[AK9223]
014010283-J-01 1 2014/11
概 要
AK9223はダイナミックレンジ86dB, 5V電源の2ch、ΔΣモジュレータです。 24ピンTSSOPパッケージに実
装され、基板スペースを削減します。
特 長
分解能 ： 16ビット
リニアリティ： 13ビット
入力電圧範囲 ： ±2.3V
高精度基準電圧内蔵：±1% (2.5V±0.025V)、 ±20ppm/C (typ.)
ゲインエラー: 0.5% (max.)
2ch ΔΣモジュレータ
2ch 入力リファレンス
20MHz OSC内蔵
外部クロック選択可能
消費電流: 67.5 mW (SEL=1, AVDD = DVDD = 5V)
電源電圧: AVDD = 4.5 to 5.5V、DVDD = 2.7 to 5.5V
Ta = -40 to 105C
小型パッケージ: 24-pin TSSOP (0.65mmピッチ)
Figure 1. ブロック図
AK9223
Dual 1-Bit, 10MHz, 2nd-Order, ΔΣ Modulator
Second-Order
ΔΣModulator
2.5V
Reference
Voltage
AVDD
DVDD
20MHz
OSC
Oscillator
Output
Interface
Circuit
Clock
Select
AIN0+
AIN0-
REFI0
CH2+
REF2
REFO
OUT1
OUT2
CLKI
SEL
VSS1
VSS2
CH2-
AIN1+
AIN1-
REFI1
Second-Order
ΔΣModulator
CLKO
VSS3
VSS4
VSS5
[AK9223]
014010283-J-01 2 2014/11
ピン配置
6
5
4
3
2
1
AVDD
VSS1
TEST0
REFI0
AIN0+
AIN0-
AIN1-
7
AIN1+
8
AVDD
REFO
VSS4
OUT0
OUT1
CLKO
VSS5
DVDD
Top
View
10
9
TEST1
REFI1
VSS2
11
AVDD
12
CLKI
SEL
VSS3
AVDD
19
20
21
22
23
24
18
17
15
16
14
13
[AK9223]
014010283-J-01 3 2014/11
ピン／機能
Pin No.
Pin Name
I/O
Function
1
AVDD
-
Analog Power Supply : 4.5V to 5.5V
Connect to VSS1~VSS4 with a 0.1μF ceramic capacitor.
2
VSS1
-
Ground
3
REFI0
I
Reference Voltage input for Channel 0
4
TEST0
-
TEST Pin.
This pin must be open.
5
AIN0+
I
Channel 0 Analog input+
6
AIN0-
I
Channel 0 Analog input-
7
AIN1-
I
Channel 1 Analog input-
8
AIN1+
I
Channel 1 Analog input+
9
TEST1
-
TEST Pin.
This pin must be open.
10
REFI1
I
Reference Voltage input for Channel 1
11
VSS2
-
Ground
12
AVDD
-
Analog Power Supply : 4.5V to 5.5V
Connect to VSS1~VSS4 with a 0.1μF ceramic capacitor.
13
AVDD
-
Analog Power Supply : 4.5V to 5.5V
Connect to VSS1~VSS4 with a 0.1μF ceramic capacitor.
14
VSS3
-
Ground
15
SEL
I
Clock select input
“H”: internal oscillator, “L”: external clock source
16
CLKI
I
External clock input
If not used, must be tied to DVDD or VSS5
17
DVDD
-
Digital Power Supply : 2.7 V to 3.6V (or 4.5V to 5.5V)
Connect to VSS5 with a 0.1μF ceramic capacitor.
18
VSS5
-
Ground
19
CLKO
O
Clock output
20
OUT1
O
Data output of Channel 1 modulator
21
OUT0
O
Data output of Channel 0 modulator
22
VSS4
-
Ground
23
REF0
I
Reference Voltage input for Channel 0
24
AVDD
-
Analog Power Supply : 4.5V to 5.5V
Connect to VSS1~VSS4 with a 0.1μF ceramic capacitor.
Note 1. ディジタル入力ピン(SEL, CLKI)はオープンにしないで下さい。
■ 使用しないピンの処理について
使用しない入出力ピンは下記の設定を行い、適切に処理してください。
区分
ピン名
設定
Analog
AIN0+, AIN0-, AN1+, AIN1-, REFI0, REFI1
VSS
[AK9223]
014010283-J-01 4 2014/11
絶対最大定格
(VSS1~VSS5 = 0V; Note 2, Note 3)
Parameter
Symbol
min
max
Units
Power Supply
VDD
-0.3
+6.0
V
Analog Input Current
(AIN0+, AIN0-, AIN1+, AIN1-, REFI0, REFI1)
AIIN
-
10
mA
Analog Input Voltage
(AIN0+, AIN0-, AIN1+, AIN1-, REFI0, REFI1)
AVIN
-0.3
AVDD+0.3
V
Digital Input Current
(CLKI, SEL)
DIIN
-
10
mA
Digital Input Voltage
(CLKI, SEL)
DVIN
-0.3
DVDD+0.3
V
Storage Temperature
Tstg
-65
150
C
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。
推奨動作条件
(VSS1~VSS5 = 0V; Note 2, Note 3)
Parameter
Symbol
Min
typ
max
Units
Analog Power Supply
AVDD
4.5
5.0
5.5
V
Digital Power Supply
DVDD
3V logic level
5V logic level
2.7
4.5
3.0
5
3.6
5.5
V
V
Input Reference Voltage
REFI
0.5
2.5
2.6
V
Analog Input
Vin= (AIN+) - (AIN-)
-0.92 x VREF
+0.92 x VREF
V
External clock
16
20
24
MHz
Ambient Operating Temperature
Ta
-40
105
C
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、当社では責任負いかねますので十分 ご
注意下さい。
Note 2. 電圧はすべてグランドピンに対する値です。
Note 3. VSS1, VSS2, VSS3, VSS4, VSS5 は同じアナロググランドに接続してください。
Note 4. 電源立ち上げ時、AVDDとDVDDの投入順序を考慮する必要はありません。
[AK9223]
014010283-J-01 5 2014/11
アナログ特性
(特記なき場合は、Ta = -40C to 105C; AVDD=5V, DVDD=3V, AIN+=0.2V to 4.8V, AIN-=2.5V,
REFI=REFO=2.5V (internal), CLKI= 20MHz, and 16bit Sinc
3
filter with OSR =256)
Parameter
Min
typ
max
Units
Resolution
16
-
-
Bits
Integral Nonlinearity (INL)
Error (Note 5)
VIN = ±2.3Vpp
-8
±3.8
+8
LSB
VIN = ±2.0Vpp
-4
±1.8
+4
LSB
Integral Nonlinearity match
-
1
4
LSB
Differential Nonlinearity (DNL) Error
-1
-
+1
LSB
Offset Error REFI=2.5V
-3
±1.5
+3
mV
Offset Error match
-
0.2
2
mV
Offset Error Drift (Note 6)
-8
1
+8
V /C
Gain Error (Note 7)
Referenced REFI = 2.5V
-0.5
±0.02
+0.5
%FSR
Gain Error match
-
0.1
0.5
%FSR
Gain Error Drift (Note 8)
-
±1.3
-
ppm/C
PSRR
-
82
-
dB
Analog Input
Full scale differential input
voltage range:
(AIN+)-(AIN-)
AIN- =2.5V
-REFI
-
+REFI
V
Specified differential input
Voltage range
(AIN+)-(AIN-)
AIN- =2.5V
-0.92 x
REFI
-
+0.92 x
REFI
V
Absolute input voltage range
0
-
AVDD
V
Input Capacitance
AIN to VSS
-
1
-
pF
Input Leakage current
Clock turned off (Note 9)
-1
-
+1
A
Differential input resistance
80
100
120
k
Differential input capacitance
-
2.5
-
pF
CMRR
AIN- =2.5V
at dc
Vin = ±1.25Vpp at 40kHz
-
-
108
117
-
-
dB
dB
Sampling Dynamics
Internal clock frequency
SEL=1, -40C to +105C
9
10
11
MHz
External clock frequency
SEL=0 (Note 10)
1
20
24
MHz
Dynamic Characteristics
THD
Vin = ±2.3Vpp at 5kHz
-
-85
-80
dB
SFDR
Vin = ±2.3Vpp at 5kHz
82
86
-
dB
S/N
Vin = ±2.3Vpp at 5kHz
88
92
-
dB
Vin = ±2.0Vpp at 5kHz
87
91
-
dB
S/(N+D)
Vin = ±2.3Vpp at 5kHz
80
84
-
dB
Channel to Channel Isolation
Vin = ±2.3Vpp at 5kHz
-
100
-
dB
Note 5. 指定された入力レンジのエンドポイントを結んだ線と実際の遷移点の最大偏差。
Note 6. Ta= -40℃ to 105℃の温度範囲における、Ta=25℃時のオフセットを基準にした場合の最大変動量。
Note 7. REFIピンを基準にしたスペックです（内蔵VREFのバラツキは除外）。
Note 8. 内蔵VREFの温度ドリフトを除外したスペックです。
Note 9. –方向はICから電流が出ていく向き。
Note 10. External clockの推奨入力範囲は16MHz～24MHzです。1MHz～16MHz、24MHz～32MHzでも特性は
劣化しますが使用可能です。
[AK9223]
014010283-J-01 6 2014/11
REFO
AK9223
CF
アナログ特性
(特記なき場合は、Ta = -40C to 105C; AVDD=5V, DVDD=3V, AIN+=0.2V to 4.8V, AIN-=2.5V,
REFIx=REFO=2.5V (internal), CLKI= 20MHz , and 16bit Sinc
3
filter with OSR =256)
Parameter
Min
typ
max
Units
Reference Voltage Output
Reference output voltage
2.475
2.5
2.525
V
Reference output voltage drift
±20
ppm/C
Output current
10
A
Short-circuit current
0.5
mA
Turn-on settling time
CF = 0.1F (Note 11)
500
s
Reference Voltage Input
Reference input voltage
0.5
2.5
2.6
V
Input resistance
100
M
Input capacitance
5
pF
Input current
1
A
Power Supplies
AIDD SEL=1
SEL=0
DIDD DVDD=3V, CLKO = 10MHz
DVDD=5V, CLKO = 10MHz
12.2
11.8
0.9
1.3
17
16
2
3
mA
mA
mA
mA
Note 11. To accuracy level of 0.1%, 40s typ, no load
[AK9223]
014010283-J-01 7 2014/11
DC特性
(Ta = -40C to 105C, AVDD=4.5V to 5.5V, DVDD=2.7V to 5.5V)
Parameter
Symbol
min
typ
max
Units
High-Level Input Voltage1, DVDD=2.7V to 3.6V
VIH1
2
-
V
Low-Level Input Voltage1, DVDD=2.7V to 3.6V
VIL1
-
0.8
V
High-Level Input Voltage2, DVDD=4.5V to 5.5V
VIH2
0.7 x DVDD
-
-
V
Low-Level Input Voltage2, DVDD=4.5V to 5.5V
VIL2
-
-
0.3 x DVDD
V
Input capacitance
Ic
-
5
-
pF
Input Leakage Current
Iin
-
-
±1
uA
High-Level Output Voltage , DVDD=4.5V
(Iout = -100µA)
VOH2
4.44
-
-
V
Low-Level Output Voltage , DVDD=4.5V
(Iout =100µA)
VOL2
-
-
0.5
V
High-Level Output Voltage , DVDD=2.7V
(Iout = -100µA)
VOH1
DVDD-0.2
-
-
V
Low-Level Output Voltage , DVDD=2.7V
(Iout =100µA)
VOL1
-
-
0.2
V
Output Capacitance
CO
-
5
-
pF
Load Capacitance
CL
-
-
30
pF
[AK9223]
014010283-J-01 8 2014/11
スイッチング特性
(Ta = -40C to 105C, AVDD=5V, DVDD=2.7V to 5.5V , CL=30pF)
Parameter
Symbol
min
typ
max
Units
CLKI period
tCKI
41.6
1000
ns
CLKI High Pulse Width
tCKH
10
tCKI-10
ns
CLKO period SEL=0
SEL=1
tCKO1
tCKO2
2 x tCKI
91
111
ns
ns
CLKO High Pulse Width
tCKOH
(tCKO/2) -5
(tCKO/2) + 5
ns
CLKI “↑” to CLKO “↓” Delay SEL=0
tPD1
10
ns
CLKI “↑” to CLKO “↑” Delay SEL=0
tPD2
10
ns
CLKO “↑” to OUT data Delay SEL=0
SEL=1
tPD3
tPD4
tCKH-3
(tCKO/4)-8
tCKH+7
(tCKO/4)+8
ns
ns
タイミング波形
OUT
tCKH
CLKI
CLKO
tCKI
tCKO
tCKOH
tPD1
tPD2
tPD3,tPD4
50%DVDD
50%DVDD
50%DVDD
Figure 2. データ出力タイミング
[AK9223]
014010283-J-01 9 2014/11
AIN0+
AIN0-
REFI0
VSS1
VSS2
VSS3
VSS4
5V
5V
5V
5V
0.1uF
0.1uF
0.1uF
0.1uF
AVDD
AVDD
AVDD
AVDD
3V
DVDD
VSS5
CLKO
OUT0
OUT1
FPGA
or
ASIC
CLKI
3V
CA
=680pF
AIN1+
REFI1
REFO
AIN1-
0.1uF
TEST0
TEST1
0.1uF
47Ω
47Ω
2.5V
2.5V
外部信号ソース
CA
=680pF
47Ω
47Ω
2.5V
2.5V
外部信号ソース
SEL
機 能 説 明
AK9223は2ch, ΔΣモジュレータです。OUTピンからは “0”, “1”のデータが出力され、“0”, “1”の密度により
アナログ入力信号レベルを表します。
ΔΣモジュレータは量子化ノイズを高域へシフトさせます。AK9223の出力後にはローパスデジタルフィルタ
を使用します。このフィルタは、高域のノイズをフィルタし、高速サンプリングされた1ビットデータを低速
の高ビットデータワードに変換します（ディシメーション）。このデジタルフィルタはFPGAなどにより構成
することが可能です。Figure 3に構成例を示します。下記推奨外部部品はできるだけIC直近に接続して下さい。
Figure 3. AK9223推奨外付け回路例
AD変換特性（速度と精度）はOSR（オーバーサンプリングレシオ）とデジタルフィルタのタイプに依存しま
す。低い変換レートの場合、OSRを大きくし、高精度が実現できます。OSRが小さい場合、精度は低くなり
ますが、高速変換が実現できます。AK9223はアプリケーションに適したデジタルフィルタを構成することに
より、OSR=256で86dBを超えるダイナミックレンジのAD変換を実現することが可能です。
[AK9223]
014010283-J-01 10 2014/11
内部動作
AK9223のアナログ入力はSC（switched-capacitor）回路で構成され、このモジュレータ部でアナログ入力を1
ビットのデータ・ストリームにデジタイズします。クロックは外部から、もしくは内部の発振器出力を入力
することができます。アナログ入力はモジュレータでサンプリングされ、REFIピンに入力されたリファレン
ス電圧と比較されます。時間軸でアナログ入力を表すデジタルストリームがAD変換出力になります。
モジュレータ
AK9223は2つのモードを持っています。SELピン= “H” の場合、内部発振器をクロックとして使います。この
場合、クロックは20MHzに固定になります。SELピン= “L” の場合、モジュレータのクロックはCLKIピンか
ら入力します。どちらの場合も入力されたクロックは1/2に分周されモジュレータのクロックに使われます。
外部クロックを使う場合、1MHzから 24MHzまで入力することが可能です。この場合、モジュレータは500kHz
から12MHzで動作します。
デジタル I/F
アナログ入力信号はモジュレータに入力されるクロックを使い、AD変換されます。AD変換された結果はOUT
ピンから出力されます。2つのモジュレータで使う共通のクロックはCLKOピンから出力されます。
SELピン= “H” の場合、CLKIピンはフローティングにせず、DVDD、もしくはVSS5に接続ください。
[AK9223]
014010283-J-01 11 2014/11
デジタルフィルタ
モジュレータからは“0”, “1”のデータ・ストリームが出力されます。アナログ入力と等価なデジタルデータに
する為にデータ・ストリームはデジタルフィルタで処理ください。
シンプルな構成である3次Sincフィルタの伝達関数を示します。
このフィルタの構成ゲート数は大きくはなく、比較的容易に高性能を実現することができます。このデータ
シートの特性は3次Sincフィルタを用いた場合のデータになります(OSR=256、出力ビット数：16bit）。
このフィルタの特性はFigure 4、Figure 5を参照ください。最初のノッチは fDATA (= fMOD / OSR) になります。
-3dBポイントはナイキスト周波数の1/2、もしくは fDATA/4 になります。
Figure 4. Sinc
3
周波数特性 (OSR=32)
Figure 5. Sinc
3
周波数特性 (OSR=256)
[AK9223]
014010283-J-01 12 2014/11
シ ス テ ム 設 計
電源電圧
デジタル電源はインターフェースの為のI/O電圧を設定します。2.7Vから5.5Vの間で設定できます。
電源電圧が印可される前にAIN+.AIN-,CLKIなどの入力ピンに電圧を加えないでください。
デカップリング
デカップリングコンデンサはデカップリングされるピンのできるだけ近くに置いてください。0.1μFセラミックコンデンサを
AVDD(1番ピン)－VSS1間、AVDD(12番ピン)－VSS2間、AVDD(13番ピン)－VSS3間、AVDD(24番ピン)－VSS4
間、DVDD－VSS5 間のデカップリングの為にご使用下さい。
アナログとデジタルI/O電源が同じ電源ソースの場合、アナログ電源とデジタル電源間に10Ωを挿入し、アナ
ログ電源に電源ソースを接続して下さい。電源へのノイズを減少させる為、上記10Ωとデカップリングコン
デンサの0.1μFでRCフィルタを構成してください。
[AK9223]
014010283-J-01 13 2014/11
パッケージ
24pin TSSOP (Unit: mm)
0-8
Detail A
0.10
0.15±0.05
0.250.05
0.65
7.80.1
A
1
12
13
24
6.40.15
0.60.1
4.40.1
0.90.05
1.10 MAX
0.10±0.05
[AK9223]
014010283-J-01 14 2014/11
マーキング
AK9223MK
AAYWWB
a. 1 ピン表示
b. 製品番号： AK9223MK
c. 日付コード：AAYWWB
AA : 管理コード2桁
Y : 西暦年1桁
WW : 週コード 2桁
B : 管理コード1桁
[AK9223]
014010283-J-01 15 2014/11
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