JAJUA48 November   2025

 

  1.   1
  2.   説明
  3.   リソース
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
    1. 1.1 主なシステム仕様
  8. 2システム概要
    1. 2.1 ブロック図
    2. 2.2 設計上の考慮事項
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1 ADS127L21B
      2. 2.3.2 REF81
      3. 2.3.3 REF54
      4. 2.3.4 RES21A
      5. 2.3.5 THP210
      6. 2.3.6 OPA828
  9. 3システム設計理論
    1. 3.1 レンジ選択
    2. 3.2 直線性と低ノイズのシグナル チェーン
    3. 3.3 較正
    4. 3.4 システム設計の追加検討事項
  10. 4ハードウェア、ソフトウェア、テスト要件、テスト結果
    1. 4.1 ハードウェアの説明
      1. 4.1.1 PCB インターフェイス
      2. 4.1.2 入力マルチプレクサ
      3. 4.1.3 ゲイン マルチプレクサ
      4. 4.1.4 電源
      5. 4.1.5 クロック ツリー
    2. 4.2 ソフトウェア要件
    3. 4.3 テスト設定
    4. 4.4 テスト結果
      1. 4.4.1 積分非直線性測定
      2. 4.4.2 ノイズ シミュレーション
      3. 4.4.3 ノイズ測定
      4. 4.4.4 まとめ
  11. 5設計とドキュメントのサポート
    1. 5.1 デザイン ファイル
      1. 5.1.1 回路図
      2. 5.1.2 BOM
    2. 5.2 ツール
    3. 5.3 ドキュメントのサポート
    4. 5.4 サポート・リソース
    5. 5.5 商標
  12. 6著者について

3.1 レンジ選択

この設計では、次の 3 つの測定範囲を持つ電圧測定シグナルチェーンを備えています：±100mV、±1V、±10V。図 3-1に示すように、OPA828 は入力アンプで、高入力インピーダンスを実現するために非反転構成です。低リークのマルチプレクサ (TMUX6104) は、3 つの異なるゲイン設定の間で切り替えを行います。

TIDA-010970 TIDA-010970 プログラマブル ゲイン アンプのブロック図図 3-1 TIDA-010970 プログラマブル ゲイン アンプのブロック図

OPA828 は JFET アンプで、バイポーラ入力アンプに比べて入力インピーダンスが高く、CMOS 入力アンプよりも 1/f ノイズが低くなります。広帯域ノイズよりも 1/f ノイズが低いことは、DC 測定ではより重要です。バイポーラ アンプは JFET よりも 1/f ノイズが低いにもかかわらず、JFET アンプの入力インピーダンスが高いため、実用的なトレードオフとなっています。入力インピーダンスが高いため、測定シグナル チェーンが測定信号を中断することを防止できます。電圧測定のために、DMM は負荷に並列に接続します。テスト対象の回路からの大電流がメーターを流れると、負荷で電圧降下が発生し、測定値が不正確になる恐れがあります。

入力アンプのゲインはプログラマブルで、シグナル チェーンは 1V/V、10V/V、99.8V/V の 3 つの入力範囲に対応して入力信号を 10V の範囲にスケーリングできます。各ゲイン設定の帯域幅は異なり、最大ゲインでの最小帯域幅は 15kHz となります。この設計は DC 信号の測定を目的としているため、ゲイン全体での帯域幅の違いは問題になりません。必要に応じて帯域幅を調整するために、コンデンサ C17、C18、および C19 を取り付けます。

ADS127L21B の推奨最大電源電圧は 5.5V なので、各範囲で入力信号を 5.5V 以下にスケーリングする必要があります。この設計では、ADC のリファレンス電圧が 4.096V であるため、入力信号を 4V にスケーリングします。ADS127L21B 電源は ±2.75V です。この電源範囲は THP210 と共有され、THP210 同相入力制限のマージンを確保します。