レールtoレール出力、MSOPパッケージのJFET入力計装アンプ

特長低入力電流入力バイアス電流（Bグレード）：10pA（max）入力オフセット電流（Bグレード）：0.6pA（max）

高CMRR100dB CMRR（min）、G＝10（Bグレード）5kHzまで80dB CMRR（min）、G＝1（Bグレード）

優れたAC仕様と低消費電力帯域幅：1.5MHz（G＝1）入力ノイズ：14nV/ （1kHz）スルーレート：2V/µs無負荷時電源電流：750µA（max）

汎用MSOPパッケージレールtoレール出力負側電源レール以下までの入力電圧範囲ESD保護：4kV単電源：4.5～36V両電源：±2.25～±18V1本の抵抗によるゲイン設定（G＝1～1000）

アプリケーション医療機器高精度のデータ・アクイジショントランスデューサ・インターフェース

ピン配置

図1

図2. 入力バイアス電流とオフセット電流の温度特性

10n

1n

100p

10p

1p

0.1p

–50 150

3 075

- 905

9

温度（℃）

入力バイアス電流（A）

–25 0 25 50 75 100 125

IOS

IBIAS

上面図（実寸ではありません） 30

75-9

005

–IN 1

RG 2

RG 3

+IN 4

+VS8

VOUT7

REF6

–VS5

AD8220

Hz

概要AD8220は、MSOPパッケージで提供される初の単電源JFET入力計装アンプです。高性能な携帯型計測器のニーズに応えるべく設計されたAD8220の最小同相ノイズ除去比（CMRR）は、DCにおいて86dBで、G＝1では5kHz時に80dBとなっています。最大入力バイアス電流は10pAで、一般には工業用温度範囲の全域で300pA未満です。JFET入力であるにもかかわらず、ノイズ・コーナーの周波数はわずか10Hz（typ）です。

ミックスド・シグナル処理の普及とともに、各システムで要求される電源の数が増えていますが、AD8220はこの問題を緩和するように設計されています。AD8220は、±18Vの両電源と＋5Vの単電源で動作します。レールtoレール出力段では、携帯型アプリケーションに共通な低電源電圧でのダイナミック・レンジを最大限に拡張します。5V単電源で動作できるため、高電圧の両電源を使用する必要がありません。無負荷時電流は750µA（max）で、バッテリ駆動のデバイスに最適です。

AD8220

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。© 2006–2007 Analog Devices, Inc. All rights reserved.

ゲインは、1本の抵抗により1～1000の範囲で設定できます。ゲインが増加すると、同相ノイズ除去も増加します。小信号の読出し時に高いCMRRを必要とする測定では、AD8220に大きなゲインを設定することを推奨します。

リファレンス・ピンを使用することにより出力電圧を調整できます。この機能はA/Dコンバータ（ADC）とインターフェースをとるときに便利です。

AD8220は、SOICのおよそ半分のボード面積のMSOPパッケージを採用しています。性能は－40～＋85℃の工業用温度範囲で仕様規定しています。

AD8220

特長 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1アプリケーション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1ピン配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1改訂履歴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3絶対最大定格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8ESDに関する注意. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

ピン配置と機能の説明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9代表的な性能特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10動作原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19ゲイン選択. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20レイアウト. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

改訂履歴5/07――Rev. 0 to Rev. AChanges to Table 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Changes to Table 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Changes to Table 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Changes to Figure 6 and Figure 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Changes to Figure 23 and Figure 24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Changes to Theory of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Changes to Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Changes to Ordering Guide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

リファレンス端子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21電源の安定化とバイパス. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21入力バイアス電流のリターン・パス. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21入力保護. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21RF干渉 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22同相入力電圧範囲. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22ADCの駆動 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

アプリケーション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23ACカップリングの計装アンプ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23差動出力. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23心電図のシグナル・コンディショニング. . . . . . . . . . . . . . . 25

外形寸法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26オーダー・ガイド. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

4/06――Revision 0: Initial Version

目次

― 2 ― REV. A

仕様特に指定のない限り、VS＋＝＋15V、VS－＝－15V、VREF＝0V、TA＝＋25℃、G＝1、RL＝2kΩ1。

表1

Aグレード Bグレードパラメータ テスト条件 Min Typ Max Min Typ Max 単位

同相ノイズ除去比（CMRR）

CMRR（DC～60Hz、1kΩの信号源不平衡時） VCM＝±10V

G＝1 78 86 dB

G＝10 94 100 dB

G＝100 94 100 dB

G＝1000 94 100 dB

CMRR（5kHz） VCM＝±10V

G＝1 74 80 dB

G＝10 84 90 dB

G＝100 84 90 dB

G＝1000 84 90 dB

ノイズ RTIノイズ＝√(eni2＋(eno/G)2)

電圧ノイズ（1kHz）

入力電圧ノイズ（eni） VIN＋、VIN－＝0V 14 14 17 nV

出力電圧ノイズ（eno） VIN＋、VIN－＝0V 90 90 100 nV

RTI（0.1～10Hz）

G＝1 5 5 µVp-p

G＝1000 0.8 0.8 µVp-p

電流ノイズ f＝1kHz 1 1 fA/

電圧オフセット VOS＝VOSI＋VOSO/G

入力オフセット（VOSI） 250 125 µV

平均TC T＝－40～＋85℃ 10 5 µV/℃

出力オフセット（VOSO） 750 500 µV

平均TC T＝－40～＋85℃ 10 5 µV/℃

電源対オフセットRTI VS＝±5～±15V（PSR）

G＝1 86 86 dB

G＝10 96 100 dB

G＝100 96 100 dB

G＝1000 96 100 dB

入力電流

入力バイアス電流 25 10 pA

全温度範囲 T＝－40～＋85℃ 300 300 pA

入力オフセット電流 2 0.6 pA

全温度範囲 T＝－40～＋85℃ 5 5 pA

ダイナミック応答

小信号帯域幅－3dB

G＝1 1500 1500 kHz

G＝10 800 800 kHz

G＝100 120 120 kHz

G＝1000 14 14 kHz

Hz

Hz

Hz

AD8220

REV. A ― 3 ―

AD8220

Aグレード Bグレードパラメータ テスト条件 Min Typ Max Min Typ Max 単位

セトリング時間（0.01％） 10Vステップ

G＝1 5 5 µs

G＝10 4.3 4.3 µs

G＝100 8.1 8.1 µs

G＝1000 58 58 µs

セトリング時間（0.001％）10Vステップ

G＝1 6 6 µs

G＝10 4.6 4.6 µs

G＝100 9.6 9.6 µs

G＝1000 74 74 µs

スルーレート

G＝1～100 2 2 V/µs

ゲイン G＝1＋（49.4kΩ/RG）

ゲイン・レンジ 1 1000 1 1000 V/V

ゲイン誤差 VOUT＝±10V

G＝1 0.06 0.04 %

G＝10 0.3 0.2 %

G＝100 0.3 0.2 %

G＝1000 0.3 0.2 %

ゲイン非直線性 VOUT＝－10～＋10V

G＝1 RL＝10kΩ 10 15 10 15 ppm

G＝10 RL＝10kΩ 5 10 5 10 ppm

G＝100 RL＝10kΩ 30 60 30 60 ppm

G＝1000 RL＝10kΩ 400 500 400 500 ppm

G＝1 RL＝2kΩ 10 15 10 15 ppm

G＝10 RL＝2kΩ 10 15 10 15 ppm

G＝100 RL＝2kΩ 50 75 50 75 ppm

ゲインの温度特性

G＝1 3 10 2 5 ppm/℃

G＞10 －50 －50 ppm/℃

入力

インピーダンス（ピンからグラウンド）2 104||5 104||5 GΩ||pF

入力動作電圧範囲3 両電源では －VS－0.1 ＋VS－2 －VS－0.1 ＋VS－2 VVS＝±2.25～±18V

温度範囲 T＝－40～＋85℃ －VS－0.1 ＋VS－2.1 －VS－0.1 ＋VS－2.1 V

出力

出力振幅 RL＝2kΩ －14.3 ＋14.3 －14.3 ＋14.3 V

温度範囲 T＝－40～＋85℃ －14.3 ＋14.1 －14.3 ＋14.1 V

出力振幅 RL＝10kΩ －14.7 ＋14.7 －14.7 ＋14.7 V

温度範囲 T＝－40～＋85℃ －14.6 ＋14.6 －14.6 ＋14.6 V

短絡電流 15 15 mA

リファレンス入力

RIN 40 40 kΩ

IIN VIN＋、VIN－＝0V 70 70 µA

電圧範囲 －VS ＋VS －VS ＋VS V

出力までのゲイン 1±0.0001 1±0.0001 V/V

― 4 ― REV. A

Aグレード Bグレードパラメータ テスト条件 Min Typ Max Min Typ Max 単位

電源

動作電圧範囲 ±2.254 ±18 ±2.254 ±18 V

無負荷時電源電流 750 750 µA

温度特性 T＝－40～＋85℃ 850 850 µA

温度範囲

規定性能 －40 ＋85 －40 ＋85 ℃

動作時5 －40 ＋125 －40 ＋125 ℃

1 出力が4mA以上シンクする場合、リンギングを防止するために47pFのコンデンサを負荷と並行に使用してください。コンデンサを使用しない場合、これよりも大きな負荷（10kΩなど）を使用してください。

2 差動および同相入力インピーダンスは、次のようにピン・インピーダンスから計算できます。ZDIFF＝2（ZPIN）; ZCM＝ZPIN/2。3 AD8220は負側電源を1ダイオード・ドロップだけ下回る電圧まで動作できますが、バイアス電流は急激に増加します。入力電圧範囲は、入力バイアス電流が仕様に収まる最大許容電圧を反映します。

4 この電源電圧において、入力同相電圧が入力電圧範囲の仕様に収まるようにします。5 AD8220は－40～＋125℃で特性付けられています。この温度範囲の予測動作については、「代表的な性能特性」を参照してください。

特に指定のない限り、VS＋＝＋5V、VS－＝0V、VREF＝2.5V、TA＝＋25℃、G＝1、RL＝2kΩ1。

表2

Aグレード Bグレードパラメータ テスト条件 Min Typ Max Min Typ Max 単位

同相ノイズ除去比（CMRR）

CMRR（DC～60Hz、 VCM＝0～2.5V1kΩの信号源不平衡時）

G＝1 78 86 dB

G＝10 94 100 dB

G＝100 94 100 dB

G＝1000 94 100 dB

CMRR（5kHz） VCM＝0～2.5V

G＝1 74 80 dB

G＝10 84 90 dB

G＝100 84 90 dB

G＝1000 84 90 dB

ノイズ RTIノイズ＝√(eni2＋(eno/G)2)

電圧ノイズ（1kHz） VS＝±2.5V

入力電圧ノイズ（eni） VIN＋、VIN－＝0V、VREF＝0V 14 14 17 nV

出力電圧ノイズ（eno） VIN＋、VIN－＝0V、VREF＝0V 90 90 100 nV

RTI（0.1～10Hz）

G＝1 5 5 µVp-p

G＝1000 0.8 0.8 µVp-p

電流ノイズ f＝1kHz 1 1 fA/

電圧オフセット VOS＝VOSI＋VOSO/G

入力オフセット（VOSI） 300 200 µV

平均TC T＝－40～＋85℃ 10 5 µV/℃

出力オフセット（VOSO） 800 600 µV

平均TC T＝－40～＋85℃ 10 5 µV/℃

電源対オフセットRTI（PSR）

G＝1 86 86 dB

G＝10 96 100 dB

G＝100 96 100 dB

G＝1000 96 100 dB

Hz

Hz

Hz

AD8220

REV. A ― 5 ―

AD8220

Aグレード Bグレードパラメータ テスト条件 Min Typ Max Min Typ Max 単位

入力電流

入力バイアス電流 25 10 pA

全温度範囲 T＝－40～＋85℃ 300 300 pA

入力オフセット電流 2 0.6 pA

全温度範囲 T＝－40～＋85℃ 5 5 pA

ダイナミック応答

小信号帯域幅－3dB

G＝1 1500 1500 kHz

G＝10 800 800 kHz

G＝100 120 120 kHz

G＝1000 14 14 kHz

セトリング時間（0.01％）

G＝1 3Vステップ 2.5 2.5 µs

G＝10 4Vステップ 2.5 2.5 µs

G＝100 4Vステップ 7.5 7.5 µs

G＝1000 4Vステップ 30 30 µs

セトリング時間（0.001％）

G＝1 3Vステップ 3.5 3.5 µs

G＝10 4Vステップ 3.5 3.5 µs

G＝100 4Vステップ 8.5 8.5 µs

G＝1000 4Vステップ 37 37 µs

スルーレート

G＝1～100 2 2 V/µs

ゲイン G＝1（49.4kΩ/RG）

ゲイン・レンジ 1 1000 1 1000 V/V

ゲイン誤差 VOUT＝0.3～2.9V（G＝1）

VOUT＝0.3～3.8V（G＞1）

G＝1 0.06 0.04 %

G＝10 0.3 0.2 %

G＝100 0.3 0.2 %

G＝1000 0.3 0.2 %

非直線性 VOUT＝0.3～2.9V（G＝1）

VOUT＝0.3～3.8V（G＞1）

G＝1 RL＝10kΩ 35 50 35 50 ppm

G＝10 RL＝10kΩ 35 50 35 50 ppm

G＝100 RL＝10kΩ 50 75 50 75 ppm

G＝1000 RL＝10kΩ 650 750 650 750 ppm

G＝1 RL＝2kΩ 35 50 35 50 ppm

G＝10 RL＝2kΩ 35 50 35 50 ppm

G＝100 RL＝2kΩ 50 75 50 75 ppm

ゲインの温度特性

G＝1 3 10 2 5 ppm/℃

G＞10 －50 －50 ppm/℃

― 6 ― REV. A

Aグレード Bグレードパラメータ テスト条件 Min Typ Max Min Typ Max 単位

入力

インピーダンス（ピンからグラウンド）2 104||6 104||6 GΩ||pF

入力電圧範囲3 －0.1 ＋VS－2 －0.1 ＋VS－2 V

温度特性 T＝－40～＋85℃ －0.1 ＋VS－2.1 －0.1 ＋VS－2.1 V

出力

出力振幅 RL＝2kΩ 0.25 4.75 0.25 4.75 V

温度特性 T＝－40～＋85℃ 0.3 4.70 0.3 4.70 V

出力振幅 RL＝10kΩ 0.15 4.85 0.15 4.85 V

温度特性 T＝－40～＋85℃ 0.2 4.80 0.2 4.80 V

短絡電流 15 15 mA

リファレンス入力

RIN 40 40 kΩ

IIN VIN＋、VIN－＝0V 70 70 µA

電圧範囲 －VS ＋VS －VS ＋VS V

出力までのゲイン 1±0.0001 1±0.0001 V/V

電源

動作電圧範囲 ＋4.5 ＋36 ＋4.5 ＋36 V

無負荷時電源電流 750 750 µA

温度特性 T＝－40～＋85℃ 850 850 µA

温度範囲

規定性能 －40 ＋85 －40 ＋85 ℃

動作時4 －40 ＋125 －40 ＋125 ℃

1 出力が4mA以上シンクする場合、リンギングを防止するために47pFのコンデンサを負荷と並行に使用してください。コンデンサを使用しない場合、これよりも大きな負荷（10kWなど）を使用してください。

2 差動および同相入力インピーダンスは、次のようにピン・インピーダンスから計算できます。ZDIFF＝2（ZPIN）; ZCM＝ZPIN/2。3 AD8220は負側電源を1ダイオード・ドロップだけ下回る電圧まで動作できますが、バイアス電流は急激に増加します。入力電圧範囲は、入力バイアス電流が仕様に収まる最大許容電圧を反映します。

4 AD8220は－40～＋125℃で特性付けられています。この温度範囲の予測動作については、「代表的な性能特性」を参照してください。

AD8220

REV. A ― 7 ―

AD8220

絶対最大定格表3

パラメータ 定格値

電源電圧 ±18V

消費電力 図3を参照

出力短絡電流 無期限1

入力電圧（同相） ±Vs

差動入力電圧 ±Vs

保存温度 －65～＋125℃

動作温度範囲2 －40～＋125℃

ピン温度範囲（ハンダ処理、10秒） 300℃

ジャンクション温度 140℃

θJA（4層JEDEC規格ボード） 135℃/W

パッケージのガラス遷移温度 140℃

ESD（人体モデル） 4kV

ESD（デバイス帯電モデル） 1kV

ESD（マシン・モデル） 0.4kV

1 負荷は電源電圧の1/2を基準にすると想定します。2 仕様性能を得るための温度は－40～＋85℃です。＋125℃までの性能については「代表的な性能特性」を参照してください。

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。

図3は、パッケージでの最大安全消費電力と、4層JEDEC規格ボードでのMSOPの周囲温度との関係を示します。θJAの値は近似値です。

図3. 周囲温度 対 最大消費電力

ESDに関する注意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。

2.00

0–40 120

07 53

-90 4

5

1.75

1.50

1.25

1.00

0.75

0.50

0.25

–20 0 20 40 60 80 100

周囲温度（℃）

最大消費電力（W）

― 8 ― REV. A

ピン配置と機能の説明

図4. ピン配置

表4. ピン機能の説明

ピン番号 記号 説明

1 －IN 負側入力端子（真の差動入力）

2、3 RG ゲイン設定端子（RGピンを隔てて抵抗を配置）

4 ＋IN 正側入力端子（真の差動入力）

5 －VS 負側電源端子

6 REF リファレンス電圧端子（低インピーダンス電圧源によりこの端子を駆動して出力をレベル・シフト）

7 VOUT 出力端子

8 ＋VS 正側電源端子3 0

75-9

005

–IN 1

RG 2

RG 3

+IN 4

+VS8

VOUT7

REF6

–VS5

AD8220

上面図（実寸ではありません）

AD8220

REV. A ― 9 ―

AD8220

― 10 ― REV. A

0

3075

-906

0

CMRR (µV/V)

ユニット数

1200

1000

800

600

400

200

–40 –20 0 20 40 0

3 075

-906

3

IBIAS (pA)

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0 1 2 3 4 5

ユニット数

図5. CMRRの代表的な分布（G＝1） 図8. 入力バイアス電流の代表的な分布

0

3075

-960

1

VOSI (µV)

1000

800

600

400

200

–200 –100 0 100 200

ユニット数

0

3075

-906

4

IOS (pA)

1200

1000

800

600

400

200

–0.2 –0.1 0 0.1 0.2

ユニット数

図6. 入力オフセット電圧の代表的な分布 図9. 入力オフセット電流の代表的な分布

0

3075

-960

2

1000

800

600

400

200

–1000 –500 0 500 1000

ユニット数

VOSI (µV)

1000

11 1

07 53

- 904

2

/V

n（

H z ）

00k10 100 1k 10k

10

100

ゲイン＝100の帯域幅ロールオフ

ゲイン＝1

ゲイン＝10

ゲイン＝100／ゲイン＝1000

ゲイン＝1000の帯域幅ロールオフ

周波数（Hz）

電圧ノイズRTI

図7. 出力オフセット電圧の代表的な分布 図10. 電圧スペクトル密度の周波数特性

代表的な性能特性

AD8220

REV. A ― 11 ―

XX

XXXX XX

0753

-902

4

XXX (X)

X(

XX

X)

1s/DIV5µV/DIV

150

101 1

0753

-903

5

PS

RR

( d

)B

M10 100 1k 10k 100k

130

110

90

70

50

30

帯域幅限界

ゲイン＝1

ゲイン＝10

ゲイン＝100

ゲイン＝1000

周波数（Hz）

図11. 0.1～10HzのRTI電圧ノイズ（G＝1） 図14. 正のPSRRの周波数特性（RTI）

XX

XXXX XX

075 3

-902

5

XXX (X)

X(

XX

X)

1s/DIV1µV/DIV

150

101 1

0753

-904

0

PS

RR

( d

)B

M10 100 1k 10k 100k

130

110

90

70

50

30

ゲイン＝1

ゲイン＝10

ゲイン＝100

ゲイン＝1000

周波数（Hz）

図12. 0.1～10HzのRTI電圧ノイズ（G＝1000） 図15. 負のPSRRの周波数特性（RTI）

8

00.1 1k

0753

- 90 0

9

時間（秒）

ΔV

SO

Iµ (

)V

1 10 100

7

6

5

4

3

2

1

–1

1

3

5

7

9

–16 16

3 075

-950

0

–12 –8 –4 0 4 8 12–0.5

–0.4

–0.3

–0.2

–0.1

0

0.1

0.2

0.3

入力オフセット電流±5

–15.1V

–5.1V

入力オフセット電流±15

入力バイアス電流±5入力バイアス

電流±15

同相電圧（V）

入力バイアス電流（pA）

入力オフセット電流（pA）

図13. ウォームアップ時間 対 入力オフセット電圧の変化

図16. 同相電圧 対 入力バイアス／オフセット電流

AD8220

― 12 ― REV. A

10n

1n

100p

10p

1p

0.1p

–50 150

3075

-905

9

–25 0 25 50 75 100 125

IOS

IBIAS

温度（℃）

入力バイアス電流（A）

160

401 100k

0753

-905

1

MC

RR

( d

)B

140

120

100

80

60

ゲイン＝1ゲイン＝10

ゲイン＝1000

帯域幅限界

ゲイン＝100

10 100 1k 10k

周波数（Hz）

図17. 入力バイアス電流とオフセット電流の温度特性（VS＝±15V、VREF＝0V）

図20. CMRRの周波数特性（1kΩの信号源不平衡時）

10n

1n

100p

10p

1p

0.1p

–50 150

3075

-906

5

–25 0 25 50 75 100 125

IOS

IBIAS

温度（℃）

電流（A）

10

–10–50 130

0753

-903

4

ΔM

C (

RR

µ/

V)

V

8

6

4

2

0

–2

–4

–6

–8

–30 –10 10 30 50 70 90 110

温度（℃）

図18. 入力バイアス電流とオフセット電流の温度特性（VS＝＋5V、VREF＝2.5V）

図21. CMRRの変化の温度特性（G＝1）

160

4010 100k

0753

-902

3

MC

RR

( d

)B

100 1k 10k

140

120

100

80

60

ゲイン＝1

ゲイン＝10

ゲイン＝100

ゲイン＝1000

帯域幅限界

周波数（Hz）

70

–40100 10M

0753

- 902

2

1k 10k 100k 1M

60

50

40

30

20

10

0

–10

–20

–30

ゲイン＝1

ゲイン＝10

ゲイン＝100

ゲイン＝1000

周波数（Hz）

ゲイン（dB）

図19. CMRRの周波数特性 図22. ゲインの周波数特性

AD8220

REV. A ― 13 ―

3075

-9206

出力電圧（V）

–8–10 –6 –4 –2 0 2 4 6 8 10

RLOAD = 2kΩ

RLOAD = 10kΩ

VS = ±15V

非直線性（5ppm/DIV）

3075

-9209

–8–10 –6 –4 –2 0 2 4 6 8 10

RLOAD = 2kΩ

RLOAD = 10kΩ

VS = ±15V

出力電圧（V）

非直線性（500ppm/DIV）

図23. ゲイン非直線性（G＝1） 図26. ゲイン非直線性（G＝1000）30

75-9

207

–8–10 –6 –4 –2 0 2 4 6 8 10

RLOAD = 2kΩ

RLOAD = 10kΩ

VS = ±15V

非直線性（5ppm/DIV）

出力電圧（V）

18

–18–16 16

0753

-903

7

12

6

0

–6

–12

–12 –8 –4 0 4 8 12

–15.3V

+13V

±15V 電源

±5V 電源

+14.9V、–8.3V

+14.9V、+5.5V

+4.95V、–3.3V

+4.95V、+0.6V

–14.8V、+5.5V

–14.8V、–8.3V

–4.8V、–3.3V

–4.8V、+0.6V

–5.3V

+3V

出力電圧（V）

入力同相電圧（V）

図24. ゲイン非直線性（G＝10） 図27. 出力電圧 対 入力同相電圧範囲（G＝1、VREF＝0V）

3075

-9208

–8–10 –6 –4 –2 0 2 4 6 8 10

RLOAD = 2kΩ

RLOAD = 10kΩ

VS = ±15V

出力電圧（V）

非直線性（50ppm/DIV）

0 1 2 3 4 5

4

–1–1 6

0753

-903

6

3

2

1

0

–0.3V

+3V

+4.9V、+0.5V

+4.9V、+1.7V

+5V 単電源VREF = +2.5V

+0.1V、+0.5V

+0.1V、+1.7V

出力電圧（V）

入力同相電圧（V）

図25. ゲイン非直線性（G＝100） 図28. 出力電圧 対 入力同相電圧範囲（G＝1、VS＝＋5V、VREF＝2.5V）

AD8220

― 14 ― REV. A

18

–18–16 16

0753

- 903

9

12

6

0

–6

–12

–12 –8 –4 0 4 8 12

+13V

–15.3V

±15V 電源

+14.9V、–9V

+14.9V、+5.4V

+4.9V、+0.5V

+4.9V、–4.1V

–4.9V、+0.4V

–4.9V、–4.1V

–5.3V

+3V

–14.8V、–9V

–14.9V、+5.4V

±5V電源

出力電圧（V）

入力同相電圧（V）

VS+

VS–2 1

0753

-905

3

8

–1

–2

–3

–4

+4

+3

+2

+1

4 6 8 10 12 14 16

–40°C+25°C

+125°C

+85°C

–40°C+25°C+85°C+125°C

両電源電圧（±V）

電源電圧を基準にした出力電圧振幅（V）

図29. 出力電圧 対 入力同相電圧範囲（G＝100、VREF＝0V）

図32. 電源電圧 対 出力電圧振幅（RL＝2kΩ、G＝10、VREF＝0V）

0 1 2 3 4 5

4

–1–1 6

0753

-903

8

3

2

1

0

+3V

–0.3V

+4.9V、+1.7V

+4.9V、–0.5V

+0.1V、+1.7V

+0.1V、–0.5V

+5V 単電源VREF = +2.5V

出力電圧（V）

入力同相電圧（V）

VS+

VS–2 1

0753

-905

4

8

–0.2

–0.4

+0.4

+0.2

4 6 8 10 12 14 16

+85°C+125°C +25°C –40°C

–40°C+25°C+85°C

+125°C

両電源電圧（±V）

電源電圧を基準にした出力電圧振幅（V）

図30. 出力電圧 対 入力同相電圧範囲（G＝100、VS＝＋5V、VREF＝2.5V）

図33. 電源電圧 対 出力電圧振幅（RL＝10kΩ、G＝10、VREF＝0V）

VS+

–12 18

07 53

-905

2

–1

–2

+1

VS–

4 6 8 10 12 14 16

–40°C+125°C

+25°C+85°C

+25°C–40°C

注1. AD8220は負側電源を1VBEだけ下回るまで 動作できますが、バイアス電流は急激に増加 します。

+85°C +125°C

電源電圧（V）

入力電圧限界（V）

15

–15100 10k

3075

-905

5

RLOAD (Ω)

1k

10

5

0

–5

–10

+125°C

+85°C

+25°C

–40°C

+125°C

+85°C

+25°C

–40°C

出力電圧振幅（V）

図31. 電源電圧 対 入力電圧限界（G＝1、VREF＝0V）

図34. 負荷抵抗 対 出力電圧振幅（VS＝±15V、VREF＝0V）

AD8220

REV. A ― 15 ―

5

0100 10k

3075

-905

6

RLOAD (Ω)

1k

4

3

2

1

–40°C

–40°C

+125°C

+125°C

+25°C

+25°C

+85°C

+85°C

出力電圧振幅（V）

XX

XXXX XX

0753

-901

8

XXX (X)

5µs/DIV20mV/DIV

100pF47pF

無負荷

図35. 負荷抵抗 対 出力電圧振幅（VS＝＋5V、VREF＝2.5V）

図38. さまざまな容量性負荷に対する小信号パルス応答（VS＝±15V、VREF＝0V）

VS+

VS–0 16

3075

-905

7

IOUT (mA)

–1

–2

–3

–4

+4

+3

+2

+1

2 4 6 8 10 12 14

–40°C

+125°C +85°C+25°C

–40°C

+25°C+85°C+125°C

電源電圧を基準にした出力電圧振幅（V）

XX

XXXX XX

07 53

-901

9

XXX (X)

X(

XX

X)

5µs/DIV20mV/DIV

100pF47pF

無負荷

図36. 出力電流 対 出力電圧振幅（VS＝±15V、VREF＝0V）

図39. さまざまな容量性負荷に対する小信号パルス応答（VS＝＋5V、VREF＝2.5V）

VS+

VS–0 16

3075

-905

8

IOUT (mA)

–1

–2

+2

+1

2 4 6 8 10 12 14

–40°C

+125°C+85°C

+25°C

+125°C

+25°C+85°C

電源電圧を基準にした出力電圧振幅（V）

35

0100 10M

0753

-902

1

1k 10k 100k 1M

30

25

20

15

10

5

GAIN = 1

GAIN = 10、100、1000

周波数（Hz）

出力電圧振幅（Vp-p）

図37. 出力電流 対 出力電圧振幅（VS＝＋5V、VREF＝2.5V）

図40. 大信号周波数応答 対 出力電圧振幅

AD8220

― 16 ― REV. A

XX

XXXX XX

07 53

-904

6

XXX (X)

X(

XX

X)

20µs/DIV

0.01％まで5µs0.001％まで6µs

5V/DIV

0.002%/DIV

XX

XXXX XX

0753

-904

9

XXX (X)

X(

XX

X)

200µs/DIV

0.002%/DIV

5V/DIV

0.01％まで58µs0.001％まで74µs

図41. 大信号パルス応答とセトリング時間（G＝1、RL＝10kΩ、VS＝±15V、VREF＝0V）

図44. 大信号パルス応答とセトリング時間（G＝1000、RL＝10kΩ、VS＝±15V、VREF＝0V）

XX

XXXX XX

0753

-904

7

XXX (X)

X(

XX

X)

20µs/DIV

5V/DIV

0.002%/DIV0.01％まで4.3µs0.001％まで4.6µs

307 5

-901

4

XXX

XX

X

4µs/DIV

20mV/DIV

図42. 大信号パルス応答とセトリング時間（G＝10、RL＝10kΩ、VS＝±15V、VREF＝0V）

図45. 小信号パルス応答（G＝1、RL＝2kΩ、CL＝100pF、VS＝±15V、VREF＝0V）

XX

XXXX XX

07 53

-904

8

XXX (X)

X(

XX

X)

20µs/DIV

0.002%/DIV

5V/DIV

0.01％まで8.1µs0.001％まで9.6µs

307 5

-901

4

XXX

XX

X

4µs/DIV

20mV/DIV

図43. 大信号パルス応答とセトリング時間（G＝100、RL＝10kΩ、VS＝±15V、VREF＝0V）

図46. 小信号パルス応答（G＝10、RL＝2kΩ、CL＝100pF、VS＝±15V、VREF＝0V）

AD8220

REV. A ― 17 ―

3075

-901

2

XXX

XX

X

4µs/DIV

20mV/DIV

3 075

-901

5

XXX

XX

X

4µs/DIV

20mV/DIV

図47. 小信号パルス応答（G＝100、RL＝2kΩ、CL＝100pF、VS＝±15V、VREF＝0V）

図50. 小信号パルス応答（G＝10、RL＝2kΩ、CL＝100pF、VS＝＋5V、VREF＝2.5V）

3075

-901

0

XXX

XX

X

20mV/DIV

40µs/DIV

3 075

-901

3

XXX

XX

X

4µs/DIV

20mV/DIV

図48. 小信号パルス応答（G＝1000、RL＝2kΩ、CL＝100pF、VS＝±15V、VREF＝0V）

図51. 小信号パルス応答（G＝100、RL＝2kΩ、CL＝100pF、VS＝＋5V、VREF＝2.5V）

3075

-901

7

XXX

XX

X

4µs/DIV

20mV/DIV

3075

-901

1

XXX

XX

X

40µs/DIV

20mV/DIV

図49. 小信号パルス応答（G＝1、RL＝2kΩ、CL＝100pF、VS＝＋5V、VREF＝2.5V）

図52. 小信号パルス応答（G＝1000、RL＝2kΩ、CL＝100pF、VS＝＋5V、VREF＝2.5V）

AD8220

― 18 ― REV. A

0753

-90 4

3

15

00 20

10

5

5 10 15

0.01％までセトリング

0.001％までセトリング

出力電圧のステップサイズ（V）

セトリング時間（µs）

100

11 1000

0753

-904

1

10 100

10

0.01％までセトリング

0.001％までセトリング

ゲイン（V/V）

セトリング時間（µs）

図53. 出力電圧のステップサイズ 対セトリング時間（G＝1、±15V、VREF＝0V）

図54. ゲイン 対 セトリング時間（10Vステップ、VS＝±15V、VREF＝0V）

動作原理

図55. 簡略回路図

Q2Q1

ノードA ノードB

ノードC ノードD

VB

C1 C2

A1 A2

–V S

+VS

–VS

J1+IN

VPINCH

+VS

–V S

J2 –IN

VPINCH

+VS

–VS

RG

+VS +VS+VS

–VS

20kΩ

20kΩ

20kΩ

20kΩ

+VS

–VS

+VS

–VS

REF

出力A3

ノードE

ノード F

I I

R224.7kΩR1

24.7kΩ

3075

-900

6

AD8220

REV. A ― 19 ―

AD8220は、典型的な3個のオペアンプ構成をベースとする、JFET入力のモノリシック計装アンプです（図55を参照）。入力トランジスタJ1とJ2は固定電流でバイアスされているため、どんな入力信号が与えられても、A1とA2の出力電圧はそれに応じて変化します。入力信号によりRGを通じてR1とR2に流れる電流が生成され、A1とA2の出力は正しく増幅された信号を提供します。形状的には、J1、A1、R1およびJ2、A2、R2は、1.5MHzのゲイン帯域幅を持つ高精度な電流帰還型アンプとみなすことができます。A1とA2からの同相電圧と増幅された差動信号が差動アンプに印加され、そこで同相電圧は除去され、差動信号は増幅されます。差動アンプは20kΩのレーザー・トリミングされた抵抗を採用しており、ゲイン誤差0.04％未満の計装アンプとなっています。新しく開発されたトリム技術により、CMRRが86dBを超える（G＝1）ようになりました。

JFETトランジスタを使用することで、AD8220はきわめて高い入力インピーダンス、10pA（max）というきわめて低いバイアス電流、0.6pA（max）という低いオフセット電流を、入力バイアス電流ノイズなしで提供します。さらに、入力オフセットは125µV未満であり、ドリフトは5µV/℃未満です。使い易さと堅牢性も考慮されています。高ゲイン時に入力がオーバードライブ1されると、過度のミリアンペア入力バイアス電流が生じて、出力が位相反転することがあります。これは、計装アンプによく見られる問題ですが、AD8220にはこのような問題は生じません。入力バイアス電流は10µA未満に制限されているため、出力がオーバードライブ障害状態のもとで位相反転することはありません。

1 高ゲイン時の入力のオーバードライブは、入力信号が電源電圧の範囲内であっても、アンプが増幅された信号を出力できないことを表します。たとえばゲインが100のとき、±15V上の10Vでアンプを駆動すると、このアンプは100Vを出力できないため、入力をオーバードライブすることになります。

AD8220には、きわめて低い負荷によって引き起こされた非直線性があります。AD8220を構成するすべてのアンプには、ダイナミック・レンジを拡張するためのレールtoレール出力機能があります。AD8220の入力は、負側電源レールより若干低い場合も含めて、広い同相電圧で信号を増幅できます。AD8220は広い電源電圧範囲で動作します。＋4.5～＋36Vの単電源、または±2.25～±18Vの両電源で動作できます。AD8220の伝達関数は次のとおりです。

ユーザは、1本の標準抵抗を使用することで、簡単かつ正確にゲインを設定できます。入力アンプでは電流帰還型アーキテクチャを採用しているため、AD8220のゲイン帯域幅積はゲインとともに増加し、その結果、システムでは高ゲイン時の帯域幅損失が電圧帰還型アーキテクチャより少なくなります。独自のピン配置により、AD8220は5kHz（G＝1）で80dBというCMRR仕様を満たします。図56に示すバランスのとれたピン配置により、CMRR性能に悪影響を与える寄生が減少します。さらにこの新しいピン配置では、関連するパターンがグループ化されるため、ボードのレイアウトが簡単になります。たとえば、ゲイン設定抵抗ピンは入力に隣接し、リファレンス・ピンは出力の隣にあります。

図56. ピン配置

3075

-9005

–IN 1

RG 2

RG 3

+IN 4

+VS8

VOUT7

REF6

–VS5

AD8220

上面図（実寸ではありません）

GRG

＝1＋49.4kΩ

AD8220

ゲイン選択2つのRG端子を隔てて抵抗を配置すると、AD8220のゲインが設定されます。これを計算するには、表5を参照するか、または次のゲイン式を使用します。

表5. 標準の1％抵抗を使用して達成されるゲイン

標準の1％抵抗値、RG（Ω） 計算上のゲイン

49.9k 1.990

12.4k 4.984

5.49k 9.998

2.61k 19.93

1.00k 50.40

499 100.0

249 199.4

100 495.0

49.9 991.0

ゲイン抵抗を使用しない場合、AD8220はデフォルトでG＝1になります。ゲイン精度は、RGの絶対許容誤差によって決定されます。外付けゲイン抵抗のTCは、計装アンプのゲイン・ドリフトを増加させます。ゲイン抵抗を使用しない場合、ゲイン誤差とゲイン・ドリフトが最小に抑えられます。

レイアウト最大のシステム性能を得るには、ボードのレイアウトに注意してください。AD8220の低入力バイアス電流を利用するアプリケーションでは、リーク電流を最小限に抑えるために、入力パスの下方に金属を配置しないでください。周波数の全域で高いCMRRを維持するには、入力パターンを対称にレイアウトし、RG抵抗のパターンも対称にレイアウトします。パターンの抵抗バランスと容量バランスを維持します。このことは入力ピンやRGピンの下方にある追加のPCボードメタル層についても同様です。ゲイン設定抵抗からRGピンまでのパターンはできるだけ短くして、寄生インダクタンスを最小限に抑えます。図57と図58にレイアウト例を示します。最高精度の出力を得るには、REFピンからのパターンは、AD8220のローカル・グラウンドに接続する（図59を参照）か、AD8220のローカル・グラウンドを基準とする電圧に接続します。

図57. レイアウト例―AD8220評価用ボードの最上層

AD8220では周波数の全域で高いCMRRが維持されるため、ライン・ノイズやそれに関連する高調波などの障害に対して高い耐性があります。標準的な計装アンプでは、200Hz前後でCMRRが減少するため、この欠点を補うために入力側に同相フィルタを必要とするのが普通です。しかし、AD8220では広い周波数範囲にわたってCMRRを除去できるため、入力同相フィルタリングの必要性が減少します。

適切なレイアウトを実装すれば、AD8220の高いCMRRを周波数の全域にわたって維持できます。入力のソース・インピーダンスと容量は正確にマッチングをとるようにしてください。さらに、ソース抵抗と容量はできるかぎり入力の近くに配置します。

グラウンディングAD8220の出力電圧は、リファレンス端子における電位を基準にして発生します。REFを適切なローカル・グラウンドに接続するよう、注意してください（図59を参照）。

ミックスド・シグナル環境では、低レベルのアナログ信号をノイズの大きいデジタル環境から分離する必要があります。多くのADCでは、アナログ・グラウンド・ピンとデジタル・グラウンド・ピンが別々にあります。2つのグラウンドを1つのグラウンド・プレーンに接続すれば便利ですが、グラウンド・ワイヤとPCボードを通過する電流によって、大きな誤差が生じることがあります。したがって、アナログ・グラウンド・リターンとデジタル・グラウンド・リターンを分離することで、敏感な ポイントからシステム・グラウンドへの電流フローを最小限に抑えてください。

図58. レイアウト例―AD8220評価用ボードの最下層

530- 9710

2

0753

-910

1

RG G－1＝

49.4kΩ

― 20 ― REV. A

リファレンス端子リファレンス端子REFは、20kΩ抵抗の一端にあります（図55を参照）。計装アンプの出力は、REF端子での電圧を基準とします。このことは、出力信号をコモン以外の電圧にオフセットする必要があるときに便利です。たとえば、電圧源をREFピンに接続することで、AD8220がADCとインターフェースするように出力をレベル・シフトできます。許容可能なリファレンス電圧範囲は、ゲイン、同相入力、電源電圧の関数です。REFピンは、＋VSまたは－VSを0.5V以上超えないようにしてください。

最高の性能を得るには（特に、出力がREF端子を基準にして測定されていない場合）、REF端子へのソース・インピーダンスを低く保持してください。これは、寄生抵抗がCMRRとゲイン精度に悪影響を与えることがあるためです。

電源の安定化とバイパスAD8220には高いPSRRがあります。しかし、最適な性能を得るには、安定したDC電圧を使用して計装アンプに電力を供給する必要があります。電源ピンのノイズは性能に悪影響を与えることがあります。他のリニア回路と同様、バイパス・コンデンサを使用してアンプをデカップリングする必要があります。

0.1µFのコンデンサは各電源ピンの近くに接続します。10µFのタンタル・コンデンサは、デバイスから離れたところに接続できます（図59を参照）。ほとんどの場合、この10µFは他の高精度集積回路と共有できます。

図59. 電源のデカップリング、グラウンドを基準にしたREFと出力

入力バイアス電流のリターン・パスAD8220の入力バイアス電流は10pA未満ときわめて小さな値ですが、それでもなおコモンへのリターン・パスが必要です。トランスなどの信号源が電流のリターン・パスを提供できない場合は、リターン・パスを設けてください（図60を参照）。

図60. IBIASパスの作成

入力保護AD8220のすべての端子は、ESDに対して保護されています（ESD保護は4kVまで保証されています（人体モデル））。さらに、入力構造によって、正側電源を1ダイオード・ドロップだけ上回ったり、負側電源を1ダイオード・ドロップだけ下回ったりするDC過負荷状態にも対応しています。電圧が電源のダイオード・ドロップを超えると、ESDダイオードが導通し、電流がダイオードを流れるようになります。したがって、各入力に外付け抵抗を直列に接続して、＋Vsを超える電圧に対する電流を制限します。いずれの場合も、AD8220は室温で6mAの連続電流を安全に流すことができます。

心臓除細動器などのように、AD8220に非常に大きな過負荷電圧が入力されるアプリケーションでは、外付け直列抵抗と低リーク電流ダイオード・クランプ（BAV199L、FJH1100、SP720など）を使用します。

+VS

REF

トランス

ACカップリング

–V S

AD8220

+VS

REF

C

R

R

C

–VS

AD82201fHIGH-PASS = 2π RC

09753

-020

AD8220

+VS

+IN

–IN

負荷REF

0.1µF 10µF

0.1µF 10µF

–VS

VOUT

053

-9700

1

AD8220

REV. A ― 21 ―

AD8220

RF干渉大きなRF信号のあるアプリケーションでは、RF整流が問題になることがあります。この問題は、小さなDCオフセット電圧として現われます。AD8220は性質上、入力において5pFのゲート容量CGがあります。マッチングのとれた直列抵抗では、高周波において整流を減らすナチュラル・ローパス・フィルタが形成されます（図61を参照）。外付けのマッチングのとれた直列抵抗と内部ゲート容量との関係は次式で表すことができます。

図61. 外付けコンデンサがない場合のRFIフィルタリング

小さなソース抵抗を使用する際の高周波同相信号を除去するため、計装アンプの入力にローパスRCネットワークを配置できます（図62を参照）。フィルタは次の式に基づいて入力信号帯域幅を制限します。

CCコンデンサのマッチングがとれていない場合は、ローパス・フィルタのミスマッチが生じます。この不平衡により、AD8220は同相信号を差動信号として扱います。外付けCCコンデンサのミスマッチの影響を減らすには、CDにCCの10倍より大きな値を選択します。これにより、同相周波数より低い差動フィルタ周波数が設定されます。

図62. RFI抑制

同相入力電圧範囲同相入力電圧範囲は、内部アンプA1、内部アンプA2、内部アンプA3の入力範囲と出力、リファレンス電圧、ゲインの関数です。図27、図28、図29、図30は、さまざまな電源電圧とゲインに対する同相電圧範囲を示します。

ADCの駆動CMRRやその他のコンディショニング（電圧のレベル・シフトやゲインなど）を提供するために、ADCの前に計装アンプが使用される場合がよくあります（図63を参照）。この例では、2.7nFのコンデンサと1kΩの抵抗がAD7685用のアンチエイリアシング・フィルタとなります。2.7nFのコンデンサは、ADCのスイッチド・キャパシタ入力に必要な電荷を格納／供給する働きもあります。1kΩの直列抵抗はアンプからの2.7nF負荷の負担を減らします。しかし、ADCの前に大きなソース・インピーダンスがあると、THDが劣化することがあります。

図63に示す例は、60kHz以下のアプリケーション用です。THDが重要となる高帯域幅アプリケーションの場合は、直列抵抗を小さくする必要があります。最悪の場合、小さな直列抵抗がAD8220をロードして、出力のオーバーシュートやリンギングが発生することがあります。このような場合、AD8220の後にAD8615などのバッファ・アンプを使用してADCを駆動します。

図63. 低周波アプリケーションでのADCの駆動

AD8220AD7685

4.7µF

ADR435

+5V

2.7nFREF

1kΩ1.07kΩ

+2.5V

+IN

–IN

±50mV

+5V

0.1µF10µF

075 3

-9303

R

R

AD8220

+15V

+IN

–IN

0.1µF 10µF

10µF0.1µF

REF

VOUT

–15V

CD

CC

CC

10nF

1nF

1nF

4.02kΩ

4.02kΩ

3075

- 90 0

3

DIFF R（2CD＋CC＋CG）FilterFreq

π＝

2

1

CM R（CC＋CG）FilterFreq

π＝

2

1

AD8220VOUT

CG

CG–VS REF

–VS

R

R

+IN

–IN

+15V

–15V

0.1µF 10µF

0.1µF 10µF

3075

-903

0

GDIFF RC

FilterFreqπ

＝2

1

GCM RC

FilterFreqπ

＝2

1

― 22 ― REV. A

アプリケーション

ACカップリングの計装アンプアンプのノイズやオフセットに含まれる小信号を測定するのは、困難な場合があります。図64に、小さなAC信号の分解能を改善できる回路を示します。ゲインが大きくなると、アンプの入力換算ノイズが14nV/ まで減少します。したがって、ノイズ・フロアが下がるので小さな信号を測定できるようになります。100倍に増幅されるはずのDCオフセットは、積分器帰還ネットワークによってAD8220の出力から除去されます。

低周波数では、OP1177はAD8220の出力を強制的に0Vにします。信号がfHIGH-PASSを超えると、AD8220は入力信号を増幅して出力します。

図64. ACカップリングの回路

差動出力特定のアプリケーションでは、差動信号の作成が必要になります。新しい高分解能のADCは、一般に差動入力を必要とします。また、長距離伝送において干渉の影響を少なくするために差動処理が必要になることもあります。

図65に、差動信号を出力するAD8220の構成方法を示します。OP1177オペアンプを使用し、差動電圧を作成します。オペアンプからの誤差は、両方の出力に共通であるため同相です。同様に、ミスマッチ抵抗の使用による誤差は、同相DCオフセット誤差を生成します。このような誤差は、差動入力ADCまたは計装アンプによって差動信号処理で除去されます。

この回路を使用して差動ADCを駆動する場合は、図66に示すように、ADCのリファレンスから抵抗分圧器を使用してVREFを設定し、出力をADCとレシオメトリックにできます。

AD8220

OP1177

R15.8kΩ

+VS

+IN

–IN

0.1µF

0.1µF

0.1µF

0.1µF10µF10µF

REFC

1µF

–VS

–VS+VS

+VS

–VS

R499Ω

12π RCfHIGH-PASS =

VREF

4 00-97530

Hz

AD8220

REV. A ― 23 ―

AD8220

図65. レベル・シフトによる差動出力

図66. レシオメトリックな差動信号を出力するAD8220の構成

±5V

0.1µF

4.99kΩ

4.99kΩ

4.99kΩ

4.99kΩ

AD8220

OP1177

+15V

+IN

–IN

0.1µF

0.1µF

10µF

REF

+5V+15V–15V

VREF2.5V

VOUTA = +VIN + VREF2

0.1µF

–15V

時間

0～＋5VのADCに

0～＋5VのADCに

リファレンスからの＋5V

リファレンスからの＋5V

+AIN

–AIN

REF

10nF

VOUTB = –VIN + VREF2

05 3

97-0

3 1

±5V

0.1µF

+5V

–5V

4.99kΩ

4.99kΩ

AD8220

OP1177

+15V

+IN

–IN

0.1µF

0.1µF10µF

REF

+5V+15V–15V

VREF2.5V

VOUTA = +VIN + VREF2

VOUTB = –VIN + VREF2

0.1µF

–15V

+2.5V+5.0V

+0V

振幅

振幅

時間

時間

+2.5V+5.0V

+0V

時間

振幅

3075

-90 0

8

― 24 ― REV. A

心電図のシグナル・コンディショニングAD8220は次世代ECG向けの優れた入力アンプとなります。周波数の全域で高いCMRR、レールtoレール出力、JFET入力を持つ小型のAD8220は、このアプリケーションに極めて適しています。皮膚上で測定される電位の範囲は0.2～2mVです。AD8220では、このような体表面電位の測定における典型的な問題の多くを解決します。AD8220の高いCMRRは、手術室内の機器から生じる高周波EMIやライン・ノイズとして混入する同相信号の除去に役立ちます。レールtoレール出力によって広いダイナミック・レンジが得られるため、他の計装アンプでは実現できない高ゲインが得られます。JFET入力は、5pFという大きな入力容量を提供します。ナチュラルRCフィルタが形成され、AD8220の前に直列入力抵抗が使用される際の高周波ノイズが減少します（「RF干渉」を参照）。

さらに、AD8220のJFET入力には極めて低い入力バイアス電流があり、電流ノイズがないため、大きなインピーダンスが存在することの多いECGアプリケーションに便利です。AD8220はMSOPパッケージを採用し、最適なピン配置となっているため、小さなフットプリントと効率的なレイアウトが可能となり、次世代の携帯型ECGへの道を開いています。

図67に、ECG回路図の例を示します。AD8220の後には、4.7µFのコンデンサと1MΩの抵抗によって形成される0.033Hzのハイパス・フィルタがあり、電極間に発生するDCオフセットを除去します。AD8618では50のゲインが追加され、ADCの0～5Vの入力範囲を利用します。5次のアクティブなローパス・ベッセル・フィルタでは、約160Hzを超える信号を除去します。OP2177は、AD8220ゲイン設定抵抗のミッドポイントで取得された同相電圧をバッファリング、反転、増幅します。この右足駆動回路は、同相信号を反転して人体に送り返すことによって、同相信号をキャンセルします。OP2177の出力にある499kΩの直列抵抗は、人体に送られる電流を制限します。

AD8220

REV. A ― 25 ―

図67. ECG回路図の例

ADC

AD7685AD8618

+5V

2.7nF

500Ω

AD8618

14.5kΩ19.3kΩ

2.5V

22nF

4.7µFREF+5V

68nF

+5V

AD8618

+5V

1.15kΩ

4.99kΩ

2.5V2.5V2.5V

33nF

19.3kΩ 14.5kΩ

33nF

AD8618

+5V

–5V

–5V

+5V

47nF

14kΩ14kΩ57.6kΩ1.18kΩ

G = +50

4.7µF

2.5V

1MΩ

12.7kΩ

499kΩ

220pF

計装アンプ

オペアンプ

ハイパス・フィルタ、0.033Hz

5次のローパス・フィルタ、157Hz

リファレンスADR435

G = +14

AD8220+5V

4.12kΩ24.9kΩ

24.9kΩ

–5V

+5V

OP2177

OP2177

866kΩ

68pF

A B

C

530-9 7

230

15kΩ

–5V

+5V–5V

+5V2.2pF

2.2pF

10pF

10kΩ

10kΩ

AD8220

外形寸法

図68. 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

オーダー・ガイド

パッケージ・モデル 温度範囲1 パッケージ オプション マーキング

AD8220ARMZ2 －40～＋85℃ 8ピンMSOP RM-8 H01

AD8220ARMZ-RL2 －40～＋85℃ 8ピンMSOP、13インチのテープ＆リール RM-8 H01

AD8220ARMZ-R72 －40～＋85℃ 8ピンMSOP、7インチのテープ＆リール RM-8 H01

AD8220BRMZ2 －40～＋85℃ 8ピンMSOP RM-8 H0P

AD8220BRMZ-RL2 －40～＋85℃ 8ピンMSOP、13インチのテープ＆リール RM-8 H0P

AD8220BRMZ-R72 －40～＋85℃ 8ピンMSOP、7インチのテープ＆リール RM-8 H0P

AD8220-EVAL 評価用ボード

1 85～125℃までの予測動作については「代表的な性能特性」を参照。2 Z＝RoHS準拠デバイス

JEDEC規格MO-187-AAに準拠

0.800.600.40

8°0°

4

8

1

5

1番ピン0.65 BSC

実装面

0.380.22

1.10 MAX

3.203.002.80

平坦性0.10

0.230.08

3.203.002.80

5.154.904.65

0.150.00

0.950.850.75

― 26 ― REV. A

C03

579-

0-5/

07(A

)-J