低ノイズの高精度CMOSアンプ AD8655/AD8656 NC 1 –IN 2 +IN 3 V– AD8655 上面図 （実寸ではありません） 4 8 NC OUT A 1 7 V+ –IN A 2 6 OUT +IN A 3 5 NC 05304-048 低ノイズ：2.7nV/ Hz ＠10kHz 低オフセット電圧：VCM範囲全体にわたって250µV（Max） オフセット電圧ドリフト：0.4µV/℃（Typ） 、2.3µV/℃（Max） 帯域幅：28MHz レールtoレール入出力 ユニティ・ゲインで安定動作 動作電圧：2.7∼5.5V 動作温度：−40∼＋125℃ NC＝接続なし 図1. AD8655 8ピンMSOP（RM-8） V– AD8656 上面図 （実寸ではありません） 4 8 V+ 7 OUT B 6 –IN B 5 +IN B 05304-059 ピン配置 特長 図2. AD8656 8ピンMSOP（RM-8） 8 NC OUT A 1 –IN 2 AD8655 7 V+ –IN A 2 +IN 3 上面図 6 OUT （実寸ではありません） 5 NC NC 1 V– 4 NC＝接続なし 05304-049 ADC/DACバッファ オーディオ 工業用制御機器 高精度フィルタ デジタル・スケール ストレイン・ゲージ PLLフィルタ 図3. AD8655 8ピンSOIC（R-8） 8 V+ AD8656 7 OUT B +IN A 3 上面図 6 –IN B V– （実寸ではありません） 5 +IN B 4 05304-060 アプリケーション 図4. AD8656 8ピンSOIC（R-8） 概要 AD8655/AD8656は、業界で最も低ノイズの高精度CMOSアン プです。アナログ・デバイセズの DigiTrim ® 技術を活用して、 高いDC精度を実現しています。 低電圧アプリケーション向けに、低ノイズ （2.7nV/ Hz ＠10kHz）、 低THD＋N（0.0007%）、高精度（VCM範囲全体にわたって最大 250µV）の動作を提供します。レールtoレールの入出力振幅が 得られるため、単電源システムにおけるA/Dコンバータ（ADC） その他の広いダイナミック・レンジをもつデバイスのバッファ として使用できます。 REV. A アナログ・デバイセズ株式会社 動作の精度が高いため、低電圧アプリケーションにおける分解 能やダイナミック・レンジを改善します。マイクロフォン・プ リアンプやオーディオ・ミキシング・コンソールなどのオー ディオ・アプリケーションは、AD8655/AD8656 の低ノイズ、 低歪み、高出力電流機能により、システム・レベルのノイズを 低減し、音質を維持できます。高精度の動作やレールtoレール 入出力が、データ・アクイジション、プロセス制御、PLLフィ ルタなどのアプリケーションにメリットをもたらします。 AD8655/AD8656は、−40∼＋125℃の動作温度範囲で完全仕 様規定されています。本製品には、鉛フリーの8 ピンMSOP お よび8ピンSOICパッケージがあります。 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。 © 2005 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MTビル2号 電話06（6350）6868 AD8655/AD8656 目次 容量性負荷の駆動. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 レイアウト、グラウンディング、バイパス処理に関する 考慮事項 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 電源のバイパス処理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 グラウンディング. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 リーク電流. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 外形寸法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 オーダー・ガイド. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 絶対最大定格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ESDに関する注意 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 代表的な性能特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 動作原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 アプリケーション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 入力過電圧保護. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 入力容量. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 改訂履歴 6/05—Rev.0 to Rev.A Added AD8656 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Universal Added Figure 2 and Figure 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Changes to Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Changed Caption of Figure 12 and Added Figure 13 . . . . . . . . . . . . . 7 Replaced Figure 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Changed Caption of Figure 37 and Added Figure 38 . . . . . . . . . . . . 11 Replaced Figure 47 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Added Figure 55 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Changes to Ordering Guide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 4/05—Revision 0:Initial Version ―2― REV. A AD8655/AD8656 仕様 特に指定のない限り、VS＝5.0V、VCM＝VS/2、TA＝25℃で仕様規定。 表1 Min パラメータ 記号 条件 入力特性 オフセット電圧 VOS VCM=0∼5V −40℃≦TA≦＋125℃ −40℃≦TA≦＋125℃ オフセット電圧ドリフト 入力バイアス電流 ∆VOS/∆T IB 入力オフセット電流 IOS Typ Max 単位 50 250 550 2.3 10 500 10 500 5 µV µV µV/℃ pA pA pA pA V dB dB 0.4 1 −40℃≦TA≦＋125℃ −40℃≦TA≦＋125℃ 入力電圧範囲 同相ノイズ除去比 大信号電圧ゲイン CMRR AVO VCM=0∼5V VO＝0.2∼4.8V、RL＝10kΩ、 VCM=0V −40℃≦TA≦＋125℃ 0 85 100 95 出力特性 出力電圧ハイ 出力電圧ロー 出力電流 VOH VOL IOUT IL＝1mA；−40℃≦TA≦＋125℃ IL＝1mA；−40℃≦TA≦＋125℃ VOUT＝±0.5V 4.97 電源 電源電圧変動除去比 電源電流／アンプ PSRR ISY VS=2.7∼5.0V VO＝0V −40℃≦TA≦＋125℃ 88 入力容量 差動 同相 ノイズ性能 入力電圧ノイズ密度 全高調波歪み＋ノイズ 周波数応答 ゲイン帯域幅積 スルーレート セトリング・タイム 位相マージン REV. A 100 110 dB 4.991 8 ±220 105 3.7 30 4.5 5.3 V mV mA dB mA mA CIN en THD＋N GBP SR ts f＝1kHz f＝10kHz G＝1、RL＝1KΩ、f＝1kHz、 VIN＝2Vp-p RL＝10kΩ 0.1％まで、VIN＝0∼2Vステップ、 G＝＋1 CL＝0pF ―3― 9.3 16.7 pF pF 4 2.7 0.0007 nV/ Hz nV/ Hz 28 11 370 MHz V/µs ns 69 度 ％ AD8655/AD8656 特に指定のない限り、VS＝2.7V、VCM＝VS/2、TA＝25℃で仕様規定。 表2 Min パラメータ 記号 条件 入力特性 オフセット電圧 VOS VCM=0∼2.7V −40℃≦TA≦＋125℃ −40℃≦TA≦＋125℃ オフセット電圧ドリフト 入力バイアス電流 ∆VOS/∆T IB 入力オフセット電流 IOS Typ Max 単位 44 250 550 2.0 10 500 10 500 2.7 µV µV µV/℃ pA pA pA pA V dB dB 0.4 1 −40℃≦TA≦＋125℃ −40℃≦TA≦＋125℃ 入力電圧範囲 同相ノイズ除去比 大信号電圧ゲイン CMRR AVO VCM=0∼2.7V VO＝0.2∼2.5V、RL＝10kΩ、 VCM=0V −40℃≦TA≦＋125℃ 0 80 98 90 出力特性 出力電圧ハイ 出力電圧ロー 出力電流 VOH VOL IOUT IL＝1mA；−40℃≦TA≦＋125℃ IL＝1mA；−40℃≦TA≦＋125℃ VOUT＝±0.5V 2.67 電源 電源電圧変動除去比 電源電流／アンプ PSRR ISY VS=2.7∼5.0V VO＝0V −40℃≦TA≦＋125℃ 88 入力容量 差動 同相 ノイズ性能 入力電圧ノイズ密度 全高調波歪み＋ノイズ 周波数応答 ゲイン帯域幅積 スルーレート セトリング・タイム 位相マージン 98 dB 2.688 10 ±75 105 3.7 30 4.5 5.3 V mV mA dB mA mA CIN en THD＋N GBP SR ts f＝1kHz f＝10kHz G＝1、RL＝1KΩ、f＝1kHz、 VIN＝2Vp-p RL＝10kΩ 0.1％まで、VIN＝0∼1Vステップ、 G＝＋1 CL＝0pF ―4― 9.3 16.7 pF pF 4.0 2.7 0.0007 nV/ Hz nV/ Hz 27 8.5 370 MHz V/µs ns 54 度 ％ REV. A AD8655/AD8656 絶対最大定格 表3 無限 左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 格のみを指定するものであり、この仕様の動作セクションに記 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ることがあります。 3.0kV −65∼＋150℃ 表4 パラメータ 定格値 電源電圧 入力電圧 差動入力電圧 グラウンドへの出力短絡時間 静電放電（HBM） 保存温度範囲 R、RMパッケージ ジャンクション温度範囲 R、RMパッケージ リード・ピン温度 （ハンダ処理10秒） 6V VSS−0.3V∼VDD＋0.3V ±6V −65∼＋150℃ パッケージ・タイプ θJA1 θJC 単位 260℃ 8ピンMSOP（RM） 8ピンSOIC（R） 210 158 45 43 ℃/W ℃/W 1 θJAは最悪時の条件に対する仕様。MSOPおよびSOICパッケージでデバイスを回路 基板にハンダ付けした場合の値になります。 注意 ESD（静電放電）の影響を受けやすいデバイスです。人体や試験機器には4000Vもの高圧の静 電気が容易に蓄積され、検知されないまま放電されることがあります。本製品は当社独自の 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、回復 不能の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. A ―5― AD8655/AD8656 代表的な性能特性 60 20 V S = ±2.5V V S = ±2.5V 50 10 VOS（µV） アンプの個数 40 30 0 –10 20 05304-001 0 –150 –100 –50 0 50 100 05304-004 –20 10 –30 150 0 1 2 VOS（µV） 図5. 3 4 5 6 同相電圧（V） 図8. 入力オフセット電圧分布 150.0 同相電圧 対 入力オフセット電圧 250 V S = ±2.5V V S = ±2.5V 100.0 200 150 IB（pA） VOS（µV） 50.0 0.0 100 –50.0 05304-002 –150.0 –50 0 50 100 05304-005 50 –100.0 0 0 150 20 40 60 温度（℃） 図6. 80 100 120 140 温度（℃） 図9. 入力オフセット電圧の温度特性 60 入力バイアス電流の温度特性 4.0 V S = ±2.5V V S = ±2.5V 3.5 50 3.0 電源電流（mA） 30 20 2.5 2.0 1.5 1.0 10 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 05304-006 0.5 05304-003 アンプの個数 40 0 1.6 0 1 2 |TCVOS（ | µV/℃） 図7. 3 4 5 6 電源電圧（V） |TCVOS|分布 図10. ―6― 電源電圧 対 電源電流 REV. A AD8655/AD8656 4.5 4.996 V S = ±2.5V 負荷電流 = 1mA V S = ±2.5V 4.994 4.0 3.5 VOH（V） 電源電流（mA） 4.992 3.0 4.990 4.988 4.986 2.5 2.0 –50 0 50 100 05304-009 05304-007 4.984 4.982 –50 150 0 50 温度（℃） 図11. 図14. 電源電流の温度特性 150 温度 対 正側レールからのヘッドルーム電圧 12 2500 負荷電流 = 1mA V S = ±2.5V V S = ±2.5V 2000 10 1500 8 VOL（mV） V OH 1000 6 V OL 500 05304-008 4 0 0 50 100 150 200 05304-010 電源からのデルタ振幅（mV） 100 温度（℃） 2 –50 250 0 50 負荷電流（mA） 100 150 温度（℃） 図12. 負荷電流 対 各レールからのヘッドルーム 電圧（AD8655） 図15. 10000 温度 対 負側レールからのヘッドルーム電圧 120 V S = ±2.5V V S = ±2.5V V IN = 28mV RL = 1MΩ CL = 47pF 80 CMRR（dB） 電源からのデルタ振幅（mV） 100 1000 100 60 40 10 V OL V OH 1 0.1 1 10 100 0 100 1000 05304-011 05304-056 20 1k 10k 図13. 負荷電流 対 各レールからのヘッドルーム 電圧（AD8656） REV. A 100k 1M 周波数（Hz） 負荷電流（mA） 図16. ―7― CMRRの周波数特性 10M AD8655/AD8656 100 110.00 V S = ±2.5V V CM = 0V V S = ±2.5V 電圧ノイズ密度（nV/ Hz 1/2） 107.00 CMRR（dB） 104.00 101.00 98.00 10 92.00 –50 0 50 100 05304-019 05304-012 95.00 1 1 150 10 100 図17. 1k 10k 100k 周波数（Hz） 温度（℃） 図20. CMRRの温度特性 電圧ノイズ密度の周波数特性 100 +PSRR –PSRR 60 500nV/DIV PSRR（dB） 80 V S = ±2.5V Vn (p-p) = 1.23 µV V S = ±2.5V V IN = 50mV RL = 1MΩ CL = 47pF 40 1 05304-013 0 100 05304-020 20 1k 10k 100k 1M 10M 1s/DIV 100M 周波数（Hz） 図18. 小信号PSRRの周波数特性 図21. 110.00 T V IN V S = ±2.5V 108.00 V OUT V S = ±2.5V CL = 50pF ゲイン = +1 1V/DIV 106.00 2 104.00 100.00 –50 05304-021 102.00 05304-014 PSRR（dB） 低周波ノイズ（0.1∼10Hz） 0 50 100 20µs/DIV 150 温度（℃） 図19. 大信号PSRRの温度特性 図22. ―8― 位相反転なし REV. A AD8655/AD8656 –45 120 6 V S = ±2.5V V IN = 5V G = +1 V S = ±2.5V CLOAD = 11.5pF 100 5 位相マージン = 69° 80 –90 –135 20 出力（V） 40 位相シフト （度） ゲイン （dB） 4 60 3 2 –180 0 1 100k 1M 10M –225 100M 05304-018 –40 10k 05304-015 –20 0 10k 100k 図23. オープン・ループ・ゲインおよび位相の 周波数特性 図26. 140.00 10M 最大出力振幅の周波数特性 T V S = ±2.5V CL = 100pF ゲイン = +1 V IN = 4V V S = ±2.5V RL = 10kΩ VOUT（1V/DIV） 130.00 AVO（dB） 1M 周波数（Hz） 周波数（Hz） 120.00 110.00 2 05304-016 05304-022 100.00 90.00 –50 0 50 100 時間（10µs/DIV） 150 温度（℃） 図24. 図27. 大信号オープン・ループ・ゲインの温度特性 T 50 V S = ±2.5V CL = 100pF G = +1 V S = ±2.5V RL = 1MΩ CL = 47pF 40 30 VOUT（100mV/DIV） 20 10 2 0 05304-017 –10 05304-023 クローズド・ループ・ゲイン （dB） 大信号応答 –20 1k 10k 100k 1M 10M 時間（1µs/DIV） 100M 周波数（Hz） 図25. REV. A 図28. クローズド・ループ・ゲインの周波数特性 ―9― 小信号応答 AD8655/AD8656 100 30 V S = ±2.5V V S = ±2.5V V IN = 200mV 25 出力インピーダンス（Ω） オーバーシュート （％） G = +100 20 –OS 15 10 G = +1 G = +10 10 1 +OS 0 0 50 100 150 200 250 300 0.1 100 350 05304-027 05304-024 5 1k 10k 図29. 100k 1M 図32. 負荷容量 対 小信号オーバーシュート 100M 出力インピーダンスの周波数特性 80 T V S = ±1.35V 300mV V IN 70 1 60 アンプの個数 0V 2 V OUT V S = ±2.5V V IN = 300mV ゲイン = –10 復帰時間 = 240ns 40 30 20 05304-025 –2.5V 50 10 05304-028 0V 10M 周波数（Hz） 容量（pF） 0 400ns/DIV –150 –125 –100 –75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150 VOS（0V） 図30. 図33. 負の過負荷回復時間 入力オフセット電圧分布 60 T V S = ±1.35V 0V 1 V IN 40 VOS（µV） V S = ±2.5V V IN = 300mV ゲイン = –10 復帰時間 = 240ns –300mV 2.5V V OUT 0V 2 20 0 05304-029 05304-026 –20 –40 –50 400ns/DIV 0 50 100 150 温度（℃） 図31. 図34. 正の過負荷回復時間 ― 10 ― 入力オフセット電圧の温度特性 REV. A AD8655/AD8656 10000 80 V S = ±1.35V V S = ±1.35V 70 アンプの個数 50 40 30 20 05304-030 10 1000 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 100 V OL 10 05304-057 電源からのデルタ出力（mV） 60 V OH 1 0.1 1.6 1 |TCVOS（µV/℃） | 図35. 10 100 負荷電流（mA） |TCVOS|分布 図38. 負荷電流 対 各レールからのヘッドルーム 電圧（AD8656） 4.5 V S = ±1.35V 負荷電流 = 1mA 2.698 V S = ±1.35V 2.694 4.0 電源電流（mA） 2.690 VOH（V） 3.5 2.686 3.0 2.682 2.5 2.0 –50 0 50 100 05304-032 05304-031 2.678 2.674 –50 150 0 温度（℃） 図36. 50 100 150 温度（℃） 図39. 電源電流の温度特性 14 1400 V S = ±1.35V 負荷電流 = 1mA V S = ±1.35V 1200 温度 対 正側レールからのヘッドルーム電圧 12 10 V OH VOL（mV） 800 600 6 V OL 400 8 4 05304-050 200 0 0 20 40 60 80 100 2 –50 120 負荷電流（mA） 0 50 100 150 温度（℃） 図37. 負荷電流 対 各レールからのヘッドルーム 電圧（AD8655） REV. A 05304-033 （VSY−VOUT） （mV） 1000 図40. ― 11 ― 温度 対 負側レールからのヘッドルーム電圧 AD8655/AD8656 T 35 V S = ±1.35V G = +1 CL = 50pF V IN V S = ±1.35V V IN = 200mV 30 オーバーシュート （％） –OS 1V/DIV V OUT 2 25 20 15 +OS 10 05304-044 05304-047 5 0 20µs/DIV 0 50 100 150 200 250 300 350 容量（pF） 図41. 図44. 位相反転なし T V S = ±1.35V CL = 50pF ゲイン = +1 負荷容量 対 小信号オーバーシュート T 200mV V IN 2 0V 2 V OUT –1.35V 05304-042 V S = ±1.35V V IN = 200mV ゲイン = –10 復帰時間 = 180ns 時間（10µs/DIV） 図42. 400ns/DIV 図45. 大信号応答 T 負の過負荷回復時間 T V S = ±1.35V CL = 100pF ゲイン = +1 0V 1 V IN V S = ±1.35V V IN = 200mV ゲイン = –10 復帰時間 = 200ns –200mV 2 1.35V V OUT 0V 2 05304-046 05304-043 VOUT（100mV/DIV） 05304-045 VOUT（500mV/DIV） 0V 1 時間（1µs/DIV） 図43. 400ns/DIV 図46. 小信号応答 ― 12 ― 正の過負荷回復時間 REV. A AD8655/AD8656 120 120 V S = ±1.35V V IN = 28mV RL = 1MΩ CL = 47pF 100 –45 V S = ±1.35V CLOAD = 11.5pF 100 位相マージン = 54° –90 80 60 60 40 –135 20 位相シフト （度） ゲイン （dB） CMRR（dB） 80 40 –180 0 20 0 100 1k 10k 100k –40 10k 1M 100k 周波数（Hz） 図47. 1M –225 100M 10M 周波数（Hz） CMRRの周波数特性 図50. オープン・ループ・ゲインおよび位相の 周波数特性 130.00 102.00 V S = ±1.35V V S = ±1.35V RL = 10kΩ 120.00 AVO（dB） CMRR（dB） 98.00 94.00 110.00 100.00 90.00 86.00 –50 0 50 100 05304-037 05304-035 90.00 80.00 –50 150 0 図48. CMRRの温度特性 100 150 図51. 大信号オープン・ループ・ゲインの 温度特性 50 100 V S = ±1.35V V IN = 50mV RL = 1MΩ CL = 47pF 80 V S = ±1.35V RL = 1MΩ CL = 47pF 40 クローズド・ループ・ゲイン （dB） +PSRR –PSRR PSRR（dB） 50 温度（℃） 温度（℃） 60 40 30 20 10 0 20 1k 10k 100k 1M 10M –20 1k 100M REV. A 10k 100k 1M 10M 100M 周波数（Hz） 周波数（Hz） 図49. 05304-038 05304-040 0 100 –10 小信号PSRRの周波数特性 図52. ― 13 ― クローズド・ループ・ゲインの周波数特性 05304-036 05304-034 –20 AD8655/AD8656 0 3.0 2.5 チャンネル・セパレーション （dB） 1.5 1.0 0.5 100k 1M –40 V– V OUT B V+ –2.5V –60 –80 –100 –140 10M 10 100 周波数（Hz） 図53. – A –120 05304-039 0 10k V– V+ + V IN 50mV p-p V S = ±2.5V V IN = 50mV R2 100Ω 05304-058 出力（V） 2.0 V S = 1.35V V IN = 2.7V G = +1 負荷なし R1 10kΩ +2.5V –20 1k 10k 100k 1M 10M 100M 周波数（Hz） 図55. 最大出力振幅の周波数特性 チャンネル・セパレーションの周波数特性 1000 V S = ±1.35V G = +100 G = +10 10 G = +1 1 0.1 100 05304-041 出力インピーダンス（Ω） 100 1k 10k 100k 1M 10M 100M 周波数（Hz） 図54. 出力インピーダンスの周波数特性 ― 14 ― REV. A AD8655/AD8656 動作原理 AD8655/AD8656アンプは、電圧帰還型の高精度レールtoレー ル入出力CMOSアンプで、2.7∼5.0Vの電源電圧で動作します。 アナログ・デバイセズのDigiTrim技術を採用し、他のCMOSア ンプに優る精度を実現しています。DigiTrim技術とは、回路を パッケージ化した後にオフセット電圧をトリミングする技術 で、アナログ・デバイセズの多くのアンプで使用されています。 パッケージ封止後にトリミングすることで、組立時のメカニカ ル・ストレスによって生じたオフセット電圧を修正できるとい うメリットがあります。 AD8655/AD8656は、すべての高精度オペアンプ・アプリケー ションに使用できます。電源内で同相電圧の位相反転現象は生 じません。電圧ノイズ2.7nV/ Hz 、10kHz 2Vp-p信号で全高調 波歪み＋ノイズが−103dBという仕様は、高分解能のデータ・ アクイジション・システムに最適です。また、低ノイズ、数pA の入力バイアス電流、高精度のオフセット、高速性により、高 速フィルタ・アプリケーションのプリアンプとしても優れてい ます。さらにその速度と出力の駆動能力は、ビデオ・アプリ ケーションにも適しています。 AD8655/AD8656は標準的なオペアンプのピン配置となってい るため、他のアンプをDigiTrimアンプに容易に置き換えること ができます。アンプの入力段は真のレールtoレール・アーキテ クチャであるため、その入力同相電圧範囲を正と負の両方の電 源レールまで拡張できます。負荷が10kΩ の場合のオープン・ ループ・ゲインは110dB（Typ）です。 REV. A ― 15 ― AD8655/AD8656 アプリケーション 入力バイアス電流が非常に小さい場合は、大きい抵抗を使用で きるため、入力に高い電圧を加えることができます。大きい抵 抗を使用すると、熱ノイズが加わり、アンプの総出力電圧ノイ ズも大きくなります。たとえば、10kΩ の抵抗を使用した場合 は、室温で熱ノイズが12.6nV/ Hz 未満、エラー電圧が10nV未 満となります。 入力容量 バイパス処理とグラウンディングに加え、高速アンプは入力ピ ンとグラウンド間の寄生容量の影響を受ける可能性がありま す。帰還抵抗ネットワークを備えた回路の場合、（信号源容量、 入力ピンの浮遊容量、アンプの入力容量のいずれかを問わず） 総容量によって回路のノイズ・ゲインに変曲点が発生します。 したがって、追加のコンデンサをゲイン抵抗と並列に接続して 安定性を確保する必要があります。セカンド・ポール（極）を もつようなシステムにおいてダンピングのために帰還コンデン サを選択した場合、ノイズ・ゲインは周波数の関数となり、高 い周波数領域でピークをもつことになります。高周波数では、 わずか数pFの容量によって入力インピーダンスが低下し、これ に伴ってアンプのゲインが増加し、応答性全体にピーキングが 発生するか、発振が起こる可能性があります。AD8655/ AD8656では、出力帰還ピンに直接入力を接続し、容量性負荷 が200pF以上の場合に安定性を得るには、追加の入力ダンピン グが必要となります。容量性負荷の駆動については、次の項を 参照してください。 V S = ±2.5V AV = 1 CL = 500pF 05304-051 過しないようにしてください。入力電圧が高くなる場合は、直 列抵抗を接続して入力に流れる電流を制限してください。入力 電流は5mA未満です。 時間（2µs/DIV） 図56. 大きな容量性負荷を補償回路なしで駆動した場合 V CC – + V– V+ 200Ω 500pF + – 容量性負荷の駆動 200mV 図57. V EE 500pF 05304-052 AD8655/AD8656の内部保護回路は電源電圧を上回る入力電圧 に対応していますが、いずれの入力も、電源電圧を0.3V以上超 簡単な補償回路の一例は、単純な RC ネットワークからなるス ナバです。この回路を設置すると、出力振幅を維持でき、すべ てのゲインでアンプが安定します。図57は、オーバーシュート を30%以上低減してリンギングを除去するスナバ回路を示して います。スナバを使用した場合、大きな容量性負荷によって生 じた帯域幅の損失は回復できません。 電圧（100mV/DIV） 入力過電圧保護 スナバ・ネットワーク AD8655/AD8656では発振を起こさずに最大500pFまで容量性 負荷を駆動できますが、入力周波数が100kHz を超えるデバイ V S = ±2.5V AV = 1 RS = 200Ω CS = 500pF CL = 500pF 時間（10µs/DIV） 05304-053 電圧（100mV/DIV） スを動作させると大量のリンギングが生じます。これは、アン プが正のユニティ・ゲイン設定になっている場合（最悪時）に 特に当てはまります。こういった大きな容量性負荷が必要な場 合は、外部の補償回路を使用することを特に推奨します。そう することによりオーバーシュートを低減してリンギングを最小 限に抑えることができ、大きな容量性負荷を駆動する際の AD8655/AD8656の安定性が増します。 図58. 大きな容量性負荷をスナバ・ネットワークを使用して 駆動した場合 ― 16 ― REV. A AD8655/AD8656 THDの値と同相電圧 1.0 AD8655/AD8656 の全高調波歪み（ THD ）は、 1kΩ の負荷で 0.0007%を大きく下回ります。歪みは、回路の構成、印加電圧、 0.5 スイープ 1: V IN = 2V p-p RL = 10kΩ 0.2 レイアウト、その他の要素によって決まります。 スイープ 2: V IN = 2V p-p RL = 1kΩ 0.1 0.05 +2.5V ％ 0.02 – V OUT AD8655 RL 0.002 0.001 スイープ 2 0.0005 スイープ 1 0.0002 図59. THD＋Nテスト回路 0.0001 05304-055 V IN –2.5V 05304-054 + 0.01 0.005 20 50 100 200 500 1k 2k 5k Hz 図60. REV. A ― 17 ― THD＋Nの周波数特性 10k 20k 50k 80k AD8655/AD8656 レイアウト、グラウンディング、バイパス処理に関する考慮事項 電源のバイパス処理 リーク電流 電源ピンからはノイズが混入するため、ノイズのない安定した DC 電圧を供給できるように配慮する必要があります。バイパ ス・コンデンサの目的は、すべての周波数帯域で電源とグラウ ンド間のインピーダンスを低くして、ノイズの大半をシャント またはフィルタリングすることです。バイパス方式では、 0.1µF および 4.7µF のコンデンサの並列接続によって電源イン ピーダンスがすべての周波数帯域で最小限に抑えられるように 設計します。0.1µF（X7RまたはNPO）のチップ・コンデンサ が不可欠であり、これをアンプのパッケージに可能な限り近接 させて配置する必要があります。4.7µFのタンタル・コンデン サは高周波数バイパス処理ではそれほど重要ではなく、電源入 力用として必要となるのは各ボードにつき1 個のみの場合がほ とんどです。 PCボードの不適切なレイアウト、汚れ、ボードの絶縁材によっ て、AD8655/AD8656の入力バイアス電流よりもはるかに大き グラウンディング 高密度実装のPCボードでは、寄生インダクタンスを最小限に抑 えるためにグラウンド・プレーン層が重要になります。これに よって電流の変化に伴う電圧降下を最小限に抑えることができ ます。ただし、電流が回路内のどの場所を流れるかを理解する ことは、効果的な高速回路設計を実現する上で極めて重要です。 電流パスの長さは寄生インダクタンスの大きさと正比例するた め、パスの高周波数インピーダンスに比例することになります。 誘導性グラウンド・リターンで電流が大きく変化すると、望ま しくない電圧ノイズが発生します。 なリーク電流が発生することがあります。入力とそれに近接し て走る信号（パターン）との間に電圧差があると、PCボードの 絶縁体を通してリーク電流が発生します。たとえば、 1V/100GΩでは、10pAのリーク電流が発生することになりま す。またボード上に少しでも汚れがある場合も、大きなリーク 電流が発生する可能性があります（皮脂がよく問題となりま す）。 リーク電流を大幅に低減するには、入力と同じ電位をもつ部分 はその周囲にガード・リングを設けてください。入力ピンとそ の周辺との間には電位差がないためにリーグ電流は発生しませ ん。ガード・リングを完全に効果的なものにするために、できる 限り低いインピーダンスで駆動し、多層ボードを使用した場合 は、上側および下側のすべての層において入力ピンを完全に囲 むようにする必要があります。 リーク電流を発生するもう1 つの要因として、絶縁材自体の電 荷吸収が挙げられます。入力ピンとガード・リングとの間に使 用する材料の量を可能な限り少なくすることで、この吸収量を 減らすことができます。Teflon ® やセラミックなどの低電荷吸 収材（高絶縁材）が必要になることもあります。 高周波数バイパス・コンデンサのリード長は非常に重要である ため、表面実装コンデンサの使用を推奨します。バイパス・グ ラウンド・パターンで発生する寄生インダクタンスは、バイパ ス・コンデンサによる低インピーダンス化を妨げます。負荷電 流は電源から流れるため、負荷インピーダンス用のグラウンド を物理的にバイパス・コンデンサのグラウンドと同じ位置にす る必要があります。低周波数帯域に対して効果を発揮する大容 量のコンデンサの場合、電流リターン・パスの距離はあまり重 要ではありません。 ― 18 ― REV. A AD8655/AD8656 外形寸法 5.00 (0.1968) 4.80 (0.1890) 4.00 (0.1574) 3.80 (0.1497) 8 5 1 4 1.27 (0.0500) BSC 0.25 (0.0098) 0.10 (0.0040) 平坦性 0.10 3.00 BSC 3.00 BSC 1.75 (0.0688) 1.35 (0.0532) 0.51 (0.0201) 0.31 (0.0122) 実装面 8 6.20 (0.2440) 5.80 (0.2284) 0.50 (0.0196) × 45° 0.25 (0.0099) 4.90 BSC 1 4 ピン1 0.65 BSC 8° 0.25 (0.0098) 0° 1.27 (0.0500) 0.40 (0.0157) 0.17 (0.0067) 1.10（最大） 0.15 0.00 0.38 0.22 平坦性 0.10 JEDEC規格MS-012-AAに準拠 管理寸法はミリメートル。括弧内のインチ寸法は、 ミリメート ルを丸めて処理した参考用であり、設計用ではありません。 図61. 5 0.23 0.08 0.80 0.60 0.40 8° 0° 実装面 JEDEC規格MO-187-AAに準拠 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） 図62. 8ピン・ミニ・スモール・アウトライン・パッケージ［MSOP］ （RM-8） 寸法単位：mm（インチ） 寸法単位：mm オーダー・ガイド モデル 温度範囲 パッケージ パッケージ・オプション マーキング AD8655ARZ AD8655ARZ-REEL1 AD8655ARZ-REEL71 AD8655ARMZ-REEL1 AD8655ARMZ-R21 −40∼＋125℃ −40∼＋125℃ −40∼＋125℃ −40∼＋125℃ −40∼＋125℃ 8ピンSOIC_N 8ピンSOIC_N 8ピンSOIC_N 8ピンMSOP 8ピンMSOP R-8 R-8 R-8 RM-8 RM-8 A0D A0D AD8656ARZ1 AD8656ARZ-REEL1 AD8656ARZ-REEL71 AD8656ARMZ-REEL1 AD8656ARMZ-R21 −40∼＋125℃ −40∼＋125℃ −40∼＋125℃ −40∼＋125℃ −40∼＋125℃ 8ピンSOIC_N 8ピンSOIC_N 8ピンSOIC_N 8ピンMSOP 8ピンMSOP R-8 R-8 R-8 RM-8 RM-8 A0S A0S 1 1 Z＝鉛フリー製品 REV. A ― 19 ― D05304-0-6/05(A)-J AD8655/AD8656 ― 20 ― REV. A