ADA4571 - Analog Devices

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ADA4571 - Analog Devices

日本語参考資料
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信号処理回路内蔵の
AMR角度センサー
ADA4571
データシート
機能ブロック図
特長
VDD
ADA4571
TEMPERATURE SENSOR
GC
BRIDGE DRIVER
+
EMI
FILTER
AMR BRIDGE
SENSORS
BIAS
G = 40
絶対位置測定 (リニアおよび角度)
ブラシレス DC モーター制御と位置決め
アクチュエータ制御と位置決め
角度の非接触測定と検出
磁気角度検出
VSIN
DRIVER
–
OSCILLATOR
EMI
FILTER
アプリケーション
VTEMP
GND
FAULT DETECTION
+
–
G = 40
GND
DRIVER
VCOS
PD
12514-001
高精度 180° 角度センサー
最大角度誤差: 0.5°
アナログの正弦波出力と余弦波出力
レシオメトリック出力電圧
低温度ドリフトと低ライフタイム・ドリフト
SAR または Σ-Δ A/D コンバータ (ADC) を駆動可能
磁気抵抗(MR) ブリッジ温度補償モード
温度範囲: −40°C～+150°C
EMI 耐性
故障診断
V DD: 2.7 V～5.5 V
最小位相遅延
車載アプリケーション用に認定済み
8 ピン SOIC パッケージを採用
図 1.
概要
ADA4571 は、シグナル・コンディショニング・アンプと ADC
ドライバを内蔵する磁気センサー (AMR) センサーです。
ADA4571 は、周囲磁界の角度を示す 2 つのアナログ出力を発生
します。
ADA4571 は、AMR センサーと固定ゲイン計装アンプ (公称 G =
40) の 2 つのチップを 1 つのパッケージに実装したものです。
ADA4571 は、回転磁界の角度に関係する、クリーンな増幅済み
余弦波信号と正弦波信号を出力します。出力電圧範囲は、電源
電圧に比例します。
センサーは、角度が互いに 45°異なる 2 個のホイートストー
ン・ブリッジを内蔵しています。x-y センサー平面内の回転磁
界により、センサーと磁界方向との間の角度 (α)の 2 倍の角周波
数を持つ 2 つの正弦波出力信号が発生します。x-y 平面の均一磁
界内では、出力信号は z 方向(エア・ギャップ)の位置と無関係
です。
ADA4571 は 8 ピン SOIC パッケージを採用しています。
関連製品
ADC: AD7265、AD7266、AD7866、AD7902
マイクロコンバータ: ADuCM360
電流検出アンプ: AD8418A
電圧レギュレータ・デザイン・ツール: ADIsimPow er
その他の関連製品については ADA4571 製品ページをご覧くだ
さい。
製品のハイライト
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
角度の非接触測定。
磁界強度ではなく磁界方向を測定。
エア・ギャップ変動に対する感度が最小。
動作距離が大きい。
低い飽和磁界でも高精度。
低温度ドリフトと低ライフタイム・ドリフト
ヒステリシスが無視可能。
シングル・チップ・ソリューション。
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。
Rev. 0
©2015 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
ADA4571
データシート
目次
特長..................................................................................................1
ピン配置および機能説明 ............................................................... 8
アプリケーション ...........................................................................1
代表的な性能特性 .......................................................................... 9
機能ブロック図 ...............................................................................1
用語 ............................................................................................... 13
概要..................................................................................................1
動作原理........................................................................................ 14
関連製品 ..........................................................................................1
アプリケーション情報 ................................................................. 16
製品のハイライト ...........................................................................1
角度計算.................................................................................... 16
改訂履歴 ..........................................................................................2
ECU との接続 ........................................................................... 16
仕様..................................................................................................3
メカニカル許容誤差図 ............................................................. 18
磁気特性 ......................................................................................3
診断機能.................................................................................... 19
電気的特性 ..................................................................................3
外形寸法........................................................................................ 21
絶対最大定格...................................................................................7
オーダー・ガイド .................................................................... 21
熱抵抗 ..........................................................................................7
車載製品.................................................................................... 21
ESD の注意 ..................................................................................7
改訂履歴
9/14—Re vision 0: Initial Ve rsion
Rev. 0
－ 2/21 －
ADA4571
データシート
仕様
磁気特性
表 1.
Parameter
Magnetic Field Strength, HEXT
Value
25
Unit
kA/m
Maximum Magnetic Field Rotational
Frequency
Reference Position Error
50,000
rpm
±50
µm
Reference Angle Error
±2
Degrees
Te st Conditions/Comments
T he stimulating magnetic field in the x-y sensor plane necessary to ensure the minimum
error as specified in T able 1 and T able 2
Reference position for y = 0 µm is the straight connection line of Pin 2 and Pin 7; the x = 0 µm
position is referred to the middle distance of the package top
Reference position for angle Φ = 0° is parallel to the straight connection line of Pin 2 and
Pin 7
電気的特性
ADA4571WH
特に指定がない限り、−40°C ≤ T A ≤ +150°C、VD D = 2.7 V～5.5 V、CL = 10 nF ( GND へ接続)、RL = 200 kΩ ( GND へ接続); 均一磁界 25 kA/m
に対する角度不精度 ; 出力信号とオフセット電圧は同相モード・レベル VDD/2 に対する値。
表 2.
Parameter
Symbol
Te st Conditions/Comments
αUNCORR
T A = −40°C
Min
Typ
Max
Unit
180
Degrees
±5
Degrees
T A = 25°C
±5
Degrees
T A = 150°C
±5
ANGULAR PERFORMANCE
Angle Measurement Range
Uncorrected Angular Error1
Single Point Calibration Angular
Error 2, 3
Dynamic Angular Error
4
OUT PUT PARAMETERS
Amplitude
0
αCAL
αDYNAMIC
Degrees
T A = −40°C to +150°C, GC = GND
±0.7
Degrees
T A = −40°C to +150°C, GC = VDD
±0.7
Degrees
T A = −40°C to +150°C, rotation frequency = 2000
rpm
±0.1
±0.5
Degrees
VAMP
GC = GND
GC = VDD
T A = −40°C
63
75
% VDD
T A = 25°C
T A = 125°C
41
21
53
33
% VDD
% VDD
T A = 150°C
18
30
% VDD
T A = −40°C
T A = 25°C
56
52
77
72
% VDD
% VDD
T A = 125°C
38
57
% VDD
35
7
55
93
% VDD
% VDD
Output Voltage Range
VO_SWING
T A = 150°C
VSIN and VCOS, normal operation
Output Voltage Low
VOL
VSIN or VCOS, broken bond wire detected
5
% VDD
Output Referred Offset Voltage
VOFFSET
GC = VDD
GC = GND
3.75
3.75
% VDD
% VDD
Amplitude Synchronism Error 5
k
+1
% peak
Delay T ime
Phase Error 6
t DEL
ΦERR
Orthogonality Error3
OE
Output Noise
Output Series Resistance
Output −3 dB Cutoff Frequency3
Rev. 0
−1
Rotation frequency = 30,000 rpm
Rotation frequency = 30,000 rpm
2
0.8
VNOISE
Bandwidth (BW) = 80 kHz, referred to output
(RT O)
500
µV rms
RO
Normal operation, PD = GND
PD = VDD
60
Ω
kΩ
100
kHz
f −3dB
µs
Degrees
0.05
Amplifier BW, CL = 10 pF
－ 3/21 －
63
Degrees
ADA4571
データシート
Parameter
Power Supply Rejection
3
Output Short-Circuit Current
Sensitivity
Symbol
Te st Conditions/Comments
PSRR
Measured as output variation from VDD/2, VDD =
2.7 V to 5.5 V, RL = 200 kΩ to GND, GC = GND
or VDD
I SC
Short to GND per pin (VSIN, VCOS)
Short to VDD per pin (VSIN, VCOS)
SEN
Min
Typ
Max
Unit
80
dB
15
20
mA
−15
−18
mA
52
mV/°
α1 = 0°, α2 = 135°, T A = 25°C
POWER SUPPLY
Supply Voltage
VDD
Quiescent Supply Current
I SY
Power-Up Time
t PWRUP
2.7
PD = GND, GC = GND, no load
3.5
5.5
4.5
V
6.5
mA
PD = GND, GC = VDD, no load
7
mA
PD = VDD, no load
15
µA
T o 98% of desired output level after VDD was
reached
150
µs
T o 98% of desired output level after PD cycling
100
µs
30
µA
DIGIT AL INPUTS
Input Bias Current (GC)
Input Bias Current (PD)
I B_GC
I B_PD
For GC mode control pin, GC = GND
For GC mode control pin, GC = VDD
3
For PD pin, PD = GND
3
For PD pin, PD = VDD
µA
µA
30
µA
Input Voltage (GC and PD)
High
VIH
Low
VIL
1.4
V
0.35
V
T EMPERATURE SENSOR
Error Over Temperature
T ERR
T emperature Voltage Range
T RANGE
T emperature Coefficient
T CO
5
T A = −40°C to +150°C
0
VT EMP Output Voltage
T A = 25°C
18
VT EMP Output Impedance
Buffered output
VT EMP Load Capacitance
VT EMP Short-Circuit Current
°C
82
3.173
mV/V/°C
40
Optional load capacitance
0
Short-circuit to VDD or GND
2
CL
Between VSIN to GND and VCOS to GND; solder
close to package
% VDD
Ω
50
I SC_VTEMP
% VDD
22
nF
mA
LOAD CAPACITOR
External Load Capacitance
10
nF
1
α UNCORR は arctan 計算後の総合メカニカル角度誤差。このパラメータは、 25°C と 150°C で 100%出荷テストされます。この誤差にはキャリブレーション前の全温度範
囲の全誤差原因が含まれます。オフセット、振幅同期、振幅同期ドリフト、熱オフセット・ドリフト、位相誤差、ヒステリシス、直交誤差、ノイズなどの誤差成分
が含まれます。
2
α CAL は arctan 計算後の総合メカニカル角度誤差。この誤差には、TA = 25°C での初期オフセット(ヌル化)実行後の全温度範囲の全誤差原因が含まれます。振幅同期ド
リフト、アンプ・ゲイン一致、熱オフセット・ドリフト、位相誤差、ヒステリシス、直交誤差、ノイズなどの誤差成分が含まれます。
3
キャラクタライゼーションにより保証。
4
α DYNAMIC は arctan 計算後の総合メカニカル角度誤差。このパラメータは 100%出荷テストされます。この誤差には、連続バックグラウンド・キャリブレーション実行
してオフセットと振幅の一致誤差を補正した後の全温度範囲の全誤差原因が含まれます。位相誤差、ヒステリシス、直交誤差、ノイズ、ライフタイム・ドリフトな
どの誤差成分が含まれます。
5
ピーク to ピーク振幅ミスマッチ。 k = 100 × VSIN/VCOS。
6
オフセット補正、振幅補正、 arctan 計算後の回転周波数依存の位相誤差。
Rev. 0
－ 4/21 －
ADA4571
データシート
ADA4571B
特に指定がない限り、−40°C ≤ T A ≤ +125°C、VD D = 2.7 V～5.5 V、CL = 10 nF ( GND へ接続)、RL = 200 kΩ ( GND へ接続); 均一磁界 25 kA/m
に対する角度不精度 ; 出力信号とオフセット電圧は同相モード・レベル VDD/2 に対する値。
表 3.
Parameter
Symbol
Te st Conditions/Comments
αUNCORR
T A = −40°C
Min
Typ
Max
Unit
180
Degrees
±3
Degrees
T A = 25°C
±3
Degrees
T A = 125°C
±4
Degrees
ANGULAR PERFORMANCE
Angle Measurement Range
Uncorrected Angular Error1
0
Single Point Calibration Angular
Error 2, 3
αCAL
T A = −40°C to +125°C, GC = GND
T A = −40°C to +125°C, GC = VDD
±0.5
Dynamic Angular Error 4
αDYNAMIC
T A = −40°C to +125°C, rotation frequency = 2000
rpm
0.1
Angular Inaccuracy3, 5
∆α
After end of line (EOL) calibration for offset
voltage error and amplitude synchronism at TA =
−40°C to +125°C (only 180° range)
0.05
±0.5
Degrees
Degrees
±0.4
Degrees
Degrees
OUT PUT PARAMETERS
Amplitude
VAMP
GC = GND
GC = VDD
T A = −40°C
63
75
% VDD
T A = 25°C
41
53
% VDD
T A = 125°C
21
33
% VDD
T A = −40°C
56
77
% VDD
T A = 25°C
52
72
% VDD
T A = 125°C
38
57
% VDD
VO_SWING
VSIN and VCOS, normal operation
7
93
% VDD
Output Voltage Low
VOL
VSIN or VCOS, broken bond wire detected
3.75
% VDD
Output Referred Offset Voltage
VOFFSET
GC = VDD
3.75
% VDD
GC = GND
3.75
% VDD
Output Voltage Range
−0.75
Amplitude Synchronism Error 6
k
Delay T ime
t DEL
Rotation frequency = 30,000 rpm
2
µs
ΦERR
Rotation frequency = 30,000 rpm
0.8
Degrees
BW = 80 kHz, RT O
500
µV rms
50
Ω
Phase Error 7
3
Orthogonality Error
OE
Output Noise
VNOISE
Output Series Resistance
RO
+0.75
0.05
Normal operation, PD = GND
PD = VDD
63
% peak
Degrees
kΩ
Output −3 dB Cutoff Frequency3
f −3dB
Amplifier BW, CL = 10 pF
100
kHz
Power Supply Rejection 3
PSRR
Measured as output variation from VDD/2, VDD =
2.7 V to 5.5 V, RL = 200 kΩ to GND,
GC = GND or VDD
80
dB
Output Short-Circuit Current
I SC
Short to GND per pin (VSIN, VCOS)
15
20
mA
Short to VDD per pin (VSIN, VCOS)
−15
−18
mA
Sensitivity
SEN
α = 0° and 135°, T A = 25°C
52
mV/°
VDD
I SY
PD = GND, GC = GND, no load
POWER SUPPLY
Supply Voltage
Quiescent Supply Current
Power-Up Time
Rev. 0
t PWRUP
5.5
6
V
mA
PD = GND, GC = VDD
6.5
mA
PD = VDD, no load
T o 98% of desired output level after VDD was
reached
T o 98% of desired output level after PD cycling
12.5
150
µA
µs
100
µs
－ 5/21 －
2.7
3.5
4.5
ADA4571
データシート
Parameter
Symbol
Te st Conditions/Comments
I B_GC
For GC mode control pin, GC = GND
Min
Typ
Max
Unit
30
µA
DIGIT AL INPUTS
Input Bias Current (GC)
Input Bias Current (PD)
I B_PD
For GC mode control pin, GC = VDD
3
For PD pin, PD = GND
3
For PD pin, PD = VDD
µA
µA
30
µA
0.35
V
Input Voltage (GC and PD)
High
VIH
Low
VIL
1.4
V
T EMPERATURE SENSOR
Error Over Temperature
T ERR
T emperature Voltage Range
T RANGE
T emperature Coefficient
T CO
VT EMP Output Voltage
5
T A = −40°C to +125°C
0
69
% VDD
40
% VDD
22
nF
3.173
T A = 25°C
18
VT EMP Output Impedance
Buffered output
VT EMP Load Capacitance
Optional load capacitance
0
I SC_VTEMP
Short-circuit to VDD or GND
2
CL
Between VSIN to GND and VCOS to GND; solder
close to package
VT EMP Short-Circuit Current
°C
mV/V/°C
Ω
50
mA
LOAD CAPACITOR
External Load Capacitance
10
nF
1
α UNCORR は arctan 計算後の総合メカニカル角度誤差。このパラメータは、 25°C と 150°C で 100%出荷テストされます。この誤差にはキャリブレーション前の全温度範
囲の全誤差原因が含まれます。オフセット、振幅同期、振幅同期ドリフト、熱オフセット・ドリフト、位相誤差、ヒステリシス、直交誤差、ノイズなどの誤差成分
が含まれます。
2
α CAL は arctan 計算後の総合メカニカル角度誤差。この誤差には、TA = 25°C での初期オフセット(ヌル化)実行後の全温度範囲の全誤差原因が含まれます。振幅同期ド
リフト、アンプ・ゲイン一致、熱オフセット・ドリフト、位相誤差、ヒステリシス、直交誤差、ノイズなどの誤差成分が含まれます。
3
キャラクタライゼーションにより保証。
4
α DYNAMIC は arctan 計算後の総合メカニカル角度誤差。このパラメータは 100%出荷テストされます。この誤差には、連続バックグラウンド・キャリブレーション実行
してオフセットと振幅の一致誤差を補正した後の全温度範囲の全誤差原因が含まれます。位相誤差、ヒステリシス、直交誤差、ノイズ、ライフタイム・ドリフトな
どの誤差成分が含まれます。
5
角速度 <300 rpm。 180°回転に制限。この値は、理想均一磁界による出力信号振幅スペクトルの 3 次と 5 次の高調波のみを使用して計算。
6
ピーク to ピーク振幅ミスマッチ。 k = 100 × VSIN/VCOS。
7
オフセット補正、振幅補正、 arctan 計算後の回転周波数依存の位相誤差。
Rev. 0
－ 6/21 －
ADA4571
データシート
絶対最大定格
表 4.
Parameter
Operating T emperature
Storage T emperature
Supply Voltage (VDD) 1
Output Short-Circuit Duration to GND or VDD
VT EMP Short-Circuit to GND or VDD
ESD
Human Body Model (HBM) 2
Machine Model (MM) 3
Charge Device Model (CDM)4
1
VDD + 0.3 V での GC または P D。
2
準拠標準 : JESD22-C101。
3
準拠標準 : JESD22-A115。
4
準拠標準 : ESDA/JEDEC JS-001-2011。
熱抵抗
Rating
−40°C to +150°C
−65°C to +150°C
−0.3 V to +6 V
Indefinite
Indefinite
θJA はワーストケース条件で規定。すなわち表面実装パッケージ
の場合、デバイスを回路ボードにハンダ付けした状態で規定。
表 5.熱抵抗
4000 V
300 V
1250 V
Unit
°C/W
ESD の注意
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製品動作を定めたものではあり
ません。製品を長時間絶対最大定格状態に置くと製品の信頼性
に影響を与えます。
Rev. 0
θJA
120
Package Type
8-Lead SOIC
－ 7/21 －
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。
ADA4571
データシート
ピン配置および機能説明
GC 1
8
PD
ADA4571
7 VDD
TOP VIEW
GND 3 (Not to Scale) 6 GND
VSIN 4
5
VTEMP
図 2.ピン配置
表 6.ピン機能の説明
ピン番号
記号
説明
1
GC
ゲイン制御モード・イネーブル
2
VCOS
アナログ余弦出力
3
GND
グラウンド
4
VSIN
アナログ正弦出力
5
VT EMP
温度出力
6
GND
グラウンド
7
VDD
電源ピン
8
PD
パワーダウン・ピン、アクティブ・ハイ
Rev. 0
－ 8/21 －
12514-002
VCOS 2
ADA4571
データシート
代表的な性能特性
40
5
–40°C
+25°C
+125°C
+150°C
35
4
COUNT (%)
OUTPUT AMPLITUDE (V)
30
3
2
25
20
15
10
1
5
90
180
270
360
RELATIVE MECHANICAL ANGLE (Degrees)
0
0
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
DYNAMIC ANGULAR ERROR (Degrees)
図 3.出力波形(未処理)、V DD = 5 V、GC = オン、T = 25°C
12514-013
0
12514-010
0
図 6.ダイナミック角度誤差、V DD = 5.5 V、GC = オフ
0.2
35
–40°C
+25°C
+125°C
+150°C
30
25
COUNT (%)
ERROR (Degrees)
0.1
0
20
15
10
–0.1
0
90
180
270
360
MECHANICAL ANGLE (Degrees)
0
12514-011
–0.2
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
DYNAMIC ANGULAR ERROR (Degrees)
図 4. オフセット補正後の誤差波形、V DD = 5 V、GC = オン
図 7.ダイナミック角度誤差、V DD = 2.7 V、GC = オン
40
35
–40°C
+25°C
+125°C
+150°C
35
0
12514-014
5
–40°C
+25°C
+125°C
+150°C
30
30
15
15
10
10
5
5
0
0
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
DYNAMIC ANGULAR ERROR (Degrees)
0
0
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
DYNAMIC ANGULAR ERROR (Degrees)
図 5.ダイナミック角度誤差、V DD = 5.5 V、GC = オン
Rev. 0
20
0.45
0.50
12514-015
COUNT (%)
20
12514-012
COUNT (%)
25
25
図 8.ダイナミック角度誤差、V DD = 2.7 V、GC = オフ
－ 9/21 －
ADA4571
データシート
40
35
–40°C
+25°C
+125°C
+150°C
35
25
25
COUNT (%)
20
15
20
15
10
10
5
5
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
UNCORRECTED ANGULAR ERROR (Degrees)
0
12514-016
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
UNCORRECTED ANGULAR ERROR (Degrees)
図 9.未補正角度誤差、V DD = 5.5 V、GC = オン
図 12.未補正角度誤差、V DD = 2.7 V、GC = オフ
40
1.2
–40°C
+25°C
+125°C
+150°C
35
0
12514-019
COUNT (%)
30
0
–40°C
+25°C
+125°C
+150°C
30
1.0
ERROR (Degrees)
COUNT (%)
30
25
20
15
0.8
0.6
0.4
10
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
UNCORRECTED ANGULAR ERROR (Degrees)
0
–40
12514-017
0
40
80
120
TEMPERATURE (°C)
図 10.未補正角度誤差、V DD = 5.5 V、GC = オフ
図 13.シングル・ポイント・キャリブレーション角度誤差
V DD = 5.5 V、GC = オン
1.2
35
–40°C
+25°C
+125°C
+150°C
30
1.0
ERROR (Degrees)
25
COUNT (%)
0
12514-020
0.2
5
20
15
0.8
0.6
0.4
10
0.2
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
UNCORRECTED ANGULAR ERROR (Degrees)
0
–40
12514-018
0
40
80
TEMPERATURE (°C)
120
図 14.シングル・ポイント・キャリブレーション角度誤差
V DD = 5.5 V、GC = オフ
図 11.未補正角度誤差、V DD = 2.7 V、GC = オン
Rev. 0
0
12514-021
5
－ 10/21 －
ADA4571
5.8
1.0
5.6
0.8
5.4
0.6
5.2
0.4
5.0
0.2
4.8
0
–40
0
40
80
120
TEMPERATURE (°C)
4.6
–40
0
40
80
120
TEMPERATURE (°C)
図 15.シングル・ポイント・キャリブレーション角度誤差
V DD = 2.7 V、GC = オン
図 18.電源電流 (ISY )の温度特性、V DD = 5 V
4.6
1.2
1.0
GC OFF (mA)
GC ON (mA)
4.4
0.8
ISY (mA)
0.6
4.2
4.0
0.4
3.8
0.2
0
40
80
3.6
–40
12514-023
0
–40
120
TEMPERATURE (°C)
0
40
80
120
TEMPERATURE (°C)
12514-026
ERROR (Degrees)
GC OFF (mA)
GC ON (mA)
12514-025
ISY (mA)
1.2
12514-022
ERROR (Degrees)
データシート
図 19.電源電流 (ISY )の温度特性、V DD = 3 V
図 16.シングル・ポイント・キャリブレーション角度誤差
V DD = 2.7 V、GC = オフ
10
7
5V
3V
8
IPD (µA)
5
4
4
2
3.1
3.5
3.9
4.3
4.7
5.1
VDD (V)
5.5
0
–40
12514-024
3
2.7
0
40
80
120
TEMPERATURE (°C)
図 20.パワーダウン電流 (IPD)の温度特性
図 17.電圧 (V DD)対電源電流 (ISY )、T = 25°C
Rev. 0
6
－ 11/21 －
12514-027
ISY (mA)
6
ADA4571
データシート
100
100
90
90
80
80
60
50
40
30
50
40
30
20
10
10
120
18
–0.1
ANGULAR ERROR DELAY (Degrees)
0
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0.25
0.50
AMPLITUDE MISMATCH (%)
0.75
1.00
–0.3
–0.4
–0.5
–0.6
–0.7
–0.8
–1.0
300
12514-029
–0.25
120
–0.2
–0.9
–0.50
80
図 23.ピーク to ピーク出力電圧 (V SIN と V COS )の
温度特性 (% V DD)
20
–0.75
40
TEMPERATURE (°C)
図 21.VTEMP 出力電圧の温度特性
0
–1.00
0
ERROR –40°C
ERROR +25°C
ERROR +150°C
3000
RPM (Mechanical)
図 22.振幅同期 (% k)
図 24.RPM (メカニカル)対角度誤差遅延
－ 12/21 －
30000
12514-031
80
0
–40
12514-028
40
0
TEMPERATURE (°C)
COUNT (%)
60
20
0
–40
Rev. 0
70
12514-030
VOUT (V p-p %VDD)
VTEMP (%VDD)
70
VOUT p-p GC OFF
VOUT p-p GC ON
ADA4571
データシート
用語
リファレンス位置誤差
リファレンス位置誤差は、センサーの公称位置からの絶対実装
位置偏差を表します。Y = 0 µm のリファレンス位置は、ピン 2 と
ピン 7 を結ぶ直線です。 X = 0 µm の位置は、パッケージ上面か
らの中点です。位置精度は、 X 方向および Y 方向とも±0.05 mm
(±50 µm)です。
GC 1
8
PD
VCOS 2
7
VDD
GND 3
6
GND
VSIN 4
5
VTEMP
12514-006
リファレンス角度誤差
リファレンス角度誤差は、センサーの公称角度からの絶対実装
角度偏差を表します。角度 Φ= 0° の角度マーキングは、ピン 2
とピン 7 を結ぶ直線に平行です。
図 25.パッケージ内のボンディング配置と
センサー・アライメント
出力振幅同期誤差
出力振幅同期誤差 (k)は、次式で表される MR センサーの連続回
転励磁での両出力チャンネル振幅間の関係として定義されます。
未補正角度誤差
未補正角度誤差は、オフセット・キャリブレーションなしで
VSIN と VCOS から角度を計算する際の、理論角度値からの最大偏
差として定義されます。
シングル・ポイント・キャリブレーション角度誤差
シングル・ポイント・キャリブレーション角度誤差は、TA =
25°C でオフセット電圧を初期キャリブレーションした後に VSIN
と VCOS から角度を計算する際の、理論角度値からの最大偏差と
して定義されます。
ダイナミック角度誤差
ダイナミック角度誤差は、連続オフセット・キャリブレーショ
ンを行いながら VSIN と VCOS から角度を計算する際の、理論角
度値からの最大偏差として定義されます。
位相誤差
位相誤差 (ΦERR )は、計装アンプの帯域幅制限から生ずる回転周
波数依存誤差として定義されます。VSIN と VCOS はアンプ伝搬遅
延の影響を受け、回転磁界の実際の角度方向と呼ばれます。こ
の代表的特性値を使って、非常に高い回転速度でこの誤差の１
次補償を行うことができます。低速回転システムでは、この誤
差成分は無視できるため、補償は不要です。
k = 100% × VSIN_P-P/VCOS_P-P
Rev. 0
－ 13/21 －
ADA4571
データシート
動作原理
ADA4571 は、シグナル・コンディショニング・アンプと ADC
ドライバを内蔵する AMR センサーです。ADA4571 は、周囲磁
界の角度を表示する正弦波と余弦波の 2 つのアナログ信号を出
力します。
渉を除去します。
計装アンプ・アーキテクチャは、当社独自のチョッピング技術
を採用した高精度、低ノイズ、ゼロ・ドリフトのアンプで構成さ
れています。このチョッピング技術は、0.3 µV (typ) の低入力オ
フセット電圧と 0.02 µV/o C (typ) の入力オフセット電圧ドリフト
を提供します。また、ゼロ・ドリフト・デザインではチョッピ
ング・リップル抑圧回路を採用して、グリッチを除去し、チョ
ッピングにより発生するその他のノイズを除去しています。
AMR 検出エレメントは、Sensitec 社によりデザイン／製造され
ています。
同相モード電圧変化と電源変動から発生するオフセット電圧誤
差もチョッピング技術で補正されるため、150 dB 以上の同相モ
ード除去比が得られます。アンプの広帯域ノイズは 22 nV/√Hz
と小さく、かつ 1/f ノイズ成分はありません。これらの機能は、
高精度検出アプリケーションでの低レベル AMR ブリッジ信号
の増幅に最適です。
図 27 に、AMR センサー・エレメント、制御機能、フィルタ機
能、バッファ機能、信号増幅機能から構成される正弦波チャン
ネルを示します。電源電圧に比例するリファレンス電圧が発生
され、このリファレンス電圧によりセンサー・ブリッジの電源
電圧が制御されます。ノイズおよび電磁適合性 (EMC) 除去のた
め、ブリッジ電源はローパス・フィルタ処理されています。ブ
リッジ出力電圧は、固定ゲイン (G = 40、GC モードをディスエ
ーブル)で増幅され、バッファされています。シングルエンド出
力は同相モード電圧 VDD/2 を中心とするため、電源電圧を基準
とする外付け ADC リファレンスの入力を駆動することができ
ます。
さらに、センサーと IC の状態をセルフチェックする広範囲な診
断機能が内蔵されています。
2
最適な ADC 入力範囲を実現するため、余弦波出力電圧と正弦
波出力電圧は電源電圧に追従するレシオメトリック構成になっ
ています。高い信号性能を実現するために、両出力信号の振幅
と位相を一致させる必要があります。十分なアンプ帯域幅を確
保して、最大規定回転速度で位相遅延を小さくする必要があり
ます。
8
ADA4571
7
3
TOP VIEW
(Not to Scale) 6
4
5
12514-004
1
図 26.α = 0°の均一磁界の方向
センサー出力および初段ステージと 2 段目ステージの間にある
電磁干渉 (EMI) フィルタが、信号帯域内から不要なノイズと干
VDD
VDD
VDD
+
–
62.7pF
+
3.3kΩ
VTEMP
–
–
AMR
BRIDGE
20pF
50Ω
VSIN
+
–
ADA4571
3.3kΩ
図 27. ADA4571 正弦波チャンネルの詳細内部図
Rev. 0
－ 14/21 －
VDD/2
12514-005
+
62.7pF
ADA4571
データシート
DIAGNOSTIC
BAND
93% VDD
VCOS
VOFFSET
V p-p
LINEAR
REGION
50% VDD
DIAGNOSTIC
BAND
0
90
180
270
360
MAGNETIC ANGLE, α (Degrees)
図 28.代表的な出力波形; 磁界角度対正弦波および余弦波
Rev. 0
－ 15/21 －
12514-003
VSIN
7% VDD
ADA4571
データシート
アプリケーション情報
この AMR センサーは、リファレンスを電源電圧に接続した
ADC を内蔵する別の処理 IC またはエレクトロニクス・コントロ
ール・ユニット (ECU) と組み合わせて使用するアプリケーション
向けにデザインされています。ADC 入力分解能と AMR センサ
ー出力は同じ方法で VDD に関係するので、システムは元々レシ
オメトリックであるため、信号の電源電圧変化に対する依存性は
小さくなっています。
角度計算
AMR デバイス出力から角度を計算するため、三角関数
arctangent2 を使います。arctangent2 関数は、−90°～+90°の磁気
角度範囲から−180°～+180°の磁気角度範囲へ出力を拡張する追
加象限情報を持つ標準逆正接関数です。AMR 技術の検出範囲が
原因で、この計算される磁気角度は磁石の各極ごとに繰り返さ
れます。シンプルな 2 極の磁石の場合、次式はメカニカルな
180° に対して絶対角度を与えます。
TVTEMP
 – T ×T 
VTEMP
 –  VCAL

CO 
V DD   
V DD  CAL


=
TC VTEMP
ここで、
TVTEMP は、VT EMP 出力電圧から計算した温度 (°C)。
VTEMP は、動作時の VT EMP 出力電圧。
VDD は電源電圧。
VCAL は、制御された温度でキャリブレーション中の VT EMP 出
力電圧。
TCAL は、キャリブレーション時の制御された温度。
TCO は内部回路の温度係数。値については仕様のセクションを参
照してください。
ゲイン制御モード
V
arctan( SIN )
VCOS
α=
2
ECU との接続
ADA4571 出力の駆動能力が限定されているため、ADA4571 と
他の IC との間の基板(PCB) のパターン長を短くしてください。
信号ラインのシールドも推奨します。最適な角度精度を得るた
めには、負荷コンデンサと負荷抵抗を一致させてください。
ADC 入力の前にシステムのサンプリング周波数に関係した帯域
制限フィルタを接続して、ノイズ帯域幅を狭くしてください。
図 29 で、VCOS と VSIN 上の負荷抵抗は、フィルタと ADC の
入力負荷を表しています。arctan とオフセットの計算、オフセ
ットの保存、その他のキャリブレーションのためにプロセッサ
を使うことができます。
VTEMP 出力ピン
温度モニタ用または温度キャリブレーション用に、VT EMP ピ
ンから絶対温度に比例する電圧が出力されます。この出力電圧
は電源電圧に対してレシオメトリックであるため、電源電圧を
リファレンス電圧として使用する ADC とのインターフェースが
容易になります。このピンを使用しない場合は、オープンのま
まにすることができます。
Rev. 0
VT EMP 出力電圧で最高精度を実現するためには、既知の制御
された温度で初期キャリブレーションを行ってください。その
後、次式を使って、温度情報を取得してください。
ゲイン制御（GC）ピンを VDD ピンに接続すると、GC イネー
ブル・モードが開始されます。このモードでは、AMR ブリッ
ジ・センサー振幅出力が、温度変動が小さくなるように補償さ
れます。これにより制御された出力電圧レベルが高くなるため、
システム・ダイナミックレンジが広がり、システム・デザイン
作業が容易になります。GC ピンをフローティングのままにす
る場合、弱いプルアップ抵抗を使うと、GC モードがデフォル
ト状態としてイネーブルされるようになります。また、半径チ
ェックのように、正弦振幅出力と余弦振幅出力をイネーブル／
ディスエーブル時に比較することにより、GC モードをセンサ
ー自己診断として使用することもできます。半径が変化しない
場合は、IC に故障があることを示します。
パワーダウン・モード
PD ピンを VDD ピンに接続すると、パワーダウン・モードを開
始することができます。このモードでは、デバイスがシャット
ダウンし、出力ピンが高インピーダンスに設定されるため、負
荷抵抗を流れる消費電流をなくすることができます。 VT EMP
出力はプルダウン抵抗を介してグラウンドへ接続されます。GC
= VD D または GC = GND で、パワーダウン・モードを開始するこ
とができます。PD ピンがフローティングの場合、内蔵プルダウ
ン抵抗によりデバイスのアクティブが維持されます。
－ 16/21 －
ADA4571
データシート
VDD
RLO4
CLO4
VDD
TEMPERATURE SENSOR
BRIDGE DRIVER
EMI
FILTER
AMR BRIDGE
SENSORS
BIAS
EMI
FILTER
GND
+
G = 40
DRIVER
–
GC
VDD
VSIN
Σ-Δ
ADC
RLO1
OSCILLATOR
G = 40
MICROPROCESSOR
DRIVER
Σ-Δ
ADC
VCOS
RLO2
GND
CLO1
FAULT DETECTION
+
–
VTEMP
CLO2
PD
RLO3
CLO3
12514-007
ADA4571
図 29.個別のプロセッサとデータ変換を使用する代表的なアプリケーション図
信号出力のオフセット
消費電力
最大静止消費電力は、電源電流が規定の最大 7 mA で、かつ
ADA4571 が 5.5 V の最大 VDD で動作するときに発生し、消費電
力は 38.5 mW になります。
消費電力は、VDD、温度、負荷抵抗 (RL)、負荷容量 (CL)、回転
磁界周波数に依存します。RL と CL はグラウンド基準にするこ
とが推奨されます。VDD ピンまたはグラウンドへの短絡では電
流を所定の継続時間に制限して、出力電圧を保護しています。
デバイスを 180°回転してソケットに挿入すると、電源電流が
100 mA に制限されていない場合故障が生じます。
Rev. 0
シングルエンド出力信号は、内部で発生する VDD/2 を基準とし
ています。オフセットは、マッチングの不正確性や製造プロセ
ス時のその他の欠陥から発生します。許容誤差を小さくするた
めには、VSIN と VCOS の外付け負荷を互いに一致させる必要
があります。ESD 保護と EMC 保護のため、出力に 50 Ω の直列
抵抗がありますので、出力負荷抵抗を大きくすることにより、
この直列抵抗の影響を小さくすることができます。
信号のエア・ギャップ距離に対する依存性
この IC は、x-y 平面内で外部磁界の方向を測定します。磁界強
度が 25 kA/m の最小規定値を上回るかぎり、測定結果は磁界強
度の影響を受けません。x-y 方向の均一磁界では、測定結果は z
方向の変位 (エア・ギャップ)の影響を受けません。内部 x-y 平
面からプラスチック・パッケージ上面までの公称 z 距離は 0.400
mm です。
－ 17/21 －
ADA4571
データシート
メカニカル許容誤差図
5.00
4.90
4.80
SENSING ELEMENT
CENTER
A
2.50
2.45
2.40
B
5
8
NOTE 4
4.00
3.90
3.80
0.50 C B
2° MAX
2.00
1.95
1.90
1
LEAD TIPS
3.10
3.00
2.90
6.20
6.00
5.80
4
NOTE 2
0.854
0.25 C A
NOTES 3, 6, 7
0.487
0.437
0.387
NOTES 5, 6
0.10 C
1.27
C
SEATING PLANE
0.25 M C A B
NOTES
1. DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS.
2. MAXIMUM SENSOR ROTATION.
3. THIS DIMENSION AND TRUE POSITION SPECIFY THE LOCATION OF THE CENTER
OF THE SENSING ELEMENT WITH RESPECT TO THE CENTER OF THE PACKAGE.
THE CENTER OF THE SENSING ELEMENT IS ALIGNED WITH THE EDGES OF
LEAD 2 AND LEAD 7.
4. THE CENTER OF THE SENSING ELEMENT IS ALIGNED WITH THE CENTER LINE
OF THE PACKAGE (DATUM B).
5. THE LEAD WIDTH DIMENSION IS TOLERANCED MORE TIGHTLY THAN ON
THE R8 PACKAGE OUTLINE DRAWING. THIS DIMENSION IS MEASURED AT
THE FOOT OF THE LEAD (NO FLASH, BURRS).
6. DOES NOT INCLUDE MOLD FLASH, DAMBAR PROTRUSIONS, OR BURRS.
7. MOLD BODY WIDTH AND LENGTH DIMENSIONS DO NOT INCLUDE MOLD FLASH,
OFFSETS, OR MOLD GATE PROTRUSIONS.
8. REFER TO THE R8 PACKAGE OUTLINE DRAWING FOR DIMENSIONS NOT SHOWN HERE.
図 30.ADA4571 のメカニカル図
AMR SENSING ELEMENT
1.400
1.250
1.100
0.10 C
C
SEATING PLANE
図 31.ADA4571 の断面図
Rev. 0
－ 18/21 －
12514-035
0.475
0.400
0.325
12514-034
ALL LEADS
ADA4571
データシート
半径の計算
V DD 2
V
) + (VCOS − DD ) 2
2
2
半径計算の前にオフセット・キャリブレーションを行うことが
重要です。
VSIN
+150°C
+125°C
+25°C
–40°C
VRAD
VCOS
GC ON
図 32.GC オンでの半径
Rev. 0
VCOS
VCOS
VCOS MAGNITUDE (%VDD)
GC OFF
図 33.GC オフでの半径
VT EMP ピンをモニタすると、既知温度でさらに狭い範囲の半
径長が確認可能になります。各温度での正確な値と出力振幅規
定値については、仕様のセクションと代表的な性能特性のセク
ションを参照してください。
ADA4571 は、 AMR センサーと計装アンプの間のボンディン
グ・ワイヤー断線を検出する回路を内蔵しています。この検出
回路は、AMR センサーと ASIC との間の信号接続に配置された
ウインドウ・コンパレータと電流源から構成されています。
AMR センサーと ASIC との間のボンディング・ワイヤーが断線
したとき、この電流源を使って通常動作領域の外側に信号ノー
ドを駆動します。ウインドウ・コンパレータは、AMR センサー
からの信号が通常動作領域外になったことを検出するときに使
用します。信号ノードが通常動作領域外になったことをコンパ
レータが検出すると、この回路は VSIN ノードおよび／または
VCOS ノードをグラウンド・レベルにしてホスト・コントロー
ラへ故障を通知します。
VCOS
12514-101
VCOS MAGNITUDE (%VDD)
VRAD
ボンディング・ワイヤー断線の検出
VSIN
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
VSIN MAGNITUDE (%VDD)
−40°C、+25°C、+125°C、+150°C での VRAD 値 (typ)も示してあり
ます。
+150°C
+125°C
+25°C
–40°C
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
図 32 に、GC モードをイネーブルしたときの許容半径を、図 33
に、GC モードをディスエーブルしたときの許容半径を、それ
ぞれ示します。仕様のセクションに規定するデバイスの全動作
温度での VRAD の最大値と最小値は、VSIN と VCOS の許容振幅範
囲を使って計算されます。この範囲は、図 32 と図 33 の青い領
域で表されます。
VSIN
12514-100
V RAD = (V SIN −
VSIN MAGNITUDE (%VDD)
VS IN 出力と VCOS 出力を使って、半径を計算することができます。
これらの出力は 90° の固定位相関係をもつため、計算する半径
は予測可能な既知範囲内にあり、この範囲は現在の磁界方向と
無関係にデバイス温度により変化します。この半径 VRAD を使っ
て、ECU で読み取る値の VSIN 値と VCOS 値を確認することがで
きます。計算した半径が許容範囲を超える場合、システム内に
故障が発生している可能性があります。半径の計算には、次式
を使います。
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
VSIN
診断機能
アクティブ回路の他に、プルアップ抵抗やプルダウン抵抗の使
用のようなアプリケーション推奨事項があります。この場合、
既定動作領域の外側にノードを駆動することによりボンディン
グ・ワイヤーの断線を検出します。VT EMP、VCOS、 VSI N でボ
ンディング・ワイヤーが断線すると、対応する出力が途切れま
す。これらのピンでボンディング・ワイヤーが断線した場合に、
出力が確実に既知状態になるようにするため、これらのピンに
200 kΩ のプルダウン抵抗を接続してください。これらのノード
を通常動作領域の外側に駆動して、故障をホスト・コントロー
ラへ通知します。
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ADA4571
データシート
GND または VDD への短絡
正弦センサー出力と余弦センサー出力の間の短絡
短絡が発生した場合、出力電圧は GND または VDD ピンに接続
されます。
センサー出力間に短絡が発生すると、IC 出力電圧は出力同相モ
ード電圧になります。マイクロコントローラで角度誤差が検出
されます。
100%
SHORT-CIRCUIT DIAGNOSTIC BAND (HIGH)
OUTPUT LEVEL
93%
7%
SHORT-CIRCUIT DIAGNOSTIC BAND (LOW)
0%
12514-009
LINEAR REGION
図 34.短絡状態診断時の出力範囲の分類
表 7.診断機能
Fault Description
Broken Bond Wire Between the Internal MR
Sensor and the ASIC
Broken Bond Wire at the PD Pin
Broken Bond Wire at the GC Pin
Output Short-Circuit to GND
Output Short-Circuit to VDD
Rev. 0
O utput Conditions
Broken bond wire detection is activated; the broken
channel(s), VSIN or VCOS, are pulled to ground
Device remains functional
Gain control is activated
Shorted channel is pulled to ground
Shorted channel is pulled to VDD
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Ale rt
Diagnostic region violation
No alert
Possible change in output amplitude
Diagnostic region violation
Diagnostic region violation
ADA4571
データシート
外形寸法
5.00 (0.1968)
4.80 (0.1890)
1
5
4
1.27 (0.0500)
BSC
0.25 (0.0098)
0.10 (0.0040)
COPLANARITY
0.10
SEATING
PLANE
6.20 (0.2441)
5.80 (0.2284)
1.75 (0.0688)
1.35 (0.0532)
0.51 (0.0201)
0.31 (0.0122)
0.50 (0.0196)
0.25 (0.0099)
45°
8°
0°
0.25 (0.0098)
0.17 (0.0067)
1.27 (0.0500)
0.40 (0.0157)
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-012-AA
CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS; INCH DIMENSIONS
(IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF MILLIMETER EQUIVALENTS FOR
REFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN.
012407-A
8
4.00 (0.1574)
3.80 (0.1497)
図 35.8 ピン標準スモール・アウトライン・パッケージ[SOIC_N]
ナロー・ボディ
(R-8)
寸法: mm (インチ)
オーダー・ガイド
Mode l 1, 2
ADA4571WHRZ-R7
ADA4571BRZ
ADA4571BRZ-RL
ADA4571BRZ-R7
Te mpe rature Range
−40°C to +150°C
−40°C to +125°C
−40°C to +125°C
−40°C to +125°C
1
Z = RoHS 準拠製品。
2
W = 車載アプリケーション用に認定済み。
Package Description
8-Lead SOIC_N, 7” T ape and Reel
8-Lead SOIC_N
8-Lead SOIC_N, 13” Tape and Reel
8-Lead SOIC_N, 7” T ape and Reel
Package Option
R-8
R-8
R-8
R-8
車載製品
ADA4571WHRZ モデルは、車載アプリケーションの品質と信頼性の要求をサポートするため管理した製造により提供しています。これら
の車載モデルの仕様は商用モデルと異なる場合があるため、設計者はこのデータシートの仕様のセクションを慎重にレビューしてくださ
い。表示した車載グレード製品のみを、車載アプリケーション用として提供しています。特定製品のオーダー情報とこれらのモデルの特
定の車載信頼性レポートについては最寄りのアナログ・デバイセズ販売代理店へご連絡ください
Rev. 0
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