JAJSD65C february   2017  – february 2023 PGA460-Q1

PRODUCTION DATA  

  1. 1 特長
  2. 2 アプリケーション
  3. 3 概要
  4. 4 改訂履歴
  5. 5 ピン構成および機能
  6. 6 仕様
    1. 6.1  絶対最大定格
    2. 6.2  ESD 定格
    3. 6.3  推奨動作条件
    4. 6.4  熱に関する情報
    5. 6.5  内部電源レギュレータの特性
    6. 6.6  トランスデューサ・ドライバ特性
    7. 6.7  トランスデューサ・レシーバ特性
    8. 6.8  A/D コンバータの特性
    9. 6.9  デジタル信号処理特性
    10. 6.10 温度センサの特性
    11. 6.11 高電圧 I/O 特性
    12. 6.12 デジタル I/O 特性
    13. 6.13 EEPROM の特性
    14. 6.14 タイミング要件
    15. 6.15 スイッチング特性
    16. 6.16 代表的な特性
  7. 7 詳細説明
    1. 7.1 概要
    2. 7.2 機能ブロック図
    3. 7.3 機能説明
      1. 7.3.1  電源ブロック
      2. 7.3.2  バースト生成
        1. 7.3.2.1 センタータップ・トランスの使用
        2. 7.3.2.2 直接駆動
        3. 7.3.2.3 その他の構成
      3. 7.3.3  アナログ・フロントエンド
      4. 7.3.4  デジタル・シグナル・プロセッサ
        1. 7.3.4.1 超音波エコー - バンドパス・フィルタ
        2. 7.3.4.2 超音波エコー – 整流器、ピーク・ホールド、ローパス・フィルタ、データ選択
        3. 7.3.4.3 超音波エコー - 非線形スケーリング
        4. 7.3.4.4 超音波エコー — スレッショルド・データの割り当て
        5. 7.3.4.5 デジタル・ゲイン
      5. 7.3.5  システム診断
        1. 7.3.5.1 デバイス内部診断
      6. 7.3.6  インターフェイスの説明
        1. 7.3.6.1 時間コマンド・インターフェイス
          1. 7.3.6.1.1 実行コマンド
          2. 7.3.6.1.2 構成 / ステータス・コマンド
        2. 7.3.6.2 USART インターフェイス
          1. 7.3.6.2.1 USART 非同期モード
            1. 7.3.6.2.1.1 同期フィールド
            2. 7.3.6.2.1.2 コマンド・フィールド
            3. 7.3.6.2.1.3 データ・フィールド
            4. 7.3.6.2.1.4 チェックサム・フィールド
            5. 7.3.6.2.1.5 PGA460-Q1 UART コマンド
            6. 7.3.6.2.1.6 UARTの動作
              1. 7.3.6.2.1.6.1 無応答動作
              2. 7.3.6.2.1.6.2 応答動作 (レジスタ読み取りを除くすべて)
              3. 7.3.6.2.1.6.3 応答動作 (レジスタ読み取り)
            7. 7.3.6.2.1.7 診断フィールド
            8. 7.3.6.2.1.8 USART 同期モード
          2. 7.3.6.2.2 1 線式 UART インターフェイス
          3. 7.3.6.2.3 UART動作による超音波物体検出
        3. 7.3.6.3 イン・システム IO ピン・インターフェイスの選択
      7. 7.3.7  エコー・データ・ダンプ
        1. 7.3.7.1 オンボード・メモリ・データ保存
        2. 7.3.7.2 USART 同期モードによるダイレクト・データ・バースト
      8. 7.3.8  低消費電力モード
        1. 7.3.8.1 時間コマンド・インターフェイス
        2. 7.3.8.2 UART インターフェイス
      9. 7.3.9  トランスデューサの時間および温度デカップリング
        1. 7.3.9.1 時間デカップリング
        2. 7.3.9.2 温度デカップリング
      10. 7.3.10 メモリ CRC 計算
      11. 7.3.11 温度センサと温度データパス
      12. 7.3.12 TEST ピンの機能
    4. 7.4 デバイスの機能モード
    5. 7.5 プログラミング
      1. 7.5.1 UART および USART 通信の例
    6. 7.6 レジスタ・マップ
      1. 7.6.1 EEPROM のプログラミング
      2. 7.6.2 レジスタ・マップ・パーティショニングとデフォルト値
      3. 7.6.3 REGMAP レジスタ
  8. 8 アプリケーションと実装
    1. 8.1 アプリケーション情報
      1. 8.1.1 トランスデューサのタイプ
    2. 8.2 代表的なアプリケーション
      1. 8.2.1 トランス駆動方式
        1. 8.2.1.1 設計要件
        2. 8.2.1.2 詳細な設計手順
          1. 8.2.1.2.1 トランスデューサ駆動電圧
          2. 8.2.1.2.2 トランスデューサ駆動周波数
          3. 8.2.1.2.3 トランスデューサのパルス数
          4. 8.2.1.2.4 トランスの巻線比
          5. 8.2.1.2.5 トランスの飽和電流と電源電圧定格
        3. 8.2.1.3 アプリケーション曲線
      2. 8.2.2 直接駆動 (トランスレス) 方式
        1. 8.2.2.1 設計要件
        2. 8.2.2.2 詳細な設計手順
        3. 8.2.2.3 アプリケーション曲線
    3. 8.3 電源に関する推奨事項
    4. 8.4 レイアウト
      1. 8.4.1 レイアウトのガイドライン
      2. 8.4.2 レイアウト例
  9. 9 デバイスおよびドキュメントのサポート
    1. 9.1 ドキュメントのサポート
      1. 9.1.1 関連資料
    2. 9.2 ドキュメントの更新通知を受け取る方法
    3. 9.3 サポート・リソース
    4. 9.4 商標
    5. 9.5 静電気放電に関する注意事項
    6. 9.6 用語集
  10. 10メカニカル、パッケージ、および注文情報

パッケージ・オプション

メカニカル・データ（パッケージ｜ピン）
サーマルパッド・メカニカル・データ
発注情報

7.3.3 アナログ・フロントエンド

図 7-3 に示す PGA460-Q1 デバイスのアナログ・フロントエンド (AFE) は、物体から反射されたエコーを受信し、増幅して、エコー検出のためのデジタル信号処理 (DSP) データ・パスに送ります。受信したエコー信号の振幅は変動する可能性があるため (近くにある物体では mV 単位、遠くにある物体ではμV 単位)、最初の AFE 段は、あらかじめ決められた固定ゲインで非常に低いノイズの平衡アンプであり、それに続いて、32dB～90dB の可変ゲイン段アンプが設けられています。増幅されたエコー信号は、12 ビットのA/D コンバータ (ADC) によってデジタル信号に変換され、DSP 処理ブロックに供給されて、さらに評価およびタイム・オブ・フライト測定が行われます。

PGA460-Q1 AFE は、エコー記録プロセスのバーストおよび減衰段において、センシング素子 (トランスデューサ) を監視するためのシステム診断機能を実装しています。これは、トランスデューサ・ノードで得られる最大電圧とトランスデューサ・ノードでの発振周波数を測定する方法を使っています。この診断の詳細については、「システム診断」セクションを参照してください。

GUID-C7298CA4-8EC7-4AD5-AA1F-AB7FE527B4D1-low.gif図 7-3 アナログ・フロントエンド

AFEの可変ゲイン・アンプには時変ゲイン機能が実装されており、ユーザーはさまざまな静的ゲインを設定できます。また、エコー・リスン・プロセス (エコー記録時間) のゲイン・プロファイルも指定できます。この機能により、ADC を飽和させずに、さまざまな距離にある物体からのエコー信号を均一に増幅できます。たとえば、最初は、近い物体のために低いゲインをプログラムしておいて、その後、記録時間中にゲインを増加させて、非常に小さいエコー信号を発生する遠くの物体を検出することができます。この機能は、高精度のタイム・オブ・フライト測定のために、ADC 変換後にすべての距離にわたって十分な SNR を達成するのに役立ちます。

時変ゲイン・パラメータは、EEPROM メモリに保存され、以下に示す特性があります。

  • 初期固定ゲイン・パラメータ、GAIN_INIT。
  • TVGAIN0 レジスタに保存される、時変ゲイン開始時の値。
  • TVGAIN0～TVGAIN6 レジスタに配置された、ゲインが変化する 5 つの交点の配列。

図 7-4 に、時変ゲインのプロット例を示します。

GUID-412BB63E-664E-44EC-83BA-241C4A574996-low.gif図 7-4 時変ゲインの割り当て例

TVG の開始時間は、絶対時間で表されており、以後のすべての TVG ポイント時間 (TVG_Tx パラメータ) は、現在と前のポイントとの時間差として表されます。すべてのゲイン値は、dB 単位の絶対ゲイン値で表されており、相互の関連はありません。TVG ポイント 5 (TVG_G5) の最終ゲイン設定は、エコー記録時間が終了するまで一定に維持されます。時変ゲインの割り当ては、両方のプリセットで同じです。2 つの TVG ポイント間のゲインは、線形補間方式を使って計算します。AFEのゲイン分解能は標準値 0.5dB です。

注:

記録中に時変ゲインを変更した場合、その変更は次の記録サイクルから適用されます。TVGAIN[0:6] レジスタが 0x00 にプログラムされている場合、PGA460-Q1 デバイスの時変ゲイン機能がディセーブルされ、INIT_GAIN レジスタで定義された固定ゲインが適用されます。この場合、INIT_GAIN レジスタを変更すると、記録中に AFE のゲインが変更されます。

時変ゲインのオフセットは、DECPL_TEMP レジスタの 2 つの AFE_GAIN_RNG ビットによって制御されます。レジスタ・マップレジスタ・マップレジスタ・マップ セクションで定義されている 4 つの各設定について、そのオフセットに加算するゲインを 0～32dB の範囲で変更できます。