【専用A/DやD/Aに依存しないパルス密度変調型インターフェース】

最終更新日 /2006/08/10/


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パルス密度変調(PDM:Pulse Density Modulation)自体は非常によく知られた公知の技術ですが、ここでご紹介する方式は、ダイナミックレンジやオフセットを変更する機能を備えた任意の分解能を持つD/Aを実現する回路技術に関するもので、これを用いたDDS (Direct Digital Synthesizer)やA/Dの構成方法に関係しています。本技術の利用により、ワンチップマイコンの汎用ディジタルポートやFPGA、CPLDの入出力を自由度の高いアナログインターフェースとして使うことが可能になります。勿論、この方式が使えるケースはアプリケーションの仕様によって限定されたものであり、どのような場合でも適用できるとは限りません。(特許申請中。出願日2006/07/07)

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■ARM7TDMIコアでPDM型D-Aを実現させてみる
Design Wave Magazine 2006年3月号の付録基板はAnalog Devices社のADuC7026(ARM7TDMIコア)でした。このチップは内蔵クロック41.78MHzで動作させることができ、A-D, D-Aが実装されているため単体でも魅力のあるデバイスです。記事ではこのボードを使って提案方法によるPDM型D-Aを使った6相DDS(Direct Digital Synthesizer)を実現し、内蔵D-Aによる3相DDSとの比較を行っています。

■でもその前にちょっと準備が必要です
筆者の実験ではちょっと改造する必要がありました。筆者は当初RS232C経由でソフトウェアをダウンロードしようとしましたがうまく行きませんでした。主な理由は以下の通りです。
Analog Devices社の日本語データシートによれば、「ハードウェア設計上の留意点」のリニア電圧レギュレータの項で、LVDD-DGND間に0.47μFのパスコンを入れるように指示がありますが、付録基板には実装されていません。また、IOVDDとLVDDが接続されているので3.3VがLVDDにかけられています。
 写真2の1)に示すように付録基板の電源パターンが細く、長いためにLVDDに100mVppのリップル電圧があり、結果としてボーレートジェネレータのクロックが不安定となり、通信が成立しませんでした。そこで、写真2の2)に示すようにパスコンを入れました。ピン折れ事故を警戒してLVDDはピンアップしませんでした。長期的にはよくないだろうとは思います。
5V電源は写真2の3)に示すようにパソコンのUSBインターフェースに接続して供給しました。写真2の4)に示すような図3の2)のa)のLPFが2回路と、図3の2)のb)が2回路実装された実験用プリント基板を用意しました。LPFの入力は汎用ディジタルポートGP4DATのピンに適当に接続しました。 (記事の図10を参考にしてください。)

【写真2】
1)細い電源ライン                    2)取り敢えずパスコンだけでも追加しよう。
 
3)電源はパソコンのUSB I/Fから5Vを供給   4)ノイズ・シェーピング・フィルタとしてのLPF(Low Pass Filter)を作って接続。