LTC1564 デジタル制御の10kHz∼150kHz アンチエリアシング・フィルタ、及び ４ビットPGA 特長 概要 ■ LTC®1564は、アンチエリアシング、補間、及び他の帯 域制限アプリケーションに向けた新しいタイプの連続時 間型フィルタです。このデバイスを使用するにあたり、 他のアナログ部品は不要で、フィルタに関する専門知識 も必要ありません。1本のアナログ入力ピンと1本のアナ ログ出力ピンがあるだけです。ローパス・フィルタの応 答は固定ですが、カットオフ周波数(fC)とゲインは設定 可能です。ラッチ付きのデジタル・インターフェイスで fCとゲインの設定を保持するか、もしくはピンから直接 制御するためにバイパスすることも可能です。LTC1564 は、2.7V∼10V（単一、あるいは両電源）で動作し、16ピ ンの表面実装SSOPで供給されます。 ４ビット・デジタル制御の８次ローパス・フィルタ - 10kHz∼150kHzのfCUTOFFを10kHzステップで設定可 能 - 2.5×fCUTOFFで100dBの減衰 ■ ４ビット・デジタル制御のPGA - G=1∼16を1V/Vステップで設定可能 ■ 小型の16ピンSSOPパッケージ ■ 外付け部品不要 ■ システム全体で122dBのダイナミック・レンジ ■ レール・トゥ・レールの入出力範囲 ■ 2.7V∼10V動作 ■ 低ノイズのミュート・モード ■ 低消費電力のシャットダウン・モード アプリケーション ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ アンチエリアシング、あるいは補間フィルタ DSPシステム 通信システム 科学機器 高分解能用途(16ビット∼20ビット） ノイズに埋まった信号の処理 オーディオ信号処理 プログラム可能なデータ・レート用途 自動利得制御(AGC) 複数のフィルタからの置き換え LTC1564は 、 2つ の 阻 止 帯 域 ノ ッ チ を も つ レ ー ル ・ トゥ・レールの高分解能8次ローパス・フィルタで、通 過帯域カットオフ周波数fCの2.5倍の周波数（DSP前段の 事実上の標準）で約100dBの減衰が得られます。低レベ ル信号やレベルが変動する信号を内蔵の可変利得アンプ で標準化できるので入力換算ノイズが低減され、このた めにゲインが向上されて±5V電源での標準ダイナミッ ク・レンジ（最大信号レベルから最小ノイズまで）は、fC が20kHzの場合に122dB（20ビットに相当）、fCが100kHz の場合に118dBになります。 ご要望に応じて、他の周波数応答特性の製品も供給でき ます。リニアテクノロジー社にお問い合わせください。 、LTC、及びLTはリニアテクノロジー社の登録商標です。 標準応用例 LTC1564の可変範囲 可変ゲインの低ノイズ可変フィルタ V+ 0.1µF ANALOG IN 16 15 14 13 12 IN AGND V + RST G3 11 10 9 G2 G1 G0 F2 F1 F0 LTC1564 OUT V – 1 2 CS/ EN HOLD F3 3 0.1µF 4 5 V 7 8 FREQUENCY CODE ANALOG OUT – 6 1564 TA01 V+ AND V – SUPPLIES CAN BE FROM 1.35V TO 5.25V EACH TIE F AND G PINS TO V+ OR V – TO SET FREQUENCY AND GAIN DYNAMIC RANGE 118dB TO 122dB AT ± 5V DEPENDING ON FREQUENCY CODE GAIN (dB) GAIN CODE 30 20 10 0 –10 –20 –30 –40 –50 –60 fC = 10kHz –70 –80 GAIN = 1V/V –90 –100 –110 –120 10 5 fC = 150kHz GAIN = 16V/V 100 FREQUENCY (kHz) 500 1564 TA02 1 LTC1564 絶対最大定格 パッケージ／発注情報 (Note 1) 全電源電圧(V＋∼V−) ................................................ 11V 入力電圧 ...................................... V＋ ＋0.3V∼V−−0.3V 出力短絡時間 ........................................................ 無制限 動作温度範囲 LTC1564C ................................................... 0℃∼70℃ LTC1564I ............................................... −40℃∼85℃ 保存温度範囲 .......................................... −65℃∼150℃ リード温度（半田付け、10秒）................................ 300℃ ORDER PART NUMBER TOP VIEW OUT 1 16 IN V– 2 15 AGND EN 3 14 V + CS/HOLD 4 13 RST F3 5 12 G3 F2 6 11 G2 F1 7 10 G1 F0 8 9 LTC1564CG LTC1564IG G0 G PACKAGE 16-LEAD PLASTIC SSOP TJMAX = 125°C, θJA = 130°C/ W 広い動作温度範囲の製品に関してはお問い合わせください。 電気的特性 ●は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外はTA=25℃での値。注記がない限り、VS=±2.375V、fC=10kHz、ゲイン=1、 RL=10k。 PARAMETER CONDITIONS MIN Total Supply Voltage TYP 2.7 UNITS 10.5 V 17 18.5 25 mA mA mA Supply Current VS = ±1.35V, VIN = 0V VS = ±2.375V, VIN = 0V VS = ±5V, VIN = 0V ● ● ● Output Voltage Swing RL = 10k to 0V ● Output Short-Circuit Current VS = ±5V ● ±10 DC Offset Voltage Magnitude (Referred to Input) Gain = 1, 0°C to 70°C Gain = 1, – 40°C to 85°C Gain = 10, 0°C to 70°C Gain = 10, – 40°C to 85°C ● ● ● ● 3 3 1 1 DC AGND Reference Voltage VS = Single 5V Supply Passband Gain fC = 50kHz, fIN = 10kHz, Gain = 1 fC = 50kHz, fIN = 10KHz, Gain = 16 ● ● – 0.1 23.5 Passband Ripple fC = 10kHz, 0 ≤ fIN ≤ 9kHz (Notes 2, 3) fC = 150kHz, 0 ≤ fIN ≤ 135kHz (Notes 2, 3) ● ● –0.5 – 0.6 Roll Off at Cutoff Frequency (fC) (Note 3) fC = 10kHz (F = 0001) fC = 150kHz (F = 1111) ● ● –1.2 –1.5 Roll Off at 2fC (Note 3) fC = 10kHz ● –65 Roll Off at 2.5fC (Note 3) fC = 10kHz –99 dB Wideband Noise (Referred to Input) BW = 20kHz, fC = 10kHz, Gain = 1 BW = 20kHz, fC = 10kHz, Gain = 16 BW = 200kHz, fC = 100kHz, Gain = 1 33 2.5 50 µVRMS µVRMS µVRMS Total Harmonic Distortion fC = 100kHz, fIN = 10kHz, VIN = 1VRMS – 86 dB Input Impedance Gain = 1, DC VIN = 0V Gain = 16, DC VIN = 0V 10 625 kΩ Ω Output Impedance fC = 10kHz, f = 10kHz Mute State (F = 0000) Gain F = 0000, fIN = 20kHz, VIN = 1VRMS 2 15 16 22 MAX 4.5 4.65 VP-P mA 13 16 5 6 2.5 0.3 24.2 mV mV mV mV V 0.8 25.3 dB dB 0.5 1.6 dB dB –0.7 –0.5 –0.3 0.6 dB dB –62 –59 dB 30 Ω –103 dB LTC1564 電気的特性 ●は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外はTA=25℃での値。注記がない限り、VS=±2.375V、fC=10kHz、ゲイン=1、 RL=10k。 PARAMETER CONDITIONS MIN Mute State Output Noise F = 0000, BW = 200kHz 5.4 Shutdown Supply Current VS = ±1.35V, EN to V + VS = ±1.35V, EN to V + 45 ● 75 150 µA µA VS = ±2.375V, EN to V+ VS = ±2.375V, EN to V+ 100 ● 150 180 µA µA VS = ±5V, EN to V + (Note 4) TYP MAX UNITS µVRMS 175 Digital Input “High” Voltage VS = ±1.35V VS = ±2.375V VS = ±5V Digital Input “Low” Voltage VS = ±1.35V VS = ±2.375V VS = ±5V Digital Input Pull-Up or Pull-Down Current (Note 5) (Digital Inputs Other than EN) VS = ±1.35V VS = ±5V ● ● Digital Input Pull-Up Current (EN Input) VS = ±1.35V VS = ±5V ● ● µA 1.08 1.90 4.50 Note 1：絶対最大定格はそれを超えるとデバイスの寿命を損なう可能性がある 値。 Note 2：応答は、fIN=0.1fC、0.5fC、0.8fC、及び0.9fCの周波数で出荷検査してい る。 Note 3：0.1fC時のゲインを基準。 Note 4：全てのデジタル入力はレール・トゥ・レールで駆動。デジタル入力を 0V/5Vレベルで駆動する場合、シャットダウン時の電流は3.5mA（標準）に増加 する。 V V V –1.08 –1.90 0.50 V V V 3.5 13 6 20 µA µA 1 10 2 20 µA µA Note 5：各々のデジタル入力ピンは、接続されていない場合、CMOS入力をV＋ あるいはV−のレベルに浮かせるために、正あるいは負の電流源を持っている。 表は入力がフロート電位と反対の電源でドライブされたときこのソースによる 電流を示す。CS/HOLD、F3、F2、F0、G3∼G0ピンはV−電圧に、RST、EN、 F1はV＋電圧にフロート。アプリケーション情報の「フロートできるデジタル入 力」項を参照。 標準的性能特性 ロール・オフと温度 （fC=10kHz） 全体の周波数応答 （周波数軸はfCに標準化） 5 5 fC = 10kHz SINGLE 5V SUPPLY VS = SINGLE 5V UNITY GAIN (G CODE 0000) fC = 100kHz SINGLE 5V SUPPLY –40°C, 25°C, 85°C 0 0 fC = 150kHz –40°C 25°C GAIN (dB) GAIN (dB) GAIN (dB) 10 0 –10 –20 –30 –40 –50 –60 –70 –80 –90 –100 –110 –120 –130 0.1 ロール・オフと温度 （fC=100kHz） –5 85°C –5 fC = 50kHz fC = 10kHz 1 fIN/fC –10 10 1564 G01 5 6.25 7.5 8.75 10 FREQUENCY (kHz) 11.25 –10 12.5 1564 G02 50 62.5 75 87.5 100 FREQUENCY (kHz) 112.5 125 1564 G03 3 LTC1564 標準的性能特性 通過帯域ゲイン、位相、及び群 遅延 fIN=fCでの通過帯域ロール・オフ とfC 0 GAIN (dB) GAIN (dB) –5 –90 400 –10 –180 350 –1.00 –1.25 –1.50 90 70 fC (kHz) 110 130 150 PHASE –15 –20 –360 –25 –450 –30 –540 GROUP DELAY –40 –60 200 150 –630 100 –40 –720 50 –45 –810 0 4 2 8 6 FREQUENCY (kHz) 矩形パルス応答 10 12 短パルス応答 fC = 10kHz UNITY GAIN VS = ±5V –70 fC = 10kHz UNITY GAIN VS = ± 5V INPUT –80 INPUT, 1V/DIV (PULSE WIDTH 10µs) 2V/DIV GAIN (dB) 250 1546 G06 fC = 10kHz VS = ±5V TA = 25°C –50 300 –35 1564 G04 阻止帯域応答の詳細 –270 DELAY (µs) –0.75 50 450 GAIN PHASE (DEGREES) –0.50 30 500 0 fC = 10kHz 0 –0.25 10 90 5 VS = SINGLE 5V TA = 25°C –90 OUTPUT, 100mV/DIV –100 –110 –120 OUTPUT –130 –140 15 25 45 35 FREQUENCY (kHz) 55 200µs/DIV 65 100µs/DIV 1564 G07 1564 G08 1564 G05 THD+ノイズと入力電圧 (fC=10kHz) SNRと入力電圧 SIGNAL/NOISE (dB) fC = 10kHz fIN = 1kHz UNITY GAIN VS = ± 5V 5V/DIV INPUT OUTPUT 200µs/DIV 1564 G09 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.001 –20 LIMIT FOR 10V TOTAL SUPPLY LIMIT FOR 5V TOTAL SUPPLY –30 (THD + NOISE)/SIGNAL (dB) 三角波時間応答 GAIN = 16 fC = 100kHz GAIN = 16 fC = 20kHz GAIN = 1 fC = 100kHz GAIN = 1 fC = 20kHz PASSBAND INPUT (fIN < fC) 0.1 1 0.01 INPUT VOLTAGE (VP-P) 10 1564 G10 4 3V SUPPLY –40 –50 5V SUPPLY ±5V SUPPLY –60 –70 –80 –90 f = 10kHz C fIN = 1kHz –100 0.001 0.1 1 0.01 INPUT VOLTAGE (VP-P) 10 1564 G11 LTC1564 標準的性能特性 THD+ノイズと入力電圧 (fC=100kHz) ノイズと周波数、ゲイン設定 –20 0 3V SUPPLY –50 5V SUPPLY ±5V SUPPLY –60 –70 –80 –90 f = 100kHz C fIN = 10kHz –100 0.001 0.1 1 0.01 INPUT VOLTAGE (VP-P) NEGATIVE SUPPLY V + SUPPLY BYPASS = 0.1µF V – SUPPLY BYPASS = NONE –20 fC = 100kHz 10 fC = 10kHz –30 –40 –50 –60 POSITIVE SUPPLY V + SUPPLY BYPASS = NONE V – SUPPLY BYPASS = 0.1µF –70 1 10 fC = 10kHz VS = ±2.5V –10 GAIN (dB) INPUT-REFERRED NOISE (µVRMS) (THD + NOISE)/SIGNAL (dB) –30 –40 電源除去と周波数 10 100 1 2 4 8 BASEBAND GAIN SETTING 1564 G12 16 1564 G13 –80 0.1k 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 1564 G14 ピン機能 OUT（ピン1）：アナログ出力。通常のフィルタでは、内 部オペアンプの出力で、電源電圧の範囲（V＋とV−の間） でスイング可能です。この出力は公称5kと50pFの負荷 をドライブする様に設計されています。信号の歪みを最 小にする為に、負荷をできるだけ軽くする必要がありま す。出力は5k以下の抵抗をドライブできますが、歪みが 大きくなることがあり、出力電流が±10mAに制限され ます。50pF以上の負荷容量は、AC安定性を保つため に 、 500Ω の 直 列 抵 抗 で 絶 縁 す る 必 要 が あ り ま す 。 ミュート状態(Fコード 0000、あるいはRST=0)では、出 力は通常のフィルタとして動作しますが、INピンから のゲインはゼロになり、出力ノイズは減少します。 シャットダウン状態(EN=1、あるいはオープン)では、 LTC1564のほとんどの回路はシャットダウンし、OUTピ ンはハイ・インピーダンス状態になります。 V−、V＋（ピン2、14）：電源ピン。V＋とV− ピンは、可 能な限り最短の配線で、最適なアナログ・グランド・プ レーンに0.1µFのコンデンサでバイパスする必要があり ます。LTC1564の高いダイナミック・レンジ、及び高い ストップバンド抑制を得るためには、電気的にきれいな 電源と、低インピーダンスのグランドが重要です（詳細 は、AGNDの項を参照）。低ノイズのリニア電源を推奨 します。スイッチング電源は、スイッチング・ノイズが 信号パスにのり、ダイナミック・レンジを低くするリス クが避けられないので、推奨しません。 EN（ピン3）：CMOSレベルのデジタル・チップ・イネー ブル入力。このピンをロジック1、あるいはオープンに すると、シャットダウン・モードになり、電源電流は減 少します。LTC1564のアクティブな回路は、シャットダ ウンし、出力はハイ・インピーダンスになります。 シャットダウン状態の間にFとGビットがラッチされる と（CS/HOLD=1)、ラッチはその状態を保持します。 ENピンをオープンにすると、ENピンの小さなプルアッ プ電流源によって、LTC1564はシャットダウン状態にな ります。したがって、通常のフィルタ動作には、ENピ ンをロジック0（ ±5V電源の時、V−、あるいは0V）に接 続する必要があります。 CS/HOLD（ピン4）：CMOSレベルのFとGビットのラッ チ保持用デジタル・イネーブル入力。ロジック0で、 ラッチがクリアされ、FとG入力でフィルタのカットオ フ周波数とゲインを直接制御します。ロジック1で、遷 移の前のこれらの入力の最後の値を保持します。オープ ンの時には、小さな電流源によって、このピンはロジッ ク0(V−)になります（電気的特性のNote 5参照）。 F3、F2、F1、F0（ピン5、6、7、8）：CMOSレベルのデ ジタル周波数制御（“Fコード”）入力。F3がMSBです。こ れらのピンは内部ラッチを介して、LTC1564のカットオ フ 周 波 数 fCを プ ロ グ ラ ム し ま す 。 CS/HOLD入 力 が ロ ジック0の時、ラッチを介さず、直接入力されます。CS/ HOLDピンがロジック1に変わると、Fピンの値は影響を 及ぼさず、ラッチが直前の値を保持します。Fコード は、表1の様に、フィルタのカットオフ周波数fCを10kHz ステップで、150kHzまで制御します。 5 LTC1564 ピン機能 表１ F3 F2 F1 F0 (AT OUTPUT OF INTERNAL LATCH) 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 過帯域ゲインをプログラムします。CS/HOLD入力がロ ジック0の時、ラッチを介さず、直接入力されます。CS/ HOLDピンがロジック1に変わると、Gピンの値は影響を 及ぼさず、ラッチが直前の値を保持します。このゲイン 制御は振幅がリニアに変わります。表2の様に、LTC1564 の公称通過帯域ゲインは、Gコードの2進数値に1を加え たものになります。 NOMINAL FC (CUTOFF FREQUENCY) 0 (Mute State: Filter Gain is Zero) 10kHz 20kHz 30kHz 40kHz 50kHz 60kHz 70kHz 80kHz 90kHz 100kHz 110kHz 120kHz 130kHz 140kHz 150kHz これらのピンがオープンの時、小さな電流源によって、 GピンはV− に接続されます（電気的特性のNote 5を参 照）。これによって、Gコードはデフォルトで0000に設 定され、CS/HOLDがロジック0、あるいはオープンの 時、通常のフィルタ動作で通過帯域ゲインは1になり ます。 この様にfCは、Fコードの2進数値に比例します。これら のピンがオープンの時、小さな電流源によって、F1はV＋ に、F3、F2、及びF0はV− に接続されます（電気的特性 のNote 5を参照）。これによって、Fコードはデフォルト で0010（ 10進数の2）に設定され、CS/HOLDがロジック 0、あるいはオープンの時、通常のフィルタ動作でのfC は20kHzになります。 G0、G1、G2、G3（ピン9、10、11、12）：CMOSレベル のデジタル・ゲイン制御（“Gコード”）入力。G3がMSBで す。これらのピンは内部ラッチを介して、LTC1564の通 RST（ピン13）：CMOSレベルの非同期リセット入力。こ のピンをロジック0にすると、CS/HOLDピン、あるいは F、Gピンの状態にかかわらず、即座にFとGのラッチを すべてゼロにリセットします。これによって、F=0000 になるので、LTC1564はミュート状態（電源は入ってい るが、信号ゲインがゼロ）になります。ロジック1にする と、他のピンでFとGを制御できます。このピンはオー プンの時、小さな電流源によって、ロジック1(V＋)に接 続されます（電気的特性のNote 5を参照）。最初に電源を 投入した時に、（フィルタのアナログ・セトリング時 間より短い）短時間の内部リセットがかかります。 表２ G3 G2 G1 G0 (AT OUTPUT OF INTERNAL LATCH) 6 NOMINAL PASSBAND GAIN (VOLT/VOLT) (dB) MAXIMUM INPUT SIGNAL LEVEL (VOLTS PEAK-TO-PEAK) DUAL 5V SINGLE 5V SINGLE 3V NOMINAL INPUT IMPEDANCE (kΩ) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 2 3 4 0 6.0 9.5 12 10 5 3.33 2.5 5.0 2.5 1.67 1.25 3.0 1.5 1.0 0.75 10 5 3.33 2.5 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 5 6 7 8 14.0 15.6 16.9 18.1 2 1.67 1.43 1.25 1 0.83 0.71 0.63 0.6 0.5 0.43 0.38 2 1.67 1.43 1.25 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 9 10 11 12 19.1 20.0 20.8 21.6 1.1 1.0 0.91 0.83 0.56 0.50 0.45 0.42 0.33 0.30 0.27 0.25 1.11 1 0.91 0.83 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 13 14 15 16 22.3 22.9 23.5 24.1 0.77 0.71 0.67 0.63 0.38 0.36 0.33 0.31 0.23 0.21 0.20 0.19 0.77 0.71 0.66 0.63 LTC1564 ピン機能 表3 LTC1564のデジタル制御とモード EN RST CS/HOLD F3 F2 F1 F0 G3 G2 G1 G0 FUNCTION 1 1 1 X X X X X X X X Shutdown Mode. Filter Disabled. Latch Holds F and G Inputs Present when Last CS/HOLD = 0 1 1 0 X X X X X X X X Shutdown Mode. Filter Disabled. Latch Accepts F and G Inputs 1 0 X X X X X X X X X Shutdown Mode. Filter Disabled. Latch Contents (F and G) Reset to All Zeros 0 1 0 0 0 0 0 X X X X Mute Mode. Filter Active, Zero Gain, Reduced Noise 0 0 X X X X X X X X X Mute Mode. Filter Active, Zero Gain, Reduced Noise. Latch Contents (F and G) Reset to All Zeros 0 1 1 Other Than 0000 X X X X Normal Filtering Operation. Latch Holds F and G Inputs Present when Last CS/HOLD = 0 0 1 0 Other Than 0000 X X X X Normal Filtering Operation. Filter Responds Directly to F and G Input Pins (See Separate Pin Descriptions) X = Doesn’t Matter ANALOG GROUND PLANE V+ ANALOG GROUND PLANE 0.1µF V+ 0.1µF 16 15 14 13 12 11 10 V +/2 REFERENCE 9 1µF 16 15 14 13 12 11 10 9 6 7 8 LTC1564 LTC1564 1 2 3 4 5 6 7 8 0.1µF 1 2 3 4 5 V– SINGLE-POINT SYSTEM GROUND DIGITAL GROUND PLANE (IF ANY) SINGLE-POINT SYSTEM GROUND DIGITAL GROUND PLANE (IF ANY) 1564 F01 1564 F01 図1 両電源のグランド・プレーンの接続 AGND（ピン15）：アナログ・グランド。AGNDピンは、 内部の抵抗分圧回路の中点で、7kの等価直列抵抗によっ て、V＋とV−ピン間の中間電圧を生成します。（シャッ トダウン状態では、アナログ・スイッチFETが抵抗電圧 回路を切断し、AGNDピンはハイ・インピーダンスにな ります。）AGNDはまた、LTC1564の中点の内部電源リ ファレンスでもあり、全ての内部オペアンプの非反転入 力に接続され、INとOUTピンにグランド基準の電圧を 可能にします。このために、パッケージ周辺のアナロ グ・グランド・プレーンも含んで、非常に“きれいな”グ 図2 単電源のグランド・プレーンの接続 ランドを推奨します。両電源動作では、このグランド・ プレーンは0V点に接続し、AGNDピンはグランド・プ レーンに直接接続する必要があります（図1）。単電源動 作では、反対に、システムの信号グランドがV−であれ ば、グランド・プレーンはV−に接続する必要があり、 AGNDピンは最低0.1µFの高性能のコンデンサ（最高の AC特性を得るためには最低1µF）でグランド・プレーン にACバイパスする必要があります（図2）。全ての高ダイ ナミック・レンジのアナログ回路と同様に、アプリケー ションでの性能は、グランドの品質を反映します。 7 LTC1564 ピン機能 IN（ピン16）：アナログ入力。LTC1564のフィルタは、 INとAGNDピン間の電位を検知します。通常のフィルタ 動作（EN=0、RST=1、Fコードが0000以外）では、INピン はLTC1564の内部で、その他端がAGND電位での電流積 算点であるデジタル制御抵抗に接続されています。ゲイ ン1（ Gコード=0000）で、この入力抵抗値は公称10kでIN 電圧範囲はレール・トゥ・レール（V＋∼V−）です。ゲイ ンが1を超える（Gコード≠0000）設定でのフィルタで は、入力抵抗値は（1／ゲイン）に減少し、ゲインが16（G コード=1111）では公称625Ωとなり、リニア入力範囲も ゲインに反比例して減少します。（可変ゲイン機能は、 低いレベルの入力信号を良好なノイズ特性で増幅するた めに設計されています。）入力抵抗値は、ミュート状態 （Fコード=0000）以外では、周波数設定のFコードによっ て 大 幅 に は 変 化 し ま せ ん 。 ミ ュ ー ト 状 態（ Fコ ー ド =0000、あるいはRST=0）、あるいはシャットダウン状態 （EN=1、あるいはオープン）では、アナログ・スイッチ が内部でINピンを非接続にし、このピンは非常に高入 力インピーダンスになります。 INピンを駆動する回路は、LTC1564の入力抵抗にコンパ チブルで、LTC1564がマルチ・モードで使用される場合 にはこの抵抗のばらつきにもコンパチである必要があり ます。出力抵抗が大きい信号源では、その出力抵抗と LTC1564の入力抵抗が分圧回路を形成するので、ゲイ ン・エラーが起こることがあります。これは特に、 LTC1564の入力抵抗が最小で、ゲインが高い時、あるい はGコードの設定が高い時に起こります。 ゲインの設定を高くした(Gコード≠0000）単電源電圧の アプリケーションでは、LTC1564のグランド・レファレ ンスは、V−ではなく、AGNDであることに注意する必 要があります。ゲインが増加すると、LTC1564のリニア 入力電圧範囲はレール・トゥ・レールではなくなり、 AGNDに か た よ っ て き ま す 。 同 様 に 、 OUTピ ン は 、 AGNDに対して正、あるいは負に振れます。ゲインが1 （Gコード=0000）の時、IN、及びOUTピンの電圧はレー ル・トゥ・レールに振れます。 ブロック図 IN VARIABLE GAIN AMPLIFIER OUT PROGRAMMABLE FILTER V+ V+ SHUTDOWN SWITCH CS/HOLD CMOS LATCH R RST V– R EN SHUTDOWN SWITCH 1564 F03 AGND G3 G2 G1 G0 V– 図3 ブロック図 8 F3 F2 F1 F0 LTC1564 アプリケーション情報 GAIN (dB) 機能説明 LTC1564は、全ての回路を内蔵した、連続時間型、可変 ゲイン、高次のアナログ・ローパス・フィルタです。 INとOUTピン間のゲインの大きさは、カットオフ周波 数fCまでの信号周波数成分に対してはほぼ一定で、fCを 超 え る 周 波 数 で 急 激 に 降 下 し ま す 。 IN、 OUT、 及 び AGND（アナログ・グランド）ピンは、LTC1564に接続さ れる全てのアナログ信号です。他のピンは、電源とfC （もし必要ならゲインも）を設定するデジタル入力です。 fCの範囲は、10kHzステップで10kHzから150kHzです。 ローパス周波数応答は、2つの阻止帯域ノッチを持つ８ ポールのエリピティック型です（図4）。この応答は、fC から2.5fCで約 100dB減衰します。LTC1564は、fCの精 度、通過帯域リップル、ゲイン、及びオフセットをレー ザー・トリミングしています。100dB以上の阻止帯域減 衰、100dB以上のSN比（SNR)、及び100kHz以上のfCの組 み合わせを可能にします。 100dB fC デジタル制御 LTC1564のデジタル入力のロジック・レベルは、公称 レール・トゥ・レールのCMOS入力です。（電源が±5V の時、ロジック1はV＋で、ロジック0はV−、あるいは0V です。）この製品は、10%、及び90%の入力全体で、す なわち電源が±1.35Vの時は±1.08Vで、±2.375Vの時は ±1.9Vで、及び±5Vの時は0.5Vと4.5Vでテストされて います。 fCとゲインの設定は、常に内蔵のCMOSラッチの出力で 制御されます。このラッチへの入力は、F3からF0、G3 からG0、ラッチ・イネーブル制御CS/HOLD、及び非同 期リセット入力RSTです。CS/HOLDにロジック0を入力 するとラッチがクリアされ、F、及びG入力ピンが直接 ラッチ出力に出力され、フィルタを直接制御します。 CS/HOLDをロジック1にすると、ラッチ出力は保持さ れ、F、及びG入力ピンは影響を与えません。どの様な 場合でも、RST入力をロジック0にすると、ラッチ出力 は全てゼロにリセットされます。その結果、全てゼロの 状態によって、フィルタがオン（EN=0）ならば、ゲイン がゼロで低出力ノイズのミュート・モードになります。 全てゼロの状態は、RSTがロジック1に戻り、ゼロでな いF、及びG入力が行われ、ラッチ出力がCS/HOLD=0で アップデートされるまで続きます。ENはチップ・イ ネーブル入力で、シャットダウン状態を制御します。デ ジタル制御に関する具体的な詳細は、データシートのピ ン機能の項に書かれています。 2.5fC FREQUENCY (Hz) 1564 F04 図4 一般的な周波数応答 図3は、アナログ信号パス、デジタル制御ラッチ、アナ ログ・グランド(AGND)回路を示すブロック図です。特 許を持つアクティブRC構造で、アナログ信号をフィル タリングします。この構造によって、この次数のフィル タの基本的な“kT/C”限界、及び電力消費に近づける様 に、内部ノイズ源を制限します。入力でゲインを可変で きることはフィルタに必須な部分で、出力換算ノイズを ほとんど増加させずに低いレベルの入力信号を増幅しま す。これによって、ゲインが増加するにしたがって入力 ノイズ・フロアがどんどん降下し、低い信号レベルでの SNRを高めます。この様な特性は、個別の可変ゲイン・ アンプとフィルタを組み合わせて実現することは現実的 には困難です。 フロートにできるデジタル入力 LTC1564の全てのデジタル入力は、ピンがオープンの時 にCMOS入力をV＋、あるいはV−の電位につなげる小さ な電流源（約10µA）を内蔵しています。表4にオープン回 路時のデフォルト値を示します。 表4 オープン回路時のデフォルト入力レベル INPUT FLOATING LOGIC LEVEL EFFECT EN 1 Shutdown State CS/HOLD 0 F and G Pins Enabled RST 1 Latch Not Reset F3 F2 F1 F0 0010 fC = 20kHz G3 G2 G1 G0 0000 Unity Passband Gain ENピンをオープンにすると、このピンのプルアップ電流源 によって、LTC1564はシャットダウン状態になることに特に 注意してください。したがって、通常のフィルタ動作では、 9 LTC1564 アプリケーション情報 ENはロジック0レベル （±5V電源で、V−、あるいは0V） に 確実に接続しなければなりません。他のデジタル入力 は、イネーブルになっているF、及びGピン （CS/HOLD=0） によってデバイスをプログラムするレベルにつながれま す。すなわち、fCは20kHz、通過帯域ゲインは1です。し たがって、20kHzのローパス・フィルタを形成するには、 6つのピン（電源ピン、ENをロジック0、AGND、IN、及 びOUT） を接続すれば十分で、他のピンは、別のfC、ある いはゲインを選択する時に必要に応じて接続します。 ロジック入力をフロートにできる機能は、迅速にプロト タイプを制作し、実験ができることを意図しています。 構造によっては、これらの入力のハイ・インピーダンス が、無用な干渉の結合をまねき、その結果、LTC1564へ 誤ったデジタル入力が入力されるので、ロジック入力を フロートにすることは、量産用の設計では推奨しませ ん。 また、LTC1564を駆動するロジックへのプルアップ、及 びプルダウン電流源の影響も考慮する必要があります。 特に、LTC1564が±5Vで動作し、5V/0Vのロジックから デジタル入力をうける場合、CMOSロジック・レベルは コ ン パ チ ブ ル で す が 、 ロ ジ ッ ク 0に フ ロ ー ト で き る LTC1564のこれらの入力で、LTC1564が駆動ロジックの 範囲外に電流を引っ張る可能性があります。なぜなら、 これらの入力の小さな電流源は、0Vではなく、V−に戻 るからです。駆動ロジックがハイ・インピーダンス、あ るいは3ステート出力であれば、電流は約10µAに制限さ れますが、LTC1564の入力電流はこの出力を0V以下に 引っ張ることがあります。設計をする場合は、この可能 性を把握し、その様な電流の流れが駆動ロジックとコン パチブルであるようにしてください。 ミュート状態 ミュートモードでは、フィルタは通常のフィルタ動作と 同様に電源供給されますが、信号パスを最小の信号伝達 （約−100dB）用にオフし、出力ノイズを低減します。こ の機能は、信号源をオン・オフする場合、あるいはシス テムの微調整に有用です。しかしながら、内部信号パス が変化するので、ミュート状態でのDC出力は、通常の フィルタ動作時に比べて数mVシフトすることがありま す。フィルタでの他の過渡応答と同様に、ミュートから の復帰は、フィルタのポール・ゼロ時定数の期間で行わ れ、したがって、fCの設定が高いほど（すなわち、高いF コードで）高速になります。 10 LTC1564は、ラッチ出力（図3）でのFビットが0000になる 時にミュート状態になります。（“ゼロ帯域”周波数設定 として憶えてください。）F入力を0000コードにして、 ラッチをイネーブルにするためにCS/HOLD入力を“L”に することによって、あるいは即座にラッチの内容を全て ゼロにリセットするためにRSTを“L”にすることによっ て、ミュート状態にできます。CS/HOLDを“L”にし、F 入力のゼロでないパターンが短時間のパワー・オン・リ セットを無効にしない限り、その様なリセットは通常は 電源を印可した時に起こります。ミュート状態では、ゲ イン制御入力Gは、影響を及ぼしません。 ミュート状態での出力ノイズは、（フィルタ応答がノイ ズ・スペクトラムに影響を与える通常のフィルタとは違 い）大部分は熱的で、広帯域です。標準的なミュート状 態 で の 出 力 ノ イ ズ は 、 200kHzの 測 定 帯 域 で 5.4µVRMS で、40kHzの測定帯域で3µVRMS以下です。エレクトロニ クス業界では時々、通常動作時の出力レベルをミュート 状態のノイズ・レベルと比較して、あたかもそれが通常 の信号・ノイズ比（SNR）であるかの様に回路、あるいは システムの特性付けを行う人がいます。この信号とノイ ズは別の時間にのみ存在するので、これはSNRではあり ません。その様な測定値は、慎重にSMR（信号・ミュー ト 比 ）と 呼 ば れ ま す 。 40kHzの 帯 域 で は 、 LTC1564の SMRは120dB以上になります。 構造と測定に関する注意事項 LTC1564の全ダイナミック・レンジ、あるいは高い阻止 帯域減衰を求めるアプリケーションでは、電気的にきれ いな構造が重要です。短く、直接の結線が寄生容量とイ ンダクタンスを最小にします。0.1µFの高品質な電源バ イパス・コンデンサをICの近くに置くことによって、き れいで、低インダクタンスの電源からのデカップリング を良くします。しかし、ICの近くで大きなコンデンサ （≥10µF）でデカップリングしない限り、電源から数イン チの結線（すなわち、数µHのインダクタンス）を行う と、数100kHzの高いQ値のLC共振がICの電源、あるいは 基準グランドで起きることがあります。これによって、 これらの周波数での阻止帯域減衰、及び他の特性が悪く なることがあります。厳しいフィルタのアプリケーショ ンでは、コンパクトに注意深くレイアウトされたPCBと 良好なグランド・プレーンによって、阻止帯域と歪みの 両方で差が出ることが良くあります。最後に、フィルタ の特性を測定する機器そのものが、歪み、あるいはノイ ズ・フロアを出すことがあります。フィルタを線材で置 き換え、これらの制限をチェックすることが、思慮深い 定石の手順です。 LTC1564 標準的応用例 増幅、アンチエリアシング・フィルタ、及びA/D変換を備えた ２チップ構成のフレキシブルなDSPフロント・エンド 1µF 2.2µF 10Ω 3 36 AVDD VREF *C1 IS A 1000pF NPO, SURFACE MOUNT DEVICE PLACE AS CLOSE AS POSSIBLE TO THE LTC1608 INPUT PINS 5V 1µF 5V 1µF 35 AVDD 0.1µF 0.1µF 10 DGND SHDN 33 LTC1608 CONTROL LOGIC AND TIMING –5V 5V 9 DVDD 4 REFCOMP 7.5k 2.5V REF 1.75X + + 16 IN AV INPUT LTC1564 OUT AV 1 249Ω 1% METAL FILM fC CS/ HOLD RST F 4 13 5 6 7 8 RD 30 OVDD 29 249Ω 1% METAL FILM 1 AIN+ C1* AGND 15 G 9 10 11 12 2 AIN– DIFFERENTIAL ANALOG INPUT ±2.5V 5V OR 3V 1µF OGND 28 + 16-BIT SAMPLING ADC – AGND AGND AGND 6 5 OUTPUT BUFFERS B15 TO B0 7 D15 TO D0 11 TO 26 AGND VSS 8 16-BIT PARALLEL BUS 34 1564 TA03 1µF FILTER CONTROL ANTIALIAS FILTER/AMP ADC –5V 16ビット出力、500kspsまでのサンプリング・レート、150kHzまでのアナログ帯域、24dBまでのゲイン （詳細な情報は、リニアテクノロジー・マガジンの2001年5月号を参照） 低レベル入力時の4096ポイントの FFTスペクトラム 0 –20 AMPLITUDE (dB) – 2 V+ EN V– µP CONTROL LINES BUSY 27 22µF 14 3 CS 32 CONVST 31 –40 –60 –80 –100 –120 –140 0 25.6 51.2 76.8 102.4 FREQUENCY (kHz) 1564 TA04 100mVRMSの入力信号をA/Dコンバータ LTC1608のフル入力に近くまで増幅。入力周波数は40kHz、 LTC1608のサンプリング周波数は204.8ksps。LTC1564はfC=50KHz、ゲイン=16(F=0101、G=1111)に設定。 100mVRMS入力時に測定したTHDは86dB、HD2=−88dB、SNR=85dB。ダイナミック・レンジは、約115dB。 リニアテクノロジー・コーポレーションがここで提供する情報は正確かつ信頼できるものと考えておりますが、 その使用に関する責務は一切 負いません。 また、 ここに記載された回路結線と既存特許とのいかなる関連についても一切関知いたしません。 なお、 日本語の資料はあくまで も参考資料です。 訂正、 変更、 改版に追従していない場合があります。 最終的な確認は必ず最新の英語版データシートでお願いいたします。 11 LTC1564 標準的応用例 単電源の超低ノイズ入力バッファでLTC1564の 入力を高インピーダンス駆動 単電源差動出力ドライバ V+ 0.1µF V+ V+ 0.1µF 0.1µF 2 + RSOURCE ≤10k VIN 3 – LT1677 + V+ 7 6 4 1µF 16 14 13 12 IN AGND V + RST G3 VSOURCE 11 G2 10 G1 GAIN CODE VIN GAIN CODE 15 2.49k 1µF 16 9 15 V + SUPPLY FROM 2.7V TO 10.5V TIE F AND G PINS TO V + OR GROUND TO SET FREQUENCY AND GAIN 1 CS/ EN HOLD F3 2 VOUT 3 4 F2 5 6 F1 OUT V – F0 7 13 12 11 G2 10 G1 9 2.49k 2 – 3 + G0 1/2 LT1813 LTC1564 LTC1564 OUT V – 14 IN AGND V + RST G3 G0 0.1µF 1 8 2 CS/ EN HOLD F3 3 4 5 F2 6 F1 7 1 VOUT+ 7 VOUT– F0 2.49k 8 FREQUENCY CODE FREQUENCY CODE 8 2.49k 2.49k 6 – 5 + 1564 TA05 V + SUPPLY FROM 4.5V TO 10.5V + 1/2 LT1813 TIE F AND G PINS TO V OR GROUND TO SET FREQUENCY AND GAIN. OUTPUTS DRIVE 100Ω/1000pF LOADS 4 1564 TA06 パッケージ寸法 Gパッケージ 16ピン・プラスチックSSOP（5.3mm） (Reference LTC DWG # 05-08-1640) 5.20 – 5.38** (.205 – .212) 1.73 – 1.99 (.068 – .078) 6.07 – 6.33* (.239 – .249) 16 15 14 13 12 11 10 9 0° – 8° .13 – .22 (.005 – .009) .55 – .95 (.022 – .037) .65 (.0256) BSC 7.65 – 7.90 (.301 – .311) .25 – .38 (.010 – .015) 1.1.標準寸法：ミリメートル CONTROLLING DIMENSION: MILLIMETERS ミリメートル DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS 2.2.寸法： (インチ） (INCHES) DIMENSIONS DO NOT INCLUDE MOLD FLASH. MOLD FLASH * *寸法にはモールドのバリを含まない。モールドのバリは片側で SHALL NOT EXCEED .152mm (.006") PER SIDE 0.152mm(0.006")を超えないこと。 DIMENSIONS DO NOT INCLUDE INTERLEAD FLASH. INTERLEAD * ***寸法にはリード間のバリを含まない。リード間のバリは片側で FLASH SHALL NOT EXCEED .254mm (.010") PER SIDE 0.254mm(0.010")を超えないこと。 .05 – .21 (.002 – .008) 1 2 3 4 5 6 7 8 G16 SSOP 0401 関連製品 製品番号 説明 注釈 LT1560-1 1MHz/500kHz連続時間型ローパス・エリピティック・フィルタ fCUTOFF=500kHz、あるいは1MHz LTC1562/LTC1562-2 ユニバーサル８次アクティブRCフィルタ fCUTOFF(MAX)=150kHz(LTC1562) fCUTOFF(MAX)=300kHz(LTC1562-2) LTC1563-2/LTC1563-3 ４次アクティブRCローパス・フィルタ fCUTOFF(MAX)=256kHz LTC1565-31 650kHz連続時間型、 線形位相ローパス・フィルタ ７次、差動入出力 LTC1566-1 2.3MHz連続時間型ローパス・フィルタ LTC1569-6/LTC1569-7 クロック内蔵、10次線形位相ローパス・フィルタ 12 リニアテクノロジー株式会社 〒102-0094 東京都千代田区紀尾井町3-6秀和紀尾井町パークビル8F TEL 03-5226-7291• FAX 03-5226-0268 • www.linear-tech.co.jp ７次、差動入出力 fCLK/fCUTOFF=64/1、fCUTOFF(MAX)=75kHz(LTC1569-6) fCLK/fCUTOFF=32/1、fCUTOFF(MAX)=300kHz(LTC1569-7) 1564f 0401 0.5K • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2001