MSOPパッケージのJFET入力計装アンプ

レールtoレール出力、MSOPパッケージの
JFET入力計装アンプ
AD8220
ピン配置
特長
AD8220
1
8
+V S
RG
2
7
V OUT
RG
3
6
REF
+IN
4
5
–V S
03579-005
–IN
上面図
（実寸ではありません）
図1
10n
入力バイアス電流（A）
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CMRR
100dB 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/ Hz （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∼±18V
1本の抵抗によるゲイン設定（G＝1∼1000）
1n
IBIAS
100p
10p
IOS
1p
アプリケーション
–50
03579-059
0.1p
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
–25
0
25
50
75
100
125
150
温度（℃）
図2.
入力バイアス電流とオフセット電流の温度特性
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。
REV. A
アナログ・デバイセズ株式会社
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。
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
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AD8220
目次
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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
ESD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
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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
RF干渉 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
同相入力電圧範囲. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
ADCの駆動 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
アプリケーション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
AC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
改訂履歴
5/07―Rev. 0 to Rev. A
Changes to Table 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Changes 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Changes to Ordering Guide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4/06―Revision 0: Initial Version
―2―
REV. A
AD8220
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
パラメータ
Min
テスト条件
Aグレード
Typ
Max
Min
Bグレード
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
94
100
dB
G＝1000
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＝√(eni ＋(eno/G) )
2
2
電圧ノイズ（1kHz）
入力電圧ノイズ（eni）
VIN＋、VIN−＝0V
14
14
17
nV Hz
出力電圧ノイズ（eno）
VIN＋、VIN−＝0V
90
90
100
nV Hz
RTI（0.1∼10Hz）
G＝1
5
5
µVp-p
G＝1000
0.8
0.8
µVp-p
1
1
fA/ Hz
電流ノイズ
電圧オフセット
f＝1kHz
VOS＝VOSI＋VOSO/G
入力オフセット（VOSI）
平均TC
T＝−40∼＋85℃
出力オフセット（VOSO）
平均TC
電源 対 オフセットRTI
（PSR）
T＝−40∼＋85℃
250
125
µV
10
5
µV/℃
750
500
µV
10
5
µV/℃
VS＝±5∼±15V
G＝1
86
86
dB
G＝10
96
100
dB
G＝100
96
100
dB
G＝1000
96
100
dB
入力電流
25
入力バイアス電流
全温度範囲
T＝−40∼＋85℃
300
全温度範囲
T＝−40∼＋85℃
pA
0.6
pA
300
2
入力オフセット電流
10
pA
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
REV. A
―3―
AD8220
Aグレード
パラメータ
テスト条件
Min
Typ
Bグレード
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
G＝1
6
6
µs
G＝10
4.6
4.6
µs
G＝100
9.6
9.6
µs
G＝1000
74
74
µs
セトリング時間（0.001％）10Vステップ
スルーレート
G＝1∼100
2
2
V/µs
G＝1＋（49.4kΩ/RG）
ゲイン
1
ゲイン・レンジ
1000
1
1000
V/V
0.04
%
VOUT＝±10V
ゲイン誤差
G＝1
0.06
G＝10
0.3
0.2
%
G＝100
0.3
0.2
%
0.3
0.2
%
G＝1000
VOUT＝−10∼＋10V
ゲイン非直線性
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
3
10
2
5
ppm/℃
−50
ppm/℃
＋VS−2
V
ゲインの温度特性
G＝1
G＞10
−50
入力
インピーダンス
（ピンからグラウンド）2
入力動作電圧範囲
温度範囲
3
104||5
104||5
−VS−0.1
GΩ||pF
両電源では
VS＝±2.25∼±18V
−VS−0.1
＋VS−2
T＝−40∼＋85℃
−VS−0.1
＋VS−2.1 −VS−0.1
＋VS−2.1 V
RL＝2kΩ
−14.3
＋14.3
−14.3
＋14.3
V
T＝−40∼＋85℃
−14.3
＋14.1
−14.3
＋14.1
V
RL＝10kΩ
−14.7
＋14.7
−14.7
＋14.7
V
T＝−40∼＋85℃
−14.6
＋14.6
−14.6
＋14.6
V
出力
出力振幅
温度範囲
出力振幅
温度範囲
15
短絡電流
15
mA
リファレンス入力
RIN
IIN
電圧範囲
40
VIN＋、VIN−＝0V
40
70
−VS
＋VS
1±0.0001
出力までのゲイン
―4―
kΩ
70
−VS
＋VS
1±0.0001
µA
V
V/V
REV. A
AD8220
Aグレード
パラメータ
テスト条件
Min
Typ
Bグレード
Max
Min
±18
±2.254
Typ
Max
単位
電源
±2.254
動作電圧範囲
無負荷時電源電流
温度特性
T＝−40∼＋85℃
±18
V
750
750
µA
850
850
µA
温度範囲
規定性能
−40
＋85
−40
＋85
℃
動作時5
−40
＋125
−40
＋125
℃
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。
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。
1
2
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
パラメータ
テスト条件
Min
Typ
Bグレード
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＝0∼2.5V
G＝1
78
86
dB
G＝10
94
100
dB
G＝100
94
100
dB
G＝1000
94
100
dB
G＝1
74
80
dB
G＝10
84
90
dB
G＝100
84
90
dB
84
90
dB
CMRR（5kHz）
VCM＝0∼2.5V
G＝1000
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 Hz
出力電圧ノイズ（eno）
VIN＋、VIN−＝0V、VREF＝0V
90
90
100
nV Hz
5
5
RTI（0.1∼10Hz）
G＝1
G＝1000
電流ノイズ
電圧オフセット
f＝1kHz
T＝−40∼＋85℃
出力オフセット（VOSO）
平均TC
0.8
0.8
µVp-p
1
1
fA/ Hz
VOS＝VOSI＋VOSO/G
入力オフセット（VOSI）
平均TC
µVp-p
T＝−40∼＋85℃
300
200
µV
10
5
µV/℃
800
600
µV
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
REV. A
―5―
AD8220
Aグレード
パラメータ
テスト条件
Min
Typ
Bグレード
Max
Min
Typ
Max
単位
入力電流
25
入力バイアス電流
10
300
T＝−40∼＋85℃
5
5
pA
G＝1
1500
1500
kHz
G＝10
800
800
kHz
G＝100
120
120
kHz
G＝1000
14
14
kHz
2
入力オフセット電流
全温度範囲
300
pA
T＝−40∼＋85℃
全温度範囲
pA
0.6
pA
ダイナミック応答
小信号帯域幅−3dB
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
ゲイン
2
V/µs
G＝1（49.4kΩ/RG）
1
ゲイン・レンジ
ゲイン誤差
2
1000
1
1000
V/V
%
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
%
0.3
0.2
%
G＝1000
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
10
2
5
ppm/℃
−50
ppm/℃
ゲインの温度特性
G＝1
3
G＞10
−50
―6―
REV. A
AD8220
Aグレード
パラメータ
テスト条件
Min
Typ
Bグレード
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
−0.1
GΩ||pF
−0.1
＋VS−2
−0.1
＋VS−2.1 −0.1
＋VS−2.1 V
RL＝2kΩ
0.25
4.75
4.75
入力電圧範囲
温度特性
104||6
T＝−40∼＋85℃
3
＋VS−2
V
出力
出力振幅
温度特性
出力振幅
温度特性
0.25
V
T＝−40∼＋85℃
0.3
4.70
0.3
4.70
V
RL＝10kΩ
0.15
4.85
0.15
4.85
V
T＝−40∼＋85℃
0.2
4.80
0.2
15
短絡電流
4.80
15
V
mA
リファレンス入力
RIN
40
IIN
VIN＋、VIN−＝0V
−VS
電圧範囲
40
70
＋VS
−VS
1±0.0001
出力までのゲイン
kΩ
70
＋VS
1±0.0001
µA
V
V/V
電源
＋4.5
動作電圧範囲
無負荷時電源電流
温度特性
T＝−40∼＋85℃
＋36
＋4.5
＋36
V
750
750
µA
850
850
µA
温度範囲
規定性能
動作時
4
−40
＋85
−40
＋85
℃
−40
＋125
−40
＋125
℃
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。
1
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℃
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。
2.00
−40∼＋125℃
ピン温度範囲（ハンダ処理、10秒）
300℃
1.75
1.50
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
最大消費電力（W）
動作温度範囲
2
1.25
1.00
0.75
0.50
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。
1
0
–40
03579-045
0.25
–20
0
20
40
60
80
100
120
周囲温度（℃）
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。
―8―
REV. A
AD8220
AD8220
–IN
1
8
+V S
RG
2
7
V OUT
RG
3
6
REF
+IN
4
5
–V S
上面図
（実寸ではありません）
03579-005
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
REV. A
―9―
AD8220
代表的な性能特性
1600
1200
1400
1000
1200
ユニット数
ユニット数
800
600
1000
800
600
400
400
03579-060
200
–40
–20
0
20
200
03579-063
0
0
40
0
1
2
CMRR (µV/V)
図5.
3
4
5
IBIAS (pA)
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
1200
1000
1000
ユニット数
800
600
600
400
200
200
0
–200
–100
0
100
03579-064
400
03579-061
ユニット数
800
0
200
–0.2
–0.1
0
V OSI (µV)
図6.
0.1
0.2
IOS (pA)
図9.
入力オフセット電圧の代表的な分布
入力オフセット電流の代表的な分布
1000
電圧ノイズRTI（n V / Hz）
1000
600
400
ゲイン＝100の帯域幅ロールオフ
100
ゲイン＝1
ゲイン＝10
ゲイン＝100／ゲイン＝1000
10
200
ゲイン＝1000の帯域幅ロールオフ
0
–1000
–500
0
500
03579-042
03579-062
ユニット数
800
1
1000
1
10
V OSI (µV)
図7.
100
1k
10k
100k
周波数（Hz）
図10.
出力オフセット電圧の代表的な分布
― 10 ―
電圧スペクトル密度の周波数特性
REV. A
AD8220
150
XX
ゲイン＝1000
130
ゲイン＝100
XXX ( X)
PSRR ( dB)
110
帯域幅限界
ゲイン＝10
90
ゲイン＝1
70
50
03579-035
1s/DIV
XX
XX
30
03579-024
5µV/DIV
10
XX
1
10
100
図11.
1k
10k
100k
1M
周波数（Hz）
XXX (X)
0.1∼10HzのRTI電圧ノイズ（G＝1）
図14.
XX
正のPSRRの周波数特性（RTI）
150
130
XXX ( X)
PSRR ( dB)
110
ゲイン＝1000
90
ゲイン＝1
70
ゲイン＝10
50
ゲイン＝100
1s/DIV
03579-040
03579-025
1µV/DIV
XX
XX
30
10
XX
1
10
100
図12.
1k
10k
100k
1M
周波数（Hz）
XXX (X)
0.1∼10HzのRTI電圧ノイズ（G＝1000）
図15.
負のPSRRの周波数特性（RTI）
0.3
8
7
入力バイアス電流（pA）
5
4
3
2
0.1
7
0
5
–15.1V
–0.2
–5.1V
1
10
100
–1
–16
1k
REV. A
–0.3
–0.5
–12
–8
–4
0
4
8
同相電圧（V）
時間（秒）
図13.
入力バイアス
電流±5
入力バイアス
電流±15
–0.4
03579-009
0
0.1
–0.1
3
1
1
0.2
入力オフセット
電流±5
図16.
ウォームアップ時間 対 入力オフセット
電圧の変化
― 11 ―
同相電圧 対 入力バイアス／
オフセット電流
12
16
03579-050
Δ V O SI ( µ V )
6
入力オフセット
電流±15
入力オフセット電流（pA）
9
AD8220
160
10n
140
IBIAS
120
CMRR ( dB)
100p
10p
IOS
1p
60
03579-059
–25
0
25
50
75
100
125
40
150
10
1
100
温度（℃）
図17.
帯域幅限界
ゲイン＝1
ゲイン＝10
80
0.1p
–50
ゲイン＝100
100
03579-051
入力バイアス電流（A）
ゲイン＝1000
1n
1k
10k
100k
周波数（Hz）
図20.
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）
CMRRの周波数特性
（1kΩの信号源不平衡時）
10
8
10n
6
1n
4
Δ CMRR ( µ V /V )
100p
10p
IOS
1p
2
0
–2
–4
–6
03579-065
0.1p
–50
–25
0
25
50
75
100
–8
–10
–50
150
125
03579-034
電流（A）
IBIAS
–30
–10
10
温度（℃）
図18.
図21.
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）
160
ゲイン＝1000
70
90
110
130
CMRRの変化の温度特性（G＝1）
ゲイン＝1000
50
40
ゲイン＝100
ゲイン（dB）
ゲイン＝100
ゲイン＝10
100
帯域幅限界
ゲイン＝1
80
30
20
ゲイン＝10
10
0
ゲイン＝1
–10
40
10
100
1k
10k
03579-022
–20
60
03579-023
CMRR ( dB)
120
50
70
60
140
30
温度（℃）
–30
–40
100
100k
1k
10k
周波数（Hz）
図19.
100k
1M
10M
周波数（Hz）
CMRRの周波数特性
図22.
― 12 ―
ゲインの周波数特性
REV. A
非直線性（500ppm/DIV）
非直線性（5ppm/DIV）
AD8220
RLOAD = 2kΩ
RLOAD = 2kΩ
RLOAD = 10kΩ
V S = ±15V
–10
–8
–6
–4
–2
0
2
4
6
8
03579-029
03579-026
RLOAD = 10kΩ
V S = ±15V
10
–10
–8
–6
–4
–2
0
出力電圧（V）
図23.
2
4
6
8
10
出力電圧（V）
ゲイン非直線性（G＝1）
図26.
ゲイン非直線性（G＝1000）
18
+13V
入力同相電圧（V）
非直線性（5ppm/DIV）
12
RLOAD = 2kΩ
RLOAD = 10kΩ
±15V 電源
6
–14.8V、+5.5V
0
+14.9V、+5.5V
+3V
–4.8V、+0.6V
+4.95V、+0.6V
±5V 電源
–4.8V、–3.3V
+4.95V、–3.3V
–6
–14.8V、–8.3V
+14.9V、–8.3V
–5.3V
V S = ±15V
–10
–8
–6
–4
–2
0
2
4
6
8
–15.3V
–18
–16
10
–12
–8
–4
0
4
8
12
16
出力電圧（V）
出力電圧（V）
図24.
03579-037
03579-027
–12
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）
4
+3V
入力同相電圧（V）
非直線性（50ppm/DIV）
3
RLOAD = 2kΩ
RLOAD = 10kΩ
2
+0.1V、+1.7V
+4.9V、+1.7V
+5V 単電源
V REF = +2.5V
1
+0.1V、+0.5V
+4.9V、+0.5V
0
–10
–8
–6
–4
–2
0
2
4
6
8
–1
–1
10
0
REV. A
2
3
4
5
出力電圧（V）
出力電圧（V）
図25.
1
03579-036
–0.3V
03579-028
V S = ±15V
ゲイン非直線性（G＝100）
図28.
― 13 ―
出力電圧 対 入力同相電圧範囲
（G＝1、VS＝＋5V、VREF＝2.5V）
6
AD8220
V S+
入力同相電圧（V）
6
+3V
–14.9V、+5.4V
+14.9V、+5.4V
–4.9V、+0.4V
0
+4.9V、+0.5V
±5V 電源
–4.9V、–4.1V
+4.9V、–4.1V
–6
–5.3V
–14.8V、–9V
+14.9V、–9V
–12
–18
–16
–12
–8
–4
0
03579-039
–15.3V
4
8
12
–1
–40°C
–2
–3
+125°C
–4
+4
+3
+2
+125°C
2
4
6
8
出力電圧（V）
図29.
+25°C
–40°C
10
12
14
16
18
両電源電圧（±V）
図32.
出力電圧 対 入力同相電圧範囲
（G＝100、VREF＝0V）
4
電源電圧 対 出力電圧振幅
（RL＝2kΩ、G＝10、VREF＝0V）
2
+0.1V、+1.7V
+4.9V、+1.7V
+5V 単電源
V REF = +2.5V
1
0
–1
–1
0
+4.9V、–0.5V
–0.3V
1
2
3
4
03579-038
+0.1V、–0.5V
5
–0.2
+0.4
+125°C
+85°C
+25°C
–40°C
+85°C
+25°C
–40°C
+0.2
V S–
6
+125°C
–0.4
03579-054
3
電源電圧を基準にした出力電圧振幅（V）
V S+
+3V
入力同相電圧（V）
+85°C
+1
V S–
16
+85°C
+25°C
03579-053
+13V
±15V 電源
12
電源電圧を基準にした出力電圧振幅（V）
18
2
4
6
8
図30.
10
12
14
16
18
両電源電圧（±V）
出力電圧（V）
図33.
出力電圧 対 入力同相電圧範囲
（G＝100、VS＝＋5V、VREF＝2.5V）
V S+
電源電圧 対 出力電圧振幅
（RL＝10kΩ、G＝10、VREF＝0V）
15
–1
–40°C
+125°C
10
–40°C
+25°C
+25°C
出力電圧振幅（V）
入力電圧限界（V）
–2
+85°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
5
+125°C
0
+125°C
–5
+1
+25°C
+85°C
+85°C
+125°C
–10
03579-052
V S–
–1
2
4
6
8
10
12
14
16
+25°C
–40°C
–15
100
18
1k
電源電圧（V）
図31.
03579-055
–40°C
10k
RLOAD (Ω)
図34.
電源電圧 対 入力電圧限界
（G＝1、VREF＝0V）
― 14 ―
負荷抵抗 対 出力電圧振幅
（VS＝±15V、VREF＝0V）
REV. A
AD8220
XX
5
47pF
–40°C
無負荷
+85°C
100pF
+25°C
4
3
2
+25°C
+85°C
–40°C
0
100
1k
20mV/DIV
XX
XX
10k
03579-018
+125°C
1
03579-056
出力電圧振幅（V）
+125°C
5µs/DIV
XX
RLOAD (Ω)
図35.
XXX (X)
図38.
負荷抵抗 対 出力電圧振幅
（VS＝＋5V、VREF＝2.5V）
XX
V S+
47pF
–40°C
–1
100pF
無負荷
+125°C
–2
+85°C
+25°C
–3
XXX ( X)
–4
+4
+3
+125°C
+85°C
+25°C
+1
–40°C
V S–
0
2
4
6
8
10
12
14
20mV/DIV
XX
XX
16
03579-019
+2
03579-057
電源電圧を基準にした出力電圧振幅（V）
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）
5µs/DIV
XX
IOUT (mA)
図36.
XXX (X)
図39.
出力電流 対 出力電圧振幅
（VS＝±15V、VREF＝0V）
35
30
–1
GAIN = 10、100、1000
+25°C
出力電圧振幅（Vp-p）
+85°C
+125°C
–2
+2
+85°C
+25°C
25
GAIN = 1
20
15
10
+125°C
–40°C
0
2
4
6
8
10
12
14
5
0
100
16
03579-021
+1
03579-058
電源電圧を基準にした出力電圧振幅（V）
V S+
V S–
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）
1k
図37.
REV. A
10k
100k
1M
周波数（Hz）
IOUT (mA)
図40.
出力電流 対 出力電圧振幅
（VS＝＋5V、VREF＝2.5V）
― 15 ―
大信号周波数応答 対 出力電圧振幅
10M
AD8220
XX
XX
5V/DIV
XXX ( X)
XXX ( X)
5V/DIV
0.002%/DIV
20µs/DIV
XX
XX
200µs/DIV
XX
XX
XX
XX
XXX (X)
図41.
0.01％まで58µs
0.001％まで74µs
03579-049
0.01％まで5µs
0.001％まで6µs
03579-046
0.002%/DIV
XXX (X)
図44.
大信号パルス応答とセトリング時間
（G＝1、RL＝10kΩ、VS＝±15V、VREF＝0V）
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
XX X
XXX ( X)
5V/DIV
0.01％まで4.3µs
0.001％まで4.6µs
20µs/DIV
XX
XX
03579-014
20mV/DIV
03579-047
0.002%/DIV
4µs/DIV
XX
XXX
XXX (X)
図42.
図45.
大信号パルス応答とセトリング時間
（G＝10、RL＝10kΩ、VS＝±15V、VREF＝0V）
小信号パルス応答（G＝1、RL＝2kΩ、
CL＝100pF、VS＝±15V、VREF＝0V）
XX
XX X
XXX ( X)
5V/DIV
0.01％まで8.1µs
0.001％まで9.6µs
20µs/DIV
XX
XX
03579-014
20mV/DIV
03579-048
0.002%/DIV
4µs/DIV
XX
XXX
XXX (X)
図43.
図46.
大信号パルス応答とセトリング時間
（G＝100、RL＝10kΩ、VS＝±15V、VREF＝0V）
― 16 ―
小信号パルス応答（G＝10、RL＝2kΩ、
CL＝100pF、VS＝±15V、VREF＝0V）
REV. A
XX X
XX X
AD8220
20mV/DIV
03579-015
03579-012
20mV/DIV
4µs/DIV
4µs/DIV
XXX
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）
XXX
XX X
図47.
XXX
20mV/DIV
03579-010
03579-013
20mV/DIV
4µs/DIV
40µs/DIV
XXX
XXX
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）
XX X
XX X
図48.
20mV/DIV
03579-011
03579-017
20mV/DIV
40µs/DIV
4µs/DIV
XXX
XXX
図49.
REV. A
小信号パルス応答（G＝1、RL＝2kΩ、
CL＝100pF、VS＝＋5V、VREF＝2.5V）
図52.
― 17 ―
小信号パルス応答（G＝1000、RL＝2kΩ、
CL＝100pF、VS＝＋5V、VREF＝2.5V）
AD8220
10
0.001％までセトリング
0.01％までセトリング
5
0
0
5
10
15
0.001％までセトリング
10
0.01％までセトリング
03579-041
セトリング時間（µs）
100
03579-043
セトリング時間（µs）
15
1
20
1
出力電圧のステップサイズ（V）
図53.
10
100
1000
ゲイン（V/V）
図54.
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）
― 18 ―
ゲイン 対 セトリング時間（10Vステップ、
VS＝±15V、VREF＝0V）
REV. A
AD8220
動作原理
+V S
+V S
+V S
ノード A
+V S
ノード B
RG
20kΩ
R1
24.7kΩ
R2
24.7kΩ
–V S
ノード F
+V S
20kΩ
–V S
出力
A3
20kΩ
+V S
+V S
ノード C
J1
+IN
–V S
Q1
V PINCH
ノード E
ノード D
C1
Q2
C2
A1
A2
–IN
J2
V PINCH
+V S
–V S
REF
20kΩ
–V S
–V S
VB
I
03579-006
I
–V S
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。
簡略回路図
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。
G ＝1＋
49.4kΩ
RG
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。
–IN
1
RG
RG
+IN
AD8220
8
+V S
2
7
V OUT
3
6
REF
4
5
–V S
上面図
（実寸ではありません）
図56.
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。
REV. A
― 19 ―
ピン配置
03579-005
図55.
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。
RG ＝
表5.
49.4kΩ
G−1
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。
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
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。
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）。
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。
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
03579-101
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R G 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。
03579-102
レイアウト
図57.
レイアウト例―AD8220評価用ボードの最上層
― 20 ―
REV. A
AD8220
リファレンス端子
入力バイアス電流のリターン・パス
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、＋V S または−V S を0.5V 以上超えないようにしてくださ
い。
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）。
+V S
AD8220
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。
REF
–V S
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
トランス
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。
+V S
C
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。
R
fHIGH-PASS = 2π1RC
AD8220
C
REF
+V S
0.1µF
–V S
10µF
ACカップリング
03579-002
R
+IN
図60.
AD8220
入力保護
負荷
0.1µF
–V S
図59.
10µF
03579-001
REF
–IN
IBIASパスの作成
V OUT
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
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。
REV. A
― 21 ―
AD8220
RF干渉
+15V
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。
0.1µF
CC
1nF
R
+IN
4.02kΩ
CD
R
REF
–IN
CC
1nF
10µF
0.1µF
03579-003
1
2πRCG
1
2πRCG
FilterFreqCM ＝
V OUT
AD8220
10nF
4.02kΩ
FilterFreqDIFF ＝
10µF
–15V
図62.
RFI抑制
+15V
同相入力電圧範囲
0.1µF
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。
10µF
ADCの駆動
+IN
R
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。
CG
AD8220
–V S
–IN
CG
–V S
0.1µF
REF
10µF
–15V
図61.
03579-030
R
V OUT
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。
FilterFreqDIFF ＝
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。
+5V
1
2πR
（2CD＋CC＋CG）
10µF
0.1µF
ADR435
4.7µF
+5V
+IN
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、C D にC C 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。
― 22 ―
±50mV
1.07kΩ
1kΩ
AD8220
AD7685
REF
2.7nF
–IN
+2.5V
03579-033
FilterFreqCM
1
＝
2πR（CC＋CG）
図63.
低周波アプリケーションでのADCの駆動
REV. A
AD8220
アプリケーション
ACカップリングの計装アンプ
差動出力
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/ Hz 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。
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。
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。
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。
+V S
0.1µF
+IN
R
499Ω
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
fHIGH-PASS =
1
2π RC
AD8220
R
15.8kΩ
REF
C
–IN
1µF
+V S
0.1µF
0.1µF
–V S
OP1177
10µF
–V S
10µF
図64.
REV. A
0.1µF
–V S
V REF
03579-004
+V S
ACカップリングの回路
― 23 ―
AD8220
+15V
振幅
0.1µF
+5V
時間
–5V
+IN
V OUTA = +V IN + VREF
2
AD8220
±5V
振幅
+5.0V
+2.5V
+0V
REF
4.99kΩ
–IN
時間
0.1µF
–15V
–15V
+5V
OP1177
+15V
4.99kΩ
0.1µF
0.1µF
10µF
V REF
2.5V
振幅
+5.0V
+2.5V
+0V
03579-008
時間
V OUTB = –V IN + VREF
2
図65.
レベル・シフトによる差動出力
+15V
0.1µF
時間
+IN
V OUTA = +V IN + VREF
2
AD8220
±5V
0∼＋5VのADCに
REF
4.99kΩ
–IN
リファレンスからの＋5V
リファレンスからの＋5V
VREF
2.5V
0.1µF
REF
4.99kΩ
+AIN
–AI N
10nF
4.99kΩ
–15V
–15V
+5V
OP1177
+15V
4.99kΩ
0.1µF
0.1µF
10µF
2
図66.
03579-031
0∼＋5VのADCに
V OUTB = –V IN + VREF
レシオメトリックな差動信号を出力するAD8220の構成
― 24 ―
REV. A
AD8220
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。
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）。
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。
5次のローパス・フィルタ、157Hz
G = +50
計装アンプ
G = +14
+5V
2.2pF
A
B
15kΩ
AD8220
2.5V
1.18kΩ
57.6kΩ
14kΩ
–5V
+5V
+5V
+5V
C
+5V
4.7µF
ADC
2.7nF
AD8618
220pF
–5V
33nF
2.5V
REF
+5V
1.15kΩ
1MΩ
+5V
OP2177
2.5V
AD7685
500Ω
14.5kΩ
AD8618
24.9kΩ
10kΩ
–5V
AD8618
+5V
19.3kΩ
4.12kΩ
2.2pF
68nF
AD8618
+5V
24.9kΩ
10pF
14.5kΩ
47nF
ハイパス・フィルタ、0.033Hz
10kΩ
33nF
19.3kΩ
14kΩ
2.5V
4.99kΩ
22nF
4.7µF
リファレンス
ADR435
2.5V
–5V
オペアンプ
68pF
12.7kΩ
866kΩ
+5V
499kΩ
03579-032
OP2177
–5V
図67.
REV. A
ECG回路図の例
― 25 ―
AD8220
外形寸法
3.20
3.00
2.80
8
5
1
5.15
4.90
4.65
4
C03579-0-5/07(A)-J
3.20
3.00
2.80
1番ピン
0.65 BSC
0.95
0.85
0.75
0.15
0.00
1.10 MAX
0.38
0.22
0.23
0.08
8°
0°
0.80
0.60
0.40
実装面
平坦性
0.10
JEDEC規格MO-187-AAに準拠
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
モデル
AD8220ARMZ
パッケージ・
オプション
マーキング
−40∼＋85℃
8ピンMSOP
RM-8
H01
−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
AD8220ARMZ-RL
AD8220BRMZ
−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
2
AD8220-EVAL
2
パッケージ
2
2
1
温度範囲1
評価用ボード
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。
Z＝RoHS準拠デバイス
― 26 ―
REV. A