連載〈最終回〉
PSoC で広がるアナログ回路の世界

アナログ PSoC ブロックの理解を深めよう！
桑野 雅彦
Masahiko Kuwano

前回（連載第 5 回，2004 年 8 月号）は，スイッチト・キャパシタのしくみと PSoC における動作概要を解説ではなく，OP アンプとマルチプレクサ，および抵抗で構成されています．
ACB は ASC，ASD のように凝ったことはできないしました．
今回は，アナログ PSoC ブロックの内部をより詳しく解説し，ゲイン− 0.5 倍のアンプの設計と製作方法

ので，もっぱら増幅やバッファ用に利用されますが，スイッチング回路などを含まないため周波数特性が良を紹介します．

いのが特徴です．外部にコンデンサと抵抗を付けて通常の OP アンプのように使われることもあります．

アナログ PSoC ブロックの内部動作● ASC と ASD● 3 種類の回路ブロックが準備されている

ASC と ASD の構造は第 2 回（2004 年 5 月号）に示し前回解説したスイッチト・キャパシタの動作をもとに，アナログ PSoC ブロックの内部を見てみます．

ました．これは，Cypress MicroSystems 社の公開ドキュメント CY8C27443.pdf の Figure. 22 − 1，およびアナログ PSoC ブロックは，以下の三つに分類されます．

Figure. 22 − 2 に相当します．参考として，ASC の構造を図 6 − 1 に示します．

ACB（Analog Continuous Block Type B）

ブロック図と接続の設定

ASC（Analog Switched Capacitor Type C）
ASD（Analog Switched Capacitor Type D）

各スイッチの横にある φ 1 ＊ AutoZero や φ 1などは，そのスイッチが ON になる条件を示していま

ASC と ASD は，スイッチト・キャパシタで構成されていますが，ACB はスイッチト・キャパシタ構成

す．φ 1，φ 2 は前回説明したフェーズで，FSW0 やBSW，AutoZero，AnalogBus などはレジスタの設定
φ1＊AutoZero

バイクワッド・フィルタ構成用ピン
BQTAP
CCap
0,1,…,30,31C

A, C入力選択信号
C Inputs
ACMux
A Inputs
RefHi
RefLo
AGND
基準電圧選択信号

φ1

B入力選択信号B Inputs（φ2＋！AutoZero）＊FSW1
φ1＊FSW0

φ2＋
AutoZero

ブロック間接続用出力−

φ1＊

φ2！AutoZero

アナログ・バスへ
Power

Modulation
InputsMod Bit Control
BCap
0,1,…,30,31C
φ2

OUT＋ASign

ARefMux
符号反転用

ACap
0,1,…,
30,31C

FCap
16,32C

AnalogBus＊φ2B
ABUS

パワー制御

コンパレータディジタルPSoCへ
CBUS

φ1BMuxSC

φ2φ1

CBUS
ドライバ

図 6 − 1（1） ASC の構造．第 2 回（2004 年 5 月号）の図 2 − 4 と同じ

2004 年 9 月号

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ビットの値を示しており， ＋ は論理和， ＊理積， ！ は否定を意味します．

は論ニットを選択可能という意味です．なお，1 ユニットは約 50 fF（0.05 pF）が公称値となっています．

例えば， （φ 2 ＋！ AutoZero）＊ FSW1 は，レジスタの FSW1 ビットの設定が 1 であるとき，φ 2容量設定値がゼロというのは，その部分が切れているのと同じことになります．コンデンサ部分を切り離（transfer フェーズ）あるいはレジスタの AutoZero ビしたままにしておきたい場合には，その部分のコンデットが 0 のときに ON になるという意味です．
つまり，φ 2 のときだけこのスイッチを ON にしたンサの容量設定を 0 にします．

いならば，AutoZero，FSW1 をともに 1 に設定することになります．CBUS（comparator bus）
は前回の● ACBACB の構造も連載第 2 回に示しました．Cypress

A − D コンバータに登場したディジタル・バッファ出

MicroSystems 社の公開ドキュメント CY8C27443.

力です．
外部クロックの 1/4 で動作

pdf の Figure 23 − 1 に相当します．ACB は OP アンプの入出力にセレクタが接続されている構成です．入出

アナログ PSoC ブロックで使われるクロックは，モジュール外部から与えられるクロックを 1/4 にして利力間に抵抗マトリックスがありますが，これはボリュームのようなものと考えればわかりやすいでしょう．

用しています．φ 1 →（両方 OFF）→φ 2 →（両方 OFF）

また，ロー・パワー・コンパレータ（Low Power→φ 1 …というぐあいに，φ 1 とφ 2 のいずれかがON になる期間と両方が OFF の期間が交互になってComparator）という電圧比較専用に設けられた OP アンプが内蔵されています．アナログ入力信号を基準電いくためでしょう．
バイクワッド・フィルタ構成用の信号圧と比較して 2 値化し，それをディジタル PSoC ブロックで利用する場合，メインの OP アンプは OFF にBQTAP

BQTAP と書かれた信号は同一グループ（後述）のASC，ASD 間で接続されているもので，図 6 − 2 に示してロー・パワー・コンパレータを使うことにより消費電力を下げることができます．

すようなバイクワッド・フィルタを簡単に構成できるアナログ PSoC ブロックの構成ようにするためのものです．
 ASD には C 入力がない
ASC と ASD のもっとも大きな違いは，A 入力と B入力の接続点が違うことと ASD には C 入力がないことです．C 入力はφ 1，φ 2 に関係なくつねに接続さ● アナログ PSoC は ACB ＋ ASC ＋ ASD を組みあわせた回路ブロック 4 個で構成されるアナログ PSoC ブロックは，図 6 − 3 のように ACB，れている入力です．常時接続なので微分入力として働きますが，これが A 入力の設定と連動しており，AASC，ASD の三つを 1 組として 4 組が配置されています．ASC と ASD の位置関係が隣り合ったブロックの入力と C 入力が同じアナログ PSoC モジュールの出力と結線されるような使い方もできます．これは，フィ間で逆になっていることに気を付けてください．アナ
ログ信号は基本的に図の上のほうから入って下に抜けルタを構成するときなどに利用しやすい機能です．ていくというスタイルをとります．

 ASC の C 入力の容量設定
コンデンサの横にある 0 … 31 C

は，コンデンサもちろん，ブロック間で横につながったり，フィードバックなどをかけることがあることから，逆向きのの容量が 0 から 31 ユニットまで変えられるということを示しています． 16,32 C は 16 ユニットと 32 ユ接続関係もあります．しかし，基本は上から下で，処理された信号がディジタル PSoC ブロックや CPU にアナログPSoC

Bcap
BQTAP
Ccap
Fcap
Acap

アナログ
カラム2

アナログ
カラム3

ACB00

ACB01

ACB02

ACB03

ASC10

ASD11

ASC12

ASD13

ASD20

ASC21

ASD22

ASC23

ASD

図 6 − 2 PSoC によるバイクワッド・フィルタ

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アナログ
カラム1

Fcap

Acap

ASC

アナログ
カラム0

図 6 − 3 アナログ PSoC ブロックのグルーピング

2004 年 9 月号