1.8 V、マイクロパワー、ゼロ・ドリフト レールtoレール入力/出力オペアンプ ADA4051-1/ADA4051-2 非常に小さい電源電流: 13 µA (typ) 低オフセット電圧: 最大 15 µV オフセット電圧ドリフト: 20 nV/°C 単電源動作: 1.8 V~5.5 V 高い PSRR: 最小 110 dB 高い CMRR: 最小 110 dB レール to レール入力/出力 ユニティ・ゲイン安定 拡張工業用温度範囲 OUT 1 ADA4051-1 V– 2 5 V+ 4 –IN TOP VIEW (Not to Scale) +IN 3 08056-064 ピン配置 特長 +IN 1 ADA4051-1 V– 2 アプリケーション V+ 4 OUT TOP VIEW (Not to Scale) –IN 3 圧力センサーと位置センサー 温度計測 重量計 医療計測機器 バッテリ駆動の装置 携帯型テスト装置 5 08056-066 図 1. 5 ピン SOT-23 (RJ-5) OUT A 1 8 V+ –IN A 2 ADA4051-2 7 OUT B +IN A 3 TOP VIEW (Not to Scale) 6 –IN B 5 +IN B V– 4 08056-001 図 2. 5 ピン SC-70 (KS-5) 図 3. 8 ピン MSOP (RM-8) 8 V+ –IN A 2 ADA4051-2 7 OUT B +IN A 3 TOP VIEW (Not to Scale) 6 –IN B V– 4 5 +IN B NOTES 1. IT IS RECOMMENDED THAT THE EXPOSED PAD BE CONNECTED TO V–. 08056-065 PIN 1 INDICATOR OUT A 1 図 4. 8 ピン LFCSP (CP-8-2) 概要 ADA4051-1/ADA4051-2 は、技術革新的なチョッピング技術を採 用した CMOS、マイクロパワー、ゼロ・ドリフトのオペアンプ です。これらのアンプは、レール to レールの入力/出力振幅と極 めて小さいオフセット電圧を持ち、1.8 V~5.5 V の電源で動作 します。さらに、これらのアンプは高い電源除去比(PSRR)と同 相モード除去比(CMRR)を提供し、アンプあたり 13 µA (typ)の電 源電流で動作します。ADA4051-1/ADA4051-2 アンプは、この機 能の組み合わせにより、高精度と低消費電力が重要であるバッ テリ駆動アプリケーションに最適です。 ADA4051-1/ADA4051-2 の仕様は−40°C~+125°C の拡張工業用温 度範囲で規定されています。ADA4051-1 アンプは 5 ピン SOT-23 パッケージまたは 5 ピン SC-70 パッケージを採用しています。 Rev. B ADA4051-2 アンプは、8 ピン MSOP パッケージまたは 8 ピン LFCSP パッケージをを採用しています。 ADA4051-1/ADA4051-2 は、アナログ・デバイセズから提供して いるゼロ・ドリフト・オペアンプのシリーズに属し、このシリ ーズの拡張は続いています。これらデバイスの一覧を 表 1 に示 します。 表 1.オペアンプ Supply Low Power, 5 V 5V 16 V Single Dual Quad AD8538 AD8539 AD8628 AD8629 AD8630 AD8638 AD8639 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。 ©2009–2010 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 ADA4051-1/ADA4051-2 目次 特長......................................................................................................1 熱抵抗.............................................................................................. 5 アプリケーション ..............................................................................1 電源シーケンス.............................................................................. 5 ピン配置..............................................................................................1 ESDの注意 ...................................................................................... 5 概要......................................................................................................1 代表的な性能特性.............................................................................. 6 改訂履歴..............................................................................................2 動作原理............................................................................................ 15 仕様......................................................................................................3 入力電圧範囲................................................................................ 16 電気的特性—1.8 V動作 .................................................................3 出力位相の反転............................................................................ 16 電気的特性—5 V動作 ....................................................................4 外形寸法............................................................................................ 17 絶対最大定格 ......................................................................................5 オーダー・ガイド ........................................................................ 18 改訂履歴 1/10—Rev. A to Rev. B Added ADA4051-1, 5-Lead SC-70 Package .......................... Universal Added Figure 2; Renumbered Sequentially ..........................................1 Changes to Figure 4 and General Description Section..........................1 Changes to Electrical Characteristics—1.8 V Operation Section and Table 2 ...........................................................................................3 Changes to Electrical Characteristics—5 V Operation Section and Table 3 ...........................................................................................4 Changes to Table 5 ...............................................................................5 Updated Outline Dimensions..............................................................17 Changes to Ordering Guide ................................................................18 10/09—Rev. 0 to Rev. A Added ADA4051-1, 5-Lead SOT-23 Package ........................ Universal Added ADA4051-2, 8-Lead LFCSP Package ......................... Universal Changes to the Features and General Description Section, Added Figure 1 and Figure 3 ................................................................1 Moved Electrical Characteristics—1.8 V Operation Section ...............3 Changes to Offset Voltage Parameter and Supply Current per Amplifier Parameter, Table 2................................................................3 Moved Electrical Characteristics—5 V Operation Section ...................4 Changes to Offset Voltage Parameter and Supply Current per Amplifier Parameter, Table 2................................................................4 Changes to Thermal Resistance Section and Table 5 ............................5 Changes to Figure 22 and Figure 25 .....................................................9 Changes to Theory of Operation Section ............................................15 Updated Outline Dimensions..............................................................17 Changes to Ordering Guide ................................................................18 7/09—Revision 0: Initial Version Rev. B - 2/18 - ADA4051-1/ADA4051-2 仕様 電気的特性—1.8 V動作 特に指定がない限り、VSY = 1.8 V、VCM = VSY/2 V、TA = 25°C、RL = 100 kΩ (GND へ接続)。 表 2. Parameter INPUT CHARACTERISTICS Offset Voltage ADA4051-2 ADA4051-1 Offset Voltage Drift Input Bias Current Symbol Test Conditions/Comments Min Typ Max Unit 2 2 0.02 5 15 17 0.1 50 200 100 150 1.8 130 µV µV µV/°C pA pA pA pA V dB dB dB 8 2 5 dB MΩ pF pF VOS ∆VOS/∆T IB 0 V ≤ VCM ≤ 1.8 V 0 V ≤ VCM ≤ 1.8 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C Input Offset Current IOS Input Voltage Range Common-Mode Rejection Ratio CMRR Large-Signal Voltage Gain AVO Input Resistance Input Capacitance, Differential Mode Input Capacitance, Common Mode RIN CINDM CINCM OUTPUT CHARACTERISTICS Output Voltage High Output Voltage Low Short-Circuit Current Closed-Loop Output Impedance POWER SUPPLY Power Supply Rejection Ratio Supply Current per Amplifier ADA4051-2 ADA4051-1 DYNAMIC PERFORMANCE Slew Rate VOH VOL ISC ZOUT PSRR 10 −40°C ≤ TA ≤ +125°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C 0 V ≤ VCM ≤ 1.8 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ to VCM, 0.1 V ≤ VOUT ≤ VSY − 0.1 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C 1.796 1.79 1.76 1.7 1.8 V ≤ VSY ≤ 5.5 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C 110 106 1.799 1.796 1 3 3 9 20 40 13 1 135 V V V V mV mV mV mV mA Ω dB dB ISY VOUT = VSY/2 VOUT = VSY/2 −40°C ≤ TA ≤ +125°C 13 15 0.04 0.03 120 V/µs V/µs µs 115 40 140 kHz Degrees dB 1.96 95 100 µV p-p nV/√Hz fA/√Hz Settling Time Gain Bandwidth Product Phase Margin Channel Separation GBP ΦM CS RL = 10 kΩ, CL = 100 pF, G = 1 RL = 10 kΩ, CL = 100 pF, G = 1 To 0.1%, VIN = 1 V p-p, RL = 10 kΩ, CL = 100 pF CL = 100 pF, G = 1 CL = 100 pF, G = 1 VIN = 1.7 V, f = 100 Hz en p-p en in f = 0.1 Hz to 10 Hz f = 1 kHz f = 1 kHz Rev. B 125 100 RL = 100 kΩ to VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ to VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 100 kΩ to VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ to VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C VOUT = VSY or GND f = 1 kHz, G = 10 SR+ SR− tS NOISE PERFORMANCE Voltage Noise Voltage Noise Density Current Noise Density 0 105 100 106 - 3/18 - 17 18 20 µA µA µA ADA4051-1/ADA4051-2 電気的特性—5 V動作 特に指定がない限り、VSY = 5.0 V、VCM = VSY/2 V、TA = 25°C、RL = 100 kΩ (GND へ接続)。 表 3. Parameter INPUT CHARACTERISTICS Offset Voltage ADA4051-2 ADA4051-1 Offset Voltage Drift Input Bias Current Symbol Test Conditions/Comments Min Typ Max Unit 2 2 0.02 20 15 17 0.1 70 200 100 150 5 135 µV µV µV/°C pA pA pA pA V dB dB dB 8 2 5 dB MΩ pF pF VOS ∆VOS/∆T IB 0 V ≤ VCM ≤ 5 V 0 V ≤ VCM ≤ 5 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C Input Offset Current IOS Input Voltage Range Common-Mode Rejection Ratio CMRR Large-Signal Voltage Gain AVO Input Resistance Input Capacitance, Differential Mode Input Capacitance, Common Mode RIN CINDM CINCM OUTPUT CHARACTERISTICS Output Voltage High Output Voltage Low Short-Circuit Current Closed-Loop Output Impedance POWER SUPPLY Power Supply Rejection Ratio Supply Current per Amplifier ADA4051-2 ADA4051-1 DYNAMIC PERFORMANCE Slew Rate VOH VOL ISC ZOUT PSRR 40 −40°C ≤ TA ≤ +125°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C 0 V ≤ VCM ≤ 5 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ to VCM, 0.1 V ≤ VOUT ≤ VSY − 0.1 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C 4.996 4.985 4.96 4.9 1.8 V ≤ VSY ≤ 5.5 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C 110 106 4.998 4.99 1 9 4 13 30 90 15 1 135 V V V V mV mV mV mV mA Ω dB dB ISY VOUT = VSY/2 VOUT = VSY/2 −40°C ≤ TA ≤ +125°C 13 15 0.06 0.04 110 V/µs V/µs µs 125 40 140 kHz Degrees dB 1.96 95 100 µV p-p nV/√Hz fA/√Hz Settling Time Gain Bandwidth Product Phase Margin Channel Separation GBP ΦM CS RL = 10 kΩ, CL = 100 pF, G = 1 RL = 10 kΩ, CL = 100 pF, G = 1 To 0.1%, VIN = 1 V p-p, RL = 10 kΩ, CL = 100 pF CL = 100 pF, G = 1 CL = 100 pF, G = 1 VIN = 4.99 V, f = 100 Hz en p-p en in f = 0.1 Hz to 10 Hz f = 1 kHz f = 1 kHz Rev. B 135 106 RL = 100 kΩ to VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ to VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 100 kΩ to VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ to VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C VOUT = VSY or GND f = 1 kHz, G = 10 SR+ SR− tS NOISE PERFORMANCE Voltage Noise Voltage Noise Density Current Noise Density 0 110 106 115 - 4/18 - 17 18 20 µA µA µA ADA4051-1/ADA4051-2 絶対最大定格 表 4. 熱抵抗 Parameter Rating Supply Voltage Input Voltage Input Current1 Differential Input Voltage2 Output Short-Circuit Duration to GND Storage Temperature Range Operating Temperature Range Junction Temperature Range Lead Temperature (Soldering, 60 sec) 6V ±VSY ± 0.3 V ±10 mA ±VSY Indefinite −65°C to +150°C −40°C to +125°C −65°C to +150°C 300°C 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、デバイスのエクスポーズド・パッドを回路ボードにハ ンダ付けした状態で規定。表 5 に、特に指定がない限り、4 層 (2S2P) JEDEC標準熱テスト・ボードの熱シミュレーション値を 示します。 表 5.熱抵抗 1 入力ピンには、電源ピンへのクランプ・ダイオードが付いています。入力信 号が電源レールを 0.3 V 以上超えるときは、入力電流を 10 mA 以下に制限す る必要があります。 2 入力は高い差動電圧に対して、1.33 kΩ の内蔵直列抵抗と N-MOSFET の逆向 きダイオード接続(VCM = 0 V で VT = 0.7 V (typ))により保護されています。 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。 Package Type θJA θJC Unit 5-Lead SOT-23 (RJ-5) 5-Lead SC-70 (KS-5) 8-Lead MSOP (RM-8) 8-Lead LFCSP (CP-8-2) 190 534 142 77 92 173 45 14 °C/W °C/W °C/W °C/W 電源シーケンス オペアンプの電源は、入力信号と同時またはそれ以前に安定し ている必要があります。これが不可能な場合には、入力電流を 10 mA に制限する必要があります。 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. B - 5/18 - ADA4051-1/ADA4051-2 代表的な性能特性 特に指定のない限り、TA = 25°C。 300 300 VSY = 5V VCM = VSY/2 VSY = 1.8V VCM = VSY/2 250 NUMBER OF AMPLIFIERS 200 150 100 200 150 100 50 50 –10 –8 –6 –4 –2 0 2 4 6 8 0 08056-002 0 10 VOS (µV) –10 –6 –4 –2 0 2 4 8 10 図 8.入力オフセット電圧の分布 8 10 6 VOS (µV) 図 5.入力オフセット電圧の分布 VSY = 5V –40°C ≤ TA ≤ 125°C VSY = 1.8V –40°C ≤ TA ≤ +125°C 8 6 NUMBER OF AMPLIFIERS NUMBER OF AMPLIFIERS –8 08056-005 NUMBER OF AMPLIFIERS 250 6 4 4 2 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 TCVOS (µV/°C) 0 08056-003 0 0 TCVOS (µV/°C) 図 9.温度に対する入力オフセット電圧ドリフトの分布 図 6.温度に対する入力オフセット電圧ドリフトの分布 15 15 VSY = 5V 10 10 5 5 0 DEVICE 1 DEVICE 2 DEVICE 3 DEVICE 4 DEVICE 5 DEVICE 6 DEVICE 7 DEVICE 8 DEVICE 9 DEVICE 10 –10 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 VCM (V) –10 1.8 –15 0 1 2 3 4 VCM (V) 図 10.入力オフセット電圧対入力同相モード電圧 図 7.入力オフセット電圧対入力同相モード電圧 Rev. B DEVICE 1 DEVICE 2 DEVICE 3 DEVICE 4 DEVICE 5 DEVICE 6 DEVICE 7 DEVICE 8 DEVICE 9 DEVICE 10 –5 08056-004 –5 0 - 6/18 - 5 08056-007 VOS (µV) VOS (µV) VSY = 1.8V –15 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 08056-006 2 ADA4051-1/ADA4051-2 特に指定のない限り、TA = 25°C。 100 VSY = 5V IB– 80 80 60 60 40 20 0 0 50 75 100 125 TEMPERATURE (°C) –20 08056-008 25 IB– 40 20 25 50 図 11.入力バイアス電流の温度特性 200 400 VSY = 1.8V 200 50 100 IB (pA) 100 0 VSY = 5V 0 –100 –50 IB+, 25°C IB–, 25°C IB+, 85°C IB–, 85°C IB+, 125°C IB–, 125°C –150 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 –300 1.8 VCM (V) –400 OUTPUT VOLTAGE (VOH) TO SUPPLY RAIL (mV) 1000 100 10 1 –40°C +25°C +85°C +125°C 0.01 0.1 LOAD CURRENT (mA) 1 10 08056-010 0.01 0.001 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 図 15.入力バイアス電流対同相モード電圧および温度 VSY = 1.8V 0.1 0 VCM (V) 図 12.入力バイアス電流対同相モード電圧および温度 10,000 IB+, 25°C IB–, 25°C IB+, 85°C IB–, 85°C IB+, 125°C IB–, 125°C –200 08056-009 –100 OUTPUT VOLTAGE (VOH) TO SUPPLY RAIL (mV) 125 08056-012 IB (pA) 300 10,000 VSY = 5V 1000 100 10 1 0.1 0.01 0.001 –40°C +25°C +85°C +125°C 0.01 0.1 1 LOAD CURRENT (mA) 10 100 図 16.出力電圧(VOH) /電源レール比対負荷電流および温度 図 13.出力電圧(VOH) /電源レール比対負荷電流および温度 Rev. B 100 図 14.入力バイアス電流の温度特性 150 –200 75 TEMPERATURE (°C) 08056-013 –20 IB+ 08056-011 IB (pA) IB (pA) 100 IB+ VSY = 1.8V - 7/18 - ADA4051-1/ADA4051-2 特に指定のない限り、TA = 25°C。 10,000 1000 100 10 1 0.1 –40°C +25°C +85°C +125°C 0.01 0.001 0.01 0.1 1 10 100 LOAD CURRENT (mA) 1000 100 10 1 –40°C +25°C +85°C +125°C 0.1 0.01 0.001 0.01 0.1 1 10 100 LOAD CURRENT (mA) 図 17.出力電圧(VOL) /電源レール比対負荷電流および温度 図 20.出力電圧(VOL) /電源レール比対負荷電流および温度 1800 5000 OUTPUT VOLTAGE [VOH] (mV) 1798 1797 RL = 100kΩ 4998 RL = 100kΩ 1799 OUTPUT VOLTAGE [VOH] (mV) VSY = 5V 08056-017 OUTPUT VOLTAGE (VOL) TO SUPPLY RAIL (mV) VSY = 1.8V 08056-014 OUTPUT VOLTAGE (VOL) TO SUPPLY RAIL (mV) 10,000 RL = 10kΩ 1796 4996 4994 4992 RL = 10kΩ 4990 4988 4986 1795 –10 5 20 35 50 65 80 95 110 125 TEMPERATURE (°C) OUTPUT VOLTAGE [VOL] (mV) 12 10 8 6 4 RL = 10kΩ 2 20 35 50 65 80 95 110 125 95 110 125 110 125 RL = 10kΩ 8 6 4 0 –40 08056-016 5 TEMPERATURE (°C) RL = 100kΩ –25 –10 5 20 35 50 65 80 TEMPERATURE (°C) 図 19.出力電圧(VOL)の温度特性 Rev. B 80 10 2 –10 65 VSY = 5V VCM = VSY/2 RL = 100kΩ –25 50 14 VSY = 1.8V VCM = VSY/2 0 –40 35 図 21.出力電圧(VOH)の温度特性 12 OUTPUT VOLTAGE [VOL] (mV) 20 TEMPERATURE (°C) 図 18.出力電圧(VOH)の温度特性 14 5 08056-018 –25 VSY = 5V VCM = VSY/2 4982 –40 –25 –10 08056-015 1794 –40 08056-019 4984 VSY = 1.8V VCM = VSY/2 図 22.出力電圧(VOL)の温度特性 - 8/18 - 95 ADA4051-1/ADA4051-2 特に指定のない限り、TA = 25°C。 30 30 VCM = VSY/2 ADA4051-2 ADA4051-1 25 TOTAL SUPPLY CURRENT (µA) 15 10 5 20 15 10 ADA4051-2, ADA4051-2, ADA4051-1, ADA4051-1, 5 VCM = VSY/2 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 SUPPLY VOLTAGE (V) 0 –40 180 60 90 40 45 GAIN 0 0 –20 –45 –40 10k 100k 1M OPEN-LOOP GAIN (dB) PHASE 135 125 180 135 90 PHASE 45 GAIN 0 0 –135 –60 100 1k 10k 100k 1M –135 FREQUENCY (Hz) 図 27.オープン・ループ・ゲインおよび位相の周波数特性 50 VSY = 1.8V RL = 10kΩ CL = 50pF VSY = 5V RL = 10kΩ CL = 50pF 40 30 CLOSED-LOOP GAIN (dB) CLOSED-LOOP GAIN (dB) 110 –90 10 0 –10 –20 –30 20 10 0 –10 –20 –30 G=1 G = 10 G = 100 –40 10k 100k 1M –50 100 08056-061 1k FREQUENCY (Hz) G=1 G = 10 G = 100 1k 10k 100k 1M FREQUENCY (Hz) 図 25.クローズド・ループ・ゲインの周波数特性 Rev. B 95 –40 20 –50 100 80 VSY = 5V CL= 100pF 20 30 –40 65 –90 図 24.オープン・ループ・ゲインおよび位相の周波数特性 40 50 –45 FREQUENCY (Hz) 50 35 –20 08056-022 OPEN-LOOP GAIN (dB) 40 1k 20 80 PHASE (Degrees) VSY = 1.8V CL= 100pF –60 100 5 図 26.総合電源電流の温度特性 80 20 –10 TEMPERATURE (°C) 図 23.総合電源電流対電源電圧 60 –25 PHASE (Degrees) 0.5 08056-025 0 08056-020 0 1.8V 5V 1.8V 5V 08056-023 20 図 28.クローズド・ループ・ゲインの周波数特性 - 9/18 - 08056-062 TOTAL SUPPLY CURRENT (µA) 25 ADA4051-1/ADA4051-2 特に指定のない限り、TA = 25°C。 10k VSY = 1.8V 1k 1k 100 100 ZOUT (Ω) 10 VSY = 5V 10 1 G = −1 G = −10 G = −100 10k 100k 1M FREQUENCY (Hz) 0.1 1k 08056-026 0.1 1k G = −1 G = −10 G = −100 10k 100k 1M FREQUENCY (Hz) 図 32.出力インピーダンスの周波数特性 図 29.出力インピーダンスの周波数特性 110 110 VSY = 5V VSY = 1.8V 90 90 80 70 80 70 60 60 50 50 1k 10k 100k 1M FREQUENCY (Hz) 40 10 08056-027 100 100 1k 10k 100k 図 33.CMRR の周波数特性 図 30.CMRR の周波数特性 120 120 VSY = 5V VSY = 1.8V 80 80 PSRR (dB) 100 PSRR (dB) 100 60 PSRR+ 60 PSRR+ 40 40 20 20 PSRR– PSRR– 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 0 100 08056-028 0 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 図 34.PSRR の周波数特性 図 31.PSRR の周波数特性 Rev. B 1M FREQUENCY (Hz) 08056-030 CMRR (dB) 100 CMRR (dB) 100 40 10 08056-029 1 - 10/18 - 1M 08056-031 ZOUT (Ω) 10k ADA4051-1/ADA4051-2 特に指定のない限り、TA = 25°C。 VSY = ±2.5V VIN = 50mV p-p RL = 10kΩ CL= 50pF 50 40 OVERSHOOT (%) 30 20 40 −OVERSHOOT 30 20 −OVERSHOOT +OVERSHOOT +OVERSHOOT 10 0 10 08056-032 0 10 100 LOAD CAPACITANCE (pF) 100 LOAD CAPACITANCE (pF) 図 35.負荷容量対小信号オーバーシュート 図 38.負荷容量対小信号オーバーシュート VSY = 1.8V RL = 10kΩ CL = 100pF G=1 VIN = 1.5V p-p 08056-033 VOLTAGE (1V/DIV) VOLTAGE (500mV/DIV) VSY = 5V RL = 10kΩ CL = 100pF G=1 VIN = 4V p-p TIME (100µs/DIV) TIME (100µs/DIV) 図 36.大信号過渡応答 図 39.大信号過渡応答 VSY = 1.8V RL = 10kΩ CL = 100pF G=1 VIN = 50mV p-p VSY = 5V RL = 10kΩ CL = 100pF G=1 VIN = 50mV p-p 08056-034 VOLTAGE (10mV/DIV) VOLTAGE (10mV/DIV) TIME (100µs/DIV) TIME (100µs/DIV) 図 37.小信号過渡応答 Rev. B 08056-035 10 08056-036 OVERSHOOT (%) 50 60 VSY = ±0.9V VIN = 50mV p-p RL = 10kΩ CL= 50pF 図 40.小信号過渡応答 - 11/18 - 08056-037 60 ADA4051-1/ADA4051-2 特に指定のない限り、TA = 25°C。 VSY = 5V INPUT VOLTAGE NOISE (0.5µV/DIV) TIME (4s/DIV) TIME (4s/DIV) 図 41.入力電圧ノイズ、0.1 Hz~10 Hz 図 44.入力電圧ノイズ、0.1 Hz~10 Hz 1k VSY = 1.8V 100 10 100 1k 10k FREQUENCY (Hz) 10 1 10 1k 図 45.電圧ノイズ密度の周波数特性 0.4 0.15 VSY = ±0.9V G = –10 INPUT VOLTAGE 0 0.5 OUTPUT VOLTAGE 0 –0.5 INPUT VOLTAGE (100mV/DIV) 0.05 –0.05 VSY = ±2.5V G = –10 0.3 OUTPUT VOLTAGE (500mV/DIV) 0.10 0.2 0.1 INPUT VOLTAGE 0 OUTPUT VOLTAGE –0.1 –1.5 0 –2 08056-040 TIME (40µs/DIV) 1 –1 –1.0 TIME (40µs/DIV) 図 46.正側過負荷回復 図 43.正側過負荷回復 Rev. B 10k FREQUENCY (Hz) 図 42.電圧ノイズ密度の周波数特性 INPUT VOLTAGE (50mV/DIV) 100 OUTPUT VOLTAGE (1V/DIV) 1 10 100 08056-042 VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/√Hz) VSY = 5V 08056-039 VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/√Hz) 1k 08056-041 1.96µV p-p 08056-038 1.94µV p-p - 12/18 - –3 08056-043 INPUT VOLTAGE NOISE (0.5µV/DIV) VSY = 1.8V ADA4051-1/ADA4051-2 特に指定のない限り、TA = 25°C。 0.05 0.1 –0.10 1.5 –0.15 1.0 0.5 OUTPUT VOLTAGE –0.1 –0.2 4 –0.3 3 –0.4 2 1 OUTPUT VOLTAGE 0 VSY = ±0.9V G = –10 –0.5 TIME (40µs/DIV) INPUT VOLTAGE 図 50.負側過負荷回復 OUTPUT VOLTAGE (5mV/DIV) –5 5 OUTPUT VOLTAGE ERROR BAND 0 –5 VSY = ±2.5V VIN = 1V p-p RL = 10kΩ CL = 100pF TIME (40µs/DIV) 図 49.0.1%への負セトリング・タイム 図 52.0.1%への負セトリング・タイム - 13/18 - OUTPUT VOLTAGE (5mV/DIV) INPUT VOLTAGE 08056-049 INPUT VOLTAGE (500mV/DIV) –5 OUTPUT VOLTAGE (5mV/DIV) 0 08056-046 INPUT VOLTAGE (500mV/DIV) 5 TIME (40µs/DIV) VSY = ±2.5V VIN = 1V p-p RL = 10kΩ CL = 100pF 0 図 51.0.1%への正セトリング・タイム INPUT VOLTAGE VSY = ±0.9V VIN = 1V p-p RL = 10kΩ CL = 100pF ERROR BAND TIME (40µs/DIV) 図 48.0.1%への正セトリング・タイム OUTPUT VOLTAGE 5 OUTPUT VOLTAGE 08056-048 –5 VSY = ±0.9V VIN = 1V p-p RL = 10kΩ CL = 100pF INPUT VOLTAGE (500mV/DIV) 0 OUTPUT VOLTAGE (5mV/DIV) 5 OUTPUT VOLTAGE 08056-045 INPUT VOLTAGE (500mV/DIV) INPUT VOLTAGE TIME (40µs/DIV) Rev. B –1 TIME (40µs/DIV) INPUT VOLTAGE ERROR BAND 0 VSY = ±2.5V G = –10 図 47.負側過負荷回復 ERROR BAND OUTPUT VOLTAGE (1V/DIV) –0.05 INPUT VOLTAGE (100mV/DIV) OUTPUT VOLTAGE (500mV/DIV) 0 08056-044 INPUT VOLTAGE (50mV/DIV) 0 08056-047 INPUT VOLTAGE ADA4051-1/ADA4051-2 特に指定のない限り、TA = 25°C。 –100 VIN = 0.5V VIN = 1V VIN = 1.7V 1kΩ CHANNEL SEPARATION (dB) –110 –120 –130 –140 VSY = 1.8V G = –100 RL= 10kΩ CL= 50pF –150 20 200 2k 20k FREQUENCY (Hz) –110 –120 –130 –140 5 OUTPUT SWING (V) OUTPUT SWING (V) 1.5 1.2 0.9 0.6 20k 4 3 2 VSY = 1.8V VIN = 1.7V G=1 RL= 10kΩ CL = 50pF 1 100k FREQUENCY (Hz) VSY = 5V VIN = 4.9V G=1 RL= 10kΩ CL = 50pF 0 100 08056-051 10k 2k 図 56.チャンネル・セパレーションの周波数特性 6 1k 200 FREQUENCY (Hz) 1.8 0 100 VSY = 5V G = –100 RL= 10kΩ CL = 50pF –150 20 図 53.チャンネル・セパレーションの周波数特性 0.3 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 図 54.出力振幅の周波数特性 図 57.出力振幅の周波数特性 VSY = ±0.9V G=1 RL= NO LOAD CL = NO LOAD VSY = ±2.5V G=1 RL= NO LOAD CL = NO LOAD VOLTAGE (1V/DIV) VOLTAGE (500mV/DIV) VIN = 1V VIN = 3V VIN = 4.99V 100kΩ 08056-050 CHANNEL SEPARATION (dB) 1kΩ 08056-053 100kΩ 08056-054 –100 VOUT VOUT VIN TIME (200µs/DIV) 図 55.位相反転なし Rev. B 図 58.位相反転なし - 14/18 - 08056-055 TIME (200µs/DIV) 08056-052 VIN ADA4051-1/ADA4051-2 動作原理 最適ノイズと消費電力とのトレードオフでは、チョッピング技 術では帯域内ノイズが増えないため、この技術の方が低オフセ ット・アンプをデザインする際に優れた方法です。オフセット 関連リップルはチョッパ・アンプ内部で除去することが望まし く、そうしないとオフセット関連リップルは外付けポストフィ ルタにより除去する必要があります。 図 59 に、自動補正帰還(ACFB)と呼ばれるローカル帰還ループを 採用したADA4051-1/ADA4051-2 チョッパ・アンプのブロック図 を示します。メイン信号パスには、入力チョッピング・スイッ チ回路(CHOP1)、最初の相互コンダクタンス・アンプ(Gm1)、出 力チョッピング・スイッチ回路(CHOP2)、2 番目の相互コンダク タンス・アンプ(Gm2)、3 番目の相互コンダクタンス・アンプ (Gm3)が含まれています。CHOP1 とCHOP2 は 40 kHzのチョッピ ング周波数で動作し、Gm1 の初期オフセットと 1/fノイズをチョ ッピング周波数で変調します。ACFB内の 4 番目の相互コンダク タンス・アンプ(Gm4)は、Gm1 の初期オフセット電圧に起因し て発生する、変調されたリップルをCHOP2 出力で検出します。 次に、リップルは、CHOP1 およびCHOP2 と同じチョッピン グ・クロックで動作する 3 番目のチョッピング・スイッチ回路 (CHOP3)でDC領域へ復調されます。最後に、ヌル相互コンダク タンス・アンプ(Gm5)により、Gm1 出力でのすべてのDC成分を ゼロに相殺させます(相殺させないとリップルとして出力されま す)。 C2 Gm3 OUT –IN C1 C3 Gm5 NF CHOP3 Gm4 08056-060 Gm6 (= Gm1) 図 59.ADA4051-1/ADA4051-2 チョッパ・アンプのブロック図 電圧ノイズ密度 (これは熱ノイズ・フロアに等しく Gm1 に支配 されます)は、本来 DC からチョッピング周波数まで平坦です。 これは、CHOP1 と CHOP2 が Gm1 で発生する 1/f ノイズを除去 するので、ACFB がノイズの増加に寄与しなくなるためです。 ACFB がチョッピングに関係するリップルを除去しますが、電 圧リップルは残ります。残ったリップルを所要レベルまで小さ くするためには、アンプ出力にポストフィルタを設けることが 推奨されます。 残った電圧リップルは 2 つのソースから発生しています。リッ プルの 1 つ目のタイプは、Gm1 の初期オフセットに対応する残 留リップルから発生するものです。これは初期オフセットの大 きさに比例し、チョッピング周波数(fCHOP)にスペクトルを発生 させます。アンプをユニティ・ゲイン・バッファとして構成し た場合、このリップルのtyp値は 4.9 µV rmsに、最大値は 34.7 µV rmsに、それぞれなります。リップルの 2 つ目のタイプは、 高周波入力信号とチョッピング周波数との間の相互変調により 発生するものです。このリップルは入力周波数(fIN)に依存し、 チョッピング周波数と入力周波数との差の周波数(fCHOP − fIN)に、 およびチョッピング周波数と入力周波数との和の周波数(fCHOP + fIN)に、それぞれスペクトルを発生させます。様々な入力周波数 に対するリップルの大きさを 図 60 に示します。 スイッチド・キャパシタ・ノッチ・フィルタ(NF)は、必要な入 力信号を乱すことなく、全体入力から不要なオフセット関連リ ップルを選択的に除去する機能を持っています。必要とされる 入力 DC 信号は、CHOP2 出力に DC 信号として現れます。次に、 初期オフセットが CHOP3 によりチョッピング周波数で変調さ れ、NF によりフィルタ処理されます。このため、初期オフセッ トは帰還されないので、必要とされる入力信号を乱すことはあ りません。NF は、変調された成分をフィルタで除去するように チョッピング・クロックに同期しています。同様に、Gm5 のオ フセットも CHOP3 と NF の組み合わせによるフィルタで除去さ れて、CHOP2 出力での正確なリップル検出が可能になります。 ACFB により導入されたチョッピング周波数の位相シフトをバ イパスさせるために、高 DC ゲイン・パスと並列にフィード・ フォワード相互コンダクタンス・アンプ(Gm6)が追加されてい ます。Gm6 は、二重ゼロ極を回避するため Gm1 と同じ相互コン ダクタンスを持つようにデザインされています。このデザイン により、全体帰還ループ内で ACFB により発生する不安定性が 回避されます。 Rev. B Gm2 - 15/18 - 500 400 300 200 100 0 0 1 2 3 4 5 6 7 INPUT FREQUENCY (kHz) 8 9 10 08056-063 オート・ゼロとチョッピングは、高精度 CMOS アンプで低オフ セット、低オフセット・ドリフト、ゼロ 1/f ノイズを実現するた めに広く採用されている 2 つの技術です。これらの各技術には 利点と弱点があります。オート・ゼロでは、サンプリングによ り発生する折り返しによる帯域内ノイズが増えます。一方、チ ョッピングではオフセット関連リップルが発生します。これは、 アンプの初期オフセットがチョッピング周波数で変調されるた めです。 CHOP2 Gm1 CHOP1 +IN MODULATED OUTPUT RIPPLE (µV rms) ADA4051-1/ADA4051-2 マイクロパワー・チョッパ・オペアンプ は、チョッパ・アンプ内のオフセット関連リップルを除去する 特許申請中の新しい技術を採用しています。AC 領域でリップル をフィルタで除去する代わりに、この技術では DC 領域でアン プの初期オフセットをゼロにするため、全体出力でのリップル がなくなります。 図 60.ADA4051-1/ADA4051-2 の変調された出力リップル 対入力周波数 ADA4051-1/ADA4051-2 ADA4051-1/ADA4051-2 のデザイン・アーキテクチャは、特に DC から 10 Hz の帯域幅で正確で安定な性能を必要とする高精度 シグナル・コンデショニング・アプリケーションを対象にして います。要約すると、ADA4051-1/ADA4051-2 チョッパ・アンプ の主な機能は次のようになります。 オフセット関連リップルを大幅に減衰させます。 入力信号の周波数がチョッピング周波数より低いほど、入 力信号を乱しません(図 60 参照) 従来型チョッパ・アンプと同程度の低オフセットを実現し ます。 ノイズの増加はありません。 ADA4051-1/ADA4051-2 チョッパ・アンプは、1.8 V~5.5 V の電 源電圧範囲と 20 µA の電源消費電流で、かつ−40°C~+125°C の 拡張工業用温度範囲で、レール to レールの入力範囲を提供しま す。最大 100 pF の負荷容量でユニティ・ゲイン安定アンプとし てのゲイン帯域幅は 125 kHz です。 入力電圧範囲 ADA4051-1/ADA4051-2はESD保護ダイオードを内蔵しています。 これらのダイオードは、静電放電に対して入力MOSFETを保護 するために入力と各電源レールとの間に接続されており、通常 動作時は逆バイアスされています。この保護方式では、電源電 圧より約0.3 V高い電圧(±VSY ± 0.3 V)を永久的な損傷なしにいず れかの入力に加えることができます。 いずれかの入力が電源レールより0.3 V以上高くなると、これら のESDダイオードが順方向バイアスされて大きな電流が流れま す。この大きな電流を制限しないとデバイスに恒久的な損傷を 与えることがあります。入力で過電圧状態が予測される場合、 各入力に直列に抵抗を接続して入力電流を最大10 mAに制限して ください。 Rev. B ADA4051-1/ADA4051-2も、高い差動電圧から入力ステージを保 護する回路を内蔵しています。この回路は、各入力に直列な 1.33 kΩの抵抗と、これらの直列抵抗の後ろに互いに逆向きに接 続されたダイオードN-MOSFET (VCM = 0 VでVT = 0.7 V (typ))から 構 成さ れていま す。 通常の負 帰還 動作状態 では 、ADA40511/ADA4051-2アンプが出力を補正して2つの入力が同じ電圧にな りますが、デバイスがコンパレータとして構成された場合、ま たは異常な動作状態の場合、各入力電圧が異なる電位になるこ とがあります。このために、ダイオード接続のN-MOSFETに大 きな電流が流れます。 ADA4051-1/ADA4051-2はレールtoレール入力のアンプですが、 デバイスの損傷を回避するため各入力間の電位差が±VSYを超え ないように注意する必要があります。 出力位相の反転 他のアンプでは入力同相モード電圧範囲を超えると出力位相の 反転が発生することがありますが、ADA4051-1/ADA4051-2アン プは、両入力が電源電圧の約0.3 V以内(±VSY ± 0.3 V)に維持され るかぎり、出力位相反転が生じないようにデザインされていま す。 他のアンプでは、同相モード電圧が同相モード範囲を超えると、 出力が電源レールの逆方向へジャンプすることがあります。こ れは通常、アンプの内部ステージの1つが十分なバイアス電圧を 持つことができなくなって、ターンオフすることにより発生し ますが、ADA4051-1/ADA4051-2アンプでは、一方または両方の 入力が入力電圧範囲を超えても、±VSY ± 0.3 Vの範囲内に留まる 場合、内部ループがオープンになるため、入力電圧が入力電圧 範囲内に戻るまで、位相反転なしで出力がサチレーション・モ ードに留まります(図55と図58参照)。 - 16/18 - ADA4051-1/ADA4051-2 外形寸法 3.00 2.90 2.80 5 1.70 1.60 1.50 4 1 2 3.00 2.80 2.60 3 0.95 BSC 1.90 BSC 1.45 MAX 0.95 MIN 0.15 MAX 0.05 MIN 0.20 MAX 0.08 MIN 10° 5° 0° SEATING PLANE 0.50 MAX 0.35 MIN 0.20 BSC 0.55 0.45 0.35 121608-A 1.30 1.15 0.90 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-178-AA 図 61.5 ピン・スモール・アウトライン・トランジスタ・パッケージ[SOT-23] (RJ-5) 寸法: mm 2.20 2.00 1.80 1.35 1.25 1.15 5 1 4 2 3 2.40 2.10 1.80 0.65 BSC 0.10 MAX COPLANARITY 0.10 1.10 0.80 0.30 0.15 SEATING PLANE 0.40 0.10 0.22 0.08 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-203-AA 0.46 0.36 0.26 072809-A 1.00 0.90 0.70 図 62.5 ピン薄型シュリンク・スモール・アウトライン・トランジスタ・パッケージ[SC-70] (KS-5) 寸法: mm Rev. B - 17/18 - ADA4051-1/ADA4051-2 3.20 3.00 2.80 8 3.20 3.00 2.80 1 5.15 4.90 4.65 5 4 PIN 1 IDENTIFIER 0.65 BSC 0.95 0.85 0.75 15° MAX 1.10 MAX 0.80 0.55 0.40 0.23 0.09 6° 0° 0.40 0.25 100709-B 0.15 0.05 COPLANARITY 0.10 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA 図 63.8 ピン・ミニ・スモール・アウトライン・パッケージ[MSOP] (RM-8) 寸法表示: mm 0.60 MAX 5 PIN 1 INDICATOR TOP VIEW 2.95 2.75 SQ 2.55 8 12° MAX (BOTTOM VIEW) SEATING PLANE 0.50 0.40 0.30 0.70 MAX 0.65 TYP 0.05 MAX 0.01 NOM 0.30 0.23 0.18 1.60 1.45 1.30 EXPOSED PAD 4 0.90 MAX 0.85 NOM 0.50 BSC 0.60 MAX 0.20 REF 1 1.89 1.74 1.59 PIN 1 INDICATOR FOR PROPER CONNECTION OF THE EXPOSED PAD, REFER TO THE PIN CONFIGURATION AND FUNCTION DESCRIPTIONS SECTION OF THIS DATA SHEET. 090308-B 3.25 3.00 SQ 2.75 図 64.8 ピン・リードフレーム・チップ・スケール・パッケージ[LFCSP_VD] 3 mm × 3 mm ボディ、極薄、デュアル・リード (CP-8-2) 寸法: mm オーダー・ガイド Model1 Temperature Range Package Description Package Option Branding ADA4051-1ARJZ-R2 ADA4051-1ARJZ-R7 ADA4051-1ARJZ-RL ADA4051-1AKSZ-R2 ADA4051-1AKSZ-R7 ADA4051-1AKSZ-RL −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C 5-Lead SOT-23 5-Lead SOT-23 5-Lead SOT-23 5-Lead SC-70 5-Lead SC-70 5-Lead SC-70 RJ-5 RJ-5 RJ-5 KS-5 KS-5 KS-5 A0U A0U A0U A0U A0U A0U ADA4051-2ACPZ-R2 ADA4051-2ACPZ-R7 ADA4051-2ACPZ-RL ADA4051-2ARMZ ADA4051-2ARMZ-R7 ADA4051-2ARMZ-RL −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C 8-Lead LFCSP_VD 8-Lead LFCSP_VD 8-Lead LFCSP_VD 8-Lead MSOP 8-Lead MSOP 8-Lead MSOP CP-8-2 CP-8-2 CP-8-2 RM-8 RM-8 RM-8 A2M A2M A2M A2M A2M A2M 1 Z = RoHS 準拠製品。 Rev. B - 18/18 -