Appendix B
便利帳

その 2
アプリケーション別A−DコンバータICセレクション・ガイド

三宅 和司
Kazushi Miyake

る「温度センサ IC」と呼ばれる便利な測温素子もあ

温度/圧力/光を取り込む

ります．
サーミスタやダイオード，温度センサ IC の測温範

● 温度センサの情報を取り込む
Zセンサの種類を前提に

囲は比較的狭く，精度も± 1/4 ℃程度なので，分解能8 〜 12 ビットの ADC が適しています．これに対し，

温度センサには，測温範囲や精度，熱特性の違う多白金測温抵抗体や熱電対には測温範囲が広く高精度のくの形式があり，それぞれに適した入力回路が必要です．

ものがありますから，分解能が 12 ビット以上の ADCが必要です．温度測定では主に積分誤差が ADC の精

サーミスタや白金測温体などの抵抗温度素子には定電流源やブリッジ回路，ダイオードなどの PN 接合式度を決めますが，センサ自体や前置回路，増幅器の誤差も勘案したバランスのよい選択が必要です．には定電流バイアス回路，熱電対には冷接点補償回路

一方，被測温物の熱抵抗と熱容量で決まる熱時定数などの前置回路と，各々に適した増幅器が必要ですが，表の備考欄に記したように，定電流源やゲイン調整可はふつう数秒以上になりますから，特殊用途を除き，ADC のサンプル・レートは遅くても問題にはなりま

能なアンプ（以下，PGA）を内蔵した便利な A − D コン
バータ IC（以下，ADC）も販売されています．

せん．このため，従来は 2 重積分型や高精度 SAR 型が使われたのですが，現在では小型で低消費電力のシまた測温範囲は狭いものの，電源を与えるだけで温度に比例した電圧やディジタル・コードを直接出力す

リアル・インターフェース付きΔΣ型がよく使われます．

表 G 温度/圧力/光を取り込む A − D コンバータ IC
用 途
測温抵抗体型 名10TC500A

マイクロチップ・テクノロジー

17MAX6699
LM86MAX1241
ADCS7476

測温抵抗体 / ストレイン・ゲージ

ストレイン・ゲージADC12H030

マキシム

18

ナショナル セミコンダクター

11

マキシム
ナショナル セミコンダクター

AD7711A

アナログ・デバイセズ

MAX195

マキシム

ADS7805

テキサス・インスツルメンツ

AD7661
AD7796
MAX14021240.5
6.4
3073k
1M

12+ 符号

180k

241k
85k

16

アナログ・デバイセズ
マキシム

133k

100k
123

18

4.8k

AD7797123

AD77301.2k
アナログ・デバイセズ

24HI7190

インターシル222k

ADS1242

テキサス・インスツルメンツ

2415CS5503

シーラス・ロジック

20

LTC2444

リニアテクノロジー

24DDS114

テキサス・インスツルメンツ

20

容量式圧力センサ

AD7745

熱電対 / 光センサ

AD7793ストレイン・ゲージ /光センサ
光センサ

分解能［ビット］ サンプル速度［S/ 秒］

マキシム

MAX6682
ダイオード測温メーカ

MAX1249

90500

4k
3.25k

注 1 ダイオード測温式：シリコン・ダイオードなどの PN 接合温度係数を利用して測温する方式．最近の高速 CPU は被測温ダイオードを内蔵していることが多い

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2006 年 12 月号

特集＊ A − D変換ICを使いこなす！
● ストレイン・ゲージの情報を取り込む
Zインスツルメンテーション・アンプが必須

型ΔΣ ADC を適正なクロック周波数で使えば，効果的に除去できます．

圧力センサやたわみ計には，ストレイン・ゲージ・センサを用いたものが多くあります．ストレイン・ゲ

さて，最近になってユニークな静電容量入力型
ADC が登場しました．例えば圧力センサならば固定ージ用ブリッジ回路の信号出力は小さく，また大きな電極間の微小容量変化を直接ディジタル化することオフセット電圧がありますから，前置回路にインスツルメンテーション・アンプ（以下，INA）が必須です．

（ダイアフラム）ができるので，ストレイン・ゲージやピエゾ素子を貼り付けずに変形量（圧力）を測定できます．

市販の INA は，性能や中間出力の点で有利ですが，部品数が増えます．下表のように INA や PGA，ブリ● 光センサの入力を取り込む

ッジ用基準電源を内蔵した ADC を使えば回路がスマ

Z広いダイナミック・レンジと小さい積分誤差が大切ートになります．
ストレイン・ゲージのダイナミック・レンジを損な光量自体をディジタイズする必要のある，照度計や分光光度計，色相センサには，変換速度は遅くてもよわないよう，ADC の分解能は 12 ビット以上のものが使われます．

いですが，ダイナミック・レンジが広く積分誤差の少ない ADC が必要になります．

変換速度は重量計のように遅くてもよいものから，光センサの光電流を電荷入力型 ADC に直接入力すモータのトルク制御や衝撃計測のように毎秒 100 k サンプル以上必要な用途まであり，前者にはΔΣ型，後ることもできますが，普通は低バイアス電流 OP アンプによる I − V 変換回路を介して ADC に入力します．

者には高精度 SAR 型が適しています．
また，構造物のひずみ計測など，センサまでの距離高ビット数で変換速度がさほど要求されない用途には，
前述のようにΔΣ型が適します．またシリアル出力型が長い測定系には商用周波数のハムが混入しがちです．
このような場合は 50/60 Hz のノッチ・フィルタ内蔵を使えば受け手のワンチップ CPU や FPGA の使用ピン数を最小限にできます．

電源電圧［V］

出力形式

方 式

備 考

チャージ・バランス式逐次比較型 差動入力可，マルチプレクサ，トラック & ホールド・アンプ内蔵

2.7 〜 5.25
±52 重積分

分解能可変
測温抵抗素子用の駆動回路内蔵

3 〜 5.5ΔΣ

ダイオード測温式注 15 チャネル
（4 チャネル入力 + 内蔵温度センサ）
ダイオード測温＋内蔵温度センサ

2.7 〜 5.25

シリアル

低消費電力，クロック内蔵で小さい
チャージ・バランス式逐次比較型 超小型，低消費電力
自己校正機能付きΔΣ

5

逐次比較型 + 電荷式 DAC を使った逐次比較型
パラレル
シリアル + パラレル

測温抵抗素子用の定電流源，差動プログラマブル・ゲイン・アン
プ内蔵

高速 16 ビット，トラック & ホールド・アンプ内蔵チャージ・バランス式逐次比較型

2.7 〜 5.5

ブリッジ用電流源 + 差動プログラマブル・ゲイン・アンプ内蔵

5低電圧，高ビットで小さい

2.7 〜 5.5

ブリッジ用電流源 + 差動プログラマブル・ゲイン・アンプ内蔵

5容量入力式 ADC
2.7 〜 5.5

シリアル5ΔΣ

3 チャネル・マルチプレクサ＋インスツルメンテーション・アン
プ内蔵，低消費電力
差動入力，プログラマブル・ゲイン・アンプ内蔵

2.7 〜 5.25

差動 2 チャネル，プログラマブル・ゲイン・アンプ内蔵±5シングル・エンド

5マルチプレクサ内蔵

2.7 〜 5.25

電荷入力式 ADC，4 チャネル入力

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