1.5LSB INL、400kSPS、18ビットPulSAR® 差動A/Dコンバータ、MSOP/QFNパッケージ AD7690 アプリケーション図 特長 IN+ +5V REF VDD VIO SDI SCK ±10V、±5V、... SDO IN– GND CNV +1.8V∼VDD 3 線式または 4 線式 インターフェース （SPI、デイジーチェーン、CS） ADA4941-1 AD7690 図2 表1. MSOP、QFN（LFCSP）/ SOT-23パッケージの 14/16/18ビットPulSAR ADC タイプ 18ビット、 100 kSPS 250 kSPS 400∼ 500 kSPS 1000 kSPS ADC ドライバ AD7691 AD7690 AD7982 AD7982 ADA4941 ADA4841 16ビット、 AD7684 AD7687 AD7688 真の差動 AD7693 ADA4941 ADA4841 16ビット、 AD7680 AD7685 AD7686 疑似差動 AD7683 AD7694 AD7980 ADA4841 14ビット、 AD7940 AD7942 AD7946 疑似差動 ADA4841 真の差動 概要 アプリケーション AD7690は18ビットの逐次比較型A/Dコンバータ（SAR ADC） で、単電源（ VDD ）で動作します。低消費電力かつノー・ ミッシング・コードで高速の 18 ビット・サンプリング ADC 、 内部変換クロック、多機能シリアル・インターフェース・ポー トを内蔵しています。IN＋ピンとIN−ピン間の電位差をCNV の立上がりエッジでサンプリングします。これらのピン上の電 圧は通常、 0V から REF までの電圧範囲で互いに逆位相の関係 となります。リファレンス電圧REFは外部から供給し、電源電 圧まで設定できます。 バッテリ駆動機器 データ・アクイジション 地震データ・アクイジション・システム DVM 計測機器 医療機器 1.5 正側INL = +0.42LSB 負側INL = –0.6LSB 1.0 消費電力はスループットに直線的に比例します。 SPI 互換のシリアル・インターフェースは、 SDI 入力を使用し て 1 つの 3 線式バス上で複数の ADC をデイジーチェーン接続す る機能があります。さらにオプションでBUSYインジケータを 利用することもできます。このシリアル・インターフェースは 1.8V 、 2.5V 、 3V 、 5V のロジックに対応しており、独立した VIO電源を使用します。 0.5 INL（LSB） +2.5∼+5V 05792-001 ノー・ミッシング・コードが保証された18ビット分解能 スループット：400kSPS INL：±0.75LSB（typ）、±1.5LSB（max） （FSRの±6ppm） ダイナミック・レンジ：102dB（typ）＠400kSPS オーバーサンプリング・ダイナミック・レンジ： 125dB＠1kSPS ノイズフリーのコード分解能：20ビット＠1kSPS 有効分解能：22.7ビット＠1kSPS SINAD：101.5dB＠1kHz THD：−125dB＠1kHz 真の差動アナログ入力範囲：±VREF 両入力で0V∼VREF（VREFはVDDまで） パイプライン遅延なし 5V 単電源動作、 1.8V/2.5V/3V/5V ロジックとのインター フェースが可能 SPI®/QSPITM/MICROWIRETM/DSP互換シリアル・インター フェース 複数のADCのデイジーチェーン接続とBUSYインジケータ 消費電力 4.25µW＠100SPS 4.25mW＠100kSPS スタンバイ電流：1nA パッケージ：10ピンMOSP（MOSP-8サイズ）、3mm×3mm のQFN（LFCSP）（SOT-23サイズ） QFN/MSOPパッケージの他のPulSARシリーズとピン互換 0 –0.5 –1.5 65536 0 131072 196608 262144 コード 図1. 05792-025 –1.0 AD7690 は 10 ピン MSOP または 10 ピン QFN （ LFCSP ）パッ ケージを採用し、−40∼＋85℃の温度範囲で動作するように仕 様が規定されています。 コード 対 積分非直線性（INL） REV. A アナログ・デバイセズ株式会社 アナログ・デバイセズ社は、提供する情報が正確で信頼できるものであることを期していますが、その情報の 利用に関して、あるいは利用によって生じる第三者の特許やその他の権利の侵害に関して一切の責任を負いま せん。また、アナログ・デバイセズ社の特許または特許の権利の使用を明示的または暗示的に許諾するもので もありません。仕様は、予告なく変更される場合があります。本紙記載の商標および登録商標は、各社の所有 に属します。 ※日本語データシートはREVISIONが古い場合があります。最新の内容については、英語版をご参照ください。 © 2006-2007 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 本 社／ 〒105-6891 東京都港区海岸1-16-1 ニューピア竹芝サウスタワービル 電話03（5402）8200 大阪営業所／ 〒532-0003 大阪府大阪市淀川区宮原3-5-36 新大阪MTビル2号 電話06（6350）6868 AD7690 目次 特長 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 アプリケーション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 アプリケーション図 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 改訂履歴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 タイミング仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 絶対最大定格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 ESDに関する注意 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 ピン配置と機能の説明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 用語の説明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 代表的な性能特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 動作原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 回路の説明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 コンバータの動作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 代表的な接続図. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 アナログ入力. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 ドライバ・アンプの選択. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 シングルエンド／差動変換ドライバ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 電圧リファレンス入力. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 電源. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 リファレンスを使ったADCへの電源供給 . . . . . . . . . . . . . . 16 デジタル・インターフェース. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 __ CS __ モード3線式、BUSYインジケータなし . . . . . . . . . . . . . . 17 CS __ モード3線式、BUSYインジケータあり . . . . . . . . . . . . . . 18 CS __ モード4線式、BUSYインジケータなし . . . . . . . . . . . . . . 19 CSモード4線式、BUSYインジケータあり . . . . . . . . . . . . . . 20 チェーン・モード、BUSYインジケータなし . . . . . . . . . . . 21 チェーン・モード、BUSYインジケータあり . . . . . . . . . . . 22 アプリケーション情報 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 レイアウトのポイント. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 AD7690の性能評価 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 外形寸法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 オーダー・ガイド. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 改訂履歴 Changes to Figure 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Change to Figure 22 Caption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Changes to Circuit Information Section. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Change to Table 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Change to Endnote 1 of Figure 26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Added Figure 29. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Changes to Driver Amplifier Choice Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Change to Evaluating the AD7690’s Performance Section . . . . . . . . 23 Updated Outline Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Changes to Ordering Guide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3/07―Rev. 0 to Rev. A Removed Endnote Regarding QFN Package . . . . . . . . . . . . . Universal Changes to Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Changes to Table 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Changes to Figure 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Changes to Gain Error in Table 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Change to Gain Error Temperature Drift in Table 2 . . . . . . . . . . . . . . 3 Change to Zero Temperature Drift in Table 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Changes to Power Dissipation in Table 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Change to Conversion Time: CNV Rising Edge to Data Available in Table 4 . . . . . . . . . . . . . . . 5 Change to Acquisition Time in Table 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4/06―Revision 0: Initial Version ―2― REV. A AD7690 仕様 VDD＝4.75∼5.25V、VIO＝2.3V∼VDD、VREF＝VDD。特に指定のない限り、すべての仕様はTMIN∼TMAXで規定。 表2 パラメータ Min 条件 Typ Max 18 分解能 単位 ビット アナログ入力 電圧範囲 IN＋∼IN− −VREF ＋VREF V 絶対入力電圧 IN＋、IN− −0.1 VREF＋0.1 V 同相入力範囲 IN＋、IN− 0 VREF/2＋0.1 V アナログ入力CMRR fIN＝250kHz 65 dB 25℃でのリーク電流 アクイジション・フェーズ 1 nA VREF/2 入力インピーダンス1 スループット 0 変換レート 過渡応答 400 kSPS 400 ns ±0.75 ＋1.5 LSB2 ±0.5 ＋1.25 フルスケール・ステップ 精度 ノー・ミッシング・コード 18 積分直線性誤差 −1.5 −1 微分直線性誤差 REF＝VDD＝5V 遷移時のノイズ ビット 0.75 ゲイン誤差3 −40 ±2 ゼロ誤差3 −0.8 ゼロ温度ドリフト VDD＝5V±5% 電源電圧変動感度 ＋40 LSB ＋0.8 mV ±0.3 ゲイン誤差温度ドリフト LSB LSB ppm/℃ ±0.3 ppm/℃ ±0.25 LSB 102 dB4 125 dB AC精度 ダイナミック・レンジ VREF＝5V 101 オーバーサンプリング・ ダイナミック・レンジ5 fIN＝1kSPS S/N比 fIN＝1kHz、VREF＝5V 100 101.5 dB fIN＝1kHz、VREF＝2.5V 94.5 96 dB −125 dB −125 dB 101.5 dB 115 dB スプリアスフリー・ダイナミック・ レンジ（SFDR） fIN＝1kHz、VREF＝5V 全高調波歪み（THD） fIN＝1kHz、VREF＝5V 信号／ノイズ＆歪み比（SINAD） fIN＝1kHz、VREF＝5V 6 相互変調歪み（IMD） 1 100 「アナログ入力」を参照。 2 LSBは最下位ビットを意味します。入力範囲が±5Vの場合、1LSB＝38.15µV。 3 「用語の説明」を参照。これらの仕様にはすべての温度範囲の変動が含まれますが、外部リファレンスによる誤差分は含まれません。 4 dB表示の仕様はすべてフルスケール入力（FSR）を基準とします。特に指定のない限り、フルスケールより0.5dB低い入力信号でテスト。 5 ダイナミック・レンジを得るには、400kSPSのスループットfSで使用しているADCをオーバーサンプリングし、出力ワードレートfOでポストデジタル・フィルタ処理を行いま す。 6 fIN1＝21.4kHz、fIN2＝18.9kHz（フルスケールより7dB低い周波数） REV. A ―3― AD7690 VDD＝4.75∼5.25V、VIO＝2.3V∼VDD、VREF＝VDD。特に指定のない限り、すべての仕様はTMIN∼TMAXで規定。 表3 パラメータ Min 条件 Typ Max 単位 VDD＋0.3 V リファレンス 0.5 電圧範囲 負荷電流 400kSPS、REF＝5V 100 µA 9 MHz 2.5 ns サンプリング動特性 −3dB入力帯域幅 アパーチャ遅延 VDD＝5V デジタル入力 ロジック・レベル VIL −0.3 ＋0.3×VIO V VIH 0.7×VIO VIO＋0.3 V IIL −1 ＋1 µA IIH −1 ＋1 µA デジタル出力 2の補数シリアル18ビット データ・フォーマット パイプライン遅延 変換結果は変換終了後直ちに出力される VOL ISINK＝＋500 µA VOH ISOURCE＝−500 µA VIO−0.3 0.4 V VDD 仕様性能 4.75 5.25 V VIO 仕様性能 2.3 VDD＋0.3 V VDD＋0.3 V 50 nA V 電源 VIO範囲 1.8 スタンバイ電流1、2 VDDおよびVIO＝5V、25℃ 1 消費電力 VDD＝5V、100SPSスループット 4.25 VDD＝5V、100kSPSスループット 4.25 5 mW VDD＝5V、400kSPSスループット 17 20 mW µW 50 変換当たりのエネルギー nJ/サンプル 温度範囲3 仕様性能 1 2 3 TMIN∼TMAX −40 ＋85 ℃ すべてのデジタル入力を必要に応じてVIOまたはGNDに接続。 アクイジション時。 拡張温度範囲については代理店および弊社営業部にお問い合わせください。 ―4― REV. A AD7690 タイミング仕様 VDD＝4.75∼5.25V、VIO＝2.3V∼VDD、VREF＝VDD。特に指定のない限り、すべての仕様はTMIN∼TMAXで規定。 表41 パラメータ 記号 Min 変換時間：CNVの立上がりエッジから出力データが得られるまでの時間 tCONV 0.5 アクイジション時間 tACQ 400 変換と変換の間隔 tCYC 2.5 µs tCNVH 10 ns tSCK 15 ns VIO＞4.5V 17 ns VIO＞3V 18 ns VIO＞2.7V 19 ns VIO＞2.3V 20 ns __ CNVパルス幅（CSモード） __ SCK周期（CSモード） SCK周期（チェーン・モード） Typ 単位 2.1 µs ns tSCK SCKローレベル時間 tSCKL 7 ns SCKハイレベル時間 tSCKH 7 ns SCKの立下がりエッジからデータ有効まで tHSDO 4 ns SCKの立下がりエッジからデータ有効までの遅延 tDSDO VIO＞4.5V 14 ns VIO＞3V 15 ns VIO＞2.7V 16 ns 17 ns VIO＞4.5V 15 ns VIO＞2.7V 18 ns 22 ns 25 ns VIO＞2.3V __ CNVまたはSDIのローレベルからSDO D17 MSB有効まで（CSモード） tEN VIO＞2.3V CNVまたはSDIのハイレベルまたは直前の SCK立下がりエッジから、 __ SDOの高インピーダンスまで（CSモード） __ CNV立上がりエッジからSDI有効のセットアップ時間（CSモード） __ CNV立上がりエッジからSDI有効のホールド時間（CSモード） tDIS CNV立上がりエッジからSCK有効のセットアップ時間（チェーン・モード） tSSDICNV 15 ns tHSDICNV 0 ns tSSCKCNV 5 ns CNV立上がりエッジからのSCK有効のホールド時間（チェーン・モード） tHSCKCNV 10 ns SCK立下がりエッジからのSDI有効のセットアップ時間（チェーン・モード） tSSDISCK 3 ns SCK立下がりエッジからのSDI有効のホールド時間（チェーン・モード） tHSDISCK 4 ns SDIのハイレベルからSDOのハイレベルまで（チェーン・モード、 BUSYインジケータあり） tDSDOSDI VIO＞4.5V 15 ns VIO＞2.3V 26 ns 負荷条件については、図3と図4を参照。 500µA 70% VIO I OL 30% VIO tDELAY 1.4V SDOへ CL 50pF I OH 2VまたはVIO−0.5V 1 0.8Vまたは0.5V 2 0.8Vまたは0.5V 2 注： 1. VIO＞2.5Vの場合2V、VIO＜2.5Vの場合VIO−0.5V 2. VIO＞2.5Vの場合0.8V、VIO＜2.5Vの場合0.5V 02968-002 500µA 図3. デジタル・インターフェース・タイミング測定時の 負荷回路 REV. A tDELAY 2VまたはVIO−0.5V 1 図4. ―5― タイミング測定の電圧レベル 02968-003 1 Max AD7690 絶対最大定格 表5 パラメータ アナログ入力 IN＋1、IN−1 REF 左記の絶対最大定格を超えるストレスを加えると、デバイスに 恒久的な損傷を与えることがあります。この規定はストレス定 格のみを指定するものであり、この仕様の動作セクションに記 載する規定値以上でのデバイス動作を定めたものではありませ ん。デバイスを長時間絶対最大定格状態に置くと、デバイスの 信頼性に影響を与えることがあります。 定格値 GND−0.3V∼VDD＋0.3V または±130mA GND−0.3V∼VDD＋0.3V ESDに関する注意 電源電圧 1 GNDに対するVDD、VIO −0.3∼＋7V VIOに対するVDD ±7V GNDに対するデジタル入力 −0.3V∼VIO＋0.3V GNDに対するデジタル出力 −0.3V∼VIO＋0.3V 保存温度範囲 −65∼150℃ ジャンクション温度 150℃ θJA熱抵抗（10ピンMSOP） 200℃/W θJC熱抵抗（10ピンMSOP） 44℃/W ピン温度範囲 JEDEC J-STD-20 ESD（静電放電）の影響を受けやすいデバイス です。電荷を帯びたデバイスや回路ボードは、 検知されないまま放電することがあります。本 製品は当社独自の特許技術であるESD保護回路 を内蔵してはいますが、デバイスが高エネル ギーの静電放電を被った場合、損傷を生じる可 能性があります。したがって、性能劣化や機能 低下を防止するため、ESDに対する適切な予防 措置を講じることをお勧めします。 「アナログ入力」を参照。 ―6― REV. A AD7690 ピン配置と機能の説明 REF 1 VDD 2 IN+ 3 IN– 10 VIO AD7690 9 SDI 上面図 8 SCK 4 （実寸ではありません） 7 GND 5 図5. 表6. 1 6 SDO CNV 10 VIO VDD 2 IN+ 3 AD7690 上面図 IN– 4 GND 5 図6. 10ピンMSOPのピン配置 （実寸ではありません） 9 SDI 8 SCK 7 SDO 6 CNV 05792-005 1 05792-004 REF 10ピンQFN（LFCSP）のピン配置 ピン機能の説明 ピン番号 記号 タイプ1 説明 1 REF AI リファレンス入力電圧。REFの範囲は0.5V∼VDD。GNDピンを基準とします。この ピンは、ピンの近くで10µFコンデンサを使ってGNDにデカップリングする必要があ ります。 2 VDD P 電源 3 IN＋ AI 正側差動アナログ入力 4 IN− AI 負側差動アナログ入力 5 GND P 電源グラウンド 6 CNV DI 変換入力。この入力には複数の機能があります。入力信号の立上がりエッジで変換を __ 開始し、デバイスのインターフェース・モード（チェーン・モードまたは CSモード） __ を選択します。CSモードでは、このピンがローレベルのときSDOピンがイネーブルに なります。チェーン・モードでは、CNVがハイレベルのときにデータを読み出す必要 があります。 7 SDO DO シリアル・データ出力。変換結果がこのピンに出力されます。SCKに同期します。 8 SCK DI シリアル・データ・クロック入力。デバイスが選択されると、変換結果がこのクロッ クによってシフト出力されます。 9 SDI DI シリアル・データ入力。この入力には複数の機能があります。以下のように、ADCの インターフェース・モードを選択します。 CNVの立上がりエッジでSDIがローレベルの場合、チェーン・モードが選択されます。 このモードでは、SDIはデータ入力として使用され、複数のADCの変換結果を1本の SDOラインにデイジーチェーン接続します。SDIのデジタル・データ・レベルは、 SCKの18周期分の遅延でSDO上に出力されます。 __ CNVの立上がりエッジでSDIがハイレベルの場合、CSモードが選択されます。この モードでは、SDIまたはCNVのいずれかがローレベルのときにシリアル出力信号をイ ネーブルにできます。変換完了時にSDIまたはCNVがローレベルのときは、BUSYイ ンジケータ機能がイネーブルになります。 10 VIO P 入出力インターフェースのデジタル電源。通常、ホストのインターフェース電源 （1.8V、2.5V、3V、5V）と同じ電源が使われます。 AI＝アナログ入力、DI＝デジタル入力、DO＝デジタル出力、P＝電源 REV. A ―7― AD7690 用語の説明 積分非直線性誤差（INL） 負側フルスケールと正側フルスケールを結ぶ直線と実際の各 コード出力との差を意味します。負側フルスケールとして使用 するポイントは、最初のコード遷移より 0.5LSB だけ下に存在 します。正側フルスケールは、最後のコード遷移より 1.5LSB 高いレベルと定義されます。偏差は各コードの中央と真の直線 との距離として測定されます（図25を参照）。 有効分解能 これは次式で求められ、ビット数で表します。 微分非直線性誤差（DNL） 理想的なADCでは、各コード遷移は1LSBだけ離れた位置で発 生します。DNLとは、この理論値からの最大偏差のことです。 通常は、ノー・ミッシング・コードが保証される分解能として 規定されることもあります。 ダイナミック・レンジ フルスケールのRMS値と、入力を短絡して測定した全RMSノ イズとの比で、dB値で表します。 有効分解能＝log2（2N/RMS入力ノイズ） 全高調波歪み（THD） 最初の5つの高調波成分のRMS値の総和と、フルスケール入力 信号のRMS値との比であり、dB値で表します。 ゼロ誤差 理想的なミッドスケール入力電圧（0V）と、ミッドスケール出 力コード（0LSB）を生成する実際の電圧との差をいいます。 S/N比（SNR） 実際の入力信号のRMS値と、ナイキスト周波数より下の全スペ クトル成分のRMS値総和から高調波成分とDC成分を除いた値 との比で、dB値で表します。 信号／ノイズ＆歪み比（SINAD） 実際の入力信号のRMS値と、ナイキスト周波数より下の全スペ クトル成分のRMS値総和（DC以外の高調波成分を含む）との 比であり、dB値で表します。 ゲイン誤差 最初の遷移（100...00から100...01）は、公称負側フルスケール より0.5LSB高いアナログ電圧で発生します（±5V範囲では− 4.999981V）。最後の遷移（011...10から011...11）は、公称正 側フルスケールより 1.5LSB 低いアナログ電圧で発生します （±5V範囲では4.999943V）。ゲイン誤差は、最後の遷移の実際 のレベルと最初の遷移の実際のレベルとの差と、対応する理論 値の差との偏差を表します。 アパーチャ遅延 アクイジション性能を表し、CNV入力の立上がりエッジから、 入力信号が変換用にホールドされるまでの時間として測定され ます。 過渡応答 フルスケールのステップ関数が与えられてから、ADCが入力を 正常に受け取るまでに要する時間です。 スプリアスフリー・ダイナミック・レンジ（SFDR） 入力信号のRMS振幅値とピーク・スプリアス信号のRMS値と の差を意味し、dB値で表します。 有効ビット数（ENOB） サイン波を入力したときの分解能の測定値であり、ビット数で 表します。SINADとの関係は次式で表します。 ENOB＝（SINADdB−1.76）/6.02 ノイズフリーのコード分解能 これを超えると個々のコードを分解できなくなるビット数。こ れは次式で求められます。 ノイズフリーのコード分解能 ＝log2（2N／ピークtoピーク・ノイズ） ―8― REV. A AD7690 代表的な性能特性 1.0 1.5 正側INL = +0.42LSB 負側INL = –0.6LSB 1.0 0.5 DNL（LSB） INL（LSB） 0.5 0 0 –0.5 –0.5 0 65536 131072 262144 196608 コード 図7. –1.0 05792-025 –1.5 0 65536 131072 196608 262144 コード 図10. コード 対 積分非直線性 80k 05792-027 –1.0 コード 対 微分非直線性 60k VDD = REF = 5V 52500 67198 70k VDD = REF = 5V 53936 50k 60k 40k 回数 回数 50k 40k 30k 31666 27546 30k 20k 20k 12623 11212 10k 10k 55 57 58 1991 2614 59 5A 5B 5C 5D 18 0 0 5E 5F 60 コード（16 進値） 図8. SNR（dB） 振幅（フルスケールの dB） 34 263 35 36 37 38 39 3 0 3A 0 3B 3C 105 –110 104 –112 103 –114 102 –60 –80 –100 –120 –140 –116 SNR 101 –118 100 –120 99 –122 98 –124 97 96 –180 95 –10 0 20 40 60 80 100 120 140 周波数（kHz） 図9. 160 180 200 05792-026 –160 REV. A 33 図11. コード遷移におけるDC入力のヒストグラム SNR = 101.4dB THD = –122dB SFDR = 130dB SINAD = 101.3dB –40 533 2 32 コード（16 進値） fS = 400kSPS fIN = 1.99kHz –20 0 31 コード中央値のDC入力のヒストグラム 0 0 0 –126 THD –128 –130 –8 –6 –4 –2 入力レベル（dB） FFTプロット 図12. ―9― 入力レベル 対 SNR、THD 0 05792-047 39 05792-039 0 THD（dB） 0 05792-037 0 AD7690 20 104 –100 135 SNR 17 98 ENOB 96 16 94 15 THD（dB） 18 ENOB（ビット） SNR、SINAD（dB） SINAD 100 –105 130 SFDR –110 125 –115 120 SFDR（dB） 19 102 115 –120 2.7 3.1 3.5 3.9 4.3 4.7 14 5.5 5.1 リファレンス電圧（V） 図13. –125 2.3 05792 029 92 2.3 2.7 3.1 3.5 3.9 4.3 4.7 110 5.5 5.1 リファレンス電圧（V） リファレンス電圧 対 SNR、SINAD、 図16. リファレンス電圧 対 THD、SFDR ENOB –90 103 V REF = 5V V REF = 5V 102 –100 100 THD（dB） SNR（dB） 101 99 –110 98 –120 97 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 温度（℃） 図14. –130 –55 05792-030 95 –55 –15 5 25 45 65 85 105 125 温度（℃） SNRの温度特性 図17. 105 THDの温度特性 –60 V REF = 5V、–10dB 100 –70 95 V REF = 5V、–1dB –80 85 THD（dB） 90 V REF = 5V、–1dB –90 –100 80 –110 75 V REF = 5V、–10dB 65 0 50 100 150 周波数（kHz） 図15. 200 –130 0 50 100 150 周波数（kHz） SINADの周波数特性 図18. ― 10 ― 200 05792-044 –120 70 05792-043 SINAD（dB） –35 05792-032 96 THDの周波数特性 REV. A 05792-031 THD AD7690 1000 6 fS = 100kSPS VDD ゲイン誤差 4 ゼロ／ゲイン誤差（LSB） VDD 動作電流（µA） 750 500 250 2 0 –2 –4 4.75 5.00 5.25 5.50 電源電圧（V） 図19. –6 –55 05792-041 0 4.50 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 温度（℃） 図22. 電源電圧 対 動作電流 1000 05792-040 ゼロ誤差 VIO ゼロ／ゲイン誤差の温度特性 25 tDSDO 遅延（ns） パワーダウン電流（nA） 20 750 500 15 VDD = 5V、85°C 10 VDD = 5V、25°C 250 5 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 温度（℃） 図20. 0 05792-033 0 –55 0 図23. 1000 VDD 動作電流（µA） 750 500 250 –35 –15 5 25 45 65 85 温度（℃） 図21. REV. A 105 125 05792-042 VIO –6 –55 40 60 80 100 SDO 容量性負荷（pF） パワーダウン電流の温度特性 fS = 100kSPS 20 動作電流の温度特性 ― 11 ― 容量性負荷および電源電圧 対 tDSDO遅延 120 05792-034 VDD + VIO AD7690 動作原理 IN+ スイッチ制御 MSB 131,072C 65,536C LSB 4C 2C C SW+ C BUSY REF COMP GND 131,072C 65,536C 4C 2C C コントロール・ ロジック 出力コード C MSB LSB SW– 05792-006 CNV IN– 図24. ADCの簡略回路図 回路の説明 コンバータの動作 AD7690は、逐次比較型アーキテクチャを採用した高速、低消 費電力、単電源、高精度の18ビットADCです。 AD7690 は、電荷再分配式 DAC をベースにした逐次比較型 ADC です。図 24 に ADC の簡略回路を示します。この容量性 DACは、2進数の重みを持った18個のコンデンサで構成される 2列の同じアレイを備えています。各アレイはコンパレータの 2つの入力に接続されています。 AD7690は、毎秒400,000サンプル（400kSPS）の変換が可能 で、変換と変換の間ではパワーダウンします。たとえば、 1kSPS で動作する場合は消費電力が約 50µW （ typ ）となり、 バッテリ駆動のアプリケーションに最適です。 AD7690はトラック＆ホールドを内蔵し、パイプライン遅延や レイテンシがないため、マルチプレクスされた複数チャンネル のアプリケーションにとって理想的な製品となっています。 4.75∼5.25V電源で仕様規定されており、1.8∼5Vの任意のデ ジタル・ロジック・ファミリーにインターフェースできます。 10ピンMSOPまたは省スペースと柔軟な構成を実現する小型の QFN（LFCSP）で提供されます。 18 ビットの AD7691 、 AD7982 、および 16 ビットの AD7687 、 AD7688、AD7693とピン互換性があります。 アクイジション・フェーズでは、コンパレータの入力に接続さ れたアレイの端子は、SW＋とSW−を経由してGNDに接続さ れます。すべての独立したスイッチはアナログ入力に接続され ます。したがって、コンデンサ・アレイはサンプリング・コン デンサとして使用され、IN＋とIN−入力でアナログ信号を取り 込みます。アクイジション・フェーズが完了してCNV入力がハ イレベルになると、変換フェーズが開始されます。変換フェー ズが開始されると、まずSW＋とSW−が開きます。次に、2列 のコンデンサ・アレイが入力から切り離されて、 GND 入力に 接続されます。したがって、アクイジション・フェーズの終わ りに取り込まれた入力IN＋とIN−の間の差動電圧がコンパレー タ入力に接続され、コンパレータの平衡性が失われます。コン デンサ・アレイの各エレメントを GND と REF の間でスイッチ ングすることにより、コンパレータ入力は2 進数重みの電圧ス テップ（VREF/2、VREF/4 ...VREF/262,144）で変化します。コン トロール・ロジックがこれらのスイッチをトグルして（MSBか ら開始）、コンパレータを再度平衡状態にします。この処理が 終了すると、コントロール・ロジックが ADC 出力コードと BUSY信号インジケータを生成します。 AD7690は変換クロックを内蔵しているため、変換処理のため のシリアル・クロック（SCK）は不要です。 ― 12 ― REV. A AD7690 表7. ADC コード（2 の補数） 伝達関数 AD7690の理論上の伝達特性を図25と表7に示します。 011...111 011...110 011...101 出力コードと入力電圧の理論値 説明 アナログ入力 VREF＝5V デジタル出力 コード（16進値） FSR−1LSB ＋4.999962V 0x1FFFF1 ミッドスケール＋1LSB ＋38.15µV 0x00001 ミッドスケール 0V 0x00000 ミッドスケール−1LSB −38.15µV 0x3FFFF −FSR＋1LSB −4.999962V 0x20001 −FSR −5V 0x200002 1 アナログ入力範囲を超えた場合のコードでもあります（ V I N ＋ − V I N − ＞ V R E F − VGND）。 2 アナログ入力範囲を下回った場合のコードでもあります（VIN＋−VIN−＜VGND）。 100...010 100...001 –FSR + 1LSB +FSR – 1LSB +FSR – 1.5LSB –FSR + 0.5LSB アナログ入力 図25. 代表的な接続図 図26に、複数の電源電圧を使用する場合の推奨接続図の例を示 します。 05792-007 100...000 –FSR ADCの理論的伝達関数 V+ REF 1 5V 10µF 2 100nF V+ 1.8V∼VDD 100nF 15Ω REF 0∼V REF VDD IN+ ADA4841-2 3 2.7nF V– V+ AD7690 SCK SDO 4 IN– 15Ω VIO SDI 3線式または4線式 インターフェース 5 CNV GND V REF ∼0 ADA4841-2 3 2.7nF V– 1 リファレンスの選択については、「電圧リファレンス入力」の項を参照。 2C REFは通常、10µFのセラミック・コンデンサ（X5R）です。 3 その他の推奨アンプについては、表8を参照。 4 オプションのフィルタ。「アナログ入力」の項を参照。 5 最も便利なインターフェース・モードについては、「デジタル・インターフェース」の項を参照。 図26. REV. A 複数の電圧を使用した代表的なアプリケーション ― 13 ― 05792-008 4 AD7690 アナログ入力 図27に、AD7690の入力構造の等価回路を示します。 ダイオードD1とD2は、アナログ入力IN＋とIN−のESD保護用 です。アナログ入力信号が電源レールより0.3V以上超えないよ うに注意してください。これらのダイオードが順方向にバイア スされて、電流が流れてしまうためです。ダイオードは、最大 130mAの順方向バイアス電流を処理できます。たとえば、この ような状態は入力バッファ（U1）の電源がVDDと異なるとき に注意が必要です。このような場合（たとえば入力バッファ回 路が短絡されるような場合）、電流制限抵抗などを使ってデバ イスを保護する必要があります。 駆動回路のソース・インピーダンスが小さい場合は、AD7690 を直接駆動できます。ソース・インピーダンスが大きい場合は、 AC性能、特に全高調波歪み（THD）が大きな影響を受けます。 DC 性能は、入力インピーダンスの影響をあまり受けません。 最大ソース・インピーダンスは、許容可能なTHDの値によって 異なります。THDは、ソース・インピーダンスと最大入力周波 数の大きさに応じて劣化します。 –80 –90 –95 CIN GND 図27. 100Ω –105 33Ω –110 D2 50Ω –115 05792-009 CPIN RIN 250Ω –100 15Ω –120 –125 アナログ入力の等価回路 –130 このアナログ入力構造を使うと、IN＋とIN−との間の真の差動 信号のサンプリングが可能になります。このような差動入力を 使用することにより、両入力の同相信号が除去されます。 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 周波数（kHz） 図29. 05792-047 D1 THD（dB） VDD IN+ またはIN– V REF = VDD = 5V –85 アナログ入力周波数およびソース抵抗 対 THD 90 ドライバ・アンプの選択 V REF = VDD = 5V 85 AD7690の駆動は簡単ですが、ドライバ・アンプは次の条件を 80 満たす必要があります。 CMRR（dB） 75 • AD7690 の SNR と遷移ノイズ性能を維持するため、ドライ 70 バ・アンプによるノイズをできるだけ低く抑える必要があ ります。ドライバから発生するノイズは、AD7690アナログ 入力回路のRINとCINから構成される単極ローパス・フィルタ または外付けフィルタ（使用した場合）によって除去され ます。AD7690のノイズは28µVrms（typ）であるため、ア ンプに起因するSNRの劣化は次式で表されます。 65 60 55 50 45 1 10 100 1000 周波数（kHz） 図28. 10000 SNRLOSS＝20log 05792-036 40 28 π 2＋ π f 2 （NeN–） f （NeN+） 282＋ 2 –3dB 2 –3dB アナログ入力CMRRの周波数特性 アクイジション・フェーズでは、アナログ入力（IN＋、IN−） のインピーダンスは、RINとCINの直列接続で構成されたネット ワーク（回路）とコンデンサCPINとの並列組み合わせとしてモ デル化できます。CPINは主にピン容量です。RINは600Ω（typ） で、直列抵抗とスイッチのオン抵抗で構成されます。 C I N は 30pF（typ）で、主にADCサンプリング・コンデンサです。 スイッチが開いている変換フェーズでは、入力インピーダンス はCPINに制限されます。RINとCINで単極ローパス・フィルタが 構成されるので、不要なエイリアシング（折返し）の影響が削 減され、ノイズが制限されます。 ― 14 ― ここで、 f − 3dB は AD7690 のメガヘルツ単位の入力帯域幅（ 9MHz ）、 または入力フィルタのカットオフ周波数（使用した場合）。 Nは、アンプのノイズ・ゲイン（たとえば、バッファ構成で は1）。 eN＋とeN−は、IN＋とIN−に接続されているオペアンプの等 価入力ノイズ電圧密度（nV/ Hz ）。 この概算式はアンプ周辺の抵抗値が小さい場合に使用でき ます。比較的大きな抵抗を使用する場合、その抵抗ノイズ 分との二乗和平方根を計算する必要があります。 REV. A AD7690 • ACアプリケーションの場合、ドライバはAD7690に見合う THD性能を持つ必要があります。 • 多チャンネルをマルチプレクスするアプリケーションの場 合、ドライバ・アンプとAD7690アナログ入力回路は共に、 コンデンサ・アレイのフルスケール・ステップに対して 18 ビット・レベル（0.0004%、4ppm）でセトリングする必要 があります。アンプのデータシートでは、一般に0.1∼ 0.01%でのセトリングが規定されています。しかし、これは 18 ビット・レベルでのセトリング時間とは大幅に異なるこ R5 R6 R3 R4 +5V REF 10µF REF 15Ω VDD IN+ 2.7nF AD7690 2.7nF IN– 100nF 15Ω とがあるため、ドライバを選択する前に確認する必要があ ります。 GND ADA4941 ±10V、±5V、... 推奨ドライバ・アンプ R1 R2 05792-010 表8. +5.2V +5.2V 100nF アンプ 代表的なアプリケーション ADA4941-1 超低ノイズ、低消費電力、シングルエ ンド／差動 ADA4841-x 超低ノイズ、小型、低消費電力 電圧リファレンス入力 AD8655 5V単電源、低ノイズ AD8021 超低ノイズ、高速 AD7690の電圧リファレンス入力REFは、動的入力インピーダ ンスを持っています。したがって、 REF ピンと GND ピンの間 AD8022 低ノイズ、高速 OP184 低消費電力、低ノイズ、低速 AD8605、AD8615 5V単電源、低消費電力 CF 図30. を効果的にデカップリングした低インピーダンス・ソースで駆 動する必要があります（「レイアウト」の項を参照）。 REFを超低インピーダンス・ソース（AD8031またはAD8605 をリファレンス・バッファとして使用）で駆動する場合、10µF （X5R、0805サイズ）のセラミック・チップ・コンデンサでデ カップリングを行えば最適な性能を得ることができます。 シングルエンド／差動変換ドライバ シングルエンド・アナログ信号（ユニポーラまたはバイポーラ） を使用するアプリケーションでは、シングルエンド／差動変換 ドライバ「ADA4941-1 」により、デバイスへの差動入力が可 能となります。図30に回路図を示します。 R1とR2では、入力範囲とADC範囲（VREF）の間の減衰率を設 定します。R1、R2、CFは、必要な入力抵抗、信号帯域幅、ア ンチエイリアシング、およびノイズ寄与分 に応じて選択します。 たとえば、4kΩインピーダンスで±10Vの範囲の場合は、R2＝ 1kΩ、R1＝4kΩとします。 R3とR4ではADCのIN−入力上のコモンモードを設定し、R5と R6 ではIN ＋入力上のコモンモードを設定します。コモンモー ドは、VREF/2に近い値に設定する必要があります。ただし、単 電源が必要な場合は、 V R E F /2 より若干大きな値に設定して ADA4941-1の出力段にいくらかヘッドルームを与えることが できます。たとえば、単電源で± 10V の範囲の場合は、 R3 ＝ 8.45kΩ、R4＝11.8kΩ、R5＝10.5kΩ、R6＝9.76kΩとします。 REV. A シングルエンド／差動変換ドライバ回路 バッファなしでリファレンス電圧を使用する場合、デカップリ ング値は使用するリファレンスに依存します。たとえば、低温 度ドリフトの ADR43x リファレンスを使用する場合は、 22µF （X5R、1206サイズ）のセラミック・チップ・コンデンサを使 えば最適な性能を得ることができます。 必要であれば、2.2µFほどの小さな値のリファレンス・デカッ プリング・コンデンサを使って、性能、特にDNLへの影響を最 小限に抑えることができます。 この場合、 REF ピンと GND ピン間に小さな値のセラミック・ デカップリング・コンデンサ（100nFなど）を追加する必要は ありません。 ― 15 ― AD7690 電源 5V AD7690では、コア電源VDD、デジタル入出力インターフェー ス電源 VIO という 2 種類の電源ピンを使用します。 VIO では、 1.8V∼VDDで動作するロジックに直接インターフェースできま す。所要電源数を減らすため、VIOとVDDピンを相互に接続で きます。AD7690は、VIOとVDD間の電源シーケンスに依存し ていません。また、図31に示すように、広い周波数範囲で電源 5V 10Ω 5V 10kΩ AD8031 1µF 10µF 1µF 1 REF VDD VIO 電圧変動に対して安定しています。 1オプションのリファレンス・バッファとフィルタ 90 図33. PSRR（dB） 85 アプリケーション回路の一例 デジタル・インターフェース AD7690のピン数は少ないですが、シリアル・インターフェー 80 ス・モードが柔軟性を提供します。 __ CSモードの場合、AD7690はSPI、QSPI、デジタル・ホスト、 DSP（Blackfin® ADSP-BF53x、ADSP-219xなど）と互換性が あります。このモードでは、 3 線式または 4 線式のインター フェースを使用できます。CNV、SCK、SDO信号を使用する 3線式インターフェースは、配線接続が最小限に抑えられるの で、絶縁アプリケーションなどに適しています。SDI、CNV、 SCK 、SDO 信号を使用する4 線式インターフェースの場合は、 変換を開始するCNV信号を読出しタイミング（SDI）に依存せ 75 65 10 1 100 1000 10000 周波数（kHz） 図31. 05792-035 70 PSRRの周波数特性 D7690は各変換フェーズの終わりで自動的にパワーダウンする ため、消費電力はサンプリング・レートに比例します。した がって、このデバイスは低サンプリング・レート（場合によっ ては数 Hz ）で低消費を必要とするバッテリ駆動のアプリケー ションに最適です。 10000 VDD = 5V 100 10 0.1 0.01 1k 10k 100k サンプリング・レート（SPS） 図32. 1M BUSYインジケータ機能は次の場合にイネーブルになります。 __ • CSモードでは、ADCの変換終了時にCNVまたはSDIがロー レベルになったとき（図37と図41を参照）。 • チェーン・モードでは、CNVの立上がりエッジ中にSCKが ハイレベルになったとき（図45を参照）。 05792-045 100 チェーン・モードではデイジーチェーン機能を利用できます。 この場合は、SDI入力を使って、シフト・レジスタに類似した 1本のデータ・ライン上で複数のADCをカスケード接続できま す。 いずれのモードでも、データビットの前にスタート・ビットを 置くオプションがあります。このスタート・ビットはBUSY信 号インジケータとして使用でき、デジタル・ホストに割込みを かけてデータの読出しをトリガできます。BUSYインジケータ を使用しない場合は、読出し前に最大変換時間が経過するまで 待つ必要があります。 VIO 1 0.001 10 ずに使用できます。これは、低ジッタ・サンプリングや同時サ ンプリングなどのアプリケーションに有用です。 SDIのレベ デバイスの動作モードは、CNV立上がりエッジ時の __ ルで決まります。SDIがハイレベルのときはCSモードが選択さ れ、SDIがローレベルのときはチェーン・モードが選択されま す。SDIのホールド時間については、SDIとCNVが相互接続さ れているときに、チェーン・モードが選択されます。 1000 動作電流（µA） 05792-046 AD7690 95 サンプリング・レート 対 動作電流 リファレンスを使ったADCへの電源供給 アプリケーションを簡素化するため、図33に示すように、動作 電流の小さいAD7690にリファレンス回路から直接電源を供給 することもできます。リファレンス・ラインの駆動には以下の 方法があります。 • システム電源（直接駆動）から • ADR43x など、十分な電流出力能力を持つリファレンス電 圧から • AD8031などのリファレンス・バッファから。これは、図33 に示すように、システム電源をフィルタすることもできま す。 ― 16 ― REV. A AD7690 __ CSモード3線式、BUSYインジケータなし 能時間の間ハイレベルを維持して、BUSY信号インジケータの 生成を防止する必要があります。変換が完了すると、AD7690 はアクイジション・フェーズに入り、パワーダウンします。 CNVがローレベルになると、MSBがSDOに出力されます。残 りのデータビットは後続のSCK立下がりエッジでクロック出力 されます。データはSCKの両エッジで有効です。立上がりエッ ジを使ってデータを取り込むことはできますが、デジタル・ホ ストはホールド時間が許容できる限りSCKの立下がりエッジを 使ってより高速な読出しレートを達成します。SCKの18番目の 立下がりエッジの後またはCNVがハイレベルになるときのいず れか早いほうで、SDOが高インピーダンス状態に戻ります。 このモードは通常、1個のAD7690をSPI互換のデジタル・ホス トに接続しているときに使用します。図34に接続図を、図35に 対応するタイミングを示します。 SDIをVIOに接続している場合、 CNVの立上がりエッジで変換 __ が開始され、CS モードが選択されて、SDO が強制的に高イン ピーダンスになります。高インピーダンス状態はCNVの状態に 関わりなく変換処理が完了するまで維持されます。これは、 CNVをローレベルにして他のSPIデバイス（アナログ・マルチ プレクサなど）を選択する場合などに有用です。ただし、CNV は最小変換時間が経過する前にハイレベルに戻り、最大変換可 変換 デジタル・ホスト CNV VIO SDI AD7690 データ入力 SDO 05792-011 SCK CLK 図34. __ 3線式CSモード、BUSYインジケータなしの接続図（SDIハイレベル） SDI = 1 tCYC tCNVH CNV tCONV アクイジション tACQ 変換 アクイジション tSCK tSCKL 1 2 3 16 tHSDO 図35. REV. A 18 tSCKH tDSDO tEN SDO 17 D17 D16 D15 tDIS D1 D0 05792-012 SCK __ 3線式CSモード、BUSYインジケータなしのシリアル・インターフェース・タイミング（SDIハイレベル） ― 17 ― AD7690 __ CSモード3線式、BUSYインジケータあり プしてこの遷移を割込み信号として使用し、デジタル・ホスト により制御されるデータ読出しを開始できます。この後、 AD7690はアクイジション・フェーズに入り、パワーダウンし ます。データビットは、後続の SCK 立下がりエッジで MSB ファーストでクロック出力されます。データはSCKの両エッジ で有効です。立上がりエッジを使用してデータを取り込むこと はできますが、デジタル・ホストはホールド時間が許容できる 限りSCKの立下がりエッジを使ってより高速な読出しレートを 達成します。オプションの19番目のSCK立下がりエッジの後ま たは CNV がハイレベルになるときのいずれか早いほうで、 SDOが高インピーダンス状態に戻ります。 このモードは通常、1個のAD7690を、割込み入力を持つSPI互 換のデジタル・ホストに接続しているときに使用します。 図36に接続図を、図37に対応するタイミングを示します。 SDIをVIOに接続している場合、 CNVの立上がりエッジで変換 __ が開始され、CS モードが選択されて、SDO が強制的に高イン ピーダンスになります。SDO の高インピーダンス状態はCNV の状態に関わりなく変換処理が完了するまで維持されます。最 小変換時間の前にCNVを使って他のSPIデバイス（アナログ・ マルチプレクサなど）を選択できますが、最小変換時間が経過 する前にローレベルに戻って最大変換可能時間の間ローレベル を維持し、BUSY信号インジケータが確実に生成されるように する必要があります。変換が完了すると、SDOは高インピーダ ンスから低インピーダンスになります。SDOラインをプルアッ 複数のAD7690が同時に選択された場合、SDO出力ピンは損傷 やラッチアップの問題を引き起こすことなくこの競合を処理し ます。余分な電力消費を防ぐため、この競合はできるだけ短時 間に抑えることを推奨します。 変換 VIO デジタル・ホスト CNV VIO 47kΩ AD7690 データ入力 SDO SCK IRQ 05792-013 SDI CLK 図36. __ 3線式CSモード、BUSYインジケータありの接続図（SDIハイレベル） SDI = 1 tCYC tCNVH CNV tCONV アクイジション tACQ 変換 アクイジション tSCK tSCKL 1 2 3 17 tHSDO 18 19 tSCKH tDSDO SDO 図37. D17 D16 tDIS D1 D0 05792-014 SCK __ 3線式CSモード、BUSYインジケータありのシリアル・インターフェース・タイミング（SDIハイレベル） ― 18 ― REV. A AD7690 __ CSモード4線式、BUSYインジケータなし ハイレベルを維持して、BUSY信号インジケータの生成を防止 する必要があります。変換が完了すると、AD7690はアクイジ ション・フェーズに入り、パワーダウンします。各ADCの処理 結果は、SDI入力をローレベルにして読み出すことができます。 SDI入力がローレベルになると、MSBがSDOに出力されます。 残りのデータビットは後続のSCK立下がりエッジでクロック出 力されます。データは SCK の両エッジで有効です。立上がり エッジを使用してデータを取り込むことはできますが、デジタ ル・ホストはホールド時間が許容できる限り SCK の立下がり エッジを使ってより高速な読出しレートを達成します。SCKの 18番目の立下がりエッジの後またはSDIがハイレベルになると きのいずれか早いほうで、SDOが高インピーダンス状態に戻り ます。その結果、もう一方のAD7690の読出しが可能となりま す。 このモードは通常、複数の AD7690 を SPI 互換のデジタル・ホ ストに接続しているときに使用します。 図38に2個のAD7690を使用した接続回路の例を、図39に対応 するタイミングを示します。 SDIがハイレベルの場合、 CNVの立上がりエッジで変換が開始 __ され、CS モードが選択されて、SDO が強制的に高インピーダ ンスになります。このモードでは、変換フェーズとその後の データ読出し時に CNV をハイレベルに維持します（ SDI と CNVがローレベルの場合、SDOはローレベルに駆動されます）。 最小変換時間の前に SDI を使って他の SPI デバイス（アナロ グ・マルチプレクサなど）を選択できますが、SDIは最小変換 時間が経過する前にハイレベルに戻り、最大変換可能時間の間 CS2 CS1 変換 CNV AD7690 SDO SDI AD7690 SCK SDO SCK 05792-015 SDI デジタル・ホスト CNV データ入力 CLK 図38. __ 4線式CSモード、BUSYインジケータなしの接続図 tCYC CNV アクイジション tCONV tACQ 変換 アクイジション tSSDICNV SDI(CS1) tHSDICNV SDI(CS2) tSCK tSCKL 1 2 16 3 tHSDO D17 図39. REV. A 18 19 20 34 35 36 tDSDO tEN SDO 17 tSCKH D16 D15 tDIS D1 D0 D17 D16 D1 __ 4線式CSモード、BUSYインジケータなしのシリアル・インターフェース・タイミング ― 19 ― D0 05792-016 SCK AD7690 __ CSモード4線式、BUSYインジケータあり 時間が経過する前にローレベルに戻り、最大変換可能時間の間 ローレベルを維持して、BUSY信号インジケータが確実に生成 されるようにする必要があります。変換が完了すると、SDOは 高インピーダンスから低インピーダンスになります。SDOライ ンをプルアップしてこの遷移を割込み信号として使用し、デジ タル・ホストにより制御されるデータ読出しを開始できます。 この後、AD7690はアクイジション・フェーズに入り、パワー ダウンします。データビットは、後続のSCK立下がりエッジで MSB ファーストでクロック出力されます。データは SCK の両 エッジで有効です。立上がりエッジを使用してデータを取り込 むことはできますが、デジタル・ホストはホールド時間が許容 できる限り SCK の立下がりエッジを使ってより高速な読出し レートを達成します。オプションの19番目のSCK立下がりエッ ジの後またはSDIがハイレベルになるときのいずれか早いほう で、SDOが高インピーダンス状態に戻ります。 このモードは通常、1個のAD7690を、割込み入力を持つSPI互 換のデジタル・ホストに接続しているときにこのモードを使用 します。アナログ入力のサンプリングに使用するCNVは、デー タ読出し選択用の信号に依存しないようにする必要がありま す。この条件は、CNVで低ジッタが要求されるアプリケーショ ンにとって特に重要です。 図40に接続図を、図41に対応するタイミングを示します。 SDIがハイレベルの場合、 CNVの立上がりエッジで変換が開始 __ され、CS モードが選択されて、SDO が強制的に高インピーダ ンスになります。このモードでは、変換フェーズとその後の データ読出し時に CNV をハイレベルに維持します（ SDI と CNVがローレベルの場合、SDOはローレベルに駆動されます）。 最小変換時間の前に SDI を使って他の SPI デバイス（アナロ グ・マルチプレクサなど）を選択できますが、SDIは最小変換 CS1 変換 VIO デジタル・ホスト CNV 47kΩ AD7690 データ入力 SDO SCK IRQ 05792-017 SDI CLK __ 図40. 4線式CSモード、BUSYインジケータありの接続図 tCYC CNV アクイジション tCONV tACQ 変換 アクイジション tSSDICNV SDI tSCK tHSDICNV tSCKL 1 2 3 tHSDO 17 18 19 tSCKH tDSDO tDIS tEN D17 SDO 図41. D16 D1 D0 __ 4線式CSモード、BUSYインジケータありのシリアル・インターフェース・タイミング ― 20 ― 05792-018 SCK REV. A AD7690 フェーズとその後のデータ読出し時にCNVをハイレベルに維持 します。変換が完了すると、MSBがSDOに出力され、AD7690 はアクイジション・フェーズに入り、パワーダウンします。内 部シフト・レジスタに格納されている残りのデータビットは、 後続の SCK 立下がりエッジでクロック出力されます。各 ADC では、SDIが内部シフト・レジスタの入力に接続され、SCKの 立下がりエッジでクロック出力されます。チェーン接続された 各 ADC は、 MSB ファーストでデータを出力します。 N 個の ADC を読み出すには 18 × N 個のクロックが必要となります。 データはSCKの両エッジで有効です。立上がりエッジを使用し てデータを取り込むことはできますが、SCKの立下がりエッジ を使用するデジタル・ホストでは、ホールド時間が許容できる 限り、より高速な読出しレートが可能になり、結果的により多 くのAD7690のチェーン接続を実現できます。最大変換レート は、全読出し時間の長さによって低下する場合があります。 チェーン・モード、BUSYインジケータなし このモードでは、3 線式シリアル・インターフェースで複数の AD7690をデイジーチェーン接続できます。この方法は部品数 や接続配線数を最小限にしたい場合に有効です。たとえば、複 数のコンバータをそれぞれ絶縁して使用するアプリケーション やインターフェース能力が制限されているシステムなどで役立 ちます。データ読出しは、シフト・レジスタのクロック駆動に 似ています。 図42に2個のAD7690の接続例を、図43に対応するタイミング を示します。 SDIとCNVがローレベルの場合、SDOはローレベルに駆動され ます。 SCK がローレベルの場合、 CNV の立上がりエッジで変 換が開始され、チェーン・モードが選択されて、BUSYインジ ケータがディスエーブルになります。このモードでは、変換 変換 SDI デジタル・ホスト CNV AD7690 SDO SDI AD7690 A B SCK SCK データ入力 SDO 05792-019 CNV CLK 図42. チェーン・モード、BUSYインジケータなしの接続図 SDI A = 0 tCYC CNV アクイジション tCONV tACQ 変換 アクイジション tSCK tSCKL tSSCKCNV SCK 1 tHSCKCNV 2 3 16 17 tSSDISCK 18 19 20 DA 17 DA 16 34 35 36 DA 1 DA 0 tSCKH tHSDISCK tEN SDO A = SDIB DA 17 DA 16 DA 15 DA 1 DA 0 DB17 DB16 DB15 DB1 DB0 SDO B 図43. REV. A チェーン・モード、BUSYインジケータなしのシリアル・インターフェース・タイミング ― 21 ― 05792-020 tHSDO tDSDO AD7690 デジタル・ホスト側に最も近いADC（図44、CのAD7690）の SDO ピンがハイレベルに駆動されます。 SDO のこの遷移を BUSYインジケータとして使用し、デジタル・ホストで制御さ れるデータ読出しを開始できます。この後、AD7690はアクイ ジション・フェーズに入り、パワーダウンします。内部シフ ト・レジスタに格納されたデータビットは、後続のSCK立下が りエッジでMSBファーストでクロック出力されます。各ADC では、SDIが内部シフト・レジスタの入力に接続され、SCKの 立下がりエッジでクロック出力されます。チェーン接続された 各 ADC は、 MSB ファーストでデータを出力します。 N 個の ADCを読み出すには18×N＋1個のクロックが必要となります。 立上がりエッジを使用してデータを取り込むことはできます が、SCKの立下がりエッジを使用するデジタル・ホストでは、 ホールド時間が許容できる限り、より高速な読出しレートが可 能となり、結果的により多くのAD7690のチェーン接続を実現 できます。 チェーン・モード、BUSYインジケータあり このモードでは、3 線式シリアル・インターフェースで複数の AD7690をデイジーチェーン接続すると同時に、BUSYインジ ケータも提供できます。この方法は部品数や接続配線数を最小 限にしたい場合に有効です。たとえば、複数のコンバータをそ れぞれ絶縁して使用するアプリケーションやインターフェース 能力が制限されているシステムなどで役立ちます。データ読出 しは、シフト・レジスタのクロック駆動に似ています。 図44に3個のAD7690の接続例を、図45に対応するタイミング を示します。 SDIとCNVがローレベルの場合、SDOはローレベルに駆動され ます。 SCK がハイレベルの場合、 CNV の立上がりエッジで変 換が開始され、チェーン・モードが選択されて、BUSYインジ ケータ機能がイネーブルになります。このモードでは、変換 フェーズとその後のデータ読出し時にCNVをハイレベルに保持 します。チェーン接続されたすべてのADCで変換が完了すると、 変換 SDI AD7690 CNV SDO SDI AD7690 デジタル・ホスト CNV SDO SDI AD7690 A B C SCK SCK SCK SDO データ入力 IRQ 05792-021 CNV CLK 図44. チェーン・モード、BUSYインジケータありの接続図 tCYC アクイジション tCONV tACQ 変換 アクイジション tSSCKCNV SCK tSCKH 1 tHSCKCNV 2 3 4 tSCK 17 18 tSSDISCK tHSDISCK tEN SDO A = SDIB DA 17 DA 16 DA 15 19 20 21 35 36 37 38 39 tSCKL DA 1 53 54 DA 0 tHSDO tDSDO SDO B = SDIC tDSDOSDI tDSDOSDI DB17 DB16 DB15 DB1 DB0 DA 17 DA 16 DA 1 DA 0 DC17 DC16 DC15 DC1 DC0 DB17 DB16 DB 1 DB0 DA 17 DA 16 tDSDOSDI SDO C 図45. 55 tDSDOSDI tDSDOSDI DA 1 DA 0 05792-022 CNV = SDI A チェーン・モード、BUSYインジケータありのシリアル・インターフェース・タイミング ― 22 ― REV. A AD7690 アプリケーション情報 レイアウトのポイント AD7690を実装するプリント回路ボードは、アナログ部とデジ タル部を分離し、ボード内でそれぞれまとめて配置するように 設計してください。AD7690では、全アナログ信号をボードの 左側に、全デジタル信号を右側に配置しているため、この作業 が容易に行えます。 AD7690の下のアナログ・グラウンド・プレーンをシールドと グラウンド・プレーンは1 つ以上使用します。デジタル部とア ナログ部で共用することもできますが、別々に使用することも できます。後者の場合、プレーンをAD7690の下で接続してく ださい。 05792-023 して使用しない場合は、チップにノイズが混入するのを防ぐた め、デバイスの真下にデジタル・ラインを設置しないでくださ い。CNVやクロックなどの高速スイッチング信号は、アナログ 信号パスの近くを通過しないようにします。また、デジタル信 号とアナログ信号は交差しないようにしてください。 図46. AD7690のレイアウト例（上部レイヤ） 図47. AD7690のレイアウト例（下部レイヤ） AD7690の電圧リファレンス入力REFは、動的入力インピーダ ンスを持っているため、最小寄生インダクタンスでデカップリ ングする必要があります。これを行う場合は、デカップリング 用セラミック・コンデンサを、REFピンとGNDピンの近くに、 理想的にはこれらのピンのすぐ隣に配置して、それを幅広の低 インピーダンス・パターンに接続します。 AD7690の電源VDDとVIOは、セラミック・コンデンサ（一般 に100nF）でデカップリングします。そのコンデンサは AD7690の近くに配置し、低インピーダンス・パスを提供する 短い太いパターンで接続して、電源ライン上のグリッチによる 影響を軽減してください。 AD7690の性能評価 AD7690の他の推奨レイアウトの概要は、AD7690評価用ボー ド（EVAL-AD7690CBZ）の付属資料に示しています。評価用 ボードのパッケージには、組立不要なテスト済み評価用ボード、 付属資料、それに「EVAL-CONTROL BRD3」を介してPCか らボードを制御するソフトウェアが同梱されています。 REV. A ― 23 ― 05792-024 これらの規則に従ったレイアウトの一例を図46と図47に示しま す。 AD7690 外形寸法 3.10 3.00 2.90 3.10 3.00 2.90 6 10 1 5.15 4.90 4.65 5 D05792-0-3/07(A)-J 1番ピン 0.50 BSC 0.95 0.85 0.75 0.15 0.05 1.10 MAX 0.33 0.17 実装面 0.80 0.60 0.40 8° 0° 0.23 0.08 平坦性 0.10 JEDEC規格MO-187-BAに準拠 図48. 10ピン・ミニ・スモール・アウトライン・パッケージ［MSOP］ （RM-10） 寸法単位：mm インデックス・ エリア 3.00 BSC SQ 1番ピン 識別マーク 1 10 1.50 BSC SQ 0.50 BSC （底面図） 6 実装面 図49. 0.80 MAX 0.55 TYP 0.50 0.40 0.30 5 1.74 1.64 1.49 0.05 MAX 0.02 NOM 側面図 0.30 0.23 0.18 0.20 REF 022207-A 0.80 0.75 0.70 2.48 2.38 2.23 露出パッド 上面図 10ピン・リード・フレーム・チップ・スケール・パッケージ［QFN (LFCSP_WD)］ 3mm×3mmボディ、極薄、デュアル・リード （CP-10-9） 寸法単位：mm オーダー・ガイド 温度範囲 パッケージ パッケージ・ オプション マーキング 梱包数量 −40∼＋85℃ 10ピンQFN（LFCSP_WD） CP-10-9 C4C リール、5,000 −40∼＋85℃ 10ピンQFN（LFCSP_WD） CP-10-9 C4C リール、1,000 AD7690BRMZ −40∼＋85℃ 10ピンMSOP RM-10 C4C チューブ、50 AD7690BRMZ-RL71 −40∼＋85℃ 10ピンMSOP RM-10 C4C リール、1,000 モデル AD7690BCPZRL 1 AD7690BCPZ-RL71 1 EVAL-AD7690CBZ1、2 評価用ボード EVAL-AD7690CB2 評価用ボード EVAL-CONTROL BRD23 コントローラ・ボード 3 コントローラ・ボード EVAL-CONTROL BRD3 1 Z＝RoHS準拠製品 2 このボードは、評価／デモンストレーション用に、単独の評価用ボードとして使用したり、EVAL-CONTROL BRDxと組み合わせて使用したりできます。 このコントローラ・ボードを使用すると、製品番号末尾にCBが付いたアナログ・デバイセズ製評価用ボード全製品の制御と通信をPCで行うことができます。 3 ― 24 ― REV. A