日本語版

不揮発性メモリ、デュアル
1024 ポジション・デジタル・ポテンショメータ
AD5235
機能ブロック図
特長
アプリケーション
概要
AD5235 は、デジタル的に制御される 2 チャンネルの不揮発性メ
モリ 1 ポテンショメータ 2 で、1024 ステップの分解能を持ち、
最大抵抗偏差 ±8%を保証しています。このデバイスはポテンシ
ョメータや機械的ポテンショメータと同じ電子的調整機能を持
ち、優れた分解能、固体素子の信頼性、非常に小さい温度係数
性能を持っています。SPI 互換のシリアル・インターフェース
を経由する AD5235 の多才なプログラミング機能を使うと、16
種類の動作モードと調整が可能です。これらの機能としては、
スクラッチパッドのプログラミング、メモリへの保存と読出し、
インクリメント/デクリメント、±6 dB/ステップの対数傾き調整、
ワイパー設定値の読出し、他の部品のメモリ・データ、ルック
アップ・テーブル、またはシステム識別情報などのユーザ定義
情報用の追加 EEMEM1 などがあります。
2
AD5235
ADDR
DECODE
RDAC1
REGISTER
CLK
SDI
SERIAL
INTERFACE
SDO
PR
WP
RDY
EEMEM1
POWER-ON
RESET
A1
W1
RDAC1
RDAC2
REGISTER
RTOL*
26 BYTES
USER EEMEM
B1
A2
W2
EEMEM
CONTROL
EEMEM2
VDD
RDAC2
B2
VSS
GND
*RAB TOLERANCE
DWDM レーザ・ダイオード・ドライバ、光監視システム
機械式ポテンショメータの置き換え
計装:ゲイン、オフセットの調整
プログラマブルな電圧-電流変換
プログラマブルなフィルタ、遅延、時定数
プログラマブルな電源
低分解能 DAC の置き換え
センサー・キャリブレーション
1
CS
02816-001
2 チャンネル、1024 ポジションの分解能
公称抵抗: 25 kΩ、250 kΩ
公称抵抗偏差: 最大 ±8%
小さい温度係数: 35 ppm/°C
2.7 V～5 V の単電源または±2.5 V の両電源動作
SPI 互換シリアル・インターフェース
不揮発性メモリにワイパー設定を保存
EEMEM 設定値でパワーオン・リセット
永久的なメモリ書込み保護
抵抗偏差値を EEMEM に保存
ユーザ定義情報用に 26 バイトの不揮発性メモリを追加
書込み回数: 100 万回
データ保持: 100 年(typ)
図 1.
スクラッチ・パッド・プログラミング・モードでは、特定の設
定値を RDAC2 レジスタ(W―A ピン間抵抗と W―B ピン間抵抗
を設定)に直接書込むことができます。この設定値は EEMEM に
保存することができ、システム・パワーアップ時に RDAC レジ
スタに自動的にロードすることができます。
EEMEM の内容はダイナミックにまたは外部PRストローブを使
って読出すことができ、WP機能は EEMEM の内容を保護します。
書込みを簡単にするため、独立なまたは同時リニア・ステッ
プ・インクリメントまたはデクリメント・コマンドを使って、1
回に 1 ステップずつ RDAC ワイパーを上下に移動させることが
できます。ワイパー設定値の対数±6 dB 変化の場合は、左/右ビ
ット・シフト・コマンドを使って、RDAC ワイパーの設定値を
2 倍または 1/2 倍することができます。
AD5235 のパターン化された抵抗偏差は EEMEM に保存されま
す。したがって、実際の端子―端子間抵抗は、読出しモードで
ホスト・プロセッサから読出すことができます。ホストは、オ
ープン・ループ・アプリケーション、高精度キャリブレーショ
ン、偏差マッチング・アプリケーションを簡素化するソフトウ
ェア・ルーチンを使って該当する抵抗ステップを実行すること
ができます。
AD5235 は 16 ピン薄型 TSSOP パッケージを採用しています。こ
のデバイスは、工業用拡張温度範囲-40°C～+85°C での動作を保
証しています。
用語不揮発性メモリと EEMEM は同じ意味で使用しています。
用語デジタル・ポテンショメータと RDAC は同じ意味で使用しています。
Rev. E
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、
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電話 06（6350）6868
本
AD5235
目次
特長......................................................................................................1
可変抵抗のプログラミング ........................................................ 22
アプリケーション ..............................................................................1
ポテンショメータ分圧器のプログラミング ............................ 22
概要......................................................................................................1
プログラミング例........................................................................ 23
機能ブロック図 ..................................................................................1
EVAL-AD5235SDZ評価キット ................................................... 23
改訂履歴..............................................................................................3
アプリケーション情報 .................................................................... 24
仕様......................................................................................................4
両電源によるバイポーラ動作 .................................................... 24
電気的特性—25 kΩ、250 kΩバージョン ....................................4
ゲイン制御補償............................................................................ 24
インターフェース・タイミングとEEMEMの信頼性特性—25
kΩ、250 kΩバージョン.................................................................6
高電圧動作.................................................................................... 24
絶対最大定格 ......................................................................................8
バイポーラ・プログラマブル・ゲイン・アンプ..................... 25
ESDの注意 ......................................................................................8
10 ビット・バイポーラDAC....................................................... 25
ピン配置およびピン機能説明 ..........................................................9
出力ブースタ付きのプログラマブルな電圧源 ........................ 25
代表的な性能特性 ............................................................................10
プログラマブルな電流源............................................................ 26
テスト回路....................................................................................14
プログラマブルな双方向性電流源 ............................................ 26
動作原理............................................................................................16
プログラマブルなローパス・フィルタ .................................... 27
スクラッチ・パッドとEEMEMの書込み ..................................16
プログラマブルなオシレータ .................................................... 27
基本動作........................................................................................16
EEMEMの保護 .............................................................................17
ADN2841 を使用した光トランスミッタのキャリブレーション
....................................................................................................... 28
デジタル入力および出力の構成 ................................................17
抵抗のスケーリング.................................................................... 28
シリアル・データ・インターフェース ....................................17
抵抗偏差、ドリフト、温度係数の不一致について................. 29
DAC............................................................................................... 24
ディジーチェーン動作 ................................................................18
RDAC回路のシミュレート・モデル ......................................... 29
ピン電圧の動作範囲 ....................................................................18
外形寸法............................................................................................ 30
高度な制御モード........................................................................20
オーダー・ガイド........................................................................ 30
RDAC構造.....................................................................................21
Rev. E
－ 2/30 －
AD5235
改訂履歴
4/11—Rev. D to Rev. E
Changes to Figure 12.......................................................................... 11
4/11—Rev. C to Rev. D
Changes to EEMEM Performance....................................... Throughout
Changes to Features and General Descriptions Sections ......................1
Changes to Specifications Section ........................................................4
Changes to Pin 5, Pin 13, Pin 14 Descriptions......................................9
Changes to Typical Performance Characteristics Section ...................10
Changes to Table 7 .............................................................................19
Changes to Table 9 .............................................................................21
Changes to Rheostat Operation Section, Table 12, Table 13...............22
Changes to Table 16, Table 19, and EVAL-AD5235SDZ Evaluation
Kit Section..........................................................................................23
Changes to RDAC Circuit Simulation Model Section........................29
Updated Outline Dimensions..............................................................30
Changes to Ordering Guide ................................................................30
7/04—Rev. A to Rev. B
Updated Formatting.................................................................Universal
Edits to Features, General Description, and Block Diagram ................ 1
Changes to Specifications .................................................................... 3
Replaced Timing Diagrams .................................................................. 6
Changes to Absolute Maximum Ratings .............................................. 7
Changes to Pin Function Descriptions.................................................. 8
Changes to Typical Performance Characteristics.................................. 9
Additional Test Circuit (Figure 36) ...................................................... 9
Edits to Theory of Operation .............................................................. 14
Edits to Applications .......................................................................... 23
Updated Outline Dimensions ............................................................. 27
8/02—Rev. 0 to Rev. A
Change to Features and General Description........................................ 1
Change to Specifications ...................................................................... 2
Change to Calculating Actual End-to-End Terminal
Resistance Section.............................................................................. 14
4/09—Rev. B to Rev. C
Changes to Figure 1..............................................................................1
Changes to Specifications.....................................................................3
Changes to SDO, Description Column, Table 4....................................8
Changes to Figure 18.......................................................................... 11
Changes to Theory of Operation Section ............................................14
Changes to Serial Data Interface Section............................................15
Changes to Linear Increment and Decrement Instructions Section,
Logarithmic Taper Mode Adjustment Section, and Figure 42 ............18
Changes to Rheostat Operations Section ............................................20
Changes to Bipolar Programmable Gain Amplifier Section, Figure 49,
Table 21, and 10-Bit Bipolar DAC Section ........................................23
Changes to Programmable Oscillator Section and Figure 56..............25
Changes to Ordering Guide ................................................................28
Rev. E
－ 3/30 －
AD5235
仕様
電気的特性—25 kΩ、250 kΩバージョン
特に指定がない限り、VDD = 2.7 V～5.5 V、VSS = 0 V、VDD = 2.5 V、VSS = −2.5 V、VA = VDD、VB = VSS、−40°C < TA < +85°C。
これらの仕様は、デート・コード 1108 以降の 25 kΩ バージョンとデート・コード 1045 以降の 250 kΩ バージョンに適用されます。
表 1.
Parameter
Symbol
Conditions
Min
DC CHARACTERISTICS—RHEOSTAT
MODE (All RDACs)
Resistor Differential Nonlinearity 2
Resistor Integral Nonlinearity2
Nominal Resistor Tolerance
Resistance Temperature Coefficient
Wiper Resistance
R-DNL
R-INL
∆RAB/RAB
(∆RAB/RAB)/∆T × 106
RW
RWB
RWB
−1
−2
−8
Nominal Resistance Match
N
DNL
INL
(∆VW/VW)/∆T × 106
VWFSE
VWZSE
RESISTOR TERMINALS
Terminal Voltage Range 4
Capacitance Ax, Bx 5
VA, VB, VW
CA, CB
Capacitance Wx5
CW
Common-Mode Leakage Current5, 6
ICM
DIGITAL INPUTS AND OUTPUTS
Input Logic High
Input Logic Low
Input Logic High
Input Logic Low
Input Logic High
VIH
VIL
VIH
VIL
VIH
Input Logic Low
VIL
Output Logic High (SDO, RDY)
Output Logic Low
Input Current
Input Capacitance5
VOH
VOL
IIL
CIL
Rev. E
Max
Unit
+1
+2
+8
LSB
LSB
%
ppm/°C
60
Ω
Ω
%
10
+1
+1
Bits
LSB
LSB
ppm/°C
LSB
LSB
35
IW = 1 V/RWB, code = midscale
VDD = 5 V
VDD = 3 V
30
50
±0.1
RAB1/RAB2
DC CHARACTERISTICS—
POTENTIOMETER DIVIDER MODE
(All RDACs)
Resolution
Differential Nonlinearity 3
Integral Nonlinearity3
Voltage Divider Temperature Coefficient
Full-Scale Error
Zero-Scale Error
Typ 1
−1
−1
Code = midscale
Code = full scale
Code = zero scale
15
−6
0
0
4
VSS
f = 1 MHz, measured to GND,
code = midscale
f = 1 MHz, measured to GND,
code = midscale
VW = VDD/2
With respect to GND, VDD = 5 V
With respect to GND, VDD = 5 V
With respect to GND, VDD = 3 V
With respect to GND, VDD = 3 V
With respect to GND, VDD = +2.5 V,
VSS = −2.5 V
With respect to GND, VDD = +2.5 V,
VSS = −2.5 V
RPULL-UP = 2.2 kΩ to 5 V (see Figure 38)
IOL = 1.6 mA, VLOGIC = 5 V (see Figure 38)
VIN = 0 V or VDD
11
VDD
V
pF
80
pF
0.01
2.4
0.8
2.1
0.6
2.0
µA
V
V
V
V
V
0.5
V
0.4
±1
V
V
µA
pF
4.9
5
－ 4/30 －
±1
AD5235
Parameter
Symbol
Conditions
Min
POWER SUPPLIES
Single-Supply Power Range
Dual-Supply Power Range
Positive Supply Current
VDD
VDD/VSS
IDD
VSS = 0 V
2.7
±2.25
Negative Supply Current
ISS
EEMEM Store Mode Current
IDD (store)
EEMEM Restore Mode Current 7
ISS (store)
IDD (restore)
Power Dissipation 8
Power Supply Sensitivity5
ISS (restore)
PDISS
PSS
DYNAMIC CHARACTERISTICS5, 9
Bandwidth
Total Harmonic Distortion
VW Settling Time
BW
THDW
tS
Resistor Noise Density
Crosstalk (CW1/CW2)
eN_WB
CT
Analog Crosstalk
CTA
VIH = VDD or VIL = GND
RDY and/or SDO floating
VDD = +2.5 V, VSS = −2.5 V
VIH = VDD or VIL = GND
RDY and/or SDO floating
VIH = VDD or VIL = GND,
VSS = GND, ISS ≈ 0
VDD = +2.5 V, VSS = −2.5 V
VIH = VDD or VIL = GND,
VSS = GND, ISS ≈ 0
VDD = +2.5 V, VSS = −2.5 V
VIH = VDD or VIL = GND
∆VDD = 5 V ± 10%
−3 dB, RAB = 25 kΩ/250 kΩ
VA = 1 V rms, VB = 0 V,
f = 1 kHz, code = midscale
RAB = 25 kΩ
RAB = 250 kΩ
VA = VDD, VB = 0 V, VW = 0.50% error
band, from zero scale to midscale
RAB = 25 kΩ
RAB = 250 kΩ
RAB = 25 kΩ/250 kΩ
VA1 = VDD, VB1 = VSS , measured VW2
with VW1 making full-scale change, RAB
= 25 kΩ/250 kΩ
VAB2 = 5 V p-p, f = 1 kHz, measured
VW1, Code 1 = midscale, Code 2 = full
scale, RAB = 25 kΩ/250 kΩ
1
−4
−1
Typ 1
Max
Unit
2
0.2
5.5
±2.75
5
1
V
V
µA
mA
−2
−0.2
2
µA
mA
mA
−2
320
mA
µA
−320
10
0.006
30
0.01
µA
µW
%/%
125/12
kHz
0.009
0.035
%
%
4
36
20/64
30/60
µs
µs
nV/√Hz
nV-s
−110/−100
dB
Typ 値は、25°C および VDD = 5 V での平均測定値。
抵抗ポジション非直線性誤差 R-INL は、最大抵抗ワイパー・ポジションと最小抵抗ワイパー・ポジションとの間で測定された理論値からの差を表します。 R-DNL は、
連続タップ・ポジション間での理論値からの相対的ステップ変化を表します。 IWB = (VDD − 1)/RWB (図 27 を参照)。
3
INL と DNL は、RDAC を電圧出力 D/A コンバータと同様のポテンショメータ分圧器として設定して、VW で測定。 VA = VDD かつ VB = VSS。 DNL 仕様規定値の最大±1
LSB は、単調動作状態で保証(図 28 参照)。
4
抵抗ピン A、抵抗ピン B、抵抗ピン W の極性は相対的に制約されません。 両電源動作では、グラウンドを基準としたバイポーラ信号の調整が可能です。
5
設計上保証しますが、出荷テストは行いません。
6
同相モード・リーク電流は、ピン B、ピン B、ピン W の任意のピンから同相モード・バイアス・レベル VDD/2 までの DC リークを測定。
7
EEMEM リストア・モード電流は不連続です。 EEMEM ロケーションを読出して RDAC レジスタへ転送するとき、電流が消費されます。
8
PDISS は (IDD × VDD) + (ISS × VSS)で計算されます。
9
すべての動特性では、VDD = +2.5 V かつ VSS = -2.5 V を使用。
2
Rev. E
－ 5/30 －
AD5235
インターフェース・タイミングとEEMEMの信頼性特性—25 kΩ、250 kΩバージョン
設計上保証しますが、出荷テストは行いません。測定値のロケーションについては、タイミング図のセクションを参照してください。す
べての入力制御電圧はtR = tF = 2.5 ns (3 Vの 10%から 90%)で規定し、1.5 Vの電圧レベルからの時間とします。スイッチング特性は、VDD =
2.7 Vと 5 Vを使って測定。
表 2.
Parameter
Symbol
Clock Cycle Time (tCYC)
CS Setup Time
t1
t2
CLK Shutdown Time to CS Rise
t3
Input Clock Pulse Width
Data Setup Time
Data Hold Time
CS to SDO-SPI Line Acquire
t4, t5
t6
t7
t8
CS to SDO-SPI Line Release
t9
CLK to SDO Propagation Delay
CLK to SDO Data Hold Time
CS High Pulse Width 3
2
t10
t11
t12
Conditions
Clock level high or low
From positive CLK transition
From positive CLK transition
RP = 2.2 kΩ, CL < 20 pF
RP = 2.2 kΩ, CL < 20 pF
Min
Typ 1
Max
Unit
20
10
ns
ns
1
tCYC
10
5
5
40
ns
ns
ns
ns
50
ns
50
ns
ns
ns
0
10
CS High to CS High3
t13
4
tCYC
RDY Rise to CS Fall
t14
0
ns
CS Rise to RDY Fall Time
t15
Store EEMEM Time 4, 5
Read EEMEM Time4
CS Rise to Clock Rise/Fall Setup
t16
t16
t17
Preset Pulse Width (Asynchronous) 6
Preset Response Time to Wiper Setting6
tPRW
tPRESP
Power-On EEMEM Restore Time6
tEEMEM
FLASH/EE MEMORY RELIABILITY
Endurance 7
Applies to Instructions 0x2, 0x3
Applies to Instructions 0x8, 0x9, 0x10
0.15
0.3
ms
15
7
50
30
ms
µs
ns
10
50
PR pulsed low to refresh wiper positions
TA = 25°C
ns
30
30
µs
µs
1
MCycles
100
Data Retention 8
kCycles
100
1
Years
Typ 値は、25°C および VDD = 5 V での平均測定値。
伝搬遅延は、VDD、RPULL-UP、CL の値に依存します。
3
RDY ピンをアクティブにしないコマンドに対して有効。
4
命令 2、命令 3、命令 8、命令 9、命令 10 およびPRハードウェア・パルスに対してのみ RDY ピンはロー・レベルになります。すなわち、 CMD_8 約 20 μs; CMD_9、
CMD_10 約 7 μs; CMD_2、CMD_3 約 15μs; PRハードウェア・パルス約 30μs。
5
EEMEM 保存時間は、温度と EEMEM 書込みサイクルに依存します。 低温と長い書込みサイクルではタイミングが長くなると予測されます。
6
図 2 と図 3 には示してありません。
7
書込み可能回数は、JEDEC Std.22 メソッド A117 に基づき 100,000 回で評価し、-40 °C、+25 °C、+85 °C で測定。
8
JEDEC Std. 22、メソッド A117 に基づくジャンクション温度(TJ) = 85 °C と等価。 活性エネルギー1eV に基づくデータ保持寿命は、フラッシュ/EE メモリではジャンク
ション温度が上昇すると短くなります。
2
Rev. E
－ 6/30 －
AD5235
タイミング図
CPHA = 1
t12
CS
t2
CLK
CPOL = 1
t5
t13
t3
t1
B23
B0
t17
t4
t7
SDI
t6
HIGH
OR LOW
B23 (MSB)
t8
t11
t10
B24*
SDO
HIGH
OR LOW
B0 (LSB)
B23 (MSB)
t9
B0 (LSB)
t14
t15
t16
02816-002
RDY
*THE EXTRA BIT THAT IS NOT DEFINED IS NORMALLY THE LSB OF THE CHARACTER PREVIOUSLY TRANSMITTED.
THE CPOL = 1 MICROCONTROLLER COMMAND ALIGNS THE INCOMING DATA TO THE POSITIVE EDGE OF THE CLOCK.
図 2.CPHA = 1 でのタイミング図
CPHA = 0
CS
t12
t1
t2
CLK
CPOL = 0
t3
t5
B23
t13
t17
B0
t4
t7
SDI
t6
HIGH
OR LOW
B23 (MSB IN)
t8
HIGH
OR LOW
B0 (LSB)
t10
t11
t9
SDO
B23 (MSB OUT)
B0 (LSB)
*
t14
t15
t16
*THE EXTRA BIT THAT IS NOT DEFINED IS NORMALLY THE MSB OF THE CHARACTER JUST RECEIVED.
THE CPOL = 0 MICROCONTROLLER COMMAND ALIGNS THE INCOMING DATA TO THE POSITIVE EDGE OF THE CLOCK.
図 3.CPHA = 0 でのタイミング図
Rev. E
－ 7/30 －
02816-003
RDY
AD5235
絶対最大定格
特に指定のない限り、TA = 25 °C。
表 3.
Parameter
Rating
VDD to GND
VSS to GND
VDD to VSS
VA, VB, VW to GND
IA, IB, IW
Pulsed 1
Continuous
Digital Input and Output Voltage to GND
Operating Temperature Range 2
Maximum Junction Temperature (TJ max)
Storage Temperature Range
Lead Temperature, Soldering
Vapor Phase (60 sec)
Infrared (15 sec)
Thermal Resistance
Junction-to-Ambient θJA,TSSOP-16
Junction-to-Case θJC, TSSOP-16
Package Power Dissipation
–0.3 V to +7 V
+0.3 V to −7 V
7V
VSS − 0.3 V to VDD + 0.3 V
±20 mA
±2 mA
−0.3 V to VDD + 0.3 V
−40°C to +85°C
150°C
−65°C to +150°C
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。
ESDの注意
ESD（静電放電）の影響を受けやすいデバイスで
す。電荷を帯びたデバイスや回路ボードは、検知さ
れないまま放電することがあります。本製品は当社
独自の特許技術である ESD 保護回路を内蔵してはい
ますが、デバイスが高エネルギーの静電放電を被っ
た場合、損傷を生じる可能性があります。したがっ
て、性能劣化や機能低下を防止するため、ESD に対
する適切な予防措置を講じることをお勧めします。
215°C
220°C
150°C/W
28°C/W
(TJ max − TA)/θJA
最大ピン電流は、スイッチの最大処理電流、パッケージ最大消費電力、A ピ
ン、B ピン、W ピン内の任意の 2 ピン間の、設定された抵抗での最大入力電
圧により制約されます。
2
不揮発性メモリの書込みを含みます。
1
Rev. E
－ 8/30 －
AD5235
ピン配置およびピン機能説明
16
RDY
SDI 2
15
CS
SDO 3
14
PR
WP
GND 4
AD5235
13
VSS 5
TOP VIEW
(Not to Scale)
12
VDD
A1 6
11
A2
W1 7
10
W2
B1 8
9
B2
02816-005
CLK 1
図 4.ピン配置
表 4.ピン機能の説明
ピン番号
記号
説明
1
CLK
シリアル入力レジスタ・クロック。クロックの立上がりエッジで 1 ビットずつシフト入力。
2
SDI
シリアル・データ入力。CLK クロックの立上がりエッジで 1 ビットずつシフト入力。MSB ファーストでロード。
3
SDO
シリアル・データ出力。ディジーチェーンとリードバックで機能。コマンド 9 とコマンド 10 によりSDO出力が読出し
機能用にアクティブ化されます。データ・ワードの前後でクロック極性に応じて 24 または 25 クロック・パルス間遅延
されます( 図 2 と 図 3 参照)。他のコマンドでは、SDOから前にロードされたSDIビット・パターンがシフト出力され、
クロック極性に応じて 24 または 25 クロック・パルス間遅延されます ( 図 2 と 図 3 参照)。前にシフト出力されたSDI
は、ディジーチェイン接続された複数のデバイスに使用することができます。SDOを使用する場合は、1 kΩ～10 kΩの
プルアップ抵抗が必要です。
4
GND
グラウンド・ピン、ロジック・グラウンド基準。
5
VSS
負電源。単電源アプリケーションで 0 V へ接続してください。VSS を両電源で使用する場合は、データを EEMEM へ保
存する際に 15 ms 間 2 mA のシンク電流が必要です。
6
A1
RDAC1 のピン A。
7
W1
RDAC1 のワイパー・ピン。ADDR(RDAC1) = 0x0。
8
B1
RDAC1 のピン B。
9
B2
RDAC2 のピン B。
10
W2
RDAC2 のワイパー・ピン。ADDR(RDAC2) = 0x1。
11
A2
RDAC2 のピン A。
12
VDD
正の電源。
13
WP
オプションの書込み保護。アクティブ・ローのとき、WPは現在の内容の変更を禁止します(ただしPRストローブは除
く)。CMD_1 と COMD_8 は、RDAC レジスタを EEMEM の値にリセットします。使用しない場合は、WPを VDD に接続
してください。
14
PR
オプションのハードウェア・オーバーライド・プリセット・ピン。スクラッチ・パッド・レジスタを EEMEM レジスタ
の現在の内容でリセットします。ユーザが EEMEM に新しい値をロードするまで、出荷時デフォルト値のミッドスケー
ルがロードされます(PRはロジック・ハイ・レベルへの変化でアクティブになります)。使用しない場合は、PRを VDD に
接続してください。
15
CS
シリアル・レジスタ・チップ・セレクト、アクティブ・ロー。CSがロジック・ハイ・レベルに戻ると、シリアル・レジ
スタの動作が開始されます。
16
RDY
レディ。アクティブ・ハイのオープン・ドレイン出力。命令 2、命令 3、命令 8、命令 9、命令 10 およびPRの終了を識
別します。
Rev. E
－ 9/30 －
AD5235
代表的な性能特性
0.20
0.20
+85°C
+25°C
–40°C
0.15
0.15
DNL ERROR (LSB)
0.05
0
–0.05
0.10
0.05
0
–0.05
–0.10
400
600
800
1000
DIGITAL CODE
–0.15
0
POTENTIOMETER MODE TEMPCO (ppm/°C)
DNL ERROR (LSB)
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0
–0.02
200
400
600
800
1000
DIGITAL CODE
25kΩ
250kΩ
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
02816-007
0
0
256
512
768
図 9.(∆VW/VW)/∆T × 106 ポテンショメータ・モード温度係数
200
+85°C
+25°C
–40°C
INL ERROR (LSB)
0.10
0.05
0
–0.05
–0.10
160
140
120
100
80
60
40
20
–0.15
0
200
400
600
800
DIGITAL CODE
1000
02816-008
0
–0.20
0
256
512
768
1023
CODE (Decimal)
図 10.(∆RWB/RWB)/∆T × 106 可変抵抗器モード温度係数
図 7.コード対 R-INL、TA = −40°C、+25°C
+85°C オーバーレイ、RAB = 25 kΩ
Rev. E
25kΩ
250kΩ
180
RHEOSTAT MODE TEMPCO (ppm/°C)
0.15
1023
CODE (Decimal)
図 6.コード対 DNL、TA = −40°C、+25°C
+85°C オーバーレイ、RAB = 25 kΩ
0.20
1000
800
200
0.12
–0.04
600
図 8.コード対 R-DNL、TA = −40°C、+25°C
+85°C オーバーレイ、RAB = 25 kΩ
+85°C
+25°C
–40°C
0.14
400
DIGITAL CODE
図 5.コード対 INL、TA = −40°C、+25°C
+85°C オーバーレイ、RAB = 25 kΩ
0.16
200
02816-010
200
02816-006
0
02816-009
–0.10
–0.15
－ 10/30 －
02816-011
INL ERROR (LSB)
0.10
–0.20
+85°C
+25°C
–40°C
AD5235
60
2.7V
3.0V
3.3V
5.0V
5.5V
40
300
IDD (µA)
WIPER ON RESISTANCE (Ω)
50
2.7V
3.0V
3.3V
5.0V
5.5V
400
30
200
20
100
0
200
400
600
800
1000
CODE (Decimal)
0
02816-012
0
3
4
5
図 14.デジタル入力電圧対 IDD
0.12
3
IDD
IDD
IDD
IDD
IDD
2
= 2.7V
= 3.3V
= 3.0V
= 5.0V
= 5.5V
0.10
250kΩ
0.08
THD + N (%)
1
IDD/ISS (µA)
2
VDIO (V)
図 11.コード対ワイパー・オン抵抗
0
0.06
0.04
–1
–3
–40
ISS
ISS
ISS
ISS
ISS
25kΩ
= 2.7V
= 3.3V
= 3.0V
= 5.0V
= 5.5V
–20
0.02
0
20
40
60
80 85
TEMPERATURE (°C)
0
10
02816-013
–2
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
図 15.THD +ノイズの周波数特性
図 12.IDD の温度特性
10
50
FULL SCALE
MIDSCALE
ZERO SCALE
40
THD + N (%)
1
30
I DD (µA)
1
02816-115
0
02816-015
10
0.1
250kΩ
20
25kΩ
0.01
1
2
3
4
5
6
7
8
9
FREQUENCY (MHz)
10
0.001
0.0001
02816-014
0
0.001
0.01
0.1
AMPLITUDE (V rms)
図 16.振幅対 THD +ノイズ
図 13.クロック周波数対 IDD、RAB = 25 kΩ
Rev. E
－ 11/30 －
1
10
02816-116
10
AD5235
0
3
VDD = 5V ± 10% AC
VSS = 0V, VA = 4V, VB = 0V
MEASURED AT VW WITH CODE = 0x200
TA = 25°C
–10
0
–20
RAB = 250kΩ
–6
f–3dB = 12kHz
–9
f–3dB = 125kHz
RAB = 25kΩ
–40
–50
–60
VDD/VSS = ±2.5V
VA = 1V rms
D = MIDSCALE
–70
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
–80
10
02816-016
–12
1k
RAB = 250kΩ
–30
100
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
02816-019
GAIN (dB)
–3
PSRR (dB)
RAB = 25kΩ
図 20.PSRR の周波数特性
図 17.抵抗対−3 dB帯域幅( 図 33 参照)
0
CODE 0x200
–10
0x100
0x080
GAIN (dB)
–20
VDD
0x040
0x020
–30
0x010
VW (FULL SCALE)
0x008
–40
0x004
VDD = 5V
VA = 5V
VB = 0V
TA = 25°C
1V/DIV
0x001
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
10µs/DIV
図 21.パワーオン・リセット
図 18.ゲイン対周波数対コード、RAB = 25 kΩ ( 図 33 参照)
0
2.5196
CODE 0x200
–10
0x100
2.512
0x080
2.508
0x040
AMPLITUDE (V)
GAIN (dB)
–20
0x020
–30
0x010
–40
0x008
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
1M
2.4796
0
20
40
60
80
TIME (µs)
図 19.ゲイン対周波数対コード、RAB = 250 kΩ ( 図 33 参照)
Rev. E
2.496
2.484
02816-018
1k
2.500
2.488
0x002
0x001
–60
2.504
2.492
0x004
–50
VDD = VSS = 5V
CODE = 0x200 TO 0x1FF
2.516
100
120
144
02816-021
1k
02816-017
–60
02816-020
0x002
–50
図 22.ミッドスケール・グリッチ・エネルギー、RAB = 25 kΩ
－ 12/30 －
AD5235
2.60
2.3795
2.376
2.372
WIPER VOLTAGE (V)
2.55
AMPLITUDE (V)
2.368
2.364
2.360
2.356
2.352
2.50
2.45
2.348
2.40
20
40
60
80
100
120
144
TIME (µs)
0
0.5
1.0
1.5
図 25.デジタル・フィードスルー
図 23.ミッドスケール・グリッチ・エネルギー、RAB = 250 kΩ
100
VDD = 5V
TA = 25°C
THEORECTICAL (IWB_MAX – mA)
CS (5V/DIV)
CLK (5V/DIV)
02816-023
SDI (5V/DIV)
IDD (2mA/DIV)
VA = VB = OPEN
TA = 25°C
10
1
RAB = 25kΩ
0.1
RAB = 250kΩ
0.01
0
128
256
384
512
640
CODE (Decimal)
図 24.時間対 IDD、EEMEM へのデータ保存時
Rev. E
2.0
TIME (µs)
図 26.コード対 IWB_MAX
－ 13/30 －
768
896
1023
02816-025
0
02816-022
2.3399
02816-126
2.344
AD5235
テスト回路
図 27 ～図 37に、仕様のセクションで使用したテスト条件を示します。
NC
A
DUT B
5V
IW
W
VIN
VMS
OFFSET BIAS
02816-026
NC = NO CONNECT
VOUT
OP279
OFFSET
GND
B
図 27.抵抗ポジションの非直線性誤差
(可変抵抗器動作; R-INL、R-DNL)
02816-030
DUT
A
W
図 31.反転ゲイン
5V
VMS
OFFSET
GND
A
DUT
B
02816-031
W
B
OFFSET BIAS
図 32.非反転ゲイン
図 28.ポテンショメータ分圧器の非直線性誤差
(INL、DNL)
+15V
A
A
VMS2
W
W
VIN
IW = VDD/RNOMINAL
DUT
DUT
OP42
B
OFFSET
GND
VW
2.5V
02816-028
RW = [VMS1 – VMS2]/IW
VOUT
–15V
B
VMS1
VOUT
W
02816-032
A
V+
OP279
VIN
V+ = VDD
1LSB = V+/2N
02816-027
DUT
図 33.ゲインの周波数特性
図 29.ワイパー抵抗
RSW =
DUT
~
B
PSRR (dB) = 20 LOG
W
VMS
PSS (%/%) =
(
ΔVDD
B
)
ΔVMS%
ΔVDD%
A = NC
–
VSS TO VDD
図 34.オン抵抗増分
図 30.電源除去比
(PSS、PSRR)
Rev. E
+
ISW
02816-029
V+
A
ΔVMS
－ 14/30 －
0.1V
02816-033
V+ = VDD ±10%
VDD
CODE = 0x00
W
VA
0.1V
ISW
AD5235
NC
200µA
VSS GND
B
ICM
W
TO OUTPUT
PIN
VCM
NC
NC = NO CONNECT
VDD
VIN
NC
B1
A2
RDAC2
W2
W1
VSS
VOUT
B2
CTA = 20 LOG[VOUT/VIN]
NC = NO CONNECT
図 36.アナログ・クロストーク
Rev. E
IOH
図 37.VOH と VOL 測定時の負荷回路
(ダイオード・ブリッジ・テスト回路は 2.2 kΩ の
RPULL-UP を使うアプリケーション回路と等価)
02816-035
RDAC1
VOH (MIN)
OR
VOL (MAX)
CL
50pF
200µA
図 35.同相モード・リーク電流
A1
IOL
02816-036
A
02816-034
VDD
DUT
－ 15/30 －
AD5235
動作原理
AD5235 デジタル・ポテンショメータは、真の変数抵抗として
動作するようにデザインされています。抵抗のワイパー・ポジ
ションは、RDAC レジスタの値により決定されます。RDAC レ
ジスタはスクラッチパッド・レジスタのように動作するため、
抵抗設定値の変更回数には制限がありません。スクラッチ・パ
ッド・レジスタには、標準の SPI シリアル・インターフェース
を使って 24 ビットのデータ・ワードをロードすることにより、
任意のポジション値を書込むことができます。データ・ワード
のフォーマットは、先頭の 4 ビットがコマンド、次の 4 ビット
がアドレス、最後の 16 ビットがデータになっています。特定の
値を設定すると、この値を対応する EEMEM レジスタに保存す
ることができます。それ以降のパワーアップでは、ワイパー設
定にその値が自動的にロードされます。
EEMEM レジスタへのデータの保存には約 15 ms かかり、約 2
mA を消費します。この保存処理時には、シフトレジスタがロ
ックされて値の変化を防止します。RDY ピンは、ロー・レベ
ル・パルスで、この EEMEM 保存処理の完了を表示します。13
個のアドレスを持つ各 2 バイトのユーザ定義のデータもあり、
これらはアドレス 2～アドレス 14 の EEMEM レジスタに保存す
ることができます。
次の命令により、ユーザの書込みをサポートしています(詳細に
ついては、表 7を参照してください)。
0.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
無動作。
EEMEM の内容を RDAC へ読出し。
RDAC の設定を EEMEM に保存します。
RDAC の設定またはユーザ・データを EEMEM に保存しま
す。
6dB デクリメントさせます。
すべてを 6dB デクリメントします。
1 ステップ・デクリメントさせます。
すべてを 1 ステップ・デクリメントさせます。
EEMEM の内容を RDAC にリセットします。
SDO から EEMEM の内容を読出します。
SDO から RDAC ワイパー設定値を読出します。
RDAC へのデータを書込みます。
6dB インクリメントさせます。
すべてを 6dB インクリメントします。
1 ステップ・インクリメントさせます。
すべてを 1 ステップ・インクリメントさせます。
表 14 ～ 表 20 に、これらのコマンドを使った書込み例を示しま
す。
Rev. E
スクラッチ・パッドとEEMEMの書込み
スクラッチ・パッド・レジスタ(RDACレジスタ)は、デジタル・
ポテンショメータのワイパー・ポジションを直接制御します。
たとえば、スクラッチ・パッド・レジスタに全ビット0をロード
すると、ワイパーは可変抵抗のBピンに接続されます。スクラ
ッチ・パッド・レジスタは標準のロジック・レジスタであるた
め、許容変更回数には制限がありませんが、EEMEMには消去/
書込みサイクル数に制限があります。
基本動作
可変抵抗ワイパー・ポジション設定の基本モード(スクラッチ・
パッド・レジスタの書込み)は、コマンド命令11 (0xB)、アドレ
ス0、ワイパー・ポジション・データをシリアル・データ入力レ
ジスタにロードすることにより実行されます。目的のワイパ
ー・ポジションを決めたら、ユーザは命令2 (0x2)をシリアル・
データ入力レジスタにロードします。この命令は、設定値を該
当するEEMEMレジスタへ保存します。15 ms後に、ワイパー・
ポジションは不揮発性EEMEMロケーションに永久的に保存さ
れます。
表 5 に、シリアル・データ入力(SDI)ワード・シーケンスを示す
アプリケーション・プログラミング例とSDOピン上のシリア
ル・データ出力を16進数フォーマットで示します。
表 5.RDAC 設定値の EEMEM レジスタへの書込みと保存
SDI
SDO
Action
0xB00100
0xXXXXXX
0x20XXXX
0xB00100
0xB10200
0x20XXXX
0x21XXXX
0xB10200
Writes data 0x100 to the RDAC1 register,
Wiper W1 moves to 1/4 full-scale position.
Stores RDAC1 register content into the
EEMEM1 register.
Writes Data 0x200 to the RDAC2 register,
Wiper W2 moves to 1/2 full-scale position.
Stores RDAC2 register contents into the
EEMEM2 register.
システムのパワーオン時、スクラッチ・パッド・レジスタは対
応するEEMEMレジスタに直前に保存された値へ自動的にリセ
ットされます。工場出荷時のEEMEM値はミッドスケールです。
次の3つの手順により、スクラッチ・パッド・レジスタを
EEMEMレジスタの現在の値でリセットすることもできます。
先ず、命令1 (0x1)を実行して対応するEEMEM値を読出します。
次に、命令8(0x8)を実行して、両チャンネルのEEMEM値をリセ
ッ ト し ま す 。 最 後 に 、 PR ピ ン に パ ル ス を 入 力 す る と 、 両
EEMEM設定がリセットされます。ハードウェア制御のPR機能
を動作させる場合は、完全なパルス信号が必要です。 PRをロ
ー・レベルにすると、内部ロジックがワイパーをミッドスケー
ルに設定します。EEMEM値は、PRがハイ・レベルに戻るまで、
ロードされません。
－ 16/30 －
AD5235
VDD
EEMEMの保護
WP
デジタル入力および出力の構成
GND
すべてのデジタル入力はESD保護機能付きの高入力インピーダ
ンスであるため、大部分のデジタル・ソースから直接駆動する
ことができます。ロー・レベルでアクティブなPR と WP は、使
用しない場合VDD に接続しておく必要があります。すべてのデ
ジタル入力ピンには、プルアップ抵抗は内蔵されていません。
デジタル・ピンがフローティング状態になってノイズの多い環
境で誤トリガを発生させないために、これらのピンにはプルア
ップ抵抗を接続してください。これは、書込み時に駆動ソース
からデバイスを切り離すようなケースにも当てはまります。
SDOピンとRDYピンはオープン・ドレイン・デジタル出力であ
るため、これらの機能を使うときはプルアップ抵抗が必要です。
速度と消費電力との間のトレードオフを最適にするためには、
2.2 kΩのプルアップ抵抗を使用してください。
等価シリアル・データ入力/出力ロジックを図 38に示します。オ
ープン・ドレイン出力SDOは、チップ・セレクトCSがハイ・レ
ベルのき常にディスエーブルされます。デジタル入力のESD保
護を図 39と図 40に示します。
PR
VALID
COMMAND
COUNTER
WP
COMMAND
PROCESSOR
AND ADDRESS
DECODE
5V
RPULL-UP
CLK
SERIAL
REGISTER
(FOR DAISY
CHAIN ONLY)
SDO
CS
02816-037
GND
AD5235
SDI
図 38.等価デジタル入力および出力ロジック
VDD
図 40.等価WP入力保護
シリアル・データ・インターフェース
AD5235は、4線式のSPI互換デジタル・インターフェース(SDI、
SDO、CS、CLK)を内蔵しています。24ビットのシリアル・デー
タ・ワードはMSBファーストでロードされる必要があります。
ワードのフォーマットを表 6に示します。コマンド・ビット(C0
～C3)が、表 7に示すコマンドに従いデジタル・ポテンショメー
タの動作を制御します。A0～A3はアドレス・ビットです。A0は
RDAC1またはRDAC2のアドレス指定に使います。アドレス2～ア
ドレス14は、追加EEMEM用にユーザからアクセスすることがで
きます。アドレス15は工場テスト用に予約されています。表 9
に、EEMEMロケーションのアドレス・マップを示します。D0
～D9は、RDACレジスタの値です。D0～D15はEEMEMレジスタ
の値です。
AD5235は、正常動作のために24ビット(1フレーム)の倍数をカ
ウントするカウンタを内蔵しています。たとえば、AD5235は24
ビットまたは48ビット・ワードで動作しますが、23ビットまた
は25ビット・ワードで動作することはできません。また、デー
タの誤ロッキング(たとえばノイズにより発生)を防止するため、
CSがハイ・レベルになったときに、カウントが4の倍数でない
場合、カウンタはリセットされますが、4の倍数である場合には
レジスタ内に維持されます。さらに、AD5235には、CLKとSDI
なしでCSにパルスを入力すると、デバイスは前のコマンドを繰
り返すという機能があります(ただしパワーアップ時を除く)。
このため、CLKラインまたはCSラインに、実効ビット数パター
ンを変えてしまうような大きなノイズが存在しないように注意
する必要があります。
SPIインターフェースはCPHA = 1、CPOL = 1およびCPHA = 0、
CPOL = 0の2種類のスレーブ・モードで使うことができます。
CPHAとCPOLはコントロール・ビットと呼ばれ、ADuC812、
ADuC824 、 M68HC11 、 MC68HC16R1 、 MC68HC916R1 な ど の
MicroConverters®やマイクロプロセッサのSPIタイミングを制御
します。
INPUTS
300Ω
GND
02816-038
LOGIC
PINS
図 39.デジタル入力 ESD 保護の等価回路
Rev. E
INPUT
300 Ω
02816-039
書込み保護(WP)ピンは、スクラッチパッド・レジスタ値の変更
を禁止します(ただしEEMEM設定を除く)。この機能は、命令1、
命令8、PR パルスを使って復旧することができます。したがっ
て、ピンWPはハードウェアによるEEMEM保護機能を提供する
ことができます。
－ 17/30 －
AD5235
ディジーチェーン動作
シリアル・データ出力ピン(SDO)は2つの機能を持っています。
ワイパー設定値とEEMEM値を、それぞれ命令10と命令9を使っ
て読出すときに使うことができます。残りの命令(0～8、11～
15)は、複数のデバイスをディジーチェーン接続して同時動作さ
せた場合に有効です。ディジーチェーン接続は、最小のポー
ト・ピン数でICの制御を可能にします(図 41参照)。SDOピンに
はオープン・ドレインのNチャンネルFETが内蔵されており、こ
の機能を使う場合、プルアップ抵抗が必要です。図 41に示すよ
うに、前のパッケージのSDOピンを次のパッケージのSDIピン
に接続する必要があります。SDO-SDI 間インターフェースにプ
ルアップ抵抗と容量負荷があると、隣接デバイス間の遅延時間
が大きくなるため、クロック周期を長くする必要が生ずること
もあります。
2個のAD5235をディジーチェーン接続すると、48ビットのデー
タが必要になります。先頭の24ビット(4ビット・コマンド、4ビ
ット・アドレス、16ビット・データ)がU2に、同じフォーマット
の次の24ビットがU1に、それぞれ出力されます。48ビットがす
べてそれぞれのシリアル・レジスタに入力されるまで、CSをロ
ー・レベルに維持しておく必要があり、その後でCSをハイ・レ
ベルにして、動作を完了させます。
VDD
AD5235
SDI U1 SDO
CS
CLK
AD5235
CLK
CS
パワーアップ・シーケンス
ピンA、ピンB、ピンWでの電圧コンプライアンスを制限するダ
イオードが内蔵されているため(図 42)、ピンA、ピンB、ピンW
に電圧を加える前にVDDとVSSを加えることが重要です。そうし
ないと、ダイオードが順方向バイアスされて、意図せずにVDD
とVSSに電源が接続されてしまいます。たとえば、VDDの前にピ
ンAとピンBの間に5 Vを加えると、VDDピンは4.3 Vになります。
これによりデバイスが壊れることはありませんが、残りのユー
ザ・システムの部分に悪影響を与えることがあります。最適な
パワーアップ・シーケンスは、GND、VDD、VSS、デジタル入力、
VA、VB、VWの順序です。電源投入シーケンスVA、VB、VW、デ
ジタル入力の順は、VDDとVSSの投入後であれば、重要ではあり
ません。
パワーアップ・シーケンスと電源のランプ・レートに無関係に、
VDD と VSS の 投 入 時 、 パ ワ ー オ ン ・ プ リ セ ッ ト が 起 動 し 、
EEMEMに保存された値をRDACレジスタに転送します。
SDI U2 SDO
レイアウトと電源のバイパス
02816-040
MOSI
MICROCONTROLLER
SCLK SS
RP
2.2kΩ
AD5235のグラウンド・ピンは、主にデジタル・グラウンド基準
として使われます。デジタル・グラウンド・バウンズを最小に
するため、AD5235のグラウンド・ピンは共通グラウンドから離
れた所で接続する必要があります(図 43参照)。AD5235に対する
デジタル入力コントロール信号はデバイス・グラウンド・ピン
(GND)を基準とし、仕様のセクションに規定するロジック・レ
ベルを満たす必要があります。内蔵のレベル・シフト回路は、
デジタル入力レベルに無関係に、3本のピンの同相モード電圧範
囲をVSSからVDDへ確実に拡張します。
小型で最小リード長によるレイアウト・デザインは重要です。
入力までの線は、最小の導体長で可能な限り真っ直ぐにします。
グラウンド・パスの抵抗とインダクタンスは小さくする必要が
あります。
図 41.SDO を使ったディジーチェーン接続
ピン電圧の動作範囲
AD5235の正側VDD電源と負側VSS電源により、3端子デジタル・
ポテンショメータの動作限界が決定されます。VDDまたはVSSを
超えてピンA、ピンB、ピンWに入力される電源信号は、内蔵の
順方向バイアス・ダイオードによりクランプされます(図 42参
照)。
同様に、高品質のコンデンサを使って電源をバイパスして最適
な安定性を得ることも重要です。デバイスまでの電源線は、
0.01μF～0.1μFのディスク型またはチップ型セラミック・コンデ
ンサを使ってバイパスしてください。また、小さいESRを持つ
1μF～10μFのタンタル・コンデンサまたは電解コンデンサも電
源に接続して、過渡電圧を抑える必要があります(図 43)。
VDD
AD5235
VDD
A
VSS
W
C3
10µF
+
C1
0.1µF
C4
10µF
+
C2
0.1µF
VDD
VSS
02816-042
GND
B
図 43.電源のバイパス
02816-041
VSS
図 42.VDD と VSS により設定される最大ピン電圧
Rev. E
－ 18/30 －
AD5235
表 6 で、コマンド・ビットはC0～C3、アドレス・ビットはA0～A3、データビットD0～データビットD9 はRDACに使用、D0～D15 は
EEMEMに使用。
表 6. 24 ビットのシリアル・データ-ワード
MSB
RDAC
EEMEM
C3
C3
Command Byte 0
C2
C2
C1
C1
C0
C0
0
A3
0
A2
0
A1
Data Byte 1
A0
A0
X
D15
X
D14
B16
B15
X
D13
X
D12
Data Byte 0
X
D11
X
D10
D9
D9
D8
D8
D7
D7
D6
D6
D5
D5
D4
D4
D3
D3
LSB
D2
D2
D1
D1
コマンド命令コードは 表 7 に定めます。
表 7.コマンド動作の真理値表
1、 2、 3
Command Byte 0
Data Byte 1
B23
Data Byte 0
B8
B7
B0
Command
Number
C3
C2
C1
C0
A3
A2
A1
A0
X
…
D9
D8
D7
…
D0
Operation
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
X
0
X
0
X
0
X
A0
X
X
…
…
X
X
X
X
X
X
…
…
X
X
2
0
0
1
0
0
0
0
A0
X
…
X
X
X
…
X
34
0
0
1
1
A3
A2
A1
A0
D15
…
D8
D7
…
D0
45
0
1
0
0
0
0
0
A0
X
…
X
X
X
…
X
55
0
1
0
1
X
X
X
X
X
…
X
X
X
…
X
65
0
1
1
0
0
0
0
A0
X
…
X
X
X
…
X
75
0
1
1
1
X
X
X
X
X
…
X
X
X
…
X
8
1
0
0
0
0
0
0
0
X
…
X
X
X
…
X
9
1
0
0
1
A3
A2
A1
A0
X
…
X
X
X
…
X
10
1
0
1
0
0
0
0
A0
X
…
X
X
X
…
X
11
1
0
1
1
0
0
0
A0
X
…
D9
D8
D7
…
D0
125
1
1
0
0
0
0
0
A0
X
…
X
X
X
…
X
135
1
1
0
1
X
X
X
X
X
…
X
X
X
…
X
145
1
1
1
0
0
0
0
A0
X
…
X
X
X
…
X
155
1
1
1
1
X
X
X
X
X
…
X
X
X
…
X
NOP. Do nothing. See Figure 19
Restore EEMEM (A0) contents to RDAC (A0)
register. See Figure 16.
Store wiper setting. Store RDAC (A0) setting to
EEMEM (A0). See Figure 15.
Store contents of Serial Register Data Byte 0
and Serial Register Data Bytes 1 (total 16 bits)
to EEMEM (ADDR). See Figure 18.
Decrement by 6 dB. Right-shift contents of
RDAC (A0) register, stop at all 0s.
Decrement all by 6 dB. Right-shift contents of
all RDAC registers, stop at all 0s.
Decrement contents of RDAC (A0) by 1,
stop at all 0s.
Decrement contents of all RDAC registers by 1,
stop at all 0s.
Reset. Refresh all RDACs with their corresponding
EEMEM previously stored values.
Read contents of EEMEM (ADDR) from
SDO output in the next frame. See Figure 19.
Read RDAC wiper setting from SDO output
in the next frame. See Figure 20.
Write contents of Serial Register Data Byte 0
and Serial Register Data Byte 1 (total 10 bits)
to RDAC (A0). See Figure 14.
Increment by 6 dB: Left-shift contents of RDAC
(A0), stop at all 1s. See Figure 17.
Increment all by 6 dB. Left-shift contents of
all RDAC registers, stop at all 1s.
Increment contents of RDAC (A0) by 1,
stop at all 1s. See Figure 15.
Increment contents of all RDAC registers by 1,
stop at all 1s.
1
SDO 出力は、データ・クロックの最後の 24 ビットをシフト出力してディジーチェーン動作のシリアル・レジスタへ入力します。例外: 命令 9 または命令 10 の後ろに
続くすべての命令に対して、選択された内部レジスタのデータがデータバイト 0 とデータバイト 1 に出力されます。また、シリアル・レジスタ値を完全にクロック
で出力するために、命令 9 と命令 10 に続く命令は 24 ビットのデータ・ワードである必要があります。
2
RDAC レジスタは揮発性のスクラッチ・パッド・レジスタであり、パワーオン時に対応する不揮発性 EEMEM レジスタ値でリセットされます。
3
CSストローブがロジック・ハイ・レベルに戻ったとき、これらの動作が実行されます。
4
命令 3 は、2 データバイト (16 ビット・データ)を EEMEM に書込みます。 アドレス 0 とアドレス 1 の場合、最後の 10 ビットのみがワイパー・ポジション設定値とし
て有効です。
5
インクリメント命令、デクリメント命令、シフト命令は、シフトレジスタのデータバイト 0 とデータバイト 1 の値を無視します。
Rev. E
－ 19/30 －
D0
D0
AD5235
AD5235デジタル・ポテンショメータは、これらの汎用的な調整
デバイスで使用可能な広範囲なアプリケーションに対応できる
ユーザ・プログラミング機能のセットを内蔵しています。
主要なプログラミング機能としては次の内容が含まれます。





スクラッチ・パッドへの任意の値の書込み
EEMEM レジスタ内のスクラッチ・パッド RDAC レジスタ
値の不揮発性メモリ保存
RDAC ワイパー・レジスタに対するインクリメント命令と
デクリメント命令
±6 dB のレベル変化を可能にする RDAC ワイパー・レジス
タの左および右ビット・シフト
26 バイトのユーザ・アドレス指定可能な追加不揮発性メモ
リ
連続なインクリメント命令とデクリメント命令
インクリメントおよびデクリメント命令(命令14、命令15、命令
6、命令7)は、連続なステップ調整アプリケーションに便利です。
これらのコマンドは、デバイスに対してインクリメントまたは
デクリメント・コマンドをコントローラから送信させるだけで
済むため、マイクロコントローラのソフトウェア・コーディン
グを簡単にします。調整は個々のポテンショメータごとに、ま
たは両ワイパー・ポジションを同時に変更するポテンショメー
タ・グループで行うことができます。
インクリメント・コマンドの場合、命令14を実行すると、ワイ
パーが自動的に次の抵抗セグメント・ポジションに移動します。
マスター・インクリメント・コマンドの命令15は、すべての抵
抗ワイパーを1ポジション上に移動させます。
対数傾きモードの調整
4種類のプログラミング命令により、ワイパー・ポジション制御
の対数傾きインクリメントと対数傾きデクリメントを、個別ポ
テンショメータごとに、または両ワイパー・ポジションを同時
に変更するポテンショメータ・グループごとに行います。6 dB
インクリメントは命令12と命令13により、6 dBデクリメントは
命令4と命令5により、それぞれ実行されます。たとえば、ピン
Bに接続されたワイパーから開始して、インクリメント命令(コ
マンド命令12)を11回実行すると、ワイパーはAD5235 10ビット・
ポテンショメータのRBA (ピンB) ポジションの0%からRBAポジシ
ョンの100%まで6 dBステップで移動します。ワイパー・ポジシ
ョンが最大設定値に近づくと、最後の6 dBインクリメント命令
でワイパーがフルスケールの1023コード・ポジションに移動し
ます。それ以上6 dBインクリメント命令を実行しても、ワイパ
ー・ポジションはフルスケールを超えることはありません( 表 8
参照)。
表 8 に、RDACレジスタ・データビットに対するシフト機能の
動作を説明します。各行は、一連のシフト動作を表しています。
RDACレジスタ内のデータがゼロになり、さらにデータが左シ
フトされると、RDACレジスタがコード1に設定されるように、
左シフト12命令と左シフト13命令が変更されることに注意して
ください。同様に、RDACレジスタ内のデータがミッドスケー
ル以上になると、データが左シフトされて、RDACレジスタ内
のデータは自動的にフルスケールに設定されます。これにより、
左シフト機能は可能な限り理想的な対数調整に近づきます。
右シフト4命令と右シフト5命令は、LSB = 0のときにのみ理想的
です(理想ログ=誤差なし)。LSBが1の場合は、右シフト機能は
1/2 LSBの誤差を発生し、図 44に示す対数誤差に依存するビット
数に変換されます。図 44 に、AD5235の奇数ビット数の誤差を示
します。
表 8.6dB ステップ・インクリメントとデクリメントの詳しい左
および右シフト機能
Left-Shift (+6 dB/Step)
Right-Shift(–6 dB/Step)
00 0000 0000
00 0000 0001
00 0000 0010
00 0000 0100
00 0000 1000
00 0001 0000
00 0010 0000
00 0100 0000
00 1000 0000
01 0000 0000
10 0000 0000
11 1111 1111
11 1111 1111
11 1111 1111
01 1111 1111
00 1111 1111
00 0111 1111
00 0011 1111
00 0001 1111
00 0000 1111
00 0000 0111
00 0000 0011
00 0000 0001
00 0000 0000
00 0000 0000
00 0000 0000
RDACレジスタ内のデータ値と、各右シフト4コマンド実行と右
シフト5コマンド実行に対するワイパー・ポジションとの間での、
対数曲線との実際の対応には、奇数ビット数でのみ誤差が発生
します。偶数ビット数では誤差がなく理想的です。図 44 に、
AD5235の対数誤差 [20 × log10 (誤差/コード)]のプロットを示します。
たとえば、コード3の対数誤差 = 20 ×log10 (0.5/3) = -15.56 dBであ
り、これはワースト・ケースになります。対数誤差のプロット
は、コードが小さくなると、大きくなります(図 44参照)。
6 dBステップのインクリメントとデクリメントは、ビットを内
部でそれぞれ左および右にシフトすることにより実現されます。
次に、一定条件下での非理想的な±6 dBステップの調整について
説明します。
0
–20
GAIN (dB)
高度な制御モード
–40
–80
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
CODE (From 1 to 1023 by 2.0 × 103)
図 44.奇数ビット数の場合の対数誤差の一致度
(偶数ビット数では誤差なし)
Rev. E
－ 20/30 －
1.1
02816-043
–60
AD5235
たとえば、RAB_RATED = 250 kΩ、かつ SDO 内のデータが XXXX
XXXX 1001 1100 0000 1111 の場合、RAB_ACTUAL は次のように計
算されます。
CSの使用による前のコマンドの再実行
AD5235 のもう１つの小さな機能として、後続CSストローブで、
クロックとデータなしで、前のコマンドを繰り返す機能があり
ます。
MSB: 1 = 正
次の下位 7 ビット: 001 1100 = 28
下位 8 ビット: 0000 1111 = 15 × 2−8 = 0.06
% 偏差 = 28.06%
したがって、RAB_ACTUAL = 320.15 kΩ
内蔵追加不揮発性EEMEMの使い方
AD5235は追加ユーザEEMEMレジスタを内蔵しており、ここに
ユーザは他の部品のメモリ・データ、ルックアップ・テーブル、
システム識別情報などの16ビット・データを保存することがで
きます。表 9 に、機能ブロック図(図 1) でEEMEM1、EEMEM2、
26バイトのユーザEEMEM (13アドレス × 2バイト)と表示されて
いる内部メモリ・レジスタのアドレス・マップを示します。
RDAC構造
特許申請中のRDACには、ワイパー接続として機能するアナロ
グ・スイッチのアレイが付いた、等しい抵抗セグメントの複数
の連鎖が内蔵されています。ポジション数がデバイスの分解能
になります。AD5235は1024個の接続ポイントを持ち、0.1%より
精度の高い設定可能な分解能を提供します。図 45 に、RDACの
3本のピンの間の接続の等価な構造を示します。スイッチSWAと
SWBは常にオンで、データビットからデコードされた設定に応
じて、スイッチSW(0)～SW(2N - 1)の内の1つが一度に1回オンし
ます。スイッチは理想的でないため、50 Ωのワイパー抵抗(RW)
を持っています。ワイパー抵抗は、電源電圧と温度の関数です。
電源電圧が低くなると、または温度が高くなると、ワイパー抵
抗は大きくなります。出力抵抗の正確な予測が必要な場合は、
ワイパー抵抗の動作を知る必要があります。
表 9.EEMEM のアドレス・マップ
Address
EEMEM Content for …
1
2
3
4
…
15
16
0000
0001
0010
0011
…
1110
1111
RDAC11
RDAC2
USER12
USER2
…
USER13
RAB1 tolerance3
1
EEMEM ロケーション内に保存された RDAC データは、パワーオン時、また
は命令 1、8、PRの実行時に、対応する RDAC レジスタに転送されます。
2
USERx は内蔵不揮発性 EEMEM レジスタであり、命令 3 と命令 9 を使って定
数やその他の 16 ビット情報を、それぞれ保存および読出すことができます。
3
読出し専用。
SWA
A
SW(2N–1)
実際の端子間ピン抵抗の計算
RDAC
WIPER
REGISTER
AND
DECODER
抵抗偏差は工場出荷テスト時に EEMEM に保存されます。この
ため、実際の端子間抵抗を計算することができ、これはキャリ
ブレーション、偏差整合、高精度アプリケーションで役立ちま
す。この値は読出し専用で、RAB2 は RAB1 に一致し、typ 値 0.1%
です。
抵抗偏差は、EEMEMレジスタ 15 のデータの最後の 16 ビットに
格納されています。フォーマットは符号付きバイナリ・フォー
マットであり、MSBが符号を表し(0 =正、1 =負)、次の上位 7 ビ
ットは整数桁を、下位 8 ビットは小数桁を、それぞれ表します(
表 11 参照)。
RS = RAB
RS
W
SW(2N–2)
RS
SW(1)
RS
SW(0)
/2N
DIGITAL
CIRCUITRY
OMITTED FOR
CLARITY
SWB
B
02816-044
EEMEM No.
図 45.等価 RDAC 構造
表 10.各セグメントの公称抵抗
Device Resolution
25 kΩ
250 kΩ
1024-Step
24.4
244
表 11.端子間ピン抵抗の計算
Bit
D15
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
Sign
Mag
Sign
26
25
24
23
22
21
20
7 Bits for Integer Number
Rev. E
.
Decimal
Point
－ 21/30 －
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
2−1
2−2
2−3
2−4
2−5
2−6
2−7
2−8
8 Bits for Decimal Number
AD5235
可変抵抗のプログラミング
表 12.選択されたコードに対する RWB(D) (RAB = 25 kΩ の場合)
可変抵抗器動作
D (Dec)
RWB(D) (Ω)
Output State
1023
512
1
0
25,006
12,530
54.4
30
Full scale
Midscale
1 LSB
Zero scale (wiper contact resistor)
ピンAとピンBの間のRDACの公称抵抗(RAB)は、1024ポジション
(10ビット分解能)で25 kΩと250 kΩのものがあります。製品番号
の最後の桁が、公称抵抗値(たとえば、25 kΩ = 24.4Ω; 250 kΩ =
244Ω)を表しています。
RDACラッチ内の10ビット・データ・ワードがデコードされて、
1024通りの設定の内の1つを選択します。以下の節では、25 kΩ製
品の種々のコードにおける抵抗RWB の計算について説明します。
ワイパーの最初の接続は、Bピンでのデータ0x000から始まります。
ワイパー抵抗があるためRWB(0)は30 Ωです。これは公称抵抗と
は無関係です。2番目の接続は最初のタップ・ポイントであり、
ここではデータ0x001に対してRWB(1)は24.4Ω + 30Ω = 54.4Ωにな
ります。3番目の接続は次のタップ・ポイントで、データ0x002
に対してRWB(2) = 48.8Ω + 30Ω = 78.8Ωとなり、以後同様に続き
ます。LSBデータ値の各増加により、ワイパーは抵抗ラダーを
上に移動し、最後のタップ・ポイントRWB(1023) = 25006Ωに到
達するまで移動します。RDAC回路の簡略化した図については
図 45を参照してください。RWBを使用する場合、Aピンはフロ
ーティングにするか、またはワイパーに接続してください。
ゼロスケール状態では、有限なワイパー抵抗50Ωがあることに
注意してください。性能低下または内部スイッチの破壊を防止
するため、この状態でのWとBとの間の電流レベルが20 mAを超
えないように注意してください。
機械的ポテンショメータと同様に、RDACの置き換え品である
AD5235 は対称構造を持っています。ワイパーWとピンAとの間
の抵抗も、デジタルに制御された相補的な抵抗RWAを発生しま
す。図 46 に、種々のピン接続の対称的なプログラミングを示し
ます。RWAを使用する場合、Bピンはフローティングにするか、
またはワイパーに接続してください。RWA抵抗値に対する設定
は、最大値抵抗から開始されて、ラッチにロードされたデータ
の値が大きくなると、小さくなります。
この動作の一般的な変換式は次のようになります。
RWA (D ) 
100
RWB
75
表 13.選択されたコードに対する RWA(D) (RAB = 25 kΩ の場合)
50
25
0
0
256
512
CODE (Decimal)
768
1023
ピンWxとピンBxの間のプログラム出力抵抗を決定する一般式
は、次のようになります。
D
RWB (D) 
 R AB  RW
1024
D (Dec)
RWA(D) (Ω)
Output State
1023
512
1
0
54.4
12,530
25,006
25,030
Full scale
Midscale
1 LSB
Zero scale (wiper contact resistance)
RABのチャンネル間における代表的な分布は、同じパッケージ内
で±0.2%です。デバイス間のマッチングは、プロセス・ロット
に依存し、ワーストケースで±30%変動しますが、温度による
RABの変化は、温度係数35 ppm/°Cで発生します。
図 46.RWA(D)および RWB(D)対 10 進数コード
(1)
ここで、
Dは、RDACレジスタにロードされるデータの10進数表示。
RABはピンAとピンBの間の公称抵抗。
たとえば、表 12の出力抵抗値は与えられたRDACラッチ・コー
ドに対して設定されます(RAB = 25 kΩのデジタル・ポテンショメ
ータに適用)。
Rev. E
(2)
たとえば、表 13の出力抵抗値は与えられたRDACラッチ・コー
ドに対して設定されます(RAB = 25 kΩのデジタル・ポテンショメ
ータに適用)。
02816-045
RWA(D), RWB(D) (% RWF)
RWA
1024  D
 R AB  RW
1024
ポテンショメータ分圧器のプログラミング
電圧出力動作
デジタル・ポテンショメータは、ピンAとピンBの間に加えた入
力電圧に比例した出力電圧をワイパー・ピンから発生するよう
に構成することができます。たとえば、Aピンを5 Vに、Bピン
をグラウンドにそれぞれ接続すると、0 Vから開始して5 Vまで
の範囲の値を持つワイパーピン出力電圧を発生します。電圧の
各LSBは、ピンAとピンBに加えた電圧をポテンショメータ分圧
器のポジション分解能 2Nで除算した値に等しくなります。
－ 22/30 －
AD5235
AD5235は両電源でも動作するため、ピンAとピンBに与えられ
た任意の入力電圧に対して、グラウンドを基準としたVWの出力
電圧を決める式は、次のように表されます。
VW (D ) 
D
 V AB  V B
1024
プログラミング例
次のプログラミング例では、AD5235の種々の機能に対するイベ
ントの代表的なシーケンスを示します。命令とデータ・ワー
ド・フォーマットについては表 7を参照してください。SDIピン
とSDOピン上の命令番号、アドレス、データは、16進数を使っ
て表しています。
表 14.スクラッチパッドのプログラミング
SDI
SDO
Action
0xB00100
0xXXXXXX
0xB10200
0xB00100
Writes Data 0x100 into RDAC1 register,
Wiper W1 moves to 1/4 full-scale position.
Loads Data 0x200 into RDAC2 register,
Wiper W2 moves to 1/2 full-scale position.
SDO
Action
0x10XXXX
0xXXXXXX
Restores the EEMEM1 value to the
RDAC1 register.
表 17.1 ビット左シフトによる 6 dB ステップのインクリメント
SDI
SDO
Action
0xC0XXXX
0xXXXXXX
0xC1XXXX
0xC0XXXX
Moves Wiper 1 to double the present data
contained in the RDAC1 register.
Moves Wiper 2 to double the present data
contained in the RDAC2 register.
表 18.ユーザ・データの EEMEM への保存
SDI
SDO
Action
0x32AAAA
0xXXXXXX
0x335555
0x32AAAA
Stores Data 0xAAAA in the extra EEMEM
location USER1. (Allowable to address in
13 locations with a maximum of 16 bits of
data.)
Stores Data 0x5555 in the extra EEMEM
location USER2. (Allowable to address in
13 locations with a maximum of 16 bits of
data.)
表 19.メモリ・ロケーションからのデータのリードバック
表 15.RDAC をインクリメントして、ワイパー設定を EEMEM
へ保存
SDI
SDO
Action
0xB00100
0xXXXXXX
0xE0XXXX
0xB00100
0xE0XXXX
0xE0XXXX
Writes Data 0x100 into RDAC1 register,
Wiper W1 moves to 1/4 full-scale position.
Increments RDAC1 register by one to
0x101.
Increments RDAC1 register by one to
0x102. Continue until desired wiper
position is reached.
Stores RDAC2 register data into
EEMEM1. Optionally, tie WP to GND to
protect EEMEM values.
0xXXXXXX
SDI
(3)
式3では、VWがバッファされていて、ワイパー抵抗の影響は無視
できると仮定しています。分圧器モードでのデジタル・ポテン
ショメータの動作は、温度に対して正確な動作になります。こ
こで、出力電圧は絶対値ではなく、内部抵抗間の比に依存する
ため、ドリフトは15 ppm/°Cに改善されます。ピン電圧(VTERM)が
VSS < VTERM < VDDである限り、ピンA、ピンB、ピンW間には電
圧極性の制約がありません。
0x20XXXX
表 16.EEMEM 値の RDAC レジスタへの読出し
RDACのEEMEM値は、パワーオン、または PR ピンへのパルス
入力、または 表 16 に示す 2 つのコマンドにより、読出すこと
ができます。
SDI
SDO
Action
0x92XXXX
0xXXXXXX
0x00XXXX
0x92AAAA
Prepares data read from USER1 EEMEM
location.
NOP Instruction 0 sends a 24-bit word out
of SDO, where the last 16 bits contain the
contents in USER1 EEMEM location.
表 20.ワイパー設定のリードバック
SDI
SDO
Action
0xB00200
0xC0XXXX
0xXXXXXX
0xB00200
0xA0XXXX
0xC0XXXX
0xXXXXXX
0xA003FF
Writes RDAC1 to midscale.
Doubles RDAC1 from midscale to full
scale.
Prepares reading wiper setting from
RDAC1 register.
Reads back full-scale value from SDO.
EVAL-AD5235SDZ評価キット
アナログ・デバイセズは、SDPプラットフォームと組み合わせ
て使ってPCから制御できる扱い易いEVAL-AD5235SDZ評価キッ
トを提供しています。ドライブ・プログラムが含まれているた
め、プログラミング言語の知識は不要です。
Rev. E
－ 23/30 －
AD5235
アプリケーション情報
両電源によるバイポーラ動作
AD5235は両電源±2.5 Vで動作できるため、グラウンド基準の
AC信号またはバイポーラ動作の制御が可能です。VDDとVSSまで
のAC信号を直接ピンAとピンBの間に入力して、ピンWから出
力を得ることができます(代表的な回路接続については図 47を参
照してください)。
+2.5V
SS
SCLK
MOSI
A
W
MICROCONTROLLER
GND
±1.25V p-p
±2.5V p-p
AD5235
B
GND
VSS
D = MIDSCALE
–2.5V
同様に、W ピンと A ピンの容量は出力に接続されます(非表示);
このノードの影響は大きくないため、多くの場合補償を行わな
いことができます。
高電圧動作
VDD
CS
CLK
SDI
02816-046
VDD
あるいは、最悪ケースでのリンギングまたは発振を防止するこ
とができます。クリティカルなアプリケーションに対しては、
発振に適する C2 値を経験的に探す必要があります。一般に、
数 pF～数 10pF の範囲の C2 が補償に適しています。
デジタル・ポテンショメータはオペアンプの帰還パスまたは入
力パスに直接挿入してゲイン制御を行うことができます。ただ
し、Aピン―Bピン間、Wピン―Aピン間、Wピン―Bピン間の
各電圧は|5 V|を超えないものとします。高電圧ゲインが必要な
場合は、オペアンプ内で固定ゲインを設定し、デジタル・ポテ
ンショメータに入力調整を制御させます。図 49 に、簡単な構成
を示します。
C
R
図 47.両電源によるバイポーラ動作
2R
15V
AD5235
A
02816-047
VO
0V TO 15V
DAC
図 48.代表的な非反転ゲイン・アンプ
RDAC の B ピンの寄生容量がオペアンプの非反転ノードに接続
されると、1/βO の項にゼロ点が導入され 20 dB/dec となります。
これに対して、代表的なオペアンプのゲイン帯域幅積(GBP)は20 dB/dec の特性を持っています。大きな R2 と有限の C1 により、
ゼロ周波数はクロスオーバー周波数より十分低くなることが可能
です。このため、ゲイン勾配は 40 dB/dec になり、クロスオーバ
ー周波数でのシステム位相マージンは 0゜になります。入力に
方形波パルスまたはステップ関数を入力した場合、出力にリン
ギングまたは発振が発生します。また、2 つのゲイン値の間で切
り替えを行うことは、入力にステップを与えることと等価なため、
同様にリンギングが発生します。
DAC動作(図 50)の場合、負荷がRWBよりかなり大きくない限り、
デジタル・ポテンショメータの出力をバッファすることが一般
的です。バッファはインピーダンス変換として機能し、駆動す
る負荷を大きくすることができます。
オペアンプの GBP に応じて、帰還抵抗を小さくすると、ゼロ周
波数を十分遠くに持って行くことができるためこの問題を克服
することができます。しかし、補償コンデンサ C2 を使用して
C1 の影響を相殺させる方法の方が優れています。最適補償は
R1 ×C1 = R2 × C2 のとき得られます。R2 が変化するためこれは
オプションではありません。結果として、前述の関係を使い、
R2 が最大値になるように C2 を調整することができます。R2 を
小さい値に設定した場合、過補償になり性能が少し犠牲になる
ことがあります。
Rev. E
VO
同様に、デジタル・ポテンショメータがステップ変化する場合、
リンギングを制動するために補償コンデンサ C が必要になりま
す。反転ノードの漂遊容量が大きな帰還抵抗により大きくされ
た場合、効果が大きくなります。一般に、この問題の解消には、
C は数 pF コンデンサで十分です。
W
VI
V–
W
－ 24/30 －
5V
1 U1
VIN
VOUT
AD5235
GND
2
5V
3
AD1582
A
B
W
V+
AD8601
VO
V–
A1
図 50.ユニポーラ 10 ビット DAC
02816-049
B
U1
A1
図 49.15 V 電圧スパンの制御
R2
250kΩ
C1
11pF
A
B
C2
2.2pF
R1
47kΩ
V+
5V
デジタル・ポテンショメータは、非反転ゲイン・アンプとして
広くゲイン制御で使われています(図 48 参照)。
02816-048
ゲイン制御補償
AD5235
+2.5V
バイポーラ・プログラマブル・ゲイン・アンプ
バイポーラ・ゲインを必要とするアプリケーションの場合の一
例を図 51に示します。デジタル・ポテンショメータU1が調整範
囲を設定し、U2の設定に対して、ワイパー電圧(VW2)をVI～-KVI
の範囲で調整します。OP2177 (A2)を非反転アンプで構成すると、
伝達関数は次のようになります。
V+
VI
2 U3
VIN VOUT
(4)
TRIM
GND
6
+2.5VREF
5
A2
A1
B1
–2.5V
–2.5VREF
V+
V–
A1
U1 = U2 = AD5235
–2.5V
V+
OP2177
B2
A1
B1
W1
R2
VDD
–KV I
図 52.10 ビット・バイポーラ DAC
C
出力ブースタ付きのプログラマブルな電圧源
VSS
大電流の調整が必要となるレーザ・ダイオード・ドライバまた
はまたはチューナブル・レーザのようなアプリケーションの場
合、ブースト電圧源の使用を検討することができます(図 53 参
照)。
R1
V+
OP2177
V–
U1
A1
02816-050
AD5235
VO
V–
VSS
VI
VO
AD5235
図 51.バイポーラ・プログラマブル・ゲイン・アンプ
A
簡単な(さらに役立つ)ケースでは、K = 1であり、VOは次のよう
に簡単になります。
R2 
VO  1 

 R1 
 2 D2  1  V

 I
 1024 
B
SIGNAL CC
U2
W
V+
AD8601
RBIAS
IL
LD
V–
(5)
表 21 に、OP2177 (A2)をゲイン= 1、ゲイン= 2、ゲイン= 10とし
た場合にD2を調整した結果を示します。連続的にプログラマブ
ルなゲインと1024ステップの分解能を持つバイポーラ・アンプ
が得られます。
表 21.バイポーラ・ゲイン・アンプの結果
D2
R1 = ∞, R2 = 0
R1 = R2
R2 = 9 × R1
0
256
512
768
1023
−1
−0.5
0
0.5
0.992
−2
−1
0
1
1.984
−10
−5
0
5
9.92
図 53.プログラマブルなブースト型電圧源
この回路では、オペアンプの反転入力がVOをデジタル・ポテン
ショメータで設定されたワイパー電圧に等しく維持します。負
荷電流は、NチャンネルFETのN1 を経由して電源から供給され
ます(図 53 参照)。N1 電力処理能力は、(VI − VO) × ILの電力消費
に十分である必要があります。この回路は 5 V電源で最大 100
mAを出力することができます。
高精度なアプリケーションに対しては、ADR421、ADR03、
ADR370 のような電圧リファレンスを、デジタル・ポテンショ
メータのピンAに接続することができます。
10 ビット・バイポーラDAC
図 51の回路を変更して、高精度リファレンス電圧から入力をと
り、U1をミッドスケールに設定し、AD8552 (A2)をバッファに
すると、10ビットのバイポーラ DACが得られます(図 52参照)。
従来型のDACに比べると、この回路は同等の分解能を提供しま
すが、ワイパー抵抗の影響で精度は劣ります。非直線性と温度
係数の性能低下は、調整範囲の下端近くで大きくなります。あ
るいは、この回路は独自の不揮発性メモリ機能を提供するため、
ケースによっては低精度の欠点を補うことができます。
ワイパー抵抗を考慮しないと、この回路の出力は次式で近似さ
れます。
2D2
VO  
 1  VREF
 1024 
2N7002
02816-052
W1
A2
A2
Rev. E
+2.5V
AD8552
U1 = MIDSCALE
VI
A2
W1
U1
VDD
U2
VO
V–
B2
ADR421
ここで、Kは比RWB1/RWA1で、U1を使って設定します。
AD5235
AD8552
02816-051
VO  R2   D2
 1 
 (1  K )  K 

V I  R1   1024

U2
W2
(6)
－ 25/30 －
AD5235
プログラマブルな電流源
プログラマブルな双方向性電流源
図 54に示す回路を使うと、高精度な電流源を構成することがで
きます。
双方向性電流制御は高電圧コンプライアンスが必要なアプリケ
ーションに対しては、Howland社の電流ポンプが1つのソリュー
ションになります(図 55参照)。抵抗が一致している場合、負荷
電流は次式で与えられます。
2
U1
VS
3
SLEEP OUTPUT
GND
REF191
6
B
C1
1µF
W
+5V
V+
(8)
R1
150kΩ
RS
102Ω
A
4
R2
15kΩ
–
AD5235
R2A  R2B
R1
IL 
 VW
R2B
0V TO (2.048V + VL)
+15V
OP1177
U2
–5V
–
VL
RL
100Ω
IL
+2.5V
02861-053
V–
+
–2.048V TO VL
AD5235
W
B
図 54.プログラマブルな電流源
–2.5V
REF191は低電源ヘッドルーム高精度リファレンスで、2.048 Vで
20 mAを供給することができます。負荷電流は、単純にデジタ
ル・ポテンショメータのピンBとピンWの間の電圧をRSで除算
した値に等しくなります。
V D
I L  REF
RS  1024
(7)
回路は単純ですが、2つの問題に注意する必要があります。先ず、
REF191のグラウンド電位は-2.048 V(ポテンショメータ設定のゼ
ロスケール)からVL (ポテンショメータ設定のフルスケール)まで
変化できるため、両電源オペアンプが最適です。回路は単電源
ででも動作しますが、システムのプログラマブルな分解能は1/2
低下します。2つ目は、VLでの電圧コンプライアンスが2.5 V、
すなわち等価負荷125 Ωに制限されることです。高い電圧適合性
が 必 要 な 場 合 は 、 デ ジ タ ル ・ ポ テ ン シ ョ メ ー タ AD5260 、
AD5280、AD7376の使用を検討することができます。図 55 に、
高電圧に適合する別の回路を示します。
高電力LEDの駆動などで高電流を実現するためには、U1をLDO
で置き換え、RSを小さくし、デジタル・ポテンショメータのピ
ンAに直列に抵抗を追加します。これにより、ポテンショメー
タの電流が制限されて、電流調整分解能が向上します。
Rev. E
+
V+
OP2177
– V–
V+
OP2177
+ V– A2
+15V
A
C1
10pF
R2B
50Ω
–15V
R1
150kΩ
R2A
14.95kΩ
A1
–15V
VL
RL
500Ω
IL
02816-054
+5V
図 55.プログラマブルな双方向性電流源
理論的にはR2Bを必要なだけ小さくして、A2内部での出力電流
駆動能力に必要な電流を得ることができます。この回路で、
OP2177 は両方向に±5 mAを供給し、電圧コンプライアンスは15
Vに近づきます。C1とC2を追加しないとき、出力インピーダン
ス(VLを見込む)は次式で表されます。
ZO =
R1' R2B (R1  R2A)
R1 R2'  R1' (R2A  R2B)
(9)
抵抗R1'とR2'がそれぞれR1とR2A + R2Bに正確に一致すると、
ZOは無限大になり、望ましくなります。一方、抵抗が一致しな
い場合、ZOが負になり、発振することがあります。そのため、
数pFの範囲のC1を接続して、負インピーダンスによる発振を防
止する必要があります。
－ 26/30 －
AD5235
プログラマブルなローパス・フィルタ
A/Dコンバータ(ADC)では、サンプリング信号の帯域を制限する
折り返し防止フィルタを使用することが一般的です。このため、
2 チャンネルのAD5235 を使って、2 次Sallen-Keyローパス・フィ
ルタを構成することができます(図 56 参照)。
共振周波数 fo で、全体位相シフトがゼロになるため、正側帰還
に よ り 回 路 が 発 振 し ま す 。 R = R' 、 C = C' 、 R2 =
R2A//(R2B+RDIODE)の場合、発振周波数は次式で与えられます。
O 
1
1
or fO 
RC
2RC
ここで、R = RWA となり、
C1
RWA (D ) 
+2.5V
R1
A
VI
B
V+
W
AD8601
A
W
R
R
VO
V–
U1
C2
–2.5V
周波数を設定した後、発振振幅を R2B により調整します。次の
関係を使います。
02816-055
ADJUSTED
CONCURRENTLY
2
VO  I D R2B  VD
3
図 56.Sallen-Key ローパス・フィルタ
デザイン式は、
VO

VI
f

f
S2 
S  f 2
Q
O 
1
R1 R2 C1 C2
Q =
2
(10)
(11)
1
1

R1 C1 R2 C2
先ず、コンデンサに対して便利な値を選択します。Q = 0.707 と
なる最も平坦な帯域幅を実現するため、C1 のサイズを C2 の 2
倍にして、R1 = R2 とします。R1 と R2 を同じ設定に調整して、
所望の帯域幅を実現します。
図 56 と 図 57 の回路での周波数チューニングでは、両RDACを
同時に同じ設定にする必要があります。2 つのチャンネルは 1
つずつ調整されるため、アプリケーションによっては許容でき
ない中間状態が発生します。もちろん、インクリメント/デクリ
(12) 5、命令 7、命令 13、命令 15)は、すべて使用
メント命令(命令
することができます。複数のデバイスを同時に同じ設定にプロ
グラミングできるように、異なるデバイスをディジーチェー
ン・モードで使用することもできます。
古いWien-bridge型オシレータ(図 57)では、Wien回路(R||C、R'C')
が正側帰還を提供し、R1 とR2 が負側帰還を提供しています。
B
R
25kΩ
A
A
W
+2.5V
2.2nF
W
+
V+
B
U1
VO
OP1177
– V–
–2.5V
R = R' = AD5235
R2B = AD5231
D1 = D2 = 1N4148
R2B
10kΩ
B
W
R1
1kΩ
A
R2A
2.1kΩ
D1
D2
AMPLITUDE
ADJUSTMENT
02816-056
C
2.2nF
R'
25kΩ
C'
VP
図 57.振幅制御機能付きのプログラマブルなオシレータ
Rev. E
(15)
ここで、VO、ID、VD は相互に依存する変数です。R2B を適切に
選択すると、VO が収束する平衡状態が得られます。R2B をディ
スクリート抵抗と直列にして、振幅を大きくすることができま
すが、合計抵抗は出力が飽和するのであまり大きくすることは
できません。
プログラマブルなオシレータ
FREQUENCY
ADJUSTMENT
(14)
共振周波数では、R2/R1 = 2 に設定すると、ブリッジが平衡しま
す。実用的には、R2/R1 を 2 より少し大きい値に設定して、発
振の開始を確実にします。一方、ダイオード D1 と D2 の交互タ
ーンオンにより、R2/R1＜2 が補償されるため、瞬時に発振が安
定化されます。
R2
B
1024  D
 R AB  RW
1024
－ 27/30 －
AD5235
ADN2841 を使用した光トランスミッタのキャリ
ブレーション
抵抗のスケーリング
AD5235は、25 kΩまたは250 kΩの公称抵抗を提供します。低い
抵抗を持つが調整ステップ数を維持したい場合は、複数のデバ
イスを並列接続することができます。たとえば、図 59に2チャ
ンネルのRDACを並列接続する簡単な回路を示します。ステッ
プあたり1/2の抵抗値で連続調整するためには、両RDACを同時
に同じ設定にする必要があります。
A1
VCC
B1
RDAC1
IBIAS
EEMEM
ERSET
CLKN
B2
RDAC2
CLKN
CLKP
DATAP
DATAN
VW (D) 
(RAB // R2)
D

 VDD
R3  RAB // R2 1024
(16)
VDD
02816-057
A2
W2
DATAN
SDI
DATAP
CONTROL
W2
分圧器モードでは、図 60 に示すようにディスクリート抵抗を並
列接続することにより、それに比例して低くなる電圧がAピン
―Bピン間に出力されます。ピンWのステップ・サイズが小さ
くなるため、これにより精度が高くなります。電圧は次のよう
に表されます。
PSET IMODP
CLKP
CLK
A1
W1
EEMEM
B2
図 59.連続調整特性を維持したまま抵抗値を 1/2 にする方法
ADN2841
CS
W1
B1
IMPD
AD5235
A2
R3
図 58.光管理システム
R2
W
B
0
図 60.公称抵抗値を小さくする方法
図 59 と図 60に、デジタル・ポテンショメータのステップが直
線的変化することを示します。一方、オーディオ制御のような
アプリケーションでは、疑似対数傾き調整がよく使用されます。
図 61 に、抵抗を調整するもう1つの方法を示します。この回路
では、RABに比べてR2が小さいほど、回路の擬似対数傾き特性
が強くなります。
A1
B1
W1
R
02816-060
ADN2841 は 2.7 Gbpsレーザ・ダイオード・ドライバであり、独
自の制御アルゴリズムを使って、工場での初期キャリブレーシ
ョン後のレーザ平均パワーと消光比を管理しています。
ADN2841 は、光パワーを連続的にモニタし、温度とレーザの経
時性能低下に起因する変動を補正することにより、レーザ・デ
ータ伝送を安定化しています。ADN2841 内では、IMPDがレー
ザ・ダイオード電流をモニタしています。AD5235 のデュアル
RDACでキャリブレーションされたデュアル・ループ・パワー
お よび 消光比制 御を 使って、 内部 ドライバ がバ イアス電 流
IBIAS、したがって平均パワーを制御します。スロープ効率に
従って直線的に変調電流を変えることにより、変調電流IMODP
もレギュレーションします。したがって、レーザ・スレッショ
ールド電流またはスロープ効率の変化が補償されます。光管理
システムはレーザ特性の影響を小さくするため、複数のソース
からの同等のレーザの供給が可能になります。
A
R1
02816-059
VCC
02816-058
AD5235 をマルチ・レート 2.7 Gbpsレーザ・ダイオード・ドライ
バ ADN2841 と組み合わせて使用すると、2 個のデジタル・ポテ
ンショメータを使ってレーザの平均光パワーと消光比を設定す
る光管理システムを構成することができます(図 58 参照)。
AD5235 は高分解能、優れた温度係数特性を持つため、特に光
パラメータの設定に適しています。
図 61.擬似対数調整特性による抵抗調整
近似式は、
R EQUIVALENT 
D  R AB  51, 200
D  R AB  51, 200  1024  R
(17)
部品偏差値の一致と部品の温度係数の一致も必要なことに注意
する必要があります。
Rev. E
－ 28/30 －
AD5235
ゲイン制御のような可変抵抗器モード動作では、デジタル・ポ
テンショメータとディスクリート抵抗との間の偏差の不一致に
より、種々のシステムの間で再現性の問題が生ずることがあり
ます(図 62)。本来シリコン・プロセスでは一致が得られるので、
このタイプのアプリケーションで 2 チャンネル・デバイスを使
うことは実用的です。このため、R1 をデジタル・ポテンショメ
ータの 1 つのチャンネルで置き換えて、特定の値に設定します。
R2 はゲイン調整に使うことができます。コストは増えますが、
この方法によりR1 とR2 の間の偏差と温度係数の不一致が小さ
くなります。この方法では、時間的な抵抗ドリフトも追跡しま
す。このため、これらの理想的でないパラメータを使用しても、
システム変動に対して強くなります。
RDAC回路のシミュレート・モデル
RDACのAC特性は、内部寄生容量と外部容量負荷により支配さ
れます。ポテンショメータ分圧器として構成すると、AD5235
(25 kΩ抵抗)の-3 dB帯域幅測定値は、ハーフスケールで125 kHz
です。図 17 に、20 kΩと250 kΩの2種類の抵抗バージョンの大信
号周波数特性を示します。図 64に寄生シミュレーション・モデ
ルを示します。
A
80pF
W
W
図 64.RDAC 回路のシミュレーション・モデル(RDAC = 25 kΩ)
C1
25 kΩ RDAC のマクロ・モデル・ネットリストを次に示します。
–
AD8601
+
VO
U1
02816-061
Vi
* REPLACED WITH ANOTHER
CHANNEL OF RDAC
図 62.抵抗偏差、ドリフト、温度係数に追従するリニア・ゲイ
ン制御
図 63 に示す回路は、特定なアプリケーション内で偏差、温度係
数、ドリフトに追従できることに注意してください。ただし、
伝達関数特性はリニア・ゲイン関数ではなく疑似対数関数です。
A
R
.PARAM D = 1024, RDAC = 25E3
*
.SUBCKT DPOT (A, W, B)
*
CA
A
0
11E-12
RWA A
W
{(1-D/1024)* RDAC + 30}
CW
W
0
80E-12
RWB W
B
{D/1024 * RDAC + 30}
CB
B
0
11E-12
*
.ENDS DPOT
B
C1
W
Vi
+
U1
VO
02816-062
–
AD8601
図 63.抵抗偏差とドリフトに追従するノンリニア・ゲイン制御
Rev. E
B
CB
11pF
CA
11pF
B R2 A
R1*
RDAC
25kΩ
02816-063
抵抗偏差、ドリフト、温度係数の不一致について
－ 29/30 －
AD5235
外形寸法
5.10
5.00
4.90
16
9
4.50
4.40
4.30
6.40
BSC
1
8
PIN 1
1.20
MAX
0.15
0.05
0.30
0.19
0.65
BSC
COPLANARITY
0.10
0.20
0.09
SEATING
PLANE
8°
0°
0.75
0.60
0.45
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-153-AB
図 65.16 ピン薄型シュリンク・スモール・アウトライン・パッケージ[TSSOP]
(RU-16)
寸法: mm
オーダー・ガイド
Model 1
R AB (kΩ)
Temperature
Range
Package
Description
Package
Option
Ordering
Quantity
AD5235BRUZ25
AD5235BRUZ25-RL7
AD5235BRUZ250
AD5235BRUZ250-R7
EVAL-AD5235SDZ
25
25
250
250
−40°C to +85°C
−40°C to +85°C
−40°C to +85°C
−40°C to +85°C
16-Lead TSSOP
16-Lead TSSOP
16-Lead TSSOP
16-Lead TSSOP
Evaluation Board
RU-16
RU-16
RU-16
RU-16
96
1,000
96
1,000
1
1
2
Z = RoHS 準拠製品。
1 行目は ADI ロゴ記号とデート・コード YYWW。2 行目は モデル番号と端子間抵抗値 (注: D = 250 kΩ)。
—または—
1 行目はモデル番号。2 行目は ADI ロゴ記号と端子間抵抗値。 3 行目はデート・コード YYWW。
Rev. E
－ 30/30 －
Branding 2
5235B25
5235B25
5235B250
5235B250