プログラマブル・ロジック・コントローラ（PLC）&分散型制御システム（DCS）

AD5758 は、シングルチャンネル、電圧／電流出力デジタル／アナログ・コンバータ（DAC）で、最大動作電圧が 60 V の 2 レール間となる電源範囲、AVSS における −33 V（最小） 〜 AV_DD1 における +33 V（最大）で動作します。内蔵のダイナミック消費電力制御（DPC）がパッケージの電力消費を最小限に抑えます。これは、オンチップの電力消費を最小化するために最適化された降圧 DC/DC コンバータを使用し、電源電圧（V_DPC+）を 5 V ～ 27 V の VI_OUT 出力ドライバ回路にレギュレーションすることで実現されます。C_HART ピンによって、HART^® 信号を電流出力にカップリングできます。

デバイスは多機能 4 線シリアル・ペリフェラル・インターフェース（SPI）を採用しており、最大 50 MHz のクロック・レートで動作し、標準 SPI、QSPI^™、MICROWIRE^™、DSP、およびマイクロコントローラ・インターフェース標準と互換性があります。また、インターフェースは、オプションの SPI 巡回冗長性チェック（CRC）とウォッチドッグ・タイマー（WDT）を備えています。AD5758 は、内蔵 12 ビット診断 A/D コンバータ（ADC）など、前の製品から改善された診断機能を提供しています。VI_OUT、+V_SENSE、および −V_SENSE ピンの故障保護スイッチを含めることで、堅牢性が強化されています。コンパニオン製品のパワー・マネージメント・ユニット（PMU）／アイソレータ（ADP1031）と共に使用すると、AD5758により、消費電力が2W未満ながらCISPR 11クラスBに適合する、チャンネル間が絶縁された8アナログ出力のモジュールを開発することができます。

製品のハイライト

1. 温度管理用に組み込まれた降圧DC/DCコンバータを使用するDPC機能。AD5758は、ADP1031と共に使用することで、チャンネル間が絶縁された8つのアナログ出力を消費電力2W未満で実現します。
2. 内蔵のADCを含め、高信頼性を実現する様々な高度診断機能。
3. 出力を誤配線から保護する（±38V）高度な堅牢性。
4. HART 準拠。

アプリケーション

• プロセス制御
• アクチュエータ制御
• チャンネル・アイソレーション・アナログ出力
• プログラマブル・ロジック・コントローラ（PLC）および分散型制御システム（DCS）アプリケーション
• HART ネットワーク接続

ADP1031 は、絶縁型フライバック DC/DCレギュレータ、反転 DC/DCレギュレータ、および降圧DC/DCレギュレータを組み合わせる高性能、絶縁型マイクロパワー・マネージメント・ユニット (PMU) であり、3つの絶縁した電源レールを提供します。さらに、ADP1031 は4つの高速、シリアル・ペリフェラル・インターフェース (SPI) 絶縁型チャンネルと、低消費電力と小さいソリューションサイズが必要なチャンネル間アプリケーション用の3つの汎用アイソレータを含んでいます。

ADP1031 は、+4.5 V ～ +60 V の入力電圧範囲で動作し、V_OUT1に対して +6 V ～ +28 V （調節可能バージョン）、または+ 21 V と +24 V （固定バージョン）の絶縁型出力電圧、V_OUT2に対して +5.15 V、+5.0 V、または +3.3 V の出荷時にプログラム可能な電圧、および、 − −V_OUT3に対して 24 V ～5 Vの調節可能な出力電圧を生成します。

デフォルトでは、ADP1031 フライバック・レギュレータは、250 kHz のスイッチング周波数で動作し、降圧スイッチング・レギュレータと反転レギュレータは 125 kHz で動作します。電磁干渉（EMI）を減少させるために、3つのレギュレータはすべて、互いに相対的に位相シフトされます。ADP1031は、ノイズに敏感なアプリケーションにおけるノイズ・フィルタリングを容易にするために、350 kHz～750 kHzの範囲で外部発振器によって駆動することができます。

ADP1031に内蔵されたデジタル・アイソレータは、 アナログ・デバイセズの低消費電力と低放射用に最適化された iCoupler^® チップ・スケール・トランス技術を使用しています。

ADP1031 は、9 mm × 7 mm の 41ピン LFCSP パッケージで提供され、−40°C ～ +125°C の動作ジャンクション温度範囲に対して定格です。

アプリケーション

• 産業オートメーションとプロセス制御
• 計測器およびデータ・アクイジション・システム
• データと電源の絶縁

AD7124-4は低消費電力、低ノイズ、全機能内蔵のアナログ・フロントエンドで、高精度計測アプリケーションが対象です。この製品には24ビットΣ-Δ A/Dコンバータ（ADC）が内蔵されており、4個の差動入力、あるいは7個のシングルエンド又は擬似差動入力に設定することができます。低ノイズ・ゲイン段があるので、小振幅の信号でもA/Dコンバータに直接インターフェースできます。

AD7124-4の主な利点の一つは、3つの内蔵パワー・モードの中から１つを選ぶ柔軟性があることです。パワー・モードを選択することにより電流消費、出力データレートの範囲、rmsノイズを合わせることができます。デバイスには各種フィルタ・オプションもあり、ユーザーは最高度の柔軟性を得られます。

AD7124-4は25 SPS（1サイクル・セトリング）の出力データレートで動作する時、50 Hzと60 Hzの同時除去を実現でき、さらに低い出力データレートでは80 dB以上の除去を実現できます。

AD7124-4を使用することにより最高度のシグナル・チェーンの集積化が可能です。デバイスは高精度、低ノイズ、低ドリフトのバンドギャップ・リファレンスを内蔵していますが、外部差動リファレンス（内部でバッファを接続可能）も受信できるようになっています。他の主な内蔵機能にはプログラマブル低ドリフト励起電流源、バーンアウト電流、（チャンネルのコモン・モード電圧をAV_DD/2に設定する）バイアス電圧発生器があります。ユーザーはローサイド・パワー・スイッチを使用して変換と変換の間にブリッジ・センサーの電源を切ることにより、システムの絶対最小電力消費を実現できます。ユーザーはデバイス動作に内部クロックあるいは外部クロックを選択することもできます。

内蔵のチャンネル・シーケンサによりいくつかのチャンネルを同時にイネーブルにできます、そしてAD7124-4 は各イネーブルのチャンネルをシーケンシャルに変換してデバイスとの通信を簡素化します。16までのチャンネルをいつでもイネーブルにできます；チャンネルはアナログ入力あるいは電源検査又はリファレンス検査のような診断として定義されます。この独自の機能により診断を変換とインターリーブさせることができます。

AD7124-4はチャンネルごとの設定も可能です。デバイスは8個の設定あるいはセットアップが可能です。各設定はゲイン、フィルタ・タイプ、出力データレート、バッファ、リファレンス源で構成されています。ユーザーはこれら任意のセットアップをチャンネルごとに指定できます。

AD7124-4はその包括的な機能セットの一部として内蔵された多様な診断機能もあります。これら内蔵の診断機能には巡回冗長検査（CRC）、シグナル・チェーン検査、シリアル・インターフェース検査があり、より強固なソリューションとなっています。これらの診断機能を備えていることにより診断を行うための外付け部品が必要なく、ボード・スペースの削減、デザイン・サイクルの短縮、コスト削減となります。標準アプリケーションの故障モード影響／診断解析（FMEDA）はIEC 61508に従い90%以上の安全側故障割合（SFF）を示しました。

デバイスは2.7 V ～ 3.6 Vのアナログ単電源、あるいは1.8 Vの両電源で動作します。デジタル電源は1.65 V ～ 3.6 Vの範囲です。仕様は−40°C ～ +105°Cの温度範囲で規定されています。AD7124-4は32ピンLFCSPパッケージ又は24ピンTSSOPパッケージに収納されています。

• 温度測定 
• 圧力測定
• 工業用プロセス制御
• 計器用スマート・トランスミッタ
• スマート・トランスミッタ

AD7124-8は低消費電力、低ノイズ、全機能内蔵のアナログ・フロントエンドで、高精度計測のアプリケーション向けです。この製品には低ノイズの24ビットΣ-Δ A/Dコンバータ（ADC）が内蔵されており、8個の差動入力、あるいは15個のシングルエンド又は擬似差動入力に設定することができます。低ノイズ・ゲイン段があるので、小振幅の信号でもA/Dコンバータに直接インターフェースできます。 

AD7124-8の主な利点の一つは、3つの内蔵パワー・モードの１つを選ぶ柔軟性があることです。パワー・モードを選択することにより電流消費、出力データ・レートの範囲、rmsノイズを合わせることができます。デバイスには又各種フィルタ・オプションがあり、ユーザーは最高度の柔軟性が得られます。AD7124-8は25 SPS（1サイクル・セトリング）の出力データ・レートで動作する時、50 Hzと60 Hzの同時除去を実現でき、さらに低い出力データ・レートでは80 dB以上の除去を達成します。 

AD7124-8を使用することによりシグナル・チェーンを最高度に集積することができます。デバイスは高精度、低ノイズ、低ドリフトのバンドギャップ・リファレンスを内蔵していますが、外部差動リファレンス（内部でバッファを接続可能）も受信できるようになっています。他の主な内蔵機能にはプログラマブル低ドリフト励起電流源、バーンアウト電流、（チャンネルのコモン・モード電圧をAV_DD/2に設定する）バイアス電圧発生器があります。ユーザーはローサイド・パワー・スイッチを使用して変換と変換の間にブリッジ・センサーの電源を落とすことにより、システムの絶対的な最小電力消費を実現できます。ユーザーは又デバイス動作用に内部クロックあるいは外部クロックを選択することができます。 

内蔵のチャンネル・シーケンサによりいくつかのチャンネルを同時にイネーブルにできます、そしてAD7124-8は各イネーブルのチャンネルをシーケンシャルに変換してデバイスとの通信を簡素化します。16チャンネルまでいつでもイネーブルにできます；チャンネルはアナログ入力あるいは電源チェック又はリファレンス・チェックのような診断として定義されます。この独自の機能により診断を変換とインターリーブさせることができます。AD7124-8は又チャンネルごとの設定が可能です。デバイスは8種類の設定あるいはセットアップが可能で、各設定はゲイン、フィルタ・タイプ、出力データ・レート、バッファ、リファレンス源で構成されています。ユーザーはこれら任意のセットアップをチャンネルごとに指定できます。 

AD7124-8はその包括的な機能セットの一部として内蔵された多様な診断機能もあります。これら内蔵の診断機能には巡回冗長検査（CRC）、シグナル・チェーン検査、シリアル・インターフェース検査があり、より強固なソリューションとなっています。これらの診断機能により診断を行うための外付け部品の必要性がなく、ボード・スペースの削減、デザイン・サイクルの短縮、コスト削減となります。標準アプリケーションのFMEDAはIEC 61508に従い90%以上のSFFを示しました。 

デバイスは2.7 V ～ 3.6 Vのアナログ単電源、あるいは1.8 Vの両電源で動作します。デジタル電源は1.65 V ～ 3.6 Vの範囲です。仕様は−40°C ～ +125°Cの温度範囲で規定されています。AD7124-8は32ピンLFCSPパッケージに収納されています。 

このデータシートを通して、DOUT/RDYのような複数機能をもつピンはピン名をフルで呼称する場合とピンの1機能（たとえばRDYで、その機能のみ関連する時）で呼称する場合があることに注意してください。 

アプリケーション

• 温度測定
• 圧力測定
• 工業用プロセス制御
• 計測機器
• スマート・トランスミッタ

fido5100およびfido5200（REMスイッチ）は、プログラマブルなIEEE 802.3の10Mbps／100Mbpsイーサネットのインターネット・プロトコル・バージョン6（IPv6）およびインターネット・プロトコル・バージョン4（IPv4）のスイッチで、実質的にあらゆるレイヤ2またはレイヤ3プロトコルをサポートしています。スイッチは、望ましいプロトコルをサポートできるようにホスト・プロセッサからダウンロードされるファームウェアによってパーソナライズされています。

このファームウェアはリアルタイム・イーサネット・マルチプロトコル（REM）スイッチ・ドライバに含まれており、電源投入時にダウンロードされます。高速スタートアップやクイック・コネクトタイプのネットワーク機能をサポートするために、REMスイッチは4ms未満の時間でネットワーク・データ操作の準備が整います。REMスイッチ・デバイスの信号の割り当ては、このデータシートで定義されているものと同じです。

fido5100は以下のプロトコルをサポートしています。PROFINETのリアル・タイム（RT）およびアイソクロナス・リアル・タイム（IRT）、デバイス・レベル・リング（DLR）構成のEtherNet/IPおよびDLR構成でないEtherNet/IP、Modbus TCP、およびPOWERLINK。

fido5200は以下のプロトコルをサポートしています。EtherCATおよびfido5100用に定義されたすべてのプロトコルをサポートしています。

REMスイッチは、ホスト・プロセッサで使用することを意図したものです。ネットワーク操作は、REMスイッチ・ドライバで提供される機能とサービスを使用して処理されます。ホスト・プロセッサはREMスイッチ・ドライバと統合することにより、任意のプロトコル・スタックを実装することができます。アプリケーションの例を図11に示します。

REMスイッチは、144ボールのボール・グリッド・アレイのチップ・スケール・パッケージ（CSP_BGA）を採用しています。

このデータシートでは、A02/ALEなどの多機能ピンについてはすべてのピン名を表記しますが、特定の機能のみが該当するような説明箇所では、ALEのように1つのピン機能だけを表記していることに注意してください。

アプリケーション

• 工業用オートメーション
  
  • プロセス制御
  • マネージド・イーサネット・スイッチ

fido5100 および fido5200 （REMスイッチ）は、実質的にあらゆるレイヤ 2 またはレイヤ 3 プロトコルをサポートするプログラマブルな IEEE 802.3 10 Mbps/100 Mbps イーサネットのインターネット・プロトコル・バージョン 6（IPv6）およびインターネット・プロトコル・バージョン 4（IPv4）のスイッチです。スイッチは、望ましいプロトコルをサポートできるようにホスト・プロセッサからダウンロードされるファームウェアによってパーソナライズされています。

ファームウェアはアルタイム・イーサネット・マルチプロトコル（REM）スイッチ・ドライバに含まれており、電源投入時にダウンロードされます。高速スタートアップやクイック・コネクトタイプのネットワーク機能をサポートするために、REM スイッチは 4 ms 未満の時間でネットワークデータ操作の準備が整います。REM スイッチ・デバイスの信号の割り当ては、このデータシートで定義されているものと同じです。

fido5100 は以下のプロトコルをサポートしています。PROFINET リアルタイム（RT）およびアイソクロナス・リアルタイム（IRT）、デバイス・レベル・リング（DLR）付きまたはなしの EtherNet/IP、Modbus TCP、および POWERLINK

fido5200 は以下のプロトコルをサポートしています。EtherCAT および fido5100 用に定義されたすべてのプロトコル。

REM スイッチは、ホスト・プロセッサで使用することを意図したものです。ネットワーク操作は、REM スイッチ・ドライバで提供される機能とサービスを使用して処理されます。ホスト・プロセッサは、REM スイッチ・ドライバと統合することにより、任意のプロトコル・スタックを実装することができます。アプリケーションの例を図11に示します。

REM スイッチは、144 ボールのボール・グリッド・アレイのチップ・スケール・パッケージ（CSP_BGA）を採用しています。

このデータシートでは、A02/ALEなどの多機能ピンについてはすべてのピン名を表記しますが、特定の機能のみが該当するような説明箇所では、ALEのように1つのピン機能だけを表記していることに注意してください。

アプリケーション

• 工業用オートメーション
• プロセス制御
• 管理されたイーサネットスイッチ

図 1の回路は、2個のアナログ部品のみを使用した、全機能型の柔軟なプログラマブル・アナログ出力ソリューションです。この回路は、プログラマブル・ロジック・コントローラ（PLC）／ 分散制御システム（DCS）アプリケーションの大部分の条件を満たします。低消費電力（2.8 mW @ 5 V）、レールtoレール出力、16ビットnanoDAC^® AD5660-1は、産業用電流／電圧出力ドライバAD5750-1と組み合わせることで、すべての代表的な電圧／電流出力範囲に対応でき、16ビット分解能、ノー・ミッシング・コード、0.05％の直線性、0.1％未満の出力誤差を実現します。この回路は、オンチップの出力故障検出、パケット・エラー（PEC）を防ぐ為のCRCチェック、柔軟なパワーアップ・オプションなど、産業用アプリケーション向けの重要な機能も備えているため、堅牢な産業用制御システムに最適です。大量生産で一貫した性能を維持するために外付けの高精度抵抗やキャリブレーション・ルーチンを使用する必要はなく、PLCやDCSに理想的な回路です。

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の回路は、3個のアクティブ・デバイスのみを使用する、完全絶縁型12ビット、300kSPS RTD温度計測システムです。このシステムはPt100 RTDの出力を処理するもので、標準3線接続を使ってリード線補償を行うための先進的回路を搭載しています。この回路は3.3V単電源で動作します。室温でキャリブレーションを行った後の総合誤差は±10℃の温度変化に対して±0.24% FSR未満なので、各種工業用温度計測に最適です。

この組み合わせは回路のフットプリントが小さいので、精度、コスト、サイズが重要な温度計測に対する業界最先端のソリューションとなります。データと電源の両方が絶縁されているので、この回路は高電圧、さらには多くの場合過酷な産業分野の環境で発生するグラウンド・ループ干渉に対しても堅牢です。

この3線RTDリード線補償用の新しい回路は、ブルガリアのヴァルナにあるヴァルナ工科大学の電気電子工学部の准教授Hristo Ivanov Gigov博士と、技術者で博士課程の学生Stanimir Krasimirov Stankov氏によって開発されたものです。

図1の回路は、D/Aコンバータ（DAC）をベースにした、4 mA～20 mA出力回路のユニークな省電力ソリューションです。10 Ω～1000 Ωの標準的抵抗性負荷に対して十分なヘッドルームを確保するため、従来の4mA～20ｍA出力段は、少なくとも20 V（プラスいくらかの追加ヘッドルーム）で動作する必要があり、大きな抵抗性負荷をドライブするための十分な電圧が供給出来なければなりません。には、しかしながら、、値の小さな抵抗性負荷の場合、固定の高電圧電源は内部消費電力が大きくなるためDACの精度に影響を与える可能性があり、追加のヒートシンクが必要になることがあります。

AD5755クワッド16ビットDACは、4 mA～20 mA出力の実際の電圧を検出し、それに基づいてダイナミックに調整された昇圧電圧を供給する4個の独立した高効率DC/DCコンバータを内蔵しています。負荷抵抗値に関係なく、昇圧回路が出力段のヘッドルームを数ボルトに維持します。それによって、10 Ω負荷に24 mA出力電流が流れる場合、最大内部消費電力を約1/4に減らします。

内部DC/DCコンバータは外部5 V電源を必要としますが、DAC出力がフルスケールまでスイングしても大きな電流を引き込むことが出来ます。ADP2300をベースにした高効率外部DC/DCコンバータ回路が15 Vでドライブされ、この電圧を供給します。ADP2300は800 mAまでの大きな電流ステップに対する過渡応答が優れており、昇圧コンバータの適切な動作を保証し、別の5 V電源を不要にします。

回路全体は±15 V電源で動作するので、DACは（4 mA～20 mAの出力に加えて）工業用信号レベルの範囲である最大±10 Vをカバーする電圧出力を与えることができます。必要な外付け部品数を少なく抑え、変化する負荷状態で16ビットの性能を保証する低価格で電力効率の高いソリューションを与えます。

この回路は、標準4mA～20mAのHART^®1互換の電流出力とユニポーラまたはバイポーラ出力電圧範囲を必要とするプログラマブル・ロジック・コントローラ（PLC）や分散型制御システム（DCS）のモジュールに適した完全絶縁型アナログ出力チャンネルです。完全絶縁型アナログ出力を必要とするチャンネル間絶縁型PLC/DCS出力モジュールなどの工業用アプリケーション向けに、柔軟なビルディング・ブロックを提供します。この回路にはアナログ出力端子の外付け保護回路も含まれています。

AD5422 16ビットD/Aコンバータ（DAC）はソフトウェアで設定可能であり、必要な全ての電流と電圧の出力を供給します。

電力とフットプリントが業界最小のHART準拠ICモデムであるAD5700-1をAD5422とともに使うことで、HART互換の4mA～20mAのソリューションを構成します。AD5700-1は高精度の内部発振器を備えており、特にチャンネル間絶縁型アプリケーションでさらなる省スペースを実現します。

PLC/DCSソリューションは、グランド・ループに対する保護を行い、外部事象に対する堅牢性を確保するため、ローカルのシステム・コントローラから絶縁する必要があります。従来型のソリューションでは、電源とデジタルの両方の絶縁に別個のICを使用しています。マルチチンャネルの絶縁が必要な場合、個別にディスクリートで電源を実装するコストとスペースが大きな欠点になります。フォトカプラによる絶縁は、一般に適度な出力レギュレーションを備えていますが、外付け部品を追加する必要があるので基板面積が増加します。電源モジュールが大きくなることも稀ではなく、出力レギュレーションが不十分になる可能性があります。図1の回路では、アイソレータのADuM347xファミリーと、関連する絶縁されたフィードバックを備えた電源レギュレーション回路が使用されています。絶縁バリアをまたいで電力を転送するのに外付けトランスが使用されています。

ADuM3482はAD5700-1に対してUART信号を絶縁します。

ADP2441 36V降圧DC/DCレギュレータは、工業用の24V標準電源を受け入れ、広い範囲の入力電圧を許容します。この電源を5Vに降圧し、コントローラ側の全ての回路に電力を供給します。この回路は、24V電源端子の標準的な外部保護機能、ならびにDCの+36Vまでの過電圧と−28Vまでの低電圧に対する保護機能も備えています。

¹ HARTはHART通信協会の登録商標です。

プログラマブル・ロジック・コントローラ(PLCs)、分散制御システム(DCS)だけでなく工業用システムや計装システムでは出力を頻繁にコントロールしなければなりませんが、それは電流制御(4 mA ～ 20 mA)と電圧制御（±10 Vまで）の両方になる可能性があります。又一般的にそれらの設計はグラウンド・ループからの保護とさらに外部イベントから強固に守るため、ローカルのシステム・コントローラから絶縁される必要があります。

従来のソリューションは電源とデジタルの絶縁の両方にデスクリートICを使用します。

多チャンネルの絶縁が必要な場合、デスクリート回路にかかる費用や面積が大きな欠点となります。光アイソレータを基本としたソリューションは一般的に合理的な出力レギュレーションですが、追加の外付け部品が必要となるので、基板面積が増えます。電源モジュールはほとんどの場合大きくなり、出力レギュレーションが不十分になる可能性があります。図1の回路はアイソレータADuM347x ファミリー(ADuM3470、 ADuM3471、ADuM3472、 ADuM3473、ADuM3474))をベースにしており、デジタル・アイソレータと共にPWM制御の電源レギュレーション回路と付随の絶縁帰還回路を内蔵しています。 .絶縁障壁を跨いで電源を転送するために外部トランスを使用します。16ビット DAC AD5422には電流出力と電圧出力があります。

図1に示す回路は、業界最小の消費電力とフットプリントを誇るHART¹準拠のICモデムである AD5700と、16ビットの電流出力DACであるAD5420を使用して、ライン給電されるHART準拠4 mA～20 mAのトランスミッタアプリケーションを示します。

AD5700-1 が0.5%精度の内部発振器を提供するので、更に基板スペースを節約します。

この回路は、例えば、Analog Rate Of ChangeやOutput Noise During Silenceの仕様など、HART協会によって定義されたHARTの物理層の仕様を満たしています。

プロセス制御の計装機器では、多年にわたって4mA～20mAの通信が使用されてきました。この通信方法は信頼性が高く堅牢で、たとえ長い通信距離においても環境からの干渉に強い特長を持っています。ただし、1つのプロセス制御動作に加え1方向通信しか可能でないという制約があります。

HART（highway addressable remote transducer）標準規格の開発により、従来の計装機器で使われてきた4mA～20 mAのアナログ信号と同時に、高い能力の2方向デジタル通信が可能となりました。これにより、リモート・キャリブレーション、フォルト調査、追加のプロセス変数の送信などの機能が可能です。つまり、HARTはピーク to ピーク1mAの周波数シフト・キー（FSK）信号を4mA～20mAのアナログ電流信号に重畳して変調する、2方向デジタル通信です。

図1の回路は、アナログ部品を2個だけ使ったフレキシブルなマルチチャンネルのアナログ出力ソリューションです。マルチチャンネルI/Oカード、プログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)および分散制御システム(DCS)といったアプリケーションのほとんどの要件に適合します。

バッファ付きレールtoレール出力を備えたクワッド、16ビットnanoDAC+のAD5686Rと、工業用電流/電圧出力ドライバのAD5750-2が4個で構成された回路であり、アプリケーションで必要な標準的出力電流/電圧範囲を提供します。分解能は16ビットでミッシング・コードなし、直線性は0.05%、出力誤差は0.1%未満です。

AD5686Rは、高いドライブ能力(最大±5 mA)、超低ドリフト(標準2 ppm/°C)の2.5 V電圧リファレンスを内蔵し、AD5686RとAD5750-2の両方にリファレンス電圧を与えます。これにより、低ノイズ、高精度、低温度ドリフトの回路が保証されます。

ADuM1301とADuM5400は、アナログ・シグナル・チェーンとホスト・コントローラの間の全ての信号と電源の両方に対して2500 Vrmsの絶縁機能を提供します。

5チャンネル以上必要なマルチチャンネルI/Oカード・アプリケーションの場合は、複数のAD5686Rをデイジーチェーン接続することによって、追加の外付けデジタルI/O回路は不要です。これにより、特にチャンネル数の多い絶縁型アプリケーションの場合、コストを最小に抑えることができます。

この回路は、内蔵の出力故障検出機能、CRCによるパケット・エラー・チェック(PEC)、フレキシブルな起動オプションならびにESD保護（AD5686R：4 kV人体モデル、AD5750-2 ：3 kV人体モデル）など、工業用アプリケーション向けの重要な特長も備えているので、堅牢な工業用制御システムに最適です。量産で性能を一定に維持するのに必要な外付けの高精度抵抗やキャリブレーション・ルーチンが不要なので、PLCやDCSのモジュールに最適です。

図1に示す回路はフレキシブルな電流トランスミッタで、圧力センサーの差動電圧出力を4mA～20mAの電流出力に変換します。

この回路はブリッジをベースにした多様な電圧駆動または電流駆動の圧力センサー向けに最適化されており、使われているアクティブ素子はわずか5個です。この回路の未調整での総合誤差は1%未満です。部品とセンサー・ドライバの設定に応じて、7 V～36 Vの電源電圧を使用できます。

回路の入力はESDと電源レールを超える電圧に対して保護されており、工業用アプリケーションに最適です。 

図1に示す回路は、性能、入力柔軟性、堅牢性、およびコストに対して最適化された完全絶縁型の4チャンネル温度計測回路です。この回路は、冷接点補償機能を備えた全てのタイプの熱電対と2線、3線、または4線接続構成に対する抵抗が最大4kΩのあらゆるタイプのRTD（抵抗温度検出器）をサポートします。

RTD励起電流は最適なノイズ性能と直線性性能を得るように設定可能です。

RTD計測では0.1℃の標準精度を実現し、K型熱電対計測では、冷接点補償にADT7310 16ビット・デジタル温度センサーを使用することにより0.05℃の標準精度を実現します。この回路は、高精度と低ノイズを実現するために、PGAを内蔵したAD7193 4チャンネル24ビット・シグマデルタADCを使用しています。

入力のトランジェントおよび過電圧の保護は、低リークの過渡電圧サプレッサ（TVS）とショットキー・ダイオードによって行われます。SPI互換のデジタル入力および出力は絶縁されており（2500V rms）、回路は完全絶縁型電源で動作します。

図1に示す回路は、業界最小の消費電力とフットプリントを誇るHART^®1準拠のICモデムであるAD5700と、16ビット電流/電圧出力DACであるAD5422を使用した、フル機能、HART準拠の4mA～20mAソリューションです。この回路はOP184を使用してI_OUTピンとV_OUTピンを短絡させることができるので、プログラマブル・ロジックコントローラ（PLC）モジュール・アプリケーションに必要な接続の数が減ります。またAD5700-1が0.5%精度の内部発振器を提供するので、さらに基板スペースを節約します。

AD5420 I_OUT DACをHART通信用に構成する方法をアプリケーション・ノートAN-1065に示しています。また、AD5700 HARTモデムの出力を減衰させ、CAP2ピンを介してAD5420にAC結合する方法をAN-1065に概説しています。AD5422についても同様です。一方、特に過酷な環境にさらされるアプリケーションでは、電源除去性能がより優れた別の回路構成方法を用いることができます。この代替回路には外付けのR_SET抵抗を使用し、AD5420またはAD5422のR_SETピンにHART信号を結合する必要があります。CN-0270はAD5420を使用するソリューションについて説明しています。これは標準的なライン電源トランスミッタ・アプリケーションです。この回路ノートはAD5422に関するもので、AD5420と異なりこのデバイスには電圧出力ピンと電流出力ピンがあるので、PLC／分散制御システム（DCS）アプリケーションに特に便利です。AD5422は40ピンLFCSPパッケージと24ピンTSSOPパッケージの両方で供給されており、「回路の説明」の項でこれらのパッケージと回路特性の関連について触れています。

この回路は、たとえばNoise during SilenceやAnalog Rate of Changeの仕様など、HART通信協会が定めたHARTの物理層の仕様を満たしています。

プロセス制御の計装機器の分野では、長年にわたり4mA～20mAの通信が使用されてきました。この通信方式は信頼性が高く堅牢で、長い通信距離でも環境からの干渉に対して高い耐性を有しています。ただし、一度に1つのプロセス変数を1方向にしか送れないという制約があります

HART（Highway Addressable Remote Transducer）規格が開発されたことで、従来の計装機器が使用する4mA～20mAのアナログ信号通信と同時に、高い能力の双方向デジタル通信が可能になりました。これによりリモート・キャリブレーション、フォルト調査、追加のプロセス変数の送信などの機能が使用できるようになりました。簡単に言うとHARTは、ピークtoピーク1mAの周波数シフトキー（FSK）信号を、4mA～20mAのアナログ電流信号上で変調する双方向デジタル通信です。

図 1に示す回路はわずか3個のアクティブ・デバイスからなる完全に絶縁された12ビット、300 kSPSデータ・アクイジション・システムです。

システムは単電源3.3 Vを使用して±10 Vの入力信号を処理します。室温でキャリブレーションした後の総合誤差は±10°Cの温度変化に対して±0.1% FSR以下なので、各種工業測定に理想的です。

この組み合わせは回路のフットプリントが小さいので、精度、速度、価格、大きさが重要な役割となるデータ・アクイジション・システムの業界最先端のソリューションとなります。データと電源の両方が絶縁されているので、この回路は高電圧、あるいは激しい産業環境で起こるグラウンド-ループ干渉に対しても強固です。

図1の回路はフル機能の単電源、16ビット、バッファ付き電圧出力DACで、その後段にクロスオーバー歪みのないアンプを採用することにより、±1LSBの積分非直線性と微分非直線性を維持します。この回路は、ほとんどのレールtoレールのオペアンプに関連するクロスオーバー非直線性を除去します。16ビット・システムの場合、この値は最大4LSB～5LSBになることがあります。

この業界最先端のソリューションは小型、単電源、低価格および高直線性の16ビット、バッファ付き電圧源を必要とする工業用プロセス制御や計装アプリケーションに最適です。

使用している3つのアクティブ・デバイスの6V単電源動作時の総消費電力は、標準で25mW未満です。

図1に示す回路は、わずか3個のアクティブ・デバイスを使用する完全に絶縁された12ビット、300 kSPSデータ・アクイジション・システムです。

このシステムは3.3Vの単電源を使用して4mA〜20mAの入力信号を処理します。室温でキャリブレーションした後の総合誤差が±10°Cの温度変化に対して±0.06% FSRなので、各種工業測定に最適です。

この組み合わせは回路のフットプリントが小さいので、精度、速度、コスト、サイズが重要な役割を果たす4mA〜20mAデータ・アクイジション・システムの業界最先端のソリューションとなります。データと電源の両方が絶縁されているので、この回路は高電圧、さらには多くの場合過酷な産業分野の環境で発生するグラウンド・ループ干渉に対しても強固です。

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。

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.

With single-ended signaling, one wire from the signal source is routed throughout the system to the data acquisition interface. The voltage measured is the difference between the signal and the ground. Unfortunately, “ground” can be a different level in different places because the ground impedance can never be zero. This can lead to errors when using single-ended inputs, especially where the signal trace is long and grounds currents contain large digital transients. Single-ended signal runs are sensitive to noise pickup because they act as an antenna, picking up electrical activity. With single-ended inputs there is no way of distinguishing between the signal and the interfering noise. Most of the ground and noise problems are solved by differential signaling.

With differential signaling, two signal wires run from the signal source to the data acquisition interface. This can solve both of the problems caused by single-ended connections. Noise between the sending and receiving ground planes acts as a common-mode signal and is, therefore, greatly attenuated. The use of twisted pair wire causes noise pickup to appear as a common-mode signal, which is also greatly attenuated at the receiver. Another advantage of differential transmission is that the differential signal has twice the amplitude of the equivalent single-ended signal, therefore giving greater noise immunity.

Here we describe a differential driver that can be adapted to either a voltage or current output DAC. The driver is based on the dual AD8042 op amp configured as a cross-coupled differential driver. The AD8042 has a rail-to-rail output stage that operates within 30 mV of either rail and an input stage that can operate 200 mV below the negative supply (ground in this circuit) and within 1 V of the positive supply. In addition, the AD8042 has 160 MHz bandwidth and fast settling time, making it an ideal choice for the output driver.

The voltage output DAC is the 12-bit AD5620, a member of the nanoDAC^® family. The DAC contains an on-chip 5 ppm/°C reference and is available in an 8-lead SOT-23 or MSOP package. The current output DAC is the 12-bit AD5443, which is available in a 10-lead MSOP package.

The two circuits represent a cost effective, low power, and small board area solution for generating differential signals from industrial CMOS DACs. Both circuits operate on a single +5 V supply.

Data acquisition systems with wide dynamic range often need some method for adjusting the input signal level to the analog-to-digital converter (ADC). In order to get the most from an ADC, the maximum input signal should match its full-scale voltage. This is achieved by implementing a programmable gain amplifier circuit.

This circuit provides a programmable gain function using a quad SPST switch (ADG1611) and a resistor-programmable instrumentation amplifier (AD620).

The gain values are set by controlling the external gain setting resistor value, R_G, with the four SPST switches, which are connected to four precision resistors.

Low switch on resistance is critical in this application, and the ADG1611 has the industry’s lowest R_ON (1 Ω typical) and is available in the smallest package, a 16-lead, 4 mm × 4 mm LFCSP.

The combination of the industry-standard low cost AD620 and the ADG1611 quad switch yields unmatched performance in this circuit and provides all the benefits of a precision instrumentation amplifier, along with the programmable gain feature.

Achieving true 16-bit performance with a voltage output DAC requires selecting not only the correct DAC but also the correct complementary supporting components. This circuit provides a low risk solution for precision 16-bit digital-to-analog conversion using the AD5542A/AD5541A voltage output DAC with the ADR421 voltage reference and the AD8675 ultralow offset op amp used as the voltage reference buffer.

The reference buffer is critical to the design because the input impedance at the DAC reference input is heavily code- dependent and will lead to linearity errors if the DAC reference is not adequately buffered. With a high open-loop gain of 120 dB, the AD8675 has been proven and tested to meet the settling time, offset voltage, and low impedance drive capability required by this circuit application.

The precision, low offset OP1177 can be used as an optional output buffer if needed.

This combination of parts provides industry-leading 16-bit integral nonlinearity (INL) of ±1 LSB and differential nonlinearity (DNL) of ±1 LSB with guaranteed monotonicity, as well as low power, small PCB area, and cost effectiveness.

図1に示す回路は、24ビット・シグマ・デルタ（ΣΔ）A/Dコンバータ（ADC） AD7793に使用した全機能搭載の熱電対計測システムです。AD7793は、低消費電力、低ノイズの高精度測定アプリケーション向けの全機能搭載アナログ・フロントエンドです。このデバイスは、プログラマブル・ゲイン・アンプ（PGA）、リファレンス、クロック、励起電流を内蔵しているため、熱電対計測システムの設計が大幅に簡素化します。

AD7793の消費電流は最大でわずか500 μAであり、フル機能のトランスミッタで消費電力を、4 mA未満に抑える必要があるスマート・トランスミッタなどの低電力アプリケーションに最適です。AD7793にはパワーダウン・オプションがあります。このモードでは、補助機能を含めADC全体がパワーダウンし、最大消費電流を1 μAに削減します。

AD7793は熱電対回路設計用の統合ソリューションであるため、熱電対に直接接続可能です。冷接点補償には、サーミスタと精密抵抗を使用します。EMC対策用のいくつかの簡単なRCフィルタを除けば、冷接点測定に必要な外付け部品はこれだけです。

多くのシステムでは、性能と消費電力がトレードオフとなりますが、この回路設計では、これらのトレードオフを分析し、16ビット、100 kSPSデータ・アクイジション・システムにおいて低消費電力（8mW標準）かつ高性能を実現している箇所に焦点を当てています。

この回路には、高性能、低電圧、低消費電力オペアンプADA4841-1と、低消費電力（350μA）PulSAR^® A/Dコンバータ（ADC）AD7988-1が使用されています。ADA4841-1はADCドライバ・アンプとして、AD7988-1の入力に接続されています。

動的性能が優れており、単電源電圧での動作とレールtoレール出力が可能なので、このオペアンプが選択されました。さらに、入力同相電圧範囲に負電源レールが含まれます。

AD7988-1 ADCは、2.4V～5.1Vの範囲の外部電圧リファレンスを必要とします。このアプリケーションで選択された電圧リファレンスは、ADR4525 2.5V高精度リファレンスです。

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に示す回路は16ビット精度、低ドリフトの±2.5 Vバイポーラ電圧を出力し、単電源＋10 V ～＋15 Vで動作します。オクタルdenseDAC AD5668のユニポーラ電圧出力はオートゼロ・オペアンプAD8638によって増幅、レベルシフトされます。AD8638の影響による最大ドリフトはわずか0.06 ppm/°Cです。外付けリファレンス。REF192（E グレード） は5 ppm/°C を保証しており、AD8638の増幅とレベルシフト回路に低インピーダンスの仮想グラウンドを提供します。

＋12 V 単電源電圧のシステムでしばしば起こる問題に対してこの回路は効果的なソリューションを提供します。スイッチング・レギュレータ ADP2300が回路の全体的な性能を低下させないようにプリント回路ボード（PCB）のレイアウトとグラウンディングを適切に行う必要があります。

図1.の回路はプロセスコントロール・システムとそのアクチュ エータ間の通信を行う4 mA-20 mA 電流ループ・トランスミッ タです。この回路はコスト・パーフォーマンスが優れていると ともに、産業界で最も低電力のソリューションです。4 mA-20 mA 電流ループはデジタル又はアナログ入力、出力のプログラマブ ル・ロジック・コントローラー（PLCs)や分散制御システム （DCS’s）に広範囲に使用されてきました。電流ループ・イン ターフェースが一般的に利用される理由は長距離強ノイズ耐性 データ伝送としてもっともコスト・パーフォーマンスの良い方 法だからです。低電力デュアル・オペアンプAD8657、DACのAD5621とリファレンスADR125と、リファレンス の組み合わせを使用する事に よりマイクロコントローラやデジタル・アイソレータのような より高電力のデバイスにより多くの電力を振り分ける事ができ ます。 回路の出力電流は0 mA - 20 mA です。 一般的に出力電 流4 mA -20 mA の範囲はDAC 又はマイクロコントローラの入 力コントロールの入力範囲に対応しており、0 mA -4 mA の出力 電流範囲は時折故障状態を診断するために使用されます。

12 ビット、5V 駆動のAD5621 の標準的な電源電流は75 μA です。 AD8657 は入力/出力がレールto レールのデュアル・オペアンプ で、18 V までの高電圧動作が可能なオペアンプとしては現在産 業界で供給可能な最も低電力のオペアンプの１つです（フルの 電源電圧と入力同相範囲に渡り22 μA）。高精度、マイクロパ ワー、5 V バンドギャップ・リファレンスのADR125 は消費電 流が95 μA のみです。これら3 つのデバイスの消費電流の合計 は192 μAtype です。

Cost sensitive, high channel count applications that require wide dynamic range can effectively use the AD7607 8-channel integrated data acquisition system (DAS) with on-chip 14-bit SAR ADCs to achieve greater than 80 dB dynamic range.

A typical application for the DAS is in power-line measurement and protection equipment, where large numbers of current and voltage channels of multiphase distribution and transmission networks must be sampled simultaneously.

Many low voltage power-line measurement and protection systems do not require full 16-bit ADC resolution (such as provided by the AD7606 DAS); however, they still require more than 80 dB dynamic range to capture the under- and over- voltage/current conditions. Simultaneous sampling is also needed to maintain the phase information between the current and voltage channels on a multiphase power line.

The AD7607 8-Channel DAS with 14-Bit, bipolar input, simultaneous sampling SAR ADC has 84 dB signal-to-noise ratio (SNR) to meet the requirements for these types of low voltage protection and measurement systems. The circuit shown in Figure 1 also uses an external ADR421 precision, low drift, low noise reference for high channel count applications that require absolute accuracy performance.

The circuit shown in Figure 1 provides a programmable 18-bit voltage with an output range −10 V to +10 V, ±0.5 LSB integral nonlinearity, ±0.5 LSB differential nonlinearity, and low noise.

The digital input to the circuit is serial and is compatible with standard SPI, QSPI, MICROWIRE^®, and DSP interface standards. For high accuracy applications, the circuit offers high precision, as well as low noise—this is ensured by the combination of the AD5781, ADR445 and AD8676 precision components.

The reference buffer is critical to the design because the input impedance at the DAC reference input is heavily code dependent and will lead to linearity errors if the DAC reference is not adequately buffered. With a high open-loop gain of 120 dB, the AD8676 has been proven and tested to meet the settling time, offset voltage, and low impedance drive capability required by this circuit application. The AD5781 is characterized and factory calibrated using the AD8676 dual op amp to buffer its voltage reference inputs, further enhancing confidence in partnering the components.

This combination of parts provides industry-leading 18-bit integral nonlinearity (INL) of ±0.5 LSB and differential nonlinearity (DNL) of ±0.5 LSB, with guaranteed monotonicity, as well as low power, small PCB area, and cost effectiveness.

図1に示す回路は、幅広い応用が可能なセンサー・シグナル・コンディショニング・ブロックです。低ノイズで比較的高ゲインのこの回路は、広いダイナミック・レンジを維持しながら、性能に影響を与えることなく入力レベルの変化に応じてゲインを動的に変更することが可能です。既存のシグマ・デルタ技術では、多くのアプリケーションに必要なダイナミック・レンジを確保できますが、唯一の代償として更新レートが低下します。この回路では AD7985 / AD8253 iCMOS^®プログラマブル・ゲイン計装アンプ（PGA）のフロントエンドと組み合わせて使用するもう一つの方法を示しています。アナログ入力値に基づいて自動的に変化するゲインとともに、オーバーサンプリングとデジタル処理を使って、システムのダイナミック・レンジを125dB以上に拡大します。

図 1 に示す回路は、4 mA～20 mA のアナログ出力とHART^® （Highway Addressable Remote Transducer）インターフェースを備 えた、スマート機能搭載の工業用ループ電源フィールド計測器の 全体像です。HART はデジタル双方向通信方式で、標準の4 mA～ 20 mA アナログ電流信号上で、1 mAp-p の周波数シフトキー （FSK）で信号を変調します。これによって、リモート・キャリ ブレーション、故障の取調べ、プロセス変数の送信など、温度制 御や圧力制御等のアプリケーションに必要な機能を実現するこ とができます。

この回路は、HCF（HART Communication Foundation）による適 合試験と検証が行われた、登録済みの回路です。正式に登録さ れているため、この回路のコンポーネントの一部もしくはすべて を安心して回路設計にご利用いただけます。

この回路は、ADUCM360（超低消費電力の高精度アナログ・マイ クロコントローラ）、AD5421（16 ビットの4 mA～20 mA ループ 電源D/A コンバータ（DAC））、 AD5700（業界で最も消費電力 が少なく最も小型のHART 対応IC モデム）を使用しています。

図1に示す回路は外付け部品数が最少の16ビット、超安定、低ノイズ、高精度バイポーラ（±10 V）電圧源です。

AD5760電圧出力DAC（Bグレード）の最大積分非直線性（INL）は±0.5 LSB、最大微分非直線性（DNL）は±0.5 LSBです。

100秒間測定したピークtoピーク・ノイズとドリフトは、システム全体で0.1 LSB未満です。この回路は高精度低ドリフト電圧源が必要な医療機器、検査や測定および産業用制御アプリケーションに最適です。

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12ビット、1 MSPS SAR ADCの AD7091R とオペアンプ・ドライバ AD8031 を使用した、単電源3Vで全消費電力5mW以下の超低消費電力データ・アクイジション・システムです。

選択した部品は低消費電力で小型パッケージなのでこの組み合わせは消費電力、価格、大きさが重要な要素の携帯用バッテリ駆動装置には業界最先端のソリューションとなります。

AD7091Rは3V電源でV_DD 端子の電源電流はわずか350 μA（typ）要するだけで、今日市販されている他のどの競合ADCよりもはるかに小さくなっております。これは標準消費電力に換算すると～1 mWになります。

AD8031の消費電流はわずか800 μAなので、標準消費電力が3 V電源で2.4 mWとなり、システム全体の電力消費は10 kHzのアナログ入力信号を1 MSPSでサンプリングした場合5 mW以下になります。

図1に示す回路は、±1 LSBの積分非直線性、±1 LSBの微分非直線性、低ノイズを実現しながら、−10V~ +10Vの範囲でプログラム可能な20ビット分解能の出力電圧を提供します。

この回路へのデジタル入力はシリアルで、標準SPI、QSPI^™、MICROWIRE^®、DSPの各インターフェース規格と互換性があります。高精度アプリケーションに対応するため、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、AD5791、AD8675、AD8676の高精度デバイスの組み合わせによって可能になります。

DACのリファレンス入力の入力インピーダンスは、DACのコードに大きく依存し、DACのリファレンス信号が適切にバッファされないと直線性誤差を生じるため、リファレンス・バッファはこの設計において非常に重要です。120dBの高いオープンループ・ゲインを持つAD8676は、この回路のアプリケーションに必要なセトリング・タイム、低オフセット電圧、低インピーダンス駆動能力を実現することが実証テストされています。AD5791は、デュアル・オペアンプAD8676を使ってその電圧リファレンス入力をバッファした状態で特性が評価され、出荷前のキャリブレーションが行われているので、これらのデバイスの組合わせに対する信頼性（性能の再現性）がさらに向上します。

これらのデバイスを組み合わせることにより、業界最先端の20ビット分解能、±1 LSBの積分非直線性(INL)、±1 LSBの微分非直線性（DNL）で単調増加性を保証するとともに、低消費電力、小さいPCB面積、優れたコスト・パフォーマンスを実現します。

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。

図 1の回路は、プログラマブル・ロジック・コントローラ（PLC）／分散制御システム（DCS）アプリケーションの大部分の条件を満たす全機能型の柔軟なプログラマブル・アナログ出力ソリューションです。低消費電力（0.75 mW @ 5 V）、レールtoレール出力、16ビットnanoDAC^®コンバータAD5662と産業用電流／電圧出力ドライバAD5750は、入力／出力電圧範囲やリファレンス電圧条件の面で互いに極めて相性のよいデバイスです。ADR444は低ドリフト（Bグレード：最大3 ppm/℃）、高初期精度（Bグレード：最大0.04％）、低ノイズ（1.8 μV p-p (typ)、0.1～10 Hz）といった特性を備えており、AD5750とAD5662の両方のリファレンス電圧となり、回路の超低ノイズ、高精度、低温度ドリフトを保証します。この回路はすべての代表的な電圧／電流出力範囲に対応しており、16ビット分解能、ノー・ミッシング・コード、0.05％の直線性、0.2％未満の総合出力誤差を実現します。

この回路は、オンチップの出力故障検出および保護機能（短絡、アンダー電圧出力、開回路電流出力、過大温度に対応）、パケット・エラー（PEC）を防ぐCRCチェック、柔軟なパワーアップ・オプションなど、産業用アプリケーション向けの重要な機能も備えているため、堅牢な産業用制御システムに最適です。大量生産で一貫した性能を維持するために外付けの高精度抵抗やキャリブレーション・ルーチンを使用する必要はなく、PLCやDCSに理想的な回路です。

図1 に示した回路はフル機能、高電圧（44 V まで）、柔軟性 があり、アナログ出力がプログラム可能で、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必要なほとんどの要求を満足します。

低消費電力(0.75 mW typ @ 5 V)、レールtoレール出力、16ビッ トnanoDAC^®デバイスのAD5662 と工業用電流/電圧出力ドライ バAD5751 はリファレンス電圧と共に入力/出力電圧範囲の条 件に関して良くマッチングしています。

低ドリフト(Bグレードで3 ppm/℃ max)、高初期精度（Bグレ ードで0.04%max）、低ノイズ（1.8 μV p-p typ、 0.1 Hz to 10 Hz)のADR444がAD5751 とAD5662両方のリファレンス電圧を 提供しており、回路の超低ノイズ、高精度、低温度ドリフト を保証しています。

この回路は16ビット分解能、0.05%リニアリティ、総合出力誤差0.2%以下のすべての標準的な電圧出力範囲と電流出力範囲を提供します。 

ADuM1301とADuM5401はマイクロコントローラとアナログ信号チェーン間のすべての必要な信号絶縁を行います。ADuM5401は絶縁された5 V電源も供給します。

回路はまた内蔵出力故障検出、パケット・エラー(PEC)を防ぐCRC検査、柔軟性のあるパワーアップ・オプションのような工業用アプリケーションに必要な特徴を含んでいるので、堅牢な工業用コントロール・システムに理想的な選択になります。量産時に一貫した性能を維持するための外付け高精度抵抗あるいは調整ルーチンは必要ないのでPLC又はDCSモジュールに理想的です。

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。

図1に示す回路は外付け部品数が最少の20ビット、リニア、低ノイズ、高精度ユニポーラ(+10 V)電圧源です。 AD5790 DACはバッファなしの20ビット電圧出力DACで、33 Vまでの両電源で動作します。AD5790の正リファレンスの入力範囲は5 V～VDD − 2.5 Vで、負リファレンスの入力範囲はVSS + 2.5 V～0 Vです。両方のリファレンス入力は内部でバッファされているので、外部バッファは不要です。AD5790の相対精度仕様は最大±2 LSBで、最大−1～+2 LSBのDNL仕様でモノトニシティ（単調増加性）動作が保証されています。

高精度オプアンプ AD8675 はオフセット電圧が低く(最大75 μV)、低ノイズ(標準2.8 nV/√Hz)でAD5790の出力バッファとして最適です。AD5790は整合した6.8 kΩのフィードフォワード抵抗とフィードバック抵抗を内蔵していますが、これらの抵抗をオペアンプAD8675に接続して±10 Vの出力振幅のための10 Vのオフセット電圧を供給します。あるいは並列接続してバイアス電流をキャンセルすることもできます。この例では、ユニポーラ+10 V出力の実装例を示しており、抵抗はバイアス電流のキャンセルに使用されています。内部抵抗の接続は、AD5790の制御レジスタ内の1ビットを設定することにより制御されます（AD5790のデータシート参照）。

この回路へのデジタル入力はシリアルで、標準SPI、QSPI、MICROWIRE^®、DSPの各インターフェース規格と互換性があります。コンパクトなこの回路は、高精度アプリケーション向けに高精度と低ノイズの両方を実現します。これは、AD5790とAD8675の高精度部品の組み合わせによって可能になります。

図1に示す回路は外付け部品数が最少の18ビット、リニア、低ノイズ、高精度バイポーラ（±10 V）電圧源です。AD5780は18ビット、バッファ無し電圧出力DACで33 Vまでの両電源で動作します。AD5780の正リファレンスの入力範囲は5 V～VDD－2.5 Vで、負リファレンスの入力範囲はVSS＋2.5 V ～0 Vです。両方のリファレンス入力はチップ内でバッファされているので外付けバッファは必要ありません。AD5780の相対精度仕様は±1LSB maxで、±1LSB maxのDNL仕様でモノトニシティ（単調増加性）動作が保証されています。

高精度オペアンプAD8675は低オフセット電圧（75 μV max）、低ノイズ（2.8 nV/√Hz typ）でAD5780の出力バッファとして最適です。AD5780は2つのマッチングしたフィードフォワード抵抗とフィードバック抵抗を内蔵しておりますが、これらの抵抗をオペアンプAD8675に接続しオフセット電圧10 Vを供給する事により単一外部10 Vリファレンスで±10 Vの出力電圧スイングを可能にしています。

この回路に対するデジタル入力はシリアルで、標準SPI、QSPI、MICROWIRE^®、DSPのインターフェース規格と互換性があります。高精度アプリケーション向けにコンパクトな回路は高精度だけでなく低ノイズにもなります—これは高精度部品AD5780、ADR445とAD8675の組み合わせにより確実になります。

これらの部品を組み合わせる事は業界最先端の18ビット、積分非直線性（INL）±1 LSB、微分非直線性（DNL）±0.75 LSBで単調増加性が保証されるとともに低消費電力、小さいPCB面積とコストパフォーマンスをLFCSパッケージで提供されます。

図1に示す回路により高速、高精度、同時サンプリングA/Dコンバータ・アプリケーションの直流絶縁が可能になります。16ビットPulSAR ADCのAD7685は汎用で、デイジーチェーンを通して多チャンネルのモニタリングが可能です。 AD8615オペアンプを使用した入力回路では±10 Vの工業用信号をADCの入力範囲に一致させるためにレベルシフトし、減衰し、バッファします。高精度リファレンスADR391 と2個の4チャンネル・デジタル・アイソレータADuM1402を含むこの柔軟性ある回路は、良く使われる工業用データ・アクイジション・アプリケーションに対して小型でコストパフォーマンスの良いソリューションを提供します。

図1に示す回路は、費用対効果の優れた高集積化された16ビット、250kSPS、8チャンネル・データ・アクイジション・システムで、±10Vの工業用信号をデジタル化することができます。また、測定回路とホスト・コントローラ間に2500V rmsの絶縁（1min. per UL1577）を実現し、回路全体にPWM制御の絶縁型5V単電源から電力が供給されます。

The circuit shown in Figure 1 is a cost effective, low power, multichannel data acquisition system that is compatible with standard industrial signal levels. The components are specifically selected to optimize settling time between samples, providing 18-bit performance at channel switching rates up to approximately 750 kHz.

The circuit can process eight gain-independent channels and is compatible with both single-ended and differential input signals.

The analog front end includes a multiplexer, programmable gain instrumentation amplifier (PGIA); precision analog-to-digital converter (ADC) driver for performing the single-ended to differential conversion; and an 18-bit, 1 MSPS PulSAR^® ADC for sampling the signal on the active channel. Gain configurations of 0.4, 0.8, 1.6, and 3.2 are available.

The maximum sample rate of the system is 1 MSPS. The channel switching logic is synchronous to the ADC conversions, and the maximum channel switching rate is 1 MHz. A single channel can be sampled at up to 1 MSPS with 18-bit resolution. Channel switching rates up to 750 kHz also provide 18-bit performance. The system also features low power consumption, consuming only 240 mW at the maximum ADC throughput rate of 1 MSPS.

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、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。

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。

The circuit shown in Figure 1 is an integrated thermocouple measurement system based on the AD7124-4/AD7124-8 low power, low noise, 24-bit, Σ-Δ analog-to-digital converter (ADC), optimized for high precision measurement applications. Thermocouple measurements using this system show an overall system accuracy of ±1°C over a measurement temperature range of −50°C to +200°C . Typical noise free code resolution of the system is approximately 15 bits.

The AD7124-4 can be configured for 4 differential or 7 pseudo differential input channels, while the AD7124-8 can be configured for 8 differential or 15 pseudo differential channels. The on-chip low noise programmable gain array (PGA) ensures that signals of small amplitude can be interfaced directly to the ADC.

The AD7124-4/AD7124-8 establishes the highest degree of signal chain integration, which includes programmable low drift excitation current sources, bias voltage generator, and internal reference. Therefore, the design of a thermocouple system is simplified when the AD7124-4/AD7124-8 is used because most of the required system building blocks are included on-chip.

The AD7124-4/AD7124-8 gives the user the flexibility to employ one of three integrated power modes, where the current consumption, range of output data rates, and rms noise are tailored with the power mode selected. The current consumed by the AD7124-4/AD7124-8 is only 255 μA in low power mode and 930 μA in full power mode. The power options make the device suitable for non-power critical applications, such as input/output modules, and also for low power applications, such as loop-powered smart transmitters where the complete transmitter must consume less than 4 mA.

The device also has a power-down option. In power-down mode, the complete ADC along with its auxiliary functions are powered down so that the device consumes 1 μA typical. The AD7124-4/AD7124-8 also has extensive diagnostic functionality integrated as part of its comprehensive feature set.

The circuit shown in Figure 1 is an integrated 2-wire, 3-wire, or 4-wire resistance temperature detector (RTD) system based on the AD7124-4/AD7124-8 low power, low noise, 24-bit Σ-Δ analog-to-digital converter (ADC) optimized for high precision measurement applications.

This circuit note uses a Class B Pt100 RTD sensor with an accuracy of ±0.3°C at 0°C but it can support other classes such as Class A, Class AA, 1/3 DIN, or 1/10 DIN that are higher accuracy RTDs. This circuit also has provision for Pt1000 RTDs that are useful in low power applications.

The AD7124-4/AD7124-8 can achieve high resolution, low nonlinearity, and low noise performance as well as high 50 Hz and 60 Hz rejection, suitable for industrial RTD systems. The typical peak to peak resolution of the system is 0.0043°C (17.9 bits) for full power mode, sinc4 filter selected, at an output data rate of 50 SPS, and 0.0092°C (16.8 bits) for low power mode, post filter selected, at an output data rate of 25 SPS. These settings show that the system accuracy is significantly better than the sensor accuracy.

The AD7124-4/AD7124-8 integrate several important system building blocks required to support RTD measurements. Functions, including programmable excitation current sources and a programmable gain amplifier (PGA), excite and gain the RTD, respectively, which allows direct interfacing with the sensor and simplifies the design while reducing cost and power consumption.

Several options of the on-chip digital filtering and three integrated power modes, where the current consumption, range of output data rates, settling time, and rms noise are optimized, provide application flexibility. The current consumed in low power mode is only 255 μA and in full power mode is 930 μA. In power-down mode, the complete ADC along with its auxiliary functions are powered down so that the AD7124-4/AD7124-8 consume 1 μA typical. The power options make the AD7124-4/AD7124-8 suitable for nonpower critical applications, such as input modules, and also for low power applications, such as loop-powered smart transmitters where the complete transmitter must consume less than 4 mA.

The AD7124-4/AD7124-8 also have extensive diagnostic functionality integrated as part of its comprehensive feature set. This functionality can be used to check that the voltage level on the analog pins are within the specified operating range. These devices also include a cyclic redundancy check (CRC) on the serial peripheral interface (SPI) bus and signal chain checks, which leads to a more robust solution. These diagnostics reduce the need for external components to implement diagnostics, resulting in a smaller solution size, reduced design cycle times, and cost savings.

The circuit shown in Figure 1 provides a dual-channel, channel-to-channel isolated, thermocouple or RTD input suitable for programmable logic controllers (PLC) and distributed control systems (DCS). The highly integrated design utilizes a low power, 24-bit, Σ-Δ analog-to-digital converter (ADC) with a rich analog and digital feature set that requires no additional signal conditioning ICs.

Each channel can accept either a thermocouple or a RTD input. The entire circuit is powered from a standard 24 V bus supply. Each channel measures only 27 mm × 50 mm.