マイクロコントローラ内蔵ADCの真の12ビット性能へのアップグレード デザインノート463 by Guy Hoover はじめに 8ビットや16ビットのマイクロコントローラの多くは10ビット のADCを内蔵しています。12ビットADCを内蔵しているもの もありますが、 多くの場合、 AC仕様が良くないか、 または規定 されておらず、 当然、 ますます多くのアプリケーションのニー ズを満たす性能が欠けています。LTC®2366およびそれより 低速のバージョンは、 表1のAC仕様に示されているように、 高い性能をもった代替として使えます。これらの保証された 仕様を現在お使いのマイクロコントローラに内蔵されている ADCと比較してみてください。 これらのADCは小型6ピンおよび8ピンのTSOT-23パッ ケージで供給されます。8ピンのデバイスは調節可能なVREF ピンとOV DDピンを備えています。調節可能なV REFピンに より、 入力スパンを1.4Vに減らすことができます。これは、 ADCの高入力インピーダンスと組み合わされて、 多くのアプ リケーションで利得段やバッファ段を不要にすることができま す。デジタル出力レベルを制御するOVDDピンは1V～3.6V に調節することができるので、 異なるロジック・ファミリーと の通信を簡素化します。調節可能なリファレンスや調節可能 な出力レベルを必要としないアプリケーションには、 VREF = OVDD = VDDである6ピンのデバイスで十分です。 このファミリーのDC仕様も同様にすばらしいものです。INL とDNLは±1LSB未満であることが保証されています。これ SPIインタフェースはマイクロコントローラとの通信に3線し 低電力、 低速のアプリケーションのソ らのデバイスは、 2.5V、 3Vまたは3.3Vの単一電源で動作し、 か必要としないので、 変換時の電流は最大4mAです。活動しない間、 デバイスを リューション全体のサイズを小さく抑えます。 SLEEPモードに置けば1μA以下に減らすことができ、 低いサ 、 LT、 LTCおよびLTMはリニアテクノロジー社の登録商標です。 ンプルレートでは平均消費電流が大幅に減少します。 他の全ての商標はそれぞれの所有者に所有権があります。 C3 0.1µF 0 3.3V 8192 Pt FFT fS = 2.84MHz VIN = –1dB AT 20kHz SNR = 72.1dB THD = –70.1dB R2 1k AIN R4 499Ω AGND R1 1k + C4 10µF AGND LT6202 AV =–4 AGND R3 2.0k CS AIN R5 24.9Ω – C2 1µF AGND 1 2 5 VDD VREF OVDD LTC2366 GND C1 0.0047µF 3 AGND SCK SDO dn463 F01 AGND 図1． AC結合された単一電源アンプによる最大のダイナミックレンジの ためのレベルシフト 8 7 6 FOURIER TRANSFORM –20 C5 0.1µF –40 –60 –80 –100 –120 –140 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 FREQUENCY (MHz) 1.2 dn463 F02 図2． 図1の回路の低いノイズと 歪みを示すFFT 04/09/463 1.4 アプリケーション回路 利得アプリケーションに最適です。この回路は非常に低レベ ルの信号または入力レベルが広い範囲のアプリケーションに 有用です。 LTC2366をドライブしているAC結合された単一電源アンプ を図1に示します。この回路は、 センサの出力レベルがADC の最大SNR性能を達成するには低すぎるアプリケーションで 有用です。LT®6202の出力はレール・ トゥ・レールで振幅しま す。この機能は、 オペアンプの出力がADCの振幅の中点にレ ベルシフトされるとき回路のダイナミックレンジを最大にしま す。図2のFFTがこの回路の低いノイズと歪みを示していま す。 まとめ LTC236xファミリーの12ビットADCは、 マイクロコントロー ラの内蔵ADCのほとんどが満たすことができない仕様を保 証するので、 内蔵ADCの代わりに使うと性能を改善します。 LTC236xファミリーは、 SPIインタフェースを介して、 ほとん どのマイクロコントローラと簡単にインタフェースすることが できます。広い範囲のサンプルレート、 外部リファレンス・ピン および別個のOVDDピンにより、 さらに柔軟性が増します。 図3では、 0～4096の利得をプログラム可能な単一電源DC アンプがLTC2360をドライブしています。LTC6915は最大 オフセットが10μV、 DC～10Hzノイズが2.5μVP-Pであり、 高 表1． LTC236x ADCファミリーのAC仕様 PART NUMBER SAMPLE RATE SINAD SNR THD FULL LINEAR BANDWIDTH LTC2366 3Msps 68dB (Min) 69dB (Min) –72dB (Max) 2.5MHz (Typ) LTC2365 1Msps 68dB (Min) 70dB (Min) –72dB (Max) 2.0MHz (Typ) LTC2362 500ksps 72dB (Typ) 73dB (Typ) –85dB (Typ) 1.0MHz (Typ) LTC2361 250ksps 72dB (Typ) 73dB (Typ) –85dB (Typ) 1.0MHz (Typ) LTC2360 100ksps 72dB (Typ) 73dB (Typ) –85dB (Typ) 1.0MHz (Typ) D3 D2 D1 D0 GAIN 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 4 0 1 0 0 8 0 1 0 1 16 0 1 1 0 32 0 1 1 1 64 1 0 0 0 128 1 0 0 1 256 1 0 1 0 512 1 0 1 1 1024 1 1 0 0 2048 1 1 0 1 4096 1 1 1 0 4096 1 1 1 1 4096 3.3V C10 0.1µF AIN P/SL + D0 D1 D2 D3 + LTC6915 V – V – R10 AGND 24.9Ω REF AGND AGND 4 C6 300pF DGND AGND C9 10µF AGND 1 2 VDD VREF AIN LTC2360 GND 3 5 OVDD CSL 8 SCK SDO 7 6 dn463 F03 AGND 図3． プログラム可能な0～4096の利得を与える単一電源DCアンプ データシートのダウンロード：http://www.linear-tech.co.jp TEL 03-5298-6201 TEL 03-6362-0411 TEL 03-5350-6711 TEL 06-6943-5131 TEL 052-935-1746 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紀尾井町パークビル 8F TEL(03)5226-7291 FAX(03)5226-0268 http://www.linear-tech.co.jp dn463 LT/TP 0409 • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2009