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アナログ・フロントエンド
ファクトリ・オートメーション向けに開発されたNXPのN-AFEアナログ・フロントエンド・ファミリのデバイスは、ソフトウェア・デファインド・ファクトリの実現に役立ちます。NXPのN-AFEは、ソフトウェアで設定可能なアナログ入力による新しいレベルの柔軟性を備え、入力ごとに電圧、電流、抵抗、温度を設定できます。また、製造現場での測定の精度と正確さを向上させ、製品の品質を大幅に高めることができます。さらに、予知保全に適した高度な診断および異常検出機能を備えているため、問題が発生する前にそれを特定してダウンタイムを回避することができます。これらすべての機能を活用して、メーカーは高効率のスマート・ファクトリを構築できます。
NXPのN-AFEは、保護、マルチプレクサ、アンプ、ADC、デジタル・フィルタリングなど、シグナルチェーンのすべての構成要素を統合しています。
同じパッケージでピン互換性のある複数のオプションが用意され、低消費電力または高速、および電圧/電流励起の有無を選択できます。
アナログ・フロントエンドのポートフォリオ
NAFE11348B40BSNew
ユニバーサル±25 V、8入力、低消費電力AFE。
16ビット。
NAFE11388B40BS
ユニバーサル±25 V、8入力、低消費電力AFE。
24ビットおよび16ビット。
NAFE71388B40BS
高速ユニバーサル±25 V、8入力、高速AFE。
24ビット。
NAFE13388B40BS
ユニバーサル±25 V、8入力、低消費電力AFE、励起源付き。
24ビットおよび16ビット（近日提供開始）。
4入力チャネル・バージョン（近日提供開始）。
NAFE73388B40BS
ユニバーサル±25 V、8入力、高速AFE、励起源付き。
24ビット。
アナログ・フロントエンドのよくある質問 (FAQ)
NXPのN-AFE製品ポートフォリオの詳細をご覧ください。
NAFExx388ファミリのパーツ・ファミリ命名規則を教えてください。
N-AFEファミリのデバイスの命名規則は以下のとおりです。
| N-AFE | 1 | 3 | 3 | 8 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1：低消費電力 7：高速 |
1：VIEXなし 3：VIEX |
1：Cal（較正）なし 3：工場で較正 | 4：16ビット 8：24ビット |
4：4-ch（チャネル） 8：8-ch（チャネル） |
低消費電力バージョンの最大データ・レートは288 kspsですが、高速バージョンは通常セトリング・モードで最大576 kspsをサポートできます。
使用可能なパーツ番号については、データ・シートを参照するか、NXPの営業担当者にお問い合わせください。
N-AFEではどのような入力範囲を測定できますか？
N-AFEでは0.2 V/V～16 V/Vの範囲内で8つのPGA利得設定を選択でき、±25 V～±312.5 mVの8つの差動入力フルスケール範囲でさまざまなアプリケーションに対応できます。通常は、すべてのHV入力特性が、すべてのチャネル利得設定の線形（公称）入力範囲である、全入力範囲の80%に指定されています。
| 公称範囲値 (V) | ||||||||
| タイプ | PGA利得設定 | |||||||
| 0.2 | 0.4 | 0.8 | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | |
| バイポーラDIFF | ±20.00000 | ±10.00000 | ±5.00000 | ±4.00000 | ±2.00000 | ±1.00000 | ±0.50000 | ±0.25000 |
| バイポーラSE | ±10.00000 | ±5.00000 | ±2.50000 | ±2.00000 | ±1.00000 | ±0.50000 | ±0.25000 | ±0.12500 |
| ユニポーラDIFF | ±10.00000 | ±5.00000 | ±2.50000 | ±2.00000 | ±1.00000 | ±0.50000 | ±0.25000 | ±0.12500 |
| ユニポーラSE | ±10.00000 | ±5.00000 | ±2.50000 | ±2.00000 | ±1.00000 | ±0.50000 | ±0.25000 | ±0.12500 |
| 最小値と最大値 (V) | ||||||||
| タイプ | PGA利得設定 | |||||||
| 0.2 | 0.4 | 0.8 | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | |
| バイポーラDIFF | ±25.00000 | ±12.50000 | ±6.25000 | ±5.00000 | ±2.50000 | ±1.25000 | ±0.62500 | ±0.31250 |
| バイポーラSE | ±12.50000 | ±6.25000 | ±3.12500 | ±2.50000 | ±1.25000 | ±0.62500 | ±0.31250 | ±0.15625 |
| ユニポーラDIFF | ±12.50000 | ±6.25000 | ±3.12500 | ±2.50000 | ±1.25000 | ±0.62500 | ±0.31250 | ±0.15625 |
| ユニポーラSE | ±12.50000 | ±6.25000 | ±3.12500 | ±2.50000 | ±1.25000 | ±0.62500 | ±0.31250 | ±0.15625 |
| 全範囲 (V) | ||||||||
| タイプ | PGA利得設定 | |||||||
| 0.2 | 0.4 | 0.8 | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | |
| バイポーラDIFF | 50 | 25 | 12.5 | 10 | 5 | 2.5 | 1.25 | 0.625 |
| バイポーラSE | 25 | 12.5 | 6.25 | 5 | 2.5 | 1.25 | 0.625 | 0.3125 |
| ユニポーラDIFF | 25 | 12.5 | 6.25 | 5 | 2.5 | 1.25 | 0.625 | 0.3125 |
| ユニポーラSE | 12.5 | 6.25 | 3.125 | 2.5 | 1.25 | 0.625 | 0.3125 | 0.15625 |
| 分解能 (V) | ||||||||
| タイプ | PGA利得設定 | |||||||
| 0.2 | 0.4 | 0.8 | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | |
| バイポーラDIFF | 3.0E-6 | 1.5E-6 | 745.1E-9 | 596.0E-9 | 298.0E-9 | 149.0E-9 | 74.5E-9 | 37.3E-9 |
| バイポーラSE | 3.0E-6 | 1.5E-6 | 745.1E-9 | 596.0E-9 | 298.0E-9 | 149.0E-9 | 74.5E-9 | 37.3E-9 |
| ユニポーラDIFF | 3.0E-6 | 1.5E-6 | 745.1E-9 | 596.0E-9 | 298.0E-9 | 149.0E-9 | 74.5E-9 | 37.3E-9 |
| ユニポーラSE | 3.0E-6 | 1.5E-6 | 745.1E-9 | 596.0E-9 | 298.0E-9 | 149.0E-9 | 74.5E-9 | 37.3E-9 |
ユーザー較正と工場較正には、どのような違いがありますか？
ユーザー較正は、すでにPCBに搭載されているN-AFEを較正するプロセスです。工場較正は、NXP工場でチップ製造時に実施されます。ユーザー較正は、全体的に高い精度を実現でき、室温での標準TUEはフルスケールの±0.002%です。これは、外部コンポーネントやはんだ付け工程によって生じる誤差もすべて較正するためです。ただし、工場較正済みのパーツで保証される精度は室温でフルスケールの±0.06%であり、その精度がお客様の要件に足りていれば、お客様はコストと時間のかかる較正プロセスを省くことができます。
シングルチャネル変換モードでのN-AFEの読み取り速度はどれくらいですか？
N-AFEには低消費電力 (LP) バージョンと高速 (HS) バージョンの2種類があり、最大データ・レートはそれぞれ288 kspsと576 kspsです。標準セトリングによるシングルチャネル変換では、最速読み出し時間がLP (NAFE1x388) バージョンで3.472 us、HS (NAFE7x388) バージョンで1.738 usとなります。
マルチチャネル変換モードでのN-AFEの読み取り速度はどれくらいですか？
マルチチャネル変換モードの場合、ADCの入力信号経路には、NAFE1x388とNAFE7x388でそれぞれ16.4 usと8.2 usのフロントエンド・セトリング時間（EC表ではTswitchとして定義）が必要です。セトリング誤差が発生しないように、シングルサイクル・セトリングを使用してマルチチャネル読み出しを行う必要があります。シングルサイクル・セトリング・モードでのADCデータ・レートは、標準セトリング・モードでのデータ・レートの4分の1です。たとえば、LPパーツとHSパーツでは、それぞれ72 kspsと144 kspsです。
チャネル・プログラマブル遅延のためのコード17は、低消費電力と高速のどちらのバージョンでもTswitch要件を満たしています。
nチャネルの読み取り時間 = n * (Tcnv + Tch_delay)nはマルチチャネル読み取りモードのチャネル数を表しています。Tcnv = 1/DataRateTch_delay ≥ Tswitch。
マルチチャネル変換モードでのシングルサイクル・セトリングによる8入力の最速読み出し時間は以下のとおりです。
NAFE1x388の最速8チャネル読み取り時間 = 8 * (13.88 us + 16.49 us) ≈ 240 us…..30 us/チャネル
NAFE7x388の最速8チャネル読み取り時間 = 8 * (6.94 us + 8.24 us) ≈ 120 us……….15 us/チャネル
N-AFEは50/60 Hzライン周波数をどれくらい除去できますか？
NAFE13388は、低データ・レートで50 Hzと60 Hzの標準モード除去 (NMR) を行うデジタル・フィルタを備えています。下の図は、データ・レートが10 sps、50 sps、60 spsのSINC4フィルタNMRを表しています。
100 spsを超える速度での50/60 Hzコモンモード除去 (CMRR) とはどのようなものですか？
N-AFEでは、下図に示すように、60 spsをはるかに上回るデータ・レートで110 dBを超えるCMRRが可能です（ノッチ・フィルタの50/60 Hz除去なし）。
NAFExx388のクロストーク (CT) の仕様と条件を教えてください。
静的クロストーク：±1 μV/V
動的クロストーク（AC仕様ではない）：±1 μV/V
以下はクロストーク・パラメータのテスト条件です。
- DC入力クロストーク（シングルチャネル）：
- ターゲット・チャネルを0 Vに設定し、メイン・チャネルを0 Vから10 Vまで変化させます
- このテストではシングルチャネル変換を使用して、メイン・チャネルからのターゲット・チャネルへの影響を確認します
- メイン・チャンネルを0 Vから–10 Vまで変化させながら上記の手順を繰り返します
- 動的入力クロストーク（ACクロストークではないマルチチャネル）：
- ターゲット・チャネルを–10 V、隣接するメイン・チャネルを0 V～10 Vに設定します
- このテストではマルチチャネル変換を使用して、メイン・チャネルからのターゲット・チャネルへの影響を確認します
- これにより、ADC入力での入力スイングのワーストケースにおける、指定のDR0とCH_delayでのチャネル経路セトリング (MUX + PGA) の影響が定量化されます
- ターゲット・チャネルを10 Vに設定し、隣接するメイン・チャネルを0 Vから–10 Vまで変化させながら、上記の手順を繰り返します
N-AFEでは、3線式RTD構成で配線抵抗の除去をどのように実装していますか？
2つの電流発生器を実装してRTD配線抵抗を除去している競合他社のソリューションとは異なり、N-AFEでは、4 ppm/°C（標準値）の低温ドリフト性能を備えた内蔵の電流発生器 (VIEX) を使用しています。N-AFEは、単一電流電源を使用することで1つのチップに接続できるRTDの数を最適化しているため、1つのチップで4つの3線式RTD測定を実行できます。
N-AFE：スマート・ファクトリ向けのソフトウェア設定可能なアナログ・フロントエンド
ソフトウェアで設定可能なユニバーサル・アナログ入力を備えた、柔軟性の高いアナログ・フロントエンド・アーキテクチャにより、メーカーは変化する市場のニーズに基づいてスマート・ファクトリを再構成し、設定を調整することができます。
設計・リソース
このウェビナーでは、設計者がソフトウェアによる設定が可能なユニバーサル・アナログ入力モジュールを開発する際に直面する課題と、NXPの新しいN-AFEデバイスによって設計を簡素化する方法をご紹介します。
産業用アプリケーション向けの高度な構成が可能なAFEであるNAFExx388用の完全な機能を備えた評価ボードです。
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