汎用、低価格、DCカップリングの 可変ゲイン・アンプ AD8337 機能ブロック図 特長 VPOS 8 AD8337 ゲイン制御 インターフェース GAIN 7 プリアンプ (PRA) INPP 3 + INPN 4 – 18dB 8つのセクション VCOM 2 アプリケーション ゲイン・トリム PETスキャナ 高性能AGCシステム I/Q信号処理 ビデオ 産業用／医療用超音波機器 レーダ受信機 1 VOUT 5 6 PRAO VNEG 図1. 05575-001 低ノイズ 電圧ノイズ：2.2nV/ Hz 電流ノイズ：4.8pA/ Hz （正側入力） 広帯域幅（−3dB）：280MHz 公称ゲイン・レンジ：0∼24dB（プリアンプ・ゲイン＝6dB） ゲイン・スケーリング：19.7dB/V DCカップリング シングルエンド入出力 高速汎用オペアンプ入力 電源：＋5V/±2.5V/±5V 低消費電力：78mW（±2.5V電源） 機能ブロック図 概要 AD8337は、低ノイズ、シングルエンド、デシベル・リニアの 汎用可変ゲイン・アンプ（VGA）で、DCから100MHzまでの 周波数で使用できます（−3dB帯域幅は280MHz）。ゲイン・レ ンジの全域にわたって帯域幅の均一性が維持され、出力換算ノ イズが低いため、ゲイン・トリム・アプリケーションや高速 ADCの駆動に最適です。 優れたDC特性と高速性を兼ね備えたAD8337は、産業用超音波 機器、PETスキャナ、ビデオ・アプリケーションに特に適して います。両電源動作は、フォトダイオードやフォトマルチプラ イヤ（光電子増倍管）で生成される信号などの、負方向に振れ るパルス信号のゲイン制御を可能にします。 AD8337は、24dBのゲイン・レンジを持つ、多機能で人気の高 いアナログ・デバイセズ独自のX-AMP®アーキテクチャを採用 しています。ゲイン制御インターフェースは、VCOMを基準に して、19.7dB/Vという精密なデシベル・リニア・スケーリング を提供します。 REV. 0 アナログ・デバイセズ株式会社 AD8337 はプリアンプとして汎用の電流帰還型オペアンプ （PrA）を内蔵しており、反転あるいは非反転構成で動作させる ことが可能です。外付け抵抗を使用することによって、このプ リアンプは6dB以上のゲインを持つ回路構成が可能です。 AD8337の特長は、2つの外付け100Ω抵抗を使用して、2倍の 非反転PrAゲインが得られることです。減衰器は24dBの範囲を 持ち、出力アンプは8倍（18.06dB）の固定ゲインを持ちます。 最低の公称ゲイン・レンジは0∼24dBで、プリアンプ・ゲイン の調整によって上下にシフトできます。複数のAD8337を直列 に接続すれば、大きなゲイン・レンジが得られ、段間フィルタ リングを行ってノイズと歪みを抑制し、オフセット電圧をゼロ にすることができます。 AD8337の動作温度範囲は−40∼＋85℃で、3mm×3mm、8ピ ンのチップ・スケール・パッケージ（LFCSP）を採用していま 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。 © 2005 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MTビル2号 電話06（6350）6868 AD8337 目次 出力段. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 減衰器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 単電源動作とACカップリング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ノイズ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 アプリケーション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 プリアンプ接続. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 非反転ゲイン構成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 反転ゲイン構成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 容量性負荷の駆動. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ゲイン制御に関する留意事項. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 熱に関する留意事項. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 プサイ（ψ）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ボードのレイアウト. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 外形寸法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 オーダー・ガイド. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 特長 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 アプリケーション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 機能ブロック図 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 絶対最大定格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ESDに関する注意 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ピン配置と機能の説明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 代表的な性能特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 テスト回路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 動作原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 概要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 プリアンプ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 VGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ゲイン制御. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 改訂履歴 9/05―Revision 0: Initial Version ―2― REV. 0 AD8337 仕様 特に指定のない限り、VS＝±2.5V、TA＝25℃、PrAゲイン＝＋2、VCOM＝GND、f＝10MHz、CL＝5pF、RL＝500Ω、20Ω のスナバ抵抗を含む。 表1 パラメータ Min 条件 Typ Max 単位 一般パラメータ −3dB小信号帯域幅 VOUT＝10mVp-p 280 MHz −3dB大信号帯域幅 VOUT＝1Vp-p 100 MHz VOUT＝2Vp-p 625 V/µs VOUT＝1Vp-p 490 V/µs 入力電圧ノイズ f＝10MHz 2.15 nV/ Hz 入力電流ノイズ f＝10MHz 4.8 pA/ Hz スルーレート ノイズ指数 出力換算ノイズ VGAIN＝0.7V、RS＝50Ω、終端なし 8.5 dB VGAIN＝0.7V、RS＝50Ω、50Ωでシャント終端 14 dB VGAIN＝0.7V（ゲイン＝24dB） 34 nV/ Hz VGAIN＝−0.7V（ゲイン＝0dB） 21 nV/ Hz 出力インピーダンス DC∼10MHz 1 Ω 出力信号範囲 RL≧500Ω、Vsupply＝±2.5V、＋5V VCOM±1.3 V RL≧500Ω、Vsupply＝±5V VCOM±3.8 V 出力オフセット電圧 VGAIN＝0.7V（ゲイン＝24dB） −25 ±5 25 mV 動的性能 高調波歪み HD2 VGAIN＝0V、VOUT＝1Vp-p f＝1MHz HD3 HD2 f＝10MHz HD3 HD2 f＝45MHz HD3 入力1dB圧縮ポイント ツートーン相互変調 歪み（IMD3） 出力3次インターセプト −72 dBc −66 dBc −62 dBc −63 dBc −58 dBc −56 dBc VGAIN＝−0.7V、f＝10MHz（プリアンプによる制限） 8.2 dBm VGAIN＝＋0.7V、f＝10MHz（VGAによる制限） −9.4 dBm VGAIN＝0V、VOUT＝1Vp-p、f1＝10MHz、f2＝11MHz −71 dBc VGAIN＝0、VOUT＝1Vp-p、f1＝45MHz、f2＝46MHz −57 dBc VGAIN＝0、VOUT＝2Vp-p、f1＝10MHz、f2＝11MHz −58 dBc VGAIN＝0、VOUT＝2Vp-p、f1＝45MHz、f2＝46MHz −45 dBc VGAIN＝0、VOUT＝1Vp-p、f＝10MHz 34 dBm VGAIN＝0、VOUT＝1Vp-p、f＝45MHz 28 dBm VGAIN＝0、VOUT＝2Vp-p、f＝10MHz 35 dBm VGAIN＝0、VOUT＝2Vp-p、f＝45MHz 26 dBm 過負荷回復 VGAIN＝0.75V、VIN＝50mVp-p∼500mVp-p 50 ns 群遅延変動 1MHz＜f＜100MHz、フルゲイン・レンジ ±1 ns REV. 0 ―3― AD8337 パラメータ Min 条件 Typ Max 単位 動的性能VS＝±5V 高調波歪み HD2 VGAIN＝0V、VOUT＝1Vp-p f＝1MHz HD3 HD2 f＝10MHz HD3 HD2 f＝35MHz HD3 入力1dB圧縮ポイント −85 dBc −75 dBc −90 dBc −80 dBc −75 dBc −76 dBc VGAIN＝−0.7V、f＝10MHz 14.5 dBm VGAIN＝＋0.7V、f＝10MHz −1.7 dBm VGAIN＝0V、VOUT＝1Vp-p、f1＝10MHz、f2＝11MHz −74 dBc VGAIN＝0、VOUT＝1Vp-p、f1＝45MHz、f2＝46MHz −60 dBc VGAIN＝0、VOUT＝2Vp-p、f1＝10MHz、f2＝11MHz −64 dBc VGAIN＝0、VOUT＝2Vp-p、f1＝45MHz、f2＝46MHz −49 dBc VGAIN＝0、VOUT＝1Vp-p、f＝10MHz 35 dBm VGAIN＝0、VOUT＝1Vp-p、f＝45MHz 28 dBm VGAIN＝0、VOUT＝2Vp-p、f＝10MHz 36 dBm VGAIN＝0、VOUT＝2Vp-p、f＝45MHz 28 dBm VGAIN＝0.7V、VIN＝0.1Vp-p∼1Vp-p 50 ns ツートーン相互変調 歪み（IMD3） 出力3次インターセプト 過負荷回復 精度 絶対ゲイン誤差 −0.7V＜VGAIN＜−0.6V 0.7∼3.5 dB −0.6V＜VGAIN＜−0.5V −1.25 ±0.35 ＋1.25 dB −0.5V＜VGAIN＜＋0.5V −1.0 ±0.25 ＋1.0 dB ＋0.5V＜VGAIN＜＋0.6V −1.25 ±0.35 ＋1.25 dB ＋0.6V＜VGAIN＜＋0.7V −0.7∼ −3.5 dB −0.6V＜VGAIN＜＋0.6V 19.7 dB/V 24 dB 12.65 dB ゲイン制御インターフェース ゲイン・スケーリング係数 ゲイン・レンジ インターセプト VGAIN＝0V 入力電圧（VGAIN）範囲 フォールドオーバーなし −VS 入力インピーダンス ＋VS V 70 MΩ バイアス電流 −0.7V＜VGAIN＜＋0.7V 0.3 µA 応答時間 24dBゲイン変化 200 ns 電源 VPOS∼VNEG（両電源または単電源動作） 4.5 静止電流 各電源（VPOSとVNEG） 10.5 消費電力 信号なし、VPOS∼VNEG＝5V 78 mW PSRR VGAIN＝0.7V、f＝1MHz −40 dB 電源電圧 5 10 15.5 23.5 V VS＝±2.5V mA Vs＝±5V 静止電流 各電源（VPOSとVNEG） 消費電力 信号なし、VPOS∼VNEG＝10V 13.5 185 mW PSRR VGAIN＝0.7V、f＝1MHz −40 dB ―4― 18.5 25.5 mA REV. 0 AD8337 絶対最大定格 表2 パラメータ 左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 格のみを指定するものであり、この仕様の動作セクションに記 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ることがあります。 定格値 電圧 電源電圧（VPOS、VNEG） ±6V 入力電圧（INPx） VPOS、VNEG ゲイン電圧 VPOS、VNEG 消費電力（露出パッドは PCボードにハンダ付け） 866mW 温度 動作温度 −40∼＋85°C 保存温度 −65∼＋150°C リード・ピン温度 （ハンダ処理、60秒） 300°C 熱データ―4層JEDECボード エアー・フローなし（露出パッドは PCボードにハンダ付け） θJA 75.4°C/W θJB 47.5°C/W θJC 17.9°C/W ψJT 2.2°C/W ψJB 46.2°C/W 注意 ESD（静電放電）の影響を受けやすいデバイスです。人体や試験機器には4000Vもの高圧の静 電気が容易に蓄積され、検知されないまま放電されることがあります。本製品は当社独自の 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、回復 不能の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。 REV. 0 ―5― AD8337 VOUT 1 1番ピン 8 VPOS VCOM 2 AD8337 7 GAIN INPP 3 上面図 6 VNEG INPN 4 （実寸ではありません） 図2. 表3. 5 PRAO 05575-002 ピン配置と機能の説明 8ピンLFCSP ピン機能の説明 ピン番号 記号 機能 1 2 3 4 5 6 7 8 VOUT VCOM INPP INPN PRAO VNEG GAIN VPOS VGA出力 両電源用の共通グラウンド（単電源の場合はVPOS/2を印加） プリアンプへの正側入力 プリアンプへの正側入力 プリアンプ出力 負側電源（両電源の場合は−VPOS、単電源の場合はGND） VCOMを中心とするゲイン制御入力 正側電源 ―6― REV. 0 AD8337 代表的な性能特性 特に指定のない限り、 V S ＝± 2.5V 、 T A ＝ 25 ℃、 R L ＝ 500 Ω、 20 Ωのスナバ抵抗を含む、 f ＝ 10MHz 、 C L ＝ 2pF 、 V IN ＝ 10mVp-p、非反転構成。 60 30 25 500ユニット VGAIN = –0.4V +85°C +25°C –40°C VGAIN = 0V 50 VGAIN = +0.4V ユニット数の% ゲイン（dB） 20 15 10 40 30 20 5 05575-003 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 800 0 600 –0.1 400 –0.2 0 –200 200 VGAIN (mV) –0.3 –400 –0.4 –600 –0.5 –5 –800 05575-006 10 0 ゲイン誤差（dB） 図3. 3つの温度でのVGAIN 対 ゲイン （図44を参照） 図6. VGAINの3つの値に対するゲイン誤差の ヒストグラム 50 2.0 +85°C +25°C –40°C 1.5 500ユニット –0.4V ≦ VGAIN ≦ +0.4V 40 0.5 ユニット数の% ゲイン（dB） 1.0 0 –0.5 30 20 –1.0 05575-004 –2.0 –800 –600 –400 0 –200 200 VGAIN (mV) 400 600 0 19.3 800 図4. 3つの温度でのVGAIN 対 ゲイン誤差 （図44を参照） 2. 0 1. 5 50 19.5 19.6 19.7 19.8 19.9 ゲイン・スケーリング（dB/V） 20.0 20.1 ゲイン・スケーリングのヒストグラム 500ユニット 40 0. 5 ユニット数の% ゲイン（dB） 1. 0 19.4 図7. f = 1MHz f = 10MHz f = 70MHz f = 100MHz f = 150MHz 10MHzに対するベスト・ ストレート・ライン近似を基準 05575-007 10 –1.5 0 –0.5 30 20 –1.0 05575-005 –2.0 –800 –600 –400 –200 0 200 400 600 05575-008 10 –1.5 0 12.2 800 12.3 12.4 図8. インターセプトのヒストグラム VGAIN (mV) 図5. 5つの周波数でのVGAIN 対 ゲイン誤差 （図44を参照） REV. 0 ―7― 12.5 12.6 12.7 12.8 インターセプト（dB） 12.9 13.0 AD8337 30 25 VG = +0.7 25 20 VG = +0.5 20 VG = +0.2 ゲイン（dB） 15 VG = 0 10 VG = –0.2 5 VGAIN = 0V 15 10 5 VG = –0.5 VG = –0.7 –5 100k 1M 0 05575-009 0 10M 100M CL = 47pF CL = 22pF CL = 10pF CL = 0pF –5 100k 500M 05575-012 ゲイン（dB） 30 1M 10M 周波数（Hz） 図9. VGAINの各値に対する周波数応答 （図45を参照） 20 500M 10 VG = +0.5 CLOADの3つの値に対する周波数応答 （20Ωのスナバ抵抗付き、図45を参照） VS = ±2.5V VS = ±5V 8 VG = +0.2 10 VG = 0 ゲイン（dB） ゲイン（dB） 図12. VG = +0.7 15 100M 周波数（Hz） 5 VG = –0.2 0 VG = –0.5 6 4 –5 VG = –0.7 05575-010 –15 100k 1M 10M 100M 0 100k 500M 05575-013 2 –10 1M 10M 周波数（Hz） 図10. VGAINの各値に対する周波数応答―反転入力 （図58を参照） 図13. 20 20 15 群遅延（ns） 25 15 10 周波数応答―プリアンプ （図46を参照） 10 5 0 5 CL = 47pF CL = 22pF CL = 10pF CL = 0pF –5 100k –5 1M 10M 100M 05575-014 0 500M 25 VGAIN = 0V 05575-011 ゲイン（dB） 30 100M 周波数（Hz） –10 1M 500M 10M 図11. 100M 周波数（Hz） 周波数（Hz） CLOADの3つの値に対する周波数応答 （図45を参照） 図14. ―8― 群遅延の周波数特性 （図47を参照） REV. 0 AD8337 10 40 +85°C +25°C –40°C VS = ±5V 8 35 4 ノイズ（nV/√Hz） 2 0 –2 VS = ±2.5V 30 25 –4 20 –6 –10 –800 +85°C +25°C –40°C 05575-015 –8 –600 –400 –200 0 200 400 600 15 –800 800 05575-018 オフセット電圧（mV） 6 –600 –400 –200 VGAIN (mV) 図15. 3つの温度でのVGAIN 対 オフセット電圧 （図48を参照） 図18. 400 800 600 3つの温度でのVGAIN 対 出力換算ノイズ （図50を参照） 500ユニット VGAIN = –0.4V +85°C +25°C –40°C VGAIN = 0V 20 VGAIN = +0.4V ノイズ（nV/√Hz） 60 ユニット数の% 200 25 80 70 0 VGAIN (mV) 50 40 30 15 10 20 05575-016 0 –15 –10 –5 0 5 10 15 20 0 –800 25 05575-019 5 10 –600 –400 –200 図16. 0 200 400 600 800 VGAIN (mV) 出力オフセット電圧（mV） VGAINの3つの値に対する出力オフセット 図19. 電圧のヒストグラム 1k 7 VS = ±2.5V VS = ±5V 3つの温度での短絡時入力換算ノイズ （図50を参照） VGAIN = 0.7V RFB1 = RFB2 = 100Ω 6 5 ノイズ（nV/√Hz） 10 プリアンプ・ゲイン＝−1 4 3 プリアンプ・ゲイン＝＋2 2 1 05575-017 1 0.1 1M 10M 100M 05575-020 インピーダンス（Ω） 100 0 100k 500M 1M 図17. REV. 0 10M 周波数（Hz） 周波数（Hz） VGA出力インピーダンスの周波数特性 （図49を参照） 図20. 最大ゲインでの周波数 対 短絡時入力換算ノイズ （反転および非反転プリアンプ・ゲイン＝ −1および＋2、図50を参照） ―9― 100M AD8337 10 –40 f = 10MHz、 VGAIN = 0.7V –50 歪み（dBc） 入力換算ノイズ 入力ノイズ（nV/√Hz） HD3 HD2 1 –60 RS 熱ノイズのみ 0.1 1 10 –80 1k 100 05575-024 05575-021 –70 0 5 10 15 図21. 20 25 30 35 40 45 50 負荷容量（pF） ソース抵抗（Ω） RS 対 入力換算ノイズ （図61を参照） 図24. 負荷容量 対 高調波歪み （図52を参照） –30 35 50Ωソース –40 25 歪み（dBc） 入力に50Ωの シャント終端抵抗 20 –50 –60 15 –70 1MHz 10MHz 35MHz 100MHz 5 –800 05575-022 10 –600 –400 –200 0 200 400 600 –80 –800 800 –600 –400 VGAIN (mV) 図22. VGAIN 対 ノイズ指数（図51を参照） 図25. –40 –200 200 0 VGAIN (mV) 400 600 800 4つの周波数でのVGAIN 対 HD2 （図52を参照） –30 HD3 VS = ±2.5V HD3 VS = ±5V HD2 VS = ±2.5V HD2 VS = ±5V VOUT = 1V p-p VGAIN = 0V 05575-025 ノイズ指数（dB） 30 1MHz 10MHz 35MHz 100MHz –40 歪み（dBc） –60 –50 –60 –70 –70 –80 0 200 400 図23. 600 800 1.0k 1.2k 負荷抵抗（Ω） 1.4k 1.6k 1.8k 2.0k –80 –800 RLOADと電源電圧 対 高調波歪み （図52を参照） 05575-026 05575-023 歪み（dBc） –50 –600 –400 図26. ― 10 ― –200 0 200 VGAIN (mV) 400 600 800 4つの周波数でのVGAIN 対 HD3 （図52を参照） REV. 0 AD8337 –30 –40 40 プリアンプの 最大出力振幅 による制限 –50 出力IP3（dBm） 歪み（dBc） 50 VOUT = 2V p-p VOUT = 1V p-p VOUT = 0.5V p-p –60 30 20 10 –80 05575-027 –90 –800 –600 図27. –30 –400 200 –200 0 VGAIN (mV) 600 0 –800 800 3つの出力電圧でのVGAIN 対 HD2 （図52を参照） –400 図30. プリアンプの 最大出力振幅 による制限 200 –200 0 VGAIN (mV) 400 600 800 5つの周波数でのVGAIN 対 出力換算 IP3（OIP3）（図64を参照） 40 出力IP3（dBm） –50 歪み（dBc） –600 50 VOUT = 2V p-p VOUT = 1V p-p VOUT = 0.5V p-p –40 400 1MHz 10MHz 45MHz 70MHz 100MHz VOUT = 1V p-p VGAIN = 0V トーンの間隔は100kHz 05575-030 –70 –60 30 20 10 –90 –800 05575-028 –80 –600 図28. –20 –400 200 –200 0 VGAIN (mV) 400 600 0 –800 800 3つの出力電圧でのVGAIN 対 HD3 （図52を参照） –600 図31. –400 200 –200 0 VGAIN (mV) 400 600 800 5つの周波数でのVGAIN 対 出力換算IP3 （OIP3）（VS＝±5V、図64を参照） 20 VOUT = 1V p-p VGAIN = 0V トーンの間隔は100kHz VS = ±2.5V VS = ±5V プリアンプによる制限 15 入力パワー（dBm） –30 –40 IMD (dBc) 1MHz 10MHz 45MHz 70MHz 100MHz VS = ±5V VOUT = 1V p-p VGAIN = 0V トーンの間隔は100kHz 05575-031 –70 –50 –60 10 5 0 –5 –70 10M –15 –800 100M 05575-032 –80 1M –10 05575-029 VS = ±2.5V VS = ±5V –600 –400 周波数（Hz） 図29. REV. 0 IMD3の周波数特性 （図64を参照） 図32. ― 11 ― 200 –200 0 VGAIN (mV) 400 600 VGAIN 対 入力P1dB（IP1dB） （図63を参照） 800 AD8337 60 6 600 40 4 400 40 20 2 200 20 0 0 –200 –4 –400 –60 –6 –600 –80 –20 0 –10 10 図33. 20 30 時間（ns） 40 50 60 –8 70 –60 VS = ±2.5V VGAIN = 0.7V –10 0 10 30 20 時間（ns） 40 50 60 –80 70 3つの容量性負荷に対する大信号パルス応答 （図53を参照） 8 800 6 600 40 4 400 40 20 2 200 20 0 0 80 VGAIN = 0.7V 60 CL = CL = CL = CL = –20 –40 VOUT (mV) VIN (mV) 入力 VOUT (mV) –40 出力 図36. 小信号パルス応答 （図53を参照） –20 入力 –800 –20 –200 –4 –400 –6 –600 出力 –80 –20 –10 0 10 図34. 30 20 時間（ns） 40 50 60 –8 70 80 0.8 600 60 0.6 400 40 0.4 200 20 0.2 –20 入力 –40 出力 –60 VS = ±5V VGAIN = 0.7V –10 図37. 小信号パルス応答 （反転帰還、図59を参照） 800 60 0 –800 –20 05575-034 –60 80 0pF 10pF 22pF 47pF 0 –2 VIN (mV) 0 05575-036 –2 05575-033 出力 60 0 入力 –40 80 0pF 10pF 22pF 47pF VIN (mV) CL = CL = CL = CL = 0 10 30 20 時間（ns） 40 50 60 –80 70 05575-037 VOUT (mV) –20 VOUT (mV) 800 VGAIN = 0.7V VIN (mV) 8 80 3つの容量性負荷に対する大信号パルス応答 （VS＝±5V、図53を参照） –400 入力 出力 –600 –800 –20 –10 0 10 図35. 30 20 時間（ns） 40 50 60 (V) 0 –20 –0.2 –40 –0.4 –60 –0.6 –80 70 VOUT –0.8 –0.5 05575-038 –200 VIN (mV) 0 0 05575-035 VOUT (mV) VGAIN = 0.7V VGAIN 0 0.5 図38. 大信号パルス応答 （図53を参照） ― 12 ― 1.0 1.5 2.0 時間（µs） ゲイン応答 （図54を参照） REV. 0 AD8337 1.5 10 VIN (V) VOUT (V) VGAIN = 0.7V 0 1.0 –10 –20 PSRR (dB) (V) 0.5 VGAIN = +0.7V、V S = ±2.5V VGAIN = +0.7V、V S = ±5V VGAIN = 0V、V S = ±2.5V VGAIN = 0V、V S = ±5V VGAIN = ‒0.7V、V S = ±2.5V VGAIN = ‒0.7V、V S = ±5V 0 –0.5 –30 –40 –50 –60 –0.1 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 05575-042 –1.5 –0.3 05575-039 –1.0 –70 –80 100k 1.7 1M 図39. 図42. プリアンプのオーバードライブ回復 （図55を参照） 1.5 静止電源電流（mA） 22 0.5 0 –0.5 –1.0 20 18 16 05575-040 14 –0.1 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 12 –50 1.7 05575-043 (V) 負側電源の周波数 対 PSRR （図60を参照） VS = ±5V VS = ±2.5V 1.0 –30 –10 時間（µs） 図40. 10 0 –10 VGAのオーバードライブ回復 （図56を参照） 図43. V GAIN = +0.7V、V S = ±2.5V V GAIN = +0.7V、V S = ±5V V GAIN = 0V、V S = ±2.5V V GAIN = 0V、V S = ±5V V GAIN = ‒0.7V、V S = ±2.5V V GAIN = ‒0.7V、V S = ±5V PSRR (dB) –20 –30 –40 –50 05575-041 –60 –70 –80 100k 1M 10M 100M 周波数（Hz） 図41. REV. 0 100M 24 VIN (V) VOUT (V) VGAIN = 0.7V –1.5 –0.3 10M 周波数（Hz） 時間（µs） 正側電源の周波数 対 PSRR （図60を参照） ― 13 ― 10 30 温度（℃） 50 静止電源電流の温度特性 （図57を参照） 70 90 AD8337 テスト回路 ネットワーク・アナライザ ネットワーク・アナライザ OUT OUT IN 50Ω IN 50Ω 50Ω AD8337 4 453Ω 20Ω 453Ω 1 49.9Ω 56.2Ω 5 + PRA – 3 4 1 56.2Ω 100Ω 5 05575-047 100Ω 7 100Ω 05575-044 VGAIN 図44. 20Ω 7 100Ω VGAIN 対 ゲインとゲイン誤差 図47. 群遅延 ネットワーク・アナライザ オシロスコープ 波形発生器 OUT IN 50Ω OUT 50Ω 3 4 CH2 50Ω 453Ω AD8337 49.9 Ω CH1 50Ω 50Ω VGAIN 7 差動FET プローブ AD8337 20 Ω + PRA – 3 453 Ω + PRA – 1 4 1 50 Ω CLOAD の オプション位置 7 VGAIN 100 Ω 図45. 5 100 Ω 05575-045 100 Ω 100 Ω 5575-048 5 図48. 周波数応答 オフセット電圧 ネットワーク・アナライザ ネットワーク・アナライザ Z変換された S22を測定する ように設定 OUT IN 50Ω IN 50Ω 50Ω 0Ω 3 49.9Ω 4 + PRA – 1 5 100Ω 100Ω 図46. AD8337 NC NC 20Ω 453Ω 3 49.9Ω 4 + PRA 1 - 5 7 NC 453Ω 0Ω 7 100Ω 100Ω 図49. 周波数応答−プリアンプ ― 14 ― NC 05575-049 AD8337 05575-046 49.9Ω AD8337 + PRA – 3 50Ω 出力抵抗の周波数特性 REV. 0 AD8337 オシロスコープ スペクトル・アナライザ パワー・ スプリッタ パルス発生器 OUT IN CH2 CH1 50Ω 50Ω 50Ω 0Ω AD8337 3 49.9Ω AD8337 0Ω + PRA – 4 3 20Ω 453Ω + PRA – 1 4 1 56.2Ω 49.9Ω 5 5 7 100Ω 100 Ω 05575-050 0.7V 100Ω 05575-053 VGAIN 100Ω 図50. 7 図53. 入力換算ノイズと出力換算ノイズ パルス応答 デュアル 波形発生器 ノイズ指数メータ ノイズ源 駆動 オシロスコープ パワー・ スプリッタ 入力 方形波 CH1 サイン波 ノイズ源 CH2 50Ω 50Ω 0Ω AD8337 49.9Ω (OR ) 3 + PRA – 4 VGAIN 7 差動FET プローブ AD8337 0Ω 1 3 49.9Ω 5 20Ω 453Ω + PRA – 4 NC 1 7 100Ω 5 図51. 05575-051 100Ω 100Ω VGAIN 対 ノイズ指数 図54. スペクトル・アナライザ ゲイン応答 波形発生器 オシロスコープ RLOAD 入力 信号 発生器 05575-054 VGAIN 100Ω 50Ω CH2 CH1 出力 50Ω ローパス・ フィルタ NC AD8337 7 AD8337 4 20Ω + PRA – 1 3 CLOAD 5 49.9 Ω 4 + PRA – 5 REV. 0 100Ω 05575-052 VGAIN 図52. NC 7 100Ω 100Ω 1 100Ω 100Ω 図55. 高調波歪み ― 15 ― プリアンプのオーバードライブ回復 05575-055 3 49.9Ω AD8337 オシロスコープ 波形発生器 オシロスコープ パルス 発生器 パワー・ スプリッタ 出力 CH1 OUT CH2 50Ω パワー・ スプリッタ AD8337 20Ω 453Ω + PRA – 4 50Ω 1 3 100Ω 100Ω 20Ω 453Ω + PRA – NC 4 1 56.2Ω 5 5 7 100Ω 100Ω 0.7V 05575-056 100Ω 05575-059 3 CH2 50Ω AD8337 49.9Ω CH1 50Ω 図56. VGAのオーバードライブ回復 図59. パルス応答−反転帰還 ネットワーク・アナライザの バイアス・ポートへの ＋電源 ベンチ 電源 DMM (+I) ネットワーク・アナライザ OUT 8 IN 50Ω 50Ω AD8337 4 + PRA – 5 7 測定のため バイパス・ コンデンサ を除去 DMM (V) 1 VPOS AD8337 3 6 49.9Ω 100Ω + PRA – 4 1 DMM (–I) 5 05575-057 100Ω 7 100Ω VGAIN 100Ω 図57. 図60. 電源電流 OUT IN 50Ω IN 50Ω 50Ω 453Ω AD8337 3 4 PSRR スペクトル・アナライザ ネットワーク・アナライザ 100Ω 差動FET プローブ 05575-060 3 AD8337 20Ω + PRA – 3 1 4 + PRA – 1 100Ω 7 5 図58. 100Ω 図61. 周波数応答−反転帰還 ― 16 ― VGAIN 05575-061 VGAIN 7 100Ω 05575-058 5 100Ω RS 対 入力換算ノイズ REV. 0 AD8337 ネットワーク・アナライザの パワー掃引 スペクトル・アナライザ 22dB IN OUT 50Ω IN 50Ω 50Ω 453Ω AD8337 4 + PRA – 1 5 + PRA – 3 49.9Ω 4 1 7 100Ω 図62. 5 7 100Ω 05575-062 0.7V 100Ω VGAIN 100Ω 図63. 短絡時入力ノイズの周波数特性 VGAIN 対 IP1dB スペクトル・アナライザ 入力 50 Ω +22dB –6dB 信号発生器 –6dB コンバイナ –6dB +22dB –6dB AD8337 453Ω Σ 3 49.9Ω 4 20Ω + PRA – 1 信号発生器 5 7 100Ω 図64. IMDとOIP3 ― 17 ― VGAIN 05575-064 100Ω REV. 0 20Ω 05575-063 3 AD8337 AD8337 動作原理 VPOS 8 RFB1 = RFB2 = 100Ω INPP 3 RG INPN 4 + PRA 6dB – + 18dB (8 ) – + 減衰器 −24dBから0dB – 1 VOUT 749Ω PRAO 5 RFB2 ゲイン・ インターフェース インターポレータ バイアス 107Ω 2 VCOM 6 7 VNEG GAIN 0 557 5-065 RFB1 図65. ブロック図とピン配置 概要 VGA AD8337は、低ノイズ、シングルエンド、デシベル・リニアの 汎用可変ゲインアンプ（VGA）で、100MHzまでの周波数で使 このX-AMP は、デシベル・リニアなゲイン特性のアーキテク チャによって、レシーバ・アプリケーションに最適なダイナ ミック・レンジを提供します。図 65 によれば、信号経路は、 24dBの可変減衰器とそれに続く18dBの固定ゲイン・アンプで 構成され、VGAのゲイン・レンジは合計で−6∼＋18dBとなり ます。プリアンプを6dBのゲインに設定すると、複合ゲイン・ レンジは0∼24dBになります。 用できます。アナログ・デバイセズ独自の誘電体絶縁相補型バ イポーラ・プロセスを用いて製造されています。帯域幅はDC∼ 280MHz であり、低DC オフセット電圧と0 ∼24dB の理想的な 公称ゲイン・レンジを特長としています。無負荷時電流は約 15.5mA、消費電力は＋5Vの単電源または±2.5Vの両電源でわ ずか 78mW です。図 65 に AD8337 の回路ブロック図を示しま す。 VGAに6dBゲインのプリアンプを加えると、次の厳密なゲイン 法則が成立します。 プリアンプ Gain(dB) = 19.7 × AD8337が内蔵する汎用の電流帰還型オペアンプは、プリアン プとして使用して X-AMP ® のラダー・ネットワーク減衰器を バッファできます。他のオペアンプと同様、ゲインは外付け抵 抗を使用して設定されます。プリアンプは、 6dB （ 2 倍）のゲ インを持つ非反転構成で、外付けのゲイン抵抗には100Ω を用 いて仕様規定されています。プリアンプのゲインは、RFB2に大 きな抵抗値を使用して増やすことができますが、代わりに帯域 幅とオフセット電圧が悪影響を受けます。 R FB2 の値は 100Ω 以 上の値を用いてください。これは、RFB2の値と内部補償コンデ ンサによって3dB帯域幅が決定されるためで、値を小さくする とプリアンプの安定性を損なうことがあります。AD8337はDC カップリングされるため、プリアンプのゲインを大きくすると、 オフセット電圧が増大します。オフセット電圧を補償するには、 INPN入力と電源電圧の間に抵抗を接続します。オフセットが 負の場合は、抵抗値は負側電源に接続されます。トリマ・ネッ トワークを使用すれば、調整が容易になります。 大きなゲインでは、RFB1に値の小さい抵抗を選択すると全体的 なノイズが減少します。RFB1＝20ΩでかつRFB2＝301Ωの場合、 プリアンプ・ゲインは16倍（24.1dB）であり、入力換算ノイズ は約1.5nV/ Hz になります。この値のゲインでは、全体的なゲ イン・レンジが 18dB 増加するため、ゲイン・レンジは 18 ∼ 42dBになります。 dB ×V + ICPT(dB) V GAIN ここで、公称インターセプト（ICPT）は12.65dBです。 ICPTは、プリアンプのゲインが増加するにつれて増加します。 たとえば、プリアンプのゲインが 6dB 増加した場合、 ICPT は 18.65dBまで増加します。上の式は統計的なデータに基づく厳 密なゲイン法則を示しますが、特定のゲイン設定に対して 20dB/Vというスロープを使用して、信号レベルをすばやく概 算できます。たとえば、0.3VのVGAIN変化に対するゲイン変化 を、20dB/Vのスロープを使用して求めた場合は6dB、 19.6dB/Vという厳密なスロープを使用して求めた場合は 5.91dBとなり、その差はわずか0.09dBとなります。 ゲイン制御 ゲイン制御インターフェースは、高インピーダンス入力を提供 し、VCOMピンを基準にします（単電源アプリケーションでは、 最適な振幅を得るために電源電圧の1/2である[VPOS＋ VNEG]/2を基準にします）。両電源を使用する場合、VCOMは グラウンドに接続します。ゲイン・レンジのミッドポイントは、 VCOMピン上の電圧によって決まります。グラウンド基準の設 計では、VGAIN範囲は−0.7∼＋0.7Vであり、ゲイン制御の大部 分のデシベル・リニア部分は− 0.6 ∼＋ 0.6V の間にあります。 VGAIN範囲の中心80%では、一般にゲイン誤差は±0.2dB未満で す。ゲイン制御電圧は、ゲイン・フォールドオーバーなしに、 正側／負側レールまで増減できます。 ― 18 ― REV. 0 AD8337 ゲイン・スケーリング係数（ゲイン・スロープ）は、20dB/V に設計されています。このようにスロープが比較的低いため、 GAIN 入力上のノイズが過度に増幅されることはありません。 VGAは乗算器として機能するため、GAIN入力がゲイン制御ピ ン上の不要なノイズにより誤って出力信号を変調しないように 注意してください。入力インピーダンスが高いため、GAIN入 力に簡単なローパス・フィルタを追加して、不要なノイズを取 り除くことができます。 出力段 出力段は、 18dB の固定ゲインを持つ、クラス AB 、電圧帰還、 相補型のエミッタ・フォロアであり、速度と帯域幅はプリアン プに類似しています。出力デバイスの AC ベータ・ロールオフ と−3dB帯域幅を超える帰還の固有低減によって、プリアンプ と出力段の出力ピンに対するインピーダンスはインダクタンス 的であるように見えます（周波数の増加によりインピーダンス も増加します）。AD8337に用いられる高速出力アンプは大きな 電流を駆動できますが、その安定性は容量性負荷の影響を大き く受けます。値の小さい直列抵抗をつなぐと、容量性負荷の影 響を緩和できます（ 「アプリケーション」を参照）。 単電源動作とACカップリング AD8337を5V単電源で動作させる場合、VCOM用のバイアス 電源は、きわめて低インピーダンスの2.5Vリファレンスとして ください（特にDCカップリングを使用する場合）。デバイスが DCカップリングされた場合、VCOMソースは、バイアス電流 に加えて、プリアンプと VGA の動的負荷電流を処理できなけ ればなりません。 プリアンプ入力を AC カップリングするには、バイアス回路と バイパス・コンデンサを、反対極性の入力ピンに接続する必要 があります。VCOMピン用のバイアス・ジェネレータは、プリ アンプ帰還回路と VGA 減衰器に動的電流を提供する必要があ ります。 5V 単電源アプリケーションで、低インピーダンスの 2.5V電源を他で使用していない場合は、ADR431などのリファ レンスと優れたオペアンプで適切なVCOMソースを提供するこ とができます。 減衰器 VGA減衰器の入力抵抗は、通常265Ωです。デフォルトのプリ アンプ帰還回路RFB1＋RFB2が200Ωであると想定すれば、有効な プリアンプ負荷は約114Ωです。減衰器は8つの3.01dBセクショ ンで構成されており、減衰範囲は合計で−24.08dBとなります。 減衰器の後には、8倍（18.06dB）のゲインを持つ固定ゲイン・ アンプがあります。このようにゲインが比較的低いため、出力 オフセットは全温度範囲にわたって20mVよりかなり低く抑え られます。プリアンプ・オフセットが増幅されると、オフセッ トは最大ゲインで最大になります。図65に示すように、 VCOM ピンが出力のコモン・モード・リファレンスとなりま す。 REV. 0 ― 19 ― AD8337 ノイズ e n−out = (RS × At) 2+ (en−PrA × At )2+ (in−PrA × RS )2 + (en−Rfb1× Rfb2 ) 2 + (e ) 2 + (e )2 ×A ×A ×A n−VGA VGA n−Rfb2 VGA Rfb1 VGA （1） プリアンプの正側入力の合計入力換算電圧と電流ノイズは、約 2.2nV/ Hz と4.8pA/ Hz です。VGA出力換算ノイズは、低ゲイ ンにおいて約21nV/ Hz です。この結果を8倍というVGA固定 ゲイン・アンプのゲインによって分割すると、2.6nV/ Hz にな ります（これはVGA入力と呼ばれます）。この値には、VGAゲ イン設定抵抗のノイズも含まれます。この電圧がプリアンプの ゲイン2 によって再び分割された場合、プリアンプ入力を基準 とするVGAノイズは約1.3nV/ Hz となります。このことから、 プリアンプの寄与は（ 100Ω のゲイン設定抵抗を含めて）約 1.8nV/ Hz と判断できます。2つの100Ω抵抗のそれぞれプリア ンプの出力での寄与は1.29nV/ Hz です。ゲイン抵抗ノイズを 差し引くと、プリアンプのノイズは約1.55nV/ Hz になります。 式1は、最大ゲイン（24dBまたは16倍）での出力換算ノイズを 求める計算です。ここで、 A t はプリアンプ入力から VGA 出力 までの合計ゲイン、RSはソース抵抗、en-PrAはプリアンプの入力 換算電圧ノイズ、in-PrAはINPPピンでのプリアンプの電流ノイズ、 en-Rfb1はRfb1の電圧ノイズ、en-Rfb2はRfb2の電圧ノイズ、en-VGA はVGAの入力換算電圧ノイズ（低ゲイン、出力換算ノイズを8 倍の固定ゲインで分割）です。 RS＝0、RFB1＝RFB2＝100Ω、At＝16、AVGA＝8と仮定すると、 ノイズは次のような簡単な形になります。 en−out = (1.75×16 ) 2 + 2 (1.29×8 ) + (1.9×8 ) = 2 2 35nV / Hz （2） この結果を 16 で割ると、入力短絡時の合計入力換算ノイズは 2.2nV/ Hz となります。このプリアンプを上と同じ R F B 1 ＝ RFB2＝100Ωを用いて反転構成で使用した場合もen-outは変化しま せん。しかし、この場合ゲインが6dB下がるため、入力換算ノ イズは2 倍に増えて約4.4nV/ Hz になります。これは、すべて のノイズ・ジェネレータの出力に対するノイズ・ゲインは変化 しないものの、非反転構成では（＋2 ）であったプリアンプの ゲインが反転構成では（− 1 ）となるためです。これにより、 入力換算ノイズが2倍に増えます。 ― 20 ― REV. 0 AD8337 アプリケーション 容量性負荷の駆動 プリアンプ接続 フし始めるにつれて、出力ピンでの浮遊容量が周波数応答の ピーキングを引き起こすことがあります。図68に、±2.5V電源 とVGAIN＝0Vを使用して、負荷容量の2つの値によるピーキング を示します。 AD8337では帯域幅が広いために、アンプのゲインがロールオ 非反転ゲイン構成 AD8337 プリアンプは、汎用の電流帰還型オペアンプであり、 R FB2 ≧100Ω の値に対して安定しています。非反転帰還接続に ついては、図66を参照してください。 25 VGAIN = 0V CL = 0pF CL = 10pF CL = 22pF 20 スナバ抵抗なし プリアンプ + 4 – 15 PRAO 5 RFB2 5 05575-066 RFB1 図66. 0 非反転ゲイン用に構成されたAD8337プリアンプ –5 100k プリアンプ・ゲインは、2 つの表面実装抵抗によって設定され ます。6dBゲイン用のプリアンプと、デフォルトのゲイン・レ ンジが0∼24dBのデバイスが、いずれも100Ωで構成されます。 図68. RFB1 INPN + 4 – RFB2 図67. REV. 0 5 05575-067 PRAO 500M 出力容量の2つの値に対する周波数応答のピーキング （±2.5V電源、スナバ抵抗なし） ゲイン（dB） 15 10 5 0 AD8337は非常に高周波のデバイスであるため、回路ボードの プリアンプ 100M VGAIN = 0V CL = 0pF CL = 10pF CL = 22pF 20 20Ωのスナバ抵抗付き 負パルスの極性反転を必要とするアプリケーションや、電流シ ンクを必要とする波形に対しては、プリアンプを反転ゲイン・ アンプとして構成できます。バイポーラ電源で構成したプリア ンプは、同相入力電圧のレベル・シフトを必要とせず正または 負の入力電圧を増幅します。図67は、反転ゲイン動作用に構成 したAD8337を示します。 3 10M 25 反転ゲイン構成 レイアウトに注意しなければ、安定性の問題が生じます。プリ アンプの安定性は、INPN ピン周辺の寄生容量による影響を受 けます。プリアンプ・ゲインの抵抗RFB1と抵抗RFB2は、4番ピン （INPN）のできるだけ近くに配置して、浮遊容量を最小限に抑 えてください。 1M 周波数（Hz） プリアンプ・ゲイン≧2の場合は、RFB2≧100ΩとRFB1≦100Ωの 値を選択します。RFB2の値を大きくすれば、帯域幅が減ってオ フセット電圧が増えますが、値を小さくすれば安定性を損ない ます。 R FB1 ≦ 100Ω ならば、ゲインが増加し、入力換算ノイズ が減少します。 INPP 10 05575-068 INPN –5 100k 05575-069 RG 3 ゲイン（dB） INPP 1M 10M 100M 500M 周波数（Hz） 図69. 出力容量の2つの値に対する周波数応答 （20Ωのスナバ抵抗付き） 時間領域では、図70と図72に示すように、出力ピンでの浮遊容 量によって過渡信号のエッジにオーバーシュートが発生するこ とがあります。オーバーシュートの振幅は、過渡信号のスルー イング（図示せず）の関数でもあります。図70と図72で使用し た入力パルスの遷移時間は、アンプの高速応答時間を示すため に、意図的に300psと早い値に設定されています。遷移時間の 遅い信号では、オーバーシュートの生成が少なくなります。 反転ゲイン用に構成されたAD8337プリアンプ ― 21 ― AD8337 800 80 800 80 60 400 40 –200 0 入力 –400 出力 –600 20 30 40 時間（ns） 50 60 600 60 400 40 200 20 0 –600 –800 –20 –800 –20 –10 0 10 40 20 30 時間（ns） –60 50 60 70 –80 80 図71. 出力容量の2つの値に対するパルス応答 （±2.5V電源、20Ωのスナバ抵抗） 800 –10 80 VS = ±5V 600 60 400 40 0 10 30 40 20 時間（ns） –60 –80 50 60 70 80 出力容量の2つの値に対するパルス応答 （±5V電源、20Ωのスナバ抵抗） 出力の浮遊容量の影響を緩和するには、値の小さいスナバ抵抗 RSNUBを、出力ピンのできるだけ近くに直列に接続します。図 69、図71、図73では、20Ωのスナバ抵抗により動的性能が改善 されているのがわかります。RSNUBは、ゲインをRLOAD÷ （RSNUB＋RLOAD）という比率で少し減らします。これは、A/D コンバータなどの高インピーダンス負荷で使用した場合には非 常に小さな損失です。他の負荷の場合は、R SNUB の別の値を経 験的に決定できます。本データシートの「代表的な性能特性」 に示す曲線のすべてのデータは、20Ωのスナバ抵抗を使用して 得られたものです。 –40 CLOAD = 0pF CLOAD = 10pF CLOAD = 22pF 20Ωのスナバ抵抗付き –40 –600 –20 出力 –20 CL = 0pF CL = 10pF CL = 22pF 20Ωのスナバ抵抗付き 図73. 80 –400 0 出力 800 入力 0 –400 出力容量の2つの値に対するパルス応答 （±2.5V電源、スナバ抵抗なし） 0 20 –40 –80 80 70 40 入力 05575-070 10 400 200 –200 VIN (mV) 図70. VOUT (mV) 0 –10 60 –20 –60 –800 –20 –200 VIN (mV) 0 VOUT (mV) 20 CL = 0pF CL = 10pF CL = 22pF スナバ抵抗なし 05575-071 VOUT (mV) 200 600 05575-073 600 VIN (mV) VS = ±5V 浮遊容量の影響を回避するには、PCボードのレイアウトに注意 することが最善の方法です。AD8337の出力ピンに接続する受 動部品やデバイスは、パッケージのできるだけ近くに配置して ください。 なお、それほど重要ではありませんが、プリアンプの出力は負 荷容量にも敏感です。しかし一般に、抵抗RFB1と抵抗RFB2の 直列接続が、プリアンプに接続される唯一の負荷です。オー バーシュートが生じた場合は、スナバ抵抗を挿入することで、 VGA出力の場合と同じ方法で緩和できます。 ゲイン制御に関する留意事項 0 0 –200 DCや、ゆっくりと変化するランプ条件のもとでは、図3に示す 出力 –40 CL = 0pF CL= 10pF CL = 22pF スナバ抵抗なし –600 –800 –20 図72. 代表的なアプリケーションでは、GAIN入力に印加される電圧 は、DCまたは比較的低周波の信号です。AD8337では入力イン ピーダンスが高いため、複数のデバイスを並列に接続できます。 これは、キャリブレーション調整などに使用される VGA のア レイに便利です。 –20 入力 –400 VIN (mV) 20 –60 –80 –10 0 10 20 30 40 時間（ns） ように、ゲインはゲイン制御電圧にトラッキングします。しか し多くの場合、 V GAIN 入力によって影響を受ける他の作用も考 慮しなければなりません。 50 60 70 80 05575-072 VOUT (mV) 200 出力容量の2つの値に対する大信号のパルス応答 （±5V電源、スナバ抵抗なし） ― 22 ― REV. 0 AD8337 他のVGAと同様、AD8337においても、VGAIN電圧の全範囲に わたって観察すると、オフセット電圧効果が複雑な波形として 現われることがあります。GAIN入力がその電圧範囲から掃引 される間に、複数の原因によって各デバイスはユニークなVOS プロファイルを持ちます。図15に示すオフセット電圧プロファ イルは、その代表的な例です。 V GAIN 入力電圧が変調された場 合、出力はオフセット電圧のDCプロファイルとVGAINとの積で あり、図74に示すように、スコープ上では小さなAC信号とし て観察できます。図 74 では、 V G A I N 入力に印加される信号は 1kHz ランプであり、出力電圧信号は 4mVp-p を若干下回りま す。 10 8 VS = ±2.5V 入力 VS出力 = 2.5 オフセット電圧（mV） 6 4 0 –4 –6 –10 –800 図74. –600 –400 –200 200 0 VGAIN (mV) 400 600 800 1kHzランプに対するVGAIN 対 オフセット電圧 図74に示す波形のプロファイルは、DCから約20kHzまでの広 い信号範囲にわたって整合性があります。 20kHz より上では、 図75に示すように、小さな内部回路許容誤差の影響によって2 次アーチファクトが生成されることがあります。これらのアー チファクトは、インターポレータ回路のセトリングと時定数に よって生じ、出力では図75に示す電圧スパイクとして現われま す。 VS = ±2.5V 入力 V出力 S = 2.5 6 オフセット電圧（mV） り異なります。大きなパッケージでは、熱はボンディング・ワ イヤとデバイス・ピンによってできる経路を通じ、熱伝導に よってチップから除去されます。チップ・スケール・パッケー ジでは、この熱伝導メカニズムは、パッケージの上面と側面か らの大気放射と、デバイスの取付け面上の金属ハンダ・パッド を通じて行われます。 表2に記載したAD8837のθJC値は、タブがボードにハンダ付け され、デバイスの下側には別に3つのグラウンド・レイヤが4つ 以上のビアによって接続されているものと仮定しています。 パッドがハンダ付けされていないデバイスでは、θJCはほぼ2倍 の138℃/Wになります。 05575-075 –8 4 スパイク 2 プサイ（ψ） 表2には、古典的なシータ指定ψJT（トップへのプサイ接合）の サブセットを記載しています。θJCは、チップからケースへの熱 伝導のメトリックであり、パッケージの6 つの外表面に関係し ます。ψ(XY)は、シータ値のサブセットであり、接合部（チップ） から6つの面それぞれへの温度勾配です。ψは面ごとに異なるこ とがありますが、パッケージのトップは実際にはチップから数 分の 1mm しか離れていないため、パッケージの表面温度は、 チップ温度に非常に近くなります。チップ温度は、消費電力と ψ JT との積として求められます。上面温度と消費電力は容易に 測定できるため、チップ温度も容易に計算できます。たとえば、 180mWの消費電力と5.3°/WのψJTでは、チップ温度は表面温 度よりも1℃弱だけ高くなります。 ボードのレイアウト 0 AD8337は高周波デバイスであるため、ボードのレイアウトは 重要です。VCOMピンへの優れたグラウンド・プレーン接続が –2 スパイク –4 05575-074 –6 –8 –10 –800 –600 図75. REV. 0 AD8337 などのチップ・スケール・パッケージの熱性能は、 TSSOPやQFSPなどのリード線付きの大きなデバイスとはかな 路になります。チップ・スケール・パッケージはサイズが小さ いため、通常θJCは測定せず、熱力学の法則を使用して計算しま す。 –2 8 熱に関する留意事項 θJCは、集積回路のデータシートに見られる伝統的な熱メトリッ クです。チップからの熱伝導は3 次元ダイナミックであり、ボ ンディング・ワイヤ、ピン、パッケージの6 つの表面がその経 2 10 特定の状況のもとでは、（オフセット・プロファイル＋スパイ ク）と V GAIN との積は、対象信号帯域内のコヒーレント・スプ リアス信号であり、所望の信号とは区別できません。一般に、 GAINピンに印加されるランプが緩やかであればあるほど、ス パイクは小さくなります。多くのアプリケーションでは、これ らの影響は良性であり、問題にはなりません。 –400 –200 200 0 VGAIN (mV) 400 600 非常に重要です。グラウンド・プレーンを通じての出力から入 力へのカップリングは、高周波数においてピーキングを引き起 こすことがあります。 800 50kHzランプに対するVOSプロファイル ― 23 ― AD8337 +VS AGND –VS RVO1 453Ω CL TP1 RVO3 0Ω C2 1nF 1 2 J1 3 R4 0Ω 4 VOUT VPOS AD8337 VCOM GAIN INPP VNEG INPN PRAO R2 49.9Ω C4 1µF 8 GAIN 7 R2 49.9Ω CG 6 5 C4 1µF C2 1nF RFB2 100 Ω RFB1 100Ω CL1 RPO2 453Ω PRAO 回路図―評価用ボード 図77. 評価用ボード―部品面 図78. 評価用ボード―配線面 05575-077 図76. 05575-078 IN L1 120nH L2 120nH R3 0Ω 05575-076 VOUT ― 24 ― REV. 0 AD8337 外形寸法 0.60 MAX 1 8 1番ピン 識別マーク 0.90 MAX 0.85 NOM 上面図 2.75 BSC SQ 露出 パッド 0.50 BSC 0.05 MAX 0.01 NOM 実装面 図79. 0.30 0.23 0.18 1.89 1.74 1.59 4 1.60 1.45 1.30 0.70 MAX 0.65 TYP 12° MAX 1.50 REF （底面図） 5 1番ピン 識別マーク D05575-0-9/05(0)-J 3.00 BSC SQ 0.50 0.40 0.30 露出パッドは内部的に接続されていません。 ハンダ接合部の信頼性を高め、最大の熱特性を得るには、 パッドをグラウンド・プレーンにハンダ付けしてください。 0.20 REF 8ピン・リード・フレーム・チップ・スケール・パッケージ［LFCSP_VD］ 3mm×3mmボディ、極薄、デュアル・リード （CP-8-2） 寸法単位：mm オーダー・ガイド マーキング 8ピン・リード・フレーム・チップ・ スケール・パッケージ［LFCSP_VD］ CP-8-2 HVB −40∼＋85°C 8ピン・リード・フレーム・チップ・ スケール・パッケージ［LFCSP_VD］ CP-8-2 HVB −40∼＋85°C 8ピン・リード・フレーム・チップ・ スケール・パッケージ［LFCSP_VD］ CP-8-2 HVB 温度範囲 パッケージ AD8337BCPZ-REEL1 −40∼＋85°C AD8337BCPZ-REEL71 AD8337BCPZ-WP1 AD8337-EVAL 1 パッケージ・ オプション モデル 評価用ボード Z＝鉛フリー製品。 REV. 0 ― 25 ―