JAJU920 December   2023 MSPM0L1303 , MSPM0L1304 , MSPM0L1305 , MSPM0L1306 , MSPM0L1343 , MSPM0L1344 , MSPM0L1345 , MSPM0L1346

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   リソース
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
    1. 1.1 主なシステム仕様
  8. 2システム概要
    1. 2.1 ブロック図
    2. 2.2 設計上の考慮事項
      1. 2.2.1 光電煙探知器のバックグラウンド – DC ベースのシグナル チェーン
      2. 2.2.2 変調ベースの煙検知シグナル チェーン
      3. 2.2.3 光学センシング AFE の設計
        1. 2.2.3.1 TIA
        2. 2.2.3.2 BPF
        3. 2.2.3.3 復調器と積分器
        4. 2.2.3.4 LED ドライバ
      4. 2.2.4 光学および機械設計
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1 MSPM0L1306
      2. 2.3.2 TLV9062S
      3. 2.3.3 TPS7A24
      4. 2.3.4 TS5A623157
      5. 2.3.5 SN74LVC1G66
      6. 2.3.6 HDC2010
  9. 3ハードウェア、ソフトウェア、テスト要件、テスト結果
    1. 3.1 ハードウェア要件
      1. 3.1.1 電源
      2. 3.1.2 通信インターフェイス
      3. 3.1.3 ヘッダー
    2. 3.2 ソフトウェア要件
      1. 3.2.1 ファームウェアの概要
      2. 3.2.2 測定および煙探知
      3. 3.2.3 その他のデモ機能
      4. 3.2.4 煙探知器 GUI
    3. 3.3 テスト設定
      1. 3.3.1 UL217 煙ボックスおよび火災試験のセットアップ
      2. 3.3.2 環境光試験のセットアップ
      3. 3.3.3 大気環境センシング試験の設定
    4. 3.4 テスト結果
      1. 3.4.1 UL217 の試験結果
      2. 3.4.2 環境光試験結果
      3. 3.4.3 大気環境試験の結果
      4. 3.4.4 電源試験の結果
      5. 3.4.5 消防室煙試験
  10. 4設計とドキュメントのサポート
    1. 4.1 デザイン ファイル
      1. 4.1.1 回路図
      2. 4.1.2 BOM
      3. 4.1.3 CAD ファイル
    2. 4.2 ツールとソフトウェア
    3. 4.3 ドキュメントのサポート
    4. 4.4 サポート・リソース
    5. 4.5 商標
  11. 5著者について

2.2.3.1 TIA

AFE の最初の段は、図 2-9 に示すように、抵抗帰還 TIA で構成されるトランスインピーダンス ゲイン段です。この段の目的は、後段のために光電流を電圧に変換することと、高いゲインを実現することです。TIA で使用するオペアンプは TLV9062S で、10MHz の帯域幅、低い広帯域ノイズ (10nV/√Hz)、レール ツー レールの入出力 (RRIO) を特長としています。低ノイズおよび RRIO 機能により、TIA のダイナミック レンジと帯域幅が広くなり、高い変調周波数との互換性と、入力フォトダイオード容量が大きい場合でも優れた安定性を確保しています。また、TLV9062S にはシャットダウン オプションがあり、煙検出を行っていない間は低電力を維持します。249kΩ に近いトランスインピーダンス ゲインを実現するため、TIA の帰還抵抗は 249 kΩ を選択しています。1.9pF の帰還コンデンサを追加して、最大 50pF の入力フォトダイオード容量で TIA の安定性を確保しています。TIA の 3dB 帯域幅は次のように計算できます。

式 3. f3dB、TIA=12πRTIACTIA=336.4 kHz

TIA の DC バイアスは、抵抗デバイダによって次のように与えられます。

式 4. Vbias、TIA=R1CM、TIAR0CM、TIA+R1CM、TIA×VDD33=98.9 mV

設計における DC バイアス電圧 (約 100mV) の選択は、主に次の 3 つの要素で決まります。(1) 環境光に起因する大きな DC 電流 (約 12.8μA) は、TIA を飽和させず許容可能。(2) 0V でのバイアスに対し入力電流パルスが発生した場合でも、オペアンプの帯域幅を十分確保可能。大きな抵抗値 (10MΩ + 309kΩ) でバイアス ブランチを流れる合計電流フローを制限 (0.32μA) し、ブランチが常に低消費電力でオンになる。(3) フォトダイオードの逆バイアス電圧を低く保つことで、フォトダイオードからのリークを低減するすることが可能。これは、高温動作では特に重要です。逆バイアスをかけると、アンプが検出するフォトダイオードの容量も減少します。

GUID-20231020-SS0I-5NDQ-FQZD-WHWGQNQ6SGHC-low.svg図 2-6 TIA 回路図