位置

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. AD2S1210 RDCの励起信号出力用にAD8397を使用した大電流バッファ
（簡略回路図：デカップリングおよび全接続の一部は省略されています）  

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。

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。

AD2S1210は全機能内蔵型で10～16ビット分解能のトラッキング・レゾルバ / デジタル・コンバータです。レゾルバにサイン波の励起信号を出力するプログラマブルのサイン波発振器を内蔵しています。

このコンバータは、SINおよびCOS入力から2～20kHzの範囲で3.15V p-p ±27％の入力信号を受け入れます。タイプIIのサーボ・ループを採用することで、入力をトラッキングし、SINとCOSの各入力情報を入力角と入力速度のデジタル情報に変換します。最大トラッキング・レートは、3125rpsです。

AD2S1210-EP は防衛および宇宙航空アプリケーション（AQEC）をサポートします。

1. レシオメトリック・トラッキング変換。タイプIIのトラッキング・ループは変換遅延を発生せずに、連続的な位置データを出力します。さらに、リファレンス信号と入力信号はノイズと高調波歪みに対する耐性も備えています。
2. システム障害検出。障害検出回路はレゾルバ信号の喪失、入力信号のアウト・オブ・レンジ、入力信号のミスマッチ、または位置トラッキングの喪失をセンシングできます。特定アプリケーションに対応する最適化を図るために、ユーザは障害検出スレッショールド・レベルを個別に設定できます。
3. 入力信号範囲。SINおよびCOS入力は、3.15V p-p ±27％の差動入力電圧を受け入れます。
4. プログラマブル励起周波数。励起周波数を2～20kHzの範囲の数多くの標準周波数に容易に設定できます。
5. トリプル・フォーマットの位置データ。16ビットのパラレル・ポートまたは4線シリアル・インターフェースを介して、10～16ビットの絶対角度位置データにアクセスします。インクリメンタル・エンコーダ・エミュレーションは、標準のAクワッドBフォーマットで有効な方向出力を供給します。
6. デジタル速度出力。16ビットのパラレル・ポートまたは4線シリアル・インターフェースを介して、10～16ビット符号付きのデジタル速度にアクセスします。

• DCおよびACサーボ・モータ制御
• エンコーダ・エミュレーション
• 電気パワー・ステアリング
• 電気自動車
• 一体化されたスタータ兼用ジェネレータ / オルタネータ
• 自動車のモーション・センシングおよび制御

AD7357は、高速、低消費電力の14ビット・デュアル、逐次比較型ADCであり、単電源2.5Vで動作し、最大4.2MSPSのスループット・レートを特長としています。デバイスは2個のADCを内蔵しており、各々の前段にはローノイズで広帯域幅のトラック／ホールド・アンプが置かれており、このアンプは110MHzを超える入力周波数を処理することができます。 

変換プロセスとデータ・アクイジションは、標準のコントロール入力を使っているため、マイクロプロセッサまたはDSPに対して容易にインターフェースすることができます。入力信号はCSの立ち下がりエッジでサンプルされ、この時点で変換も開始されます。変換時間はSCLK周波数によって決定されます。

AD7357では斬新な設計技術を使って、高いスループット・レートで非常に小さい消費電力を可能にしています。2.5V電源かつ4.2MSPSスループット・レートでの動作時、デバイスの消費電流は14mA（typ）です。また、この製品は、静止電流の消費を非常に低くするために、ノーマル・モード動作時には、柔軟な消費電力／スループット・レート管理機能を備えています。

このデバイスのアナログ入力範囲は差動同相モードの±V_REF/2です。AD7357は2.048Vリファレンスを内蔵しており、必要に応じて外部リファレンスによりこれをオーバードライブすることができます。

AD7357は、16ピンの薄型シュリンク・スモール・アウトライン（TSSOP）と18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。 

製品のハイライト

1. 2つの全機能内蔵ADCによって、2チャンネルのサンプリングと変換を同時に実行することができます。両チャンネルの変換結果は別々のデータ・ラインに同時に出力、あるいはシリアル・ポートが1個しかない場合には、両チャンネルの変換結果を1本のデータ・ラインに前後して出力。
2. 低消費電力で高スループット。AD7357は4.2MSPSのスループット・レートで36mWの消費電力を提供。
3. 同時サンプリング。
   AD7357は2個の標準的なSAR型A/Dコンバータを特長としているため、CS入力に対して瞬時にサンプリングを高精度に制御し、終了後は直ちに変換が制御されます。

アプリケーション

• 自動車用レーダ
• データ・アクイジション・システム
• モーション制御
• I/Q変調
• RFIDリーダ

ADA4500-2は、デュアル10MHz、14.5nV/√Hz、低消費のアンプで、レールtoレールの入力振幅と出力振幅を持ち、2.7V～5.5Vの単電源で動作する特長を備えています。＋3.0V、＋3.3V、＋5.0Vおよび±2.5Vの工業用標準の公称電圧で動作します。

新規のゼロ・クロスオーバ歪回路トポロジーを採用したこのアンプは、従来型のコンプリメンタリ・レールtoレール入力段で見られるクロスオーバ歪無しで、優れた電源電圧除去比（PSSR）とコモンモード電圧除去比（CMRR）性能を持ち、レールtoレールの入力コモンモード範囲にわたって高い直線性を提供します。その結果オペアンプはまた、優れた精度、広い帯域幅および非常に低いバイアス電流も備えています。

ADA4500-2は、この機能の組み合わせによって、高精度センサー・アプリケーションへの理想的な選択肢といえます、それは電源の変動による誤差を最小化し、全入力電圧範囲にわたって高いCMRRが維持されるためです。またADA4500-2は、A/Dコンバータ（ADC）をドライブするための優れたアンプといえます、それは、出力はコモンモード電圧内に歪が起きないためで、変換サブシステムのダイナミックレンジを最大化してADCを全入力電圧範囲で使うことが可能となるからです。

センサー、携帯用計測器、高精度信号処理および患者モニタのような多くのアプリケーションでは、ADA4500-2の特長を活用することができます。

ADA4500-2は拡張工業用温度範囲（－40℃～＋125℃）にわたって仕様規定されており、8ピンのMSOPパッケージと8ピンLFCSPパッケージを採用しています。

アプリケーション

• 圧力センサーと位置センサー
• リモート・セキュリティ
• 医用モニタ
• プロセス・コントロール
• ハザード検出器
• フォトダイオード・アプリケーション

AD598はLVDTの一次巻線を駆動するための低歪みの正弦波発振器を内蔵しています。LVDTの二次巻線出力は2つの正弦波から構成されており、この出力が直接AD598を駆動します。AD598はこれらの2つの信号に基づいて動作しており、2つの信号の差をこれらの和で割ることにより、スケールに応じたユニポーラまたはバイポーラの直流出力を生成します。

AD598は、従来のLVDTインターフェースの持ついくつかの欠点を除いた、独特のレシオメトリック方式を用いています。この新しい回路の利点は以下のようなものです。無調整であること、トランスのナル電圧と一次巻線から二次巻線への位相シフトがシステムの精度に影響を及ぼさないこと、温度に対する安定度が改善されたこと、そしてトランスデューサの互換性が向上したことです。

AD698は、全機能内蔵、モノリシック、リニア・バリアブル・ディファレンシャル・トランス（LVDT）用のシグナル・コンディショニング・サブシステムです。この製品は、機械的なトランスジューサの位置を、高精度かつ高再現性を持った、ユニポーラまたはバイポーラのDC電圧に変換するために、LVDTと共に使われます。全ての回路機能が、チップ上に含まれています。若干の外部受動部品を加えることで、周波数とゲインを設定し、AD698は、生のＬＶＤＴ出力をスケーリングしたDC信号に変換します。このデバイスは、ハーフ・ブリッジのLVDT、反対方向で直列に接続した構成のＬＶＤＴ（4線）、およびRVDTと共に動作します。

AD698は、主にLVDTをドライブするための低ひずみのサイン波発振器を含んでいます。AD698の2つの同期したデ・モジュレーション・チャンネルは、プライマリおよびセカンダリの振幅を検出するために使われます。この製品は、プライマリの振幅によってセカンダリの出力を割り算し、スケール・ファクタと乗算します。これは、プライマリ・ドライブの振幅内のドリフトに起因するスケール・ファクタ誤差を取り除き、温度性能および安定化を改善します。

AD698は、LVDTインターフェースの従来からのアプローチに関連した幾つかの欠点を除去するため、独自のレシオメトリック・アーキテクチャを用いています。この新しい回路の利点には以下のような点があります：一切の調整は不要、温度安定性の改善、トランスジューサの互換性の改善

AD698には2種類のグレードがあります。

ADA4571-2は信号処理アンプとADCドライバを内蔵した2チャンネル異方性磁気抵抗(AMR)センサーです。この製品 は周囲磁界の角度位置を示すアナログ出力を発生します。

各チャンネルは１つのパッケージに収納された2つのチップで構成されています: AMRセンサーと可変ゲイン計装アンプ。ADA4571-2 は、チャンネルごとに回転磁界の角度に関係するクリーンで増幅されたコサイン波信号とサイン波信号を出力します。出力電圧範囲は電源電圧に比例します。

各センサー・チャンネルは、相対角度が互いに45 °の2 個の分離したホイートストン・ブリッジを内蔵しています。ICパッケージの平面に平行の回転磁界により、センサーと磁界方向間の角度（α）の 2 倍の角周波数の2 つのサイン波出力信号が発生します。ICパッケージの平面に平行の均一磁界内では、出力信号はセンサーと磁石間のエア・ギャップとは無関係です。

ADA4571-2 は 16 ピン SOIC パッケージを採用しています。

製品のハイライト

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・ソルーション

アプリケーション

• 永久磁石同期電動機（PMSM）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

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 パッケージ。
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
• EDFA アプリケーション
• I & Q 復調

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3 mm × 3 mm LFCSPパッケージ。
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
• EDFAアプリケーション
• I & Q復調