日本語参考資料 最新版英語データシートはこちら 低ノイズ、低入力バイアス電流 レールtoレール出力デュアルJFETオペアンプ ADA4001-2 データシート 低い TCVOS: ±5 µV/°C (typ) 低入力バイアス電流: VSY = ±15 V で 20 pA (typ) 低ノイズ f = 1 kHz で 7.7 nV/√Hz (typ) 20 Hz~20 kHz で 1.2 µV rms 低歪み: 0.00006% 位相反転なし レール to レール出力 ユニティ・ゲイン安定 OUT A 1 –IN A 2 +IN A 3 V– 4 ADA4001-2 TOP VIEW (Not to Scale) 8 V+ 7 OUT B 6 –IN B 5 +IN B 10375-002 ピン配置 特長 図 1.8 ピン SOIC_N (R サフィックス) アプリケーション 計装機器 医用計測機器 多極フィルタ 高精度電流計測 フォトダイオード・アンプ センサー オーディオ 概要 ADA4001-2 は、低い入力電圧ノイズ、低い入力電流ノイズ、低 い入力バイアス電流、レール to レール出力を持つ 2 チャンネル の JFET アンプです。 このアンプは低ノイズと低入力バイアス電流の組み合わせによ り、特に高インピーダンスのセンサー増幅向けに最適です。 ADA4001-2 は低ノイズと高速セトリング・タイムの組み合わせ により、医用計装機器、電子計測機器、自動テスト装置におい て高精度が得られます。ADA4001-2 は多くの競合アンプと異な り、大きな容量負荷で高速セトリング性能を維持し、多くの従 来型 JFET アンプと異なり、入力電圧が最大同相モード電圧範 囲を超えても出力位相反転を発生しません。 Rev. B ADA4001-2 は容量負荷での高速スルーレートと優れた安定性を 持つため、フィルタ用に適しています。低入力バイアス電流と 低ノイズにより、フォトダイオード・アンプ回路で広いダイナ ミックレンジが得られます。ADA4001-2 は低ノイズおよび低歪 み、高出力電流、優れた動作速度を持つため、オーディオ・ア プリケーション向けにも適しています。 ADA4001-2 の仕様は、拡張工業温度範囲(-40°C~+125°C)で規定 されています。 ADA4001-2 は 8 ピンのナローSOIC パッケージを採用していま す。 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。 ©2012 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 本 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 新大阪トラストタワー 電話 06(6350)6868 ADA4001-2 データシート 目次 特長 ............................................................................................... 1 代表的な性能特性 ........................................................................ 5 アプリケーション ........................................................................ 1 アプリケーション情報 .............................................................. 10 ピン配置 ....................................................................................... 1 ソース抵抗を含む総合ノイズ ............................................... 10 概要 ............................................................................................... 1 I/V 変換アプリケーション..................................................... 10 改訂履歴 ....................................................................................... 2 入力バイアス電流 .................................................................. 11 仕様 ............................................................................................... 3 ノイズに対する注意事項....................................................... 11 電気的特性................................................................................ 3 外形寸法...................................................................................... 12 絶対最大定格................................................................................ 4 オーダー・ガイド .................................................................. 12 熱抵抗 ....................................................................................... 4 ESD の注意 ............................................................................... 4 改訂履歴 5/12—Rev. A to Rev B Changes to General Description Section ..............................................1 Changed Input Impedance to Input Capacitance Throughout ...............3 Added Input Resistance Parameter, Table 1 .........................................3 Change to Figure 5 Caption .................................................................5 2/12—Rev. 0 to Rev. A Changes to Figure 27 ...........................................................................9 2/12—Revision 0: Initial Version Rev. B - 2/12 - ADA4001-2 データシート 仕様 電気的特性 特に指定がない限り、VSY = ±15 V、VCM = 0 V、TA = 25°C。 表 1. Parameter INPUT CHARACTERISTICS Offset Voltage Symbol Test Conditions/Comments Min VOS Typ Max Unit ±0.5 ±1.5 ±2.5 93 3.1 4.8 >1 × 1013 mV mV µV/°C pA nA pA nA V dB dB dB dB dB dB pF pF Ω ±50 V V V V V V mA −40°C < TA < +125°C Offset Voltage Drift Input Bias Current ΔVOS/ΔT IB ±5 20 −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 Input Capacitance, Differential Input Capacitance, Common-Mode Input Resistance CDM CCM OUTPUT CHARACTERISTICS Output Voltage High VOH Output Voltage Low VOL Short-Circuit Current ISC POWER SUPPLY Power Supply Rejection Ratio VCM = −12.5 V to +12.5 V −40°C < TA < +125°C RL = 10 kΩ, VO = −13.5 V to +13.5 V RL = 2 kΩ, VO = −13.5 V to +13.5 V −40°C < TA < +125°C RL = 600 Ω, VO = −13.0 V to +13.0 V VCM = 0 V VCM = 0 V VCM = 0 V RL = 10 kΩ RL = 2 kΩ RL = 600 Ω RL = 10 kΩ RL = 2 kΩ RL = 600 Ω PSRR VS = ±4.5 V to ±18 V −40°C < TA < +125°C ISY VO = 0 V DYNAMIC PERFORMANCE Slew Rate Gain Bandwidth Product Unity-Gain Crossover Phase Margin −3 dB Closed-Loop Bandwidth Settling Time Total Harmonic Distortion (THD) + Noise SR GBP UGC φM −3 dB tS THD + N RL = 2 kΩ VIN = 5 mV p-p, RL = 10 kΩ, AV = 100 VIN = 5 mV p-p, RL = 10 kΩ, AV = 1 NOISE PERFORMANCE Voltage Noise Voltage Noise Density en rms en Operating Voltage Range Supply Current/Amplifier Current Noise Density 1 in 105 112 112 14.8 14.5 13.5 −14.8 −14.5 −13.5 96 93 ±5 110 2 ±151 ±18 3 4 dB dB V mA mA AV = 1, VIN = 5 mV p-p To 0.01%, 10 V step, G = +1 1 kHz, G = +1, RL = 2 kΩ ±25 16.7 10.2 76 10.3 1.2 0.00006 V/µs MHz MHz Degrees MHz µs % 20 Hz to 20 kHz f = 100 Hz f = 1 kHz f = 1 kHz 1.2 8.8 7.7 3 μV rms nV/√Hz nV/√Hz fA/√Hz デザインとキャラクタライゼーションにより保証します。 Rev. B −12.5 96 90 104 104 90 90 30 4 20 2 +12.5 - 3/12 - ADA4001-2 データシート 絶対最大定格 表 2. Parameter Supply Voltage Input Voltage Output Short-Circuit Duration to GND Storage Temperature Range Operating Temperature Range Junction Temperature Range Lead Temperature (Soldering, 10 sec) Electrostatic Discharge (Human Body Model) 熱抵抗 Rating ±18 V ±VSY Observe derating curves −65°C to +150°C −40°C to +125°C −65°C to +150°C 300°C 3000 V 表 3. Package Type 8-Lead SOIC_N (R-8) θJC 45 Unit °C/W θJA はワーストケース条件で規定。すなわち表面実装パッケージの場合、デバ イスを回路ボードにハンダ付けした状態で θJA を規定。 1 ESD の注意 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. B θJA1 130 - 4/12 - 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。 ADA4001-2 データシート 代表的な性能特性 特に指定のない限り、TA = 25 °C。 200 ADA4001-2 SOIC VSY = ±15V TA = 25°C 180 140 INPUT BIAS CURRENT (pA) 120 100 80 60 40 0 –5 800 10375-003 700 600 500 400 300 200 0 100 –100 –200 –300 –400 –500 –600 –700 –800 OFFSET VOLTAGE (µV) –15 –15 図 2.入力オフセット電圧の分布 INPUT BIAS CURRENT (pA) 100 80 60 40 ADA4001-2 SOIC VSY = ±15V RL = ∞ +125°C 50 +25°C 25 +85°C 0 –40°C –25 10375-004 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 TCVOS (µV/°C) –50 –15 300 ADA4001-2 VSY = ±15V TA = –40°C TO +125°C 100 10 VDD – VOUT (V) UNIT 3 0 0 5 10 –5 COMMON-MODE INPUT VOLTAGE (V) 15 図 6.VCM および温度対入力バイアス電流 図 3.TCVOS の分布 200 –10 10375-007 NUMBER OF AMPLIFIERS 75 20 UNIT 2 –100 ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C 1 0.1 UNIT 1 –200 –300 –15 –10 –5 0 5 10 COMMON-MODE INPUT VOLTAGE (V) 15 0.01 0.1 10375-005 INPUT OFFSET VOLTAGE (µV) 15 100 ADA4001-2 VSY = ±15V TA = –40°C TO +125°C 120 1 10 IOUT SOURCE (mA) 図 7.ソース電流対ドロップアウト電圧 図 4.同相モード電圧対入力オフセット電圧 Rev. B –5 0 5 10 COMMON-MODE INPUT VOLTAGE (V) 図 5.同相モード電圧対入力バイアス電流 140 0 –10 10375-006 –10 20 0 ADA4001-2 SOIC VSY = ±15V 10 TA = 25°C RL = ∞ THREE UNITS 5 - 5/12 - 100 10375-008 NUMBER OF CHANNELS 160 15 ADA4001-2 データシート 10 1k ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C ZOUT (Ω) 1 10 AV = +100 1 AV = +10 0.1 0.01 0.01 0.1 1 IOUT SINK (mA) 10 100 10375-009 0.1 0.01 0.1 図 8.シンク電流対ドロップアウト電圧 120 1 10 100 1k FREQUENCY (kHz) 10k 100k 図 11.クローズド・ループ出力インピーダンスの周波数特性 270 ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C 225 RL = 2kΩ 100 AV = +1 10375-014 VOUT – VSS (V) 100 80 180 60 135 40 90 20 45 0 0 120 ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C 100 PSRR (dB) PHASE (Degrees) PSRR+ –45 –40 0.01 0.1 1 10 100 FREQUENCY (kHz) 1k 10k –90 100k 40 0 –20 0.1 図 9.オープン・ループ・ゲインおよび位相の周波数特性 50 AV = +100 1 10 100 FREQUENCY (kHz) 1k 10k 10375-015 –20 PSRR– 60 20 10375-012 GAIN (dB) 80 図 12.PSRR の周波数特性 140 ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C RL = 2kΩ ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C 120 30 100 CMRR (dB) GAIN (dB) AV = +10 10 AV = +1 80 60 40 –10 1 10 100 1k FREQUENCY (kHz) 10k 100k 0 0.1 図 10.クローズド・ループ・ゲインの周波数特性 Rev. B 1 10 100 FREQUENCY (kHz) 図 13.CMRR の周波数特性 - 6/12 - 1k 10k 10375-016 –30 10375-013 20 ADA4001-2 データシート 12 12 ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C 10 8 8 0.1% 6 0.01% 6 0.1% 0.01% 4 4 2 2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 SETTLING TIME (µs) 1.0 1.2 0 10375-029 0 0 0.2 図 14.正ステップ・セトリング・タイム 0.4 0.6 0.8 SETTLING TIME (µs) 100 ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C 10 VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/ Hz) 8 6 VOLTS (V) 4 ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C AV = +1 RL = 2kΩ CL = 100pF 0 –2 –4 1.2 図 17.負ステップ・セトリング・タイム 12 2 1.0 10375-018 STEP SIZE (V) STEP SIZE (V) ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C 10 –6 –8 10 0 1 2 3 4 5 6 TIME (µs) 7 8 9 10 1 0.001 10375-030 –12 0.01 図 15.大信号過渡応答 10 100 図 18.電圧ノイズ密度 75 50 45 50 40 ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C AV = +1 35 25 OVERSHOOT (%) VOLTAGE (mV) 0.1 1 FREQUENCY (kHz) 10375-021 –10 ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C AV = +1 RL = 2kΩ CL = 100pF 0 –25 OS+ 30 25 20 15 OS– 10 –50 0 2 4 6 TIME (µs) 8 10 0 0.01 10375-017 –75 1 図 19.負荷容量対オーバーシュート 図 16.小信号過渡応答 Rev. B 0.1 CAPACITANCE (nF) - 7/12 - 10375-022 5 ADA4001-2 データシート 20 –40 ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C RL = 2kΩ 10 –80 5 VOLTS (V) –100 0 –5 –120 –10 –140 OUTPUT INPUT –15 0.1 1 FREQUENCY (kHz) 10 100 –20 10375-031 –160 0.01 0 0.1 0.2 図 20.チャンネル・セパレーション 0.4 0.5 0.6 TIME (ms) 0.7 0.8 0.9 1.0 1.4 1.6 1.8 2.0 図 23.位相反転なし 1 12 ADA4001-2 VSY = ±15V FIN = 1kHz TA = 25°C RL = 2kΩ 0.1 ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C AV = +1 RL = 2kΩ CL = 100pF 10 8 6 4 0.01 VOLTS (V) THD + N (%) 0.3 10375-026 CHANNEL SEPARATION (dB) –60 ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C AV = +1 RL = 2kΩ CL = 100pF 15 0.001 2 0 –2 –4 –6 0.0001 –8 0.01 0.1 AMPLITUDE (V rms) 1 10 –12 10375-024 0.00001 0.001 0 0.2 0.4 図 21.振幅対 THD + N 0.01 0.6 0.8 1.0 1.2 TIME (µs) 図 24.正のスルーレート 12 ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C RL = 2kΩ ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C AV = +1 RL = 2kΩ CL = 100pF 10 8 6 4 VOLTS (V) THD + N (%) 0.001 500kHz FILTER 0.0001 10375-032 –10 2 0 –2 –4 80kHz FILTER –6 –8 0.1 1 FREQUENCY (kHz) 10 100 –12 10375-025 0.00001 0.01 0 図 22.THD + N の周波数特性 Rev. B 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 TIME (µs) 1.4 図 25.負のスルーレート - 8/12 - 1.6 1.8 2.0 10375-033 –10 ADA4001-2 データシート 300 3.5 ADA4001-2 VSY = ±15V TA = 25°C 3.0 VOLTAGE (nV) 100 0 –100 –200 2.0 1.5 1.0 +125°C +85°C +25°C –40°C 0.5 0 1 2 3 4 5 6 TIME (sec) 7 8 9 10 0 10375-027 –300 0 図 26.ピーク to ピーク電圧ノイズ Rev. B ADA4001-2 NO LOAD AV = +1 VCM = 0V 2.5 ±2 ±4 ±6 ±8 ±10 VSY (V) ±12 ±14 ±16 図 27.電源電圧および温度対電源電流 - 9/12 - ±18 10375-028 ISY FOR BOTH AMPLIFIERS (mA) 200 ADA4001-2 データシート アプリケーション情報 ソース抵抗を含む総合ノイズ Cf ADA4001-2 の入力電流ノイズと入力バイアス電流は小さいため、 大きな入力ソース抵抗を持つ回路に対するアンプとして最適で す。入力オフセット電圧は、室温で、ソース抵抗 500 Ω 当たり 15 nV 未満の割合で増加します。回路の総合ノイズ密度は次式 で与えられます。 R2 VEE 4 2 2 ADA4001-2 Rd ここで、 en はデバイスの入力電圧ノイズ密度。 in はデバイスの入力電流ノイズ密度。 RS は非反転ピンのソース抵抗。 k はボルツマン定数(1.38 × 10–23 J/K)。 T は、絶対温度で表した周囲温度(T = 273 + °C)。 Ct 1 3 8 VCC 10375-034 enTOTAL = en + (i n RS ) + 4kTRS 2 図 28.プリアンプ・フォトダイオードの等価回路 RS < 4 kΩ の場合、 en が支配的で enTOTAL ≈ en になります。 ADA4001-2 の電流ノイズは非常に小さいため、RS が 100 MΩ を 超えない限り(大部分のアプリケーションでこの値を超えること はありません)、総合ノイズ密度の項が支配的になることはあり ません。 特定帯域幅での等価総合 rms ノイズは次のように表されます。 出力ノイズの増加を許容すると信号帯域幅を広げることができ ます。合計入力容量(Ct)は、ダイオード容量と外部寄生容量を 含むアンプの入力容量(8 pF)との和から構成されます。Ct は周 波数応答でシステムが不安定になる極を構成します。安定性と 信号帯域幅の最適性を保証するため、回路の帰還ループにコン デンサを接続しています(図 28)。これによりゼロ点がつくられ るため、コーナー周波数 1/(2π(R2Cf))の帯域幅が得られます。 R2 の値は次式で求めることができます。 enTOTAL = enTOTAL BW V/ID ここで、BW は Hz で表した帯域幅です。 上の解析は 150 Hz を超える周波数に対して有効で、10 kHz 以上 ではノイズが平坦であると仮定しています。低い周波数に対し ては、フリッカ・ノイズ(1/f)を考慮する必要があります。 I/V 変換アプリケーション フォトダイオード回路 I/V 変換の一般的なアプリケーションとしては、フォトダイオー ド回路があります。この回路では、アンプを使ってアンプの正 側入力ピンに接続されたダイオードから出力される電流を出力 電圧へ変換しています。 ADA4001-2 は低入力バイアス電流、広帯域幅、低ノイズである ため、FAX、光ケーブル制御、モーション・センサー、バー・ コード・リーダーなどの様々なフォトダイオード・アプリケー ションに最適です。 ここで、 V はオペアンプの出力電圧。 ID はダイオード電流。 例えば、ID が 100 μA で、所望出力電圧が 10 V の場合、R2 = 100 kΩ になります。Rd (図 28 参照)はジャンクション抵抗であり、 温度が 10 °C 上昇するごとに 2 だけ減少します。 Rd の typ 値は 1000 MΩ です。Rd >> R2 であるため、回路の動作 は接合抵抗の影響を受けません。最大信号帯域幅は次式で与え られます。 f MAX = ft 2πR2Ct ここで、 ft はアンプがゲイン= 1 となる周波数(単位ゲイン周波数)です。 Cf は次式で計算することができます。 図 28 に示す回路では、シリコン・ダイオードをゼロ・バイアス 電圧で使っています。この構成は光電モードと呼ばれ、全体の ノイズを制限するので、計装アプリケーションに適しています。 Cf = Ct 2πR2 ft ここで、 ftはオペアンプのユニティ・ゲイン周波数で、位相マージンφM は約45°になります。 Cf の値を大きくすると、位相マージンを大きくすることができ ます。Cf の値を 2 倍にすると、φM =約 65°になり、最も平坦な周 波数応答が得られますが、最大信号帯域幅は 50%減少します。 Rev. B - 10/12 - ADA4001-2 データシート 入力バイアス電流 ノイズに対する注意事項 ADA4001-2は、JFET入力ステージを持つため、逆バイアス・ジ ャンクションで発生する入力バイアス電流には、10°Cごとに約2 倍になるリーク電流が生じます。デバイスの消費電力とパッケ ージ熱抵抗の組み合わせにより、ジャンクション温度は周囲温 度より30°C高くなります。このパラメータは、チップ温度が平 衡に到達しない高速ATE装置を使ってテストされます。この測定 は、表1に示す室温での保証最大値に一致させるため、ベンチ計 測と相関がとられます。 JFET入力ステージは、非常に小さい入力電圧ノイズと入力電流 ノイズを提供します。室温での1 kΩ抵抗の熱ノイズは4 nV/√Hz であるため、DC結合の反転アンプ構成と非反転アンプ構成に対 しては小さい値の抵抗を使う必要があります。トランスインピ ーダンス・アンプ(TIA)の場合、電流ノイズの方が重要になりま す。 温度をできるだけ低くし、かつ出力負荷小さくすることにより、 入力電流を小さくすることができます。 Rev. B ADA4001-2は、これらの両アプリケーションに対する優れた選 択肢です。アナログ・デバイセズは、様々な電源電圧範囲に対 して最適化された様々な製造プロセスにより多様な低電圧ノイ ズと低電流ノイズのオペアンプを提供しています。低ノイズ・ オペアンプ・ファミリーのノイズ、計算、セレクション・テー ブルについては、アプリケーション・ノートAN-940を参照して ください。 - 11/12 - ADA4001-2 データシート 外形寸法 5.00 (0.1968) 4.80 (0.1890) 1 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° 8° 0° 0.25 (0.0098) 0.17 (0.0067) 1.27 (0.0500) 0.40 (0.0157) COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-012-AA 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 8 4.00 (0.1574) 3.80 (0.1497) 図 29.8 ピン標準スモール・アウトライン・パッケージ[SOIC_N] ナロー・ボディ(R-8) 寸法: mm (インチ) オーダー・ガイド Model1 ADA4001-2ARZ ADA4001-2ARZ-R7 ADA4001-2ARZ-RL 1 Temperature Range −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C Package Description 8-Lead SOIC_N 8-Lead SOIC_N 8-Lead SOIC_N Z = RoHS 準拠製品。 Rev. B - 12/12 - Package Option R-8 R-8 R-8