日本語版

1 nV/√Hz低ノイズ
計装アンプ
AD8429
ピン接続
特長
AD8429
–IN
1
8
+VS
RG
2
7
VOUT
RG
3
6
REF
+IN
4
5
–VS
09730-001
低ノイズ
入力ノイズ: 1 nV/√Hz
出力ノイズ: 45 nV/√Hz
高精度 DC 性能 (AD8429BRZ)
CMRR:最小 90 dB (G = 1)
入力オフセット:最大 50 µV
ゲイン精度:最大 0.02% (G = 1)
優れた AC 仕様
CMRR: 5 kHz まで 80 dB ( G = 1)
帯域幅: 15 MHz (G = 1)
帯域幅: 1.2 MHz (G = 100)
スルーレート: 22 V/μs
THD: −130 dBc (1 kHz、G = 1)
汎用性
両電源動作: ±4 V～±18 V
1 本の抵抗でゲイン設定(G = 1～10,000)
規定性能の温度範囲
-40°C～+125°C
TOP VIEW
(Not to Scale)
図 1.
アプリケーション
医療計測機器
高精度データ・アクイジション
マイクロフォンのプリアンプ
振動解析
概要
AD8429 は高速に変化する信号を確実に増幅します。電流帰還ア
ーキテクチャを採用しているため、高いゲインで広い帯域幅を提
供します(例えば G = 100 で 1.2 MHz)。このデザインには、大きな
入力過渡電圧の後でセトリング・タイムを改善する回路が含まれ
ています。AD8429 は優れた歪み性能を持つようにデザインされ
ているため、振動解析のような厳しいアプリケーションで使用す
ることができます。
ゲインは、1 本の抵抗で 1～10,000 の範囲で設定できます。REF
ピンを使うと、出力電圧をオフセットさせることができます。
この機能は、単電源シグナル・チェーンにインターフェースす
る際に出力レベルをシフトするときに役立ちます。
Rev. 0
1000
100
G=1
10
G = 10
G = 100
1
0.1
G = 1k
1
10
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
09730-002
AD8429 は小さな信号の測定に優れています。このデバイスは、1
nV/√Hz の超低入力ノイズ性能を提供します。AD8429 は高い
CMRR を持つため、不要な信号によりアクイジションが妨害さ
れるのを防止します。ゲインが高いほど CMRR が大きくなるた
め、最も必要とされる場合に高い除去比が得られます。AD8429
は高性能ピン構成を持つため一般的な計装アンプより遥かに高
い周波数で確実に高い CMRR を維持します。
AD8429の性能は−40°C～+125°Cの拡張工業用温度範囲で規定さ
れ、8ピン・プラスチックSOICパッケージを採用しています。
NOISE (nV/√Hz)
AD8429 は、広い温度範囲(−40°C～+125°C)で極めて小さい信号
を計測するためにデザインされた超低ノイズ計装アンプです。
図 2.RTI 電圧ノイズ・スペクトル密度の周波数特性
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。
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電話 06（6350）6868
本
AD8429
目次
特長......................................................................................................1
アーキテクチャ............................................................................ 15
アプリケーション ..............................................................................1
ゲインの選択................................................................................ 15
ピン接続..............................................................................................1
REFピン ........................................................................................ 15
概要......................................................................................................1
入力電圧範囲................................................................................ 16
改訂履歴..............................................................................................2
レイアウト.................................................................................... 16
仕様......................................................................................................3
入力バイアス電流のリターン・パス ........................................ 17
絶対最大定格 ......................................................................................6
入力保護 ....................................................................................... 17
熱抵抗..............................................................................................6
無線周波数干渉(RFI)................................................................... 17
ESDの注意 ......................................................................................6
入力ステージ・ノイズの計算 .................................................... 18
ピン配置およびピン機能説明 ..........................................................7
外形寸法............................................................................................ 19
代表的な性能特性 ..............................................................................8
オーダー・ガイド........................................................................ 19
動作原理............................................................................................15
改訂履歴
4/11—Revision 0: Initial Version
Rev. 0
－ 2/19 －
AD8429
仕様
特に指定がない限り、VS = ±15 V、VREF = 0 V、TA = 25°C、G = 1、RL = 10 kΩ。
表 1.
A Grade
Parameter
Test Conditions/Comments
Min
Typ
B Grade
Max
Min
Typ
Max
Unit
COMMON-MODE REJECTION
RATIO (CMRR)
CMRR DC to 60 Hz with 1 kΩ
VCM = ±10 V
Source Imbalance
G=1
80
90
G = 10
100
110
dB
G = 100
120
130
dB
134
140
dB
G=1
76
80
dB
G = 10
90
90
dB
G = 100
90
90
dB
G = 1000
90
90
dB
G = 1000
CMRR at 5 kHz
VOLTAGE NOISE, RTI
dB
VCM = ±10 V
VIN+, VIN− = 0 V
Spectral Density 1: 1 kHz
Input Voltage Noise, eni
1.0
1.0
nV/√Hz
Output Voltage Noise, eno
45
45
nV/√Hz
Peak to Peak: 0.1 Hz to 10 Hz
G=1
2
2
µV p-p
G = 1000
100
100
nV p-p
Spectral Density: 1 kHz
1.5
1.5
pA/√Hz
Peak to Peak: 0.1 Hz to 10 Hz
100
100
pA p-p
CURRENT NOISE
VOLTAGE OFFSET 2
Input Offset, VOSI
150
Average TC
0.1
Output Offset, VOSO
0.1
1000
Average TC
Offset RTI vs. Supply (PSR)
1
3
10
3
50
µV
0.3
µV/°C
500
µV
10
µV/°C
VS = ±5 V to ±15 V
G=1
90
100
dB
G = 10
110
120
dB
G = 100
130
130
dB
G = 1000
130
130
dB
INPUT CURRENT
Input Bias Current
300
Average TC
250
Input Offset Current
150
250
100
Average TC
nA
pA/°C
30
nA
15
15
pA/°C
G=1
15
15
MHz
G = 10
4
4
MHz
G = 100
1.2
1.2
MHz
G = 1000
0.15
0.15
MHz
DYNAMIC RESPONSE
Small Signal Bandwidth: –3 dB
Rev. 0
－ 3/19 －
AD8429
A Grade
Parameter
Settling Time 0.01%
Test Conditions/Comments
Min
Typ
B Grade
Max
Min
Typ
Max
Unit
10 V step
G=1
0.75
G = 10
0.65
0.65
µs
G = 100
0.85
0.85
µs
5
5
µs
G=1
0.9
0.9
µs
G = 10
0.9
0.9
µs
G = 100
1.2
1.2
µs
G = 1000
7
7
µs
22
22
V/µs
G = 1000
Settling Time 0.001%
0.75
µs
10 V step
Slew Rate
G = 1 to 100
THD
First five harmonics, f =
1 kHz, RL = 2 kΩ, VOUT = 10
V p-p
G=1
−130
−130
dBc
G = 10
−116
−116
dBc
G = 100
−113
−113
dBc
−111
−111
dBc
0.0005
0.0005
%
G = 1000
THD + N
f = 1 kHz, RL = 2 kΩ, VOUT
= 10 V p-p
G = 100
GAIN
3
G = 1 + (6 kΩ/RG)
Gain Range
Gain Error
1
10000
G=1
G>1
Gain Nonlinearity
G = 1 to 1000
1
10000
V/V
0.05
0.02
%
0.3
0.15
%
VOUT = ±10 V
VOUT = −10 V to +10 V
RL = 10 kΩ
2
2
ppm
Gain vs. Temperature
G=1
2
G>1
5
2
−100
5
ppm/°C
−100
ppm/°C
INPUT
Impedance (Pin to Ground) 4
Input Operating Voltage
1.5||3
1.5||3
GΩ||pF
VS = ±4 V to ±18 V
−VS + 2.8
+VS − 2.5
−VS + 2.8
+VS − 2.5
V
RL = 2 kΩ
−VS + 1.8
+Vs − 1.2
−VS + 1.8
+Vs − 1.2
V
−VS + 1.9
+Vs − 1.3
−VS + 1.9
+Vs − 1.3
V
−VS + 1.7
+Vs − 1.1
−VS + 1.7
+Vs − 1.1
V
−VS + 1.8
+Vs − 1.2
−VS + 1.8
+Vs − 1.2
V
Range 5
OUTPUT
Output Swing
Over Temperature
Output Swing
RL = 10 kΩ
Over Temperature
Short-Circuit Current
35
35
mA
10
10
kΩ
REFERENCE INPUT
RIN
IIN
Voltage Range
VIN+, VIN− = 0 V
70
−VS
Reference Gain to Output
1
Reference Gain Error
0.01
Rev. 0
－ 4/19 －
70
µA
+VS
V
1
0.05
0.01
V/V
0.05
%
AD8429
A Grade
Parameter
Test Conditions/Comments
Min
Typ
B Grade
Max
Min
±18
±4
Typ
Max
Unit
±18
V
POWER SUPPLY
Operating Range
±4
Quiescent Current
6.7
T = 125°C
TEMPERATURE RANGE
For Specified Performance
7
6.7
9
−40
1
+125
−40
7
mA
9
mA
+125
°C
総合電圧ノイズ = √(eni2 + (eno/G)2 + eRG2)。 詳細については、動作原理のセクションを参照してください。
総合 RTI VOS = (VOSI) + (VOSO/G)。
3
これらの規定値には、外付けゲイン設定抵抗 RG の許容誤差は含まれません。 G > 1 の場合は、RG 誤差をこの表の規定値に加算してください。
4
差動モード入力インピーダンスと同相モード入力インピーダンスは、ピン・インピーダンスから計算できます。すなわち、ZDIFF = 2(ZPIN); ZCM = ZPIN/2。
5
AD8429 入力ステージの入力電圧範囲。 入力範囲は、同相モード電圧、差動電圧、ゲイン、リファレンス電圧に依存することがあります。
詳細については、入力電圧範囲のセクションを参照してください。
2
Rev. 0
－ 5/19 －
AD8429
絶対最大定格
表 2.
熱抵抗
Parameter
Rating
Supply Voltage
Output Short-Circuit Current Duration
Maximum Voltage at –IN, +IN1
Differential Input Voltage1
Gain ≤ 4
4 > Gain > 50
Gain ≥ 50
Maximum Voltage at REF
Storage Temperature Range
Specified Temperature Range
Maximum Junction Temperature
ESD
Human Body Model
Charge Device Model
Machine Model
±18 V
Indefinite
±VS
1
θJA は、自然空冷で 4 層 JEDEC PCB に実装したデバイスに対し
て規定します。
表 3.
±VS
±50 V/gain
±1 V
±VS
−65°C to +150°C
−40°C to +125°C
140°C
θJA
Unit
8-Lead SOIC
121
°C/W
ESDの注意
3.0 kV
1.5 kV
0.2 kV
これらの規定値を超える電圧に対しては、入力保護抵抗を使用してください。
詳細については、動作原理のセクションを参照してください。
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
－ 6/19 －
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。
AD8429
AD8429
–IN
1
8
+VS
RG
2
7
VOUT
RG
3
6
REF
+IN
4
5
–VS
TOP VIEW
(Not to Scale)
09730-003
ピン配置およびピン機能説明
図 3.ピン配置
表 4.ピン機能の説明
ピン番号
記号
説明
1
−IN
負の入力端子。
2、3
RG
ゲイン設定端子。RG ピンの両端に抵抗を接続してゲインを設定します。G = 1 + (6 kΩ/RG)。
4
+IN
正の入力端子。
5
−VS
負の電源端子。
6
REF
リファレンス電圧端子。この端子を低インピーダンス電圧源で駆動して出力をレベル・シフトします。
7
VOUT
出力端子。
8
+VS
正の電源端子。
Rev. 0
－ 7/19 －
AD8429
代表的な性能特性
特に指定がない限り、T = 25°C、VS = ±15 V、VREF = 0、RL = 10 kΩ。
15
160
VS = ±15V
G=1
10
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
GAIN = 1000
GAIN = 100
GAIN = 10
GAIN = 1
140
120
POSITIVE PSRR (dB)
VS = ±12V
5
VS = ±5V
0
–5
100
80
60
40
–10
–10
–5
0
5
10
15
OUTPUT VOLTAGE (V)
0
09730-010
–15
–15
1
10
100
1k
10k
図 4.出力電圧対入力同相モード電圧、
両電源、VS = ±5 V、±12 V、±15 V (G = 1)
VS = ±15V
G = 100
GAIN = 1000
GAIN = 100
GAIN = 10
GAIN = 1
140
10
120
NEGATIVE PSRR (dB)
VS = ±12V
5
VS = ±5V
0
–5
100
80
60
40
20
–10
–10
–5
0
5
10
15
OUTPUT VOLTAGE (V)
09730-011
0
–15
–15
1
10
100
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
09730-070
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
1M
図 7.正 PSRR の周波数特性
160
15
100k
FREQUENCY (Hz)
09730-069
20
図 8.負 PSRR の周波数特性
図 5.出力電圧対入力同相モード電圧、
両電源、VS = ±5 V、±12 V、±15 V (G = 100)
60
–5
50
–10
40
–12.28V
–20
–25
+12.60V
–30
GAIN = 100
30
20
GAIN = 10
10
0
GAIN = 1
–35
–10
–40
–20
–45
–30
100
–50
–14 –12 –10 –8
–6
–4
–2
0
2
4
6
8
10
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
12
14
図 6.同相モード電圧対入力バイアス電流
Rev. 0
－ 8/19 －
VS = ±15V
GAIN = 1000
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
図 9.ゲインの周波数特性
10M
100M
09730-017
–15
GAIN (dB)
0
09730-068
INPUT BIAS CURRENT (nA)
70
AD8429
IB+
IB–
IOS
G = 1k
G = 100
INPUT BIAS CURRENT (nA)
CMRR (dB)
30
G = 10
120
G=1
100
BANDWIDTH
LIMITED
80
60
40
0
10
1
100
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
09730-110
20
2.0
10
1.5
0
1.0
–10
0.5
–20
–45 –30 –15
0
15
30
45
60
75
90
0
105 120 135
TEMPERATURE (°C)
40
120
30
G = 10
100
GAIN = 1
G = 100
G = 1k
20
10
G=1
80
CMRR (µV/V)
CMRR (dB)
20
図 13.入力バイアス電流と入力オフセット電流の温度特性
図 10.CMRR の周波数特性
140
2.5
09730-019
140
3.0
INPUT OFFSET CURRENT (nA)
40
160
BANDWIDTH
LIMITED
60
0
–10
–20
–30
40
–40
1
10
100
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
NORMALIZED AT 25°C
–60
–40
09730-111
0
–50
–25
–10
5
20
35
50
65
80
95
110
125
TEMPERATURE (°C)
09730-114
20
図 14.CMRR の温度特性、G = 1、25°C で正規化
図 11.CMRR の周波数特性、1 kΩ ソース不平衡
10.0
9.5
9.0
SUPPLY CURRENT (mA)
10
8
6
4
2
8.0
7.5
7.0
6.5
5.5
0
100
200
300
400
WARM-UP TIME (s)
500
600
700
図 12.ウォームアップ時間対入力オフセット電圧(VOSI)変化
－ 9/19 －
5.0
–50
–30
–10
10
30
50
70
90
TEMPERATURE (°C)
図 15.電源電流の温度特性、G = 1
110
130
09730-022
0
Rev. 0
8.5
6.0
09730-112
CHANGE IN INPUT OFFSET VOLTAGE (µV)
12
AD8429
+VS
50
30
20
10
0
–10
–20
ISHORT–
–30
–40
–1.0
–1.5
–2.0
–2.5
+2.5
+2.0
+1.5
+1.0
–25
–10
5
20
35
50
65
80
95
110
125
TEMPERATURE (°C)
–VS
4
6
8
10
12
14
16
18
SUPPLY VOLTAGE (±VS)
図 16.短絡電流の温度特性、G = 1
09730-026
+0.5
09730-023
–50
–40
+125°C
+85°C
+25°C
–40°C
–0.5
ISHORT+
INPUT VOLTAGE (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
SHORT-CIRCUIT CURRENT (mA)
40
図 19.電源電圧対入力電圧制限値
30
+VS
–SR
SLEW RATE (V/µs)
20
+SR
15
10
5
–0.8
–1.2
+2.0
+1.6
+1.2
+125°C
+85°C
+25°C
–40°C
+0.8
+0.4
–25
–10
5
20
35
50
65
80
95
110
125
TEMPERATURE (°C)
–VS
09730-024
0
–40
4
6
8
10
12
14
16
18
09730-027
25
18
09730-028
INPUT VOLTAGE (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
–0.4
SUPPLY VOLTAGE (±VS)
図 17.スルーレートの温度特性、VS = ±15 V、G = 1
図 20.電源電圧対出力電圧振幅、RL = 10 kΩ
+VS
25
SLEW RATE (V/µs)
20
INPUT VOLTAGE (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
–0.4
–SR
+SR
15
10
5
–0.8
–1.2
+2.0
+1.6
+1.2
+125°C
+85°C
+25°C
–40°C
+0.8
+0.4
–VS
–25
–10
5
20
35
50
65
80
95
110
125
TEMPERATURE (°C)
09730-025
0
–40
6
8
10
12
14
16
SUPPLY VOLTAGE (±VS)
図 21.電源電圧対出力電圧振幅、RL = 2 kΩ
図 18.スルーレートの温度特性、VS = ±5 V、G = 1
Rev. 0
4
－ 10/19 －
AD8429
15
10
VS = ±15V
GAIN = 1000
8
6
NONLINEARITY (ppm/DIV)
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
10
5
+125°C
+85°C
+25°C
–40°C
0
–5
4
2
0
–2
–4
–6
–10
10k
09730-029
1k
–10
–10
100k
LOAD (Ω)
–8
–6
–4
–2
0
2
4
6
8
10
OUTPUT VOLTAGE (V)
09730-084
–8
–15
100
図 25.ゲイン非直線性、G = 1000、RL = 10 kΩ
図 22.負荷抵抗対出力電圧振幅
1000
+VS
VS = ±15V
–0.8
100
G=1
NOISE (nV/√Hz)
–1.2
–1.6
+2.0
10
G = 10
+1.6
G = 100
1
+1.2
+125°C
+85°C
+25°C
–40°C
+0.4
–VS
10µ
100µ
1m
0.1
10m
OUTPUT CURRENT (A)
09730-030
+0.8
図 23.出力電流対出力電圧振幅
G = 1k
1
10
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
09730-126
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
–0.4
図 26.RTI 電圧ノイズ・スペクトル密度の周波数特性
10
GAIN = 1
8
GAIN = 1000, 100nV/DIV
NONLINEARITY (ppm/DIV)
6
4
2
GAIN = 1, 2μV/DIV
0
–2
–4
–8
–8
–6
–4
–2
0
2
4
6
8
OUTPUT VOLTAGE (V)
10
09730-083
1s/DIV
–10
–10
図 27.0.1 Hz～10 Hz での RTI 電圧ノイズ、G = 1、G = 1000
図 24.ゲイン非直線性、G = 1、RL = 10 kΩ
Rev. 0
09730-086
–6
－ 11/19 －
AD8429
16
15
14
13
NOISE (pA/√Hz)
12
5V/DIV
11
10
750ns TO 0.01%
872ns TO 0.001%
9
8
7
6
0.002%/DIV
5
4
2µs/DIV
2
1
10
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
TIME (µs)
09730-087
1
09730-090
3
図 31.大信号パルス応答とセトリング・タイム、G = 1、10 V ス
テップ、VS = ±15 V
図 28.電流ノイズ・スペクトル密度の周波数特性
5V/DIV
640ns TO 0.01%
896ns TO 0.001%
1s/DIV
2µs/DIV
09730-088
50pA/DIV
TIME (µs)
図 32.大信号パルス応答とセトリング・タイム、G = 10、10 V ス
テップ、VS = ±15 V
図 29.0.1 Hz～10 Hz での電流ノイズ
30
G=1
VS = ±15V
20
5V/DIV
15
840ns TO 0.01%
1152ns TO 0.001%
10
0.002%/DIV
VS = ±5V
0
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
1M
10M
図 33.大信号パルス応答とセトリング・タイム、G = 100、10 V
ステップ、VS = ±15 V
図 30.大信号周波数応答
Rev. 0
2µs/DIV
TIME (µs)
09730-040
5
09730-089
OUTPUT VOLTAGE (V p-p)
25
09730-091
0.002%/DIV
－ 12/19 －
AD8429
G = 100
5V/DIV
5.04µs TO 0.01%
6.96µs TO 0.001%
TIME (µs)
1µs/DIV
20mV/DIV
09730-041
10µs/DIV
09730-044
0.002%/DIV
図 37.小信号応答、G = 100、RL = 10 kΩ、CL = 100 pF
図 34.大信号パルス応答とセトリング・タイム、G = 1000、10 V
ステップ、VS = ±15 V
G = 1000
10µs/DIV
50mV/DIV
1µs/DIV
09730-042
20mV/DIV
09730-045
G=1
図 38.小信号応答、G = 1000、RL = 10 kΩ、CL = 100 pF
図 35.小信号応答、G = 1、RL = 10 kΩ、CL = 100 pF
G=1
20mV/DIV
1µs/DIV
図 36.小信号応答、G = 10、RL = 10 kΩ、CL = 100 pF
Rev. 0
NO LOAD
CL = 100pF
CL = 147pF
1µs/DIV
09730-043
50mV/DIV
09730-093
G = 10
図 39.様々な容量負荷での小信号応答、G = 1、RL = ∞
－ 13/19 －
AD8429
1400
AMPLITUDE (Percentage of Fundamental)
1
SETTLED TO 0.001%
800
SETTLED TO 0.01%
600
400
200
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
STEP SIZE (V)
0.01
0.001
0.0001
10
09730-092
0
0.1
100
図 40.ステップ・サイズ対セトリング・タイム、G = 1
G = 1, SECOND HARMONIC
VOUT = 10V p-p
AMPLITUDE (Percentage of Fundamental)
0.1
0.01
0.001
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
0.01
0.001
100
1k
10k
100k
図 44.3 次高調波歪みの周波数特性、G = 1000
VOUT = 10V p-p
RL ≥ 2kΩ
G = 1, THIRD HARMONIC
VOUT = 10V p-p
0.1
0.01
0.01
THD (%)
0.1
0.001
GAIN = 100
0.001
GAIN = 1000
0.0001 GAIN = 10
GAIN = 1
0.0001
0.00001
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
100k
09730-097
AMPLITUDE (Percentage of Fundamental)
0.1
1
NO LOAD
2kΩ LOAD
600Ω LOAD
G = 1000, THIRD HARMONIC
VOUT = 10V p-p
FREQUENCY (Hz)
図 41.2 次高調波歪みの周波数特性、G = 1
1
NO LOAD
2kΩ LOAD
600Ω LOAD
0.0001
10
09730-096
0.0001
0.00001
10
100k
図 42.3 次高調波歪みの周波数特性、G = 1
Rev. 0
0.00001
10
100
1k
FREQUENCY (Hz)
図 45.各周波数での THD
－ 14/19 －
10k
100k
09730-100
AMPLITUDE (Percentage of Fundamental)
NO LOAD
2kΩ LOAD
600Ω LOAD
10k
図 43.2 次高調波歪みの周波数特性、G = 1000
1
1
1k
FREQUENCY (Hz)
09730-098
1000
G = 1000, SECOND HARMONIC
VOUT = 10V p-p
09730-099
SETTLING TIME (ns)
1200
NO LOAD
2kΩ LOAD
600Ω LOAD
AD8429
動作原理
I
VB
IB
COMPENSATION
I
A1
IB
COMPENSATION
A2
C1
C2
+VS
R2
3kΩ
+VS
+VS
Q1
–IN
VOUT
A3
NODE 2
R1
3kΩ
+VS
R4
5kΩ
NODE 1
+VS
R3
5kΩ
Q2
R5
5kΩ
+VS
–VS
R6
5kΩ
REF
+IN
RG
–VS
RG+
RG–
–VS
–VS
–VS
09730-058
–VS
図 46.簡略化した回路図
表 5.1%抵抗を使った場合のゲイン
アーキテクチャ
AD8429 は従来型 3 オペアンプ構成を採用しています。この構成
は、差動増幅用のプリアンプと、それに続く同相モード電圧を
除去しゲインを追加するディファレンス・アンプの 2 ステージ
から構成されています。図 46 に、AD8429 の簡略化した回路図
を示します。
最初のステージは次のように動作します。2 つの入力の一致を
維持させるため、アンプ A1 は Q1 のコレクタ電圧を一定に維持
する必要があります。これは、RG−を–IN からの正確なダイオ
ード電圧降下に一致させ、同様に A2 により RG+を+IN からの
一定ダイオード電圧降下に一致させることにより実現されてい
ます。このため、ゲイン設定抵抗 RG の両端に差動入力電圧と等
しい電圧が加えられます。この抵抗を流れる電流は抵抗 R1 と
R2 にも流れるため、A2 出力と A1 出力との間に増幅された差動
信号が現れます。
2 段目ステージは、アンプ A3 と R3～R6 の抵抗で構成された G
= 1 のディファレンス・アンプです。このステージでは、増幅さ
れた差動信号から同相モード信号を除去します。
ここで、
6 kΩ
ゲイン抵抗を使わない場合は、AD8429 は G = 1(デフォルト)に
設定されます。システムの総合ゲイン精度を求めるときは、RG
抵抗の許容誤差とゲイン・ドリフトを AD8429 の仕様に加算して
ください。ゲイン抵抗を使用しない場合は、ゲイン誤差とゲイ
ン・ドリフトが小さくなります。
REFピン
RG
ゲインの選択
RGピン間に抵抗を接続すると、AD8429 のゲインが設定されま
す。ゲインは、表 5 からまたは次式を使って求めることができ
ます。
Rev. 0
1.993
5.000
10.02
19.99
50.59
100.3
200.3
496.9
994.4
1994
AD8429 は、入力の差動電圧を RG 抵抗の両端に再生します。RG
の抵抗サイズは、予想消費電力を処理できるように選択する必
要があります。
VOUT = G × (VIN+ − VIN−) + VREF
RG 
Calculated Gain
6.04 kΩ
1.5 kΩ
665 Ω
316 Ω
121 Ω
60.4 Ω
30.1 Ω
12.1 Ω
6.04 Ω
3.01 Ω
RGの消費電力
AD8429 の伝達関数は次式で表されます。
G  1
1% Standard Table Value of RG
6 kΩ
G 1
－ 15/19 －
AD8429 の出力電圧は、REF ピンの電位を基準にして発生され
ます。これは、出力信号を正確に電源の中心レベルにオフセッ
トさせる必要がある場合に便利です。例えば、電圧源を REF ピ
ンに接続して、AD8429 から単電源 ADC を駆動できるように、
出力をレベル・シフトさせることができます。REF ピンは ESD
ダイオードで保護されているため、+VS または−VS を 0.3 V 以上
超えることはできません。
AD8429
最適性能を得るためには、REFピンへ接続するソース・インピ
ーダンスを 1 Ωより十分低くする必要があります。図 46 に示す
ように、REFピンは 5 kΩの片側端子に接続されています。REF
ピンにインピーダンスを追加接続すると、この 5 kΩの抵抗に加
算されるため、正入力に接続された信号が増幅されます。RREF
の追加によるゲインは、次のように計算することができます。
2(5 kΩ + RREF)/(10 kΩ + RREF)
正信号パスのみが増幅されて、負信号パスは影響を受けません。
増幅率が平坦でない場合、CMRR が低下します。
INCORRECT
CORRECT
AD8429
REF
V
V
+
09730-059
OP1177
–
電源とグラウンド接続
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 9 と 図 10 のセクションを参照し
てください。
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。バイパス・コンデンサのリード長は高周波で
クリティカルになるため、表面実装型コンデンサの使用が推奨
されます。バイパス・グランディング内の寄生インダクタンス
は、バイパス・コンデンサにより形成される低インピーダンス
とは反対の働きをします。図 49 に示すように、10 µFのコンデ
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。
低周波数で効果的な大きな値のコンデンサの場合は、電流リタ
ーン・パスの長さは問題になりません。多くの場合、このコン
デンサは他の高精度ICと共用することができます。
AD8429
REF
ゲイン設定ピンの寄生容量も、周波数に対する CMRR に影響を
与えます。ボード・デザインでゲイン設定ピンに部品(例えばス
イッチまたはジャンパ)を接続する場合は、できるだけ寄生容量
の小さい部品を選ぶ必要があります。
+VS
図 47.REF ピンの駆動
0.1µF
入力電圧範囲
+IN
図 4 と 図 5 に、種々の出力電圧と電源電圧に対する同相モード
入力の許容電圧範囲を示します。AD8429 の 3 オペアンプ・アー
キテクチャは、ディファレンス・アンプで同相モード電圧が除
去される前に、初段ステージのゲインに適用されます。初段ス
テージと 2 段目ステージの間の内部ノード(図 46 のノード 1 とノ
ード 2)には、増幅された信号、同相モード信号、ダイオード電
圧降下の組み合わせが加わります。個々の入力信号と出力信号
が制限されていない場合でも、この組み合わせの信号が電圧電
源により制限されることがあります。
レイアウト
PCB レベルで AD8429 の最適性能を確保するためには、ボー
ド・レイアウトのデザインに注意が必要です。AD8429 のピン
は、このために論理的に配置されています。
–IN 1
8 +VS
RG 2
7 VOUT
RG 3
6 REF
AD8429
5 –VS
TOP VIEW
(Not to Scale)
09730-060
+IN 4
RG
VOUT
AD8429
LOAD
0.1µF
–VS
10µF
09730-061
REF
–IN
図 49.電源デカップリング、REF、ローカル・グラウンド基準
の出力
グラウンド・プレーン層は、寄生インダクタンスを小さくする
ことに役立ちます。これにより電流変化による電圧降下が小さ
くなります。電流パスの面積は寄生インダクタンスの大きさに
比例するため、高周波でパスのインピーダンスにも比例します。
誘導デカップリング・パスまたはグラウンド・リターンで電流
が大きく変化すると、このような変化がアンプ入力に混入する
ため悪影響を受けます。
負荷電流は電源から流れるため、負荷はバイパス・コンデン
サ・グラウンドと同じ場所に接続する必要があります。
REFピン
図 48.ピン配置図
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、入力パス相互の周波数応答が異なる場合に発生します。周
波数に対して CMRR を高く維持するためには、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。
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、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。
Rev. 0
10µF
－ 16/19 －
AD8429 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 を該当するローカル・グラウンドへ確実に接続して
ください。
AD8429
ノイズに敏感なアプリケーションでは、保護抵抗を小さくするこ
とが必要となる場合があります。BAV199 のような低リーク・ダ
イオード・クランプを入力に使って AD8429 入力から電流を側
路させることにより、保護抵抗値を小さくすることができます。
電流が主に外付け保護ダイオードを流れるようにするため、ダ
イオードと AD8429 の間に 33 Ω のような小さい値の抵抗を接続
します。
AD8429 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にリターン電流パスがな
い場合には、図 50 に示すように設ける必要があります。
INCORRECT
CORRECT
+VS
+VS
RPROTECT
AD8429
+
VIN+
–
AD8429
REF
REF
I
AD8429
–VS
–VS
+VS
33Ω
I
+
VIN+
–
–VS
AD8429
+VS
33Ω
+
VIN–
–
–VS
–VS
SIMPLE METHOD
TRANSFORMER
+VS
–VS
VIN–
–
+VS
RPROTECT
RPROTECT
RPROTECT
+
TRANSFORMER
+VS
LOW NOISE METHOD
09730-066
入力バイアス電流のリターン・パス
図 51.電源レールを超える電圧に対する保護
+VS
高ゲインでの大きな差動入力電圧
高ゲインで大きな差動電圧が予想される場合には、外付け抵抗
を各入力に直列に接続して、過負荷時の電流を制限する必要があ
ります。各入力の制限抵抗は次式で計算できます。
AD8429
REF
REF
1  V DIFF  1V 
RPROTECT  
 RG

2  I MAX

10MΩ
–VS
–VS
THERMOCOUPLE
THERMOCOUPLE
+VS
ノイズに敏感なアプリケーションでは、保護抵抗を小さくするこ
とが必要となる場合があります。BAV199 のような低リーク・ダ
イオード・クランプを入力間に使って AD8429 入力から電流を側
路させることにより、保護抵抗値を小さくすることができます。
+VS
C
C
C
R
1
fHIGH-PASS = 2πRC
AD8429
REF
RPROTECT
RPROTECT
AD8429
C
+
VDIFF
REF
I
AD8429
–
R
09730-062
–VS
CAPACITIVELY COUPLED
CAPACITIVELY COUPLED
SIMPLE METHOD
LOW NOISE METHOD
IMAX
入力保護
AD8429 の入力は、このデータシートの 絶対最大定格のセクシ
ョンで規定する定格値以内に維持する必要があります。そのま
までは規定値を超えてしまう場合には、AD8429 の前に保護回
路を設けて入力電流を最大電流IMAX に制限することができます。
AD8429 入力の最大電流 IMAX は時間と温度に依存します。デバ
イスは、室温で 10 mA の電流に対して少なくとも 1 日間耐える
ことができます。この時間は、デバイスの寿命中に累積されま
す。
無線周波数干渉(RFI)
電源レールを超える入力電圧
電源レールを超える電圧が予想される場合には、外付け抵抗を
各入力に直列に接続して、過負荷時の電流を制限する必要があり
ます。入力の制限抵抗は次式で計算できます。
Rev. 0
AD8429
–
図 52.大きな差動電圧に対する保護
図 50.入力バイアス電流リターン・パスの追加
RPROTECT 
VDIFF
RPROTECT
RPROTECT
–VS
I
+
09730-067
AD8429
| V IN  V SUPPLY |
I MAX
－ 17/19 －
アンプが強いRF信号が存在するアプリケーションで使われる場
合には、RFの整流がしばしば問題になります。外乱が小さい
DCオフセット電圧として現れることがあります。高周波信号は、
図 53 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。
AD8429
+VS
0.1µF
次の計算では、ノイズは入力換算です(RTI)。言い換えると、す
べてがアンプ入力に存在するかのように計算されます。アンプ
出力換算(RTO)のノイズを計算するときは、RTI ノイズに計装ア
ンプのゲインを乗算します。
10µF
CC
1nF
R
ソース抵抗ノイズ
+IN
4.02kΩ
CD
10nF
AD8429
RG
R
AD8429 に接続されるすべてのセンサーには出力抵抗があります。
過電圧または無線周波の干渉から保護するため入力に直列に抵
抗が接続されていることもあります。この組み合わせ抵抗は、
図 54 ではR1 とR2 で表してあります。いかなる抵抗でも、固有
なレベルのノイズが発生します。このノイズは、抵抗値の平方
根に比例します。室温で、この値は 4 nV/√Hz × √ ( kΩ抵抗値)に
ほぼ等しくなります。
VOUT
REF
–IN
4.02kΩ
CC
1nF
0.1µF
09730-063
10µF
–VS
例えば、正の入力でのセンサーと保護抵抗の組み合わせを 4 kΩ
とし、負の入力では 1 kΩ とすると、入力抵抗の総合ノイズは次
のようになります。
図 53.RFI の除去
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。
FilterFrequencyDIFF 
FilterFrequencyCM 
1
2πR(2CD  CC )
4  4   4  1 
2
2
 64  16  8.9 nV/√Hz
計装アンプの電圧ノイズ
計装アンプの電圧ノイズは、デバイス入力ノイズ、出力ノイズ、
RG 抵抗ノイズの 3 つのパラメータを使って計算されます。次の
ように計算されます。
1
2πRCC
総合電圧ノイズ =
ここで、CD  10 CC。
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、RFI を小さくするように選択する必要があります。
正入力の R×CC と負入力の R×CC との不一致は、AD8429 の
CMRR 性能を低下させます。CC の値より 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。
抵抗によりノイズが増えるので、選択する抵抗値とコンデンサ
値は、ノイズ、高周波での入力インピーダンス、RFI 耐性の間
でトレードオフする必要があります。RFI フィルタに使用する
抵抗は、入力保護に使用する抵抗と同じにすることができます
Output Noise/ G2  Input Noise2  Noise of RG Resistor2
例えば、ゲイン= 100、ゲイン抵抗= 60.4 Ω とすると、計装アン
プの電圧ノイズは次のようになります。
45 / 1002  12  4  0.0604 
2
= 1.5 nV/√Hz
計装アンプの電流ノイズ
電流ノイズは、ソース抵抗に電流ノイズを乗算して計算されま
す。
例えば、図 54 のR1 ソース抵抗を 4 kΩとし、R2 ソース抵抗を 1
k Ωとすると、電流ノイズの総合効果は次のように計算されます。
入力ステージ・ノイズの計算
4  1.52  1 1.52  = 6.2 nV/√Hz
SENSOR
総合ノイズ密度の計算
RG
計装アンプの入力換算総合ノイズを求めるときは、ソース抵抗
ノイズ、電圧ノイズ、電流ノイズの各成分の 2 乗和の平方根を
とります。
AD8429
R2
09730-064
R1
例えば、図 54 のR1 ソース抵抗を 4 kΩとし、R2 ソース抵抗を 1
k Ωとし、計装アンプのゲインを 100 とすると、入力換算総合ノ
イズは次のように計算されます。
図 54.センサーのソース抵抗と保護抵抗
アンプ・フロント・エンドの総合ノイズは、このデータシート
の 1 nV/√Hz 規定値より遥かに大きい影響を受けます。この主要
成分としては、ソース抵抗、計装アンプの電圧ノイズ、計装ア
ンプの電流ノイズの 3 つがあります。
Rev. 0
－ 18/19 －
8.92  1.52  6.22 = 11.0 nV/√Hz
AD8429
外形寸法
5.00 (0.1968)
4.80 (0.1890)
8
1
5
4
1.27 (0.0500)
BSC
0.25 (0.0098)
0.10 (0.0040)
COPLANARITY
0.10
SEATING
PLANE
6.20 (0.2441)
5.80 (0.2284)
1.75 (0.0688)
1.35 (0.0532)
0.51 (0.0201)
0.31 (0.0122)
0.50 (0.0196)
0.25 (0.0099)
45°
8°
0°
0.25 (0.0098)
0.17 (0.0067)
1.27 (0.0500)
0.40 (0.0157)
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-012-AA
CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS; INCH DIMENSIONS
(IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF MILLIMETER EQUIVALENTS FOR
REFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN.
012407-A
4.00 (0.1574)
3.80 (0.1497)
図 55.8 ピン標準スモール・アウトライン・パッケージ [SOIC_N]
ナローボディ
(R-8)
寸法: mm (インチ)
オーダー・ガイド
Model 1
Temperature Range
Package Description
Package Option
AD8429ARZ
AD8429ARZ-R7
AD8429BRZ
AD8429BRZ-R7
−40°C to +125°C
−40°C to +125°C
−40°C to +125°C
−40°C to +125°C
8-Lead SOIC_N
8-Lead SOIC_N, 7” Tape and Reel
8-Lead SOIC_N
8-Lead SOIC_N, 7” Tape and Reel
R-8
R-8
R-8
R-8
1
Z = RoHS 準拠製品。
Rev. 0
－ 19/19 －