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DESIGINIDEAS
2006.6
デジタル・アイソレータによるRFスイッチ・ドライバ
川田章弘 日本テキサス・インスツルメンツ
 デジタル・アイソレータを利用して、ロジック・グラウンドとRFグラウンドを分離することができる回路を紹介しよう。
 マイクロ波帯で使われる第3次相互変調ひずみ特性の良好な高周波スイッチは一般に、化合物半導体プロセスで作られたものが多い。このようなスイッチの多くは、TTLやCMOSなどの通常のロジック信号とのインターフェースに問題がある。
 たとえば、米Hittite社のHMC232LP4のようなGaAs MMICスイッチをドライブするには、0V/−5Vの信号が必要になる。TTL、またはCMOSロジック信号からこのような信号を得るためには、レベルシフト回路が必要になる。
 Hittite社のデータシートに載っているスイッチドライバ回路例は、ツェナー・ダイオードにより約5Vのレベルシフトを行ない、CMOSロジックバッファICによってスイッチを直接駆動している。
 このような回路では、バッファICのグラウンドとスイッチのグラウンドが共通となる。そのため、ノイズに敏感なRFグラウンドがロジック信号の影響を受けてしまう可能性がある。
 そこで、図1のようにデジタル・アイソレータを利用してロジック・グラウンドとRFグラウンドを分離すると良好な結果が得られる。この回路では、米Texas Instruments社のISO721とワンゲート・ロジックICのSN74LVC1G04を使用したスイッチドライバである。ISO721は、入力側、出力側の電源ピン、およびグラウンド・ピンが分離されているため、グラウンド・アイソレーションとレベルシフトを一度に行うことができる。そのため、ロジック・グラウンドとRFグラウンドをボード上で分離し、ノイズの影響が最小となる箇所で、両方のグラウンドを1点アースする。
 図中に実際のスイッチドライバ回路の動作波形を示した。ISO721の伝搬遅延時間は、およそ20nsである。
 なお、図の回路ではワンゲート・ロジックICを使用しているが、FPGA内部のインバータ回路を使用してもよい。ただし、スイッチを駆動するためのFPGA出力ピンは2つとなり、さらにISO721を2つ用いることになる。
図1 デジタル・アイソレータを用いた高周波スイッチ・ドライバ回路

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