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🔄 デジタル／アナログ境界：ADC・DACと混載設計課題

📘 概要

ミックスドシグナル設計では、アナログ信号とデジタル信号の変換インターフェースが不可欠です。
主な構成要素として、ADC（Analog to Digital Converter） と DAC（Digital to Analog Converter） があり、それぞれに設計・レイアウト上の注意点があります。

さらに、アナログとデジタルが混在するLSIでは、ノイズ・基板分離・検証の課題も伴います。

🔁 ADC（A→D変換器）

項目	内容
目的	アナログ信号をディジタル値へ変換
主な方式	SAR（逐次比較型）、ΔΣ（デルタシグマ型）、フラッシュ型など
設計指標	分解能（bit）、サンプリング周波数、ENOB、INL/DNL、SN比
応用例	センサデータ取得、音声信号のデジタル化、通信信号処理など

🔄 DAC（D→A変換器）

項目	内容
目的	デジタル値をアナログ信号へ変換
主な方式	R-2Rラダー型、電流加算型、加重容量型など
設計指標	リニアリティ、応答速度、出力インピーダンス、グリッチ特性
応用例	オーディオ出力、電圧制御、波形生成、モータ駆動制御など

📏 混載設計での課題と対策

課題	対策例
電源ノイズの伝播	アナログとデジタルで電源／GND分離、LDO介在
基板経由の干渉（サブストレートノイズ）	Deep N-Well、ガードリング、配置隔離
デジタルクロックのスパイク混入	クロックバッファ段階的配置、等長配線、インピーダンス整合
帯域外エイリアシング	入力側にアナログアンチエイリアシングフィルタを挿入

🧪 設計上の重要ポイント

ADC/DACは分解能と速度のトレードオフを考慮する（高分解能は低速化しがち）
周辺回路（バッファ、基準電源、フィルタ）との協調設計が必須
インターフェース遅延やタイミング整合はSoC統合時の主要検証項目となる

🛠️ 教材的意義

アナログ信号とデジタル制御の橋渡しがSoC設計の肝
「ADC/DACはブロックを置けば終わり」ではなく、混載構造とノイズの影響を理解して扱うことが本質
実務でのADC不具合（ノイズ、位相遅れ、電源変動など）の原因追跡に役立つ視点を養う

✅ 本章のまとめ

アナログ／ミックスドシグナル設計では、回路単体の特性だけでなく、周辺環境や配置構造との相互作用に留意することが重要です。
本章の各セクションで、AMS設計の全体像を俯瞰しつつ、構造的な視野を身につけてください。