日本語参考資料 最新版英語データシートはこちら 真のレール to レール・バッファ内蔵 24 ビット、31.25k SPS、Σ-Δ ADC AD7172-2 データシート 概要 特長 AD7172-2 は、低い周波数帯域信号を対象とした、マルチプレ クス型の 2 または 4 チャンネル(完全差動またはシングルエ ンド)入力を持つ、高機能、低ノイズ、低消費電力の Σ-Δ ア ナログ・デジタル変換器(ADC)です。AD7172-2 の出力デ ータが完全に安定する最大チャンネル・スキャン・レート は、6.21 kSPS (161 µs)です。出力データ・レートは 1.25SPS~ 31.25kSPS の範囲です。 高速かつ柔軟な出力レート 1.25 SPS から 31.25 kSPS チャンネル・スキャン・データ・レート: 6.21kSPS/チャンネル(セトリング時間 161μs) 性能仕様 17.2 ノイズ・フリー・ビット@31.25kSPS 24 ノイズ・フリー・ビット@5SPS INL:±2ppm/FSR 50ms セトリングで 50 Hz 信号と 60 Hz 信号の除去:85dB 入力チャンネルがユーザー設定可能 2 つの完全差動又は 4 つのシングルエンド・チャンネル クロスポイント・マルチプレクサ リファレンス電圧を内蔵:2.5 V(ドリフト 2ppm/℃) 真のレール to レールのアナログ入力バッファとリファレンス 入力バッファ 内部または外部クロック 電源 AVDD1=3.0V から 5.5 V, AVDD2=IOVDD=2 V から 5.5 V AVDD1 と AVSS を±2.5V、もしくは±1.65V とする分離電 源も可能 ADC 消費電流:1.5 mA 動作温度範囲:-40℃~+105°C 3/4 線シリアル・デジタル・インターフェース (SCLK はシュミット・トリガ装備) シリアル・インターフェース: SPI/QSPI/MICROWIRE/DSP 互換 AD7172-2 は、主要なアナログ/デジタル信号処理ブロックを 内蔵しており、ユーザーは、SPI 経由で、使用する各アナロ グ入力チャンネルを個別に設定することができます。アナロ グ入力と外部リファレンス入力に内蔵されている、真のレー ル to レール・バッファにより高インピーダンス入力の駆動が 容易になっています。高精度、2.5V、低ドリフト(2ppm/℃) の内部バンド・ギャップ・リファレンスには、出力リファレ ンス・バッファが追加されているため、外部バッファを必要 とせず、外付け部品数を削減できます。 デジタル・フィルタにより、27.27SPS の出力データ・レート においては、50Hz および 60Hz の同時除去が可能です。ユー ザーは、アプリケーション毎に異なる各チャンネルの要求に 合わせて、異なったフィルタ・オプションを選択できます。 さらなるデジタル処理機能、例えば、オフセット調整やゲイ ン調整に関するレジスタを、チャンネルごとに設定可能で す。汎用 I/O(GPIO)は、ADC の変換タイミングと同期させ る外部マルチプレクサを制御します。 規定の動作温度範囲は-40℃~+105℃です。 AD7172-2 は 24 ピン TSSOP パッケージを採用しています。 なお、このデータシートでは、2 つの機能を持つピンに別の 名称が与えられている場合もありますが、その名称に該当す る機能のみによって参照されていることに注意して下さい。 アプリケーション プロセス・コントロール:PLC/DCS モジュール 温度計測および圧力計測 医療および科学関連のマルチ・チャンネル計測機器 クロマトグラフィ 機能ブロック図 図 1. Rev.0 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、それぞれの 所有者の財産です。 ※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。 © 2015 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 AD7172-2 データシート 目次 特長 ..................................................................................................1 汎用入出力 ................................................................................ 43 アプリケーション ..........................................................................1 外部マルチプレクサの制御 .................................................... 43 概要 ..................................................................................................1 遅延............................................................................................ 43 目次 ..................................................................................................2 16 ビット/24 ビット変換 ......................................................... 43 仕様 ..................................................................................................3 DOUT_RESET .......................................................................... 43 同期............................................................................................ 43 タイミング特性 ..........................................................................6 エラー・フラグ ........................................................................ 44 タイミング図 ..............................................................................7 ADC_ERROR ............................................................................ 44 絶対最大定格 ..................................................................................8 CRC_ERROR ............................................................................ 44 熱抵抗 ..........................................................................................8 REG_ERROR ............................................................................ 44 ピン配置およびピン機能説明 .......................................................9 ERROR 入力/出力 .................................................................... 44 代表的な性能特性 ........................................................................ 11 DATA_STAT .............................................................................. 44 ノイズ特性と分解能 .................................................................... 18 IOSTRENGTH ........................................................................... 45 評価開始にあたって .................................................................... 19 内部温度センサー .................................................................... 45 電源 ............................................................................................20 グラウンド接続とレイアウト .................................................... 46 デジタル通信 ............................................................................20 レジスタの一覧 ............................................................................ 47 AD7172-2 のリセット ...............................................................21 レジスタの詳細 ............................................................................ 48 構成概要 .................................................................................... 21 コミュニケーション・レジスタ ............................................ 48 回路説明 ........................................................................................26 ステータス・レジスタ ............................................................ 49 バッファ付きアナログ入力 .................................................... 26 ADC モード・レジスタ ........................................................... 50 クロスポイント・マルチプレクサ......................................... 26 インターフェース・モード・レジスタ ................................ 51 AD7172-2 リファレンス ...........................................................27 レジスタ・チェック ................................................................ 52 バッファされたリファレンス入力......................................... 28 データ・レジスタ .................................................................... 52 クロック・ソース .................................................................... 28 GPIO 設定レジスタ .................................................................. 53 外部水晶発振子 ........................................................................ 28 ID レジスタ .............................................................................. 54 デジタル・フィルタ .................................................................... 29 チャンネル・レジスタ 0 ......................................................... 54 Sinc5 + Sinc1 フィルタ .............................................................29 チャンネル・レジスタ 1 からチャンネル・レジスタ 3 ...... 55 Sinc3 フィルタ .......................................................................... 29 セットアップ・レジスタ 0 ..................................................... 56 シングル・サイクル・セトリング......................................... 30 強化された 50Hz/60Hz 除去フィルタ .................................... 33 セットアップ・レジスタ 1 からセットアップ・レジスタ 3 ................................................................................................... 56 動作モード .................................................................................... 36 フィルタ設定レジスタ 0 ......................................................... 57 連続変換モード ........................................................................ 36 フィルタ設定レジスタ 1 からフィルタ設定レジスタ 3 ...... 58 連続読み出しモード ................................................................37 オフセット・レジスタ 0 ......................................................... 58 シングル変換モード ................................................................38 オフセット・レジスタ 1 からオフセット・レジスタ 3 ...... 58 スタンバイ およびパワーダウン・モード ............................39 ゲイン・レジスタ 0 ................................................................. 58 キャリブレーション ................................................................39 ゲイン・レジスタ 1 からゲイン・レジスタ 3 ...................... 58 デジタル・インターフェース .....................................................40 外形寸法 ........................................................................................ 59 チェックサム保護 .................................................................... 40 オーダー・ガイド .................................................................... 59 CRC の計算 ............................................................................... 41 内蔵機能 ........................................................................................43 改訂履歴 10/14—Revision 0:Initial Version Rev.0 2 / 59 AD7172-2 データシート 仕様 特に指定のない限り、AVDD1 = 3.0 V から 5.5 V、AVDD2 = IOVDD = 2 V から 5.5 V、AVSS = DGND = 0 V、REF+ = 2.5 V、REF− = AVSS、MCLK=内部マスター・クロック=2 MHz、TMAX (−40℃ to +105℃) 表 1. Parameter ADC SPEED AND PERFORMANCE Output Data Rate (ODR) No Missing Codes 1 Resolution Noise Test Conditions/Comments Min Typ 1.25 24 Excluding sinc3 filter ≥ 15 kSPS 表 6 と、表 7 参照 Max Unit 31,250 SPS Bits ±5 ppm of FSR µV nV/℃ ppm of FSR ppm/°C 表 6 と、表 7 参照 ACCURACY Integral Nonlinearity (INL) ±2 Offset Error 2 Offset Drift Internal short Internal short ±40 ±65 Gain Error2 AVDD1 = 5 V ±5 ±45 ±0.2 ±0.5 Gain Drift REJECTION Power Supply Rejection Common-Mode Rejection At DC At 50 Hz, 60 Hz1 Normal Mode Rejection1 ANALOG INPUTS Differential Input Range Absolute AIN Voltage Limits1 Input Buffers Disabled Input Buffers Enabled Analog Input Current Input Buffers Disabled Input Current Input Current Drift Input Buffers Enabled Input Current Input Current Drift Crosstalk INTERNAL REFERENCE Output Voltage Initial Accuracy 3 AVDD1, AVDD2, VIN = 1 V V IN =0.1 V 98 95 120 20 Hz output data rate (post filter), 50 Hz ± 1 Hz and 60 Hz ± 1 Hz 50 Hz ± 1 Hz and 60 Hz ± 1 Hz Internal clock, 20 SPS ODR (post filter) External clock, 20 SPS ODR (post filter) dB dB 71 90 dB 85 90 dB ±VREF V VREF = (REF+) − (REF−) AVSS − 0.05 AVSS External clock Internal clock (±2.5% clock) 1 kHz input 100 nF external capacitor to AVSS REFOUT with respect to AVSS REFOUT, TA = 25℃ AVDD1 + 0.05 AVDD1 ±5 ±0.1 -120 nA nA/°C dB +0.12 V % of V ±2 ±5 ppm/°C ±3 ±10 ppm/°C +10 mA -10 Rev.0 3 / 59 V µA/V pA/V/°C nA/V/°C 2.5 AVDD1, AVDD2, (line regulation) ∆VOUT/∆ILOAD eN, 0.1 Hz to 10 Hz, 2.5 V reference V ±6 ±75 ±0.5 -0.12 Temperature Coefficient1 0°C~105°C -40℃~+105°C Reference Load Current, ILOAD Power Supply Rejection Load Regulation Voltage Noise dB 90 50 4.5 dB ppm/mA µV rms AD7172-2 Parameter Voltage Noise Density Turn-On Settling Time Short-Circuit Current, ISC EXTERNAL REFERENCE INPUTS Differential Input Range Absolute Voltage Limits1 Input Buffers Disabled Input Buffers Enabled REFIN Input Current Input Buffers Disabled Input Current Input Current Drift Input Buffers Enabled Input Current Input Current Drift Normal Mode Rejection1 Common-Mode Rejection TEMPERATURE SENSOR Accuracy Sensitivity BURNOUT CURRENTS Source/Sink Current GPIO (GPIO0, GPIO1) Input Mode Leakage Current1 Floating State Output Capacitance Output High Voltage, VOH1 Output Low Voltage, VOL1 Input High Voltage, VIH1 Input Low Voltage, VIL1 CLOCK Internal Clock Frequency Accuracy Duty Cycle Output Low Voltage, VOL Output High Voltage, VOH Crystal Frequency Startup Time External Clock (CLKIO) Duty Cycle1 LOGIC INPUTS Input High Voltage, VINH1 データシート Test Conditions/Comments eN, 1 kHz, 2.5 V reference 100 nF REFOUT capacitor Min Typ 215 200 25 Max Unit nV/√Hz µs mA VREF = (REF+) − (REF−) 1 2.5 AVDD1 V AVDD1 + 0.05 AVDD1 V AVSS − 0.05 AVSS V ±9 ±100 ±0.75 µA/V pA/V/°C nA/V/℃ ±100 ±0.25 nA nA/°C 95 dB After user calibration at 25°C ±2 477 °C µV/K Analog input buffers must be enabled With respect to AVSS ±10 µA External clock Internal clock See the Rejection parameter -10 +10 5 ISOURCE = 200 µA ISINK = 800 µA pF AVSS + 4 AVSS + 0.4 AVSS + 3 AVSS + 0.7 2 −2.5% +2.5% 50 0.4 0.8 × IOVDD 14 30 2 V ≤ IOVDD < 2.3 V 2 V ≤ IOVDD ≤ 2.3 V Hysteresis1 2.3 V ≤ IOVDD ≤ 5.5 V IOVDD ≥ 2.7 V 16.384 2.048 70 0.08 Rev.0 4 / 59 V V V V MHz % % V V MHz µs MHz % V 0.65 × IOVDD 0.7 × IOVDD 2.3 V ≤ IOVDD ≤ 5.5 V Input Low Voltage, VINL1 16 10 2 50 µA V 0.35 × IOVDD 0.7 0.25 V V V AD7172-2 データシート Parameter Test Conditions/Comments IOVDD < 2.7 V Min 0.04 -10 IOVDD ≥ 4.5 V, ISOURCE = 1 mA 0.8 × IOVDD 0.8 × IOVDD 0.8 × IOVDD Leakage Currents LOGIC OUTPUT (DOUT/RDY) Output High Voltage, VOH1 2.7 V ≤ IOVDD < 4.5 V, ISOURCE = 500 µA IOVDD < 2.7 V, ISOURCE = 200 µA Output Low Voltage, VOL1 Leakage Current Output Capacitance SYSTEM CALIBRATION1 Full-Scale (FS) Calibration Limit Zero-Scale Calibration Limit Input Span POWER REQUIREMENTS Power Supply Voltage AVDD1 to AVSS AVDD2 to AVSS AVSS to DGND IOVDD to DGND IOVDD to AVSS POWER SUPPLY CURRENTS 4 Full Operating Mode AVDD1 Current AVDD1 = 5 V Typical, 5.5 V Maximum AVDD1 = 3.3 V Typical, 3.6 V Maximum1 AVDD2 Current IOVDD Current Standby Mode Standby (LDO On) Power-Down Mode POWER DISSIPATION4 IOVDD ≥ 4.5 V, ISINK = 2 mA 2.7 V ≤ IOVDD < 4.5 V, ISINK = 1 mA IOVDD < 2.7 V, ISINK = 400 µA Floating state Floating state Typ Max 0.2 +10 Unit V µA V V V -10 0.4 0.4 0.4 +10 V V V µA pF 1.05 × FS V 10 -1.05 × FS V 0.8 × FS 2.1 × FS V 3.0 2 -2.75 2 5.5 5.5 0 5.5 6.35 V V V V V For AVSS < DGND All outputs unloaded, digital inputs connected to IOVDD or DGND AIN± and REF± buffers disabled; external reference AIN± and REF± buffers disabled; internal reference AIN± and REF± buffers enabled; internal reference Each buffer:AIN± and REF± AIN± and REF± buffers disabled; external reference AIN± and REF± buffers disabled; internal reference AIN± and REF± buffers enabled; internal reference Each buffer:AIN± and REF± External reference Internal reference External clock Internal clock External crystal 0.23 0.27 mA 0.4 0.48 mA 1.9 2.35 mA 0.38 0.15 0.19 mA mA 0.33 0.39 mA 1.65 2.1 mA 0.33 1 1.3 0.33 0.61 0.98 1.1 1.45 0.5 0.82 mA mA mA mA mA mA Reference off, total current consumption Reference on, total current consumption Full power-down, LDO, REF± 32 µA 420 µA Rev.0 1 5 / 59 10 µA AD7172-2 データシート Parameter Full Operating Mode Test Conditions/Comments Unbuffered, external clock and reference; AVDD1 = 3.3 V, AVDD2 = 2 V, IOVDD = 2 V Unbuffered, external clock and reference; all supplies = 5 V Unbuffered, external clock and reference; all supplies = 5.5 V Fully buffered, internal clock and reference (note that REFOUT has no load); AVDD1 = 3.3 V, AVDD2 = 2 V, IOVDD = 2 V Fully buffered, internal clock and reference (note that REFOUT has no load); all supplies = 5 V Fully buffered, internal clock and reference (note that REFOUT has no load); all supplies = 5.5 V Reference off, all supplies = 5 V Reference on, all supplies = 5 V Full power-down, all supplies = 5 V Full power-down, all supplies = 5.5 V Standby Mode Power-Down Mode Min Typ 3.16 Max 7.8 Unit mW mW 10.3 mW 9.27 mW 19.1 mW 25.4 mW 55 µW mW µW µW 160 2.1 5 これらの値は、出荷テストを行いませんが、設計および/または量産開始時のキャラクタライゼーション・データにより保証します。 システムもしくは内蔵ゼロスケールのキャリブレーション手順に従えば、オフセット誤差は、プログラムされた出力データ・レートにおけるノイズ・レベルとほぼ同等になります。シス テム・フルスケール・キャリブレーションは、ゲイン誤差をプログラムされた出力データ・レートのノイズ・レベルと同等レベルにまで減少させることができます。 3 この仕様は、MSL(Moisture Level)プリコンディショニングの影響を含んでいます。 4 これらの特性は、REFOUT ピンと、デジタル出力ピンに負荷が接続されていない時の仕様です。 1 2 タイミング特性 特に指定のない限り、IOVDD = 2 V から 5.5 V、DGND = 0 V、入力ロジック 0 = 0 V、入力ロジック 1 = IOVDD、CLOAD = 20 pF。 表2 Parameter SCLK t3 t4 READ OPERATION t1 Limit at TMIN, TMAX Unit Test Conditions/Comments 1, 2 25 25 ns min ns min SCLK high pulse width SCLK low pulse width 0 ns min ACSA falling edge to DOUT/ARDYA active time ns max ns max ns min ns max ns max ns min IOVDD = 4.75 V to 5.5 V IOVDD = 2 V to 3.6 V SCLK active edge to data valid delay 4 IOVDD = 4.75 V to 5.5 V IOVDD = 2 V to 3.6 V t5 15 40 0 12.5 25 2.5 Bus relinquish time after CS inactive edge t6 20 0 ns max ns min SCLK inactive edge to CS inactive edge 10 ns min SCLK inactive edge to DOUT/RDY high/low WRITE OPERATION t8 0 ns min t9 t10 t11 8 8 5 ns min ns min ns min CS falling edge to SCLK active edge setup time4 Data valid to SCLK edge setup time Data valid to SCLK edge hold time t2 3 t7 5 CS rising edge to SCLK edge hold time 1 初期リリース時にサンプル・テストにより適合性を保証。 図 2 及び図 3 参照。 3 このパラメータは、出力が V OL もしくは VOH を横切るために要する時間で定義されています。 4 SCLK のアクティブ・エッジとは、SCLK の立ち下がりエッジを意味します。 5 データ・レジスタを読み出した後、DOUT/RDY はハイ・レベルに戻ります。シングル変換モードおよび連続変換モードで、DOUT/RDY がハイ・レベルの間に、必要ならば、同一データを 再度読み出すことができますが、2 回目以降の読み出しは次の出力更新が近いところで読み出さないように注意してください。連続読み出しモードでは、デジタル・ワードは 1 回しか読み 出すことができません。 2 Rev.0 6 / 59 AD7172-2 データシート タイミング図 CS (I) t6 t1 t5 MSB DOUT/RDY (O) LSB t7 t2 t3 12672-003 SCLK (I) t4 I = INPUT, O = OUTPUT 図 2. 読み出しサイクルのタイミング図 CS (I) t11 t8 SCLK (I) t9 t10 MSB LSB 12672-004 DIN (I) I = INPUT, O = OUTPUT 図 3. 書き込みサイクルのタイミング図 Rev.0 7 / 59 AD7172-2 データシート 絶対最大定格 特に指定のない限り、TA = 25℃。 表 3. 熱抵抗 Parameter Rating AVDD1, AVDD2 to AVSS -0.3 V~+6.5 V θJA は、表面実装用 JEDEC テスト・ボードにハンダ付けされ たデバイスで規定されています。 AVDD1 to DGND -0.3 V~+6.5 V IOVDD to DGND -0.3 V~+6.5 V IOVDD to AVSS -0.3 V~+7.5 V AVSS to DGND -3.25 V~+0.3 V Analog Input Voltage to AVSS -0.3 V~AVDD1 + 0.3 V Reference Input Voltage to AVSS -0.3 V~AVDD1 + 0.3 V Digital Input Voltage to DGND -0.3 V~IOVDD + 0.3 V Digital Output Voltage to DGND -0.3 V~IOVDD + 0.3 V 10 mA -40℃~+105°C Analog Input/Digital Input Current Operating Temperature Range Storage Temperature Range Maximum Junction Temperature Lead Soldering, Reflow Temperature ESD Rating (HBM) 表 4.熱抵抗 θJA Unit 1 層 JEDEC ボードの場合 149 °C/W 2 層 JEDEC ボードの場合 81 °C/W Package Type 24 ピン TSSOP ESD の注意 -65°C~+150°C 150°C 260°C 4 kV 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 節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.0 8 / 59 AD7172-2 データシート AIN4 1 24 AIN3 REF– 2 23 AIN2 REF+ 3 22 AIN1 REFOUT 4 21 AIN0 REGCAPA 5 20 GPIO1 AD7172-2 19 TOP VIEW (Not to Scale) GPIO0 18 REGCAPD AVSS 6 AVDD1 7 AVDD2 8 17 DGND XTAL1 9 16 IOVDD XTAL2/CLKIO 10 15 SYNC/ERROR DOUT/RDY 11 14 CS DIN 12 13 SCLK 12672-002 ピン配置およびピン機能説明 図 4.ピン配置 表 5.ピン機能の説明 Type Pin No. 1 Mnemonic AIN4 1 Description AI アナログ入力 4。アナログ入力 4 は、クロスポイント・マルチプレクサ経由で ADC に接 続されます。 2 REF− AI リファレンス入力、負側入力ピン。REF - への入力電圧範囲は AVSS から AVDD1 - 1V です。 3 REF + AI リファレンス入力、正側入力ピン。外部リファレンス電圧は、REF+ と REF−に与えて 下さい。REF + への入力電圧範囲は、AVSS+1V から AVDD1 です。このデバイスは、1V から AVDD1 の振幅を基準として動作します。 4 REFOUT AO バッファ付き内部リファレンス電圧:出力は 2.5V で、AVSS を基準としています。 5 REGCAPA AO アナログ LDO レギュレータ出力。このピンを 1μF と 0.1μF のコンデンサを使って AVSS へデカップリングして下さい。 6 AVSS P 負のアナログ電源。電源電圧範囲は 0 から-2.75V で、通常は 0V に設定してください。 7 AVDD1 P アナログ電源 1。この電圧は、AVSS を基準として、3.3V または 5V±10%にして下さ い。 8 AVDD2 P アナログ電源 2。この電圧は、AVSS を基準として、2V から 5.5 V の範囲に設定して下 さい。 9 XTAL1 AI 水晶発振子用入力 1 10 XTAL2/CL KIO AI/ DI/O 水晶発振子用入力 2/クロック入力、またはクロック出力。どちらの機能として動作させ るかは、ADCMODE レジスタ内の CLOCKSEL ビットで設定します。MCLK(マスタ ー・クロック)源の選択には、以下の 4 つのオプションがあります。 内部発振器:外部への出力無し 内部発振器出力:XTAL2/CLKIO へ出力。これは、IOVDD のロジック・レベルで動作し ます。 外部クロック: XTAL2/CLKIO。入力へは、IOVDD ロジック・レベルの信号を与えて下 さい。 外付け水晶発振子:XTAL1 と XTAL2/CLKIO ピンとの間に接続します。 11 DOUT/ RDY DO シリアル・データ出力/データ・レディ出力。DOUT/RDY は 2 つの機能を有します。 ADC の出力シフト・レジスタにアクセスするときは、シリアル・データ出力ピンとして 機能します。出力シフト・レジスタには、内蔵のデータ・レジスタまたはコントロー ル・レジスタからのデータが格納されています。データ・ワード/コントロール・ワード 情報が SCLK の立ち下がりエッジで、DOUT/RDY ピンに送られ、SCLK の立ち上がりエ ッジで有効になります。 CS が、ハイ・レベルの時、DOUT/ RDY 出力はスリーステート になります。 CS が、ロー・レベルの時、DOUT/ RDY は、データ・レディー・ピンとし て機能し、変換完了をロー・レベルで示します。変換後、もしデータが読み出されなか った場合、このピンは次のデータ更新の直前にハイ・レベルになり、次の更新が完了す るまでハイ・レベルを維持します。DOUT/RDY の立ち下がりエッジは、プロセッサに対 する割り込みとして使われ、有効なデータが準備できていることを示します。 A A A A A A Rev.0 9 / 59 A A AD7172-2 データシート Type Pin No. 12 Mnemonic DIN 1 13 SCLK DI シリアル・クロック入力。このシリアル・クロック入力は、デバイスとの双方向データ 転送の同期用です。SCLK にはシュミット・トリガ入力が内蔵されているため、光アイ ソレーション・アプリケーションのインターフェースにも適応しています。 CS DI チップ・セレクト入力。アクティブ・ローのロジック入力。このチップへのアクセスを 指定するときに使います。 CS は、シリアル・バス上に複数のデバイスが存在し、システ ムが特定のデバイスを選択するときに使います。 CS がロー・レベルになると、デバイス との通信を CLK、DIN、DOUT を使った 3 線で行えるようになります。 CS が、ハイ・レ ベルの時、DOUT/ RDY 出力はスリーステートになります。 14 A DI Description ADC の入力シフト・レジスタに対するシリアル・データ入力。このシフト・レジスタ内 のデータは、デバイス内のコントロール・レジスタに転送されます。該当するレジスタ は、コミュニケーション・レジスタのレジスタ・アドレス(RA)ビットにより指定され ます。データは、SCLK の立ち上がりエッジに同期して入力されます。 A A A A A A 15 SYNC / ERROR A A DI/O A A A 同期入力または、エラー入出力。このピンの機能は、GPIOCON レジスタで、ロジック 入力とロジック出力との切り替えができます。同期入力( SYNC )がイネーブルの時、 このピンを使って複数のAD7172-2 間のデジタル・フィルタとアナログ変調器との同期 を可能にします。詳細は、「同期」セクションを参照して下さい。同期入力がディスエ ーブルの時、このピンは、以下に示す 3 つのモードの内、どれか 1 つの機能を持ちま す。 A A アクティブ・ローのエラー入力モード:このモードは、ステータス・レジスタの ADC_ERROR ビットで設定できます。 アクティブ・ローのオープンドレイン・エラー出力モード:ステータス・レジスタのエ ラー・ビットのデータが、ERROR 出力に反映されます。複数デバイスの SYNC /ERROR ピンを、共通のプルアップ抵抗で接続すると、どのデバイスでエラーが起きて もそれを検出することができます。 汎用出力モード:このピンの状態は、GPIOCON レジスタの ERR_DAT ビットによって 制御されます。このピンは、GPIOx ピンで使われている AVDD1 と AVSS とは違って、 IOVDD と DGND 間の電圧を基準としています。この場合、ピンは、アクティブ・プル アップです。 16 IOVDD P デジタル I/O 電源電圧 IOVDD の電圧範囲は、2 V から 5.5 V です。IOVDD は AVDD2 と は独立しています。例えば、AVDD2 に 5V を与えた状態で、IOVDD に 3 V を与えて動作 させることができます。 その逆も可能です。もし AVSS に-2.5 V を与えた場合、IOVDD に与える電圧は 3.6V を超えてはいけません。 17 DGND P デジタル・グラウンド。 18 REGCAPD AO デジタル LDO レギュレータ出力:このピンはデカップリング専用です。このピンは、1 nF と 0.1μF のコンデンサで DGND へデカップリングしてください。 19 GPIO0 DI/O 汎用入出力 0。このピンにおける入出力レベルは、AVDD1 と AVSS 電源を基準としてい ます。 20 GPIO1 DI/O 汎用入出力 1。このピンにおける入出力レベルは、AVDD1 と AVSS 電源を基準としてい ます。 21 AIN0 AI アナログ入力 0。アナログ入力 0 は、クロスポイント・マルチプレクサ経由で ADC に接 続されます。 22 AIN1 AI アナログ入力 1。アナログ入力 1 は、クロスポイント・マルチプレクサ経由で ADC に接 続されます。 23 AIN2 AI アナログ入力 2。アナログ入力 2 は、クロスポイント・マルチプレクサ経由で ADC に接 続されます。 24 AIN3 AI アナログ入力 3。アナログ入力 3 は、クロスポイント・マルチプレクサ経由で ADC に接 続されます。 1 AI =アナログ入力、AO =アナログ出力、DI =デジタル入力、DO =デジタル出力、DIO =デジタル入力/出力、P =電源。 Rev.0 10 / 59 AD7172-2 データシート 代表的な性能特性 特に指定のない限り、AVDD1 = 5 V, AVDD2 = 5 V, IOVDD = 3.3 V, TA = 25℃ 1200 8388492 8388490 1000 8388488 OCCURENCE ADC CODE 800 8388486 8388484 600 400 8388482 0 200 400 600 800 1000 SAMPLE NUMBER 0 12672-205 8388478 8388480 8388482 8388484 8388486 8388488 8388490 8388492 ADC CODE 図 5. ノイズ (アナログ入力バッファ・ディスエーブル、VREF = 5 V、 出力データ・レート= 1.25 SPS) 図 8.ノイズ分布ヒストグラム (アナログ入力バッファ・ディスエーブル、 VREF = 5 V, 出力データ・レート= 1.25 SPS) 8388510 140 8388505 120 8388500 100 OCCURENCE ADC CODE 8388495 8388490 8388485 8388480 8388475 80 60 40 8388470 8388505 8388540 100 8388530 90 8388520 80 8388510 70 8388490 8388480 60 50 40 8388470 30 8388460 20 8388450 10 8388440 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 OCCURENCE 1000 0 ADC CODE 図 7.ノイズ (アナログ入力バッファ・ディスエーブル、 VREF = 5 V,出力データ・レート = 31.25 kSPS) 図 10.ノイズ分布ヒストグラム (アナログ入力バッファ・ディスエーブル、 VREF = 5 V, 出力データ・レート= 31.25 kSPS) Rev.0 11 / 59 12672-210 8388500 8388446 8388449 8388452 8388455 8388458 8388461 8388464 8388467 8388470 8388473 8388476 8388479 8388482 8388485 8388488 8388491 8388494 8388497 8388500 8388503 8388506 8388509 8388512 8388515 8388518 8388521 8388524 8388527 8388530 8388533 OCCURENCE 図 9.ノイズ分布ヒストグラム (アナログ入力バッファ・ディスエーブル、 VREF = 5 V, 出力データ・レート= 2.6 kSPS) 12672-207 ADC CODE ADC CODE 図 6.ノイズ (アナログ入力バッファ・ディスエーブル、 VREF = 5 V, 出力データ・レート = 2.6 kSPS) 12672-209 8388503 8388501 8388499 8388497 8388495 8388493 8388491 8388489 0 8388487 1000 8388485 900 8388483 800 8388481 700 8388479 600 8388477 500 OCCURENCE 8388475 400 8388473 300 8388471 200 8388469 100 8388467 0 12672-206 8388460 8388465 20 8388465 12672-208 200 8388480 AD7172-2 データシート 8388495 1200 8388493 1000 8388491 OCCURENCE ADC CODE 800 8388489 8388487 600 400 8388485 400 600 800 1000 SAMPLE NUMBER 0 8388482 8388484 8388486 8388488 8388490 8388492 8388494 ADC CODE 図 14.ノイズ分布ヒストグラム (アナログ入力バッファ・イネーブル、VREF = 5 V, 出力データ・レート= 1.25 SPS) 120 8388510 100 8388500 80 OCCURENCE 8388520 8388490 60 8388480 40 8388470 20 8388460 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 OCCURENCE 12672-212 ADC CODE 図 11.ノイズ (アナログ入力バッファ・イネーブル、 VREF = 5 V,出力データ・レート= 1.25 SPS) 0 ADC CODE 図 12.ノイズ (アナログ入力バッファ・イネーブル、VREF = 5 V, 出力データ・レート= 2.6 kSPS) 12672-215 200 8388462 8388464 8388466 8388468 8388470 8388472 8388474 8388476 8388478 8388480 8388482 8388484 8388486 8388488 8388490 8388492 8388494 8388496 8388498 8388500 8388502 8388504 8388506 8388508 8388510 8388512 8388514 8388516 0 12672-211 8388481 図 15.ノイズ分布ヒストグラム (アナログ入力バッファ・イネーブル、VREF = 5 V, 出力データ・レート= 2.6 kSPS) 8388560 120 8388540 100 80 OCCURENCE 8388500 8388480 8388460 60 40 8388440 ADC CODE 図 13.ノイズ (アナログ入力バッファ・イネーブル、VREF = 5 V, 出力データ・レート= 31.25 kSPS) 図 16.ノイズ分布ヒストグラム (アナログ入力バッファ・イネーブル、VREF = 5 V, 出力データ・レート= 31.25 kSPS) Rev.0 12 / 59 8388542 12672-216 8388534 8388526 0 8388518 1000 8388510 900 8388502 800 8388494 700 8388486 600 8388478 500 OCCURENCE 8388470 400 8388462 300 8388454 200 8388446 100 8388438 0 8388430 8388400 8388422 20 8388420 12672-213 ADC CODE 8388520 12672-214 200 8388483 AD7172-2 データシート 0.000020 –60 ANALOG INPUT BUFFERS OFF ANALOG INPUT BUFFERS ON 0.000018 –70 0.000016 –80 0.000012 PSRR (dB) NOISE (µV rms) 0.000014 0.000010 0.000008 –90 –100 –110 0.000006 –120 0.000004 –130 0.000002 1000 201000 401000 601000 80100010010001201000140100016010001801000 FREQUENCY (MHz) 1 10 100 1k 10k 100k 10M 1M 12672-226 –140 12672-218 0 100M VIN FREQUENCY (Hz) 図 17.アナログ入力バッファのオン・オフ時における、 外部マスター・クロック周波数に対するノイズ電圧の変化 図 20.VIN の周波数変化に対する電源変動除去比(PSRR) 0 6 –20 INTERNAL 2.5V REFERENCE, ANALOG INPUT BUFFERS OFF INTERNAL 2.5V REFERENCE, ANALOG INPUT BUFFERS ON EXT-CRYSTAL BUFFERS OFF EXT-CRYSTAL BUFFERS ON EXT CLK BUFFERS OFF EXT CLK BUFFERS ON 4 –40 INL (ppm/FS) CMRR (dB) 2 –90 –80 0 –2 –100 1 10 100 1k 10k 100k 1M VIN FREQUENCY (Hz) –6 –5 12672-224 –140 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 5 VIN (V) 図 18.VIN の周波数変化に対するコモン・モード除去比 図 21VIN (差動入力) (CMRR) 12672-227 –4 –120 対 積分非直線性 (INL) (VIN = 0.1 V, 出力データ・レート= 31.25 kSPS) 35 0 –20 30 –40 25 OCCURENCE –80 –100 20 15 –120 10 –140 –180 10 20 30 40 50 60 70 VIN FREQUENCY (Hz) 0 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 INL (ppm) 図 19.VIN の周波数変化に対するコモン・モード除去比 12672-228 5 –160 12672-225 CMRR (dB) –90 図 22.積分非直線性 (INL) 分布ヒストグラム (差動入力、アナログ入力バッファ・イネーブル、VREF = 2.5 V 外部リファレンス電圧、100 ユニット) (CMRR) (VIN = 0.1 V, 10 Hz to 70 Hz, 出力データ・レート= 20 SPS 強化されたフィルタ使用時) Rev.0 13 / 59 AD7172-2 データシート 40 5.0 AIN BUFFERS ON AIN BUFFERS OFF 4.5 35 4.0 30 INL (ppm) OCCURENCE 3.5 25 20 15 3.0 2.5 2.0 1.5 10 1.0 5 INL (ppm) 0 –40 –30 –20 –10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 TEMPERATURE (°C) 図 23.積分非直線性 (INL) 分布ヒストグラム (差動入力、 アナログ入力バッファ・ディスエーブル、VREF = 2.5 V 外部リファレンス電圧、100 ユニット) 12672-232 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 12672-229 0 0.5 図 26.周囲温度 対 積分非直線性 (INL) (差動入力 VREF = 2.5 V 外部リファレンス電圧) 50 35 45 30 40 25 OCCURENCE OCCURENCE 35 30 25 20 15 20 15 10 10 5 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 INL (ppm) 0 12672-230 0 1.996 1.997 1.998 1.999 2.00 2.001 2.002 2.003 FREQUENCY (MHz) 図 24.積分非直線性 (INL) 分布ヒストグラム (差動入力、 アナログ入力バッファ・イネーブル、 VREF = 5V 外部リファレンス電圧、100 ユニット) 12672-233 5 図 27.内部発振器の周波数精度分布ヒストグラム (100 ユニット) 40 2.01 35 2.00 FREQUENCY (Hz) 25 20 15 1.99 1.98 1.97 10 1.96 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 INL (ppm) 1.95 –40 –30 –20 –10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 TEMPERATURE (°C) 図 25.積分非直線性 (INL) 分布ヒストグラム (差動入力、 アナログ入力バッファ・ディスエーブル、 VREF = 5V 外部リファレンス電圧、100 ユニット) 図 28.内部発振器周波数の温度特性 Rev.0 14 / 59 12672-234 5 12672-231 OCCURENCE 30 AD7172-2 データシート 25 0.0015 0.0010 20 OCCURENCE ERROR (V) 0.0005 0 15 10 –0.0005 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 TEMPERATURE (°C) 0 12672-235 –0.0015 –40 –30 –20 –10 0 –8 –7 –6 –5 –4 –3 –2 –1 図 29.リファレンス電圧絶対値誤差の温度特性 1 2 3 4 5 6 5 6 図 32.ゲイン誤差分布ヒストグラム (アナログ入力バッファ・イネーブル) (100 ユニット) 25 30 25 20 OCCURENCE 20 OCCURENCE 0 GAIN ERROR (ppm of FSR) 12672-238 5 –0.0010 15 15 10 10 5 0 10 20 30 40 50 60 70 OFFSET (µV) 0 30 10 25 OCCURENCE 12 8 6 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 20 15 4 10 2 5 0 12672-237 OCCURENCE 35 OFFSET DRIFT (nV/°C) –5 図 33.ゲイン誤差分布ヒストグラム (アナログ入力バッファ・ディスエーブル、 100 ユニット) 14 –50 –40 –30 –20 –10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 –6 GAIN ERROR (ppm of FSR) 図 30.オフセット・エラー分布ヒストグラム (内部ショート)(100 ユニット) 0 –7 –0.2 –0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 GAIN DRIFT (ppm/°C) 図 34.ゲイン誤差変動分布ヒストグラム アナログ入力バッファ・イネーブル、100 ユニット) 図 31.オフセット・エラー変動分布ヒストグラム (内部ショート)(100 ユニット) Rev.0 15 / 59 12672-240 –50 –40 –30 –20 –10 12672-236 0 12672-239 5 AD7172-2 データシート 30 700 REFERENCE ENABLED REFERENCE DISABLED 600 25 500 CURRENT (µA) OCCURENCE 20 15 10 400 300 200 5 0 –0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 GAIN DRIFT (ppm/°C) 12672-241 100 0 –40 –30 –20 –10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 TEMPERATURE (°C) 図 35.ゲイン変動分布ヒストグラム (アナログ入力バッファ・ディスエーブル、 100 ユニット) 図 37.周囲温度に対する消費電流変化 (スタンバイ・モード) 18 7 ALL BUFFERS ENABLED ALL BUFFERS DISABLED 16 6 14 12 OCCURENCE 4 3 10 8 6 4 2 0 0 –40 –30 –20 –10 0 –2.0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 TEMPERATURE (°C) –1.6 –1.2 –0.8 –0.4 0 0.4 TEMPERATURE DELTA (°C) 図 38.温度センサー分布ヒストグラム (未校正 100 ユニット) 図 36.周囲温度に対する消費電流変化 (連続変換モード時) Rev.0 16 / 59 0.8 1.2 12672-244 2 1 12672-242 CURRENT (mA) 5 AD7172-2 データシート 15 45 AIN+ = AVDD1 AIN– = AVSS AIN+ = AVDD1 – 0.2V AIN– = AVDD1 – 0.2V 40 10 35 CURRENT (nA) OCCURENCE 30 25 20 5 0 –5 15 10 –10 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 CURRENT (µA) –15 –40 –30 –20 –10 0 12672-245 0 TEMPERATURE (°C) 図 41.入力バイアス電流の温度特性 図 39.バーンアウト電流分布ヒストグラム(100 ユニット) 10 –40°C, AIN– –40°C, AIN+ +25°C, AIN– +25°C, AIN+ +85°C, AIN– +85°C, AIN+ +105°C, AIN– 0 –10 INPUT VOLTAGE (V) 12672-246 –5 –5.00 –4.62 –4.29 –3.96 –3.63 –3.30 –2.97 –2.64 –2.31 –1.98 –1.65 –1.32 –990.00m –660.00m –330.00m 0 330.00m 660.00m 990.00m 1.32 1.65 1.98 2.31 2.64 2.97 3.30 3.63 3.96 4.29 4.62 5.00 INPUT CURRENT (nA) 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 図 40.入力電圧に対するアナログ入力電流変化 (VCM = 2.5 V) Rev.0 17 / 59 12672-247 5 AD7172-2 データシート ノイズ特性と分解能 表 6 と表 7 に、AD7172-2 の各種出力レートやフィルタの組み 合わせによる、rms ノイズ、ピーク to ピーク・ノイズ、実効 分解能、そして、 ノイズ・フリー(ピーク to ピーク) 分解能 を示します。ここに示した値は、バイポーラ入力とした時の 値で、5 V の外部リファレンス電圧源を用いました。これら の値は代表値であり、ADC の単一チャンネルの差動入力端子 表 6.RMS ノイズとピーク to ピーク分解能 Output Data Rate RMS Noise (µV (SPS) rms) Input Buffers Disabled 31,250 15,625 10,417 1007 59.52 49.68 16.63 1.25 Input Buffers Enabled 31,250 15,625 10,417 1007 59.52 49.68 16.63 1.25 に 0V を入力して、連続変換しているときに得られた値で す。ピーク to ピーク分解能は、ピーク to ピーク・ノイズを基 に計算された値であることに注意をして下さい。このピーク to ピーク分解能は、コード・フリッカが生じない分解能を示 します。 対 出力データ・レート(デフォルトの sinc5 + sinc1 フィルタ使用) 1 Effective Resolution Peak-to-Peak Peak-to-Peak Resolution (Bits) Noise (µV rms) (Bits) 8.2 7.0 6.0 2.2 0.48 0.47 0.25 0.088 20.2 20.4 20.7 22.2 24 24 24 24 66 52 45 15 3.2 3.1 1.6 0.32 17.2 17.5 17.8 19.3 21.6 21.6 22.6 24 9.5 8.2 7.1 2.6 0.62 0.53 0.32 0.089 20 20.2 20.4 21.9 24 24 24 24 74 63 53 16 3.6 3.3 1.7 0.35 17 17.3 17.5 19.3 21.4 21.5 22.2 24 1 選択されたレートのみ:1000 サンプル 表 7.RMS ノイズとピーク to ピーク分解能 Output Data Rate RMS Noise (µV (SPS) rms) Input Buffers Disabled 31,250 15,625 10,417 1008 59.98 50 16.67 1.25 Input Buffers Enabled 31,250 15,625 10,417 1008 59.98 50 16.67 1.25 対 出力データ・レート (sinc3 フィルタ使用) 1 Effective Resolution Peak-to-Peak (Bits) Noise (µV rms) Peak-to-Peak Resolution (Bits) 211 27.2 7.9 1.6 0.38 0.35 0.21 0.054 15.5 18.5 20.3 22.6 24 24 24 24 1600 205 57 11 2.5 2.3 1.1 0.27 12.5 15.6 17.4 19.8 21.9 22 23.1 24 212 27.7 8.5 1.8 0.45 0.44 0.24 0.073 15.5 18.5 20.2 22.4 24 24 24 24 1600 210 63 13 2.8 2.5 1.2 0.29 12.5 15.5 17.3 19.6 21.8 22 23 24 1 選択されたレートのみ:1000 サンプル Rev.0 18 / 59 AD7172-2 データシート 評価開始にあたって AD7172-2 は、高速セトリング、高分解能、さらにマルチプレ クス機能を持った ADC で、それらの機能を組み合わせて構成 することが可能です。 • • • AD7172-2 は、高精度・低ドリフト (2 ppm/℃)の 2.5 V のバン ド・ギャップ・リファレンス電源を内蔵しています。このリ ファレンス電源を ADC の変換の基準として、用いることがで きるので、外部部品の削減ができます。内蔵リファレンス電 源をイネーブルにすると、REFOUT ピンからその電圧が出力 され、外部回路に対する低ノイズ・バイアス電圧源として用 いることができます。REFOUT を使う一例として、シングル エンド入力で差動出力を持つアンプの入力コモン・モード信 号として使うことが挙げられます。 2 つの完全差動または 4 つのシングルエンド入力。 クロスポイント・マルチプレクサを搭載しているので、 A/D 変換したい入力信号として、どのアナログ入力の組 み合わせであっても、選択することができます。これら の信号は入力バッファを経由したうえで、AD 変調器の 正(非反転)もしくは負(反転)入力へと接続されま す。 アナログ及びリファレンス入力は、真のレール to レー ル・バッファ装備。 どのアナログ入力に対しても、完全差動入力もしくはシ ングルエンド入力が可能。 チャンネル毎に柔軟な構成が可能。最大 4 つの異なるセ ットアップを定義でき、個別のセットアップをチャンネ ルごとに割り当てることも可能。それぞれのセットアッ プは、以下の項目を構成できる。バッファのイネーブル/ ディスエーブル、ゲインとオフセット補正の有無、フィ AD7172-2 は、アナログおよびデジタル回路用に、それぞれ個 別のリニア・レギュレータを内蔵しています。アナログ LDO レギュレータは、AVDD2 から安定な 1.8V を作り、その電圧 を ADC コアに供給します。電源接続を簡易化するため、 AVDD1 と AVDD2 とを接続することもできます。システム内 に 2V(最少)から 5.5V(最大)のクリーンな電圧レールが あれば、電力消費を抑えるため、この電源レールを AVDD2 入力に接続するという選択も考えられます GENERAL-PURPOSE I/O 0 AND GENERAL-PURPOSE I/O 1 OUTPUT HIGH = AVDDx GPIO1 OUTPUT LOW = AVSS GPIO0 16MHz 19 20 GPIO0 GPIO1 OPTIONAL EXTERNAL CRYSTAL CIRCUITRY CAPACITORS XTAL1 9 21 CX2 CX1 AIN0 XTAL2/CLKIO 10 DOUT/RDY 11 22 DOUT/RDY AIN1 DIN DIN 12 23 SCLK SCLK 13 AIN2 CS CS 14 24 AIN3 1 AIN4 CLKIN OPTIONAL EXTERNAL CLOCK INPUT SYNC/ERROR 15 SYNC/ERROR AD7172-2 IOVDD IOVDD 16 0.1µF DGND 17 1 3 TP NC VIN 2 4.7µF VIN REGCAPD 18 NC 7 0.1µF 1µF 0.1µF ADR445BRZ 4 GND AVDD1 7 VOUT 6 TRIM TP 5 8 AVDD1 3 0.1µF 4.7µF 0.1µF REF+ AVDD2 0.1µF AVDD2 8 2.5V REFERENCE OUTPUT 2 REF– 4 REFOUT 0.1µF REGCAPA 5 0.1µF 0.1µF AVSS 1µF 6 0.1µF 図 42.代表的な接続図 Rev.0 19 / 59 12672-051 • • ルタの型、出力データ・レート、リファレンス源の選択 (内部または外部)。 AD7172-2 データシート ADM660 と ADP7182 は、バイポーラ・モードにおいて、最高 の変換特性を引き出すために必要な、AVSS 用負電源レール を作り出すことが出来ます。 LDO • • 電源 AD7172-2 は 3 つの独立した電源ピンを持っています:それら は、AVDD1、AVDD2、そして IOVDD です。AD7172-2 は、 各電源のパワーアップ・シーケンスに関する規定は特にあり ません。全ての電源電圧が安定したとき、デバイスのリセッ トが必要です。このデバイスのリセット方法に関する詳細 は、「AD7172-2 のリセット」セクションを参照して下さい。 AVDD1 は、クロスポイント・マルチプレクサ、内蔵のアナロ グ及びリファレンス・バッファに電源供給を行っています。 AVDD1 は、AVSS を基準としています。そして、AVDD1 と AVSS との電圧差の範囲は、3.3 V または 5 V にして下さい。 AVDD1 と AVSS は、単電源の 3.3 V または 5 V、もしくは ±1.65 V または ±2.5 V の正負分離電源に設定する事もできま す。正負分離電源動作によって、このデバイスは、真のバイ ポーラ入力が可能になります。正負分離電源で動作させると き、絶対最大定格を考慮して下さい。(詳細は、「 絶対最大 定格 」セクション参照)。 AVDD2 は、内部の 1.8V のアナログ LDO レギュレータに電源 供給を行っています。このレギュレータは、ADC コアにも電 源供給しています。AVDD2 は、AVSS を基準とし、AVDD2 と AVSS との電圧差の範囲は、5.5 V (最大)から 2V(最小)で す。 IOVDD は、内部の 1.8V のデジタル LDO レギュレータに電源 供給を行っています。このレギュレータは、ADC のデジタ ル・ロジック回路への電源供給も行っています。IOVDD は、 ADC の SPI インターフェース電圧レベルを決めています。 IOVDD は、DGND を基準とし、IOVDD2 と DGND との電圧 差の範囲は、5.5 V (最大)から 2V(最小)です。 推奨リニア・レギュレータ ADP7118 は、正電源レールを供給でき、電源要求に合わせ て、5V と 3.3V、もしくは AVDD1/IOVDD を発生させること ができます。ADP7118 の入力最大電圧は 20V です。 ADP7118 LDO ADP7118 LDO 5V: AVDD1 3.3V: AVDD2/IOVDD ADM660 ADP7182 LDO LDO –2.5V: AVSS 図 44.バイポーラ動作時の AD7172-2 電源レール 表 8.推奨される電源制御デバイス 製品 説明 ADP7118 20 V、200 mA、低ノイズ、 CMOS LDO レ ギュレータ ADP7182 -28 V/-200 mA、低ノイズ、リニア・レギ ュレータ ADM660 CMOS スイッチド・キャパシタ電圧変換用 IC デジタル通信 AD7172-2 は、3 線もしくは 4 線の SPI インターフェースを持 ち、それらは、QSPI™、MICROWIRE®、DSP と互換性があ ります.このインターフェースは SPI モード 3 で動作し、 CS はロー・レベルに接続したままでも動作します。SPI モード 3 では、SCLK はアイドル・ハイで、SCLK の立下りエッジが起 動エッジ、立ち上がりエッジがサンプル・エッジです。すな わち、データは立下りの起動エッジに同期して出力され、立 ち上がりのサンプル・エッジに同期して入力されます。 DRIVE EDGE SAMPLE EDGE 図 45.SPI モード 3 の SCLK エッジ ADC のレジスタ・マップへのアクセス コミュニケーション・レジスタは、ADC 内のレジスタ・マッ プへのアクセスを制御しています。このレジスタは、8 ビッ トの書き込み専用レジスタです。パワーアップ時もしくはリ セットの直後、デジタル・インターフェースはデフォルト状 態になります。これはコミュニケーション・レジスタに対し て書き込み待ちの状態です。従って全ての通信は、コミュニ ケーション・レジスタへのデータ書き込みによって開始され ます。 コミュニケーション・レジスタへのデータ書き込みによっ て、どのレジスタへのアクセスが行われるかが決まり、さら に次の動作が、指定されたレジスタへの書き込みなのか、そ れとも読み出しなのかも決まります。このレジスタのアドレ ス・ビット(レジスタ 0x00 内の RA:ビット[5:0])の値で、ど のレジスタに対して、データの読み書きを行うかが決まりま す。 選択されたレジスタへの読み出し動作または書き込み動作が 完了すると、インターフェースはデフォルト状態、すなわ ち、コミュニケーション・レジスタに対する書き込み動作待 ちの状態に戻ります。 図 43.単電源リニア・レギュレータ Rev.0 +3.3V: IOVDD –5V 12672-100 12V INPUT +2.5V: AVDD1/AVDD2 12672-052 • 内部マルチプレクサを使ったアナログ入力の高速スキャ ニング。 GPIO で自動制御できる外部マルチプレクサを使った、 アナログ入力の高速スキャニング。 低速で高分解能なデータが必要なマルチ・チャンネル、 もしくはチャンネル毎に ADC が必要なアプリケーショ ン。 チャンネル毎にシングル ADC を必要とする場合:高 速・低レイテンシ出力特性を実現しているので、外部の マイクロコントローラや、DSP、FPGA で設計された特 定アプリケーション用のフィルタを使うことも可能。 LDO ADP7118 AD7172-2 は、高分解能・高精度が要求される、幅広いアプリ ケーションで使うことができます。いくつかのシナリオを以 下に示します。 • ADP7118 5V INPUT 12672-101 デジタル IOVDD 用のリニア・レギュレータは、同様の機能 を持ちます。つまり、IOVDD ピンに接続された入力電圧を 1.8V にレギュレーションし、内部のデジタル・フィルタに供 給します。シリアル・インターフェース信号は、IOVDD ピン に与えられている電圧で動作します。もし、3.3V が IOVDD ピンに与えられた場合、インタフェース・ロジック入出力 は、このレベルで動作します。 20 / 59 AD7172-2 データシート 図 46 と 図 47 は、書き込み動作と読み出し動作を示してお り、最初に 8 ビット・コマンドをコミュニケーション・ レジ スタに書き込み、それに続いて指定したレジスタのデータの 読み書きを行っている様子を示しています。 8-BIT COMMAND 8 BITS, 16 BITS, OR 24 BITS OF DATA 構成概要 パワーオン、もしくはリセット後の AD7172-2 のデフォルト状 態を以下に示します。 • CS • CMD DIN DATA • 12672-053 SCLK • 図 46.レジスタへの書き込み (レジスタ・アドレスへ 8 ビットコマンドを送ると、それに続いて 8、16 もしくは 24 ビットのデータを書き込む。 データ長は選択されたレジスタによって変化する) • チャンネル設定:CH0 をイネーブル。AIN0 を正側入力 に選択して AIN1 を負側入力に選択する。Setup0 を選 択。 セットアップ設定:内蔵リファレンスとアナログ入力バ ッファをディスエーブル。リファレンス入力バッファを ディスエーブル。REF±ピンに与えられている外部リファ レンスを選択。 フィルタ設定:sinc5 + sinc 1 フィルタを選択し、最大出 力レートとして 31.25 kSPS を選択。 ADC モード:連続変換モードと内部発振器をイネーブ ル。 インターフェース・モード:CRC、データとステータス 出力をディスエーブル。 CS いくつかの重要なレジスタ・オプションのみを示しました。 このリストは一例であることに留意してください。全てのレ ジスタ情報に関しては、「レジスタの詳細」セクションを参 照してください。 DIN 図 48 に、ADC 動作の設定を変更するときの推奨フローの概 要を示します。このフローは 3 つのブロックに分けられま す: 8-BIT COMMAND 8 BITS, 16 BITS, 24 BITS, OR 32 BITS OUTPUT CMD DOUT/RDY • • • DATA 12672-054 SCLK 図 47.レジスタからの読み出し (レジスタ・アドレスへ 8 ビットコマンドを送ると、それに続いて 8、16 もしくは 24 ビットのデータを読みだす。 DOUT/ RDY に出力されるータ長は、選択されたレジスタによっ て変化する) A A ID レジスタの読み出しは、このデバイスが正しい通信を行っ ているかを確認するための推奨される方法です。ID レジスタ は読み出し専用のレジスタで AD7172-2 は、0x00DX という固 有の値を持っています。コミュニケーション・レジスタと ID レジスタの詳細は、 表 9 と表 10 を参照してください。 AD7172-2 のリセット 電源を投入し、電源が安定したら、デバイスのリセットが必 要です。インターフェースの同期が失われた場合もリセット が必要です。この場合、DIN をハイ・レベルにして、少なく ともシリアル・クロックの 64 サイクルの間書き込み動作を行 わせると、 ADC はレジスタの内容を含むすべての設定をリセ ットしてデフォルト状態に戻ります。あるいは、CS をデジタ ル・インターフェースと共に使用し、CSをハイ・レベルにす る事で、デジタル・インターフェースがリセットされ、その 時の全ての動作がアボートされます。 Rev.0 チャンネルの構成( 図 48 の Box A 参照) セットアップの構成 ( 図 48 の Box B 参照) ADC モード・インターフェース・モードの構成 (図 48 Box C 参照) チャンネル構成 AD7172-2 は、4 個の独立した入力チャンネルと、4 個の独立 したセットアップを持っています。どのチャンネルのアナロ グ入力端子も、一組の入力端子として選択できます。同様に 4 個のセットアップを自由に選択することができます。すな わち、チャンネル構成に関しては、完全な柔軟性を備えてい ます。それぞれのチャンネル専用のセットアップを持たせる ことができるので、チャンネル毎に、差動入力もしくはシン グルエンド入力として構成することもできます。 チャンネル・レジスタ チャンネル・レジスタは、5 個のアナログ入力ピン(AIN0 か ら AIN4)のうち、どのピンを正アナログ入力 (AIN +) とする のか、負アナログ入力 (AIN -) とするのか、を決める場合に使 用します。このレジスタには、チャンネルのイネーブル/ディ スエーブル・ビットとセットアップ選択ビットも格納されて おり、 これらは、指定されたチャンネルに対して、4 個の有 効なセットアップの内、どれか 1 つを選ぶ場合に使われま す。 AD7172-2 の 1 つ以上のチャンネルがイネーブル状態で動作し ているとき、 チャンセル・シーケンサは、チャンネル 0 から チャンネル 3 のイネーブル・チャンネルを、シーケンシャル な順番で AD 変換を循環させます。もしチャンネルがディス エーブルであれば、この動作はシーケンサによってスキップ されます。チャンネル 0 のチャンネル・レジスタの詳細を表 11.に示します。 21 / 59 AD7172-2 A CHANNEL CONFIGURATION SELECT POSITIVE AND NEGATIVE INPUT FOR EACH ADC CHANNEL SELECT ONE OF 4 SETUPS FOR ADC CHANNEL B SETUP CONFIGURATION 4 POSSIBLE ADC SETUPS SELECT FILTER ORDER, OUTPUT DATA RATE, AND MORE C ADC MODE AND INTERFACE MODE CONFIGURATION SELECT ADC OPERATING MODE, CLOCK SOURCE, ENABLE CRC, DATA + STATUS, AND MORE 12672-044 データシート 図 48.推奨する ADC 構成時のフロー 表 9.コミュニケーション・レジスタ Reg. Name Bits Bit 7 0x00 COMMS [7:0] WEN A 表 10.ID レジスタ Reg. Name 0x07 ID Bits [15:8] [7:0] 表 11.Channel 0 レジスタ Reg. Name Bits 0x10 CH0 [15:8] [7:0] Bit 7 Bit 7 CH_EN0 Bit 6 R/W Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 5 Bit 6 Reserved Bit 4 Bit 5 Bit 3 Bit 3 ID[15:8] ID[7:0] Bit 4 SETUP_SEL0 AINPOS0[2:0] Bit 2 RA Bit 2 Bit 3 Bit 2 Reserved AINNEG0 Rev.0 22 / 59 Bit 1 Bit 0 Reset 0x00 RW W Bit 1 Bit 0 Reset 0x00DX RW R Bit 1 Bit 0 Reset AINPOS0[4:3] 0x8001 R W RW AD7172-2 データシート ADC セットアップ AD7172-2 は、4 個の独立したセットアップを持っています。 各セットアップは以下の 4 つのレジスタから構成されていま す。 • • • • 択するためのレジスタです。 バイポーラ・モードでは、ADC は負の差動入力電圧にも対応し、 出力コーディングはオフセ ット・バイナリになります。ユニポーラ・モードでは、 ADC が正の差動入力電圧にのみ対応し、そのコーディングは、ス トレート・バイナリです。どちらの場合も、入力電圧は電源 である AVDD1 と AVSS との電圧内でなければなりません。 リファレンス電圧源を、これらのレジスタを使って選択する 事もできます。リファレンス電圧源の選択は、3 つのオプシ ョンが用意されています。それらは、内部の 2.5 V リファレ ンス電源、REF+ピンと REF- ピンとの間に接続する外部リフ ァレンス電源、そして AVDD1 と AVSS の電位差電圧です。 アナログ入力バッファとリファレンス電圧入力バッファは、 これらのレジスタを使って、イネーブルもしくはディスエー ブルにできます。 セットアップ設定レジスタ フィルタ設定レジスタ ゲイン・レジスタ オフセット・レジスタ 例えば、Setup 0 というセットアップは、セットアップ・レ ジスタ 0、フィルタ設定レジスタ 0、オフセット・レジスタ 0、そしてゲイン・レジスタ 0 から構成されています。図 49 は、これらのレジスタのグループを示しています。このセッ トアップは、チャンネル・レジスタから設定可能です(詳細 は、「チャンネル構成」セクション参照)。これにより、4 個の個別セットアップをチャンネル毎に割り当てることが可 能になります。表 12 から表 15 に、Setup0 に関連する 4 つ のレジスタを示しています。また、Setup 1 から Setup 3 ま では、Setup0 と全く同じ構造です。 フィルタ設定レジスタ フィルタ設定レジスタは、ADC モジュレータの出力に、どの デジタル・フィルタを使うかを設定します。フィルタの次数 と出力データ・レートの選択は、これらのレジスタ内のビッ トを設定することで行います。詳細については、「デジタ ル・フィルタ」セクションを参照してください。 セットアップ・レジスタ セットアップ・レジスタは、ADC の出力コーディングを、バ イポーラ・モードにするかユニポーラ・モードにするかを選 FILTER CONFIG REGISTERS SETUP CONFIG REGISTERS GAIN REGISTERS* OFFSET REGISTERS SETUPCON0 0x20 FILTCON0 0x28 GAIN0 0x38 OFFSET0 0x30 SETUPCON1 0x21 FILTCON1 0x29 GAIN1 0x39 OFFSET1 0x31 SETUPCON2 0x22 FILTCON2 0x2A GAIN2 0x3A OFFSET2 0x32 SETUPCON3 0x23 FILTCON3 0x2B GAIN3 0x3B OFFSET3 0x33 SELECT DIGITAL FILTER TYPE AND OUTPUT DATA RATE DATA OUTPUT CODING REFERENCE SOURCE INPUT BUFFERS GAIN CORRECTION OFFSET CORRECTION OPTIONALLY OPTIONALLY PROGRAMMED PROGRAMMED PER SETUP AS REQUIRED PER SETUP AS REQUIRED (*FACTORY CALIBRATED) SINC5 + SINC1 SINC3 SINC3 MAP ENHANCED 50Hz AND 60Hz 12672-045 SELECT PERIPHERAL FUNCTIONS FOR ADC CHANNEL 図 49.ADC セットアップ・レジスタのグループ 表 12.セットアップ・レジスタ 0 Reg. Name Bits Bit 7 0x20 SETUPCON0 [15:8] [7:0] Bit 6 Reserved BURNO Reserved UT_EN0 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Reset BI_UNIPOLA REFBUF0 REFBUF AINBUF0+ AINBUF0 R0 + 0− − REF_SEL0 Reserved 表 13.フィルタ設定レジスタ 0 Reg. Name Bits Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 0x28 FILTCON0 [15:8] SINC3_MAP0 Reserved [7:0] Reserved ORDER0 Bit 3 Bit 2 ENHFILTEN0 ODR0 Bit 1 Bit 0 ENHFILT0 RW 0x1000 RW Reset 0x0500 RW RW 表 14.ゲイン・レジスタ 0 Reg. Name Bits Bit[23:0] 0x38 GAIN0 [23:0] GAIN0[23:0] Reset RW 0x5XXXX0 RW 表 15 オフセット・レジスタ 0 Reg. Name Bits Bit[23:0] 0x30 OFFSET0 [23:0] OFFSET0[23:0] Reset RW 0x800000 RW Rev.0 23 / 59 AD7172-2 データシート ゲイン・レジスタ ADC モードとインターフェース・モードの構成 ゲイン・レジスタは 24 ビットのレジスタで、ADC のゲイ ン・キャリブレーション係数を保持しています。ゲイン・レ ジスタはリード/ライト・レジスタです。パワーオン時、これ らのレジスタには工場出荷時のキャリブレーション係数が格 納されます。従って、各デバイスは個別のキャリブレーショ ン係数を持っています。ユーザーによって、システム・フル スケール・キャリブレーションが行われたり、ゲイン・レジ スタが書き込まれたりした場合、デフォルト値は自動的に上 書きされます。詳細については、「動作モード」セクション を参照してください。 ADC モード・レジスタとインターフェース・モード・レジス タは、AD7172-2 によって使用される ADC コアの周辺回路 と、デジタル・インターフェースのモードを設定します。 ADC モード・レジスタ ADC モード・レジスタは、主に ADC の変換モードを、連続 変換モード、もしくはシングル変換モードに設定するために 使われます。また、スタンバイ・モード、パワーダウン・モ ードの選択もできます。さらに、各種キャリブレーション・ モードの選択も可能です。加えてこのレジスタには、クロッ ク源の選択ビットと、内部リファレンス電圧のイネーブル・ ビットも含まれています。リファレンス電圧の選択ビット は、セットアップ・レジスタに含まれています(詳細は、ADC セットアップセクション参照)。これらのレジスタの構成を表 16 に示します。 オフセット・レジスタ オフセット・レジスタは、ADC に対するオフセット・キャリ ブレーション係数を保持しています。パワーオン・リセット 時、オフセット・レジスタの値は、0x800000 です。オフセッ ト・レジスタは 24 ビットのリード/ライト・レジスタです。 もし、ユーザーが、内部ゼロスケールもしくはシステム・ゼ ロスケール・キャリブレーションを実行されたり、オフセッ ト・レジスタを上書きしたりした場合、 パワーオン・リセッ ト値は、自動的に上書きされます。 表 16.ADC モード・レジスタ Reg. Name Bits Bit 7 0x01 ADCMODE [15:8] [7:0] REF_EN Reserved IFMODE [15:8] [7:0] Bit 5 HIDE_DELAY SING_CYC Mode Bit 5 Reserved CONTREAD インターフェース・モード・レジスタは、デジタル・インタ ーフェースの動作を設定します。このレジスタは、データ・ ワード長、CRC イネーブル/ディスエーブル、データにステー タスを付加するかどうか、そして連続読み出しモードを制御 します。これらのレジスタの構成を表 17 に示します。詳細に ついては、「デジタル・インターフェース」セクションを参 照してください。 Bit 6 表 17 インターフェース・モード・レジスタ Bits Bit 7 Bit 6 Reg Name . 0x02 インターフェース・モード・レジスタ DATA_ STAT REG_CH ECK Bit 4 Bit 3 Reserved CLOCKSEL Bit 4 Bit 3 ALT_SYNC IOSTRENGTH Reserved Rev.0 24 / 59 Bit 2 Bit 2 CRC_EN Bit 1 Bit 0 Reset RW 0x0000 RW Bit 0 Rese t RW DOUT_ RESET 0x0000 RW Delay Reserved Bit 1 Reserved Reserved WL16 AD7172-2 データシート 動作設定の柔軟性を理解する 最も単純で分かり易い AD7172-2 の動作設定は、隣接する 2 つ の差動アナログ入力を使い、それぞれを同じ設定にしてゲイ ン補正レジスタとオフセット補正レジスタとを使って動作さ せることです。この場合、以下の組み合わせの差動入力を使 います:AIN0/AIN1 と AIN2/AIN3 です。図 50 において、黒 文字で示されているレジスタは、上記構成を行うために、必 ずプログラムしなければならないレジスタです。灰色の文字 で示されているレジスタは、この構成では設定不要です。 仮に選ばれたこの例では、1 つの差動入力と 2 つのシングル エンド入力が必要となっています。シングルエンド入力は、 AIN2/AIN4 と AIN3/AIN4 との 組み合わせです。差動入力のペ アは、AIN0/AIN1 で、Setup 0 を使います。2 つのシングルエ ンド入力ペアは、自己診断用に設定されます。従って、差動 入力とは違ったセットアップを使いますが、差動入力のセッ トアップを共用し、それを Setup 1 とします。2 つのセットア ップ、すなわち、SETUPCON0 と SETUPCON1 レジスタが、 この例を動作させるために選択されており、この例の仕様に 合わせて、プログラムされます。また、FILTCON0 と FILTCON1 レジスタも必要に応じてプログラムされます。オ プションのゲインとオフセット補正も、GAIN0、GAIN1 レジ スタと、 OFFSET0、OFFSET1 レジスタとを、チャンネルご とにプログラムすることによって適用させることもできま す。 ゲインおよびオフセット・レジスタのプログラミングは、ど の場合もオプションで、レジスタ・ブロック間において点線 で示されています。 これら 2 個の完全差動入力を実装するためのもう一つの方法 は、4 つの利用可能なセットアップを使う方法です。この方 法を用いる理由としては、各差動入力のなかで、それぞれに 個別の変換スピードやノイズ特性を持たせたい場合や、特定 のチャンネルに、別個のオフセットまたはゲイン補正データ を与えたい場合などです。図 51 は、どの様にして、各差動入 力に独立したセットアップを設定するかを示してあり、 これ により、各チャンネルの設定に完全な柔軟性を持たせること ができます。 図 52 に示されている例では、CH0 から CH2 までのチャンネ ル・レジスタが使われています。これらのレジスタ内の MSB をセットし、CH_EN0 から CH_EN2 ビットがセットされる と、クロスポイント・マルチプレクサ経由で 3 つの入力組み 合わせをイネーブルにします。AD7172-2 に設定が反映される と、シーケンサは、昇順のシーケンシャル順序、すなわち、 CH0、CH1、CH2 へと変化します。このシーケンスを繰り返 すと、CH2 から CH0 に戻ります。 図 52 は、 チャンネル・レジスタが、アナログ入力ピンの設 定と、その先のダウンストリーム側のセットアップ構成と を、どのように繋げて行くか、その一例を、示しています。 CHANNEL REGISTERS SETUP CONFIG REGISTERS FILTER CONFIG REGISTERS GAIN REGISTERS* OFFSET REGISTERS AIN0 CH0 0x10 SETUPCON0 0x20 FILTCON0 0x28 GAIN0 0x38 OFFSET0 0x30 AIN1 CH1 0x11 SETUPCON1 0x21 FILTCON1 0x29 GAIN1 0x39 OFFSET1 0x31 AIN2 CH2 0x12 SETUPCON2 0x22 FILTCON2 0x2A GAIN2 0x3A OFFSET2 0x32 AIN3 CH3 0x13 SETUPCON3 0x23 FILTCON3 0x2B GAIN3 0x3B OFFSET3 0x33 SELECT ANALOG INPUT PAIRS ENABLE THE CHANNEL SELECT SETUP 0 SELECT PERIPHERAL FUNCTIONS FOR ADC CHANNEL DATA OUTPUT CODING REFERENCE SOURCE INPUT BUFFERS SELECT DIGITAL FILTER TYPE AND OUTPUT DATA RATE GAIN CORRECTION OFFSET CORRECTION OPTIONALLY OPTIONALLY PROGRAMMED PROGRAMMED PER SETUP AS REQUIRED PER SETUP AS REQUIRED (*FACTORY CALIBRATED) SINC5 + SINC1 SINC3 SINC3 MAP 12672-046 AIN4 ENHANCED 50Hz AND 60Hz 図 50.2 個の完全差動入力全てを、1つのセットアップ(SETUPCON0; FILTCON0; GAIN0; OFFSET0)を使って設定する CHANNEL REGISTERS AIN0 CH0 AIN1 SETUP CONFIG REGISTERS FILTER CONFIG REGISTERS GAIN REGISTERS* OFFSET REGISTERS 0x10 SETUPCON0 0x20 FILTCON0 0x28 GAIN0 0x38 OFFSET0 0x30 CH1 0x11 SETUPCON1 0x21 FILTCON1 0x29 GAIN1 0x39 OFFSET1 0x31 AIN2 CH2 0x12 SETUPCON2 0x22 FILTCON2 0x2A GAIN2 0x3A OFFSET2 0x32 AIN3 CH3 0x13 SETUPCON3 0x23 FILTCON3 0x2B GAIN3 0x3B OFFSET3 0x33 DATA OUTPUT CODING REFERENCE SOURCE INPUT BUFFERS SELECT DIGITAL FILTER TYPE AND OUTPUT DATA RATE SINC5 + SINC1 SINC3 SINC3 MAP GAIN CORRECTION OFFSET CORRECTION OPTIONALLY OPTIONALLY PROGRAMMED PROGRAMMED PER SETUP AS REQUIRED PER SETUP AS REQUIRED (*FACTORY CALIBRATED) 12672-047 SELECT PERIPHERAL FUNCTIONS FOR ADC CHANNEL AIN4 ENHANCED 50Hz AND 60Hz 図 51.2 個の完全差動入力の設定を、チャンネル毎に行う SETUP CONFIG REGISTERS FILTER CONFIG REGISTERS GAIN REGISTERS* OFFSET REGISTERS AIN0 CH0 0x10 SETUPCON0 0x20 FILTCON0 0x28 GAIN0 0x38 OFFSET0 0x30 AIN1 CH1 0x11 SETUPCON1 0x21 FILTCON1 0x29 GAIN1 0x39 OFFSET1 0x31 AIN2 CH2 0x12 SETUPCON2 0x22 FILTCON2 0x2A GAIN2 0x3A OFFSET2 0x32 AIN3 CH3 0x13 SETUPCON3 0x23 FILTCON3 0x2B GAIN3 0x3B OFFSET3 0x33 AIN4 SELECT ANALOG INPUT PARTS ENABLE THE CHANNEL SELECT SETUP SELECT PERIPHERAL FUNCTIONS FOR ADC CHANNEL DATA OUTPUT CODING REFERENCE SOURCE INPUT BUFFERS SELECT DIGITAL FILTER TYPE AND OUTPUT DATA RATE GAIN CORRECTION OFFSET CORRECTION OPTIONALLY OPTIONALLY PROGRAMMED PROGRAMMED PER SETUP AS REQUIRED PER SETUP AS REQUIRED (*FACTORY CALIBRATED) SINC5 + SINC1 SINC3 SINC3 MAP ENHANCED 50Hz AND 60Hz 図 52.複数の共用セットアップを使って、差動とシングルエンド構成を混在させる Rev.0 25 / 59 12672-048 CHANNEL REGISTERS AD7172-2 データシート 回路説明 AVDD1 バッファ付きアナログ入力 AD7172-2 は、各 ADC のアナログ入力には、真のレール to レ ールの内蔵高精度ユニティ・ゲイン・バッファを装備してい ます。このバッファによって高い入力インピーダンスが実現 されており、その入力電流は、公称 5 nA です。そのため、高 いインピーダンスを持つ信号源を、アナログ入力に直接接続 することができます。このバッファは、ADC コアのスイッチ ド・キャパシタ・サンプリング・ネットワークを十分に駆動 でき、さらにバッファごとの消費電流は公称 0.87 mA と非常 に小さい為、アナログフロントエンド回路を省略できます。 各アナログ入力バッファ・アンプは、完全にチョッピングで 動作しています。これは、バッファのオフセット誤差ドリフ トと 1/f ノイズを最小限にする為です。ADC とバッファの組 み合わせにおける 1/f ノイズ・プロファイルを、図 53 に示し ます。 AIN0 AVSS AVDD1 Ø1 +IN AIN1 CS1 AVSS Ø2 AVDD1 Ø2 AIN2 CS2 AVSS –IN AVDD1 Ø1 AIN3 AVSS 0 AVDD1 12672-056 AIN4 –50 AMPLITUDE (dB) AVSS 図 54.簡略化されたアナログ入力回路 –100 CS1 と CS2 コンデンサは、それぞれピコ・ファラッド(pF) オーダーの容量を持っています。このコンデンサの容量値 は、サンプリング・コンデンサと寄生容量との組み合わせに なります。 –150 完全差動入力 –200 1 10 100 1k FREQUENCY (Hz) 10k AIN0 から AIN4 までのアナログ入力はクロスポイント・マル チプレクサに接続されているので、どの入力端子の組み合わ せを使用しても、アナログ入力ペアを構成することができま す。この構造により、2 個の完全差動入力、もしくは 4 個の シングルエンド入力を実現できます。 12672-255 –250 0.1 図 53.入力をショートした時の FFT 結果 (アナログ入力バッファ・イネーブル) このデバイスのアナログ入力バッファは、他のディスクリー ト増幅器と違って、レール電圧に近い電圧が入力されても、 リニアリティが低下することはありません。AVDD1 と AVSS レール電圧、もしくはその電圧近くでアナログ入力バッファ が動作すると、入力電流が増加します。入力電流の増加は、 温度が高くなると顕著になります。図 36 と 図 37 に、いくつ かの条件下における入力電流変動を示します。アナログ入力 バッファをディスエーブルにすると、AD7172-2 の平均入力電 流は、差動入力電圧に対して直線的に増加し、その増加率 は、6µA/V です。 クロスポイント・マルチプレクサ このデバイスには、5 つのアナログ入力ピンがあります。そ れらは、AIN0、AIN1、AIN2、AIN3、AIN4 です。それらのピ ンはそれぞれ、内蔵のクロスポイント・マルチプレクサに接 続されています。クロスポイント・マルチプレクサは、これ ら入力端子をイネーブルにして、シングルエンド、もしくは 真の差動の入力ペアを構成します。AD7172-2 は、最大 4 つの アクティブ・チャンネルを持つことができます。1 つ以上の チャンネルがイネーブルになっているとき、番号が小さいイ ネーブルになっているチャンネルから、番号の大きいイネー ブルになっているチャンネルへ、自動的に切り替えが行われ ます。マルチプレクサの出力は、内蔵の真のレール to レー ル・バッファの入力に接続されます。バッファへの接続をバ イパスすることは可能で、マルチプレクサの出力を ADC のス イッチド・キャパシタ入力へ直接接続することもできます。 簡略化されたアナログ入力回路を 図 54 に示します。 Rev.0 2 つの完全差動入力の信号経路を AD7172-2 に接続する場合に は、AIN0/AIN1 を差動入力ペアとして使い、AIN2/AIN3 を、 もう一つの差動入力ペアとして使う事を推奨します。このデ バイスの AIN0/AIN1 及び AIN2/AIN3 ピンが、差動入力ペアと して使うのに適した配置になっているからです。全てのアナ ログ入力は、AVSS へデカップリングして下さい。 シングルエンド入力 4 個の異なるシングルエンド・アナログ入力への信号を測定 する構成も選択できます。この場合、各アナログ入力は、差 動からシングルエンド入力で測定されるように変更され、1 つのピンをコモンに設定します。これは、クロスポイント・ マルチプレクサがあるため、どのアナログ入力ピンを、アナ ログ共通ピンとして設定できます。このような設定シナリオ では、AIN4 ピンを AVSS か REFOUT(電圧は AVSS+2.5V) に接続します。そして、クロスポイント・マルチプレクサの 構成時、この入力ピンをアナログ共通ピンとします。 AD7172-2 の入力をシングルエンド入力として使うと、INL の 仕様が低下します。 26 / 59 AD7172-2 データシート るだけ近くに配置してください。REF−ピンは、AVSS の電位 に直接接続してください。AD7172-2 のパワーアップ時、内部 リファレンスは、デフォルトでディスエーブルです。内部リ ファレンスの代わりに、外部リファレンスが使われます。内 部リファレンスの替わりに、外部リファレンスを使い、その リファレンス電圧を AD7172-2 に接続する時、REFOUT ピン の出力に関して細心の注意を払って下さい。採用したアプリ ケーションで内部リファレンス電圧を他の部分で使わない場 合、REFOUT ピンが AVSS に直接接続されていない事を確認 して下さい。接続されていると、パワーアップ時に REFOUT ピンに過大な電流が流れるからです。内部リファレンスは、 ADC モード・レジスタの REF_EN ビット(ビット 15) で設定し ます。レジスタ・マップを 表 19 に示します。 AD7172-2 リファレンス AD7172-2 は、デバイスの REF+と REF- ピンに外部リファレ ンス電圧を接続するか、内蔵の 2.5V の低ノイズ、低ドリフト のリファレンス電圧のどちらかを選択できるようになってい ます。アナログ入力端子に対して、使用したいリファレンス 電源を選択するには セットアップ構成レジスタ内の REF_SELx ビット(ビット[5:4]) を適切に設定してください。 セットアップ・レジスタ 0 の構造を 表 18 に示します。 AD7172-2 電源投入時、デフォルトで REF+と REF−とに接続さ れる外部リファレンス電源を使います。 外部リファレンス電圧 AD7172-2 は、完全差動のリファレンス電圧入力を持ち、リフ ァレンス電圧は、REF+と REF−ピンに与えます。標準的な低 ノイズ低ドリフト電圧リファレンスとしては、ADR445,や、 ADR444、ADR441,があり、それらを使うことを推奨します。 AD7172-2 に外部リファレンス電圧を与えるには、図 55 に示 したリファレンス・ピンに接続してください。どの外部リフ ァレンス電圧であっても、AVSS に対してデカップリングを 行ってください。図 55 に示したように、 ADR445 の出力に は、電圧安定のため、0.1μF のコンデンサを使ってデカップリ ングしてください。また、出力には 4.7μF のコンデンサが接 続されていますが、このコンデンサは ADC によるダイナミッ クな電荷変動に対する、電荷供給源として振る舞います。続 いて 0.1μF のデカップリング・コンデンサを REF+入力に接続 してください。このコンデンサは、 REF+と REF−ピンのでき 内部リファレンス電圧 AD7172-2 に接続する時、REFOUT ピンの出力に関して細心の 注意を払って下さい。内部リファレンス電圧は、2.5V です。 ADC モード・レジスタ内の「REF_EN」ビットを設定する と、内部リファレンス電圧が REFOUT ピンに出力されます。 また、この電圧は AVSS に 0.1μFのコンデンサでデカップリ ングして下さい。AD7172-2 の内部リファレンスは、パワーア ップ時、デフォルトでディスエーブルになっています。 REFOUT 信号は、ピンから出力される前にバッファされてい ます。この信号は、システム回路内で外部アンプと共に使用 する場合そのアンプ用のコモン・モード電圧源として使うこ とができます。 AD7172-2 3V TO 18V ADR4412 0.1µF 0.1µF 5V VREF 1 4.7µF 1 1 3 REF+ 2 REF– 0.1µF 1 1 12672-159 1ALL DECOUPLING IS TO AVSS. 2ANY OF THE ADR44x FAMILY OF REFERENCES CAN BE USED. THE ADR441 ENABLES REUSE OF THE 3.3V ANALOG SUPPLY NEEDED FOR AVDD1 TO POWER THE REFERENCE VIN. 図 55.外部リファレンス電圧源(ADR441)を AD7172-2 のリファレンス電圧ピンに接続する。 表 18.アットアップ構成 0 レジスタ Reg. Name Bits Bit 7 0x20 SETUPCON0 [15:8] [7:0] ADCM ODE [15:8] [7:0] Bit 5 Bit 4 REF_ EN Reser ved Bit 6 HIDE_DEL AY Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Reset BI_UNIPOL REFBUF0+ REFBUF0 AINBUF0 AINBUF AR0 − + 0− REF_SEL0 Reserved BURNOUT Reserved _EN0 表 19ADC モード・レジスタ Reg. Name Bits Bit 7 0x01 Bit 6 Reserved Bit 5 Bit 4 SING_C YC Mode Rev.0 Bit 3 Bit 2 Reserved CLOCKSEL 27 / 59 Bit 1 Bit 0 Delay Reserved 0x1000 RW RW Reset RW 0x0000 RW AD7172-2 データシート バッファされたリファレンス入力 外部水晶発振子 AD7172-2 は、両方の ADC のリファレンス入力に、真のレー ル to レールの内蔵高精度ユニティ・ゲイン・バッファを装備 しています。このバッファによって高い入力インピーダンス が実現されており、そのため、高いインピーダンスを持つ信 号源を、リファレンス入力に直接接続することができます。 内蔵リファレンス・バッファは、内部のスイッチド・キャパ シタ・サンプリング・ネットワークを十分に駆動でき、さら にバッファごとの消費電流は公称 0.87 mA と非常に小さい 為、リファレンス回路を簡略化できます。各リファレンス入 力バッファ・アンプは、完全にチョッピングで動作していま す。これは、オフセット誤差ドリフトと 1/f ノイズを最小限に する為です。外部リファレンス電圧、例えば、ADR445,や、 ADR444、ADR441 を 使う場合は、内蔵バッファを使う必要 はありません。何故なら、これらは適切にデカップリングさ れ、リファレンス入力を直接駆動できるからです。 もし、さらなる高精度・低ジッタのクロック源が必要な場 合、 AD7172-2 はマスター・クロック発生用に外部水晶発振子 を使用できます。水晶発振子は、XTAL1 と XTAL2/CLKIO ピ ンとの間に接続します。ここで使用する水晶発振子は、 16MHz、10ppm、9pF の性能を持つエプソン-トヨコム製 FA20H を推奨します。この部品は表面実装型パッケージ品で す。図 56 に示すように、 水晶発振子が接続されている XTAL1 ピンと XTAL2/CLKIO ピンとを接続しているパターン に、2 つのコンデンサを接続します。これらのコンデンサで 発振回路の調整をします。これらのコンデンサは、DGND ピ ンに接続してください。2 つのコンデンサの容量は、水晶発 振子および XTAL1 ピン、XTAL2/CLKIO ピンを接続している パターンの長さと、そのパターンによって形成される静電容 量に依存します。従って、これらコンデンサの容量は、PCB のレイアウトと、採用した水晶発振子によって異なります。 クロック・ソース AD7172-2 CX1 AD7172-2 は、公称 2MHz のマスター・クロックで使います。 AD7172-2 は、以下に示す 3 つのうち 1 つをサンプリング・ク ロックとして用いることができます: • XTAL2/CLKIO 10 CX2 内部発振器 外付け水晶発振子(16MHz の水晶発振子を使ってくださ い。内部で自動的に 2MHz に分周されます) 外部クロック源 データシートに記載されている、全ての出力データ・レート は、この 2MHz を基にして作られています。より低いクロッ ク周波数を使う場合、例えば外部クロック源から信号を供給 する場合は、データシートに記載されている出力データ・レ ートと比例関係にある周波数を持つクロック源を使ってくだ さい。指定された出力データ・レートを実現し、特に 50Hz と 60Hz の影響を除去する為には、2MHz のクロックを使いま す。 マスター・クロック源は、表 19 に示してある ADC モー ド・レジスタの CLOCKSEL ビット(ビット[3:2])の値で設定し ます。AD7172-2 のパワーアップとリセット時、デフォルトで 選択されて動作するのは、内部発振器です。低い出力デー タ・レートの場合、SINC3_MAPx ビット(FILTCONx レジス タの Bit 7)を使って、出力データ・レートの微調整をするこ とも可能です。詳細については、「Sinc3 フィルタ 」セクシ ョンを参照してください。 内部発振器 内部発振器は 16MHz で動作しており、変調回路用に内部で 2MHz に分周されています。また、この 16MHz は、ADC のマ スター・クロックとして使用することができます。これは、 AD7172-2 のデフォルト・クロック源で、その精度は、±2.5% と規定されています。 オプションで、この内部発振器の信号を XTAL2/CLKIO ピン から出力させることもできます。クロック出力は、IOVDD の ロジック・レベルで動作します。内部発振器の信号を出力す るオプションを使うと、その出力ドライバから発生する悪影 響により、AD7172-2 の DC 特性に影響を与える可能性があり ます。DC 特性に与える影響の大きさは、IOVDD 電源の質に 依存します。IOVDD 電圧が高くなると、ドライバからのロジ ック出力の電圧振幅が大きくなり、DC 特性に与える影響がよ り深刻になります。もし、IOSTRENGTH ビットを、IOVDD が高い状態で設定した場合、さらに大きな影響を与えてしま います (詳細は表 29 を参照)。 Rev.0 1 1DECOUPLE TO DGND. 12672-160 • • 1 XTAL1 9 図 56.外部に水晶発振子を接続する 外部水晶発振子回路は、SCLK のクロック・エッジ、SCLK ク ロック周波数、IOVDD 電圧、水晶発振子の回路レイアウト、 そして使用する水晶発振子に対して敏感です。水晶発振回路 の起動時、SLCK エッジによって引き起こされる妨害によっ て、水晶発振回路に、ダブル・エッジが入力される可能性が あります。その結果、水晶発振器の出力電圧が十分に高くな って、SCLK エッジからの干渉で、ダブル・クロッキングを 引き起こさなくなるまで、不正で無効な変換が行われます。 スタートアップ後、SCLK を与える前に、水晶発振回路の出 力レベルが十分高い値になるようにしておけば、このダブ ル・クロッキングを避けることができます。 これは水晶発振回路の特性であり、この現象を避けるため、 要求される条件下で、最終 PCB レイアウトを使い正常動作す るか、実験的に基づいたテストを行うことを推奨します。 外部クロック AD7172-2 は、外部から供給されるクロックを使うこともでき ます。このよう構成を必要とするシステムの場合、外部クロ ックを XTAL2/CLKIO ピンに接続してください。この構成で は、XTAL2/ CLKIO ピンは外部からの信号源を受け入れ、IC 内部の AD 変調器へとその信号を導きます。このロジック・ レベルは、IOVDD ピンに与えられている電圧によって決まり ます。 28 / 59 AD7172-2 データシート デジタル・フィルタ AD7172-2 は、以下に述べる、柔軟性に富んだ 3 つのフィル タ・オプションを備えており、セトリング時間、ノイズ特 性、そしてノイズ除去性能の最適化が可能です: • • • Sinc3 フィルタ Sinc3 フィルタは、低い出力データ・レートにおいて、最良の シングルチャンネル・ノイズ特性を実現しています。 それゆ え、シングル・チャンネル・アプリケーションに最も適した フィルタです。Sinc3 フィルタのセトリング時間は、常に以下 の式と等しくなります。 Sinc5 + sinc1 フィルタ Sinc 3 フィルタ 強化された 50Hz/60Hz 除去フィルタ tSETTLE = 3/Output Data Rate SINC3 図 59 に、Sinc3 フィルタの周波数領域における応答を示しま す。Sinc3 フィルタは、広い周波数にわたって良好なロールオ フ特性を持ち、ノッチ周波数帯域の除去に適した、広いノッ チ幅を備えています。 0 図 57.デジタル・フィルタ・ブロック図 –10 Sinc5 + Sinc1 フィルタ Sinc5 + Sinc1 フィルタは、入力マルチプレクサを使うアプリ ケーションを対象とし、2.6 kSPS 以下の出力データ・レート において、シングル・サイクル・セトリングを実現していま す。Sinc5 ブロックの出力は、最高速の出力データ・レートで ある 31.25 kSPS に固定されています。 Sinc1 ブロックの出力 データ・レートは、最終段の ADC 出力データ・レートを制御 することで変更することができます。図 58 は、50SPS 出力デ ータ・レートでの Sinc5 + Sinc1 フィルタの周波数領域におけ る応答です。Sinc5 + Sinc1 フィルタは、広い周波数にわたっ て緩やかなロールオフを持ち、かつ狭いノッチを備えていま す。 0 FILTER GAIN (dB) –20 –40 –20 –30 FILTER GAIN (dB) フィルタと出力データ・レートは、選択されたセットアップ に対して、フィルタ設定レジスタのビットを適切に設定する ことで構成できます。各チャンネルは、異なったセットアッ プと使うことができます。従って異なったフィルタと出力デ ータ・レートを使う事ができます。詳細については、「レジ スタの詳細」のセクションを参照してください。 –40 –50 –60 –70 –80 –90 –100 –110 –120 0 50 100 FREQUENCY (Hz) 150 12672-060 SINC1 12672-058 SINC5 50Hz AND 60Hz POSTFILTER 図 59.Sinc3 フィルタの応答 Sinc3 フィルタの出力データ・レートに対する、セトリング時 間と rms ノイズとを、 表 22 に 表 23 に示します。Sinc3 フィ ルタの出力データ・レートの微調整は、 フィルタ設定レジス タ x の SINC3_MAPx ビットを設定することで可能です。この ビットを変更すると、このフィルタ設定レジスタから反映さ れた値で、sinc3 フィルタのデシメーション・レートを直接変 更します。他のオプションは全て消去されます。シングル・ チャンネルの出力データ・レートは、下記の式で計算できま す。 Output Data Rate = –60 f MOD 32× FILTCONx[ 14:0] ここで、 fMOD は変調器のレート(MCLK/2)で、その値は 1 MHz で す。 FILTCONx[14:0] は、MSB を除いたフィルタ設定レジスタの 内容です。 –80 –120 0 50 100 FREQUENCY (Hz) 150 12672-059 –100 図 58.出力データ・レート 50SPS における Sinc5 + Sinc1 フィルタの応答 例えば、FILTCONx[14:0] ビットの値を 625 に設定し、 SINC3_MAPx をイネーブルすれば、出力データ・レートとし て 50 SPS が得られます。 Sinc5 + Sinc1 フィルタの出力データ・レートに対応する、セ トリング時間と rms ノイズを、 表 20 と 表 21 に示します。 Rev.0 29 / 59 AD7172-2 データシート AD7172-2 は、ADC モード・レジスタの「SING_CYC」ビット を使って、セトリング・モードの設定ができます。シング ル・サイクル・セトリングに設定された場合、完全にセトリ ングしたデータのみを出力します。このモードは、選択され た出力データ・レートにおける ADC のセトリング時間に等し くなるように出力データ・レートを下げて、シングル・サイ クルでのセトリングを実現しています。SING_CYC ビット は、sinc5 + sinc1 フィルタを使用して出力データ・レートが 2.6 kSPS より低く設定されている場合には影響を与えること はありません。 図 60 は、シングル・サイクル・セトリングをディスエーブル にし、Sinc3 フィルタを選択した場合のステップ波形です。入 力のステップ波形が変わっても、出力が最終セトリング値に 到達するには最低限 3 サイクル必要です。 図 61 に、シングル・サイクル・セトリングがイネーブル時、 先ほどと同じステップ波形をアナログ入力に与えた時の波形 を示します。出力が完全にセトリングするには、最低限のシ ングル・サイクルが必要です。RDY 信号によって示される出 力データ・レートは、設定された出力データ・レートのフィ ルタにおけるセトリング時間と同じになります。 ANALOG INPUT FULLY SETTLED ADC OUTPUT tSETTLE 12672-062 シングル・サイクル・セトリング 図 61.シングル・サイクル・セトリングモードを使った時の ステップ入力 ANALOG INPUT FULLY SETTLED 1/ODR 12672-061 ADC OUTPUT 図 60.シングル・サイクル・セトリングを使わない時の ステップ入力 表 20.入力バッファをディスエーブル状態にして Sinc5 + Sinc1 フィルタを使った時の、出力データ・レート、セトリング時 間、及びノイズ Default Output Output Data Rate Data Rate (SPS/Channel); (SPS); Effective Peak-to-Peak SING_CYC = 0 SING_CYC = 1 or Resolution Resolution and Single with Multiple with 5 V with 5 V Notch Noise Channel Channels Settling Noise Frequenc (µV Reference Reference Enabled 1 Enabled1 Time1 y (Hz) rms) (Bits) (µV p-p) 2 (Bits) 31,250 6211 161 µs 31,250 8.2 20.2 66 17.2 15,625 5181 193 µs 15,625 7.0 20.4 52 17.5 10,417 4444 225 µs 10,417 6.0 20.7 45 17.8 5208 3115 321 µs 5208 4.5 21.1 33 18.2 2597 2597 385 µs 3906 3.9 21.3 29 18.4 1007 1007 993 µs 1157 2.2 22.2 15 19.3 503.8 503.8 1.99 ms 539 1.5 22.6 10 19.9 381 381 2.63 ms 401 1.3 22.9 9.1 20.1 200.3 200.3 4.99 ms 206 0.88 23.3 6.1 20.6 100.2 100.2 9.99 ms 102 0.64 23.8 4.2 21.2 59.52 59.52 16.8 ms 59.98 0.48 24 3.2 21.6 49.68 49.68 20.13 ms 50 0.47 24 3.1 21.6 20.01 20.01 49.98 ms 20 0.27 24 1.7 22.4 16.63 16.63 60.13 ms 16.67 0.25 24 1.6 22.6 10 10 100 ms 10 0.2 24 1.1 23.1 5 5 200 ms 5 0.14 24 0.75 24 2.5 2.5 400 ms 2.5 0.091 24 0.32 24 1.25 1.25 800 ms 1.25 0.088 24 0.32 24 セトリング時間 は、最寄りのマイクロ秒に丸められています。この値は、出力データ・レートとチャンネル・スイッチング・レートを反映していま す。チャンネル・スイッチング・レート = 1÷セトリング時間 2 1000 サンプル 1 Rev.0 30 / 59 AD7172-2 データシート 表 21.入力バッファをイネーブル状態にして Sinc5 + Sinc1 フィルタを使った時の、出力データ・レート、セトリング時間、及 びノイズ Default Output Output Data Rate Data Rate (SPS); (SPS/Channel); Effective Peak-to-Peak SING_CYC = 0 SING_CYC = 1 or Resolution Resolution and Single with Multiple with 5 V with 5 V Notch Channel Channels Settling Noise Noise Frequenc Reference Reference Enabled 1 Enabled1 Time1 y (Hz) (µV rms) (Bits) (µV p-p) 2 (Bits) 31,250 6211 161 µs 31,250 9.5 20 74 17 15,625 5181 193 µs 15,625 8.2 20.2 63 17.3 10,417 4444 225 µs 10,417 7.1 20.4 53 17.5 5208 3115 321 µs 5208 5.3 20.9 39 18 2597 2597 385 µs 3906 4.7 21 29 18.4 1007 1007 993 µs 1157 2.6 21.9 16 19.3 503.8 503.8 1.99 ms 539 1.8 22.4 12 19.7 381 381 2.63 ms 401 1.6 22.6 11 19.8 200.3 200.3 4.99 ms 206 1.1 23.1 7.5 20.3 100.2 100.2 9.99 ms 102 0.75 23.6 5.1 21 59.52 59.52 16.8 ms 59.98 0.62 24 3.6 21.4 49.68 49.68 20.13 ms 50 0.53 24 3.3 21.5 20.01 20.01 49.98 ms 20 0.32 24 1.8 22.4 16.63 16.63 60.13 ms 16.67 0.32 24 1.7 22.5 10 10 100 ms 10 0.25 24 1.2 23 5 5 200 ms 5 0.18 24 0.83 23.5 2.5 2.5 400 ms 2.5 0.11 24 0.35 24 1.25 1.25 800 ms 1.25 0.089 24 0.35 24 セトリング時間 は、最寄りのマイクロ秒に丸められています。この値は、出力データ・レートとチャンネル・スイッチング・レートを反映していま す。チャンネル・スイッチング・レート = 1÷セトリング時間 2 1000 サンプル 1 Rev.0 31 / 59 AD7172-2 データシート 表 22.入力バッファをディスエーブル状態にして Sinc3 フィルタを使った時の、出力データ・レート、セトリング時間、及び ノイズ Default Output Data Rate Output Data Rate (SPS); Effective Peak-to-Peak (SPS/Channel); SING_CYC = 0 SING_CYC = 1 or Resolutio Resolution and Single with Multiple Notch n with 5V with 5V Channel Channels Frequenc Reference Noise Reference Settling Noise Enabled 1 Enabled1 Time1 y (Hz) (µV rms) (Bits) (µV p-p) 2 (Bits) 31,250 10,309 97 µs 31,250 211 15.5 1600 12.5 15,625 5,181 193 µs 15,625 27.2 18.5 205 15.6 10,417 3,460 289 µs 10,417 7.9 20.3 57 17.4 5,208 1,733 577 µs 5,208 3.7 21.4 27 18.5 2,604 867.3 1.15 ms 2,604 2.5 21.9 17 19.2 1,008 335.9 2.98 ms 1,008 1.6 22.6 11 19.8 504 167.98 5.95 ms 504 1.1 23.1 7.5 20.3 400.6 133.5 7.49 ms 400.6 0.99 23.3 6.7 20.5 21 200.3 66.67 14.98 ms 200.3 0.68 23.7 4.6 100.2 33.39 29.95 ms 100.2 0.47 24 3.1 21.6 59.98 19.99 50.02 ms 59.98 0.38 24 2.5 21.9 50 16.67 60 ms 50 0.35 24 2.3 22 20.01 6.67 149.95 ms 20.01 0.21 24 1.2 23 16.67 5.56 180 ms 16.67 0.21 24 1.1 23.1 10 3.33 300 ms 10 0.18 24 0.83 23.5 5 1.67 600 ms 5 0.18 24 0.56 24 2.5 0.83 1.2 sec 2.5 0.16 24 0.41 24 1.25 0.42 2.4 sec 1.25 0.054 24 0.27 24 セトリング時間 は、最寄りのマイクロ秒に丸められています。この値は、出力データ・レートとチャンネル・スイッチング・レートを反映していま す。チャンネル・スイッチング・レート = 1÷セトリング時間 2 1000 サンプル 1 表 23.入力バッファをイネーブル状態にして Sinc3 フィルタを使った時の、出力データ・レート、セトリング時間、及びノイ ズ Default Output Data Rate (SPS); SING_CYC = 0 and Single Channel Enabled 1 Output Data Rate (SPS/Channel); SING_CYC = 1 or with Multiple Channels Enabled1 Settling Time1 Notch Frequency (Hz) 31,250 15,625 10,417 5,208 2,604 1,008 504 400.6 200.3 100.2 59.98 50 20.01 16.67 10 5 2.5 1.25 10,309 5,181 3,460 1,733 867.3 335.9 167.98 133.5 66.67 33.39 19.99 16.67 6.67 5.56 3.33 1.67 0.83 0.42 97 µs 193 µs 289 µs 577 µs 1.15 ms 2.98 ms 5.95 ms 7.49 ms 14.98 ms 29.95 ms 50.02 ms 60 ms 149.95 ms 180 ms 300 ms 600 ms 1.2 sec 2.4 sec 31,250 15,625 10,417 5,208 2,604 1,008 504 400.6 200.3 100.2 59.98 50 20.01 16.67 10 5 2.5 1.25 Noise (µV rms) Effective Resolution with 5 V Reference (Bits) Noise (µV p-p) 2 Peak-to-Peak Resolution with 5 V Reference (Bits) 212 27.7 8.5 4.3 3.0 1.8 1.3 1.2 0.82 0.57 0.45 0.44 0.26 0.24 0.19 0.12 0.098 0.073 15.5 18.5 20.2 21.2 21.7 22.4 22.9 23 23.5 24 24 24 24 24 24 24 24 24 1600 210 63 28 20 13 8.9 8.2 5.6 3.8 2.8 2.5 1.3 1.2 0.91 0.62 0.45 0.29 12.5 15.5 17.3 18.4 19 19.6 20.1 20.2 20.8 21.3 21.8 22 22.9 23 23.4 24 24 24 セトリング時間 は、最寄りのマイクロ秒に丸められています。この値は、出力データ・レートとチャンネル・スイッチング・レートを反映していま す。チャンネル・スイッチング・レート = 1÷セトリング時間 2 1000 サンプル 1 Rev.0 32 / 59 AD7172-2 データシート 強化された 50Hz/60Hz 除去フィルタ この強化されたフィルタは、50Hz と 60Hz を同時に除去でき るように設計され、セトリング時間と、50Hz と 60Hz の除去 性能とのトレードオフを行うことができます。これらのフィ ルタは、 27.27 SPS まで動作可能で、50 Hz ± 1 Hz と 60 Hz ± 1 Hz における干渉信号を最大 90dB 除去できます。これらのフ ィルタは、 sinc5 + sinc1 フィルタ出力に対してのポスト・フ ィルタとして実装されています。このため、この強化された フィルタの定格セトリング時間とノイズ性能を満足する為に は、sinc5 + sinc1 フィルタを必ず選択してください。出力デー タ・レートに対応する、セトリング時間、50Hz と 60Hzの除 去特性及び rms ノイズを、 表 24 に示します。図 62 から図 69 には、周波数領域における、強化されたフィルタの周波数 領域における応答を示してあります。 表 24 強化されたフィルタを使った時の、出力データ・レートと、ノイズ、セトリング時間及び除去特性 Simultaneous Rejection of 50 Hz ± 1 Hz and 60 Hz ± 1 Hz Output Data Settling Noise Peak-to-Peak Rate (SPS) Time (ms) (dB) 1 (µV rms) Resolution (Bits) Comments 27.27 36.67 47 図 62 と 図 65 参照 0.45 21.4 25 40.0 62 図 63 と 図 66 参照 0.44 21.4 1 20 50.0 85 0.41 21.7 図 64 と 図 67 参照 16.667 60.0 90 0.417 21.7 図 68 と 図 69 参照 マスター・クロック = 2.00 MHz Rev.0 33 / 59 データシート 0 –10 –20 –20 –30 –30 –40 –50 –60 –50 –60 –70 –70 –80 –80 –90 –90 –100 200 300 400 500 600 FREQUENCY (Hz) –100 40 –10 –10 –20 –20 –30 –30 FILTER GAIN (dB) 0 –40 –50 –60 –80 –90 –90 600 FREQUENCY (Hz) –100 40 12672-065 –100 500 –10 –20 –20 –30 –30 FILTER GAIN (dB) –10 –40 –50 –60 –80 –90 –90 –100 500 FREQUENCY (Hz) 65 70 –60 –80 400 60 –50 –70 300 55 –40 –70 600 –100 40 12672-067 FILTER GAIN (dB) 0 200 50 図 66. 25 SPS ODR, 40 ms セトリング時間 図 63. 25 SPS ODR, 40 ms セトリング時間 100 45 FREQUENCY (Hz) 0 0 70 –60 –80 400 65 –50 –70 300 60 –40 –70 200 55 図 65. 27.27 SPS ODR, 36.67 ms セトリング時間 図 62. 27.27 SPS ODR, 36.67 ms セトリング時間 100 50 FREQUENCY (Hz) 0 0 45 12672-066 100 45 50 55 60 65 FREQUENCY (Hz) 図 67. 20 SPS ODR, 50 ms セトリング時間 図 64. 20 SPS ODR, 50 ms セトリング時間 Rev.0 34 / 59 70 12672-068 0 FILTER GAIN (dB) –40 12672-064 FILTER GAIN (dB) 0 –10 12672-063 FILTER GAIN (dB) AD7172-2 AD7172-2 データシート 0 –10 –20 FILTER GAIN (dB) –30 –40 –50 –60 –70 –80 –100 0 100 200 300 400 500 600 FREQUENCY (Hz) 12672-069 –90 図 68. 16.667 SPS ODR, 60 ms セトリング時間 0 –10 –20 –40 –50 –60 –70 –80 –90 –100 40 45 50 55 60 65 FREQUENCY (Hz) 70 12672-070 FILTER GAIN (dB) –30 図 69. 16.667 SPS ODR, 60 ms セトリング時間 Rev.0 35 / 59 AD7172-2 データシート 動作モード AD7172-2 は、ADC モード・レジスタとインターフェース・ モード・レジスタで設定可能な、数種類の動作モードを備え ています (詳細は、 表 28 と表 29 を参照)。以下にそれらの モードを列挙し、それに続く段落で詳細を説明します。 • • • • • • 連続変換モード 連続読み出しモード シングル変換モード スタンバイ・モード パワーダウン・モード 3 種類のキャリブレーション・モード 連続変換モード 連続変換モードは、パワーアップ時のデフォルト・モードで す AD7172-2 連続で変換を行い、ステータス・レジスタ内の RDY ビットは変換が完了する毎にロー・レベルになりま す。CS がロー・レベルであれば、 変換が完了したときに DOUT/RDY 出力もロー・レベルになります。変換結果を読み 出すときは、コミュニケーション・レジスタに書き込みを行 って、次の動作がデータ・レジスタからの読み出しであるこ とを指定します。データ・レジスタからデータ・ワードを読 み出すと、 DOUT/RDY ピンがハイ・レベルになります。この A A レジスタの内容は、必要に応じて何回も読み出すことが可能 ですが、次の変換の完了時にデータ・レジスタにアクセスし てしまうことがないように注意する必要があります。もしこ の時点でアクセスすると、新しい変換ワードが失われてしま います。 いくつかのチャンネルがイネーブルになると、ADC はイネー ブル状態にあるチャンネルを自動的に巡回し、各チャンネル のデータ変換を行います。全チャンネルの変換が終了する と、最初のチャンネルに戻って、再度巡回して変換を行いま す。チャンネルのデータ変換は、最も番号の小さいチャンネ ルから、最も番号の大きいチャンネルへ、順番に行われま す。データ・レジスタは、変換が可能な状態になるたび、す ぐさまアップデートされます。DOUT/RDY 出力は、新しい変 換結果がそろうたびに、ロー・レベルになります。ADC がイ ネーブル状態にある次のチャンネルの変換を行っている間 に、変換結果を読み取ってください。 インターフェース・モード・レジスタの DATA_STAT ビット が 1 に設定されている場合、 データ・レジスタが読まれる度 に、ステータス・レジスタの内容に変換されたデータが付加 されて一緒に出力されます。ステータス・レジスタは、変換 を行ったチャンネルの情報を表示します。 CS 0x44 0x44 DIN DATA DATA 12672-071 DOUT/RDY SCLK 図 70. 連続変換モード Rev.0 36 / 59 AD7172-2 データシート 連続読み出しモード 連続読み出しモードでは、ADC データを読みだす際に、毎回 コミュニケーション・レジスタへの書き込みを行う必要が無 くなります。RDY が変換終了を示すためにロー・レベルにな った後に、読み出しに必要とされる数の SCLK を ADC に与え るだけです。変換結果を読み出すと、RDY はハイ・レベルに 戻り、次の変換結果が得られるまでこのハイ・レベルを維持 します。このモードでは、データは一度の変換で 1 回しか読 み出すことができません。また、 次の変換が完了する前に、 データ・ワードを全て読み出すように注意する必要がありま す。もし変換データを、次回の変換が完了する前に読み出さ なかった場合、 もしくは、AD7172-2 に与えるシリアル・クロ ック数が、データを読み出すには足りなかった場合は 、シリ アル出力レジスタは、次の変換が完了する前にすぐリセット され、新たな変換データがシリアル出力レジスタに格納され ます。連続読み出しモードを使うためには、ADC は連続変換 モードとして設定しなければなりません。 す。このビットが設定されると、シリアル・インターフェー スができるのは、データ・レジスタからのデータを読み出し することのみになります。連続読み出しモードから抜け出す には、 RDY がロー・レベルのとき、ダミーの ADC データ・ レジスタ・コマンド(0x44)を送信してください。もしく は、 CS = 0 かつ DIN = 1 のとき、64 個の SCLK を送って、ソ フトウエア・リセットを行ってください。この動作で、ADC と全てのレジスタの内容がリセットされます。これらは、イ ンターフェースが連続読み出しモードになった後、このイン ターフェースが認識する唯一のコマンドです。したがって、 命令がデバイスに書き込まれるまで、連続読み出しモードで は DIN をロー・レベルに維持しておく必要があります。 もし、複数の ADC チャンネルがイネーブルで、DATA_STAT ビットがインターフェース・モード・レジスタ内で設定され ていれば、データにステータス・ビットが付加された状態で 各チャンネルのデータが順番に出力されます。ステータス・ レジスタは、変換を行ったチャンネルの情報を表示します。 連続読み出しモードをイネーブルにするには、インターフェ ース・モード・レジスタの CONTREAD ビットを設定しま CS 0x02 0x0080 DIN DATA DATA DATA 12672-072 DOUT/RDY SCLK 図 71. 連続読み出しモード Rev.0 37 / 59 シングル変換モード シングル変換モードでは、AD7172-2 は、一度だけ変換を行 い、変換が終了するとスタンバイ・モードに移行します。変 換が完了すると、 RDY 出力はロー・レベルになります。デー タ・レジスタからデータ・ワードを読み出すと、 RDY 出力が ハイ・レベルになります。 RDY がハイ・レベルになっていて も、データ・レジスタの内容は、必要に応じて複数回読み出 すことができます。 出力はロー・レベルになります。続いて ADC は、次のチャン ネルを選択し、変換を開始します。この変換データは、次の 変換が行われている間に、必ず読み出してください。次の変 換が終了すると、データ・レジスタが更新されます。それゆ え、変換データを読むための期間は限られています。ADC は、選択されたチャンネルのシングル変換を行った後、スタ ンバイ・モードに戻ります。 もし、いくつかのチャンネルがイネーブルになっていれば、 ADC はイネーブル状態にあるチャンネルを自動的に巡回し、 各チャンネルもデータ変換動作を行います。変換が開始され ると、 RDY 出力がハイ・レベルになり、 CS がロー・レベル のままであれば、有効な変換が完了するまでハイ・レベルを 維持します。有効な変換データが得られたら、ただちに RDY もし、インターフェース・モード・レジスタの DATA_STAT ビットが 1 にセットされた場合、データ・レジスタが読みだ されるたびに、ステータス・レジスタの内容が変換結果と一 緒に出力されます。ステータス・レジスタの下位 LSB4 ビッ トは、変換を行ったチャンネルを表示します。 A A A A A A A A A A CS 0x01 0x8010 0x44 DIN DATA 12672-073 DOUT/RDY SCLK 図 72. シングル変換モード Rev.0 38 / 59 AD7172-2 データシート スタンバイ およびパワーダウン・モード スタンバイ・モードでは、ほとんどの回路ブロックがパワー ダウンします。しかし、LDO はレジスタの内容を保持するた め、動作状態を維持します。もし内部リファレンス電圧がイ ネーブルであれば、こちらも動作状態を維持します。また外 部水晶発振子が選択されている場合も、動作状態を維持しま す。スタンバイ・モードでレファレンス電圧を落とすために は、ADC モード・レジスタの REF_EN ビットを設定してくだ さい。クロックをスタンバイ・モードでパワーダウンさせる には、ADC モード・レジスタの CLOCKSEL ビットを 00(内 蔵発振器を使う)に設定してください。 パワーダウン・モードでは、LDO を含むすべての回路ブロッ クへの電源供給が止まります。この時、全てのレジスタの内 容は失われ、GPIO 出力は、スリーステートになります。偶発 的にパワーダウン・モードに入らないようにするため、最初 に ADC がスタンバイ・モードになるようにしてください。パ ワーダウン・モードから抜け出すには、 CS = 0、DIN = 1 の状 態で、64 個の SCLK が必要です。これはシリアル・インター フェースによるリセットを意味します。LDO がパワーアップ するまでの猶予を与えるため、次の連続したシリアル・イン ターフェース・コマンドの発行まで、500μs の遅延時間を与 える事を推奨します。 キャリブレーション AD7172-2 は、オフセットとゲイン誤差を排除するために、2 ポイント・キャリブレーションを実施します。セットアップ 毎のオフセットとゲイン誤差を除去するため、以下の 3 つの キャリブレーション・モードを提供しています。 • • • 内部ゼロスケール・キャリブレーション システム・ゼロスケール・キャリブレーション システム・フルスケール・キャリブレーション 内部のフルスケール・キャリブレーションは備えていませ ん。何故なら、工場出荷時にキャリブレーションされている からです。 キャリブレーション中は、1 チャンネルのみアクティブにな ります。各変換後、ADC の変換結果は、データ・レジスタ書 き込む前に ADC キャリブレーション・レジスタのデータを使 って補正されます。 オフセット・レジスタのデフォルト値は、0x800000、ゲイ ン・レジスタの公称値は 0x555555 です。ADC ゲインのキャ リブレーション範囲は、0.4 × VREF から 1.05 × VREF です。以下 の式が、その計算に使われます。ユニポーラ・モードの場 合、ADC ゲイン誤差とオフセット誤差を含めないとすると、 データとゲイン・オフセットとの理想的な関係式は以下のよ うになります。 0.75 × V IN Gain Data = × 2 23 − (Offset − 0 x 800000) × ×2 V REF 0 x 400000 バイポーラ・モードの場合、ADC ゲイン誤差とオフセット誤 差を含めないとすると、データとゲイン・オフセットとの理 想的な関係式は以下のようになります。 0.75 × VIN Gain Data = × 2 23 – (Offset – 0 x 800000 ) × + 0 x 800000 VREF 0 x 400000 キャリブレーションを開始するには、 ADC モード・レジスタ にある、MODE ビット(Bits[6:4]) にそれぞれのキャリブレー Rev.0 ション・モード対応する値を書き込みます。キャリブレーシ ョを起動すると、DOUT/RDY ピンと 、 ステータス・レジス タの RDY ビット(ビット 7)がハイ・レベルになります。キ ャリブレーションが完了すると、対応するオフセット及びゲ イン・レジスタの内容が更新され、 ステータス・レジスタの RDY ビットがリセットされます。また、 RDY 出力がロー・ レベルに戻ります。但し CS がロー・レベルでなければなり ません。その後 AD7172-2 はスタンバイ・モードに復帰しま す。 A A A A A A 内部オフセット・キャリブレーション中、選択された正側ア ナログ入力ピンは切り離され、両方の AD 変調器入力と選択 された負側アナログ入力ピンとが内部で短絡されます。従っ て、選択された負アナログ入力ピンに与えられている電圧 は、許される上限を超えていないことと、そのピン周辺に過 剰なノイズや干渉がないことを確認してください。 しかしながら、システム・キャリブレーションでは、キャリ ブレーション・モードを起動する前に、システム・ゼロスケ ール(オフセット)用の電圧、およびシステム・フルスケー ル(ゲイン)用の電圧が、ADC のピンに与えられていなけれ ばなりません。この結果により、ADC に対する外部誤差要因 を排除できます。 動作ポイントの観点からは、キャリブレーションはもう 1 つ の ADC 変換のように扱う必要があります。必要に応じて、 オフセット・キャリブレーションは、常にフルスケール・キ ャリブレーションの前に行うようにして下さい。ステータ ス・レジスタの RDY ビットをモニタするようにシステム・ ソフトウエアを設定するか、もしくは DOUT/RDY ピンをモ ニタし、ポーリング・シーケンスまたは割り込み駆動ルーチ ンによってキャリブレーションの完了を調べます。全てのキ ャリブレーションは、ある程度の時間がかかります。その時 間は、選択されたフィルタのセトリング時間と、出力デー タ・レートと等しくなります。 内部オフセット・キャリブレーション、システム・ゼロ・キ ャリブレーションそして、システム・フルスケール・キャリ ブレーションは、どの出力データ・レートでも実行できま す。最も低い出力データ・レートを使ってキャリブレーショ ンを行うと、精度の高いキャリブレーション結果を得ること ができ、かつ全ての出力データ・レートに対しても、高精度 のキャリブレーションデータが得られます。あるチャンネル のリファレンス電圧が変更された場合、新たなオフセット・ キャリブレーションが必要です。 オフセット誤差は、公称±40 µV であり、オフセット・キャリ ブレーションを行うと、ノイズと同等レベルにまで減少させ ることができます。ゲイン誤差は、工場出荷時に周囲温度で キャリブレーションされています。工場出荷時のキャリブレ ーションによるゲイン誤差は、公称、FSR の±35ppm です。 AD7172-2 は、内蔵キャリブレーション・レジスタへのアクセ スを許可しており、マイクロプロセッサがデバイスのキャリ ブレーション係数を読み出し、そのキャリブレーション係数 を書き込むこともできます。内部もしくは自己キャリブレー ション時以外は、オフセット・レジスタとゲイン・レジスタ の読み書きはいつでも行えます。 39 / 59 AD7172-2 データシート デジタル・インターフェース AD7172-2 のプログラムできる機能は、SPI 経由で設定しま す。AD7172-2 のシリアル・インターフェースは、以下の 4 つ の信号線で構成されています。それらは、 CS 、DIN、 SCLK、そし DOUT/ RDYです。DIN 入力は、データを内蔵レ ジスタに転送し、DOUT 出力は、内蔵レジスタから のデータ を読み出します。SCLK はデバイスへのシリアル・クロック 入力で、すべてのデータ転送は、DIN 入力であっても DOUT 出力であっても、SCLK 信号を基準として実行されます。 A データ書き込み時の CRC チェックサムの計算は、以下の多項 式を必ず用います。 x8 + x2 + x + 1 A A DOUT/RDY ピンは、出力がロー・レベルになることで、デー タ・レディ信号としても機能します。その条件は、データ・ レジスタ内へ新しいデータ・ワードが格納され、CS がロー・ レベルが入力された時です。データ・レジスタからのデータ 読み出しが完了すると、 RDY 出力はハイ・レベルになって リセットされます。RDY 出力は、データ・レジスタの更新前 にもハイ・レベルになり、デバイスからの読み出しができな いことを表示して、レジスタの更新中にデータが読み出され ることを防止します。RDY 出力がロー・レベルになる直前に は、データ・レジスタからの読み出しは避けるようにして下 さい。データの読み出しが出来ない事を確認する最良の方法 は、 RDY 出力をモニタすることです。 RDY 出力がロー・レ ベルになれば、ただちにデータ・レジスタの読み取りを開始 し、十分な SCLK のクロック数が存在していることが確認で きれば、次回の変換結果が得られる前に、読み出しが完了し ていることを意味します。CS はデバイスを選択するときに使 いますが、シリアル・バスに、複数個の異なる部品が接続さ れているシステムでは、 CS を使って、AD7172-2 をデコード することができます。 A DIN UP TO 24-BIT INPUT 8-BIT CRC CS DATA CRC 12672-074 SCLK 図 73. CRC 付き SPI 書き込みトランアクション A CS をロー・レベルに固定すれば、シリアル・インターフェー スは、3 線インターフェースで動作可能です。この場合、 SCLK、DIN、 DOUT/ RDY の各ピンを使って、AD7172-2 との 通信を行います。通信の終了は、ステータス・レジスタ の RDY ビットをモニタすることでも可能です。 8-BIT COMMAND UP TO 32-BIT OUTPUT 8-BIT CRC CS DIN DOUT/ RDY CMD DATA CRC SCLK A CS = 0 かつ DIN = 1 の状態で、64 個の SCLK 信号を書き込む と、AD7172-2 をリセットできます。リセットにより、インタ ーフェースをコミュニケーション・レジスタに対する書き込 み動作待ちの状態に戻します。この動作により、すべてのレ ジスタ値がそれぞれのパワーオン時の値にリセットされま す。リセット後、シリアル・インターフェースの書き込みを する前に、500 µs の待ち時間が必要です。 A 8-BIT COMMAND CS A 図 2 と図 3 に、AD7172-2 の CS が接続されている場合のイン ターフェースで、このデバイスをデコードするためのタイミ ング図を示します。図 2 は、AD7172-2 からのデータ読み出し 動作のタイミング図で、図 3 は、AD7172-2 へのデータ書き込 み動作のタイミング図です。最初の読み出し動作を行ったあ と、RDY 出力がハイ・レベルに戻った後でも、データ・レジ スタからの読み出し操作を複数回行うことができます。しか しながら、次回の出力データの更新が発生する前に、読み出 し動作が完全に終了していることを確認して下さい。ただし 連続読み出しモードでは、データ・レジスタは 1 変換につき 1 回しか読み出すことができません。 A チェックサムは、読み出しと書き込みの各々のデータ交換ト ランザクションの最後に付加されます。読み込みトランザク ションは、8 ビットのコマンド・ワードと 8 から 24 ビットの データを使って計算されます。書き込みトランザクション は、8 ビットのコマンド・ワードと 8 から 32 ビットのデータ を使って計算されます。図 73 と 図 74 に、SPI での読み出し および書き込みトランザクションを、それぞれ示します。 12672-075 A データ読み出し時は、この多項式か、より簡単な排他的論理 和(XOR)関数を選択することができます。XOR 関数を使っ たチェックサムは、多項式ベースのチェックサムに比べる と、ホスト・マイクロコントローラ上で、より短い時間で処 理できます。インターフェース・モード・レジスタ内の CRC_EN ビットで、チェックサムを有効、もしくは無効に し、有効の場合は多項式によるエラー・チェックを使うか、 XOR を使ったシンプルなエラー・チェックを使うかの選択で きます。 A 図 74. CRC 付き SPI 読み出しトランアクション 連続読み出しモードがアクティブで、もしチェックサム保護 がイネーブルであれば、データ・トランザクションごとに、 暗黙のデータ読み込みコマンド、0x44 が存在します。従っ て、チェックサムの計算時、このコマンドを必ず考慮しなけ ればなりません。これにより、ADC のデータが 0x000000 で あったとしても、非ゼロのチェックサム値にならないことを 保証しています。 チェックサム保護 AD7172-2 は、インターフェースの信頼性を向上させるため に、チェックサム・モードを使うことができます。チェック サムを使うと、レジスタには有効なデータのみが書き込ま れ、検証済みのレジスタからのデータ読み出しが可能になり ます。もし、レジスタへの書き込み時にエラーが起こったな ら、ステータス・レジスタ内の CRC_ERROR ビットが設定さ れます。しかしながら、レジスタへの書き込みが正常に行わ れたかどうかを確認するため、レジスタ・データのリードバ ックを行い、チェックサムの確認を行って下さい。 Rev.0 40 / 59 AD7172-2 データシート CRC の計算 多項式 項式の MSB が、データの最も左にあるロジック 1 と合うよう に、多項式値の位置決めします。新規かつ短い数値を作るた め、排他的論理和 (XOR)関数をデータに適応します。再度、 多項式の MSB が、得られたデータの最も左にあるロジック 1 と合うように、多項式の値の位置決めします。このプロセス は、元データが多項式の値よりも小さくなるまで繰り返され ます。これは 8 ビットのチェックサムです。 8 ビット幅のチェックサムは、以下の多項式で生成します。 x8 + x2 + x + 1 チェックサム生成時、データは 8 ビットごとに左側にシフト され、8 ビットのロジック 0 で終わる数値を生成します。多 24 ビット・ワードに対する多項式による CRC 計算例 0x654321 (8-Bit Command and 16-Bit Data) この例では、多項式ベースのチェックサムを使い、8 ビットのチェックサムを計算します。詳細は以下。 I 初期値 011001010100001100100001 8 ビット左にシフト 01100101010000110010000100000000 8 2 x +x +x+1 = 多項式 100000111 100100100000110010000100000000 XOR 結果 多項式 100000111 100011000110010000100000000 XOR 結果 100000111 多項式 11111110010000100000000 XOR 結果 多項式 の値 100000111 1111101110000100000000 XOR 結果 100000111 多項式 の値 111100000000100000000 XOR 結果 多項式 の値 100000111 11100111000100000000 XOR 結果 100000111 多項式 の値 1100100100100000000 XOR 結果 多項式 の値 100000111 100101010100000000 XOR 結果 100000111 多項式 の値 101101100000000 100000111 1101011000000 100000111 101010110000 100000111 1010001000 100000111 10000110 XOR 結果 多項式 の値 XOR 結果 多項式 の値 XOR 結果 多項式 の値 XOR 結果 多項式 の値 チェックサム = 0x86. Rev.0 41 / 59 排他的論理和の計算 元データをバイトごとに分離して、それぞれのバイトに XOR 演算を行って、8 ビット幅のチェックサムを生成します。 24 ビット・ワードに対する XOR を使った CRC 計算例 0x654321 (8-Bit Command and 16-Bit Data) 前の例と同じ例を使うとして、以下の 3 バイトに分割できます:0x65、0x43、0x21 01100101 0x65 01000011 0x43 00100110 XOR 結果 00100001 0x21 00000111 CRC Rev.0 42 / 59 AD7172-2 データシート 内蔵機能 AD7172-2 は、多くのアプリケーションにおける有用性を向上 させることができる、いくつかの内蔵機能を備えています。 汎用入出力 AD7172-2 は 2 つの汎用デジタル入出力ピンを備えています。 GPIO0 と GPIO1 です。これらは、GPIOCON レジスタ内の IP_EN0/IP_EN1 ビットまたは OP_EN0/OP_EN1 ビットを使っ てイネーブルします。GPIO0 もしくは GPIO1 ピンが入力とし て有効であるとき、GP_DATA0 もしくは GP_DATA1 ビット に それぞれ格納されます。GPIO0 もしくは GPIO1 ピンが、出 力としてイネーブルであるとき、GP_DATA0 もしくは GP_DATA1 のビット値は、対応する各ピンの出力ロジック・ レベルになります。これらのロジック・レベルは、AVDD1 と AVSS とを基準にしています。 従って、出力電圧振幅は、5V または、3.3V です。 SYNC/ERROR ピンは、汎用出力としても使うことができま す。GPIOCON レジスタ内の、ERR_EN ビットが 11 に設定さ れると、SYNC/ERROR ピンが汎用出力として動作します。こ の構成では、GPIOCON レジスタの ERR_DAT ビットが、 ピ ンの出力ロジック・レベルを決めます。このロジック・レベ ルは、IOVDD と DGND を基準としています。 GPIO0 ピン、GPIO1 ピン、そして SYNC / ERROR ピンが、汎 用出力に設定されると、その出力はアクティブ・プルアップ になります。 A A A A 外部マルチプレクサの制御 チャンネル数を増やすために外部マルチプレクサを使う場合 は、外部マルチプレクサのロジック・ピンを、AD7172-2 の GPIOx ピンを使って制御できます。MUX_IO ビット (GPIOCON レジスタ内のビット 12)をセットすると、GPIOx が ADC によって制御されます。従って、ADC に同期してチ ャンネル変更が可能となり、同期を行うために別の回路を用 意する必要はありません。 遅延 AD7172-2 がサンプリングを行う前に、プログラマブルな遅延 を挿入することが可能です。これにより、外部アンプやマル チプレクサの出力がセトリングするまで待つことができ、こ れらの素子に対する要求特性を緩和することが可能です。8 つのプログラマブルな遅延設定ができ、その範囲は 0 µs から 8 ms です。この設定は、 ADC モード・レジスタ(アドレス 0x01、ビット[10:8])を使います。 もし、ディレイが 0μs より大きな値が選択され、ADC モー ド・レジスタの HIDE_DELAY ビットが 0 に設定されると、 選択された出力データ・レートに関わらず、このディレイ値 がそのまま変換時間に加えられます。 Sinc5 + Sinc1 フィルタを使う場合は、このディレイを見えな くする(内包させる)ことも可能です。つまりディレイを有 効にしない場合の出力データ・レートと同じ出力データ・レ ートにすることができます。IHIDE_DELAY ビットが 1 に設 定され、選択された遅延時間が、変換時間の半分より短い場 合、デジタル・フィルタが行うアベレージの回数を減らすこ とによって、この遅延時間は、変換時間の中に内包されてし まいます。これにより変換時間は変わりませんが、ノイズ特 性に影響を与える恐れがあります。 このノイズ特性への影響は、変換時間と比較した遅延時間の 長さに依存します。遅延時間を吸収できるのは、出力デー Rev.0 タ・レートが 、2.6 kSPS 以下の時です。ただし例外があっ て、以下の 4 つのレートでは、遅延時間を全く吸収できませ ん。それらは、381 SPS、59.92 SPS、49.96 SPS、16.66 SPS で す。 16 ビット/24 ビット変換 デフォルトで、AD7172-2 は、24 ビットでデータ変換を行いま す。しかしながら 、データ幅を 16 ビットに減らして出力さ せることもできます。インターフェース・モード・レジスタ の WL16 ビットを 1 に設定すると、すべての変換データは、 16 ビットに収められます。24 ビット幅でデータを出力させる には、このビットをクリアしてください。 DOUT_RESET シリアル・インターフェースは、共有の DOUT/RDY ピンを 使います。デフォルトでこのピンは、 RDY 信号の出力ピン です。データ読み出しの期間中、このピンは指定されたレジ スタを出力します。読み出し終了後、ある短い時間 (t7)経過し たら、 このピンは、 RDY 信号の出力ピンに復帰します。し かしながら、この時間は、幾つかのマイクロコントローラに とっては、短すぎるかもしれません。インターフェース・モ ード・レジスタの DOUT_RESET ビットを 1 に設定して、 CS ピンがハイ・レベルになるまで、この時間を引き延ばすこと が出来ます。これは、CS を、各読み出し動作を考慮し、シリ アル・インターフェースのトランザクションを完了するよう に使用しなければならないことを意味します。 同期 ノーマル同期 GPIOCON レジスタ内の SYNC_EN ビットを 1 に設定する と、 SYNC/ERROR ピンは、同期用ピンとして機能しま す。SYNC入力を使うと、同じデバイスにおける他の設定に 対して影響を与えることなく、変調器とデジタル・フィルタ とをリセットできます。この機能は、外部から指定できる既 知のタイミング、すなわち SYNC 入力の立ち上がりエッジか ら、アナログ入力のサンプル・データ取得を開始できま す。SYNC 入力は、同期が確実に行われることを担保するた め、最低でもマスター・クロック 1 周期以上はロー・レベル にしてください。 複数の AD7172-2 を、共通のマスター・クロックで動作させて 同期動作を実現し、それらデバイスのデータ・レジスタを同 時に更新することが可能です。この動作は通常、各 AD7172-2 がキャリブレーションを実行するか、キャリブレーション・ レジスタにキャリブレーション係数をロードした後に完了し ます。 SYNC 入力の立ち下がりエッジで、デジタル・フィル タとアナログ変調器がリセットされて、AD7172-2 は、あらか じめ決められた状態に置かれて変換はスタートしません。 SYNC 入力がロー・レベルである限り、AD7172-2 は、この状 態を維持します。SYNC の立ち上がりエッジで、変調器とフ ィルタはリセット状態を抜け出し、次のマスター・クロック のエッジで、デバイスは再び入力サンプルの取得を開始しま す。 A A A A このデバイスは、SYNC のロー・レベルからハイ・レベルへ の遷移に続くマスター・クロックの立ち下がりエッジで、リ セット状態から抜け出します。従って、複数のデバイスを同 期動作させる時は、すべてのデバイスがマスター・クロック の立ち下がりエッジで確実にサンプリングすることを担保す 43 / 59 AD7172-2 データシート るため、マスター・クロックの立ち上がりエッジで SYNC ピ ンをハイ・レベルにします。SYNCピンが、十分な時間が取 れずにハイ・レベルになった場合、デバイス間でマスター・ クロック 1 周期分の時間差を持つ可能性があります。すなわ ち、デバイスごとの変換の瞬間が、最大マスター・クロック 1 周期分の差が生じることがあります。 SYNC 入力は、ノーマル同期モードの時、1 チャンネルの対 しての変換開始コマンドとしても使うことができます。この モードでは、 SYNC の立ち上がりエッジで変換が開始され、 変換完了時、RDY の立ち下がりエッジが出現して変換完了を 知らせます。フィルタのセトリング時間は、各データ・レジ スタの更新ごとに必要です。変換完了後、次変換を開始する 信号を待ち受けるため、 SYNC をロー・レベルにしていま す。 オルタネート同期 このモードでは、AD7172-2 の複数チャンネルがイネーブルに なっている時、SYNC ピンへの入力が変換開始コマンドとし て機能します。インターフェース・モード・レジスタの ALT_SYNC ビットを 1 に設定すると、オルタネート同期が起 動します。SYNC がロー・レベルになると、ADC は現状のチ ャンネルの変換を完了し、順番で決められた次のチャンネル を選択します。続いて ADC は、この次のチャンネルの変換が 開始できることを許可する SYNCがハイ・レベルになるまで 待機します。RDY ピンは、現状のチャンネルの変換が完了す るとロー・レベルになります。 そして、その変換に対応するデータ・レジスタが更新されま す。すなわち、SYNC コマンドを使うと、現状選択されてい るチャンネルのサンプリングに影響を与えませんが、順番で 決められた次のチャンネルの変換が行われる瞬間を制御する ことができます。 A オルタネート同期は、いくつかのチャンネルがイネーブルに なっている時のみ、使用することができます。1 つのチャン ネルのみイネーブルになっている場合は、このモードの使用 は推奨されません。 エラー・フラグ ステータス・レジスタは、ADC_ERROR、CRC_ERROR、 REG_ERROR の 3 つのエラー・ビットを保持しています。そ れぞれのビットは、ADC の変換エラー、CRC チェック時のエ ラー、レジスタ変更に伴って発生したエラーを格納していま す。さらに、ERRORピンは、いずれかのエラーが起きたこと を外部に知らせます。 ADC_ERROR ます。このフラグは、ステータス・レジスタが読まれたこと が分かると、リセットされます。 REG_ERROR REG_ERROR フラグは、インターフェース・モード・レジス タの REG_CHECK ビットと組み合わせて使用します。 REG_CHECK ビットが設定されると、AD7172-2 は、内部レジ スタの値をモニタします。もしあるビットが変化すると、 REG_ERROR ビットが、「1」に設定されます。従って、内部 レジスタへの書き込みを行う際には、インターフェース・モ ード・レジスタの REG_CHECK ビットが「0」に設定されて いることを確認してください。レジスタ書き込みで更新され ると、REG_CHECK ビットを「1」にセットできます。 AD7172-2 は、内部レジスタのチェックサムを計算します。も し、1 つでもレジスタの値が変化していたなら、REG_ERROR ビットが「1」に設定されます。エラーが検出されたら、ステ ータス・レジスタの REG_ERROR ビットをクリアするため、 REG_CHECK ビットを必ず「0」に設定してください。なお、 このレジスタ・チェック機能はデータ・レジスタ、ステータ ス・レジスタ、インターフェース・モード・レジスタをモニ タしていません。 ERROR 入力/出力 GPIOCON レジスタ内の SYNC_EN ビットを 1 に設定する と、SYNC/ERROR ピンは、エラーの入力/出力ピン、もしく は汎用出力ピンとして機能します。GPIOCON レジスタの ERR_EN ビットが、このピンの機能を決めます。 ERR_EN を 10 に設定した場合、 SYNC/ERROR このピンは、 オープンドレインのエラー出力ピン(ERROR)となります。 ステータス・レジスタ内の 3 つのエラー・ビット (ADC_ERROR、CRC_ERROR、REG_ERROR) は、論理和 (OR)をとられ、反転された上で、ERROR 出力に反映され ます。それゆえ、ERROR出力に、エラーの発生が表示されま す。エラーの原因を特定するには、ステータス・レジスタを 読んで下さい。 ERR_EN を 01 に設定すると、SYNC/ERROR ピンは、エラー 入力ピン(ERROR)となります。他の部品のエラー・ピン を、AD7172-2 の ERROR 入力に接続すると、AD7172-2 は、 デバイス自身もしくは、接続されている外部部品でエラーが 起きたことを検知して表示します。ERRORピンの値は反転さ れ、ADC からの変換エラーとの OR をとります。その結果は ステータス・レジスタの、 ADC_ERROR ビットに表示されま す。ERROR入力の値は、GPIOCON 設定レジスタの ERR_DAT ビットへ反映されます。 A A ERROR 入出力は、ERR_EN ビットを 00 に設定すると、ディ スエーブルになります。ERR_EN ビットが 11 に設定される と、 SYNC/ERROR ピンは、汎用出力として機能します。 A 変換プロセス中にエラーが発生した場合、ステータス・レジ スタの ADC_ERROR ビットにフラグがたちます。このフラグ は、ADC の出力で、オーバーレンジもしくはアンダーレンジ を検知したときセットされます。アンダーレンジやオーバー レンジが発生すると、ADC の出力はそれぞれ、オール 0 もし くはオール 1 になります。このフラグは、オーバーレンジま たはアンダーレンジが解消したときにのみ、リセットされま す。このフラグは、データ・レジスタの読み込みによってリ セットされることはありません。 CRC_ERROR もし、書き込み動作時に付加された CRC の値が、送られた情 報と一致しなかった場合、CRC_ERROR フラグがセットされ Rev.0 DATA_STAT ステータス・レジスタの内容は、IFMODE レジスタの DATA_STAT を使って AD7172-2 の各変換データに付加させる ことができます。これは、複数のチャンネルがイネーブルに なっている場合に便利な機能です。変換データが出力される 度に、ステータス・レジスタの内容が付け加えられます。ス テータス・レジスタの下位 4 ビットは、どのチャンネルを変 換したかを表示します。加えて、エラー・ビットによってフ ラグ付けされたエラーがあれば、そのエラーを特定できま す。 44 / 59 AD7172-2 データシート IOSTRENGTH シリアル・インターフェースは、電源電圧が 2V まで下がっ ても動作します。しかしながら、低電圧の時、DOUT/RDY ピ ンは、ボード上に存在する中程度の寄生容量の影響や、SCLK 周波数が高いときには、十分な駆動能力を得ることができな いかもしれません。インターフェース・モード・レジスタの ビットは、DOUT/RDY ピンの駆動能力を増加させることが できます。 IOSTRENGTH 内部温度センサー AD7172-2 は、内蔵温度センサーを装備しています。温度センサー は、デバイスが動作している周囲温度を知るために使うことがで きます。これは、デバイスの診断目的に使うこともできますし、 動作温度の変化を考慮して、アプリケーション回路がキャリブレ ーション・ルーチンを再実行するための指標として用いることも できます。温度センサーは、アナログ入力チャンネルの選択と同 Rev.0 様、クロスポイント・マルチプレクサを使って選択されます。温 度センサーを使用するには、両方のアナログ入力の入力バッファ がイネーブルになっていることが必要です。もしバッファがイネ ーブルになっていないなら、変換を行っている期間中、温度セン サーを入力として選択して強制的にバッファをイネーブルにして 下さい。 温度センサーを使うためには、最初に既知の温度(25℃)におい て、デバイスをキャリブレーションし、その温度を基準として変 換します。温度センサーの感度は、公称 477 µV/K です。理想的 な傾きと測定された傾きとの差は、温度センサーをキャリブレー ションすることで補正できます。温度センサーは、25℃でキャリ ブレーションした後の公称精度は、±2℃です。温度は以下の式で 計算できます。 Conversion Result Temperature ( °C ) = 477 μV 45 / 59 – 273.15 AD7172-2 データシート グラウンド接続とレイアウト ADC のアナログ入力とリファレンス電圧入力は差動であるた め、アナログ変調器内の多くの電圧はコモン・モード電圧で す。この製品の優れたコモン・モード除去比により、これら 入力でのコモン・モード・ノイズが除去されます。AD7172-2 のアナログ電源とデジタル電源は独立しており、別々のピン を使用することにより、デバイスのアナログ部とデジタル部 の間の結合を最小にしています。デジタル・フィルタは、マ スター・クロック周波数の整数倍の周波数以外の広帯域電源 ノイズを除去します。 デジタル・グラウンドでシールドしてボードの他の部分に対 するノイズの放射を防止します。また、クロック信号はアナ ログ入力の近くを通過しないようにします。デジタル信号と アナログ信号の交差は回避する必要があります。デジタル信 号とアナログ信号のパターンは、基板の反対側に配置し、そ れぞれが直角になるように配置して下さい。これにより、ボ ードのフイードスルーの効果を削減することができます。マ イクロストリップ技術の使用は最善ですが、両面ボードでは 常に使用できるとは限りません。 また、ノイズ源がアナログ変調器を飽和させない限り、デジ タル・フィルタはアナログ入力とリファレンス電圧入力のノ イズも除去します。そのため、従来の高分解能コンバータに 比べて、AD7172-2 のノイズ干渉耐性は向上しています。しか し、AD7172-2 は分解能が高く、 コンバータのノイズ・レベル が非常に低いため、グラウンド接続とレイアウトについては 注意が必要です。 高分解能 ADC を使うときは、デカップリングが重要になりま す。AD7172-2 は 3 つの独立した電源ピンを持っています:そ れらは、AVDD1、AVDD2、そして IOVDD です。AVDD1 と AVDD2 ピンは、AVSS を基準としています。一方、IOVDD ピンは、DGND を基準としています。AVDD1 と AVDD2 は、 10 µF のコンデンサと 0.1μF のコンデンサとを並列に接続した 上で、それぞれ AVSS へデカップリングして下さい。各コン デンサは、デバイスの各電源ピンのできるだけ近くに配置し て下さい。理想的には、デバイスに直接接続する必要があり ます。IOVDD は、10 μF のコンデンサと、0.1μF のコンデンサ とを並列接続し、 DGND へデカップリングして下さい。全て のアナログ入力は、AVSS へデカップリングして下さい。も し外部基準電圧源を使う場合は、REF+と REF−ピンを、AVSS にデカップリングして下さい。 ADC を実装するプリント回路ボード(PCB)は、アナログ部 とデジタル部を分離して、ボードの特定領域にまとめて配置 するようにデザインする必要があります。一般に、エッチン グ部分を最小にすると、最適なシールド効果を持つため、こ の方法はグラウンド・プレーンに最適です。 どのようなレイアウトであろうとも、システム内における電 流の流れには十分注意を払い、全てのリターン電流用の経路 と目的場所まで電流を流す経路とを、できるだけ近づけて配 置するよう心がけて下さい。 ノイズがチップに混入するので、デバイスの真下をデジタ ル・ラインが通らないようにしてください。ノイズ混入を防 止するため、アナログ・グラウンドを、AD7172-2 直下に配置 して下さい。AD7172-2 への電源ラインはできるだけ太いパタ ーンにしてインピーダンスを下げ、電源ライン上のグリッチ を減らします。クロックなどの高速なスイッチング信号は、 Rev.0 AD7172-2 は、2 つの内蔵 LDO レギュレータを持ち、1 つは AVDD2 を安定化し、もうひとつは、IOVDD を安定化してい ます。REGCAPA ピンには、AVSS に対して 1μF と 0.1μF のコ ンデンサを接続して下さい。同様に REGCAPD ピンは、 DGND に対して 1μF と 0.1μF のコンデンサを接続して下さ い。 AD7172-2 を分離電源で動作させる場合、AVSS 用の分離され た電源プレーンを、必ず用意して下さい。 46 / 59 AD7172-2 データシート レジスタの一覧 表 25.レジスタの一覧 Reg Name 0x00 COMMS Bits [7:0] 0x00 STATUS [7:0] 0x01 ADCMODE 0x02 IFMODE 0x04 DATA WEN Bit 6 R/ W RDY ADC_ERROR CRC_ERROR REG_ERROR E Bit 5 Bit 4 Bit 3 A E A3 REF_EN [7:0] RESERVED [15:8] HIDE_DELAY SING_CYC 0x10 CH0 DATA_STAT ALT_SYNC REG_CHECK RESERVED [7:0] REGISTER_CHECK[7:0] [23:16] DATA[23:16] [15:8] DATA[15:8] RESERVED RESERVED ID[7:0] CH_EN0 [15:8] [7:0] CH_EN1 CH_EN2 CH_EN3 0x2B FILTCON3 R 0x0000 RW DOUT_RES 0x0000 ET RW WL16 0x000000 R 0x000000 R RESERVED SETUP_SEL1 RESERVED RESERVED BURNOUT_E N3 [15:8] SINC3_MAP0 [7:0] RESERVED [15:8] SINC3_MAP1 [7:0] RESERVED [15:8] SINC3_MAP2 [7:0] RESERVED [15:8] SINC3_MAP3 [7:0] RESERVED AINPOS0[4:3] 0x8001 RW AINPOS1[4:3] 0x0001 RW AINPOS2[4:3] 0x0001 RW AINPOS3[4:3] 0x0001 RW AINBUF0− 0x1000 RW AINBUF1− 0x1000 RW AINBUF2− 0x1000 RW AINBUF3− 0x1000 RW ENHFILT0 0x0500 RW ENHFILT1 0x0500 RW ENHFILT2 0x0500 RW ENHFILT3 0x0500 RW RESERVED SETUP_SEL3 RESERVED AINNEG3 REFBUF0+ BI_UNIPOLAR 0 RESERVED REF_SEL0 RESERVED REFBUF1+ REF_SEL1 REFBUF2+ REF_SEL2 REFBUF1− AINBUF1+ REFBUF2− AINBUF2+ RESERVED REFBUF3+ BI_UNIPOLAR 3 RESERVED AINBUF0+ RESERVED BI_UNIPOLAR 2 RESERVED REFBUF0− RESERVED BI_UNIPOLAR 1 RESERVED [7:0] R AINNEG2 RESERVED BURNOUT_E N2 RW GP_DATA0 0x00DX RESERVED SETUP_SEL2 RESERVED BURNOUT_E N1 ERR_DAT 0x0800 GP_DATA1 AINNEG1 RESERVED BURNOUT_E N0 ERR_EN OP_EN0 AINNEG0 AINPOS3[2:0] 0x23 SETUPCON3 [15:8] 0x2A FILTCON2 RESERVE D RESERVED AINPOS2[2:0] 0x22 SETUPCON2 [15:8] [7:0] SETUP_SEL0 AINPOS1[2:0] 0x21 SETUPCON1 [15:8] [7:0] RESERVED AINPOS0[2:0] 0x20 SETUPCON0 [15:8] 0x29 FILTCON1 OP_EN1 ID[15:8] [7:0] 0x28 FILTCON0 SYNC_EN IP_EN0 IP_EN1 [7:0] [7:0] 0x13 CH3 MUX_IO [15:8] [15:8] 0x80 DATA[7:0] [15:8] [7:0] 0x12 CH2 CRC_EN REGISTER_CHECK[15:8] [15:8] RW W RESERVED RESERVED IOSTRENGT H REGISTER_CHECK[23:16] [7:0] 0x11 CH1 Reset 0x00 CHANNEL CLOCKSEL [15:8] [15:8] Bit 0 DELAY [23:16] [7:0] 0x07 ID RESERVED MODE RESERVED CONTREAD Bit 1 RESERVED [7:0] 0x06 GPIOCON Bit 2 RA E A [15:8] [7:0] 0x03 REGCHECK Bit 7 REF_SEL3 REFBUF3− AINBUF3+ RESERVED RESERVED ENHFILTEN 0 ORDER0 ODR0 RESERVED ENHFILTEN 1 ORDER1 ODR1 RESERVED ENHFILTEN 2 ORDER2 ODR2 RESERVED ENHFILTEN 3 ORDER3 ODR3 0x30 OFFSET0 [23:0] OFFSET0[23:0] 0x800000 RW 0x31 OFFSET1 [23:0] OFFSET1[23:0] 0x800000 RW 0x32 OFFSET2 [23:0] OFFSET2[23:0] 0x800000 RW 0x33 OFFSET3 [23:0] OFFSET3[23:0] 0x800000 RW 0x38 GAIN0 [23:0] GAIN0[23:0] 0x5XXXX0 RW 0x39 GAIN1 [23:0] GAIN1[23:0] 0x5XXXX0 RW 0x3A GAIN2 [23:0] GAIN2[23:0] 0x5XXXX0 RW 0x3B GAIN3 [23:0] GAIN3[23:0] 0x5XXXX0 RW Rev.0 47 / 59 AD7172-2 データシート レジスタの詳細 コミュニケーション・レジスタ Address:0x00, Reset:0x00, Name:COMMS 内蔵のレジスタへのアクセスは、全てコミュニケーション・レジスタに対する書き込み動作で開始されます。ここでの書き込みは、 どんなレジスタが次にアクセスされるか、そしてそのオペレーションが、書き込みあるいは読み出しであるかどうかを決定します。 表 26COMMS の各ビットの説明 ビット ビット名 設定 7 WEN A 6 [5:0] 説明 このビットは、ADC との通信を始めるときロー・レベルで なければなりません。 このビットで、このコマンドが読み出しなのか、書き込みな のかを指定します。 R/ W A 0 書き込みコマンド 1 読み出しコマンド このレジスタ・アドレス・ビットで、現在の通信において、 この後どのレジスタを読み書きするのかを指定します。 RA 000000 ステータス・レジスタ 000001 ADC モード・レジスタ 000010 インターフェース・モード・レジスタ 000011 レジスタ・チェック・レジスタ 000100 データ・レジスタ 000110 GPIO 設定レジスタ 000111 ID レジスタ 010000 チャンネル・レジスタ 0 010001 チャンネル・レジスタ 1 010010 チャンネル・レジスタ 2 010011 チャンネル・レジスタ 3 100000 アットアップ・レジスタ 0 100001 アットアップ・レジスタ 1 100010 アットアップ・レジスタ 2 100011 アットアップ・レジスタ 3 101000 フィルタ設定レジスタ 0 101001 フィルタ設定レジスタ 1 101010 フィルタ設定レジスタ 2 101011 フィルタ設定レジスタ 3 110000 オフセット・レジスタ 0 110001 オフセット・レジスタ 1 110010 オフセット・レジスタ 2 110011 オフセット・レジスタ 3 111000 ゲイン・レジスタ 0 111001 ゲイン・レジスタ 1 111010 ゲイン・レジスタ 2 111011 ゲイン・レジスタ 3 Rev.0 48 / 59 リセット 0x0 アクセス W 0x0 W 0x00 W AD7172-2 データシート ステータス・レジスタ Address:0x00, Reset:0x80, Name:STATUS ステータス・レジスタは 8 ビットのレジスタで、ADC とシリアル・インターフェースのステータスに関する情報が格納されていま す。インターフェース・モード・レジスタの DATA_STAT ビット の設定を行う事により、このレジスタの内容をデータ・レジスタ へ付加することもできます。 表 27.STATUS の各ビットの説明 ビット ビット名 設定 7 RDY A 説明 CS がロー・レベルで、レジスタが読まれていないときはい つでも、 RDY のステータスが、DOUT/ RDY ピンに出力され ます。このビットは、ADC がデータ・レジスタに新しい結果 を書き込むとロー・レベルになります。ADC のキャリブレー ション・モードでは、このビットは、その ADC がキャリブ レーションを終えてデータを書き込むとロー・レベルになり ます。 RDY は、データ・レジスタからデータが読み出される と、自動的にハイ・レベルになります。 A A A A 6 1 新しいデータ結果の待ち状態 0x0 R 0x0 R エラー有り 0 エラー無し 1 CRC エラー レジスタ整合性チェックが作動している時、このビットで、1 つでも内部レジスタの値が計算された値から変化したかどう かを表示します。このレジスタ整合性チェックは、インター フェース・モード・レジスタの REG_CHEK ビットを設定す ると作動します。このビットは、REG_CHECK ビットをクリ アするとクリアされます。 REG_ERROR R エラー無し このビットは、レジスタ書き込み時に、CRC エラーが発生し たことを表示します。このレジスタを読んで、ホスト・マイ クロコントローラが、CRC エラーが発生しているかどうかの 判断をします。このビットは、このレジスタを読むとクリア されます。 CRC_ERROR 0x0 A このビットの機能はデフォルトで、ADC がオーバーレンジも しくはアンダーレンジになったことを表示します。ADC の変 換結果は、オーバーレンジ・エラーの場合、0xFFFFFF でク ランプされ、アンダーレンジ・エラーの場合、0x000000 で クランプされます。このビットは、ADC の変換結果が更新さ れる時に書き込まれ、オーバーレンジもしくはアンダーレン ジ状態が解消された後の更新時にクリアされます。 ADC_ERROR アクセス R A 新しいデータが読み出し可能 0 4 A 0 1 5 A リセット 0x1 0 エラー無し 1 エラー有り [3:2] RESERVED 0 に固定(ユーザー使用不可) 0x0 R [1:0] CHANNEL これらのビットは、どのチャンネルの ADC 変換がアクティ ブで、現在どのチャンネルの結果がデータ・レジスタに格納 されているかを示します。このビットで表示されるチャンネ ルは、現在変換を行っているチャンネルとは違っていること に注意して下さい。このビットは、チャンネル・レジスタの ダイレクト・マッピングです。従ってチャンネル 0 の場合は 0x0 になり、チャンネル 3 の場合は 0X3 になります。 0x0 R 00 チャンネル 0 01 チャンネル 1 10 チャンネル 2 11 チャンネル 3 Rev.0 49 / 59 AD7172-2 データシート ADC モード・レジスタ Address:0x01, Reset:0x0000, Name:ADCMODE ADC モード・レジスタは ADC の動作モードとマスター・クロックの選択を制御します。ADC モード・レジスタへの書き込みによっ て、フィルタと RDYビットをリセットし、新しい変換もしくはキャリブレーションを開始します。 表 28.ADCMODE の各ビットの説明 ビット名 設定 説明 ビッ ト 15 内部リファレンス電圧をイネーブルにし、REFOUT ピンにバッフ ァされた 2.5V を出力します。 REF_EN 0 1 14 13 0x0 RW 0x0 RW 0x0 RW イネーブル 0 イネーブル 1 ディスエーブル 固定のフィルタ・データ・レートのみで出力するように ADC を設 定し、かつ 1 チャンネルしかアクティブしない場合に使われま す。 SING_CYC アクセス ディスエーブル プログラマブルな遅延時間を DELAY ビットで設定した時、Sinc5 + Sinc1 フィルタ時に選択されたデータ・レートを用いて遅延時間 を吸収することにより、その遅延時間を見えなくします。詳細に ついては、Delay のセクションを参照してください。 HIDE_DELA Y リセット 0 ディスエーブル 1 イネーブル [12:11] RESERVED 0 に固定(ユーザー使用不可) 0x0 R [10:8] DELAY これらのビットは、プログラマブルな遅延を設定します。この遅 延はチャンネル・スイッチの後に付加され、ADC が入力の処理を 行う前に、外部回路を付加した事によるセトリングに対する時間 的な余裕を持たせます。 0 µs 32 µs 128 µs 320 µs 800 µs 1.6 ms 4 ms 8 ms 0x0 RW 000 001 010 011 100 101 110 111 7 RESERVED 0 に固定。(ユーザー使用不可) 0x0 R [6:4] MODE これらのビットは、ADC の動作モードを設定します。詳細につい ては、Operating Modes のセクションを参照してください。 0x0 RW 0x0 RW 0x0 R [3:2] [1:0] 000 連続変換モード 001 シングル変換モード 010 スタンバイ・モード 011 パワーダウン・モード 100 内部オフセットのキャリブレーション 110 システムのオフセット・キャリブレーション 111 システムのゲイン・キャリブレーション このビットは、ADC のクロック源の選択に用います。内部発振器 を選択すると、内部発振器もイネーブルになります。 CLOCKSEL RESERVED 00 内部発振器 01 内部発振器出力を XTAL2/CLKIO ピンに設定します。 10 外部クロックの入力を XTAL2/CLKIO ピンに設定します。 11 外部水晶発振子を XTAL1 と XTAL2/CLKIO ピンに設定します。 0 に固定(ユーザー使用不可) Rev.0 50 / 59 AD7172-2 データシート インターフェース・モード・レジスタ Address:0x02, Reset:0x0000, Name:IFMODE インターフェース・モード・レジスタは、様々なシリアル・インターフェース・オプションを構成します。 表 29.IFMODE の各ビットの説明 ビット ビット名 設定 説明 リセット アクセス [15:13] RESERVED 0 に固定(ユーザー使用不可) 0x0 R 12 ALT_SYNC このビットをセットすると、ASYNCA/AERRORA ピンは、 0x0 RW 0x0 RW 通常とは違う振る舞いをします。すなわち ASYNC A/AERRORA が、チャンネルのスキャン時にデータ変換タイ ミングの制御を行うことができます(詳細は、「GPIO Configuration Register 」セクションの、SYNC_EN ビットの 説明を参照して下さい)。 11 0 ディスエーブル 1 イネーブル IOSTRENGT H このビットは、 DOUT/RDY ピンの駆動能力の強度を制御し ます。IOVDD の電圧が低く、配線容量が中程度である場合 に、高速ビット・レートでシリアル・インターフェースを使 う時、このビットを設定します。 0 ディスエーブル(デフォルト) 1 イネーブル [10:9] RESERVED 0 に固定(ユーザー使用不可) 0x0 R 8 DOUT_RES ET 詳細については、DOUT_RESET のセクションを参照してく ださい。 0x0 RW 0x0 RW 0x0 RW 0x0 RW 0x0 R 0 1 7 6 5 4 イネーブル このビットは、ADC データ・レジスタの連続読み出しを有 効にします。連続読み出しを使う場合は、ADC を連続変換 モードに構成する必要があります。詳細は、Operating Modes セクションを参照して下さい。 CONTREAD 0 ディスエーブル 1 イネーブル このビットは、変換データの読み出し時、ステータス・レジ スタの内容をデータ・レジスタの内容に付加する機能をイネ ーブルにします。これにより、チャンネルとその状態に関す る情報が、データと共に転送されます。これは、ステータ ス・レジスタから読み取られたチャンネルのステータス・デ ータが、データ・レジスタ内のチャンネル・データに対応す ることを保証する唯一の方法です。 DATA_STAT 0 ディスエーブル 1 イネーブル このビットは、レジスタの一貫性チェックの機能をイネーブ ルにします。これにより、ユーザー・レジスタの値のすべて の変化をモニタすることができます。この機能を使うには、 このビットをクリアしたうえで、必要な全てのレジスタを設 定します。REG_CHECK ビットを 1 にするため、レジスタ へ書き込みを行います。もし、どこかのレジスタの内容が変 化すると、ステータス・レジスタ内の REG_ERROR ビット が1に設定されます。エラー状態をクリアするには、 REG_CHECK ビットに 0 を書き込みます。ただしインター フェース・モード・レジスタと、ADC データ・レジスタあ るいはステータス・レジスタのいずれも、チェックされるレ ジスタに含まれていません。もしレジスタに新しい値の書き 込みを行わなければならない時、最初にこのビットをクリア してください。さもなければ、新しいレジスタ内容を書き込 むときに、エラーにフラグが立てられます。 REG_CHEC K RESERVED ディスエーブル 0 ディスエーブル 1 イネーブル 0 に固定。(ユーザー使用不可) Rev.0 51 / 59 AD7172-2 ビット ビット名 [3:2] CRC_EN データシート 設定 説明 リセット アクセス レジスタの読み書きに対する CRC 保護をイネーブルにしま す。CRC を有効にすると、シリアル・インターフェース転 送における転送バイト数が増加します。詳細については、 CRC Calculation セクションを参照してください。 0x00 RW 00 ディスエーブル 01 レジスタの読み込みトランザクションで、XOR のチェック サムをイネーブルします。このビットの設定では、レジスタ 読み込みの際は CRC を使います。 10 レジスタの読み書きトランザクションで、CRC チェックサ ムをイネーブルします。 1 RESERVED 0 に固定。(ユーザー使用不可) 0x0 R 0 WL16 このビットは ADC のデータ・レジスタを 16 ビットに変更し ます。ただし ADC はインターフェース・モード・レジスタ へのこの書き込みで直ちにはリセットされません。従って、 ADC の現在の変換結果は、これらのビットが書かれた直後 であっても、すぐには新しいワード長(16 ビット)に収め られることはありません。次の新しい ADC 結果が正しいワ ード長です。 0x0 RW 0 24 ビット・データ 1 16 ビット・データ レジスタ・チェック Address:0x03, Reset:0x000000, Name:REGCHECK レジスタ・チェック・レジスタは、ユーザー・レジスタを排他的論理和(XOR)計算で得られた 24 ビット長のチェックサムです。 この動作を行う時は、インターフェース・モード・レジスタの REG_CHECK ビットを 1 に設定しなければなりません。そうしないと レジスタ読み出し値は 0 となります。 表 30.REGCHECK の各ビットの説明 ビット ビット名 設定 [23:0] REGISTER_CHECK 説明 REG_CHECK ビットがインターフェース・モー ド・レジスタで設定されると、このレジスタはユ ーザー・レジスタの 24 ビットのチェックサムが 設定されます。 リセット 0x000000 アクセス R データ・レジスタ Address:0x04, Reset:0x000000, Name:データ データ・レジスタは、ADC の変換結果を格納しています。エンコーディングはオフセット・バイナリ、もしくはセットアップ・レジ スタの BI_UNIPOLARx ビットの内容によってユニポーラに変換することができます。データ・レジスタを読み出すと、その時 RDY ビットと、 RDY 出力は、ロー・レベルであれば、それらをハイ・レベルにします。ADC の結果は、複数回読み出すことができま す。しかしながら、RDY 出力がハイ・レベルの状態を維持していると、ADC の次の結果のデータ・デジスタへの転送が差し迫って いるかどうかを知ることができません。このレジスタが読み出しの状態にある間は、ADC は新しい変換結結果をそのレジスタに書き 込むことができません。 A A A 表 31.DATA の各ビットの説明 ビット ビット名 設定 [23:0] DATA 説明 リセット アクセス このレジスタには、ADC 変換結果が格納されます。も しインターフェース・モード・レジスタの DATA_STAT ビットが設定されると、読み出し時にステータス・レジ スタのデータが付加され、32 ビットデータとなりま す。もしインターフェース・モード・レジスタの WL16 が設定されると、このレジスタは 16 ビット長になりま す。 0x000000 R Rev.0 52 / 59 A AD7172-2 データシート GPIO 設定レジスタ Address:0x06, Reset:0x0800, Name:GPIOCON GPIO 設定レジスタは、ADC の汎用 I/O ピンを制御します。 表 32.GPIOCON の各ビットの説明 ビット ビット名 説明 リセット アクセス [15:13] RESERVED 設定 0 に固定(ユーザー使用不可) 0x0 R 12 MUX_IO このビットを設定すると、GPIO0/GPIO1 を使い、内部チャンネルのシ ーケンサと同期して、ADC 外部のマルチプレクサの制御が可能になり ます。1 つのチャンネル用に使われているアナログ入力ピンは、そのま ま入力チャンネルとして選択できます。従って、AIN0/AIN1 と AIN2/AIN3 の前段に 4 チャンネルのマルチプレクサを使うと、AD71722 に、トータル8 つの差動チャンネルを持たせることができます。しか しながら、実際に一度に自動的なシーケンシングできるのは 4 チャン ネルまでです。外部のマルチプレクサがスイッチングした後、遅延が挿 入されます (詳細は、「ADC Mode Register 」セクションの、DELAY ビ ットを参照)。 0x0 RW 11 SYNC_EN このビットにより、SYNC/ERRORピンを 同期入力として有効にしま す。このピンがロー・レベルになると、SYNC/ERRORピンがハイ・ レベルになるまで ADC とフィルタのリセット状態を保持します。イン ターフェース・モード・レジスタの ALT_SYNC を設定する と、 SYNC/ERROR ピンのもうひとつの機能を使う事ができます。 このモードは、複数チャンネルがイネーブルになっている時のみ動作し ます。このような場合、 SYNC/ERROR ピンが、ロー・レベルであ っても、フィルタと変調器のリセットを直ちに行うことはありません。 そのかわり、もし SYNC/ERROR ピンがロー・レベルであれば、別 チャンネルに切り替った時に、変調器とフィルタが新しい変換を開始し ないようになっています。この状態で SYNC/ERROR をハイ・レベ ルにすると、次の変換が始まります。このオルタネート同期モードは、 チャンネルのスキャンを行っている際、SYNC/ERROR が使えるよう にできます。 0x1 RW 0x0 RW 0 1 [10:9] ディスエーブル イネーブル これらのビットは SYNC/ERROR ピンを、エラー入出力として設定 します。 ERR_EN 00 ディスエーブル 01 SYNC/ERROR は、外部エラー入力です。(反転された)リードバッ ク・ステートは、他のエラー原因と OR がとられ、ステータス・レジス タの ADC_ERROR ビットに送られ確認することができます。SYNC / ERROR ピンのステートは、このレジスタの ERR_DATから読み出 すことができます。 10 SYNC/ERROR は、オープンドレインのエラー出力になります。ステータ ス・レジスタのエラー・ビットは OR されて反転されたうえで、SYNC /ERROR ピンに出力されます。複数のデバイスにおける SYNC /ERROR ピンは、共通のプルアップ抵抗で接続することが可能です。 したがって、どのデバイスでエラーが起きても、そのエラーを検知でき ます。 11 SYNC/ERROR は汎用出力です。このピンのステータスは、このレジ スタの ERR_DAT ビットによって制御されます。この出力は、他の汎 用 I/O ピンによって使われている AVDD1 と AVSS レベル出力とは異な り、IOVDD と DGND 間の電圧を基準としています。SYNC/ERROR ピンは、アクティブ・プルアップです。 8 ERR_DAT このビットは、SYNC/ERROR ピンが汎用出力としてイネーブルにな った時、そのロジック・レベルを決定します。このビット入力として有 効な場合、このビットは、このピンのリードバック・ステータスを反映 します。 0x0 RW [7:6] RESERVED 0 に固定(ユーザー使用不可) 0x0 R 5 IP_EN1 このビットは GPIO1 ピンを入力にします。入力は、AVDD1 と AVSS との間の電圧を基準にした値です。 0x0 RW 0 ディスエーブル 1 イネーブル Rev.0 53 / 59 AD7172-2 4 3 2 データシート このビットは GPIO0 ピンを入力にします。入力は、AVDD1 と AVSS との間の電圧を基準にした値です。 IP_EN0 0 ディスエーブル 1 イネーブル このビットは GPIO1 ピンを出力にします。出力は、AVDD1 と AVSS との間の電圧を基準にした値です。 OP_EN1 0 ディスエーブル 1 イネーブル このビットは GPIO0 ピンを出力にします。出力は、AVDD1 と AVSS との間の電圧を基準にした値です。 OP_EN0 0 ディスエーブル 1 イネーブル 0x0 RW 0x0 RW 0x0 RW 1 GP_DATA1 このビットは、GPIO1 のリードバックもしくは書き込みデータです。 0x0 RW 0 GP_DATA0 このビットは、GPIO0 のリードバックもしくは書き込みデータです。 0x0 RW ID レジスタ Address:0x07, Reset:0x00DX, Name:ID ID レジスタを読み出すと、16 ビットのこのモデル固有のID コードを返します。AD7172-2 のID コードは、0x00DX です。 表 33.ID の各ビットの説明 ビット ビット名 [15:0] ID 設定 説明 リセット アクセス 0x00DX R 0x00DX ID レジスタは、この ADC モデル固有の 16 ビット ID コードを返 します。 AD7172-2 チャンネル・レジスタ 0 Address:0x10, Reset:0x8001, Name:CH0 チャンネル・レジスタは 16 ビットのレジスタで、現在アクティブなチャンネルがどれか、そしてそれぞれのチャンネルのどの入力が 選択されていて、さらにそのチャンネル用の ADC 変換動作を構成するためには、どのセットアップを使うべきか、を選択するため に使われます。チャンネル数(4)だけあります。 表 34.CH0 の各ビットの説明 ビット ビット名 15 CH_EN0 設定 説明 リセット アクセス このビットはチャンネル 0 をイネーブルにします。1 チャン ネル以上がイネーブルになっている場合は、ADC は自動的に それらをシーケンシング(スキャン)します。 0x1 RW 0 ディスエーブル 1 イネーブル (デフォルト) 14 RESERVED 0 に固定。(ユーザー使用不可) 0x0 R [13:12] SETUP_SEL0 これらのビットは、4 つのセットアップの内、どのセットア ップがこのチャンネルの AD 変換動作の設定のため適用され るか指定します。1 つのセットアップは、4 セットのレジス タで構成されています。それぞれ、セットアップ・レジス タ、フィルタ設定レジスタ、 オフセット・レジスタそして ゲイン・レジスタです。全てのアクティブなチャンネルに同 じ 2 ビットコードを適用すると、全て同じセットアップで動 作します。 あるいは、最大 4 チャンネルまで、異なった構成 にする事もできます。 0x0 RW 00 セットアップ 0 01 セットアップ 1 10 セットアップ 2 11 セットアップ 3 [11:10] RESERVED 0 に固定(ユーザー使用不可) 0x0 R [9:5] AINPOS0 これらのビットは、どのアナログ入力ピンを、その ADC チ ャンネルの正側(非反転)入力に接続するかを選択します。 0x0 RW 00000 00001 00010 00011 00100 AIN0 (デフォルト) AIN1 AIN2 AIN3 AIN4 Rev.0 54 / 59 AD7172-2 データシート ビット ビット名 設定 10001 説明 10010 温度センサー - 10011 ((AVDD1 − AVSS)/5)+ (アナログ入力バッファを必ずイネー ブルにして下さい) 10100 ((AVDD1 − AVSS)/5)- (アナログ入力バッファを必ずイネーブ ルにして下さい) REF+ REF− これらのビットは、どのアナログ入力ピンを、その ADC チ ャンネルの負側(反転)入力に接続するかを選択します。 AIN0 AIN1(デフォルト) AIN2 AIN3 AIN4 温度センサー + 10101 10110 [4:0] AINNEG0 00000 00001 00010 00011 00100 10001 10010 10011 10100 10101 10110 リセット アクセス 0x1 RW 温度センサー + 温度センサー ((AVDD1 − AVSS)/5)+ ((AVDD1 − AVSS)/5)− REF+ REF− チャンネル・レジスタ 1 からチャンネル・レジスタ 3 Address:0x11, 0x12, 0x13, Reset:0x0001, Name:CH1 to CH3 残っている 3 つのチャンネル・レジスタのレイアウトは、チャンネル・レジスタ 0 と同じです。 表 35.CH1 から CH3 のレジスタ・マップ Reg. 0x11 Name CH1 0x12 CH2 0x13 CH3 Bits [15:8] [7:0] [15:8] [7:0] [15:8] [7:0] Bit 7 CH_EN1 Bit 6 RESERVED AINPOS1[2:0] CH_EN2 RESERVED AINPOS2[2:0] CH_EN3 RESERVED AINPOS3[2:0] Bit 5 Bit 4 SETUP_SEL1 SETUP_SEL2 SETUP_SEL3 Rev.0 55 / 59 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 RESERVED AINPOS1[4:3] AINNEG1 RESERVED AINPOS2[4:3] AINNEG2 RESERVED AINPOS3[4:3] AINNEG3 Reset 0x0001 RW RW 0x0001 RW 0x0001 RW AD7172-2 データシート セットアップ・レジスタ 0 Address:0x20, Reset:0x1000, Name:SETUPCON0 セットアップ・レジスタは 16 ビットのレジスタで、リファレンス電圧、入力バッファ、バーンアウト電流、そして ADC の出力コー ディングの構成を行います。このレジスタは、全部で 4 本あります。 表 36.SETUPCON0 の各ビットの説明 ビット ビット名 説明 リセット [15:13] RESERVED 設定 0 に固定(ユーザー使用不可) 0x0 R 12 BI_UNIPOLAR0 このビットは,Setup 0 の ADC の出力コーディングを設定しま す。 0x1 RW 0x0 RW 0x0 RW 0x0 RW 0x0 RW ユニポーラ・コーディング出力 0 バイポーラ・コーディング出力(オフセット・バイナリ) 1 11 このビットは、REF+入力バッファをイネーブル/ディスエーブ ルします。 REFBUF0+ 0 REF+バッファ・ディスエーブル REF+ バッファ・イネーブル 1 10 REFBUF0− このビットは、REF-入力バッファをイネーブル/ディスエーブ ルします。 0 REF-バッファ・ディスエーブル 1 9 REF-バッファ・ディスエーブル このビットは、AIN+入力バッファをイネーブル/ディスエーブ ルします。 AINBUF0+ 0 AIN+バッファ・ディスエーブル 1 8 アクセス AIN+バッファ・イネーブル このビットは、AIN-入力バッファをイネーブル/ディスエーブ ルします。 AINBUF0− 0 AIN-バッファ・ディスエーブル 1 AIN+バッファ・イネーブル 7 BURNOUT_EN0 このビットは、選択された正側(非反転)アナログ入力の 10 µA 電流ソースと、選択された負側(反転)アナログ入力の 10 µA 電流シンクをイネーブルします。これらのバーンアウト電 流が接続されていると、配線がオープンの時 ADC の結果がフ ルスケールになるので、断線診断時に有用です。測定中にバー ンアウト電流をイネーブルすると、ADC にオフセット電圧が 生じます。高精度測定を行う前後に、ある一定間隔でバーンア ウト電流をターン・オンし、オフセット電圧が発生しているか どうかで断線診断を行う事は、最高の策とえいます。 0x00 R 6 RESERVED 0 に固定(ユーザー使用不可) 0x00 R [5:4] REF_SEL0 これらのビットは、Setup 0 における ADC 変換時のリファレ ンス電圧源を設定することができます。 0x0 RW 0x0 R [3:0] 00 外部リファレンス電圧 10 内部リファレンス電圧:2.5 V このリファレンス電圧を使うに は、ADC モード・レジスタの REF_EN ビットを必ずイネーブ ルにして下さい。 11 AVDD1 − AVSS。この設定は他のリファレンス電圧値確認の為 の診断としても使う事ができます。 0 に固定(ユーザー使用不可) RESERVED セットアップ・レジスタ 1 からセットアップ・レジスタ 3 Address:0x21, 0x22, 0x23, Reset:0x1000, Name:SETUPCON1 から SETUPCON3 残っている 3 つのセットアップ・レジスタのレイアウトは、セットアップ・レジスタ 0 と同じです。 表 37.SETUPCON1 から SETUPCON3 レジスタまでの一覧 Reg. 0x21 Name Bits SETUPCON1 [15:8] [7:0] 0x22 SETUPCON2 [15:8] [7:0] 0x23 SETUPCON3 [15:8] [7:0] Bit 7 Bit 6 RESERVED BURNOUT_EN1 RESERVED RESERVED BURNOUT_EN2 RESERVED RESERVED BURNOUT_EN3 RESERVED Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Reset RW BI_UNIPOLAR1 REFBUF1+ REFBUF1− AINBUF1+ AINBUF1− 0x1000 RW AINBUF2− 0x1000 RW AINBUF3− 0x1000 RW REF_SEL1 BI_UNIPOLAR2 RESERVED REFBUF2+ REF_SEL2 BI_UNIPOLAR3 REF_SEL3 Rev.0 56 / 59 REFBUF2− AINBUF2+ RESERVED REFBUF3+ REFBUF3− AINBUF3+ RESERVED AD7172-2 データシート フィルタ設定レジスタ 0 Address:0x28, Reset:0x0500, Name:FILTCON0 フィルタ設定レジスタは 16 ビットのレジスタで、ADC のデータ・レートとフィルタのオプションを構成します。これらのレジスタ に書き込みをすると、アクティブな ADC による変換はリセットされ、最初のチャンネルから順番に変換を再スタートします。 表 38.FILTCON0 の各ビットの説明 ビット ビット名 説明 リセット アクセス 15 SINC3_MAP0 このビットがセットされると、Setup 0 に対してフィルタ設定 レジスタのマッピングが、Sinc3 フィルタのデシメーション・ レートを直接プログラムするように変化します。他のオプショ ンは全て消去されます。これにより、出力データ・レート及び 特定の周波数成分を除去するフィルター・ノッチの微調整が可 能になります。シングル・サイクルの設定がディスエーブル 時、シングル・チャンネルのデータ・レートは 、fMOD/(32 × FILTCON0[14:0])と等しくなります。 0x0 RW [14:12] RESERVED 0 に固定(ユーザー使用不可) 0x0 R 11 ENHFILTEN0 このビットは、Setup 0 に対して、50Hz/60Hz 除去用に強化さ れた幾つかのポスト・フィルタをイネーブルします。この動作 を行うには、ORDER ビットも 00 に設定し、Sinc5+Sinc1 フ ィルタを選択して下さい。 0x0 RW [10:8] 設定 0 ディスエーブル 1 イネーブル 0x5 RW 010 011 101 110 これらのビットは、Setup 0 に対して、50Hz/60Hz 除去用に強 化された幾つかのポスト・フィルタを選択します。 27 SPS, 47 dB rejection, 36.7 ms settling 21.25 SPS, 62 dB rejection, 40 ms settling 20 SPS, 86 dB rejection, 50 ms settling 16.67 SPS, 92 dB rejection, 60 ms settling ENHFILT0 7 RESERVED 0 に固定。(ユーザー使用不可) 0x0 R [6:5] ORDER0 これらのビットは、変調器データを処理するデジタフ・フィル タの次数を制御します。 0x0 RW 0x0 RW 00 [4:0] 11 Sinc5 + sinc1 (デフォルト) Sinc3. 00000 00001 00010 00011 00100 00101 00110 00111 01000 01001 01010 01011 01100 01101 01110 01111 10000 10001 10010 10011 10100 10101 10110 これらのビットは、ADC の出力データ・レートを制御します が、結果として Setup0 のセトリング時間、そしてノイズの値 も変化します。ここでのデータ・レートは、 sinc5 + sinc1 フィ ルタ用です。表 20~表 23 を参照してください。 31,250 31,250 31,250 31,250 31,250 31,250 15,625 10,417 5208 2597 1007 503.8 381 200.3 100.2 59.52 49.68 20.01 16.63 10 5 2.5 1.25 ODR0 Rev.0 57 / 59 AD7172-2 データシート フィルタ設定レジスタ 1 からフィルタ設定レジスタ 3 Address:0x29, 0x2A, 0x2B, Reset:0x0500, Name:FILTCON1 to FILTCON3 残っている 3 つのフィルタ設定レジスタのレイアウトは、フィルタ設定レジスタ 0 と同じです。 表 39.FILTCON1 から FILTCON3 のレジスタ一覧 Reg. Name Bits Bit 7 Bit 6 0x29 FILTCON1 0x2A FILTCON2 0x2B FILTCON3 [15:8] [7:0] [15:8] [7:0] [15:8] [7:0] SINC3_MAP1 RESERVED SINC3_MAP2 RESERVED SINC3_MAP3 RESERVED Bit 5 Bit 4 RESERVED ORDER1 RESERVED ORDER2 RESERVED ORDER3 Bit 3 Bit 2 ENHFILTEN1 ODR1 ENHFILTEN2 ODR2 ENHFILTEN3 ODR3 Reset RW ENHFILT1 Bit 1 Bit 0 0x0500 RW ENHFILT2 0x0500 RW ENHFILT3 0x0500 RW オフセット・レジスタ 0 Address:0x30, Reset:0x800000, Name:OFFSET0 オフセット(ゼロスケール)レジスタは 24 ビットのレジスタで、ADC もしくはシステムのオフセット・エラーを補正するために使 われます。 表 40.OFFSET0 の各ビットの説明 ビット ビット名 [23:0] OFFSET0 設定 説明 リセット アクセス Setup 0 用オフセット・キャリブレーション係数 0x800000 RW オフセット・レジスタ 1 からオフセット・レジスタ 3 Address:0x31, 0x 32, 0x33, Reset:0x800000, Name:OFFSET1 to OFFSET3 残っている 3 つのオフセット・レジスタのレイアウトは、オフセット・レジスタ 0 と同じです。 表 41.OFFSET1 から OFFSET3 の一覧 Reg. Name Bits 0x31 OFFSET1 [23:0] 0x32 OFFSET2 [23:0] 0x33 OFFSET3 [23:0] OFFSET1[23:0] OFFSET2[23:0] OFFSET3[23:0] Reset 0x800000 0x800000 0x800000 RW RW RW RW ゲイン・レジスタ 0 Address:0x38, Reset:0x5XXXX0, Name:GAIN0 ゲイン(フルスケール)レジスタは 24 ビットのレジスタで、ADC やシステムのゲイン誤差を補正するために使われます。 表 42.GAIN0 の各ビットの説明 ビット ビット名 [23:0] GAIN0 設定 説明 リセット アクセス Setup 0 用ゲイン・キャリブレーション係数 0x5XXXX0 RW ゲイン・レジスタ 1 からゲイン・レジスタ 3 Address:0x39, 0x3A, 0x3B, Reset:0x5XXXX0, Name:GAIN1 to GAIN3 残っている 3 つのゲイン・レジスタのレイアウトは、ゲイン・レジスタ 0 と同じです。 表 43.GAIN1 to GAIN3 Register Map Reg. Name Bits 0x39 GAIN1 [23:0] 0x3A GAIN2 [23:0] 0x3B GAIN3 [23:0] GAIN1[23:0] GAIN2[23:0] GAIN3[23:0] Rev.0 58 / 59 Reset 0x5XXXX0 0x5XXXX0 0x5XXXX0 RW RW RW RW AD7172-2 データシート 外形寸法 7.90 7.80 7.70 24 13 4.50 4.40 4.30 6.40 BSC 12 1 PIN 1 0.65 BSC 1.20 MAX 0.15 0.05 0.30 0.19 SEATING PLANE 0.20 0.09 8° 0° 0.75 0.60 0.45 0.10 COPLANARITY COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-153-AD 図 75. 24 ピン薄型シュリンク・スモール・アウトライン・パッケージ[TSSOP] (RU-24) 寸法: mm オーダー・ガイド 1 モデル名 1 AD7172-2BRUZ 温度範囲 パッケージ -40℃から +105°C 24 ピン薄型シュリンク・スモール・アウトライン・ パッケージ(TSSOP) AD7172-2BRUZ-RL -40℃から +105°C 24 ピン薄型シュリンク・スモール・アウトライン・ パッケージ(TSSOP) RU-24 AD7172-2BRUZ-RL7 -40℃から +105°C 24 ピン薄型シュリンク・スモール・アウトライン・ パッケージ(TSSOP) RU-24 Z = RoHS 準拠製品 Rev.0 59 / 59 パッケージ・オプション RU-24