8ビット、50 MSPS/80 MSPS/100 MSPS A/Dコンバータ AD9283 特長 機能ブロック図 8ビット、50、80、100 MSPS ADC 低消費電力：100 MSPSで90 mW チップにリファレンスとトラック/ホールドを内蔵 VD 475 MHzのアナログ帯域幅 PWRDWN VDD AD9283 100 MSPSでSNR＝46.5 dB @41 MHz 1 Vp-pのアナログ入力範囲 A IN ＋3.0 V単電源動作（2.7 V∼3.6 V） A IN 8 T/H パワーダウン・モード：4.2 mW ENCODE ADC タイミング REF GND REF REF OUT IN 出力ステージング D7–D0 アプリケーション バッテリ駆動機器 ハンドヘルド・スコープメータ 低コストのデジタル・オシロスコープ 概要 出力はTTL/CMOSコンパチブルで、 個別の出力用電源ピンにより3.3 AD9283はチップ内部にトラック・ホールド回路をもつ8ビットの Vまたは2.5 Vロジックへのインターフェースをサポートしています。 モノリシック・サンプリングA/Dコンバータで、低コスト、低消費 エンコーダ入力はTTL/CMOSコンパチブルです。パワーダウン 電力、小型、使いやすいなどの特徴を備えています。この製品は100 機能により、全消費電力を4.2 mWに低減できます。パワーダウン・ MSPSの変換レートで動作し、全動作範囲にわたって卓越したダイ モードでは、デジタル出力がハイ・インピーダンス状態にドライブ ナミック性能を発揮します。 されます。 このA/Dコンバータは3.0 V（2.7 V∼3.6 V）単電源とエンコード・ クロックだけで、全性能動作を実行します。多くのアプリケーショ ンで外部リファレンスやドライバ部品は必要ありません。 デジタル AD9283は先進のCMOSプロセスで製造されており、 20ピン表面実 装プラスチック・パッケージ（SSOP）で供給され、産業用温度範囲 （−40℃∼＋85℃）で仕様が規定されています。 アナログ・デバイセズ社が提供する情報は正確で信頼できるものを期していますが、 当社はその情報の利用、また利用したことにより引き起こされる第3者の特許または権 利の侵害に関して一切の責任を負いません。さらにアナログ・デバイセズ社の特許また は特許の権利の使用を許諾するものでもありません。 REV.0 アナログ・デバイセズ株式会社 本 社／東京都港区海岸１ - １ ６ - １ 電話03（5402）8200 〒105−6891 ニューピア竹芝サウスタワービル 大阪営業所／大阪市淀川区宮原３ - ５ - ３ ６ 電話06（6350）6868㈹ 〒532−0003 新大阪第２森ビル AD9283―仕様 （特に指定のない限り、VDD＝3.0 V、VD＝3.0 V；シングルエンド入力；外部リファレンス） テスト・ パラメータ 温度 AD9283BRS-100 レベル 最小 分解能 標準 AD9283BRS-80 最大 最小 標準 8 最大 AD9283BRS-50 最小 8 標準 最大 単位 8 ビット DC精度 微分非直線性 ＋25℃ I 全範囲 VI 積分非直線性 ＋25℃ I ミッシング・コードなし 全範囲 VI 全範囲 VI ±0.5 ±1.25 ±0.5 ＋1.50 −1.25 ±0.75 ＋1.25 ＋1.25 ±0.5 ＋1.50 −1.25 ±0.75 ＋2.25 ＋1.25 −1.25 ±0.75 ＋1.50 保証 保証 ＋1.25 LSB ＋1.50 LSB ＋1.25 LSB ＋1.50 LSB ＋6 ＋8 %FS %FS 保証 ゲイン誤差1 ＋25℃ 全範囲 I VI ゲイン温度係数1 全範囲 VI 80 80 80 ppm/℃ −6 −8 ±2.5 ＋6 ＋8 −6 −8 ±2.5 ＋6 ＋8 −6 −8 ±2.5 アナログ入力 入力電圧範囲 （AINを基準） 全範囲 V ±512 ±512 ±512 mVP―P 同相電圧 全範囲 V ±200 ±200 ±200 mV 入力オフセット電圧 ＋25℃ I 全範囲 VI リファレンス電圧 全範囲 VI リファレンス温度係数 全範囲 VI 入力抵抗 ＋25℃ I 7 全範囲 VI 5 ＋25℃ V 全範囲 VI ＋25℃ V 入力容量 アナログ帯域幅、フルパワー −35 ±10 35 −35 ±40 1.2 1.25 1.3 1.2 13 7 16 5 ±130 10 ±10 35 −35 ±40 1.25 1.3 1.2 13 7 16 5 ±130 10 ±10 35 ±40 1.25 1.3 ±130 10 mV mV V ppm/℃ 13 kΩ 16 kΩ 2 2 2 pF 475 475 475 MHz μA スイッチング特性 最大変換速度 全範囲 VI 最小変換速度 ＋25℃ IV 100 80 50 エンコード・パルス幅HI（tEH） ＋25℃ IV 4.3 1000 5.0 1000 エンコード・パルス幅LO（tEL）＋25℃ IV 4.3 1000 5.0 1000 アパーチャ遅延（tA） ＋25℃ V アパーチャの不確実性（ジッター） ＋25℃ V 出力有効時間（tV）2 全範囲 VI 出力伝播遅延（tPD）2 全範囲 VI 1 0 MSPS 8.0 1000 ns 8.0 1000 0 5 3.0 4.5 1 0 5 2.0 MSPS 1 2.0 7.0 3.0 4.5 2.0 7.0 ns ns 5 ps rms 3.0 ns 4.5 7.0 ns デジタル入力 ロジック“1”電圧 全範囲 VI ロジック“0”電圧 全範囲 VI 2.0 0.8 2.0 0.8 ロジック“1”電流 全範囲 VI ±1 ±1 ±1 μA ロジック“0”電流 全範囲 VI ±1 ±1 ±1 μA 入力容量 ＋25℃ V ロジック“1”電圧 全範囲 VI ロジック“0”電圧 全範囲 VI 2.0 2.0 V 0.8 2.0 V 2.0 pF デジタル出力 出力コーディング 2.95 2.95 2.95 0.05 オフセット・バイナリ・コード V 0.05 オフセット・バイナリ・コード 0.05 V オフセット・バイナリ・コード 電源 消費電力3, 4 全範囲 VI 90 120 90 115 80 100 mW パワーダウン時消費電力 全範囲 VI 4.2 7 4.2 7 4.2 7 mW 電源変動除去比（PSRR） ＋25℃ I 18 mV/V 18 18 −2− REV.0 AD9283 テスト・ パラメータ AD9283BRS-100 温度 レベル 最小 標準 ダイナミック特性 AD9283BRS-80 最大 最小 AD9283BRS-50 標準 最大 最小 標準 最大 単位 5 過渡応答 ＋25℃ V 2 2 2 ns 過電圧回復時間 ＋25℃ V 2 2 2 ns 信号対ノイズ比（SNR） （高調波なし） fIN=10.3 MHz ＋25℃ I 46.5 fIN=27 MHz ＋25℃ I 46.5 fIN=41 MHz ＋25℃ I fIN=76 MHz ＋25℃ V 43.5 47 44 46.5 44 47 47 dB 47 dB 47 dB 46.0 dB 信号対ノイズ比（SINAD） （高調波あり） fIN=10.3 MHz ＋25℃ I 45 fIN=27 MHz ＋25℃ I 45.5 fIN=41 MHz ＋25℃ I fIN=76 MHz ＋25℃ V 42.5 47 43.5 45 43.5 46.5 46.5 dB 46 dB 42 dB 42.5 dB 有効ビット数 fIN=10.3 MHz ＋25℃ I 7.3 7.5 7.6 ビット fIN=27 MHz ＋25℃ I 7.4 7.5 7.5 ビット fIN=41 MHz ＋25℃ I 7.3 7.5 fIN=76 MHz ＋25℃ V 6.9 ビット ビット 第2高調波歪み fIN=10.3 MHz ＋25℃ I 57 fIN=27 MHz ＋25℃ I 60 fIN=41 MHz ＋25℃ I fIN=76 MHz ＋25℃ V 50 60 55 58 55 60 60 dBc 56 dBc 55 dBc 46 dBc 第3高調波歪み fIN=10.3 MHz ＋25℃ I 54.5 fIN=27 MHz ＋25℃ I 55 fIN=41 MHz ＋25℃ I fIN=76 MHz ＋25℃ V 53 ＋25℃ V 52 47 70 55 52.5 55 62.5 70 dBc 60 dBc 60 dBc dBc 2トーン混変調歪み(IMD) fIN=10.3 MHz 52 52 dBc 注 1 ゲイン誤差とゲイン温度係数はADCにのみ基づきます（固定1.25 V外部リファレンスを使用） 。 tVとtPDはENCODE入力の1.5 Vレベルからデジタル出力振幅の50%/50%レベルの間で測定されます。テスト中のデジタル出力負荷は、10 pFのac負荷または±40 mAのdc電流を超えないことです。 消費電力は定格速度のエンコードクロックとdcアナログ入力で測定されます。 4 RSスタイル（SSOP）20ピン・パッケージの標準熱抵抗:θJC＝46℃/W、θCA＝80℃/W、θJA＝126℃/W。 5 SNR/高調波は1.024 Vフルスケール入力範囲を基準とする−0.7 dBFSのアナログ入力電圧に基づきます。 仕様は予告なく変更することがあります。 2 3 絶対最大定格* VD、VDD ………………………………………………………… ＋4 V アナログ入力 ………………………………… −0.5 V ∼ VD＋0.5 V デジタル入力 ……………………………… *“絶対最大定格”に示す条件を超えると、デバイスに永久的な損傷を与える可能性がありま す。これは単に定格を示したもので、これらの条件あるいは動作仕様に示した値を超える 条件下でデバイスが機能することを意味するものではありません。デバイスが絶対最大定 格の条件に長時間さらされた場合、その信頼性が損なわれる場合があります。 −0.5 V ∼ VDD＋0.5 V オーダー・ガイド VREF IN ………………………………………… −0.5 V ∼ VD＋0.5 V デジタル出力電流 パッケージ・ …………………………………………… 20 mA 動作温度 ………………………………………… −55℃ ∼ ＋125℃ モデル 温度範囲 パッケージ 動作温度 ………………………………………… −55℃ ∼ ＋125℃ AD9283BRS 保管温度 ………………………………………… −65℃ ∼ ＋150℃ -50,-80,-100 −40℃ ∼ ＋85℃ 20ピンSSOP 最大接合部温度 …………………………………………… ＋175℃ AD9283/PCB ＋25℃ オプション RS-20 評価ボード 最大ケース温度 …………………………………………… ＋150℃ 注意 ESD（静電放電）の影響を受けやすいデバイスです。4000 Vもの高圧の静電気が人体やテスト装置に容易に帯電し、検知さ れることなく放電されることもあります。このAD9283には当社独自のESD保護回路を備えていますが、高エネルギーの静 電放電にさらされたデバイスには回復不能な損傷が残ることもあります。したがって、性能低下や機能喪失を避けるため に、適切なESD予防措置をとるようお奨めします。 REV.0 −3− WARNING! ESD SENSITIVE DEVICE AD9283 テスト・レベルの説明 テーブルI. 出力コーディング（VREF＝＋1.25V） テスト・レベル ステップ I 100%製造テストが行われます。 AIN−AIN デジタル出力 255 0.512 1111 1111 ・ ・ ・ III サンプル・テストのみ。 ・ ・ ・ IV パラメータは設計および特性評価テストで保証されています。 128 0.002 1000 0000 V パラメータは標準値のみ規定されています。 127 −0.002 0111 1111 VI ＋25℃で100%製造テストが行われます。 産業用温度範囲について ・ ・ ・ ・ ・ ・ 0 −0.512 0000 0000 II ＋25℃で100%製造テストされ、規定温度でサンプリング・テスト が行われます。 は、 設計および特性評価テストで保証されます。軍用デバイスに ついては、最小および最大温度で100%製造テストが行われます。 ピン配置 PWRDWN 1 20 D0 (LSB) VREF OUT 2 19 D1 VREF IN 3 18 D2 GND 4 17 D3 16 GND VD 5 AD9283 上面図 15 VDD （実寸では A IN 7 ありません） 14 D4 A IN 6 VD 8 13 D5 GND 9 12 D6 11 D7 (MSB) ENCODE 10 ピン機能の説明 ピン番号 名称 機能 1 PWRDWN パワーダウン機能の選択;パワーダウン・モードではロジックHI（デジタル出力が ハイ・インピーダンス状態になります）。 2 VREF OUT 内部リファレンス出力（＋1.25 V typ）;0.1μFでグラウンドにバイパスします。 3 VREF IN A/Dコンバータ（＋1.25 V typ）のリファレンス入力。 4、9、16 GND グラウンド 5、8 VD アナログ＋3 V電源 6 AIN A/Dコンバータのアナログ入力（シングルエンド・モードで動作する場合は開放 のままにし ておくことができますが、より良好な入力マッチングが得られるよう 0.1μFコン デンサと25Ω抵抗を直列にグラウンドに接続することを推奨します）。 7 AIN A/Dコンバータのアナログ入力 10 ENCODE A/Dコンバータのエンコード・クロック（A/DコンバータはENCODEの立ち上が りエッジでサンプリングします）。 11-14, 17-20 D7-D4, D3-D0 A/Dコンバータのデジタル出力。 15 VDD デジタル出力用電源。公称値＋2.5 V ∼ ＋3.6 V −4− REV.0 AD9283 サンプル N サンプル N+4 サンプル N+1 サンプル N+5 AIN サンプル N+2 tA tEH tEL サンプル N+3 1/fS エンコード t PD D7–D0 データ N–4 データ N–3 データ N–2 データ N–1 tV データ N データ N+1 図1. タイミング図 VDD VDD OUT AIN A IN 図2. 等価アナログ入力回路 図5. 等価デジタル出力回路 VD VD VBIAS OUT REF IN 図3. 等価リファレンス入力回路 図6. 等価リファレンス出力回路 VD ENCODE 図4. 等価エンコード入力回路 REV.0 −5− AD9283 70 0 ENCODE = 100 MSPS 2ND 65 ENCODE = 100 MSPS AIN = 10.3MHz SNR = 46.5dB SINAD = 45dB 2nd = 57dBc 3rd = 54.5dBc –10 –20 –30 60 55 3RD dB dB –40 –50 50 –60 45 –70 40 –80 35 –90 30 –100 10 20 30 40 50 周波数 – AIN 周波数 図7. スペクトラム：fS＝100 MSPS、fIN＝10.3 MHz –20 –30 80 100 図10. 高調波歪みとAIN周波数 0 –10 60 0 ENCODE = 100 MSPS AIN = 41MHz SNR = 46.5dB SINAD = 45dB 2nd = 58dBc 3rd = 52.5dBc ENCODE = 100 MSPS AIN1 = 9MHz AIN2 = 10MHz IMD = 52dBc –10 –20 –30 dB dB –40 –40 –50 –50 –60 –60 –70 –70 –80 –80 –90 –90 周波数 周波数 図8. スペクトラム：fS＝100 MSPS、fIN＝40 MHz 図11. 2トーン混変調歪み 55 0 –20 –30 ENCODE = 100 MSPS ENCODE = 100 MSPS AIN = 76MHz SNR = 46dB SINAD = 42.5dB 2nd = 46dBc 3rd = 53dBc 50 SNR 45 dB –10 dB –40 –50 SINAD 40 –60 35 –70 –80 30 –90 周波数 図9. スペクトラム：fS＝100 MSPS、fIN＝76 MHz 10 20 30 40 50 周波数 60 80 90 100 図12. SINAD/SNRとAIN周波数 ENCODE : ピン名称としての記述（表現） −6− REV.0 AD9283 49 120 A IN = 10.3MHz SNR AIN = 10.3MHz 48 100 SINAD 80 POWER – mW dB 47 46 60 45 40 44 20 43 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 100 10 20 30 エンコード・レート 図13. SINAD/SNRとエンコード・レート 40 50 60 70 エンコード・レート 80 90 100 図16. アナログ消費電力とエンコード・レート 49 60 ENCODE = 100 MSPS A IN = 10.3MHz 50 48 SNR SNR 40 47 dB dB SINAD 30 SINAD 46 20 45 10 0 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 エンコード・パルス幅 – ns 3.5 44 –60 3 図14. SINAD/SNRとエンコード・パルス幅HI –40 –20 0 20 温度°C 40 図17. SINAD/SNRの温度特性 0.5 1.00 0.0 0.75 –0.5 –1.0 0.50 –1.5 0.25 –2.5 LSB dB –2.0 –3.0 0.00 –0.25 –3.5 –4.0 –0.50 –4.5 –0.75 –5.0 –5.5 0 100 200 300 帯域幅 – MHz 400 500 –1.00 600 コード 図15. ADC周波数応答：fS＝100 MSPS REV.0 60 図18. 微分非直線性 −7− 80 100 AD9283 ますます整合が重要になります。公称入力範囲は1.024 V p−pです。 2.0 1.5 デジタル出力 は別の電源から給電され、2.5 Vまたは3.3 Vロジックとのインター LSB 0.5 フェースを容易にするために出力電圧振幅の調整が可能です。パ 0.0 ワーダウン中は出力がハイ・インピーダンス状態になります。高速 –0.5 ADCのデジタル出力に負荷を接続するときには注意が必要です。 出 力負荷が大きいとチップ内で過渡電流が生じ、 コンバータの性能が –1.0 D482-2.7-5/99,1A デジタル出力はTTL/CMOSコンパチブルです。出力バッファに 1.0 低下するおそれがあります。 –1.5 電圧リファレンス –2.0 コード AD9283（VREF OUT）には、安定した正確な1.25 V電圧リファレン 図19. 積分非直線性 スが組み込まれています。通常動作では、AD9283のピン2と3を連結 して内部リファレンスを使用できます。AD9283に印加されるリ アプリケーション ファレンス電圧を変えて、入力範囲を調整することができます。リ 動作原理 ファレンスを±5%内に調整すると性能の低下は生じません。 A/Dコ アナログ信号は差動またはシングルエンドでAD9283の入力に印 ンバータのフルスケール・レンジはリファレンス電圧の変化に直線 加されます。信号はバッファされてからチップ内部のサンプル・ 的に追従します。使用するしないに関係なく、内部リファレンス ホールド回路に送られます。A/Dコンバータのコア・アーキテク （ピン2）は0.1μFのコンデンサでグラウンドにバイパスしなければ チャは、スイッチド・キャパシタ技術を利用したビット/ステージ・ なりません。 パイプライン・タイプのコンバータです。ビット/ステージ・ブロッ クは5 MSBを決定し、 FLASHコンバータをドライブして3 LSBをエン タイミング コードさせます。各5 MSBステージが十分なオーバーラップとエ AD9283は4パイプライン遅延のラッチ・データ出力を提供しま ラー補正を行い、 コンパレータ精度に関する性能の最適化を可能に す。エンコード・コマンドの立ち上がりエッジ後の1伝播遅延（tPD） します。出力ステージング・ブロックはデータを配列し、エラー補 で、データが出力されます（図1. タイミング図を参照）。A/Dコン 正を実行して、8個の出力バッファに送ります。AD9283はチップ内 バータに対する最小保証変換レートは1 MSPSです。エンコード・ 部のリファレンス（公称1.25 V）を備えており、外部から1つのエン レートがこのサンプル・レート以下になると、コンバータのダイナ コード・コマンドを与えることによってすべてのクロッキング信号 ミック性能が低下します。 を発生します。これにより、A/Dコンバータは簡単にインター フェースを実現し、わずかな外付け部品で動作することができま す。 外形寸法 ENCODE入力 サイズはインチと（mm）で示します。 ENCODE入力は完全にTTL/CMOSコンパチブルで、公称スレッ ショルドは1.5 Vです。チップではクロック・ラインの遅延を一致さ せて、鋭いクロック・ロジック遷移を維持することに注意が払われ 20ピン収縮スモール・アウトライン・パッケージ（SSOP） ました。 高速A/Dコンバータは通常ユーザーが供給するサンプリン （RS−20） グ・クロックの品質にきわめて敏感です。このA/Dコンバータは基 本的にはミクサーであるサンプル・ホールド回路をチップ内部に使 0.295 (7.50) 0.271 (6.90) 用しています。ENCODE上のタイミング・ジッターは信号と結合 A/Dコンバータのアナログ入力は完全差動信号であり、 両方の入 11 1 10 PRINTED IN JAPAN アナログ入力 20 0.212 (5.38) 0.205 (5.21) ソースには適切な配慮を心掛けてください。 0.311 (7.9) 0.301 (7.64) して、A/Dコンバータの高周波性能を低下させます。クロック・ 力は内部でバイアスされます。これによって、acまたはdc入力モー ドおよび差動またはシングルエンド入力モードを自由に使用するこ とができます。入力が0.3×VDでバイアスされると性能がピークに 0.07 (1.78) 0.066 (1.67) 0.078 (1.98) ピン1 0.068 (1.73) 達します。入力をdc結合するときに許容できる同相範囲について は、特性表を参照してください。また、ユーザーがドライブする負 荷を低減するために入力はバッファされます。 最良のダイナミック 0.008 (0.203) 0.002 (0.050) 0.0256 (0.65) BSC 実装面0.009 (0.229) 0.005 (0.127) 8° 0° 0.037 (0.94) 0.022 (0.559) 性能を得るために、AINとAINのインピーダンスを整合させてくださ うにやさ ゅ い し ちき い。サンプリング・レートとアナログ入力周波数が高くなるほど、 み る 「この取扱説明書はエコマーク認定の再生紙を使用しています。 」 ど りをまも −8− REV.0