モーション・コントロール

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

ADuM7701は、アナログ入力信号を高速の1ビット・データ・ストリームに変換する高性能の2次シグマ・デルタ（ΣΔ）モジュレータで、アナログ・デバイセズのiCoupler技術を用いたオンチップ・デジタル絶縁回路を内蔵しています。デバイスは5V（V_DD1）電源で動作し、±250mV（フルスケールで±320mV）の疑似差動入力信号に対応します。疑似差動入力は、電気的絶縁が必須となる高電圧アプリケーションでのシャント電圧モニタリングに最適です。

アナログ入力は高性能のアナログ変調器によって連続的にサンプリングされ、最大21MHzのデータ・レートで1の出力頻度を示すデジタル出力ストリームに変換されます。ADuM7701の場合は、20MHzのMCLK、78.1kSPSで86dBのS/N比（SNR）を達成する適切なデジタル・フィルタを使用することによって、元の情報へと再構成できます。シリアル入出力は5Vまたは3.3V電源（V_DD2）で動作します。

シリアル・インターフェースはデジタル絶縁されています。オンチップでの絶縁は、高速CMOS技術とモノリシック・トランス技術の組み合わせによって、フォトカプラ・デバイスなどの置換品よりも優れた性能特性を提供します。ADuM7701デバイスは16ピンまたは8ピンのワイド・ボディSOICパッケージに収納され、動作温度の範囲は-40°～+125°Cです。

アプリケーション

• シャント電流モニタリング
• ACモータ制御
• 電力インバータおよびソーラー・インバータ
• 風力タービン・インバータ
• アナログ／デジタル変換および光アイソレータの置き換え

AD7380/AD7381は、16ビットおよび14ビットのピン互換ファミリで、3.0V〜3.6Vの電源で動作し、最大4MSPSのスループット・レートを特長とする、デュアル同時サンプリング、高速、低消費電力、逐次比較型（SAR）A/Dコンバータ（ADC）です。アナログ入力タイプは差動入力であり、ワイド・コモンモード入力電圧を採用し、CSの立下がりエッジ上でサンプルされ、変換されます。

集積化内蔵オーバーサンプリング・ブロックにより、ダイナミック・レンジが広がり、低帯域幅でのノイズが軽減されます。内部 2.5 V リファレンスのバッファ付き。代わりに、最大 3.3 V の外部リファレンスを使用できます。

変換プロセスとデータ・アクイジションは、標準制御入力を使用して、マイクロプロセッサや DSP との容易なインターフェースを可能にしています。別個のロジック電源を使用することにより、1.8 V、2.5 V、3.3 V のインターフェースに対応します。

AD7380/AD7381は、16ピンLFCSPパッケージを採用し、動作温度は−40°C ～ +125°Cに仕様規定されています。

製品のハイライト

1. 2つの ADC フル機能による、デュアル同時サンプリングと変換。
2. ピン互換製品ファミリ。
3. 高スループット・レート: 4 MSPS
4. 省スペースの3mm × 3mm LFCSP。
5. 集積化オーバーサンプリング・ブロックにより、ダイナミック・レンジが広がり、ノイズ低減と SCLK の速度条件の軽減を実現。
6. ワイド・コモンモード範囲による差動アナログ入力。
7. スモール・サンプリング・コンデンサが、アンプ・ドライブ負荷を低減します。

アプリケーション

• モータ・コントロールのポジション・フィードバック
• モータ・コントロールの電流センス
• ソナー
• 電力品質
• データ･アクイジション･システム
• エルビウム添加ファイバ増幅器（EDFA）アプリケーション
• I & Q 復調

ADA4570は、シグナル・コンディショニング・アンプ、A/Dコンバータ（ADC）ドライバを内蔵した磁気センサー（AMR）です。ADA4570は周囲の磁界の角度位置を示す2つの差動アナログ出力を生成します。

ADA4570には、1つのパッケージ内に2つのダイ、AMRセンサー、固定ゲインの計装アンプが含まれています。ADA4570は、x軸とy軸（x-y）の平面で磁界が回転する際、角度に関する、増幅したコサインとサインの差動出力信号を供給します。出力電圧範囲は電源電圧に比例します。

センサーは、相対角度が45°の2個のホイートストン・ブリッジを内蔵しています。完全な双極子磁石の回転で、サイン波出力に2つの周期ができます。SINとCOSの差動出力から計算される磁界の角度（α）は、0°から180°の測定範囲でADA4570に関して磁気の物理的方向性を示します。x-y平面の均一磁界内では、ADA4570の出力信号はz方向（エア・ギャップ）の物理的な位置の影響を受けません。

ADA4570は8ピンSOICパッケージを採用しています。

アプリケーション

• 絶対位置測定（直線と角度）
• ブラシレスDCモータ・コントロールとポジショニング
• アクチュエータ・コントロールとポジショニング
• 非接触の角度測定と検出
• 磁界の角度の位置センシング

ADA4571は信号処理アンプとADCドライバを内蔵した異方性磁気抵抗（AMR）センサーです。ADA4571は周辺の磁界の角度位置を示す2つのアナログ出力を生成します。

ADA4571はAMRセンサーと固定ゲイン（G＝公称40）計装アンプの2つのチップで構成されおり、1つのパッケージに収納されています。ADA4571は回転磁界の角度に関連したクリーンで増幅したコサイン出力信号、サイン出力信号を供給します。出力電圧範囲は電源電圧対してレシオメトリックになっています。

センサーには互いに相対角度が45°の2つのホイートストーン・ブリッジが含まれています。x-yセンサー平面の回転磁界はセンサーと磁界方向間の角度（α）の二重周波数の2つのサイン出力信号を供給します。x-y平面の均一な磁界の中で、出力信号はz方向（エア・ギャップ）の物理的な位置とは無関係です。

ADA4571は8ピンSOICパッケージを採用しています。

1. 非接触角度測定
2. 磁界強度ではなく磁界方向を測定
3. エアギャップ変動に対する感度は最小
4. 大きな動作距離
5. 高精度（弱い飽和磁界の場合でも）
6. 最小の温度ドリフトとライフタイム・ドリフト
7. 無視できるヒステリシス
8. シングル・チップ・ソリューション

• 絶対位置測定（リニアおよび角度）
• ブラシレスDCモータ・コントロールと位置決め
• アクチュエータ制御と位置決め
• 非接触角度の測定と検出
• 磁気角度位置の検出

ADuM4221は4Aの絶縁型ハーフブリッジ・ゲート・ドライバで、アナログ・デバイセズのiCoupler®技術を利用して独立した絶縁ハイサイド出力とローサイド出力を提供します。ADuM4221は5700V（実効値）の絶縁性能を備えており、沿面距離を増やしたワイド・ボディの16ピンSOIC_ICパッケージに収納されています。高速CMOS技術とモノリシック・トランス技術を組み合わせたこれらの絶縁部品は、パルス・トランスとゲート・ドライバの組み合わせによって実現する他のデバイスに比べて優れた性能特性を提供します。

このアイソレータは2.5V～6.5Vのロジック入力電圧で動作し、より低電圧のシステムとの互換性もあります。高電圧レベル変換方式を採用するゲート・ドライバと比較して、ADuM4221には、入力と各出力が実際に電気的に絶縁されるという利点があります。

ADuM4221はオーバーラップ保護機能を内蔵しており、デッド・タイムを調整できます。デッド・タイム・ピン（DT）とGND₁ピンの間にある1本の抵抗により、ハイ側／ロー側の出力間で2次側のデッド・タイムを設定します。

ADuM4221の内部温度がサーマル・シャットダウン（TSD）温度を超えた場合、内部サーマル・シャットダウンによって出力がローに設定されます。その結果、ADuM4221は、絶縁型ゲート・バイポーラ・トランジスタ（IGBT）／金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）構成のスイッチング特性を、正または負の幅広いスイッチング電圧範囲にわたり、高い信頼性で制御することができます。

アプリケーション

• スイッチング電源
• 絶縁型IGBT/MOSFETゲート・ドライバ
• 産業用インバータ
• 窒化ガリウム（GaN）／炭化ケイ素（SiC）互換

ADuM4135は特にIGBTの駆動に最適化された1チャンネル・ゲート・ドライバです。入力信号と出力ゲート・ドライバ間のアイソレーションにはアナログ・デバイセズのiCoupler^®技術が使用されています。 

ADuM4135はミラー･クランプ回路を内蔵しており、単一電源でゲート電圧が2 V（代表値） を下回った時、IGBTのターンオフは安全に行なわれます。ミラー・クランプ動作あり／なしのどちらでも、ユニポーラまたはバイポーラの2次電源動作が可能です。 

チップ上の高電圧領域と低電圧領域間の制御情報の絶縁された通信もアナログ・デバイセズのチップ・スケール・トランスにより可能になっています。チップの状態についての情報は専用の出力から読み出すことができます。2次側での故障の後、部品のリセットの制御はデバイスの1次側で行います。 

ADuM4135には非飽和検出回路が内蔵されており、高電圧短絡回路のIGBT動作に対して保護します。非飽和保護機能にはスイッチ切り替え後の最初のターンオンによる電圧スパイクをマスクするためのマスキング時間370 ns（代表値）のようなノイズ低減機能も含まれます。内蔵537 µA（代表値）電流源は部品数が少ない場合に可能ですが、さらにノイズ耐性が要求される場合は内部のブランキング・スイッチを使用して外部の電流源を追加します。 

2次側UVLOは共通のIGBTスレッショールド・レベルを念頭において11.67 V（代表値）に設定されています。 

• MOSFET/IGBTゲート・ドライバ
• PVインバータ
• モーター駆動
• 電源

ADuM6020 は isoPower^® 内蔵の絶縁型 DC/DC コンバータです。 アナログ・デバイセズの iCoupler^® 技術をベースにした DC/DC コンバータは、絶縁された安定化電源となります。フェライト・ビーズを使用した 2 層プリント基板（PCB）の負荷が最大の状態で CISPR22 クラスB 放射制限を満たします。

ADuM6020 を使用することで、500 mW アプリケーションにおいて絶縁型 DC/DC コンバータを設計および構築する必要がなくなります。 また、iCoupler チップ・スケール・トランス技術を DC/DC コンバータの磁気部品に採用し、 小型の絶縁ソリューションとなっています。

ADuM6020 は、16 ピン・ワイドボディ SOIC_IC パッケージを採用した絶縁型 DC/DC コンバータ です。

アプリケーション

• RS-485/RS-422/CAN トランシーバー用電源
• 電源スタートアップ・バイアスとゲート・ドライブ
• 絶縁センサー・インターフェース
• 産業用 PLC

ADIN1300は、低消費電力で単一ポートのギガビット・イーサネット・トランシーバーで、主に産業用イーサネット・アプリケーション向けに、低遅延、低消費電力の仕様となっています。

この設計では、関連するすべての一般的なアナログ回路、入出力クロック・バッファリング、管理インターフェース、サブシステム・レジスタを備えたEnergy Efficient Ethernet（EEE）物理層（PHY）コアと、MACインターフェース、および、リセット／クロック制御およびピン配置を管理する制御ロジックが統合されています。

ADIN1300は、6mm x 6mmの40ピン・リード・フレーム・チップ・スケール・パッケージ（LFCSP）を採用しています。デバイスは、3.3VのMACインターフェース電源の使用を想定して、最小限0.9Vと3.3Vの2つの電源で動作できます。システム・レベル設計での柔軟性を最大限に高めたい場合は、独立したVDDIO電源を使用して管理用データ入出力（MDIO）およびMACインターフェース電源電圧をADIN1300上の他の回路から独立して構成することで、1.8V、2.5Vまたは3.3Vで動作させることができます。パワーアップ時、各電源が最小立上がり閾値を上回り、電源が良好であると見なされるまで、ADIN1300はハードウェア・リセット状態が保たれます。電源を監視して、少なくとも1個の電源が最小下降時閾値（データシートの表17参照）未満に低下したことを検出するとブラウンアウト保護を実行し、電源が復帰しパワーオン・リセット（POR）回路が起動するまで、デバイスをハードウェア・リセットの状態に保持します。

MIIマネージメント・インターフェース（MDIOインターフェースとも呼ばれます）は、ホスト・プロセッサまたはMAC（マネージメント・ステーション（STA）とも呼ばれます）とADIN1300の間に2線式シリアル・インターフェースを提供し、PHYコア・マネージメント・レジスタで制御情報とステータス情報へのアクセスを可能にします。インターフェースは、IEEE 802.3規格の条項22と条項45の両方の管理フレーム構造に準拠しています。

ADIN1300は、Gbpsでの動作時に最長150メートルのケーブル、100Mbpsまたは10Mbpsでの動作時には最長180メートルのケーブルに対応できます。

• 工業用オートメーション
• プロセス・コントロール
• ファクトリ・オートメーション
• ロボティクス／モーション・コントロール
• ビルディング・オートメーション
• 試験および計測
• インダストリアルIoT

ADIN1200は、低遅延仕様の低消費電力、単一ポートの10/100Mbpsイーサネット・トランシーバーで、産業用イーサネット・アプリケーション向けに設計されています。

この設計は、Energy Efficient Ethernet（EEE）物理層デバイス（PHY）コアと、関連するすべての一般的なアナログ回路、入出力クロック・バッファリング、マネージメント・インターフェース、サブシステム・レジスタ、メディア・アクセス制御（MAC）インターフェース、リセット／クロック制御およびピン配置を管理するためのコントロール・ロジックを内蔵しています。

ADIN1200は、5mm × 5mmの32ピン・リード・フレーム・チップ・スケール・パッケージ（LFCSP）を採用し、3.3V MACインターフェース電源を使用すると想定して、3.3Vの単電源で動作することができます。システム・レベルでの設計で最大限の柔軟性を得るために、独立したVDDIO電源を使用して管理データ入出力（MDIO）およびMACインターフェース電源電圧をADIN1200上の他の回路から独立して構成することで、1.8V、2.5Vまたは3.3Vで動作することができます。パワーアップ時、各電源が最小立上がり閾値を上回り、電源が良好であると見なされるまで、ADIN1200はハードウェア・リセット状態が保たれます。電圧低下に対しては、電源を監視して1個以上の電源が立下がり閾値を下回っていないかを検出し、下回っていた場合は電源が戻ってパワー・オン・リセット（POR）回路を満たすまでデバイスをハードウェア・リセット状態に保つことで保護されています。

MIIマネージメント・インターフェース（MDIOインターフェースとも呼ばれます）は、ホスト・プロセッサまたはMACとADIN1200の間に2線式シリアル・インターフェースを提供し、PHYコア・マネージメント・レジスタで制御情報とステータス情報へのアクセスを可能にします。インターフェースは、IEEE^® 802.3^™規格の条項22と条項45の両方の管理フレーム構造に準拠しています。

ADIN1200は、長さが最大180mのケーブルをサポートできます。

このデータシートでは、XTAL_I/CLK_IN/REF_CLK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、XTAL_Iのように1つのピン機能だけを表記しています。

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
• ファクトリ・オートメーション
• ロボティクスおよびモーション・コントロール
• ビルディング・オートメーション
• 試験および計測
• 産業用モノのインターネット（IoT）

ADuM3150は絶縁型シリアル・ペリフェラル・インターフェース（SPI）向けに最適化された6チャンネルSPIsolator™デジタル・アイソレータです。アナログ・デバイセズのi Coupler^®チップ・スケール・トランス技術に基づき、SPIバス信号CLK、MO/SI、MI/SO、SSの伝搬遅延が短いので最大17MHzまでのSPIクロックレートが可能です。これらのチャンネルはSPI向けにタイミングを最適化しており伝播遅延14ns、ジッタ1nsで動作します。

アイソレータADuM3150にはさらに互いに逆方向の2チャンネルの独立した低データ･レートのアイソレーション・チャンネルがあります。低速チャンネルのデータは最大2.5μsのジッタをもつ250kbpsデータレート用にサンプリングされシリアライズされます。

ADuM3150にはこのデバイスのマスター側に遅延クロック出力があります。この出力は40MHzのクロック性能に対応するためにマスターのもう一つのクロック動作ポートとともに使用する事ができます。詳細については遅延クロック・セクションを参照してください。

アプリケーション

• 工業用プログラマブル･ロジック･コントローラ（PLC）
• センサー・アイソレーション

ADuM3190は、アナログ・デバイセズのiCoupler^®技術に基づく、絶縁型エラー・アンプです。ADuM3190は、リニア帰還電源用として最適です。ADuM3190の1次側コントローラにより、通常のフォトカプラやシャント・レギュレータを使ったソリューションと比較して、過度応答、電力密度および安定性が改善されています。 

ライフタイムと高温度時に対して不確定な電流伝送比を持ったフォトカプラ・ベースのソリューションとは違って、ADuM3190の伝達関数は、ライフタイムにわたって変化することなく－40℃～＋125℃の広い温度範囲にわたって安定しています。 

ADuM3190は、通常電源ループ補償技術で広く採用されている広帯域オペアンプを内蔵しています。ADuM3190は十分に高速なので、フィードバック・ループは高速な過度状態や過電流状態でも対応できます。また、高精度な電源出力のセットポイントと比較するための、1.225Vのリファレンスも内蔵しています。 

ADuM3190は、2.5kV rms絶縁電圧定格をもつ、小型16ピンQSOPパッケージを採用しています。 

アプリケーション

• リニア電源
• インバータ
• UPS
• DOSA互換モジュール
• 電圧モニタ
• 車載用システム

図1に示すコンパクトな2チップ回路は、角度位置と直線位置の両方の測定に最適な異方性磁気抵抗（AMR）による非接触測定のソリューションを提供します。この2チップ・システムは、使用する磁石のサイズに応じて、180°で0.2°以下の角度精度を、0.5インチの範囲で2ミル（0.002インチ）の直線精度を実現できます。

この回路は、工作機械の速度制御、クレーンの角度制御、ブラシレスDCモーターおよびその他の工業用アプリケーションや車載アプリケーションなど、角度と長さを高速、高精度で非接触測定することが重要なアプリケーションに最適です。

図1に示す回路は、+500Vまでの高い正の同相DC電圧が存在するシステムで、電流を誤差0.2%以下でモニタします。負荷電流は（回路に外付けの）シャント抵抗を通って流れます。シャント抵抗の値は、シャント電圧が最大負荷電流時に約500 mVになるように選びます。

AD8212は外付けPNPトランジスタと共に使用すると、500 V以上の高い正同相電圧が上に乗った小さい差動入力電圧を高精度に増幅します。

回路は4チャンネル・アイソレータADuM5402 によって直流絶縁されます。この絶縁は回路を保護するだけでなく後段の回路を高同相電圧から絶縁します。デジタル・アイソレータADuM5402は出力データを絶縁するだけでなく、絶縁された+3.3 V電源を回路に供給します。

AD7171からの測定結果はデジタル・コードとして単純な2線、SPI互換のシリアル・インターフェースを通して提供されます。

この部品の組み合わせにより少数の部品数、低価格、低消費電力で高精度、高電圧、正レールの電流検出回路が得られます。

図1 に示す回路は低コストを実現した完全なアナログ入力アナロ グ出力アイソレータです。回路は2500 V rms (UL 1577に基づく1 分間)のアイソレーションを提供します。

回路はデジタル的に絶縁された1 ビット・データ・ストリームを 出力する2 次Σ-Δ 変調器のAD7400Aを基本に構成されています。 絶縁された信号はデュアル、低ノイズ、レールto レール・オペア ンプのAD8646で構成された4 次アクティブ・フィルタでアナロ グ信号に再生されます。絶縁した１次側の電源としてADuM5000を使用する事により、両側は完全に絶縁され、システムとして一 つの電源のみが使用されます。回路のリニアリティは0.05%で、 AD7400A 変調器によって提供されるノイズ・シェーピングとアナ ログ・フィルタの効果を得ています。この回路のアプリケーショ ンとしてはモータ・コントローラ、シャント電流モニターがあり、 光アイソレータを使用した絶縁回路に対する優れた代替品になり 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。