[AK9231] AK9231 Dual 12-Bit 1MSPS SAR A/D Converter 概 要 1. AK9231は、12ビット1MSPSの逐次比較型A/Dコンバータです。超小型パッケージを採用、基板の省ス ペース化を実現致します。 2. 12-bit逐次比較型A/Dコンバータ サンプリングレート: ユニポーラ、入力レンジ: SPITM シリアルインターフェース S/(N+D): INL: DNL: 消費電流 IDD: 電源電圧 VDD: 動作温度範囲 Ta: パッケージ: 特 長 1MSPS 0 ~ VDD 71.25dB(Typ.) at 100kHz Input ±1.25 SB(Max.) ±1.0 LSB(Max.) 50mW (fs=1MSPS, VDD= 5V) 2.35 ~ 5.25V -40 ~ 105ºC 超小型パッケージ 16-pin QFN (3mm x 3mm) VDD AIN0 S/H SAR Serial I/F & Control Logic ADC SCLK SDO0 SDO1 AIN1 S/H SAR CSN ADC TEST2 TEST3 VSS TEST0 TEST1 Figure 1. AK9231 Block Diagram 014010771-J-00 2014/12 -1- [AK9231] 3. 目 次 概 要.................................................................................................................................................. 1 特 長.................................................................................................................................................. 1 目 次.................................................................................................................................................. 2 ピン配置と機能説明 ............................................................................................................................ 3 4.1. ピン配置 ....................................................................................................................................... 3 4.2. 機能説明 ....................................................................................................................................... 4 4.3. 使用しないピンの処理について .................................................................................................. 4 5. 絶対最大定格 ....................................................................................................................................... 5 6. 推奨動作条件 ....................................................................................................................................... 5 7. アナログ特性 ....................................................................................................................................... 6 8. DC特性 ................................................................................................................................................ 7 9. スイッチング特性 ............................................................................................................................... 7 9.1. タイミング波形 ............................................................................................................................ 7 9.2. ディジタルI/F ............................................................................................................................... 8 10. パッケージ .......................................................................................................................................... 9 10.1. 外形寸法図 ............................................................................................................................... 9 10.2. マーキング ............................................................................................................................... 9 11. オーダリングガイド .......................................................................................................................... 10 12. 改訂履歴 ............................................................................................................................................ 10 重要な注意事項 .........................................................................................................................................11 1. 2. 3. 4. 014010771-J-00 2014/12 -2- [AK9231] 4. ピン配置と機能説明 TEST2 NC NC 11 10 9 SDO1 5 SDO0 014010771-J-00 PENIRQN TEST3 6 4 16 Top View VSS AIN0 CSN 2 3 15 7 VDD NC AK9231NK 2 14 SCK TEST1 NC 8 1 13 TEST0 AIN1 12 4.1. ピン配置 2014/12 -3- [AK9231] 4.2. 機能説明 Pin No. Pin Name I/O 1 TEST0 I 2 TEST1 I 3 4 5 6 7 8 VDD VSS SDO0 SDO1 CSN SCK O O I I 9 NC - 10 NC - 11 TEST2 I 12 TEST3 I 13 AIN1 I 14 NC - 15 NC - Function TEST0 (Internal pull down: 50kΩ. Typ.) This pin must be connected to VSS. TEST1 (Internal pull down: 50kΩ. Typ.) This pin must be connected to VSS. Power Supply: 2.35 ~ 5.25V Ground Serial Data Output 0 Serial Data Output 1 Chip Select Serial Clock Input No Connection. No internal bonding. This pin must be connected to VSS No Connection. No internal bonding. This pin must be connected to VSS TEST2 (Internal pull down: 50kΩ. Typ.) This pin must be connected to VSS. TEST3 (Internal pull down: 50kΩ. Typ.) This pin must be connected to VSS. ADC1 Input No Connection. No internal bonding. This pin must be connected to VSS No Connection. No internal bonding. This pin must be connected to VSS ADC0 Input 16 AIN0 I Note: * 1. ディジタル入力ピン(CSN, SCK, TEST0, TEST1, TEST2, TEST3)は、オープンにしないでください。 4.3. 使用しないピンの処理について 使用しない入力ピンは下記の設定を行い、適切に処理してください。 区分 ピン名 設定 Analog AIN0, AIN1 VSS 014010771-J-00 2014/12 -4- [AK9231] 5. 絶対最大定格 (VSS= 0V, * 2) Parameter Symbol Min. Power Supply VDD -0.3 Analog Input Current (AIN+, AIN-) AIN Analog Input Voltage AVIN -0.3 Digital Input Current DIIN Digital Input Voltage DVIN -0.3 Ambient Operating Temperature Ta -40 Storage Temperature Tstg -65 Note: * 2. 電圧は、すべてグラウンド(VSS)に対する値です。 Max. 6.0 ±10 VDD+0.3 ±10 VDD+0.3 105 150 Unit V mA V mA V ºC ºC 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。 6. 推奨動作条件 (VSS= 0V, * 2) Parameter Symbol Power Supply VDD Note: * 2. 電圧は、すべてグラウンド(VSS)に対する値です。 Min. 2.35 Typ. Max. 5.25 Unit V 注意: 本データシートに記載されている条件以外のご使用に関しては、当社では責任負いかねますので ご注意下さい。 014010771-J-00 2014/12 -5- [AK9231] 7. アナログ特性 (特記なき場合は、Ta = -40 ~ 105ºC; VDD= 2.35 ~ 5.25V; fs= 1MHz) Parameter Min. Typ. Resolution 12 No Missing Codes 12 Integral Nonlinearity (INL) Error -1.25 ±0.65 Differential Nonlinearity (DNL) Error -1 +0.4/-0.65 VDD= 2.35 ~ 3.6V -2.5 ±0.5 Offset Error VDD= 4.75 ~ 5.25V -2 ±0.5 Offset Error Drift ±7 Offset Error match: ADC to ADC -2 ±0.1 Gain Error -1.75 ±0.5 Gain Error Drift ±0.4 Gain Error match: ADC to ADC -1.75 ±0.5 Sampling Dynamics Throughput Rate 25 Acquisition time 325 tA match 50 Aperture Delay 5 Dynamic Characteristics (fin= 0.5dBFS) THD fI= 100kHz -84 VDD=2.35 ~ 3.6V, fI= 100kHz 69 71.25 S/H VDD=4.75 ~ 5.25V, fI= 100kHz 70 72.25 VDD=2.35 ~ 3.6V, fI= 100kHz 69 71.25 S/(N+D) VDD=4.75 ~ 5.25V, fI= 100kHz 70 72.25 SFDR sine wave 100kHz 85.5 Channel to Channel Isolation -88 Full power bandwidth At -3dB 12 Analog Input Full scale input: 0 Absolute input voltage range -0.2 Input Capacitance 27 Input leakage Current -0.3/0.5 Power Supplies Power Supply Current: Normal Operation (fs=1MSPS) VDD= 5V 10 Normal Operation (fs=1M SPS) VDD=3V 7.2 Static state VDD= 5V 4.4 Static state VDD= 3V 4.2 Power-Down State 0.1 Invalid conversions after power up or reset 014010771-J-00 Max. 1.25 1 2.5 2 2 1.75 1.75 1000 200 Unit bit bit LSB LSB LSB LSB µV/ºC LSB LSB ‘ppm/ºC LSB kSPS nsec psec nsec dB dB dB dB dB dB dB MHz VDD VDD+0.2 V V pF µA 12.3 9.0 5.8 5.5 10 1 mA mA mA mA µA 2014/12 -6- [AK9231] 8. DC特性 (Ta= -40 ~ 105ºC) Parameter Symbol Min. Max. Unit VDD= 2.35 ~ 3.6V VIH1 1.8 V High-Level Input Voltage VDD= 4.75 ~ 5.25V VIH2 2.4 V VDD= 5V VIL1 0.8 V Low-Level Input Voltage VDD= 3V VIL2 0.4 V High-Level Output Voltage (Iout = -200µA) VOH VDD-0.2 V Low-Level Output Voltage (Iout = 200µA) VOL 0.4 V Load Capacitance CL 30 pF Input Leakage Current (* 3) Iin ±1 µA Note: * 3. TEST0pin、TEST1pin、TEST2pin、TEST3pin を除く。 TEST0pin、TEST1pin、TEST2pin、TEST3pin は内部でプルダウンされています。（Typ.50kΩ） 9. スイッチング特性 (Ta= -40 ~ 105ºC) Parameter Symbol SCK Clock Frequency fSCK SCK High Pulse Width (* 4) tSCKH SCK Low Pulse Width (* 4) tSCKL Minimum time from bus 3-state to start of next conversion tq CSN “↓” to First SCK “↓” tCSS CSN “↓” to DOUT “0” Delay tCSD SCK “↓” to DOUT Valid Delay tDCD SCK “↓” to DOUT Valid ; VDD= 3V tDCH1 Hold time VDD= 5V tDCH2 Minimum CS pulse tCS VDD= 3V tCCZ1 16th SCK“↓” to SDO Hi-Z State VDD= 5V tCCZ2 Note: * 4. tSCK = 1/ fSCK Min. Typ. 0.4 x tSCK 0.4 x tSCK 40 10 7 5.5 25 - Max. 20 25 30 30 20 Unit MHz nsec nsec nsec nsec nsec nsec nsec nsec nsec nsec nsec 9.1. タイミング波形 1/ throughput CSN tCS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 SCK D11 SDO D0 Hi-Z 0 tq Figure 2. データ出力タイミング1 014010771-J-00 2014/12 -7- [AK9231] VIH CSN VIL tCSS tSCKL tSCKH VIH SCK VIL SDO Hi-Z tDCH tDCD tCSD 0 D1 tCCZ Hi-Z D0 50%VDD Figure 3. データ出力タイミング2 9.2. ディジタルI/F CSN pinの “↓”エッジで入力信号のサンプリングを行い、AD変換が始まります。変換中、SDOからはデ ータが出力されます。CSN pinの “↓”エッジ後、 “0”データが出力されSCK4発目 “↓”以降、12ビットの AD変換されたデータがMSBファーストで出力されます。 16発目のSCKクロックの “↓”でSDOはHi-Zになり、AD変換は終了します。 13発目のSCKの “↓”後の最初の“↑”でアクイジションフェーズに入ります（Figure 4のb） 。 16発目のSCK入力後、CSN pinは“H”にしてください。SDO pinがHi-Zになった後、tq (quiet time) 時間 の終了までは（次のAD変換を始めない為に）CSN pinを“L”にしないでください。 通常動作時、bまではCSN pinは“H”にしないでください。 AD変換動作の途中でCSN pinを"H"にすると、AD変換は中止されてSDOはHi-Zとなり、同時にアクイジ ションフェーズに移行します。 その後サンプリングを行うときは、アクイジション時間(Min. 325nsec)を待ってから、CSN pinを “↓”に してください。 ディジタルI/Fの “H”レベルはVDDに制限されません。デバイスの電源VDD= 2.35Vの場合でも5.25Vの “H”レベルを入力することが可能です。これにより電源レベルの異なる他システムをAK9231のディジタ ルI/Fにつなげることができます。また、パワーアップ時の制約をリラックスします。但し、VOH、VOL はVDDに依存します。 tCS tCONV b U CSN 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 SCK tCCZ tCSS D11 SU SDO D0 0 tq tCSD SU U 1/throughput Acquisition time Figure 4. ディジタルI/F 014010771-J-00 2014/12 -8- [AK9231] 10. パッケージ 10.1. 外形寸法図 16-pin QFN(Unit: mm) Top View Bottom View 0.75 0.05 C0.35 B 13 16 12 1 8 A 3.00 0.05 5 0.50 0.25 0.05 0.10 M C A B (0.20) 0 ~ 0.05 0.40 0.05 (0.25) 3.00 1.70 0.10 0.05 1.70 0.10 0.05 C C * パッケージ裏面のDIE PADの部分は、オープンまたはグラウンドに接続して下さい 10.2. マーキング 9231K YYYXX Date Code: YYYXX (5 digits) 西暦年下 1 桁, 週コード 2 桁 管理コード 2 桁 Pin #1 indication 014010771-J-00 2014/12 -9- [AK9231] 11. オーダリングガイド AK9231NK AKD9231 -40 ~ +105ºC 16pin QFN (3.0mm x 3.0mm, 0.5mm pitch) AK9231用評価ボード 12. 改訂履歴 Date (Y/M/D) 14/12/09 Revision 00 Reason 初版 Page Contents 014010771-J-00 2014/12 - 10 - [AK9231] 重要な注意事項 0. 本書に記載された弊社製品（以下、 「本製品」といいます。）、および、本製品の仕様につきま しては、本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ください。 1. 本書に記載された情報は、本製品の動作例、応用例を説明するものであり、その使用に際し て弊社および第三者の知的財産権その他の権利に対する保証または実施権の許諾を行うも のではありません。お客様の機器設計において当該情報を使用される場合は、お客様の責任 において行って頂くとともに、当該情報の使用に起因してお客様または第三者に生じた損害 に対し、弊社はその責任を負うものではありません。 2. 本製品は、医療機器、航空宇宙用機器、輸送機器、交通信号機器、燃焼機器、原子力制御用 機器、各種安全装置など、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 要求される用途に使用されることを意図しておらず、保証もされていません。そのため、別 途弊社より書面で許諾された場合を除き、これらの用途に本製品を使用しないでください。 万が一、これらの用途に本製品を使用された場合、弊社は、当該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。 3. 弊社は品質、信頼性の向上に努めておりますが、電子製品は一般に誤作動または故障する場 合があります。本製品をご使用頂く場合は、本製品の誤作動や故障により、生命、身体、財 産等が侵害されることのないよう、お客様の責任において、本製品を搭載されるお客様の製 品に必要な安全設計を行うことをお願いします。 4. 本製品および本書記載の技術情報を、大量破壊兵器の開発等の目的、軍事利用の目的、ある いはその他軍事用途の目的で使用しないでください。本製品および本書記載の技術情報を輸 出または非居住者に提供する場合は、「外国為替および外国貿易法」その他の適用ある輸出 関連法令を遵守し、必要な手続を行ってください。本製品および本書記載の技術情報を国内 外の法令および規則により製造、使用、販売を禁止されている機器・システムに使用しない でください。 5. 本製品の環境適合性等の詳細につきましては、製品個別に必ず弊社営業担当までお問合せく ださい。本製品のご使用に際しては、特定の物質の含有・使用を規制するRoHS指令等、適 用される環境関連法令を十分調査のうえ、かかる法令に適合するようにご使用ください。お 客様がかかる法令を遵守しないことにより生じた損害に関して、弊社は一切の責任を負いか ねます。 6. お客様の転売等によりこの注意事項に反して本製品が使用され、その使用から損害等が生じ た場合はお客様にて当該損害をご負担または補償して頂きますのでご了承ください。 7. 本書の全部または一部を、弊社の事前の書面による承諾なしに、転載または複製することを 禁じます。 014010771-J-00 2014/12 - 11 -