アビオニクス（航空電子）機器

The test system shown in Figure 1 is an accurate, cost effective, 8-channel battery testing system for single-cell, lithium ion (Li-ion) batteries with open circuit voltage (OCV) between 3.5 V and 4.4 V.

The demand for Lithium ion (Li-ion) batteries is high for use in both low power and high power applications, such as laptop computers, mobile phones, portable wireless terminals, as well as hybrid electric vehicles/all-electric vehicles (HEV/EV). Li-ion batteries therefore require accurate and reliable test systems.

The battery test system in Figure 1 is composed of multiple input/output boards (EVAL-CN0352-EB1Z_IO) for handling the charging and discharging process, an MCU board (EVAL-CN0352-EB1Z_MCU) for battery data acquisition, testing, monitoring, and temperature management, and a backplane base board (EVAL-CN0352-EB1Z_BAS) that provides the signal interconnections between the MCU board and the multiple input/output boards.

The circuit uses the ADP5065 fast charging battery manager for flexible, efficient, high stability charging control with low cost, small printed circuit board (PCB) area, and ease of use compared to traditional discrete solutions.

Highly integrated precision data acquisition and processing is provided by the ADuCM360 precision analog microcontroller. The ADuCM360 acquires the battery voltage, current, and temperature. A high precision analog-to-digital converter (ADC), digital-to-analog converter (DAC), and an on-chip microcontroller allows completely self-contained control of the charging and discharging process.

The analog front end is fully differential with high CMRR and excellent immunity to both common-mode and ground noise caused by large currents generated during the charge and discharge cycles.

The number of channels can easily be expanded to further reduce testing time and cost per battery.

図1に示す回路は、高集積化された柔軟な16ビット、1MSPS、8チャンネル・マルチプレクス・データ・アクイジション・システム（DAS）で、工業用信号レベルの全範囲に対応可能なプログラマブル・ゲイン計装アンプ（PGIA）を内蔵しています。

+5V単電源が回路に電力を供給し、高効率で低リップルの昇圧コンバータが±15Vを生成します。この±15Vにより、INLが±2LSB（max）、DNLが±0.5LSB（typ）で最大±24.576Vの差動入力信号を処理することができます。高精度アプリケーション向けに、この小型で費用対効果の優れた回路は高精度と低ノイズの両方を提供します。

逐次比較レジスタ（SAR）ベースのデータ・アクイジション・システムは、真の高インピーダンス差動入力バッファを備えているため、一般に容量性D/Aコンバータ（DAC）をベースとするSAR A/Dコンバータ（ADC）でキックバックを低減するのに必要なバッファを追加する必要がありません。さらに、この回路は同相除去機能を備えているため、同相信号が生じるアプリケーションで通常必要な外部計装アンプが不要です。

ADAS3022はフル機能の16ビット、1MSPSデータ・アクイジション・システムで、低リークの8チャンネル・マルチプレクサ、高同相除去比のプログラマブル・ゲイン計装アンプ段、低ドリフトの高精度4.096Vリファレンス、遅延のない高性能16ビットSAR ADCを内蔵しています。ADAS3022は各変換サイクルの終了時に電力を低減します。したがって、動作時の電流と電力がスループットに比例して変化するので、このデバイスは低サンプリング・レートのバッテリ駆動アプリケーションに最適です。

ADAS3022は8つの入力とCOM入力を備えており、8つのシングルエンド・チャンネル、共通リファレンスを使った8つのチャンネル、4つの差動チャンネル、またはシングルエンド・チャンネルと差動チャンネルのさまざまな組合わせとして構成することができます。

図1に示す回路では、オペアンプ AD8031でバッファされた低ノイズ・リファレンスADR434からリファレンスを供給します。AD8031は動的負荷を短い回復時間で駆動する能力があるため、リファレンス・バッファに最適です。

ADP1613はパワー・スイッチを内蔵したDC/DC昇圧コンバータで、ADAS3022の性能に影響を与えることなく、内蔵の入力マルチプレクサとプログラマブル・ゲイン計装アンプに必要な±15Vの高電圧源をADAS3022に供給します。

この回路は高精度と低ノイズの両方を実現します。これは、ADAS3022、ADP1613、ADR434、AD8031の高精度デバイスの組合わせによって可能になります。

図1に示す回路は、高速チャンネル間の切替え用に最適化された高性能の工業用信号レベル・マルチチャンネル・データ・アクイジション回路です。この回路は、最大18ビットの分解能で16チャンネルのシングルエンド入力または8チャンネルの差動入力を処理できます。

1つのチャンネルは、18ビットの分解能で最大1.33MSPSのサンプリングを行うことができます。250kHzのスイッチング・レートですべての入力チャンネル間の切替えを行う場合は、16ビットの性能が得られます。

シンプルな4ビットのアップダウン・バイナリ・カウンタと組み合わされたこの信号処理回路は、FPGAやCPLDあるいは高速プロセッサなしでチャンネル間の切替えを実現する、シンプルでコスト効果の高い方法を提供します。カウンタは、複数チャンネルをシーケンシャルにサンプリングするためにカウントアップまたはカウントダウンするようにプログラムしたり、1つのチャンネルをサンプリングするために固定バイナリ・ワードをロードしたりすることができます。

この回路は、プロセス制御や電源ライン監視を含む数多くの工業用アプリケーションのマルチチャンネル・データ・アクイジション・カード用の最適なソリューションです。

工業用信号をサンプリングする時、重要な事は高速で高分解能な変換情報を提供する事です。従来500 kSPSまでのサンプリングレートで供給可能な最も高い分解能のA/Dコンバータ（ADC）は14 ビット～18 ビットでした。

図 1に示す回路は24ビット、250 kSPSシグマデルタ（Σ-Δ）ADCを使って工業用信号をサンプリングするために最適化された単電源システムです。差動2チャンネル又は疑似差動4チャンネルの各々は17.2ビットのノイズフリー・コード分解能で最大50 kSPSのレートでスキャンできます。

この回路は±5 V、±10 V、0 V ～ 10 Vの標準工業用信号レベルを低電源電圧駆動の高精度ADCで取り込み、デジタル化までの間の考慮すべき点を、レザー・トリムした抵抗を内蔵した革新的な差動アンプを使用して減衰、レベル・シフトを行う事により解決しています。回路のアプリケーションにはプロセス・コントロール（PLC/DCS モジュール）、医療及び科学の多チャンネル機器、クロマトグラフィがあります。

図1に示す回路は、全機能内蔵型の高性能レゾルバ/デジタル変換（RDC）回路であり、広い温度範囲において高い信頼性が要求される車載機器、航空電子機器、要求の厳しい工業用アプリケーションなどで角度の位置と速度を高精度に測定します。

この回路は、高性能と低消費電力の2つの動作モードを備えた先進のレゾルバ・ローター・ドライバ回路を搭載しています。高性能モードでは、システムは12V単電源で動作し、レゾルバに6.4Vrms（18Vp-p）を供給することができます。低消費電力モードでは、システムは6V単電源で動作し、レゾルバに100mA未満の消費電流で3.2Vrms（9.2Vp-p）を供給することができます。ドライバとレシーバの両方にアクティブ・フィルタを備えており、量子化ノイズの影響を最小限に抑えます。

RDCの最大トラッキング・レートは、10ビット・モード（分解能 = 21分角）で3125rps、16ビット・モード（分解能 = 19.8秒角）で156.25rpsです。

図1に示す回路は、無調整のリニア可変差動トランス（LVDT）シグナル・コンディショニング回路です。この回路は直線的な変位（位置）を高精度に測定することができます。

LVDTは、磁気コアが摩擦なしに動くことが可能でチューブ内部に接触することがないので、信頼性の高いセンサーです。このため、LVDTは、飛行制御帰還システム、サーボ機構の位置帰還、工作機械の自動計測など、長期的な信頼性が重要な多くの工業分野や科学分野の電気機械的なアプリケーションに適しています。

この回路は、サイン波発振器とパワー・アンプを内蔵してLVDTの1次側を駆動する励起信号を発生するLVDTシグナル・コンディショナAD598を採用しています。また、AD598は2次側出力をDC電圧に変換します。レールtoレール・アンプAD8615はAD598の出力をバッファし、低消費電力の12ビット逐次比較A/Dコンバータ（ADC）を駆動します。このシステムは82dBのダイナミック・レンジと250Hzのシステム帯域幅を有しているので、高精度の工業用位置測定アプリケーションに最適です。

システムのシグナル・コンディショニング回路は消費電流が±15V電源から15mA、+5V電源から3mAとわずかなので、リモート・アプリケーションに最適です。この回路は最大300フィート離れた所からリモートLVDTを動作させることが可能で、出力は最大1000フィートを駆動できます。

この回路ノートでは、ノイズ解析や部品選択に関する検討を含め、選択された帯域幅に対して図1の回路を最適化するのに用いるLVDTの基本動作原理およびデザイン・ステップを解説します。

図1に示す回路は、無調整のリニア可変差動トランス（LVDT）シグナル・コンディショニング回路です。この回路は直線的な変位（位置）を高精度に測定することができます。

LVDTは、磁気コアが摩擦なしに動くことが可能であり、チューブ内部に接触することがないので、信頼性の高いセンサーです。このため、LVDTは、飛行制御帰還システム、サーボ機構の位置帰還、工作機械の自動計測など、長期的な信頼性が重要な多くの工業分野や科学分野の電気機械的なアプリケーションに適しています。

この回路は、サイン波発振器とパワー・アンプを内蔵してLVDTの1次側を駆動する励起信号を発生するAD698 LVDTシグナル・コンディショナを採用しています。また、AD698は2次側出力をDC電圧に変換します。AD8615レールtoレール・アンプはAD698の出力をバッファし、低消費電力の12ビット逐次比較A/Dコンバータ（ADC）を駆動します。このシステムは82dBのダイナミック・レンジと250Hzのシステム帯域幅を有しているので、高精度の工業用位置測定アプリケーションに最適です。

システムのシグナル・コンディショニング回路は消費電流が±15V電源から15mA、+5V電源から3mAとわずかです。

この回路ノートでは、ノイズ解析や部品選択に関する検討を含め、選択された帯域幅に対して図1の回路を最適化するのに用いるLVDTの基本動作原理およびデザイン・ステップを解説します。

図1に示す回路は、400MHz～6GHzのRF入力信号を、それらの信号に対応するデジタルの振幅および位相に高精度で変換します。シグナル・チェーンは、900MHzにおける0°～360°の位相測定を1°の精度で行います。回路には、高性能直交復調器、デュアル差動アンプ、およびデュアルの16ビット1MSPS差動逐次比較型A/Dコンバータ（SAR ADC）が使われています。

図1に示す回路は、機械的な基準点からの直線的な位置または直線的な変位を高精度に測定可能な、全機能内蔵型リニア可変差動トランス（LVDT）シグナル・コンディショニング回路です。アナログ領域の同期復調機能を使って位置情報を抽出し、外部ノイズに対する耐性を持たせます。24ビットのΣ-Δ A/Dコンバータ（ADC）で位置出力を高精度にデジタル化します。

LVDTでは、可動コアとコイル・アセンブリ間の電磁結合を利用しています。この非接触（つまり無摩擦）動作であることが、動作環境が過酷になる可能性があり長寿命と高信頼性を要する、航空宇宙、プロセス制御、ロボット装置、原子力、化学プラント、油圧、発電タービンなどのアプリケーションでLVDTが広く用いられている主な理由です。

LVDT励起信号を含む回路全体の消費電力はわずか10mWです。回路の励起周波数と出力データ・レートはSPIで設定できます。このシステムでは、設定可能な帯域幅がダイナミック・レンジとトレードオフの関係にあります。この回路は1kHz以上の帯域幅をサポートし、20Hzの帯域幅では100dBのダイナミック・レンジを有するため、高精度の工業用位置計測アプリケーションに最適です。

高性能ADCの周辺回路を構成する製品の選択は簡単だとは限りません。図1の回路は、18ビット、250 kSPS PulSAR^® ADCのための完全なフロントエンド・ソリューションを示しており、AC性能に対し最適化されています。

回路はAD7691を中心に構成されています。AD7691はPulSARファミリーに属する低消費電力（1.35 mW @ 2.5 V、100 kSPS）ADCです。このADCは、超低歪み、超低ノイズのアンプ AD8597 によって直接駆動され、ADCのリファレンスは5 Vで超低ノイズ ADR435 です。この回路は、1 kHzの入力トーンに対して101 dBのSNRと118 dBのTHDを達成します。

図1に示す回路は、高性能レゾルバ/デジタル・コンバータ（RDC）回路で、広い温度範囲において高い信頼性が要求される自動車、航空電子機器、要求の厳しい工業用アプリケーションなどで角度の位置と速度を高精度に測定します。大電流ドライバAD8397は32Ω負荷へ310mAを供給可能で、ディスクリートのプッシュプル・バッファ回路を必要としません。

RDCの一般的なアプリケーションは自動車や工業用の市場で、モーター・シャフトの位置や速度の帰還を行います。

図 1 に示す回路は、Arduino 互換 EVAL-ADICUP360 プラットフォームをベースにした柔軟な統合型 4 チャンネル熱電対計測システムで、ADuCM360 低消費電力高精度アナログ・マイクロコントローラを搭載しています。ADuCM360 には、ARM Cortex^™-M3 プロセッサ・コア、多くのペリフェラル、さらに、2 個の 24 ビット Σ-Δ A/D コンバータ（ADC）、マルチプレクサ、プログラマブル・ゲイン・アンプ（PGA）、電圧リファレンスを含む高精度アナログ回路が搭載されています。

この回路は最大 4 つの独立した熱電対チャンネルを処理することが可能で、ソフトウェア・リニアライゼーション・アルゴリズムが 8 種類（B、E、J、K、N、R、S、T）の熱電対に対応します。4 つの熱電対は任意の組み合わせで接続でき、各熱電対チャンネルの測温抵抗体（RTD）が冷接点補償（CJC）を行います。追加の補償は不要です。このシステムを使った熱電対計測はs、種々の熱電対に規定された全ての動作範囲に対応します。

この回路は、ラピッド・プロトタイピングのための EVAL-ADICUP360 Arduino 互換プラットフォームとインターフェースします。USB/UART インターフェースとオープン・ソースのファームウェアにより、EVAL-CN0394-ARDZ と EVAL-ADICUP360 の組み合わせは、様々な熱電対アプリケーションに容易に適用できます。

The circuit shown in Figure 1 is a completely self-contained, microprocessor controlled, highly accurate conductivity measurement system ideal for measuring the ionic content of liquids, water quality analysis, industrial quality control, and chemical analysis.

A high performance combination of precision signal conditioning components yields an accuracy of better than 0.3% over a conductivity range of 0.1 μS to 10 S (10 M to 0.1 Ω) with no calibration requirements, using either 2- or 4-wire conductivity cells.

The circuit automatically detects either 100 Ω or 1000 Ω platinum (Pt) resistance temperature devices in 2-, 3-, or 4-wire configurations, allowing for added flexibility when measuring the temperature of the liquid.

The circuit generates a precise AC excitation voltage with minimum dc offset to avoid a damaging polarization voltage on the conductivity electrodes. The amplitude and frequency of the AC excitation is user-programmable.

A synchronous sampling technique converts the peak-to-peak amplitude of the excitation voltage and current to a DC value for accuracy and ease in processing using the dual, 24-bit Σ-Δ ADC integrated within the precision analog microcontroller.

The user interface consists of an LCD display and an encoder push button. The circuit can also communicate with a PC using a USB-to-UART bridge if desired, and operates on a single 4 V to 7 V power supply.

図1の回路は、変調光源トランスミッタ、チャンネルごとのプログラマブル・ゲイン・トランスインピーダンス・アンプ、超低ノイズの24ビットΣ-Δ A/Dコンバータ（ADC）を備えたデュアル・チャンネル色度計です。ADCの出力は、標準FPGAメザニン・カードに接続されています。FPGAはサンプル・データをADCから取得して、同期検出アルゴリズムを実行します。

一定（DC）光源ではなく変調光とデジタル同期検出を使用することによって、このシステムは変調周波数以外の周波数のあらゆるノイズ源を除去し、優れた精度を与えます。

デュアル・チャンネル回路は、サンプル容器とリファレンス容器内の液体が吸収する光の比率を、3つの異なる波長で測定します。この測定は、吸収分光法による物質の濃度測定と特性評価に使用する、多くの化学分析用および環境モニタリング用計測器の基礎となります。

図1に示す回路は、暗電流補償機能を備えた高速フォトダイオード・シグナル・コンディショニング回路です。このシステムは、高速シリコンPINフォトダイオードからの電流を電圧に変換し、20 MSPSのA/Dコンバータ（ADC）の入力を駆動します。このデバイスの組合わせにより、49 nAの光電流感度で400 nm～1050 nmのスペクトル感度、91 dBのダイナミック・レンジ、そして2 MHzの帯域幅を実現します。システムのシグナル・コンディショニング回路には±5 V電源から40 mAの電流しか流れないので、この構成はパルス・オキシメトリ（パルス酸素濃度測定）などの、高速、高分解能の光強度測定の携帯型アプリケーションに適しています。

この回路が適している他のアプリケーションとして、アナログ光アイソレータがあります。また、適応型速度制御システムなど、帯域幅を大きく、分解能を低くする必要があるアプリケーションにも対応可能です。

この回路ノートでは、安定性の計算、ノイズ解析、および部品選択に関する検討を含め、特定の帯域幅に対して図1の回路を最適化するのに必要なデザイン・ステップを解説します。

図 1 に示す回路は 4 電極の電気化学式センサーを使用した携帯型ガス検出器で、2 種類のガスを同時に検出します。この定電位回路は、単電源で低消費電力、低ノイズ性能を実現するように設計された部品を最適な形で組み合わせており、種々のガスを検出できるさまざまなセンサーを使用できるように高度なプログラマビリティを提供します。

電気化学式センサーには、数多くの有毒ガスの検出や濃度測定用の計測器にとって、いくつかの利点があります。ほとんどのセンサーはガス専用で、1 ppm（百万分率）未満のガス濃度の実用分解能を備えています。

この例では、一酸化炭素（CO）と硫化水素（H₂S）を検出する Alphasense 社製の COH-A2 センサーを使用しています。

EVAL-CN0396-ARDZ プリント回路基板（PCB）は Arduino（アルドゥイーノ）互換シールドのフォーム・ファクタで設計されており、ラピッド・プロトタイピング用の EVAL-ADICUP360 Arduino 互換プラットフォーム・ボードへのインターフェースを提供します。

図1に示す回路は、最大±270VのDC電圧源から双方向に流れる電流を1%未満の直線性誤差でモニタします。外部回路のシャント抵抗を通じて負荷電流が流れます。シャント抵抗は最大負荷電流のときにシャント電圧が約100mVになるように選択されています。

AD629アンプは小さな差動入力電圧の高精度な測定とバッファ（G = 1）を行い、最大270Vという大きな同相電圧を除去します。

デュアル・アンプのAD8622を使ってAD629の出力を100倍に増幅します。AD8475減衰アンプは、AD7170シグマ・デルタADCのアナログ入力電圧範囲を満たすように、信号の減衰（G = 0.4）とシングルエンドから差動への変換、および信号のレベル・シフトを行います。

ADuM5402クワッド・チャンネル・アイソレータによって電気的な絶縁が行われます。これは後段の回路を高い同相電圧から保護するためだけでなく、絶縁するためでもあります。出力データの絶縁に加えて、ADuM5402デジタル・アイソレータは絶縁された+5.0Vを回路に供給することもできます。

AD7170からの測定結果は、シンプルな2線SPI互換シリアル・インターフェースからデジタル・コードとして出力されます。

これらの部品の組合せにより、少ない部品点数、低コスト、低消費電力で、正と負の高電圧電源レールの高精度な電流検出ソリューションを実現します。

図1に示す回路は、一般的なUSBバスとRS-485またはRS-232バスの完全に絶縁された接続を示したものです。信号絶縁と電源絶縁の両方を行うことでUSBデバイスと工業用バスやデバッグポートとのインターフェースの安全を確保でき、TIA/EIA-485/232バス・トラフィックのモニタリングや、RS-485ポートやRS-232ポートを持たないPCとのコマンドの送受信が可能になります。

この回路の絶縁は、線路サージに対する保護を実現することによってシステムの安全性とロバスト性を向上させ、バスとデジタル・ピンのグラウンド接続を遮断することによって、システム内にグラウンド・ループが生じる可能性をなくします。

TIA/EIA RS-485バス規格は、工業用および計測用アプリケーションで最も広範囲に採用されている物理層バス・デザインの1つです。RS-485は複数システム間での差動データ伝送を行い、非常に長い距離の伝送に多用されます。RS-485による通信は差動通信なので、RS-232規格よりもロバスト性が向上します。

TIA/EIA RS-232デバイスは、工業用機械、ネットワーク機器、科学計測装置に広く使われています。現代のパーソナル・コンピュータはネットワークに関する問題のデバッグに使われることも多く、ペリフェラル・インターフェースとしての役割は、そのほとんどがRS-232に代えてUSBが使われるようになっており、多くのコンピュータにはRS-232ポートがありません。図1に示す回路は、RS-232とRS-485両方のインターフェース用に、ロバスト性に優れたコンパクトなソリューションを提供します。

The circuit shown in Figure 1 provides two, 16-bit, fully isolated, universal analog input channels suitable for programmable logic controllers (PLCs) and distributed control system (DCS) modules. Both channels are software programmable and support a number of voltage, current ranges, thermocouple, and RTD types, as shown in Figure 1.

The evaluation board contains two different fully isolated universal input channels, one with a 4-pin terminal block (CH2), and one with a 6-pin terminal block (CH1).

For the 4-terminal block channel (CH2), the voltage, current, thermocouple, and RTD inputs all share the same 4 terminals, thus minimizing the number of terminal pins required. For the 6-pin terminal block channel (CH1), the voltage and current inputs share a set of 3 terminals, and the thermocouple and RTD inputs share another set of 3 terminals; this configuration requires more terminals but has a lower part count and component cost. Figure 2 shows a photo of the printed circuit board (PCB), and Figure 3 shows a more detailed schematic of the circuit.

図1に示す回路は、複数の電圧入力とHART準拠の4mA～20mA電流入力を必要とする、プログラマブル・ロジック・コントローラ（PLC）や分散制御システム（DCS）のアプリケーションに適した、フル機能、完全絶縁型、高柔軟性のクワッド・チャンネル・アナログ入力システムを実現します。

アナログ入力回路は、グループ絶縁された工業用アナログ入力用に設計されており、±5V、±10V、0V～+5V、0V～+10V、+4mA～+20mA、および0mA～+20mAの電圧と電流の入力範囲に対応することができます。

この回路は24V標準バス電源から給電され、絶縁された5Vシステム電源電圧を発生します。

図1に示す回路は、16ビット、300kSPS逐次比較アナログ/デジタル・コンバータ（ADC）システムで、最大4kHzの入力信号と300kSPSのサンプリング・レートに対して10.75mWという低いシステム消費電力になるように最適化された駆動アンプを備えています。

この回路は、ポータブル・バッテリ駆動やマルチチャンネルのアプリケーション、つまり消費電力が非常に重要なアプリケーションに大いに役立ちます。また、変換バーストと変換バーストの間のほとんどの時間においてADCがアイドル状態であるようなアプリケーションにとっても利点があります。

高性能逐次比較ADC用の駆動アンプは、一般に広範囲の入力周波数に対応するように選択されます。ただし、アプリケーションが必要とするサンプリング・レートが低い場合、サンプリング・レートを下げるとADCの消費電力がそれに比例して減少するので、かなりの電力を節約することができます。

ADCのサンプリング・レートを下げることによる節電の利点をフルに利用するには、狭帯域で低消費電力のアンプが必要です。

たとえば、16ビット逐次比較レジスタ（SAR）ADC AD7988-5（500kSPS時に3.5mW、300kSPS時に2.1mW）の約100kHzまでの入力には、80MHzのオペアンプADA4841-1（10V時に12mW）を推奨します。リファレンスADR435（7.5V時に4.65mW）を含むシステムの総消費電力は、300kSPS時に18.75mWになります。

4kHz未満の入力帯域幅と300kSPS未満のサンプリング・レートの場合、1.3MHzのオペアンプOP1177（10V時に4mW）は、信号対ノイズ比（SNR）および全高調波歪み（THD）の優れた性能を提供し、システムの総消費電力を18.75mWから10.75mWに低減します。これは300kSPS時に43%の節電になります。

FPGAや,CPU、 DSPなど、アナログ回路を各種組み合わせて使用する近年の複雑なシステムでは、一般的に多電圧レールを必要とします。電源システムは高信頼性、高安定性を高めるために、多電圧レールを出力するだけでなく、適切なシーケンス・コントロールと必要な保護回路を内蔵する必要があります。 

図1に示すモジュールは多電圧電源システムのリファレンス・ソリューションです。お客様のご要求に応じて回路を容易に変更して、使用頻度の高いシステムの電源電圧を出力させる事ができます。出力がフル負荷時、全体の効率が約78%になるように、回路はスイッチング・レギュレータとリニア・レギュレータを適切に組み合わせて使用しております。フル負荷時に供給される出力電力は約25 Wです。

図 1 に示す回路は、AD7124-8 低消費電力、低ノイズ、高精度 24 ビット、Σ-Δ A/D コンバータ（ADC）に基づく、柔軟で統合された 4 チャンネルの熱電対測定システムです。

この回路は、最大で 4 つの独立した熱電対チャンネルを処理でき、ソフトウェアの直線化アルゴリズムは、8 タイプの熱電対（B、E、J、K、N、R、S、T）に対応します。4 つの熱電対を自由に組み合わせて接続できます。各熱電対チャンネルの測温抵抗体（RTD）は、冷接点補償の機能を備えています。別の補償は不要です。このシステムを使用する熱電対計測は、多様なタイプの熱電対の全動作範囲に対応できます。

プロトタイプを迅速に作成するため、この回路には Arduino 互換プラットフォーム・ボードへの標準シリアル・ペリフェラル・インターフェース（SPI）接続機能があります。EVAL-CN0391-ARDZ は、USB - UART インターフェースとオープンソース・ファームウェアを搭載しているので、多様な熱電対アプリケーションに簡単に適用できます。

図1の回路はブリッジ・タイプ・センサー用のフル機能低消費電力シグナル・コンディショナで、温度補償チャンネルが組み込まれています。この回路は、5V～15Vの電圧で動作するさまざまな工業用圧力センサーやロードセルに最適です。

24ビット・シグマ・デルタ（Σ-Δ）ADCの内部プログラマブル・ゲイン・アンプ（PGA）を使って、約10mV～1Vのフルスケール信号を処理可能なので、さまざまな圧力センサーに対応します。

回路全体で使用するICは3つだけで、1mAの電流しか必要としません（ブリッジ電流を除く）。レシオメトリック手法により、システムの精度と安定性は電圧リファレンスに依存しません。

図1に示す回路は、電気化学センサーを使用する単電源、低ノイズの携帯型ガス検出器です。この例では、Alphasense CO-AX一酸化炭素センサーを使用します。

電気化学センサーには、有毒ガスの濃度を検出または測定する機器に適した数多くの利点があります。大部分のセンサーは対象となるガスが決まっており、使用可能な分解能はガス濃度の1 ppm未満です。

図1に示す回路には ADA4528-2が使われています。このデバイスは、デュアル・オートゼロ・アンプで、室温での最大オフセット電圧は2.5 μV、電圧ノイズ密度はクラス最高レベルの5.6 μV/√Hzです。さらに、材料構成を変えずに異なるガス・センサー・システムのラピッド・プロトタイピングができるように、固定トランスインピーダンス抵抗ではなく、AD5270-20 プログラマブル・レオスタットを使用しています。

ADR3412 高精度低ノイズ・マイクロパワー・リファレンスは、0.1%の精度と8 ppm/°Cのドリフトで1.2 Vのコモンモード疑似グラウンド・リファレンス電圧を提供します。

ppm単位のガス濃度の測定が重要なアプリケーションでは、ADA4528-2とADR3412を使用することで、AD7790 などの16ビットADCへの接続に適した回路性能が得られます。 

図 1 に示す回路は、費用効率の高い、絶縁されたマルチチャンネルのデータ・アクイジション・システムで、標準的な工業用信号レベルに適合しています。サンプル間のセトリング時間を最適化するように部品を厳選し、最高約 750 kHz のチャンネル・スイッチング・レートで、18 ビット動作が可能です。

この回路は利得が独立した 8 個のチャンネルを処理することができ、シングル・エンドと差動のどちらの入力信号にも互換性があります。

アナログ・フロント・エンドには、マルチプレクサ、可変ゲイン計装アンプ（PGIA）、シングル・エンドから差動へ変換するための高精度A/D コンバータ（ADC）ドライバ、アクティブ・チャンネルで信号をサンプリングするための 18 ビット、2.0 MSPS 高精度PulSAR^® ADC が実装されています。利得設定は、0.4、0.8、1.6、および 3.2 が可能です。

システムの最大サンプリング・レートは、ターボ・モードで 2 MSPS、通常モードで 1.5 MSPSです。チャンネル・スイッチングのロジックは ADC の変換に同期しており、最大のチャンネル・スイッチング・レートは1.5 MHz です。ターボ・モードでは、1 個のチャンネルが、18 ビットの分解能で最大 2 MSPS のサンプリングが可能です。最高 750 kHz のチャンネル・スイッチング・レートでも 18 ビットの分解能を実現します。

図1に示す回路は450MHz ～ 6GHzの任意の周波数でのピークとrms電力を約45 dBの範囲で測定します。測定結果はノイズを避けるために差動信号に変換され、シリアル・インターフェースでリファレンス内蔵の12ビットSAR・ADCの出力からデジタル・コードとして出力します。簡単な2ポイント・キャリブレーションがデジタル領域で実行されます。

ADL5502は変調信号のクレスト・ファクタ(CF)を高精度に決定する、エンベロープ検出と組み合わせた真のRMS(true rms)電力検出器です。このデバイスは、10MHz以上のエンベロープ帯域幅で450MHz～6GHzの周波数範囲の高周波レシーバ/トランスミタ・シグナル・チェーンで利用できます。サンプリング・レートが低いADCでもピーク・ホールド機能があるので、エンベロープの短いピークでも取り込むことができます。合計消費電流はわずか3 mA@ 3 Vです。

ADA4891-4は高速、クワッド、CMOSオペアンプで、低価格にもかかわらず高性能になっています。消費電流は3Vでたった4.4 mA/アンプです。このアンプは、真の単電源動作能力を備えており、入力電圧範囲は負側レールの下側300 mVまで拡張されています。出力段もレールtoレールになっており、出力電圧は各レールから50mV以内まで振れ、最大のダイナミック・レンジが得られます。低歪みでセトリング時間が速いので、このアプリケーションに最適です。

AD7266は、単電源2.7 V～5.25 Vで動作する、デュアル、12ビット、高速、低消費電力の逐次比較型ADCで、最大2 MSPSのサンプリング・レートが特長です。AD7266は2個のADCを備えており、それぞれ前段に3チャンネルのマルチプレクサと、30MHz超の入力周波数を処理できる低ノイズ広帯域トラック&ホールド・アンプが接続されています。消費電流は3 Vでわずか3 mAです。AD7266はまた2.5 Vリファレンスを内蔵しています。

この回路は ADP121から出力する+3.3 V 単電源で動作します。ADP121は、2.3 V～5.5 Vで動作し、最大150 mAの出力電流で、低静止電流、低ドロップアウト(LDO)のリニア・レギュレータです。150 mA負荷でのドロップアウト電圧は135 mVと低いため効率が向上するとともに、広い入力電圧範囲にわたって動作可能になります。最大負荷時の静止電流が30μAと小さいADP121はバッテリ駆動のポータブル機器に最適です。

ADP121には、1.2 V～3.3 Vの範囲の各種出力電圧が用意されています。この製品は、小型1μFのセラミック出力コンデンサで、安定動作するように最適化されています。ADP121は、最小のボード面積で優れた過渡性能を提供します。

短絡回路防止とサーマル過負荷保護回路は、悪条件での破損を防止します。ADP121 は小型の5 ピンTSOT または4 ボール0.4mm ピッチのハロゲン・フリーWLCSP パッケージに収納されており、多様なポータブル・アプリケーションに適応できるようにフットプリントが最小になっています。

図 1に示す回路は業界をリードするマイクロパワー計装アンプを使用した4 mA to 20 mAループ駆動トランスミッタです。無調整合計誤差は1%以下です。この回路は差動入力電圧を電流出力に変換するトランスミッタ（図 1）として、あるいは4 mA to 20 mA 電流入力を電圧出力に変換するレシーバ（図 5）としてスイッチ１個で設定する事ができます。

回路設計は高精度、低ノイズ、低消費電力のプロセス・コントロール・アプリケーションに最適化されています。回路のトランスミッタとしての入力範囲は0 V ～ 5V 又は0 V ～ 10 Vです。回路のレシーバとしての出力範囲は2.5 V 又は5 Vリファレンスを使うADCと互換性のある0.2 V ～ 2.3 V 又は0.2 V ～ 4.8 Vです。トランスミッタとしての電源電圧の範囲は12 V ～ 36 Vで、レシーバとしては7 V ～ 36 Vです。

回路構成は設定可能なので、１つのハードウェア設計を同時にトランスミッタとレシーバそれぞれのバックアップとし使用でき、在庫要求を最小限に抑える事ができます。

In power line measurement and protection systems, there is a requirement to simultaneously sample large numbers of current and voltage channels of multiphase power distribution and transmission networks. In these applications, the channel count can vary from as few as six channels to greater than 64 channels. The AD7606 8-channel data acquisition system (DAS) with 16-bit bipolar simultaneously sampling SAR ADCs with on-chip overvoltage protection greatly simplifies signal condi-tioning circuitry and reduces the overall parts count, board real estate, and cost of the measurement and protection board. Even with its high level of integration, each AD7606 requires only nine low value ceramic decoupling capacitors.

In measurement and protection systems, simultaneous sampling capability is needed to maintain the phase information between the current and voltage channels on multiphase power line networks. The wide dynamic range capability of the AD7606 makes it ideal for capturing both under voltage/current and over voltage/current conditions. The input voltage range is pin-programmable for either ±5 V or ±10 V.

This circuit note describes details of the recommended PC board layout for applications using multiple AD7606 devices. The layout is optimized for channel-to-channel matching and part-to-part matching and will help reduce the complexity of calibration routines in high channel count systems. The circuit provides the ability to use the AD7606 2.5 V internal reference when channel-to-channel matching is important or an external ADR421 precision high accuracy (B grade: ±1 mV max), low drift (B grade: 3 ppm/°C max), low noise (1.75 μV p-p, typical, 0.1 Hz to 10 Hz) reference for high channel applications that require excellent absolute accuracy. The low noise and the stability and accuracy characteristics of the ADR421 make it ideal for high precision conversion applications. The combination of the two devices yields a level of integration, channel density, and accuracy that is unsurpassed in the industry.

図1に示す回路は、高周波のシングルエンド入力信号を、16ビット、10MSPS PulSAR^® ADC AD7626の駆動に使われる平衡差動信号に変換する方法を示しています。この回路は、低消費電力差動アンプADA4932-1を使ってADCを駆動することで、高周波数の入力トーンに対するAD7626の性能を最大限に維持します。デバイスをこのように組み合わせることの本当の利点は、低い消費電力で高い性能が得られることです。

AD7626は、10MSPSでのSNRが91.5dB、16ビットINL性能、パイプライン・ディレイなし、LVDSインターフェースという画期的な動的性能とともに、消費電力がわずか136mWという特長を備えています。AD7626で採用されているSARアーキテクチャの主な特長は、優れた直線性性能を持つパイプライン型ADCに通常生じる待ち時間つまり「パイプライン・ディレイ」なしに10MSPSでサンプリングできる能力です。

ADA4932-1は、低歪み（10MHzでのSFDRが100dB）、高速セトリング・タイム（0.1%まで9ns）、広帯域幅（−3dB帯域幅：560MHz、G = 1）、低消費電流（9.6mA）のデバイスです。これらの特性はAD7626の駆動に最適です。また、必要な出力同相電圧を容易に設できる機能も備えています。

この組合せにより、業界最先端の動的性能と、5mm × 5mm 32ピンLFCSPパッケージのAD7626、3mm × 3mm 16ピンLFCSPパッケージのADA4932-1、5ピンSOT-23パッケージのAD8031を使った小さな基板面積を実現します。

標準的な工業用途のシングルエンド信号のレベルは、±5V、±10V、0V～+10Vで、最新の高精度16ビットまたは18ビット単電源のSAR型ADCの差動入力範囲と、直接の互換性を備えていません。適切なインターフェース・ドライブ回路には、アッテネータ機能、レベル・シフトの必要があり、それに加えて工業用信号を、ADCの入力要求にマッチするような、正しい振幅で正しいコモンモード電圧を持った、差動信号に変換する必要があります。適切なインターフェース回路は、抵抗ネットワークとデュアル・オペアンプを使って設計することができますが、抵抗器同士およびアンプ間のマッチングに起因する誤差が最終出力での誤差を招いてしまいます。必要な出力位相のマッチングやセトリング時間を達成することは、特に低消費レベルでは、問題となり得ます。

図1に示された回路はAD8475差動アンプを使っており、アッテネータ機能、レベル・シフトを行い、一切の外付け部品を使わずに差動信号への変換を行っています。ACおよびDCでの性能は、18ビット、1MSPSのPulSAR^®シリーズAD7982・ADCや、このファミリの他の16ビットおよび18ビット製品で、最速サンプリング速度4MSPSを持ったADCに、互換となっています。

AD8475は、ゲイン設定用の高精度薄膜ゲイン抵抗を内蔵した、完全差動のアッテネーションアンプです。この製品は、高精度な減衰率（0.4倍または0.8倍）、コモンモード・レベルのシフト及び、入力過電圧保護を備えた、シングルエンド-差動変換、を提供します。消費電力は、単電源5Vでわずか15mWです。18ビット、1MSPSのAD7982はわずか7mWしか消費しませんので、競合製品のADCよりも1/30と低くなっています。この組み合わせでの合計の電力消費は、わずか22mWです。

USB（ユニバーサル・シリアル・バス）は急速に広まり、ほとんどのPCの周辺装置用の標準インターフェースになりつつあります。これは、優れた高速性、柔軟性および周辺装置とのホットスワップのサポートなどの理由でRS232やパラレル・プリンター・ポートに置き換わっているからです。工業や医療機器の製造にも、このバスを使うことに対する強い要望がありますが、この採用は遅々としています。それは危険な電圧を制御する機械へ接続するために必要な、あるいは医療機器での低リークの耐除細動のために必要な、アイソレーションを提供する良い方法がないためでした。

ADuM4160は、主に周辺USB装置に対するアイソレーション用素子として設計されています。しかしながら、アイソレートしたケーブル機能を作成して有効にするには、いくつかの問題があります。このアプリケーションとしてADuM4160を使用するにあっては、いくつかの項目を対処する必要があります。ADuM4160のアップストリーム側とダウンストリーム側上のバッファは同じで、USBケーブルを駆動する能力がありますが、ダウンストリームのバッファは、これに接続された、フルスピードまたはロースピードの周辺装置に対して、速度を調整する能力がなくてはなりません。アップストリーム接続は、周辺機器のような動作が必要で、ダウンストリーム接続はホストのような動作が必要です。

あらかじめ速度が分かっていて変化しないような専用の周辺装置のインターフェースを構築するような場合と違って、ホストのアプリケーションでは、ロースピードのデバイスか、あるいはフルスピードのデバイスのどちらが接続されているかを検出して、適応させる必要があります。ADUu4160は、ピンを経由して単一の速度で接続されるようになっていますので、このデバイスのダウンストリーム側にプラグインした周辺装置が正確なスピードを備えていれば、正常に動作しますが、誤ったスピードの周辺装置を接続してしまうと失敗してしまいます。このことを対処する最良の方法は、ADuM4160とハブ・コントローラを組み合わせることです。

ハブ・コントローラのアップストリーム側は、標準の一定速度の周辺ポートとみなすことができ、ADuM4160で容易にアイソレートすることができます。一方ダウンストリーム・ポートはハブ・コントローラによって処理されます。しかしほとんどの場合、これは完全なUSB準拠としての認定に当てはまりませんが、準拠されたデバイスが混同して使われることのできない特にカスタムの接続が使われるような場合、単一スピードのケーブルは、実用的観点から、許容可能です。ハブ・チップは使わずに済み、設計は非常に小型、かつ簡単になります。

ADuM4160は、医療機器や工業用周辺装置向けとしてのアイソレート・バッファの導入を、安価で、しかも容易な方法で提供します。適応させねばならない課題は、ADuM4160と、 ADuM5000のような、小型のアイソレートされたDC/DCコンバータの組み合わせによって、バスの電源を備えたケーブル・アイソレータを作って使うことです。アイソレートしたどんな周辺装置に対しても、ADuM4160は以下のような機能を提供します：

1. アップストリームで、ケーブルのUSB・D+とD−ラインを、直接的にアイソレート
2. 外部制御ラインを使う必要なく、制御データの流れに対する自動的なスキームの導入が可能
3. メディカル・グレードのアイソレーションを提供
4. フルスピードまたはロースピードの信号レートのサポートが可能
5. ケーブルを通して、アイソレートした電源供給をサポート

図1に示すアプリケーション回路のゴールは、すでにUSBインターフェースを備えている周辺装置をアイソレートすることです。完全互換なバス用電源を持ったケーブルを作ることはできません。それは、バス電圧を絶縁バリアを超えて伝送するための100%効率のパワー変換は存在しないためです。更に、変換器の静止時電流はUSB規格のスタンバイ電流の仕様とは互換ではありません。これはすべてADuM4160のスピード検出の制限が加わるためです。ダウンストリームの周辺装置に控えめな電源供給で可能な、固定スピードあるいはスイッチで制御されるスピード速度のケーブルの場合では実現可能となります。しかし、このような使用法はカスタムのアプリケーションで、USB規格に完全に準拠しません。 

USB（ユニバーサル・シリアル・バス）は、急速に広まり、ほとんどのPCの周辺装置用の、標準インターフェースになりつつあります。これは、優れた高速性、柔軟性および周辺装置とのホットスワップのサポートなどの理由で、RS232やパラレル・プリンター・ポートに置き換わっているからです。工業や医療機器の製造にも、このバスを使うことに対する強い要望がありますが、この採用は遅々としています。それは危険な電圧を制御する機械へ接続するために必要な、あるいは医療機器での低リークの耐除細動のために必要な、アイソレーションを提供する良い方法がないためでした。

あらかじめ速度が分かっていて変化しないような専用の周辺装置のインターフェースを構築するような場合と違って、ホストのアプリケーションにより適応させる必要があります。ADuM4160は、ピンを経由して単一の速度で接続されるようになっていますので、このデバイスのダウンストリーム側にプラグインした周辺装置が正確な速度を備えていれば、正常に動作しますが、誤った速度の周辺装置を接続してしまうと失敗してしまいます。このことに対処する最良の方法は、ADUM4160とハブ・コントローラを組み合わせることです。

あらかじめ速度が分かっていて変化しない専用の周辺装置のインターフェースを構築するような場合と違って、ホストのアプリケーションにより適応させる必要があります。ADUM4160は、ピンを経由して単一の速度で接続されるようになっていますので、このデバイスのダウンストリーム側にプラグインした周辺装置が正確な速度を備えていれば、正常に動作しますが、誤った速度の周辺装置を接続してしまうと失敗してしまいます。このことをに対処する最良の方法は、ADUM4160とハブ・コントローラを組み合わせることです。

ハブ・コントローラのアップストリーム側は、標準の一定速度の周辺ポートとみなすことができ、ADUM4160で容易にアイソレートすることができます、一方ダウンストリーム・ポートの速度はハブ・コントローラによって処理されます。ハブ・コントローラは、異なる速度を持った周辺装置を、アップストリーム・ポートの速度にマッチさせるように変換します。図1に示した回路は設計において2ポートのハブ・コントローラ・チップを2つのダウンストリームを備えたホスト･ポートに、どのようにしてアイソレートして使うことができるのかを示しており、これによってUSB仕様に完全な互換性を得ることができます。

ADuM4160は、それほど高価でなく容易に、医療機器や工業用周辺装置向けのアイソレート・バッファを実現します。適応させねばならないこの課題は、完全に適合したホスト・ポートを作成するために、ADuM4160とハブ・チップの組み合わせる方法を使うことになります。アイソレートした、どんな周辺装置に対しても、ADuM4160とハブは以下のような機能を提供します： 

1. ハブ・チップのUSBのD+ラインとD−ラインのｱｯﾌﾟ･ｽﾄﾘｰﾑにおける直接のアイソレーションによって、ハブはホスト･ポートの動作でのダウンストリーム管理を行うことができます。
2. 外部制御ラインを使う必要なく、制御データの流れに対する自動的なスキームの導入が可能
3. メディカル・グレードのアイソレーションを提供
4. USB-IF認定の標準にミートする、1つまたはそれ以上のホスト・ポートの作成が可能
5. 最大速度の信号伝送レートのサポートが可能
6. 柔軟な電源構成をサポート

このアプリケーション回路のゴールは、たとえ最大速度を持つ周辺装置であっても、ハブをアイソレートすることです。ハブまたはホスト機能では、各ダウンストリーム・ポートへのパワーを可能にするために2.5Wのパワーを必要とします。アイソレータのダウンストリーム側を動作させるパワーと、ハブとポートのパワーはソリューションの一部として提供されます。このアプリケーション回路は、多くの医療および工業アプリケーションに、あてはまります。

USB（ユニバーサル・シリアル・バス）は急速に広まり、ほとんどのPCの周辺装置用の標準インターフェースになりつつあります。これは、優れた高速性、柔軟性および周辺装置とのホットスワップのサポートなどの理由で、RS232やパラレル・プリンター・ポートに置き換わっているからです。工業や医療機器の製造にも、このバスを使うことに対する強い要望がありますが、この採用は遅々としています、それは危険な電圧を制御する機械へ接続するために必要な、あるいは医療機器での低リークの耐除細動のために必要な、アイソレーションを提供する良い方法がないためでした。

ADuM4160 は、それほど高価でなく容易に、医療機器や工業用周辺装置向けのアイソレート・バッファを実現します。以下は今後の課題となる項目です：

1. USB・D+とD−ラインを、直接的にアイソレートして、マイクロプロセッサ内に実在するUSB基盤の使用を可能にする。
2. 外部制御ラインを使う必要なく、制御データの流れに対する自動的なスキームの導入を可能とする。
3. メディカル・グレードのアイソレーションを提供する。
4. 周辺機器をUSB認定規格に完全に準拠するようにする。
5. フルスピード（12Mbps）とロースピード（1.5Mbps）の信号レートをサポートする。
6. 柔軟な電源構成をサポートする。

図1に示す回路は、すでにUSBインターフェースを備えている周辺装置をアイソレートします。この回路では、周辺装置は明確に定義されていませんので、アイソレータの2次側を動作させるパワーは、このソリューションの一環として提供されています。もしこの回路が周辺装置設計のPCB上に構築されるならば、パワーは、アプリケーションの必要性に応じて、周辺装置とは切り離された電源、バッテリあるいはUSBケーブルのバス・パワーから供給することができます。

ここで示されたアプリケーション回路は、多くの医療および工業アプリケーションに適用します。

図1に示す回路ブロック図は、低位相ノイズの変換ループ・シンセサイザです（オフセット・ループとしても知られています）。

この回路は、ADF4002 を用いたフェーズ・ロック・ループ（PLL）の 100 MHz という低い基準周波数を 5.0 GHz ～ 5.4GHz という高い周波数範囲に変換します。この変換は局部発振器（LO）の周波数によって決定されます。

変換ループ・シンセサイザは、PLL だけを使用したシンセサイザと比べて、きわめて低い位相ノイズ特性（50 fs 未満）を備えています。低位相ノイズ特性を実現できるのは、電圧制御発振器（VCO）を制御する ADF4002 インテジャー N PLL が、非常に小さな N の値を使用しているためです。この例では、ADF4002 位相周波数検出器（PFD）が 100 MHz、N = 1 で動作し、PLL の N の値による制限を受けずに位相ノイズ性能を実現しています。

図1に示すデバイスの組合わせは、最大1.1 Aの負荷電流を制御可能な超低消費電力、3軸、モーション起動パワー・スイッチのソリューションを提供します。この回路は、長いバッテリ寿命が求められるアプリケーションに最適です。スイッチがオフのときバッテリからの電流は300 nA未満です。スイッチがオンのとき消費電流は3 μA未満です。この回路はワイヤレス・センサー、計測機器、在宅ヘルスケアなどの携帯型アプリケーションに適した、業界先端の低消費電力モーション検出ソリューションを実現します。

3軸加速度センサーは3軸で加速度を検出してハイサイド・スイッチを制御し、動きの有無に従ってスイッチを開閉します。

ADXL362は超低消費電力の3軸加速度センサーで、ウェークアップ・モードで消費する電流は100 nA未満です。パワー・デューティ・サイクリングを用いて低消費電力を実現する加速度センサーとは異なり、ADXL362はアンダーサンプリングによって入力信号をエイリアス（折り返し）せず、すべてのデータレートで連続的にサンプリングします。精度が±0.5°の12ビット温度センサーも内蔵しています。

ADXL362は出力分解能が12ビットで、動作範囲が±2 g、±4 g、±8 gの3つです。仕様は−40°C～+85°Cの最小温度範囲で規定されています。480 μg/√Hz未満のノイズ・レベルが必要なアプリケーションでは、電源電流の増加を最小限に抑えつつ、2つの低ノイズ・モード（120 μg/√Hzまで減少可）のどちらかを選択することができます。

ADP195 は1.1 V～3.6 Vで動作するように設計されているハイサイド負荷スイッチで、出力から入力への逆電流に対して保護されています。このデバイスは1.1 Aを超える連続負荷電流をサポートするオン抵抗の低いPチャンネルMOSFETを内蔵しており、電力損失を小さく抑えます。

ADXL362の基本動作

ADXL362は超低消費電力の3軸加速度計測システムで、動作や衝撃によって生じる動的加速度と静的加速度（つまり重力）を測定することができます。

センサーの可動部分は表面をマイクロ加工したポリシリコンの構造体で、ビームとも呼ばれ、シリコン・ウェハー上に構成されます。ポリシリコンのスプリングがこの構造体をウェハー表面上に支え、加速力に対する抵抗を生じます。

構造体の変位は差動コンデンサを使って測定します。各コンデンサは、独立した固定プレートと可動部に取り付けられたプレートで構成されています。

加速度によりビームにずれが生じ、差動コンデンサが不平衡になり、センサー出力の振幅が加速度に比例します。位相検波によって加速度の大きさと極性が決定されます。

動作モード

ADXL362にはスタンバイ、測定、ウェークアップの3つの基本動作モードがあります。

• ADXL362をスタンバイ・モードにすると、測定が中断され、消費電流を10 nAまで下げます。処理途中のデータや割込みは保持されますが、新しい情報は処理されません。ADXL362はスタンバイ・モードではパワーアップしていますが、全てのセンサー機能はオフしています。
• 測定モードはADXL362の通常の動作モードです。このモードでは加速度データを連続的に読み取ることがでます。き2.0 V電源を使用した際の加速度センサーの消費電流は、最高400 Hzの出力データレートの範囲全体で3 μA未満です。このモードで動作中は、データシートに記載の全機能を使用できます。また、12.5 Hz～400 Hzまでのデータレートで連続的にデータを出力しながら、消費電流を3 μA未満に抑えることができるので、ADXL362は超低消費電力の加速度センサーといえます。また、全てのデータレートでADXL362はセンサーの最大帯域幅を連続的にサンプリングするため、アンダーサンプリングやエイリアシング（折り返し）は生じません。
• ウェークアップ･モードは、非常に低い消費電力で（2.0 V電源電圧で270 nA）、動きの有無だけを簡単に検出するのに最適です。このモードはモーション起動オン/オフ・スイッチの実現に特に有用で、動作が検出されるまでシステムの大部分をパワーダウン状態に保持できます。ウェークアップ・モードは、1秒間にわずか6回だけ加速度を測定し、動きの有無を検出することにより、消費電流を非常に低いレベルにまで低減します。ウェークアップ・モードでは、アクティブ・タイマ以外の全ての加速度センサーの機能を使用できます。全てのレジスタにアクセスでき、リアルタイム・データが得られます。

CN0274評価用ソフトウェアは、ADXL362のウェークアップ・モードを使うことができます。すなわち、ADXL362はモーションを検出するまでスリープ状態に保たれ、検出した時点で測定モードに移行します。

電力とノイズのトレードオフ

ADXL362は、消費電流をわずかに増やすことでノイズを減らすオプションをいくつか提供しています。

ADXL362の通常動作時のノイズ性能は100 Hz帯域幅で標準7 LSB rmsであり、帯域幅と必要な分解能にもよりますが、大部分のアプリケーションにはこれで十分です。ノイズをさらに下げる必要がある場合、ADXL362は電源電流がいくらか増加しますが、ノイズを低減できる2つの低ノイズ動作モードを備えています。

標準3.3 V電源で、通常動作および2つの低ノイズ・モードで得られる電源電流値とノイズ密度を表1に示します。

CN0274評価用ソフトウェアは、ADXL362の通常動作のノイズ・モードを使います。

モーション検出

ADXL362はアクティブ（スレッショールド値を超える加速度が存在する状態）とインアクティブ（スレッショールド値を超える加速度が存在しない状態）を検出するロジックを内蔵しています。

アクティブまたはインアクティブのイベントの検出はステータス・レジスタで表示され、割込みを発生させるように設定することもできます。さらに、デバイスのアクティブ状態、つまり動いているか、静止しているかをAWAKEビットで示します。

アクティブ/インアクティブの検出機能は、加速度センサーが測定モードまたはウェークアップ・モード時に使用できます。

アクティブ検出

アクティブ・イベントが検出されるのは、加速度が、ユーザーが指定した期間にわたって仕様規定された閾値（スレッショールド値）を上回り続けた場合です。アブソリュートとリファレンスの2つのアクティブ検出イベントがあります。

• アブソリュート・アクティブ検出を使用した場合、加速度サンプルとユーザーが設定した閾値とを比較して、動きが存在するかどうかを判定します。たとえば、0.5 gの閾値が設定され、ある軸での加速度がユーザー定義によるアクティブ検出時間よりも長い間1 gである場合、アクティブ・ステータスが起動されます。多くのアプリケーションでは、絶対的な閾値ではなく、基準となるポイントまたは向きからのずれをアクティブ検出のベースにするほうが有利です。この方式が特に便利なのは、重力によって加えられる静的な1 gがアクティブ検出に与える影響を除去できるからです。加速度センサーが静止している場合、たとえモーションが加っていなくても、その出力は1 gに到達することがあります。アブソリュート・アクティブでは、閾値が1 g未満に設定されると、この場合はすぐにアクティブが検出されてしまいます。
• リファレンス・アクティブ検出では、加速度サンプルがユーザー定義された時間にわたって、内部定義されたリファレンス値を基準としてユーザー定義された閾値を上回ったとき、アクティブが検出されます。閾値は、アクティブ検出モードが作動すると計算され、最初に得られたサンプルがリファレンス・ポイントとして使われます。アクティブは、加速度がこの最初の方向から十分変位したときだけ検出されます。リファレンス・モードでは、最もわずかなモーション・イベントさえ検出する、きわめて高感度なアクティブ検出が得られます。

CN0274評価用ソフトウェアは、アクティブ検出にリファレンス・モード動作を使います。

インアクティブ検出

インアクティブ・イベントが検出されるのは、加速度が、仕様規定された時間にわたって設定された閾値を下回り続けた場合です。アブソリュートとリファレンスの2つのインアクティブ検出イベントがあります。

• アブソリュート・インアクティブ検出では、加速度サンプルとユーザーが設定した閾値とをユーザーが設定した時間にわたって比較し、モーションが存在するかどうかを判定します。
• リファレンス・インアクティブ検出では、加速度サンプルが、ユーザーが設定した時間、ユーザーが指定したリファレンスと比較されます。デバイスが最初にアウェーク状態に入るとき、最初のサンプルがリファレンス・ポイントとして使われ、スレッショールドがその周囲に適用されます。加速度がスレッショールドの内側に留まれば、デバイスはスリープ状態に入ります。加速度の値がスレッショールドの外側に移動すると、そのポイントが次に新しいリファレンスとして使われ、スレッショールドがこの新しいポイントに再度適用されます。

CN0274評価用ソフトウェアはインアクティブ検出にリファレンス・モード動作を使います。

アクティブ／インアクティブ検出のリンク

アクティブ／インアクティブの検出機能を、ホスト・プロセッサによって同時に使用してマニュアルで処理したり、それらをいくつかの方法で連係動作するように設定できます。

• デフォルト・モードでは、アクティブ／インアクティブ検出はいずれも有効で、すべての割込みはホスト・プロセッサによって処理される必要があります。つまり、プロセッサが各割込みを読み取らなければ、割込みをクリアして再び使用することはできません。
• リンク・モードでは、同時に有効にできる機能が1つだけになるように、アクティブ／インアクティブ検出が互いにリンクされます。アクティブが検出されると、デバイスにモーションが加わっている、あるいはアウェーク（起動）状態と想定され、アクティブのスキャンを停止します。次のイベントとしてインアクティブが想定されるので、インアクティブ検出のみが動作します。インアクティブが検出されると、デバイスは静止している、あるいはスリープ状態と想定されます。次のイベントとしてアクティブが想定されるため、アクティブ検出のみが動作します。このモードでは、ホスト・プロセッサはまず各割込みを処理する必要があり、その後次の割込みがイネーブルされます。
• ループ・モードでは、モーション検出は前にリンク・モードで説明したように動作します。ただし、割込みはホスト・プロセッサによる処理を必要としません。この設定は一般に用いられるモーション検出の実装を簡素化し、バス通信に使用される電力を低減することで節電効果を高めます。
• リンクまたはループ・モードでは、自動スリープ・モードを有効にすると、デバイスはインアクティブが検出されると自動的にウェークアップ・モードに入り、アクティブが検出されると再び測定モードに入ります。

CN0274評価用ソフトウェアは自動スリープ・モードとループ・モードを使ってADXL362の機能を実証します。

AWAKE ビット

AWAKEビットは、ADXL362がアウェーク（起動された）状態であるかスリープ状態であるかを示すステータス・ビットです。デバイスは、アクティブ条件を検出した後にアウェーク状態であり、インアクティブ条件を検出した後にスリープ状態です。

アウェーク信号はINT1またはINT2ピンにマッピングすることができるので、加速度センサーのアウェーク状態に基づいて後段回路への電力を接続／切断するステータス出力として機能できます。この設定をループ・モードと組み合わせて使用すれば、単純で自律的なモーション起動スイッチを実装できます。

後段回路の起動時間を許容できる場合、このモーション・スイッチ設定は、残りのアプリケーション部分のスタンバイ消費電流をゼロにすることによって、システム・レベルの電力を大幅に節減することができます。なぜならこのスタンバイ電流は、時にADXL362の動作電流を上回ることがあるからです。

割込み

ADXL362の内蔵機能のいくつかは、割込みをトリガして特定のステータス条件をホスト・プロセッサに報告することができます。

割込みは、INTMAP1レジスタとINTMAP2レジスタの適切なビットをセットすることによって、それぞれ2本の指定された出力ピン（INT1とINT2）のいずれか（あるいは両方）にマッピングすることができます。すべての機能は同時に使用することができます。複数の割込みを1本のピンにマッピングした場合、ピンのステータスは、割込み信号のORをとることで決まります。

割込みピンに機能がマッピングされていない場合、そのピンは自動的に高インピーダンス（high-Z）状態に設定されます。ピンは、リセット時にも高インピーダンス状態に置かれます。

特定のステータス条件が検出されると、その条件がマッピングされているピンがアクティブになります。ピンの設定はデフォルトでアクティブ・ハイであるため、アクティブになると、ピンはハイレベルになります。ただし、INTMAPレジスタのINT_LOWビットをセットすることによって、この設定はアクティブ・ローに切り替えられます。

INTピンはホスト・プロセッサの割込み入力に接続することができ、割込みに割込みルーチンが応答するようにできます。同じピンに複数の機能をマッピングすることができるため、STATUSレジスタを使用して、割込みをトリガした原因を判定することができます。

CN0274評価用ソフトウェアは、アクティブが検出されたときはINT1ピンがハイに、インアクティブが検出されたときはINT1がローになるようにADXL362を設定しています。

テスト結果

EVAL-CN0274-SDPZとEVAL-SDP-CS1Zを使って全てのテストが行いました。アクティブ・スレッショールドを0.5 g、インアクティブ・スレッショールドを0.75 g、インアクティブのサンプル数を20に設定して、デバイスの機能を実証しました。アクティブを検出するには、ある軸の1つの加速度サンプルがスレッショールドを超えれば十分です。

バッテリ・パックがテーブルに対して平らになるように回路の方向が向いている状態で起動し（素子を水平にし）、プリント回路基板（PCB）を任意の方向にゆっくり90°回転させ、最初の方向に対して垂直に近づくときスレッショールドを横切らせることができます。

ADXL362が最初はスリープ状態でアクティブを監視している状態を示しているCN0274評価用ソフトウェアの画面を図2に示します。次に、サンプル11がスレッショールドを横切ると、ADXL362がアウェーク状態に入り、インアクティブを監視し始めます。スレッショールドが調整され、デバイスが今ではインアクティブを監視していることを示しています。

見やすいように、チャートの上部のラジオボタンを使ってX軸とZ軸のプロットは無効にしてあります。

ADP195の出力または割込みピン自体は、デジタル・マルチメータを使って測定しました。ADXL362がアウェーク状態のとき、割込みはハイになり、ADP195 のENピンをハイにドライブします。次にENピンはMOSFETのゲートをローにドライブするので、スイッチが閉じて（スイッチ・オン）その先のどの回路へも電源を接続します。逆に、ADXL362がスリープ状態のときは割込みによってADP195のENピンがローにドライブされ、次にENピンがMOSFETのゲートをハイにドライブするので、スイッチが開き（スイッチ・オフ）ます。

PCBのレイアウトの検討事項

高い精度が不可欠などんな回路でも、基板の電源とグラウンド・リターンのレイアウトの検討が重要です。PCBはデジタル部分とアナログ部分をできるだけ隔離します。このシステムのPCBは、面積の大きなグラウンド・プレーン層とパワー・プレーンを積み上げた4層に構成しました。レイアウトとグラウンド接続の詳細に関してはMT-031 Tutorial、デカップリング方法に関してはMT-101 Tutorialを参照してください。

ADXL362への電源は1 μFと0.1 μFのコンデンサでデカップリングし、ノイズを適切に抑えてリップルを減らします。コンデンサはできるだけデバイスに近づけて配置します。全ての高周波デカップリングにはセラミック・コンデンサを推奨します。

電源ラインはトレース幅をできるだけ大きくしてロー・インピーダンス経路を与え、電源ラインのグリッチの影響を減らします。クロックや他の高速スイッチング・デジタル信号を、デジタル・グラウンドを使って基板の他の部品からシールドします。PCBの写真を図3に示します。

この回路ノートの完全な設計支援パッケージがwww.analog.com/CN0274-DesignSupportから提供されています。

図1に示す回路は、16ビット差動入力PulSAR^® ADCを使って±10Vの工業用レベルの信号をデジタル化するためのフル機能アナログ・フロントエンドです。この回路は、2個のアナログ部品を使用するだけで、高CMRで、レベル・シフト、減衰、および差動変換機能を備えた高インピーダンス計装アンプの入力を実現します。高レベルの集積化により、この回路はプリント回路基板を省スペース化し、一般的な工業用アプリケーション用に費用対効果の優れたソリューションを提供します。

プロセス制御や工業用オートメーションのシステムでは、最大±10Vの信号レベルが標準的です。熱電対やロードセルなどのセンサーからの小さな信号入力では、大きな同相電圧が生じることも少なくありません。このため、大きな同相除去で大小両方の差動信号を処理する高インピーダンス入力の柔軟なアナログ入力が必要になります。

最近の低電圧ADCで工業用レベルの信号を処理するには、信号を予め減衰し、レベル・シフトしておく必要があります。さらに、完全差動入力ADCには、優れた同相除去、2次歪みの低減、簡略化DC調整アルゴリズムなどの利点があります。したがって、工業用の信号は、差動入力ADCと適切にインターフェースするために更に処理を必要とします。

図1の回路は、フル機能で高度に集積されたアナログ・フロントエンドの工業用レベル・シグナル・コンディショナで、わずか2個の能動部品を使って16ビット差動入力PulSAR ADC AD7687を駆動します。2個の部品は、高精度計装アンプAD8295（2個の補助オペアンプを内蔵）とレベル変換/ADCドライバAD8275です。ADCの電圧リファレンスには低ノイズ2.5V XFET®リファレンスADR431が使われています。

AD8295は、2個の汎用信号処理アンプと2本の正確に整合した20kΩ抵抗を小型の4mm × 4mmパッケージに内蔵した高精度計装アンプです。

AD8275は、±10Vの工業用信号を減衰するのに使用できるG = 0.2のディファレンス・アンプで、減衰された信号は低電圧の単電源ADCと容易にインターフェース可能です。AD8275は回路内で減衰とレベル・シフトを行い、外付け部品を必要とせずに十分なCMRを維持します。

AD7687は16ビット逐次比較ADCで、2.3V～5.5Vの単電源で動作します。CMRを良くするための差動入力を備えるとともに、SAR ADCを使いやすくします。

図1に示す回路で使用する18ビット、1 MSPSの超低消費電力ADC AD7982 は、低消費電力の完全差動アンプADA4940-1, によって駆動します。低ノイズ、高精度の5.0 V電圧リファレンスADR395によって、ADCに必要な5 Vを供給します。図1に示したすべてのICは小型パッケージ（3mm×3mm LFCSPまたは3mm×5mm MSOP）を採用しているため、ボードのコストとスペースを低減することができます。

この回路のADA4940-1の消費電力は9 mWを下回ります。18ビット、1 MSPSのADC AD7982の消費電力は、わずか7 mW @ 1 MSPSであり、市販の競合ADCに比べてはるかに低い消費電力です。この消費電力はスループットによっても変化します。ADR395の消費電力はわずか0.7 mWであり、システムの合計消費電力は17 mWを下回ります。

図 1 に示したのは、A/D コンバータ（ADC）用のシグナル・コンディショニング（信号調整）回路の回路図です。この回路は、数mVp-p から20Vp-p までの広いダイナミック・レンジで信号を処理できる高い柔軟性を備えています。このダイナミック・レンジ は、プログラマブル・ゲイン・アンプ（PGA）を内蔵する高分解能のADC を使うことで、必要なコンディショニングとレベル・ シフトを行うことで実現しています。

プロセス制御や産業用オートメーションの分野では、±10V のフルスケール信号が広く一般的に使用されています。±10V の信号を低電圧動作の最新ADC で処理するには、信号の減衰とレベル・シフトが必要になります。ただし、アプリケーションによっては、信号がわずか数mV のレベルにとどまることもあります。小振幅の信号を扱う場合、ADC のダイナミック・レンジを活かすためには信号を増幅する必要があります。こうした理由から、入力信号が広い範囲にわたって変動するアプリケーションでは、プログラマブル・ゲイン機能を持つ回路を使用するのが望ましいということになります。

また、小振幅の信号を扱う場合、大きなコモン・モード電圧に対処しなければならないこともあります。それには、高いコモン・モード除去比（CMR）が必要です。加えて、ソース・インピーダンスが大きいアプリケーションでは、アナログ・フロントエンド回路には高い入力インピーダンスが求められます。

図1の回路は、プログラマブルなゲイン、高いCMR、高い入力インピーダンスを備えており、上述したすべての課題を解決することができます。入力信号は、4チャンネルのマルチプレクサ「 ADG1409」を介して、入力範囲が広く、低コストの計装アンプ「 AD8226」に送られます。AD8226は、最高80dBの高いCMRと、非常に高い入力インピーダンス（差動モードで800MΩ、コモン・モードで400MΩ）を備えています。広い入力範囲とレールtoレール出力に対応するので、AD8226は電源電圧までの範囲でフルに信号を増幅することができます。

「 AD8475 」は、ゲイン設定用の高精度抵抗を内蔵した完全差動型の減衰アンプです。高い精度での減衰（ゲインG＝0.4または0.8）、コモン・モード電圧のレベル・シフト、シングルエンドから差動への変換が可能です。AD8475は使いやすい高精度のゲイン・ブロックであり、単電源で最大±10Vの信号レベルを処理できるよう設計されています。そのため、高いCMRを維持しつつAD8226からの最大20Vp-pの信号を減衰し、後段のADCに差動信号を供給するという用途に適しています。

「 AD7192」は、PGAを内蔵するシグマ・デルタ（ΣΔ）方式の24ビットADCです。低ノイズのオンチップ・ゲイン段（G＝1、8、16、32、64、128）を備えているため、振幅の大小にかかわらず、信号を直接入力することが可能です。

以上のICを組み合わせたこの回路は、構成が容易でありながら、広範な振幅の信号に対して非常に優れた性能を発揮します。産業用オートメーション、プロセス制御、計測、医療用機器などの用途に適したシグナル・コンディショニング回路です。

図1の回路はHブリッジと呼ばれるもので、低電圧ロジック信号で制御されるハイ・パワー・スイッチングMOSFETで構成されています。この回路は、ロジック信号とハイ・パワー・ブリッジとの間の便利なインターフェースとして機能します。ブリッジには、Hブリッジのハイサイドとローサイドの両方に低価格のNチャンネル・パワーMOSFETを使用します。また、この回路は、コントロール・サイドとパワー・サイド間のガルバニック絶縁を実現するインターフェースにもなります。この回路は、モータ制御、電力変換（コントロール・インターフェースに組み込まれて）、照明、オーディオ・アンプ、無停電電源装置（UPS）等に使用できます。

最新のマイクロプロセッサやマイクロコンバータは、一般に消費電力が小さく、低電源電圧で動作します。2.5 V CMOSロジック出力のソース／シンク電流はμA～mAの範囲です。ピーク電流4 Aで12 Vを切り替えるHブリッジを駆動する場合は、インターフェースとレベル変換デバイスを適正に選択して使用する必要があります。低ジッタが必要な場合は特にそうです。

ADG787 は、個別に設定できる2個の単極双投（SPDT）スイッチで構成される低電圧CMOSデバイスです。DC電源5 Vで、2 Vの最低電圧が有効な高入力ロジック電圧となります。したがって、ADG787は2.5 Vの制御信号を、ハーフ・ブリッジ・ドライバADuM7234の駆動に必要な5 Vロジック・レベルに適正に変換することができます。

ADuM7234は、アナログ・デバイセズ（ADI）のiCoupler^®技術を使って絶縁された独立のハイサイド出力とローサイド出力を提供し、NチャンネルMOSFETのみでHブリッジ回路を構成できるようにします。NチャンネルMOSFETの使用にはいくつか利点があります。まず、NチャンネルMOSFETは一般にPチャンネルMOSFETに比べてオン抵抗が3分の1であり、最大電流は大きくなります。また、切替え速度が速いので、消費電力は小さくなります。さらに、立上り時間と立下がり時間は対称となります。

ADuM7234のピーク駆動電流が4 Aのため、パワーMOSFETのオン／オフの切替えが非常に速く行え、Hブリッジ段での消費電力を最小限に抑えることができます。この回路のHブリッジの最大駆動電流は85 Aとなりますが、これはMOSFETの最大許容電流による制限です。

ADuC7061 はARM7をベースにした低消費電力、高精度のアナログ・マイクロコントローラで、パルス幅変調（PWM）コントローラを内蔵しています。PWMコントローラの出力を設定することにより、適正なレベル変換とコンディショニングを行ったうえでHブリッジを駆動することができます。 

図1の回路は、16ビットのノイズフリー・コード分解能と最大42kSPSの自動チャンネル・スイッチング・レートを実現する、工業用の堅牢な完全絶縁型4チャンネル・データ・アクイジション・システムです。多重化シグナル・チェーンに独自の高速セトリング・デバイスを選択しているため、42kSPSのスイッチングでのチャンネル間クロストークは15ppm FS未満（−90dB未満）です。

この回路は±5V、±10V、0V～10V、0mA～20mAの標準的な工業用信号レベルを収集してデジタル化します。入力バッファは過電圧保護も行うので、従来型のショットキー･ダイオード保護回路に伴う漏れ誤差が除去されます。

この回路のアプリケーションとしては、プロセス制御（PLC/DCSモジュール）、バッテリ・テスト、マルチチャンネル科学計測、色層分析などがあります。

図１に示す回路はプロセス・コントロールのアプリケーション用フル・プログラマブル・ユニバーサル・アナログ・フロントエンド（AFE）です。次の入力をサポートします：2線式、3線式、4線式RTD回路、冷接点補償熱電対入力、ユニポーラ／バイポーラ入力電圧、4 mA-20 mA入力。

今日、多くのアナログ入力モジュールでユーザーの入力条件を設定するためにワイヤ・リンク（ジャンパー）が使用されています。ワイヤ・リンクを使用して入力の設定、再設定を行う場合、時間、知識、マニュアルでの介在が必要となります。この回路はRTDを励起する定電流源と共にモードを設定するソフトウェア制御可能なスイッチが内蔵されています。回路は又熱電対回路のコモン・モード電圧を設定するために再設定する事もできます。Σ-Δ ADコンバータに対するアナログ入力電圧範囲を調整するために差動アンプが使用されます。この回路により業界最先端の性能とコストが得られます。

この回路はAD8676とAD8275によって電圧ゲインが提供されるので、特に小信号入力（全てのタイプのRTD又は熱電対）に適しています。

AD7193は24ビットΣ-Δ ADコンバータで、4つの差動入力、又は8チャンネルの擬似差動入力に設定できます。 ADuM1400とADuM1401はマイクロ・コントローラとADC間の必要なすべての信号絶縁を行います。また、この回路は標準的な外部保護回路を含み、IEC61000仕様に準拠しております。

工業用プロセス制御システムの信号レベルは、一般に次のいずれかのカテゴリに分類されます：シングルエンド電流（4～20 mA）、シングルエンド、差動電圧（0～5 V、0～10 V、±5 V、±10 V）、または熱電対やロードセルなどのセンサーからの小信号入力。特に小信号差動入力の場合は、大きな同相電圧振幅も一般的であるため、アナログ信号処理システムでは、優れた同相ノイズ除去性能が重要な仕様です。

図1に示すアナログ・フロントエンド回路は、この種の工業用レベル信号を処理するときに高精度と高い同相ノイズ除去比（CMRR）を実現するように最適化されています。

信号は、回路によってレベル・シフトされ、減衰するため、250 kSPSの高性能な16ビットPulSAR^® ADコンバータ AD7685など、最新の単電源SAR ADCの入力レンジ条件に適合します。

18 V p-pの入力信号に対して、この回路は、100 Hzで約105 dBの同相ノイズ除去（CMR）、5 kHzで80 dBのCMRを実現します。

AD8226 計装アンプによって、高精度、高入力インピーダンス、高CMRが実現します。高精度アプリケーションの場合、システム・ゲイン誤差を最小限に抑えて良好なCMRを実現するため、高入力インピーダンスが要求されます。AD8226のゲインは、1～1000まで抵抗でプログラム出来ます。

入力上に抵抗レベル・シフタ／アッテネータ段を直接置けば、抵抗間の不整合によってCMR性能が必然的に低下します。AD8226は、小信号と大信号の入力に要求される優れたCMRを提供します。AD8275レベル・シフタ／アッテネータ／ドライバは、外付け部品を必要とすることなく、回路において減衰およびレベル・シフト機能を実行します。

これまで、高分解能の計測システムではシグマ・デルタADCが使用されてきました。その理由は、信号帯域幅がきわめて低く、ΣΔアーキテクチャは低い更新レートで優れたノイズ性能を提供するからです。しかし、特にマルチチャンネル・システムでは、チャンネル当たりの更新を高速化するために高い更新レートや、チャンネル密度の増加が求められる傾向にあります。このような場合、高性能のSAR ADCが優れた選択肢となります。図1に示す回路は、250 kSPSの16ビットADC AD7685を使用し、高性能の計装アンプAD8226と、アッテネータ／レベル・シフタ・アンプAD8275によって、外付け部品を必要としない全機能内蔵型のシステム・ソリューションを実現しています。