDは規格上プログレッシブ表示に対応している
(ただし、DVDではハイビジョン表示は行えない)
画像フォーマットSD 485p
_◇チャンネル
1つのチャンネルで1つのハイビジョン放送
OR
3つまでのSD放送
+
ワンセグ
①50チャンネル
②各チャンネルは13セグメント
1チャンネルあたり5.572MHz
③ハイビジョン放送。。。1~6、8~13の12セグメントを利用
④SD放送。。。1~4、「5,6,7,8」、10~13の4セグメントx3番組
⑤ワンセグ放送。。。セグメント7
※1セグメントはビットレート1.4Mbps
◆ワンセグ放送
移動体端末向け低解像度放送
320x240、フレームレート15.
12セグもしくは4セグのいずれかとのサイマル放送。
録画時の最大解像度は320x180。
※建前的には、据え置き型テレビの地上波デジタル、アナログ放送の受信料にワンセグ分はコミという解釈。よって契約なしに携帯のみだと受信契約を迫られる可能性はある。
※ワンセグ2
東京MXテレビのワンセグで使用している周波数をさらに2分割し、2番組をワンセグで流す技術。
…..◆BSデジタル
◆BSデジタル
110度CSとアンテナ共用可能
HDでもSDでも1チャネルあたり1番組
_◇放送フォーマット
①BSデジタルハイビジョン
1080iでも地上波とは横幅異なる
1080*1920
②SD
◆110度CS
BSとアンテナ共用可能
「e2 by スカパー!」に統合
_◇放送フォーマット
MPEG2方式のハイビジョン
◆124/128度CS
_◇東経128度
日本最初のCS放送「パーフェクTV!」に使われた。
JSCAT-3A衛星
_◇東経124度
JSCAT-4A衛星
「スカイパーフェクTV!」
_◇放送フォーマット
SD放送がメインだが、圧縮によりHD放送も。
◆デジタルラジオ
◆音響システム
①モノラル
1スピーカ
②ステレオ
左右2スピーカ。
③3.1チャンネルシステム(擬似サラウンド)
センタースピーカ(人間の声中心)
重低音用のサブウーファのみ追加
④5.1chサラウンド
ハイビジョンで採用
中音~高音域。。。2対4台(前方左右と後方左右)
正面再生用。。。1台
低音用サブウーファー。。。1台
⑤22.2ch
スーパハイビジョン
◆スーパーハイビジョン
人間の目で直接見たものとほとんど変わらない品質となる
(視力1.0の人が認識できる物理的限界にほぼ等しい)
4320x7680
16:9
標準観視距離(画面高さをHとして)0.75H
標準画角(水平面)100度
音響は22.2ch
◆EPG
テレビ放送用の番組表データ
◆圧縮技術
_◇MPEG
ISO規格
もともとISDN電話回線(128Kbps)でリアルタイムの動画再生を行うための規格。ビデオCDのフォーマットとなる。高画質に向かない。
_◇MPEG2
ISO規格
ビットレート2Mbps前後で圧縮効率が最も高くなるように設計される。DVDビデオ。プログレッシブ再生をサポート。低ビットレートだとMPEG-1に劣ることがある。
_◇H.264(MPEG-4-AVC)
ITU-T規格(ISOではMPEG-4-AVCと呼ぶ)
ビットレートが高くても、低くても十分なパフォーマンスを示す。携帯、ブルーレイ、PSPのUMDディスク等で利用。ワンセグ、124/128CSのハイビジョンでも用いられている。
※YouTubeの再生データの末尾に「&fmt=18」と入力することでH.264で再生されるようになる。
◆コピーガード
※世界中で公共放送にコピーガード信号を混ぜて送信しているのは日本だけ
_◇B-CASカード
ICチップ内にカードIDと暗号鍵が記録されている。日本においてはB-CASカードがなければデジタル放送を受信不可能。
_◇コピーワンス
2008年まで行われていたコピー制御(一部衛星メディアでは継続)。放送局からテレビまでを最初の1回のコピーと数えるので、実質的にはコピーゼロ。可能なのは、ハードディスクに録画したデータをDVDに移動させるムーブ操作のみ。(オリジナルは消去される)
_◇CPRMメディア
「メディアID」を書き込むための特殊な領域を持つメディア。CPRM対応のレコーダでのみメディアIDを書き込み、また読み出してデータをデコードできる。
_◇ダビング10
2008年7月4日から始まったコントロール。9回のコピーと1回のムーブを行える。CPRM対応メディアに限られる。孫コピーは不可。
_◇DVDのコピーガード
従来型のアナログ機器によるダビング防止のためにアナログとデジタルの両方に対応。
◆レコーダ
_◇DVD
片面1層にて4.7ギガバイト。MPEG2形式。プログレッシブ動画に対応だが、SD表示が基本。基本がハイビジョン非対応であるので、擬似的にDVDにハイビジョンを記録するフォーマットの互換性は低い。(その場合はH.264などを用いる)
トラックピッチ:0.74μm
レーザ波長:650nm
DVD-ROM
DVD-Video
DVD-R
DVD-RW
DVD+R
DVD+RW
DVD-RAM
_◇ブルーレイディスク
ソニー、フィリプス、パイオニア、シャープ中心に事実上の標準となる。片面1層にて25GB。青色半導体レーザ使用。最大8層記録。
トラックピッチ:0.32μm
(光スポット面積はDVDの19%)
レーザ波長:405nm
BD-ROM
BD-R
BD-RE
_◇HD DVD
東芝・NECを中心に普及を図ったが、2008年に製造終息宣言でる。
◆モニタ
※フルハイビジョン
明確に定義された用語でない。画素数1080x1920以上で1080iがそのまま表示できるモニタ
※通常ハイビジョン
1080x1920以下。例)768x1366。
_◇
_◇液晶パネルのスペック
①輝度:Cd (カンデラ)
②コントラスト:外部から光がない状態での黒画面と白画面の輝度の差。
③視野角:コントラスト比10:1が維持できる範囲の角度
④応答速度:「黒→白→黒」の変化にかかる時間で表記。中間階調での変化速度はそれより遅い。
_◇PC画面モード
※縦横比4:3
①VGA 640x480
②SVGA 800x600
③XGA 1024x768
④SXGA 1280x1024
⑤UXGA 1600x1200
※縦横比16:9
WUXGA 1920x1200
◆デジタル放送でのノイズ
①ブロックノイズ。。。復号が間に合わずモザイク状の画面変化となる。
◆デジタルテレビ規格(世界)
①ISDB 日本開発。
ISDB-S BS、110度CS
ISDB-T 地上波デジタル
②DMB 韓国開発。一部欧州、インドなどへ売り込み。
③DVB 欧州開発。欧州、ロシア、オーストラリアなど
④ATSC 米国開発、北米、韓国。
⑤SBTVD-T ISDBをベースに改良。ブラジルで使われる予定。
◎アナログ放送
◆VHF帯地上波アナログ(日本)
2011年7月24日に終了予定。
◆放送フォーマット
_◇NTSC
日本以外にはアメリカ、台湾、韓国
走査線数525本(有効本数485本)
1秒間のフレーム数29.97枚
インタレース
※日本のフォーマットはNTSC-J
_◇PAL
ドイツで開発された。フランス除く欧州、中近東、中国、東南アジア、オーストラリア
総走査線数625本。1秒あたり25フレーム
_◇SECAM
フランスで開発された。フランス、東欧、旧ソ連地域
◆アナログ・ハイビジョン
2007年11月にサービス終了
◆AM放送
_◇鉱石ラジオの回路
┌────┐
│アンテナ│ ┌─────────┐
└─┬──┘┌─┤検波器(天然鉱石)│
├───┤ └───┬─────┘
│ │ │
┌─┴─┐┌┴───┐┌┴────────┐
│コイル││バリコン││クリスタルイヤホン│
└─┬─┘└┬───┘└┬────────┘
├───┴─────┘
─┴─
接地
◎CATV
テレビ局が地上波、BS、CSなどの放送をまとめて受信して、それを同軸ケーブル経由で各家庭へ再送信する
_◇STB
セットトップボックス
_◇トランスモジュレーション方式
局内のアンテナで受信した放送をケーブルテレビ用に変調して配信。
_◇パススルー
アンテナで受信した電波をそのままケーブルに乗せて加入者家庭に提供するサービス(CATV事業者による)
①同一周波数パススルー方式
②周波数変換パススルー方式
◎インターネット接続放送
_◇スカパー!光
インターネット回線を使った再配信サービス
地上波アナログ、デジタル、BSデジタルの再配信
NTT東のBフレッツ系
V-ONU
◎接続技術
◆コンポジット端子
アナログ。端子の内側が黄色のピン端子1本。輝度信号と色差信号を合成した状態で伝送する。
◆S端子
アナログ。miniDIN4ピン端子。輝度信号と色差信号が分離されている。
1:GND(Y)
2:GND(C)
3:輝度(Y)
4:色(C)
※通常以外に
S1。。。4:3と16:9を識別できる。
S2。。。16:9の上下に枠をつけ4:3でも左右を切らずに表示できる
◆コンポーネント端子
アナログ。輝度信号とB-Y,R-Yという2つの色差信号にわかれる。
◆D端子
日本ローカル規格。
アナログ。コンポーネント端子に映像信号(走査線数、操作方式、画面の縦横比)も加えたもの。D1からD5まであるが、コネクタ形状は同一。ただし、ランクの低い方に映像信号があわされる。
①D1 480i
②D2 482p
③D3 1080i
④D4 720p
⑤D5 1080p
◆HDMI端子
ハイデフィニション・マルチメディア・インタフェース
デジタル18ピン。TMDS差動対+シールドをデータに3組、クロックに1組持つ。PC用のDVI規格をベースにしている。データは不正コピーを避けるため暗号化されている。
※HDMI対応ケーブルにはライセンス料が転嫁されている。
◆アップコンバータ、ダウンコンバータ
_◇アップコンバータ
走査線512本のSD映像データを1080本の走査線のあるHDモニタに表示させるとすかすかになるので、本来存在しないデータを擬似的に作り出して補完するもの。
_◇ダウンコンバータ
ハイビジョンに対応していない従来テレビでHDを表示するための変換器
◎テレビ
◆サイズ
※ブラウン間テレビのサイズ
対角線だが、テレビの枠に隠れた部分までのインチ数
※液晶テレビなど
実際の画面サイズ。ビジュアルサイズと呼び、V表示
☆オーディオ、ビデオ
◎CD
◆媒体
記憶容量0.7GB
レーベルを除いた厚み1.2mm
保護膜層(凹凸)
アルミ反射膜
樹脂層からなる
◎DVD
◆媒体
①DVD 片面単層ディスク
記憶容量4.7GB
レーベル層をのぞき1.2mm厚
樹脂層(ダミー層)
接着層(凸凹)
アルミ反射膜
樹脂層
②DVD 片面2層ディスク
記憶容量4.25GB
レーベル層をのぞき1.2mm厚
樹脂層(凸凹)
アルミ反射膜
接着層(凸凹)
透明反射膜
樹脂層
※レーザー光の焦点距離で2層を読み分ける
③DVD-R
④DVD+R
⑤DVD-RW
⑥DVD+RW
⑦DVD-RAM
◆プロテクト方式
_◇CSS
データ暗号化。プロテクトでなくアクセスコントロール?(解除可能)
_◇マクロビジョン
VHSのダビング防止技術の類似。コピーすると画像が乱れる信号を混入
(解除可能)
_◇CGMS
映像ケーブルを通る信号に制御信号を埋め込み世代管理
(解除可能)
_◇REC
リージョンコードにより、ソフトと再生機器のリージョンが一致しないと再生できない
(解除可能)
_◇CPRM
デジタル放送でも使われている。メディア固有のIDを鍵として暗号化する。
_◇CPPM
DVDオーディオ。CSSの強化版。
◎Blu-ray
◆媒体
①BD-RE
書き換え可能
②BD-ROM
再生専用
③BD-R
追記型
◎オーディオ
◆符号化フォーマット
_◇AAC
高周波成分は切り捨てる
_◇aacPlus
AACで圧縮したオーディオ信号に、失われた高周波成分を補間して再生
※原音の包絡線と復元した倍音成分による
◆アクティブ・ノイズ・コントロール
◎映像
◆映像フォーマット
_◇DCDM
digital cinema distribution master
4096 x 2048
アスペクト比2:1
階調12bit
色空間XYZ(人間が感じる色を網羅)
24フレーム毎秒
_◇DTIM
digital theatre interim master
1920 x 1080
アスペクト比16:9
階調10bit
色空間sYCC (人間の感覚の95%)
24フレーム毎秒
_◇1080p
1920 x 1080
HDTV
アスペクト比16:9
階調8bit
色空間sRGB (人間の感覚の55%)
60フレーム毎秒
◆色空間規格
_◇sRGB
R,G,B 8bit
人間の感じる色のカバー率 55%
_◇sYCC
輝度Y
色差 Cr, Cb
階調8bit
人間の感じる色のカバー率 95%
Exif2.2 JPEG-2000
_◇bg-sRGB
R,G,B 10ビット以上
人間の感じる色のカバー率 100%
☆照明
☆電池
◎太陽電池
◆分類
_◇シリコン
アモルファス
主として電卓、腕時計。低コストだが効率悪。
結晶系
単結晶
地上、宇宙とも主流
多結晶
大量生産向き、これから
_◇化合物
単結晶(GaAs)
宇宙用
多結晶
CdS(硫化カドミウム)
CdTe(カドミウムテルル)
◆システム構成
セル
電気を起こす最小単位
モジュール
電気を取り出す最小単位
サブアレイ
設置、メンテナンスのためのモジュールをまとめた単位
アレイ
直並列にくまれた複数のパネル
◆使用基準
モジュール温度25℃
温度上昇により発電電圧低下
結晶系では1℃上昇につき約0.4%
分光分布:AM1.5
θ=41.8度
放射照度:1000W/m^2
大気圏外では1400W/m^2
放射強度は天候、設置方法、角度により大きく変わる
◆特性
開放電圧 Voc
開放時の電池両端に発生する電圧
短絡電流 Isc
短絡時に流れる電流
動作点 P
使用時の電圧Vop, 電流Iop
※最適動作点を
Pmax, Vpm, Ipm
☆周辺装置
◎Memory Card
◆MMCとSDの違い
_◇
厚さ :
MMC 1.4mm, SD 2.05mm
重さ :
MMC 1.5g
ピン数:
MMC 7pin, SD 9pin
セキュア機能:
MMC無し、SD有り
_◇多くのSDカードスロットにはMMCもさせる
◆MMC
_◇1つのバスに最大30枚
_◇クロック最高20MHz
_◇転送ブロックサイズ設定可能
_◇電源範囲カード内記載
2.7V-3.6V、ホットスワップ可能
_◇MMCモード
カードアドレスを指定するモード、コマンド、データ双方向:
1pin…NC,2pin…COMMAND
3pin…GND,4pin…Vcc
5pin…Clock,6pin…GND
7pin…Data
_◇SPIモード
1pinをGNDでカードを指定。2pinが書き込み、7pinが読み出し、単方向
_◇コマンドデータサイズ48ビット(コマンドMMCモード31種、SPIモード22種)
◆SD, miniSD, microSD
データフォーマットはFAT16もしくはFAT32
◆DIMM
※PC2100 メモリモジュールの規格.
最大データ転送速度 約2.13GB/s. 対応するメモリチップは、DDR266
※CL CAS latency (Column Address Strobe latency)
CAS信号が発光されてから、実際にデータの読み書きが行われるまでにかかる遅延時間
クロック単位
参考)
KDC26GS DDR SDRAM PC2100 CL2.5 DIMM DDR266
KDC20GS DDR SDRAM PC2100 CL2.5 DIMM
☆自動認識
◎ICカード
◆分類
_◇磁気カード(参考)
情報量:72バイト
_◇接触式(外部端子あり)
①メモリのみ
②CPU付き
_◇非接触式
①密着型(~数mm)
②近接型(~10cm)
ISO14443
TYPE A フィリプス仕様
TYPE B モトローラ等
TYPE C SONY (Felica)
③近傍型(~70cm)
④遠隔型(70cm~)
_◇ハイブリッド(接触式+非接触式)
◆サイズ
縦:53.92~54.03mm
横:85.47~85.72mm
厚さ:0.76~0.8mm
◆各種カード仕様他
_◇端子付きICカード (ISO7816)
9.6kbps~27kbps
_◇Felica (RC-S915) 仕様
通信距離:100mm
メモリ:4KB(ユーザ領域2.4KB)
OS:Felica ver.3.1 (メモリ分割対応)
非接触I/F:ソニー方式
搬送周波数:13.56MHz
伝送速度:211kbps 半二重
ビットコーディング:Manchester
変調方式:ASK10%
通信方式:対称形
アンチコリジョン:タイムスロット方式
その他:トランザクション途絶時のメモリ保護あり
_◇MULTOS
マスターカード推奨
日立、富士通、大日本
_◇Java
VISAインタナショナル推奨
IBM、フィリプス
◎バーコード、他
◆1次元バーコード
_◇コード系
米国、カナダ UPC
EANより2ケタ多い。最初の1ケタが0なら標準、2なら各ストアでのコード化、
欧州、日本 EAN(日本ではJAN)
_◇ガードバー
数字を示すバーコードの両側にある細い2本の線。
_◇代表例
①POSコード13ケタ(JAN)
先頭2ケタが国コード、日本は49と45。
次の5ケタがメーカーコード
次の5ケタがアイテムコード
最後の1ケタがチェックデジット
②POSコード8ケタ(JAN)
③NW-7
衣料品向け、ランドリー業界など。1数字7本コードの最初と最後はa,b,c,dのいずれか
④ITF
インターリーブド・ツー・オブ・ファイブ
⑤Code39
工業、軍事向け数字以外にもアルファベットや特殊記号も使える。
⑥Code128
非常に少ないバーで、フルアスキー128文字が表現できる。
◆2次元バーコード
_◇代表例
①PDF417
米、シンボルテクノロジー
スタック型-1次元バーコードを積み上げた
②Maxi Code
米、UPS
マトリクス型、シンボル中央の3重のファインダパターン、シンボルの大きさ固定。
③QR Code
日、デンソー
マトリックス型、シンボル角の3個のファインダパターン、最大情報量多くできる。
④Veri Code
米、ベリテック
マトリックス型、エンコードアルゴリズ非公開、クローズド利用
⑤Data Matrix (ECC200)
米、IDマトリクス
マトリクス型、情報化密度高く、シンボルの極小化が可能。
◆ISBNコード
国際標準図書番号
N-CCCC-BBBB-E
N:国番号
CCCC:出版社番号
BBBB:本番号
E:エラーチェック 0~9か10を表すX
※チェック方法
10ケタのISBNコードの各ケタに左から、10、9、
と数字を掛け、総和をとる。求められた数字が11で割り切れれば正しいISBNコードである
☆制御
◆シーケンサ
_◇無電圧接点
むでんあつせってん:dry contact
電気回路の開閉又は接触を機械的に行う電気的接触素子のうち,開閉対象となる電気回路に自ら電圧を供給しないもの
※ドライ接点で出した信号をシーケンサーに直接入力できる
(シーケンサーから電流を流す)
※有電圧接点
相手の電源が供給されている信号。シーケンサからすると別電源がまざるように見える
◎車載
◆42V電源
◆車載LAN
◆12V電源
オルタネータ発生電圧14V
◆42V電源
電池36V
◆車載LAN
◆ボディ系
_◇ドア、シート、エアコン、照明
_◇CAN(低速)、BEAN、LIN
_◇低速125Kbps以下
_◇低コスト、銅線
◆安全系
_◇エアバッグ、衝突センサ
_◇CAN(中高速)、Safe-by-Wire、BST
_◇中速500Kbps以下
_◇タイムスロット通信、高信頼性、二重系
◆パワートレイン系
_◇エンジン、ブレーキ、トランスミッション
_◇CAN(高速)、FrexRay
_◇中高速500Kbps~10Mbps
_◇タイムスロット通信、高信頼性、光通信
◆情報系
_◇カーナビ、カーオディオ
_◇CAN(中)、IEBus、MOST、IEEE1394
_◇高速数Mbps~数100MMbps
_◇タイムスロット通信、光通信
◆ASV
(Advanced Safety Vehicle:先進安全自動車)
自動車の運転者を支援するための各種センサやコンピュータ,操作系を装備することで,交通事故を低減できる自動車の呼称の1つ。具体的には,障害物への衝突防止支援,車間距離の確保,車線逸脱防止といった運転支援システムなどを搭載する。ASVを実現するには車載カメラやミリ波レーダ,画像処理LSIといったエレクトロニクス技術が求められる。
1991年から国土交通省(当時の運輸省)が中心となり,国内外の自動車メーカーが参加してASVの研究開発を行う同名のプロジェクトが立ち上がった。1991年度~1995年度の第1期(ASV-1),1996年度~2000年度の第2期(ASV-2)に続き,現在は3期目(ASV-3)である。
ASV-3の特徴は,事故を回避するために車車間通信を利用すること。クルマとクルマの間で位置情報や速度情報などをやりとりすることで,衝突の危険を回避する。従来のカメラやレーダによる事故防止システムよりも早期に車両の接近を検出し,事故を未然に防ぐ効果が高まると期待する。
ただし,車車間通信を使った事故回避システムについては,多くの自動車や2輪車に装着されなければ効果が出にくい。このため,インフラ整備や法整備を含めた検討が必要になる。国土交通省は第3期ASV計画の成果を2008年に実用化する目標を掲げている。
☆動力
◎モータ
◆直流電動機
DC motor
①磁極間に磁束密度 B の磁界を作り固定子とする
②コイルを回転子とする
※固定子を界磁といい、回転子を電機子という。
※電機子の導入部に整流子がある
③電機子に外部直流電源によって電流を流す
※電機子巻線の直径を2D、長さをl、巻数をNとすると、トルクTは、
T=f・D・2
=2D・N・Ia・B・l
=2D・l・N・α・If・Ia
Ia 電機子電流
B=α・If 界磁の磁束密度(電磁石の場合)
If 界磁電流(電磁石の場合)
α 比例定数
K=2D・l・N・α
とおけば
T=K・If・Ia
◆サーボモータ
①DCブラシレスモータ
②インバータ駆動の誘導モータをベクトル制御
③ステッピングモータに位置センサ組み込み
④ブラシ付きDCサーボモータ
位置情報フィードバック
①ポテンシオメータ
②フォトエンコーダ
③レゾルバ
④他のエンコーダ
速度情報フィードバック
①位置情報から演算で求める
②別にタコジェネレータをとりつける
☆オーディオ
◎オーディオシステム
◆マルチチャンネルアンプ・オーディオシステム
┌─┐ ┌─┐
┌─┤③├─┤⑥│
┌─┐ ┌─┐ │ └─┘ └─┘
│ │ │ ├─┘ ┌─┐ ┌─┐
│①├─┤②├───┤④├─┤⑦│
│ │ │ ├─┐ └─┘ └─┘
└─┘ └─┘ │ ┌─┐ ┌─┐
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(ゴージャスな構成)
①プリアンプ(弱い入力信号を一定レベルまで拡大)
②ディバイディングアンプ(帯域分割)
③高域用メインアンプ(スピーカを駆動する)
④中域用メインアンプ
⑤低域用メインアンプ
⑥トゥイーター(スピーカ)
⑦スコーカー(スピーカ)
⑧ウーファー(スピーカ)
◎オーディオコーデック
◆量子化ビット数とダイナミックレンジ
量子化 レンジ 用途
24bit 144dB ハイエンドAV
20bit 120dB DSP内部処理
18bit 108dB
16bit 96dB 一般的なAV機器
12bit 66dB 電話
8bit 48dB
※人間の耳は120dB程度
◆標本化周波数
周波数 用途
96kHz DVD
48kHz 衛星放送,DAT,DVD
44.1kHz CD
22.05kHz WAVE(TV,FM並)
11.025kHz WAVE(AM並)
8kHz 電話
※人間の耳は20kHz程度まで聞こえる
◆コンパンディング
非直線量子化。小さな音に対しては高解像度で大きな音に対しては低解像度で量子化を行う。
⇒デジタル電話
ITU-T G.711
Pulse code modulation of voice frequencies
μ-Law 日本、米国
A-Law 欧州
◆ADPCM
Adaptive Differential PCM
ITU-T G.721など
ADPCMは複数のアルゴリズムがあり、互換性がない。
◆MPEG1/Audio
元データを32の周波数帯に分割し、各帯域毎に人間の聴覚に応じた重みをつけて符号化する。複雑なアルゴリズム(レイヤ高い)ほど、同じ圧縮率でも音質が良い。
レイヤI 32-448kbps
レイヤII 32-374kbps
レイヤIII 32-320kbps
◎WECPNL (=Weihted Equivalent Continuous Perceived Noise Level)
日本の環境基準測定では、航空機周辺の環境基準の尺度としてICAOの提案したWECPNLを極めて簡略化した形で採用している。すなわち、連続した7日間の日々のWECPNLを求め、それらをエネルギー平均した値を、その地点のWECPNLとして求めている。
◎マイクロホンの原理(圧電効果)
空気中で発生した音圧の検出を行うセンサを一般にマイクロホンと呼ぶ。マイクロホンは、ダイナミック型とコンデンサ型に分類される。一般に良く用いられるのは小電力用のコンデンサ型マイクロホンである。振動電極と固定電極でコンデンサが構成され、振動電極はポリエステル薄膜に金がコーティングされている。両電極間に直流電圧48Vを印加して音圧を受けると、振動電極の振動でコンデンサ容量が変化し、蓄積されている電荷量の変化が出力電圧の変化として生じる。これにより、音声や楽器の音色に応じて電気信号が発生する。
☆PROCESSと材料
◎PROCESS
◆NEC
◆有機半導体
◆SOI
_◇SIMOX
separation by implanted oxygen
※Oイオンを注入してSiO2膜を内部に形成
_◇張り合わせ法
別の基板上にSiO2を形成し張り合わせたのち、剥離して研磨。
※基盤浮遊効果
トランジスタ本体が基板から絶縁されているために起こる現象。部分欠乏型SOI基板では、ボディ領域に電荷が蓄積され、しばらく電圧が元に戻らないヒストリ効果などが起きる。
_◇LNA, インダクタとSOI
※FD-SOIによるLNA実現のメリット
ボディバイアス効果によるしきい値電圧変動が小さい。→低電圧動作
寄生容量の低減→高周波動作
※SOIでのインダクタ特性
インダクタ構造下の基板に渦電流が生じる(磁界により)
SOIの場合、SiO2の上にインダクタ、下には高抵抗Si基板があり、通常CMOSの低抵抗Si基板よりQ値が良くなる。高周波になるほど重要。
◆ひずみSi
SiGe膜上にエピタキシャル成長法でSi膜を成膜すると、Si原子はSiGeのSiよりひろめの格子間隔を保ったまま成長する。本来の格子定数よりも大きいので引っ張り応力がかかった状態での成長となる。この状態では、電子の散乱が減り、正孔の有効質量が減少するtらめ、キャリアの移動度が向上する。このため、動作速度が向上する。
_◇別の基板に生成したSiO2膜をSiGe膜に張り合わせてSOI基板を作成
_◇課題
①ひずみの耐熱性、均一性
②SiGe膜の欠陥抑制、平坦度、Ge濃度向上
③正孔の移動度向上メカニズム解明
④ひずみSi中ではAsが拡散しやすいので、その予防
⑤他の技術との整合
◆NEC UX6 (0.1u)プロセス
グラフから読み取った値
CORE
Ultra High Speed
オフ電流 10nA/um <
tox 1.6nm
High Speed
オフ電流 1nA/um <
tox 1.6nm
Standard
オフ電流 < 1nA/um
tox 1.6nm
Low Leakage Current
オフ電流 < 10pA/um
tox 2.3nm
I/O
1.8V
オフ電流 < 100pA/um
tox 3.5nm
2.5V
オフ電流 < 100pA/um
tox 5nm
3.3V
オフ電流 < 100pA/um
tox 8nm
■成膜法
◆蒸着法
_◇真空蒸着法
①抵抗加熱蒸着法
真空の蒸着機内のルツボのフィラメントに通電、加熱して固定してある基板に膜を付着させる。
②電子ビーム蒸着法
ターゲットに電子ビームを当てて、加熱昇華させて蒸着する。(有機物をターゲットにすると電子ビームのエネルギーが大きすぎて分解してしまうことあり。)
_◇真空蒸着法の問題
基板サイズが大きくなると基板全体の膜厚の制御が難しい。ルツボの設計にもノウハウ
_◇膜の塗りわけ。。。シャドーマスク法
ルツボの輻射熱の問題、材料の利用効率の問題。
◆スピンコーティング法
シンプルで手軽だが、素材の使用効率が悪く、膜厚を制御しにくい。
◆インクジェット法によるカラー塗りわけ
高分子ポリマー系の塗りわけに適する。
◆グラビア印刷によるカラー塗りわけ
◆エッチング
_◇RIE Reactive Ion Etching
反応性イオンエッチング
反応性イオンエッチング (Reactive Ion Etching; RIE) はドライエッチングに分類される微細加工技術の一つである。
※原理
反応室内でエッチングガスに電磁波などを与えプラズマ化し、同時に試料を置く陰極に高周波電圧を印加。試料とプラズマの間に自己バイアス電位が生じ、プラズマ中のイオン種やラジカル種が試料方向に加速されて衝突する。その際、イオンによるスパッタリングと、エッチングガスの化学反応が同時に起こり、微細加工に適した高い精度でのエッチングが行える。通常のドライエッチングと違い、異方性エッチングも出来る。
※RIE lag
被エッチング膜中の粗密パターン間に生じるエッチング速度の差
◆参考値
D値
◆旧D、S 0.3
0.25
◆新D、S 0.13
0.08
◆+0.1-0.3 analog
◆ASIC
T…WRA…0.16
S…WRAE41…0.6
…◎材料
.◆有機半導体
_◇ペンタセン
ベンゼン環を5つならべた構造を持つ有機半導体。単結晶のペンタセンは、キャリア移動度が約1cm2/VsとアモルファスSiなみに高い
◆半導体製造材料特性パラメータ
◆シリコン
_◇エネルギギャップ(eV):1.11
_◇最大電界強度(V/cm):6e5
_◇飽和速度(cm/S):1e7
_◇電子移動度(cm2/VS):1350
_◇ホール移動度(cm2/VS):450
_◇熱伝導率(W/cm°K):1.5
◆GaAs
_◇エネルギギャップ(eV):1.43
_◇最大電界強度(V/cm):6.5e5
_◇飽和速度(cm/S):2e7
_◇電子移動度(cm2/VS):6000
_◇ホール移動度(cm2/VS):330
_◇熱伝導率(W/cm°K):0.46
◆シリコンカーバイト(SiC)
_◇エネルギギャップ(eV):3.2
_◇最大電界強度(V/cm):3.5e6
_◇飽和速度(cm/S):2e7
_◇電子移動度(cm2/VS):800
_◇ホール移動度(cm2/VS):120
_◇熱伝導率(W/cm°K):4.9
◆窒化ガリウム(GaN)
_◇エネルギギャップ(eV):3.4
_◇最大電界強度(V/cm):3.5e6
_◇飽和速度(cm/S):2.5e7
_◇電子移動度(cm2/VS):1800
_◇ホール移動度(cm2/VS):150
_◇熱伝導率(W/cm°K):1.7
◆シリコンウエファ
単結晶シリコンの製造法
◆FZ法
FZ法で育成した結晶(FZ結晶)はシリコン以外の材料と接触しないので不純物が少ない。とくに酸素はCZ結晶より2桁少なく、坩堝の石英に含まれるアルミニウム、ボロンなどの不純物にも汚染されない。その他の金属不純物もCZ結晶が少なく、キャリアのライフタイムはCZ結晶より長い特徴を持つ。このため、高抵抗で耐圧の高いシリコンを製造することがでる。FZ結晶は、比較的高い電圧で動作する個別半導体に使用される。サイリスタや整流素子では、FZ結晶に金(Au)や白金(Pt)を拡散させ、キャリアのライフタイムを短くしてスイッチング速度を速める方法が採られる。理想的に均一な抵抗率分布が必要な用途には中性子照射ドープしたFZ結晶が高抵抗領域で使用される。
◆チョコラルスキー法
CZ結晶には、坩堝の石英から、1×1018atoms/cm3の酸素が混入する。混入した酸素はデバイス製造プロセス中にシリコン酸化物として析出する。析出シリコン酸化物は、その周りに金属不純物が析出するので、不純物を吸収するゲッタリングセンターとして働く。CZ法は、FZ法より大径化が容易であり、生産性、歩留まりの点からMOS LSIにはCZ結晶が使われる。Si表面と酸化膜境界の表面電荷密度が低いことにより、CMOS用には<100>成長の結晶が選ばれる。
◆パッシベーション
半導体素子の表面保護膜を作る工程をパッシベーション(passivation)といい、その表面保護膜をパッシベーション膜という。同膜は、半導体製造の前工程(ウェハ処理工程)の最終プロセスで使用され、外部環境からデバイスを隔離保護し、半導体素子の表面を機械的、化学的に保護している。
ポリイミドとは、通常、主鎖に環状イミド構造を持ったポリマー。芳香族ポリイミドは高い耐熱性をもつことで知られ、古くから航空・宇宙分野での材料として研究が行なわれてきた。これに対し、脂環式ポリイミドは、耐熱性は劣るものの、着色性がない、溶剤溶解性がある、誘電率が低いなどの点で芳香族ポリイミドよりも優れており、今後の電子・光機能性材料への応用が有望視されている。
パッシベーション膜は半導体の製造プロセスにおいて、感光性ポリイミドの使用量が最も多い。他にはポリベンゾオキサゾール(PBO)、シリコーン系の樹脂材料が挙げられる。
※ポリイミドは非感光性と感光性の2タイプに大別。
※非感光性ポリイミドは、液状のフォトレジスト材料を塗布し、フォトエッチングの微細加工によりパターン形成する方式に利用される。一方、感光性ポリイミドは、そのものが光に反応する材料であり、フォトレジストを使わずにパターン形成ができるため、デバイス生産の合理化に大きく貢献している。
◆パッケージ材料
_◇Interposer
Chip Scale Package(CSP)に用いる基材
_◇LTCC Low Temperature Co-fired Ceramics
低温同時焼成セラミックス
従来のアルミナを主成分としたセラミック多層基板
1500℃の「高温」で焼成する
焼結した誘電体セラミックスの外側に電極を形成
アルミナにガラス系材質を加えた
900℃程度以下の「低温」で焼成することが可能
⇒融点の低い、銀962℃、銅1085℃を内部における
※セラミック多層技術
融点の低いCuやAgを使った回路パターンを基板内部に作り込んだものを,同時に焼成して一体化一体化することが可能になる。誘電率や膜厚の異なる薄膜を積層することで,コンデンサの容量やインダクタの特性を制御。
※内部配線に使用して,高容量のコンデンサやQ値の高いインダクタなどの複数の機能を基板内に同時に作り込むことで基板の小型化が図れる。電子部品の高周波帯域化や小型化などに対応するためのパッケージ,基板材料として注目されている。一般にLTCCは焼成時に収縮するが,平面方向に無収縮をうたう技術が多数登場している。
※もともとは配線基板用として開発されたが、誘電体セラミックスで広く使われている
※LTCCの製法
①誘電体セラミックスとガラスなどの焼結助剤より成る原料粉末、有機バインダー、可塑剤と溶剤を混合
⇒スラリー
②ドクターブレード成形機でグリーンシートを成形
⇒柔軟性のある、厚さ20~100μm程度のシート
③扱い易い大きさのブランクに打ち抜き、必要に応じて上下に接続するためのビア(貫通孔)を開け、そこに銀などの導体を含んだペーストをスクリーン印刷
⇒ビアの中およびグリーンシート表面に電極を形成
④正確に積み重ね、加熱加圧により積層して一体化
⑤焼成
⇒電気回路が3次元に構成された電子部品
http://www.ngk.co.jp/academy/course01/07.html
☆アンビエント・エレクトロニクス
☆組み立て
◎プリント基板
◆リフロー炉
250℃前後
☆各社情報
◆Cypress
◆PSoC
CY8C27
Analog block 12
OpAMP帯域幅100KHz
オフセット電圧+5mV
入力換算雑音電圧
+70nV/SQRT(Hz)
rail-to-rail
3uA
CORE M8 24MHz
16K FLASH
256B SRAM
CY8C24 … 6 block
CY8C22 … 3 block
◆OKI
◆電波時計受信IC
ML6190A
SOI
17uA @3V
40KHz-100KHz
1.1V-3.6V
◎Analog Devices
◆ADuC702x
12bit A/D, 12bit D/A, FLASH,ARM7TDMI, 基準電圧安定度10ppm/℃ 温度センサ精度±3℃
◎MicroChip
◆MCRF355/360
_◇FCCの許可を必要としない13.56MHzのISMバンドで動作する短距離無線ID. 通信速度70Kビット/秒
◎NEC
◆78K
_◇78KOS/KA1+
20ピンSSOP, 1.2mm厚、0.65mmピッチ
_◇uPD789863
LF検波125KHz/4Kbps、オペアンプ、A/D、E2PROM、電圧レギュレータ、RC発振
_◇uPD789864
LF検波125KHz/4Kbps、オペアンプ、A/D、E2PROM、電圧レギュレータ、セラミック発振
◎TI
◆DAC5675
◎NS
◆DS90C387/DS90CF388
☆工作
◆ハンダ付け
_◇最適温度
※ハンダゴテの温度と使用ハンダの熔融点の温度差
⇒約50℃
※Sn62%, Pb38%のハンダ
⇒最低熔融温度 183℃
⇒コテ先 230~240℃
※一般こて先目安250℃
⇒使用中の温度低下を加味して280~380℃
※ハンダを長時間加熱するとハンダ表面が酸化し、接合がうまくすすまない
※適量のペーストやフラックスを使用
⇒フラックスによりハンダが広がりやすくなる
※鉛フリーハンダ
SnAgCu系 融点が最大220℃と高い⇒プリント基板や部品への影響を考慮
SnZnBi系 融点183℃近辺だが、対環境性に劣る
_◇ハンダ付け作業(リード線)
※両面パターンでは実装部品が基板面から2~3mm高めの位置にくるようにリード線の折り曲げ方を工夫する
①まず根本を1~2秒加熱
②ハンダを付着させる
③ハンダが溶解、2~3秒で包み込まれたらコテ先を離す
⇒溶解状態では部品類を動かさない
⇒動かすと、後で動作不良のもととまる
④つけ忘れ、ブリッジ、汚れ、異物、配線間違えなど確認
⑤あまったリード線をニッパでカット
※ハンダづけする場所は磨いておく
※薄くハンダを流す(迎えハンダ)
※コテ先は平行にあてる
⇒コテ先とパターン面の接触面積が最大となるように
※コテ先を上に引っ張るように抜かない
⇒パターン面にそって離す
※プリント板に熱を加えるのは1度に3秒、長時間になる場合は、1度冷却して再度
_◇メンテナンス
①新しいコテ先には全面にハンダメッキしてから使う
②コテ先は常に汚れを落とす。
③コテ先の表面が荒れたら、ヤスリで削り、メッキをやり直す。
⇒合金や特殊加工メッキされたコテ先はヤスリをかけない
_◇
◆回路例
_◇直流LED点灯回路
┌─────┐
┌┴┐ │
│R│ │6V
└┬┘ ─┴─
┌┼┐ ┯
│▼│LED │
└┼┘ │
└─────┘
R:220Ω 1/4W
※アノード側のリード線が長い
┌┼┐アノード
│▼│
└┼┘カソード
_◇5V(0.1A)定電圧回路
DC:8~10V┌──┐
+─┬─┬───┤IC├──┬─┬──○DC5V
┌+┴┐│ └┬─┘ │┌┴+┐
│C1││┌──┐│┌──┐││C4│
└─┬┘└┤C2├┼┤C3├┘└┬─┘
│ └──┘│└──┘ │
-─┴──────┴──────┴──○
入力は乾電池または脈動電源
C1:470uF/25V
C2:0.1uF
C3:0.1uF
C4:220uF/10V
IC:三端子レギュレータIC(μPD78L05J)
☆参考文献
Rohm社HP エレクトロニクス豆知識
http://www.hobby-elec.org/diode.htm
http://www.necel.com/ja/faq/f_pw1.html
http://www.geocities.jp/bokunimowakaru/kiso-db2.html
トランジスタ技術 2007年11月号
P.163-P.175 弥田秀昭
URL:http://www.epsontoyocom.co.jp/ 「水晶デバイスを知っていますか?」
http://www.tamadevice.co.jp/crystal-units-kaisetu.htm
有機ELのすべて 城戸淳二 日本実業出版社 2003
:http://bake-san.com/led012.htm
電気通信公式活用ポケットブック 平田礼一編 オーム社1967
http://www2.denshi.numazu-ct.ac.jp/mirsdoc2/mirs0105/tech/num0002a/MIRS0105-TECH-0002.htm
http://www.fa.omron.co.jp/guide/cautions/5/ultrasonic_guide/
http://japan.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/1890/
Zigbee開発ハンドブック 鄭立 リックテレコム 2006/2/22
最新デジタル放送の基本と仕組み 高安正明 秀和システム 2008/9/1
高周波・無線教科書 根日屋英之 2008/4/1 CQ出版
写真と図で見る長波標準電波”JJY” 今村國康 情報通信研究機構 RFワールド 2009/03/01 CQ出版
RFID入門テキスト 大塚(オムロン)監修 日本工業出版 2008/2/1
http://www.etech-japan.com/susume/kiso/
電力自由化と系統技術 2008/9/1 島田敏男 電気学会
電気エネルギー工学 2008/5/9 八坂他 森北出版
「RFデータ・トランシーバ CYRF7936のテクノロジ」 松添信宏(日本サイプレス) RFワールド 2009/06/01 No.6 P.25-P.33 CQ出版 RF,CyFi
「”CYFISNP”と評価キットの概要」 栗川洋平(日本サイプレス) RFワールド 2009/06/01 No.6 P.34-P.38 CQ出版 RF,CyFi
http://www.m-s-e.co.jp/sinene/system.html
http://www.mogami-wire.co.jp/paper/wire.html
GPSのしくみ ユニゾン著 2003/8/1 ナツメ社
やさしくできる電子工作 2001/2/20 谷越欣司 日本実業出版社
http://www2.renesas.com/usb/ja/about_usb/index.html
修理技術の基礎 1992/5/30 家電製品協議会 日本放送協会
トラ技Jr. 2011/11+12月号 第0号 CQ出版
日経エレクトロニクス 2015/9 IT機器向けインタフェースの全貌