低価格低消費電力の

計装アンプ

AD620

Rev. G

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。 ©2004 Analog Devices, Inc. All rights reserved.

本 社／105-6891 東京都港区海岸 1-16-1 ニューピア竹芝サウスタワービル 電話 03（5402）8200

大阪営業所／532-0003 大阪府大阪市淀川区宮原 3-5-36 新大阪トラストタワー 電話 06（6350）6868

特長

使い易い

外付け抵抗 1 本でゲイン設定

(ゲイン範囲: 1～10,000)

広い電源範囲: ±2.3 V～±18 V

オペアンプ 3 個の IA デザインより高性能

8 ピンの DIP または SOIC パッケージを採用

低消費電力:最大電源電流 1.3 mA

優れた DC 性能(B グレード)

入力オフセット電圧:最大 50 µV

入力オフセット・ドリフト:最大 0.6 µV/°C

入力バイアス電流:最大 1.0 nA

同相モード除去比:最小 100 dB (G = 10)

低ノイズ

入力電圧ノイズ: 1 kHz で 9 nV/√Hz

ノイズ: 0.28 µV p-p (0.1 Hz～10 Hz)

優れた AC 仕様

帯域幅: 120 kHz (G = 100)

0.01%へのセトリング・タイム: 15 µs

アプリケーション

重量計

ECG および医療機器

トランスデューサ・インターフェース

データ･アクイジション･システム

工業用プロセス制御

バッテリ駆動および携帯型機器

接続図

–IN

RG

–VS

+IN

RG

+VS

OUTPUT

REF

1

2

3

4

8

7

6

5AD620

TOP VIEW 0077

5-0-

001

図 1.8 ピンの PDIP (N)、CERDIP (Q)、SOIC (R)パッケージ

製品説明 AD620 は低価格高精度の計装アンプであり、１本の外付け抵抗で

ゲインを 1～10,000 に設定することができます。さらに、AD620はディスクリート・デザインより小型の 8 ピン SOIC または DIPパッケージを採用し、低消費電力(最大電源電流 1.3 mA)であるた

め、バッテリ駆動の携帯(またはリモート)機器アプリケーションに

最適です。

AD620 は、最大非直線性 40 ppm の高精度、最大 50 µV の低オフセ

ット電圧、最大 0.6 µV/°C のオフセット・ドリフトを持つため、重

量計やトランスジューサ・インターフェースのような高精度デー

タ・アクイジション・システム向けに最適です。さらに、AD620は低ノイズ、低入力バイアス電流、低消費電力であるため、ECGや非侵襲性血圧モニタのような医用アプリケーションにも適して

います。

最大 1.0 nA の小さい入力バイアス電流は、入力ステージに

Superϐeta プロセスを採用することで可能になりました。AD620 は、

1 kHz で 9 nV/√Hz、0.1 Hz～10 Hz 帯域で 0.28 µV p-p の低入力電圧

ノイズと、0.1 pA/√Hz の低い入力電流ノイズを持つためプリアン

プとしても動作します。また、AD620 の 0.01%へのセトリング・

タイムは 15 µs であり、チャンネルごとに 1 個の計装アンプを持つ

デザインが可能になるほど低価格であるため、マルチプレクス・

アプリケーションにも適しています。

0 5 10 15 20

30,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

0

TO

TA

L E

RR

OR

, P

PM

OF

FU

LL

SC

AL

E

SUPPLY CURRENT (mA)

AD620A

RG

3 OP AMP IN-AMP(3 OP-07s)

0077

5-0-

002

図 2.オペアンプ 3 個の IA デザインと AD620 の比較

SOURCE RESISTANCE ()100M10k1k 10M1M100k

10,000

0.1

100

1,000

10

1

RT

I V

OL

TA

GE

NO

ISE

(0.1

– 1

0H

z) (V

p-p

)

TYPICAL STANDARDBIPOLAR INPUTIN-AMP

AD620 SUPERETABIPOLAR INPUTIN-AMP

G = 100

00

77

5-0

-00

3

図 3.ソース抵抗対総合電圧ノイズ

AD620

Rev. G － 2/20 －

目次 仕様.......................................................................................................... 3 絶対最大定格 .......................................................................................... 5

ESDに関する注意 .............................................................................. 5 代表的な性能特性 .................................................................................. 7 動作原理 ................................................................................................ 13

ゲインの選択.................................................................................... 16 入力と出力のオフセット電圧 ........................................................ 16 リファレンス・ピン ........................................................................ 16

入力保護............................................................................................ 16 RF干渉 ............................................................................................... 16 同相モード除去比 ............................................................................ 17 グラウンド接続 ................................................................................ 17 入力バイアス電流のグラウンド・リターン................................. 18

外形寸法 ................................................................................................ 19 オーダー・ガイド ............................................................................ 20

改訂履歴 12/04—Rev. F to Rev. G

Updated Format......................................................................... Universal Change to Features ..................................................................................1 Change to Product Description ................................................................1 Changes to Specifications........................................................................3 Added Metallization Photograph .............................................................4 Replaced Figure 4-Figure 6 .....................................................................6 Replaced Figure 15..................................................................................7 Replaced Figure 33................................................................................10 Replaced Figure 34 and Figure 35.........................................................10 Replaced Figure 37................................................................................10 Changes to Table 3 ................................................................................13 Changes to Figure 41 and Figure 42 ......................................................14 Changes to Figure 43.............................................................................15 Change to Figure 44 ..............................................................................17 Changes to Input Protection section ......................................................15 Deleted Figure 9 ....................................................................................15 Changes to RF Interference section .......................................................15 Edit to Ground Returns for Input Bias Currents section ........................17 Added AD620CHIPS to Ordering Guide...............................................19

7/03—Data Sheet changed from REV. E to REV. F Edit to FEATURES ................................................................................ 1 Changes to SPECIFICATIONS.............................................................. 2 Removed AD620CHIPS from ORDERING GUIDE.............................. 4 Removed METALLIZATION PHOTOGRAPH .................................... 4 Replaced TPCs 1–3................................................................................. 5 Replaced TPC 12 .................................................................................... 6 Replaced TPC 30 .................................................................................... 9 Replaced TPCs 31 and 32......................................................................10 Replaced Figure 4 ..................................................................................10 Changes to Table I .................................................................................11 Changes to Figures 6 and 7....................................................................12 Changes to Figure 8 ...............................................................................13 Edited INPUT PROTECTION section ..................................................13 Added new Figure 9...............................................................................13 Changes to RF INTERFACE section.....................................................14 Edit to GROUND RETURNS FOR INPUT BIAS CURRENTS section....................................................................................................15 Updated OUTLINE DIMENSIONS ......................................................16

AD620

Rev. G － 3/20 －

仕様 特に指定がない限り、typ 値は 25°C、VS = ±15 V、RL = 2 kΩで規定。

表 1.

AD620A AD620B AD620S1 Parameter Conditions Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max Unit GAIN G = 1 + (49.4 kΩ/RG)

Gain Range 1 10,000 1 10,000 1 10,000 Gain Error2 VOUT = ±10 V

G = 1 0.03 0.10 0.01 0.02 0.03 0.10 % G = 10 0.15 0.30 0.10 0.15 0.15 0.30 % G = 100 0.15 0.30 0.10 0.15 0.15 0.30 % G = 1000 0.40 0.70 0.35 0.50 0.40 0.70 %

Nonlinearity VOUT = −10 V to +10 V G = 1–1000 RL = 10 kΩ 10 40 10 40 10 40 ppm G = 1–100 RL = 2 kΩ 10 95 10 95 10 95 ppm

Gain vs. Temperature G = 1 10 10 10 ppm/°C Gain >12 −50 −50 −50 ppm/°C VOLTAGE OFFSET (Total RTI Error = VOSI + VOSO/G)

Input Offset, VOSI VS = ±5 V to ± 15 V

30 125 15 50 30 125 µV

Overtemperature VS = ±5 V to ± 15 V

185 85 225 µV

Average TC VS = ±5 V to ± 15 V

0.3 1.0 0.1 0.6 0.3 1.0 µV/°C

Output Offset, VOSO VS = ±15 V 400 1000 200 500 400 1000 µV VS = ± 5 V 1500 750 1500 µV

Overtemperature VS = ±5 V to ± 15 V

2000 1000 2000 µV

Average TC VS = ±5 V to ± 15 V

5.0 15 2.5 7.0 5.0 15 µV/°C

Offset Referred to the Input vs. Supply (PSR) VS = ±2.3 V

to ±18 V

G = 1 80 100 80 100 80 100 dB G = 10 95 120 100 120 95 120 dB G = 100 110 140 120 140 110 140 dB G = 1000 110 140 120 140 110 140 dB

INPUT CURRENT Input Bias Current 0.5 2.0 0.5 1.0 0.5 2 nA

Overtemperature 2.5 1.5 4 nA Average TC 3.0 3.0 8.0 pA/°C

Input Offset Current 0.3 1.0 0.3 0.5 0.3 1.0 nA Overtemperature 1.5 0.75 2.0 nA Average TC 1.5 1.5 8.0 pA/°C

INPUT Input Impedance

Differential 10||2 10||2 10||2 GΩ_pFCommon-Mode 10||2 10||2 10||2 GΩ_pF

Input Voltage Range3 VS = ±2.3 V to ±5 V

−VS + 1.9 +VS − 1.2 −VS + 1.9 +VS − 1.2 −VS + 1.9 +VS − 1.2 V

Overtemperature −VS + 2.1 +VS − 1.3 −VS + 2.1 +VS − 1.3 −VS + 2.1 +VS − 1.3 V VS = ± 5 V

to ±18 V −VS + 1.9 +VS − 1.4 −VS + 1.9 +VS − 1.4 −VS + 1.9 +VS − 1.4 V

Overtemperature −VS + 2.1 +VS − 1.4 −VS + 2.1 +VS + 2.1 −VS + 2.3 +VS − 1.4 V

AD620

Rev. G － 4/20 －

AD620A AD620B AD620S1 Parameter Conditions Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max Unit

Common-Mode Rejection

Ratio DC to 60 Hz with 1 kΩ Source Imbalance VCM = 0 V to ± 10 V G = 1 73 90 80 90 73 90 dB G = 10 93 110 100 110 93 110 dB G = 100 110 130 120 130 110 130 dB G = 1000 110 130 120 130 110 130 dB

OUTPUT Output Swing RL = 10 kΩ

VS = ±2.3 V to ± 5 V

−VS + 1.1

+VS − 1.2 −VS + 1.1 +VS − 1.2 −VS + 1.1 +VS − 1.2 V

Overtemperature −VS + 1.4 +VS − 1.3 −VS + 1.4 +VS − 1.3 −VS + 1.6 +VS − 1.3 V VS = ±5 V

to ± 18 V −VS + 1.2 +VS − 1.4 −VS + 1.2 +VS − 1.4 −VS + 1.2 +VS − 1.4 V

Overtemperature −VS + 1.6 +VS – 1.5 −VS + 1.6 +VS – 1.5 –VS + 2.3 +VS – 1.5 V Short Circuit Current ±18 ±18 ±18 mA

DYNAMIC RESPONSE Small Signal –3 dB Bandwidth

G = 1 1000 1000 1000 kHz G = 10 800 800 800 kHz G = 100 120 120 120 kHz G = 1000 12 12 12 kHz

Slew Rate 0.75 1.2 0.75 1.2 0.75 1.2 V/µs Settling Time to 0.01% 10 V Step

G = 1–100 15 15 15 µs G = 1000 150 150 150 µs

NOISE Voltage Noise, 1 kHz 22 )/()( GeeNoiseRTITotal noni Input, Voltage Noise, eni 9 13 9 13 9 13 nV/√HzOutput, Voltage Noise, eno 72 100 72 100 72 100 nV/√Hz

RTI, 0.1 Hz to 10 Hz G = 1 3.0 3.0 6.0 3.0 6.0 µV p-pG = 10 0.55 0.55 0.8 0.55 0.8 µV p-pG = 100–1000 0.28 0.28 0.4 0.28 0.4 µV p-p

Current Noise f = 1 kHz 100 100 100 fA/√Hz0.1 Hz to 10 Hz 10 10 10 pA p-p

REFERENCE INPUT RIN 20 20 20 kΩ IIN VIN+, VREF = 0 50 60 50 60 50 60 µA Voltage Range −VS + 1.6 +VS − 1.6 −VS + 1.6 +VS − 1.6 −VS + 1.6 +VS − 1.6 V Gain to Output 1 ± 0.0001 1 ± 0.0001 1 ± 0.0001

POWER SUPPLY Operating Range4 ±2.3 ±18 ±2.3 ±18 ±2.3 ±18 V Quiescent Current VS = ±2.3 V

to ±18 V 0.9 1.3 0.9 1.3 0.9 1.3 mA

Overtemperature 1.1 1.6 1.1 1.6 1.1 1.6 mA TEMPERATURE RANGE

For Specified Performance −40 to +85 −40 to +85 −55 to +125 °C 1 883B テスト仕様の詳細については、アナログ・デバイスの軍用データシートを参照してください。 2 外付け抵抗 RGの影響は含みません。 3 一方の入力をグラウンドに接続。G = 1。 4 これは、PSR の規定に使用した同じ電源電圧範囲として定義されます。

AD620

Rev. G － 5/20 －

絶対最大定格

表 2.

Parameter Rating

Supply Voltage ±18 V

Internal Power Dissipation1 650 mW

Input Voltage (Common-Mode) ±VS

Differential Input Voltage 25 V

Output Short-Circuit Duration Indefinite

Storage Temperature Range (Q) −65°C to +150°C

Storage Temperature Range (N, R) −65°C to +125°C

Operating Temperature Range

AD620 (A, B) −40°C to +85°C

AD620 (S) −55°C to +125°C

Lead Temperature Range

(Soldering 10 seconds) 300°C

1 仕様は自然空冷のデバイスに対して規定:

8 ピン プラスチック・パッケージ: θJA = 95°C 8 ピン CERDIP パッケージ: θJA = 110°C 8 ピン SOIC パッケージ: θJA = 155°C

上記の絶対最大定格を超えるストレスを加えるとデバイスに恒久

的な損傷を与えることがあります。この規定はストレス定格の規

定のみを目的とするものであり、この仕様の動作のセクションに

記載する規定値以上でのデバイス動作を定めたものではありませ

ん。デバイスを長時間絶対最大定格状態に置くとデバイスの信頼

性に影響を与えます。

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。

AD620

Rev. G － 6/20 －

0077

5-0-

004

図 4.メタル層の写真

寸法表示:インチ(mm) 最新寸法については最寄りの営業にご相談ください。

AD620

Rev. G － 7/20 －

代表的な性能特性 (特に指定がない限り、25°C、VS = ±15 V、RL = 2 kΩ)

INPUT OFFSET VOLTAGE (V)

20

30

40

50

–40 0 40 80

PE

RC

EN

TA

GE

OF

UN

ITS

–80

SAMPLE SIZE = 360

10

0

0077

5-0-

005

図 5.入力オフセット電圧(typ)の分布

INPUT BIAS CURRENT (pA)

0

10

20

30

40

50

–600 0 600

PE

RC

EN

TA

GE

OF

UN

ITS

–1200 1200

SAMPLE SIZE = 850

0077

5-0-

006

図 6.入力バイアス電流(Typ)の分布

10

20

30

40

50

–200 0 200 400

INPUT OFFSET CURRENT (pA)

PE

RC

EN

TA

GE

OF

UN

ITS

–4000

SAMPLE SIZE = 850

0077

5-0-

007

図 7.入力オフセット電流(typ)の分布

TEMPERATURE (C)

INP

UT

BIA

S C

UR

RE

NT

(n

A)

+IB–IB

2.0

–2.0175

–1.0

–1.5

–75

–0.5

0

0.5

1.0

1.5

1257525–25

0077

5-0-

008

図 8.入力バイアス電流の温度特性 C

HA

NG

E I

N O

FF

SE

T V

OL

TA

GE

(V

)

1.5

0.5

WARM-UP TIME (Minutes)

2.0

00 1

1.0

432 5

0077

5-0-

009

図 9.ウォームアップ時間対入力オフセット電圧変化

FREQUENCY (Hz)

1000

11 100k

100

10

10k1k100

VO

LT

AG

E N

OIS

E (

nV

/ H

z)

GAIN = 1

GAIN = 10

10

GAIN = 100, 1,000GAIN = 1000BW LIMIT

0077

5-0-

010

図 10.電圧ノイズ・スペクトル密度の周波数特性(G = 1～1000)

AD620

Rev. G － 8/20 －

FREQUENCY (Hz)

1000

100

101 10 1000100

CU

RR

EN

T N

OIS

E (

fA/

Hz)

0077

5-0-

011

図 11.電流ノイズ・スペクトル密度の周波数特性

RT

I N

OIS

E (

2.0V

/DIV

)

TIME (1 SEC/DIV) 0077

5-0-

012

図 12.0.1 Hz～10 Hz での RTI 電圧ノイズ(G = 1)

RT

I N

OIS

E (

0.1V

/DIV

)

TIME (1 SEC/DIV) 0077

5-0-

013

図 13.0.1 Hz～10 Hz での RTI 電圧ノイズ(G = 1000)

0077

5-0-

014

図 14.0.1 Hz～10 Hz での電流ノイズ、5 pA/Div

100

1000

AD620A

FET INPUTIN-AMP

SOURCE RESISTANCE ()

TO

TA

L D

RIF

T F

RO

M 2

5C

TO

85

C,

RT

I (

V)

100,000

101k 10M

10,000

10k 1M100k

0077

5-0-

015

図 15.ソース抵抗対総合ドリフト

FREQUENCY (Hz)

CM

R (

dB

)

160

01M

80

40

1

60

0.1

140

100

120

100k10k1k10010

G = 1000

G = 100

G = 10

G = 1

20

0077

5-0-

016

図 16.CMR の周波数特性、RTI、0～1 kΩのソース不平衡

AD620

Rev. G － 9/20 －

FREQUENCY (Hz)

PS

R (

dB

)

160

1M

80

40

1

60

0.1

140

100

120

100k10k1k1001020

G = 1000

G = 100

G = 10

G = 1

180

0077

5-0-

017

図 17.正側 PSR の周波数特性、RTI (G = 1～1000)

FREQUENCY (Hz)

PS

R (

dB

)

160

1M

80

40

1

60

0.1

140

100

120

100k10k1k1001020

180

G = 10

G = 100

G = 1

G = 1000

0077

5-0-

018

図 18.負側 PSR の周波数特性、RTI (G = 1～1000)

1000

100 10M

100

1

1k

10

100k 1M10k FREQUENCY (Hz)

GA

IN (

V/V

)

0.1

0077

5-0-

019

図 19.ゲインの周波数特性

OU

TP

UT

VO

LT

AG

E (

V p

-p)

FREQUENCY (Hz)

35

01M

15

5

10k

10

1k

30

20

25

100k

G = 10, 100, 1000

G = 1

G = 1000 G = 100

BW

LIM

IT

0077

5-0-

020

図 20.大信号周波数応答

INP

UT

VO

LT

AG

E L

IMIT

(V

)(R

EF

ER

RE

D T

O S

UP

PL

Y V

OL

TA

GE

S)

20

+1.0

+0.5

50

+1.5

–1.5

–1.0

–0.5

1510SUPPLY VOLTAGE ± Volts

+VS –0.0

–VS +0.0

0077

5-0-

021

図 21.電源電圧対入力電圧範囲、G = 1

20

+1.0

+0.5

50

+1.5

–1.5

–1.0

–0.5

1510SUPPLY VOLTAGE ± Volts

RL = 10k

RL = 2k

RL = 10k

OU

TP

UT

VO

LT

AG

E S

WIN

G (

V)

(RE

FE

RR

ED

TO

SU

PP

LY

VO

LT

AG

ES

)

RL = 2k

+VS

–VS

0077

5-0-

022

–0.0

+0.0

図 22.電源電圧対出力電圧振幅、G = 10

AD620

Rev. G － 10/20 －

OU

TP

UT

VO

LT

AG

E S

WIN

G (

V p

-p)

LOAD RESISTANCE (

30

00 10k

20

10

100 1k

VS = ±15VG = 10

0077

5-0-

023

図 23.負荷抵抗対出力電圧振幅

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0077

5-0-

024

図 24.大信号パルス応答とセトリング・タイム G = 1 (0.5 mV = 0.01%)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0077

5-0-

025

図 25.小信号応答、G = 1、RL = 2 kΩ、CL = 100 pF

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0077

5-0-

026

図 26.大信号応答とセトリング・タイム、G = 10 (0.5 mV = 0.01%)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0077

5-0-

027

図 27.小信号応答、G = 10、RL = 2 kΩ、CL = 100 pF

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0077

5-0-

030

図 28.大信号応答とセトリング・タイム、G = 100 (0.5 mV = 0.01%)

AD620

Rev. G － 11/20 －

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0077

5-0-

029

図 29.小信号パルス応答、G = 100、RL = 2 kΩ、CL = 100 pF

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0077

5-0-

030

図 30.大信号応答とセトリング・タイム、 G = 1000 (0.5 mV = 0.01% )

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0077

5-0-

031

図 31.小信号パルス応答、G = 1000、RL = 2 kΩ、CL = 100 pF

OUTPUT STEP SIZE (V)

SE

TT

LIN

G T

IME

(s

) TO 0.01%

TO 0.1%

20

00 20

15

5

5

10

10 15

0077

5-0-

032

図 32.ステップ・サイズ対セトリング・タイム(G = 1)

GAIN

SE

TT

LIN

G T

IME

(s

)

1000

11 1000

100

10

10 100

0077

5-0-

033

図 33.ゲイン対 0.01%へのセトリング・タイム、10 V ステップ

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0077

5-0-

034

図 34.ゲイン非直線性、G = 1、RL = 10 kΩ (10 µV = 1 ppm)

AD620

Rev. G － 12/20 －

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0077

5-0-

035

図 35.ゲイン非直線性、G = 100、RL = 10 kΩ (100 µV = 10 ppm)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0077

5-0-

036

図 36.ゲイン非直線性、G = 1000、RL = 10 kΩ (1 mV = 100 ppm)

AD620

VOUT

G = 1G = 1000

49.9

10k *1k10T 10k

499

G = 10G = 100

5.49k

+VS

11k 1k 100

100k

INPUT10V p-p

–VS

*ALL RESISTORS 1% TOLERANCE

71

2

3

8

6

4

5

0077

5-0-

037

図 37.セトリング・タイムのテスト回路

AD620

Rev. G － 13/20 －

動作原理

VB

–VS

A1 A2

A3

C2

RG

R1 R2

GAINSENSE

GAINSENSE

R3400

10k

10k

I2I1

10kREF

10k

+IN– IN

20A 20A

R4400

OUTPUT

C1

Q2Q1

0077

5-0-

038

図 38.AD620 の簡略化した回路図

AD620 は、従来型 3 オペアンプ構成を改良した方式を採用するモ

ノリシック計装アンプです。絶対値の調整により、1 本の抵抗でゲ

インを正確に(G = 100 で 0.15%)設定することができます。モノリ

シック構造とレーザ・ウエハー・トリミングの採用により、回路

部品の厳しいマッチングとトラッキングが可能になるため、この

回路に固有な高レベルの性能が保証されます。

入力トランジスタQ1 とQ2 は高精度な一対の差動バイポーラ入力

を構成し (図 38)、さらにSuperϐetaプロセスにより入力バイアス電

流が 1/10 に削減されています。Q1-A1-R1 のループとQ2-A2-R2 の

ループからの帰還により、入力デバイスQ1 とQ2 のコレクタ電流

が一定に維持されるため、外付けのゲイン設定抵抗RGの両端に入

力電圧が加えられます。これにより、入力からA1/A2 出力までの

差動ゲインが発生し、このゲインはG = (R1 + R2)/RG + 1 で表され

ます。ゲイン= 1 の減算器A3 により同相モード信号を除去して、

REFピン電位を基準とするシングルエンド出力が発生されます。

また、RG の値はプリアンプ・ステージの相互コンダクタンスも決

定します。ゲインを大きくするために RG を小さくすると、相互コ

ンダクタンスが入力トランジスタのコンダクタンスに向かって増

加します。これには、次の 3 つの重要な利点があります。(a)設定

ゲインの増加に対してオープン・ループ・ゲインが大きくなるた

め、ゲインに関係する誤差が小さくなります。(b)設定ゲインとと

もにゲイン帯域幅積(C1 と C2 およびプリアンプの相互コンダクタ

ンスにより決定)が大きくなるため、周波数応答が最適化されます。

(c)入力電圧ノイズが、主にコレクタ電流と入力デバイスのベース

抵抗で決定される 9 nV/√Hz まで減少します。

内部ゲイン抵抗 R1 と R2 が絶対値 24.7 kΩ になるように調整され

るため、ゲインが 1 本の外付け抵抗で正確に設定できるようにな

ります。

ゲイン式は次のようになります。

14.49

GRk

G

14.49

G

kRG

自作対購入: 代表的なブリッジ・アプリケーション誤差の計算

AD620 は、“自作”の 3 オペアンプ構成IAデザインより優れた性能

を提供し、さらにサイズの小型化、部品数の削減、電源電流の

1/10 への削減が可能です。図 39 に示す一般的なアプリケーション

で、−40°C～+85°Cの工業用温度範囲で 20 mVフルスケールのブリ

ッジ出力を増幅するためにはゲイン= 100 が必要です。表 3 に、

種々の誤差ソースの回路精度に対する影響を計算する方法を示し

ます。

AD620

Rev. G － 14/20 －

AD620 はどんなシステムで使用されても、低消費電力と低価格で

優れた精度を提供します。シンプルなシステムでは、絶対精度と

ドリフト誤差が最も大きな誤差原因です。インテリジェントなプ

ロセッサを持つ多くの複雑なシステムでは、オートゲイン/オート

ゼロ・サイクルによりすべての絶対精度誤差とドリフト誤差が除

去されて、ゲイン、非直線性、ノイズの誤差だけが残るので、フ

ル 14 ビット精度が可能になります。

自作回路の場合、OP07 の入力電圧オフセットとノイズの仕様が、

√2 倍されていることに注意してください。これは、3 オペアンプ

型の計装アンプは入力に 2 個のオペアンプを持っており、両方が

総合入力誤差の成分になるためです。

R = 350

10V

PRECISION BRIDGE TRANSDUCER

R = 350 R = 350

R = 350

0077

5-0-

039

AD620A MONOLITHICINSTRUMENTATIONAMPLIFIER, G = 100

SUPPLY CURRENT = 1.3mA MAX

AD620ARG

499

REFERENCE

0077

5-0-

040

図 39.自作対購入

"HOMEBREW" IN-AMP, G = 100 *0.02% RESISTOR MATCH, 3ppm/C TRACKING**DISCRETE 1% RESISTOR, 100ppm/C TRACKING SUPPLY CURRENT = 15mA MAX

100 **

10k *

10k **

10k *

10k *

10k **

10k*

OP07D

OP07D

OP07D

0077

5-0-

041

表 3.自作対購入の誤差比較

Error, ppm of Full Scale

Error Source AD620 Circuit Calculation “Homebrew” Circuit Calculation AD620 Homebrew

ABSOLUTE ACCURACY at TA = 25°C

Input Offset Voltage, µV 125 µV/20 mV (150 µV × √2)/20 mV 6,250 10,607

Output Offset Voltage, µV 1000 µV/100 mV/20 mV ((150 µV × 2)/100)/20 mV 500 150

Input Offset Current, nA 2 nA ×350 Ω/20 mV (6 nA ×350 Ω)/20 mV 18 53

CMR, dB 110 dB(3.16 ppm) ×5 V/20 mV (0.02% Match × 5 V)/20 mV/100 791 500

Total Absolute Error 7,559 11,310

DRIFT TO 85°C

Gain Drift, ppm/°C (50 ppm + 10 ppm) ×60°C 100 ppm/°C Track × 60°C 3,600 6,000

Input Offset Voltage Drift, µV/°C 1 µV/°C × 60°C/20 mV (2.5 µV/°C × √2 × 60°C)/20 mV 3,000 10,607

Output Offset Voltage Drift, µV/°C 15 µV/°C × 60°C/100 mV/20 mV (2.5 µV/°C × 2 × 60°C)/100 mV/20 mV 450 150

Total Drift Error 7,050 16,757

RESOLUTION

Gain Nonlinearity, ppm of Full Scale 40 ppm 40 ppm 40 40

Typ 0.1 Hz to 10 Hz Voltage Noise, µV p-p 0.28 µV p-p/20 mV (0.38 µV p-p × √2)/20 mV 14 27

Total Resolution Error 54 67

Grand Total Error 14,663 28,134

G = 100、VS = ±15 V。 (すべての誤差は min/max で、入力換算したもの)

AD620

Rev. G － 15/20 －

3k

5V

DIGITALDATAOUTPUT

ADC

REF

IN

AGND

20k

10k

20k

AD620BG = 100

1.7mA 0.10mA0.6mAMAX

499

3k

3k3k

2

1

8

37

6

5

4

1.3mAMAX

AD705

0077

5-0-

042

図 40.5 V 単電源で動作する圧力モニタ回路

圧力測定

AD620 は重量計のような多くのブリッジ・アプリケーションで役

立ちますが、小型サイズと低消費電力が重要になる、低い電源電

圧で動作する高抵抗の圧力センサーに特に適しています。

図 40 に、5 V電源で動作する 3 kΩの圧力トランスジューサ・ブリ

ッジを示します。このような回路では、ブリッジの消費電流はわ

ずか 1.7 mAです。AD620 とバッファ付き分圧器を追加すると、合

計電源電流がわずか 3.8 mAとなるようにシグナル・コンディショ

ニングすることが可能になります。

AD620 は小型サイズと低価格であるため、特に電圧出力の圧力ト

ランスジューサに適しています。このデバイスは、ノイズとドリ

フトが小さいため、血圧測定などのアプリケーションにも使うこ

とができます。

医用 ECG

AD620 の電流ノイズは小さいため、1 MΩ以上の高いソース抵抗が

一般的に使用されているECGモニタ(図 41)で使用することができ

ます。AD620 は、低消費電力、低電源電圧、省スペースの 8 ピ

ン・ミニDIPまたはSOICパッケージであるため、バッテリ駆動の

データ・レコーダ向けの優れた選択肢になっています。

さらに、AD620 の小さいバイアス電流および電流ノイズと、小さ

い電圧ノイズの組み合わせにより、ダイナミックレンジを広くし

て性能を向上させることができます。

コンデンサ C1 の値は、駆動ループ右側部分の安定性を維持するよ

うに選択されます。アイソレーションのような適切な保護機能を

この回路に追加して、患者を保護する必要があります。

G = 7

AD620A0.03HzHIGH-PASS

FILTER

OUTPUT1V/mV

+3V

–3V

RG8.25k

24.9k

24.9k

AD705J

G = 143C1

1MR4

10kR1 R3

R2

OUTPUTAMPLIFIER

PATIENT/CIRCUITPROTECTION/ISOLATION

0077

5-0-

043

図 41.医用 ECG モニタ回路

AD620

Rev. G － 16/20 －

高精度 V/I コンバータ

AD620、1 個の追加オペアンプ、2 本の抵抗の組み合わせにより、

高精度電流源を構成することができます(図 42)。オペアンプは、

リファレンス端子をバッファして優れたCMRを維持します。

AD620 の出力電圧VXがR1 の両端に現れ、これが電流に変換されま

す。オペアンプの入力バイアス電流より小さいこの電流が負荷に

流れます。

AD620RG

–VS

VIN+

VIN–

LOAD

R1

IL

VxI =L R1

=IN+[(V ) – (V )] GIN–

R1

6

5

+ V –X

42

1

8

3 7

+VS

AD705

0077

5-0-

044

図 42.高精度の電圧/電流コンバータ(±3 V、1.8 mA で動作)

ゲインの選択 AD620 のゲインは抵抗RGにより(さらに正確には、ピン 1 とピン 8の間のインピーダンスに無関係に)設定されます。AD620 は 0.1%～1%の抵抗を使って正確なゲインを提供するようにデザインされ

ています。表 4 に、種々のゲインに対して必要とされるRG値を示

します。G = 1 の場合、RG ピンは未接続(RG = ∞)にすることに注意

してください。任意のゲインについては、RGは次式で計算するこ

とができます。

14.49

G

kRG

ゲイン誤差を小さくするためには、RG に直列な寄生抵抗を小さく

してください。ゲイン・ドリフトを小さくするためには、RG の

TC を小さくしてください(最適性能のためには 10 ppm/°C 以下)。

表 4.ゲイン抵抗に必要な値

1% Std Table Value of RG(Ω)

Calculated Gain

0.1% Std Table Value of RG(Ω )

Calculated Gain

49.9 k 1.990 49.3 k 2.002

12.4 k 4.984 12.4 k 4.984

5.49 k 9.998 5.49 k 9.998

2.61 k 19.93 2.61 k 19.93

1.00 k 50.40 1.01 k 49.91

499 100.0 499 100.0

249 199.4 249 199.4

100 495.0 98.8 501.0

49.9 991.0 49.3 1,003.0

入力と出力のオフセット電圧 AD620 の誤差が小さいことは、入力誤差と出力誤差の 2 つの誤差

原因に起因しています。出力誤差は、入力に換算するときゲイン

で除算します。実際、入力誤差は高いゲインで支配的で、出力誤

差は低いゲインで支配的です。与えられたゲインに対する総合 VOS

は次式で計算されます。

総合誤差 RTI =入力誤差+ (出力誤差/G)

総合誤差 RTO = (入力誤差× G) +出力誤差

リファレンス・ピン リファレンス・ピンの電位がゼロ出力電圧を決定するため、負荷

のグラウンドとシステムの残りの部分のグラウンドが正確に一致

しない場合に特に役立ちます。このピンは、出力に対して高精度

なオフセットを直接与える方法を提供し、電源電圧内で許容レン

ジは 2 V になります。最適 CMR を得るためには、寄生抵抗を小さ

くする必要があります。

入力保護 AD620 は入力に 400 Ω の直列薄膜抵抗を内蔵しているため、最大

±15 V または±60 mA の数時間の入力過負荷に安全に耐えることが

できます。この保護は、すべてのゲインと電源のオン/オフにも適

用されます。信号ソースとアンプの電源が別々に供給されるため、

この機能は特に重要です。電流は、長時間 6 mA を超えることはで

きません(IIN ≤ VIN/400 Ω)。電源電圧を超える入力過負荷の場合、

入力を電源にクランプすると(FD333 のような低リーク・ダイオー

ドを使います)、必要とされる抵抗が小さくなるので、ノイズが削

減されます。

RF干渉 すべての計装アンプは、帯域外の小さい信号を整流します。外乱

は、小さいDC電圧オフセットとして現れることがあります。高周

波信号は、計装アンプの入力に接続するローパスRC回路で除去す

ることができます。図 43 に、このような構成を示します。このフ

ィルタは、次式の関係を使って入力信号を制限します。

)2(21

CDDIFF CCR

FilterFreq

CCM RC

FilterFreq

2

1

ここで、CD ≥ 10CC 。

CD は差信号に影響を与えます。CC は同相モード信号に影響を与え

ます。R × CC が一致しないと、AD620 の CMRR が低下します。

CMRR 帯域幅性能を誤って低下させないように、CC を CD より少

なくとも 1 桁小さくしてください。CD:CC比を大きくすることによ

り、CC間の不一致の影響を小さくすることができます。

AD620

Rev. G － 17/20 －

499 AD620

+

–

VOUT

R

R

CC

CD

CC+IN

–IN REF

–15V

0.1F 10F

+15V

0.1F 10F

0077

5-0-

045

図 43. RF 干渉を減衰させる回路

同相モード除去比 AD620 のような計装アンプは、高い CMR を提供します。CMR は、

両入力を同じ量だけ変化させたときの、出力電圧の変化を表しま

す。これらの仕様は、通常フル・レンジ入力電圧変化と指定され

たソース不平衡に対して規定されます。

最適CMRを得るためには、リファレンス・ピンを低インピーダン

ス・ポイントに接続し、さらに容量差と抵抗差を 2 つの入力間で

最小に維持する必要があります。多くのアプリケーションで、シ

ールドされたケーブルを使ってノイズを小さくしています。全周

波数で最適なCMRを得るためには、シールドを正しく駆動する必

要があります。図 44 と 図 45 に示すアクティブ・データ・ガード

では、AC同相モード除去比を向上させるため、入力ケーブル・シ

ールドの容量をブートストラップすることにより、2 つの入力間の

容量不一致が小さくなるようにしています。

REFERENCE

VOUTAD620

100

100

– INPUT

+ INPUT

AD648

RG

–VS

+VS

–VS

0077

5-0-

046

図 44.差動シールド・ドライバ

100

– INPUT

+ INPUT

REFERENCE

VOUTAD620

–VS

+VS

2

RG

2

RGAD548

00

77

5-0

-04

7

図 45.同相モード・シールド・ドライバ

グラウンド接続 AD620 の出力電圧は、リファレンス・ピンを基準にして発生され

ます。REF ピンを該当するローカル・グラウンドに接続すること

により、多くのグラウンド問題を解決することができます。

低レベルのアナログ信号をノイズの多いデジタル環境から分離する

ため、多くのデータ・アクイジション部品では、アナログとデジ

タルのグラウンド・ピンが分かれています(図 46 参照)。1 本のグ

ラウンド・ラインを使用することは便利ですが、グラウンド配線

と回路カードのPCパターンを通過する電流が数百ミリボルトの誤

差を発生させることがあります。このため、別々のグラウンド・

リターンを使って、敏感なポイントからシステム・グラウンドへ

流れる電流を小さくする必要があります。これらのグラウンド・

リターンは 1 点で接続する必要があります。通常はADCパッケー

ジで接続するのが最適です(図 46)。

DIGITAL P.S.

+5VC

ANALOG P.S.

+15V C –15V

AD574ADIGITALDATAOUTPUT

+

1F

AD620

0.1F

AD585S/H ADC

0.1F1F 1F

0077

5-0-

048

図 46.基本的なグラウンド接続

AD620

Rev. G － 18/20 －

入力バイアス電流のグラウンド・リターン 入力バイアス電流は、アンプの入力トランジスタにバイアスを与

えるために流す電流です。これらの電流に対しては、直流リター

ン・パスを設ける必要があります。このため、トランスやAC結合

ソースのようなフローティング入力ソースを増幅する場合、各入

力からグラウンドへのDCパスが必要です(図 47、図 48、図 49 参

照)。計装アンプ・アプリケーションの詳細については、「A

Designer’s Guide to Instrumentation Amplifiers」(アナログ・デバイセズか

ら無償提供)を参照してください。

VOUTAD620

– INPUT

RG

TO POWERSUPPLY

GROUND

REFERENCE+ INPUT

+VS

–VS

LOAD

0077

5-0-

049

図 47.バイアス電流のグラウンド・リターン―トランス結合入力

VOUT

– INPUT

+ INPUT

RG

LOAD

TO POWERSUPPLY

GROUND

REFERENCE

+VS

–VS

AD620

0077

5-0-

050

図 48.バイアス電流のグラウンド・リターン―熱電対入力

100k

VOUTAD620

– INPUT

+ INPUT

RG

LOAD

TO POWERSUPPLY

GROUND

REFERENCE

100k –VS

+VS

00

77

5-0

-05

1

図 49.バイアス電流のグラウンド・リターン―AC 結合入力

AD620

Rev. G － 19/20 －

外形寸法

COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-001-BA

0.022 (0.56)0.018 (0.46)0.014 (0.36)

SEATINGPLANE

0.015(0.38)MIN

0.210(5.33)MAX

PIN 1

0.150 (3.81)0.130 (3.30)0.115 (2.92)

0.070 (1.78)0.060 (1.52)0.045 (1.14)

8

1 4

5 0.280 (7.11)0.250 (6.35)0.240 (6.10)

0.100 (2.54)BSC

0.400 (10.16)0.365 (9.27)0.355 (9.02)

0.060 (1.52)MAX

0.430 (10.92)MAX

0.014 (0.36)0.010 (0.25)0.008 (0.20)

0.325 (8.26)0.310 (7.87)0.300 (7.62)

0.195 (4.95)0.130 (3.30)0.115 (2.92)

0.015 (0.38)GAUGEPLANE

0.005 (0.13)MIN

CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN INCHES; MILLIMETER DIMENSIONS(IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF INCH EQUIVALENTS FORREFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN.CORNER LEADS MAY BE CONFIGURED AS WHOLE OR HALF LEADS.

図 50. 8 ピン・プラスチック・デュアルインライン・パッケージ[PDIP]

ナロー・ボディ(N-8).寸法表示:インチ(mm)

CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN INCHES; MILLIMETER DIMENSIONS(IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF INCH EQUIVALENTS FORREFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN

1 4

8 5

0.310 (7.87)0.220 (5.59)PIN 1

0.005 (0.13)MIN

0.055 (1.40)MAX

0.100 (2.54) BSC

15° 0°

0.320 (8.13)0.290 (7.37)

0.015 (0.38)0.008 (0.20)

SEATINGPLANE

0.200 (5.08)MAX

0.405 (10.29) MAX

0.150 (3.81)MIN

0.200 (5.08)0.125 (3.18)

0.023 (0.58)0.014 (0.36)

0.070 (1.78)0.030 (0.76)

0.060 (1.52)0.015 (0.38)

図 51. 8 ピン・セラミック・デュアルインライン・パッケージ

[CERDIP] (Q-8)

寸法:インチ(mm)

0.25 (0.0098)0.17 (0.0067)

1.27 (0.0500)0.40 (0.0157)

0.50 (0.0196)0.25 (0.0099)

45°

8°0°

1.75 (0.0688)1.35 (0.0532)

SEATINGPLANE

0.25 (0.0098)0.10 (0.0040)

41

8 5

5.00 (0.1968)4.80 (0.1890)

4.00 (0.1574)3.80 (0.1497)

1.27 (0.0500)BSC

6.20 (0.2440)5.80 (0.2284)

0.51 (0.0201)0.31 (0.0122)COPLANARITY

0.10

CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS; INCH DIMENSIONS(IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF MILLIMETER EQUIVALENTS FORREFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN

COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-012AA

図 52. 8 ピン標準スモール・アウトライン・パッケージ[SOIC]

ナロー・ボディ(R-8) 寸法: mm (インチ)

AD620

Rev. G － 20/20 －

オーダー・ガイド

Model Temperature Range Package Option1

AD620AN −40°C to +85°C N-8

AD620ANZ2 −40°C to +85°C N-8

AD620BN −40°C to +85°C N-8

AD620BNZ2 −40°C to +85°C N-8

AD620AR −40°C to +85°C R-8

AD620ARZ2 −40°C to +85°C R-8

AD620AR-REEL −40°C to +85°C 13" REEL

AD620ARZ-REEL2 −40°C to +85°C 13" REEL

AD620AR-REEL7 −40°C to +85°C 7" REEL

AD620ARZ-REEL72 −40°C to +85°C 7" REEL

AD620BR −40°C to +85°C R-8

AD620BRZ2 −40°C to +85°C R-8

AD620BR-REEL −40°C to +85°C 13" REEL

AD620BRZ-RL2 −40°C to +85°C 13" REEL

AD620BR-REEL7 −40°C to +85°C 7" REEL

AD620BRZ-R72 −40°C to +85°C 7" REEL

AD620ACHIPS −40°C to +85°C Die Form

AD620SQ/883B −55°C to +125°C Q-8

1 N =プラスチック DIP、Q = CERDIP、R = SOIC。 2 Z = 鉛フリー・デバイス。