マイクロパワー、単電源 レールtoレール入出力のオペアンプ ADA4091-2 単電源動作: 3 V～36 V OUTA 1 8 +V ADA4091-2 7 OUTB TOP VIEW –V 4 (Not to Scale) 6 –INB 5 +INB 広い入力電圧範囲 –INA 2 レール to レールの出力振幅 +INA 3 低電源電流: 250 µA/amp 広い帯域幅: 1.2 MHz 07671-001 ピン配置 特長 図 1.8 ピン・ナローボデイ SOIC スルーレート: 0.46 V/µs 低オフセット電圧: 500 µV 最大 位相反転なし アプリケーション 工業用プロセス制御 バッテリ駆動の計装機器 電源の制御と保護 通信 リモート・センサー 低電圧ストレイン・ゲージ・アンプ DAC 出力アンプ 概要 ADA4091-2 は、レール to レールの入力と出力を持つマイクロパ ワー、単電源、1.2 MHz 帯域幅のデュアル・アンプです。+3 V の単電源と±15 V の両電源での動作が保証されています。 入力と出力でレール to レールの振幅が可能であるため、単電源 システムでマルチステージ・フィルタの構築が可能になるので、 高い信号対ノイズ比を維持することができます。 ADA4091 ファミリーのオペアンプは、入力電圧が位相反転また はラッチアップを起こすことなく安全に電源電圧を超えること を可能にする独自な入力ステージを採用しています。出力電圧 振幅は、電源電圧の 10 mV 内側まで可能です。 ADA4091 ファミリーのオペアンプの仕様は、−40°C ～+125°C の 拡張工業温度範囲で規定されています。ADA4091-2 はアナログ・ デバイセズの 36 V 低消費電力オペアンプ・ファミリーに属し、 このファミリーの拡張は続いています(表 1 参照)。 これらのアンプのアプリケーションとしては、携帯型通信機器、 電源の制御/保護、広い出力範囲を持つトランスジューサのイン ターフェースなどがあります。レール to レール入力のアンプを 必要とするセンサーとしては、ホール効果、圧電、抵抗などの トランスジューサがあります。 ADA4091-2 は、8 ピン・プラスチック SOIC 表面実装パッケー ジを採用しています。 Rev. 0 表 1.低消費電力、36 V オペアンプ Family Rail-to-Rail I/O PJFET Low Noise Single Dual Quad ADA4091-2 AD8682 AD8684 OP1177 OP2177 OP4177 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、各社の所有に属します。 ※日本語データシートは 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。 ©2008 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 社／〒105-6891 東京都港区海岸 1-16-1 ニューピア竹芝サウスタワービル 電話 03（5402）8200 大阪営業所／〒532-0003 大阪府大阪市淀川区宮原 3-5-36 新大阪 MT ビル 2 号 電話 06（6350）6868 本 ADA4091-2 目次 特長 ...................................................................................................... 1 熱抵抗 ............................................................................................. 6 アプリケーション .............................................................................. 1 ESD の注意 ..................................................................................... 6 ピン配置 .............................................................................................. 1 代表的な性能特性 .............................................................................. 7 概要 ...................................................................................................... 1 動作原理............................................................................................ 13 改訂履歴 .............................................................................................. 2 入力過電圧保護機能 .................................................................... 14 仕様 ...................................................................................................... 3 外形寸法............................................................................................ 15 電気的仕様 ...................................................................................... 3 オーダー・ガイド ........................................................................ 15 絶対最大定格 ...................................................................................... 6 改訂履歴 10/08—Revision 0: Initial Version Rev. 0 － 2/15 － ADA4091-2 仕様 電気的仕様 特に指定がない限り、VSY = ±1.5 V、VCM = 0.15 V、VO = 1.4 V、TA = 25°C。 表 2. Parameter INPUT CHARACTERISTICS Offset Voltage Symbol Conditions VOS −40°C ≤ TA ≤ +125°C Input Bias Current IB −40°C ≤ TA ≤ +85°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C Input Offset Current IOS −40°C ≤ TA ≤ +85°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C Input Voltage Range Common-Mode Rejection Ratio CMRR Large Signal Voltage Gain AVO Offset Voltage Drift OUTPUT CHARACTERISTICS Output Voltage High Output Voltage Low Short-Circuit Limit Open-Loop Impedance POWER SUPPLY Power Supply Rejection Ratio Supply Current per Amplifier DYNAMIC PERFORMANCE Slew Rate Settling Time Gain Bandwidth Product Phase Margin NOISE PERFORMANCE Voltage Noise Voltage Noise Density Rev. 0 ±1.5 V < VSY ± 18 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 100 kΩ, VO = 0.3 V to 2.7 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ, VO = 0.3 V to 2.7 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C Min Typ Max Unit −500 −1.0 −50 −55 −275 −5 −5 −75 −1.5 76 70 106 100 93 85 +45 +500 +1.0 +50 +55 +275 +5 +5 +75 +1.5 2.5 µV mV nA nA nA nA nA nA V dB dB dB dB dB dB µV/°C ±31 102 V V V V V V V V mA Ω ∆VOS/∆T VOH VOL ISC ZOUT PSRR ISY RL = 100 kΩ to GND −40°C to +125°C RL = 10 kΩ to GND −40°C to +125°C RL = 100 kΩ to GND −40°C to +125°C RL = 10 kΩ to GND −40°C to +125°C Sink/source = −40°C to +125°C f = 1 MHz, AV = 1 1.495 1.490 1.475 1.455 VSY = 2.7 V to 36 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C IO = 0 mA −40°C ≤ TA ≤ +125°C 100 100 −1.498 −1.498 −1.495 −1.491 200 300 dB dB µA µA SR tS GBP ΦM RL = 100 kΩ, CL = 30 pF To 0.01% 0.46 22 1.22 69 V/µs µs MHz Degrees en p-p en 0.1 Hz to 10 Hz f = 1 kHz 2 24 µV p-p nV/√Hz － 3/15 － ADA4091-2 特に指定がない限り、VO = ±5.0 V、−4.9 V ≤ VCM ≤ +4.9 V、TA = 25°C。 表 3. Parameter INPUT CHARACTERISTICS Offset Voltage Input Bias Current Symbol Conditions Min Typ Max Unit −500 −1.0 +141 −40°C ≤ TA ≤ +125°C +500 +1.00 60 150 2 30 +5 µV mV nA nA nA nA V dB dB dB dB dB dB VOS IB 30 −40°C ≤ TA ≤ +125°C Input Offset Current IOS −40°C ≤ TA ≤ +125°C Input Voltage Range Common-Mode Rejection Ratio CMRR Large Signal Voltage Gain AVO OUTPUT CHARACTERISTICS Output Voltage High VOH Output Voltage Low Short-Circuit Limit Open-Loop Impedance POWER SUPPLY Power Supply Rejection Ratio Supply Current per Amplifier DYNAMIC PERFORMANCE Slew Rate Gain Bandwidth Product Phase Margin NOISE PERFORMANCE Voltage Noise Voltage Noise Density Rev. 0 VOL ISC ZOUT PSRR ISY ±1.5 V < VSY ±18 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 100 kΩ, VO = ±4.7 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ, VO = ±4.7 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C −5 88 82 113 103 98 87 RL = 100 kΩ to GND −40°C to +125°C RL =10 kΩ to GND –40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 100 kΩ to GND −40°C to +125°C RL =10 kΩ to GND –40°C ≤ TA ≤ +125°C Sink/source = −40°C to +125°C f = 1 MHz, AV = 1 4.980 4.980 4.950 4.900 VSY = 2.7 V to 36 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C VO = 0 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C 100 100 4.990 4.970 −4.990 −4.980 −4.980 −4.975 ±20 77 180 225 300 V V V V V V V V mA Ω dB dB µA µA SR GBP ΦM RL = 100 kΩ, CL = 30 pF 0.46 1.22 70 V/µs MHz Degrees en p-p en 0.1 Hz to 10 Hz f = 1 kHz 0.8 24 µV p-p nV/√Hz － 4/15 － ADA4091-2 特に指定がない限り、VSY = ±15.0 V、−14.9 V ≤ VCM ≤ +14.9 V、TA = 25°C。 表 4. Parameter Symbol INPUT CHARACTERISTICS Offset Voltage VOS Conditions −40°C ≤ TA ≤ +125°C Input Bias Current IB −40°C ≤ TA ≤ +85°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C Input Offset Current IOS −40°C ≤ TA ≤ +85°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C Input Voltage Range Common-Mode Rejection Ratio CMRR Large Signal Voltage Gain AVO OUTPUT CHARACTERISTICS Output Voltage High VOH Output Voltage Low Short-Circuit Limit Open-Loop Impedance POWER SUPPLY Power Supply Rejection Ratio Supply Current per Amplifier DYNAMIC PERFORMANCE Slew Rate Gain Bandwidth Product Phase Margin Channel Separation NOISE PERFORMANCE Voltage Noise Voltage Noise Density Rev. 0 VOL ISC ZOUT PSRR ISY ±1.5 V < VSY < ±18 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 100 kΩ, VO = ±14.7 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ, VO = ±14.7 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C Min −500 −1.2 −55 −80 −510 −2 −10 −140 −5 95 90 116 106 102 92 RL = 100 kΩ to GND −40°C to +125°C RL = 10 kΩ to GND –40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 100 kΩ to GND −40°C to +125°C RL = 10 kΩ to GND −40°C to +125°C Sink/source = −40°C to 125°C f = 1 MHz, AV = 1 14.975 14.950 14.900 14.800 VSY = 2.7 V to 36 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C IO = 0 mA −40°C ≤ TA ≤ +125°C 100 100 SR GBP ΦM CS RL = 100 kΩ, CL = 30 pF en p-p en Typ Max Unit +500 +1.20 +55 +80 +510 +2 +10 +140 +5 µV mV nA nA nA nA nA nA V dB dB dB dB dB dB −14.990 −1.4990 −14.950 −14.940 ±20 71 250 350 V V V V V V V V mA Ω dB dB µA µA f = 1 kHz 0.46 1.27 72 100 V/µs MHz Degrees dB 0.1 Hz to 10 Hz f = 1 kHz 0.8 25 µV p-p nV/√Hz － 5/15 － ADA4091-2 絶対最大定格 表 5. Parameter Supply Voltage Input Voltage Differential Input Voltage1 Output Short-Circuit Duration to GND Storage Temperature Range Operating Temperature Range Junction Temperature Range Lead Temperature (Soldering, 60 sec) 1 Rating 36 V Refer to the Input Overvoltage Protection section ±VSY Indefinite –65°C to +150°C –40°C to +125°C –65°C to +150°C 300°C 入力電流は±5 mA 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。 熱抵抗 θJA は、4 層の JEDEC 標準ボードにハンダ付けしたデバイスに対 して自然空冷で規定します。 表 6.熱抵抗 Package Type θJA θJC Unit 8-Lead SOIC (R-8) 155 45 °C/W ESD の注意 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。 Rev. 0 － 6/15 － ADA4091-2 代表的な性能特性 200 10,000 ADA4091-2 TA = 25°C VSY = ±1.5V 180 1000 VOUT TO RAIL (mV) 120 100 80 60 100 VDD – VOH 10 40 VOL – VSS 1 20 50 100 150 200 250 VOS (µV) 0.1 0.001 OPEN-LOOP GAIN (dB) FREQUENCY 150 100 80 80 60 60 1 2 3 4 5 6 7 8 TCVOS (µV/°C) 40 20 ADA4091-2 VSY = ±1.5V RL = 1MΩ CL = 35pF –20 1k 07671-035 0 GAIN 20 0 –1 100 40 50 0 10k 100k –20 10M 1M FREQUENCY (Hz) 図 6.オープン・ループ・ゲインおよび位相の周波数特性 図 3.入力オフセット電圧の温度特性 50 ADA4091-2 VSY = ±1.5V 40 CLOSED-LOOP GAIN (dB) 250 +125°C 200 150 IB (nA) 100 PHASE 200 100 50 +85°C 0 –50 –150 –1.5 +25°C –40°C –1.0 –0.5 0 0.5 1.0 VCM (V) 1.5 AV = 100 30 20 AV = 10 10 0 AV = 1 ADA4091-2 –10 V = ±1.5V SY RL = 1MΩ CL = 35pF –20 10 100 07671-033 –100 1k 10k 100k 1M FREQUENCY (Hz) 図 7.クローズド・ループ・ゲインの周波数特性 図 4.入力バイアス電流対入力コモン・モード電圧 Rev. 0 10 図 5.ドロップアウト電圧対負荷電流 ADA4091-2 –40°C ≤ TA ≤ +125°C VSY = ±1.5V 250 300 1 100 300 350 0.1 LOAD CURRENT (mA) 図 2.入力オフセット電圧の分布 0 0.01 PHASE (Degrees) 0 07671-007 –250 –200 –150 –100 –50 07671-034 0 ADA4091-2 VSY = ±1.5V － 7/15 － 10M 07671-010 FREQUENCY 140 07671-017 160 ADA4091-2 3.0 1k 2.5 VOUT SWING (V) 100 10 AV = 10 1.5 1.0 AV = 1 0.5 ADA4091-2 TA = 25°C VSY = ±1.5V 100 1k 10k 100k 1M 10M FREQUENCY (Hz) 0 100 07671-013 10 ADA4091-2 VSUPP = ±1.5V VIN = 2.8V p-p RL = 100kΩ 1k 2.0 225 1.5 200 1.0 175 FREQUENCY VOUT (V) 0 ADA4091-2 VSY = ±1.5V TA = 25°C RL = 100kΩ CL = 100pF AV = +1 –0.5 –1.0 ADA4091-2 TA = 25°C VSY = ±5V 125 100 75 50 –1.5 25 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 07671-025 0 TIME (µs) –250 –200 –150 –100 –50 100 150 200 250 400 0.04 350 0.02 300 FREQUENCY VOUT (V) 50 図 12.入力オフセット電圧の分布 0.06 –0.04 0 VOS (µV) 図 9.大信号過渡応答 –0.02 1M 150 0.5 0 100k 図 11.出力振幅の周波数特性 図 8.出力インピーダンスの周波数特性 –2.0 10k FREQUENCY (Hz) 07671-036 1 0.1 2.0 07671-037 ZOUT (Ω) AV = 100 ADA4091-2 VSY = ±1.5V TA = 25°C RL = 100kΩ CL = 100pF AV = +1 ADA4091-2 –40°C ≤ T A ≤ +125°C VSY = ±5V 250 200 150 100 –0.06 TIME (µs) 0 0 1 2 3 4 5 6 TCVOS (µV/°C) 図 10.小信号過渡応答 Rev. 0 –1 図 13.入力オフセット電圧の温度特性 － 8/15 － 7 8 07671-038 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 07671-028 50 –0.08 ADA4091-2 100 6 100 VOUT (V) 2 0 ADA4091-2 VSY = ±5V TA = 25°C RL = 100kΩ CL = 100pF AV = +1 –2 10 15 20 25 30 35 40 45 50 TIME (µs) 07671-026 5 0 80 60 60 GAIN 40 40 20 20 0 ADA4091-2 VSY = ±5V RL = 1MΩ CL = 35pF –20 1k 10k –4 –6 80 0 100k –20 10M 1M 07671-005 OPEN-LOOP GAIN (dB) 4 PHASE (Degrees) PHASE FREQUENCY (Hz) 図 14.大信号過渡応答 図 17.オープン・ループ・ゲインおよび位相の周波数特性 0.06 1k 0.04 100 ADA4091-2 VSY = ±5V TA = 25°C RL = 100kΩ CL = 100pF AV = +1 0 –0.02 ZOUT (Ω) VOUT (V) 0.02 AV = 100 10 AV = 10 –0.04 1 –0.06 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 TIME (µs) 0.1 07671-029 –0.08 100 1k 10k 100k 1M 10M FREQUENCY (Hz) 図 15.小信号過渡応答 500 10 07671-012 ADA4091-2 TA = 25°C VSY = ±5V AV = 1 図 18.出力インピーダンスの周波数特性 10 ADA4091-2 VSY = ±5V 9 400 8 7 VOUT SWING (V) IB (nA) 300 200 +125°C 100 +85°C +25°C 6 5 4 3 0 ADA4091-2 VSY = ±5V 1 VIN = 9.8V p-p RL = 100kΩ 0 100 1k –200 –5 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 VCM (V) 5 07671-032 –40°C 100k 図 19.出力電圧振幅の周波数特性 図 16.入力バイアス電流対コモン・モード電圧 Rev. 0 10k FREQUENCY (Hz) － 9/15 － 1M 07671-015 2 –100 ADA4091-2 350 10,000 ADA4091-2 TA = –40°C AND +125°C VSY = ±15V 300 1000 100 FREQUENCY VOUT TO RAIL (mV) 250 VDD – VOH VOL – VSS 10 200 150 100 1 0.01 0.1 1 10 100 LOAD CURRENT (mA) 0 07671-018 0.1 0.001 –1 0 1 3 4 5 6 7 8 TCVOS (µV/°C) 図 20.ドロップアウト電圧対負荷電流 図 23.オフセット電圧の TC 700 50 40 2 07671-042 50 ADA4091-2 VSY = ±5V AV = 100 600 ADA4091-2 VSY = ±15V 30 10 200 –100 100k 1M 10M –300 –15 –10 –5 0 5 10 図 24.入力バイアス電流対コモン・モード電圧 100 250 ADA4091-2 TA = 25°C VSY = ±15V OPEN-LOOP GAIN (dB) 150 100 50 50 100 150 VOS (µV) 200 250 80 80 60 60 40 GAIN 40 20 0 ADA4091-2 VSY = ±15V RL = 1MΩ CL = 35pF –20 1k 10k 07671-041 0 100 PHASE 200 –250 –200 –150 –100 –50 15 VCM (V) 07671-031 10k 20 0 100k 1M –20 10M FREQUENCY (Hz) 図 22.入力オフセット電圧の分布 図 25.オープン・ループ・ゲインおよび位相の周波数特性 － 10/15 － PHASE (Degrees) 1k 図 21.クローズド・ループ・ゲインの周波数特性 FREQUENCY –40°C –200 FREQUENCY (Hz) Rev. 0 +25°C 0 ADA4091-2 –10 VSY = ±5V RL = 1MΩ CL = 35pF –20 10 100 0 +85°C 100 AV = 1 07671-009 0 +125°C 300 IB (nA) 20 400 AV = 10 07671-006 CLOSED-LOOP GAIN (dB) 500 ADA4091-2 10,000 20 15 1000 VOUT TO RAIL (mV) 10 VOUT (V) 5 ADA4091-2 VSY = ±15V TA = 25°C RL = 100kΩ CL = 100pF AV = +1 0 –5 –10 VDD – VOH 100 VOL – VSS 10 1 –15 25 50 75 100 125 150 175 200 TIME (µs) 0.01 0.1 1 10 100 LOAD CURRENT (mA) 図 26.大信号過渡応答 07671-019 0 ADA4091-2 VSY = ±15V 0.1 0.001 07671-027 –20 –25 図 29.ドロップアウト電圧対負荷電流 1k 0.06 0.04 100 –0.04 AV = 10 1 –0.06 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 TIME (µs) 0.1 10 07671-030 –0.08 30 40 CLOSED-LOOP GAIN (dB) 50 VOUT SWING (V) 25 20 15 10 10k 100k 1M 10M 100k FREQUENCY (Hz) 1M AV = 100 30 20 AV = 10 10 0 AV = 1 –10 ADA4091-2 –20 VSY = ±15V RL = 1MΩ CL = 35pF –30 10 100 07671-016 10k 1k 図 30.出力インピーダンスの周波数特性 35 ADA4091-2 5 VSY = ±15V VIN = 29.8V p-p RL = 100kΩ 0 100 1k 100 FREQUENCY (Hz) 図 27.小信号過渡応答 1k 10k 100k 1M FREQUENCY (Hz) 図 31.クローズド・ループ・ゲインの周波数特性 図 28.出力電圧振幅の周波数特性 Rev. 0 ADA4091-2 TA = 25°C VSY = ±15V AV = 1 － 11/15 － 10M 07671-008 –0.02 AV = 100 10 07671-011 ADA4091-2 VSY = ±15V TA = 25°C RL = 100kΩ CL = 100pF AV = +1 0 ZOUT (Ω) VOUT (V) 0.02 ADA4091-2 100 0.5 ADA4091-2 VSY = ±1.5V, ±5V, ±15V 0.4 80 0.3 60 0.1 PSRR (dB) 0 –0.1 20 –0.2 –0.3 ADA4091-2 VSY = ±15V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TIME (Seconds) –20 100 07671-043 0 1k 1M 10M 500 ADA4091-2 450 TA = 25°C ADA4091-2 VSY = ±15V –70 400 –80 350 300 –90 ISY (µA) CHANNEL SEPARATION (dB) 100k 図 35.PSRR の周波数特性 図 32.電圧ノイズ、V p-p –60 10k FREQUENCY (Hz) 07671-003 0 –0.4 –0.5 PSRR+ PSRR– 40 –100 250 200 150 –110 100 –120 50 10 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 0 07671-044 –130 90 80 CMRR (dB) 70 VSY = ±1.5V 60 50 40 30 20 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 10M 07671-002 10 0 100 図 34.CMRR の周波数特性 Rev. 0 10 15 20 25 図 36.電源電流対電源電圧 ADA4091-2 VSY = ±5V, ±15V 100 5 VSY (V) 図 33.チャンネル・セパレーションの周波数特性 110 0 － 12/15 － 30 35 07671-004 NOISE (µV) 0.2 ADA4091-2 動作原理 ADA4091-2 は、レール to レールの入力と出力を持つ単電源のマ イクロパワー・アンプです。このアンプでは、広い入力/出力範 囲を実現するために、独自の入力/出力ステージを採用していま す。図 37 に、PNP 対と NPN 対の 2 つの差動対から構成されて いる入力ステージを示します。これらの 2 つのステージは並行 動作をせずに、与えられた入力信号レベルに対して 1 ステージ のみが動作します。PNP ステージ(トランジスタ Q1 とトランジ スタ Q2)では、入力電圧が負電源レールに近づいて一致しても、 アンプがリニア領域内に留まっていることが要求されます。あ るいは、NPN ステージ(トランジスタ Q5 とトランジスタ Q6)は、 入力電圧が正電源レールに近づき一致する場合にも動作する必 要があります。 大きな差動電圧から入力トランジスタを保護するためにバイポ ーラ・アンプで一般に採用されている方法は、直列抵抗と差動 ダイオードを接続する方法です(入力保護回路については図 39 を参照)。差動電圧が約 0.6 V を超えると、これらのダイオード がターンオンします。この状態では、電流が入力ピン間に流れ、 この電流を制限するのは 2 本の 5 kΩ 抵抗だけです。各回路を注 意深く調べて、電流が増加しても性能に影響しないことを確認 してください。 ADA4091-2 デバイスの出力ステージでは、大部分の出力ステー ジと同様に、PNP トランジスタと NPN トランジスタを使ってい ます。ただし、出力トランジスタ(Q32 と Q33)では、実際にはレ ール to レール出力振幅を実現するためにコレクタが出力ピンに 接続されています。 PNP ステージは、入力コモン・モード範囲の大部分で動作しま す( 図 4 参照)。正電源レールより約 1.5 V 下で、バイアス電流の 方向が変わることに注意してください。このレベルより下の電 圧で、バイアス電流は ADA4091-2 の PNP 入力ステージから流 出します。この電圧の上では、バイアス電流は NPN ステージか らデバイスへ流入します。アンプ内での入力ステージの切り替 えの実際のメカニズムは、トランジスタ Q3、トランジスタ Q4、 トランジスタ Q7 により構成されています。入力コモン・モー ド電圧が上昇すると、Q1 と Q2 のエミッタがその電圧とダイオ ード電圧降下の和に追従します。 Q1 と Q2 のエミッタ電圧が高 くなり Q3 をターンオンさせると、PNP 入力ステージを流れる レール電流が減少してターンオフします。これに対して、電流 が Q4 と Q7 を介してミラーされて NPN 入力ステージが動作を 開始します。 出力電圧が正または負の電源レールに近づくと、これらのトラ ンジスタは飽和し始めます。したがって、出力電圧の最終値は、 これらトランジスタの飽和電圧(約 50 mV)になります。出力ス テージには、コレクタと外部負荷インピーダンスから決まる固 有なゲインがあります。このため、オペアンプのオープン・ル ープ・ゲインは負荷抵抗に依存します。 –IN Q32 Q3 +IN Q16 Q5 Q6 Q1 Q2 Q8 Q10 Q9 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 Q7 図 37.入力保護のない簡略化した回路図(図 39 参照) Rev. 0 Q19 Q33 07671-024 Q18 Q4 Q17 － 13/15 － ADA4091-2 入力過電圧保護機能 ADA4091-2 には、保護機能を強化する 2 種類の ESD 回路があり ます(図 39)。1 つ目の回路は、内部入力への 5 kΩ 直列抵抗と、 内部入力と電源レールとの間のダイオード(D1 と D2 または D5 と D6)です。2 つ目の保護回路は、電源レールに対する 2 個の DIAC (D3 と D4 または D7 と D8)を使った回路です。DIAC は、 図 39 に示す伝達特性を持つ双方向ツェナー・ダイオードと見な すことができます。 5 ADA4091-2 のフラットバンド電圧ノイズは約 24 nV/√Hz で、5 kΩ 抵抗のノイズは 9 nV/√Hz です。5 kΩ 抵抗を追加すると、合 計ノイズが 2 乗平均(RSS)で 15%若増加します。このため、全体 のノイズ性能が問題となる場合には、抵抗値をこの値より小さ くする必要があります。 このような入力保護機能は、通常状態では発生しないことに注 意してください。正常アンプ動作は、このデータシートの仕様 セクションに記載する入力電圧範囲に対してのみ規定されてい ます。 4 3 CURRENT (mA) さらに高いピーク電圧から保護するためには、各入力に直列に 外付け抵抗を接続することができますが、抵抗のサーマル・ノ イズが増加することに注意する必要があります。 2 1 0 –1 V+ –3 –50 –40 –30 –20 –10 0 10 VOLTAGE (V) 20 30 40 50 07671-100 –2 D3 R1 D7 R2 D8 図 38.DIAC の伝達特性 ワーストケース・デザイン解析では、2 つのケースを考慮しま す。ADA4091-2 は、内部オペアンプ入力から電源レールまでの 通常の ESD 構造を持っています。さらに、外部入力から電源レ ールまでの 42 V DIAC も持っています(図 37)。 D2 D5 D6 D1 D4 V– 条件 1。たとえば、±15 V 動作で、入力が負電源レールの上 +42 V まで行くことを考慮します。 –V ピン= −15 V の場合、 この電源(負電源)の上+42 V とは+27 V を意味します。 条件 2。5 kΩ 抵抗を流れて ESD 構造と正電源レールへ行く 入力電流には 5 mA の制限もあります。条件 1 で、5 kΩ 抵 抗を経て+15 V までの+27 V により 2.4 mA の電流が発生し ます。したがって、DIAC が支配的になります。ADA40912 の電源電圧を±5 V に変えた場合には、−5 V + 42 V = 37 V になります。ただし、+5 V + (5 kΩ × 5 mA) = 30 V です。し たがって、低い電源電圧で動作するときには通常の抵抗― ダイオード構造が支配的になります。 Rev. 0 － 14/15 － 07671-023 したがって、いずれが支配的かを見つけるためには、2 つの条 件を考慮する必要があります。 図 39.詳細な入力保護回路 ADA4091-2 外形寸法 5.00 (0.1968) 4.80 (0.1890) 5 4 1.27 (0.0500) BSC 0.25 (0.0098) 0.10 (0.0040) COPLANARITY 0.10 SEATING PLANE 6.20 (0.2441) 5.80 (0.2284) 1.75 (0.0688) 1.35 (0.0532) 0.51 (0.0201) 0.31 (0.0122) 0.50 (0.0196) 0.25 (0.0099) 45° D07671-0-10/08(0)-J 8 1 8° 0° 0.25 (0.0098) 0.17 (0.0067) 1.27 (0.0500) 0.40 (0.0157) COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-012-A A CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS; INCH DIMENSIONS (IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF MILLIMETER EQUIVALENTS FOR REFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN. 012407-A 4.00 (0.1574) 3.80 (0.1497) 図 40.8 ピン標準スモール・アウトライン・パッケージ[SOIC_N] ナロウ・ボディ (R-8) 寸法: mm (インチ) オーダー・ガイド Model ADA4091-2ARZ-R21 ADA4091-2ARZ-R71 ADA4091-2ARZ-RL1 1 Temperature Range −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C Package Description 8-Lead Standard Small Outline Package [SOIC_N] 8-Lead Standard Small Outline Package [SOIC_N] 8-Lead Standard Small Outline Package [SOIC_N] Z = RoHS 準拠製品 Rev. 0 － 15/15 － Package Option R-8 R-8 R-8