JAJSPC7B December   2022  – January 2025 ADS131B23

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特長
  3. 2 アプリケーション
  4. 3 概要
  5. 4 ピン構成および機能
  6. 5 仕様
    1. 5.1 絶対最大定格
    2. 5.2 ESD 定格
    3. 5.3 推奨動作条件
    4. 5.4 熱に関する情報
    5. 5.5 電気的特性
    6. 5.6 タイミング要件
    7. 5.7 スイッチング特性
    8. 5.8 タイミング図
    9. 5.9 代表的特性
  7. 6 パラメータ測定情報
    1. 6.1 オフセット ドリフトの測定
    2. 6.2 ゲイン ドリフトの測定
    3. 6.3 ノイズ性能
  8. 7 詳細説明
    1. 7.1 概要
    2. 7.2 機能ブロック図
    3. 7.3 機能説明
      1. 7.3.1 命名規則
      2. 7.3.2 高精度電圧リファレンス (REFA、REFB)
      3. 7.3.3 クロック (MCLK、OSCM、OSCD)
      4. 7.3.4 ADC1y
        1. 7.3.4.1 ADC1y 入力マルチプレクサ
        2. 7.3.4.2 ADC1y プログラマブル ゲイン アンプ
        3. 7.3.4.3 ADC1y ΔΣ 変調器
        4. 7.3.4.4 ADC1y、デジタル フィルタ
        5. 7.3.4.5 ADC1y オフセットおよびゲインの較正
        6. 7.3.4.6 ADC1y 変換データ
      5. 7.3.5 ADC2y
        1. 7.3.5.1 ADC2y 入力マルチプレクサ
        2. 7.3.5.2 ADC2y プログラマブル ゲイン アンプ (PGA)
        3. 7.3.5.3 ADC2y ΔΣ 変調器
        4. 7.3.5.4 ADC2y Digital Filter
        5. 7.3.5.5 ADC2y オフセットおよびゲインの較正
        6. 7.3.5.6 ADC2y シーケンサ
        7. 7.3.5.7 VCMy バッファ
        8. 7.3.5.8 ADC2y 測定構成
        9. 7.3.5.9 ADC2y 変換データ
      6. 7.3.6 汎用デジタル入出力 (GPIO0 ～ GPIO4)
        1. 7.3.6.1 GPIOx PWM 出力の構成
        2. 7.3.6.2 GPIOx PWM 入力読み戻し
      7. 7.3.7 汎用デジタル入出力 (GPIO0A、GPIO1A、GPIO0B、GPIO1B）
      8. 7.3.8 監視と診断
        1. 7.3.8.1  電源モニタ
        2. 7.3.8.2  クロック モニタ
        3. 7.3.8.3  デジタル モニタ
          1. 7.3.8.3.1 レジスタ マップの CRC
          2. 7.3.8.3.2 メモリ マップの CRC
          3. 7.3.8.3.3 GPIO 読み戻し
        4. 7.3.8.4  通信モニタ
        5. 7.3.8.5  故障フラグと故障マスキング
        6. 7.3.8.6  FAULT ピン
        7. 7.3.8.7  診断および診断手順
        8. 7.3.8.8  インディケータ
        9. 7.3.8.9  変換およびシーケンス・カウンタ
        10. 7.3.8.10 電源電圧のリードバック
        11. 7.3.8.11 温度 (TSA）
        12. 7.3.8.12 テスト DAC (TDACA、TDACB)
        13. 7.3.8.13 断線検出
        14. 7.3.8.14 ホスト検出および MHD ピンの消失
        15. 7.3.8.15 過電流コンパレータ (OCCA、OCCB)
          1. 7.3.8.15.1 OCCA および OCCB ピン
          2. 7.3.8.15.2 過電流インジケーションの応答時間
    4. 7.4 デバイスの機能モード
      1. 7.4.1 パワーアップとリセット
        1. 7.4.1.1 パワーオン リセット (POR)
        2. 7.4.1.2 RESETn ピン
        3. 7.4.1.3 RESET コマンド
      2. 7.4.2 動作モード
        1. 7.4.2.1 アクティブ モード
        2. 7.4.2.2 スタンバイ モード
        3. 7.4.2.3 パワーダウン モード
      3. 7.4.3 ADC 変換モード
        1. 7.4.3.1 ADC1y 変換モード
          1. 7.4.3.1.1 連続変換モード
          2. 7.4.3.1.2 シングルショット 変換 モード
          3. 7.4.3.1.3 グローバル チョップ モード
            1. 7.4.3.1.3.1 グローバル チョップ モードでの過電流表示の応答時間
        2. 7.4.3.2 ADC2y シーケンサの動作とシーケンス モード
          1. 7.4.3.2.1 連続シーケンス モード
          2. 7.4.3.2.2 シングルショット シーケンス モード
          3. 7.4.3.2.3 ADC1y 変換開始に基づく同期シングルショット シーケンス モード
    5. 7.5 プログラミング
      1. 7.5.1 シリアル インターフェイス
        1. 7.5.1.1 シリアル インターフェイス信号
          1. 7.5.1.1.1 チップの選択 (CSn)
          2. 7.5.1.1.2 シリアル データ クロック (SCLK)
          3. 7.5.1.1.3 シリアル データ入力 (SDI)
          4. 7.5.1.1.4 シリアル データ出力 (SDO)
          5. 7.5.1.1.5 データ レディ (DRDYn)
        2. 7.5.1.2 シリアル インターフェイス通信構造
          1. 7.5.1.2.1 SPI 通信フレーム
          2. 7.5.1.2.2 SPI 通信ワード
          3. 7.5.1.2.3 ステータス ワード
          4. 7.5.1.2.4 通信巡回冗長検査 (CRC)
          5. 7.5.1.2.5 コマンド
            1. 7.5.1.2.5.1 NULL (0000 0000 0000 0000b)
            2. 7.5.1.2.5.2 リセット (0000 0000 0001 0001b)
            3. 7.5.1.2.5.3 LOCK (0000 0101 0101 0101b)
            4. 7.5.1.2.5.4 ロック解除 (0000 0110 0101 0101b)
            5. 7.5.1.2.5.5 WREG (011a aaaa aa 0 0nnnb)
            6. 7.5.1.2.5.6 RREG (101a aaaa aaan nnnnb）
          6. 7.5.1.2.6 SCLK カウンタ
          7. 7.5.1.2.7 SPI タイムアウト
          8. 7.5.1.2.8 ADC1A、ADC1B、ADC2A の変換データを読み込む
          9. 7.5.1.2.9 DRDYn ピンの動作
  9. 8 レジスタ マップ
    1. 8.1 レジスタ
  10. 9 アプリケーションと実装
    1. 9.1 アプリケーション情報
      1. 9.1.1 未使用入出力
      2. 9.1.2 最小インターフェイス接続
    2. 9.2 代表的なアプリケーション
      1. 9.2.1 設計要件
      2. 9.2.2 詳細な設計手順
        1. 9.2.2.1 電流シャント測定
        2. 9.2.2.2 バッテリ パック電圧測定
        3. 9.2.2.3 シャント温度測定
      3. 9.2.3 アプリケーション曲線
    3. 9.3 電源に関する推奨事項
      1. 9.3.1 電源オプション
        1. 9.3.1.1 単一の非レギュレートされた外部 4V ～ 16V 電源 (3.3V デジタル I/O レベル)
        2. 9.3.1.2 単一のレギュレートされた外部 3.3V 電源 (3.3V デジタル IO レベル)
        3. 9.3.1.3 単一のレギュレートされた外部 5V 電源 (5V デジタル I/O レベル)
      2. 9.3.2 電源シーケンス
      3. 9.3.3 電源のデカップリング
    4. 9.4 レイアウト
      1. 9.4.1 レイアウトのガイドライン
      2. 9.4.2 レイアウト例
  11. 10デバイスおよびドキュメントのサポート
    1. 10.1 ドキュメントのサポート
      1. 10.1.1 関連資料
    2. 10.2 ドキュメントの更新通知を受け取る方法
    3. 10.3 サポート・リソース
    4. 10.4 商標
    5. 10.5 静電気放電に関する注意事項
    6. 10.6 用語集
  12. 11改訂履歴
  13. 12メカニカル、パッケージ、および注文情報
7.4.3.1.3 グローバル チョップ モード

ADC1y の信号チェーンはこの場合、非常に低ドリフトのチョッパ安定化 PGA と ΣΔ 変調器を使用し、オフセット誤差とオフセット ドリフトを非常に小さく抑えます。ただし、通常の測定では、わずかなオフセット ドリフトが残っています。そのため、ADC1y 信号チェーンには、温度と時間の両方にわたってオフセット誤差とオフセット ドリフトを非常に低いレベルに低減するために、オプションのグローバル チョップ モードが組み込まれています。 GC1y_EN ビットを設定してグローバル チョップ モードを有効にすると、ADC1y は 交互の入力信号極性で 2 回連続して変換を実行して、オフセット誤差を打ち消します。最初の変換は、通常の入力極性で取得されます。グローバル チョップ制御ロジックは入力極性を反転し、2 回目の変換用のデジタル フィルタをリセットします。2 つの変換の平均値から最終的な補正結果が得られ、オフセット電圧が除去されます。図 7-19に、ADC1y グローバル チョップ実装のブロック図を示します。VOFS は、PGA と ADC1y の組み合わせた内部オフセット電圧をモデル化します。グローバル チョップ モードによって、このデバイス固有のオフセット電圧のみが低減されます。アナログ入力に接続された外部回路のオフセットは、グローバル チョップ モードの影響を受けません。

ADS131B23 ADC1y グローバル チョップ モード制御図図 7-19 ADC1y グローバル チョップ モード制御図

グローバル チョップ モードの動作シーケンスは次のとおりです：

  • 変換 C1：VCPA - VCNA - VOFS → 変換開始後に最初の変換を保留
  • 変換 C2：VCNA - VCPA - VOFS → 出力 1 =(VC1 – VC2)/2 = VCPA – VCNA
  • 変換 C3：VCPA - VCNA - VOFS → 出力 2 =(VC3 – VC2)/ 2 = VCPA – VCNA
  • ...

ADC1y が2 回セトリングした変換を実行した後、変換開始後の最初の変換結果 (出力 1) が取得できます。sinc3 フィルタにより、1 つの変換のデータは 3 つの変換サイクルでセトリングします。式 20 は、変換開始後の最初の変換結果を出力するために必要な時間を計算します。

グローバル チョップ モードを有効にした連続変換モードでは、図 7-20 に示された 式 21 での計算の通り、その後の変換は tGC_DATA で完了します。つまり、グローバル チョップ モードのデータ レートは、通常モードのデータ レートのおよそ 1/3 になります。

式 20. tGC_SETTLE = 2 × (tGC1y_DELAY + 3 × OSR × tMOD) + 44 tMOD
式 21. tGC_DATA = tGC1y_DELAY + 3 × OSR × tMOD,

入力極性が反転した後、ADC1y は内部回路が安定するようにグローバル チョップ遅延時間 GC1y_DELAY[2:0] を待機します。場合によっては、外部部品のセトリングを許容するために、プログラム可能なグローバル チョップ遅延時間を長くする必要があります。

ADS131B23 Sinc3 フィルタのセトリング時間と、グローバル チョップ モードでの変換時間図 7-20 Sinc3 フィルタのセトリング時間と、グローバル チョップ モードでの変換時間

グローバル チョップ モードでは、2 つの変換が平均化されるため、ADC1y と のノイズが √2 倍に低減されます。グローバル チョップ モードを有効にするときのノイズ性能を導出するため、表 6-1 に示す入力換算ノイズ値を √2 で除算します。

図 7-3 の sinc3 フィルタのノッチは、グローバル チョップ モードでは変化しません。ただし、追加のフィルタ ノッチは fgc_data/2 の倍数で表示されます。