日本語参考資料 最新版英語データシートはこちら 1 nV/√Hz低消費電力 レールtoレール出力アンプ ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート 機能ブロック図 特長 NC 1 8 DISABLE –IN 2 7 +VS +IN 3 6 OUT –VS 4 5 NC 図 1.8 ピン SOIC (ADA4897-1) 8 VS = ±5V VOLTAGE NOISE (nV/√Hz) 7 アプリケーション 低ノイズ・プリアンプ 超音波アンプ PLL ループ・フィルタ 高性能 ADC ドライバ DAC バッファ 6 5 4 3 2 0 1 10 100 1k 10k 100k 1M 5M FREQUENCY (Hz) ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2はユニティ・ゲイン安定動作、 低ノイズ、レールtoレール出力の高速電圧帰還型アンプで、静 止電流はわずか 3mAです。ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 は、10 Hzで 2.4 nV/√Hzの 1/fノイズおよび 2 MHzで−80 dBcのス プリアスフリー・ダイナミックレンジを持つため、超音波、低 ノイズ・プリアンプ、高性能ADCドライバなどの種々のアプリ ケーションに最適なソリューションになっています。アナロ グ・デバイセズ社独自の次世代SiGeバイポーラ・プロセスと革 新的なアーキテクチャにより、このような高性能のアンプが可 能になりました。 ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2は、230 MHzの帯域幅、120 V/μsのスルーレート、そして 0.1%に 45nsで到達するセトリング 時間を備えています。ADA4896-2/ ADA4897-1/ADA4897-2は、 3 V～10 Vの広い電源電圧範囲を持つため、広いダイナミックレ ンジ、高精度、低消費電力、高速を必要とするシステムに最適な 選択肢です。 ADA4896-2は、8 ピンLFCSPパッケージまたは 8 ピンMSOPパッ ケージをを採用しています。ADA4897-1は 8 ピンSOICパッケー ジまたは 6 ピンSOT-23 パッケージを、ADA4897-2は 10 ピン MSOP パッケージを、それぞれ採用しています。ADA48962/ADA4897-1/ADA4897-2は、-40°C～+125°Cの拡張工業温度範囲 で動作します。 09447-102 1 概要 Rev. A 09447-101 低い広帯域ノイズ 1 nV/√Hz 2.8 pA/√Hz 低い 1/f ノイズ: 10 Hz で 2.4 nV/√Hz 低歪み: 100 kHz、VOUT = 2 V p-p で−115 dBc 低消費電力:アンプあたり 3 mA 低入力オフセット電圧: 最大 0.5 mV 高速動作 −3 dB 帯域幅: 230 MHz (G = +1) スルーレート: 120 V/µs 0.1%へのセトリング・タイム: 45 ns レール to レール出力 広い電源範囲: 3 V～10 V ディスエーブル機能 (ADA4897-1/ADA4897-2) 図 2.電圧ノイズの周波数特性 表 1.その他の低ノイズ・アンプ VN (nV/√Hz) Part No. AD797 AD8021 AD8099 AD8045 ADA4899-1 ADA4898-1/ ADA4898-2 At 1 kHz 0.9 5 3 6 1.4 0.9 At 100 kHz 0.9 2.1 0.95 3 1 0.9 Supply BW (MHz) 8 490 510 1000 600 65 Voltage (V) 10 to 30 5 to 24 5 to 12 3.3 to 12 5 to 12 10 to 32 表 2.相補 ADC Part No. AD7944 AD7985 AD7986 Bits 14 16 18 Speed (MSPS) 2.5 2.5 2 Power (mW) 15.5 15.5 15 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。 ©2011 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 本 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 新大阪トラストタワー 電話 06（6350）6868 ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート 目次 特長......................................................................................................1 動作原理............................................................................................ 17 アプリケーション ..............................................................................1 アンプ説明.................................................................................... 17 概要......................................................................................................1 入力保護........................................................................................ 17 機能ブロック図 ..................................................................................1 ディスエーブル動作 .................................................................... 17 改訂履歴..............................................................................................2 DC 誤差 ......................................................................................... 18 仕様......................................................................................................3 バイアス電流の相殺 .................................................................... 18 ±5 V 電源.........................................................................................3 ノイズに対する注意事項 ............................................................ 19 +5 V 電源 .........................................................................................4 +3 V 電源 .........................................................................................6 容量駆動........................................................................................ 19 アプリケーション情報 .................................................................... 20 絶対最大定格 ......................................................................................8 代表的な性能値............................................................................ 20 熱抵抗..............................................................................................8 低ノイズの可変ゲイン・アンプ ................................................ 21 最大消費電力 ..................................................................................8 医用超音波アプリケーション .................................................... 22 ESD の注意......................................................................................8 ピン配置およびピン機能説明 ..........................................................9 代表的な性能特性 ............................................................................ 11 レイアウト時の考慮事項 ............................................................ 24 外形寸法............................................................................................ 25 オーダー・ガイド ........................................................................ 27 改訂履歴 10/11—Rev. 0 to Rev. A Added ADA4897-2 and 10-Lead MSOP ................................ Universal Change to Table 1 .................................................................................1 Changes to Table 3 ...............................................................................3 Changes to Table 4 ...............................................................................4 Changes to Table 5 ...............................................................................6 Changes to Table 7 and Figure 3...........................................................8 Changes to Figure 4, Table 8, and Table 9 ............................................9 Added Figure 8 and Table 10; Renumbered Sequentially ...................10 Changed Summary Statement for Typical Performance Characteristics Section................................................................................................ 11 Changes to Figure 18..........................................................................12 Change to Figure 20 ...........................................................................12 Change to Figure 26; Moved Figure 26 ..............................................13 Changes to Figure 37..........................................................................15 Rev. A Changes to Amplifier Description Section, Disable Operation Section, Figure 44, and Figure 45 .................................................................... 17 Added Bias Current Cancellation Section, Figure 47, Table 11, and Table 12........................................................................ 18 Changes to Table 13 ........................................................................... 20 Changes to Low Noise, Gain Selectable Amplifier Section and Figure 52...................................................................................... 21 Deleted Figure 51 ............................................................................... 22 Changes to Power Supply Bypassing Section .................................... 24 Moved Figure 57 ................................................................................ 25 Moved Figure 58 ................................................................................ 26 Added Figure 60................................................................................. 27 Changes to Ordering Guide ................................................................ 27 7/11—Revision 0: Initial Version － 2/27 － ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート 仕様 ±5 V 電源 特に指定がない限り、TA = 25°C、G = +1、RL = 1 kΩ (グラウンドへ接続)。 表 3. Parameter DYNAMIC PERFORMANCE −3 dB Bandwidth Bandwidth for 0.1 dB Flatness Slew Rate Settling Time to 0.1% Settling Time to 0.01% NOISE/HARMONIC PERFORMANCE Harmonic Distortion (SFDR) Input Voltage Noise Input Current Noise 0.1 Hz to 10 Hz Noise DC PERFORMANCE Input Offset Voltage Input Offset Voltage Drift Input Bias Current Input Bias Current Drift Input Bias Offset Current Open-Loop Gain INPUT CHARACTERISTICS Input Resistance Common-Mode Differential Input Capacitance Common-Mode Differential Input Common-Mode Voltage Range Common-Mode Rejection Ratio (CMRR) OUTPUT CHARACTERISTICS Output Overdrive Recovery Time Output Voltage Swing Positive Negative Output Current Short-Circuit Current Capacitive Load Drive Test Conditions/Comments Typ Max Unit G = +1, VOUT = 0.02 V p-p G = +1, VOUT = 2 V p-p G = +2, VOUT = 0.02 V p-p G = +2, VOUT = 2 V p-p, RL = 100 Ω G = +2, VOUT = 6 V step G = +2, VOUT = 2 V step G = +2, VOUT = 2 V step 230 30 90 7 120 45 90 MHz MHz MHz MHz V/µs ns ns VOUT = 2 V p-p fC = 100 kHz fC = 1 MHz fC = 2 MHz fC = 5 MHz f = 10 Hz f = 100 kHz f = 10 Hz f = 100 kHz G = +101, RF = 1 kΩ, RG = 10 Ω −115 −93 −80 −61 2.4 1 11 2.8 99 dBc dBc dBc dBc nV/√Hz nV/√Hz pA/√Hz pA/√Hz nV p-p −500 −17 −0.6 100 VOUT = −4 V to +4 V VCM = −2 V to +2 V −92 VIN = ±5 V, G = +2 RL = 1 kΩ RL = 100 Ω RL = 1 kΩ RL = 100 Ω SFDR = −45 dBc Sinking/sourcing 30% overshoot, G = +2 4.85 4.5 −4.85 −4.5 POWER SUPPLY Operating Range Quiescent Current per Amplifier 2.8 DISABLE = −5 V Power Supply Rejection Ratio (PSRR) Rev. A Min － 3/27 － −28 0.2 −11 3 −0.02 110 +500 −4 +0.6 µV µV/°C µA nA/°C µA dB 10 10 MΩ kΩ 3 11 −4.9 to +4.1 −120 pF pF V dB 81 ns 4.96 4.73 −4.97 −4.84 80 135 39 V V V V mA mA pF 3 to 10 3.0 0.13 3.2 0.25 V mA mA ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート Parameter Positive Negative Test Conditions/Comments Min Typ +VS = 4 V to 6 V, −VS = −5 V +VS = 5 V, −VS = −4 V to −6 V −96 −96 −125 −121 Max Unit dB dB Enabled >+VS − 0.5 V Disabled <+VS − 2 V DISABLE PIN (ADA4897-1/ADA4897-2) DISABLE Voltage Input Current Enabled DISABLE = +5 V −1.2 µA Disabled DISABLE = −5 V −40 µA 0.25 12 µs µs Switching Speed Enabled Disabled +5 V電源 特に指定がない限り、TA = 25°C、G = +1、RL = 1 kΩ (電源中心に接続)。 表 4. Parameter DYNAMIC PERFORMANCE −3 dB Bandwidth Bandwidth for 0.1 dB Flatness Slew Rate Settling Time to 0.1% Settling Time to 0.01% NOISE/HARMONIC PERFORMANCE Harmonic Distortion (SFDR) Input Voltage Noise Input Current Noise 0.1 Hz to 10 Hz Noise DC PERFORMANCE Input Offset Voltage Input Offset Voltage Drift Input Bias Current Input Bias Current Drift Input Bias Offset Current Open-Loop Gain INPUT CHARACTERISTICS Input Resistance Common-Mode Differential Input Capacitance Common-Mode Differential Input Common-Mode Voltage Range Common-Mode Rejection Ratio (CMRR) Rev. A Test Conditions/Comments Min Typ Max Unit G = +1, VOUT = 0.02 V p-p G = +1, VOUT = 2 V p-p G = +2, VOUT = 0.02 V p-p G = +2, VOUT = 2 V p-p, RL = 100 Ω G = +2, VOUT = 3 V step G = +2, VOUT = 2 V step G = +2, VOUT = 2 V step 230 30 90 7 100 45 95 MHz MHz MHz MHz V/µs ns ns VOUT = 2 V p-p fC = 100 kHz fC = 1 MHz fC = 2 MHz fC = 5 MHz f = 10 Hz f = 100 kHz f = 10 Hz f = 100 kHz G = +101, RF = 1 kΩ, RG = 10 Ω −115 −93 −80 −61 2.4 1 11 2.8 99 dBc dBc dBc dBc nV/√Hz nV/√Hz pA/√Hz pA/√Hz nV p-p −500 −17 −0.6 97 VOUT = 0.5 V to 4.5 V −91 VCM = 1 V to 4 V － 4/27 － −30 0.2 −11 3 −0.02 110 +500 −4 +0.6 µV µV/°C µA nA/°C µA dB 10 10 MΩ kΩ 3 11 0.1 to 4.1 −118 pF pF V dB ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート Parameter OUTPUT CHARACTERISTICS Output Overdrive Recovery Time Output Voltage Swing Positive Negative Output Current Short-Circuit Current Capacitive Load Drive Test Conditions/Comments Min VIN = 0 V to 5 V, G = +2 RL = 1 kΩ RL = 100 Ω RL = 1 kΩ RL = 100 Ω SFDR = −45 dBc Sinking/sourcing 30% overshoot, G = +2 4.85 4.8 0.15 0.2 POWER SUPPLY Operating Range Quiescent Current per Amplifier Typ Max Unit 96 ns 4.98 4.88 0.014 0.08 70 125 39 V V V V mA mA pF 2.6 3 to 10 2.8 0.05 −96 −96 −123 −121 dB dB Enabled >+VS − 0.5 V Disabled <+VS − 2 V Input Current Enabled DISABLE = +5 V −1.2 µA Disabled DISABLE = 0 V −20 µA 0.25 12 µs µs DISABLE = 0 V Power Supply Rejection Ratio (PSRR) Positive Negative +VS = 4.5 V to 5.5 V, −VS = 0 V +VS = 5 V, −VS = −0.5 V to +0.5 V 2.9 0.18 V mA mA DISABLE PIN (ADA4897-1/ADA4897-2) DISABLE Voltage Switching Speed Enabled Disabled Rev. A － 5/27 － ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート +3 V電源 特に指定がない限り、TA = 25°C、G = +1、RL = 1 kΩ (電源中心に接続)。 表 5. Parameter DYNAMIC PERFORMANCE −3 dB Bandwidth Bandwidth for 0.1 dB Flatness Slew Rate Settling Time to 0.1% Settling Time to 0.01% NOISE/HARMONIC PERFORMANCE Harmonic Distortion (SFDR) Input Voltage Noise Input Current Noise 0.1 Hz to 10 Hz Noise DC PERFORMANCE Input Offset Voltage Input Offset Voltage Drift Input Bias Current Input Bias Current Drift Input Bias Offset Current Open-Loop Gain INPUT CHARACTERISTICS Input Resistance Common-Mode Differential Input Capacitance Common-Mode Differential Input Common-Mode Voltage Range Common-Mode Rejection Ratio (CMRR) OUTPUT CHARACTERISTICS Output Overdrive Recovery Time Output Voltage Swing Positive Negative Output Current Short-Circuit Current Capacitive Load Drive Test Conditions/Comments Min Unit 230 45 90 7 85 45 96 MHz MHz MHz MHz V/µs ns ns fC = 100 kHz, VOUT = 2 V p-p, G = +2 fC = 1 MHz, VOUT = 1 V p-p, G = −1 fC = 2 MHz, VOUT = 1 V p-p, G = −1 fC = 5 MHz, VOUT = 1 V p-p, G = −1 f = 10 Hz f = 100 kHz f = 10 Hz f = 100 kHz G = +101, RF = 1 kΩ, RG = 10 Ω −105 −84 −77 −60 2.3 1 11 2.8 99 dBc dBc dBc dBc nV/√Hz nV/√Hz pA/√Hz pA/√Hz nV p-p −500 −17 −0.6 95 VOUT = 0.5 V to 2.5 V −90 VCM = 1.1 V to 1.9 V VIN = 0 V to 3 V, G = +2 RL = 1 kΩ RL = 100 Ω RL = 1 kΩ RL = 100 Ω SFDR = −45 dBc Sinking/sourcing 30% overshoot, G = +2 2.85 2.8 0.15 0.2 +VS = 2.7 V to 3.7 V, −VS = 0 V +VS = 3 V, −VS = −0.3 V to +0.7 V － 6/27 － −30 0.2 −11 3 −0.02 108 +500 −4 +0.6 µV µV/°C µA nA/°C µA dB 10 10 MΩ kΩ 3 11 0.1 to 2.1 −124 pF pF V dB 83 ns 2.97 2.92 0.01 0.05 60 120 39 V V V V mA mA pF 2.5 3 to 10 2.7 0.035 −96 −96 −121 −120 DISABLE = 0 V Rev. A Max G = +1, VOUT = 0.02 V p-p G = −1, VOUT = 1 V p-p G = +2, VOUT = 0.02 V p-p G = +2, VOUT = 2 V p-p, RL = 100 Ω G = +2, VOUT = 1 V step G = +2, VOUT = 2 V step G = +2, VOUT = 2 V step POWER SUPPLY Operating Range Quiescent Current per Amplifier Power Supply Rejection Ratio (PSRR) Positive Negative Typ 2.9 0.15 V mA mA dB dB ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート Parameter Test Conditions/Comments Min Typ Max Unit DISABLE PIN (ADA4897-1/ADA4897-2) Enabled >+VS − 0.5 V Disabled <−VS + 2 V Input Current Enabled DISABLE = +3 V −1.2 µA Disabled DISABLE = 0 V −15 µA 0.25 12 µs µs DISABLE Voltage Switching Speed Enabled Disabled Rev. A － 7/27 － ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート 絶対最大定格 静止消費電力は、電源ピン(±VS)間の電圧に静止電流(IS)を乗算 して計算されます。 表 6. Rating Supply Voltage Power Dissipation Common-Mode Input Voltage Differential Input Voltage 11 V See Figure 3 −VS − 0.7 V to +VS + 0.7 V Storage Temperature Range Operating Temperature Range Lead Temperature (Soldering 10 sec) Junction Temperature PD =静止消費電力+ (合計駆動電力-負荷消費電力) V V PD V S I S S OUT RL 2 0.7 V −65°C to +125°C −40°C to +125°C 300°C 150°C RMS 出力電圧についても検討する必要があります。単電源動作 の場合のように RL が-VS を基準とすると、合計駆動電力は VS × IOUT になります。rms 信号レベルが不確定の場合は、電源電圧の 中点を基準とする RL に対して VOUT = VS/4 とするときの、ワー スト・ケースを検討します。 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。 熱抵抗 θJAはワーストケース条件で規定します。すなわち表面実装パッ ケージの場合、デバイスを回路ボードにハンダ付けした状態で θJAを規定します。表 7 にADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2の θJAを示します。 空気流があると放熱効果が良くなり 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/エクスポーズド・パッド 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。 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。θJA 値は近似値です。 8-Lead Dual MSOP (ADA4896-2) 8-Lead Dual LFCSP (ADA4896-2) 8-Lead Single SOIC (ADA4897-1) 6-Lead Single SOT-23 (ADA4897-1) 10-Lead Dual MSOP (ADA4897-2) 222 61 133 306 210 °C/W °C/W °C/W °C/W °C/W MAXIMUM POWER DISSIPATION (W) Unit 最大消費電力 ADA4896-2/ ADA4897-1/ADA4897-2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。約 150°Cのガラス転移温度で、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 、 ADA4896-2/ADA48971/ADA4897-2のパラメータ性能を永久的にシフトしてしまうこ とがあります。175C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、性能低下または故障 の原因になることがあります。 TJ = 150°C 3.0 2.5 2.0 8-LEAD LFCSP 1.5 1.0 8-LEAD SOIC 10-LEAD MSOP 0.5 8-LEAD MSOP 6-LEAD SOT-23 0 –45 –35 –25 –15 –5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 図 3.最大消費電力の温度特性、4 層ボード ESDの注意 パ ッ ケ ー ジ 内 の 消 費 電 力 (PD) は 、 静 止 消 費 電 力 と ADA48962/ADA4897-1/ADA4897-2 出力での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。 Rev. A RL -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。 3.5 θJA V S / 42 PD V S I S 表 7.熱抵抗 Package Type V OUT 2 RL 09447-053 Parameter － 8/27 － 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。 ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート ピン配置およびピン機能説明 ADA4896-2 8 +VS –IN1 2 7 OUT2 +IN1 3 –VS 4 ADA4896-2 1 8 +VS 6 –IN2 OUT1 –IN1 2 7 OUT2 5 +IN2 +IN1 3 6 –IN2 –VS 5 +IN2 TOP VIEW (Not to Scale) 09447-022 NOTES 1. THE EXPOSED PAD CAN BE CONNECTED TO GND OR POWER PLANES, OR IT CAN BE LEFT FLOATING. 4 09447-002 OUT1 1 図 5.8 ピン MSOP のピン配置 図 4.8 ピン LFCSP のピン配置 表 8.ADA4896-2のピン機能説明 説明 1 OUT1 出力 1。 2 −IN1 反転入力 1。 3 +IN1 非反転入力 1。 4 −VS 負電源。 5 +IN2 非反転入力 2。 6 −IN2 反転入力 2。 7 OUT2 出力 2。 8 +VS 正電源。 EPAD エクスポーズド・パッド(LFCSP の場合)エクスポーズド・パッドは GND プレーンまたは電源プレーンに 接続するか、フローティングのままにすることができます。 NC 1 8 DISABLE –IN 2 7 +VS +IN 3 6 OUT –VS 4 5 NC ADA4897-1 NC = NO CONNECT. DO NOT CONNECT TO THIS PIN. OUT 1 6 +VS –VS 2 5 DISABLE 4 –IN +IN 3 図 7.6 ピン SOT-23 のピン配置 図 6.8 ピン SOIC のピン配置 表 9.ADA4897-1のピン機能説明 ピン番号 SOIC SOT-23 記号 説明 1、5 N/A NC 未接続。これらのピンには何も接続しないでください。 2 4 −IN 反転入力。 3 3 +IN 非反転入力。 4 2 −VS 負の電源。 6 1 OUT 出力。 7 6 +VS 正の電源。 8 5 DISABLE ディスエーブル。 Rev. A ADA4897-1 09447-017 記号 09447-016 ピン番号 － 9/27 － OUT1 1 10 +VS –IN1 2 9 OUT2 +IN1 3 8 –IN2 –VS 4 7 +IN2 6 DISABLE2 DISABLE1 5 ADA4897-2 図 8.10 ピン MSOP のピン配置 表 10.ADA4897-2のピン機能説明 ピン番号 記号 1 OUT1 出力 1。 2 −IN1 反転入力 1。 3 +IN1 非反転入力 1。 4 −VS 負の電源。 5 DISABLE1 ディスエーブル 1。 6 DISABLE2 ディスエーブル 2。 7 +IN2 非反転入力 2。 8 −IN2 反転入力 2。 9 OUT2 出力 2。 10 +VS 正の電源。 Rev. A 説明 － 10/27 － 09447-069 ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート 代表的な性能特性 特に指定がない限り、RL = 1 kΩ。G = +1 の場合、RF = 0 Ω。その他の場合、RF = 249 Ω。 2 0 G = –1 OR G = +2 –1 G = +10 –2 –3 –4 –5 1 10 100 300 FREQUENCY (MHz) 1 20mV p-p 0 100mV p-p –1 400mV p-p –2 2V p-p –3 –4 –5 0.1 NORMALIZED CLOSED-LOOP GAIN (dB) VS = ±5V –1 –2 –3 –4 10 100 500 FREQUENCY (MHz) VS = +5V 0.7 VOUT = 2V p-p G = +2 0.6 RL = 1kΩ 0.4 RF = RG = 49.9Ω 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 2 NORMALIZED CLOSED-LOOP GAIN (dB) +125°C –2 +25°C –3 –4 100M FREQUENCY (Hz) 1G 50 G = –1 1 G = +1 0 –1 G = +10 –2 –3 –4 –5 1 10 FREQUENCY (MHz) 図 14.ゲイン対大信号周波数応答 図 11.小信号周波数応答の温度特性 Rev. A VS = +5V VOUT = 2V p-p –6 0.1 09447-038 NORMALIZED CLOSED-LOOP GAIN (dB) –40°C 10M 10 図 13.選択した RF 値での 0.1 dB 帯域幅 0 1M 1 FREQUENCY (MHz) 2 –1 RF = RG = 100Ω 0.5 図 10.電源電圧対小信号周波数応答 VS = +5V G = +1 1 VOUT = 20mV p-p RF = RG = 249Ω –0.3 0.1 09447-005 NORMALIZED CLOSED-LOOP GAIN (dB) VS = +3V VS = +5V 0 –5 100k 500 図 12.様々な出力電圧での周波数応答 1 1 100 0.8 G = +1 VOUT = 20mV p-p –5 0.1 10 FREQUENCY (MHz) 図 9.ゲイン対小信号周波数応答 2 1 09447-061 0.1 09447-010 –6 VS = ±5V G = +1 － 11/27 － 100 09447-006 1 G = +1 09447-008 VS = +5V VOUT = 20mV p-p NORMALIZED CLOSED-LOOP GAIN (dB) NORMALIZED CLOSED-LOOP GAIN (dB) 2 ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート 3 –30 VS = +5V G = +2 RL = 100Ω VOUT = 20mV p-p CL = 39pF VS = +5V VOUT = 2V p-p G = +10 –40 RL = 100Ω, SECOND –50 DISTORTION (dBc) 2 1 0 CL = 20pF –60 –70 RL = 100Ω, THIRD –80 –1 –90 RL = 1kΩ, THIRD CL = 0pF –2 –100 –3 0.1 –110 0.1 10 100 FREQUENCY (MHz) RL = 1kΩ, SECOND 1 図 15.容量負荷対小信号周波数応答 図 18.高調波歪みの周波数特性、G = +10 –50 –50 –60 5 FREQUENCY (MHz) 09447-070 1 09447-007 NORMALIZED CLOSED-LOOP GAIN (dB) 4 VS = +5V VOUT = 2V p-p G = +1 VS = ±5V G = +1 RL = 1kΩ –60 RL = 100Ω, SECOND DISTORTION (dBc) DISTORTION (dBc) –70 –80 RL = 100Ω, THIRD –90 RL = 1kΩ, THIRD –70 –80 8V p-p, THIRD 8V p-p, SECOND –90 2V p-p, SECOND 2V p-p, THIRD –100 –100 4V p-p, SECOND 4V p-p, THIRD 1 FREQUENCY (MHz) 5 –120 0.1 09447-021 –120 0.1 図 16.高調波歪みの周波数特性、G = +1 –40 –50 図 19.様々な出力電圧での高調波歪みの周波数特性 –50 VS = +5V VOUT = 2V p-p G = +5 –60 RL = 100Ω, SECOND DISTORTION (dBc) DISTORTION (dBc) –70 –80 RL = 100Ω, THIRD –90 VS = +5V, SECOND VS = +5V, THIRD –80 VS = +3V, SECOND –90 VS = ±5V, THIRD –120 RL = 1kΩ, SECOND 5 VS = +3V, THIRD –130 0.1 09447-041 1 FREQUENCY (MHz) VS = ±5V, SECOND –100 –110 RL = 1kΩ, THIRD –100 1 FREQUENCY (MHz) 図 17.高調波歪みの周波数特性、G = +5 Rev. A G = +2 RL = 1kΩ –70 –60 –110 0.1 5 1 FREQUENCY (MHz) 09447-026 –110 RL = 1kΩ, SECOND 図 20.様々な電源での高調波歪みの周波数特性 － 12/27 － 5 09447-045 –110 ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート VS = ±5V 100 UNITS 16 σ = 309.2µV/°C –120 60 PHASE GAIN 50 –140 40 –160 30 –180 20 10 –200 0 14 NUMBER OF PARTS 70 OPEN-LOOP PHASE (Degrees) –100 100k 1M 10M –240 1G 100M 8 6 2 0 –600 09447-044 –20 10k 10 4 –220 –10 12 FREQUENCY (Hz) 0 200 400 600 800 1000 図 24.入力オフセット電圧ドリフトの分布 VS = ±5V VS = +3V VS = +5V 7 G = +1 VOUT = 20mV p-p TIME = 100ns/DIV 10 OUTPUT VOLTAGE (mV) 6 VOLTAGE NOISE (nV/√Hz) –200 OFFSET VOLTAGE DRIFT DISTRIBUTION (nV/°C) 図 21.オープン・ループ・ゲインおよび位相の周波数特性 8 –400 09447-066 80 OPEN-LOOP GAIN (dB) 18 –80 90 5 4 3 2 VS = ±5V 0 –10 1 10 100 1k 10k 100k 1M 5M FREQUENCY (Hz) 09447-027 0 09447-050 1 図 25.様々な電源での小信号過渡応答、G = +1 図 22.電圧ノイズの周波数特性 VS = +3V 100 VS = ±5V VS = +5V OUTPUT VOLTAGE (mV) 10 VS = ±5V 0 –10 1 1 10 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 5M 09447-060 09447-040 CURRENT NOISE (pA/√Hz) 10 G = +2 VOUT = 20mV p-p TIME = 100ns/DIV 図 26.様々な電源での小信号過渡応答、G = +2 図 23.電流ノイズの周波数特性 Rev. A － 13/27 － ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート 3 VS = ±5V G = +2 TIME = 100ns/DIV 0 09447-039 –10 2 VOUT 1 0 –1 –2 09447-051 10 –3 図 27.様々な容量負荷での小信号過渡応答 OUTPUT VOLTAGE (V) 1.0 AVERAGE OUTPUT OVERLOAD RECOVERY TIME (ns) VS = ±5V VOUT = 2V p-p TIME = 100ns/DIV G = +2 G = +1 0.5 0 –0.5 09447-009 –1.0 –1.5 250 VS = +5V G = +2 200 150 100 50 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 OVERLOAD DURATION (ns) 図 31.過負荷継続時間対平均出力過負荷回復時間 図 28.大信号過渡応答、G = +1、G = +2 105.0 4 VIN VS = +5V G = +1 TIME = 100ns/DIV VOUT = 3V p-p VS = +5V G = +2 102.5 RISING EDGE 100.0 2 1 SLEW RATE (V/µs) INPUT AND OUTPUT VOLTAGE (V) 3 VOUT 0 –1 97.5 95.0 FALLING EDGE 92.5 90.0 87.5 –2 85.0 82.5 09447-049 –3 –4 80.0 –40 –25 –10 5 20 35 50 65 80 95 TEMPERATURE (°C) 図 32.スルーレートの温度特性 図 29.入力オーバードライブ回復時間 Rev. A 09447-055 1.5 図 30.出力オーバードライブ回復時間 － 14/27 － 110 125 09447-052 OUTPUT VOLTAGE (mV) VS = +5V G = +2 TIME = 100ns/DIV 2× VIN INPUT AND OUTPUT VOLTAGE (V) CL = 39pF CL = 20pF CL = 0pF ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート 0.3 VS = +5V G = +1 PIN = –30dBm 10000 PART DISABLED OUTPUT IMPEDANCE (Ω) 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 1000 100 10 PART ENABLED 1 09447-028 0.1 –0.3 0.01 0.1 1 10 100 500 FREQUENCY (MHz) 図 36.出力インピーダンスの周波数特性 図 33.0.1%へのセトリング・タイム –26.0 –20 VS = +5V ΔVCM = 2V p-p INPUT OFFSET VOLTAGE (µV) –30 –40 –50 –60 CMRR (dB) 09447-013 SETTLING TIME (%) 100000 VS = +5V G = +2 VOUT = 2V STEP RL = 1kΩ TIME = 10ns/DIV –70 –80 –90 –100 VS = ±5V –28.5 VS = +5V VS = +3V –31.0 –110 10k 100k 1M 10M 100M FREQUENCY (Hz) –33.5 –40 09447-029 –130 1k –20 20 35 50 65 80 95 110 125 –10.50 VS = +5V ΔVS = 2V p-p G = +1 VS = ±5V –30 –40 PSRR (dB) 5 図 37.様々な電源での入力オフセット電圧の温度特性 INPUT BIAS CURRENT (µA) –10 –10 TEMPERATURE (°C) 図 34.CMRR の周波数特性 0 –25 09447-042 –120 –50 –PSRR –60 –70 +PSRR –80 –90 –10.75 VS = +5V –11.00 VS = +3V –11.25 –100 –110 10k 100k 1M FREQUENCY (Hz) 10M 100M –11.50 –40 09447-030 –130 1k –10 5 20 35 50 65 80 95 110 125 TEMPERATURE (°C) 図 38.様々な電源での入力バイアス電流の温度特性 図 35.PSRR の周波数特性 Rev. A –25 － 15/27 － 09447-046 –120 ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 5.5 3.1 4.5 +25°C 4.0 DISABLE PIN (V) 3.0 VS = +5V 2.9 2.8 2.7 VS = +3V 3.5 –10 5 20 35 50 65 80 95 110 125 TEMPERATURE (°C) 09447-043 –25 3.125 2.0 3.000 1.5 2.875 2.750 +125°C 2.500 –0.5 2.375 図 42.ターンオフ時間の温度特性 (ADA4897-1およびADA4897-2) –30 –40 –50 ISOLATION (dB) –90 –100 –80 –90 –100 –110 –120 –120 –130 0.1 1 10 100 FREQUENCY (MHz) –140 0.01 5.5 3.625 4.0 3.500 3.375 +125°C –40°C 3.125 3.000 2.0 2.875 1.5 0.5 3.250 TIME = 200ns/DIV VS = +5V G = +1 VIN = 1V 2.750 2.625 0 2.500 –0.5 2.375 09447-054 +25°C OUTPUT VOLTAGE (V) 3.750 4.5 3.5 図 41.ターンオン時間の温度特性 (ADA4897-1およびADA4897-2) Rev. A 1 10 図 43.順方向アイソレーションの周波数特性 3.875 DISABLE PIN 5.0 0.1 FREQUENCY (MHz) 図 40.クロストーク、OUT1→OUT2 (ADA4896-2およびADA4897-2) DISABLE PIN (V) –70 –110 09447-014 CROSSTALK (dB) –80 1.0 VS = +5V G = +2 RL = 100Ω VOUT = 2V p-p –60 –70 2.5 2.625 0 –60 3.0 3.375 3.250 VS = +5V G = +2 VOUT = 2V p-p –130 0.01 3.625 2.5 図 39.様々な電源での電源電流の温度特性 –50 3.750 3.0 0.5 2.5 –40 3.875 3.500 –40°C 1.0 2.6 –40 TIME = 2µs/DIV VS = +5V G = +1 VIN = 1V DISABLE PIN － 16/27 － 100 09447-015 SUPPLY CURRENT (mA) 5.0 VS = ±5V OUTPUT VOLTAGE (V) 3.2 09447-056 データシート ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート 動作原理 アンプ説明 ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2は入力ノイズが 1 nV/√Hzの アンプで、3 V～10 V電源での消費電流は 3 mAです。 ADA48962/ADA4897-1/ADA4897-2は、アナログ・デバイセズのSiGe バイ ポーラ・プロセスで製造され、帯域幅は 200 MHz以上です。こ れらのアンプはユニティ・ゲイン安定で、入力構造により高速 アンプ向けの極めて低い入力 1/f ノイズが得られています。 レールtoレール出力ステージは、低い出力換算ノイズを実現する ために必要な重い帰還負荷を駆動するようにデザインされてい ます。さらに厳しいシステム要求を満たすため、ADA48962/ADA4897-1/ADA4897-2の大信号帯域幅は、他の低ノイズ・ユ ニティ・ゲイン安定アンプの基本的な限界を超えて拡張されてい ます。ADA4896-2/ADA4897-1/ ADA4897-2の最大オフセット電圧 は 500 µVで、ドリフトは 0.2 µV/°Cであるため、優れたアンプ選 択肢になっています。低入力ノイズまたは広帯域幅を実現する 際に消費電力の点で不利なため低ノイズ性能が不要な場合であ っても、優れた選択肢になっています。 正電源より 0.7 V 高い入力電圧と負電源より 0.7 V 低い入力電圧 で、ESD クランプが導通を開始します。 過電圧状態が予想され る場合は、入力電流を 10 mA 以下に制限することが推奨されま す。 ディスエーブル動作 図 45 に、ADA4897-1/ADA4897-2のパワーダウン回路を示しま す。DISABLE ピンを未接続のままにすると、入力 PNP トラン ジスタのベースが正電源へ接続された内部プルアップ抵抗によ りハイ・レベルにされるため、デバイスがターンオンします。 DISABLE ピンを正電源より 2 V以上低くすると、デバイスがタ ーンオフして、5 V 電源電圧での電源電流が約 18 µAに減少しま す。 +VS IBIAS ESD DISABLE ESD 入力保護 ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2はESDからフルに保護されて いるため、測定可能な性能低下なしに、人体モデル ESD では 2.5 kVに、電荷デバイス・モデルでは 1 kVに、それぞれ耐えるこ とができます。高精度入力は、電源と入力デバイス対のダイオ ード・クランプとの間のESD 回路で保護されています(図 44 参 照)。 –VS 図 45.DISABLE 回路 +VS DISABLE ピンは、ESD クランプにより保護されています(図 45 参照)。電圧が電源を超えると、これらのダイオードが導通しま す。DISABLE ピンを保護するため、このピンの電圧を、正電源 より 0.7 V以上上回らないように、さらに負電源より 0.7 V以上 下回らないようにする必要があります。過電圧状態が予想され る場合は、入力電流を直列抵抗を使って 10 mA以下に制限する ことが推奨されます。 BIAS ESD ESD +IN ESD –IN ESD TO THE REST OF THE AMPLIFIER 09447-068 –VS 図 44.入力ステージと保護ダイオード 約 0.7 V を超える差動電圧で、クランプ・ダイオードの導通が 開始されます。電流が大きすぎると、発熱のために損傷するこ とがあります。入力ピン間で大きな差動電圧が続く場合には、 入力クランプを流れる電流を 10 mA 以下に制限することが推奨 されます。予想される差動過電圧に対して適切なサイズの直列 入力抵抗を接続すると、必要な保護を実現することができます。 Rev. A 09447-037 TO AMPLIFIER BIAS アンプがディスエーブルされると、出力はハイ・インピーダン ス状態になります。周波数が高くなると出力インピーダンスは 小さくなります。この影響は図 36 から分かります。ディスエー ブル・モードでは、10 MHz で 50 dB の順方向アイソレーション を実現することができます。 図 43 に、順方向アイソレーション の周波数特性データを示します。 － 17/27 － ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート 入力電流に起因する出力誤差は、次のように表すことができま す。 DC誤差 図 46 に、一般的な接続図と主な DC 誤差原因を示します。 R V OUTERROR ( R F|| RG ) 1 F I B R S R G RF + VOS – RG IB– – VIP + + VOUT – バイアス電流の相殺 入力でのバイアス電流不一致に起因する出力電圧誤差を相殺さ せるときは、RBP と RBN を使うことができます (図 47 参照)。 RS IB+ 09447-031 – VIN + R 1 F I B (5) R G RG RF 図 46.一般的な接続図と DC 誤差原因 理論伝達関数 (すべての誤差原因が 0 で DC ゲインが無限大) は 次のように表すことができます。 RS (1) この式は、次の非反転オペアンプと反転オペアンプのゲイン式 に簡素化できます。 (2) 反転ゲイン (VIP = 0 V) RF V OUT RG V IN (3) 総合出力電圧誤差は、アンプ・オフセット電圧と入力電流に起 因する誤差の和になります。オフセット電圧に起因する出力誤 差は、次のように表すことができます。 V OUT ERROR V V CM V V PNOM R P OUT 1 F V OFFSETNOM CMRR PSRR A RG 図 47.RBP と RBN を使用するバイアス電流誤差の相殺 (4) 表 11. RBN と RBP の設定によるバイアス電流誤差の相殺 Value of RF||RG Value of RBP (Ω) Value of RBN (Ω) Greater Than RS Less Than RS RF||RG − RS 0 0 RS − RF||RG 表 12 に、RF||RG > RS かつ RF||RG < RS の場合の RBP と RBN の値の 例を示します。 表 12.RBN と RBP の設定例 Gain RF (Ω) RG (Ω) RS (Ω) RBP (Ω) RBN (Ω) +2 +10 249 249 249 27.4 50 50 74.5 0 0 25.3 ここで、 VOFFSETNOM は規定の電源電圧でのオフセット電圧で、入力と出 力を電源中心に設定して測定されます。 VCM は同相モード電圧。 VP は電源電圧。 VPNOM は規定の電源電圧。 CMRR は同相モード除去比。 PSRR は電源除去比。 A は DC オープンループ・ゲイン。 Rev. A RBP 2 つの入力でのバイアス電流不一致を補償するときは、RBP と RBN を表 11 のように設定します。 非反転ゲイン (VIN = 0 V) R V OUT 1 F V IP R G 09447-048 R R V OUT 1 F V IP F V IN R G RG RBN － 18/27 － ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート 500 ノイズに対する注意事項 vn _ RF = 4kT × RF RF ven RG vn _ RG = 4kT × RG NOISE (nV/√Hz) 図 48 に、一般的なゲイン設定に対する主なノイズ成分を示しま す。総合 rms 出力ノイズは、すべての成分の 2 乗平均になりま す。 + vout_en – ien 50 AMPLIFIER AND RESISTOR NOISE 5 SOURCE RESISTANCE NOISE 09447-034 RS TOTAL AMPLIFIER NOISE 0.5 50 500 図 48.一般的な接続でのノイズ源 出力ノイズ・スペクトル密度は次式で計算することができます。 vout _ en 2 2 2 R 4kTRs iep RS 2 ven F RG 50k 図 49.RTI ノイズ対ソース抵抗 容量駆動 2 4kTRG ien 2 RF 2 (6) ここで、 kはボルツマン定数。 Tはケルビン単位の絶対温度。 iep とienはアンプ入力電流ノイズのスペクトル密度(pA/√Hz)。 ven はアンプ入力電圧ノイズ・スペクトル密度(nV/√Hz)。 RSは図 48 に示すソース抵抗。 RFとRGは図 48 に示す帰還回路抵抗。 ソース抵抗ノイズ、アンプ電圧ノイズ (ven)、アンプ電流ノイズ からの電圧ノイズ (iep × RS) はすべて、ノイズ・ゲインの項 (1 + RF/RG)に依存します。入力電圧ノイズ = 1 nV/√Hzおよび入力電 流ノイズ = 2.8 pA/√Hzでは、アンプのノイズ成分は約 50 Ω～700 Ωのソース抵抗に対して比較的小さくなります。 アンプ出力に容量があると、帰還パス内に遅延が生じます。ルー プ帯域内にある場合、これにより大きなリンギングと発振が生 ずることがあります。ADA4896-2/ADA4897-1/ ADA4897-2では、 ゲイン = +2 でピーキングが最大になります (図 9 参照)。 アンプ出力と容量負荷に直列に小さいスナブ抵抗 (RSNUB)を接続 すると、問題が軽減されます。図 50 に、ワーストケース周波数 応答 (ゲイン = +2)でのピーキング削減に対するスナブ抵抗 (RSNUB)使用の効果を示します。RSNUB = 100 Ω を使用すると、ピ ーキングが完全になくなりますが、出力での減衰のためにクロ ーズド・ループ・ゲインが 0.8 dB 低下します。RSNUB を 0 Ω～ 100 Ω で調節して、ピーキングとクローズド・ループ・ゲイン の許容レベルを維持することができます (図 50 参照)。 図 49 に、アンプの総合 RTI ノイズ対ソース抵抗を示します。 さらに、使用する帰還抵抗値もノイズに影響を与えます。総合 ノイズを低く維持するためには、帰還抵抗値を 250 Ω～1 kΩ に 維持することが推奨されます。 3 NORMALIZED CLOSED-LOOP GAIN (dB) R 4kTRF 1 F RG 5k SOURCE RESISTANCE (Ω) 09447-057 iep VS = +5V VOUT = 200mV p-p 2 G = +2 RSNUB = 0Ω 1 RSNUB = 50Ω RSNUB = 100Ω 0 –1 R2 249Ω –2 R1 249Ω –3 ADA4896-2 –4 VIN –5 0.1 RSNUB V OUT RL 1kΩ 1 10 FREQUENCY (MHz) CL 39pF 100 09447-058 vn _ RS = 4kT × RS 図 50.スナブ抵抗使用による、出力容量負荷から発生するピー キングの削減 Rev. A － 19/27 － ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート アプリケーション情報 ゲイン帯域幅積の関係から明らかなように、ゲインが増加する と、小信号帯域幅が減少することに注意してください。さらに、 ゲインが大きくなると位相マージンが改善され、アンプの安定 性が強化されます。結果として、周波数応答のピーキングが小 さくなります(図 51 参照)。 VS = +5V VOUT = 200mV p-p 1 RF = 249Ω RL = 1kΩ G = +5 G = +2 0 –1 G = +10 G = +1 –2 G = +20 –3 –4 –5 –6 0.1 1 10 100 FREQUENCY (MHz) 500 09447-020 デザイン時間を短縮し、不確定性をなくするため、表 13 に、代 表的なゲイン、部品値、性能パラメータの参考情報を示します。 電源電圧は 5 V を使用しています。帯域幅は小信号出力 = 200 mV p-p で、スルーレートは 2 V 出力ステップで、それぞれ取得 しました。 NORMALIZED CLOSED-LOOP GAIN (dB) 2 代表的な性能値 図 51.様々なゲインでの小信号周波数応答 表 13.推奨値と代表的な性能 Gain RF (Ω) RG (Ω) −3 dB BW (MHz) Slew Rate, tR/tF (V/µs) Peaking (dB) Total Output Noise Including Resistors (nV/√Hz) +1 +2 +5 +10 +20 0 249 249 249 249 N/A 249 61.9 27.4 13.0 92 54 30 17 9 78/158 101/140 119/137 87/88 37/37 0.8 1.2 0 0 0 1.0 3.6 6.8 12.0 21.1 Rev. A － 20/27 － ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート 低ノイズの可変ゲイン・アンプ USING S3B IS OPTIONAL RF2 225Ω S3B RF1 75Ω +5V 6 +5V 2 8 S1B ADA4896-2 VIN 8 3 1 D1 V01 S1A 7 ADA4896-2 S2B V1 V02 D2 5 RL 4 V2 RBALANCE S2A 150Ω 4 –5V 09447-100 RG1 75Ω ADG633 D3 ADG633 –5V 図 52.ADA4896-2とADG633を使用した、低抵抗負荷を駆動する低ノイズ可変ゲイン・アンプの構成 図 52 に示す回路で、スイッチにはADG633で実現し、S1Aおよ びS2Aがオンか、またはS1BおよびS2Bがオンになるように設定 されています。この例では、S1AとS2Aのスイッチがオンのとき、 初段ステージ・アンプ・ゲイン = +4 に、S1BとS2Bのスイッチ がオンの時、初段ステージ・アンプ・ゲイン = +2 に、それぞれ なります。 ADG633の 1 つ目のセットのスイッチは帰還ループ の出力側に配置され、2 つ目のセットのスイッチはポイント (V1 またはV2)のサンプルに使われます。ここでは、スイッチ抵抗と 非直線性抵抗は問題になりません。この方法では、ゲイン誤差 を小さくすると同時にADA4896-2のノイズ性能が維持されます。 R RS1 V 01 V IN 1 F1 RG1 R F1 R G1 V1 V 01 R F1 R G1 R S1 (8) 式 1 を式 2 に代入すると、次式が得られます。 R V1 V IN 1 F1 RG1 (9) V01 によりゲイン誤差なしで所望の信号ゲインが得られる場合、 バッファされた出力 V02 にもゲイン誤差がないことに注意して ください。 図 53 に、V02 での回路の正規化周波数応答を示しま す。 S2AとS2Bのサンプリング・スイッチのインピーダンスにより、 出力バッファの入力バイアス電流が問題を発生することがある ことに注意してください。 両サンプリング・スイッチは、電圧 ばかりではなく温度に対しても非直線です。これが問題となる 場合は、ADG633 (S3B)の未使用スイッチを出力バッファの帰還 パス内に配置して、バイアス電流のバランスをとります (図 52 参照)。 さらに、入力アンプのバイアス電流により、出力にオフセット が発生してゲイン設定により変化します。入力アンプと出力バ ッファはモノリシックであるため、バイアス電流の相対的な一 致を利用して、変化するオフセットを相殺させることができま す。スイッチ S2A に直列に RF2 と RF1 の差に等しい抵抗を接続 すると、オフセット電圧はさらに安定します。 Rev. A (7) － 21/27 － 6 VS = ±5V 3 VIN = 100mV p-p RL = 1kΩ 0 –3 G = +4 –6 G = +2 –9 –12 –15 –18 –21 –24 –27 –30 0.1 1 10 FREQUENCY (MHz) 図 53.V02/VIN の周波数応答 100 500 09447-064 図 52 に、可変ゲイン・アンプで使用される技術革新的なスイッ チング技術を示します。ここでは、ADA4896-2の 1 nV/Hz ノイ ズ性能が維持されると同時に非直線性ゲイン誤差が大幅に小さ くなっています。この技術を使用すると、最小容量を持つスイ ッチを選択して、回路の帯域幅を最適化することができます。 次式は、V1 でサンプリングすると、ゲイン誤差なしで所望の信 号ゲインが得られることを示しています。RS はスイッチ抵抗で す。V2 は同じ方法で導出することができます。 NORMALIZED CLOSED-LOOP GAIN (dB) 可変ゲイン・アンプを使用すると、広範囲な入力信号を処理す ることができます。従来型可変ゲイン・アンプでは、反転入力 に接続される帰還ループ内にスイッチを使用しています。この スイッチ抵抗によりアンプのノイズ性能が低下し、さらに反転 入力ノードの容量が大きくなります。このノイズと容量の問題 は、低ノイズ・アンプの場合は特に困難になります。また、ス イッチ抵抗は望ましくない非直線性ゲイン誤差の原因になりま す。 ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート 医用超音波アプリケーション BEAMFORMER CENTRAL CONTROL Tx BEAMFORMER AD9279 HV MUX/ DEMUX T/R SWITCHES LNA ADC VGA AAF Rx BEAMFORMER (B AND F MODES) TRANSDUCER ARRAY SPECTRAL DOPPLER PROCESSING MODE ADA4896-2/ ADA4897-1/ ADA4897-2 AUDIO OUTPUT IMAGE AND MOTION PROCESSING (B MODE) COLOR DOPPLER PROCESSING (F MODE) DISPLAY 09447-033 CW (ANALOG) BEAMFORMER 図 54.超音波システムの簡略化したブロック図 超音波システムの概要 中でも医用超音波システムは、今日広く使用されている最も高 度な信号処理システムです。超音波システムでは、人体へ音響 エネルギーを送信し、反射を受信/処理して、内部器官と構造の イメージの発生、血流と組織の動きのマッピング、正確な血流 速度情報の提供を行うことができます。 図 54 に、簡略化した超 音波システムのブロック図を示します。 Rev. A 超音波システムは、時間ゲイン制御 (TGC) 動作と連続波 (CW) ドプラー動作の 2 つのメイン動作から構成されています。 AD9279では、これらの 2 つの動作に不可欠な部品を 1 個のICに 内 蔵し ています 。こ のデバイ スは 、低ノイ ズ・ プリアン プ (LNA)付きの 8 チャンネル可変ゲイン・アンプ (VGA)、折り返 し防止フィルタ (AAF)、A/Dコンバータ (ADC)、プログラマブ ルな位相回転機能付きのI/Q復調器を内蔵しています。超音波シ ステムでのAD9279の使用方法については、AD9279 データシー トを参照してください。 － 22/27 － ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート 超音波システムでのADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 RFILT CWI+ Φ CHANNEL A RA CFILT AD7982 50Ω 1.5V LNA 1.5V Φ ADA4896-2/ 2.5V ADA4897-1/ ADA4897-2 2.5V CWI– ADA4896-2/ ADA4897-1/ ADA4897-2 50Ω RA 18-BIT ADC I 4nF CFILT RFILT RFILT CWQ+ RA CFILT AD7982 50Ω Φ CHANNEL H 1.5V 1.5V LNA ADA4896-2/ 2.5V ADA4897-1/ ADA4897-2 2.5V CWQ– 50Ω RA Φ ADA4896-2/ ADA4897-1/ ADA4897-2 18-BIT ADC Q 4nF CFILT RFILT 4 LO GENERATION 09447-032 4LO– 4LO+ RESET AD9279 図 55.ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2をフィルタ、I/V コンバータ、電流加算器、AD9279 I/Q出力の後ろのADC ドライバとして使用 ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2は、AD9279のI/Q復調器の後 ろで超音波アプリケーション内のCW ドプラー・パスで使用され て い ま す 。 ド プ ラ ー 信 号 は 一 般 に 100 Hz ～ 100 kHz で す 。 ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2は低ノイズ・フロアと広いダ イナミックレンジを持つため、弱いドプラー信号の処理に対し て優れた選択肢になっています。 ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2は、レールtoレール出力と大 きな出力電流駆動能力を持つため、I/V コンバータ、電流加算器、 ADC ドライバに適しています。 図 55 に、AD9279の 8 チャンネルすべての接続ブロック図を示 します。ADA4896-2 アンプの 2 ステージが使用されています。 最初のステージはI/V変換を行い、復調プロセスから生ずる高周 波をフィルタします。ADA4896-2 アンプの 2 番目のステージは、 複数のAD9279 デバイスの出力電流の加算、ゲインの提供、 AD7982 デバイス(18 ビット SAR ADC)の駆動に使われています。 Rev. A CW 信号パスの出力換算ノイズは、LNA ゲイン、最初のステー ジの加算アンプの選択、RFILTの値に依存します。出力換算ノイ ズを求めるためには、アクティブ・ローパス・フィルタ (LPF) の値 RA 、RFILT 、CFILT を知ることが重要です(図 55)。1 個の AD9279の 8 チャンネルすべての代表的なフィルタ値は、RA = 100 Ω、RFILT = 500 Ω、CFILT = 2.0 nFです。これらの値により 100 kHz単極LPFが構成されています。 I/V コンバータのゲインは、フィルタ抵抗RFILTを大きくすること により増やすことができます。コーナー周波数を一定に維持す るときは、フィルタ・コンデンサCFILTを同じファクタだけ減少 させます。ゲインの大きさを制限するファクタは、I/V コンバー タ用に選択したオペアンプ (この例ではADA4896-2/ADA48971/ADA4897-2)の出力振幅と駆動能力です。すべてのアンプには 駆動能力の限界があるため、加算するチャンネル数は有限にす る必要があります。 － 23/27 － ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート レイアウト時の考慮事項 最適性能を得るためには、ボード・レイアウト、信号ルーティ ング、電源バイパス、グラウンド接続に注意する必要がありま す。 グラウンド・プレーン ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2の入力と出力の下と周囲の領 域にグラウンドを設けないことが重要です。グラウンド・プレ ーンとデバイスの入力パッドおよび出力パッドとの間に形成さ れる浮遊容量が、高速アンプ性能を決定します。反転入力の浮 遊容量とアンプ入力容量により、位相マージンが低下して、安 定性が損なわれます。出力の浮遊容量により帰還ループ内に極 が形成されて、位相マージンが低下し、回路が不安定になります。 電源のバイパス ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2の性能では、電源のバイパス が重要です。各電源ピンからグラウンドへのコンデンサの並列 接続が最適です。小さい値の電解コンデンサほど優れた高周波 応答を提供しますが、大きな値の電解コンデンサほど優れた低 周波性能を提供します。 Rev. A 異なる値とサイズのコンデンサの並列接続は、広い周波数帯域 で電源ピンの AC インピーダンスを小さくするのに役立ちます。 これは、ノイズのアンプへの混入を小さくするのに重要です。 特にアンプの PSRR がロールオフし始める場合には重要です。 これは、バイパス・コンデンサが PSRR 性能の低下を小さくす ることに役立つためです。 最小値のコンデンサをアンプと同じ側のボードに、かつアンプ の電源ピンの近くに配置する必要があります。コンデンサのグ ラウンド端子はグラウンド・プレーンへ直接接続する必要があ ります。 0508 ケース・サイズの 0.1 µF セラミック・コンデンサを使用す ることが推奨されます。0508 ケース・サイズは、小さい直列イ ンダクタンスと優れた高周波性能を提供します。10 µF の電解コ ンデンサは、0.1 µF と並列に接続する必要があります。回路パ ラメータに応じて、コンデンサの追加により性能を強化するこ とができます。各回路は異なるので、最適性能を得るためには 個別に解析する必要があります。 － 24/27 － ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 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 0.80 0.55 0.40 0.23 0.09 6° 0° 10-07-2009-B 0.15 0.05 COPLANARITY 0.10 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA 図 56.8 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 2.44 2.34 2.24 3.10 3.00 SQ 2.90 0.50 BSC 8 5 0.50 0.40 0.30 0.80 0.75 0.70 0.30 0.25 0.20 1 4 BOTTOM VIEW TOP VIEW SEATING PLANE 1.70 1.60 1.50 EXPOSED PAD 0.05 MAX 0.02 NOM COPLANARITY 0.08 0.203 REF PIN 1 INDICATOR (R 0.15) FOR PROPER CONNECTION OF THE EXPOSED PAD, REFER TO THE PIN CONFIGURATION AND FUNCTION DESCRIPTIONS SECTION OF THIS DATA SHEET. COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-229-WEED 図 57.8 ピン・リードフレーム・チップ・スケール・パッケージ [LFCSP_WD] 3 mm × 3 mm ボディ、極薄、デュアル・リード (CP-8-11) 寸法: mm Rev. A － 25/27 － 01-24-2011-B PIN 1 INDEX AREA ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート 5.00 (0.1968) 4.80 (0.1890) 5 1 6.20 (0.2441) 5.80 (0.2284) 4 1.27 (0.0500) BSC 0.25 (0.0098) 0.10 (0.0040) 1.75 (0.0688) 1.35 (0.0532) 0.51 (0.0201) 0.31 (0.0122) COPLANARITY 0.10 SEATING PLANE 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 8 4.00 (0.1574) 3.80 (0.1497) 図 58.8 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) 3.00 2.90 2.80 1.70 1.60 1.50 6 5 4 1 2 3 3.00 2.80 2.60 PIN 1 INDICATOR 0.95 BSC 1.90 BSC 1.45 MAX 0.95 MIN 0.15 MAX 0.05 MIN 0.50 MAX 0.30 MIN 0.20 MAX 0.08 MIN SEATING PLANE 10° 4° 0° 0.60 BSC 0.55 0.45 0.35 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-178-AB 図 59.6 ピン・スモール・アウトライン・トランジスタ・パッケージ[SOT-23] (RJ-6) 寸法: mm Rev. A － 26/27 － 12-16-2008-A 1.30 1.15 0.90 ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2 データシート 3.10 3.00 2.90 10 3.10 3.00 2.90 5.15 4.90 4.65 6 1 5 PIN 1 IDENTIFIER 0.50 BSC 0.95 0.85 0.75 15° MAX 1.10 MAX 0.30 0.15 6° 0° 0.23 0.13 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-BA 0.70 0.55 0.40 091709-A 0.15 0.05 COPLANARITY 0.10 図 60.10 ピン・ミニ・スモール・アウトライン・パッケージ[MSOP] (RM-10) 寸法: mm オーダー・ガイド Package Option Ordering Quantity Branding 8-Lead MSOP 8-Lead MSOP 8-Lead MSOP 8-Lead LFCSP_WD 8-Lead LFCSP_WD 8-Lead LFCSP_WD Evaluation Board for the 8-Lead LFCSP Evaluation Board for the 8-Lead MSOP RM-8 RM-8 RM-8 CP-8-11 CP-8-11 CP-8-11 50 1,000 3,000 250 1,500 5,000 H2P H2P H2P H2P H2P H2P −40°C to +125°C −40°C to +125°C −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 8-Lead SOIC_N 6-Lead SOT-23 6-Lead SOT-23 6-Lead SOT-23 Evaluation Board for the 8-Lead SOIC_N Evaluation Board for the 6-Lead SOT-23 R-8 R-8 R-8 RJ-6 RJ-6 RJ-6 98 1,000 2,500 250 3,000 10,000 H2K H2K H2K −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C 10-Lead MSOP 10-Lead MSOP 10-Lead MSOP Evaluation Board for the 10-Lead MSOP RM-10 RM-10 RM-10 50 1,000 3,000 H2N H2N H2N Model1 Temperature Range Package Description ADA4896-2ARMZ ADA4896-2ARMZ-R7 ADA4896-2ARMZ-RL ADA4896-2ACPZ-R2 ADA4896-2ACPZ-R7 ADA4896-2ACPZ-RL ADA4896-2ACP-EBZ ADA4896-2ARM-EBZ −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C ADA4897-1ARZ ADA4897-1ARZ-R7 ADA4897-1ARZ-RL ADA4897-1ARJZ-R2 ADA4897-1ARJZ-R7 ADA4897-1ARJZ-RL ADA4897-1AR-EBZ ADA4897-1ARJ-EBZ ADA4897-2ARMZ ADA4897-2ARMZ-R7 ADA4897-2ARMZ-RL ADA4897-2ARM-EBZ 1 Z = RoHS 準拠製品。 Rev. A － 27/27 －