センサー信号処理向けASIC導入事例

センサー信号処理・設計の3事例

産業機器向け｜微小信号の増幅・フィルタ・ピーク検波

公開されている構成：ジェピコ・セミコンダクターの事例には、高ゲインアンプ、BPF・LPF・HPFのフィルタ設定、ピークホールド検波回路を組み込んだセンサー信号処理ICがあります。入力センサーの特性に合わせて、インピーダンス、フィルタ配分、ゲイン配分を検討する構成です。

設計上の読みどころ：ゲインの値だけでは判断できません。センサーの出力範囲と帯域、外乱が重なる周波数、検出したいピークの時間幅を揃えておくと、増幅段とフィルタ段の役割を決めやすくなります。フィルタで残す信号と捨てる信号を先に決めることが、回路構成の検討につながります。

OA機器向け｜多点入力の切り替えと個別オフセット調整

公開されている構成：同社のOA機器向け事例では、センサードライバ、入力マルチプレクサ、ゲインコントロールアンプ、オフセット調整機能、ピークホールド検波回路を組み合わせています。多数のセンサーアレイを時分割で読み取り、オフセット調整値をセンサーごとに設定できる構成です。

設計上の読みどころ：多点化では、入力数だけでなく、各チャンネルに割ける取得時間が設計を左右します。切り替え直後に信号が落ち着く時間、必要なサンプリング周期、チャンネルごとの補正値をどう保持・更新するかをセットで確認したいところです。公開事例は実装面積の縮小可能性を示していますが、縮小率などの実測値は示していません。

CMOSイメージセンサー向け｜デジタルブロックの設計事例

公開されている構成：三栄ハイテックスが公開しているのは、監視カメラ、車載、医療向けなどのCMOSイメージセンサー開発におけるデジタルブロック設計です。画素駆動系のローリング／グローバルシャッター制御、露光時間・ADC制御、画像処理系のROI、画素加算、歪曲補正、スケーラなどが機能例として挙げられています。

設計上の読みどころ：この事例で参考になるのは、機能を列挙するだけで終わらせない検証の組み立て方です。ベースとなるセンサーの仕様・設計資産との差分を抽出し、機能仕様と設計仕様から検証項目を追跡しています。画像処理はC言語などの参照モデルとの一致、制御系はSystemVerilogなどを用いた検証が紹介されています。

事例から考える、センサー用ASICの設計範囲

最初に決めたいのは「センサーまわりをすべて1チップにするか」ではなく、どの信号処理を共通回路にまとめ、どこを外部部品や後段処理に残すかです。産業機器の例はアナログ入力の整形、OA機器の例は多点入力の制御、CISの例は画素駆動・画像処理の設計が中心で、同じ「センサー用」でも必要な設計能力は異なります。

開発相談前に揃えたい仕様

ASIC化で小型化や長期供給を目指す場合も、試作評価と量産条件の確認が必要です。既存ICの置き換えなら、パッケージ寸法だけでなく入出力特性や起動時の振る舞いまで比較します。

まとめ

センサー用ASICの事例を見るときは、用途名よりも、入力信号・読み取りタイミング・補正・後段処理のどこを設計対象にしているかを見ると、自社の課題に近い例を選びやすくなります。センサーの仕様と現行回路の制約を整理したうえで、下の「目的別ASICメーカー3選」で対応領域を比べてみてください。