MSOP/QFNパッケージを採用した 18ビット1MSPS PulSAR® 7.0mWのADC AD7982 アプリケーション図の例 特長 2.5V TO 5V 2.5V IN+ REF VDD VIO SDI AD7982 ±10V, ±5V, .. IN– ADA4941 SCK SDO GND CNV 1.8V TO 5V 3- OR 4-WIRE INTERFACE (SPI, CS DAISY CHAIN) 06513-001 ノー・ミッシング・コードの18ビット分解能 スループット：1MSPS 低消費電力 1MSPSで7.0mW 10kSPSで70µW INL：±1LSB（typ）、±2LSB（max） ダイナミック・レンジ：99dB 真の差動アナログ入力範囲：±VREF 2.5∼5.0VのVREFで0V∼VREF 任意の入力範囲が可能 ADA4941で簡単に駆動 パイプライン遅延なし 1.8V/2.5V/3V/5Vのロジック・インターフェースで2.5V単電源 動作 SPI®/QSPITM/MICROWIRETM/DSP互換シリアル・インター フェース 複数ADCのデイジーチェーン接続機能とビジー・インジケータ 機能 10 ピン・パッケージ： MSOP （ MSOP-8 ）および 3mm × 3mmのQFN（LFCSP）、SOT-23サイズ 図1 概要 AD7982は、単電源VDDで動作する18ビット逐次比較型のA/D コンバータ（ ADC ）です。低消費電力、高速の 18 ビット・サ ンプリング ADC と融通性に優れたシリアル・インターフェー ス・ポートを備えています。 CNV の立上がりエッジで、 IN ＋ ピンとIN−ピンの電位差をサンプルします。両ピンの電圧振幅 は、 0V ∼ V REF の範囲で逆位相です。リファレンス電圧 REF は 外部から供給し、電源電圧 VDD と無関係に設定できます。消 費電力はスループットに比例します。 アプリケーション SPI互換シリアル・インターフェースは、SDI入力を使用し、3 線式バスで複数のADCをデイジーチェーン接続することが可能 バッテリ駆動の装置 データ・アクイジション・システム 医療用計測器 地震データ・アクイジション・システム です。オプションでビジー・インジケータを出力します。別の VIO電源を使用する1.8V、2.5V、3V、5Vロジックと互換性が あります。 AD7982には10ピンMSOPまたは10ピンQFN（LFCSP）パッ ケージがあり、動作は−40∼＋85℃の温度範囲で規定されてい ます。 表1. MSOP、QFN（LFCSP）パッケージの14/16/18ビットPulSAR® ADC Type 100 kSPS 18-Bit True Differential 16-Bit True Differential 16-Bit Pseudo Differential 14-Bit Pseudo Differential AD7684 250 kSPS 400 kSPS to 500 kSPS ≥1000 kSPS ADC Driver AD7691 AD7690 AD7982 ADA4941 AD7984 ADA4841 AD7687 AD7688 ADA4941 AD7693 ADA4841 AD7680 AD7685 AD7683 AD7694 AD7940 AD7942 REV. A アナログ・デバイセズ株式会社 AD7686 AD7946 AD7980 ADA4841 ADA4841 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。 © 2007 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 AD7982 目次 特長 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 アプリケーション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 アプリケーション図の例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 改訂履歴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 タイミング仕様. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 絶対最大定格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 ESDに関する注意 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 ピン配置と機能の説明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 用語の説明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 代表的な性能特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 動作原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 回路情報. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 コンバータの動作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 代表的な接続図. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 アナログ入力. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 ドライバ・アンプの選択. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 シングルエンド／差動変換ドライバ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 電圧リファレンス入力. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 電源. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 デジタル・インターフェース. . . . . . . . . . . __ . . . . . . . . . . . . . . 16 ビジー・インジケータを使用しない3線式CS __ モード . . . . . 17 ビジー・インジケータを使用する3線式CS__ モード . . . . . . . 18 ビジー・インジケータを使用しない4線式CS __ モード . . . . . 19 ビジー・インジケータを使用する4線式CSモード . . . . . . . 20 ビジー・インジケータを使用しないチェーン・モード. . . 21 ビジー・インジケータを使用するチェーン・モード. . . . . 22 アプリケーションのヒント . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 レイアウト. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 AD7982の性能評価 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 外形寸法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 オーダー・ガイド. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 改訂履歴 10/07―Rev. 0 to Rev. A Changes to Table 1 and Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Changes to Table 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Changes to Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Changes to Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Changes to Figure 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Changes to Figure 18 and Figure 20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Changes to Figure 23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Changers to Figure 26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Changes to Digital Interface Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Changes to Figure 38 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Changes to Figure 40 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Updated Outline Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Changes to Ordering Guide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3/07―Revision 0: Initial Version ―2― REV. A AD7982 仕様 特に指定のない限り、VDD＝2.5V、VIO＝2.3∼5.5V、REF＝5V、TA＝−40∼＋85℃。 表2 Parameter Conditions Min RESOLUTION Typ Max 18 Unit Bits ANALOG INPUT Voltage Range IN+ – IN– –VREF +VREF V Absolute Input Voltage IN+, IN– –0.1 VREF + 0.1 V VREF x 0.475 VREF x 0.525 V Common-Mode Input Range IN+, IN– Analog Input CMRR fIN = 450 kHz Leakage Current at 25°C Acquisition phase Input Impedance VREF x 0.5 67 dB 200 nA See the Analog Inputs section ACCURACY No Missing Codes 18 Differential Linearity Error –0.85 ±0.5 +1.5 LSB1 Integral Linearity Error –2 ±1 +2 LSB1 Transition Noise REF = 5 V Bits 1.05 Gain Error, TMIN to TMAX2 –0.023 +0.004 Gain Error Temperature Drift ±1 Zero Error, TMIN to TMAX2 ±100 Zero Temperature Drift Power Supply Rejection Ratio VDD = 2.5 V ± 5% LSB1 +0.023 % of FS ppm/°C +700 µV 0.5 ppm/°C 90 dB THROUGHPUT Conversion Rate 0 Transient Response Full-scale step 1 MSPS 290 ns AC ACCURACY Dynamic Range VREF = 5 V 99 dB3 VREF = 2.5 V 93 dB3 FO = 1 kSPS 129 dB3 98 dB3 fIN = 1 kHz, VREF = 2.5 V, TA = 25°C 92.5 dB3 Spurious-Free Dynamic Range fIN = 10 kHz –115 dB3 Total Harmonic Distortion fIN = 10 kHz –120 dB3 Signal-to-(Noise + Distortion) fIN = 1 kHz, VREF = 5 V, TA = 25°C 97 dB3 Oversampled Dynamic Range 4 Signal-to-Noise 97 fIN = 1 kHz, VREF = 5 V, TA = 25°C 5 95.5 LSBは最下位ビットを意味します。入力範囲が±5Vの場合は、1LSB＝38.15µV。 「用語の説明」を参照。これらの仕様には全温度範囲での変動が含まれますが、外部リファレンスの誤差分は含まれません。 dB表示の仕様はすべてフルスケール入力（FSR）を基準とします。特に指定のない限り、フルスケールより0.5dB低い入力信号でテスト。 4 ダイナミック・レンジは、スループットFSで動作する1MSPSのADCをオーバーサンプリングした後にFOの出力ワードレートを持つポストデジタル・フィルタによる処理を行っ て取得した値です。 5 fIN＝1kHzで出荷テスト済み。 1 2 3 REV. A ―3― AD7982 特に指定のない限り、VDD＝2.5V、VIO＝2.3∼5.5V、REF＝5V、TA＝−40∼＋85℃。 表3 Parameter Conditions Min Typ Max Unit 5.1 V REFERENCE Voltage Range Load Current 2.4 1 MSPS, REF = 5 V 350 µA 10 MHz 2 ns SAMPLING DYNAMICS –3 dB Input Bandwidth Aperture Delay VDD = 2.5 V DIGITAL INPUTS Logic Levels VIL VIO > 3 V –0.3 +0.3 x VIO V VIH VIO > 3 V 0.7 x VIO VIO + 0.3 V VIL VIO ≤ 3 V –0.3 +0.1 x VIO V VIH VIO ≤ 3 V 0.9 x VIO VIO + 0.3 V IIL –1 +1 µA IIH –1 +1 µA DIGITAL OUTPUTS Data Format Serial 18 bits, twos complement Pipeline Delay Conversion results available immediately after completed conversion VOL ISINK = +500 µA VOH ISOURCE = –500 µA 0.4 VIO – 0.3 V V POWER SUPPLIES VDD VIO 2.375 Specified performance VIO Range 2.5 2.625 V 2.3 5.5 V 1.8 5.5 V Standby Current1, 2 VDD and VIO = 2.5 V, 25°C 0.35 Power Dissipation 10 kSPS throughput 70 86 µW 1 MSPS throughput 7.0 8.6 mW Energy per Conversion µA 7.0 nJ/sample TEMPERATURE RANGE3 Specified Performance 1 2 3 TMIN to TMAX –40 +85 °C すべてのデジタル入力は必要に応じてVIOまたはGNDに接続。 アクイジション・フェーズ時。 拡張温度範囲については、代理店および弊社営業部にお問い合わせください。 ―4― REV. A AD7982 タイミング仕様 特に指定のない限り、TA＝−40∼＋85℃、VDD＝2.37∼2.63V、VIO＝2.3∼5.5V。1 表4 Parameter Symbol Min Conversion Time: CNV Rising Edge to Data Available tCONV 500 Acquisition Time tACQ 290 ns Time Between Conversions __ CNV Pulse Width (CS Mode) __ SCK Period (CS Mode) tCYC 1000 ns Max Unit 710 ns tCNVH 10 ns VIO Above 4.5 V 10.5 ns VIO Above 3 V 12 ns VIO Above 2.7 V 13 ns 15 ns tSCK VIO Above 2.3 V SCK Period (Chain Mode) tSCK VIO Above 4.5 V 11.5 ns VIO Above 3 V 13 ns VIO Above 2.7 V 14 ns VIO Above 2.3 V 16 ns SCK Low Time tSCKL 4.5 ns SCK High Time tSCKH 4.5 ns SCK Falling Edge to Data Remains Valid tHSDO 3 ns SCK Falling Edge to Data Valid Delay tDSDO VIO Above 4.5 V 9.5 ns VIO Above 3 V 11 ns VIO Above 2.7 V 12 ns 14 ns VIO Above 3 V 10 ns VIO Above 2.3 V 15 ns 20 ns VIO Above 2.3 V __ CNV or SDI Low to SDO D15 MSB Valid (CS Mode) tEN __ CNV or SDI High or Last SCK Falling Edge to SDO High Impedance (CS Mode) tDIS SDI Valid Setup Time from CNV Rising Edge tSSDICNV 5 ns tHSDICNV 2 ns SDI Valid Hold Time from CNV Rising Edge (Chain Mode) tHSDICNV 0 ns SCK Valid Setup Time from CNV Rising Edge (Chain Mode) tSSCKCNV 5 ns SCK Valid Hold Time from CNV Rising Edge (Chain Mode) tHSCKCNV 5 ns SDI Valid Setup Time from SCK Falling Edge (Chain Mode) tSSDISCK 2 ns SDI Valid Hold Time from SCK Falling Edge (Chain Mode) tHSDISCK 3 SDI High to SDO High (Chain Mode with Busy Indicator) tDSDOSDI __ SDI Valid Hold Time from CNV Rising Edge (CS Mode) ns 15 ns 負荷条件については、図2と図3を参照。 500µA Y% VIO1 I OL X% VIO1 tDELAY tDELAY V IH2 V IL2 1.4V TO SDO CL 20pF I OH 1FOR VIO ≤ 3.0V, X = 90, AND Y = 10; FOR VIO > 3.0V, X = 70, AND Y = 30. 2MINIMUM V AND MAXIMUM V USED. SEE DIGITAL INPUTS IH IL 06513-002 500µA SPECIFICATIONS IN TABLE 3. 図2. デジタル・インターフェース・タイミング測定時の 負荷回路 REV. A V IH2 V IL2 図3. ―5― タイミング測定の電圧レベル 06513-003 1 Typ AD7982 絶対最大定格 表5 Parameter 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。 Rating Analog Inputs IN+, IN– to GND1 –0.3 V to VREF + 0.3 V or ±130 mA ESDに関する注意 Supply Voltage REF, VIO to GND –0.3 V to +6.0 V VDD to GND –0.3 V to +3.0 V VDD to VIO +3 V to –6 V Digital Inputs to GND –0.3 V to VIO + 0.3 V Digital Outputs to GND –0.3 V to VIO + 0.3 V Storage Temperature Range –65°C to +150°C Junction Temperature 150°C 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。 θJA Thermal Impedance 10-Lead MSOP 200°C/W 10-Lead QFN (LFCSP_WD) 48.7°C/W θJC Thermal Impedance 10-Lead MSOP 44°C/W 10-Lead QFN (LFCSP_WD) 2.96°C/W Lead Temperatures 1 Vapor Phase (60 sec) 215°C Infrared (15 sec) 220°C IN＋とIN−の説明は、「アナログ入力」を参照してください。 ―6― REV. A AD7982 1 10 VIO REF 1 10 VIO 2 AD7982 9 SDI VDD 2 AD7982 9 SDI TOP VIEW (Not to Scale) 8 SCK IN+ 3 8 SCK 7 SDO IN– 4 TOP VIEW (Not to Scale) 7 SDO 6 CNV 6 CNV IN+ 3 IN– 4 GND 5 図4. 表6. 1 06513-004 REF VDD GND 5 06513-004 ピン配置と機能の説明 図5 10ピンQFN（LFCFS）のピン配置 10ピンMSOPのピン配置 ピン機能の説明 ピン 番号 記号 タイプ1 説明 1 REF AI リファレンス入力電圧。 REF の範囲は 2.4 ∼ 5.1V です。このピンは GND ピンを基準としており、 10µFのコンデンサをこのピンの近くに配置してデカップリングしてください。 2 VDD P 電源 3 IN+ AI 正側差動アナログ入力 4 IN– AI 負側差動アナログ入力 5 GND P 電源グラウンド 6 CNV DI 変換入力。この入力には複数の機能があります。立上がりエッジで変換を開始し、インター __ __ フェース・モードとしてチェーン・モードか CS モードを選択します。 CS モード時は、 CNV が ローレベルのときにSDOピンがイネーブルされます。チェーン・モードでは、CNVがハイレベル のときにデータを読み出します。 7 SDO DO シリアル・データ出力。変換結果がこのピンに出力されます。これはSCKと同期します。 8 SCK DI シリアル・データ・クロック入力。デバイスが選択されたとき、このクロックによって変換結果 がシフト出力されます。 9 SDI DI シリアル・データ入力。この入力には複数の機能があります。ADCのインターフェース・モード を次のように選択します。 CNV の立上がりエッジで SDI がローレベルになると、チェーン・モードが選択されます。この モードでは、SDIをデータ入力に使用し、複数のADCの変換結果を1本のSDOラインでデイジー チェーン接続します。SDIのデジタル・データ・レベルは、SCKの18サイクル後にSDO上に出力 されます。 __ CNVの立上がりエッジでSDIがハイレベルのとき、CSモードが選択されます。このモードでは、 SDIまたはCNVがローレベルのときにシリアル出力信号をイネーブルすることができます。変換 の終了時にSDIまたはCNVがローレベルのとき、ビジー・インジケータ機能がイネーブルされま す。 10 VIO P 入力／出力インターフェースのデジタル電源。公称値は、ホスト・インターフェースと同じです （1.8V、2.5V、3V、5V）。 AI＝アナログ入力、DI＝デジタル入力、DO＝デジタル出力、P＝電源。 REV. A ―7― AD7982 用語の説明 有効分解能 有効分解能は次式で計算し、ビット数で表します。 積分非直線性誤差（INL） INLとは、負側フルスケールと正側フルスケールを結ぶ直線と 実際の各コード出力との差を意味します。負側フルスケールと して使用するポイントは、最初のコード遷移より 1/2LSB だけ 下に存在します。正側フルスケールは、最後のコード遷移より 1 1/2LSB高いレベルと定義されます。偏差は各コードの中央と 真の直線との距離として測定されます（図22を参照）。 高調波歪み（THD） THD は、最初の 5 つの高調波成分の RMS 値の総和と、フルス ケール入力信号のRMS値との比であり、dB値で表します。 微分非直線性誤差（DNL） 理想的なADCでは、各コード遷移は1LSBだけ離れた位置で発 生します。DNLとは、この理論値からの最大偏差のことです。 通常は、ノー・ミッシング・コードが保証される分解能として 規定されることもあります。 ダイナミック・レンジ ダイナミック・レンジは、フルスケールのRMS値と、入力を短 絡して測定したトータルRMSノイズとの比で、dB値で表しま す。すべてのノイズ源とDNL成分が含まれるように、−60dBF の信号で測定します。 ゼロ誤差 ゼロ誤差は、理想的なミッドスケール入力電圧（0V）と、ミッ ドスケール出力コード（0LSB ）を発生する実際の電圧との差 を指します。 S/N比（SNR） SNR は、実際の入力信号のRMS 値と、ナイキスト周波数より 下の他の全スペクトル成分のRMS値総和から高調波成分とDC 成分を除いた値との比であり、dB値で表します。 ゲイン誤差 最初の遷移（100...00から100...01）は、公称負側フルスケール より1/2LSB高いレベルで発生します（±5V範囲では −4.999981V）。最後の遷移（011...10から011...11）は、公称 正側フルスケールより1 1/2LSB低いアナログ電圧で発生します （±5V範囲では＋4.999943V）。ゲイン誤差は、最後の遷移の実 際のレベルと最初の遷移の実際のレベルとの差と、対応する理 論値の差との偏差を表します。 信号／ノイズ＆歪み比（SINAD） SINADは、実際の入力信号のRMS値と、ナイキスト周波数よ り下の他の全スペクトル成分のRMS値総和（DC以外の高調波 成分を含む）との比であり、dB値で表します。 N 有効分解能＝log（ 2 2 /RMS入力ノイズ） アパーチャ遅延 アパーチャ遅延は、アクイジション性能を表します。CNV入力 の立上がりエッジから、入力信号が変換用にホールドされるま での時間として測定されます。 スプリアスフリー・ダイナミックレンジ（SFDR） SFDRは、入力信号のRMS振幅値とピーク・スプリアス信号の RMS値との差を意味し、dB値で表します。 過渡応答 ADCにフルスケールのステップ関数が入力されてから、ADC がその入力を正確に取得するまでに要する時間です。 有効ビット数（ENOB） ENOB は、サイン波を入力したときの分解能の測定値であり、 ビット数で表します。SINADとの関係は次式で表します。 ENOB＝(SINADdB−1.76)/6.02 ノイズフリー・コード分解能 ノイズフリー・コード分解能は、これを超えると個々のコード を明確に分解することが不可能になるビット数のことです。次 式で計算し、ビット数で表します。 ノイズフリー・コード分解能＝ N log（ 2 2 /ピークto ピーク・ノイズ） ―8― REV. A AD7982 代表的な性能特性 VDD＝2.5V、REF＝5.0V、VIO＝3.3V。 2.0 1.5 1.0 1.0 0.5 0.5 DNL ( L SB) 1.5 0 –0.5 –1.0 –1.0 –1.5 –1.5 0 65536 図6. 131072 CODE 196608 262144 –2.0 0 65536 262144 コード 対 微分非直線性 44806 43239 45000 50000 40000 35000 40000 COUNT S 32476 29064 30000 20000 30000 25000 20013 20000 16682 15000 10000 9064 7795 29 3FFF2 745 881 3FFF4 3FFF6 3FFF8 43 0 3FFFA 0 3FFFC CODE IN HEX 0 0 7 145 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 222 7 0 0 A B C D CODE IN HEX 図7. コードの中央におけるDC入力の ヒストグラム 図10. コード遷移時のDC入力のヒストグラム 100 0 –20 SNR ( dB RE F E RRE D TO F UL L SCA L E ) fS = 1MSPS fIN = 2kHz SNR = 97.3dB THD = –121.8dB SFDR = 120.2dB SINAD = 97.3dB –40 –60 –80 –100 –120 –140 –180 100 200 300 FREQUENCY (kHz) 図8. 400 500 06513-008 –160 0 3158 2793 0 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 –10 FFTプロット –9 –8 –7 図11. ―9― –6 –5 –4 –3 INPUT LEVEL (dB) –2 入力レベル 対 S/N比 –1 0 06513-032 3FFF0 0 06513-007 5000 0 0 06513-010 10000 A MPL ITUDE ( dB OF F UL L SCA L E ) 196608 50000 50975 REV. A 131072 CODE 図9. コード 対 積分非直線性 60000 COUNT S 0 –0.5 –2.0 POSITIVE INL: +0.46 LSB NEGATIVE INL: –0.49 LSB 06513-009 POSITIVE INL: +0.79 LSB NEGATIVE INL: –0.68 LSB 06513-006 INL ( L SB) 2.0 AD7982 100 18 –100 130 –105 125 SNR, SINAD 95 17 110 –120 85 THD 15 105 –125 2.75 図12. 3.25 3.75 4.25 REFERENCE VOLTAGE (V) 4.75 14 5.25 –130 2.25 06513-034 80 2.25 SFDR ( dB) 115 –115 リファレンス電圧 対 S/N比、SINAD、 2.75 図15. 3.25 3.75 4.25 REFERENCE VOLTAGE (V) 4.75 100 5.25 06513-033 16 ENOB 120 SFDR THD ( dB) 90 E NOB ( Bi ts) SNR, SINA D ( dB) –110 リファレンス電圧 対 THD、SFDR ENOB 98 –117 96 –119 T HD ( dB) –115 94 92 –35 –15 5 25 45 65 TEMPERATURE (°C) 図13. 85 105 125 –125 –55 –35 –15 S/N比の温度特性 5 25 45 65 TEMPERATURE (°C) 図16. 100 85 105 125 06513-041 –123 06513-042 90 –55 –121 1000 06513-030 SNR ( dB) 100 THDの温度特性 –80 –85 –90 95 T HD ( dB) 90 –100 –105 –110 85 –115 –120 80 0.1 1 図14. 10 FREQUENCY (kHz) 100 1000 –125 0.1 06513-031 SINA D ( dB) –95 SINADの周波数特性 1 図17. ― 10 ― 10 FREQUENCY (kHz) 100 THDの周波数特性 REV. A AD7982 1.4 1.4 IVDD IVDD 1.2 O PE RA T ING CURRE NT S ( mA ) 1.0 0.8 0.6 IREF 0.4 IVIO 0.2 2.475 2.525 SUPPLY VOLTAGE (V) 2.575 2.625 06513-036 2.425 図18. IREF 0.4 IVIO 6 5 4 3 IVDD + IVIO 2 –15 図19. 5 25 45 65 TEMPERATURE (°C) 85 105 125 06513-038 1 –35 –35 –15 5 図20. 電源電圧 対 動作電流 7 POWE R-DO WN CURRE NTS ( µA ) 0.6 0 –55 8 REV. A 0.8 0.2 0 2.375 0 –55 1.0 パワーダウン電流の温度特性 ― 11 ― 25 45 65 TEMPERATURE (°C) 85 動作電流の温度特性 105 125 06513-035 OPE RA T ING CURRE NT S ( mA ) 1.2 AD7982 動作原理 IN+ SWITCHES CONTROL LSB MSB REF 131,072C 65,536C 4C 2C C SW+ C BUSY COMP GND 131,072C 65,536C 4C 2C C CONTROL LOGIC C MSB OUTPUT CODE LSB SW– 06513-011 CNV IN– 図21. ADCの簡略回路図 回路情報 AD7982は、逐次比較型アーキテクチャを採用した高速、低消 費電力、単電源、高精度の18ビットADCです。 AD7982 は毎秒100 万サンプル（1MSPS ）の変換能力を備え、 変換終了から次の変換の開始までの間パワーダウンします。た とえば、10kSPSの動作で消費電力がわずか70µW（typ）であ るため、バッテリ駆動のアプリケーションに最適です。 AD7982はトラック＆ホールドを内蔵しており、パイプライン 遅延や待ち時間が生じないため、複数のマルチプレクス・チャ ンネルのアプリケーションに最適です。 AD7982は、1.8∼5Vのデジタル・ロジック・ファミリーのい ずれにも接続できます。 10 ピン MSOP または小型の 10 ピン QFN （LFCSP ）パッケージを採用しているため、省スペース の柔軟な構成が可能です。 16ビットのAD7980とピン互換です。 コンバータの動作 AD7982は、電荷再分配型DACを採用した逐次比較型ADCで す。図 21 に、 ADC の簡略回路図を示します。容量性 DAC は、 18個のバイナリ重み付けコンデンサから構成される2個の同一 アレイで構成されており、アレイは2 個のコンパレータ入力に アクイジション・フェーズで、コンパレータの入力に接続され ているアレイの端子がSW＋とSW−を介してGNDに接続され ます。独立した個々のスイッチはすべてアナログ入力に接続さ れます。したがって、コンデンサ・アレイをサンプリング・コ ンデンサとして使用し、IN＋とIN−の各入力上のアナログ信号 を取得します。アクイジション・フェーズが終了し、CNV入力 がハイレベルになると、変換フェーズが開始されます。変換 フェーズが開始されると、まずSW＋とSW−が開きます。2個 のコンデンサ・アレイが入力から切り離されて、 GND 入力に 接続されます。これにより、アクイジション・フェーズの終了 時に取得したIN＋入力とIN−入力の間の差電圧がコンパレータ に入力され、コンパレータが不平衡状態になります。コンデン サ・アレイの各要素を GND と REF の間で切り換えると、コン パレータ入力はバイナリ重み付けの電圧ステップ（ V R E F /2 、 VREF/4 ... VREF/262,144）で変化します。コントロール・ロジッ クは、これらのスイッチをMSBから順にトグルさせて、コンパ レータを元の平衡状態に戻すようにします。このプロセスが完 了すると、AD7982はアクイジション・フェーズに戻り、コン トロール・ロジックがADC出力コードとビジー信号インジケー タを発生します。 AD7982には変換クロックが内蔵されているため、変換プロセ スでシリアル・クロックSCKは必要ありません。 接続されています。 ― 12 ― REV. A AD7982 表7. A DC CO DE ( TWO S CO MPL E ME NT) 伝達関数 AD7982の理想的な伝達関数を図22と表7に示します。 011...111 011...110 011...101 1 100...010 2 100...001 –FSR + 1 LSB –FSR + 0.5 LSB +FSR – 1 LSB +FSR – 1.5 LSB ANALOG INPUT 図22. Description Analog Input VREF = 5 V Digital Output Code (Hex) FSR – 1 LSB +4.999962 V 0x1FFFF1 Midscale + 1 LSB +38.15 µV 0x00001 Midscale 0V 0x00000 Midscale – 1 LSB –38.15 µV 0x3FFFF –FSR + 1 LSB –4.999962 V 0x20001 –FSR –5 V 0x200002 オーバーレンジのアナログ入力（VIN＋−VIN−＞VREF−VGND）のコード。 アンダーレンジのアナログ入力（VIN＋−VIN−＜VGND）のコード。 代表的な接続図 06513-012 100...000 –FSR 出力コードと理想的な入力電圧 図23に、複数の電源を使用するときのAD7982の推奨接続例を 示します。 ADCの理想的な伝達関数 REF 1 V+ 2.5V 10µF 2 100nF V+ 1.8V TO 5V 20 Ω 0 TO VREF 100nF REF 2.7nF VDD V– AD7982 4 V+ SCK SDO IN– 20 Ω VREF TO 0 ADA4841 2, 3 VIO SDI IN+ 3-WIRE INTERFACE CNV GND 2.7nF V– NOTES 1SEE VOLTAGE REFERENCE INPUT SECTION FOR REFERENCE SELECTION. 2C REF IS USUALLY A 10µF CERAMIC CAPACITOR (X5R). SEE RECOMMENDED LAYOUT FIGURE 41 AND FIGURE 42. 3SEE DRIVER AMPLIFIER CHOICE SECTION. 4OPTIONAL FILTER. SEE ANALOG INPUT SECTION. 図23. REV. A 複数の電源を使用する代表的なアプリケーション図 ― 13 ― 06513-013 4 AD7982 アナログ入力 図24にAD7982の入力構造の等価回路を示します。 D1とD2の2個のダイオードが、IN＋とIN−のアナログ入力に 対するESD保護機能を提供します。アナログ入力信号がリファ レンス入力電圧（REF）を0.3V以上超えないように注意してく ださい。アナログ入力信号がこのレベルを超えると、ダイオー ドが順方向にバイアスされて、電流が流れ始めます。これらの ダイオードは、最大130mAの順方向バイアス電流に対応します。 ただし、入力バッファの電源（たとえば、図23に示す ADA4841の電源）がREFと異なると、アナログ入力信号が最 終的に電源レールを0.3V以上超えてしまうことがあります。こ のような場合には（たとえば入力バッファに短絡回路がある場 合）、デバイスを保護するために電流制限機能を使うことがで きます。 駆動回路の信号源インピーダンスが低い場合は、AD7982を直 接駆動できます。信号源インピーダンスが大きいと、AC性能、 特にTHDに大きく影響します。DC性能は、入力インピーダン スにそれほど影響されません。最大の信号源インピーダンスは、 許容できるTHD の値によって異なります。THD の低下は、信 号源インピーダンスと最大入力周波数の関数になります。 ドライバ・アンプの選択 AD7982は簡単に駆動できますが、ドライバ・アンプは次の条 件を満たす必要があります。 • ドライバ・アンプから発生するノイズをできる限り小さく し、AD7982のS/N比および遷移ノイズ性能を維持する必要 があります。ドライバ・アンプから発生するノイズは、RIN とCINで構成されるAD7982のアナログ入力回路の単極ロー パス・フィルタか、あるいは外部フィルタを使用する場合 はそのフィルタによって除去することができます。AD7982 のノイズは40µV rms（typ）であるため、アンプによるS/N 比の低下は次式で求めることができます。 REF D1 RIN CIN IN+ OR IN– D2 06513-014 CPIN GND 図24. SNRLOSS＝20 log 40 π 40 ＋ f−3dB（NeN）2 2 2 アナログ入力の等価回路 このアナログ入力構造を使うと、IN＋とIN−の間の真の差動信 号をサンプリングすることができます。これらの差動入力を使 用すると、2つの入力に共通する信号が除去されます。 ここで、 f−3dBは、AD7982のMHzで表した入力帯域幅（10MHz）ま たは入力フィルタを使用する場合はそのカットオフ周波数。 90 Nは、アンプのノイズ・ゲイン（たとえば、バッファの場合 は1）。 85 eNは、オペアンプの等価入力ノイズ電圧（nV/ Hz ）。 CMRR ( dB) 80 • ACアプリケーションの場合は、ドライバがAD7982に釣り 合うTHD性能を持っている必要があります。 75 • マルチチャンネルのマルチプレクス・アプリケーションで は、ドライバ・アンプとAD7982のアナログ入力回路のセト 70 リング時間は、コンデンサ・アレイへのフルスケール・ス テップ入力に対して18ビット精度以内（0.0004％、4ppm） に安定する必要があります。アンプのデータシートには、 一般に0.1∼0.01％以内に安定するセトリング時間が規定さ れています。これは 18 ビット精度以内に安定するセトリン グ時間と大きく異なるため、ドライバを選択する前に確認 する必要があります。 60 1 10 図25. 100 FREQUENCY (kHz) 1000 10000 06513-040 65 アナログ入力CMRRの周波数特性 アクイジション・フェーズでは、アナログ入力（ IN ＋または IN−）のインピーダンスをコンデンサCPINとRIN―CIN直列接続 回路との並列接続としてモデル化できます。CPINは主にピン・ コンデンサです。RINは一般に400Ωであり、直列抵抗とスイッ チのオン抵抗で構成される集中定数成分です。 C I N は一般に 30pFで、主にADCサンプリング・コンデンサとして使用しま す。 表8. スイッチが閉じるサンプリング・フェーズでは、入力インピー ダンスがCPINに制限されます。RINとCINは単極ローパス・フィ ルタを構成し、望ましくない折り返し信号の影響を削減し、ノ イズを制限します。 ― 14 ― 推奨ドライバ・アンプ Amplifier Typical Application ADA4941 Very low noise, low power, single to differential ADA4841 Very low noise, small, and low power AD8021 Very low noise and high frequency AD8022 Low noise and high frequency OP184 Low power, low noise, and low frequency AD8655 5 V single supply, low noise AD8605, AD8615 5 V single supply, low power REV. A AD7982 シングルエンド／差動変換ドライバ 電源 バイポーラまたはユニポーラのシングルエンドのアナログ信号 を使用するアプリケーションでは、シングルエンド／差動変換 ドライバのADA4941を使用することで差動入力が可能になり ます。図26に回路図を示します。 AD7982では、コア電源VDDとデジタル入出力インターフェー ス電源VIOの2本の電源ピンを使用します。VIOは、1.8∼5.5V R1とR2で入力範囲とADC範囲（VREF）の減衰比を設定します。 入力抵抗、信号帯域幅、折り返し防止機能、ノイズ成分により、 R1 、 R2 、 C F の値を選びます。たとえば、入力範囲が± 10V 、 インピーダンスが4kΩ の場合、R2 ＝1kΩ 、R1 ＝4kΩ となりま す。 の任意のロジックに直接接続できます。必要な電源の数を少な くするために、VIOピンとVDDピンを相互に接続することがで きます。AD7982は、VIOとVDDの間の電源シーケンシングに は関係ありません。また、図27に示すように、広い周波数範囲 で電源変動の影響を受けません。 95 90 R3 と R4 で ADC の IN −入力の同相電圧を設定し、 R5 と R6 で IN＋入力の同相電圧を設定します。同相電圧はVREF/2に近い値 にしてください。たとえば、単電源で入力範囲が±10Vの場合、 R3＝8.45kΩ、R4＝11.8kΩ、R5＝10.5kΩ、R6＝9.76kΩとな PSRR ( dB) 85 ります。 R3 R4 100nF 70 +5V REF 10µF +5.2V REF OUTN 20 Ω +2.5V IN+ REF 65 VDD 60 2.7nF 20 Ω IN 図27. –0.2V R2 図26. シングルエンド／差動変換ドライバ回路 電圧リファレンス入力 AD7982の電圧リファレンス入力REFは、ダイナミックな入力 インピーダンスを持つため、「レイアウト」で説明するように REF ピンと GND ピンの間で効果的なデカップリングを行い、 低い信号源インピーダンスで駆動する必要があります。 特にインピーダンスが低い信号源（たとえば、 AD8031 や AD8605を使用するリファレンス・バッファ）でREFを駆動す る場合、最適な性能を得るためには10µF（X5R、0805サイズ） のセラミック・チップ・コンデンサの使用が適しています。 バッファなしでリファレンス電圧を使用する場合、デカップリ ングの値は、使用するリファレンスによって異なります。たと えば、温度ドリフトの低いADR43xリファレンスを使用して最 適な性能を得るためには、22µF（X5R、1206サイズ）のセラ ミック・チップ・コンデンサの使用が適しています。 場合によって、 2.2µF までの容量の小さいリファレンス・デ カップリング用コンデンサを使用することで、性能、特にDNL に対する影響を最小限に抑えることができます。 ただし、さらに小さい容量のセラミック・デカップリング用コ ンデンサ（100nFなど）をREFピンとGNDピンの間に追加する 必要はありません。 REV. A 1000 PSRRの周波数特性 各変換フェーズの終わりに、AD7982は自動的にパワーダウン します。したがって、消費電力はサンプリング・レートに正比 例します。このため、このデバイスは低いサンプリング・レー ト（数Hzの場合でも）や低電圧バッテリ駆動のアプリケーショ ンに最適です。 06513-015 CF 100 FREQUENCY (kHz) 最適な性能を得るためには、 VDD を電圧リファレンス入力 REFの約半分にしてください。たとえば、REFが5.0Vの場合は、 VDDを2.5V（±5％）に設定します。 ADA4941 R1 10 GND FB ±10V, ±5V, .. 1 IN– ― 15 ― 10.000 O PE RATING CURRE NT S ( mA ) 100nF AD7982 2.7nF OUTP 75 06513-039 R6 1.000 IVDD IREF 0.100 IVIO 0.010 0.001 10000 100000 SAMPLING RATE (SPS) 図28. サンプリングレート 対 動作電流 1000000 06513-037 R5 80 AD7982 デジタル・インターフェース AD7982 のピン数は少なくなっていますが、シリアル・イン ターフェース・モードでは高い柔軟性を提供します。 __ CSモードでは、SPI、QSPI、デジタル・ホスト、DSPと互換性 があります。このモードで、3線式または4線式インターフェー スを使用できます。CNV、SCK、SDOの信号を使用する3線式 インターフェースは配線数がごくわずかになり、絶縁型のアプ リケーションなどに適しています。SDI 、CNV 、SCK 、SDO の信号を使用する 4 線式インターフェースでは、変換を開始す るCNVを読出しタイミング（SDI）と無関係にすることが可能 です。これは、ジッタの低いサンプリングまたは同時サンプリ ングのアプリケーションで便利です。 チェーン・モードでは、SDI入力を使用して、シフト・レジス タと同様に1本のデータ・ラインで複数のADCをカスケード接 続するデイジーチェーン接続が可能です。 AD7982の動作モードは、CNVの立上がりエッジでのSDIのロ __ ジックレベルで決定されます。 SDI がハイレベルの場合は CS モード、SDIがローレベルの場合はチェーン・モードが選択さ れます。SDIのホールド時間を、SDIとCNVを接続して設定す ると、チェーン・モードが常に選択されるようになります。 いずれのモードでも、AD7982にはデータビットの前にスター トビットを挿入するオプションがあります。このスタートビッ トをビジー信号インジケータとして使用することで、デジタ ル・ホストに割込みをかけ、データの読出しをトリガできます。 ビジー・インジケータを使用しない場合は、読出しを行う前に 最大変換時間の経過を待つ必要があります。 次の場合に、ビジー・インジケータがイネーブルされます。 __ • CSモードでは、ADCの変換終了時にCNVまたはSDIがロー レベルのとき（図32と図36） • チェーン・モードでは、CNVの立上がりエッジでSCKがハ イレベルのとき（図40） ― 16 ― REV. A AD7982 __ ビジー・インジケータを使用しない3線式CS モード 能な限り長くハイレベルに保持し、ビジー信号インジケータが 発生しないようにする必要があります。変換が完了すると、 AD7982はアクイジション・フェーズに入り、パワーダウンし ます。CNVがローレベルになると、MSBがSDO上に出力され ます。残りのデータビットは、その後に続く SCK の立下がり エッジで出力されます。データはSCKの両エッジで有効です。 立上がりエッジを使用してデータの取込みが可能ですが、SCK の立下がりエッジを使用するデジタル・ホストでは、ホールド 時間が許容される限り、読出し速度を速くすることができます。 SCKの18番目の立下がりエッジの後、またはCNVがハイレベ ルになるときに（いずれか先に発生する方）、SDOはハイ・イ ンピーダンスに戻ります。 一般に、1個のAD7982をSPI互換のデジタル・ホストに接続す るときに使用するモードです。図29に接続図、図30に対応する タイミング図を示します。 SDIをVIOに接続しているときに、 CNVの立上がりエッジで変 __ 換が開始され、CS モードが選択され、SDO がハイ・インピー ダンスになります。変換が開始されてから終わるまで、CNVの 状態に関係なくこれが続きます。これは、たとえばCNVをロー レベルに設定して、アナログ・マルチプレクサなどの他のSPI デバイスを選択する場合に便利です。ただし、最小変換時間が 経過する前にCNVをハイレベルに復帰させ、変換時間の間、可 CONVERT DIGITAL HOST CNV VIO SDI AD7982 DATA IN SDO 06513-016 SCK CLK __ 図29. ビジー・インジケータを使用しない3線式CSモードの接続図（SDIはハイレベル） SDI = 1 tCYC tCNVH CNV ACQUISITION tCONV tACQ CONVERSION ACQUISITION tSCK tSCKL 1 2 3 16 tHSDO tSCKH D17 D16 __ 図30. REV. A 18 tDSDO tEN SDO 17 D15 tDIS D1 D0 06513-017 SCK ビジー・インジケータを使用しない3線式CSモードのシリアル・インターフェース・タイミング（SDIはハイレベル） ― 17 ― AD7982 __ ビジー・インジケータを使用する3線式CS モード ン上のプルアップを使用し、この変化を割込み信号とし、デジ タル・ホストが制御するデータ読出しを開始できます。その後、 AD7982はアクイジション・フェーズに入り、パワーダウンし ます。データビットは、後に続くSCKの立下がりエッジによっ て MSB ファーストで出力されます。 SCK の両エッジでデータ は有効です。立上がりエッジを使用してデータの取込みが可能 ですが、SCKの立下がりエッジを使用するデジタル・ホストで は、ホールド時間が許容される限り、読出し速度を速くするこ とができます。SCKの19番目の立下がりエッジが発生した後、 またはCNVがハイレベルになるときに（いずれか先に発生する 方）、SDOはハイ・インピーダンスに戻ります。 一般に、割込み入力を持つSPI互換のデジタル・ホストに1個の AD7982を接続するときに使用するモードです。 図31に接続図、図32に対応するタイミング図を示します。 SDIをVIOに接続しているときに、 CNVの立上がりエッジで変 __ 換が開始され、CS モードが選択され、SDO がハイ・インピー ダンスになります。SDO はCNV の状態に関係なく、変換が完 了するまでハイ・インピーダンスのままです。最小変換時間の 前にCNVを使用してアナログ・マルチプレクサなどの他のSPI デバイスを選択できますが、最小変換時間が経過する前にCNV をローレベルに復帰させ、変換時間の間、可能な限り長くロー レベルに保持し、ビジー信号インジケータを発生させるように する必要があります。変換が完了すると、 SDO はハイ・イン ピーダンスからロー・インピーダンスに変わります。SDOライ 複数のAD7982を同時に選択する場合は、損傷やラッチアップ を生じることなくSDO出力ピンがこの競合を処理します。ただ し、消費電力を抑えるために、競合はできる限り短くすること を推奨します。 CONVERT VIO DIGITAL HOST CNV 47k Ω VIO AD7982 DATA IN SDO IRQ SCK 06513-018 SDI CLK __ 図31. ビジー・インジケータを使用する3線式CSモードの接続図（SDIはハイレベル） SDI = 1 tCYC tCNVH CNV ACQUISITION tCONV tACQ CONVERSION ACQUISITION tSCK tSCKL 1 2 3 17 tHSDO 18 19 tSCKH tDSDO D17 SDO __ 図32. D16 tDIS D1 D0 06513-019 SCK ビジー・インジケータを使用する3線式CSモードのシリアル・インターフェース・タイミング（SDIはハイレベル） ― 18 ― REV. A AD7982 __ ビジー・インジケータを使用しない4線式CS モード 間の間、可能な限り長くハイレベルに保持し、ビジー信号イン ジケータが発生しないようにする必要があります。変換が完了 すると、AD7982はアクイジション・フェーズに入り、パワー ダウンします。SDI入力をローレベルにすることで各ADCの結 果が読み出され、これによってMSBがSDO上に出力されます。 残りのデータビットは、その後に続くSCKの立下がりエッジで 出力されます。SCKの両エッジでデータは有効です。立上がり エッジを使用してデータの取込みが可能ですが、SCKの立下が りエッジを使用するデジタル・ホストでは、ホールド時間が許 容される限り、読出し速度を速くすることができます。SCKの 18番目の立下がりエッジが発生した後、またはSDIがハイレベ ルになるときに（いずれか先に発生する方）、SDOがハイ・イ ンピーダンスに戻り、もう1つのAD7982の読出しが可能になり ます。 一般に、複数の AD7982 を SPI 互換のデジタル・ホストに接続 するときに使用するモードです。 図33に2個のAD7982を使用する接続図の例、図34に対応する タイミング図を示します。 SDIがハイレベルのときに、 CNVの立上がりエッジで変換が開 __ 始され、CS モードが選択され、SDO がハイ・インピーダンス になります。このモードでは、変換フェーズおよびその後に続 くデータ読出し時にCNVをハイレベルに保持する必要がありま す。（SDIとCNVがローレベルの場合は、SDOがローレベルに なります。）最小変換時間の前にSDIを使用して、アナログ・マ ルチプレクサなどの他のSPIデバイスを選択できますが、最小 変換時間が経過する前にSDIをハイレベルに復帰させ、変換時 CS2 CS1 CONVERT CNV DIGITAL HOST AD7982 SDO SDI AD7982 SCK SDO SCK DATA IN CLK __ 図33. 06513-020 SDI CNV ビジー・インジケータを使用しない4線式CSモードの接続図 tCYC CNV ACQUISITION tCONV tACQ CONVERSION ACQUISITION tSSDICNV SDI(CS1) tHSDICNV SDI(CS2) tSCK tSCKL 1 2 16 3 tHSDO 18 19 20 D1 D0 D17 D16 34 35 36 D1 D0 tDSDO tEN D17 SDO 17 tSCKH D16 D15 tDIS __ 図34. REV. A ビジー・インジケータを使用しない4線式CSモードのシリアル・インターフェース・タイミング ― 19 ― 06513-021 SCK AD7982 __ 変換時間が経過する前にSDIをローレベルに復帰させ、変換時 間の間、可能な限り長くローレベルに保持し、ビジー信号イン ジケータを発生させるようにする必要があります。変換が完了 すると、SDOはハイ・インピーダンスからロー・インピーダン スに変化します。SDOライン上のプルアップを使用し、この変 化を割込み信号とし、デジタル・ホストが制御するデータ読出 しを開始できます。その後、 AD7982 はアクイジション・ フェーズに入り、パワーダウンします。データビットは、後に 続くSCKの立下がりエッジでMSBファーストで出力されます。 SCKの両エッジでデータは有効です。立上がりエッジを使用し てデータの取込みが可能ですが、SCKの立下がりエッジを使用 するデジタル・ホストでは、ホールド時間が許容される限り、 読出し速度を速くすることができます。SCKのオプションの19 番目の立下がりエッジが発生した後、またはSDIがハイレベル になるときに（いずれか先に発生する方）、SDOはハイ・イン ピーダンスに戻ります。 ビジー・インジケータを使用する4線式CS モード 一般に、割込み入力を持つSPI互換のデジタル・ホストに1個の AD7982 を接続し、アナログ入力のサンプリングに使用する CNVをデータ読出しの選択に使用する信号とは無関係にしてお きたい場合に使用するモードです。この非依存性は、 CNV の ジッタを低く抑える必要のあるアプリケーションで特に重要で す。 図35に接続図、図36に対応するタイミング図を示します。 SDIがハイレベルのときに、 CNVの立上がりエッジで変換が開 __ 始され、CS モードが選択され、SDO がハイ・インピーダンス になります。このモードでは、変換フェーズおよびその後に続 くデータ読出し時にCNVをハイレベルに保持する必要がありま す。（SDIとCNVがローレベルの場合は、SDOがローレベルに なります。）最小変換時間の前にSDIを使用して、アナログ・マ ルチプレクサなどの他のSPIデバイスを選択できますが、最小 CS1 CONVERT VIO DIGITAL HOST CNV 47kΩ AD7982 DATA IN SDO IRQ SCK 06513-022 SDI CLK __ 図35. ビジー・インジケータを使用する4線式CSモードの接続図 tCYC CNV ACQUISITION tCONV tACQ CONVERSION ACQUISITION tSSDICNV SDI tSCK tHSDICNV tSCKL 1 2 3 17 tHSDO 18 19 tSCKH tDSDO tDIS tEN D17 SDO D16 D1 __ 図36. D0 06513-023 SCK ビジー・インジケータを使用する4線式CSモードのシリアル・インターフェース・タイミング ― 20 ― REV. A AD7982 ズおよびその後に続くデータ読出し時に、CNVをハイレベルに 保持する必要があります。変換が完了すると、MSB がSDO 上 に出力され、AD7982はアクイジション・フェーズに入り、パ ワーダウンします。内部シフト・レジスタに格納されている残 りのデータビットは、後に続くSCKの立下がりエッジで出力さ れます。各ADCでは、SDIが内部シフト・レジスタの入力に接 続され、SCKの立下がりエッジで入力されます。チェーン内の 各 ADC はデータを MSB ファーストで出力し、 N 個の ADC の データを読み出すには18×Nクロックが必要になります。SCK の両エッジでデータは有効です。立上がりエッジを使用して データの取込みが可能ですが、SCKの立下がりエッジを使用す るデジタル・ホストでは、ホールド時間が許容される限り読出 し速度を速くすることができるため、チェーン内の多くの AD7982の読出しができます。合計読出し時間により、最大変 換レートが低下することがあります。 ビジー・インジケータを使用しないチェーン・ モード 3線式シリアル・インターフェースで複数のAD7982をデイジー チェーン接続するときに、このモードが使用できます。たとえ ば、絶縁型マルチコンバータ・アプリケーションなど、使用す る部品数や配線数を少なくする場合やインターフェース能力が 限られているシステムにこの機能が便利です。データの読出し は、シフト・レジスタのクロック動作とほぼ同じです。 図37に2個のAD7982を使用する接続図の例、図38に対応する タイミング図を示します。 SDIとCNVがローレベルのときに、SDOがローレベルになりま す。 SCK がローレベルのときに、 CNV の立上がりエッジで変 換が開始され、チェーン・モードが選択され、ビジー・インジ ケータがディセーブルされます。このモードでは、変換フェー CONVERT SDI CNV AD7982 SDO SDI DIGITAL HOST AD7982 A B SCK SCK SDO DATA IN 06513-024 CNV CLK 図37. ビジー・インジケータを使用しないチェーン・モードの接続図 SDIA = 0 tCYC CNV ACQUISITION tCONV tACQ CONVERSION ACQUISITION tSCK tSCKL tSSCKCNV SCK 1 tHSCKCNV 2 3 16 17 tSSDISCK 18 19 20 DA 17 DA 16 34 35 36 DA 1 DA 0 tSCKH tHSDISCK tEN SDO A = SDIB DA 17 DA 16 DA 15 DA 1 DA 0 DB17 DB16 DB15 DB1 DB0 SDO B 図38. REV. A ビジー・インジケータを使用しないチェーン・モードのシリアル・インターフェース・タイミング ― 21 ― 06513-025 tHSDO tDSDO AD7982 ベルに維持する必要があります。チェーン内の全ADCの変換が 完了すると、デジタル・ホストに最も近いADC（図39ではCと 表記されているAD7982 ADC）のSDOピンがハイレベルにな ります。このSDOの変化をビジー・インジケータとし、デジタ ル・ホストが制御するデータ読出しをトリガできます。その後、 AD7982はアクイジション・フェーズに入り、パワーダウンし ます。内部シフト・レジスタに格納されているデータビットは、 後に続くSCKの立下がりエッジで出力されます。各ADCでは、 SDIが内部シフト・レジスタの入力に接続され、SCKの立下が りエッジで入力されます。チェーン内の各 ADC はデータを MSB ファーストで出力し、N 個のADC のデータを読み出すた めには 18 × N ＋ 1 クロックが必要になります。立上がりエッジ を使用してデータの取込みが可能ですが、SCKの立下がりエッ ジを使用するデジタル・ホストでは、ホールド時間が許容され る限り読出し速度を速くすることができるため、チェーン内の 多くのAD7982の読出しができます。 ビジー・インジケータを使用するチェーン・ モード 3線式シリアル・インターフェースで複数のAD7982をデイジー チェーン接続し、ビジー・インジケータを出力する場合に、こ のモードが使用できます。たとえば、絶縁型マルチコンバー タ・アプリケーションなど、使用する部品数や配線数を少なく する場合やインターフェース能力が限られているシステムにこ の機能が便利です。データの読出しは、シフト・レジスタのク ロック動作とほぼ同じです。 図39に3個のAD7982を使用する接続図の例、図40に対応する タイミング図を示します。 SDIとCNVがローレベルのときに、SDOがローレベルになりま す。 SCK がハイレベルのときに、 CNV の立上がりエッジで変 換が開始され、チェーン・モードが選択されて、ビジー・イン ジケータ機能がイネーブルされます。このモードでは、変換 フェーズおよびその後に続くデータ読出し時に、CNVをハイレ CONVERT CNV AD7982 SDI SDO SDI CNV AD7982 SDO AD7982 SDI B A SCK DIGITAL HOST SDO DATA IN C SCK SCK IRQ 06513-026 CNV CLK 図39. ビジー・インジケータを使用するチェーン・モードの接続図 tCYC ACQUISITION tCONV tACQ ACQUISITION CONVERSION tSSCKCNV SCK 1 tHSCKCNV tSCK tSCKH 2 tSSDISCK tEN SDO A = SDIB 3 4 17 18 tHSDISCK DA 17 DA 16 DA 15 19 20 21 35 36 37 38 39 tSCKL DA 1 tDSDOSDI 図40. 55 DA 0 tDSDOSDI DB17 DB16 DB15 DB1 DB0 DA 17 DA 16 DA 1 DA 0 DC17 DC16 DC15 DC1 DC0 DB17 DB16 DB1 DB0 DA 17 DA 16 tDSDOSDI SDO C 54 tDSDOSDI tHSDO tDSDO SDO B = SDIC 53 tDSDOSDI DA 1 DA 0 06513-027 CNV = SDI A ビジー・インジケータを使用するチェーン・モードのシリアル・インターフェース・タイミング ― 22 ― REV. A AD7982 アプリケーションのヒント レイアウト AD7982 AD7982を実装するPCボードは、アナログ部とデジタル部を分 離し、ボード内でそれぞれをまとめて配置するように設計して ください。アナログ信号をすべて左側、デジタル信号をすべて 右側に置くピン配置を採用することによって、このような設計 が簡単にできるようになっています。 少なくともグラウンド・プレーンを1 枚使用してください。デ ジタル部とアナログ部で共通のものにするか、分割することが できます。分割する場合は、AD7982の真下で接続してくださ い。 06513-028 デバイスの真下にデジタル信号ラインを配置しないようにして ください。そうしないと、 AD7982 の真下のグラウンド・プ レーンがシールドに使われていない限り、チップ上にノイズが 混入してしまいます。CNVやクロックなどの高速スイッチング 信号がアナログ信号パスの近くを通らないようにします。デジ タル信号とアナログ信号は、できるだけ交差しないようにして ください。 図41. AD7982のレイアウト例（上面層） 図42. AD7982のレイアウト例（底面層） AD7982の電圧リファレンス入力REFには、ダイナミックな入 力インピーダンスがあるため、最小の寄生インダクタンスでデ カップリングしてください。その際、リファレンス・デカップ リング用のセラミック・コンデンサを REF ピンと GND ピンの できる限り近く、理想的にはその真上に配置し、低インピーダ ンスの太いパターンで接続します。 図41と図42に、これらのルールに従ったレイアウトの例を示し ます。 AD7982の性能評価 AD7982のその他の推奨レイアウトは、AD7982評価用ボード （EVAL-AD7982CBZ）の説明書に概説されています。この評 価用ボード・パッケージには、完全組立てテスト済みの評価用 ボード、説明書、EVAL-CONTROL BRD3を使用してPCから ボードを制御するためのソフトウェアが含まれています。 REV. A ― 23 ― 06513-029 最後に、AD7982の電源VDDとVIOのデカップリングには、一 般に100nFのセラミック・コンデンサをAD7982の近くに配置 し、接続には短くて太いパターンを使用します。こうすること で、低インピーダンス・パスが得られ、電源ライン上のグリッ チの影響を小さくすることができます。 AD7982 外形寸法 3.10 3.00 2.90 6 10 1 5.15 4.90 4.65 5 D06513-0-10/07(A)-J 3.10 3.00 2.90 PIN 1 0.50 BSC 0.95 0.85 0.75 0.15 0.05 1.10 MAX 0.33 0.17 SEATING PLANE 0.80 0.60 0.40 8° 0° 0.23 0.08 COPLANARITY 0.10 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-BA 図43. 10ピン・ミニスモール・アウトライン・パッケージ［MSOP］ （RM-10） 寸法単位：mm 0.30 0.23 0.18 3.00 BSC SQ 0.50 BSC 8 5 PIN 1 INDEX AREA EXPOSED PAD (BOTTOM VIEW) 0.50 0.40 0.30 4 TOP VIEW 0.80 MAX 0.55 NOM SEATING PLANE 図44. 2.48 2.38 2.23 PIN 1 INDICATOR (R 0.19) 0.05 MAX 0.02 NOM 0.20 REF 062507-B 0.80 0.75 0.70 1 1.74 1.64 1.49 10ピン・リード・フレーム・チップ・スケール・パッケージ［QFN（LFCSP_WD）］ 3mm×3mmボディ、極薄、デュアル・リード （CP-10-9） 寸法単位：mm オーダー・ガイド Model Temperature Range –40°C to +85°C 10-Lead MSOP RM-10 Tube, 50 C5F –40°C to +85°C 10-Lead MSOP RM-10 Reel, 1000 C5F AD7982BCPZ1 –40°C to +85°C 10-Lead QFN (LFCSP_WD) CP-10-9 Tube, 75 C5F AD7982BCPZ-RL71 –40°C to +85°C 10-Lead QFN (LFCSP_WD) CP-10-9 Reel, 1000 C5F –40°C to +85°C 10-Lead QFN (LFCSP_WD) CP-10-9 Reel, 5000 C5F EVAL-AD7982CBZ 1, 2 EVAL-CONTROL BRD3Z3 3 Branding AD7982BRMZRL71 AD7982BCPZ-RL1 2 Package Ordering Option Quantity AD7982BRMZ 1 1 Package Description Evaluation Board Controller Board Z＝RoHS準拠製品 このボードは、評価／デモンストレーション用に、単独の評価用ボードとして、またはEVAL-CONTROL BRD3と組み合わせて使用することができます。 このボードを使用すると、製品番号末尾にCBが付いたアナログ・デバイセズ製評価用ボード全製品の制御と通信をPCから行うことができます。 ― 24 ― REV. A