SM6661A ジャイロセンサ用ポストアンプ ■概要 SM6661A は、ジャイロセンサモジュールと組み合わせて使用するジャイロセンサ用ポストアンプです。2 系 統のポストアンプを内蔵しているため、2 軸分のジャイロセンサモジュールの出力信号に対して、SM6661A 一 個で対応することができます。モデルによって異なる手振れ補正の感度や、周波数特性の変更を容易にすると ともに、スリープ機能などが内蔵され、ジャイロセンサモジュールの出力信号を、簡単に A/D コンバータに入 力できます。 ■特長 ■端子配列 • 電源電圧：3.0 ∼ 3.6V (Top view) • 動作周囲温度：−20 ∼ +80°C VSIG_OUT2 GAIN2 HPF2 GND • 2 系統入出力 ( 逆相出力 ) • 2 軸ジャイロセンサモジュールに対応 • 外付け素子により出力ゲインおよび周波数特性 の調整が可能 • 出力ゲイン可変範囲：30 ∼ 50dB VCC SLEEP VSIG_OUT1 GAIN1 • 後段に接続される A/D コンバータとのインター HPF1 VCC VREF_IN1 VSIG_IN1 フェースを容易にする 0 点電圧補正機能 • スリープ機能内蔵 VSIG_IN2 VREF_IN2 VCC/2 GND • 小型パッケージ：16 ピン QFN ■アプリケーション • DVC SM6661AB 16-pin QFN Top view Bottom view 2.50 ± 0.05 1.30 ± 0.05 16 1 0.05 0.40 Package 1.30 ± 0.05 Device (Unit: mm) Weight：9mg 0.60 max ■オーダーインフォメーション ■外形寸法図 2.50 ± 0.05 • DSC 0.40 ± 0.05 0.325 ± 0.05 16 1 C0.05 0.18 ± 0.05 0.08 ± 0.05 0.05 M 0.40 SEIKO NPC CORPORATION —1 SM6661A ■ブロック図 VCC HPF1 GAIN1 − VREF_IN1 + VSIG_IN1 − AMP 30dB AMP 0 to 20dB VSIG_OUT1 + GND SLEEP VCC/2 VCC REF − VREF_IN2 + VSIG_IN2 + AMP 30dB AMP 0 to 20dB VSIG_OUT2 − HPF2 GAIN2 GND ■端子説明 端子番号 端子名 I/O *1 Type*2 1 HPF1 O A 30dB アンプ出力端子 1 2 VCC − − 電源電圧端子 3 VREF_IN1 I A ジャイロセンサモジュール基準電圧入力端子 1 4 VSIG_IN1 I A ジャイロセンサモジュール信号入力端子 1 5 GND − − グラウンド端子 6 VCC/2 O A リファレンス電圧端子 平滑用コンデンサを接続してください 7 VREF_IN2 I A ジャイロセンサモジュール基準電圧入力端子 2 8 VSIG_IN2 I A ジャイロセンサモジュール信号入力端子 2 9 GND − − グラウンド端子 10 HPF2 O A 30dB アンプ出力端子 2 11 GAIN2 I A ゲイン可変アンプ入力端子 2 12 VSIG_OUT2 O A 信号出力端子 2 13 VCC − − 電源電圧端子 14 SLEEP Ip D SLEEP 端子。プルアップ抵抗付き High：スリープモード、Low：通常動作 15 VSIG_OUT1 O A 信号出力端子 1 16 GAIN1 I A ゲイン可変アンプ入力端子 1 機能説明 *1. I：入力端子、Ip：プルアップ抵抗付き入力端子、O：出力端子を示します。 *2. A：アナログ、D：ディジタルを示します。 SEIKO NPC CORPORATION —2 SM6661A ■端子等価回路 端子番号 端子名 I/O *1 等価回路 5.6kΩ VSIG_IN1 VSIG_IN2 3 4 7 8 VREF_IN1 VSIG_IN1 VREF_IN2 VSIG_IN2 1kΩ I VREF_IN1 VREF_IN2 1 10 HPF1 HPF2 O 12 15 VSIG_OUT2 VSIG_OUT1 O 1kΩ 5.6kΩ HPF1 HPF2 VSIG_OUT1 VSIG_OUT2 SEIKO NPC CORPORATION —3 SM6661A 端子番号 端子名 I/O *1 11 16 GAIN2 GAIN1 I 6 VCC/2 O 等価回路 GAIN1 GAIN2 500Ω VCC/2 100kΩ 14 SLEEP Ip SLEEP 200Ω *1. I：入力端子、Ip：プルアップ抵抗付き入力端子、O：出力端子を示します。 注 ) 抵抗値は設計値を示しています。 SEIKO NPC CORPORATION —4 SM6661A ■絶対最大定格 GND = 0V 項目 端子 記号 定格 単位 電源電圧 VCC V CC 5.0 V 入力電圧 VREF_IN1, VREF_IN2, VSIG_IN1, VSIG_IN2, HPF1, HPF2, GAIN1, GAIN2, SLEEP V IN VCC + 0.3 ∼ GND − 0.3 V TSTG − 40 ∼ + 125 °C PD 0.7 W TJMAX + 125 °C 保存温度範囲 許容損失*1 接合温度 *1. 当社規定の基板 (76.2mm × 114.3mm、厚さ 1.6mm の FR-4 ガラスエポキシ基板 ) に実装時。 熱抵抗 θja = 64°C/W ■推奨動作条件 GND = 0V 項目 端子 電源電圧 VCC SLEEP 端子印加電圧 SLEEP 動作周囲温度 リファレンス入力電圧 VREF_IN1, VREF_IN2, VSIG_IN1, VSIG_IN2 信号入力振幅*1 VSIG_IN1, VSIG_IN2 出力ゲイン可変範囲 VSIG_OUT1, VSIG_OUT2 ゲイン可変アンプ 帰還抵抗 出力負荷抵抗 VSIG_OUT1, VSIG_OUT2 規格 記号 単位 MIN TYP MAX V CC 3.0 3.3 3.6 V VSLEEP 0 V CC V Ta −20 25 80 °C VREF_IN 1.25 1.35 2.10 V 47 mVpp VSIG_IN_AC GRANGE 30 50 dB R2 27 330 kΩ RL 50 kΩ *1. VCC = 3.0V、出力ゲインを 30dB に設定したとき SEIKO NPC CORPORATION —5 SM6661A ■電気的特性 ● DC 特性 特記なき場合 VCC = 3.3V, GND = 0V, Ta = 25°C, 回路定数は応用回路例と同一にする 項目 記号 条件 MAX SLEEP = "Low", V CC = 3.3V 5.5 7.5 mA SLEEP = "Low", V CC = 3.6V 7.0 9.0 mA 1.0 µA ICC1 消費電流 2 ICC2 SLEEP = "High" ( スリープモード ) 入力電圧 High レベル V IH 入力電圧 Low レベル VIL SLEEP 端子 , VCC = 3.0 ∼ 3.6V, Ta = −20 ∼ +80°C 入力リーク電流*1 (High レベル ) ILH SLEEP 端子 , 端子電圧 3.3V 入力電流 *1 (Low レベル ) ILL SLEEP 端子 , 端子電圧 0.0V 入力電流 *1 (SLEEP = "High") ILEAK VSIG_IN1, VSIG_IN2 端子 VREF_IN1, VREF_IN2 端子 入力電流 *1 (SLEEP = "Low") IIN VSIG_IN1, VSIG_IN2 端子 VREF_IN1, VREF_IN2 端子 各端子電圧 1.35V VOH 出力電圧 Low レベル V OL VSIG_OUT1, VSIG_OUT2 端子 , RL = 100kΩ MIN 2.0 −38 VVCC/2 VCC/2 端子電圧 −33 −0.045 V CC−0.3 V CC−0.1 VCC/2−0.1 VCC/2 端子 V −0.2 VSIG_OUT1, VSIG_OUT2 端子 , V OFFSET VCC/2 端子との電位差 , R1 = 150kΩ, R2 = 330kΩ オフセット電圧*2 単位 TYP 消費電流 1 出力電圧 High レベル 規格 0.8 V ± 1.0 µA −28 µA ± 0.1 mA +0 mA V 0.1 0.3 V ±5 ± 20 mV V CC/2 V CC/2+0.1 V *1. 入力リーク電流、入力電流の規格値は、IC に流れ込む電流を正とします。 *2. R1 はゲイン可変アンプの入力抵抗値、R2 はゲイン可変アンプの帰還抵抗値を示します。 「■応用回路例」を参照く ださい。 ● AC 特性 特記なき場合 VCC = 3.3V, GND = 0V, Ta = 25°C, 回路定数は応用回路例と同一にする 項目 記号 30dB アンプ出力ゲイン Gain1 HPF1, HPF2 端子 出力ゲイン*1 Gain2 VSIG_OUT1, VSIG_OUT2 端子 入力換算雑音電圧 低域側カットオフ 周波数 *1*3 高域側カットオフ 周波数 *1*4 *2 条件 規格 単位 MIN TYP MAX 29 30 31 dB 35.7 36.8 37.9 dB 周波数 1Hz 0.05 µVrms/√Hz fCL R1 = 150kΩ, C1 = 22µF 0.05 Hz fCH R2 = 330kΩ, C2 = 2200pF 219 Hz V NOISE *1. 外付け素子により特性が決まり、設計および、特性評価の実施により仕様を保証する項目です。規格値は、外付け 素子のばらつきを考慮しないときの数値を示します。 *2. 入力換算雑音電圧は代表値であり、VSIG_IN1 端子と VREF_IN1 端子をショート、VSIG_IN2 端子と VREF_IN2 端 子をショートし、外部から信号を入力しないときの値を示します。 *3. R1 はゲイン可変アンプの入力抵抗値、C1 はゲイン可変アンプの入力容量値を示します。 「■応用回路例」を参照く ださい。 *4. R2 はゲイン可変アンプの帰還抵抗値、C2 はゲイン可変アンプの帰還容量値を示します。 「■応用回路例」を参照く ださい。 SEIKO NPC CORPORATION —6 SM6661A ■機能説明 ●センサ信号の入出力 ジャイロセンサモジュールの信号出力を SM6661A の VSIG_IN1 端子に接続してください。SM6661A の初 段アンプは差動入力となっているため、SM6661A の VREF_IN1 端子には、ジャイロセンサモジュールの信 号出力の 0 点電圧を入力してください。 ( 通常は、ジャイロセンサモジュールの基準電圧出力を VREF_IN1 端子に接続してください。) SM6661A の VSIG_OUT1 端子からは、増幅された信号が出力されます。出力される信号の位相は VSIG_IN1 から入力された信号の逆相ですのでご留意ください。出力される信号の 0 点電圧は、VCC/2V です。VSIG_IN2, VREF_IN2, VSIG_OUT2 も同様です。 ● VCC/2 端子 SM6661A の VCC/2 端子はリファレンス電圧端子です。VCC/2 端子と GND 端子の間に平滑用コンデンサ を接続してください。推奨値は、10µF ( 電解コンデンサ ) + 0.1 µF ( セラミックコンデンサ ) です。 ●出力ゲイン、周波数特性設定方法 SM6661A は、以下の図のように外付け抵抗、容量 を接続することにより、出力ゲインおよび、周波数特 性を設定することができます。 C2 C1 R1 R2 HPF1 HPF2 − + GAIN1 GAIN2 AMP 30dB VSIG_OUT1 VSIG_OUT2 − AMP 0 to 20dB + ○出力ゲイン設定 外付け抵抗 R 1, R 2 の値を変えることにより、出力ゲインを設定す ることができます。SM6661A には 30dB アンプを内蔵していますので、出力ゲイン Gain2 は、以下の数式により決まります。 Gain2 = 20 × log ( R2 ) + 30 [dB] R1 SEIKO NPC CORPORATION —7 SM6661A ○周波数特性設定 外付け容量 C 1, C 2 の値を変えることにより、周波数特性を設定することができます。低域側のカットオ フ周波数 f CL および、高域側のカットオフ周波数 fCH は、以下の数式で決まります。 ( 帯域通過フィルタの周波数特性とするため、fCL < fCH の条件を満たすように設定してください。) fCL = 1 [Hz] (2π × R1 × C1) fCH = 1 [Hz] (2π × R2 × C2) ○外付け素子の設定について 外付け抵抗 R 1、外付け容量 C1 による時定数 τ は、以下の数式で決まりますので、時定数を考慮し、R 1 および、C 1 を設定してください。 τ = R1 × C1 [s] ただし、R1 の抵抗値と出力ゲインの設定により、外付け抵抗 R2 の抵抗値が決まりますが、R 2 の値が 大きくなるにしたがって、オフセット電圧が大きくなりますので、ご注意願います。R 2 の推奨抵抗値は、 27 kΩ ∼ 330kΩ です。 ●スリープ機能 SM6661A は、スリープ機能を内蔵しています。SLEEP 端子を "High" に設定すると、スリープモードにな ります。スループモードに設定すると、消費電流が 1.0 µA 以下になり、VSIG_OUT1, VSIG_OUT2 端子はハ イ・インピーダンスになります。 設定端子 SLEEP SM6661A の動作 Low 通常動作 High スリープモード SEIKO NPC CORPORATION —8 SM6661A ■応用回路例 C1 R1 22µF 150kΩ + 22µF 0.1µF VCC HPF1 GAIN1 C2 2200pF R2 330kΩ Sensor 1 A/D converter 1 Reference voltage VREF_IN1 − VREF_IN Sensor signal VSIG_IN1 + VREF_IN Amplified signal − AMP 30dB AMP VCC/2 VSIG_OUT1 + GND SLEEP VCC/2 0.1µF VCC REF Sensor 2 Reference voltage 0.1µF VREF_IN2 − VREF_IN Sensor signal VSIG_IN2 + VREF_IN + AMP 30dB GND − HPF2 Amplified signal C1 R1 22µF 150kΩ 36.8dB fCL 0.05Hz fCH 219Hz VSIG_OUT2 AMP GAIN2 Total gain 22µF A/D converter 2 + + 10µF VCC/2 R2 330kΩ C2 2200pF SEIKO NPC CORPORATION —9 SM6661A ■代表特性例 8 8 6 6 ICC1 [mA] ICC1 [mA] 特記なき場合 VCC = 3.3V, GND = 0V, Ta = 25°C, 回路定数は応用回路例と同一にする 4 2 4 2 0 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 VCC [V] 0 −40 −20 0 20 40 60 80 100 Ta [°C] 図 1：消費電流 1 vs. 電源電圧特性 図 2：消費電流 1 vs. 温度特性 0 IIN [µA] −20 −40 −60 −80 −100 2.7 VSIG_IN1/ VSIG_IN2 VREF_IN1/ VREF_IN2 3.0 3.3 3.6 3.9 VCC [V] 図 3：入力電流 vs. 電源電圧特性 SEIKO NPC CORPORATION —10 SM6661A 40 39.0 Gain2 [dB] Gain2 [dB] 38.0 35 30 37.0 36.0 25 0.01 0.1 1 10 100 1000 35.0 −40 −20 0 20 40 60 80 100 Ta [°C] Frequency [Hz] 図 4：出力ゲイン vs. 周波数特性 図 5：出力ゲイン vs. 温度特性 ( 入力周波数 10Hz 時 ) 60 [A] Gain2 [dB] 50 40 [B] [C] 30 20 0.01 0.1 1 10 100 Frequency [Hz] 図 6：出力ゲイン vs. 周波数特性 ( 出力ゲイン設定変更時 *1) *1. ゲイン可変アンプの帰還容量 C2 を外し、高域側の帯域制限がかからないようにしたとき。 各特性の出力ゲイン設定は以下の通りです。 [A]：50.0dB 設定 (R1 = 33kΩ, R2 = 330kΩ) [B]：36.8dB 設定 (R1 = 150k Ω, R2 = 330kΩ) [C]：30.0dB 設定 (R1 = 330k Ω, R2 = 330kΩ) SEIKO NPC CORPORATION —11 SM6661A 1000 VOUT [µVrms/√Hz] VOUT [V] 1.655 ∆VOUT 1.650 ∆IS 100 10 1 Output impedance ∆VOUT/∆IS = 3Ω 1.645 0 100 200 300 400 500 0.1 0.01 IS [µA] 0.1 1 10 100 1000 Frequency [Hz] 図 7：出力電流 vs. 出力電圧特性 *1 (VSIG_OUT1, VSIG_OUT2 端子 ) 図 8：出力ノイズ vs. 周波数特性 *2 −60 Crosstalk [dB] −70 −80 −90 −100 −110 −120 1 10 100 1000 Frequency [Hz] 図 9：クロストーク vs. 周波数特性 *3 *1. IS は VSIG_OUT1, VSIG_OUT2 端子から流れ出る電流値を示します。 *2. VSIG_IN1 と VREF_IN1 端子をショート、VSIG_IN2 と VREF_IN2 端子をショートし、外部から信号を入力しな いとき。 使用測定器 Agilent 社製 35670A,「FFT ANALYSIS」モード 周波数 1Hz での入力換算雑音電圧 0.05µVrms/√Hz (1Hz での出力ノイズ 35µVrms/√Hz, 出力ゲイン Gain2 = 36.8dB より換算 ) *3. ゲイン可変アンプの帰還容量 C2 を外し、高域側の帯域制限がかからないようにしたとき。 SEIKO NPC CORPORATION —12 SM6661A ■推奨フットパターン (Unit：mm) 2.90 0.60 0.18 1.30 2.90 0.40 1.30 0.60 SEIKO NPC CORPORATION —13 SM6661A ※この資料に記載されている商品のご使用に際しては、 次の点にご注意くださいますようお願い申し上げます。 1. この資 料に記載されている商品は、 パ ーソナル機器・工作機器・計測機器などの一般的な信頼性 を必要とする電子機器および電 気 機器に使用され ることを目的と して設計・製造されたもの であり、 航 空宇宙機器・原子力制御機 器・医療機 器・輸送機器・防災 機器・防犯機器などの、極めて高い信頼性・安全性を必要とする機器に使用されることを想 定したものではありません。また、 そ の故障 または誤作動が直接人命に関わる商品に使用されるこ とを想定したものではありません。本資料の商品をこのような機 器に使用するご希望がありましたら、必ず事前に当社営業部までお問い合わせください。 なお、事前のご相談無しに本資料の商 品をそのような機器に使用され、そのことによって発生した損害等については、当社では 一切の責任を負いかねますのでご了承ください。 2. この資 料に記載されている内容は、 商 品の特性や信頼性等の改善のため予告なしに変更され ることがありますので予めご了承 ください。 3. この資 料に記載されている内容については、その商品の使用に際して第三者の知的財産権そ の他の権利を侵害していないこと を 保証するものでは なく、 また、その実施権 の許諾が行われ るものでもあり ません。 し たがって、 そ の使用に起因す る第三者の 権利に対する侵害について当社は責任を負いかねますのでご了承ください。 4. この資料に記載されている回路等の定数は一例を示すものであり、量産に際しての設計を保証するものではありません。 5. この資 料に記載されている商品の全部または一部が、外国為替および外国貿易法その他の関 係法令に定める物資に該当する場 合は、それらの法令に基づく輸出の承認、 許可が必要になりますので、お客様にてその申請手続きをお願いいたします。 セ イ コ ー Ｎ Ｐ Ｃ 株 式 会 社 本社・東京営業所 〒1040032 東京都中央区八丁堀 199 TEL 0355416501 FAX 0355416510 那須塩原事業所 〒 3292811 栃木県那須塩原市下田野 5311 TEL 0287353111( 代 ) FAX 0287353120 関 西 営 業 所 〒 5500004 大阪市西区靭本町 232 TEL 0664446631( 代 ) FAX 0664446680 http://www.npc.co.jp/ Email: [email protected] NC0801A 2010.03 SEIKO NPC CORPORATION —14