SiPデザインとは？ADコンバーターのモジュール化の背景

データ・アクイジションの多くのアプリケーションでは、ADC-per-channelのアプローチへの移行が進んでおり、また、フォーム・ファクターを変更することなく、搭載するチャンネル数を増やそうという動きも加速しています。そのため、データ・アクイジション用シグナル・チェーンの設計者の多くは、チャンネル密度に対して大きな関心を寄せています。
さらに、高精度のICの使い勝手を改善し、データシートに記載された性能をより容易に実現できるようにしてほしいという要望も高まっています。

これらの課題を解決するために、シグナル・チェーン向けのIC製品として、SiP（システム・イン・パッケージ）技術を適用したサブシステムが開発されるケースが増えています。

アナログ・デバイセズ社初のSiPデバイス 「ADAQ798x」シリーズ

アナログ・デバイセズが開発した初のデータ・アクイジション用デバイスADAQ798xは、さまざまなアプリケーションに対応するSiPのデザインに、4つの共通信号処理および調整回路を集積した、16ビット A/D コンバーター (ADC) μModule®データ・アクイジション・システムです。

これらのデバイスは非常に重要な受動部品を内蔵しており、逐次比較レジスタ (SAR) ADCを用いる従来のシグナル・チェーンに伴う多くの設計課題を克服できます。
内蔵の受動部品は、仕様規定されているデバイスの性能を実現するのに不可欠なものです。受動部品を含んだかたちでデバイスの性能保証がされている点は、モジュールならではの特長であり、設計者に大きなメリットをもたらします。

ADAQ798xシリーズの製品概要

ADAQ798x は、高精度の低消費電力 16ビット SAR ADC、低消費電力、広帯域幅、高入力インピーダンスの ADCドライバー、安定した低消費電力リファレンス・バッファー、高効率パワー・マネージメント・ブロックを搭載しています。小型の 5mm × 4mm LGA パッケージに内蔵されたことにより、データ・アクイジション・システムの設計プロセスを簡素化することが可能になります。
ADAQ798xはシステムレベルでの統合が図られたことにより、設計上の多くの課題が解決され、かつADCドライバーの帰還ループを柔軟に設定できるため、ゲインやコモンモードの調整が可能です。デバイスの動作仕様への影響を最小限に抑えた単電源動作も可能です。

ADAQ7980/ADAQ7988はデータ・アクイジションのシグナルチェーン設計に一般的に使われる主な部品を集積回路 (IC) のような小型形状に集積しています。

μModuleファミリーは部品選択、最適化、レイアウトの設計負荷を設計者からデバイスに移行し、全体的な設計時間、システム上のトラブル・トラブル・シューティングを短縮くし、最終的に市場投入時間を改善します。

SDI 入力を使った SPI 互換のシリアル・インターフェースは、1 本の 3 線式バス上の複数のデバイスをデイジー・チェーン接続することが可能で、さらにオプションのビジー・インジケーターを提供します。ユーザー・インターフェースは、1.8 V、2.5 V、3 V、または 5 V ロジックに対応します。

ADAQ798xの特徴

• 容易に導入可能
  • μModuleデータ・アクイジション・サブシステム
    • すべての能動部品はアナログ・デバイセズで設計
    • 実装面積を50％節約
    • 重要な受動部品を内蔵
  • シリアル・インターフェース：SPI/QSPI™/MICROWIRE™/DSP 互換
  • 複数のADAQ7980/ADAQ7988 をデイジー・チェーン接続可能
  • 1.8 V/2.5 V/3 V/5 V ロジック・インターフェースの各種電源構成に対応
• 高性能
  • ノー・ミス・コードの 16ビット分解能
  • スループット：1MSPS (ADAQ7980)、500KSPS (ADAQ7988)
  • INL：±8ppm（代表値）、20ppm（最大値）
  • SNR：10kHz で 91.5dB（代表値）（ユニティー・ゲイン）
  • THD：10kHz で -105dB
  • ゼロ誤差：±0.06mV typ（代表値）@ゲイン１
  • ゼロ誤差ドリフト：1.3μV/°C（最大値）
• 低消費電力
  • 1MSPS で 21mW typ (ADAQ7980)、500KSPSで16.5mW typ (ADAQ7988)
  • 柔軟なパワーダウン・モード
• 小型、24 ピン、5 mm × 4 mm LGA パッケージ
• 優れたESD定格
  • 人体モデル (HBM) ：3500 V
  • 電界誘起デバイス帯電モデル (FICDM) ：1250 V
• 広い動作温度範囲：-55 ℃ ～ +125 ℃

アプリケーション例

• 自動試験装置 (ATE)
• バッテリー駆動の計測器
• 通信
• データ・アクイジション
• プロセス・コントロール
• 医療用計測器

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