AD8546: マイクロパワー、RRIO、CMOS、18 V 、オペアンプ (Rev. A) PDF

マイクロパワー、RRIO、CMOS、18 V
オペアンプ
AD8546
高電圧でマイクロパワー(18 V): 22 μA (max)
低入力バイアス電流: 20 pA max
ゲイン帯域幅積: 200 kHz
スルーレート: 70 V/ms
単電源動作: 2.7 V~18 V
両電源動作: ±1.35 V~±9 V
ユニティ・ゲイン安定
OUT A 1
–IN A 2
+IN A 3
AD8546
TOP VIEW
(Not to Scale)
V– 4
8
V+
7
OUT B
6
–IN B
5
+IN B
09585-001
ピン配置
特長
図 1.8 ピン MSOP
アプリケーション
ポータブル医用機器
リモート・センサー
トランスインピーダンス・アンプ
電流モニタ
4 mA~20 mA のループ・ドライバ
バッファ/レベル・シフト
概要
AD8546 は、低消費電力と広い動作電源電圧範囲のアプリケー
ションに対して最適化された、マイクロパワー、高入力インピ
ーダンスのデュアル・アンプです。
この AD8546 RRIO は低周波データ・コンバータ駆動用の広いダ
イナミックレンジを提供するため、ワイヤレスまたはリモー
ト・センサーまたはトランスミッタでのセンサー・フロント・
エンドまたはハイ・インピーダンス入力ソースの DC ゲインおよ
びバッファリングに最適です。
AD8546 は、2.7 V~18 V (単電源)または±1.35 V~±9 V (両電源)
の広い動作電圧範囲で低電源電流仕様 (22 µA)を持つため、ECG、
脈拍計、血糖値計、煙検出器、火災報知器、振動モニタ、バッ
クアップ・バッテリ・センサーのような、多様なバッテリ駆動
のポータブル・アプリケーションに適しています。
AD8546 は−40°C~+125°C の拡張工業用温度範囲で動作が規定さ
れ、8 ピン MSOP パッケージを採用しています。
表 1.マイクロパワー・オペアンプの一覧 1
Supply Voltage
Amplifier
5V
12 V to 16 V
Single
AD8500
ADA4505-1
AD8505
AD8541
AD8603
AD8663
Dual
AD8502
ADA4505-2
AD8506
AD8542
AD8607
AD8667
AD8657
OP281
OP295
ADA4062-2
Quad
AD8504
ADA4505-4
AD8508
AD8544
AD8609
AD8669
OP495
ADA4062-4
1
Rev. A
36 V
OP481
マイクロパワー・オヘアンプの最新の選択肢については
http://www.analog.com/jp/index.htmlをご覧ください。
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本
AD8546
目次
特長......................................................................................................1
代表的な性能特性.............................................................................. 7
アプリケーション ..............................................................................1
アプリケーション情報 .................................................................... 17
ピン配置..............................................................................................1
入力ステージ................................................................................ 17
概要......................................................................................................1
出力ステージ................................................................................ 18
改訂履歴..............................................................................................2
レールtoレールの入力と出力 ..................................................... 18
仕様......................................................................................................3
抵抗負荷........................................................................................ 18
電気的特性—2.7 V動作 .................................................................3
コンパレータ動作 ........................................................................ 18
電気的特性—10 V動作 ..................................................................4
電気的特性—18 V動作 ..................................................................5
4 mA~20 mAのプロセス・コントロール電流ループ・トラン
スミッタ........................................................................................ 19
絶対最大定格 ......................................................................................6
外形寸法............................................................................................ 21
熱抵抗..............................................................................................6
オーダー・ガイド ........................................................................ 21
ESDの注意 ......................................................................................6
改訂履歴
4/11—Rev. 0 to Rev. A
Changes to Product Title, Features Section, Applications Section,
General Description Section and Table 1..............................................1
1/11—Revision 0: Initial Version
Rev. A
- 2/21 -
AD8546
仕様
電気的特性—2.7 V動作
特に指定がない限り、VSY = 2.7 V、VCM = VSY/2、TA = 25°C。
表 2.
Parameter
Symbol
Test Conditions/Comments
INPUT CHARACTERISTICS
Offset Voltage
VOS
VCM = 0 V to 2.7 V
VCM = 0.3 V to 2.4 V; −40°C ≤ TA ≤ +85°C
VCM = 0 V to 2.7 V; −40°C ≤ TA ≤ +85°C
VCM = 0.3 V to 2.4 V; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
VCM = 0 V to 2.7 V; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
Min
Typ
Max
Unit
3
4
5
4
12.5
10
2.6
20
500
2.7
Input Voltage Range
Common-Mode Rejection Ratio
CMRR
Large Signal Voltage Gain
AVO
Offset Voltage Drift
Input Resistance
Input Capacitance
Differential Mode
Common Mode
ΔVOS/ΔT
RIN
3
10
mV
mV
mV
mV
mV
pA
nA
pA
pA
V
dB
dB
dB
dB
dB
dB
dB
dB
µV/°C
GΩ
CINDM
CINCM
3.5
3.5
pF
pF
Input Bias Current
IB
1
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
Input Offset Current
IOS
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
OUTPUT CHARACTERISTICS
Output Voltage High
Output Voltage Low
Short-Circuit Current
Closed-Loop Output Impedance
VOH
VOL
ISC
ZOUT
POWER SUPPLY
Power Supply Rejection Ratio
PSRR
Supply Current per Amplifier
ISY
VCM = 0 V to 2.7 V
VCM = 0.3 V to 2.4 V; −40°C ≤ TA ≤ +85°C
VCM = 0 V to 2.7 V; −40°C ≤ TA ≤ +85°C
VCM = 0.3 V to 2.4 V; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
VCM = 0 V to 2.7 V; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 100 kΩ; VO = 0.5 V to 2.2 V
−40°C ≤ TA ≤ +85°C
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 100 kΩ to VCM; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 100 kΩ to VCM; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
0
60
59
57
58
49
92
75
65
105
2.69
10
±4
20
f = 1 kHz; AV = +1
VSY = 2.7 V to 18 V
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
IO = 0 mA
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
75
90
70
120
18
22
33
V
mV
mA
Ω
dB
dB
µA
µA
DYNAMIC PERFORMANCE
Slew Rate
Settling Time to 0.1%
Gain Bandwidth Product
Phase Margin
Channel Separation
SR
tS
GBP
ΦM
CS
RL = 1 MΩ; CL = 10 pF; AV = +1
VIN = 1 V step; RL = 100 kΩ; CL = 10 pF
RL = 1 MΩ; CL = 10 pF; AV = +1
RL = 1 MΩ; CL = 10 pF; AV = +1
f = 10 kHz; RL = 1 MΩ
38
14
170
69
105
V/ms
µs
kHz
Degrees
dB
NOISE PERFORMANCE
Voltage Noise
Voltage Noise Density
en p-p
en
f = 0.1 Hz to 10 Hz
f = 1 kHz
f = 10 kHz
f = 1 kHz
6
60
56
0.1
µV p-p
nV/√Hz
nV/√Hz
pA/√Hz
Current Noise Density
Rev. A
in
- 3/21 -
AD8546
電気的特性—10 V動作
特に指定がない限り、VSY = 10 V、VCM = VSY/2、TA = 25°C。
表 3.
Parameter
Symbol
Test Conditions/Comments
INPUT CHARACTERISTICS
Offset Voltage
VOS
VCM = 0 V to 10 V
VCM = 0.3 V to 9.7 V; −40°C ≤ TA ≤ +85°C
VCM = 0 V to 10 V; −40°C ≤ TA ≤ +85°C
VCM = 0.3 V to 9.7 V; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
VCM = 0 V to 10 V; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
Min
Typ
Max
Unit
3
4.2
5
8.5
12.5
15
2.6
30
500
10
Input Voltage Range
Common-Mode Rejection Ratio
CMRR
Large Signal Voltage Gain
AVO
Offset Voltage Drift
Input Resistance
Input Capacitance
Differential Mode
Common Mode
ΔVOS/ΔT
RIN
3
10
mV
mV
mV
mV
mV
pA
nA
pA
pA
V
dB
dB
dB
dB
dB
dB
µV/°C
GΩ
CINDM
CINCM
3.5
3.5
pF
pF
Input Bias Current
IB
2
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
Input Offset Current
IOS
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
OUTPUT CHARACTERISTICS
Output Voltage High
Output Voltage Low
Short-Circuit Current
Closed-Loop Output Impedance
VOH
VOL
ISC
ZOUT
POWER SUPPLY
Power Supply Rejection Ratio
PSRR
Supply Current per Amplifier
ISY
VCM = 0 V to 10 V
VCM = 0 V to 10 V; −40°C ≤ TA ≤ +85°C
VCM = 0 V to 10 V; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 100 kΩ; VO = 0.5 V to 9.5 V
−40°C ≤ TA ≤ +85°C
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 100 kΩ to VCM; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 100 kΩ to VCM; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
0
70
70
60
95
90
67
115
9.98
20
±11
15
f = 1 kHz; AV = +1
VSY = 2.7 V to 18 V
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
IO = 0 mA
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
88
90
70
120
18
22
33
V
mV
mA
Ω
dB
dB
µA
µA
DYNAMIC PERFORMANCE
Slew Rate
Settling Time to 0.1%
Gain Bandwidth Product
Phase Margin
Channel Separation
SR
tS
GBP
ΦM
CS
RL = 1 MΩ; CL = 10 pF; AV = +1
VIN = 1 V step; RL = 100 kΩ; CL = 10 pF
RL = 1 MΩ; CL = 10 pF; AV = +1
RL = 1 MΩ; CL = 10 pF; AV = +1
f = 10 kHz; RL = 1 MΩ
60
13
200
60
105
V/ms
µs
kHz
Degrees
dB
NOISE PERFORMANCE
Voltage Noise
Voltage Noise Density
en p-p
en
f = 0.1 Hz to 10 Hz
f = 1 kHz
f = 10 kHz
f = 1 kHz
5
50
45
0.1
µV p-p
nV/√Hz
nV/√Hz
pA/√Hz
Current Noise Density
Rev. A
in
- 4/21 -
AD8546
電気的特性—18 V動作
特に指定がない限り、VSY = 18 V、VCM = VSY/2、TA = 25°C。
表 4.
Parameter
Symbol
Test Conditions/Comments
INPUT CHARACTERISTICS
Offset Voltage
VOS
VCM = 0 V to 18 V
VCM = 0.3 V to 17.7 V; −40°C ≤ TA ≤ +85°C
VCM = 0 V to 18 V; −40°C ≤ TA ≤ +85°C
VCM = 0.3 V to 17.7 V; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
VCM = 0 V to 18 V; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
Min
Typ
Max
Unit
3
4.5
5
11
14
20
2.9
40
500
18
Input Voltage Range
Common-Mode Rejection Ratio
CMRR
Large Signal Voltage Gain
AVO
Offset Voltage Drift
Input Resistance
Input Capacitance
Differential Mode
Common Mode
ΔVOS/ΔT
RIN
3
10
mV
mV
mV
mV
mV
pA
nA
pA
pA
V
dB
dB
dB
dB
dB
dB
dB
dB
µV/°C
GΩ
CINDM
CINCM
3.5
10.5
pF
pF
Input Bias Current
IB
5
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
Input Offset Current
IOS
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
OUTPUT CHARACTERISTICS
Output Voltage High
Output Voltage Low
Short-Circuit Current
Closed-Loop Output Impedance
VOH
VOL
ISC
ZOUT
POWER SUPPLY
Power Supply Rejection Ratio
PSRR
Supply Current per Amplifier
ISY
VCM = 0 V to 18 V
VCM = 0.3 V to 17.7 V; −40°C ≤ TA ≤ +85°C
VCM = 0 V to 18 V; −40°C ≤ TA ≤ +85°C
VCM = 0.3 V to 17.7 V; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
VCM = 0 V to 18 V; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 100 kΩ; VO = 0.5 V to 17.5 V
−40°C ≤ TA ≤ +85°C
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 100 kΩ to VCM; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 100 kΩ to VCM; −40°C ≤ TA ≤ +125°C
0
80
77
72
65
63
88
82
73
100
17.97
30
±12
15
f = 1 kHz; AV = +1
VSY = 2.7 V to 18 V
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
IO = 0 mA
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
95
90
70
120
18
22
33
V
mV
mA
Ω
dB
dB
µA
µA
DYNAMIC PERFORMANCE
Slew Rate
Settling Time to 0.1%
Gain Bandwidth Product
Phase Margin
Channel Separation
SR
tS
GBP
ΦM
CS
RL = 1 MΩ; CL = 10 pF; AV = +1
VIN = 1 V step; RL = 100 kΩ; CL = 10 pF
RL = 1 MΩ; CL = 10 pF; AV = +1
RL = 1 MΩ; CL = 10 pF; AV = +1
f = 10 kHz; RL = 1 MΩ
70
12
200
60
105
V/ms
µs
kHz
Degrees
dB
NOISE PERFORMANCE
Voltage Noise
Voltage Noise Density
en p-p
en
f = 0.1 Hz to 10 Hz
f = 1 kHz
f = 10 kHz
f = 1 kHz
5
50
45
0.1
µV p-p
nV/√Hz
nV/√Hz
pA/√Hz
Current Noise Density
Rev. A
in
- 5/21 -
AD8546
絶対最大定格
表 5.
Parameter
Rating
Supply Voltage
Input Voltage
Input Current1
Differential Input Voltage
Output Short-Circuit Duration to
GND
Storage Temperature Range
Operating Temperature Range
Junction Temperature Range
Lead Temperature
(Soldering, 60 sec)
20.5 V
(V−) − 300 mV to (V+) + 300 mV
±10 mA
±VSY
Indefinite
1
熱抵抗
θJA はワーストケース条件で規定。すなわち表面実装パッケージ
の場合、標準の 4 層回路ボードを使用してデバイスを回路ボー
ドにハンダ付けしています。
表 6.熱抵抗
−65°C to +150°C
−40°C to +125°C
−65°C to +150°C
300°C
Package Type
θJA
θJC
Unit
8-Lead MSOP (RM-8)
142
45
°C/W
ESDの注意
入力ピンには、電源ピンへのクランプ・ダイオードが付いています。入力信
号が電源レールを 0.3 V 以上超えるときは、入力電流を 10 mA 以下に制限す
る必要があります。
上記の絶対最大定格を超えるストレスを加えるとデバイスに恒
久的な損傷を与えることがあります。この規定はストレス定格
の規定のみを目的とするものであり、この仕様の動作のセクシ
ョンに記載する規定値以上でのデバイス動作を定めたものでは
ありません。デバイスを長時間絶対最大定格状態に置くとデバ
イスの信頼性に影響を与えます。
Rev. A
- 6/21 -
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。
AD8546
代表的な性能特性
特に指定のない限り、TA = 25°C。
40
VSY = 2.7V
VCM = VSY/2
35
NUMBER OF AMPLIFIERS
30
25
20
15
10
30
25
20
15
10
0
0
09585-002
VOS (mV)
–2.4
–2.2
–2.0
–1.8
–1.6
–1.4
–1.2
–1.0
–0.8
–0.6
–0.4
–0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
5
–2.4
–2.2
–2.0
–1.8
–1.6
–1.4
–1.2
–1.0
–0.8
–0.6
–0.4
–0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
5
VOS (mV)
図 2.入力オフセット電圧の分布
図 5.入力オフセット電圧の分布
12
TCVOS (µV/°C)
TCVOS (µV/°C)
図 3.入力オフセット電圧ドリフトの分布
図 6.入力オフセット電圧ドリフトの分布
3.0
3.0
VSY = 2.7V
2.0
2.0
1.5
1.5
1.0
1.0
0.5
0.5
0
–0.5
0
–0.5
–1.5
–1.5
–2.0
–2.0
–2.5
–2.5
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
VCM (V)
2.7
–3.0
09585-004
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
VCM (V)
図 7.同相モード電圧対入力オフセット電圧
図 4.同相モード電圧対入力オフセット電圧
- 7/21 -
18
09585-007
–1.0
–1.0
Rev. A
VSY = 18V
2.5
VOS (mV)
VOS (mV)
2.5
–3.0
4.0
0
0.2
4.0
09585-003
3.4
3.6
3.8
3.0
3.2
2.2
2.4
2.6
2.8
0
1.4
1.6
1.8
2.0
0
0.8
1.0
1.2
2
0.4
0.6
2
09585-006
4
2.2
2.4
2.6
2.8
4
6
1.4
1.6
1.8
2.0
6
8
0.4
0.6
NUMBER OF AMPLIFIERS
10
8
0
0.2
NUMBER OF AMPLIFIERS
10
VSY = 18V
–40°C ≤ TA ≤ +125°C
3.4
3.6
3.8
VSY = 2.7V
–40°C ≤ TA ≤ +125°C
3.0
3.2
12
0.8
1.0
1.2
NUMBER OF AMPLIFIERS
VSY = 18V
VCM = VSY/2
35
09585-005
40
AD8546
3.0
3.0
VSY = 2.7V
–40°C ≤ TA ≤ +85°C
VSY = 18V
–40°C ≤ TA ≤ +85°C
2.5
2.0
2.0
1.5
1.5
1.0
1.0
0.5
0.5
VOS (mV)
0
–0.5
–1.0
0
–0.5
–1.5
–2.0
–2.0
–2.5
–2.5
0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
2.7
VCM (V)
–3.0
09585-008
–3.0
0
8.0
7.0
VSY = 2.7V
–40°C ≤ TA ≤ +125°C
10
12
14
16
18
5.0
1.5
4.0
1.0
3.0
2.0
1.0
0
0.5
VOS (mV)
0
–0.5
–1.0
–1.0
–2.0
–3.0
–1.5
–4.0
–2.0
–5.0
–6.0
–2.5
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
2.7
VCM (V)
09585-009
0
–7.0
–8.0
0
10
12
14
16
18
VSY = 18V
1000
100
IB+
IB–
IB (pA)
IB (pA)
8
10000
VSY = 2.7V
10
10
1
1
50
75
100
TEMPERATURE (°C)
125
0.1
25
09585-010
0.1
25
6
図 12.同相モード電圧対入力オフセット電圧
1000
100
4
VCM (V)
図 9.同相モード電圧対入力オフセット電圧
10000
2
09585-012
VOS (mV)
8
VSY = 18V
–40°C ≤ TA ≤ +125°C
6.0
2.0
IB+
IB–
50
75
100
TEMPERATURE (°C)
図 10.入力バイアス電流の温度特性
Rev. A
6
図 11.同相モード電圧対入力オフセット電圧
3.0
–3.0
4
VCM (V)
図 8.同相モード電圧対入力オフセット電圧
2.5
2
09585-011
–1.0
–1.5
図 13.入力バイアス電流の温度特性
- 8/21 -
125
09585-013
VOS (mV)
2.5
AD8546
4
4
VSY = 18V
3
3
2
2
1
1
0
125°C
85°C
25°C
–1
0
–2
–2
–3
–3
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
VCM (V)
2.7
–4
09585-014
–4
0
125°C
85°C
25°C
–1
0
8
10
12
14
16
18
1
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
100m
10m
1m
0.1m
0.01m
0.001
0.01
0.1
1
LOAD CURRENT (mA)
10
100
VSY = 18V
1
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
100m
10m
1m
0.1m
0.01m
0.001
図 15.負荷電流対電源レールまで近付く出力電圧(VOH)
0.01
0.1
1
LOAD CURRENT (mA)
10
100
09585-018
OUTPUT VOLTAGE (VOH) TO SUPPLY RAIL (V)
10
VSY = 2.7V
09585-015
図 18.負荷電流対電源レールまで近付く出力電圧(VOH)
10
OUTPUT VOLTAGE (VOL) TO SUPPLY RAIL (V)
10
VSY = 2.7V
1
100m
10m
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
1m
0.1m
0.01
0.1
1
LOAD CURRENT (mA)
10
100
100m
10m
図 16.負荷電流対電源レールまで近付く出力電圧(VOL)
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
1m
0.1m
0.01m
0.001
09585-016
0.01m
0.001
VSY = 18V
1
0.01
0.1
1
LOAD CURRENT (mA)
10
100
図 19.負荷電流対電源レールまで近付く出力電圧(VOL)
- 9/21 -
09585-019
OUTPUT VOLTAGE (VOH) TO SUPPLY RAIL (V)
6
図 17.同相モード電圧対入力バイアス電流
10
OUTPUT VOLTAGE (VOL) TO SUPPLY RAIL (V)
4
VCM (V)
図 14.同相モード電圧対入力バイアス電流
Rev. A
2
09585-017
IB (nA)
IB (nA)
VSY = 2.7V
AD8546
18.000
2.700
RL = 1MΩ
RL = 1MΩ
OUTPUT VOLTAGE, VOH (V)
2.698
2.697
RL = 100kΩ
2.696
17.995
17.990
17.985
RL = 100kΩ
17.980
VSY = 2.7V
0
25
50
75
100
125
TEMPERATURE (°C)
0
25
100
125
12
VSY = 18V
VSY = 2.7V
10
4
3
RL = 100kΩ
2
RL = 100kΩ
8
6
4
2
1
RL = 1MΩ
RL = 1MΩ
–25
0
25
50
75
100
125
TEMPERATURE (°C)
0
–50
09585-021
0
–50
0
25
50
75
100
125
TEMPERATURE (°C)
図 24.出力電圧(VOL)の温度特性
図 21.出力電圧(VOL)の温度特性
35
35
VSY = 18V
VSY = 2.7V
30
25
25
ISY PER AMP (µA)
30
20
15
20
15
10
10
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
VCM (V)
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
5
2.7
0
09585-022
5
0
–25
09585-024
OUTPUT VOLTAGE, VOL (mV)
5
ISY PER AMP (µA)
75
図 23.出力電圧(VOH)の温度特性
6
0
3
6
9
12
15
VCM (V)
図 25.同相モード電圧対アンプあたりの電源電流
図 22.同相モード電圧対アンプあたりの電源電流
Rev. A
50
TEMPERATURE (°C)
図 20.出力電圧(VOH)の温度特性
OUTPUT VOLTAGE, VOL (mV)
–25
09585-023
–25
09585-020
2.695
–50
VSY = 18V
17.975
–50
- 10/21 -
18
09585-025
OUTPUT VOLTAGE, VOH (V)
2.699
AD8546
60
35
30
50
VSY = 2.7V
VSY = 18V
40
ISY PER AMP (µA)
ISY PER AMP (µA)
25
20
15
10
30
20
–40°C
+25°C
5
10
+85°C
9
12
15
18
VSY (V)
0
–50
0
–45
–20
CL = 10pF
–60
1k
10k
–135
1M
100k
FREQUENCY (Hz)
40
90
20
45
0
0
GAIN
–45
–20
CL = 10pF
10k
図 30.オープン・ループ・ゲインおよび位相の周波数特性
60
VSY = 18V
VSY = 2.7V
AV = +100
40
CLOSED-LOOP GAIN (dB)
CLOSED-LOOP GAIN (dB)
0
AV = +10
AV = +1
–20
10k
100k
1M
0
AV = +10
AV = +1
–20
–60
100
09585-028
1k
FREQUENCY (Hz)
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
図 31.クローズド・ループ・ゲインの周波数特性
図 28.クローズド・ループ・ゲインの周波数特性
Rev. A
20
AV = +100
–40
–40
–60
100
–135
1M
100k
FREQUENCY (Hz)
60
20
–90
CL = 100pF
–60
1k
図 27.オープン・ループ・ゲインおよび位相の周波数特性
40
125
135
–40
–90
CL = 100pF
100
- 11/21 -
1M
09585-031
–40
OPEN-LOOP GAIN (dB)
45
PHASE (Degrees)
20
09585-027
OPEN-LOOP GAIN (dB)
90
GAIN
75
VSY = 18V
RL = 1MΩ
PHASE
40
0
25
50
TEMPERATURE (°C)
60
135
VSY = 2.7V
RL = 1MΩ
PHASE
0
図 29.アンプあたりの電源電流の温度特性
図 26.電源電圧対アンプあたりの電源電流
60
–25
PHASE (Degrees)
6
09585-030
3
09585-026
0
09585-029
+125°C
0
AD8546
1000
1000
AV = +100
AV = +100
AV = +10
AV = +10
100
100
AV = +1
ZOUT (Ω)
ZOUT (Ω)
AV = +1
10
10
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
100k
09585-032
100
1
100
図 32.出力インピーダンスの周波数特性
140
VSY = 2.7V
VCM = 2.4V
100
80
60
80
60
40
40
20
20
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
0
100
09585-033
1k
1k
10k
100k
図 33.CMRR の周波数特性
図 36.CMRR の周波数特性
100
100
VSY = 18V
80
80
60
60
PSRR (dB)
PSRR+
PSRR–
40
20
20
10k
100k
1M
0
100
09585-034
1k
FREQUENCY (Hz)
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
図 34.PSRR の周波数特性
Rev. A
PSRR+
PSRR–
40
図 37.PSRR の周波数特性
- 12/21 -
1M
09585-037
PSRR (dB)
VSY = 2.7V
0
100
1M
FREQUENCY (Hz)
09585-036
CMRR (dB)
CMRR (dB)
VSY = 18V
VCM = VSY/2
120
100
0
100
100k
図 35.出力インピーダンスの周波数特性
140
120
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
09585-035
VSY = 18V
VSY = 2.7V
1
AD8546
70
70
60
50
OVERSHOOT (%)
40
30
OS+
OS–
20
40
30
20
OS+
OS–
1000
CAPACITANCE (pF)
0
10
09585-038
100
100
図 38.負荷容量対小信号オーバーシュート
図 41.負荷容量対小信号オーバーシュート
VSY = ±1.35V
AV = +1
RL = 1MΩ
CL = 100pF
VSY = ±9V
AV = +1
RL = 1MΩ
CL = 100pF
09585-039
VOLTAGE (5V/DIV)
VOLTAGE (500mV/DIV)
TIME (100µs/DIV)
TIME (100µs/DIV)
図 39.大信号過渡応答
図 42.大信号過渡応答
VSY = ±1.35V
AV = +1
RL = 1MΩ
CL = 100pF
09585-040
VOLTAGE (5mV/DIV)
VSY = ±9V
AV = +1
RL = 1MΩ
CL = 100pF
VOLTAGE (5mV/DIV)
TIME (100µs/DIV)
TIME (100µs/DIV)
図 40.小信号過渡応答
Rev. A
1000
CAPACITANCE (pF)
図 43.小信号過渡応答
- 13/21 -
09585-041
10
10
09585-042
OVERSHOOT (%)
50
0
10
VSY = 18V
VIN = 10mV p-p
RL = 1MΩ
09585-043
60
VSY = 2.7V
VIN = 10mV p-p
RL = 1MΩ
AD8546
INPUT
2
1
–1
–2
10
5
OUTPUT
OUTPUT
09585-044
0
TIME (40µs/DIV)
TIME (40µs/DIV)
図 44.正側過負荷回復
図 47.正側過負荷回復
VSY = ±1.35V
AV = –10
RL = 1MΩ
0.4
VSY = ±9V
AV = –10
RL = 1MΩ
2
OUTPUT
0
–1
INPUT VOLTAGE (V)
INPUT
0
OUTPUT
0
–5
TIME (40µs/DIV)
TIME (40µs/DIV)
図 45.負側過負荷回復
図 48.負側過負荷回復
INPUT
VOLTAGE (500mV/DIV)
VOLTAGE (500mV/DIV)
INPUT
VSY = 2.7V
RL = 100kΩ
CL = 10pF
+5mV
0
ERROR BAND
09585-048
–10
09585-045
–2
VSY = 18V
RL = 100kΩ
CL = 10pF
+5mV
0
ERROR BAND
OUTPUT
OUTPUT
–5mV
09585-046
TIME (10µs/DIV)
–5mV
TIME (10µs/DIV)
図 46.0.1%への正セトリング・タイム
Rev. A
図 49.0.1%への正セトリング・タイム
- 14/21 -
09585-049
0
OUTPUT VOLTAGE (V)
1
INPUT
OUTPUT VOLTAGE (V)
0.2
INPUT VOLTAGE (V)
0
09585-047
–0.4
INPUT VOLTAGE (V)
VSY = ±1.35V
AV = –10
RL = 1MΩ
OUTPUT VOLTAGE (V)
INPUT VOLTAGE (V)
INPUT
0
–0.2
OUTPUT VOLTAGE (V)
VSY = ±9V
AV = –10
RL = 1MΩ
0
AD8546
VSY = 18V
RL = 100kΩ
CL = 10pF
VOLTAGE (500mV/DIV)
INPUT
+5mV
OUTPUT
0
ERROR BAND
+5mV
OUTPUT
TIME (10µs/DIV)
–5mV
TIME (10µs/DIV)
図 50.0.1%への負セトリング・タイム
図 53.0.1%への負セトリング・タイム
1000
1000
VSY = 18V
10
1
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
100k
1M
10
1
10
図 51.電圧ノイズ密度の周波数特性
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
100k
1M
図 54.電圧ノイズ密度の周波数特性
VSY = 18V
TIME (2s/DIV)
09585-052
VOLTAGE (2µV/DIV)
VOLTAGE (2µV/DIV)
VSY = 2.7V
TIME (2s/DIV)
図 52.0.1~10 Hz でのノイズ
図 55.0.1~10 Hz でのノイズ
- 15/21 -
09585-055
10
100
09585-054
VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/ Hz)
100
09585-051
VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/ Hz)
VSY = 2.7V
Rev. A
0
ERROR BAND
09585-050
–5mV
INPUT
09585-053
VOLTAGE (500mV/DIV)
VSY = 2.7V
RL = 100kΩ
CL = 10pF
AD8546
20
3.0
VSY = 2.7V
VIN = 2.6V
RL = 1MΩ
AV = +1
16
OUTPUT SWING (V)
OUTPUT SWING (V)
2.5
VSY = 18V
VIN = 17.9V
RL = 1MΩ
AV = +1
18
2.0
1.5
1.0
14
12
10
8
6
4
0.5
100
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
0
09585-056
0
10
10
100
100
VSY = 2.7V
VIN = 0.2V rms
RL = 1MΩ
AV = +1
1
VSY = 18V
VIN = 0.5V rms
RL = 1MΩ
AV = +1
1
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
0.01
10
100
0
0
1MΩ
–20
10kΩ
CHANNEL SEPARATION (dB)
–20
RL
–40
–60
VIN = 0.5V p-p
–80
10k
100k
図 60.THD + N の周波数特性
図 57.THD + N の周波数特性
VSY = 2.7V
RL = 1MΩ
AV = –100
1k
FREQUENCY (Hz)
09585-060
100
09585-057
0.01
10
VIN = 1.5V p-p
VIN = 2.6V p-p
–100
1MΩ
VSY = 18V
RL = 1MΩ
AV = –100
10kΩ
RL
–40
VIN = 1V p-p
VIN = 5V p-p
VIN = 10V p-p
VIN = 15V p-p
VIN = 17V p-p
–60
–80
–100
–120
–120
–140
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
100
09585-058
–140
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
図 61.チャンネル・セパレーションの周波数特性
図 58.チャンネル・セパレーションの周波数特性
- 16/21 -
09585-061
CHANNEL SEPARATION (dB)
1M
0.1
0.1
Rev. A
100k
10
THD + N (%)
THD + N (%)
10
10k
図 59.出力振幅の周波数特性
図 56.出力振幅の周波数特性
100
1k
FREQUENCY (Hz)
09585-059
2
AD8546
アプリケーション情報
AD8546 は、2.7 V~18 V の広い電源電圧範囲で動作する、低入
力バイアス電流のマイクロパワーCMOS アンプです。また、
AD8546 では独自の入力ステージと出力ステージを採用して、非
常に小さい電源電流でレール to レール入力/出力範囲を実現して
います。
では入力トランジスタのスレッショールド電圧が低くなるため、
この問題は悪化します(代表的な性能データについては、図 8、
図 9、図 11、図 12 を参照)。
入力ステージ
電流源 I1 は PMOS トランジスタ対を駆動します。入力同相モー
ド電圧が上側の電源レールに近づくと、I1 は PMOS 差動対から
M5 トランジスタへ流れるように切り替られます。バイアス電圧
VB1 は、この切り替えが起こるポイントを制御します。
図 62 に、AD8546 の簡略化した回路図を示します。入力ステー
ジは、2 つの差動トランジスタ対、NMOS対(M1、M2)、PMOS対
(M3、M4)から構成されています。入力同相モード電圧により、
ターンオンして強くアクティブになる方の差動対が決定されま
す。
M5 は、M6 トランジスタとM7 トランジスタで構成される電流ミ
ラーへテ ー ル電 流 を 供 給 しま す 。 次 に 電流 ミ ラ ー の 出力 は
NMOSトランジスタ対を駆動します。この電流ミラーの動作開
始により、高い同相モード電圧で電源電流が少し増えることに注
意してください(詳細については、図 22 と 図 25 参照)。
PMOS 差動対は入力電圧が低い方の電源レールに近付き到達し
たときにアクティブになります。NMOS 対は高い方の電源レー
ルに等しいか近い値の入力電圧のために必要です。この回路によ
り、アンプが入力電圧の広いダイナミックレンジを維持して、
両電源レールまで信号振幅を大きくすることができます。
AD8546 は、差動入力に低電圧MOSデバイスを使用することに
より高性能を実現しています。これらの低電圧MOSデバイスは、
単位電流あたりの優れたノイズと帯域幅を提供します。各差動
入力対は、当社独自のレギュレーション回路で保護されています
(簡略化した回路図では省略)。このレギュレーション回路は、
通常動作時に入力対に加わる電圧を適切に維持するアクティ
ブ・デバイスと、高速な過渡時にアンプを保護するパッシブ・ク
ランピング・デバイスとの組み合わせで構成されていますが、
これらのパッシブ・クランピング・デバイスは、同相モード電
圧がいずれかの電源レールに近づくと順方向バイアスされるよ
うになります。このため、入力バイアス電流が増えます(図 14
と 図 17 参照)。
入力同相モード電圧範囲の大部分で、PMOS差動対がアクティ
ブになります。差動対は一般に異なるオフセット電圧を持ちま
す。1 つの対から別の対への引き継ぎにより、VOS対VCMのグラ
フに現れるステップ状の特性が発生します(図 4 と 図 7 を参照)。
この特性は、2 つの差動対を使用するすべてのレールtoレール・
アンプに固有な現象です。このため、1 つの入力差動対から別の
差動対への移行領域を含まない同相モード電圧を常に選択する
必要があります。
また、入力デバイスはクランプ・ダイオード(D1 と D2)により大
きな差動入力電圧からも保護されています。これらのダイオー
ドは、2 本の 10 kΩ 抵抗(R1 と R2)により入力からバッファされ
ています。差動電圧が約 600 mV より高くなると、差動ダイオー
ドはターンオンします。この状態では、差動入力抵抗が 20 kΩ
まで低下します。
入力同相モード電圧が電源レールに近づくと、VOS対VCMカーブ
にはさらに幾つかのステップも現れます。これらの変化は、ヘ
ッドルームが少なくなった負荷トランジスタ(M8、M9、M14、
M15)が原因となり発生します。負荷トランジスタがトライオー
ド動作領域に入ると、ドレイン・インピーダンスの不一致によ
りアンプのオフセット電圧が影響を受けるようになります。高温
V+
VB1
I1
M5
+IN x
M3
R1
D1
–IN x
M8
M9
M10
M11
M4
M16
D2
VB2
R2
M1
OUT x
M2
M7
M6
M13
M14
M15
V–
図 62.簡略化した回路図
Rev. A
- 17/21 -
09585-062
M17
M12
AD8546
AD8546 は、M16 トランジスタとM17 トランジスタで構成される
相補出力ステージを内蔵しています(図 62 参照)。これらのトラ
ンジスタはクラスAB回路として構成され、電圧源VB2 からバイ
アスされています。この回路の使用により、出力電圧がミリボ
ルト以内で電源レールに近づくことができるため、レールtoレー
ルの出力振幅が可能になっています。出力電圧は、トランジスタ
(低RONのMOSデバイス)の出力インピーダンスにより制限されま
す。出力電圧の振幅は負荷電流の関数であるため、電源レールに
対する出力電圧と負荷電流との関係を表すプロットから求めるこ
とができます(図 15、図 16、図 18、図 19 参照)。
出力に負荷が加わることを防ぐためには、大きな帰還抵抗値を
使用してください。ただし、回路全体に対する抵抗熱ノイズの
影響を考慮する必要があります。
R2
AD8546
VOUT
1/2
RL
–VSY
RL, EFF = RL || R2
図 64.反転オペアンプ 構成
レールtoレールの入力と出力
AD8546 は、2.7 V~18 Vの電源電圧でレールtoレールの入力と
出力を持っています。図 63 に、AD8546 の入力波形と出力波形
を示します(ユニティ・ゲイン・バッファとして構成、電源電圧
= ±9 V、抵抗負荷= 1 MΩ)。入力電圧= ±9 Vで、AD8546 の出力
は両電源レールの非常に近くまで変化することができます。さ
らに、位相反転は発生しません。
非反転構成
図 65 に、出力に抵抗負荷RLを接続した、非反転構成のAD8546
を示します。アンプから見た実際の負荷は、R1 + R2 とRLの並
列接続になります。
R2
VSY = ±9V
RL = 1MΩ
INPUT
OUTPUT
+VSY
R1
VIN
09585-064
出力ステージ
+VSY
R1
AD8546
VOLTAGE (5V/DIV)
VIN
VOUT
1/2
RL
09585-065
–VSY
RL, EFF = RL || (R1 + R2)
図 65.非反転オペアンプ構成
図 63.レール to レールの入力と出力
抵抗負荷
帰還抵抗は、アンプから見た負荷抵抗値を変えます。このため、
AD8546 で使用する帰還抵抗の値を知っておくことは重要です。
AD8546 は、最小 100 kΩ の抵抗負荷を駆動することができます。
次の反転構成と非反転構成の 2 つの例に、アンプ出力から見た実
際の負荷抵抗が帰還抵抗により変化する様子を示します。
オペアンプは、出力から反転入力への帰還によるクローズド・
ループ構成で動作するようにデザインされています。 図 66 に、
一方の入力電圧を常に電源中点に固定した電圧フォロワとして
構成したAD8546 を示します。同じ構成を未使用チャンネルにも
使用します。A1 とA2 は、電源電流を測定する電流計の位置を
示します。ISY+は上側の電源レールからオペアンプへ流れる電
流を、ISY−はオペアンプから下側の電源レールへ流れる電流を、
それぞれ表します。図 67 に示すように、通常の動作条件では、
オペアンプへ流入する合計電流は、オペアンプから流出する合計
電流と等しくなります。ここで、2 つのAD8546 に対してISY+ =
ISY− = 36 μA、VSY = 18 V。
+VSY
反転構成
図 64 に、出力に抵抗負荷RLを接続した、反転構成のAD8546 を
示します。アンプから見た実際の負荷は、帰還抵抗R2 と負荷RL
の並列接続になります。帰還抵抗= 1 kΩと負荷= 1 MΩの組み合
わせでは、出力での等価負荷抵抗は 999 Ωになります。この条
件では、AD8546 はこのような重い負荷を駆動できないため、性
能は大幅に低下します。
A1
100kΩ
ISY+
AD8546
VOUT
1/2
100kΩ
A2
ISY–
–VSY
図 66.電圧フォロア構成
Rev. A
- 18/21 -
09585-066
TIME (200µs/DIV)
09585-063
コンパレータ動作
AD8546
40
AD8546 は、ダイオードD1 とダイオードD2 により大きな差動入
力電圧から保護された入力デバイスを内蔵しています(図 62 参
照)。これらのダイオードはサブストレートPNPバイポーラ・ト
ランジスタから構成され、差動入力電圧が約 600 mVを超えると
導通しますが、これらのダイオードは入力から下側の電源レー
ルまでの電流パスを提供するため、システムの合計電源電流が
増えます。図 70 に示すように、両構成から同じ結果が得られま
す。電源電圧= 18 Vで、ISY+は 36 μAを維持しますが、ISY−はア
ンプ 2 個あたり 140 μAに増えます。
30
25
20
15
ISY–
ISY+
10
160
140
0
2
4
6
8
10
VSY (V)
12
14
16
18
09585-067
0
ISY PER DUAL AMPLIFIER (µA)
5
図 67.電源電圧対電源電流(電圧フォロワ)
オペアンプとは対照的に、コンパレータはオープン・ループ構
成で動作し、ロジック回路を駆動するようにデザインされてい
ます。オペアンプはコンパレータと異なりますが、ボード・ス
ペースとコストを節約するためデュアル・オペアンプの未使用
部分をコンパレータとして使用することがありますが、これは
推奨できません。
図 68 と 図 69 に、入力ピンに直列に 100 kΩ抵抗を接続した、コ
ンパレータとして構成したAD8546 を示します。未使用チャンネ
ルは、入力電圧を電源中点に接続したバッファとして構成してい
ます。
+VSY
ISY+
A1
100kΩ
AD8546
100kΩ
09585-068
–VSY
ISY+
100kΩ
VOUT
1/2
A2
20
0
4
6
8
10
12
14
16
18
100 kΩの抵抗はオペアンプ入力に直列に接続することに注意して
ください。小さい抵抗値を使用すると、システムの電源電流が増
えます。オペアンプをコンパレータとして使用することの詳細
については、AN-849 アプリケーション・ノート「Using Op
Amps as Comparators」を参照してください。
図 69.コンパレータ B
Rev. A
2
図 70.電源電圧対電源電流 (AD8546 をコンパレータとして構成)
ISY–
–VSY
0
VSY (V)
09585-069
100kΩ
40
AD8546 は、全温度範囲と全電源電圧範囲でアンプあたり 33 μA
の低電源電流であるため、優れた選択肢になっています。電流
トランスミッタはループ電流を制御します。この場合、ゼロスケ
ール入力信号は 4 mA の電流で、フルスケール入力信号は 20
mA の電流で、それぞれ表されます。また、トランスミッタは
制御ループ電源 VDD から絶縁されており、信号グラウンドはレ
シーバ側を使います。ループ電流は、レシーバ側の負荷抵抗 RL
で測定されます。
+VSY
AD8546
60
トランスミッタの電源は制御ループ電源から直接供給され、ル
ープ電流により 4 mA~20 mA の信号が伝送されます。このため、
4 mA のベースライン電流(回路動作電流)が確保されています。
図 68.コンパレータ A
A1
ISY–
ISY+
80
2 線式電流トランスミッタは、分散型制御システムとプロセ
ス・コントロール・アプリケーションでセンサーとプロセス・
コントローラの間のアナログ信号伝送によく使用されます。図 71
に、4 mA~20 mAの電流ループ・トランスミッタを示します。
ISY–
A2
100
4 mA~20 mAのプロセス・コントロール電流ル
ープ・トランスミッタ
VOUT
1/2
120
09585-070
ISY PER DUAL AMPLIFIER (µA)
35
- 19/21 -
AD8546
AD8546 と ADR125 の静止電流は 160 µAと小さいため、3.34 mA
の電流はその他のシグナル・コンデショニング回路またはブリ
ッジ回路の電源として使うことができます。
ISENSE、MIN = (VREF × R')/(RNULL × RSENSE)
ADR125
VREF
フルスケール入力電圧では、R'を流れる電流は VIN/RSPAN のフル
スケール変化だけ増加します。これにより、検出抵抗を流れる
電流が増えます。
ISENSE、DELTA = (VIN × R'のフルスケール変化)/(RSPAN × RSENSE)
RNULL
1MΩ
1%
VOUT
C2
C3
10µF 0.1µF
RSPAN
200kΩ
1%
VIN
0V TO 5V
したがって、
ISENSE、MAX = ISENSE、MIN + ISENSE、DELTA
R1
68kΩ
1%
R' >> RSENSE のとき、レシーバ側の負荷抵抗を流れる電流は
ISENSE とほぼ等しくなります。
図 71 に、フルスケール入力電圧 = 5 V用のデザインを示します。
入力= 0 Vでループ電流= 3.5 mAに、フルスケール= 5 Vで、ルー
プ電流= 21 mAに、それぞれなります。このため、ソフトウェ
ア・キャリブレーションを使って電流ループを 4 mA~20 mAの
範囲で微調整することができます。
R2
2kΩ
1%
VIN
GND
C4
C5
0.1µF 10µF
1/2
AD8546
Q1
R4
3.3kΩ
R3
1.2kΩ
VDD
18V
D1
C1
390pF
4mA
TO
20mA
RSENSE
100Ω
1%
NOTES
1. R1 + R2 = R´.
図 71.4 mA~20 mA の電流ループ・トランスミッタ
Rev. A
- 20/21 -
RL
100Ω
09585-072
ゼロスケール入力では、電流 VREF/RNULL が R'を流れます。これ
により検出抵抗を流れる電流 ISENSE が発生し、次式で決定され
ます。
AD8546
外形寸法
3.20
3.00
2.80
3.20
3.00
2.80
8
1
5
5.15
4.90
4.65
4
PIN 1
IDENTIFIER
0.65 BSC
0.95
0.85
0.75
15° MAX
1.10 MAX
6°
0°
0.40
0.25
0.23
0.09
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA
0.80
0.55
0.40
10-07-2009-B
0.15
0.05
COPLANARITY
0.10
図 72.8 ピン・ミニ・スモール・アウトライン・パッケージ[MSOP]
(RM-8)
寸法: mm
オーダー・ガイド
Model1
Temperature Range
Package Description
Package Option
Branding
AD8546ARMZ
AD8546ARMZ-RL
AD8546ARMZ-R7
−40°C to +125°C
−40°C to +125°C
−40°C to +125°C
8-Lead Mini Small Outline Package [MSOP]
8-Lead Mini Small Outline Package [MSOP]
8-Lead Mini Small Outline Package [MSOP]
RM-8
RM-8
RM-8
A2V
A2V
A2V
1
Z = RoHS 準拠製品
Rev. A
- 21/21 -
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