[AK2331] AK2331 DAC型 8bit 4ch電子ボリューム 特 長 □ 8bit の乗算型 D/A コンバータを 4ch 内蔵 □ 外部 1、内部 3 系統の D/A コンバータ基準電圧に対応 □ 低歪み(Typ:-60dB)、Rail-to-rail 動作のバッファアンプを内蔵 □ 個別電源の 3 線シリアル方式により、3V 制御、5V 動作に対応 □ 動作電圧: 2.6~5.5V □ 動作温度: -40~+85℃ □ パッケージ: 16pin QFNJ (3.0 x 3.0 x 0.70mm, 0.5mm pitch) 概 要 AK2331は、8bitの乗算型D/Aコンバータ 4chを1チップに集積化した電子ボリュームです。 D/Aコンバータの基準電圧は、各ch毎に外部1系統(VREF端子レベル)、内部3系統(VSS, AVDD, AVDD/2) から選択でき、通常のD/Aコンバータ、入力端子(VIN0~7)からの信号をアッテネートする電子ボリュームとし て使用できます。また、D/Aコンバータの後段にはバッファアンプを内蔵しており、Rail-to-railの出力と 歪率:-60dBの信号が得られます。 動作設定は、4bitのアドレス、8bitのデータからなるシリアル入力(SDATA)を、CSN、SCLK信号に同期させる 3線シリアル方式を採用し、また電源をD/Aコンバータ部とは個別(DVDD)に設けることで、3Vでのシリアル制 御、5VでのD/Aコンバータ動作が可能となります。さらに内部で生成したAVDD/2レベルをD/Aコンバータを 迂回しバッファアンプを介してVOUT0~3端子に出力したり、バッファアンプをパワーダウンする等の設定が可 能です。 パッケージには、3.0mm角 0.70mm高の小型低背の16pin QFNJを採用し、高密度実装を実現いたします。 MS0939-J-00 2008/03 -1- [AK2331] 目 次 特 長 ..................................................................................................................... 1 概 要 ..................................................................................................................... 1 目 次 ..................................................................................................................... 2 ブロック図 ................................................................................................................ 3 ピン配置 ................................................................................................................. 3 ブロック機能説明 ...................................................................................................... 4 ピン機能説明 ........................................................................................................... 5 絶対最大定格 .......................................................................................................... 6 推奨動作条件 .......................................................................................................... 6 消費電流 ................................................................................................................ 6 デジタル DC 特性 ..................................................................................................... 7 システムリセット ......................................................................................................... 7 アナログ特性 ........................................................................................................... 8 デジタル AC タイミング ..............................................................................................11 レジスタ機能説明.....................................................................................................12 外部接続回路推奨例 ...............................................................................................15 パッケージ ..............................................................................................................16 重要な注意事項 ......................................................................................................17 MS0939-J-00 2008/03 -2- [AK2331] ブロック図 ピン配置 VREF AVDD VSS DVDD ピン配置 (Top-view) 12 11 10 9 VOUT2 14 7 SCLK VOUT3 15 6 CSN VIN3 16 5 RSTN 1 2 MS0939-J-00 3 4 VIN1 SDATA VOUT1 8 VOUT0 13 VIN0 VIN2 2008/03 -3- [AK2331] ブロック機能説明 ブロック Control Register 機 能 コントロールレジスタは、4bitのアドレス、8bitのデータからなるシリアルデータ(SDATA)を、 CSN、SCLK信号に同期して入力することでレジスタデータを設定する回路です。 電源立ち上げ時には、RSTN端子よりシステムリセットを実行すると全てのレジスタは初期化 されます。またSRSTレジスタにより同様のリセット(ソフトリセット)を掛けることが可能です。 (レジスタの説明を参照) Channel & Address Decoder コントロールレジスタで設定されたデータをデコードし、該当するD/Aコンバータ、基準電圧 を設定します。 8-bit Latch0 to 3 コントロールレジスタからのレジスタデータを保持する回路です。 8-bit DAC0 to 3 前段でラッチされたデータにより設定される、8bitのD/Aコンバータです。 Buffer Rail-to-rail動作するバッファアンプです。 MS0939-J-00 2008/03 -4- [AK2331] ピン機能説明 ピン 番号 ピン 名称 ピン タイプ システム リセット時 ピン状態 5 RSTN DI Z リセット端子 6 CSN DI Z シリアルインターフェイス用チップセレクト入力端子 7 SCLK DI Z シリアルインターフェイス用クロック入力端子 8 SDATA DI Z シリアルインターフェイス用入力端子 9 DVDD PWR - 10 VSS PWR - 11 AVDD PWR - 12 VREF AI Z 1 VIN0 AI L 4 VIN1 AI L 13 VIN2 AI L 16 VIN3 AI L 2 VOUT0 AO Z 3 VOUT1 AO Z 14 VOUT2 AO Z 15 VOUT3 AO Z 注) 機 能 デジタルVDD電源端子 2.6~5.5Vの電源に接続してください。またVSS端子間に0.1µF以上の バイパスコンデンサを接続してください。 VSS電源端子 常時、0Vの電圧を印可してください。 アナログVDD電源端子 2.6~5.5Vの電源に接続してください。またVSS端子間に0.1µF以上の バイパスコンデンサを接続してください。 DVDD ≤ AVDDの関係が維持されるよう電圧を印可してください。 D/Aコンバータ基準電圧入力端子 D/Aコンバータ入力端子 D/Aコンバータ・バッファアンプ出力端子 A: Analog, D: Digital, PWR: Power, I: Input, O: Output, Z: High-Z MS0939-J-00 2008/03 -5- [AK2331] 絶対最大定格 項 目 記号 Min. Max. 単位 AVDD -0.3 6.5 V DVDD -0.3 6.5 V グランドレベル VSS 0 V 入力印可電圧 VIN -0.3 入力印可電流(電源ピンを除く) IIN -10 0 AVDD+0.3 DVDD+0.3 +10 mA 保存温度 Tstg -55 130 ℃ 電源電圧 V 注) 電圧は全てVSS端子に対する値です。 注意: この値を超えた条件で使用した場合、デバイスを破壊することがあります。 また通常の動作は、保証されません。 推奨動作条件 項 目 動作温度 動作電源電圧 アナログ出力負荷容量 記号 条 件 Min. Typ. Max. 単位 +85 ℃ Ta -40 AVDD 2.6 5.0 5.5 V 2.6 5.0 5.5 V 100 pF Typ. Max. 単位 1 20 µA 0.6 1.2 mA 0.75 1.5 mA DVDD DVDD ≤ AVDD AOC 注) 電圧は全てVSS端子に対する値です。 消費電流 項 目 記号 条 件 Min. DVDD=AVDD=5V VIN=AVDD,DACREF:VSS (システムリセット時) DVDD=AVDD=5V IDD1 VIN=AVDD, DACREF:VSS 消費電流 VOUT[3:0]=0x80 DVDD=AVDD=5V VIN=AVDD IDD2 DACREF:AVDD/2 VOUT[3:0]=0x00 注) DACREFは、DAC基準電圧の内部設定レベルを示す。 消費電流の条件として、VIN端子入力電流を含まない。また、無負荷とする。 SIDD MS0939-J-00 2008/03 -6- [AK2331] デジタルDC特性 項 目 記号 条 件 Min. Typ. 高レベル入力電圧 VIH CSN, SCLK, SDATA, RSTN 0.8DVDD 低レベル入力電圧 VIL 高レベル入力電流 IIH 低レベル入力電流 IIL CSN, SCLK, SDATA, RSTN VIH=DVDD CSN, SCLK, SDATA, RSTN VIL=0V CSN, SCLK, SDATA, RSTN Max. 単位 V 0.2DVDD V 1 µA µA -1 システムリセット 項 目 ハードウェアリセット 信号入力幅 記号 条 件 tRSTN RSTN端子 ソフトウェアリセット 注1) Min. Typ. Max. 1 単位 備考 µs 注1) 注2) SRSTレジスタ 電源投入後、35ms以上経過してからハードウェアリセット動作(レジスタの初期化)を必ず行なって下さい。 1µs以上の“Low”パルス入力でリセットが掛かります。またこの時のデジタル入力(DI)端子は、RSTN:High、 CSN:High、SCLK:Low、とご設定ください。 tRSTN VIH RSTN VIL 注2) SRST[7:0]レジスタに0xAA:10101010データを書き込むと、ソフトウェアリセットが実行されます。 この設定により、全てのレジスタは初期値となります。 詳細については、“レジスタ機能説明”の項をご参照ください。 MS0939-J-00 2008/03 -7- [AK2331] アナログ特性 特記なき場合、AVDD=4.5~5.5V、VSS=0V、AVDD≥VIN、VREF= 0V~AVDD、Ta=-40~+85℃ DACREFは、DAC基準電圧の内部設定レベルを示す。 項 目 記号 条 件 VREF端子リーク電流 IVREF VIN=AVDD=5V VREF=0V VREF端子入力電圧範囲 VVREF VIN=AVDD=5V 分解能 RES 微分非直線性誤差 DNL 非直線性誤差 注1) INL VAO1 バッファアンプ出力電圧範囲 VAO2 AVDD2O[7:0]設定時、 AVDD/2出力電圧 出力振幅レベル 歪率(S/N+D) VAO3 FIN SINAD Min. Typ. 0.2 Max. 単位 10 µA AVDD-0.2 V 8 VIN=AVDD=5V -1 DACREF:VSS |IAO|= 0µA -1.5 VOUT[7:0]=0x02~0xFF |IAO|= 0µA VIN=AVDD, DACREF:VSS VOUT[7:0]=0x00 |IAO|= 0µA VIN=AVDD, DACREF:VSS AVDD-0.1 VOUT[7:0]=0xFF |IAO|≤ 1mA VIN=AVDD, DACREF:VSS VOUT[7:0]=0x00 |IAO|≤ 1mA VIN=AVDD, DACREF:VSS AVDD-0.4 VOUT[7:0]=0xFF AVDD=5V 2.45 |IAO|≤ 1mA AVDD=5V DACREF: AVDD/2 2.7 VIN=3Vp-p, 10kHz VOUT[7:0]=0xFF RL=22kΩ, CL=100pF AVDD=5V DACREF: AVDD/2 VIN=3Vp-p, 1kHz 56 VOUT[7:0]=0x0A~0xFF RL=22kΩ, CL=100pF 30kHz LPF使用 VOUT[7:0]=0x10↔0xEF 出力が最終値の1/2LSBに なるまで。 RS=2.2kΩ, RL=22kΩ,CL=1000pF bit +1 LSB +1.5 LSB 0.1 V V 0.4 V V 2.5 2.55 V 3.0 Vp-p 60 dB 300 µs DAC出力セトリング時間 tLDD VIN端子入力インピーダンス RIN 135 kΩ ROUT 20 Ω VOUT端子出力インピーダンス 注1) “02”設定時の出力電圧と”FF”設定時の出力電圧を結ぶ理想直線に対する、入出力曲線の誤差 (エンドポイント法)。 MS0939-J-00 2008/03 -8- [AK2331] 特記なき場合、AVDD=2.6~3.3V、VSS=0V、AVDD≥VIN、VREF= 0V~AVDD、Ta=-40~+85℃ DACREFは、DAC基準電圧の内部設定レベルを示す。 項 目 分解能 記号 条 件 RES Typ. Max. 8 VIN=AVDD=3V DACREF:VSS 非直線性誤差 INL |IAO|= 0µA 注2) VOUT[7:0]=0x02~0xFF |IAO|≤ 600µA VIN=AVDD DACREF:VSS VOUT[7:0]=0x00 バッファアンプ出力電圧範囲 VAO4 |IAO|≤ 600µA VIN=AVDD DACREF:VSS OUT[7:0]=0xFF AVDD=3V DACREF: AVDD/2 VIN=1.8Vp-p, 1kHz 歪率(S/N+D) SINAD VOUT[7:0]=0x0A~0xFF RL=22kΩ, CL=100pF 30kHz LPF使用 微分非直線性誤差 注2) Min. DNL 単位 bit -1 +1 LSB -1.5 +1.5 LSB 0.4 V AVDD-0.4 45 V 55 dB “02”設定時の出力電圧と”FF”設定時の出力電圧を結ぶ理想直線に対する、入出力曲線の誤差。 MS0939-J-00 2008/03 -9- [AK2331] 注3) DACとして使用する場合の負荷条件(セトリング時間測定時の負荷条件) R RS=2.2kΩ _ + CL=1000pF RL=22kΩ VOUT0…3 LSI 注4) アッテネータとして使用する場合の負荷条件(歪率測定時の負荷条件) R _ + CL=100pF RL=22kΩ VOUT0…3 LSI MS0939-J-00 2008/03 - 10 - [AK2331] デジタルACタイミング 1) シリアルインターフェイス タイミング AK2331は、CSN, SCLK, SDATAの3線同期式シリアルインターフェイスにより、データの書き込みを行ない ます。 SDATA(シリアルデータ)は、レジスタアドレス(MSBファースト,A3~A0)とコントロールデータ(MSBファースト, D7~D0)で構成されます。 ① CSN(チップセレクト)は、通常”High”に設定します。 CSNを”Low”に設定すると、シリアルインターフェイスがアクティブとなります。 ② 書き込みは、CSNが”Low”区間で、12個のSCLKクロックの立ち上がりに同期して、アドレス、データの順に 取り込みます。 ③ 書き込みは、CSNの”Low”区間に12クロックがSCLKより入力されることを想定しています。 12クロックを上回ったり下回るクロックが入力されると、データが正しく設定されませんのでご注意ください。 tCSLH tCSS tCSHH CSN tWH tWL SCLK tDS SDATA tDH A3 A2 A1 A0 D7 D6 D1 D0 tLDD DAC output 立ち上がり、立下り時間 tR tF SCLK VIH VIL 項目 CSN setup time SDATA setup time SDATA hold time SCLK high time SCLK low time CSN low hold time CSN high hold time DAC output settling time SCLK rising time SCLK falling time 記号 tCSS tDS tDH tWH tWL tCSLH tCSHH tLDD 条件 VOUT[7:0]=0x10↔ 0xEF 出 力 が 最 終 値 の1/2LSBになるまで RS=2.2kΩ, RL=22kΩ, CL=1000pF tR tF Min. 100 100 100 500 500 100 100 Typ. Max. 単位 ns ns ns ns ns ns ns 300 µs 100 100 ns ns 注) デジタル入力のタイミングは、立ち上がり・立ち下がり信号の0.5DVDDの値を基準とします。 MS0939-J-00 2008/03 - 11 - [AK2331] レジスタ機能説明 1) レジスタの構成 アドレス データ 設定内容 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 VOUT0レジスタ VOUT07 VOUT06 VOUT05 VOUT04 VOUT03 VOUT02 VOUT01 VOUT00 1 VOUT1レジスタ VOUT17 VOUT16 VOUT15 VOUT14 VOUT13 VOUT12 VOUT11 VOUT10 1 0 VOUT2レジスタ VOUT27 VOUT26 VOUT25 VOUT24 VOUT23 VOUT22 VOUT21 VOUT20 0 1 1 VOUT3レジスタ VOUT37 VOUT36 VOUT35 VOUT34 VOUT33 VOUT32 VOUT31 VOUT30 0 1 0 0 未使用 − − − − − − − − 0 1 0 1 未使用 − − − − − − − − 0 1 1 0 未使用 − − − − − − − − 0 1 1 1 未使用 − − − − − − − − 1 0 0 0 VREFレジスタ DA3REF1 DA3REF0 DA2REF1 DA2REF0 DA1REF1 DA1REF0 DA0REF1 DA0REF0 1 0 0 1 未使用 − − − − − − − − 1 0 1 0 AVDD/2レジスタ − − − − AVDD2O3 AVDD2O2 AVDD2O1 AVDD2O0 1 0 1 1 BUFONレジスタ − − − − BUFON3 BUFON2 BUFON1 BUFON0 1 1 0 0 ソフトウエアリセット 1 1 0 1 VOUT0~VOUT3 制御レジスタ - - - - CTRL3 CTRL2 CTRL1 CTRL0 1 1 1 0 未使用 − − − − − − − − 1 1 1 1 未使用 − − − − − − − − A3 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 SRST[7:0] 注) “−”で示すデータにアクセスした場合、LSIの動作に影響はありません。 2) レジスタの説明 2.1) VOUTレジスタ アドレス データ A3 A2 A1 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 VOUT07 VOUT06 VOUT05 VOUT04 VOUT03 VOUT02 VOUT01 VOUT00 ↓ 0 ↓ 0 ↓ 1 ↓ 1 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ VOUT37 VOUT36 VOUT35 VOUT34 VOUT33 VOUT32 VOUT31 VOUT30 0 0 0 0 0 0 0 0 初期値 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 VOUT0~3出力 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 VOUT = (VIN-VREF)・0/256 + VREF VOUT = (VIN-VREF)・1/256 + VREF 0 0 0 0 0 0 1 0 VOUT = (VIN-VREF)・2/256 + VREF ↓ 1 ↓ 1 ↓ 1 ↓ 1 ↓ 1 ↓ 1 ↓ 1 ↓ 0 ↓ VOUT = (VIN-VREF)・254/256 + VREF 1 1 1 1 1 1 1 1 VOUT = (VIN-VREF)・255/256 + VREF 注) レジスタ値のDAC出力へ反映タイミングは、VOUT0~VOUT3制御レジスタによって制御されます。 MS0939-J-00 2008/03 - 12 - [AK2331] 2.2) VREFレジスタ アドレス A3 A2 A1 1 0 データ 0 初期値 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 DA3REF1 DA3REF0 DA2REF1 DA2REF0 DA1REF1 DA1REF0 DA0REF1 DA0REF0 0 0 0 0 0 0 0 0 DA3REF1 ~ DA0REF1 DA3REF0 ~ DA0REF0 DAC基準電圧 0 0 VSS (内部) 0 1 AVDD (内部) 1 0 AVDD/2 (内部) 1 1 VREF (外部) 2.3) AVDD/2レジスタ アドレス A3 A2 A1 1 0 1 初期値 データ 備考 データ A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 - - - - AVDD2O3 AVDD2O2 AVDD2O1 AVDD2O0 - - - - 0 0 0 0 機 能 設定項目 備考 0 1 DACをバイパスし、 AVDD2O3 ~ 内部AVDD/2出力 DAC出力 AVDD/2レベルをバッファを AVDD2O0 介して出力する 注) 内部で生成されるAVDD/2レベルは、このレジスタによりVOUT0~3端子に出力できます。 2.4) BUFONレジスタ アドレス A3 A2 1 0 1 初期値 データ BUFON3 ~ BUFON0 A1 データ A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 - - - - BUFON3 BUFON2 BUFON1 BUFON0 - - - - 0 0 0 0 設定項目 DACバッファ動作 機 能 0 バッファをパワーダウンし、 Hi-Zを出力する MS0939-J-00 1 備考 バッファ出力 2008/03 - 13 - [AK2331] 2.5) ソフトウェアリセットレジスタ アドレス A3 A2 A1 A0 1 1 0 0 データ D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 SRST[7:0] 初期値 0 0 0 0 0 SRST[7:0]レジスタに0xAA:10101010を設定することで、ソフトウェアリセットが実行されます。 この設定により、全てのレジスタは初期値となります。 このレジスタは、ソフトウェアリセット完了後は“0”となります。 2.6) VOUT3~VOUT0制御レジスタ アドレス データ A3 A2 A1 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 1 0 1 - - - - CTRL3 CTRL2 CTRL1 CTRL0 - - - - 0 0 0 0 初期値 データ CTRL3 ~ CTRL0 設定項目 VOUT0~VOUT3 出力制御 機 能 0 1 VOUT[7:0]データを出力 VOUT[7:0]データを保持 備考 CTRLレジスタ設定によって、各DACデータをラッチするタイミングを一致させることが出来ます。 CTRLレジスタに“0”が設定されている場合はVOUT[7:0]データ設定後、直ちにDAC出力にVOUT[7:0]データが 反映されます。 CTRLレジスタに“1”が設定されている場合は、VOUT[7:0]データの設定を行ってもDAC出力には反映されずデ ータを保持するため、各DAC出力は“1”に設定時のVOUT[7:0]データを出力し続けます。“0”が設定されたタイミ ングで、設定されているVOUT[7:0]データがDAC出力に反映されます。 MS0939-J-00 2008/03 - 14 - [AK2331] 外部接続回路推奨例 1) 電源安定化容量 電源に含まれるリップル、ノイズ等を除去するため、VDD-VSS端子間に下図の様にコンデンサをご接続くだ さい。コンデンサは両端子間の最短距離に配置すると効果的です。 AVDD DVDD C1=0.1µF (Ceramic cap) C2 C1 C2=4.7µF (Electrolytic cap) VSS LSI 2) VIN0~3外付け容量 VIN端子にアナログ信号を入力する場合、入力信号のDCオフセットとLSI内部の動作点を調整するために コンデンサを接続ください。これにより約fc=120Hzのハイパス・フィルタが構成されます。 VIN0∼3 C C=0.01µF LSI MS0939-J-00 2008/03 - 15 - [AK2331] パッケージ 1)マーキング図 2331 XYYZK ● 品番 日付コード 2331 X:製造時期 西暦年号下1桁 Y:製造時期 週 Z:製造ロット 識別コード K:組立地記号 2)外形寸法図 パッケージタイプ:16pin QFNJ (3.0 x 3.0 x 0.70mm, 0.5mm pitch) 3.00±0.10 1.80 B 1.50±0.05 1.50 12 1.50±0.05 0.75 5 16 0.30±0.07 4 0.10 S A B 1.80 13 8 A 1.50 3.00±0.10 9 1 0.22±0.05 CO.3 0.05 M S A B 0.05 S 0.12~ 0.23 0.50 0.00~ 0.05 A部 0.70 0.75MAX 0.05MAX S 0.17~ 0.27 【 A部詳細図】 注) パッケージ裏面中央の露出パッド(Exposed Pad)は、オープンまたはVSSに接続して下さい。 MS0939-J-00 2008/03 - 16 - [AK2331] 重要な注意事項 重要な注意事項 ● 本書に記載された製品、および、製品の仕様につきましては、製品改善のために予告なく変更することがありま す。従いまして、ご使用を検討の際には、本書に掲載した情報が最新のものであることを弊社営業担当、あるい は弊社特約店営業担当にご確認下さい。 ● 本書に掲載された情報・図面の使用に起因した第三者の所有する特許権、工業所有権、その他の権利に対す る侵害につきましては、当社はその責任を負うものではありませんので、ご了承下さい。 ● 本書記載製品が、外国為替および、外国貿易管理法に定める戦略物資(役務を含む)に該当する場合、輸出 する際に同法に基づく輸出許可が必要です。 ● 医療機器、安全装置、航空宇宙用機器、原子力制御用機器など、その装置・機器の故障や動作不良が、直接 または間接を問わず、生命、身体、財産等へ重大な損害を及ぼすことが通常予想されるような極めて高い信頼 性を要求される用途に弊社製品を使用される場合は、必ず事前に弊社代表取締役の書面による同意をお取り 下さい。 ● この同意書を得ずにこうした用途に弊社製品を使用された場合、弊社は、その使用から生ずる損害等の責任を 一切負うものではありませんのでご了承下さい。 ● お客様の転売等によりこの注意事項の存在を知らずに上記用途に弊社製品が使用され、その使用から損害等 が生じた場合は全てお客様にてご負担または補償して頂きますのでご了承下さい。 MS0939-J-00 2008/03 - 17 -