アナログ回路におけるキックバックノイズについて

どうも、さわざわです。

今回はアナログ回路のキックバックノイズについて触れていこうと思うよ。アナログ回路において検証をしていて思ってたのと違う特性というか、なんかノイズが乗っているなってケースは非常に多いと思うんだけど、その中の要素の一つにキックバックノイズってものが考えられるよ。今日はそんなキックバックについて一例をさっぱりと触れていこうと思うよ。みんなも勉強していってねい。

この記事を読めば、アナログ回路におけるキックバックが特性に与える影響の一例と、その切り分け方法や対策について一部を理解できます。

Contents

1 キックバックとは
2 キックバックの切り分け方法
3 キックバックの対策例

キックバックとは

キックバックというのは回路のなにかしらの応答が出力だけでなく入力もとへと戻っていき、それがノイズのように見えることを指すよ。

何やら難しいことをいっているようだけど、例えば以下のようにコンパレータがあったとして、コンパレータ動作をする際に出力の反転が起きるとすると。そうしたら反転の瞬間に出力部の電位変動が起こるわけなので、この変動はC_gdのカップリングを介して入力へと伝達されてしまって、仮にac結合していても元のバイアスに戻るのに若干のセトリングが発生してしまうよ。これを待たずに再度コンパレータ動作を行うと誤差、誤反転となりうると。

上記のようなスタティックなコンパレータなら高速でコンパレータ動作をしないかもしれないけど、以下のようなダイナミックコンパレータの場合は反転が起こる起こらないに関係なく1stの出力は大きな振幅を持ってしまって、加えて高速なコンパレータ動作を求められることも多いので、キックバックの影響がみられやすいっていえるよ。

上記はコンパレータの例に絞ったけど、このキックバックってのはアナログ回路において色んな場面で出てくるから注視が必要だよ。重要なのは、上記のようなC_gdとかってのは最低限見えてしまうものなので、大信号応答を前提とするならキックバックが起こるかをケアしながら(どう抑えるか)設計する必要があるってことだね。

キックバックの切り分け方法

所望でない特性が出たって時にノイズの切り分け作業が始まるんだけれども、その中でキックバックか否かを判断する際の手法を紹介するよ。

他のノイズもいろいろあるって話が以下。
→ノイズの基礎について
→ソースデジェネレーションを用いた電流源とノイズについて
→ノイズとミスマッチの計算について

一般的によく使われるのはゲイン1倍の理想的なバッファを挟んで特性の違いを確認するってことになるね。
これってあくまで理想素子なので、以下のように入力から出力には全く同じ信号が出されて、出力から入力には一切の信号を通さないことになるよ(つまりは回路としては実際には存在しない、切り分けだけのためのもの)。