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AN-1572 アプリケーション・ノート AD4111 を使用した IEC 61000-4-X 規格および CISPR 11 規格対応の 工業用オートメーション向けアナログ入力設計 著者:Li Ke 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。 ©2019 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 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 10F 電話 0354028200 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 10F 電話 0663506868 名古屋営業所/〒451-6038 愛知県名古屋市西区牛島町 6-1 名古屋ルーセントタワー 38F 電話 0525696300 はじめに AD4111 は低ノイズ、高速セトリングの 24 ビット Σ-Δ A/D コン バータ(ADC)を内蔵しており、そのアナログ・フロント・エ ンドは完全差動またはシングルエンドのバイポーラ±10V 電圧入 力および、シングルエンドの 20mA 入力に対応します。AD4111 は、工業用オートメーション・アプリケーションのプログラマ ブル・ロジック・コントローラ(PLC)モジュールおよび分散 制御システム(DCS)モジュールで機能するよう設計されてい ます。 このアプリケーション・ノートでは、AD4111 を代表的な±10V の電圧入力と 0mA20mA の電流入力で使用できる、AD4111 磁両立性(EMC)プリント回路基板(PCB)の機能について解 説します。この基板設計により、工業用オートメーション・ア プリケーション向け EMC ソリューションが実証されます。IEC 61000-4-x シリーズの規格では、電子電気機器のシステム・レベ ルでのイミュニティの評価方法が規定されています。 AD4111 EMC テスト・ボードの特性評価によって、この回路の 性能が、放射される無線周波数(RF)や RF 伝導妨害の影響を 受けることがなく、静電放電(ESD)、電気的ファスト・トラ ンジェント(EFT)、サージに対して十分なイミュニティを保 持していることが確認されます。また、この基板は CISPR 11 ついても試験が行われ、基板の放射エミッションがクラス A 限界を十分下回っていることが確認されます。 1. AD4111 EMC テスト・ボードの写真 17167-101 日本語参考資料 最新版英語アプリケーション・ノートはこちら

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  • AN-1572 アプリケーション・ノート

    AD4111 を使用した IEC 61000-4-X 規格および CISPR 11 規格対応の 工業用オートメーション向けアナログ入力設計

    著者:Li Ke

    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。

    ©2019 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 10F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 10F電話 06(6350)6868

    名古屋営業所/〒451-6038 愛知県名古屋市西区牛島町 6-1 名古屋ルーセントタワー 38F電話 052(569)6300

    はじめに

    AD4111 は低ノイズ、高速セトリングの 24 ビット Σ-Δ A/D コンバータ(ADC)を内蔵しており、そのアナログ・フロント・エンドは完全差動またはシングルエンドのバイポーラ±10V 電圧入力および、シングルエンドの 20mA 入力に対応します。AD4111は、工業用オートメーション・アプリケーションのプログラマ

    ブル・ロジック・コントローラ(PLC)モジュールおよび分散制御システム(DCS)モジュールで機能するよう設計されています。

    このアプリケーション・ノートでは、AD4111 を代表的な±10Vの電圧入力と 0mA~20mA の電流入力で使用できる、AD4111 電磁両立性(EMC)プリント回路基板(PCB)の機能について解説します。この基板設計により、工業用オートメーション・ア

    プリケーション向け EMC ソリューションが実証されます。IEC 61000-4-x シリーズの規格では、電子電気機器のシステム・レベルでのイミュニティの評価方法が規定されています。

    AD4111 EMC テスト・ボードの特性評価によって、この回路の性能が、放射される無線周波数(RF)や RF 伝導妨害の影響を受けることがなく、静電放電(ESD)、電気的ファスト・トランジェント(EFT)、サージに対して十分なイミュニティを保持していることが確認されます。また、この基板は CISPR 11 についても試験が行われ、基板の放射エミッションがクラス A の限界を十分下回っていることが確認されます。

    図 1. AD4111 EMC テスト・ボードの写真

    1716

    7-10

    1

    日本語参考資料

    最新版英語アプリケーション・ノートはこちら

    https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/AN-1572.pdfhttps://www.analog.com/jp/AD4111https://www.analog.com/jp/AD4111

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 - 2/33 -

    目次 はじめに ........................................................................................... 1

    改訂履歴 ........................................................................................... 2

    システム設計 .................................................................................... 3

    AD4111 ADCの説明..................................................................... 3

    回路の説明 ................................................................................... 3

    回路の評価とテスト .................................................................... 4

    必要なソフトウェア .................................................................... 5

    必要な装置 ................................................................................... 5

    規格と性能基準 ............................................................................ 5

    プリント回路基板 ............................................................................ 6

    部品配置とレイアウト時の考慮事項 ......................................... 6

    他の部品の考慮事項 .................................................................... 7

    電圧源保護 ................................................................................... 7

    ESD保護 ....................................................................................... 7

    AD4111 EMCテスト・ボードの EMCおよび EMI測定結果 ....... 8

    伝導耐性 ........................................................................................ 8

    ESD耐性 ....................................................................................... 9

    電気高速トランジェントに対するイミュニティ .................... 13

    サージ耐性 .................................................................................. 16

    放射耐性 ...................................................................................... 19

    放射エミッション ...................................................................... 22

    EMC基板の回路図とアートワーク .............................................. 24

    オーダー情報 .................................................................................. 30

    部品表 .......................................................................................... 30

    改訂履歴

    10/2018—Revision 0: Initial Version

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 3/33 −

    システム設計 AD4111 ADC の説明 AD4111 は、完全差動またはシングルエンド・バイポーラの±10V の電圧入力および、0mA~20mA の電流入力に対応するアナログ・フロント・エンド(AFE)を内蔵した、低消費電力で低ノイズの 24ビット Σ-Δ ADCです。完全にセトリングされたデータの最大チャンネル・スキャン・レートは、6.2kSPS(161µs)です。

    2.5V、低ドリフト(5ppm/℃)の内部バンドギャップ・リファレンスが出力リファレンス・バッファ付きで組み込まれており、

    外付け部品数を減らすことができます。デジタル・フィルタに

    より柔軟な設定が可能で、27.27SPS の出力データ・レートで50Hz と 60Hz を同時に除去することもできます。様々なフィルタ設定の中から、アプリケーションの各チャンネルの要求に応

    じた選択が可能です。ADC は、自動チャンネル・シーケンサにより、イネーブルされた各チャンネルを切り替えることができ

    ます。

    AD4111の高精度性能は、アナログ・デバイセズが独自に開発した iPassives™技術の実装により実現しています。また、デバイスは、仕様規定されている精度を実現するように出荷時に補正さ

    れています。AD4111には、電圧入力に対する独自の断線検出機能(特許申請中)もあり、システム・レベルの診断が可能です。

    このデバイスは 3V~5V の単電源で動作し、ガルバニック絶縁アプリケーションに容易に導入可能です。

    詳細については、AD4111のデータシートを参照してください。

    回路の説明

    AD4111 は、過酷な工業用環境にさらされる PLC アプリケーションや DCS アプリケーション向けに設計されています。また、IEC 6100-4-x 規格と CISPR 11 規格にも適合しています。

    図 2に示した回路は、過酷な EMIおよび EMC条件で AD4111を用いる場合の、複数チャンネルのグループ絶縁された工業用電

    圧/電流入力モジュールの代表例を示しています。

    この回路例では、超低消費電力の Arm® Cortex-M3マイクロコントローラ・ユニット(MCU)、ADuCM3029 が、ローカルのオンボード制御およびホスト・コンピュータとのデータ通信を処

    理します。DC/DC コンバータ内蔵の 4 チャンネル・アイソレータ、ADuM5411によって、3V~5Vの単電源で動作する絶縁アナログ入力の設計に対する簡素で堅牢なソリューションが可能と

    なっています。AD4111は電流入力(電圧入力がシングルエンドかバイポーラ差動かを問わず)も同時に処理できます。

    2 個の低ドロップアウト・レギュレータ(LDO)によって、この回路例において基板の機能に必要な電圧を供給している内蔵

    電源は大幅に簡素化されています。ADP7142 は 6V~40V の入力を 5V に降圧して、ADuM5411 のプライマリ側に給電します。ADP124 は 、 ADP7142 の 出力 を マ イ クロ プ ロ セ ッサ とADuM5411 のデジタル・アイソレータ・セッション用に 3.3V に調整します。

    これらの電源回路は、代表的な工業用オートメーションの制御

    システムの電源モジュールやバックプレーン電源の堅牢性に見

    合うものとなるように設計されているわけではありません。基

    本的な保護機能が実装されているだけです。AD4111 EMC テスト・ボードには、ホスト・コンピュータからの 5V ユニバーサル・シリアル・バス(USB)電源で十分に機能し、同時に非絶縁の汎用非同期レシーバー・トランスミッタ(UART)を通じてホストと通信を行うオプションもあります。EMI および EMCの試験中、AD4111 EMCテスト・ボードには別の 12V DC電源から給電し、データは基板外の絶縁データ・リンクを介してホス

    ト・コンピュータに送信することもできます。

    図 2. 回路内の AD4111 EMC テスト・ボード

    AD4111

    AVSS

    IOVDD AVDD

    DGND

    SCLKCS

    GND_ISO

    SER

    IAL

    INTE

    RFA

    CE

    INT. REF

    DIG

    ITA

    LFI

    LTER

    VIAVIBVICVOD

    ADuCM3029

    3.3V

    UART

    VIN

    EARTH

    VOA

    DINDOUT

    5V USB

    SPI1_CLKSPI1_CS

    SPI1_MOSISPI1_MISO

    VIN VOUTADP7142-5.0

    GND_ISO

    VIN0

    IIN0IIN1IIN2IIN3

    IGND0TOIGND3

    REF+ REF–

    XTAL1 XTAL2

    XTAL ANDINT OSC

    5V

    VIN VOUTADP124-3.3

    3.3V

    VDD1

    VDD2

    VISO

    GNDISOGND1

    VDDP

    ISO

    LATI

    ON

    GND_ADuM

    EARTH

    +VA_ISO

    FT232R

    5VUSB

    USB

    RxD

    TxD

    ISOLATION

    GND_ADUM GND_ISO

    GND_ISO

    PREC

    ISIO

    NVO

    LTA

    GE

    DIV

    IDER

    –VBIAS

    50Ω

    1.8VLDO

    REGCAPAREGCAPD

    SYNC

    ERROR

    +VA_ISO

    GPO1

    GPO

    CO

    NTR

    OL

    TEMPERATURESENSOR

    +VA_ISO

    GPO0

    COMPACOMPB

    PDIS

    VE1

    VSEL

    GNDISO

    REFOUT

    GND1

    VOLTAGEINPUT

    CURRENTINPUT

    +VDD_ISO

    VE2

    COM

    VOBVOCVID

    ADuM5411

    VIN1VIN2VIN3VIN4VIN5VIN6VIN7VINCOMADC

    MU

    X

    1716

    7-00

    11.8VLDO

    https://www.analog.com/jp/ADuCM3029https://www.analog.com/jp/ADuM5411https://www.analog.com/jp/ADP7142https://www.analog.com/jp/ADP124

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 4/33 −

    回路の評価とテスト AD4111 EMC テスト・ボードは、ホスト・コンピュータに接続して、あるいはスタンドアロン・モードで使用できます。動作

    パラメータは内蔵フラッシュ・メモリに設定されています。放

    射試験中、基板はホスト・コンピュータから切り離されますが、

    ファームウェアが実行され、ハードウェアは動作を維持します。

    イミュニティ試験では、基板は絶縁データ・リンクを通じてホ

    スト・コンピュータに接続されます。ホスト・コンピュータ上

    でシリアル・ポートのデータ・キャプチャ・プログラムが、

    AD4111 から ADC 変換後のサンプルを受信します。

    EMC テスト基板上の AD4111 には、部品レベルで標準的な工場出荷時のキャリブレーションのみが行われています。基板レベ

    ルでのキャリブレーションが追加で行われることはありません。

    出力データ・レートを 1007SPSに設定した場合、AD4111は、電圧と電流の VIN0~VIN1、VIN6、VIN2~VIN3、VIN7、VIN4~VIN5、IIN3、IIN2、IIN1、IIN0 の各入力チャンネルを、連続的なシーケンスでサンプリングします。EMC 試験での性能評価中、VIN2~VIN3 は差動電圧入力チャンネルを、VIN7 はシングルエンドの電圧入力チャンネルを、IIN3 は電流入力チャンネルを表します。EMC 試験でのこれ以外の接続は表 1 に示すとおりです。 表 1. EMC 試験における AD4111 のピン接続

    AD4111 Pin Connection in the EMC Tests AVDD 5 V IOVDD 5 V AVSS GND_ISO DGND GND_ISO REF+ Internally enabled VIN0 to VIN1 GND_ISO VIN6 GND_ISO VIN2 to VIN3 2.5 V VIN7 2.5 V VIN4 to VIN5 GND_ISO IIN3 2.5 V IIN2 GND_ISO IIN1 GND_ISO IIN0 GND_ISO

    破壊の可能性のある EMC 試験の前後で、基板は 2.5V の外部信号源を、独立の高精度ベンチトップ・デジタル・マルチメータ

    (DMM)と共にサンプリングします。電圧または電流に変換された後、対象チャンネルからの AD4111 のサンプリング値は、これと同じ期間に測定された DMM の値と比較され、誤差が求められます。性能の基準を満たすためには、2 つの測定値の差異が予め設定された範囲内にあることが必要です。最大許容誤

    差はフル・スケールの 0.1%で、これは工業用オートメーション・アプリケーションの一般的な条件に一致するものです。

    非破壊の EMC 試験では、基板は 2.5V の外部信号源をベンチトップ DMM と共にサンプリングします。電圧と電流の測定値をDMM の測定値と比較し、性能の基準を満たすかどうか判定します。

    エミッション試験では、基板のアナログ入力チャンネルを絶縁

    グラウンドに短絡します。基板はホスト・コンピュータから切

    り離されますが、AD4111は各チャンネルで 1007SPSのサンプリング・レートを維持します。このセットアップで唯一の追加デ

    バイスは、12V のバッテリで、これは EMC テスト・ボードに給電するものですが、EMI には影響しないものと見なされます。EMC 試験の一般的なセットアップを図 3 に示します。

    1 対のツイスト・ペア線とその後段のローパス・フィルタが高精度信号源の出力を検出します。フィルタ処理された出力が 1対のツイスト・ペア線で DMM に接続されます。DMM は USBケーブルを介して PCに接続されています。ホスト・コンピュータの RealTerm ソフトウェアが、電気的に絶縁されたデータ・リンクを介して AD4111 のサンプリング・データを記録します。各 EMC 試験項目について、EMC テスト・ボードが電圧入力モードおよび電流入力モードで試験されます。

    図 3. EMC 試験の一般的なセットアップ

    SHIELD

    DMM USB

    PC_1

    DATALOGGER SW

    PC_2

    RealTerm

    DECOUPLINGNETWORK

    DEVICE

    OPT

    ICAL

    TRAN

    SCEI

    VER

    INDEPENDENT, ACCURATEMEASUREMENT FOR THE

    SIGNAL TO AD4111

    RECORDADC SAMPLES

    OPTICALFIBERS

    AD4111 MCU

    iCou

    pler

    UART

    OPT

    ICA

    LTR

    AN

    SCEI

    VER

    DC SUPPLY

    12V

    DGNDDGND

    GRP

    SHIELDEDPAIR

    GNDISO GNDISO GNDISO

    DGNDGNDISO

    GRP

    IV

    SIGNALSOURCE

    AD4111 EMC TEST BOARD

    1716

    7-00

    2

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 5/33 −

    必要なソフトウェア

    AD4111 の EMC 試験を実施するには、次のソフトウェアが必要です。

    AD4111 EMC 基板上のファームウェア・レビジョン E0-01 RealTerm:Serial/TCP Terminal 2.0.0.70 Keysight Technologies BenchVue ソフトウェア V 2.6

    必要な装置

    AD4111 の EMC 試験を実施するには、次の装置が必要です。

    光 USB トランシーバー基板 工業用光ファイバ・ケーブル Windows® 7 、 64 ビ ッ ト ・ バ ー ジ ョ ン 、 イ メ ー ジ

    V3.0.2011.10.14 を実行する PC DC 電源:Agilent 3630A または YUASA NP7-12 デジタル・マルチメータ:Keysight 33470A 高精度信号源:ADR421 シールド 2 芯ケーブル、フォイル/ブレード Schaffner FN353Z-30-33

    規格と性能基準

    本基板設計のための EMC および電磁場干渉(EMI)の試験項目、制限事項、性能基準は、IEC 61131-2 に従って定められてます。この規格に従い、適用可能な次の 6 試験を選択しました。

    IEC 61000-4-2 IEC 61000-4-3 IEC 61000-4-4 IEC 61000-4-5 IEC 61000-4-6 CISPR 11

    これらの規格に従い、性能基準は表 4 に示すように分類されます。

    AD4111 EMC テスト・ボードは、表 2 と表 3 に示した CISPR 11および IEC 61000-4-x 規格で試験が行われ、合格しています。

    表 2. エミッション性能試験の概要 Test Basic Standard Frequency Range Limits Measured Minimum Margin Result Radiated Emissions CISPR 11 Class A 30 MHz to 1000 MHz See Table 11 and Table 12 7.5 dBµV Pass

    表 3. イミュニティ性能試験の概要 Test Basic Standard Test Levels Performance Criterion Measured Minimum Margin Result Conducted Immunity IEC 61000-4-6 10 V/m A See Table 5 Pass Radiated Immunity IEC 61000-4-3 10 V/m A See Table 9 Pass ESD IEC 61000-4-2 ±6 kV B See Table 6 Pass EFT IEC 61000-4-4 ±2 kV B See Table 7 Pass Surge IEC 61000-4-5 ±2 kV B See Table 8 Pass

    表 4. 性能基準 性能基準 説明

    A メーカーが仕様規定する誤差範囲内での正常動作。 B 一時的な機能喪失または性能低下。これは障害が除去されると消失します。試験対象の装置は、オペレータが介入

    することなく正常動作に回復します。 C 一時的な機能喪失または性能低下。性能の回復には、手動での再起動、電源オフ、電源オンなどのオペレータの介

    入が必要です。 D 回復不能な機能喪失または性能低下。ハードウェアやソフトウェアに恒久的な損傷が発生したり、データが喪失し

    たりします。

    https://www.analog.com/jp/ADR421

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 6/33 −

    プリント回路基板 AD4111 EMC テスト・ボードは、最適な ADC 性能をもたらすよう設計されているものの、EMCと EMIの試験向けには最適化されていない標準の AD4111 評価用ボード、EVAL-AD4111SDZ とは設計が異なっています。

    AD4111 EMC テスト・ボードは FR4 の 4 層 PCB 上に構成されています。PCBの層構成を図 4に示します。1次側と 2次側にはいずれも 0.5oz の銅薄膜が形成されています。基板のシステム側(LDO、マイクロプロセッサ、ADuM5411 の 1 次側、UART から USB へのトランシーバーで構成)が 4 層構造の上に配置されます。内部の層は 1oz の銅の上に形成されています。これらの層は、基板の一部として最適な EMC および EMI 性能を発揮するよう設計されているもので、AD4111が直接実装されるわけではありません。

    図 4. PCB の層構成

    AD4111 とそのペリフェラル全体を含む EMC 基板のフィールド側は、グランド・プレーンと電源プレーン用の内部の層がすべ

    てエッチング除去された、疑似 2 層構造の上に配置されています。これらの層は、AD4111 が低コストの 2 層 PCB 上で仕様規定された機能と EMC および EMI 性能を発揮できることを実証するために設計されているものです。

    部品配置とレイアウト時の考慮事項

    AD4111は分解能が高くノイズ・レベルが低いため、デカップリング、グラウンド接続、レイアウトについては注意が必要です。

    アナログ・セクションとデジタル・セクションは EMC 基板上で分離され、基板の特定の領域に限定されています。AD4111は、グランド・プレーンに上に配置され、3 層以上のプリント回路

    基板が使用されている場合、そこには AVSS ピンと DGND ピンもハンダ処理されています。AD4111のデジタル・インターフェース側はアイソレータに近接して配置され、アナログ側は電圧

    と電流の入力端子ブロックに面しています。電源は、0.1µF のコンデンサを 10nF のコンデンサと並列に配線してデカップリングされています。どちらも低等価直列抵抗(ESR)のセラミック・コンデンサが表面実装されたもので、AD4111の電源ピンに可能な限り近づけて配置します。

    ダンピング抵抗は、相補型金属酸化物半導体(CMOS)のスイッチ・オンとスイッチ・オフに起因するデジタル・ラインの数

    十 Ω から数百 Ω への電気的なトランジェントを減衰し、EMI を抑制するのに効果的です。また、この抵抗によって、シリア

    ル・ペリフェラル・インターフェース(SPI)にフェライト・ビーズを追加することによるリンギングを抑制することもできま

    す。

    放射エミッション性能を改善するには、ADuM5411 のデータシートに記載されている推奨事項に従ってください。VDD1 ピンとGND1ピン、VDDPピンと GND1ピン、VISOと GNDISOピン、VDD2ピンと GNDISOの間に少なくとも 2 個のコンデンサを並列に配置して、ノイズとリップルを抑制します。0.1µF と 10nF の低 ESRセラミック・コンデンサを使用すると、高周波数で低インダク

    タンスとなります。VDDPとVISOで 10µFのコンデンサを使用すると、リップルを抑制して適切な調整ができます。これらのコン

    デンサは、ADuM5411 の電源ピンに可能な限り近づけて配置し、PCB パターンも最小の長さとなるようにします。

    フェライト・ビーズ(BLM15HD182SN1D)が VISO ピンとGNDISO ピンに直列に表面実装されており、これにより高周波電流に対するインピーダンスが増加します。フェライト・ビーズ

    は 100MHz~1GHz で 2kΩ(代表値)のインピーダンスを持ち、これによって、125MHz の 1 次側スイッチング周波数と 250MHzの 2 次側整流周波数および高調波の放射を抑制することができます。VISO は短いパターンを介して VDD2 に直接給電します。GNDISO(ピン 23)は他の GNDISO ピンに内部で接続されています。ピン 23 は、図 5 に示すように、バイパス・コンデンサにのみ配線されています。

    最適性能のためには、高電圧表面実装(SMT)コンデンサをGND1(ピン 12)と GNDISO(ピン 13)の間に直接接続します。放射量を更に減らすには、AN-0971 アプリケーション・ノートで説明されているように、PCB スティッチング容量を組み込むこともできます。

    PRIMARY SIDE SILKSCREENPRIMARY SIDE SOLDER MASK0.035 (1oz) COPPER PLATINGPRIMARY SIDE 0.017 (0.5oz) COPPER FOIL

    SECONDARY SIDE 0.017 (0.5oz) COPPER FOIL

    SECONDARY SIDE SOLDER MASK0.035 (1oz) COPPER PLATING

    SECONDARY SIDE SILKSCREEN

    FR4 PREPREG

    FR4 CORE0.035 (1oz) COPPER

    0.035 (1oz) COPPER

    FR4 PREPREG

    1.6m

    m ±

    10%

    1716

    7-00

    3

    http://www.analog.com/jp/eval-ad4111

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 7/33 −

    図 5. ADuM5411 のバイパスとペリフェラル

    他の部品の考慮事項

    AD4111 EMC テスト・ボードは、フットプリントが C0402 で、0.1µF、50V/X5R、10%の低 ESR セラミック・コンデンサを、基板のフィールド側のデカップリング・コンデンサに用いていま

    す。低 ESR コンデンサを使用する場合、性能、ディレーティング、コスト、省スペース化を考慮するに際しトレードオフが伴

    います。システムのマイクロプロセッサ側のデカップリング・

    コンデンサには、フットプリントが C0603 の、0.1µF、50V/X7R、10%の低 ESR のセラミック・コンデンサを使用しています。

    電圧源保護

    EMC および EMI の評価と実証の対象は、AD4111 およびそのファミリ・デバイスに限定されます。AD4111テスト・ボードの電源回路は、基板の機能に必要な電圧を供給します。これらの電

    源回路は、工業用オートメーションの制御システムの電源モジ

    ュールやバックプレーン電源の堅牢性に見合うものとなるよう

    に設計されているわけではありません。それ自体は、基本的な

    保護機能が実装されているだけです。1nF のコンデンサが電力入力端子の各ピンに隣接して配置され、保護接地ピンに接続さ

    れて、トランジェント・エネルギーを 3.3nF/3kVのコンデンサを通じてアース・グラウンドに放電させることができます。

    4.7MΩ の抵抗によって、保護接地に蓄積されている可能性のあるエネルギーがアースに流出されます。電源入力の誤配線から

    保護するためにダイオードが挿入されています。SMBJ26CA 電圧トランジェント圧縮(TVS)ダイオードがトランジェントをクランプし、24V(公称値)以上になるのを防止します。下流回路から漏出する放射は、コモンモード・インダクタによって

    ブロックされます。インダクタ後段の 2 つめの SMBJ26CA TVSダイオードは、トランジェントを更にクランプします。

    ESD 保護 EMCテスト・ボードには適切な ESD保護回路があることが必要です。保護回路は、電流制限抵抗、トランジェント電圧クラン

    プ、トランジェント・エネルギーを分流するコンデンサによっ

    て構成されます。

    AD4111の電圧入力チャンネルでは EMCと EMI用に、180Ωの抵抗、4.7nF のコンデンサ、TVS デバイスの少なくとも 3 つの部品が必須です。AD4111 の VINx ピンと端子ブロックの間のパターン に 配 置 さ れ た 180Ω の 抵 抗 は 、 4.7nF/50 V C0G のGRT155R71H472KE01D コンデンサと組み合わさることで、ADC のアンチエイリアス・フィルタとして機能します。このRC フィルタによって、EMC テスト中の RF 干渉が減衰されます。AD4111 の VINx ピンは約 1MΩ の抵抗に内部接続されているため、180Ω の直列抵抗は、TVS によってクランプされる高電圧から AD4111 を絶縁するための補助的な機能を持ちます。TVS デバイスは、EMC 事象発生時に基板上の電気的なトランジェントをクランプするのに必須のものです。SMAJ33CA-TR が、AD4111と入力端子ブロックの間に挿入されています。TVSピンは、短く太いパターンで VINx 端子ピンに配線されています。

    AD4111 の電流入力チャンネルでは EMC と EMI 用に、PTC リセッタブル・ヒューズ、 180Ω の抵抗、 TVS デバイス、GRM1555C1H471JA01D コンデンサの少なくとも 4つの部品が必須です。ヒューズは電流が 150mA を超えた場合に作動します。180Ωの抵抗は AD4111の IINxピンと端子ブロックの間のパターン上にあり、IINx の入力抵抗が約 60Ω であるため、デバイスを流出入する過渡電流を制限するのに効果的です。TVS デバイスは、EMC 事象発生時に基板上の電気的なトランジェントをクランプするのに必須のものです。SMA6J10A-TR が、入力端子ブロックと電流制限抵抗の間に挿入されています。TVS ピンは、短く太いパターンで VINx 端子ピンに配線されています。470pF/50V C0GのGRM1555C1H471JA01Dコンデンサが電流制限抵抗の後段に配置されており、少量の高周波トランジェントを

    絶縁グラウンドに分流します。

    +3.3VDD

    MCU_AD_SCLKMCU_AD_CS

    MCU_AD_MOSIMCU_AD_MISO

    DGND

    +5V

    R2

    GND_ADUM

    C17

    4.7nF/3kV

    AD4111_SCLKAD4111_CSAD4111_MOSIAD4111_MISO

    R12

    10kΩ

    R9

    16.9kΩ

    +VA_ISO

    GND_ISO

    R10

    14kΩ

    DGND

    C11

    10µF

    DGND

    R8

    R4R6

    R1 33ΩR3 33ΩR5 33ΩR7 33Ω

    33Ω33Ω33Ω33Ω

    C12

    0.1µFC16

    0.1µF

    C1

    0.1µF

    C4

    0.1µF

    C14

    10µFL4

    L3C13

    10nF

    C2

    10nF

    VDD11

    GND12

    VIA3

    VIB4

    VIC5

    VOD6

    VE17

    NIC8

    GND19

    PDIS10

    VDDP11

    GND112 GNDISO13VISO14VSEL15GNDISO16NIC17VE218VID19VOC20VOB21VOA22GNDISO23VDD224

    U1ADuM5411BRSZ

    C172

    1µF

    L1L2

    L15L16

    C7

    DNPDNPDNP

    C8 C9C6

    DNPGND_ISO

    +VDD_ISO

    1716

    7-00

    4

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 8/33 −

    AD4111 EMC テスト・ボードの EMC および EMI 測定結果 伝導耐性 IEC 61000-4-6 に従い、被試験機器(EUT)は、グラウンド・リファレンス・プレーン上 0.1m の高さにある絶縁支持体の上に置きます。EUT から出る配線はすべて、グラウンド・リファレンス・プレーン上の少なくとも 30mm の高さで保持します。カップリング/デカップリング・ネットワーク( CDN )、KEMA801A を用いて干渉を加えます。ケーブルは減衰クランプ、KEMA801A でデカップリングされます。周波数の掃引範囲は、150kHz~80MHz(10V/m)で、1kHz のサイン波で 80%の振幅変調の妨害信号を使用します。ステップの大きさは、初めは開始

    周波数の 1%で、その後はその直前の周波数の 1%ずつインクリメントしながら掃引します。振幅変調された搬送波の保持時間

    は、周波数ごとにそれぞれ 1 秒です。

    図 6. 電圧測定値と周波数の関係、VIN2~VIN3(10V/m)

    図 7. 電圧測定値と周波数の関係、VIN7(10V/m)

    図 8. 電流測定値と周波数の関係、IIN3(10V/m)

    図 9. IEC 61000-4-6 試験用セットアップの接続図

    0.1 1FREQUENCY (MHz)

    102.50190

    2.50195

    2.50200

    2.50205

    2.50210

    VOLT

    AGE

    MEA

    SURE

    MEN

    T (V

    ) 2.50215

    2.50220

    1716

    7-00

    5

    2.50340

    2.50345

    2.50350

    2.50355

    2.50360

    2.50365

    2.50370

    0.1 1 10

    1716

    7-00

    6

    FREQUENCY (MHz)

    VOLT

    AGE

    MEA

    SURE

    MEN

    T (V

    )

    0.1 1 10FREQUENCY (MHz)

    9.6830

    9.6835

    9.6840

    9.6845

    9.6850

    9.6855

    9.6860

    9.6865

    9.6870

    CURR

    ENT

    MEA

    SUR

    EMEN

    T (m

    A)

    1716

    7-00

    7

    SHIELD

    DMM USB

    PC_1

    DATALOGGER SW

    CDN 801A

    TEST WAVEFORMGENERATOR

    PC_2

    RealTerm

    DECOUPLINGNETWORK

    DEVICE

    OPT

    ICAL

    TRAN

    SCEI

    VER

    INDEPENDENT, ACCURATEMEASUREMENT FOR THE

    SIGNAL TO AD4111

    RECORDADC SAMPLES

    OPTICALFIBERS

    AD4111 MCU

    iCou

    pler

    UART

    OPT

    ICA

    LTR

    AN

    SCEI

    VER

    DC SUPPLY

    12V

    DGNDDGND

    GND

    TSPSHIELDED PAIR

    GNDISO GNDISO GNDISO

    DGNDGNDISO

    IV

    SIGNALSOURCE

    AD4111 EMC TEST BOARD

    GRPGRPEARTH

    ATTENUATION CLAMP, KEMA 801A

    1716

    7-00

    8

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 9/33 −

    図 10. IEC 61000-4-6 試験用セットアップの写真

    表 5. 61000-4-6 の試験レベルと結果

    Input Mode Average

    During Zap

    Deviation Pass or Fail Min Max VIN2 to VIN3 2.502017 2.501917 2.502137 −10 ppm, 12 ppm × full scale (FS) Pass, Criterion A VIN7 2.503531 2.503422 2.503645 −4 ppm, 5 ppm × FS Pass, Criterion A IIN3 9.684782 9.681976 9.688193 −14 ppm, 18 ppm × full scale range (FSR) Pass, Criterion A

    ESD 耐性 IEC 61000-4-2 に従い、試験用セットアップは、グラウンド・リファレンス・プレーン上 0.8m の高さの非導電性テーブルに設置されています。1.6m × 0.8m の水平結合版(HCP)がそのテーブルに置かれます。EUT とケーブルは、厚さ 0.5mm の絶縁マットで結合板と絶縁されています。AD4111 の入力端子ブロックのVINx と IINx のネジに接触放電が印加されます。EUT は、各定格で少なくとも 20 回(正負それぞれの極性で各 10 回)の放電を受けます。放電は 1 秒に 1 回の割合で行われます。

    補助装置などの高精度信号は本質的に電圧源なので、測定ルー

    プの部品パラメータがイミュニティ試験中にドリフトすること

    によって、AD4111の電流モードでの測定値が変動する可能性があります。電流入力チャンネルの場合、2.5V のリファレンス電圧によって約 10mAの DC電流が生成されます。この特性は、測定の絶対値ではなく、AD4111の読出し値とマルチメータの読出し値の差で判断できます。同じことは、EFT とサージ試験にも当てはまります。

    図 11. 電圧測定値とサンプリング数の関係、VIN2~VIN3

    (6kV ESD 前後の比較)

    1716

    7-00

    9

    –2.50780

    –2.50775

    –2.50770

    –2.50765

    –2.50760

    –2.50755

    –2.50750

    0 1000 2000 3000 4000

    1716

    7–01

    3

    SAMPLE COUNT

    VOLT

    AGE

    MEA

    SUR

    EMEN

    T (V

    )

    VIN23 BEFORE 6kV ESDVIN23 AFTER 6kV ESD

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 10/33 −

    図 12. 電圧測定値とサンプリング数の関係、VIN2~VIN3

    (−6kV ESD 前後の比較)

    図 13. 電圧測定値とサンプリング数の関係、VIN2~VIN3

    (6kV ESD 中)

    図 14. 電圧測定値とサンプリング数の関係、VIN2~VIN3

    (−6kV ESD 中)

    図 15. 電圧測定値とサンプリング数の関係、VIN7

    (6kV ESD 前後の比較)

    図 16. 電圧測定値とサンプリング数の関係、VIN7

    (−6kV ESD 前後の比較)

    図 17. 電圧測定値とサンプリング数の関係、VIN7

    (6kV ESD 中)

    –2.50780

    –2.50775

    –2.50770

    –2.50765

    –2.50760

    –2.50755

    –2.50750

    0 1000 2000 3000 4000

    VOLT

    AG

    E M

    EASU

    REM

    ENT

    (V)

    SAMPLE COUNT

    VIN23 BEFORE –6kV ESDVIN23 AFTER –6kV ESD

    1716

    7-01

    6

    –2.50790

    –2.50785

    –2.50780

    –2.50775

    –2.50770

    –2.50765

    –2.50760

    –2.50755

    –2.50750

    0 500 1000 1500

    VOLT

    AGE

    MEA

    SURE

    MEN

    T (V

    )

    SAMPLE COUNT 1716

    7-01

    4

    0 500 1000 1500

    VOLT

    AGE

    MEA

    SURE

    MEN

    T (V

    )

    SAMPLE COUNT 1716

    7-01

    7–2.50785

    –2.50780

    –2.50775

    –2.50770

    –2.50765

    –2.50760

    –2.50755

    –2.50750

    –2.50745

    2.50330

    2.50335

    2.50340

    2.50345

    2.50350

    2.50355

    2.50360

    0 1000 2000 3000 4000

    VOLT

    AGE

    MEA

    SURE

    MEN

    T (V

    )

    SAMPLE COUNT

    VIN7 BEFORE 6kV ESDVIN7 AFTER 6kV ESD

    1716

    7-01

    5

    SAMPLE COUNT

    2.50330

    2.50335

    2.50340

    2.50345

    2.50350

    2.50355

    2.50360

    0 1000 2000 3000 4000

    VOLT

    AGE

    MEA

    SURE

    MEN

    T (V

    )

    VIN7 BEFORE 6kV ESDVIN7 AFTER 6kV ESD

    1716

    7-01

    8

    2.500

    2.505

    2.510

    2.515

    2.520

    2.525

    0 500 1000 1500

    VOLT

    AGE

    MEA

    SURE

    MEN

    T (V

    )

    SAMPLE COUNT 1716

    7-01

    9

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 11/33 −

    図 18. 電圧測定値とサンプリング数の関係、VIN7

    (−6kV ESD 中)

    図 19. 電流測定値差とサンプリング数の関係、ΔIIN3 (6kV ESD 前後の比較)

    図 20. 測定値差とサンプリング数の関係、ΔIIN3

    (−6kV ESD 前後の比較)

    図 21. 電流測定値とサンプリング数の関係、IIN3

    (6kV ESD 中)

    図 22. 電流測定値とサンプリング数の関係、IIN3 (−6kV ESD 中)

    2.500

    2.505

    2.510

    2.515

    2.520

    2.525

    0 500 1000 1500

    VOLT

    AGE

    MEA

    SURE

    MEN

    T (V

    )

    SAMPLE COUNT 1716

    7-02

    2

    –0.0134

    –0.0132

    –0.0130

    –0.0128

    –0.0126

    –0.0124

    –0.0122

    –0.0120

    0 1000 2000 3000 4000

    CURR

    ENT

    MEA

    SUR

    EMEN

    T DI

    FFER

    ENC

    E (m

    A)

    SAMPLE COUNT

    IIN23 BEFORE 6kV ESDIIN23 AFTER 6kV ESD

    1716

    7-02

    0

    –0.0134

    –0.0132

    –0.0130

    –0.0128

    –0.0126

    –0.0124

    –0.0122

    –0.0120

    0 1000 2000 3000 4000

    CUR

    RENT

    MEA

    SURE

    MEN

    T D

    IFFE

    RENC

    E (m

    A)

    SAMPLE COUNT

    IIN3 BEFORE –6kVESDIIN3 AFTER –6kV ESD

    1716

    7-02

    3

    SAMPLE COUNT

    9.665

    9.670

    9.675

    9.680

    9.685

    9.690

    9.695

    9.700

    9.705

    0 500 1000 1500

    CURR

    ENT

    MEA

    SURE

    MEN

    T (m

    A)

    1716

    7-02

    1

    9.680

    9.682

    9.684

    9.686

    9.688

    9.69

    9.692

    9.694

    9.696

    9.698

    9.700

    0 500 1000 1500

    CURR

    ENT

    MEA

    SURE

    MEN

    T (m

    A)

    SAMPLE COUNT 1716

    7-02

    4

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 12/33 −

    図 23. IEC 61000-4-2 試験用セットアップの接続図

    図 24. IEC 61000-4-2 試験用セットアップ、擾乱前後の測定

    PC_2

    RealTerm

    DECOUPLINGNETWORK

    DEVICE

    OPT

    ICAL

    TRA

    NSCE

    IVER

    RECORDADC SAMPLES

    OPTICALFIBERS

    AD4111 MCU

    iCou

    pler

    UART

    OPT

    ICA

    LTR

    AN

    SCEI

    VER

    DC SUPPLY

    12V

    DGNDDGND

    GRP

    GNDISO GNDISO GNDISO

    DGNDGNDISO

    AD4111 EMC TEST BOARD

    470kΩ 470kΩ

    SHIELDSHIELDED

    PAIR

    GRP

    SIGNALSOURCE

    GRPEARTH

    1716

    7-01

    0

    SHIELDSHIELDED

    PAIR

    GRP

    SIGNALSOURCE

    DMM USB

    PC_1

    DATALOGGER SW

    PC_2

    RealTerm

    DECOUPLINGNETWORK

    DEVICE

    OPT

    ICAL

    TRAN

    SCEI

    VER

    INDEPENDENT, ACCURATEMEASUREMENT FOR THE

    SIGNAL TO AD4111

    RECORDADC SAMPLES

    OPTICALFIBERS

    AD4111 MCU

    iCou

    pler

    UART

    OPT

    ICA

    LTR

    AN

    SCEI

    VER

    DC SUPPLY

    12V

    DGNDDGND

    GRP

    GNDISO GNDISO GNDISO

    DGNDGNDISO

    IVAD4111 EMC TEST BOARD

    1716

    7-01

    1

    470kΩ 470kΩ

    GRPEARTH

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 13/33 −

    図 25. IEC 61000-4-2 試験用セットアップの写真

    表 6. IEC 61000-4-2 の試験レベルと結果(±6kV の接触 ESD 前後) Input Mode Zap Point Test Level (kV) Before Zap After Zap Deviation (ppm) Pass or Fail Differential Voltage VIN2 to VIN3 6 −2.507621 V −2.507634 V −5 Pass, Criterion A −6 −2.507673 V −2.507674 V −0.4 Pass, Criterion A Single-Ended Voltage VIN7 6 2.503477 V 2.503476 V −0.5 Pass, Criterion B −6 2.503480 V 2.503452 V −11 Pass, Criterion B Current ΔIIN3 6 −12.731 μA −12.734 µA −0.4 Pass, Criterion B −6 −12.669 µA −12.641 µA 3 Pass, Criterion B

    表 7. IEC 61000-4-2 の試験結果(±6kV の接触 ESD 中)

    Input Mode Zap Point Test Level (kV) Before Zap (V) During Zap (V)

    Deviation Min Max Differential Voltage VIN2 to VIN3 6 −2.507621 −2.507854 −2.507541 −32 ppm, 93 ppm −6 −2.507673 −2.507788 −2.507496 −11 ppm, 18 ppm Single-Ended Voltage VIN7 6 2.503477 2.503362 2.521655 −46 ppm, 0.73% −6 2.503480 2.503291 2.518806 −75 ppm, 0.61% Current ΔIIN3 6 9.597673 9.667706 9.698868 0.73%, 1.05% −6 9.597954 9.682500 9.698671 0.88%, 1.05%

    電気高速トランジェントに対するイミュニティ

    IEC 61000-4-4 に従い、EUT はアナログ入力ケーブルで 2000V の放電試験を受けます。正負両方の極性の放電が印加されます。

    EFT発生器の同軸出力から EUTの端子までの活線の長さは、1mを超えてはなりません。各試験シーケンスの持続時間は 1 分です。トランジェント波形とバースト波形は、IEC 61000-4-4 に対応して 5ns と 50ns です。

    構成には、保護接地システムに接続された少なくとも 0.25 ㎜の厚さの銅で覆われている、0.8m の高さの木製テーブルが含まれています。EUTは 0.1m の厚さの絶縁支持体の上に置かれます。EUT と試験室の壁とは最低 0.5m の距離が保たれています。

    1716

    7-01

    2

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 14/33 −

    図 26. 電圧測定値とサンプリング数の関係、VIN2~VIN3

    (2kV EFT 前後の比較)

    図 27. 電圧測定値とサンプリング数の関係、VIN2~VIN3

    (−2kV EFT 前後の比較)

    図 28. 電圧測定値とサンプリング数の関係、VIN7

    (2kV EFT 前後の比較)

    図 29. 電圧測定値とサンプリング数の関係、VIN7

    (−2kV EFT 前後の比較)

    図 30. 電流測定値差とサンプリング数の関係、

    ΔIIN3 と DMM の差(2kV EFT 前後の比較)

    図 31. 電流測定値差とサンプリング数の関係、 ΔIIN3 と DMM の差(−2kV EFT 前後の比較)

    2.50480

    2.50485

    2.50490

    2.50495

    2.50500

    2.50505

    0 1000 2000 3000 4000

    VOLT

    AGE

    MEA

    SURE

    MEN

    T (V

    )

    SAMPLE COUNT

    VIN2 TO VIN3 BEFORE 2kV EFTVIN2 TO VIN3 AFTER 2kV EFT

    1716

    7-02

    7

    2.50480

    2.50485

    2.50490

    2.50495

    2.50500

    2.50505

    0 1000 2000 3000 4000

    VOLT

    AGE

    MEA

    SURE

    MEN

    T (V

    )

    SAMPLE COUNT

    VIN2 TO VIN3 BEFORE –2kV EFTVIN2 TO VIN3 AFTER –2kV EFT

    1716

    7-03

    0

    2.50520

    2.50525

    2.50530

    2.50535

    2.50540

    2.50545

    0 1000 2000 3000 4000

    VOLT

    AG

    E M

    EASU

    REM

    ENT

    (V)

    SAMPLE COUNT

    VIN7 BEFORE 2kV EFTVIN7 AFTER 2kV EFT

    1716

    7-02

    8

    2.50520

    2.50525

    2.50530

    2.50535

    2.50540

    2.50545

    0 1000 2000 3000 4000

    VOLT

    AGE

    MEA

    SURE

    MEN

    T (V

    )

    SAMPLE COUNT

    VIN7 BEFORE –2kV EFTVIN7 AFTER –2kV EFT

    1716

    7-03

    1

    0

    0.0002

    0.0004

    0.0006

    0.0008

    0.0010

    0 1000 2000 3000 4000

    CUR

    RENT

    MEA

    SURE

    MEN

    T DI

    FFER

    ENCE

    (mA)

    SAMPLE COUNT

    IIN3 BEFORE 2kV EFTIIN3 AFTER 2kV EFT

    1716

    7-02

    9

    0

    0.0002

    0.0004

    0.0006

    0.0008

    0.0010

    0 1000 2000 3000 4000

    CUR

    REN

    T M

    EASU

    REM

    ENT

    DIFF

    EREN

    CE (m

    A)

    SAMPLE COUNT

    IIN3 BEFORE –2kV EFTIIN3 AFTER –2kV EFT

    1716

    7-03

    2

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 15/33 −

    図 32. IEC 61000-4-4 試験用セットアップの接続図

    図 33. IEC 61000-4-4 試験用セットアップ、擾乱前後の測定

    TEST WAVEFORMGENERATOR

    PC_2

    RealTerm

    DECOUPLINGNETWORK

    DEVICE

    OPT

    ICAL

    TRAN

    SCEI

    VER

    RECORDADC SAMPLES

    OPTICALFIBERS

    AD4111 MCU

    iCou

    pler

    UART

    OPT

    ICA

    LTR

    AN

    SCEI

    VER

    DC SUPPLY

    12V

    DGNDDGND

    GRP

    TSPSHIELDED PAIR

    GNDISO GNDISO GNDISO

    DGNDGNDISO

    SIGNALSOURCE

    AD4111 EMC TEST BOARD

    GRP

    GRP

    GRPEARTH

    COUPLING CLAMP

    1716

    7-03

    3

    TEST WAVEFORMGENERATOR

    PC_2

    RealTerm

    DECOUPLINGNETWORK

    DEVICE

    OPT

    ICAL

    TRAN

    SCEI

    VER

    RECORDADC SAMPLES

    OPTICALFIBERS

    AD4111 MCU

    iCou

    pler

    UART

    OPT

    ICA

    LTR

    AN

    SCEI

    VER

    DC SUPPLY

    12V

    DGNDDGND

    GRP

    TSPSHIELDED PAIR

    GNDISO GNDISO GNDISO

    DGNDGNDISO

    SIGNALSOURCE

    AD4111 EMC TEST BOARD

    GRP

    GRP

    GRPEARTH

    COUPLING CLAMP

    DMM USB

    PC_1

    DATALOGGER SW

    INDEPENDENT, ACCURATEMEASUREMENT FOR THE

    SIGNAL TO AD4111

    IV

    1716

    7-03

    4

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 16/33 −

    図 34. IEC 610004-4 試験用セットアップの写真

    表 8. 試験レベルと結果(±2kV EFT) Input Mode Zap Point Test Level (kV) Before Zap After Zap Deviation (ppm) Pass or Fail Differential Voltage VIN2 to VIN3 2 2.504909 V 2.504802 V −0.1 Pass, Criterion B −2 2.504900 V 2.504908 V −0.5 Pass, Criterion B Single-Ended Voltage VIN7 2 2.505330 V 2.505337 V −0.2 Pass, Criterion B −2 2.505335 V 2.505339 V 0.2 Pass, Criterion B Current IIN3 2 0.292 µA 0.373 µA 9 Pass, Criterion B −2 0.404 µA 0.474 µA 8 Pass, Criterion B

    サージ耐性

    IEC 61000-4-5 に従い、サージは、オープン・サーキット電圧が1.2µs と 50µs の組み合わせ波形、短絡回路電流が 8µs と 20µs の組み合わせ波形です。EUT は各定格で 5 回の正のサージと 5 回の負のサージを受けます。各サージの間隔は 1 分です。サージは AD4111 の入力ケーブルに印加されます。このケーブルはEUT への非遮蔽非対称相互接続線として取り扱われます。サージは容量性カップリングを介してラインに印加されます。仕様

    規定されている EUT の機能条件にカップリング/デカップリング・ネットワークが影響を与えることはありません。EUT とカップリング/デカップリング・ネットワークの間の相互接続線

    の長さは 2m(またはそれ以下)です。

    図 35. 電圧測定値とサンプリング数の関係、VIN2~VIN3

    (2kV サージ前後の比較)

    1716

    7-03

    5

    2.50470

    2.50475

    2.50480

    2.50485

    2.50490

    2.50495

    0 1000 2000 3000 4000

    VOLT

    AG

    E M

    EASU

    REM

    ENT

    (V)

    SAMPLE COUNT

    VIN2 TO VIN3 BEFORE 2kV SURGEVIN2 TO VIN3 AFTER 2kV SURGE

    1716

    7-03

    6

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 17/33 −

    図 36. 電圧測定値とサンプリング数の関係、VIN2~VIN3

    (−2kV サージ前後の比較)

    図 37. 電圧測定値とサンプリング数の関係、VIN7

    (2kV サージ前後の比較)

    図 38. 電流測定値差とサンプリング数の関係、VIN7

    (−2kV サージ前後の比較)

    図 39. 電流測定値差とサンプリング数の関係、 ΔIIN3 と DMM の差(2kV サージ前後の比較)

    図 40. 電流測定値差とサンプリング数の関係、 ΔIIN3 と DMM の差(−2kV サージ前後の比較)

    2.50470

    2.50475

    2.50480

    2.50485

    2.50490

    2.50495

    0 1000 2000 3000 4000

    VOLT

    AGE

    MEA

    SURE

    MEN

    T (V

    )

    SAMPLE COUNT

    VIN2 TO VIN3 BEFORE –2kV SURGEVIN2 TO VIN3 AFTER –2kV SURGE

    1716

    7-03

    9

    2.50515

    2.50520

    2.50525

    2.50530

    2.50535

    2.50540

    0 1000 2000 3000 4000

    VOLT

    AGE

    MEA

    SURE

    MEN

    T (V

    )

    SAMPLE COUNT

    VIN7 BEFORE 2kV SURGEVIN7 AFTER 2kV SURGE

    1716

    7-03

    7

    2.50515

    2.50520

    2.50525

    2.50530

    2.50535

    2.50540

    0 1000 2000 3000 4000

    CURR

    ENT

    MEA

    SURE

    MEN

    T DI

    FFER

    ENCE

    (mA)

    SAMPLE COUNT

    VIN7 BEFORE –2kV SURGEVIN7 AFTER –2kV SURGE

    1716

    7-04

    0

    0

    0.0002

    0.0004

    0.0006

    0.0008

    0.0010

    0 1000 2000 3000 4000

    CURR

    ENT

    MEA

    SURE

    MEN

    T D

    IFFE

    REN

    CE (m

    A)

    SAMPLE COUNT

    IIN3 BEFORE 2kV SURGEIIN3 AFTER 2kV SURGE

    1716

    7-03

    8

    0

    0.0002

    0.0004

    0.0006

    0.0008

    0.0010

    0 1000 2000 3000 4000

    CURR

    ENT

    MEA

    SURE

    MEN

    T DI

    FFER

    ENCE

    (mA)

    SAMPLE COUNT

    IIN3 BEFORE –2kV SURGEIIN3 AFTER –2kV SURGE

    1716

    7-04

    1

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 18/33 −

    図 41. IEC 61000-4-5 試験用セットアップの接続図

    図 42. IEC 61000-4-5 試験用セットアップの接続図、擾乱前後の測定

    TEST WAVEFORMGENERATOR

    PC_2

    RealTerm

    DECOUPLINGNETWORK

    DEVICE

    OPT

    ICAL

    TRAN

    SCEI

    VER

    RECORDADC SAMPLES

    OPTICALFIBERS

    AD4111 MCU

    UART

    OPT

    ICA

    LTR

    AN

    SCEI

    VER

    DC SUPPLY

    12V

    DGNDDGND

    GRP

    TSPSHIELDED PAIR

    CDN174

    GNDISO GNDISO GNDISO

    DGNDGNDISO

    SIGNALSOURCE

    AD4111 EMC TEST BOARD

    GRP

    GRP

    GRPEARTH

    iCou

    pler

    1716

    7-04

    2

    PC_2

    RealTerm

    DECOUPLINGNETWORK

    DEVICE

    OPT

    ICAL

    TRAN

    SCEI

    VER

    RECORDADC SAMPLES

    OPTICALFIBERS

    AD4111 MCU

    UART

    OPT

    ICA

    LTR

    AN

    SCEI

    VER

    DC SUPPLY

    12V

    DGNDDGND

    GRP

    TSPSHIELDED PAIR

    GNDISO GNDISO GNDISO

    DGNDGNDISO

    SIGNALSOURCE

    AD4111 EMC TEST BOARD

    DMM USB

    PC_1

    DATALOGGER SW

    INDEPENDENT, ACCURATEMEASUREMENT FOR THE

    SIGNAL TO AD4111

    IV

    TEST WAVEFORMGENERATOR

    CDN174

    GRP

    GRP

    GRPEARTH

    iCou

    pler

    1716

    7-04

    3

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 19/33 −

    図 43. IEC 61000-4-5 試験用セットアップの写真

    表 9.IEC 61000-4-5 の試験レベルと結果 Input Mode Zap Point Test Level (kV) Before Zap After Zap Deviation (ppm) Pass or Fail Differential Voltage VIN2 to VIN3 2 2.504817 V 2.504828 V 5 Pass, Criterion B −2 2.504820 V 2.504813 V −3 Pass, Criterion B Single-Ended Voltage VIN7 2 2.505272 V 2.505276 V 2 Pass, Criterion B −2 2.505263 V 2.505248 V −6 Pass, Criterion B Current IIN3 2 0.435 µA 0.440 µA 0.5 Pass, Criterion B −2 0.375 µA 0.496 µA 13 Pass, Criterion B

    放射耐性

    IEC 61000-4-3 に従い、試験は完全な電波無反射室で行います。EUTは高さ 0.8mの非導電性テーブルに置かれます。AD4111の入力は絶縁グラウンドに短絡します。電磁界発生アンテナは EUTから 3m の距離に配置します。周波数の掃引範囲は 80MHz~1000MHz で、信号は 1kHz のサイン波で 80%の振幅変調がなされています。この周波数範囲を、直前の周波数の 1%のステップ量でインクリメントしながら掃引します。各周波数の保持時間

    は 1 秒で、EUT の応答に必要な時間を下回ることはありません。電界強度は 10V/m です。試験は、垂直偏波と水平偏波の両方にEUTをさらして行います。AD4111のサンプリング結果は、光絶縁データ・リンクを介して試験室外のホスト PCに送信されます。

    図 44. 電圧測定値と周波数の関係、VIN2~VIN3(10V/m)、

    水平アンテナ

    1716

    7-14

    3

    –0.00285

    –0.00280

    –0.00275

    –0.00270

    –0.00265

    –0.00260

    –0.00255

    –0.00250

    –0.00245

    80 800

    VOLT

    AGE

    MEA

    SURE

    MEN

    T (V

    )

    FREQUENCY (MHz) 1716

    7-04

    4

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 20/33 −

    図 45. 電圧測定値と周波数の関係、VIN2~VIN3(10V/m)、

    垂直アンテナ

    図 46. 電圧測定値と周波数の関係、VIN7(10V/m)水平アンテナ

    図 47. 電圧測定値と周波数の関係、VIN7(10V/m)、 垂直アンテナ

    図 48. 電流測定値と周波数の関係、IIN3(10V/m)、

    水平アンテナ

    図 49. 電流測定値と周波数の関係、IIN3(10V/m)、

    垂直アンテナ

    –0.00285

    –0.00280

    –0.00275

    –0.00270

    –0.00265

    –0.00260

    –0.00255

    –0.00250

    –0.00245

    80 800

    VOLT

    AGE

    MEA

    SUR

    EMEN

    T (m

    A)

    SAMPLE COUNT 1716

    7-04

    7

    –0.00140

    –0.00135

    –0.00130

    –0.00125

    –0.00120

    –0.00115

    –0.00110

    –0.00105

    –0.00100

    80 800

    VOLT

    AGE

    MEA

    SURE

    MEN

    T (V

    )

    FREQUENCY (MHz) 1716

    7-04

    5

    –0.00140

    –0.00135

    –0.00130

    –0.00125

    –0.00120

    –0.00115

    –0.00110

    –0.00105

    –0.00100

    80 800

    VOLT

    AGE

    MEA

    SURE

    MEN

    T (V

    )

    SAMPLE COUNT 1716

    7-04

    8

    –0.0020

    –0.0018

    –0.0016

    –0.0014

    –0.0012

    –0.0010

    –0.0008

    80 800

    CUR

    RENT

    MEA

    SURE

    MEN

    T (m

    A)

    FREQUENCY (MHz) 1716

    7-04

    6

    –0.0020

    –0.0018

    –0.0016

    –0.0014

    –0.0012

    –0.0010

    –0.0008

    80 800

    CUR

    RENT

    MEA

    SURE

    MEN

    T (m

    A)

    SAMPLE COUNT 1716

    7-04

    9

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 21/33 −

    図 50. IEC 61000-4-3 試験用セットアップの構成図

    図 51. IEC 61000-4-3 試験用セットアップの写真

    表 10. IEC 61000-4-3 の試験レベルと結果(10V/m の放射 RF イミュニティ)

    Input Mode Input Channel Average During Zap

    Deviation (ppm) Antenna Pass or Fail Min Max Differential Voltage VIN2 to VIN3 −2.729 mV −2.816 mV −2.506 mV 22 × FS Horizontal Pass, Criterion A −2.728 mV −2.819 mV −2.620 mV 11 × FS Vertical Pass, Criterion A Single-Ended Voltage VIN7 −1.249 mV −1.377 mV −1.130 mV −13 × FS Horizontal Pass, Criterion A −1.248 mV −1.359 mV −1.138 mV 11 × FS Vertical Pass, Criterion A Current IIN3 −1.345 µA −1.854 µA −0.978 µA −25 × FSR Horizontal Pass, Criterion A −1.343 µA −1.764 µA −1.001 µA −21 × FSR Vertical Pass, Criterion A

    RF AMPLIFIER

    RF GENERATOR ANDCONTROL SYSTEM

    EUT

    PC ANDMONITORINGSOFTWARE

    3m MEASUREMENT DISTANCE IN A FULL ANECHOIC CHAMBER

    AUXILIARYEQUIPMENT

    BATTERY

    1716

    7-15

    0

    1716

    7-15

    1

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 22/33 −

    放射エミッション

    CISPR 11 に従い、EUT は、10m の電波半無反射室に置かれたグラウンド上 0.8m の回転テーブルの上面に配置されます。テーブルは 360°回転し、放射が最大となる位置を特定します。EUT は、水平偏波または垂直偏波の位置に設定可能な干渉受信アンテナ

    から 10m の距離を置いて配置されます。アンテナは高さ可変のアンテナ用シャフトに取り付けられています。アンテナの高さ

    はグラウンドの上 1m~4m の範囲で可変で、電界強度の最大値を特定できます。EUT は最も厳しいケースに構成されており、アンテナは高さ 1m~4m で調整され、またテーブルは 0°~360°の範囲で回転されて、測定値が最大となる点を検出します。試

    験のレシーバー・システムは準尖頭値検出モードに設定します。

    EUT は 12Vdc のバッテリ・パックで給電します。そのため、補助電源からの放射エミッションはすべて排除できます。

    図 52. エミッション・レベルと周波数の関係、放射エミッション、

    垂直アンテナ偏波

    図 53. エミッション・レベルと周波数の関係、放射エミッション、

    水平アンテナ偏波

    図 54. CISPR 11 試験用セットアップの構成図

    EMIS

    SIO

    N LE

    VEL

    (dBµ

    V/m

    )

    30 100FREQUENCY (MHz)

    1000

    60

    50

    40

    30

    20

    10

    0

    1716

    7-15

    2

    60

    50

    40EM

    ISSI

    ON

    LEVE

    L (d

    BµV/

    m)

    30

    20

    10

    030 100

    FREQUENCY (MHz)1000

    1716

    7-15

    3BATTERY

    TEST RECEIVER

    EUT

    10m

    GROUND PLANE

    1m TO 4mVARIABLE

    SEMIANECHOIC CHAMBER

    1716

    7-15

    4

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 23/33 −

    図 55. CISPR 11 試験用セットアップの写真

    表 11. CISPR 11 重要な周波数の放射エミッション、垂直アンテナ偏波 Frequency (MHz) Result (dBµV) Limit (dBµV) Margin (dB) Height (cm) Antenna Polarity Conditions 140.004 14.8 40 −25.2 1 Vertical Quasi peak 890.712 28.9 47 −18.1 1 Vertical Quasi peak

    表 12. CISPR 11 重要な周波数の放射エミッション、水平アンテナ偏波 Frequency (MHz) Result (dBµV) Limit (dBµV) Margin (dB) Height (cm) Antenna Polarity Conditions 187.216 32.5 40 −7.5 4 Horizontal Quasi peak 201.360 25.6 40 −14.4 2.5 Horizontal Quasi peak 276.256 29.2 47 −17.8 4 Horizontal Quasi peak 567.672 29.7 47 −17.3 1 Horizontal Quasi peak 788.512 36.9 47 −10.1 3 Horizontal Quasi peak

    1716

    7-15

    5

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 24/33 −

    EMC 基板の回路図とアートワーク

    図 56. EMC 基板の回路図(AD4111 および ADuM5411)

    +3.3

    VD

    D

    MC

    U_A

    D_S

    CLK

    MC

    U_A

    D_C

    S

    MC

    U_A

    D_M

    OSI

    MC

    U_A

    D_M

    ISO

    DG

    ND

    +5V

    R2

    GN

    D_A

    DuM

    C17

    4.7n

    F/3K

    V

    VIN

    CO

    M1

    VIN

    02

    VIN

    13

    VIN

    24

    VIN

    35

    RE

    FOU

    T6

    RE

    GC

    AP

    A7

    AVSS 8

    AV

    DD

    9D

    NC

    10V

    BIA

    S–

    11

    XTA

    L112

    XTA

    L2/C

    LKIO

    13

    DO

    UT/

    RD

    Y14

    DIN

    15S

    CLK

    16C

    S17

    ER

    RO

    R18

    SY

    NC

    19

    IOV

    DD

    20

    DGND 21

    RE

    GC

    AP

    D22

    COMPA23COMPB24

    GPO025

    VIN

    426

    VIN

    527

    VIN

    628

    VIN

    729

    IGN

    D0

    33IG

    ND

    132

    IGN

    D2

    31IG

    ND

    330

    IIN0

    34IIN

    135

    IIN2

    36IIN

    337

    GPO138

    RE

    F–39

    RE

    F+40

    EP 41

    U2

    AD

    4111

    1 2

    Y1

    16 M

    Hz

    9.0p

    F

    C29

    DN

    P

    +VD

    D_I

    SO

    R25

    100k

    ΩR

    23 2.2k

    Ω

    AD41

    11_S

    CLK

    AD41

    11_C

    SAD

    4111

    _MO

    SIAD

    4111

    _MIS

    O

    INT_

    RE

    F

    GN

    D_I

    SO

    +VA

    _IS

    O

    GN

    D_I

    SO

    GN

    D_I

    SO

    R41

    +VA

    _IS

    O

    GN

    D_I

    SO

    NC

    1V

    IN2

    NC

    3G

    ND

    4N

    C5

    VO

    UT

    6N

    C7

    TP8

    U3

    AD

    R45

    25A

    RZ

    +VA

    _IS

    O

    C54

    1µF

    GN

    D_I

    SO

    GN

    D_I

    SO

    R15

    1kΩ

    D3

    C21

    4.7n

    F

    GN

    D_I

    SO

    R35

    180Ω

    GN

    D_I

    SO

    R36

    180Ω

    C42

    470p

    F

    GN

    D_I

    SO

    R12

    10kΩ

    GN

    D_A

    DU

    MR9

    16.9

    kΩ+V

    DD

    _IS

    O

    +VA_ISO

    C52

    0.1µ

    F

    GN

    D_I

    SO

    R10

    14kΩ

    DG

    ND

    C11

    10µF

    DG

    ND

    R11

    4.7M

    Ω

    GN

    D_I

    SO

    EA

    RTH

    _GN

    D

    1P

    1M

    PH

    3

    R43

    0Ω 0Ω

    R45

    0ΩR

    44 0Ω

    R26

    100k

    Ω

    R8

    R4

    R6

    33Ω

    33Ω

    33Ω

    33Ω

    R1

    33Ω

    R3

    33Ω

    R5

    33Ω

    R7

    33Ω

    R29 0Ω

    C46

    0.1µ

    FC

    480.

    1µF

    C50

    0.1µ

    F

    C40

    0.1µ

    F

    C39

    0.1µ

    F

    C12

    0.1µ

    FC

    160.

    1µF

    C1

    0.1µ

    FC

    40.

    1µF

    C30

    680p

    F

    C49

    1µF

    C51

    1µF

    C43

    470p

    FC

    4447

    0pF

    C45

    470p

    F

    C14

    10µF

    C5

    10µF

    C19

    4.7n

    F/3k

    V

    L4L3

    F1 F2 F3 F4

    11

    22

    33

    44

    55

    P2

    11

    22

    33

    44

    55

    P3

    11

    22

    33

    44

    55

    P4

    D4

    D5

    D6

    D7

    D8

    D9

    D10

    D11

    R16

    1kΩ

    R17

    1kΩ

    R18

    1kΩ

    R19

    1kΩ

    R20

    1kΩ

    R21

    1kΩ

    R22

    1kΩ

    C38

    DN

    P

    R42 0ΩR38 0Ω

    C53

    10nF

    C55

    10nF

    C47

    10nF

    C41

    10nF

    C13

    10nF

    C2

    10nF

    D12

    R37

    180Ω

    R39

    180Ω

    R40

    180Ω

    R13

    4.7k

    ΩR

    14 4.7k

    ΩD1

    D2

    2 1D

    13

    2 1D

    14

    2 1D

    15

    2 1D

    16

    VD

    D1

    1G

    ND

    12

    VIA

    3V

    IB4

    VIC

    5V

    OD

    6V

    E1

    7N

    IC8

    GN

    D1

    9P

    DIS

    10V

    DD

    P11

    GN

    D1

    12G

    ND

    ISO

    13V I

    SO14

    V SEL

    15G

    ND

    ISO

    16N

    IC17

    VE

    218

    VID

    19V

    OC

    20V

    OB

    21V

    OA

    22G

    ND

    ISO

    23V

    DD

    224

    U1

    AD

    UM

    5411

    BR

    SZ

    R15

    210

    0kΩ

    R15

    310

    0kΩ

    GN

    D_I

    SO

    1 1

    2 2

    JP1

    R34

    180Ω

    R33

    180Ω

    R32

    180Ω

    R31

    180k

    ΩR

    3018

    0ΩR

    2818

    0ΩR

    2718

    R24

    180Ω

    C22

    4.7n

    FC

    234.

    7nF

    C24

    4.7n

    FC

    254.

    7nF

    C26

    4.7n

    FC

    274.

    7nF

    C28

    4.7n

    F

    C20

    4.7n

    FC

    3168

    0pF

    C32

    680p

    FC

    3368

    0pF

    C34

    680p

    FC

    3568

    0pF

    C36

    680p

    FC

    3768

    0pF

    GN

    D_I

    SO

    1TP1

    DG

    ND

    1TP2

    GN

    D_I

    SO

    C17

    21µ

    F

    +VA

    _IS

    O

    R15

    10Ω

    +VA

    _IS

    O

    +VA

    _IS

    O

    +VA

    _IS

    O

    R15

    50Ω

    L1 L2 L15

    L16

    C7

    DN

    PC

    8D

    NP

    C9

    DN

    PC

    6D

    NP

    GN

    D_I

    SO

    GN

    D_I

    SO

    GN

    D_I

    SO

    GN

    D_I

    SO

    GN

    D_I

    SO

    GN

    D_I

    SO

    GN

    D_I

    SO

    GN

    D_I

    SO

    GN

    D_I

    SO

    GN

    D_I

    SO

    17167-050

    AD41

    11_S

    CLK

    AD41

    11_C

    S

    AD41

    11_M

    OSI

    AD41

    11_M

    ISO

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 25/33 −

    図 57. EMC 基板の回路図(MCU およびペリフェラル)

    VBAT_ANA11

    SY

    S_H

    FXTA

    L_IN

    2S

    YS

    _HFX

    TAL_

    OU

    T3

    SY

    S_L

    FXTA

    L_IN

    4S

    YS

    _LFX

    TAL_

    OU

    T5

    VD

    CD

    C_C

    AP

    1N6

    VD

    CD

    C_C

    AP

    1P7

    VBAT_ANA28

    VD

    CD

    C_O

    UT

    9

    VD

    CD

    C_C

    AP

    2N10

    VD

    CD

    C_C

    AP

    2P11

    VLD

    O_O

    UT

    12V

    RE

    F_A

    DC

    13

    VBAT_ADC14

    GND_VREFADC 15

    AD

    C0_

    VIN

    0/G

    PIO

    3516

    AD

    C0_

    VIN

    1/G

    PIO

    3617

    AD

    C0_

    VIN

    2/G

    PIO

    3718

    AD

    C0_

    VIN

    3/G

    PIO

    3819

    AD

    C0_

    VIN

    4/S

    PI2

    _CS

    3/G

    PIO

    3920

    AD

    C0_

    VIN

    5/S

    P10

    _CS

    2/G

    PIO

    4021

    AD

    C0_

    VIN

    6/S

    P10

    _CS

    3/G

    PIO

    4122

    AD

    C0_

    VIN

    7/S

    P12

    _CS

    2/G

    PIO

    4223

    I2C

    0_S

    DA

    /GP

    IO05

    24

    SY

    S_H

    WR

    ST

    25

    I2C

    0_S

    CL/

    GP

    IO04

    26

    GP

    IO07

    /SW

    D0_

    DA

    TA27

    GP

    IO06

    /SW

    D0_

    CLK

    28

    SP

    I1_C

    S0/

    GP

    IO25

    29S

    PI1

    _MIS

    O/G

    PIO

    2430

    SP

    I1_M

    OS

    I/GP

    IO23

    31S

    PI1

    _CLK

    /GP

    IO22

    32S

    PI1

    _CS

    1/S

    YS

    _CLK

    OU

    T/G

    PIO

    43/R

    TC1_

    SS

    133

    VBAT_DIG134

    SP

    T0_A

    D0/

    UA

    RT0

    _SO

    UT_

    EN

    /GP

    IO12

    35S

    PT0

    _AFS

    /GP

    IO32

    36S

    PT0

    _AC

    LK/G

    PIO

    3137

    GP

    IO17

    /SY

    S_B

    MO

    DE

    038

    BP

    R0_

    TON

    E_P

    /SP

    I2_C

    S1/

    GP

    IO09

    39B

    PR

    0_TO

    NE

    _P/G

    PIO

    0840

    TMR

    1_O

    UT/

    GP

    IO27

    41G

    PIO

    2842

    GP

    IO29

    43

    SP

    I0_R

    DY

    /GP

    IO30

    44

    SP

    T0_A

    CN

    V/S

    PI1

    _CS

    2/G

    PIO

    3445

    TRM

    0_O

    UT/

    SP

    I1_R

    DY

    /GP

    IO14

    46

    XIN

    T0_W

    AK

    E/G

    PIO

    1647

    GND_DIG 48

    VBAT_DIG249

    XIN

    T0_W

    AK

    E0/

    GP

    IO15

    50X

    INT0

    _WA

    KE

    2/G

    PIO

    1351

    XIN

    T0_W

    AK

    E3/

    TMR

    2_O

    UT/

    GP

    IO33

    52

    SP

    12_C

    S0/

    GP

    IO21

    53S

    P12

    _MIS

    O/G

    PIO

    2054

    SP

    12_M

    OS

    1/G

    PIO

    1955

    SP

    12_C

    LK/G

    PIO

    1856

    UA

    RT0

    _RX

    /GP

    IO11

    57U

    AR

    T0_T

    X/G

    PIO

    1058

    SP

    I0_C

    S1/

    SY

    S_C

    LKIN

    /SP

    I1_C

    S3/

    GP

    IO26

    59S

    PI0

    _CS

    0/S

    PT0

    _BC

    NV

    /SP

    I2_R

    DY

    /GP

    IO03

    60S

    P10

    _MIS

    O/S

    PT0

    _BD

    0/G

    PIO

    0261

    SP

    10_M

    OS

    I/SP

    T0_B

    FS/G

    PIO

    0162

    SP

    10_C

    LK/S

    PT0

    _BC

    LK/G

    PIO

    0063

    GND_ANA 64

    PAD 65

    U4

    AD

    uCM

    3029

    BC

    PZ

    +3.3

    VD

    D+3

    .3V

    A

    +3.3

    VA

    DG

    ND

    +3.3

    VD

    D

    DG

    ND

    12

    Y2

    N1

    1

    N2

    3G

    ND

    2G

    ND

    4Y

    3

    DG

    ND

    DG

    ND

    C56

    12pF

    DG

    ND

    DG

    ND

    +3.3

    VD

    D

    +3.3

    VD

    D

    VC

    C1

    TRS

    T3

    TDI

    5TM

    S7

    TCLK

    9R

    TCK

    11TD

    O13

    RE

    SE

    T15

    N/C

    17N

    /C19

    VC

    C2

    GN

    D4

    GN

    D6

    GN

    D8

    GN

    D10

    GN

    D12

    GN

    D14

    GN

    D16

    GN

    D18

    GN

    D20

    J1 JATG

    +3.3

    VD

    D

    S2

    D17

    C58

    20pF

    R49 0Ω

    +3.3

    VD

    D

    +3.3

    VD

    D

    0.47

    µF

    DG

    ND

    BM

    OD

    0

    BM

    OD

    0

    RE

    SE

    T

    SW

    CLK

    SW

    DIO

    RX

    DTX

    D

    SW

    CLK

    SW

    DIO

    RXD

    TXD

    RE

    SE

    T

    RE

    SE

    T

    RU

    N

    +3.3

    VD

    D

    STO

    P A

    ND

    UP

    RU

    NS

    TOP

    AN

    D U

    P

    +3.3

    VD

    D

    LED_ERROR

    LED_RUN

    +3.3

    VD

    D

    LED

    _ER

    RO

    RLE

    D_R

    UN

    +3.3

    VD

    D

    DG

    ND

    DG

    ND

    DG

    ND

    DG

    ND

    DG

    ND

    DG

    ND D

    GN

    DD

    GN

    D

    MC

    U_A

    D_S

    CLK

    MC

    U_A

    D_/

    CS

    MC

    U_A

    D_/

    MO

    SI

    MC

    U_A

    D_/

    MIS

    O

    DG

    ND

    R59

    10kΩ

    R6010kΩ

    C73

    10nF

    C74

    10nF

    C75

    10nF

    C79

    10nF

    C80

    10nF

    R47

    100k

    Ω

    R56

    100k

    ΩR

    5810

    0kΩ

    R90

    100k

    ΩR

    9110

    0kΩ

    R93

    R95

    R63

    100k

    Ω

    C66

    10nF

    R80

    100k

    ΩR

    7910

    0kΩ

    C64

    0.1µ

    F

    0.1µ

    F

    R48

    100k

    Ω

    C60

    20pF

    C61

    20pF

    R68

    R70

    R72

    R74

    R97

    R10

    1

    C59

    20pF

    R86

    R50 0Ω

    R51 0Ω

    R52 0Ω

    C57

    12pF

    FLAS

    H_#

    CS0

    FLAS

    H_S

    OFL

    ASH

    _SI

    FLAS

    H_S

    CK

    DG

    ND

    +3.3

    VD

    D

    R10

    310k

    Ω

    +3.3

    VD

    D

    R87

    R88

    R92

    FLAS

    H_#

    WP0

    +3.3

    VD

    D

    R66

    10kΩ

    DG

    ND

    C72

    10nF

    R54

    0Ω R89

    S1

    S3

    S4

    0.47

    µF

    C62

    C63

    C67

    C68

    0.1µ

    FC

    690.

    1µF

    C70

    0.1µ

    F

    C76

    0.1µ

    FC

    770.

    1µF

    C78

    0.1µ

    F

    C65

    0.1µ

    F

    C71 0.1µ

    F

    C81

    0.1µ

    FC

    820.

    1µF

    1 2 3 45678

    U5

    W25

    Q25

    6FV

    +3.3

    VD

    D

    R98

    100k

    Ω

    DG

    ND

    R10

    9

    R10

    40Ω

    R11

    00Ω

    FLAS

    H_#

    CS1

    FLAS

    H_#

    WP1

    D18

    D19

    D20

    D22

    D21

    R11

    249

    R55

    499Ω

    R57

    499Ω

    R46

    499Ω

    R11

    149

    R99

    10kΩ

    R62

    10kΩ

    R53 R64

    R65

    R67

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    R69

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    R71

    R73

    R75

    R76

    R81

    R83

    R77

    R78

    R82

    R84

    R85

    R94

    R96

    R10

    0R

    102

    R10

    5R

    107

    DG

    NDD

    GN

    D

    DG

    ND

    DG

    ND

    R10

    8R

    106

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    10kΩ

    33Ω

    33Ω

    33Ω

    33Ω

    33Ω

    33Ω

    33Ω

    33Ω

    33Ω

    R61

    10kΩ

    DG

    ND

    CS

    1D

    O2

    WP

    3G

    ND

    4D

    I5

    CLK

    6H

    OLD

    7V

    CC

    8

    U6

    W25

    Q25

    6FV

    33Ω

    33Ω

    17167-051

    CS

    DO

    WP

    GN

    DD

    IC

    LKH

    OLD

    VC

    C

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 26/33 −

    図 58. EMC 基板の回路図(電源および通信インターフェース)

    +5V

    _US

    B+3

    .3V

    DD

    D26S2M

    +5V

    _E

    R14

    249

    DG

    ND

    DG

    ND

    DG

    ND

    C13

    01n

    F

    DG

    ND

    DG

    ND

    DG

    ND

    C13

    82.

    2µF

    D27

    SM

    BJ2

    6CA

    C14

    02n

    F

    DG

    ND

    DG

    ND

    DG

    ND

    +3.3

    VA

    +3.3

    VD

    D

    DG

    ND

    DG

    ND

    C14

    710

    nF

    FT23

    2_+3

    .3V

    DG

    ND

    DG

    ND

    TXD

    _IS

    OTX

    D_I

    SO

    R14

    333

    Ω

    TXD

    A1

    B2

    GN

    D 3

    Y4

    VC

    C5

    U16 D

    GN

    DD

    GN

    D

    C15

    410

    nFFT

    232_

    +3.3

    V+5

    V_U

    SB

    FT23

    2_+3

    .3V C

    160

    10nF

    RX

    D_I

    SO

    C15

    510

    nFC

    156

    10nF

    C16

    310

    nF+3

    .3V

    DD

    DG

    ND

    DG

    ND

    DG

    ND

    DG

    ND

    DG

    ND

    +5V

    _US

    B

    TXD

    _IS

    O

    L11

    +5V

    +3.3

    VD

    D

    RX

    DR

    XD

    RX

    D_I

    SO

    RX

    D_I

    SO

    C15

    010

    µF

    DG

    ND

    DG

    ND

    DG

    ND

    DG

    ND

    VCCIO1

    RX

    D2

    R#

    3

    GND 4

    NC 5

    DS

    R#

    6D

    CD

    #7

    CTS

    #8

    CB

    US

    49

    CB

    US

    210

    CB

    US

    311

    NC 12NC 13

    US

    BD

    P14

    US

    BD

    M15

    3V3O

    UT

    16

    GND 17

    RE

    SE

    T#18

    VCC19

    GND 20

    CB

    US

    121

    CB

    US

    022

    NC 23

    AGND 24

    NC 25

    TES

    T26

    OS

    CI

    27O

    SC

    O28

    NC 29

    TXD

    30D

    TR#

    31R

    TS#

    32

    EP PAD

    U18

    FT23

    2RQ

    CO

    MM

    . OP

    TIO

    NJP

    2JP

    3

    DG

    ND

    ISO

    LATE

    D U

    SB

    11

    NO

    N-IS

    OLA

    TED

    US

    B2

    2

    PG

    ND

    1

    41

    2 3T1

    DG

    ND

    DG

    ND

    DG

    ND

    DG

    ND

    DG

    ND

    DG

    ND

    +5V

    C14

    11n

    F

    D28

    L12

    C15

    110

    µF

    C14

    310

    µFC

    145

    10µF

    R14

    533

    Ω

    R14

    433

    Ω

    R15

    033

    Ω

    R14

    933

    Ω

    R14

    833

    Ω

    R14

    61M

    Ω

    A1

    B2

    GN

    D 3

    Y4

    VC

    C5

    U17

    R14

    70Ω

    R14

    10Ω

    VO

    UT

    1V

    OU

    T2

    VO

    UT_

    SE

    N3

    GN

    D4

    EN

    5N

    C6

    VIN

    7V

    IN8

    EP 9

    U14

    AD

    P12

    4AR

    HZ-

    3.3-

    R7

    C13

    32.

    2µF

    C13

    12.

    2µF

    C13

    42.

    2µF

    C13

    62.

    2µF

    C13

    90.

    1µF

    C14

    40.

    1µF

    C14

    60.

    1µF

    C15

    20.

    1µF

    C14

    90.

    1µF

    C14

    80.

    1µF

    C15

    30.

    1µF

    C15

    70.

    1µF

    C15

    80.

    1µF

    C15

    90.

    1µF

    C16

    40.

    1µF

    C13

    20.

    1µF

    C13

    50.

    1µF

    C13

    70.

    1µF

    D29

    EP 9

    VO

    UT

    1V

    OU

    T2

    SE

    NS

    E3

    GN

    D4

    EN

    5S

    S6

    VIN

    7V

    IN8

    U15

    AD

    P71

    42A

    RD

    Z_5.

    0

    L9

    L10

    LI12

    06H

    151R

    -10

    DGND

    11

    22

    33

    44

    55

    P11

    1860

    870

    12

    P9

    HE

    AD

    ER

    2

    PG

    ND

    1C

    142

    3.3n

    F/3k

    V

    EA

    RTH

    _GN

    D

    1

    P10

    MP

    H3

    EA

    RTH

    _GN

    D

    R12

    74.

    7MΩ

    DG

    ND

    DG

    ND

    1 2 3 4 5 6 7

    P12

    US

    B_M

    INI

    +5V

    _US

    B

    DG

    ND

    1

    62

    45

    3

    ES

    D3

    ES

    DA

    6V1S

    C6

    I/O1

    I/O2

    GN

    D3

    I/O4

    GN

    D8

    I/O5

    NC

    7N

    C6

    NC

    9N

    C10

    ES

    D4

    ES

    D70

    04M

    UTA

    R

    C16

    210

    nFC

    161

    10nF

    C16

    510

    µF

    L13

    C16

    60.

    1µF

    C16

    70.

    1µF

    4 1

    23L1

    4

    DGND

    EA

    RTH

    _GN

    DE

    AR

    TH_G

    ND

    C16

    910

    nF

    C10

    33.

    3nF/

    3kV

    DG

    ND

    US

    B1_

    NU

    SB

    1_P

    US

    B2_

    NU

    SB

    2_P

    11

    33

    22

    JP2

    JP3

    11

    33

    22

    JP6

    11

    33

    22

    JP4

    DG

    ND

    C17

    33.

    3nF/

    3kV

    R15

    44.

    7MΩ

    DG

    ND

    17167-052

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 27/33 −

    図 59. レイヤ 1(上面)

    図 60. レイヤ 2(内部グランド・プレーン)

    1716

    7-05

    317

    167-

    054

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 28/33 −

    図 61. レイヤ 3(内部電源プレーン)

    図 62. レイヤ 4(底面)

    1716

    7-05

    517

    167-

    056

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 29/33 −

    図 63. シルクスクリーン上面

    図 64. シルクスクリーン裏面

    1716

    7-05

    717

    167-

    058

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 30/33 −

    オーダー情報 部品表

    表 13. Reference Designator Part Description Value Part Number Farnell Order Code Manufacturer C1, C4, C12, C16, C39, C40,

    C46, C48, C50, C52 Capacitor, ceramic, 0.1 μF, 50 V, X5R, 0402

    0.1 µF GRM155R61H104KE19D FEC-2218856 Murata

    C2, C3, C13, C41, C47, C53, C55, C66, C72, C73, C74, C75, C79, C80, C147, C154, C155, C156, C160, C161, C162, C163, C169

    Capacitor, ceramic, 0.01 μF, 50 V, X5R, 0402

    0.01 µF GRM155R71H102JA01D FEC-2470474 Murata

    C5, C11, C14 Capacitor, ceramic, 10 μF, 10 V, X7R, 0805

    10 µF C2012X7R1A106K125AC FEC-2346934 TDK

    C6, C7, C8, C9 Capacitor, ceramic, 0402

    Do not populate (DNP)

    Not applicable Not applicable Not applicable

    C17, C19 Capacitor, ceramic, 4.7 nF, 2000 V, X7R, 1812

    4.7 nF CC1812KKX7RDBB472 FEC-1284179 Yageo

    C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C27, C28

    Capacitor, ceramic, 4.7 nF, 50 V, C0G, 0402

    4.7 nF GRT155R71H472KE01D FEC-2672129 Murata

    C29, C38 Capacitor, ceramic, 0603

    DNP Not applicable Not applicable Not applicable

    C30, C31, C32, C33, C34, C35, C36, C37

    Capacitor, ceramic, 680 pF, 50 V, X7R, 0402

    680 pF GRT155R71H681KE01D FEC-2672130 Murata

    C42, C43, C44, C45 Capacitor, ceramic, 470 pF, 50 V, C0G, 0402

    470 pF GRM1555C1H471JA01D FEC-8819688 Murata

    C49, C51, C54, C172 Capacitor, ceramic, 1 μF, 16 V, X5R, 0402

    1 µF GRM155R61C105KA12D FEC-2362093 Murata

    C56, C57 Capacitor, ceramic, 12 pF, 50 V, C0G, 0603

    12 pF GRM1885C1H120JA01D FEC-1828907 Murata

    C58, C59, C60, C61 Capacitor, ceramic, 20 pF, 50 V, C0G, 0402

    20 pF MC0402N200J500CT FEC-2627461 Multicomp

    C62, C63 Capacitor, ceramic, 0.47 μF, 50 V, X7R, 0603

    0.47 µF UMK107B7474KA-TR FEC-2779057 Taiyo Yuden

    C64, C65, C67, C68, C69, C70, C71, C76, C77, C78, C81, C82, C132, C135, C137, C139, C144, C146, C148, C149, C152, C153, C157, C158, C159, C164, C166, C167

    Capacitor, ceramic, 0.1 μF, 50 V, X7R, 0603

    0.1 µF MCSH18B104K500CT FEC-1856385 Multicomp

    C103, C142 Capacitor, ceramic, 3300 pF, 3 kV, X7R, 1812

    3.3 nF HV1812Y332KXHATHV FEC-2611555 Vishay

    C130, C141 Capacitor, ceramic, 1000 pF, 50 V, X7R, 1206

    1 nF C1206C102M5RACTU FEC-2678368 KEMET

    C131, C133, C134, C136, C138

    Capacitor, ceramic, 2.2 μF, 50 V, X7R, 0805

    2.2 µF UMK212BB7225KG-T FEC-2779058 Taiyo Yuden

    C140 Capacitor, ceramic, 2000 pF, 50 V, C0G, 0603

    2 nF GRM1885C1H202JA01D FEC-2470480 Murata

    C143, C145, C150, C151, C165

    Capacitor, ceramic, 10 μF, 25 V, X7R, 1210

    10 µF C1210C106K3RACAUTO FEC-2665759 KEMET

    C173 Capacitor, ceramic, 1812

    Not applicable Not applicable Not applicable Not Applicable

  • アプリケーション・ノート AN-1572

    Rev. 0 − 31/33 −

    Reference Designator Part Description Value Part Number Farnell Order Code Manufacturer D1, D2 Light emitting diode

    (LED), yellow, 0603, surface mount device (SMD)

    LED TLMY1000-GS08 FEC-1328310 Vishay

    D12, D21 LED, red, 0603, SMD LED TLMS1000-GS08 FEC-1328308 Vishay D18, D19, D20, D22, D29 LED, green, 0603, SMD LED KPT-1608LVZGCK FEC-2610409 Kingbright D13, D14, D15, D16 TVS diode, 10 V,

    19.6 V, Subminiature Version A (SMA)

    TVS SMA6J10A-TR Digi-Key 497-5915-1-ND

    STMicroelectronics

    D17 Diode, general-purpose, 75 V, 150 mA, SOD123

    1N4148 1N4148W-E3-08 FEC-2433353 Vishay

    D26 Diode, general-purpose, 1 kV, 2 A, DO214AA

    S2M S2M FEC-2677413 Taiwan Semiconductor

    D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10, D11

    TVS diode, 33 V, 69.7 V, SMA

    TVS SMAJ33CA-TR FEC-9802843 STMicroelectronics

    D27, D28 TVS diode, 26 V, 42.1 V, DO214AA

    TVS SMBJ26CA FEC-1749366 STMicroelectronics

    D13, D14, D15, D16 TVS diode, 10 V, 19.6 V, SMA

    TVS SMA6J10A-TR Digi-Key 497-5915-1-ND

    STMicroelectronics

    ESD3 TVS diode, 5.25 V, SOT23-6

    ESD ESDA6V1SC6 FEC-9802274 STMicroelectronics

    ESD4 TVS diode, 5 V, 10 V, 10UDFN

    ESD ESD7004MUTAG FEC-1961708 ON Semiconductor

    F1, F2, F3, F4 Positive temperature coefficient (PTC), reset fuse, 30 V, 50 mA, 1210

    Fuse MF-USMF005-2 FEC-2309134 Bourns

    J1 Connected header, 20 position, gold

    Joint Action Test Group (JATG)

    5103308-5 FEC-2452432 TE Connectivity

    JP1 2 Pin (2x1), 0.1", header JP2 M20-9990245 FEC-1022245 Harwin JP2, JP4, JP6 3 Pin (3x1), 0.1", header JP3 M20-9990345 FEC-1022248 Harwin INSERTED TO JP1, JP2, JP4,

    JP6 2 Pin (2x1), 0.1", shorting block

    Not applicable M7566-05 FEC-150411 Harwin

    L1, L2, L3, L4, L15, L16 Ferrite bead, 1.8 kΩ, 0402 1 line

    1.8 kΩ BLM15HD182SN1D FEC-1515786 Murata

    L9, L10, L11, L12, L13 Ferrite bead, 150 Ω, 1206, 1 line

    150 Ω LI1206H151R-10 FEC-2292444 Laird Technologies

    L14 USB, common-mode filter, 0805

    Filter 0805USB-502MLB FEC-2458105 Coilcraft

    P1, P10 Mounting hole, 3 mm diameter

    Not applicable Not applicable Not applicable Not applicable

    P2, P3, P4, P11 Terminal block header, 5 position, 90°, 3.81 mm

    CON5 1860870 Digi-Key 277-11004-ND

    Phoenix Contact

    P9 Terminal block, 2 position, 3.81 mm, PCB, green

    CON2 1727010 FEC-3704579 Phoenix Contact

    P12 Connected receipt, mini USB 2.0, 5 position

    CON5 UX60SC-MB-5S8 FEC-2300433 Hirose (HRS)

    R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8

    Resisto