低消費電力、広い電源範囲、低価格 ユニティ・ゲインのディファレンス・アンプ AD8276/AD8277 機能ブロック図 特長 +VS 電源を超える広い入力範囲 堅固な入力過電圧保護機能 低電源電流: チャンネルあたり最大 200 μA 低消費電力: VS = 2.5 V で 0.5 mW 帯域幅: 550 kHz CMRR: 最小 86 dB、DC～10 kHz 低オフセット電圧ドリフト: 最大±2 μV/°C (B グレード) 低ゲイン・ドリフト: 最大 1 ppm/°C (B グレード) 強化されたスルーレート: 1.1 V/μs 広い電源範囲: 単電源動作: 2 V～36 V 両電源動作: ±2 V～±18 V 7 AD8276 +IN 3 40kΩ 40kΩ 40kΩ 5 SENSE 6 OUT 1 REF 12 SENSEA 13 OUTA 14 REFA 10 SENSEB 9 OUTB 8 REFB 07692-001 –IN 2 40kΩ 4 –VS 図 1.AD8276 +VS アプリケーション 11 –INA 2 +INA 3 概要 AD8276/AD8277 は、高性能と低消費電力を必要とする、電源に 厳しいアプリケーションでの高精度シグナル・コンディショニ ングを対象とする汎用のユニティ・ゲイン・ディファレンス・ア ンプです。優れた同相モード除去比 (86 dB) と広い帯域幅を提供 すると同時に電源レールを超える信号を増幅します。内蔵抵抗 は、優れたゲイン精度と高い CMRR を得るようにレーザ・トリ ムされています。また、極めて低いゲイン・ドリフト温度特性 を持っています。 このアンプの同相モード範囲は電源電圧のほぼ 2 倍であるため、 これらのアンプは広い同相モード電圧範囲を必要とする単電源 アプリケーションに最適です。 入力の内部抵抗と ESD 回路で は、オペアンプに対する過電圧保護機能も提供しています。 AD8276/AD8277 はユニティ・ゲイン安定です。両デバイスはデ ィファレンス・アンプとしての使用に対して最適化されています が、G = −1、+1、+2 の高精度シングルエンド構成で接続するこ ともできます。AD8276/AD8277 は、小型かつ低価格で、ディス クリート代替品より優れた性能を持つ統合高精度ソリューショ ンを提供します。 AD8276/AD8277 は、単電源 (2.0 V～36 V)または両電源 (±2 V～ ±18 V)で動作します。最大静止電源電流はチャンネルあたり 200 μA であるため、バッテリ駆動のシステムとポータブル・シ ステムに最適です。 –INB 6 +INB 5 40kΩ 40kΩ 40kΩ 40kΩ 40kΩ 40kΩ 40kΩ 40kΩ 4 –VS 07692-052 AD8277 電圧計測とモニタリング 電流計測とモニタリング 差動出力計装アンプ ポータブル機器、バッテリ駆動機器 テスト機器と計測機器 図 2.AD8277 表 1.差動アンプの分類 Low Distortion High Voltage Current Sensing 1 Low Power AD8270 AD8271 AD628 AD629 AD8202 (U) AD8203 (U) AD8276 AD8277 AD8273 AD8205 (B) AD8278 AD8274 AMP03 AD8206 (B) AD8216 (B) 1 U = 単方向、B = 双方向 AD8276 は省スペースの 8 ピン MSOP パッケージを、AD8277 は 14 ピン SOIC パッケージをそれぞれ採用しています。両デバイ スの性能は-40°C～+85°C の工業温度範囲で規定し、RoHS に準 拠しています。 Rev. B 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. 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 本 AD8276/AD8277 目次 特長......................................................................................................1 回路説明........................................................................................ 14 アプリケーション ..............................................................................1 AD8276/AD8277 の駆動............................................................... 14 概要......................................................................................................1 入力電圧範囲................................................................................ 14 機能ブロック図 ..................................................................................1 電源................................................................................................ 15 改訂履歴..............................................................................................2 アプリケーション情報 .................................................................... 16 仕様......................................................................................................3 構成................................................................................................ 16 絶対最大定格 ......................................................................................5 差動出力........................................................................................ 16 熱抵抗..............................................................................................5 電流源............................................................................................ 17 最大消費電力 ..................................................................................5 電圧と電流のモニタリング ........................................................ 17 短絡電流..........................................................................................5 計装アンプ.................................................................................... 18 ESD の注意......................................................................................5 ピン配置およびピン機能説明 ..........................................................6 代表的な性能特性 ..............................................................................8 RTD.................................................................................................. 18 外形寸法............................................................................................ 19 オーダー・ガイド ........................................................................ 20 動作原理............................................................................................14 改訂履歴 4/10—Rev. A to Rev. B Changes to Figure 53..........................................................................18 Updated Outline Dimensions..............................................................19 7/09—Rev. 0 to Rev. A Added AD8277....................................................................... Universal Changes to Features Section.................................................................1 Changes to General Description Section ..............................................1 Changes to Figure 34.......................................................................... 12 Added Figure 36................................................................................. 13 Changes to Input Voltage Range Section............................................ 14 Changes to Power Supplies Section and Added Figure 40 ................. 15 Added to Figure 40............................................................................. 15 Changes to Differential Output Section.............................................. 16 Added Figure 47 and Changes to Current Source Section.................. 17 Added Figure 2; Renumbered Sequentially ..........................................1 Changes to Specifications Section ........................................................3 Added Voltage and Current Monitoring Section and Figure 49................. 17 Moved Instrumentation Amplifier Section and Added RTD Section ........ 18 Changes to Ordering Guide ................................................................ 20 Changes to Figure 3 and Table 5...........................................................5 Added Figure 5 and Table 7; Renumbered Sequentially.......................7 5/09—Revision 0: Initial Version Changes to Figure 10............................................................................8 Rev. B － 2/20 － AD8276/AD8277 仕様 特に指定がない限り、VS = ±5 V～±15 V、VREF = 0 V、TA = 25°C、RL = 10 kΩ (グラウンドへ接続)、G = 1 のディファレンス・アンプ構成。 表 2. G=1 Parameter INPUT CHARACTERISTICS System Offset 1 vs. Temperature Average Temperature Coefficient vs. Power Supply Common-Mode Rejection Ratio (RTI) Input Voltage Range 2 Impedance 3 Differential Common Mode DYNAMIC PERFORMANCE Bandwidth Slew Rate Settling Time to 0.01% Settling Time to 0.001% Channel Separation GAIN Gain Error Gain Drift Gain Nonlinearity OUTPUT CHARACTERISTICS Output Voltage Swing 4 Conditions Min TA = −40°C to +85°C VS = ±5 V to ±18 V VS = ±15 V, VCM = ±27 V, RS = 0 Ω POWER SUPPLY Supply Current 6 vs. Temperature Operating Voltage Range 7 TEMPERATURE RANGE Operating Range Min 100 500 500 µV µV 0.5 2 5 2 5 10 µV/°C µV/V +2(VS − 1.5) dB V +2(VS − 1.5) 80 −2(VS + 0.1) 80 40 550 1.1 10 V step on output, CL = 100 pF 130 0.005 TA = −40°C to +85°C VOUT = 20 V p-p VS = ±15 V, RL = 10 kΩ, TA = −40°C to +85°C 0.9 80 40 kΩ kΩ 550 1.1 kHz V/µs 15 16 f = 1 kHz −VS + 0.2 0.02 1 5 +VS − 0.2 2 65 15 16 µs µs dB 0.05 5 10 % ppm/°C ppm +VS − 0.2 V mA pF 130 0.01 −VS + 0.2 ±15 200 f = 0.1 Hz to 10 Hz f = 1 kHz Unit 200 200 86 −2(VS + 0.1) 0.9 Grade A Typ Max 100 TA = −40°C to +85°C Short-Circuit Current Limit Capacitive Load Drive NOISE 5 Output Voltage Noise Grade B Typ Max ±15 200 2 65 70 70 μV p-p nV/√Hz μA μA V °C ±2 200 250 ±18 ±2 200 250 ±18 −40 +125 −40 +125 TA = −40°C to +85°C 1 入力バイアスとオフセット電流誤差を含みます―RTO (出力換算)。 入力電圧範囲も絶対最大入力電圧または出力振幅により制限されます。 詳細については、動作原理のセクションの入力電圧範囲のセクションを参照してください。 3 内蔵抵抗は比が一致するように調整済みで、絶対精度は±20% です。 4 出力電圧振幅は電源と温度により変化します。 詳細については、図 18～図 21 を参照してください。 5 アンプの電圧および電流ノイスおよび内蔵抵抗のノイズを含みます。 6 電源電流は電源電圧と温度により変化します。 詳細については、図 22～図 24 を参照してください。 7 −VS = −0.5 V および+VS = +2 V のような不平衡電源の両電源を使うことができます。正電源レールは負電源およびリファレンス電圧より少なくとも 2 V 高い必要があ ります。 2 Rev. B － 3/20 － AD8276/AD8277 特に指定がない限り、VS = +2.7 V～<±5 V、VREF = 電源中心、TA = 25°C、RL = 10 kΩ (電源中心へ接続)、G = 1 ディファレンス・アンプ構 成。 表 3. G=1 Parameter INPUT CHARACTERISTICS System Offset 1 vs. Temperature Average Temperature Coefficient vs. Power Supply Common-Mode Rejection Ratio (RTI) Conditions Channel Separation GAIN Gain Error Gain Drift OUTPUT CHARACTERISTICS Output Swing 4 Min TA = −40°C to +85°C VS = ±5 V to ±18 V VS = 2.7 V, VCM = 0 V to 2.4 V, RS = 0 Ω VS = ±5 V, VCM = −10 V to +7 V, RS = 0 Ω NOISE 5 Output Voltage Noise POWER SUPPLY Supply Current 6 Operating Voltage Range TEMPERATURE RANGE Operating Range Unit 500 500 µV µV 0.5 2 5 2 5 10 µV/°C µV/V 80 +2(VS − 1.5) dB 80 −2(VS + 0.1) +2(VS − 1.5) dB V 80 40 80 40 kΩ kΩ 450 1.0 450 1.0 kHz V/µs 5 130 5 130 µs dB 0.005 TA = −40°C to +85°C −VS + 0.1 f = 0.1 Hz to 10 Hz f = 1 kHz Grade A Typ Max 100 86 −2(VS + 0.1) Short-Circuit Current Limit Capacitive Load Drive Min 200 200 86 8 V step on output, CL = 100 pF, VS = 10 V f = 1 kHz RL = 10 kΩ , TA = −40°C to +85°C Max 100 TA = −40°C to +85°C Input Voltage Range 2 Impedance 3 Differential Common Mode DYNAMIC PERFORMANCE Bandwidth Slew Rate Settling Time to 0.01% Grade B Typ 0.02 1 +VS − 0.15 0.01 % ppm/°C +VS − 0.15 ±10 200 ±10 200 V mA pF 2 65 2 65 μV p-p nV/√Hz TA = −40°C to +85°C −VS + 0.1 0.05 5 2.0 200 36 2.0 200 36 μA V −40 +125 −40 +125 °C 1 入力バイアスとオフセット電流誤差を含みます―RTO (出力換算)。 入力電圧範囲も絶対最大入力電圧または出力振幅により制限されます。 詳細については、動作原理のセクションの入力電圧範囲のセクションを参照してください。 内蔵抵抗は比が一致するように調整済みですか、絶対精度は±20% です。 4 出力電圧振幅は電源と温度により変化します。 詳細については、図 18～図 21 を参照してください。 5 アンプの電圧および電流ノイスおよび内蔵抵抗のノイズを含みます。 6 電源電流は電源電圧と温度により変化します。 詳細については、図 23～図 24 を参照してください。 2 3 Rev. B － 4/20 － AD8276/AD8277 絶対最大定格 2.0 TJ MAX = 150°C Rating Supply Voltage Maximum Voltage at Any Input Pin Minimum Voltage at Any Input Pin Storage Temperature Range Specified Temperature Range Package Glass Transition Temperature (TG) ±18 V −VS + 40 V +VS − 40 V −65°C to +150°C −40°C to +85°C 150°C 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。 1.6 14-LEAD SOIC θJA = 105°C/W 1.2 0.8 8-LEAD SOIC θJA = 121°C/W 8-LEAD MSOP θJA = 135°C/W 0.4 0 –50 –25 0 25 50 75 AMBIENT TEMERATURE (°C) 100 125 07692-002 Parameter MAXIMUM POWER DISSIPATION (W) 表 4. 図 3.周囲温度対最大消費電力 熱抵抗 短絡電流 表 5のθJA値は、4 層のJEDEC規格ボードを自然空冷で使用した 場合です。 AD8276/AD8277 は、出力電流を制限する短絡保護機能を内蔵し ています(詳細については、図 25参照)。短絡状態自体はデバイ スに損傷を与えませんが、この状態で発生する熱により、デバ イスの最大ジャンクション温度を超えることがあるため、信頼 性に悪影響を与えます。図 3 と図 25、および電源電圧とデバイ スの周囲温度の知識の組み合わせを使って、短絡によりデバイ スが最大ジャンクション温度を超えるか否かを知ることができ ます。 表 5. Package Type θJA Unit 8-Lead MSOP 8-Lead SOIC 14-Lead SOIC 135 121 105 °C/W °C/W °C/W ESDの注意 最大消費電力 AD8276/AD8277 のパッケージ内での安全な最大消費電力は、チ ップのジャンクション温度(TJ)上昇により制限されます。約 150°C のガラス転位温度で、プラスチックの属性が変わります。 この温度規定値を一時的に超えた場合でも、パッケージからチ ップに加えられる応力が変化して、アンプのパラメータ性能を 永久的にシフトさせてしまうことがあります。150 °C のジャン クション温度を長時間超えると、故障の原因になることがあり ます。 Rev. B － 5/20 － 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。 AD8276/AD8277 –IN 2 +IN 3 8 AD8276 NC REF 1 7 TOP VIEW (Not to Scale) +VS –IN 2 6 OUT 5 SENSE –VS 4 NC = NO CONNECT 記号 説明 REF リファレンス電圧入力。 2 −IN 反転入力。 3 +IN 非反転入力。 4 −VS 負電源。 5 SENSE 検出端子。 6 OUT 出力。 7 +VS 正電源。 8 NC 未接続。 Rev. B NC 7 +VS 6 OUT 5 SENSE 図 5.AD8276 の 8 ピン SOIC ピン配置 表 6.AD8276 のピン機能説明 1 8 NC = NO CONNECT 図 4.AD8276 の 8 ピン MSOP ピン配置 ピン番号 AD8276 TOP VIEW +IN 3 (Not to Scale) –VS 4 07692-003 REF 1 07692-004 ピン配置およびピン機能説明 － 6/20 － AD8276/AD8277 NC 1 14 REFA –INA 2 +INA 3 13 OUTA AD8277 12 SENSEA TOP VIEW 11 +VS (Not to Scale) +INB 5 10 SENSEB –INB 6 9 OUTB NC 7 8 REFB NC = NO CONNECT 07692-053 –VS 4 図 6.AD8277 の 14 ピン SOIC ピン配置 表 7.AD8277 のピン機能説明 ピン番号 記号 1 NC 未接続。 2 −INA チャンネル A 反転入力。 3 +INA チャンネル A 非反転入力。 4 −VS 負電源。 5 +INB チャンネル B 非反転入力。 6 −INB チャンネル B 反転入力。 7 NC 未接続。 8 REFB チャンネル B リファレンス電圧入力。 9 OUTB チャンネル B 出力。 10 SENSEB チャンネル B 検出端子。 11 +VS 正電源。 12 SENSEA チャンネル A 検出端子。 13 OUTA チャンネル A 出力。 14 REFA チャンネル A リファレンス電圧入力。 Rev. B 説明 － 7/20 － AD8276/AD8277 代表的な性能特性 特に指定がない限り、VS = ±15 V、TA = 25°C、RL = 10 kΩ (グラウンドへ接続)、G = 1 のディファレンス・アンプ構成。 600 80 N = 2042 MEAN = –2.28 SD = 32.7 60 40 SYSTEM OFFSET (µV) NUMBER OF HITS 500 400 300 200 20 0 –20 –40 –60 100 –100 0 100 200 300 SYSTEM OFFSET VOLTAGE (µV) –100 –50 07692-005 –200 –20 –5 10 25 40 55 70 85 TEMPERATURE (°C) 図 7. システム・オフセット電圧の分布 400 –35 07692-008 –80 0 –300 図 10.システム・オフセットの温度特性、25°C で正規化 N = 2040 MEAN = –0.87 SD = 16.2 20 15 300 GAIN ERROR (µV/V) NUMBER OF HITS 10 200 100 5 0 –5 –10 –15 –20 –30 0 30 60 90 CMRR (µV/V) REPRESENTATIVE DATA –30 –50 –35 –20 –5 10 07692-006 –60 25 40 55 70 85 90 TEMPERATURE (°C) 図 8.同相モード除去比の分布 07692-009 –25 0 –90 図 11.ゲイン誤差の温度特性、25°C で正規化 4 10 2 0 VS = ±15V –2 –4 –30 –6 –40 REPRESENTATIVE DATA –8 –50 –35 –20 –5 10 25 40 55 70 TEMPERATURE (°C) 85 90 –50 100 VS = +2.7V 1k 10k 100k 1M 10M FREQUENCY (Hz) 図 9.CMRR の温度特性、25°C で正規化 Rev. B –20 図 12.ゲインの周波数特性、VS = ±15 V、+2.7 V － 8/20 － 07692-010 GAIN (dB) –10 07692-007 CMRR (µV/V) 0 AD8276/AD8277 120 8 VS = ±15V 6 COMMON-MODE VOLTAGE (V) 100 60 40 20 VS = 5V 4 2 0 VS = 2.7V –2 10 100 1k 10k 100k 1M FREQUENCY (Hz) –6 –0.5 07692-011 1 3.5 4.5 8 COMMON-MODE VOLTAGE (V) 100 80 –PSRR PSRR (dB) 2.5 5.5 図 16.出力電圧対入力同相モード電圧 5 V 電源と 2.7 V 電源、VREF = 電源中心 120 60 +PSRR 40 20 VREF = 0V VS = 5V 6 4 2 VS = 2.7V 0 1 10 100 1k 10k 100k 1M 07692-012 –2 FREQUENCY (Hz) –4 –0.5 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 OUTPUT VOLTAGE (V) 図 17.出力電圧対入力同相モード電圧、5 V 電源と 2.7 V 電源、 VREF = 0 V 図 14.PSRR の周波数特性 30 +VS VS = ±15V –0.1 20 OUTPUT VOLTAGE SWING (V) REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES COMMON-MODE VOLTAGE (V) 1.5 OUTPUT VOLTAGE (V) 図 13.CMRR の周波数特性 0 0.5 07692-014 –4 07692-015 CMRR (dB) 80 0 VREF = MIDSUPPLY 10 VS = ±5V 0 –10 –20 –0.2 –0.3 –0.4 TA = –40°C TA = +25°C TA = +85°C TA = +125°C +0.4 +0.3 +0.2 –10 –5 0 5 10 OUTPUT VOLTAGE (V) 15 20 –VS 07692-013 –15 4 6 8 10 12 14 16 SUPPLY VOLTAGE (±VS) 図 15.出力電圧対入力同相モード電圧 ±15 V 電源と±5 V 電源 Rev. B 2 図 18.様々な温度でのチャンネルあたりの 電源電圧対出力電圧振幅 RL = 10 kΩ － 9/20 － 18 07692-016 +0.1 –30 –20 AD8276/AD8277 180 +VS –0.4 170 –0.6 SUPPLY CURRENT (µA) –0.8 –1.0 TA = –40°C TA = +25°C TA = +85°C TA = +125°C –1.2 +1.2 +1.0 +0.8 +0.6 150 140 2 4 6 8 10 12 14 16 18 SUPPLY VOLTAGE (±VS) 120 0 2 4 6 8 10 12 14 18 16 SUPPLY VOLTAGE (±V) 07692-020 +0.2 –VS 160 130 +0.4 07692-017 OUTPUT VOLTAGE SWING (V) REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES –0.2 図 22. 両電源電圧対チャンネルあたりの電源電流、VIN = 0 V 図 19.様々な温度でのチャンネルあたりの 電源電圧対出力電圧振幅、RL = 2 kΩ 180 +VS OUTPUT VOLTAGE SWING (V) REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES 170 SUPPLY CURRENT (µA) –4 –8 TA = –40°C TA = +25°C TA = +85°C TA = +125°C +8 160 150 140 130 10k 100k LOAD RESISTANCE (Ω) 07692-018 120 –VS 1k 0 5 10 15 20 25 30 40 35 SUPPLY VOLTAGE (V) 07692-021 +4 図 23.単電源電圧対チャンネルあたりの電源電流 VIN = 0 V、VREF = 0 V 図 20.様々な温度での RL 対出力電圧振幅、VS = ±15 V +VS 250 VREF = MIDSUPPLY 200 –1.0 SUPPLY CURRENT (µA) OUTPUT VOLTAGE SWING (V) REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES –0.5 –1.5 –2.0 TA = –40°C TA = +25°C TA = +85°C TA = +125°C +2.0 +1.5 150 VS = ±15V 100 VS = +2.7V 50 +1.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 OUTPUT CURRENT (mA) 0 –50 07692-019 –VS –10 10 30 50 70 90 110 TEMPERATURE (°C) 図 21.様々な温度での IOUT 対出力電圧振幅、VS = ±15 V Rev. B –30 図 24. チャンネルあたりの電源電流の温度特性 － 10/20 － 130 07692-022 +0.5 AD8276/AD8277 30 25 SHORT-CIRCUIT CURRENT (mA) 20 15 5V/DIV ISHORT+ 10 11.24 µs TO 0.01% 13.84µs TO 0.001% 5 0 0.002%/DIV –5 –10 40µs/DIV –30 –10 10 30 50 70 90 110 130 TEMPERATURE (°C) TIME (µs) 07692-023 –20 –50 07692-026 ISHORT– –15 図 28.大信号パルス応答とセトリング・タイム 10 V ステップ、VS = ±15 V 図 25.チャンネルの短絡電流の温度特性 1.4 1.2 –SR SLEW RATE (V/µs) 1.0 1V/DIV +SR 0.8 4.34 µs TO 0.01% 5.12µs TO 0.001% 0.6 0.002%/DIV 0.4 40µs/DIV –30 –10 10 30 50 70 90 110 130 TEMPERATURE (°C) TIME (µs) 07692-024 0 –50 図 26.スルーレートの温度特性、VIN = 20 V p-p、1 kHz 07692-027 0.2 図 29.大信号パルス応答とセトリング・タイム 2 V ステップ、VS = 2.7 V 8 4 2 0 2V/DIV NONLINEARITY (2ppm/DIV) 6 –2 –4 –8 –6 –4 –2 0 2 4 6 8 OUTPUT VOLTAGE (V) 10 10µs/DIV 図 27.ゲイン非直線性、VS = ±15 V、RL ≥ 2 kΩ Rev. B 図 30.大信号ステップ応答 － 11/20 － 07692-028 –8 –10 07692-025 –6 AD8276/AD8277 30 40 VS = ±15V 35 25 ±2V OUTPUT VOLTAGE (V p-p) 30 OVERSHOOT (%) 20 15 10 VS = ±5V ±5V 25 20 ±18V ±15V 15 10 5 1k 10k 100k 1M FREQUENCY (Hz) 0 100 07692-029 0 100 200 250 300 350 400 CAPACITIVE LOAD (pF) 図 31.最大出力電圧の周波数特性、VS = ±15 V、±5 V 図 34.容量負荷対小信号オーバーシュート、RL ≥ 2 kΩ 5.0 4.5 150 07692-051 5 1k VS = 5V OUTPUT VOLTAGE (V p-p) 4.0 NOISE (nV/ Hz) 3.5 3.0 2.5 VS = 2.7V 2.0 100 1.5 1.0 1k 10k 100k 1M FREQUENCY (Hz) 10 0.1 07692-030 0 100 1 10 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 図 32.最大出力電圧の周波数特性、VS = 5 V、2.7 V 1µV/DIV 20mV/DIV 図 35.電圧ノイズ密度の周波数特性 CL = 100pF CL = 200pF 1s/DIV 図 33.様々な容量負荷での小信号ステップ応答 Rev. B 図 36.0.1 Hz～10 Hz の電圧ノイズ － 12/20 － 07692-035 CL = 470pF 40µs/DIV 07692-050 CL = 300pF 07692-034 0.5 AD8276/AD8277 160 NO LOAD 140 CHANNEL SEPARATION (dB) 10kΩ LOAD 120 2kΩ LOAD 100 1kΩ LOAD 80 60 40 0 1 10 100 1k 10k FREQUENCY (Hz) 100k 07692-055 20 図 37.チャンネル・セパレーション Rev. B － 13/20 － AD8276/AD8277 動作原理 AC性能 回路説明 AD8276/AD8277 の各チャンネルは、低消費電力低ノイズのオペ アンプとレーザ・トリムされた 4 個の内蔵抵抗から構成されて います。これらの抵抗を外部で接続して、ディファレンス、非 反転、反転などの多様なアンプ構成を行うことができます。 AD8276/AD8277 の内蔵抵抗を利用して、ディスクリート・デザ インに比べて、小型、低価格、優れた AC 性能/DC 性能などの 利点を提供します。 +VS AD8276 40kΩ 40kΩ 5 SENSE 6 OUT 1 REF 4 –VS 入力電圧範囲 図 38.機能ブロック図 DC性能 オペアンプ回路の多くのDC性能は、周辺の抵抗精度に依存しま す。重ね合わせの原理を使って代表的なディファレンス・アン プ回路を解析すると、図 39に示すように、出力電圧は次のよう になります。 V OUT AD8276/AD8277 は、電源レールより大きな入力電圧を測定する ことができます。内蔵抵抗により電圧を分圧して内蔵オペアン プに入力するため、オペアンプ入力に対する保護機能も提供し ています。図 39 に、ディファレンス・アンプ構成で分圧が機能 する例を示します。AD8276/AD8277 が正しく測定するためには、 内蔵オペアンプの入力ノードでの入力電圧は、正電源レールか ら 1.5 V下側にあり、かつ負電源レールより 0.1 V上側にある必 要があります。詳細については、電源のセクションを参照して ください。 R2 (V ) R1 + R2 IN+ R2 1 R4 V IN R4 V IN R1 R2 R3 R3 R4 VIN– この式は、AD8276/AD8277 のゲイン精度と同相モード除去比が 主に抵抗比の一致により決定されることを示しています。1 個の 抵抗に 0.1% の不一致があっても、G = 1 のディファレンス・アン プで CMRR が 66 dB に低下します。 VIN+ R4 V IN V I N R3 R2 (V ) R1 + R2 IN+ 図 39.差動アンプ構成での電圧分割 AD8276/AD8277 は入力に ESD ダイオードを内蔵して、過電圧 保護機能を提供しています。この機能により外付け保護回路の 追加が不要になり、システムを強固にすることができるので、 システム・デザインが簡素化されます。 ただし、抵抗の次の比が一致する場合です。 R2 R4 R1 R3 AD8276/AD8277 の抵抗は正確に一致するようにレーザ・トリム されています。このため、AD8276/AD8277 はディスクリート・ ソリューションに比べて優れた性能を提供し、広い温度範囲で でも優れた CMRR、ゲイン精度、ゲイン・ドリフトが可能にな っています。 Rev. B R1 R2 ディファレンス・アンプの出力電圧式は次のように簡素化されま す。 V OUT R3 07692-033 40kΩ 07692-031 IN+ 3 40kΩ AD8276/AD8277 の駆動 AD8276/AD8277 の駆動は、低インピーダンス・ソース(例えば 別アンプ)から行うように注意する必要があります。数 kΩ のソ ース抵抗であっても抵抗比のバランスが損なわれることがある ため、AD8276/AD8277 のゲイン精度と同相モード除去比が大幅 に低下します。すべての構成で入力抵抗は数 kΩ あるため、 AD8276/AD8277 はソースからの高電流駆動を必要としないので、 駆動が容易になります。 7 IN– 2 部品サイズとパターン長は、PCB と比べると IC 内でははるか に小さいため、対応する寄生要素も小さくなります。このため、 AD8276/ AD8277 の AC 性 能 は 良 く な り ま す 。 例 え ば 、 AD8276/AD8277 オペアンプの正と負の入力ピンは、意図的に外 部ピンに接続されていません。これらのノードを PCB ボードの パターンに接続しないことにより、容量を小さく維持すること ができるので、周波数に対するループ安定性と同相モード除去 比を向上させることができます。 デバイスのすべての入力の電圧範囲は、+VS − 40 V～−VS + 40 V です。例えば、±10 V 電源で、入力電圧は最大±30 V が可能です。 +VS − 40 V～−VS + 40 V の入力限界を超えないように注意して、 デバイスに対する損傷を避ける必要があります。 － 14/20 － AD8276/AD8277 電源 AD8276/AD8277 は非常に広い範囲の電源電圧で極めて優れた動 作をします。適切なセットアップ条件下では、2 V～36 V の単電 源で動作することができます。 AD8276/AD8277 は単電源と両電源で仕様が規定されていますが、 不平衡電源ででも使うことができます(例えば−VS = −5 V、+VS = 20 V)。2 つの電源の差を 36 V 以下に維持する必要があります。 正電源レールは負電源およびリファレンス電圧より少なくとも 2 V 高い必要があります。 最適性能を得るためには、内部オペアンプのバイアスを正しく 行うようセットアップ条件に注意する必要があります。オペア ンプの内部入力端子は正しく動作するために十分な電圧ヘッド ルームを持つ必要があります。デバイスの正しい動作のために は、正電源レールとオペアンプ入力端子の間に少なくとも 1.5 V が必要です。この関係は次式で表されます。 R1 (V ) R1 + R2 REF R4 R3 R1 VREF R1 (V ) R1 + R2 REF 例えば、+VS = 2 V 単電源で動作し、VREF = 0 Vの場合、図 40か ら、オペアンプの入力端子は 0 Vにバイアスされて、1.5 V 以上 のヘッドルームを必要とすることが判ります。ただし、同じ条件 でVREF = 1 Vの場合、オペアンプの入力端子は 0.5 Vにバイアスさ れるため、必要とされる 1.5 V ヘッドルームに一致します。この セットアップでは、非反転入力で実用的な電圧振幅を確保する ことができません。このため、電源電圧を高くするか、または VREF を低くして正しい動作に戻す必要があります。 Rev. B 07692-032 R2 R1 V REF V S 1.5 V R1 R2 図 40. 内蔵オペアンプ入力に十分な電圧ヘッドルームを確保 AD8276/AD8277 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。0.1 μF のバイパス・コンデンサを各電源ピンとグラウンドの間に、 各電源ピンのできるだけ近くに接続する必要があります。また、 10 μF のタンタル・コンデンサも各電源とグラウンドの間に接続 する必要があります。このコンデンサは電源ピンから離れて配 置することができ、他の高精度 IC と共用することができます。 － 15/20 － AD8276/AD8277 アプリケーション情報 構成 IN AD8276/AD8277 では複数の構成が可能です(図 42～図 46参照)。 これらのすべての構成は、内蔵の一致した抵抗に依存しているた め、優れたゲイン精度とゲイン・ドリフトが得られます。図 43 に、非反転入力で電源中心をリファレンス電圧としたディファ レ ン ス ・ ア ン プ と し て の AD8276/AD8277 を 示 し ま す 。 AD8276/AD8277 をレベル・シフタとして使い、これは電源中心 をリファレンスとする単電源アプリケーションに適しています。 1 40kΩ 07692-040 VOUT = –VIN 図 44.反転アンプ、ゲイン = −1 2 40kΩ 40kΩ 5 OUT 6 3 40kΩ 40kΩ 1 07692-041 IN AD8276 REF OUT 6 40kΩ CORRECT AD8276 5 3 40kΩ 他の入力の場合と同様に、リファレンスを低インピーダンス・ ソースから駆動して、内部抵抗比を維持する必要があります。 低消費電力低ノイズの OP1177 をリファレンスとして使用した 例を 図 41に示します。 INCORRECT 2 40kΩ REF V VOUT = VIN V + 図 45.非反転アンプ、ゲイン = 1 OP1177 07692-037 – 2 40kΩ 40kΩ 5 図 41.REF ピンの駆動 OUT 6 1 40kΩ IN 40kΩ 3 40kΩ 5 VOUT = 2VIN OUT 6 07692-042 –IN 2 40kΩ 図 46.非反転アンプ、ゲイン = 2 1 VOUT = VIN+ − VIN− 差動出力 図 42.ディファレンス・アンプ、ゲイン = 1 2 40kΩ 40kΩ 5 6 +IN 3 40kΩ VOUT = VIN+ − VIN− 40kΩ OUT 1 VREF = MIDSUPPLY 07692-039 –IN 差動A/Dコンバータへの入力のように、性能を向上させるため 差動信号を必要とするシステムがあります。 図 47 に、AD8226 計装アンプからのシングルエンド出力を差動信号へ変換する際 のAD8276/AD8277 の使い方を示します。 AD8276 の反転入力の 内部抵抗は一致しているため、差動信号を発生する際のゲイン精 度は高くなります。特に単電源で動作する場合または電源変動 がある環境で、非反転入力の抵抗を同相モード電圧を電源中心 に正確に設定し追従させる分圧器として使うことができます。 非反転入力の抵抗を短絡させて、適切なバイアス電圧に設定す ることもできます。図 47に示すVBIAS = VCM ノードは、ピンに接 続されていないのでAD8276 の内部であることに注意してくだ さい。 +IN 図 43.ディファレンス・アンプ、ゲイン = 1、 リファレンス = 電源中心 –IN AD8226 VREF R R VS + AD8276 +OUT R R VS– VBIAS = VCM –OUT 07692-043 40kΩ 07692-038 +IN 3 40kΩ 図 47. 同相モード電圧リファレンスに電源トラッキング機能が 付いた差動出力 Rev. B － 16/20 － AD8276/AD8277 AD8226 の差動出力電圧と同相モード電圧は次式で表されます。 V+ V+ VDIFF_OUT = V+OUT − V−OUT = GainAD8226 × (V+IN – V−IN) 1 10 VCM = (VS+ − VS−)/2 = VBIAS 2 9 詳細については、AD8226 データシートを参照してください。 +VS 3 8 4 7 5 REF 11 AD8277 40kΩ 40kΩ 5 2 40kΩ 6 3 40kΩ 6 40kΩ ADR821 V– 7 R2 2N3904 R1 1 AD8276 40kΩ RLOAD 4 12 07692-046 –IN 2 –2.5V IO = 2.5V(1/40kΩ + 1/R1) R1 = R2 13 3 6 40kΩ 40kΩ 40kΩ 40kΩ 電圧と電流のモニタリング 14 電圧と電流のモニタリングは、電力ラインの計測、電力ライン の保護、モーター・コントロール・アプリケーション、バッテ リ・モニタリングのアプリケーションで重要です。AD8276/ AD8277 を使って、システム内の電圧と電流をモニタすること ができます(図 50参照)。AD8276/AD8277 によりモニタされる信 号が危険レベルを上回るか下回ると、回路イベントがトリガさ れて、状況を直すか、または警告を発生させることができます。 10 9 5 図 49.定電流源 40kΩ 40kΩ –OUT 8 4 –VS AD8276 07692-056 +IN +OUT I1 R 図 48.AD8277 の差動出力構成 AD8276 AD8277 の 2 個のディファレンス・アンプを使って差動出力を 構成することができます(図 48参照)。 この差動出力構成は、ス トレーン・ゲージの励起やシングルエンド/差動変換のような 種々のアプリケーションに適しています。差動出力電圧はゲイ ン = 2 で、次式で表されます。 I3 R IC AD8276 VDIFF_OUT = V+OUT − V−OUT = 2 × (V+IN – V−IN) V1 R V3 R VC R 電流源 8:1 OP1177 ADC AD8276 AD8276 は高い電流出力を可能にするレール to レール出力機能 を持っています。 AD8276 07692-057 AD8276 ディファレンス・アンプは、電圧/電流コンバータの一 部または高精度定電流源として使うことができます(図 49)。 AD8276 のような統合高精度ソリューションを使うと、ディス クリート・ソリューションに比べて、優れた省スペース、ゲイン 精度、温度ドリフトの利点が得られます。誤差と温度ドリフト を小さくするため内蔵抵抗は厳しく一致させています。外付け 抵抗R1 とR2 が一致しない場合、システム内で大きな誤差原因 になるため、性能を維持するため高精度抵抗の使用が推奨され ます。ADR821 は高精度リファレンス電圧と内蔵オペアンプを 提供するため、これもシグナル・チェーンの誤差を小さくしま す。 図 50. AD8276 を使用した 3 相電力ライン保護での電圧と電流 のモニタリング 図 50 に、3 相電源の電圧と電流のモニタでのAD8276 の使用方 法例を示します。I1 ～I3 は各相でモニタ対象となる電流で、V1 ～V3 は各相でモニタ対象となる電圧です。ICとVC はコモンすな わちゼロ・ラインです。カプラーまたはトランスが電力ライン をフロントエンド回路へインターフェースして、減衰、アイソ レーション、保護機能を提供します。 電流モニタリング側では、電流トランス (CT)が電力ラインの電 流をステップダウンさせて、高電圧と高電流ラインからフロン トエンド回路をアイソレーションします。各ディファレンス・ アンプの入力間にはシャント抵抗があり、これにより電流を電 圧へ変換します。抵抗値は、カプラーまたはトランスの特性と AD8276 の入力電圧範囲により決定されます。 Rev. B － 17/20 － AD8276/AD8277 AD8276 は電力ラインの電圧と電流をモニタするだけでなく、 入力に現れる非常に高い同相モード電圧を除去することもでき ます。また、AD8276 は入力電圧で差動/シングルエンド変換も 行います。AD8276 の 80 kΩ の差動入力インピーダンスは、入 力信号の負荷にならないほどの十分な大きさです。 ISH AD8276 RSH 07692-058 VOUT = ISH × RSH 図 51.AD8276 によるシャント抵抗を使用した電流モニタリング 図 51 に、小さいシャント抵抗を通して電流をモニタする際の AD8276 の使い方を示します。これは、モーター・コントロー ル (電流検出)やバッテリ・モニタリングのような電源クリティ カルなアプリケーションで有効です。 計装アンプ AD8276/AD8277 を 低消費電力低価格の計装アンプのビルディン グ・ブロックとして使うことができます。計装アンプは高いイ ンピーダンス入力と高い同相モード除去比を提供します。 AD8276 と アナログ・デバイセズの低消費電力アンプ (表 8参照) の組み合わせは、 電源クリティカルなシステムに適する高精度 で電力効率の高い電圧計測ソリューションを提供します。 表 8.低消費電力オペアンプ Op Amp (A1, A2) Features AD8506 AD8607 AD8617 AD8667 Dual micropower op amp Precision dual micropower op amp Low cost CMOS micropower op amp Dual precision CMOS micropower op amp デュアル・ オペアンプは一致した性能を持ち温度に対して互い に追従するため、ハイ・インピーダンス入力に対してはデュア ル・ オペアンプを使うことが望まれます。 AD8276 ディファレ ンス・アンプは、各入力オペアンプが互いに一致している場合 これらからの同相モード 誤差を相殺させます。計装アンプの差 動ゲイン精度 は、各入力帰還抵抗 (RF) 間の一致度に比例します。 計装アンプの CMRR は、 差動ゲインが高くなると 大きくなり ますが(1 + 2RF/RG)、ゲインが高くなると同相モード電圧範囲が 小さくなります。この構成で正しく動作させるためには両電源 を使う必要があることに注意してください。 デザインのアイデアと考慮事項については A Designer’s Guide to Instrumentation Amplifiersを参照してください。 RTD 抵抗温度検出器 (RTD)は、工業用制御システムでリモート測定 されます。RTD をコントローラへ接続する配線長により、大き なコストと計測値への抵抗誤差が加わります。AD8276 ディフ ァレンス・アンプは、リモート 3 線式 RTD システムで配線抵抗 から発生する誤差の測定で有効であり、配線から発生する誤差 を相殺させることができます。優れたゲイン・ドリフトにより、 広い温度範囲で正確な計測と安定な性能を提供します。 A1 40kΩ RF RL2 40kΩ 40kΩ VOUT RL3 40kΩ RF 40kΩ Σ-Δ ADC AD8276 VOUT AD8276 REF VOUT = (1 + 2RF/RG) (VIN+ – VIN–) 図 53.3 線式 RTD ケーブル の抵抗誤差の測定 07692-045 RG 図 52.低消費電力高精度計装アンプ Rev. B 40kΩ 40kΩ 40kΩ A2 RL1 RT –IN +IN IEX － 18/20 － 07692-059 電圧モニタリング側では、ポテンシャル・トランス (PT) を使っ て、カップリングと電流アイソレーションを提供します。PT は 電力ラインの負荷となり、また電圧を測定可能なレベルへステ ップダウンさせます。AD8276 は電源電圧のほぼ 2 倍の入力電 圧を許容し、同時に内蔵 ESD ダイオードによる入力保護機能も 提供するため、強固なシステムの構築に役立ちます。 AD8276/AD8277 外形寸法 3.20 3.00 2.80 8 3.20 3.00 2.80 5.15 4.90 4.65 5 1 4 PIN 1 IDENTIFIER 0.65 BSC 0.95 0.85 0.75 15° MAX 1.10 MAX 6° 0° 0.40 0.25 0.80 0.55 0.40 0.23 0.09 100709-B 0.15 0.05 COPLANARITY 0.10 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA 図 54.8 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 5.00 (0.1968) 4.80 (0.1890) 8 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 4.00 (0.1574) 3.80 (0.1497) 図 55.8 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) Rev. B － 19/20 － AD8276/AD8277 8.75 (0.3445) 8.55 (0.3366) 4.00 (0.1575) 3.80 (0.1496) 8 14 1 7 1.27 (0.0500) BSC 0.25 (0.0098) 0.10 (0.0039) COPLANARITY 0.10 0.51 (0.0201) 0.31 (0.0122) 6.20 (0.2441) 5.80 (0.2283) 0.50 (0.0197) 0.25 (0.0098) 1.75 (0.0689) 1.35 (0.0531) SEATING PLANE 45° 8° 0° 0.25 (0.0098) 0.17 (0.0067) 1.27 (0.0500) 0.40 (0.0157) 060606-A COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-012-AB 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. 図 56.14 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-14) 寸法: mm (インチ) オーダー・ガイド Model 1 Temperature Range Package Description Package Option Branding AD8276ARMZ AD8276ARMZ-R7 AD8276ARMZ-RL AD8276ARZ −40°C to +85°C −40°C to +85°C −40°C to +85°C −40°C to +85°C 8-Lead MSOP 8-Lead MSOP, 7" Tape and Reel 8-Lead MSOP, 13" Tape and Reel 8-Lead SOIC_N RM-8 RM-8 RM-8 R-8 H1P H1P H1P AD8276ARZ-R7 −40°C to +85°C 8-Lead SOIC_N, 7" Tape and Reel R-8 AD8276ARZ-RL −40°C to +85°C 8-Lead SOIC_N, 13" Tape and Reel R-8 AD8276BRMZ AD8276BRMZ-R7 AD8276BRMZ-RL AD8276BRZ −40°C to +85°C −40°C to +85°C −40°C to +85°C −40°C to +85°C 8-Lead MSOP 8-Lead MSOP, 7" Tape and Reel 8-Lead MSOP, 13" Tape and Reel 8-Lead SOIC_N RM-8 RM-8 RM-8 R-8 AD8276BRZ-R7 −40°C to +85°C 8-Lead SOIC_N, 7" Tape and Reel R-8 AD8276BRZ-RL −40°C to +85°C 8-Lead SOIC_N, 13" Tape and Reel R-8 AD8277ARZ −40°C to +85°C 14-Lead SOIC_N R-14 AD8277ARZ-R7 −40°C to +85°C 14-Lead SOIC_N, 7" Tape and Reel R-14 AD8277ARZ-RL −40°C to +85°C 14-Lead SOIC_N, 13" Tape and Reel R-14 AD8277BRZ −40°C to +85°C 14-Lead SOIC_N R-14 AD8277BRZ-R7 −40°C to +85°C 14-Lead SOIC_N, 7" Tape and Reel R-14 AD8277BRZ-RL −40°C to +85°C 14-Lead SOIC_N, 13" Tape and Reel R-14 1 Z = RoHS 準拠製品。 Rev. B － 20/20 － H1Q H1Q H1Q