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日本語参考資料
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広い電源範囲、マイクロパワー
レールtoレールの計装アンプ
AD8420
データシート
特長
ピン配置
最大電源電流: 80 µA
最小 CMRR: 100 dB
重い容量負荷を駆動: 約 700 pF
レール to レール出力
入力電圧範囲がグラウンド以下まで可能
外付け抵抗 2 本でゲイン設定
すべてのゲインで低ゲイン・ドリフトが実現可能
電源範囲が非常に広い
単電源動作: 2.7 V～36 V
両電源動作: ±2.7 V～±18 V
帯域幅(G = 100): 2.5 kHz
入力電圧ノイズ: 55 nV/√Hz
高 DC 精度
最大オフセット電圧: 125 µV
最大オフセット・ドリフト: 1 µV/°C
最大差動入力電圧: ±1 V
8 ピン MSOP パッケージを採用
AD8420
NC 1
VOUT
+
–
7
FB
–IN 3
–
+
6
REF
5
+VS
–VS 4
TOP VIEW
(Not to Scale)
09945-001
8
+IN 2
図 1.
表 1.計装アンプの分類 1
アプリケーション
ブリッジ・アンプ
圧力計測
医療計測機器
携帯型データ・アクイジション
マルチチャンネル・システム
General Purpose
Zero
Drift
Military
Grade
Low
Power
Digital
Gain
AD8221, AD8222
AD8220, AD8224
AD8231
AD8290
AD620
AD621
AD8250
AD8251
AD8226, AD8227
AD8228
AD8293
AD8553
AD524
AD526
AD8295, AD8224
AD8556
AD8557
AD624
AD8420
AD8235,
AD8236
AD627
AD8226,
AD8227
AD623
AD8223
1
AD8253
AD8231
最新の計装アンプについては http://www.analog.com/jpを参照してください。
概要
AD8420 は、レールtoレール出力と極めて柔軟なデザインを可能
にする新しいアーキテクチャを採用した、低価格、マイクロパ
ワー、広い電源範囲の計装アンプです。このアンプは、大きな
同相モード信号が存在する中で小さい差動電圧を増幅するよう
に最適化されています。
AD8420 では、優れた入力同相モード範囲を提供する間接電流帰
還アーキテクチャを採用しています。AD8420 は従来型計装アン
プとは異なり、両電源を必要とせずに、グラウンドより少し低い
信号も容易に増幅することができます。AD8420 はレールtoレー
ル出力を持ち、出力電圧振幅は入力同相モード電圧から完全に
独立しています。
Rev. 0
AD8420 は単電源動作、マイクロパワー消費電流、レールtoレー
ル出力振幅であるため、バッテリ駆動アプリケーションに最適
です。低い電源電圧で動作する場合、レールtoレール出力ステ
ージによりダイナミックレンジを最大化します。AD8420 の
両電源動作(±15 V)では低消費電力であるため、医用または工業
用の様々な計装アプリケーションに最適です。
AD8420 は 8 ピンのMSOPパッケージを採用しています。このデ
バイスの性能は−40°C～+85°Cの温度範囲で規定され、−40°C～
+125°Cで動作します。
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。
※日本語版資料は 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。
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電話 06（6350）6868
本
AD8420
データシート
目次
特長......................................................................................................1
ゲイン精度.................................................................................... 20
アプリケーション ..............................................................................1
入力電圧範囲................................................................................ 20
ピン配置..............................................................................................1
入力保護........................................................................................ 20
概要......................................................................................................1
レイアウト.................................................................................... 21
改訂履歴..............................................................................................2
REFピンの駆動............................................................................. 21
仕様......................................................................................................3
入力バイアス電流のリターン・パス ........................................ 22
絶対最大定格 ......................................................................................7
無線周波数干渉(RFI) ................................................................... 22
熱抵抗..............................................................................................7
出力のバッファリング ................................................................ 23
ESDの注意 ......................................................................................7
アプリケーション情報 .................................................................... 24
ピン配置およびピン機能説明 ..........................................................8
AD8420 の心電図(ECG)での応用 ............................................... 24
代表的な性能特性 ..............................................................................9
従来型ブリッジ回路 .................................................................... 25
動作原理............................................................................................19
4 mA～20 mAの単電源レシーバ ................................................ 25
アーキテクチャ ............................................................................19
外形寸法............................................................................................ 26
ゲインの設定 ................................................................................19
オーダー・ガイド ........................................................................ 26
改訂履歴
3/12—Revision 0: Initial Version
Rev. 0
－ 2/26 －
AD8420
データシート
仕様
特に指定がない限り、+VS = +5 V、−VS = 0 V、VREF = 0 V、V+IN = 0 V、V−IN = 0 V、TA = 25°C、G = 1～1000、RL = 20 kΩ、入力換算仕様。
特に指定がない限り、すべての表 2 既定値は、VS = 3 V から VS = ±5 V まで有効。
表 2.
Parameter
Test Conditions/Comments
COMMON-MODE REJECTION RATIO (CMRR)
CMRR DC to 60 Hz
CMRR at 1 kHz
VCM = 0 V to 2.7 V
NOISE
Voltage Noise
Spectral Density
Peak to Peak
Current Noise
Spectral Density
Peak to Peak
Min
Typ
Max
100
100
Unit
dB
dB
f = 1 kHz, VDIFF ≤ 100 mV
f = 0.1 Hz to 10 Hz, VDIFF ≤ 100 mV
55
1.5
nV/√Hz
µV p-p
f = 1 kHz
f = 0.1 Hz to 10 Hz
80
3
fA/√Hz
pA p-p
VOLTAGE OFFSET
Offset
Average Temperature Coefficient
Offset RTI vs. Supply (PSR)
INPUTS
Input Bias Current1
Average Temperature Coefficient
Input Offset Current
Average Temperature Coefficient
Input Impedance
Differential
Common Mode
Differential Input Operating Voltage
Input Operating Voltage (+IN, −IN, REF, or FB)
DYNAMIC RESPONSE
Small Signal −3 dB Bandwidth
G=1
G = 10
G = 100
G =1000
Settling Time 0.01%
G=1
G = 10
G = 100
Slew Rate
GAIN2
Gain Range
Gain Error
G=1
G = 10 to 1000
Gain vs. Temperature
Rev. 0
VS = 3 V to VS = 5 V
VS = ±5 V
TA = −40°C to +85°C
VS = 2.7 V to 5 V
125
150
1
µV
µV
µV/°C
dB
27
24
30
nA
nA
nA
pA/°C
nA
nA
nA
pA/°C
86
Valid for REF and FB pair, as well
as +IN and −IN
TA = +25°C
TA = +85°C
TA = −40°C
TA = −40°C to +85°C
TA = +25°C
TA = +85°C
TA = −40°C
TA = −40°C to +85°C
20
30
1
1
1
0.5
130||2
1000||2
TA = –40°C to +85°C
TA = +25°C
TA = +85°C
TA = –40°C
−1
−VS − 0.15
−VS − 0.05
−VS − 0.2
VS = ±5 V
−1 V to +1 V output step
−4.5 V to +4.5 V output step
−4.5 V to +4.5 V output step
+1
+VS − 2.2
+VS − 1.8
+VS − 2.7
MΩ||pF
MΩ||pF
V
V
V
V
250
25
2.5
0.25
kHz
kHz
kHz
kHz
3
130
1
1
µs
µs
ms
V/µs
G = 1 + (R2/R1)
1
VOUT = 0.1 V to 1.1 V, VREF = 0.1 V
VOUT = 0.2 V to 4.8 V
TA = −40°C to +85°C
－ 3/26 －
0.05
1000
V/V
0.02
0.1
10
%
%
ppm/°C
AD8420
データシート
Parameter
OUTPUT
Output Swing
Test Conditions/Comments
Min
VS = 5 V, RL = 10 kΩ to midsupply
VS = ±5 V, RL = 20 kΩ to ground
TA = +25°C
TA = +85°C
TA = −40°C
−VS + 0.1
−VS + 0.1
−VS + 0.1
Short-Circuit Current
POWER SUPPLY
Operating Range
Quiescent Current
Typ
Max
Unit
+VS − 0.15
+VS − 0.2
+VS − 0.15
V
V
V
mA
36
V
80
95
65
µA
µA
µA
+85
+125
°C
°C
10
Single-supply operation3
VS = 5 V
TA = +25°C
TA = +85°C
TA = −40°C
2.7
55
TEMPERATURE RANGE
Specified
Operational4
−40
−40
1
70
入力ステージでは PNP トランジスタを使っているため、デバイスから常に入力バイアス電流が流出しています。
G > 1 の場合、FB ピンのバイアス電流による誤差などのこれらの仕様の他に、外付け抵抗 R1 と外付け抵抗 R2 による誤差を考慮する必要があります。
3
V+IN、V−IN、VREF = 0 V に対して表示する最小電源電圧。
4
85°C～125°C での動作については、代表的な性能特性のセクションを参照してください。
2
Rev. 0
－ 4/26 －
AD8420
データシート
特に指定がない限り、+VS = +15 V、−VS = −15 V、VREF = 0 V、TA = 25°C、G = 1～1000、RL = 20 kΩ、入力換算仕様。
表 3.
Parameter
Test Conditions/Comments
COMMON-MODE REJECTION RATIO (CMRR)
CMRR DC to 60 Hz
CMRR at 1 kHz
VCM = −10 V to +10 V
Min
Typ
Max
100
100
Unit
dB
dB
NOISE
Voltage Noise
Spectral Density
Peak to Peak
Current Noise
Spectral Density
Peak to Peak
VOLTAGE OFFSET
Offset
Average Temperature Coefficient
Offset RTI vs. Supply (PSR)
INPUTS
Input Bias Current2
Average Temperature Coefficient
Input Offset Current
Average Temperature Coefficient
Input Impedance
Differential
Common Mode
Differential Input Operating Voltage
Input Operating Voltage (+IN, −IN, REF, or FB)
DYNAMIC RESPONSE
Small Signal −3 dB Bandwidth
G=1
G = 10
G = 100
G =1000
Settling Time 0.01%
G=1
G = 10
G = 100
Slew Rate
GAIN3
Gain Range
Gain Error
G=1
G = 10 to 1000
Gain vs. Temperature
OUTPUT
Output Swing
RL = 20 kΩ to Ground
f = 1 kHz, VDIFF ≤ 100 mV
f = 0.1 Hz to 10 Hz, VDIFF ≤ 100 mV
55
1.5
nV/√Hz
µV p-p
f = 1 kHz
f = 0.1 Hz to 10 Hz
80
3
fA/√Hz
pA p-p
VS = ±15 V1
TA = −40°C to +85°C
VS = ±15 V
µV
µV/°C
dB
27
24
30
nA
nA
nA
pA/°C
nA
nA
nA
pA/°C
100
Valid for REF and FB pair, as well
as +IN and −IN
TA = +25°C
TA = +85°C
TA = −40°C
TA = −40°C to +85°C
TA = +25°C
TA = +85°C
TA = −40°C
TA = −40°C to +85°C
20
30
1
1
1
0.5
130||3
1000||3
TA = −40°C to +85°C
TA = +25°C
TA = +85°C
TA = −40°C
−1
−VS − 0.15
−VS − 0.05
−VS − 0.2
−1 V to +1 V output step
−5 V to +5 V output step
−5 V to +5 V output step
1
+VS − 2.2
+VS − 1.8
+VS − 2.7
MΩ||pF
MΩ||pF
V
V
V
V
250
25
2.5
0.25
kHz
kHz
kHz
kHz
3
130
1
1
µs
µs
ms
V/µs
G = 1 + (R2/R1)
1
VOUT = ±1 V
VOUT = ±10 V
TA = −40°C to +85°C
TA = +25°C
TA = +85°C
TA = –40°C
0.05
−VS + 0.13
−VS + 0.15
−VS + 0.11
Short-Circuit Current
Rev. 0
250
1
10
－ 5/26 －
1000
V/V
0.02
0.1
10
%
%
ppm/°C
+VS − 0.2
+VS − 0.23
+VS − 0.16
V
V
V
mA
AD8420
データシート
Parameter
POWER SUPPLY
Operating Range
Quiescent Current
Test Conditions/Comments
Min
Dual-supply operation4
VS = ±15 V
TA = +25°C
TA = +85°C
TA = −40°C
±2.7
TEMPERATURE RANGE
Specified
Operational5
70
−40
−40
1
Typ
85
Max
Unit
±18
V
100
120
90
µA
µA
µA
+85
+125
°C
°C
オフセット電圧対電源については、代表的な性能特性のセクションを参照してください。
入力ステージでは PNP トランジスタを使っているため、デバイスから常に入力バイアス電流が流出しています。
3
G > 1 の場合、FB ピンのバイアス電流による誤差などのこれらの仕様の他に、外付け抵抗 R1 と外付け抵抗 R2 による誤差を考慮する必要があります。
4
V+IN、V−IN、VREF = 0 V に対する最小正電源電圧。 V+IN、V−IN、VREF = −VS では、最小電源電圧は ±1.35 V。
5
85°C～125°C での動作については、代表的な性能特性のセクションを参照してください。
2
Rev. 0
－ 6/26 －
AD8420
データシート
絶対最大定格
表 4.
熱抵抗
Parameter
Rating
Supply Voltage
Output Short-Circuit Current
Maximum Voltage at −IN or +IN
Minimum Voltage at −IN or +IN
Maximum Voltage at REF or FB
Minimum Voltage at REF or FB
Storage Temperature Range
ESD
Human Body Model
Charge Device Model
Machine Model
±18 V
Indefinite
−VS + 40 V
−VS − 0.5 V
+VS + 0.5 V
−VS − 0.5 V
−65°C to +150°C
θJA は、自然空冷のデバイスで規定。
表 5.
θJA
Unit
8-Lead MSOP, 4-Layer JEDEC Board
135
°C/W
ESDの注意
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。
2.5 kV
1.5 kV
0.1 kV
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。
Rev. 0
Package
－ 7/26 －
AD8420
データシート
ピン配置およびピン機能説明
8
VOUT
+IN 2
+
–
7
FB
–IN 3
–
+
6
REF
5
+VS
–VS 4
TOP VIEW
(Not to Scale)
09945-002
AD8420
NC 1
図 2.ピン配置
表 6.ピン機能の説明
ピン番号
記号
説明
1
NC
このピンは内部で接続されていません。CMRR の周波数特性とリーク性能を得るためには、このピンを負電源へ接続し
てください。
2
+IN
正入力。
3
−IN
負側入力。
4
−VS
負電源。
5
+VS
正電源。
6
REF
リファレンス入力。
7
FB
帰還入力。
8
VOUT
出力。
Rev. 0
－ 8/26 －
AD8420
データシート
代表的な性能特性
特に指定がない限り、T = 25°C、+VS = 5 V、RL = 20 kΩ。
700 MEAN: 4.63764
SD: 1.09498
MEAN: –34.8195
SD: 31.3406
600
NUMBER OF HITS
500
400
300
500
400
300
200
200
100
100
0
–150
–100
–50
0
50
100
150
VOS (µV)
0
09945-003
NUMBER OF HITS
600
0
2
4
6
8
10
24
25
CMRR, ±15V (µV/V)
09945-008
700
図 6.CMRR の分布
図 3.入力オフセット電圧の分布
700 MEAN: 22.706
SD: 0.615728
MEAN: 22.6643
700 SD: 0.6058
600
NUMBER OF HITS
500
400
300
500
400
300
200
200
20
21
22
23
24
25
POSITIVE BIAS CURRENT (nA)
09945-004
0
0
20
23
図 7.REF、FB バイアス電流の分布
1200 MEAN: 0.000646761
SD: 0.111551
1200 MEAN: 0.00144205
SD: 0.112088
1000
1000
NUMBER OF HITS
NUMBER OF HITS
22
gm2 POSITIVE BIAS CURRENT (nA)
図 4.入力バイアス電流の分布
800
600
400
200
800
600
400
200
–0.9
–0.6
–0.3
0
0.3
OFFSET CURRENT (nA)
0.6
0.9
0
–0.9
09945-005
0
–0.6
–0.3
0
0.3
0.6
gm2 OFFSET CURRENT (nA)
図 5.入力オフセット電流の分布
Rev. 0
21
09945-006
100
100
図 8.REF、FB オフセット電流の分布
－ 9/26 －
0.9
09945-007
NUMBER OF HITS
600
AD8420
データシート
10
0.3
1.5
0.2
1.0
0.1
0.5
0
0
–5
0
5
10
15
20
25
30
35
–0.1
40
INPUT VOLTAGE (V)
0.4
5
0.2
0
0
–5
–0.2
–10
–0.4
–15
–20
INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V)
IIN
0.2
0
0
–0.2
–1
–2
INPUT CURRENT (mA)
0.4
2
OUTPUT VOLTAGE (V)
–5
0
5
10
15
–0.6
25
20
15
VOUT
1
–10
図 12.入力過電圧性能、G = 100、VS = ±15 V
0.6
VS = ±15V
G=1
–15
INPUT VOLTAGE (V)
図 9.入力過電圧性能、G = 1
3
IIN
VOUT
INPUT CURRENT (mA)
0.4
0.6
VS = ±15V
G = 100
09945-312
OUTPUT VOLTAGE (V)
IIN
2.0
15
OUTPUT VOLTAGE (V)
VOUT
2.5
0.5
INPUT CURRENT (mA)
VS = +5V
G=1
09945-309
3.0
–0.4
10
–1.0V, +12.3V
0.0V, +12.8V
+1.0V, +12.3V
5
0
–5
–10
–15
–1.0V, –14.6V
+1.0V, –14.6V
–15
–10
–5
0
5
10
15
20
–0.6
25
–20
–1.2 –1.0 –0.8 –0.6 –0.4 –0.2
09945-310
–3
–20
INPUT VOLTAGE (V)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
OUTPUT VOLTAGE (V)
図 10.入力過電圧性能
G = 1、VS = ±15 V
09945-313
0.0V, –15.1V
図 13.出力電圧対入力同相モード電圧
G = 1、VS = ±15 V
3.0
OUTPUT VOLTAGE (V)
0.4
IIN
4
0.3
3
0.2
2
0.1
1
0
–5
0
0
5
10
15
20
25
INPUT VOLTAGE (V)
30
35
–0.1
40
+4mV, +2.8V
+1.0V, +2.3V
2.0
1.5
1.0
0.5
+1.0V, +0.4V
+4mV, –0.1V
0
–0.5
–0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
OUTPUT VOLTAGE (V)
図 14.出力電圧対入力同相モード電圧
G = 1、VS = 5 V
図 11.入力過電圧性能
G = 100
Rev. 0
2.5
－ 10/26 －
1.2
09945-314
VOUT
5
INPUT CURRENT (mA)
VS = 5V
G = 100
INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V)
0.5
09945-311
6
AD8420
データシート
3.0
3.5
VREF = 2.5V
RL = 10kΩ TO MIDSUPPLY
+2.5V, +2.8V
2.5
2.0
INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V)
INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V)
3.5
+3.03V, +2.46V
+1.5V, +2.3V
1.5
1.0
0.5
+1.5V, +0.4V
+3.03V, +0.16V
0
3.0
2.5
+44mV, +2.8V
+4.8V, +2.78V
+44mV, –0.1V
+4.8V, –80mV
2.0
1.5
1.0
0.5
0
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
3.2
OUTPUT VOLTAGE (V)
–0.5
–0.5
09945-315
0.1
0
+4mV, –0.1V
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
OUTPUT VOLTAGE (V)
2.5
4.0
4.5
5.0
5.5
+86mV, +2.79V
+2.5V, +2.8V
+4.8V, +2.79V
+86mV, –90mV
+2.5V, –0.1V
+4.8V, –90mV
2.0
3.5
5.0
5.5
1.5
1.0
0.5
0
0
0.5
1.0
1.5
2.5
3.0
4.0
4.5
OUTPUT VOLTAGE (V)
図 19.出力電圧対入力同相モード電圧
G = 100、VS = 5 V、VREF = 2.5 V
–14.9V, +12.7V
INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V)
+14.8V, +12.7V
0.0V, +12.8V
10
5
0
–5
–10
0.0V, –15.1V
–14.9V, –15.0V
–15
–10
+14.8V, –15.0V
–5
0
5
10
15
20
+29mV, +0.5V
+2.53V, +0.49V
+29mV, –0.1V
+2.53V, –90mV
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
–0.1
–0.2
–0.5
09945-317
INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V)
3.5
0.6
OUTPUT VOLTAGE (V)
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
OUTPUT VOLTAGE (V)
図 17.出力電圧対入力同相モード電圧
G = 100、VS = ±15 V
Rev. 0
3.0
2.0
–0.5
–0.5
20
–20
–20
2.5
3.0
図 16.出力電圧対入力同相モード電圧
G = 1、VS = 2.7 V
–15
2.0
09945-319
INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V)
+0.6V, +0.2V
0.2
09945-316
INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V)
0.3
15
1.5
3.5
+4mV, +0.5V
0.4
–0.2
–0.1
1.0
図 18.出力電圧対入力同相モード電圧
G = 100、VS = 5 V
0.6
–0.1
0.5
OUTPUT VOLTAGE (V)
図 15.出力電圧対入力同相モード電圧
G = 1、VS = 5 V、VREF = 2.5 V
0.5
0
図 20.出力電圧対入力同相モード電圧
G = 100、VS = 2.7 V
－ 11/26 －
3.0
09945-320
–0.5
1.4
09945-318
+2.5V, –0.1V
AD8420
データシート
40
120
100
–0.2V
POSITIVE PSRR (dB)
30
+2.7V
25
20
15
GAIN = 1000
60
GAIN = 100
40
GAIN = 10
BANDWIDTH
LIMIT
20
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
0
0.1
100
1k
120
SPECIFIED
PERFORMANCE RANGE
GAIN = 1000
100
NEGATIVE PSRR (dB)
100
0
–100
GAIN = 100
80
60
BANDWIDTH
LIMIT
40
GAIN = 10
–200
GAIN = 1
IBIAS (–IN)
20
–300
–1.0
–0.5
0
0.5
1.0
1.5
2.0
DIFFERENTIAL INPUT VOLTAGE (V)
0
0.1
09945-020
–1.5
100
1k
70
10k
100k
VS = ±15V
GAIN = 1000
60
50
80
GAIN = 100
40
GAIN = 1000
60
GAIN (dB)
PSRR (dB)
10
図 25.負の PSRR の周波数特性、RTI、VS = ±15 V
100
GAIN = 100
40
BANDWIDTH
LIMIT
20
100
10
GAIN = 1
–20
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
100k
–30
09945-500
10
GAIN = 10
20
–10
GAIN = 1
1
30
0
GAIN = 10
1
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
図 26.ゲインの周波数特性
図 23.PSRR の周波数特性、5 V 電源
Rev. 0
1
FREQUENCY (Hz)
図 22.差動入力電圧対入力バイアス電流、VS = ±15
0
0.1
100k
VS = ±15V
200
–400
–2.0
10k
図 24.正の PSRR の周波数特性、RTI、VS = ±15 V
400
IBIAS (+IN)
10
FREQUENCY (Hz)
図 21.同相モード電圧対入力バイアス電流
300
GAIN = 1
1
09945-323
IBIAS (+IN)
IBIAS (–IN)
09945-324
5
–2.0
09945-019
10
INPUT BIAS CURRENT (nA)
80
－ 12/26 －
100k
1M
09945-023
INPUT BIAS CURRENT (nA)
35
VS = ±15V
AD8420
データシート
70
120
VS = 2.7V
GAIN = 1000
60
100
50
GAIN = 100
80
30
CMRR (dB)
GAIN = 10
20
10
60
GAIN = 1
0
40
–10
20
–20
1
10
100
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
VS = ±15V
VCM = ±10V
0
09945-024
–30
0
0.1
VS = ±15V
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
図 30.差動入力電圧対 CMRR
120
BANDWIDTH
LIMIT
0.3
DIFFERENTIAL INPUT VOLTAGE (V)
図 27.ゲインの周波数特性、2.7 V 単電源
140
0.2
09945-329
GAIN (dB)
40
GAIN = 1000
VS = 5V
110
120
100
SUPPLY CURRENT (µA)
100
CMRR (dB)
GAIN = 100
80
60
GAIN = 10
GAIN = 1
40
90
80
70
60
50
40
20
1
10
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
20
–40
09945-327
0
0.1
–25
–10
5
20
35
50
65
80
95
図 28.CMRR の周波数特性
RTI、VS = ±15 V
125
図 31.電源電流の温度特性、VS = +5 V
30
140
110
TEMPERATURE (°C)
09945-027
30
VS = ±15V
250
25
200
–IN BIAS CURRENT
BIAS CURRENT (nA)
GAIN = 1000
100
CMRR (dB)
GAIN = 100
80
60
GAIN = 10
20
150
+IN BIAS CURRENT
15
100
10
50
GAIN = 1
40
5
OFFSET CURRENT (pA)
120
0
OFFSET CURRENT
0
–40
1
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
100k
09945-328
0
0.1
–10
5
20
35
50
65
80
95
110
–50
125
TEMPERATURE (°C)
図 29.CMRR の周波数特性
RTI、1 kΩ ソース不平衡、VS = ±15 V
Rev. 0
–25
図 32.入力バイアス電流と入力オフセット電流の温度特性
－ 13/26 －
09945-331
20
AD8420
データシート
200
100
+IN BIAS CURRENT
15
50
10
0
OFFSET CURRENT
5
OFFSET CURRENT (pA)
20
OFFSET VOLTAGE (µV)
150
–IN BIAS CURRENT
–50
0
–40
–25
–10
5
20
35
50
65
80
95
110
NORMALIZED TO 25°C
300
200
100
0
–100
–200
–300
–100
125
–400
–40
09945-332
BIAS CURRENT (nA)
25
400
TEMPERATURE (°C)
–25
–10
5
20
35
50
65
80
95
110
125
TEMPERATURE (°C)
図 33.FB、REF バイアス電流と FB、REF オフセット電流の温
度特性
09945-031
30
図 36.オフセット・ドリフト
5
1000
4
VIN = ±1V
800 VS = ±15V
REPRESENTATIVE DATA
NORMALIZED AT 25°C
VS = ±15V
3
600
PART A
2
CMRR (µV/V)
200
0
PART B
–1
–400
–2
–600
–3
–800
–4
–40
20
35
50
65
80
TEMPERATURE (°C)
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
600
GAIN ERROR (µV/V)
400
PART A
200
0
–200
PART B
–600
REPRESENTATIVE DATA
NORMALIZED TO 25ºC
5
20
35
50
65
80
20
35
50
65
80
95
110
125
RL = 20kΩ
–0.1
–0.2
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
–0.3
+0.3
+0.2
+0.1
–VS
09945-334
–10
TEMPERATURE (°C)
2
4
6
8
10
12
16
18
SUPPLY VOLTAGE (±VS)
図 35.ゲイン誤差の温度特性、G = 1、VIN = ±0.1 V、VS = ±15 V
Rev. 0
5
+VS
VIN = ±0.1V
800 VS = ±15V
–25
–10
図 37.CMRR の温度特性、G = 1、VS = ±15 V
1000
–1000
–40
–25
TEMPERATURE (°C)
図 34.ゲイン誤差の温度特性、G = 1、VIN = ±1 V、VS = ±15 V
–800
PART B: 0.038ppm/°C
09945-333
REPRESENTATIVE DATA
NORMALIZED TO 25ºC
–1000
–40
–25
–10
5
–400
PART A: 0.024ppm/°C
0
09945-032
–200
1
図 38.電源電圧対出力電圧振幅、RL = 20 kΩ
－ 14/26 －
20
09945-035
GAIN ERROR (µV/V)
400
AD8420
+VS
+VS
–0.2
–0.2
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
–0.4
–0.6
–0.8
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
+0.8
+0.6
VS = 5V
VREF = 2.5V
+0.4
+0.2
–0.4
–0.6
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
–0.8
+0.8
+0.6
+0.4
+0.2
10k
100k
1M
LOAD RESISTANCE (Ω)
–VS
0.1
09945-338
–VS
1k
1
OUTPUT CURRENT (mA)
図 42.出力電流対出力電圧振幅、VS = ±15
図 39.負荷抵抗対出力電圧振幅、VS = 5 V
+VS
2k
–0.2
1k
–0.4
–0.6
–0.8
NOISE (nV/ Hz)
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
09945-340
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
データシート
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
+0.8
GAIN = 1
100
+0.6
GAIN = 10
VS = 5V
VREF = 2.5V
+0.4
+0.2
1
OUTPUT CURRENT (mA)
GAIN = 100
1
10
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
図 43.電圧ノイズ・スペクトル密度の周波数特性、RTI
図 40.負荷抵抗対出力電圧振幅、VS = 5 V
15
5
0
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
–10
–15
1k
10k
100k
LOAD RESISTANCE (Ω)
1M
0.4µV/DIV
図 44.0.1 Hz～10 Hz での RTI 電圧ノイズ、G = 1
図 41.負荷抵抗対出力電圧振幅、VS = ±15 V
Rev. 0
1s/DIV
09945-043
–5
09945-339
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
10
－ 15/26 －
09945-042
20
0.1
09945-501
–VS
0.1
AD8420
データシート
VS = ±5V
1V/DIV
1.78µs TO 0.1%
3.31µs TO 0.01%
100
0.02%/DIV
1
10
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
09945-348
20µs/DIV
10
09945-149
NOISE (fA/ Hz)
1k
図 45.電流ノイズ・スペクトル密度の周波数特性
図 48.大信号パルス応答とセトリング・タイム、G = 1
VS = ±5V
4.5V/DIV
67µs TO 0.1%
138µs TO 0.01%
1s/DIV
200µs/DIV
図 46.0.1 Hz～10 Hz での電流ノイズ
09945-150
1.5pA/DIV
09945-147
0.02%/DIV
図 49.大信号パルス応答とセトリング・タイム、G = 10
30
VS = ±15V, G = 15V/V
27
VS = ±5V
OUTPUT VOLTAGE (V p-p)
24
21
18
4.5V/DIV
600ms TO 0.1%
1.04ms TO 0.01%
15
12
0.02%/DIV
9
VS = +5V, G = 5V/V
20ms/DIV
0
1
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
100k
1M
09945-148
3
図 50.大信号パルス応答とセトリング・タイム
G = 100
図 47.大信号周波数応答
Rev. 0
－ 16/26 －
09945-151
6
4µs/DIV
09945-051
20mV/DIV
20mV/DIV
図 51.小信号パルス応答
G = 1、RL = 20 kΩ、CL = 100 pF
2ms/DIV
09945-054
AD8420
データシート
図 54.小信号パルス応答
G = 1000、RL = 20 kΩ、CL = 100 pF
NO LOAD
220pF
470pF
20µs/DIV
20mV/DIV
図 52.小信号パルス応答
G = 10、RL = 20 kΩ、CL = 100 pF
09945-055
20mV/DIV
09945-052
780pF
5µs/DIV
図 55.様々な容量負荷での小信号応答
G = 1、RL = ∞
90
200µs/DIV
80
75
70
65
60
55
50
0
5
10
15
20
25
30
SUPPLY VOLTAGE (V)
図 53.小信号パルス応答
G = 100、RL = 20 kΩ、CL = 100 pF
Rev. 0
図 56.電源電圧対電源電流
－ 17/26 －
35
40
09945-057
20mV/DIV
09945-053
SUPPLY CURRENT (µA)
85
AD8420
データシート
90
–20
TESTED WITH DUAL SUPPLIES
CENTERED AT 0V
OFFSET VOLTAGE (µV)
–40
–60
–80
–100
–120
–140
–160
–200
0
4
8
12
16
20
24
28
SUPPLY VOLTAGE (V)
32
36
09945-502
–180
図 57.電源電圧対オフセット電圧
Rev. 0
－ 18/26 －
AD8420
データシート
動作原理
AD8420
+VS
–
+
A
VOUT
I3
–VS
+VS
Vb
FB
gm1
–IN
R2
–
ESD
PROTECTION
gm2
I1
ESD
PROTECTION
–VS
+VS
R1
+
I2
REF
–VS
09945-058
+IN
図 58.簡略化した回路図
表 7.様々なゲインに対する推奨抵抗値、1%抵抗
アーキテクチャ
AD8420 は、電圧を電流へ変換する一致した 2 個の相互コンダク
タンス・アンプと電流を電圧へ変換する 1 個の積分器アンプか
ら構成される間接電流帰還回路を採用しています。
AD8420 の場合、入力+INと−INの間に正の差動電圧が加えられる
まですべての初期電圧と電流はゼロであるものと見なします。
相互コンダクタンス・アンプgm1 はこの入力電圧を電流I1 へ変換
します。gm2 間の初期電圧はゼロであるため、I2 はゼロでI3＝I1
となります。
I3 は積分されて出力になり、出力電圧 VOUT が増加します。この
電圧は増加し続け、この増加は入力 gm1 間と同じ差動入力電圧が
入力 gm2 間に複製されて、I1 に等しい電流(I2)が発生されるまで続
きます。これにより、出力が安定した電圧を維持するように差電
流 I3 がゼロに減少します。図 58 に示す構成のゲインは、R2 と
R1 により設定されます。
従来型の計装アンプでは、入力同相モード電圧により有効出力
振幅が制限されます(一般に「六角形プロット」で図示)。
AD8420 は入力差動信号を電流へ変換するため、この制約はあり
ません。片方の電源レールに近い同相モード電圧を持つ信号を
増幅する際には、このことが特に重要です。
強固さと使い易さを向上させるため、AD8420 は入力に過電圧
保護機能を内蔵しています。この保護方式を使うと、デバイス
に損傷を与えることなく広い差動入力電圧が可能になります。
R1 (kΩ)
R2 (kΩ)
Gain
None
49.9
20
10
5
2
1
1
1
1
Short
49.9
80.6
90.9
95.3
97.6
100
200
499
1000
1.00
2.00
5.03
10.09
20.06
49.8
101
201
500
1001
R2 対 R1 の比でゲインを設定する際、抵抗の絶対値は設計者が決
定します。値が大きいほど消費電力と出力負荷が小さくなり、
値が小さいほど FB 入力バイアス電流とオフセット電流誤差が制
限されます。最適な出力振幅と歪み性能のためには、(R1 + R2) ||
RL ≥ 20 kΩ としてください。
大きな値の帰還抵抗を可能にすると同時に FB バイアス電流誤差
を制限する方法は、REF 端子と直列に R1 || R2 の値の抵抗を接
続することです(図 59 参照)。ゲインが高くなると、この抵抗は
単純に R1 と同じ値になります。
+IN
VOUT
IB+
ゲインの設定
AD8420
IB–
AD8420 の伝達関数は次式で表されます。
FB
–IN
VOUT = G(V+IN − V−IN) + VREF
REF
IBF
R1
R2
ここで、
R2
G  1
R1
G=1+
R2
R1
+
R1||R2
–
VREF
09945-059
IB R
図 59.FB 入力バイアス電流からの誤差の相殺
Rev. 0
－ 19/26 －
AD8420
データシート
ゲイン精度
大部分の計装アンプと同様、1 本の抵抗ではなく、2 本のゲイン
設定抵抗の相対的な一致により AD8420 のゲイン精度が決定さ
れます。例えば、2 本の抵抗が正確に同じ絶対誤差を持つ場合、
ゲインに誤差は生じません。逆に、高いゲインでは、2 本の 1%
抵抗により最大約 2%のゲイン誤差が発生します。ゲイン設定抵
抗に温度係数の不一致があると、計装アンプ回路のゲイン・ド
リフトが大きくなります。これらの外付け抵抗はどの内蔵抵抗
とも一致する必要がないため、優れたTCトラッキングを持つ抵
抗により優れたゲイン・ドリフトを実現することができます。
入力での差動電圧が差動入力限界に近づくと、ダイオードが導
通を開始して、入力から見た電圧が制限されます。これは、大
きな差動入力でゲイン誤差が大きくなったように見えます。
AD8420 の性能は−40°C～+85°Cで±1 V差動に対して規定されて
いますが、これより高い温度では、ダイオード順方向電圧の低下
により差動入力が小さい電圧に制限されます。図 60 に動作温度
範囲での 1%誤差のカーブを示します。このカーブは入力限界で
の温度の影響を示しています。
2.0
NEGATIVE VOLTAGE
すべての AD8420 端子を絶対最大定格のセクションで規定される
電圧範囲内に維持してください。AD8420 の全端子がESDに対し
て保護されています。
電源レールを超える入力電圧
負電源レールを超える保護を必要とするアプリケーションに対す
る 1 つのオプションは、各入力に直列に外付け抵抗を接続して
過負荷時に電流を制限することです。この場合、AD8420 へ流
入する電流を 6 mAに制限するように抵抗値を決めてください。
RPROTECT ≥ (負電源− VIN)/6 mA
1.6
POSITIVE VOLTAGE
もう 1 つの保護方法は、AD8420 入力にダイオードを接続して電
圧を制限し、さらに入力に直列に抵抗を接続してこれらのダイ
オードの電流を制限する方法です。通常動作で入力バイアス電
流を最小に維持するため、BAV199 のような低リーク・ダイオ
ー ド ・ ク ラ ン プ を 使 用 し て く だ さ い 。 ま た 、 AD8420 に は
PTVSxS1URのようなTVSダイオードを使用することもできます。
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
–25
–10
5
20
35
50
65
80
TEMPERATURE (°C)
95
110
125
+
VIN+
–
09945-503
0
–40
RPROTECT
AD8420
RPROTECT
図 60.差動入力限界の温度特性
+
VIN–
–
入力電圧範囲
AD8420 の許容入力範囲は、従来型アーキテクチャよりシンプル
です。AD8420 の伝達関数が有効であるためには、入力電圧は次
の規則を満たす必要があります。


+VS
差動入力電圧を±1 V 以内に維持します。
+IN、−IN、REF、FB の各ピンの電圧を規定の入力電圧範
囲内に維持します。
出力振幅は入力同相モード電圧から完全に独立しているため、
「六角形図形」または満たすべき複雑な式がなく、さらに変化す
る同相モードを持つ入力信号に対してアンプの出力振幅に制限
がありません。
+VS
RPROTECT
+
VIN+
–
–VS
+VS
AD8420
RPROTECT
–VS
+
VIN–
–
SIMPLE METHOD
–VS
–VS
ALTERNATE METHOD
図 61.電源レールを超える電圧に対する保護
大きな差動入力電圧
また AD8420 は、デバイスの損傷なしで大きな差動入力電圧を処
理することもできます。過電圧性能については、図 9、図 10、
図 11、図 12 を参照してください。AD8420 の差動電圧は内部で
ダイオードにより±1 Vに制限されます。この制限値を超えると、
ダイオードが導通を開始して電流が流れます(図 22 参照)。この
電流は内部で AD8420 にとって安全な値に制限されますが、この
入力電流をシステム内で許容できない場合は、次の値の抵抗を
各入力に直列に接続してください。
1V 
1 V

RPROTECT   DIFF


2  I MAX

Rev. 0
+VS
I
09945-160
MAXIMUM INPUT VOLTAGE (1% ERROR)
AD8420 入力へ流入する電流は内部で制限されます。これによ
り、内部アンプから見た差動電圧を制限するダイオードにター
ンオンする際に大きな電流が流れないようにします。設定した
ゲインの大きさによらず、デバイスは損傷なしで大きな差動入
力電圧を処理することができます。このため、AD8420 入力が
正電源レールを超える電圧から保護されます。負レールを超える
電圧が予想される場合は、外部保護機能を使う必要があります。
AD8420 入力を−VS + 40 V以内に制限する必要がありますが、保
護抵抗のI × R電圧降下により正側の保護がほぼ次の値だけ強化
されます。
(40 V +負電源) + 300 µA × RPROTECT
VS = ±15V
1.8
1.4
入力保護
－ 20/26 －
AD8420
データシート
リファレンス電圧
全周波数での同相モード除去比
レイアウトが正しくないと、同相モード信号が差動信号に変換
されて計装アンプに到達することがあります。このような変換
は、正と負の入力ピンへのパスの周波数応答が異なる場合に発
生します。最適な周波数対 CMRR 性能を得るためには、各パス
の入力ソース・インピーダンスと容量が一致している必要があ
ります。これには、ピン 1 と−VS の接続が含まれます。これによ
り各入力と隣接ピンとの間の寄生容量とリークが一致します。
入力パスへソース抵抗(例えば入力保護)を追加するときは、計
装アンプ入力の近くに接続して、プリント回路ボード(PCB)パタ
ーンの寄生容量との相互作用を小さくする必要があります。
電源
AD8420 の出力電圧は、REFピンの電位を基準にして発生されま
す。REFを適切な近くのグラウンドに接続するように注意してく
ださい。入力の差動電圧がREFピンとFBピンの間で再生されるた
め、FB電圧が入力範囲を超えないようにVREFを設定することが重
要です。
REFピンの駆動
従来型計装アンプ・アーキテクチャでは、リファレンス・ピン
を低インピーダンス・ソースで駆動する必要がありました。こ
れらのアーキテクチャでは、リファレンス・ピンのインピーダン
スによりCMRRとゲイン精度が低下します。AD8420 アーキテク
チャでは、リファレンス・ピンの抵抗はCMRRに影響を与えま
せん。
計装アンプの電源には安定な 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。PSRR
性能カーブの詳細については、図 24 と図 25 を参照してくださ
い。
+IN
VOUT
AD8420
FB
0.1 µF のコンデンサを各電源ピンのできるだけ近くに配置する
必要があります。図 62 に示すように、10 µF のタンタル・コン
デンサをデバイスから離れたところに接続することができます。
低周波で有効なこのコンデンサは、他の高精度集積回路と共用
することができます。これら集積回路の間のパターンは短くし
て、パターン寄生インダクタンスと共用コンデンサとの間の干
渉を小さくしてください。
+VS
0.1µF
G=1+
R1
R1
RREF
10µF
VOUT
VREF
+IN
VOUT
AD8420
R2
FB
REF
–IN
VS
R1
R2
R3
G=1+
図 62.電源デカップリング、REF、ローカル・グラウンド基準
の出力
R2 + R3||R4
R4
R1
09945-063
–VS
10µF
09945-060
0.1µF
Rev. 0
R2
図 63.リファレンス抵抗によるゲインの計算
AD8420
R1
R2 + RREF
リファレンス・ピンの抵抗は AD8420 のゲインに影響を与えます
が、この抵抗が一定の場合、ゲイン設定抵抗を調整して補償す
ることができます。例えば、AD8420 を分圧器から駆動すること
ができます(図 64)。
+IN
–IN
REF
–IN
09945-062
レイアウト
図 64.抵抗分圧器を使用したリファレンス電圧の設定
－ 21/26 －
AD8420
データシート
INCORRECT
CORRECT
+VS
+VS
VOUT
VOUT
AD8420
AD8420
–VS
–VS
TRANSFORMER
TRANSFORMER
+VS
+VS
VOUT
VOUT
AD8420
AD8420
10MΩ
–VS
–VS
THERMOCOUPLE
THERMOCOUPLE
+VS
+VS
C
C
VOUT
AD8420
VOUT
1
R
fHIGH-PASS = 2πRC
C
AD8420
C
–VS
09945-061
R
–VS
CAPACITIVELY COUPLED
CAPACITIVELY COUPLED
図 65.IBIAS パスの構成
+VS
入力バイアス電流のリターン・パス
無線周波数干渉(RFI)
R
20kΩ
1%
+IN
–IN
すべての計装アンプは、高周波の帯域外信号を整流することがあ
ります。整流後、これらの信号は出力に DC オフセット誤差と
して現れます。高周波信号は、図 66 に示すように計装アンプの
入力に接続されたローパス RC 回路で除去することができます。
このフィルタは、次式の関係を使って入力信号の帯域幅を制限し
ます。
FilterFrequency CM 
1
2π RCC
1
2 πR ( 2C D  CC )
R
CD
20kΩ 3300pF
1%
VOUT
AD8420
CC
330pF
5%
R1
R2
10µF
0.1µF
–VS
図 66.推奨 RFI 除去フィルタ
CDは差動信号に有効で、CCは同相モード信号に有効です。Rと
CC の値は、信号帯域幅が狭くなりますが帯域外RFIを小さくす
るように選択します。正入力のR×CC と負入力のR×CC との不一
致は、AD8420 のCMRR性能を低下させます。CC の値より少な
くとも 1 桁大きいCDの値を使うと、不一致の影響が小さくなる
ので、性能が改善されます。
ここで、CD  10 CC。
Rev. 0
CC
330pF
5%
09945-064
AD8420 の入力バイアス電流には、グラウンドへのリターン・
パスが必要です。熱電対のように信号源へのリターン電流パス
がない場合には、図 65 に示すように設ける必要があります。
FilterFreq uency DIFF 
10µF
0.1µF
－ 22/26 －
AD8420
データシート
出力のバッファリング
AD8420 は 20 kΩ以上の負荷を駆動するようにデザインされてい
ますが、小さい出力電圧振幅では 10 mAまでの重い負荷を駆動
することができます(図 42 参照)。出力電流をこれより大きくす
る場合は、高精度オペアンプで AD8420 出力をバッファしてくだ
さい。図 67 に、単電源で ADA4692-2 を使用する推奨構成を示し
ます。この低消費電力オペアンプは 5 V単電源で 1 V～4 Vの出
力振幅が可能であると同時に、30 mA以上の電流をソースまた
は シン クするこ とが できます 。こ の構成を 使用 する場合 、
AD8420 から見た負荷は約R1 + R2 になります。
+5V
+VS 0.1µF
+5V
AD8420
0.1µF
ADA4692-2
–VS
R1
VOUT
R2
VREF
VIN
–VS
09945-065
VIN
AD8420
VOUT
0.1µF
CW
R1
R2
REF
図 67.出力のバッファリング
ADA4692-2
SUGGESTION FOR SECOND
AMPLIFIER: VARIABLE
LEVEL SHIFT WITHOUT
AFFECTING GAIN
図 68.可変レベル・シフト
Rev. 0
R
W
－ 23/26 －
CCW
R
09945-066
+VS
0.1µF
ADA4692-2 はデュアル・オペアンプであるため、もう 1 つのオ
ペアンプはアクティブ・フィルタ・ステージまたは同じPCB上
の別の AD8420 の出力バッファとして使うことができます。図
68 に、この 2 つ目のオペアンプの別の推奨使用方法を示します。
こ の回 路では、 ポテ ンショメ ータ のワイパ ーか らの電圧 を
ADA4692-2 でバッファして、出力の可変レベル・シフトを可能に
しています。ポテンショメータの上と下の抵抗により、レベ
ル・シフトの合計範囲は狭くなりますが精度は向上します。も
しポテンショメータを AD8420 のREFピンに直接接続すると、可
変抵抗からゲイン誤差が発生してしまいます。選択するポテンシ
ョメータ・タイプに応じて、ポテンショメータをハードウェア
またはソフトウェアから調整することができます。アナログ・
デバイセズが製造するデジタル・ポテンショメータの一覧につ
いては、http://www.analog.com/jp/digipots/をご覧ください。
AD8420
データシート
アプリケーション情報
AD8420 の心電図(ECG)での応用
一般に ECG シグナル・コンデショニング回路ではハイパス・フ
ィルタを使用して電極オフセットと偽動作を除去しています。シ
ステムの入力インピーダンスと CMRR の低下を防止するため、
このフィルタ機能は一般に計装アンプの後ろに接続されますが、
このために計装アンプに与えることができるゲインが制限され
ます。
3 個のオペアンプを使用する計装アンプでは、ゲインは最初のス
テージで適用されます。このため、電極オフセットが増幅される
ので、後でハイパス・フィルタにより除去する必要があります。
200pF
A
B
402kΩ
図 69 に、信号をゲイン 100 で増幅すると同時に、DCと高周波
を除去する、ECGのフロントエンドを示します。この回路では
AD8420 と低消費電力、低価格、デュアル、高精度のCMOSオペ
アンプ AD8657 を組み合わせています。
THREE-POLE LPF,
BESSEL RESPONSE
FC = 50Hz
INSTRUMENTATION
AMPLIFIER
G = +100
+5V
100kΩ
2000pF
500kΩ
AD8420 アーキテクチャでは、REFピンとFBピンの相互コンダ
クタンス・アンプを不平衡にすることにより、入力ステージで
オフセットを処理することができます。定常状態では、入力の
オフセットが出力まで増幅されないため、高い周波数の信号ほ
ど増幅されて通過します。この方法で AD8420 を使用すると、オ
フセット許容誤差はデバイスの差動入力範囲(±1 V)にほぼ一致し
ます。
AD8420
100kΩ
200pF
FB
REF
–5V
C
110kΩ
200kΩ
0.015μF
0.022μF
200kΩ
+5V
100kΩ
1kΩ
3.3μF
8200pF
10MΩ
+5V
–5V
–5V
図 69. ECGフロントエンドでの AD8420
Rev. 0
－ 24/26 －
AD8657-2
INTEGRATOR PROVIDES
HIGH-PASS POLE AT 0.5Hz
09945-072
AD8657-1
AD8420
データシート
4 mA～20 mAの単電源レシーバ
従来型ブリッジ回路
AD8420 は 80 µA の最大電源電流、グラウンドより低くなるこ
とが可能な入力範囲、低ドリフト特性を持つため、4 mA～20
mA のループで使用する非常に優れた選択肢になっています。
図 71 に、4 mA～20 mA のトランスジューサの信号を AD8420 へ
インターフェースさせる方法を示します。4 mA～20 mA トラン
スジューサからの信号はシングルエンドであるため、シンプル
なシャント抵抗をグラウンドへ接続して電流を電圧へ変換するこ
とが先ず推奨されますが、リターン・パス(トランスジューサへ
の)のライン抵抗により電流依存のオフセット誤差が加わるため、
電流は差動で検出する必要があります。
図 70 に、従来型抵抗ブリッジからの信号を増幅する AD8420 を
示します。この回路は両電源モードまたは単電源モードで動作
します。一般に、計装アンプの電源として使用する同じ電圧で
ブリッジが駆動されます。ブリッジの下部を計装アンプの負電
源に接続すると、入力同相モード電圧が電源電圧の中心値に設
定されます。REFピンの電圧はアプリケーションに合わせて変
化させることができます。例えば、REFピンを入力範囲(VREF ±
VIN) を持つA/D コ ン バ ー タ (ADC) の VREF ピ ン に 接 続 し ま す 。
AD8420 の有効出力振幅は(−VS + 100 mV)～(+VS − 150 mV)であ
るため、設定可能な最大ゲインはこの出力範囲を入力範囲で除
算した値になります。
この例では、5 Ωのシャント抵抗により、AD8420 入力で非常に
小さい同相モード値を持つ 20 mV (4 mA入力)～100 mV (20 mA
入力)の差動電圧が発生します。図に示すゲイン抵抗では、
AD8420 は 100 mVの入力電圧を 40 倍に増幅して 4.0 Vにします。
+VS
0.1µF
VDIFF
AD8420
VOUT
VREF
09945-069
0.1µF
–VS
図 70.従来型ブリッジ回路
5V
0.1µF
–
LINE
IMPEDANCE
+
–
+
POWER
SUPPLY
4mA TO 20mA
5Ω
AD8420
AD627
G = 40
R2 = 97.6kΩ
R1 = 2.49kΩ
図 71.4 mA～20 mA のレシーバ回路
Rev. 0
－ 25/26 －
R1
R2
0.8V TO 4.0V
09945-073
4mA TO 20mA
TRANSDUCER
AD8420
データシート
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
IDENTIFIER
0.65 BSC
0.95
0.85
0.75
15° MAX
1.10 MAX
0.40
0.25
6°
0°
0.23
0.09
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA
0.80
0.55
0.40
10-07-2009-B
0.15
0.05
COPLANARITY
0.10
図 72.8 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
Model1
Temperature Range
Package Description
Package
Option
Branding
AD8420ARMZ
AD8420ARMZ-R7
AD8420ARMZ-RL
−40°C to +85°C
−40°C to +85°C
−40°C to +85°C
8-Lead Mini Small Outline Package [MSOP], Tube
8-Lead Mini Small Outline Package [MSOP], 7-Inch Tape and Reel
8-Lead Mini Small Outline Package [MSOP], 13-Inch Tape and Reel
RM-8
RM-8
RM-8
Y3Y
Y3Y
Y3Y
1
Z = RoHS 準拠製品。
Rev. 0
－ 26/26 －