ad8655/ad8656: 低ノイズの高精度 cmos アンプ - analog ......ad8655/ad8656 rev. a ―3―...

低ノイズの高精度CMOSアンプ

特長低ノイズ：2.7nV/ ＠10kHz低オフセット電圧：VCM範囲全体にわたって250µV（Max）オフセット電圧ドリフト：0.4µV/（Typ）、2.3µV/（Max）帯域幅：28MHzレールtoレール入出力ユニティ・ゲインで安定動作動作電圧：2.7～5.5V動作温度：－40～＋125

アプリケーションADC/DACバッファオーディオ工業用制御機器高精度フィルタデジタル・スケールストレイン・ゲージPLLフィルタ

ピン配置

図4. AD86568ピンSOIC（R-8）

図3. AD86558ピンSOIC（R-8）

NC 1

–IN 2

+IN 3

V– 4

NC8

V+7

OUT6

NC5

NC＝接続なし 0530

4-04

9

AD8655

上面図（実寸ではありません）

OUT A 1

–IN A 2

+IN A 3

V– 4

V+8

OUT B7

–IN B6

+IN B5

0530

4-06

0

AD8656

上面図（実寸ではありません）

図2. AD86568ピンMSOP（RM-8）

図1. AD86558ピンMSOP（RM-8）

NC 1

–IN 2

+IN 3

V– 4

NC8

V+7

OUT6

NC5

0530

4-04

8

NC＝接続なし

AD8655上面図

（実寸ではありません）

AD8656上面図

（実寸ではありません）

OUT A 1

–IN A 2

+IN A 3

V– 4

V+8

OUT B7

–IN B6

+IN B5

0530

4-05

9

Hz

AD8655/AD8656

REV. A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。© 2005 Analog Devices, Inc. All rights reserved.

概要AD8655/AD8656は、業界で最も低ノイズの高精度CMOSアンプです。アナログ・デバイセズのDigiTrim®技術を活用して、高いDC精度を実現しています。

低電圧アプリケーション向けに、低ノイズ（2.7nV/ ＠10kHz）、低THD＋N（0.0007%）、高精度（VCM範囲全体にわたって最大250µV）の動作を提供します。レールtoレールの入出力振幅が得られるため、単電源システムにおけるA/Dコンバータ（ADC）その他の広いダイナミック・レンジをもつデバイスのバッファとして使用できます。

動作の精度が高いため、低電圧アプリケーションにおける分解能やダイナミック・レンジを改善します。マイクロフォン・プリアンプやオーディオ・ミキシング・コンソールなどのオーディオ・アプリケーションは、AD8655/AD8656の低ノイズ、低歪み、高出力電流機能により、システム・レベルのノイズを低減し、音質を維持できます。高精度の動作やレールtoレール入出力が、データ・アクイジション、プロセス制御、PLLフィルタなどのアプリケーションにメリットをもたらします。

AD8655/AD8656は、－40～＋125の動作温度範囲で完全仕様規定されています。本製品には、鉛フリーの8ピンMSOPおよび8ピンSOICパッケージがあります。

Hz

AD8655/AD8656

仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3絶対最大定格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5ESDに関する注意. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

代表的な性能特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6動作原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15アプリケーション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16入力過電圧保護. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16入力容量. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

改訂履歴

6/05—Rev.0 to Rev.AAdded AD8656 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . UniversalAdded Figure 2 and Figure 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1Changes to Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Changed Caption of Figure 12 and Added Figure 13 . . . . . . . . . . . . . 7Replaced Figure 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Changed Caption of Figure 37 and Added Figure 38 . . . . . . . . . . . . 11Replaced Figure 47 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13Added Figure 55 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Changes to Ordering Guide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4/05—Revision 0:Initial Version

容量性負荷の駆動. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16レイアウト、グラウンディング、バイパス処理に関する考慮事項 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18電源のバイパス処理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18グラウンディング. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18リーク電流. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

外形寸法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19オーダー・ガイド. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

目次

― 2 ― REV. A

AD8655/AD8656

REV. A ― 3 ―

仕様特に指定のない限り、VS＝5.0V、VCM＝VS/2、TA＝25で仕様規定。

表1

パラメータ記号条件 Min Typ Max 単位

入力特性オフセット電圧 VOS VCM=0～5V 50 250 µV

－40≦TA≦＋125 550 µVオフセット電圧ドリフト ∆VOS/∆T －40≦TA≦＋125 0.4 2.3 µV/入力バイアス電流 IB 1 10 pA

－40≦TA≦＋125 500 pA入力オフセット電流 IOS 10 pA

－40≦TA≦＋125 500 pA入力電圧範囲 0 5 V同相ノイズ除去比 CMRR VCM=0～5V 85 100 dB大信号電圧ゲイン AVO VO＝0.2～4.8V、RL＝10kΩ、 100 110 dB

VCM=0V－40≦TA≦＋125 95 dB

出力特性出力電圧ハイ VOH IL＝1mA；－40≦TA≦＋125 4.97 4.991 V出力電圧ロー VOL IL＝1mA；－40≦TA≦＋125 8 30 mV出力電流 IOUT VOUT＝±0.5V ±220 mA

電源電源電圧変動除去比 PSRR VS=2.7～5.0V 88 105 dB電源電流／アンプ ISY VO＝0V 3.7 4.5 mA

－40≦TA≦＋125 5.3 mA

入力容量 CIN

差動 9.3 pF同相 16.7 pF

ノイズ性能入力電圧ノイズ密度 en f＝1kHz 4 nV/

f＝10kHz 2.7 nV/全高調波歪み＋ノイズ THD＋N G＝1、RL＝1KΩ、f＝1kHz、 0.0007 ％

VIN＝2Vp-p

周波数応答ゲイン帯域幅積 GBP 28 MHzスルーレート SR RL＝10kΩ 11 V/µsセトリング・タイム ts 0.1％まで、VIN＝0～2Vステップ、 370 ns

G＝＋1位相マージン CL＝0pF 69 度

HzHz

AD8655/AD8656

― 4 ― REV. A

特に指定のない限り、VS＝2.7V、VCM＝VS/2、TA＝25で仕様規定。

表2

パラメータ記号条件 Min Typ Max 単位

入力特性オフセット電圧 VOS VCM=0～2.7V 44 250 µV

－40≦TA≦＋125 550 µVオフセット電圧ドリフト ∆VOS/∆T －40≦TA≦＋125 0.4 2.0 µV/入力バイアス電流 IB 1 10 pA

－40≦TA≦＋125 500 pA入力オフセット電流 IOS 10 pA

－40≦TA≦＋125 500 pA入力電圧範囲 0 2.7 V同相ノイズ除去比 CMRR VCM=0～2.7V 80 98 dB大信号電圧ゲイン AVO VO＝0.2～2.5V、RL＝10kΩ、 98 dB

VCM=0V－40≦TA≦＋125 90 dB

出力特性出力電圧ハイ VOH IL＝1mA；－40≦TA≦＋125 2.67 2.688 V出力電圧ロー VOL IL＝1mA；－40≦TA≦＋125 10 30 mV出力電流 IOUT VOUT＝±0.5V ±75 mA

電源電源電圧変動除去比 PSRR VS=2.7～5.0V 88 105 dB電源電流／アンプ ISY VO＝0V 3.7 4.5 mA

－40≦TA≦＋125 5.3 mA

入力容量 CIN

差動 9.3 pF同相 16.7 pF

ノイズ性能入力電圧ノイズ密度 en f＝1kHz 4.0 nV/

f＝10kHz 2.7 nV/全高調波歪み＋ノイズ THD＋N G＝1、RL＝1KΩ、f＝1kHz、 0.0007 ％

VIN＝2Vp-p

周波数応答ゲイン帯域幅積 GBP 27 MHzスルーレート SR RL＝10kΩ 8.5 V/µsセトリング・タイム ts 0.1％まで、VIN＝0～1Vステップ、 370 ns

G＝＋1位相マージン CL＝0pF 54 度

HzHz

絶対最大定格

表3

パラメータ定格値

電源電圧 6V入力電圧 VSS－0.3V～VDD＋0.3V差動入力電圧 ±6Vグラウンドへの出力短絡時間無限静電放電（HBM） 3.0kV保存温度範囲－65～＋150

R、RMパッケージジャンクション温度範囲－65～＋150

R、RMパッケージリード・ピン温度 260（ハンダ処理10秒）

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。

表4

パッケージ・タイプ θJA1 θJC 単位

8ピンMSOP（RM） 210 45 /W8ピンSOIC（R） 158 43 /W

1 θJAは最悪時の条件に対する仕様。MSOPおよびSOICパッケージでデバイスを回路基板にハンダ付けした場合の値になります。

AD8655/AD8656

REV. A ― 5 ―

注意ESD（静電放電）の影響を受けやすいデバイスです。人体や試験機器には4000Vもの高圧の静電気が容易に蓄積され、検知されないまま放電されることがあります。本製品は当社独自の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、回復不能の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。

AD8655/AD8656

― 6 ― REV. A

60

50

40

30

20

10

0–150 –100 –50 0 50 100 150

0530

4-00

1

VS = ±2.5V

アンプの個数

VOS（µV）

20

10

0

–10

–20

–300 1 2 3 4 5 6

0530

4-00

4

VS = ±2.5V

VOS（

µV）

同相電圧（V）

図5. 入力オフセット電圧分布図8. 同相電圧対入力オフセット電圧

150.0

100.0

50.0

0.0

–50.0

–100.0

–150.0–50 0 50 100 150

0530

4-00

2

VS = ±2.5V

VOS（

µV）

温度（）

250

200

150

100

50

00 20 40 60 80 100 120 140

VS = ±2.5V

0530

4-00

5

I B（pA）

温度（）

図6. 入力オフセット電圧の温度特性図9. 入力バイアス電流の温度特性

60

50

40

30

20

10

00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6

0530

4-00

3

VS = ±2.5V

アンプの個数

|TCVOS|（µV/）

4.0

3.5

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

00 1 2 3 4 5

0530

4-00

6

VS = ±2.5V

6

電源電流（mA）

電源電圧（V）

図7. |TCVOS|分布図10. 電源電圧対電源電流

代表的な性能特性

AD8655/AD8656

REV. A ― 7 ―

4.5

4.0

3.5

3.0

2.5

2.0–50 0 50 100 150

VS = ±2.5V

0530

4-00

7


温度（）

4.996

4.990

4.988

4.986

4.984

4.982–50 0 50 100 150

0530

4-00

9

4.992

4.994

VS = ±2.5V負荷電流 = 1mA

VOH（V）

温度（）

図11. 電源電流の温度特性図14. 温度対正側レールからのヘッドルーム電圧

VOH

VOL

2500

2000

1500

1000

500

00 50 100 150 200 250

0530

4-00

8

VS = ±2.5V

電源からのデルタ振幅（mV）

負荷電流（mA）

12

10

8

6

4

2–50 0 50 100 150

0530

4-01

0

負荷電流 = 1mAVS = ±2.5V

VOL（mV）

温度（）

図12. 負荷電流対各レールからのヘッドルーム電圧（AD8655）

図15. 温度対負側レールからのヘッドルーム電圧

100

10

10.1 1 10 100 1000

10000

1000

VS = ±2.5V

VOL

VOH

0530

4-05

6

電源からのデルタ振幅（mV）

負荷電流（mA）周波数（Hz）

80

60

0100 1k 10k 100k 10M

120

100

VS = ±2.5VVIN = 28mVRL = 1MΩCL = 47pF

40

20

1M

0530

4-01

1

CMRR（dB）


図16. CMRRの周波数特性

AD8655/AD8656

― 8 ― REV. A

100

80

60

40

20

0100 1k 10k 100k 1M 10M 100M


0530

4-01

3

+PSRR

–PSRR

PSRR（dB）

周波数（Hz）

1

VS = ±2.5VVn (p-p) = 1.23µV

0530

4-02

0

500nV/DIV

1s/DIV

図18. 小信号PSRRの周波数特性図21. 低周波ノイズ（0.1～10Hz）

110.00

108.00

106.00

104.00

102.00

100.00–50 0 50 100 150

0530

4-01

4

VS = ±2.5V

PSRR（dB）

温度（）

T

2

VS = ±2.5VCL = 50pFゲイン = +1

0530

4-02

1VIN

VOUT

1V/DIV

20µs/DIV

図19. 大信号PSRRの温度特性図22. 位相反転なし

100

10

11 10 100 1k 10k 100k

0530

4-01

9

VS = ±2.5V

電圧ノイズ密度（nV/ Hz 1/2）

周波数（Hz）

図20. 電圧ノイズ密度の周波数特性

110.00

107.00

104.00

101.00

98.00

95.00

92.00–50 0 50 100 150

0530

4-01

2

VS = ±2.5VVCM = 0V

CMRR（dB）

温度（）

図17. CMRRの温度特性

AD8655/AD8656

REV. A ― 9 ―

140.00

130.00

120.00

110.00

90.00–50 0 50 100 150

0530

4-01

6

VS = ±2.5VRL = 10kΩ

100.00

AVO（dB）

温度（）

T

2

VS = ±2.5VCL = 100pFゲイン = +1VIN = 4V

0530

4-02

2

VOUT（1V/DIV）

時間（10µs/DIV）

図24. 大信号オープン・ループ・ゲインの温度特性図27. 大信号応答

40

50

30

20

1k 10k 100k 1M 10M 100M

0530

4-01

7

VS = ±2.5VRL = 1MΩCL = 47pF

10

0

–10

–20

クローズド・ループ・ゲイン（dB）

周波数（Hz）

2

TVS = ±2.5VCL = 100pFG = +1

0530

4-02

3

VOUT（100mV/DIV）


図25. クローズド・ループ・ゲインの周波数特性図28. 小信号応答

6

5

4

3

2

1

010k 100k 1M 10M

0530

4-01

8

VS = ±2.5VVIN = 5VG = +1

出力（V）

周波数（Hz）

図26. 最大出力振幅の周波数特性

120

100

80

60

40

20

0

–20

–4010k 100k 1M 10M 100M 05

304-

015

–90

–135

–180

–225

–45VS = ±2.5VCLOAD = 11.5pF

位相マージン = 69°

ゲイン（dB）

周波数（Hz）

位相シフト（度）

図23. オープン・ループ・ゲインおよび位相の周波数特性

AD8655/AD8656

― 10 ― REV. A

T

2

1

VS = ±2.5VVIN = 300mVゲイン = –10復帰時間 = 240ns

0530

4-02

5

300mV

0V

0V

–2.5V

VIN

VOUT

400ns/DIV

80

70

60

50

40

30

20

10

0–150 –125 –100 –75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150

0530

4-02

8

VS = ±1.35Vアンプの個数

VOS（0V）

図30. 負の過負荷回復時間図33. 入力オフセット電圧分布

1

2

0530

4-02

6

400ns/DIV


T

VIN

VOUT

0V

0V

–300mV

2.5V

60

40

20

0

–20

–40–50 0 50 100 150

0530

4-02

9VS = ±1.35V

VOS（

µV）

温度（）

図31. 正の過負荷回復時間図34. 入力オフセット電圧の温度特性

100

10

1

0.1100 1k 10k 100k 1M 10M 100M

0530

4-02

7

VS = ±2.5V

G = +100 G = +10 G = +1

出力インピーダンス（

Ω）

周波数（Hz）

図32. 出力インピーダンスの周波数特性

30

25

20

15

10

5

00 50 100 150 200 250 300 350

VS = ±2.5VVIN = 200mV

–OS

+OS

0530

4-02

4

オーバーシュート（％）

容量（pF）

図29. 負荷容量対小信号オーバーシュート

AD8655/AD8656

REV. A ― 11 ―

4.5

4.0

3.5

3.0

2.5

2.0–50 0 50 100 150

0530

4-03

1

VS = ±1.35V


温度（）

14

12

10

8

6

4

2–50 0 50 100 150

0530

4-03

3


VOL（mV）

温度（）

図36. 電源電流の温度特性

図40. 温度対負側レールからのヘッドルーム電圧

100

10

10.1 1 10 100

10000

1000

VOL

VOH

VS = ±1.35V

0530

4-05

7

電源からのデルタ出力（mV）



（VSY－VOUT）（mV）


1400

1200

1000

800

600

400

200

00 20 40 60 80 100 120

VS = ±1.35V

VOH

VOL

0530

4-05

0


2.698

2.694

2.690

2.686

2.682

2.678

2.674–50 0 50 100 150

0530

4-03

2


VOH（V）

温度（）

図39. 温度対正側レールからのヘッドルーム電圧

80

70

60

50

40

30

20

10

00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6

0530

4-03

0

VS = ±1.35V

アンプの個数

|TCVOS|（µV/）

図35. |TCVOS|分布

AD8655/AD8656

― 12 ― REV. A

2

TVS = ±1.35VCL = 100pFゲイン = +1

0530

4-04

3

VOUT（100mV/DIV）


T

1

2


0530

4-04

60V

–200mV

1.35V

0V

VIN

VOUT

400ns/DIV

図43. 小信号応答図46. 正の過負荷回復時間

35

30

25

20

15

10

5

00 50 100 150 200 250 300 350

VS = ±1.35VVIN = 200mV

–OS

+OS

0530

4-04

4

オーバーシュート（％）

容量（pF）

図44. 負荷容量対小信号オーバーシュート

T

1

2


0530

4-04

5

200mV

0V

0V

–1.35V

VIN

VOUT

400ns/DIV

図45. 負の過負荷回復時間

T

2

VS = ±1.35VG = +1CL = 50pF

0530

4-04

7

VIN

VOUT

1V/DIV

20µs/DIV

図41. 位相反転なし

T

2

VS = ±1.35VCL = 50pFゲイン = +1

0530

4-04

2

VOUT（500mV/DIV）


図42. 大信号応答

AD8655/AD8656

REV. A ― 13 ―

100

80

60

40

20

0100 1k 10k 100k 1M 100M10M


0530

4-04

0

+PSRR

–PSRR

PSRR（dB）

周波数（Hz）

50

40

30

20

10

0

–10

–201k 10k 100k 1M 10M 100M

VS = ±1.35VRL = 1MΩCL = 47pF

0530

4-03

8

クローズド・ループ・ゲイン（dB）

周波数（Hz）

図49. 小信号PSRRの周波数特性図52. クローズド・ループ・ゲインの周波数特性

120

100

80

60

40

20

–20

–4010k 100k 1M 10M 100M 05

304-

036

–90

–135

–180

–225

–45VS = ±1.35VCLOAD = 11.5pF

位相マージン = 54°

0

ゲイン（dB）

位相シフト（度）

周波数（Hz）

図50. オープン・ループ・ゲインおよび位相の周波数特性

130.00

120.00

110.00

100.00

90.00

80.00–50 0 50 100 150

0530

4-03

7

VS = ±1.35VRL = 10kΩ

AVO（dB）

温度（）

図51. 大信号オープン・ループ・ゲインの温度特性

CMRR（dB）

周波数（Hz）

40

20

0100 1k 10k 100k 1M

120

80

100

60


0530

4-03

4

図47. CMRRの周波数特性

102.00

98.00

94.00

90.00

86.00–50 0 50 100 150

0530

4-03

5

VS = ±1.35V

CMRR（dB）

温度（）

図48. CMRRの温度特性

AD8655/AD8656

― 14 ― REV. A

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

010k 100k 1M 10M

0530

4-03

9

VS = 1.35VVIN = 2.7VG = +1負荷なし

出力（V）

周波数（Hz）

–40

–60

–14010 100 1k 10k

0

–20

100k 1M 10M 100M

–80

–100

–120

VS = ±2.5VVIN = 50mV

V+

V–

+2.5V

–2.5V

+

–

VIN50mV p-p

A

R2100Ω

R110kΩ

V–

V+VOUT

B

0530

4-05

8

チャンネル・セパレーション（dB）

周波数（Hz）

図53. 最大出力振幅の周波数特性図55. チャンネル・セパレーションの周波数特性

1000

100

10

1

0.1100 1k 10k 100k 1M 100M10M

0530

4-04

1

VS = ±1.35V

G = +1

G = +100G = +10

出力インピーダンス（

Ω）

周波数（Hz）

図54. 出力インピーダンスの周波数特性

AD8655/AD8656

REV. A ― 15 ―

動作原理AD8655/AD8656アンプは、電圧帰還型の高精度レールtoレール入出力CMOSアンプで、2.7～5.0Vの電源電圧で動作します。アナログ・デバイセズのDigiTrim技術を採用し、他のCMOSアンプに優る精度を実現しています。DigiTrim技術とは、回路をパッケージ化した後にオフセット電圧をトリミングする技術で、アナログ・デバイセズの多くのアンプで使用されています。パッケージ封止後にトリミングすることで、組立時のメカニカル・ストレスによって生じたオフセット電圧を修正できるというメリットがあります。

AD8655/AD8656は標準的なオペアンプのピン配置となっているため、他のアンプをDigiTrimアンプに容易に置き換えることができます。アンプの入力段は真のレールtoレール・アーキテクチャであるため、その入力同相電圧範囲を正と負の両方の電源レールまで拡張できます。負荷が10kΩの場合のオープン・ループ・ゲインは110dB（Typ）です。

AD8655/AD8656は、すべての高精度オペアンプ・アプリケーションに使用できます。電源内で同相電圧の位相反転現象は生じません。電圧ノイズ2.7nV/ 、10kHz 2Vp-p信号で全高調波歪み＋ノイズが－103dBという仕様は、高分解能のデータ・アクイジション・システムに最適です。また、低ノイズ、数pAの入力バイアス電流、高精度のオフセット、高速性により、高速フィルタ・アプリケーションのプリアンプとしても優れています。さらにその速度と出力の駆動能力は、ビデオ・アプリケーションにも適しています。

Hz

AD8655/AD8656

― 16 ― REV. A

アプリケーション

入力過電圧保護AD8655/AD8656の内部保護回路は電源電圧を上回る入力電圧に対応していますが、いずれの入力も、電源電圧を0.3V以上超過しないようにしてください。入力電圧が高くなる場合は、直列抵抗を接続して入力に流れる電流を制限してください。入力電流は5mA未満です。

入力バイアス電流が非常に小さい場合は、大きい抵抗を使用できるため、入力に高い電圧を加えることができます。大きい抵抗を使用すると、熱ノイズが加わり、アンプの総出力電圧ノイズも大きくなります。たとえば、10kΩの抵抗を使用した場合は、室温で熱ノイズが12.6nV/ 未満、エラー電圧が10nV未満となります。

入力容量バイパス処理とグラウンディングに加え、高速アンプは入力ピンとグラウンド間の寄生容量の影響を受ける可能性があります。帰還抵抗ネットワークを備えた回路の場合、（信号源容量、入力ピンの浮遊容量、アンプの入力容量のいずれかを問わず）総容量によって回路のノイズ・ゲインに変曲点が発生します。したがって、追加のコンデンサをゲイン抵抗と並列に接続して安定性を確保する必要があります。セカンド・ポール（極）をもつようなシステムにおいてダンピングのために帰還コンデンサを選択した場合、ノイズ・ゲインは周波数の関数となり、高い周波数領域でピークをもつことになります。高周波数では、わずか数pFの容量によって入力インピーダンスが低下し、これに伴ってアンプのゲインが増加し、応答性全体にピーキングが発生するか、発振が起こる可能性があります。AD8655/AD8656では、出力帰還ピンに直接入力を接続し、容量性負荷が200pF以上の場合に安定性を得るには、追加の入力ダンピングが必要となります。容量性負荷の駆動については、次の項を参照してください。

容量性負荷の駆動AD8655/AD8656では発振を起こさずに最大500pFまで容量性負荷を駆動できますが、入力周波数が100kHzを超えるデバイスを動作させると大量のリンギングが生じます。これは、アンプが正のユニティ・ゲイン設定になっている場合（最悪時）に特に当てはまります。こういった大きな容量性負荷が必要な場合は、外部の補償回路を使用することを特に推奨します。そうすることによりオーバーシュートを低減してリンギングを最小限に抑えることができ、大きな容量性負荷を駆動する際のAD8655/AD8656の安定性が増します。

簡単な補償回路の一例は、単純なRCネットワークからなるスナバです。この回路を設置すると、出力振幅を維持でき、すべてのゲインでアンプが安定します。図57は、オーバーシュートを30%以上低減してリンギングを除去するスナバ回路を示しています。スナバを使用した場合、大きな容量性負荷によって生じた帯域幅の損失は回復できません。

図56. 大きな容量性負荷を補償回路なしで駆動した場合

図57. スナバ・ネットワーク

図58. 大きな容量性負荷をスナバ・ネットワークを使用して駆動した場合

VS = ±2.5VAV = 1RS = 200ΩCS = 500pFCL = 500pF

0530

4-05

3

電圧（100mV/DIV）


V+200Ω

500pF500pF

V–

VCC

VEE200mV

+

–

0530

4-05

2

–

+

VS = ±2.5VAV = 1CL = 500pF

0530

4-05

1

電圧（100mV/DIV）


Hz

AD8655/AD8656

REV. A ― 17 ―

THDの値と同相電圧AD8655/AD8656の全高調波歪み（THD）は、1kΩの負荷で0.0007%を大きく下回ります。歪みは、回路の構成、印加電圧、レイアウト、その他の要素によって決まります。

図59. THD＋Nテスト回路

図60. THD＋Nの周波数特性

1.0

0.1

0.01

0.001

0.000120 100 1k 10k 80k50 500 5k 50k200 2k 20k

0.5

0.05

0.005

0.0005

0.2

0.02

0.002

0.0002

スイープ 1:VIN = 2V p-pRL = 10kΩ

スイープ 2:VIN = 2V p-pRL = 1kΩ

スイープ 1

スイープ 2

0530

4-05

5

％

Hz

+

–

VIN

RL

VOUT

+2.5V

–2.5V

AD8655

0530

4-05

4

AD8655/AD8656

― 18 ― REV. A

電源のバイパス処理電源ピンからはノイズが混入するため、ノイズのない安定したDC電圧を供給できるように配慮する必要があります。バイパス・コンデンサの目的は、すべての周波数帯域で電源とグラウンド間のインピーダンスを低くして、ノイズの大半をシャントまたはフィルタリングすることです。バイパス方式では、0.1µFおよび4.7µFのコンデンサの並列接続によって電源インピーダンスがすべての周波数帯域で最小限に抑えられるように設計します。0.1µF（X7RまたはNPO）のチップ・コンデンサが不可欠であり、これをアンプのパッケージに可能な限り近接させて配置する必要があります。4.7µFのタンタル・コンデンサは高周波数バイパス処理ではそれほど重要ではなく、電源入力用として必要となるのは各ボードにつき1個のみの場合がほとんどです。

グラウンディング高密度実装のPCボードでは、寄生インダクタンスを最小限に抑えるためにグラウンド・プレーン層が重要になります。これによって電流の変化に伴う電圧降下を最小限に抑えることができます。ただし、電流が回路内のどの場所を流れるかを理解することは、効果的な高速回路設計を実現する上で極めて重要です。電流パスの長さは寄生インダクタンスの大きさと正比例するため、パスの高周波数インピーダンスに比例することになります。誘導性グラウンド・リターンで電流が大きく変化すると、望ましくない電圧ノイズが発生します。

高周波数バイパス・コンデンサのリード長は非常に重要であるため、表面実装コンデンサの使用を推奨します。バイパス・グラウンド・パターンで発生する寄生インダクタンスは、バイパス・コンデンサによる低インピーダンス化を妨げます。負荷電流は電源から流れるため、負荷インピーダンス用のグラウンドを物理的にバイパス・コンデンサのグラウンドと同じ位置にする必要があります。低周波数帯域に対して効果を発揮する大容量のコンデンサの場合、電流リターン・パスの距離はあまり重要ではありません。

リーク電流PCボードの不適切なレイアウト、汚れ、ボードの絶縁材によって、AD8655/AD8656の入力バイアス電流よりもはるかに大きなリーク電流が発生することがあります。入力とそれに近接して走る信号（パターン）との間に電圧差があると、PCボードの絶縁体を通してリーク電流が発生します。たとえば、1V/100GΩでは、10pAのリーク電流が発生することになります。またボード上に少しでも汚れがある場合も、大きなリーク電流が発生する可能性があります（皮脂がよく問題となります）。

リーク電流を大幅に低減するには、入力と同じ電位をもつ部分はその周囲にガード・リングを設けてください。入力ピンとその周辺との間には電位差がないためにリーグ電流は発生しません。ガード・リングを完全に効果的なものにするために、できる限り低いインピーダンスで駆動し、多層ボードを使用した場合は、上側および下側のすべての層において入力ピンを完全に囲むようにする必要があります。

リーク電流を発生するもう1つの要因として、絶縁材自体の電荷吸収が挙げられます。入力ピンとガード・リングとの間に使用する材料の量を可能な限り少なくすることで、この吸収量を減らすことができます。Teflon®やセラミックなどの低電荷吸収材（高絶縁材）が必要になることもあります。

レイアウト、グラウンディング、バイパス処理に関する考慮事項

AD8655/AD8656

REV. A ― 19 ―

外形寸法

オーダー・ガイド

モデル温度範囲パッケージパッケージ・オプションマーキング

AD8655ARZ1 －40～＋125 8ピンSOIC_N R-8AD8655ARZ-REEL1 －40～＋125 8ピンSOIC_N R-8AD8655ARZ-REEL71 －40～＋125 8ピンSOIC_N R-8AD8655ARMZ-REEL1 －40～＋125 8ピンMSOP RM-8 A0DAD8655ARMZ-R21 －40～＋125 8ピンMSOP RM-8 A0D

AD8656ARZ1 －40～＋125 8ピンSOIC_N R-8AD8656ARZ-REEL1 －40～＋125 8ピンSOIC_N R-8AD8656ARZ-REEL71 －40～＋125 8ピンSOIC_N R-8AD8656ARMZ-REEL1 －40～＋125 8ピンMSOP RM-8 A0SAD8656ARMZ-R21 －40～＋125 8ピンMSOP RM-8 A0S

1 Z＝鉛フリー製品

図62. 8ピン・ミニ・スモール・アウトライン・パッケージ［MSOP］（RM-8）

寸法単位：mm

図61. 8ピン標準スモール・アウトライン・パッケージ［SOIC_N］ナローボディ（R-8）

寸法単位：mm（インチ）

0.25 (0.0098)0.17 (0.0067)

1.27 (0.0500)0.40 (0.0157)

0.50 (0.0196)0.25 (0.0099)

× 45°

8°0°

1.75 (0.0688)1.35 (0.0532)

実装面

0.25 (0.0098)0.10 (0.0040)

41

8 5

5.00 (0.1968)4.80 (0.1890)

4.00 (0.1574)3.80 (0.1497)

1.27 (0.0500)BSC

6.20 (0.2440)5.80 (0.2284)

0.51 (0.0201)0.31 (0.0122)平坦性

0.10 0.800.600.40

8°0°

4

8

1

5

4.90BSC

ピン10.65 BSC

3.00BSC

実装面

0.150.00

0.380.22

1.10（最大）

3.00BSC

平坦性0.10

0.230.08

JEDEC規格MO-187-AAに準拠

JEDEC規格MS-012-AAに準拠管理寸法はミリメートル。括弧内のインチ寸法は、ミリメートルを丸めて処理した参考用であり、設計用ではありません。

― 20 ― REV. A

D05

304-

0-6/

05(A

)-J

AD8655/AD8656

ad8655/ad8656: 低ノイズの高精度 cmos アンプ - analog ......ad8655/ad8656 rev. a ―3―...

Documents