G = 0.2のレベル変換 16ビットADCドライバ AD8275 ±10 V から+4 V へ変換 REF1 1 16 ビット SAR ADC を駆動 –IN 2 小型 MSOP パッケージを採用 +IN 3 入力過電圧: +40 V～−35 V (VS = 5 V) –VS 4 AD8275 TOP VIEW (Not to Scale) 高速なセトリング・タイム: 0.001%へ 450 ns 8 REF2 7 +VS 6 OUT 5 SENSE 07546-001 ピン配置 特長 図 1. レール to レール出力 広い電源動作電圧: +3.3 V～+15 V 代表的なアプリケーション 高い CMRR: 80 dB 低いゲイン・ドリフト: 1 ppm/°C +5V 0.1µF 低いオフセット・ドリフト: 2.5 μV/°C 7 アプリケーション +4.048V +VS +10V 2 レベル変換器 50kΩ +2.048V 10kΩ –IN 5 SENSE ADC ドライバ 0.1µF OUT 計装アンプ・ビルティング・ブロック +0.048V 33Ω 6 AD7685 2.7nF IN– REF 自動テスト装置 –10V VIN 3 50kΩ 20kΩ +IN 20kΩ REF2 REF1 GND 8 1 VREF 4.096V 10µF –VS 4 07546-002 AD8275 VDD IN+ 図 2.±10 V から 4.096 V ADC フル・スケールへの変換 概要 AD8275 は、±10 V 信号を+4 V レベルへ変換するときに使用で きる G = 0.2 のディファレンス・アンプです。4 V 単電源または 5 V 単電源の ADC へ±10 V 信号をインターフェースさせる工業 用アプリケーションおよび計装アプリケーションで遭遇する問 題を解決します。AD8275 は 2 種類の信号レベルをインターフェ ースさせるため、デザインが簡素化されます。 AD8275 は 450 ns の高速なセトリング・タイムを持ち低歪みで あるため、中速度の逐次比較型(SAR) ADC の駆動に適していま す。広い入力電圧範囲とレール to レールの出力を持つため、使 い易いビルティング・ブロックを構成しています。単電源動作 であるためアンプ消費電力が小さく、ADC を過駆動から保護す るのに役立ちます。 レーザー・トリムによる一致した高精度抵抗の内蔵により、小 さなゲイン誤差、1 ppm/°C (最大)の低ゲイン・ドリフト、80 dB の高いコモン・モード除去比が実現されています。AD8275 は、 低オフセット、低オフセット・ドリフト、高速セトリング・タ イムの組み合わせにより、正確で迅速なキャプチャを必要とす るさまざまなデータ・アクイジション・アプリケーションに適 しています。 Rev. 0 AD8275 はアナログ・フロントエンドとして使うことができま す。あるいは、バッファの後ろに使って、高い電圧を ADC に許 容できる電圧範囲にレベル変換することができます。さらに、 AD8275 を差動 ADC と組み合わせて使用する場合は、差動出力 に構成することができます。 AD8275 は省スペースの 8 ピン MSOP を採用し、性能は−40°C～ +85°C の温度範囲で規定されています。 表 1.差動アンプの分類 Low Distortion High Voltage Single-Supply Current Sense AD8270 AD8273 AD628 AD629 AD8202 AD8203 AD8274 AD8205 AD8275 AD8206 AMP03 AD8216 アナログ・デバイセズ社は、提供する情報が正確で信頼できるものであることを期していますが、その情報の利用に 関して、あるいは利用によって生じる第三者の特許やその他の権利の侵害に関して一切の責任を負いません。また、 アナログ・デバイセズ社の特許または特許の権利の使用を明示的または暗示的に許諾するものでもありません。仕様 は、予告なく変更される場合があります。本紙記載の商標および登録商標は、各社の所有に属します。 ※日本語データシートは REVISION が古い場合があります。最新の内容については、英語版をご参照ください。 ©2008 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 社／〒105-6891 東京都港区海岸 1-16-1 ニューピア竹芝サウスタワービル 電話 03（5402）8200 大阪営業所／〒532-0003 大阪府大阪市淀川区宮原 3-5-36 新大阪 MT ビル 2 号 電話 06（6350）6868 本 AD8275 目次 特長 ...................................................................................................... 1 リファレンス電圧 ........................................................................ 13 アプリケーション .............................................................................. 1 コモン・モード入力電圧範囲 .................................................... 13 ピン配置 .............................................................................................. 1 入力保護 ....................................................................................... 13 代表的なアプリケーション .............................................................. 1 構成 ............................................................................................... 14 概要 ...................................................................................................... 1 アプリケーション情報 .................................................................... 15 改訂履歴 .............................................................................................. 2 シングルエンド ADC の駆動 ...................................................... 15 仕様 ...................................................................................................... 3 差動出力 ....................................................................................... 15 絶対最大定格 ...................................................................................... 5 入力インピーダンスの増加 ........................................................ 16 最大消費電力 .................................................................................. 5 AC 結合 ......................................................................................... 16 ESD の注意 ..................................................................................... 5 ピン配置およびピン機能説明 .......................................................... 6 データ・アクイジッション・システムで AD8275 をレベル変 換器としての使用 ........................................................................ 16 代表的な性能特性 .............................................................................. 7 外形寸法............................................................................................ 17 動作原理 ............................................................................................ 12 オーダー・ガイド ........................................................................ 17 基本接続........................................................................................ 12 電源................................................................................................ 12 改訂履歴 10/08—Revision 0: Initial Version Rev. 0 － 2/17 － AD8275 仕様 特に指定がない限り、VS = 5 V、G = 0.2、REF1 と GND を接続、REF2 は 5 V に接続、RL = 2 kΩ (VS/2 へ接続)、TA = 25°C。特に指定がな い限り、仕様は出力換算。 表 2. A Grade Parameter DYNAMIC PERFORMANCE Small Signal Bandwidth Slew Rate Settling Time to 0.01% Settling Time to 0.001% Overload Recovery Time NOISE/DISTORTION1 THD + N Voltage Noise Spectral Noise Density GAIN Gain Error Gain Drift Gain Nonlinearity OFFSET AND CMRR Offset2 vs. Temperature vs. Power Supply Reference Divider Accuracy Common-Mode Rejection Ratio3 INPUT CHARACTERISTICS Input Voltage Range4 Impedance5 Differential Common Mode OUTPUT CHARACTERISTICS Output Swing Capacitive Load6 Short-Circuit Current Limit POWER SUPPLY Specified Voltage Range Operating Voltage Range Supply Current Over Temperature Test Conditions/Comments Min Typ −3 dB 4 V step 4 V step on output, CL = 100 pF 4 V step on output, CL = 100 pF 50% overdrive 10 20 15 25 350 450 300 f = 1 kHz, VOUT = 4 V p-p, 22 kHz band pass filter f = 0.1 Hz to 10 Hz, referred to output f = 1 kHz, referred to output VREF2 = 4.096 V, REF1 and RL connected to GND, (VIN+) − (VIN−) = −10 V to +10 V 106 −40°C to +85°C VOUT = 4 V p-p, RL = 600 Ω, 2 kΩ, 10 kΩ 1 2.5 Referred to output, VS = ±2.5 V, reference and input pins grounded −40°C to +85°C VS = 3.3 V to 5 V 300 90 VCM = ±10 V, referred to output 80 Min Typ 10 20 15 25 350 450 300 4 1 40 0.2 0.024 3 700 2.5 96 +12 −VS + 0.048 µV p-p nV/√Hz V/V 0.3 2.5 0.024 1 3 % ppm/°C ppm 150 500 µV 2.5 7 µV/°C dB % dB 1 アンプの電圧および電流ノイスおよび内部抵抗のノイズを含みます。 2 入力バイアスとオフセット電流の誤差を含みます。 3 CMRR の温度特性については図 7 を参照してください。 0.024 −12.3 −40 － 3/17 － +12 −VS + 0.048 V kΩ||pF kΩ||pF +VS − 0.1 V 100 30 100 30 pF mA 5 5 3.3 IO = 0 mA, VS = ±2.5 V, reference and input pins grounded IO = 0 mA, VS = ±2.5 V, reference and input pins grounded, −40°C to +85°C MHz V/µs ns ns ns 4 108||2 27.5||2 +VS − 0.1 Unit dB 86 108||2 27.5||2 VREF2 = 4.096 V, REF1 and RL connected to GND, RL = 2 kΩ 450 550 100 −12.3 VCM = VS/2 Max 106 0.024 TEMPERATURE RANGE Specified Performance Rev. 0 1 40 0.2 B Grade Max 1.9 15 2.3 2.1 2.7 +85 1.9 15 2.3 V V mA 2.1 2.7 mA +85 °C 3.3 −40 AD8275 4 入力電圧範囲は、電源電圧、リファレンス電圧、ESD ダイオードの関数になります。他の電源電圧で動作させるときは絶対最大定格、図 11、表 5 を参照 してください。 5 内部抵抗は比が一致するように調整済みですか、絶対精度は±20% です。 6 詳細については、代表的な性能特性のセクションの図 25 と図 28 を参照してください。 Rev. 0 － 4/17 － AD8275 絶対最大定格 合計駆動電力と負荷電力の差が、パッケージ内で消費される駆 動電力です。 表 3. Parameter Rating Supply Voltage Output Short-Circuit Current 18 V See derating curve (Figure 3) −VS + 40 V, +VS − 40 V −VS − 0.5 V, +VS + 0.5 V Voltage at +IN, −IN Pins Voltage at REFx, +VS, − VS, SENSE, and OUT Pins Current into REFx, +IN, −IN, SENSE, and OUT Pins Storage Temperature Range Specified Temperature Range Thermal Resistance (θJA) Package Glass Transition Temperature (TG) ESD Human Body Model PD =静止消費電力+ (合計駆動電力-負荷消費電力) V V 2 V PD V S I S S OUT – OUT RL RL 2 -VS を基準とする RL を使う単電源動作では、ワースト・ケース は VOUT = VS/2 となります。 3 mA 強制空冷を使うと、放熱量が増えるため、実効的に θJA が小さく なります。さらに、メタル・パターン、スルー・ホール、グラ ウンド・プレーン、電源プレーンとパッケージ・ピンが直接接 触する場合、これらのメタルによっても θJA が小さくなります。 −65°C to +130°C −40°C to +85°C 135°C/W 140°C 2 kV 図 3 に、4 層 JEDEC 標準ボードを使った場合のパッケージ最大 安全消費電力対周囲温度を示します。 2.00 最大消費電力 AD8275 のパッケージ内での安全な最大消費電力は、チップの ジャンクション温度(TJ)上昇により制限されます。チップをプラ スチック封止すると、局所的にジャンクション温度に到達しま す。約 140°C のガラス遷移温度で、プラスチックの属性が変わ ります。この温度規定値を一時的に超えた場合でも、パッケー ジからチップに加えられる応力が変化して、AD8275 のパラメ ータ性能が永久的にシフトしてしまうことがあります。140°C のジャンクション温度を長時間超えると、シリコン・デバイス 内に変化が発生して、故障の原因になることがあります。 1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0 –40 –20 0 20 40 60 80 100 120 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 図 3.最大消費電力対周囲温度 ESD の注意 パッケージと PCB の自然空冷時の熱特性(θJA)、周囲温度(TA)、 パッケージ内の合計消費電力(PD)によって、チップのジャンク ション温度が決定されます。ジャンクション温度は次のように 計算されます。 TJ = TA + (PD × θJA) パッケージ内の消費電力(PD)は、静止消費電力と全出力での負 荷駆動に起因するパッケージ内の消費電力との和になります。 静止電力は、電源ピン間の電圧(VS)に静止電流(IS)を乗算して計 算されます。負荷(RL)は電源電圧の中点を基準とすると仮定す ると、合計駆動電力は VS/2×IOUT になり、この電力(VOUT×IOUT)が パッケージ内と負荷で消費されます。 Rev. 0 1.75 07546-003 MAXIMUM POWER DISSIPATION (W) 上記の絶対最大定格を超えるストレスを加えるとデバイスに恒 久的な損傷を与えることがあります。この規定はストレス定格 の規定のみを目的とするものであり、この仕様の動作のセクシ ョンに記載する規定値以上でのデバイス動作を定めたものでは ありません。デバイスを長時間絶対最大定格状態に置くとデバ イスの信頼性に影響を与えます。 － 5/17 － ESD（静電放電）の影響を受けやすいデバイ スです。電荷を帯びたデバイスや回路ボード は、検知されないまま放電することがありま す。本製品は当社独自の特許技術である ESD 保護回路を内蔵してはいますが、デバイスが 高エネルギーの静電放電を被った場合、損傷 を生じる可能性があります。したがって、性 能劣化や機能低下を防止するため、ESD に対 する適切な予防措置を講じることをお勧めし ます。 AD8275 REF1 1 –IN 2 +IN 3 –VS 4 AD8275 TOP VIEW (Not to Scale) 8 REF2 7 +VS 6 OUT 5 SENSE 07546-001 ピン配置およびピン機能説明 図 4.ピン配置 表 4.ピン機能の説明 ピン番号 記号 説明 1 REF1 リファレンス電圧ピン。出力電圧レベル(リファレンス電圧のセクション参照)。 2 −IN 負の入力ピン。 3 +IN 正の入力ピン。 4 −VS 負の電源ピン。 5 SENSE 検出出力ピン。このピンは OUT ピンに接続してください。 6 出力 出力ピン(フォース出力)。 7 +VS 正の電源ピン。 8 REF2 リファレンス電圧ピン。出力電圧レベル(リファレンス電圧のセクション参照)。 Rev. 0 － 6/17 － AD8275 代表的な性能特性 特に指定がない限り、VS = 5 V、G = 0.2、REF1 と GND を接続、REF2 は 5 V に接続、RL = 2 kΩ (VS/2 へ接続)、TA = 25°C。 300 250 14 200 OFFSET VOLTAGE (µV) 12 8 6 4 50 0 –50 –100 –150 –200 07546-004 2 0 100 –600 –400 –200 0 200 400 07546-007 HITS 10 150 –250 NORMALIZED AT 25°C, REPRESENTATIVE SAMPLES –300 –40 –20 0 20 40 60 80 100 600 OFFSET VOLTAGE (µV) 120 TEMPERATURE (°C) 図 5.システム・オフセット電圧(typ)の分布、出力換算 図 8.オフセット電圧の温度特性、25°C で正規化、出力換算 50 40 GAIN ERROR (µV/V) 30 20 10 0 –10 –20 07546-008 –30 –40 GAIN ERROR NORMALIZED AT 25°C –50 –45 –30 –15 0 15 30 45 60 75 90 105 120 TEMPERATURE (°C) 図 6.CMRR(typ)の分布、出力換算 図 9.ゲイン誤差の温度特性、25°C で正規化 60 5 QUIESCENT CURRENT (mA) 40 0 –20 –60 –40 3 5V 3.3V 2 07546-006 –40 4 –20 0 20 40 60 80 100 120 1 –50 TEMPERATURE (°C) 07546-009 CMRR (µV/V) 20 –25 0 25 50 75 TEMPERATURE (°C) 図 7.CMRR の温度特性、25°C で正規化 Rev. 0 図 10.静止電流の温度特性 － 7/17 － 100 125 AD8275 35 120 20 15 10 5 0 –5 –10 –15 –20 –25 –0.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 100 80 60 40 20 0 07546-013 POWER SUPPLY REJECTION (dB) 25 07546-010 INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V) 30 –20 100 5.5 1k GAIN (dB) –10 –15 –20 –25 –30 07546-011 –35 1k 10k 100k 1M 10M 5 4 3 2 1 0 100 100M 07546-014 MAXIMUM OUTPUT VOLTAGE (V p-p) –5 1k 10k 1M 10M 図 15.最大出力電圧の周波数特性 図 12.ゲインの周波数特性 20 100 15 GAIN NONLINEARITY (ppm) 90 80 70 60 50 1k 10k 100k 1M 10 5 0 –5 –10 –20 10M 07546-015 –15 07546-012 COMMON-MODE REJECTION (dB) 100k FREQUENCY (Hz) FREQUENCY (Hz) 0 1 2 3 OUTPUT VOLTAGE (V) FREQUENCY (Hz) 図 16.ゲイン非直線性、RL = 600 Ω、2 kΩ、10 kΩ 図 13.コモン・モード除去比の周波数特性、入力換算 Rev. 0 1M 6 0 40 100 100k 図 14.電源除去比の周波数特性、出力換算 図 11.入力コモン・モード電圧対出力電圧、無負荷 –40 100 10k FREQUENCY (Hz) OUTPUT VOLTAGE (V) － 8/17 － 4 AD8275 60 +VS 50 +VS – 0.4 OUTPUT VOLTAGE SWING (V) (REFERRED TO SUPPLY RAILS) 5V SOURCE 30 3.3V SOURCE CURRENT (mA) 20 10 0 –10 –20 3.3V SINK –30 –40 5V SINK 07546-016 –50 –60 –70 –50 –25 0 25 50 75 100 +125°C +85°C +VS – 0.8 +VS – 1.2 +VS – 1.6 +VS – 2.0 –VS + 2.0 –VS + 1.6 –VS + 1.2 –VS + 0.8 +25°C –VS + 0.4 –VS 125 図 17.短絡電流の温度特性、VS = 3.3 V、5 V 2 14 –VS + 1.0 –VS + 0.8 +125°C –VS + 0.6 +85°C –VS + 0.4 +25°C –40°C 100 100 1k 10k 07546-019 VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/√Hz) +VS – 1.0 07546-017 OUTPUT VOLTAGE SWING (V) (REFERRED TO SUPPLY RAILS) +VS – 0.8 –VS + 0.2 10 1 100k RLOAD (Ω) 10 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 図 18.出力電圧振幅対 RLOAD、VS = 5 V +VS 図 21.電圧ノイズ密度の周波数特性、出力換算 –40°C +25°C +VS – 0.4 +125°C +85°C VOLTAGE NOISE (1µV/DIV) +VS – 0.8 +VS – 1.2 +VS – 1.6 +VS – 2.0 –VS + 2.0 –VS + 1.6 –VS + 1.2 +25°C –VS + 0.4 +85°C +125°C –40°C 0 2 4 6 8 10 OUTPUT CURRENT (mA) 12 07546-020 –VS + 0.8 07546-018 OUTPUT VOLTAGE SWING (V) (REFERRED TO SUPPLY RAILS) 12 1k +85°C +125°C +VS – 0.6 14 TIME (1s/DIV) 図 22.0.1 Hz～10 Hz の電圧ノイズ、出力換算 図 19.出力電圧振幅 vs.出力電流、VS = 3.3 V Rev. 0 6 8 10 OUTPUT CURRENT (mA) +25°C +VS – 0.4 –VS 4 図 20.出力電圧振幅 vs.出力電流、VS = 5 V –40°C +VS – 0.2 –VS +85°C +125°C –40°C 0 TEMPERATURE (°C) +VS +25°C － 9/17 － 07546-119 40 –40°C AD8275 40 60 35 50 30 OVERSHOOT (%) SLEW RATE (V/µs) +SR 25 –SR 20 15 40 3.3V 30 5V 20 10 07546-021 0 –40 –20 0 20 40 60 80 100 0 120 07546-024 10 5 0 20 40 TEMPERATURE (°C) 60 80 100 120 140 160 CAPACITANCE (pF) 図 26.小信号オーバーシュート対容量負荷、負荷抵抗なし 図 23.スルーレートの温度特性 60 2kΩ 50 OVERSHOOT (%) 20mV/DIV NO LOAD 600Ω 40 3.3V 30 5V 20 10 07546-022 10kΩ 0 1µs/DIV 07546-025 CLOAD = 47pF 0 20 40 60 80 100 120 140 160 CAPACITANCE (pF) 図 24.さまざまな抵抗負荷での小信号ステップ応答 (ステップ応答はずらして表示) 図 27.小信号オーバーシュート対容量負荷 600 Ω を容量負荷に並列接続 NO RESISTIVE LOAD 60 100pF 20pF 50 20mV/DIV OVERSHOOT (%) NO CAP 40 3.3V 30 5V 20 47pF 1µs/DIV 0 0 20 40 60 80 100 120 140 CAPACITANCE (pF) 図 25.さまざまな容量負荷での小信号パルス応答 (ステップ応答はずらして表示) Rev. 0 07546-026 07546-023 10 図 28.小信号オーバーシュート対容量負荷 2 kΩ を容量負荷に並列接続 － 10/17 － 160 AD8275 1.0 VOUT = 4V p-p 0.1 THD + N (%) 10V/DIV 0.01 RL = 600Ω 10mV/DIV 0.001 RL = 10kΩ 0.0001 10 100 1k 10k FREQUENCY (Hz) 図 29.大信号パルス応答とセトリング・タイム、RL = 2 kΩ 図 30.THD + N の周波数特性、VOUT = 4 V p-p Rev. 0 － 11/17 － 07546-029 07546-027 2µs/DIV RL = 2kΩ 100k AD8275 動作原理 AD8275 は、±10 V の入力信号を 4 V 出力へレベル変換します。 これは、入力信号を 1/5 に減衰させることにより実現します。 減算回路で、減衰、レベル・シフト、差動/シングルエンド変換 を行います。減算器の 1 つの利点は、電源電圧を超える入力信 号を受け付けることが可能なことです。この減算器は、厳密に 一致させた複数の抵抗から構成されています。AD8275 では抵 抗を内蔵して抵抗比を調整することにより、80 dB の CMRR と 0.024%のゲイン誤差を実現しています。 基本接続 +VS –IN INPUT ESD 50kΩ 10kΩ –VS +VS +VS 7kΩ OUT 7kΩ 2.5V AD8275 の基本構成を図 33 と図 34 に示します。図 33 では、 REF1 と REF2 は接続されています。電圧 VREF が、接続されて いる REF1 ピンと REF2 ピンに加えられて、出力電圧レベルを VREF に設定しています。たとえば、図 33 で、VREF = 2 V かつ入 力をグラウンドに接続すると、出力は 2 V を維持します。 SENSE +VS –VS AD8275 では、平衡型高ゲインのリニア出力ステージを採用し ています。この出力ステージは必要に応じて電流を発生する適 応型であるため、他のアンプで発生するようなダイナミック誤 差がありません。これは、アンプ出力に電流を逆流させること がある SAR ADC を駆動する際に有効です。これにより、低歪 み、十分な帯域幅、高いスルーレートを可能にするデザインに なっています。 +5V –VS –VS 0.1µF +VS –VS –VS 7 +VS 20kΩ +VS REF2 VINN 2 –VS 50kΩ 10kΩ –IN 5 SENSE +VS OUT 20kΩ REF1 50kΩ –VS 07546-030 +IN INPUT ESD VINP 3 図 31.AD8275 の簡略化した回路図 50kΩ VREF 20kΩ +IN 20kΩ REF2 REF1 (VINP) – (VINN) 5 1 –VS 4 + VREF 図 33.基本構成 1:リファレンス電圧を共用 これに対して、図 34 では、REF1 がグラウンドに、REF2 が VREF に、それぞれ接続されています。この例で、2 本の 20 kΩ 抵抗は抵抗分圧器として機能し、VREF が 1/2 倍されます。たと えば、AD8275 の両入力をグラウンドに接続して、かつ VREF = 5 V にすると、出力は 2.5 V になります。 600 400 200 +5V 0.1µF 0 7 +VS –200 VINN 2 –600 –10 50kΩ 10kΩ –IN 5 SENSE 07546-132 –400 –8 –6 –4 –2 0 2 4 6 8 OUT 10 COMMON-MODE VOLTAGE (V) VINP 3 図 32.レール to レール入力の一般的なアンプにあるクロスオーバ歪 みは AD8275 にはありません 50kΩ VREF 20kΩ +IN 20kΩ REF2 REF1 AD8275 VOUT = VOUT 6 8 1 –VS 4 (VINP) – (VINN) 5 + VREF + 0V 2 07546-032 OFFSET (µV) VOUT = 8 07546-031 AD8275 AD8275 では広い入力電圧範囲を実現するために、–VS と 2 本の 7 kΩ 抵抗に接続した内部 2.5 V のバイアス電圧を使っています (図 31 参照)。抵抗は内部アンプのコモン・モードの設定に役立 ちます。この回路の利点は、レール to レールの相補トランジス タ入力を持つアンプで一般的なクロスオーバー歪みを発生する ことなく入力範囲を広げることです。内蔵オペアンプの入力範 囲は、+VS − 0.9 V～−VS + 1.35 V です。 VOUT 6 図 34.基本構成 2:リファレンス電圧を分圧 電源 Rev. 0 － 12/17 － AD8275 AD8275 の電源には安定な DC 電圧を使用してください。電源ピ ンのノイズは性能に悪影響を与えることがあります。0.1 μF の バイパス・コンデンサを各電源ピンとグラウンドの間に、各電 源ピンのできるだけ近くに接続する必要があります。また、10 μF のタンタル・コンデンサも各電源とグラウンドの間に接続す る必要があります。このコンデンサは AD8275 から離れて配置 することができ、他の高精度 IC と共用することができます。 コモン・モード入力電圧範囲 コモン・モード電圧範囲は、内蔵オペアンプの入力電圧範囲、 電源電圧、リファレンス電圧の関数になります。 正のコモン・モード最大電圧範囲は式 1 で表されます。 VCM_POS ≤ 13.14(+VS) – 7.14(–VS) – 5((REF1 + REF2)/2) – 29.69 (1) コモン・モード最小電圧範囲は式 2 で表されます。 VCM_NEG ≥ 6(–VS) – 5((REF1 + REF2)/2) – 0.11 リファレンス電圧 (2) リファレンス・ピンは、出力にバイアス・レベルを与えるため に使います。たとえば、単電源 5 V 動作で、出力バイアスを 2.5 V にするようにリファレンス・ピンを設定することができま す。これにより、出力が 2.5 V レベルを中心に正または負に振 れることができるようになります。 内蔵オペアンプの電圧範囲は温度に依存して変化します。両式 は、全温度での+VS − 0.9 V と−VS + 1.35 V の入力電圧範囲(typ) を表しています。表 5 に、一般的構成に対するコモン・モード 範囲の計算値を示します。 図 33 と図 34 に、リファレンス電圧を設定する 2 通りの方法を 示します。2 つの方法の違いについては、基本接続のセクショ ンを参照してください。 +VS (V)1 VREF1 (V) VREF2 (V) VCM+ (V) VCM− (V) 5 5 5 3.3 3.3 5 5 5 5 5 5 5 5 2.5 4.096 3.3 2.5 5 4.096 3 2.5 2.048 1.25 0 0 0 0 0 0 5 4.096 3 2.5 2.048 1.25 0 23.5 29.8 25.8 5.4 7.4 11.0 15.5 21.0 23.5 25.8 29.8 36.0 −12.6 −6.4 −10.4 −8.4 −6.4 −25.1 −20.6 −15.1 −12.6 −10.4 −6.4 −0.1 許容リファレンス電圧範囲は、コモン・モード入力と電源電圧 の関数になります。REF1 ピンと REF2 ピンは、+VS または−VS を 0.5 V 以上超えることはできません。 REF1 と REF2 に直列な寄生抵抗が CMRR とゲイン精度に悪影 響を与えるため、REFx ピンは、低ソース・インピーダンスから 駆動する必要があります。 INCORRECT +VS +VS 7 7 10kΩ SENSE 50kΩ 5 –IN OUT 3 20kΩ REF2 50kΩ +IN 20kΩ REF1 AD8275 2 10kΩ SENSE 50kΩ 5 –IN OUT 6 VREF 3 8 20kΩ REF2 50kΩ +IN 20kΩ REF1 1 AD8275 –VS 4 7 7 10kΩ SENSE 50kΩ 5 20kΩ REF2 50kΩ +IN 20kΩ REF1 AD8275 –VS 4 2 50kΩ 8 3 20kΩ REF2 50kΩ +IN 20kΩ REF1 1 AD8275 1 –VS 4 6 入力保護 入力電圧が AD8275 の最大定格を超えることが予測される場合 は、外付けトランソーブを使用してください。AD8275 の入力 へ直列抵抗を接続するのは推奨できません。これは、最適な CMRR とゲイン精度を得るために内部抵抗比を一致させている ためです。外付け直列抵抗を入力に接続すると、AD8275 の性 能が低下します。 5 OUT VREF 8 他のすべてのピンは、両電源レールの上 0.5 V にクランプする ESD ダイオードにより保護されています。たとえば、5 V 電源 での REF1 ピンと REF2 ピンの電圧範囲は−0.5 V～+5.5 V です。 1 図 35.REF1 ピンと REF2 ピンのガイドライン Rev. 0 –VS = 0 V。 AD8275 の入力(+IN と−IN)は、−VS の上 40 V と+VS の下 40 V に クランプする ESD ダイオードにより保護されています。+5 V 単 電源で動作する場合、ESD ダイオードは入力電圧の下−35 V と 上+40 V で導通します 8 10kΩ SENSE –IN 6 VREF VREF –VS +VS –IN 1 6 4 +VS OUT 3 2 07546-033 2 CORRECT 表 5.一般的構成に対するコモン・モード電圧範囲の計算値 － 13/17 － AD8275 構成 図 36 、図 37、表 6、表 7 に、種々の電源とリファレンス電圧に 対して可能な入力と出力の範囲の例を示します。 表 6 と表 7 に、AD8275 の電圧範囲(typ)を示します。これらの値 は、プロセスまたは温度に対する変動を反映していません。 +5V +5V 0.1µF LINEAR VIN RANGE HI VINN 2 HI 7 10kΩ –IN 5 LINEAR VIN RANGE HI VINN 2 +SWING +VS 50kΩ 0.1µF USEFUL VOUT –SWING LO SENSE OUT MID 6 7 50kΩ 10kΩ –IN 5 SENSE OUT 6 50kΩ 20kΩ +IN 20kΩ REF2 REF1 VREF LO 8 VINP 3 20kΩ +IN 20kΩ 4 AD8275 +VS1 VREF VOUT for VIN = 0 V 5V 5V 2.5 V High: +12 V Mid: 0 V Low: −12.3 V 5V 2.5 V 1.25 V High: +18.3 V Mid: 0 V Low: −6 V 5V 4.096 V 2.048 V High: +14.3 V Mid: 0 V Low: −10 V 3.3 V 3.3 V 1.65 V High: +8 V Mid: 0 V Low: −8 V 3.3 V 2.5 V 1.25 V High: +10 V Mid: 0 V Low: −6 V 8 1 –VS 4 図 37.リファレンス電圧を共用 表 6.図 36 のリファレンス電圧分圧構成での入力と出力の関係 Linear Differential VIN Range REF2 REF1 –VS 図 36.リファレンス電圧を分圧 1 50kΩ 1 07546-136 AD8275 表 7.図 37 のリファレンス電圧共用構成での入力と出力の関係 Linear Differential VIN Range Useful VOUT Ranges +VS1 High: +4.95 V Swing: +2.45 V, −2.455 V Low: +0.045 V High: +4.95 V Swing: +3.7 V, −1.205 V Low: +0.045 V High: +4.95 V Swing: +2.902 V, −2.003 V Low: +0.045 V High: +3.24 V Swing: +1.59 V, −1.605 V Low: +0.045 V High: +3.24 V Swing: +1.99 V, −1.205 V Low: +0.045 V VREF VOUT for VIN = 0 V 5V 5V 5V 5V 4.096 V 4.096 V 5V 3V 3V High: +9.5 V Mid: 0 V Low: −14.8 V 5V 2.5 V 2.5 V High: +12 V Mid: 0 V Low: −12.3 V 5V 2.048 V 2.048 V High: +14.3 V Mid: 0 V Low: −10 V 5V 1.25 V 1.25 V +18.3 V to −6 V 0V 0V 0V 24.5 V to 0.2 V High: −0.1 V Mid: 0 V Low: −24.7 V High: +4.4 V Mid: 0 V Low: −20.2 V −VS = 0 V 1 Rev. 0 VOUT 07546-137 VINP 3 –SWING LO VREF LO +SWING +VS MID VOUT USEFUL VOUT HI － 14/17 － −VS = 0 V Useful VOUT Ranges High: +4.98 V Swing: −4.94 V Low: +0.06 V High: +4.98 V Swing: +0.884 V to −4.03 V Low: +0.06 V High: +4.95 V Swing: +1.9 V, −2.955 V Low: +0.045 V High: +4.95 V Swing: +2.45 V, −2.455 V Low: +0.045 V High: +4.95 V Swing: +2.902 V, −2.003 V Low: +0.045 V High: +4.95 V Swing: +3.7 V, −1.205 V Low: +0.045 V High: 4.95 V Swing: 4.95 V Low: 0.045 V AD8275 シングルエンド ADC の駆動 ADC FULL SCALE (dB) AD8275 は、SAR ADC には欠如していることがあるコモン・モ ード除去機能を提供します。さらに、AD7685 のようなコスト 性能比の優れた高精度 16 ビット ADC の使用が可能になり、±10 V 信号のコンデショニングも行います。 ADC ドライバを選択する際の重要な 1 つのファクタは、ADC の アクイジション・ウインドウ内で安定する能力です。AD8275 は、中速度の SAR ADC を駆動することができます。 図 38 で、2.7 nF のコンデンサは ADC のスイッチド・キャパシ タ入力に対して必要な電荷を蓄積し供給する機能を持ちます。 33 Ω の直列抵抗はアンプから 2.7 nF の負荷を軽減し、AD7685 のスイッチド・キャパシタ入力からの電流の逆流を防止します。 アンプの出力インピーダンスは、ADC の THD に影響を与える ことがあります。このケースでは、33 Ω の抵抗と AD8275 の出 力インピーダンスの合成インピーダンスにより、−112 dB の極 めて小さい THD を提供します。図 39 に、AD7685 を駆動する AD8275 の AC 応答を示します。 7 50kΩ 10kΩ –IN OUT VIN 3 50kΩ 20kΩ +IN 20kΩ REF2 REF1 AD7685 IN– REF GND 2.7nF 8 1 3 4 5 6 FREQUENCY (kHz) 7 8 9 10 アプリケーションによっては、差動信号を発生することが必要な 場合があります。たとえば、高分解能 ADC では差動入力が必要 となることがあります。他のケースとしては、長距離伝送で干渉 に対する耐性を確保するために差動信号が必要となることがあ ります。 VDD IN+ VREF (ADR444, ADR445) 図 40 に、AD8275 に差動信号を出力させる方法を示します。 AD8655 オペアンプを反転回路に使用して差動電圧を発生させ ます。VREF により、出力の中心点を設定します。オペアンプ で発生する誤差は両出力に共通しているため、コモン・モード になります。同様に、不一致の抵抗を使うことから発生する誤 差からコモン・モード DC オフセット誤差が発生します。この ような誤差は、差動入力 ADC または計装アンプでの差動信号処 理により除去されます。 10µF 4 07546-034 AD8275 –VS 33Ω 6 2 差動出力 5 SENSE 1 ノイズを制限するためにより狭い帯域幅をサンプルする場合に は、AD8275 は 18 ビット SAR コンバータのような、より高い分 解能を持つ ADC の信号をコンデショニングすることができます。 0.1µF +VS 2 0 図 39.評価ボードの 5 V リファレンス電圧を使用して AD7685 を直接駆動する D8275 の FFT (入力= 20 V p-p、1 kHz、THD = −112 dB) +5V 0.1µF 10 0 –10 –20 –30 –40 –50 –60 –70 –80 –90 –100 –110 –120 –130 –140 –150 –160 –170 07546-139 アプリケーション情報 図 38.シングルエンド ADC の駆動 この回路を使って差動 ADC を駆動する場合、ADC リファレン スからの抵抗分圧器を使って VREF を設定して、ADC に比例す る出力を実現することができます。 +5V 0.1µF 7 +VS 50kΩ 10kΩ SENSE –IN OUT 5 6 –10V 3 50kΩ AD8275 20kΩ +0.5V VREF = 2.5V 20kΩ +IN REF2 REF1 8 1 8.2µF 2kΩ +5V 0.1µF +4.5V –VS +2.5V 4 –VOUT 図 40.差動出力に構成した AD8275 (差動 ADC の駆動に使用) Rev. 0 +2.5V AD8655 2kΩ +10V +4.5V +VOUT － 15/17 － +0.5V 07546-035 2 AD8275 入力インピーダンスの増加 高入力インピーダンスを必要とするアプリケーションでは、低 入力バイアス電流オペアンプを使って AD8275 をバッファする ことができます。図 41 では、AD8620 を使って高入力インピー ダンスを実現しています。入力バイアス電流は 10 pA に制限さ れています。 +5V 0.1µF +13V 8 7 +VS 0.1µF 3 1 AD8620 2 50kΩ 2 10kΩ SENSE –IN 1/2 +5V OUT AD8620 NONINVERTING INPUT 4 3 7 2/2 5 50kΩ 0.1µF +IN AD8275 –13V 20kΩ REF2 20kΩ REF1 0.1µF 7 VREF +VS 8 2 1 –VS 4 AC 結合 帰還内で AD8275 に積分器を接続して、ハイパス・フィルタを 構成することができます(図 42 参照)。この回路は、DC 電圧とオ フセットを除去するときに使うことができます。低い周波数で、 コンデンサ C のインピーダンスは高くなります。このため、積 分器のゲインが大きくなります。AD8275 出力の DC 電圧が反転 され、積分器によりゲインが与えられます。反転信号が REFx ピンに戻されて、出力をゼロにします。これに対して高い周波 数では、インピーダンス C が低くなるため積分器のゲインが小 さくなります。高い周波数での電圧変化は反転されますが、ゲ インは小さくなります。信号が REFx ピンに入力されますが、 出力をゼロにするほど大きくありません。このため、高い周波 数の信号は通過することができます。 信号が fHIGH-PASS を超えると、AD8275 はコンデショニング済み の入力信号を出力します。 +5V VOUT 0.1µF 50kΩ 10kΩ –IN OUT 3 50kΩ 20kΩ +IN 20kΩ REF2 REF1 AD8275 fHIGH-PASS = 5 SENSE 1 2πRC VOUT 6 C 8 R 1 OP AMP –VS 4 0.1µF +5V VREF 07546-037 2 図 42.AC 結合レベル変換器 Rev. 0 10kΩ 5 SENSE － 16/17 － OUT 0.1µF IN-AMP 3 0.1µF 33Ω 50kΩ 20kΩ +IN 20kΩ REF2 AD8275 +IN VCC ADC 6 2.7nF REF1 –15V 7 50kΩ –IN +15V 図 41.高入力インピーダンスを得るためにオペアンプ・バッファを 使用 +VS 0.1µF VOUT 6 07546-036 6 5 データ・アクイジション・アプリケーションによっては、信号 サイズが大幅に変わることがあります。CMRR と高い入力イン ピーダンスを提供するために、AD8253、AD8228、AD8221 のよ うな計装アンプが入力にしばしば使われますが、計装アンプは ±10 V 信号を出力し、ADC フルスケールは 5 V または 4.096 V です。図 43 では、AD8275 が計装アンプと ADC の間でレベル 変換器として機能しています。AD8228 および AD8253 と組み合 わせた AD8275 は、非常に低いゲイン・ドリフトを持っています。 これは、すべてのゲイン設定抵抗が内蔵のレーザー・トリム抵 抗であるためです。 –IN REF GND 8 1 VREF 10µF –VS 4 図 43.データ・アクイジッション・システムでのレベル変換 07546-143 INVERTING INPUT データ・アクイジッション・システムで AD8275 をレベル変換器として使用 AD8275 外形寸法 3.20 3.00 2.80 8 3.20 3.00 2.80 1 5 5.15 4.90 4.65 4 PIN 1 0.65 BSC 0.95 0.85 0.75 1.10 MAX 0.15 0.00 0.38 0.22 COPLANARITY 0.10 0.23 0.08 8° 0° 0.80 0.60 0.40 SEATING PLANE COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA 図 44.8 ピン・ミニ・スモール・アウトライン・パッケージ[MSOP] (RM-8) 寸法: mm オーダー・ガイド Model Temperature Range Package Description Package Option Branding AD8275ARMZ1 AD8275ARMZ-R71 AD8275ARMZ-RL1 AD8275BRMZ1 AD8275BRMZ-R71 AD8275BRMZ-RL1 −40°C to +85°C −40°C to +85°C −40°C to +85°C −40°C to +85°C −40°C to +85°C −40°C to +85°C 8-Lead MSOP 8-Lead MSOP, Tape and Reel 8-Lead MSOP, 13" Tape and Reel 8-Lead MSOP 8-Lead MSOP, Tape and Reel 8-Lead MSOP, 13" Tape and Reel RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 Y13 Y13 Y13 Y1V Y1V Y1V 1 Z = RoHS 準拠製品 Rev. 0 － 17/17 －