入力 | ADC 入力 | デジタル出力 ADS7042 |
---|---|---|
VinMin = 0V | AIN_P = 0V、AIN_M = 0V | 000H または 010 |
VinMax = 3.3V | AIN_P = 3.3V、AIN_M = 0V | FFFH または 409610 |
AVDD | Vee | Vdd |
---|---|---|
3.3V | -0.3V | 4.5 V |
この設計は、動作時消費電力がわずかnW単位のSAR ADCの駆動に用いる低消費電力アンプを示しています。この設計は、センサ データ収集システム用であり、消費電力がわずか数µWの低消費電力の信号チェーンを必要とします。この SAR ADC 設計を活用できる消費電力の制限が厳しいシステムの例として、PIR センサ、ガス センサ、血糖モニタなどがあります。「部品選定」の値を調整して、さまざまなデータ スループット レート、さまざまな帯域幅のアンプを実現できます。『低消費電力センサ測定:3.3V、1ksps、12 ビット シングルエンド、単一電源』では、負電源を接地する、この回路の簡易版を示しています。この例では-0.3V負電源を使用して、最高水準の線形入力信号範囲を達成します。低消費電力 SAR 設計のトレードオフの詳細については、『SAR ADC パワー スケーリング』を参照してください。
仕様 | 計算結果 | シミュレーション結果 | 測定結果 |
---|---|---|---|
ADC 過渡入力電圧セトリング (1ksps) | < 0.5 × LSB = 402µV | 41.6µV | 該当なし |
AVDD消費電流(1ksps) | 230nA | 該当なし | 214.8nA |
AVDD消費電力(1ksps) | 759nW | 該当なし | 709nW |
VDD OPAMP消費電流 | 450nA | 該当なし | 431.6nA |
VDD OPAMP消費電力 | 2.025µW | 該当なし | 1.942µW |
AVDD + VDDシステム消費電力(1ksps) | 2.784µW | 該当なし | 2.651µW |
以下のグラフは、0~3.3Vの入力に対する線形出力応答を示しています。ADC のフルスケール範囲 (FSR) は、オペアンプの線形範囲内に収まっています。この件の詳しい理論については、『オペアンプを使用するときの SAR ADC の線形範囲の決定』を参照してください。
帯域幅シミュレーションは、アンプの出力インピーダンスと RC 電荷バケツ回路 (Rfilt と Cfilt) の影響を含んでいます。RC 回路の帯域幅は、以下の式に示すとおり 1.56kHz となります。2kHzという帯域幅のシミュレーション結果は、負荷のインピーダンスと相互作用する出力インピーダンスの影響を含んでいます。この件の詳細については、『TI Precision Labs - Op Amps: Bandwidth 1』(英語) を参照してください。
以下のシミュレーションは、3V DC入力信号へのセトリングを示しています。このようなシミュレーションは、LSBの1/2 (402µV)以内になるようにサンプル/ホールド キックバック回路が適正に選定されていることを示します。この件の詳しい理論については、『SAR ADC フロント エンド コンポーネント選定の概要』を参照してください。
ここには概算用の簡易なノイズ計算を記載します。抵抗のノイズは 10kHz を超える周波数で減衰するため、この計算では無視されます。
計算結果とシミュレーション結果はよく一致しています。この件の詳しい理論については、『Calculating the Total Noise for ADC Systems』を参照してください。
この性能は、ADS7042EVMに変更を加えて、10Hzの入力正弦波により測定しました。AC性能はSNR=71.0dB、THD=-82.4dB、ENOB (有効ビット数)=11.51であることを示しており、ADCの性能仕様: SNR=70dB、THD=-80dBとよく一致しています。このテストは室温で実施しました。この件の詳細については、『周波数ドメインの概要』を参照してください。
デバイス | 主な特長 | リンク | 類似デバイス |
---|---|---|---|
ADS7042(1) | 分解能: 12ビット、SPI、サンプル レート: 1Msps、シングルエンド入力、AVDD入力基準電圧範囲: 1.6V~3.6V | SPI インターフェイス付き 12 ビット 1MSPS 超低消費電力、超小型 SAR ADC | A/D コンバータ (ADC) |
LPV811(2) | 帯域幅: 8kHz、レール ツー レール出力、消費電流: 450nA、ユニティ ゲイン安定 | シングル チャネル 450nA 高精度ナノパワー オペアンプ | オペアンプ |
テキサス・インスツルメンツ、『SBAM342 回路』、設計ファイル
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