AP1355AEM ホール素子用アンプ 1. 概要 AP1355AEM は ホール素子用アンプです ホール素子に電流を供給する電流源 ホール素子の出力電圧を増幅するアンプを内蔵しています また 外部電圧によりホール素子の駆動電流 オフセット電圧を調整でき ホール素子の素子ばらつき および ホール素子設置時の取り付け誤差を補正することが可能です 2. 特長 入力電圧範囲 ±13.5V ~ ±15V ~ ±16.5V 動作温度範囲 40 C ~ 105 C ホール素子用出力電流源 5mA±5.4% @ Ta= 25 C (+0.045%/ C) アンプゲイン Gain A 180 Gain B 95 オフセット電圧調整可能 調整範囲 ±1.85V(typ) 調整精度 ±2.0mV 基準電圧内蔵 5.0V±2% @ Ta= 25 C 出力ドライブ能力 ±10mA パッケージ 16-pin TSSOP ESD 耐圧 HBM = ±2.0kV - 1 -
3. 目次 1. 概要... 1 2. 特長... 1 3. 目次... 2 4. ブロック図と機能説明... 3 5. オーダリングガイド... 4 6. ピン配置と機能説明... 4 7. 絶対最大定格... 5 8. 推奨動作条件... 5 9. 電気的特性... 6 10. 機能説明... 9 11. パッケージ... 11 12. 改訂履歴... 12-2 -
ブロック図 4. ブロック図と機能説明 CVCC +15V 1.0uF VCC 1 16 GND ISET RISET 3.3k 2 Voltage Reference 15 VREF IHALL IN+ 3 4 Current mirror Circuit 14 VISET 2 10k 3 HG-362A 4 1 Amplifier Offset calibration Circuit 13 12 VOS TR1 1 AO1 AO2 8 2 CS VCC 7 AK9820C 3 SK DI 6 4 DO GND 5 CVREF 0.1uF CIN 2200pF 1000pF IN- VO 100 N.C. N.C. 5 6 7 8 Gain set Circuit 11 10 9 TR2 N.C. VEE CVEE 1.0uF -15V 10k 10k DI DO SK CS Figure 1. Block Diagram 機能説明ブロック 増幅回路 オフセット調整回路 基準電圧回路 駆動電流回路 機能ホール起電圧を増幅します TR1~TR2の端子間を短絡させることにより 倍率変更可能です 増幅回路出力のオフセットを調整します VOS 端子に印加する電圧により オフセットを調整できます 基準電圧 (5V) を出力します 外付けされるD/Aコンバータに電圧 ( 電源 ) を供給します ホール素子に電流を供給します 電流はVISETピンに印加する電圧により可変できます D/A コンバータ (AK9820CTH) オフセット調整回路に電圧を印加 及びホール電流設定に使用します - 3 -
5. オーダリングガイド AP1355AEM 40 C ~ 105 C 16-pin TSSOP ピン配置 6. ピン配置と機能説明 VCC 1 16 GND ISET 2 15 VREF IHALL 3 14 VISET IN+ 4 13 VOS IN- 5 12 TR1 VO 6 11 TR2 N.C. 7 10 N.C. N.C. 8 9 VEE ピン機能説明 No. Pin Name I/O Description 1 VCC I 正側の電源端子です 2 ISET I 外付け抵抗 R ISET を接続し ホール素子駆動電流を設定する端子です 3 IHALL O ホール素子に電流を供給する端子です ホール素子駆動電流は以下の式で計算できます I IHALL =V VISET R ISET 3 4 IN+ I ホール信号の入力端子です HG-362AのOUT+ を接続します 5 IN- I ホール信号の入力端子です HG-362AのOUT-を接続します 6 VO O 出力端子です 7 N.C. - 未接続端子です 8 N.C. - 未接続端子です 9 VEE I 負側の電源端子です 10 N.C. - 未接続端子です 11 TR2 I ゲイン設定端子です 12 TR1 I ゲイン設定端子です 13 VOS I オフセット電圧の調整端子です AK9820CTHのAO1を接続します 14 VISET I ホール素子駆動電流の調整端子です AK9820CTHのAO2を接続します 15 VREF O 基準電圧端子です AK9820CTHのVCCに接続します 16 GND - GND 端子です Note 1. TR1-TR2をショートする場合は1Ω 以下でショートして下さい - 4 -
7. 絶対最大定格 Parameter Symbol min max Units Condition 電源電圧 V CC GND +18 V V EE -18 GND V IN-, IN+, 入力端子 TR1,TR2, VOS V EE V CC V VISET GND V CC V VO V EE V CC V 出力端子 ISET, IHALL, VREF GND V CC V 保存温度 T STG -55 +150 C ジャンクション温度 T J 125 C 許容損失 (Note 3) P D 200 mw Ta=105 C Note 2. 電圧は全てGNDピンに対する値です Note 3. PKGの熱抵抗 (θ JA ): 112.6 C/W (JEDEC51 準拠の4 層基板 ) 注意 : この値を超えた条件で使用した場合 デバイスを破壊することがあります また 通常の動作は保証されません 8. 推奨動作条件 Parameter Symbol min typ max Units 電源電圧 + V CC 13.5 15 16.5 V 電源電圧 - V EE -16.5-15 -13.5 V 動作温度 T OPR -40 25 105 C VO 負荷容量 C VO - - 470 pf VREF 負荷容量 C VREF - 0.1 0.47 µf VCC 接続容量 C VCC 0.47 1.0 - µf VEE 接続容量 C VEE 0.47 1.0 - µf 入力容量 C IN 1650 2200 2750 pf 注意 : 本データシートに記載されている条件以外のご使用に関しては 当社では責任を負いかねますので 十分ご注意下さい - 5 -
9. 電気的特性 特記無き場合は Ta=-40 C ~105 C VCC=13.5V~16.5V V EE = -V CC の条件になります Parameter Symbol min typ max Units Conditions 消費電流 I CC I EE - - 9.0-2.0 11.0-3.0 ma ma R ISET =3.00kΩ, V VISET =5.0V V VOS =2.5V, HE:HG-362A 起動時消費電流 I CC - - 11.0 ma V CC,V EE =0~±16.5V, I SET =3.00kΩ I EE - - -3.0 ma V VISET = V VREF =V VOS, HE:HG-362A 基準電圧特性 基準電圧 (25 C) V REF 4.9 5.0 5.1 V 起動時基準電圧 V REF -0.6-6.5 V 基準電圧温度特性 V REF -100 0 +100 ppm/ C 負荷変動 ISETピン ISET 端子オフセット電圧 ISET 端子電圧負荷変動ホール素子駆動電流 HALL 電流 (25 C) HALL 電流 (105 C) HALL 電流 (-40 C) HALL 電流温度特性 ISETピン電流 HALL 電流比 (25 C) LoReg VREF - - 100 mv V ISETO -50-10 5 mv LoReg ISET - - 50 mv I HALL 4.73 5.0 5.27 ma I HALL 105 4.76 5.18 5.59 ma I HALL -40 4.46 4.85 5.24 ma I HALL 200 450 700 ppm/ C I HALL / I ISET 2.90 3.0 3.10 - 最大 HALL 電流 I HALL MAX 5.8 - - ma I VREF =0mA, V VISET =5.0V V VOS =2.5V, R ISET =3.00kΩ, Ta=25 C I VREF =0mA, V VISET =5.0V V VOS =2.5V, R ISET =3.00kΩ I VREF =0 to 5.5mA, V VISET =5.0V V VOS =2.5V, R ISET =3.00kΩ V ISETO = V ISET -V VISET, R ISET =2.7kΩ~ 7.5kΩ, V VISET =0.9V~5.2V, V VOS =2.5V R ISET =2.7kΩ~7.5kΩ, V VISET =0.9V~ 5.2V, V VOS =2.5V I IHALL = V VISET /R ISET 3, R ISET = 3.00kΩ, V VISET = V VREF, V VOS =2.5V, Ta=25 C I IHALL = V VISET /R ISET 3 R ISET =3.00kΩ, R ISET 温度特性 =0ppm/ C, V VISET =V VREF, V VOS =2.5V I IHALL = V VISET /R ISET 3 R ISET =3.00kΩ, R ISET 温度特性 =0ppm/ C, V VISET =V VREF, V VOS =2.5V V VISET =0.9V~5.2V, V VOS =2.5V R ISET =2.7kΩ~7.5kΩ, V VISET =0.9V~5.2V, V VOS =2.5V, R ISET =2.7kΩ~7.5kΩ, Ta=25 C R ISET =1.0kΩ, R IHALL =1.92kΩ V VOS =2.5V, V VISET =5.2V - 6 -
特記無き場合は Ta=-40 C ~105 C, V CC =13.5V~16.5V, V EE = -V CC の条件になります Parameter Symbol min typ max Units Conditions アンプ部 ( オフセット調整 ) 出力電圧 A V OS_A -0.20 0 0.20 V V VOS =1/2V REF, TR1-TR2=0Ω VIN+=VIN-= 0~4V, I VO =0mA V VISET =5.0V 出力電圧 B V OS_B 1.65 1.85 2.05 V V VOS =0V, TR1-TR2=0Ω VIN+=VIN-= 0~4V, I VO =0mA V VISET =5.0V 出力電圧 C V OS_C -2.05-1.85-1.65 V V VOS =V REF, TR1-TR2=0Ω VIN+=VIN-= 0~4V, I VO =0mA V VISET =5.0V アンプ部 (DC) 入力バイアス電流 I IB - -15-70 na VIN+=VIN-= 0~7.5V 入力オフセット電流 I IO - ±1.5 ±30 na VIN+=VIN-= 0~7.5V V CC -3.0 V CC CMR > 80dB, (Ta=25 C~105 C) - V 同相入力 -2.0 CMR > 75dB, (Ta=-40 C~25 C 未 V ICR 電圧範囲 V - EE V EE V 満 ) +2.0 +3.0 Gain=180, I VO =0mA V CC - - V 最大出力 -3.0 V OM 電圧範囲 V - - EE V +3.0 R L =2kΩ 出力電流 I O SINK 10 - - ma VIN+=2V, VIN-=3V, V VO =0V I O SOURCE - - -10 ma VIN+=3V, VIN-=2V, V VO =0V アンプ部 (DC2) アンプゲインA Gain A TR1-TR2=0Ω, V 180 倍 VO =±4.0V -5% +5% I VO =0mA アンプゲインA Gain A TR1-TR2=0Ω, V 180 倍 CC,V EE =±15V -5% +5% V VO =±12.0V, I VO =0mA アンプゲインB Gain B TR1-TR2=Open, V 95 倍 VO =±4.0V -5% +5% I VO =0mA アンプゲインB Gain B TR1-TR2=Open, V 95 倍 CC,V EE =±15V -5% +5% V VO =±12.0V, I VO =0mA アンプゲイン A リニアリティー - - - ±0.5 % V VO =±4.0V アンプゲイン A リニアリティー計算式 Vo V VO = ±4.0V, ±4.0V / 180= ±0.022V A: V1-V2 の変動量 B: V2-V3 の変動量 計算式 :(A-B)/{(A+B)/2} 100 B 0.022V V2 V1 A V3-7 -
特記無き場合は Ta=-40 C ~105 C, VCC=13.5V~16.5V, VEE= -VCCの条件になります Parameter Symbol min typ max Units Conditions アンプ部 (AC) スルーレート SR 5 8 - V/µs C L =100pF, R L 2kΩ, Gain=180, 95 出力遅延時間 t dely - 1.0 3.0 µs Gain=180, C L =100pF, R L 2kΩ 入力換算雑音 V NI - 4 8 µvrms HPF=400Hz, LPF=30kHz 同相入力信号除去比 CMR VIN+=VIN-= 0V 80 100 - db Ta=25 C~105 C 75 - - db Ta=-40 C~25 C 未満 保護 VREF 制限電流 - 6 12 20 ma 過熱保護 - 135 155 180 C 出力遅延時間 IN+/IN- の立ち上りから Vout の 50% 変動までの時間を規定しています Output Delay Time IN- IN+ (50%) VOUT - 8 -
10. 機能説明 AP1355AEM は ホール素子用アンプとして ホール素子に電流を供給する 駆動電流回路 ホール素子の出力電圧を増幅する 増幅回路 及び 増幅回路出力のオフセットを調整する オフセット調整回路 と 駆動電流回路 オフセット調整回路 を制御する外付けの D/A コンバータ (AK9820CTH) に電圧 (5V) を供給する 基準電圧回路 から構成されています 10.1 駆動電流回路 IHALL ピンからホール素子へ供給される電流 (I IHALL ) は ISET 端子に外付けされた抵抗 (R ISET ) と VISET ピンに印加された電圧 (V VISET ) により I IHALL =V VISET / R ISET 3 (Ta=25 C) の関係で設定されます また 設定された電流値 (I IHALL ) には ホール素子の温特を補正するため約 450ppm/ C (typ.) の温特を持つように設定されます ただし その時の外付け抵抗 (R ISET ) の温特は 0ppm/ C です 尚 抵抗 (R ISET ) 電圧 (V VISET ) の設定範囲は 2.7~7.5kΩ 1.0~5.0V です 10.2 増幅回路 OP アンプ 3 個を使った計測アンプ構成となっています アンプゲインは TR1-TR2 端子を短絡する事により 95 倍 /180 倍に可変できます Vout= Vin (100kΩ/10kΩ)(1+2 42.5kΩ/(5kΩ or 10kΩ)) また 出力電圧の DC オフセットは オフセット調整回路 にて調整されます V2 TR2 TR1 VB 42.5k 10k 2.5k 5k 2.5k 増幅回路 10k 42.5k VA 100k 100k オフセット調整回路 VO V1 Figure 2. 増幅回路 オフセット調整回路出力が 0V の時 出力電圧は VO = (100k/10k) (VB-VA) となり 仮想短絡を前提とすると 両アンプ (V1,V2) の入力ピンは同電圧と見なせます VA から 42.5k-10k-42.5k-VB までの経路は 入力端子に電流が流れないことから 各抵抗に同一電流が流れます そのため (VA-V1) / 42.5k = (V1-V2) / 10k = (V2-VB) / 42.5k が成り立ちます VA-VB = 42.5k / 10k (V1-V2), V2-VB = 42.5k / 10k (V1-V2) 上記 2 式から VA-VB-(V1-V2) = (42.5k+42.5k)/10k (V1-V2) よって VA-V1 = (1+(42.5k+42.5k)/10k) (V1-V2) となります VO = 100k/10k (1+(42.5k+42.5k)/10k) (V1-V2) - 9 -
10.3 オフセット調整回路 VOS 端子に印加される電圧により増幅回路出力の DC オフセット電圧を可変します VOS 端子に 0~5.0V の電圧を印加する事により オフセット電圧を +1.85V~-1.85V(typ.) の範囲を可変できます 定数設定式仕様条件 1 VOSピン :0V VOピン :1.85V 2 VOSピン :2.5V VOピン :0V 3 VOSピン :5V VOピン :-1.85V 1 から 3 を横軸 VOS ピン 縦軸を VO ピンに取ると y=1.85-2.5x y=0v 時, x=0.74 となります 10k VB 37k V2(VREF) VC VA 18.5k 25k V1(VOS) VB=V2/(37k+10k) 10k オフセット調整回路 Figure 3. オフセット調整回路 仮想短絡より VA=VB となるので 25k に流れる電流は I=(V1-VA)/25k=(V1-VB)/18.5k=(V1-(V2 10k)/(10k+37k))/18.5k VC=VA-I 18.5k=VB- I 25k VC=-18.5k/25k V1+(10k/(10k+37k) V2 (1+18.5k/25k) VC=-0.74 V1+0.370 V2 となります VOS は VREF/1023 に分割された精度の電圧が印加されます 10.4 基準電圧回路 5.0V の基準電圧を VREF ピンより出力します 外付けの D/A コンバータの電源となります 10.5 保護回路 VREF 電流制限 : 出力電流を 12mA(typ.) 以下に制限します VO 電流制限 : 出力電流を ±30mA(typ.) 以下に制限します 過熱保護 :IC 内部の温度が 155 C(typ.) を超えると IC 内各回路に供給する電流がオフし 各回路はオフします - 10 -
外形寸法図 16-pin TSSOP (Unit : mm) 11. パッケージ 5±0.1 16 9 0.13 ~ 0.18 0.6±0.1 4.4±0.1 6.4±0.2 1 8 0.65 0.19 ~0.27 0.13 M 1.1MAX 0 ~10 0.9±0.05 S 0.1 S 0.1±0.05 マーキング (2) (3) AP1355A XXXXX (1) 1pin Indication (2) Market No. (3) Date Code (5digits) 西暦年下 1 桁 週コード 2 桁 管理コード 2 桁 (1) - 11 -
Date (YY/MM/DD) Revision Page Contents 15/06/04 00 - 初版 12. 改訂履歴 - 12 -
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