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マイクロパワー、ゼロドリフト
真のレールtoレール計装アンプ
AD8237
データシート
特長
ピン配置
外付け抵抗 2 本でゲイン設定
すべてのゲインで低ゲイン・ドリフトが実現可能
バッテリ駆動の計装機器に最適
電源電流: 115 µA
レール to レールの入力および出力
ゼロ入力クロスオーバー歪み
優れた DC 性能
最小 CMRR: 106 dB
最大オフセット電圧ドリフト: 0.3 µV/°C
最大ゲイン誤差: 0.005% (全ゲインで)
最大ゲイン・ドリフト: 0.5 ppm/°C (全ゲインで)
入力バイアス電流: 125°C で 1 nA を保証
補償を調節する帯域幅モード・ピン(BW)を装備
8 kV の HBM ESD 定格
RFI フィルタを内蔵
単電源動作: 1.8 V～5.5 V
8 ピン MSOP パッケージを採用
8
VOUT
+IN 2
+
–
7
FB
–IN 3
–
+
6
REF
5
+VS
–VS 4
TOP VIEW
(Not to Scale)
10289-001
AD8237
BW 1
図 1.
表 1.計装アンプの分類 1
General
Purpose
AD8421
AD8221/AD8222
AD8220/AD8224
AD8228
AD8295
AD8226
アプリケーション
ブリッジ・アンプ
圧力計測
医療計測機器
熱電対インターフェース
携帯型システム
電流計測
1
Zero
Drift
AD8237
AD8231
AD8293
AD8553
AD8556
AD8557
Military
Grade
AD620
AD621
AD524
AD526
AD624
Digital
Gain
AD8250
AD8251
AD8253
AD8231
Micropower
AD8237
AD8420
AD8235/AD8236
AD627
最新の計装アンプについては http://www.analog.com/jp を参照してください。
概要
AD8237 は 、 携 帯 型 シス テ ム に 対 する 優 れ た 選択 肢 で す 。
AD8237 は、最小電源電圧 1.8 V、電源電流 115 µA (typ)、広い入
力範囲を持っているため、限られた電源条件を最大限活用して、
ベンチトップ・システムに適する帯域幅性能とドリフト性能を
提供します。
AD8237 は 8 ピンの MSOP パッケージを採用しています。性能
Rev. 0
6
AD8237
5
TRADITIONAL IN-AMP
(RAIL-TO-RAIL OUT)
4
G = 100
VS = 5V
VREF = 2.5V
3
2
1
0
–1
0
1
2
3
4
OUTPUT VOLTAGE (V)
5
10289-002
AD8237 は間接電流帰還アーキテクチャを採用して真のレール to
レール機能を実現しています。AD8237 は従来型計装アンプとは
異なり、電源電圧に等しいか、少し超える同相モード電圧を持つ
信号をフルに増幅することができます。この機能により、高い同
相モード電圧を持つアプリケーションで電源を小型化して、消
費電力を削減することができます。
は、-40°C～+125°C の温度範囲で規定されています。
INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V)
AD8237 は、マイクロパワー、ゼロドリフト、レール to レール
入力／出力の計装アンプです。相対的に一致する 2 本の抵抗に
より、ゲインを 1～1000 に設定することができます。AD8237 は、
比の一致する 2 本の抵抗により設定する任意のゲインで、優れ
たゲイン精度を持っています。
図 2.出力電圧対入力同相モード電圧、+VS = 5 V、G = 100
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、
アナログ・デバイセズ社の特許または特許の権利の使用を明示的または暗示的に許諾するものでもありません。仕様
は、予告なく変更される場合があります。本紙記載の商標および登録商標は、それぞれの所有者の財産です。
※日本語版資料は REVISION が古い場合があります。最新の内容については、英語版をご参照ください。
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本
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電話 06（6350）6868
AD8237
データシート
目次
特長 ....................................................................................................1
クロックのフィードスルー ....................................................... 21
アプリケーション .............................................................................1
入力電圧範囲 .............................................................................. 21
ピン配置 ............................................................................................1
入力保護...................................................................................... 22
概要 ....................................................................................................1
無線周波数干渉のフィルタリング ........................................... 22
改訂履歴 ............................................................................................2
リファレンス電圧ピンの使用 ................................................... 22
仕様 ....................................................................................................3
レイアウト .................................................................................. 23
絶対最大定格.....................................................................................7
入力バイアス電流のリターン・パス ....................................... 23
熱抵抗 ............................................................................................7
アプリケーション情報 .................................................................. 25
ESD の注意 ....................................................................................7
バッテリ電流のモニタ............................................................... 25
ピン配置およびピン機能説明..........................................................8
プログラマブルなゲインを持つ計装アンプ............................ 25
代表的な性能特性 .............................................................................9
ECG フロントエンドでの AD8237 の使用 ............................... 26
動作原理 ..........................................................................................20
外形寸法.......................................................................................... 27
アーキテクチャ ...........................................................................20
オーダー・ガイド ...................................................................... 27
ゲインの設定 ...............................................................................20
ゲイン精度...................................................................................21
改訂履歴
8/12—Revision 0: Initial Version
Rev. 0
－ 2/27 －
AD8237
データシート
仕様
特に指定がない限り、+VS = +5 V、−VS = 0 V、VREF = 2.5 V、VCM = 2.5 V、TA = 25°C、G = 1～1000、RL = 10 kΩ (グラウンドへ接続)、仕様
は入力換算で規定。
表 2.
Parameter
COMMON-MODE REJECTION RATIO
(CMRR)
CMRR at DC
G = 1, G = 10
G = 100, G = 1000
Over Temperature (G = 1)
CMRR at 1 kHz
NOISE
Voltage Noise
Spectral Density
Peak to Peak
Current Noise
Spectral Density
Peak to Peak
Test Conditions/Comments
VCM = 0.1 V to 4.9 V
Min
Typ
106
114
104
120
140
Max
Unit
80
dB
dB
dB
dB
f = 1 kHz
f = 0.1 Hz to 10 Hz
68
1.5
nV/√Hz
µV p-p
f = 1 kHz
f = 0.1 Hz to 10 Hz
70
3
fA/√Hz
pA p-p
TA = −40°C to +125°C
VOLTAGE OFFSET
Offset
Average Temperature Coefficient
Offset RTI vs. Supply (PSR)
INPUTS1
Input Bias Current
Over Temperature
Average Temperature Coefficient
Input Offset Current
Over Temperature
Average Temperature Coefficient
Input Impedance
Differential
Common Mode
Differential Input Operating Voltage
Input Operating Voltage (+IN, −IN, or REF)
DYNAMIC RESPONSE
Small Signal Bandwidth
Low Bandwidth Mode
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
High Bandwidth Mode
G = 10
G = 100
G = 1000
Rev. 0
30
75
0.3
µV
µV/°C
dB
250
650
1
pA
nA
pA/°C
pA
nA
pA/°C
TA = −40°C to +125°C
100
Valid for REF and FB pair, as well as +IN and −IN
TA = +25°C
TA = −40°C to +125°C
0.5
250
TA = +25°C
TA = −40°C to +125°C
650
1
0.5
TA = −40°C to +125°C
TA = +25°C
TA = −40°C to +125°C
100||5
800||10
±3.85
−VS − 0.3
−VS − 0.2
+VS + 0.3
+VS + 0.2
MΩ||pF
MΩ||pF
V
V
V
−3 dB
Pin 1 connected to −VS
200
20
2
0.2
kHz
kHz
kHz
kHz
100
10
1
kHz
kHz
kHz
Pin 1 connected to +VS
－ 3/27 －
AD8237
データシート
Parameter
Settling Time 0.01%
Low Bandwidth Mode
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
High Bandwidth Mode
G = 10
G = 100
G = 1000
Slew Rate
Low Bandwidth Mode
High Bandwidth Mode
EMI Filter Frequency
Test Conditions/Comments
4 V output step
Pin 1 connected to −VS
GAIN2
Gain Range3
Gain Error
Gain Error vs. VCM
Gain vs. Temperature
Gain Nonlinearity
G = 1, G = 10
G = 100
G = 1000
G = 1 + (R2/R1)
OUTPUT
Output Swing
RL = 10 kΩ to Midsupply
RL = 100 kΩ to Midsupply
Min
Max
Unit
80
100
440
4
µs
µs
µs
ms
80
100
820
µs
µs
µs
0.05
0.15
6
V/µs
V/µs
MHz
Pin 1 connected to +VS
1
1000
0.005
VOUT = 0.1 V to 4.9 V, G = 1 to G = 1000
15
TA = −40°C to +125°C
VOUT = 0.2 V to 4.8 V, RL = 10 kΩ to ground
0.5
3
6
10
TA = +25°C
TA = −40°C to 125°C
TA = +25°C
TA = −40°C to 125°C
−VS + 0.05
−VS + 0.07
−VS + 0.02
−VS + 0.03
Short-Circuit Current
POWER SUPPLY
Operating Range
Quiescent Current
Typ
ppm
ppm
ppm
+VS − 0.05
+VS − 0.07
+VS − 0.02
+VS − 0.03
V
V
V
V
mA
5.5
130
150
V
µA
µA
+125
°C
4
1.8
TA = +25°C
TA = −40°C to +125°C
TEMPERATURE RANGE
Specified
115
−40
V/V
%
ppm/V
ppm/°C
1
仕様は 0 V ～5 V の入力電圧に適用されます。 電源を超える電圧を測定するときは、特に高温で、オフセット誤差の増加、 バイアス電流の増加、入力インピーダン
スの減少が発生します。
2
G > 1 の場合、FB ピンのバイアス電流による誤差などのこれらの仕様の他に、外付け抵抗 R1 と外付け抵抗 R2 による誤差を考慮する必要があります。
3
AD8237 は 1 ～1000 のゲインでキャラクタライズされていますが、これより高いゲインも可能です。
Rev. 0
－ 4/27 －
AD8237
データシート
特に指定がない限り、+VS = 1.8 V、−VS = 0 V、VREF = 0.9 V、VCM = 0.9 V、TA = 25°C、G = 1～1000、RL = 10 kΩ (グラウンドへ接続)、仕
様は入力換算で規定。
表 3.
Parameter
COMMON-MODE REJECTION RATIO (CMRR)
CMRR at DC
G = 1, G = 10
G = 100, G = 1000
Over Temperature (G = 1)
CMRR at 1 kHz
NOISE
Voltage Noise
Spectral Density
Peak to Peak
Current Noise
Spectral Density
Peak to Peak
Test Conditions/Comments
VCM = 0.2 V to 1.6 V
Min
Typ
100
114
94
120
140
Max
Unit
80
dB
dB
dB
dB
f = 1 kHz, VDIFF ≤ 100 mV
f = 0.1 Hz to 10 Hz, VDIFF ≤ 100 mV
68
1.5
nV/√Hz
µV p-p
f = 1 kHz
f = 0.1 Hz to 10 Hz
70
3
fA/√Hz
pA p-p
TA = −40°C to +125°C
VOLTAGE OFFSET
Offset
Average Temperature Coefficient
Offset RTI vs. Supply (PSR)
INPUTS1
Input Bias Current
Over Temperature
Average Temperature Coefficient
Input Offset Current
Over Temperature
Average Temperature Coefficient
Input Impedance
Differential
Common Mode
Differential Input Operating Voltage
Input Operating Voltage (+IN, −IN, REF, or FB)
DYNAMIC RESPONSE
Small Signal Bandwidth
Low Bandwidth Mode
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
High Bandwidth Mode
G = 10
G = 100
G = 1000
Slew Rate
Low Bandwidth Mode
High Bandwidth Mode
EMI Filter Frequency
GAIN2
Gain Range3
Gain Error
Gain Error vs. VCM
Gain vs. Temperature
Gain Nonlinearity
G = 1, G = 10
G = 100
Rev. 0
25
75
0.3
µV
µV/°C
dB
250
650
1
pA
nA
pA/°C
pA
nA
pA/°C
TA = −40°C to +125°C
100
Valid for REF and FB pair, as well as +IN and −IN
TA = +25°C
TA = −40°C to +125°C
0.5
250
TA = +25°C
TA = −40°C to +125°C
650
1
0.5
TA = −40°C to +125°C
TA = +25°C
TA = −40°C to +125°C
100||5
800||10
± 0.75
−VS − 0.3
−VS − 0.2
+VS + 0.3
+VS + 0.2
MΩ||pF
MΩ||pF
V
V
V
−3 dB
Pin 1 connected to −VS
200
20
2
0.2
kHz
kHz
kHz
kHz
100
10
1
kHz
kHz
kHz
0.05
0.15
6
V/µs
V/µs
MHz
Pin 1 connected to +VS
G = 1 + (R2/R1)
1
1000
0.005
VOUT = 0.2 V to 1.6 V, G = 1 to G = 1000
15
TA = −40°C to +125°C
VOUT = 0.2 V to 1.6 V
0.5
3
6
－ 5/27 －
V/V
%
ppm/V
ppm/°C
ppm
ppm
AD8237
データシート
Parameter
G = 1000
OUTPUT
Output Swing
RL = 10 kΩ to Midsupply
RL = 100 kΩ to Midsupply
Test Conditions/Comments
Min
TA = +25°C
TA = −40°C to 125°C
TA = +25°C
TA = −40°C to 125°C
−VS + 0.05
−VS + 0.07
−VS + 0.02
−VS + 0.03
Short-Circuit Current
POWER SUPPLY
Operating Range
Quiescent Current
Typ
10
Max
Unit
ppm
+VS − 0.05
+VS − 0.07
+VS − 0.02
+VS − 0.03
V
V
V
V
mA
5.5
130
150
V
µA
µA
+125
°C
4
1.8
TA = +25°C
TA = −40°C to +125°C
TEMPERATURE RANGE
Specified
115
−40
1
仕様は 0 V ～1.8 V の入力電圧に適用されます。 電源を超える電圧を測定するときは、特に高温で、オフセット誤差の増加、 バイアス電流の増加、入力インピーダン
スの減少が発生します。
2
G > 1 の場合、FB ピンのバイアス電流による誤差などのこれらの仕様の他に、外付け抵抗 R1 と外付け抵抗 R2 による誤差を考慮する必要があります。
3
AD8237 は 1 ～1000 のゲインでキャラクタライズされていますが、これより高いゲインも可能です。
Rev. 0
－ 6/27 －
AD8237
データシート
絶対最大定格
表 4.
Parameter
Supply Voltage
Output Short-Circuit Current Duration
Maximum Voltage at −IN, +IN, FB, or REF1
Minimum Voltage at −IN, +IN, FB, or REF1
Storage Temperature Range
Junction Temperature Range
ESD
Human Body Model
Charge Device Model
Machine Model
1
熱抵抗
Rating
6V
Indefinite
+VS + 0.5 V
−VS − 0.5 V
−65°C to +150°C
−65°C to +150°C
θJA は、自然空冷のデバイスで規定。
表 5.
Package
8-Lead MSOP, 4-Layer JEDEC Board
Unit
°C/W
ESD の注意
8 kV
1.25 kV
0.2 kV
規定の最小または最大電圧を超える入力電圧が加わる場合には、入力に直列
に抵抗を接続して電流を 5 mA に制限してください。
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. 0
θJA
145.7
－ 7/27 －
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。
AD8237
データシート
ピン配置およびピン機能説明
+IN 2
–IN 3
–VS 4
+
–
–
+
TOP VIEW
(Not to Scale)
8
VOUT
7
FB
6
REF
5
+VS
10289-003
AD8237
BW 1
図 3.ピン配置
表 6.ピン機能の説明
ピン番号
記号
説明
1
BW
広帯域幅モードの場合はこのピンを+VS へ、狭帯域幅モードの場合は、このピンを−VS へ、それぞれ接続します。このピ
ンはフローティングのままにしないでください。
2
+IN
正入力。
3
−IN
負入力。
4
−VS
負電源。
5
+VS
正電源。
6
REF
リファレンス入力。
7
FB
帰還入力。
8
VOUT
出力。
Rev. 0
－ 8/27 －
AD8237
データシート
代表的な性能特性
特に指定がない限り、+VS = +5 V、−VS = 0 V、VREF = 2.5 V、TA = 25°C、RL = 10 kΩ (グラウンドへ接続)。
40
16
35
14
30
25
8
20
6
15
4
10
2
5
–60
–40
–20
0
20
40
0
10289-004
0
60
OFFSET VOLTAGE (µV)
–6
–4
–2
0
2
4
6
CMRR (µV/V)
図 4.オフセット電圧の分布
10289-007
10
UNITS
UNITS
12
図 7.CMRR の分布
21
18
18
15
12
9
12
9
6
6
3
3
–0.4
–0.2
0
0.2
0.4
0.6
POSITIVE INPUT BIAS CURRENT (nA)
0
10289-005
0
–0.6
–0.6
–0.4
–0.2
0
0.2
0.4
0.6
INPUT OFFSET CURRENT (nA)
図 5.入力バイアス電流の分布
10289-008
UNITS
UNITS
15
図 8.入力オフセット電流の分布
24
35
21
30
18
UNITS
20
15
12
9
10
6
5
3
–60
–40
–20
0
20
GAIN ERROR (µV/V)
40
60
0
10289-006
0
100
105
110
115
120
SUPPLY CURRENT (µA)
図 6.ゲイン誤差の分布(G = 1)
Rev. 0
15
図 9.電源電流の分布
－ 9/27 －
125
130
10289-009
UNITS
25
AD8237
データシート
6
4
3
4
3
2
VS = 1.8V
1
0
2
1
0
VS = ±0.9V
–1
–2
–3
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
OUTPUT VOLTAGE (V)
5
–1
0
1
2
3
図 13.出力電圧対入力同相モード電圧
G = 100、VREF = 0 V、VS = ±2.5 V、VS = ±0.9 V
RL = 5 kΩ (グラウンドへ接続)
5.0
G = 100
VREF = 0V
RL = 10kΩ
VS = 5V
–2
OUTPUT VOLTAGE (V)
図 10.出力電圧対入力同相モード電圧
G = 1、VREF = 0 V、VS = 5 V、VS = 1.8 V
RL = 10 kΩ (グラウンドへ接続)
6
G = 100
VREF = 0V
RL = 5kΩ
–4
–3
10289-010
–1
–40°C
+25°C
+85°C
+105°C
+125°C
4.5
4.0
4
3.5
3.0
3
VIN (V)
VS = 1.8V
2
2.5
2.0
1.5
1
1.0
0
0.5
0
1
2
3
4
5
6
OUTPUT VOLTAGE (V)
0
1.8
10289-011
–1
2.3
2.8
3.3
3.8
4.3
10289-014
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
VS = ±2.5V
10289-013
VS = 5V
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
5
G=1
VREF = 0V
RL = 10kΩ
4.8
SUPPLY VOLTAGE (V)
図 14.電源電圧対最大差動入力
図 11.出力電圧対入力同相モード電圧
G = 100、VREF = 0 V、VS = 5 V、VS = 1.8 V
RL = 10 kΩ (グラウンドへ接続)
5
4
4
–VS
3
2
1
0
VS = ±0.9V
–1
1
IB –
0
–1
IB+
–2
+VS
–3
–2
–4
REPRESENTATIVE SAMPLE
–5
0.5
–3.0 –2.5 –2.0 –1.5 –1.0 –0.5 0
–3
–2
–1
0
1
2
VOLTAGE OUTPUT (V)
3
1.0
1.5
2.0
2.5
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
10289-012
–4
–3
図 15.同相モード電圧対入力バイアス電流
図 12.出力電圧対入力同相モード電圧
G = 1、VREF = 0 V、VS = ±2.5 V、VS = ±0.9 V
RL = 5 kΩ (グラウンドへ接続)
Rev. 0
2
－ 10/27 －
3.0
10289-015
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
G=1
VREF = 0V
RL = 5kΩ
INPUT BIAS CURRENT (nA)
VS = ±2.5V
3
AD8237
データシート
15
140
HIGH BANDWIDTH MODE
VS = ±2.5V
VCM = 0V
120
10
POSITIVE PSRR (dB)
INPUT BIAS CURRENT (nA)
IB –
5
0
–5
100
80
60
BW LIMIT
40
IB+
20
REPRESENTATIVE SAMPLE
–2.0
–1.5
–1.0
–0.5
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
DIFFERENTIAL INPUT VOLTAGE (V)
0
0.1
10289-016
–15
–2.5
1
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
図 16.差動入力電圧対入力バイアス電流
140
GAIN = 10
GAIN = 100
GAIN = 1000
10289-019
–10
図 19.正の PSRR の周波数特性
RTI、広帯域幅モード
LOW BANDWIDTH MODE
VS = 5V
140
HIGH BANDWIDTH MODE
120
120
80
60
40
0
0.1
GAIN = 1
GAIN = 10
GAIN = 100
GAIN = 1000
1
80
60
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
BW LIMIT
40
20
10289-017
20
BW LIMIT
100
GAIN = 10
GAIN = 100
GAIN = 1000
0
0.1
1
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
図 17.正の PSRR の周波数特性
RTI、狭帯域幅モード、VS = 5 V
140
図 20.負の PSRR の周波数特性
RTI、広帯域幅モード
LOW BANDWIDTH MODE
VS = 5V
80
120
LOW BANDWIDTH MODE
VS = 5V
70
100
60
80
50
60
40
GAIN (dB)
NEGATIVE PSRR (dB)
10289-020
NEGATIVE PSRR (dB)
PSRR (dB)
100
40
BW LIMIT
GAIN = 1000
GAIN = 100
30
20
GAIN = 10
20
1
0
10
100
1k
FREQUENCY (Hz)
10k
GAIN = 1
–10
–20
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
図 18.負の PSRR の周波数特性
RTI、狭帯域幅モード、VS = 5 V
Rev. 0
図 21.ゲインの周波数特性
狭帯域幅モード、VS = 5 V
－ 11/27 －
100k
1M
10289-021
–20
0.1
10
GAIN = 1
GAIN = 10
GAIN = 100
GAIN = 1000
10289-018
0
AD8237
データシート
80
70
4.5
GAIN = 1000
50
GAIN = 100
30
10
2.0
1.5
1.0
0.5
–10
100
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
G=1
LOW BANDWIDTH MODE
0
10
10289-022
–20
10
2.5
100
図 22.ゲインの周波数特性
狭帯域幅モード、VS = 1.8 V
80
4.5
GAIN = 1000
GAIN (dB)
GAIN = 100
30
20
GAIN = 10
10
3.5
2.5
2.0
1.5
1.0
–10
0.5
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
G = 10
HIGH BANDWIDTH MODE
0
10
10289-023
100
GAIN = 1000
50
GAIN (dB)
40
GAIN = 100
30
20
GAIN = 10
10
0
–10
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
1M
VS = ±2.5 V
5
4
3
VS = ±0.9V
2
1
1
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
図 24.ゲインの周波数特性
広帯域幅モード、VS = 1.8 V
Rev. 0
100k
0
10289-024
–20
10
10k
6
MAXIMUM COMMON-MODE VOLTAGE (V p-p)
60
1k
図 26.大信号周波数応答
広帯域幅モード、G = 10
HIGH BANDWIDTH MODE
VS = 1.8V
70
100
FREQUENCY (Hz)
図 23.ゲインの周波数特性
広帯域幅モード、VS = 5 V
80
+IN
–IN
3.0
0
–20
10
DIFFERENTIAL
INPUT
4.0
50
40
100k
5.0
OUTPUT VOLTAGE (V p-p)
60
10k
図 25.大信号周波数応答
狭帯域幅モード、G = 1
HIGH BANDWIDTH MODE
VS = 5V
70
1k
FREQUENCY (Hz)
10289-025
0
GAIN = 1
+IN
–IN
3.0
10289-026
20
GAIN = 10
3.5
図 27.最大同相モード電圧の周波数特性
－ 12/27 －
100k
10289-080
GAIN (dB)
40
DIFFERENTIAL
INPUT
4.0
OUTPUT VOLTAGE (V p-p)
60
5.0
LOW BANDWIDTH MODE
VS = 1.8V
AD8237
データシート
160
BOTH BANDWIDTH MODES
ONLY BW LIMIT CHANGES
140
CMRR (dB)
120
100
GAIN = 1
LOW BANDWIDTH MODE ONLY
BW LIMIT
80
60
GAIN = 1
GAIN = 10
GAIN = 100
GAIN = 1000
0
0.1
1
1s/DIV
0.4µV/DIV
10
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
10289-027
20
10289-031
40
図 31.0.1 Hz～10 Hz の RTI 電圧ノイズ
図 28.CMRR の周波数特性
1k
160
VALID FOR BOTH BANDWIDTH MODES
BOTH BANDWIDTH MODES
ONLY BW LIMIT CHANGES
140
NOISE (nV/√Hz)
CMRR (dB)
120
100
GAIN = 1
LOW BANDWIDTH MODE ONLY
BW LIMIT
80
100
60
GAIN = 1
GAIN = 10
GAIN = 100
GAIN = 1000
0
0.1
1
10
10
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
1
10289-028
20
10
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
図 32.電流ノイズ・スペクトル密度の周波数特性
図 29.CMRR の周波数特性、1 kΩ ソース不平衡
10k
= 1, LOW BANDWIDTH MODE
= 10, LOW BANDWIDTH MODE
= 10, HIGH BANDWIDTH MODE
= 100, LOW BANDWIDTH MODE
= 100, HIGH BANDWIDTH MODE
1k
100
10
0.1
1
10
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
10289-029
1.5pA/DIV
図 33.0.1 Hz～10 Hz RTI 電流ノイズ
図 30.電圧ノイズ・スペクトル密度の周波数特性
Rev. 0
1s/DIV
－ 13/27 －
10289-033
NOISE (nV/√Hz)
G
G
G
G
G
10289-032
40
AD8237
データシート
20
0.010
VIN = ±500mV
G = 100
0.008
15
0.006
NONLINEARITY (ppm)
10
GAIN ERROR (%)
0.004
0.002
0
–0.002
–0.004
5
0
–5
–10
–0.006
–2.0
–1.5
–1.0
–0.5
0
0.5
1.0
1.5
2.5
2.0
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
–20
10289-034
–0.010
–2.5
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
OUTPUT VOLTAGE (V)
図 34.同相モード電圧対ゲイン誤差、G = 1
10289-039
–15
–0.008
図 37.ゲイン非直線性
G = 100、VS = 5 V、RL = 10 kΩ(グラウンドへ接続)
10
G=1
50
8
G = 1000
40
30
NONLINEARITY (ppm)
4
2
0
–2
–4
–6
20
10
0
–10
–20
–30
–8
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
OUTPUT VOLTAGE (V)
10289-037
–40
–10
–50
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
OUTPUT VOLTAGE (V)
図 35.ゲイン非直線性
G = 1、VS = 5 V、RL = 10 kΩ (グラウンドへ接続)
狭帯域幅モード
図 38.ゲイン非直線性
G = 1000、VS = 5 V、RL = 10 kΩ (グラウンドへ接続)
10
G=1
LOW BANDWIDTH MODE
G = 10
8
NONLINEARITY (ppm)
6
4
2
0
–2
–4
–8
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
OUTPUT VOLTAGE (V)
図 39.大信号パルス応答
狭帯域幅モード、G = 1、RL = 10 kΩ、CL = 10 pF
図 36.ゲイン非直線性
G = 10、VS = 5 V、RL = 10 kΩ(グラウンドへ接続)
Rev. 0
400µs/DIV
10289-038
1V/DIV
–10
10289-041
–6
－ 14/27 －
10289-040
NONLINEARITY (ppm)
6
AD8237
データシート
図 40.大信号パルス応答
狭帯域幅モード、G = 10、RL = 10 kΩ、CL = 10 pF
図 43.大信号パルス応答
広帯域幅モード、G = 10、RL = 10 kΩ、CL = 10 pF
G = 100
LOW BANDWIDTH MODE
400µs/DIV
G = 100
HIGH BANDWIDTH MODE
10289-043
1V/DIV
1V/DIV
G = 1000
HIGH BANDWIDTH MODE
G = 1000
LOW BANDWIDTH MODE
1V/DIV
10289-044
2ms/DIV
400µs/DIV
図 45.大信号パルス応答
広帯域幅モード、G = 1000、RL = 10 kΩ、CL = 10 pF
図 42.大信号パルス応答
狭帯域幅モード、G = 1000、RL = 10 kΩ、CL = 10 pF
Rev. 0
400µs/DIV
図 44.大信号パルス応答
広帯域幅モード、G = 100、RL = 10 kΩ、CL = 10 pF
図 41.大信号パルス応答
狭帯域幅モード、G = 100、RL = 10 kΩ、CL = 10 pF
1V/DIV
400µs/DIV
10289-045
1V/DIV
10289-046
400µs/DIV
10289-047
1V/DIV
G = 10
HIGH BANDWIDTH MODE
10289-042
G = 10
LOW BANDWIDTH MODE
－ 15/27 －
AD8237
データシート
10µs/DIV
2ms/DIV
20mV/DIV
10289-051
20mV/DIV
G = 1000
LOW BANDWIDTH MODE
10289-048
G=1
LOW BANDWIDTH MODE
図 49.小信号パルス応答
G = 1000、RL = 10 kΩ、CL = 100 pF、狭帯域幅モード
図 46.小信号パルス応答
G = 1、RL = 10 kΩ、CL = 100 pF、狭帯域幅モード
G=1
LOW BANDWIDTH MODE
G = 10
LOW BANDWIDTH MODE
NO LOAD 100pF
560pF
1nF
20mV/DIV
図 50.様々な容量負荷での小信号パルス応答
G = 1、RL =無限大、狭帯域幅モード
図 47.小信号パルス応答
G = 10、RL = 10 kΩ、CL = 100 pF、狭帯域幅モード
G = 10
HIGH BANDWIDTH MODE
200µs/DIV
10289-050
G = 100
LOW BANDWIDTH MODE
20mV/DIV
20mV/DIV
10µs/DIV
図 51.小信号パルス応答
G = 10、RL = 10 kΩ、CL = 100 pF、広帯域幅モード
図 48.小信号パルス応答
G = 100、RL = 10 kΩ、CL = 100 pF、狭帯域幅モード
Rev. 0
20µs/DIV
10289-052
50µs/DIV
10289-053
20mV/DIV
10289-049
fCHOP
－ 16/27 －
AD8237
データシート
80
G = 100
HIGH BANDWIDTH MODE
NORMALIZED TO 25°C
VS = ±2.5V
OFFSET VOLTAGE (µV)
60
100µs/DIV
20
0
–20
–40
–60
–80
–40
–25
–10
5
20
35
50
65
80
95
110
125
TEMPERATURE (°C)
図 52.小信号パルス応答
G = 100、RL = 10 kΩ、CL = 100 pF、広帯域幅モード
10289-057
20mV/DIV
10289-054
fCHOP
40
図 55.オフセット電圧の温度特性
50
G = 1000
HIGH BANDWIDTH MODE
NORMALIZED TO 25°C
GAIN = 1
VS = ±2.5V
VOUT = ±2V
40
GAIN ERROR (µV/V)
30
20
10
0
–10
–20
1ms/DIV
–40
–50
–40
–25
–10
5
20
35
50
65
80
95
110
125
TEMPERATURE (°C)
図 53.小信号パルス応答
G = 1000、RL = 10 kΩ、CL = 100 pF、広帯域幅モード
10289-058
20mV/DIV
10289-055
–30
図 56.ゲインの温度特性
1.0
NORMALIZED TO 25°C
G = 10
HIGH BANDWIDTH MODE
RL = 100kΩ
0.6
560pF
2nF
0.4
CMRR (µV/V)
NO LOAD 100pF
G=1
VS = ±2.5V
VCM = ±2V
0.8
0.2
0
–0.2
–0.4
40µs/DIV
–0.8
–1.0
–40
–25
–10
5
20
35
50
65
80
TEMPERATURE (°C)
図 54.様々な容量負荷での小信号パルス応答
G = 10、RL = 100 kΩ、広帯域幅モード
Rev. 0
図 57.CMRR の温度特性
－ 17/27 －
95
110
125
10289-059
50mV/DIV
10289-056
–0.6
AD8237
データシート
+VS
REPRESENTATIVE SAMPLE
–0.2
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
400
300
200
–IN BIAS CURRENT
100
+IN BIAS CURRENT
0
–100
–200
INPUT OFFSET CURRENT
–300
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
+0.4
–10
5
20
35
50
65
80
95
110
125
TEMPERATURE (°C)
–VS
1k
1M
図 61.負荷抵抗対出力電圧振幅、VS = ±2.5 V
+VS
500
REPRESENTATIVE SAMPLE
–0.1
300
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
400
OFFSET CURRENT
200
100
REF BIAS CURRENT
0
–100
FB BIAS CURRENT
–200
–300
–0.2
–0.3
–0.4
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
+0.4
+0.3
+0.2
+0.1
–400
–25
–10
5
20
35
50
65
80
95
110
125
TEMPERATURE (°C)
–VS
1k
10289-061
BIAS CURRENT AND OFFSET CURRENT (pA)
100k
LOAD RESISTANCE (Ω)
図 58.入力バイアス電流と入力オフセット電流の温度特性
–500
–40
10k
10289-063
–25
10k
100k
1M
LOAD RESISTANCE (Ω)
10289-064
–500
–40
–0.4
+0.2
–400
10289-060
BIAS CURRENT AND OFFSET CURRENT (pA)
500
図 62.負荷抵抗対出力電圧振幅、VS = ±0.9 V
図 59.REF 入力バイアス電流、FB 入力バイアス電流
オフセット電流の温度特性
+VS
–0.4
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
–100
RL = 5kΩ
–200
–300
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
+300
+200
–0.8
–1.2
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
+1.2
+0.8
+0.4
+100
–VS
0
1.1
1.3
1.5
1.7
1.9
2.1
SUPPLY VOLTAGE (±VS)
2.3
2.5
1.0
1.5
2.0
図 63.出力電流対出力電圧振幅
図 60.電源電圧対出力電圧振幅
Rev. 0
0.5
OUTPUT CURRENT (mA)
10289-062
–VS
0.9
－ 18/27 －
2.5
3.0
10289-065
OUTPUT VOLTAGE SWING (mV)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
+VS
AD8237
データシート
200
180
SUPPLY CURRENT (µA)
160
VS = 5V
140
120
100
VS = 1.8V
80
60
40
0
–40
–25
–10
5
20
35
50
65
80
TEMPERATURE (°C)
95
110
125
10289-066
20
図 64.電源電流の温度特性
VS = 5 V、VS = 1.8 V
Rev. 0
－ 19/27 －
AD8237
データシート
動作原理
INTERNAL
IN-AMP
AD8237
+
VOUT
TIA
–
I1 – I2
+VS
RFI
FILTER
+IN
–VS
+VS
ALS
RFI
FILTER
–IN
V
VCM = S
2
FB
–IN
–
+
gm1
TO gm1
–
+
I2
I1
+
–
V
VCM = S
2
gm2
+
–
FB
–VS
+VS
ALS
R1
+
RFI
FILTER
TO gm2
R2
–
RFI
FILTER
REF
–VS
–VS
10289-067
+VS
図 65.簡略化した回路図
アーキテクチャ
AD8237 は、電圧を電流へ変換する一致した 2 個の相互コンダクタ
ンス・アンプと電流を電圧へ変換する 1 個のインピーダンス変換
アンプ(TIA)から構成される間接電流帰還回路を採用しています。
AD8237 の動作を理解するため、まず内部計装アンプのみを考慮し
ます。相互コンダクタンス・アンプ gm1 の両入力に正の差動電圧を
加えることにします。この入力電圧は、gm により差動電流 I1 に変
換されます。最初、I2 はゼロであるため、I1 が TIA に入力されて、
出力が増加します。TIA 出力から gm2 の負端子への帰還があり、正
端子が一定に維持されると、TIA の増加する出力により図示のよ
うに I2 が増加します。TIA が無限大のゲインを持つとすると、I2
が I1 に等しくなったときループが構成されます。
これは、ゲイン gm1 と gm2 が一致しているために、gm1 の差動入力
電圧が gm2 の入力に現われることを意味します。この動作モデル
が、AD8237 の正常動作に必要なすべてであり、回路の残りの部分
は、性能の最適化に必要とされるものです。
AD8237 は新しい適応型レベル・シフト(ALS)技術を採用していま
す。スイッチド・キャパシタ方式により、入力信号の同相モー
ド・レベルを計装アンプの最適レベルへシフトすると同時に差動
信号を維持します。これを実現した後、内蔵計装アンプを使って
+IN と FB を、および−IN と REF を比較することにより、さらに性
能上の利点が実現されます。これは、ALS ブロックからの信号が
すべて同じ同相モード電位を基準とする場合にのみ実現可能です。
従来型計装アンプでは、入力同相モード電圧により有効出力振幅
が制限されます(出力電圧対入力同相モードの 6 角形プロットに示し
ます)。この制限のため、ほとんどの計装アンプは両電源レール近
くの小信号を測定できません。AD8237 は間接電流帰還回路と ALS
を採用して真のレール to レール特性を実現しています。これにより
電源を小さくして、多くのアプリケーションで電源効率を高くす
ることができます。
Rev. 0
AD8237 は内蔵 RFI フィルタを使って周波数に対して入力インピー
ダンスと CMRR へ影響を与えることなく、高周波帯域外信号を除
去します。さらに、補償を調整する帯域幅モード・ピンを持ってい
ます。ゲインが 10 以上の場合、帯域幅モード・ピン(BW)を+VS に
接続して補償を変更して、アンプのゲイン帯域幅積を 1 MHz に広
げることができます。その他の場合は、BW を−VS に接続して、ゲ
イン帯域幅積を 200 kHz にします。
ゲインの設定
AD8237 の設定には複数の方法があります。図 65 の構成での
AD8237 の伝達関数は次のように表されます。
VOUT = G(V+IN − V−IN) + VREF
ここで、 ( = 1 +
R2
R1
表 7.様々なゲインに対する推奨抵抗値、1%抵抗
R1 (kΩ)
None
49.9
20
10
5
2
1
1
1
1
R2 (kΩ)
Short
49.9
80.6
90.9
95.3
97.6
100
200
499
1000
Gain
1.00
2.00
5.03
10.09
20.06
49.8
101
201
500
1001
R2 対 R1 の比でゲインを設定する際、抵抗の絶対値は設計者が決定
します。値が大きいほど消費電力と出力負荷が小さくなり、値が
小さいほど FB 入力バイアス電流と入力インピーダンス誤差が制限
されます。R1 と R2 の並列接続が 30 kΩ より大きい場合、抵抗が
ノイズの原因になり始めます。最適な出力振幅と直線性のために
は、(R1 + R2) || RL ≥ 10 kΩ としてください。
－ 20/27 －
AD8237
データシート
FB ピンのバイアス電流は、同相モード入力インピーダンスと差動
入力インピーダンスに依存します。同相モード入力インピーダン
スからの FB バイアス電流誤差は、REF 端子に直列に抵抗値 R1||R2
を接続することにより小さくすることができます(図 66 参照)。ゲ
インが高くなると、この抵抗は単純に R1 と同じ値になります。
+IN
VOUT
IB+
AD8237
IB –
FB
–IN
REF
I BF
R1
R2
最適性能を得るためには、2 つの入力対(+IN と−IN、および FB と
REF)を等しい DC および AC 同相モード電位に維持してください。
これには 2 つの利点があります。DC 同相モードでは、これにより
AD8237 のゲイン誤差が小さくなります。AC 同相モードでは、これ
により周波数応答が改善されます。 ALS 回路が同相モード電圧を
シフトできる最大レートが存在し、これを図 27 に示します。この
制限のため、2 つの入力対の AC 同相モード電圧が一致するとき、
最適大信号周波数応答が得られます。例えば、負入力が固定電圧
にあり、かつ正入力が信号で駆動される場合、帰還入力は正入力
とともに移動します。このため、2 つの入力対の AC 同相モード電
圧は同じになります。この影響を図 25 と図 26 に示します。
IBR
R2
G=1+
R1
クロックのフィードスルー
AD8237 は重複のないクロックを使用してチョッピングと ALS の
機能を実行します。入力電圧／電流変換アンプは、約 27 kHz でチ
ョッピングされます。
10289-068
+
R1||R2
–
VREF
図 66.FB 入力バイアス電流誤差の相殺
アプリケーションによっては、図 67 に示すように差動入力インピ
ーダンス誤差を相殺することにより入力相互コンダクタンス・アン
プの対称性を利用することができます。ソース抵抗が既知の場合、
R1 と R2 の並列接続値を RS に等しくすることにより、これを実現
できます。実用的な抵抗値により R1 と R2 の並列接続値が RS より
小さくなってしまう場合は、FB 入力に直列抵抗を接続して小さく
なった分を補正してください。
V+IN = VIN ×
RS
入力電圧範囲
AD8237
+IN
RIN
VIN
RIN
RS + RIN
VOUT
RIN
AD8237 の許容入力範囲は、従来型アーキテクチャよりシンプルで
す。AD8237 の伝達関数が有効であるためには、入力電圧は次の規
則を満たす必要があります。
FB
REF
R1
IF R1||R2 = RS,
VOUT = VIN × (1 +
R2
)
R1
•
R2
•
10289-069
–IN
図 67.入力インピーダンス誤差の相殺
ゲイン精度
大部分の計装アンプと同様、1 本の外付け抵抗ではなく、2 本のゲ
イン設定抵抗の相対的な一致により AD8237 のゲイン精度が決定
されます。例えば、2 本の抵抗が正確に同じ絶対誤差を持つ場合、
ゲインに誤差は生じません。逆に、高いゲインでは、2 本の 1%抵
抗により最大約 2%のゲイン誤差が発生します。ゲイン設定抵抗に
温度係数の不一致があると、計装アンプ回路のゲイン・ドリフト
がゲイン式に従って大きくなります。これらの外付け抵抗はどの
内蔵抵抗とも一致する必要がないため、優れた TCR トラッキング
を持つ抵抗により、優れたゲイン・ドリフトを実現することがで
き、小さい絶対 TCR を持つことが不要になります。
Rev. 0
リップル抑圧回路を内蔵していますが、これらのクロック周波数
とその高調波が、パターン上に観測される出力構成があります。
これらのリップルは、帯域幅がクロック周波数より高い場合 100
µV RTI (typ)です。これらは過渡パルス後に大きくなることがあり
ますが、公称値に戻ります。この公称値はセトリング・タイム仕
様に含まれています。出力でのフィードスルーの大きさは、ゲイ
ンと帯域幅モードに依存します。ワーストケースは、クロック・
リップルがアンプ帯域幅外になる前に、ゲインがほぼ 40 になると
きに広帯域幅モードで発生します。アプリケーションによっては、
AD8237 の後ろにフィルタを追加してこのリップルを除去する必要
がある場合があります。
差動入力電圧を図 14 に示す制限値以内に維持します。すなわ
ち、約±(総合電源電圧– 1.2) V にします。
入力電圧(REF ピンと FB ピンを含む)と出力を規定の電圧範囲
内に維持します。すなわち、ほぼ電源レールに維持します。
出力振幅は入力同相モード電圧から完全に独立しているため、
「六角形図形」または満たすべき複雑な式がなく、さらに変化す
る同相モードを持つ入力信号に対してアンプの出力振幅に制限が
ありません。
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AD8237
データシート
入力保護
外部保護機能を使用しない場合には、AD8237 入力を絶対最大定格
で規定される電圧以内に維持してください。アプリケーションでこ
れらの定格を超える電圧が必要な場合は、入力保護抵抗を AD8237
入力に直列に接続して電流を 5 mA に制限することができます。
例えば、+VS＝3 V で、かつ入力で 10 V の過負荷電圧が発生する場
合は、最小(10 V − 3 V)/5 mA = 1.4 kΩ の保護抵抗を入力に直列に接
続します。
POSITIVE VOLTAGE PROTECTION:
V – +VS
RPROTECT > IN
5mA
+
V+IN
–
一般に、計装アンプのリファレンス・ピンは幾つかの理由で便利
です。入力に共通のグラウンド・バウンスを除去するため、入力
と出力のグラウンドを物理的に分離する手段を提供します。出力
信号を正確にレベル・シフトする際に使うこともことができます。
図 65～図 67 に示す構成で、代表的な計装アンプの場合と同様に、
リファレンス・ピンから出力までのゲインは 1 です。リファレン
ス・ピンは機能的に正入力と同じであるため、図 70 に示すように
ゲインと組み合わせて使用することができます。
この構成は、一般に反転積分器を使って REF を駆動し、DC オフセ
ットを補償する DC 除去サーボ・ループのようなケースでは非常に
有用です。ここでは、入力範囲(特に REF での)と出力範囲に特別な
注意が必要です。3 つの全入力電圧は、電源中央で低インピーダン
スである必要のある図示の 1 つのグラウンドを基準としています。
+VS
RPROTECT
リファレンス電圧ピンの使用
AD8237
RPROTECT
+
+IN
–VS
V–IN
–
VOUT
AD8237
FB
REF
–IN
R1
図 68.大きな入力電圧に対する保護抵抗
無線周波数干渉のフィルタリング
VOUT = (VREF + V+IN – V–IN) (1 +
AD8237 は、大部分のアプリケーションで十分な RFI フィルタを内
蔵しています。さらに無線周波数耐性を必要とするアプリケーショ
ンでは、外付け RFI フィルタを図 69 のように使用することもでき
ます。
DIFFERENTIAL FILTER CUTOFF =
1
2 R (2CD + CC)
COMMON-MODE FILTER CUTOFF =
1
2 R CC
+VS
0.1µF
R
10kΩ
1%
R2
)
R1
図 70.リファレンス電圧に対するゲインの適用
従来型計装アンプ・アーキテクチャでは、リファレンス・ピンを
低インピーダンス・ソースで駆動する必要がありました。これら
の従来型アーキテクチャでは、リファレンス・ピンのインピーダン
スにより CMRR とゲイン精度が低下します。AD8237 アーキテク
チャでは、リファレンス・ピンの抵抗は CMRR に影響を与えませ
ん。
10µF
+IN
CC
1nF
5%
VOUT
AD8237
+IN
FB
AD8237
–IN
REF
R1
–IN
RREF
R2 + RREF
G=1+
R1
VREF
CC
1nF
5%
10µF
–VS
10289-071
0.1µF
R2
10289-073
CD
10nF
R
10kΩ
1%
図 71.リファレンス抵抗によるゲインの計算
図 69.RFI フィルタの追加
Rev. 0
R2
10289-072
10289-070
NEGATIVE VOLTAGE PROTECTION:
–VS – VIN
RPROTECT >
5mA
－ 22/27 －
AD8237
データシート
リファレンス・ピンの抵抗は AD8237 のゲインに影響を与えますが、
この抵抗が一定の場合、ゲイン設定抵抗を調整して補償すること
ができます。例えば、AD8237 を分圧器から駆動することができま
す(図 72)。
0.1 µF のコンデンサを各電源ピンのできるだけ近くに配置する必
要があります。図 73 に示すように、10 μF のタンタル・コンデン
サをデバイスから離れたところに接続することができます。低周
波で有効なこのコンデンサは、他の高精度集積回路と共用するこ
とができます。これら集積回路の間のパターンは短くして、パタ
ーン寄生インダクタンスと共用コンデンサとの間の干渉を小さく
してください。単電源を使用する場合は、−VS のデカップリン
グ・コンデンサは不要です。
+IN
VOUT
AD8237
FB
REF
VS
R1
R2
G=1+
R2 + R3||R4
R4
R1
10289-074
R3
+VS
図 72.分圧器を使用したリファレンス電圧の設定
10µF
0.1µF
レイアウト
+IN
全周波数での同相モード除去比
レイアウトが正しくないと、同相モード信号が差動信号に変換さ
れて計装アンプに到達することがあります。このような変換は、
正と負の入力ピンへのパスの周波数応答が異なる場合に発生しま
す。最適な周波数対 CMRR 性能を得るためには、各パスのインピ
ーダンスが一致している必要があります。入力パスへソース抵抗
(例えば入力保護)を追加するときは、計装アンプ入力の近くに接
続して、プリント回路ボード(PCB)パターンの寄生容量との相互作
用を小さくする必要があります。
VOUT
AD8237
FB
REF
–IN
R1
0.1µF
R2
10µF
–VS
10289-075
–IN
電源
計装アンプの電源には安定な DC 電圧を使用してください。電源
ピンのノイズは性能に悪影響を与えることがあります。PSRR 性能
カーブの詳細については、図 17～図 20 を参照してください。
図 73.電源デカップリング、REF
ローカル・グラウンド基準の出力
リファレンス電圧
AD8237 の出力電圧は、リファレンス・ピンの電位を基準にして発
生されます。REF を適切な近くのグラウンドに接続するように注
意してください。
入力バイアス電流のリターン・パス
AD8237 の入力バイアス電流には、グラウンドへのリターン・パス
が必要です。熱電対のように信号源へのリターン電流パスがない
場合には、図 74 に示すように設ける必要があります。
Rev. 0
－ 23/27 －
AD8237
データシート
INCORRECT
CORRECT
+VS
+VS
VOUT
VOUT
AD8237
AD8237
–VS
–VS
TRANSFORMER
TRANSFORMER
+VS
+VS
VOUT
VOUT
AD8237
AD8237
10MΩ
–VS
–VS
THERMOCOUPLE
THERMOCOUPLE
+VS
+VS
C
C
VOUT
AD8237
1
R
fHIGH-PASS = 2πRC
C
VOUT
AD8237
C
–VS
CAPACITIVELY COUPLED
–VS
CAPACITIVELY COUPLED
図 74.IBIAS パスの構成
Rev. 0
－ 24/27 －
10289-076
R
AD8237
データシート
アプリケーション情報
バッテリ電流のモニタ
プログラマブルなゲインを持つ計装アンプ
AD8237 は、マイクロパワーの消費電流、独自の回路、レール to
レール入力であるため、バッテリ駆動電流検出アプリケーション
に最適です。図 75 の構成では、AD8237 は充電と放電で正確にハ
イ・サイド電流を計測することができます。負荷の性質に応じて、
+VS に RC デカップリングが必要となることがあります。電流検出
方法を使うと、最も正確な結果を得ることができます。
大部分の集積回路計装アンプでは、低インピーダンス・パスにあ
る 1 本の抵抗を使ってゲインを設定します。ゲイン設定ピンの間
に接続する部品には電流が流れ、これがゲイン抵抗に加わります。
一般に CMOS スイッチは、オン抵抗 RON を持っています。RON の管
理は良くなく、入力電圧に対して非直線性を持ち、高いドリフト
を持ちます。このために、計装アンプ出力で大きなゲイン誤差と
歪みが発生します。この RON 問題により、高精度のプログラマブ
ルなゲインを持つ計装アンプの構築が困難でした。AD8237 回路で
は、高インピーダンス検出パスにスイッチを設けて、寄生抵抗の影
響をなくすことができます。図 76 に、プログラマブルなゲインを
実現する 1 つの方法を示します。アプリケーションによっては、マ
ルチプレクサの代わりにデジタル・ポテンショメータを使用する
方が有効な場合があります。
VOUT = G(I × RSHUNT ) + VREF
RSHUNT
+VS
+IN
VOUT
AD8237
+
FB
VBAT
–
LOAD
REF
–IN
+IN
–VS
R1
AD8237
R2
470pF
VREF
–IN
10289-077
REF
FB
VOUT
2kΩ
G=1
20kΩ
G = 10
200Ω
2kΩ
ADG604
図 75.バッテリ駆動による電流検出
G = 100
200Ω
22.1Ω
10289-078
G = 1000
4:1 MUX
図 76.マルチプレクサによるプログラマブルなゲイン
Rev. 0
－ 25/27 －
AD8237
データシート
に必要なだけで済みます。このシステム・アーキテクチャを使用す
ると、大きなゲインを計装アンプ・ステージに適用できるため、シ
ステムの他の条件が大幅に緩和されます。また、信号パス内の計
装アンプの後ろにあるデバイスからのノイズとオフセット誤差成分
も減少します。図 77 の回路に、中心概念を示します。システムで
の必要に応じて、入力バッファ、フィルタリング、リード駆動のよ
うな性能を改善するためにオペアンプを追加することもできます。
デカップリングは省略してあります。
ECG フロントエンドでの AD8237 の使用
心電図(ECG)回路は、電極にハーフ・セル電位があるため、差動
DC オフセットで動作する必要があります。この過電位の許容差は
±300 mV (typ)ですが、状況によっては 1V 以上になることがありま
す。ECG 回路の電源電圧が低下すると、ハーフ・セル電位問題が
深刻になり、最初のステージで使用できるゲインが厳密に制限さ
れます。AD8237 アーキテクチャはこの問題に対して独自のソリュ
ーションを提供します。REF ピンをゲイン設定回路から切り離す
場合、出力から REF ピンへ低周波反転積分器を接続することがで
きます。AD8237 はゲインを積分器出力に与えるため、積分器の振
幅は、DC オフセットのゲイン倍ではなく補償する DC オフセット
PATIENT
PROTECTION
A
INSTRUMENTATION
AMPLIFIER
G = +100
+5V
B
110kΩ
AD8237
ECG OUT
100kΩ
FB
47nF
22nF
REF
C
1kΩ
+5V
VMID
3.3μF
100kΩ
+5V
+5V
VMID
100kΩ
AD8607
図 77. ECG での AD8237 の使用
Rev. 0
－ 26/27 －
AD8607
10289-079
2MΩ
AD8237
データシート
外形寸法
3.20
3.00
2.80
8
3.20
3.00
2.80
1
5
5.15
4.90
4.65
4
PIN 1
0.65 BSC
0.95
0.85
0.75
0.15
0.00
1.10 MAX
0.38
0.22
COPLANARITY
0.10
0.23
0.08
8°
0°
0.80
0.60
0.40
SEATING
PLANE
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA
図 78.8 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
AD8237ARMZ
AD8237ARMZ-R7
AD8237ARMZ-RL
1
Temperature Range
−40°C to +125°C
−40°C to +125°C
−40°C to +125°C
Package Description
8-Lead Mini Small Outline Package [MSOP], Tube
8-Lead Mini Small Outline Package [MSOP], 7-Inch Tape and Reel
8-Lead Mini Small Outline Package [MSOP], 13-Inch Tape and Reel
Z = RoHS 準拠製品。
Rev. 0
－ 27/27 －
Package
RM-8
RM-8
RM-8
Branding
Y4H
Y4H
Y4H