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1.8 V、マイクロパワー、ゼロ・ドリフト レールtoレール入力/出力オペアンプ
ADA4051-1/ADA4051-2 非常に小さい電源電流: 13 µA (typ) 低オフセット電圧: 最大 15 µV オフセット電圧ドリフト: 20 nV/°C 単電源動作: 1.8 V～5.5 V 高い PSRR: 最小 110 dB 高い CMRR: 最小 110 dB レール to レール入力/出力 ユニティ・ゲイン安定 拡張工業用温度範囲
OUT 1
ADA4051-1
V– 2
5
V+
4
–IN
TOP VIEW (Not to Scale)
+IN 3
08056-064
ピン配置
特長
+IN 1
ADA4051-1
V– 2
アプリケーション
V+
4
OUT
TOP VIEW (Not to Scale)
–IN 3
圧力センサーと位置センサー 温度計測 重量計 医療計測機器 バッテリ駆動の装置 携帯型テスト装置
5
08056-066
図 1. 5 ピン SOT-23 (RJ-5)
OUT A 1
8
V+
–IN A 2
ADA4051-2
7
OUT B
+IN A 3
TOP VIEW (Not to Scale)
6
–IN B
5
+IN B
V– 4
08056-001
図 2. 5 ピン SC-70 (KS-5)
図 3. 8 ピン MSOP (RM-8)
8 V+
–IN A 2
ADA4051-2
7 OUT B
+IN A 3
TOP VIEW (Not to Scale)
6 –IN B
V– 4
5 +IN B
NOTES 1. IT IS RECOMMENDED THAT THE EXPOSED PAD BE CONNECTED TO V–.
08056-065
PIN 1 INDICATOR
OUT A 1
図 4. 8 ピン LFCSP (CP-8-2)
概要 ADA4051-1/ADA4051-2 は、技術革新的なチョッピング技術を採 用した CMOS、マイクロパワー、ゼロ・ドリフトのオペアンプ です。これらのアンプは、レール to レールの入力/出力振幅と極 めて小さいオフセット電圧を持ち、1.8 V～5.5 V の電源で動作 します。さらに、これらのアンプは高い電源除去比(PSRR)と同 相モード除去比(CMRR)を提供し、アンプあたり 13 µA (typ)の電 源電流で動作します。ADA4051-1/ADA4051-2 アンプは、この機 能の組み合わせにより、高精度と低消費電力が重要であるバッ テリ駆動アプリケーションに最適です。 ADA4051-1/ADA4051-2 の仕様は−40°C～+125°C の拡張工業用温 度範囲で規定されています。ADA4051-1 アンプは 5 ピン SOT-23 パッケージまたは 5 ピン SC-70 パッケージを採用しています。
Rev. B
ADA4051-2 アンプは、8 ピン MSOP パッケージまたは 8 ピン LFCSP パッケージをを採用しています。 ADA4051-1/ADA4051-2 は、アナログ・デバイセズから提供して いるゼロ・ドリフト・オペアンプのシリーズに属し、このシリ ーズの拡張は続いています。これらデバイスの一覧を 表 1 に示 します。 表 1.オペアンプ Supply
Low Power, 5 V
5V
16 V
Single Dual Quad
AD8538 AD8539
AD8628 AD8629 AD8630
AD8638 AD8639
アナログ・デバイセズ社は、提供する情報が正確で信頼できるものであることを期していますが、その情報の利用に 関して、あるいは利用によって生じる第三者の特許やその他の権利の侵害に関して一切の責任を負いません。また、 アナログ・デバイセズ社の特許または特許の権利の使用を明示的または暗示的に許諾するものでもありません。仕様 は、予告なく変更される場合があります。本紙記載の商標および登録商標は、各社の所有に属します。 ※日本語データシートは REVISION が古い場合があります。最新の内容については、英語版をご参照ください。 ©2009–2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved.
本
社／〒105-6891 東京都港区海岸 1-16-1 ニューピア竹芝サウスタワービル 電話 03（5402）8200 大阪営業所／〒532-0003 大阪府大阪市淀川区宮原 3-5-36 新大阪トラストタワー 電話 06（6350）6868
ADA4051-1/ADA4051-2 目次 特長......................................................................................................1
熱抵抗.............................................................................................. 5
アプリケーション ..............................................................................1
電源シーケンス.............................................................................. 5
ピン配置..............................................................................................1
ESDの注意 ...................................................................................... 5
概要......................................................................................................1
代表的な性能特性.............................................................................. 6
改訂履歴..............................................................................................2
動作原理............................................................................................ 15
仕様......................................................................................................3
入力電圧範囲................................................................................ 16
電気的特性—1.8 V動作 .................................................................3
出力位相の反転............................................................................ 16
電気的特性—5 V動作 ....................................................................4
外形寸法............................................................................................ 17
絶対最大定格 ......................................................................................5
オーダー・ガイド ........................................................................ 18
改訂履歴 1/10—Rev. A to Rev. B Added ADA4051-1, 5-Lead SC-70 Package .......................... Universal Added Figure 2; Renumbered Sequentially ..........................................1 Changes to Figure 4 and General Description Section..........................1 Changes to Electrical Characteristics—1.8 V Operation Section and Table 2 ...........................................................................................3 Changes to Electrical Characteristics—5 V Operation Section and Table 3 ...........................................................................................4 Changes to Table 5 ...............................................................................5 Updated Outline Dimensions..............................................................17 Changes to Ordering Guide ................................................................18 10/09—Rev. 0 to Rev. A Added ADA4051-1, 5-Lead SOT-23 Package ........................ Universal Added ADA4051-2, 8-Lead LFCSP Package ......................... Universal Changes to the Features and General Description Section, Added Figure 1 and Figure 3 ................................................................1 Moved Electrical Characteristics—1.8 V Operation Section ...............3 Changes to Offset Voltage Parameter and Supply Current per Amplifier Parameter, Table 2................................................................3 Moved Electrical Characteristics—5 V Operation Section ...................4 Changes to Offset Voltage Parameter and Supply Current per Amplifier Parameter, Table 2................................................................4 Changes to Thermal Resistance Section and Table 5 ............................5 Changes to Figure 22 and Figure 25 .....................................................9 Changes to Theory of Operation Section ............................................15 Updated Outline Dimensions..............................................................17 Changes to Ordering Guide ................................................................18 7/09—Revision 0: Initial Version
Rev. B
－ 2/18 －
ADA4051-1/ADA4051-2 仕様 電気的特性—1.8 V動作 特に指定がない限り、VSY = 1.8 V、VCM = VSY/2 V、TA = 25°C、RL = 100 kΩ (GND へ接続)。 表 2. Parameter INPUT CHARACTERISTICS Offset Voltage ADA4051-2 ADA4051-1 Offset Voltage Drift Input Bias Current
Symbol
Test Conditions/Comments
Min
Typ
Max
Unit
2 2 0.02 5
15 17 0.1 50 200 100 150 1.8
130
µV µV µV/°C pA pA pA pA V dB dB dB
8 2 5
dB MΩ pF pF
VOS
∆VOS/∆T IB
0 V ≤ VCM ≤ 1.8 V 0 V ≤ VCM ≤ 1.8 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C
Input Offset Current
IOS
Input Voltage Range Common-Mode Rejection Ratio
CMRR
Large-Signal Voltage Gain
AVO
Input Resistance Input Capacitance, Differential Mode Input Capacitance, Common Mode
RIN CINDM CINCM
OUTPUT CHARACTERISTICS Output Voltage High
Output Voltage Low
Short-Circuit Current Closed-Loop Output Impedance POWER SUPPLY Power Supply Rejection Ratio Supply Current per Amplifier ADA4051-2 ADA4051-1 DYNAMIC PERFORMANCE Slew Rate
VOH
VOL
ISC ZOUT PSRR
10 −40°C ≤ TA ≤ +125°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C 0 V ≤ VCM ≤ 1.8 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ to VCM, 0.1 V ≤ VOUT ≤ VSY − 0.1 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C
1.796 1.79 1.76 1.7
1.8 V ≤ VSY ≤ 5.5 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C
110 106
1.799 1.796 1 3
3 9 20 40
13 1 135
V V V V mV mV mV mV mA Ω dB dB
ISY VOUT = VSY/2 VOUT = VSY/2 −40°C ≤ TA ≤ +125°C
13 15
0.04 0.03 120
V/µs V/µs µs
115 40 140
kHz Degrees dB
1.96 95 100
µV p-p nV/√Hz fA/√Hz
Settling Time Gain Bandwidth Product Phase Margin Channel Separation
GBP ΦM CS
RL = 10 kΩ, CL = 100 pF, G = 1 RL = 10 kΩ, CL = 100 pF, G = 1 To 0.1%, VIN = 1 V p-p, RL = 10 kΩ, CL = 100 pF CL = 100 pF, G = 1 CL = 100 pF, G = 1 VIN = 1.7 V, f = 100 Hz
en p-p en in
f = 0.1 Hz to 10 Hz f = 1 kHz f = 1 kHz
Rev. B
125
100
RL = 100 kΩ to VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ to VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 100 kΩ to VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ to VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C VOUT = VSY or GND f = 1 kHz, G = 10
SR+ SR− tS
NOISE PERFORMANCE Voltage Noise Voltage Noise Density Current Noise Density
0 105 100 106
－ 3/18 －
17 18 20
µA µA µA
ADA4051-1/ADA4051-2 電気的特性—5 V動作 特に指定がない限り、VSY = 5.0 V、VCM = VSY/2 V、TA = 25°C、RL = 100 kΩ (GND へ接続)。 表 3. Parameter INPUT CHARACTERISTICS Offset Voltage ADA4051-2 ADA4051-1 Offset Voltage Drift Input Bias Current
Symbol
Test Conditions/Comments
Min
Typ
Max
Unit
2 2 0.02 20
15 17 0.1 70 200 100 150 5
135
µV µV µV/°C pA pA pA pA V dB dB dB
8 2 5
dB MΩ pF pF
VOS
∆VOS/∆T IB
0 V ≤ VCM ≤ 5 V 0 V ≤ VCM ≤ 5 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C
Input Offset Current
IOS
Input Voltage Range Common-Mode Rejection Ratio
CMRR
Large-Signal Voltage Gain
AVO
Input Resistance Input Capacitance, Differential Mode Input Capacitance, Common Mode
RIN CINDM CINCM
OUTPUT CHARACTERISTICS Output Voltage High
Output Voltage Low
Short-Circuit Current Closed-Loop Output Impedance POWER SUPPLY Power Supply Rejection Ratio Supply Current per Amplifier ADA4051-2 ADA4051-1 DYNAMIC PERFORMANCE Slew Rate
VOH
VOL
ISC ZOUT PSRR
40 −40°C ≤ TA ≤ +125°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C 0 V ≤ VCM ≤ 5 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ to VCM, 0.1 V ≤ VOUT ≤ VSY − 0.1 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C
4.996 4.985 4.96 4.9
1.8 V ≤ VSY ≤ 5.5 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C
110 106
4.998 4.99 1 9
4 13 30 90
15 1 135
V V V V mV mV mV mV mA Ω dB dB
ISY VOUT = VSY/2 VOUT = VSY/2 −40°C ≤ TA ≤ +125°C
13 15
0.06 0.04 110
V/µs V/µs µs
125 40 140
kHz Degrees dB
1.96 95 100
µV p-p nV/√Hz fA/√Hz
Settling Time Gain Bandwidth Product Phase Margin Channel Separation
GBP ΦM CS
RL = 10 kΩ, CL = 100 pF, G = 1 RL = 10 kΩ, CL = 100 pF, G = 1 To 0.1%, VIN = 1 V p-p, RL = 10 kΩ, CL = 100 pF CL = 100 pF, G = 1 CL = 100 pF, G = 1 VIN = 4.99 V, f = 100 Hz
en p-p en in
f = 0.1 Hz to 10 Hz f = 1 kHz f = 1 kHz
Rev. B
135
106
RL = 100 kΩ to VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ to VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 100 kΩ to VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ to VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C VOUT = VSY or GND f = 1 kHz, G = 10
SR+ SR− tS
NOISE PERFORMANCE Voltage Noise Voltage Noise Density Current Noise Density
0 110 106 115
－ 4/18 －
17 18 20
µA µA µA
ADA4051-1/ADA4051-2 絶対最大定格 表 4.
熱抵抗
Parameter
Rating
Supply Voltage Input Voltage Input Current1 Differential Input Voltage2 Output Short-Circuit Duration to GND Storage Temperature Range Operating Temperature Range Junction Temperature Range Lead Temperature (Soldering, 60 sec)
6V ±VSY ± 0.3 V ±10 mA ±VSY Indefinite −65°C to +150°C −40°C to +125°C −65°C to +150°C 300°C
θJAはワーストケース条件で規定。すなわち表面実装パッケージ の場合、デバイスのエクスポーズド・パッドを回路ボードにハ ンダ付けした状態で規定。表 5 に、特に指定がない限り、4 層 (2S2P) JEDEC標準熱テスト・ボードの熱シミュレーション値を 示します。 表 5.熱抵抗
1
入力ピンには、電源ピンへのクランプ・ダイオードが付いています。入力信 号が電源レールを 0.3 V 以上超えるときは、入力電流を 10 mA 以下に制限す る必要があります。 2 入力は高い差動電圧に対して、1.33 kΩ の内蔵直列抵抗と N-MOSFET の逆向 きダイオード接続(VCM = 0 V で VT = 0.7 V (typ))により保護されています。
上記の絶対最大定格を超えるストレスを加えるとデバイスに恒 久的な損傷を与えることがあります。この規定はストレス定格 の規定のみを目的とするものであり、この仕様の動作のセクシ ョンに記載する規定値以上でのデバイス動作を定めたものでは ありません。デバイスを長時間絶対最大定格状態に置くとデバ イスの信頼性に影響を与えます。
Package Type
θJA
θJC
Unit
5-Lead SOT-23 (RJ-5) 5-Lead SC-70 (KS-5) 8-Lead MSOP (RM-8) 8-Lead LFCSP (CP-8-2)
190 534 142 77
92 173 45 14
°C/W °C/W °C/W °C/W
電源シーケンス オペアンプの電源は、入力信号と同時またはそれ以前に安定し ている必要があります。これが不可能な場合には、入力電流を 10 mA に制限する必要があります。
ESDの注意 ESD（静電放電）の影響を受けやすいデバイスで す。電荷を帯びたデバイスや回路ボードは、検知さ れないまま放電することがあります。本製品は当社 独自の特許技術である ESD 保護回路を内蔵してはい ますが、デバイスが高エネルギーの静電放電を被っ た場合、損傷を生じる可能性があります。したがっ て、性能劣化や機能低下を防止するため、ESD に対 する適切な予防措置を講じることをお勧めします。
Rev. B
－ 5/18 －
ADA4051-1/ADA4051-2 代表的な性能特性 特に指定のない限り、TA = 25°C。 300
300
VSY = 5V VCM = VSY/2
VSY = 1.8V VCM = VSY/2 250 NUMBER OF AMPLIFIERS
200
150
100
200
150
100
50
50
–10
–8
–6
–4
–2
0
2
4
6
8
0
08056-002
0
10
VOS (µV)
–10
–6
–4
–2
0
2
4
8
10
図 8.入力オフセット電圧の分布
8
10
6
VOS (µV)
図 5.入力オフセット電圧の分布
VSY = 5V –40°C ≤ TA ≤ 125°C
VSY = 1.8V –40°C ≤ TA ≤ +125°C
8
6
NUMBER OF AMPLIFIERS
NUMBER OF AMPLIFIERS
–8
08056-005
NUMBER OF AMPLIFIERS
250
6
4
4
2
0
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 TCVOS (µV/°C)
0 08056-003
0
0
TCVOS (µV/°C)
図 9.温度に対する入力オフセット電圧ドリフトの分布
図 6.温度に対する入力オフセット電圧ドリフトの分布
15
15
VSY = 5V
10
10
5
5
0 DEVICE 1 DEVICE 2 DEVICE 3 DEVICE 4 DEVICE 5 DEVICE 6 DEVICE 7 DEVICE 8 DEVICE 9 DEVICE 10
–10
0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
VCM (V)
–10
1.8
–15
0
1
2
3
4
VCM (V)
図 10.入力オフセット電圧対入力同相モード電圧
図 7.入力オフセット電圧対入力同相モード電圧
Rev. B
DEVICE 1 DEVICE 2 DEVICE 3 DEVICE 4 DEVICE 5 DEVICE 6 DEVICE 7 DEVICE 8 DEVICE 9 DEVICE 10
–5
08056-004
–5
0
－ 6/18 －
5
08056-007
VOS (µV)
VOS (µV)
VSY = 1.8V
–15
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10
08056-006
2
ADA4051-1/ADA4051-2 特に指定のない限り、TA = 25°C。 100
VSY = 5V
IB–
80
80
60
60
40
20
0
0
50
75
100
125
TEMPERATURE (°C)
–20
08056-008
25
IB–
40
20
25
50
図 11.入力バイアス電流の温度特性 200
400
VSY = 1.8V
200
50
100 IB (pA)
100
0
VSY = 5V
0 –100
–50 IB+, 25°C IB–, 25°C IB+, 85°C IB–, 85°C IB+, 125°C IB–, 125°C
–150
0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
–300
1.8
VCM (V)
–400
OUTPUT VOLTAGE (VOH) TO SUPPLY RAIL (mV)
1000
100
10
1
–40°C +25°C +85°C +125°C 0.01
0.1 LOAD CURRENT (mA)
1
10
08056-010
0.01 0.001
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
図 15.入力バイアス電流対同相モード電圧および温度
VSY = 1.8V
0.1
0
VCM (V)
図 12.入力バイアス電流対同相モード電圧および温度
10,000
IB+, 25°C IB–, 25°C IB+, 85°C IB–, 85°C IB+, 125°C IB–, 125°C
–200
08056-009
–100
OUTPUT VOLTAGE (VOH) TO SUPPLY RAIL (mV)
125
08056-012
IB (pA)
300
10,000
VSY = 5V
1000
100
10
1
0.1
0.01 0.001
–40°C +25°C +85°C +125°C
0.01
0.1
1
LOAD CURRENT (mA)
10
100
図 16.出力電圧(VOH) /電源レール比対負荷電流および温度
図 13.出力電圧(VOH) /電源レール比対負荷電流および温度
Rev. B
100
図 14.入力バイアス電流の温度特性
150
–200
75 TEMPERATURE (°C)
08056-013
–20
IB+
08056-011
IB (pA)
IB (pA)
100
IB+
VSY = 1.8V
－ 7/18 －
ADA4051-1/ADA4051-2 特に指定のない限り、TA = 25°C。 10,000
1000
100
10
1
0.1
–40°C +25°C +85°C +125°C
0.01 0.001
0.01
0.1
1
10
100
LOAD CURRENT (mA)
1000
100
10
1
–40°C +25°C +85°C +125°C
0.1
0.01 0.001
0.01
0.1
1
10
100
LOAD CURRENT (mA)
図 17.出力電圧(VOL) /電源レール比対負荷電流および温度
図 20.出力電圧(VOL) /電源レール比対負荷電流および温度
1800
5000
OUTPUT VOLTAGE [VOH] (mV)
1798
1797
RL = 100kΩ
4998
RL = 100kΩ
1799
OUTPUT VOLTAGE [VOH] (mV)
VSY = 5V
08056-017
OUTPUT VOLTAGE (VOL) TO SUPPLY RAIL (mV)
VSY = 1.8V
08056-014
OUTPUT VOLTAGE (VOL) TO SUPPLY RAIL (mV)
10,000
RL = 10kΩ
1796
4996 4994 4992 RL = 10kΩ
4990 4988 4986
1795
–10
5
20
35
50
65
80
95
110
125
TEMPERATURE (°C)
OUTPUT VOLTAGE [VOL] (mV)
12
10 8 6 4
RL = 10kΩ
2
20
35
50
65
80
95
110
125
95
110
125
110
125
RL = 10kΩ
8 6 4
0 –40
08056-016
5
TEMPERATURE (°C)
RL = 100kΩ –25
–10
5
20
35
50
65
80
TEMPERATURE (°C)
図 19.出力電圧(VOL)の温度特性
Rev. B
80
10
2
–10
65
VSY = 5V VCM = VSY/2
RL = 100kΩ –25
50
14
VSY = 1.8V VCM = VSY/2
0 –40
35
図 21.出力電圧(VOH)の温度特性
12 OUTPUT VOLTAGE [VOL] (mV)
20
TEMPERATURE (°C)
図 18.出力電圧(VOH)の温度特性
14
5
08056-018
–25
VSY = 5V VCM = VSY/2 4982 –40 –25 –10
08056-015
1794 –40
08056-019
4984
VSY = 1.8V VCM = VSY/2
図 22.出力電圧(VOL)の温度特性
－ 8/18 －
95
ADA4051-1/ADA4051-2 特に指定のない限り、TA = 25°C。 30
30 VCM = VSY/2
ADA4051-2 ADA4051-1 25 TOTAL SUPPLY CURRENT (µA)
15
10
5
20
15
10 ADA4051-2, ADA4051-2, ADA4051-1, ADA4051-1,
5
VCM = VSY/2 1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
SUPPLY VOLTAGE (V)
0 –40
180
60
90
40
45
GAIN 0
0
–20
–45
–40
10k
100k
1M
OPEN-LOOP GAIN (dB)
PHASE
135
125
180 135 90 PHASE
45
GAIN 0
0
–135
–60 100
1k
10k
100k
1M
–135
FREQUENCY (Hz)
図 27.オープン・ループ・ゲインおよび位相の周波数特性
50
VSY = 1.8V RL = 10kΩ CL = 50pF
VSY = 5V RL = 10kΩ CL = 50pF
40 30
CLOSED-LOOP GAIN (dB)
CLOSED-LOOP GAIN (dB)
110
–90
10 0 –10 –20 –30
20 10 0 –10 –20 –30
G=1 G = 10 G = 100
–40 10k
100k
1M
–50 100
08056-061
1k
FREQUENCY (Hz)
G=1 G = 10 G = 100 1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
図 25.クローズド・ループ・ゲインの周波数特性
Rev. B
95
–40
20
–50 100
80
VSY = 5V CL= 100pF
20
30
–40
65
–90
図 24.オープン・ループ・ゲインおよび位相の周波数特性
40
50
–45
FREQUENCY (Hz)
50
35
–20
08056-022
OPEN-LOOP GAIN (dB)
40
1k
20
80
PHASE (Degrees)
VSY = 1.8V CL= 100pF
–60 100
5
図 26.総合電源電流の温度特性
80
20
–10
TEMPERATURE (°C)
図 23.総合電源電流対電源電圧
60
–25
PHASE (Degrees)
0.5
08056-025
0
08056-020
0
1.8V 5V 1.8V 5V 08056-023
20
図 28.クローズド・ループ・ゲインの周波数特性
－ 9/18 －
08056-062
TOTAL SUPPLY CURRENT (µA)
25
ADA4051-1/ADA4051-2 特に指定のない限り、TA = 25°C。 10k
VSY = 1.8V
1k
1k
100
100
ZOUT (Ω)
10
VSY = 5V
10
1
G = −1 G = −10 G = −100 10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
0.1 1k
08056-026
0.1 1k
G = −1 G = −10 G = −100 10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
図 32.出力インピーダンスの周波数特性
図 29.出力インピーダンスの周波数特性
110
110
VSY = 5V
VSY = 1.8V
90
90
80 70
80 70
60
60
50
50
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
40 10
08056-027
100
100
1k
10k
100k
図 33.CMRR の周波数特性
図 30.CMRR の周波数特性
120
120
VSY = 5V
VSY = 1.8V
80
80 PSRR (dB)
100
PSRR (dB)
100
60 PSRR+
60 PSRR+ 40
40
20
20
PSRR–
PSRR– 1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
1M
0 100
08056-028
0 100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
図 34.PSRR の周波数特性
図 31.PSRR の周波数特性
Rev. B
1M
FREQUENCY (Hz)
08056-030
CMRR (dB)
100
CMRR (dB)
100
40 10
08056-029
1
－ 10/18 －
1M
08056-031
ZOUT (Ω)
10k
ADA4051-1/ADA4051-2 特に指定のない限り、TA = 25°C。 VSY = ±2.5V VIN = 50mV p-p RL = 10kΩ CL= 50pF
50
40
OVERSHOOT (%)
30
20
40
−OVERSHOOT 30
20
−OVERSHOOT
+OVERSHOOT
+OVERSHOOT 10
0 10
08056-032
0 10
100 LOAD CAPACITANCE (pF)
100
LOAD CAPACITANCE (pF)
図 35.負荷容量対小信号オーバーシュート
図 38.負荷容量対小信号オーバーシュート
VSY = 1.8V RL = 10kΩ CL = 100pF G=1 VIN = 1.5V p-p
08056-033
VOLTAGE (1V/DIV)
VOLTAGE (500mV/DIV)
VSY = 5V RL = 10kΩ CL = 100pF G=1 VIN = 4V p-p
TIME (100µs/DIV)
TIME (100µs/DIV)
図 36.大信号過渡応答
図 39.大信号過渡応答
VSY = 1.8V RL = 10kΩ CL = 100pF G=1 VIN = 50mV p-p
VSY = 5V RL = 10kΩ CL = 100pF G=1 VIN = 50mV p-p
08056-034
VOLTAGE (10mV/DIV)
VOLTAGE (10mV/DIV)
TIME (100µs/DIV)
TIME (100µs/DIV)
図 37.小信号過渡応答
Rev. B
08056-035
10
08056-036
OVERSHOOT (%)
50
60
VSY = ±0.9V VIN = 50mV p-p RL = 10kΩ CL= 50pF
図 40.小信号過渡応答
－ 11/18 －
08056-037
60
ADA4051-1/ADA4051-2 特に指定のない限り、TA = 25°C。 VSY = 5V INPUT VOLTAGE NOISE (0.5µV/DIV)
TIME (4s/DIV)
TIME (4s/DIV)
図 41.入力電圧ノイズ、0.1 Hz～10 Hz
図 44.入力電圧ノイズ、0.1 Hz～10 Hz 1k
VSY = 1.8V
100
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
10
1 10
1k
図 45.電圧ノイズ密度の周波数特性 0.4
0.15 VSY = ±0.9V G = –10
INPUT VOLTAGE 0 0.5 OUTPUT VOLTAGE
0 –0.5
INPUT VOLTAGE (100mV/DIV)
0.05
–0.05
VSY = ±2.5V G = –10
0.3
OUTPUT VOLTAGE (500mV/DIV)
0.10
0.2 0.1 INPUT VOLTAGE
0
OUTPUT VOLTAGE
–0.1
–1.5
0
–2 08056-040
TIME (40µs/DIV)
1
–1
–1.0
TIME (40µs/DIV)
図 46.正側過負荷回復
図 43.正側過負荷回復
Rev. B
10k
FREQUENCY (Hz)
図 42.電圧ノイズ密度の周波数特性
INPUT VOLTAGE (50mV/DIV)
100
OUTPUT VOLTAGE (1V/DIV)
1 10
100
08056-042
VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/√Hz)
VSY = 5V
08056-039
VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/√Hz)
1k
08056-041
1.96µV p-p
08056-038
1.94µV p-p
－ 12/18 －
–3
08056-043
INPUT VOLTAGE NOISE (0.5µV/DIV)
VSY = 1.8V
ADA4051-1/ADA4051-2 特に指定のない限り、TA = 25°C。 0.05
0.1
–0.10 1.5
–0.15
1.0 0.5 OUTPUT VOLTAGE
–0.1 –0.2
4
–0.3
3
–0.4
2 1 OUTPUT VOLTAGE
0
VSY = ±0.9V G = –10
–0.5
TIME (40µs/DIV)
INPUT VOLTAGE
図 50.負側過負荷回復
OUTPUT VOLTAGE (5mV/DIV)
–5
5 OUTPUT VOLTAGE
ERROR BAND
0 –5 VSY = ±2.5V VIN = 1V p-p RL = 10kΩ CL = 100pF TIME (40µs/DIV)
図 49.0.1%への負セトリング・タイム
図 52.0.1%への負セトリング・タイム
－ 13/18 －
OUTPUT VOLTAGE (5mV/DIV)
INPUT VOLTAGE
08056-049
INPUT VOLTAGE (500mV/DIV)
–5
OUTPUT VOLTAGE (5mV/DIV)
0
08056-046
INPUT VOLTAGE (500mV/DIV)
5
TIME (40µs/DIV)
VSY = ±2.5V VIN = 1V p-p RL = 10kΩ CL = 100pF
0
図 51.0.1%への正セトリング・タイム
INPUT VOLTAGE
VSY = ±0.9V VIN = 1V p-p RL = 10kΩ CL = 100pF
ERROR BAND
TIME (40µs/DIV)
図 48.0.1%への正セトリング・タイム
OUTPUT VOLTAGE
5 OUTPUT VOLTAGE
08056-048
–5 VSY = ±0.9V VIN = 1V p-p RL = 10kΩ CL = 100pF
INPUT VOLTAGE (500mV/DIV)
0
OUTPUT VOLTAGE (5mV/DIV)
5 OUTPUT VOLTAGE
08056-045
INPUT VOLTAGE (500mV/DIV)
INPUT VOLTAGE
TIME (40µs/DIV)
Rev. B
–1
TIME (40µs/DIV)
INPUT VOLTAGE
ERROR BAND
0
VSY = ±2.5V G = –10
図 47.負側過負荷回復
ERROR BAND
OUTPUT VOLTAGE (1V/DIV)
–0.05
INPUT VOLTAGE (100mV/DIV)
OUTPUT VOLTAGE (500mV/DIV)
0
08056-044
INPUT VOLTAGE (50mV/DIV)
0
08056-047
INPUT VOLTAGE
ADA4051-1/ADA4051-2 特に指定のない限り、TA = 25°C。 –100 VIN = 0.5V VIN = 1V VIN = 1.7V
1kΩ CHANNEL SEPARATION (dB)
–110
–120
–130
–140
VSY = 1.8V G = –100 RL= 10kΩ CL= 50pF
–150 20
200
2k
20k
FREQUENCY (Hz)
–110
–120
–130
–140
5
OUTPUT SWING (V)
OUTPUT SWING (V)
1.5
1.2
0.9
0.6
20k
4
3
2
VSY = 1.8V VIN = 1.7V G=1 RL= 10kΩ CL = 50pF
1
100k
FREQUENCY (Hz)
VSY = 5V VIN = 4.9V G=1 RL= 10kΩ CL = 50pF
0 100
08056-051
10k
2k
図 56.チャンネル・セパレーションの周波数特性 6
1k
200
FREQUENCY (Hz)
1.8
0 100
VSY = 5V G = –100 RL= 10kΩ CL = 50pF
–150 20
図 53.チャンネル・セパレーションの周波数特性
0.3
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
図 54.出力振幅の周波数特性
図 57.出力振幅の周波数特性
VSY = ±0.9V G=1 RL= NO LOAD CL = NO LOAD
VSY = ±2.5V G=1 RL= NO LOAD CL = NO LOAD
VOLTAGE (1V/DIV)
VOLTAGE (500mV/DIV)
VIN = 1V VIN = 3V VIN = 4.99V
100kΩ
08056-050
CHANNEL SEPARATION (dB)
1kΩ
08056-053
100kΩ
08056-054
–100
VOUT
VOUT
VIN
TIME (200µs/DIV)
図 55.位相反転なし
Rev. B
図 58.位相反転なし
－ 14/18 －
08056-055
TIME (200µs/DIV)
08056-052
VIN
ADA4051-1/ADA4051-2 動作原理
最適ノイズと消費電力とのトレードオフでは、チョッピング技 術では帯域内ノイズが増えないため、この技術の方が低オフセ ット・アンプをデザインする際に優れた方法です。オフセット 関連リップルはチョッパ・アンプ内部で除去することが望まし く、そうしないとオフセット関連リップルは外付けポストフィ ルタにより除去する必要があります。 図 59 に、自動補正帰還(ACFB)と呼ばれるローカル帰還ループを 採用したADA4051-1/ADA4051-2 チョッパ・アンプのブロック図 を示します。メイン信号パスには、入力チョッピング・スイッ チ回路(CHOP1)、最初の相互コンダクタンス・アンプ(Gm1)、出 力チョッピング・スイッチ回路(CHOP2)、2 番目の相互コンダク タンス・アンプ(Gm2)、3 番目の相互コンダクタンス・アンプ (Gm3)が含まれています。CHOP1 とCHOP2 は 40 kHzのチョッピ ング周波数で動作し、Gm1 の初期オフセットと 1/fノイズをチョ ッピング周波数で変調します。ACFB内の 4 番目の相互コンダク タンス・アンプ(Gm4)は、Gm1 の初期オフセット電圧に起因し て発生する、変調されたリップルをCHOP2 出力で検出します。 次に、リップルは、CHOP1 およびCHOP2 と同じチョッピン グ・クロックで動作する 3 番目のチョッピング・スイッチ回路 (CHOP3)でDC領域へ復調されます。最後に、ヌル相互コンダク タンス・アンプ(Gm5)により、Gm1 出力でのすべてのDC成分を ゼロに相殺させます(相殺させないとリップルとして出力されま す)。
C2 Gm3 OUT
–IN C1
C3
Gm5
NF CHOP3 Gm4
08056-060
Gm6 (= Gm1)
図 59.ADA4051-1/ADA4051-2 チョッパ・アンプのブロック図 電圧ノイズ密度 (これは熱ノイズ・フロアに等しく Gm1 に支配 されます)は、本来 DC からチョッピング周波数まで平坦です。 これは、CHOP1 と CHOP2 が Gm1 で発生する 1/f ノイズを除去 するので、ACFB がノイズの増加に寄与しなくなるためです。 ACFB がチョッピングに関係するリップルを除去しますが、電 圧リップルは残ります。残ったリップルを所要レベルまで小さ くするためには、アンプ出力にポストフィルタを設けることが 推奨されます。 残った電圧リップルは 2 つのソースから発生しています。リッ プルの 1 つ目のタイプは、Gm1 の初期オフセットに対応する残 留リップルから発生するものです。これは初期オフセットの大 きさに比例し、チョッピング周波数(fCHOP)にスペクトルを発生 させます。アンプをユニティ・ゲイン・バッファとして構成し た場合、このリップルのtyp値は 4.9 µV rmsに、最大値は 34.7 µV rmsに、それぞれなります。リップルの 2 つ目のタイプは、 高周波入力信号とチョッピング周波数との間の相互変調により 発生するものです。このリップルは入力周波数(fIN)に依存し、 チョッピング周波数と入力周波数との差の周波数(fCHOP − fIN)に、 およびチョッピング周波数と入力周波数との和の周波数(fCHOP + fIN)に、それぞれスペクトルを発生させます。様々な入力周波数 に対するリップルの大きさを 図 60 に示します。
スイッチド・キャパシタ・ノッチ・フィルタ(NF)は、必要な入 力信号を乱すことなく、全体入力から不要なオフセット関連リ ップルを選択的に除去する機能を持っています。必要とされる 入力 DC 信号は、CHOP2 出力に DC 信号として現れます。次に、 初期オフセットが CHOP3 によりチョッピング周波数で変調さ れ、NF によりフィルタ処理されます。このため、初期オフセッ トは帰還されないので、必要とされる入力信号を乱すことはあ りません。NF は、変調された成分をフィルタで除去するように チョッピング・クロックに同期しています。同様に、Gm5 のオ フセットも CHOP3 と NF の組み合わせによるフィルタで除去さ れて、CHOP2 出力での正確なリップル検出が可能になります。 ACFB により導入されたチョッピング周波数の位相シフトをバ イパスさせるために、高 DC ゲイン・パスと並列にフィード・ フォワード相互コンダクタンス・アンプ(Gm6)が追加されてい ます。Gm6 は、二重ゼロ極を回避するため Gm1 と同じ相互コン ダクタンスを持つようにデザインされています。このデザイン により、全体帰還ループ内で ACFB により発生する不安定性が 回避されます。
Rev. B
Gm2
－ 15/18 －
500
400
300
200
100
0
0
1
2
3
4
5
6
7
INPUT FREQUENCY (kHz)
8
9
10
08056-063
オート・ゼロとチョッピングは、高精度 CMOS アンプで低オフ セット、低オフセット・ドリフト、ゼロ 1/f ノイズを実現するた めに広く採用されている 2 つの技術です。これらの各技術には 利点と弱点があります。オート・ゼロでは、サンプリングによ り発生する折り返しによる帯域内ノイズが増えます。一方、チ ョッピングではオフセット関連リップルが発生します。これは、 アンプの初期オフセットがチョッピング周波数で変調されるた めです。
CHOP2
Gm1
CHOP1 +IN
MODULATED OUTPUT RIPPLE (µV rms)
ADA4051-1/ADA4051-2 マイクロパワー・チョッパ・オペアンプ は、チョッパ・アンプ内のオフセット関連リップルを除去する 特許申請中の新しい技術を採用しています。AC 領域でリップル をフィルタで除去する代わりに、この技術では DC 領域でアン プの初期オフセットをゼロにするため、全体出力でのリップル がなくなります。
図 60.ADA4051-1/ADA4051-2 の変調された出力リップル 対入力周波数
ADA4051-1/ADA4051-2 ADA4051-1/ADA4051-2 のデザイン・アーキテクチャは、特に DC から 10 Hz の帯域幅で正確で安定な性能を必要とする高精度 シグナル・コンデショニング・アプリケーションを対象にして います。要約すると、ADA4051-1/ADA4051-2 チョッパ・アンプ の主な機能は次のようになります。
オフセット関連リップルを大幅に減衰させます。 入力信号の周波数がチョッピング周波数より低いほど、入 力信号を乱しません(図 60 参照) 従来型チョッパ・アンプと同程度の低オフセットを実現し ます。 ノイズの増加はありません。
ADA4051-1/ADA4051-2 チョッパ・アンプは、1.8 V～5.5 V の電 源電圧範囲と 20 µA の電源消費電流で、かつ−40°C～+125°C の 拡張工業用温度範囲で、レール to レールの入力範囲を提供しま す。最大 100 pF の負荷容量でユニティ・ゲイン安定アンプとし てのゲイン帯域幅は 125 kHz です。
入力電圧範囲 ADA4051-1/ADA4051-2はESD保護ダイオードを内蔵しています。 これらのダイオードは、静電放電に対して入力MOSFETを保護 するために入力と各電源レールとの間に接続されており、通常 動作時は逆バイアスされています。この保護方式では、電源電 圧より約0.3 V高い電圧(±VSY ± 0.3 V)を永久的な損傷なしにいず れかの入力に加えることができます。 いずれかの入力が電源レールより0.3 V以上高くなると、これら のESDダイオードが順方向バイアスされて大きな電流が流れま す。この大きな電流を制限しないとデバイスに恒久的な損傷を 与えることがあります。入力で過電圧状態が予測される場合、 各入力に直列に抵抗を接続して入力電流を最大10 mAに制限して ください。
Rev. B
ADA4051-1/ADA4051-2も、高い差動電圧から入力ステージを保 護する回路を内蔵しています。この回路は、各入力に直列な 1.33 kΩの抵抗と、これらの直列抵抗の後ろに互いに逆向きに接 続されたダイオードN-MOSFET (VCM = 0 VでVT = 0.7 V (typ))から 構 成さ れていま す。 通常の負 帰還 動作状態 では 、ADA40511/ADA4051-2アンプが出力を補正して2つの入力が同じ電圧にな りますが、デバイスがコンパレータとして構成された場合、ま たは異常な動作状態の場合、各入力電圧が異なる電位になるこ とがあります。このために、ダイオード接続のN-MOSFETに大 きな電流が流れます。 ADA4051-1/ADA4051-2はレールtoレール入力のアンプですが、 デバイスの損傷を回避するため各入力間の電位差が±VSYを超え ないように注意する必要があります。
出力位相の反転 他のアンプでは入力同相モード電圧範囲を超えると出力位相の 反転が発生することがありますが、ADA4051-1/ADA4051-2アン プは、両入力が電源電圧の約0.3 V以内(±VSY ± 0.3 V)に維持され るかぎり、出力位相反転が生じないようにデザインされていま す。 他のアンプでは、同相モード電圧が同相モード範囲を超えると、 出力が電源レールの逆方向へジャンプすることがあります。こ れは通常、アンプの内部ステージの1つが十分なバイアス電圧を 持つことができなくなって、ターンオフすることにより発生し ますが、ADA4051-1/ADA4051-2アンプでは、一方または両方の 入力が入力電圧範囲を超えても、±VSY ± 0.3 Vの範囲内に留まる 場合、内部ループがオープンになるため、入力電圧が入力電圧 範囲内に戻るまで、位相反転なしで出力がサチレーション・モ ードに留まります(図55と図58参照)。
－ 16/18 －
ADA4051-1/ADA4051-2 外形寸法 3.00 2.90 2.80
5
1.70 1.60 1.50
4
1
2
3.00 2.80 2.60
3
0.95 BSC 1.90 BSC
1.45 MAX 0.95 MIN
0.15 MAX 0.05 MIN
0.20 MAX 0.08 MIN 10° 5° 0°
SEATING PLANE
0.50 MAX 0.35 MIN
0.20 BSC
0.55 0.45 0.35 121608-A
1.30 1.15 0.90
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-178-AA
図 61.5 ピン・スモール・アウトライン・トランジスタ・パッケージ[SOT-23] (RJ-5) 寸法: mm
2.20 2.00 1.80 1.35 1.25 1.15
5 1
4 2
3
2.40 2.10 1.80
0.65 BSC
0.10 MAX COPLANARITY 0.10
1.10 0.80
0.30 0.15
SEATING PLANE
0.40 0.10
0.22 0.08
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-203-AA
0.46 0.36 0.26 072809-A
1.00 0.90 0.70
図 62.5 ピン薄型シュリンク・スモール・アウトライン・トランジスタ・パッケージ[SC-70] (KS-5) 寸法: mm
Rev. B
－ 17/18 －
ADA4051-1/ADA4051-2 3.20 3.00 2.80
8
3.20 3.00 2.80
1
5.15 4.90 4.65
5
4
PIN 1 IDENTIFIER 0.65 BSC 0.95 0.85 0.75
15° MAX 1.10 MAX 0.80 0.55 0.40
0.23 0.09
6° 0°
0.40 0.25
100709-B
0.15 0.05 COPLANARITY 0.10
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA
図 63.8 ピン・ミニ・スモール・アウトライン・パッケージ[MSOP] (RM-8) 寸法表示: mm
0.60 MAX
5
PIN 1 INDICATOR
TOP VIEW
2.95 2.75 SQ 2.55
8
12° MAX
(BOTTOM VIEW)
SEATING PLANE
0.50 0.40 0.30
0.70 MAX 0.65 TYP
0.05 MAX 0.01 NOM 0.30 0.23 0.18
1.60 1.45 1.30
EXPOSED PAD 4
0.90 MAX 0.85 NOM
0.50 BSC
0.60 MAX
0.20 REF
1
1.89 1.74 1.59
PIN 1 INDICATOR
FOR PROPER CONNECTION OF THE EXPOSED PAD, REFER TO THE PIN CONFIGURATION AND FUNCTION DESCRIPTIONS SECTION OF THIS DATA SHEET.
090308-B
3.25 3.00 SQ 2.75
図 64.8 ピン・リードフレーム・チップ・スケール・パッケージ[LFCSP_VD] 3 mm × 3 mm ボディ、極薄、デュアル・リード (CP-8-2) 寸法: mm
オーダー・ガイド Model1
Temperature Range
Package Description
Package Option
Branding
ADA4051-1ARJZ-R2 ADA4051-1ARJZ-R7 ADA4051-1ARJZ-RL ADA4051-1AKSZ-R2 ADA4051-1AKSZ-R7 ADA4051-1AKSZ-RL
−40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C
5-Lead SOT-23 5-Lead SOT-23 5-Lead SOT-23 5-Lead SC-70 5-Lead SC-70 5-Lead SC-70
RJ-5 RJ-5 RJ-5 KS-5 KS-5 KS-5
A0U A0U A0U A0U A0U A0U
ADA4051-2ACPZ-R2 ADA4051-2ACPZ-R7 ADA4051-2ACPZ-RL ADA4051-2ARMZ ADA4051-2ARMZ-R7 ADA4051-2ARMZ-RL
−40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C
8-Lead LFCSP_VD 8-Lead LFCSP_VD 8-Lead LFCSP_VD 8-Lead MSOP 8-Lead MSOP 8-Lead MSOP
CP-8-2 CP-8-2 CP-8-2 RM-8 RM-8 RM-8
A2M A2M A2M A2M A2M A2M
1
Z = RoHS 準拠製品。
Rev. B
－ 18/18 －
