データ番号

1601

区　分

キット

分　類

マイコン

品　名

ＡＤＳ１０１５使用　ＰＧＡ機能搭載１２ｂｉｔＡＤコンバーター （K-13838/113838）

発売元

価　格

540円(8%税込)

主要部品

ADS1015

電　源

−

概略仕様

付属基板

専用基板　ＡＥ−ＡＤＳ１０１５

付属ケース

無し

外形寸法

基板単体　W26.5 mm　D15.4mm　H 2.2mm　（ヘッダーピン含まず）

追加購入
部品

−

コメント

−

改　造

−

その他

（製作例）

【　パッケージ外観　】

【　構成品外観　】

【　取扱説明書　】

【　基板パッケージ外観　】

【　基板外観１　】

【　基板外観２　】

【　基板外観３　】

【　基板外観４　】

【　基板外観５　】

【　基板外観６　】

【　基板外観７（チップ部品部分拡大）　】

【　基板外観８（裏面）　】

【　付属ピンヘッダー外観１　】

【　付属ピンヘッダー外観２　】

製　作　例

　本製品にはストレートタイプの細ピンヘッダー が付属していますが、今回の製作では基板設置面積を小さくするためにＬ形細ピンヘッダ（秋月電子通商　細ピンヘッダ (オスＬ型)１Ｘ４０　販売コード１０３６３　型番　ＰＨＡ−Ｘ４０ＲＧ）を利用しました。

【　ピンヘッダー比較】

ピンヘッダを１ピンのみ仮付けしてピンヘッダ取付け位置を調整しました。

【　ピンヘッダー取付け製作途中例　】

【　ピンヘッダー取付け完成外観１（全ピンハンダ付け）　】

【　ピンヘッダー取付け完成外観２　】

【　ピンヘッダー取付け完成外観３　】

【　ピンヘッダー取付け完成外観４　】

【　ピンヘッダー取付け完成外観５　】

【　ピンヘッダー取付け完成外観６　】

動　作　例

１．動作確認構成

　本基板（ＡＥ−ＡＤＳ１０１５）を「あちゃんでいいの」に接続して動作確認をしました。　ＵＳＢシリアルは「ＣＨ３４０Ｅ　ＵＳＢシリアル変換モジュール　Ｔｙｐｅ−Ｃ」を利用しました。 　また、本基板（ＡＥ−ＡＤＳ１０１５）裏面のジャンパーＪ１は未接続のままとしました。

【　動作確認時　外観　】

上記回路図をクリックすると原寸大の回路図をダウンロードできます。

【　シングルエンド入力　動作確認回路図　】

【　シングルエンド入力　動作確認時外観　】

　動作確認にはＡｄａｆｒｕｉｔ社の「Ａｄａｆｒｕｉｔ　４−Ｃｈａｎｎｅｌ　ＡＤＣ　Ｂｒｅａｋｏｕｔｓ」用に公開されている「Ｄｏｗｎｌｏａｄｓ」→「Ｓｏｆｔｗａｒｅ　ＡＤＳ１ｘ１５　Ｌｉｂｒａｒｙ　ｆｏｒ　Ａｒｄｕｉｎｏ」を利用させて頂きました。

２．シングルエンド入力動作例

　シングルエンド入力の信号として約２．７Vｄｃを接続してスケッチ「ｓｉｎｇｌｅｅｎｄｅｄ．ｉｎｏ」を実行した例を下記に掲載します。　この際、入力Ａ０〜Ａ３を並列直接し、信号と入力間に２．２ｋΩの抵抗を直列に挿入しました。　これは信号に可変電源を利用しており、誤って絶対定格入力電圧を超える過電圧 もしくはマイナス電圧を加えた場合を想定したためです。　直列抵抗は測定誤差要因となりますので、 入力電圧範囲（ＭＩＮ：ＧＮＤ−０．３Ｖ　ＭＡＸ：ＶＤＤ＋０．３Ｖ）の入力信号であるのが確実であれば、この抵抗を設けること必要はありません。

【　サンプルプログラム動作例　】

３．シングルエンド入力　倍率変更時の変換値

　次に、シングルエンド入力の倍率変更時のＡＤ変換値を測定してみました。　ＡＤコンバータは１個しかありませんので、Ａ０入力のみを各条件当たり５０回測定して、平均値・最小値（Ｍｉｎ）・最大値（Ｍａｘ）を測定しました。

• 　下表の入力信号はＡ０端子の電圧を測定しました。
  　　

• 　入力信号は０（Ａ０とＧＮＤを電線で短絡）、可変直流電源の電圧を約２ｍＶ〜約４．９Ｖの間で８点の合計９点で測定しています。変更しました。
  　　

• 　記載数値はＡＤ変換結果のＬＳＢ値です。　ＬＳＢ値×分解能で電圧換算できます。
  　

• 　測定用スケッチはＡ０入力を倍率変更（×２／３→×１→×２→×４→×８→×１６の繰返し）しながら連続ＡＤ変換しました。
  　

• 　ＡＤ変換のばらつき程度をつかむため最小値（Ｍｉｎ）・最大値（Ｍａｘ）も抽出しました。

４．差動入力動作例　（３線接続）

　本基板は差動入力もサポートしています。　差動入力時ではマイナス極性の測定も可能となります。　差動入力では信号源の測定用電線２本の他に、差動信号のコモンレベル用の電線が１本必要となり 、３線接続で利用します。
　コモンレベル用電線は２心シールド線のシールドラインに接続します。　シールド線の信号源側は信号源のマイナス側に、本基板（ＡＥ−ＡＤＳ１０１５ ）側はＧＮＤ端子に接続しました。 　本来はＡＤＳ１０１５のＧＮＤピンのラインに接続すべきですが、本基板ではＡＤＳ１０１５のＧＮＤピンのラインが外部に取り出されていないため止むを得ず本基板（ＡＥ−ＡＤＳ１０１５）のＧＮＤ端子に接続しています。

　動作確認にはＡｄａｆｒｕｉｔ社の「Ａｄａｆｒｕｉｔ　４−Ｃｈａｎｎｅｌ　ＡＤＣ　Ｂｒｅａｋｏｕｔｓ」用に公開されている「Ｄｏｗｎｌｏａｄｓ」→「Ｓｏｆｔｗａｒｅ　ＡＤＳ１ｘ１５　Ｌｉｂｒａｒｙ　ｆｏｒ　Ａｒｄｕｉｎｏ」の「ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ．ｉｎｏ」をベースにして、Ａ０（信号プラス側）〜Ａ１（信号マイナス側）入力のみを連続測定するように改造して測定しました。

【　プラス入力差動信号測定　回路図　】

【　プラス入力差動信号測定　外観　】

【　プラス入力差動信号測定　測定結果　】

【　マイナス入力差動信号測定　回路図　】

【　マイナス入力差動信号測定　外観　】

【　マイナス入力差動信号測定　測定結果　】

５．差動入力動作例　（２線接続）

　テスターによる電圧測定時は２線で測定できます。　差動入力時でも３線接続ではなく２線で電圧測定を行うとどうなるかを試しました。　まともな測定にはならないのは分かっていますので、今まではこのような測定を 意識的に実施したことはありませんでした。　今回の差動入力測定時に、コモンレベル用電線を本基板側で未接続にする（≒高インピーダンスにする）だけですので 容易に試すことができます。　下記に結果を掲載していますが、２線接続では安定した測定ができません。　この結果からもコモンレベル用電線は信号源のマイナス側と低インピーダンスで接続されている必要があることがわかります。

【　シールド線未接続（２線接続時）　プラス入力差動信号測定　回路図　】

【　シールド線未接続（２線接続時）　プラス入力差動信号測定　外観　】

【　シールド線未接続（２線接続時）　プラス入力差動信号測定　測定結果　】

【　シールド線未接続（２線接続時）　マイナス入力差動信号測定　回路図　】

【　シールド線未接続（２線接続時）　マイナス入力差動信号測定　外観　】

【　シールド線未接続（２線接続時）　マイナス入力差動信号測定　測定結果　】

６．入力電圧信号範囲外の信号入力

　ＡＤＳ１０１５のデータシート（出典ＴＥＸＡＳ　ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ　ＡＤＳ１０１ｘ　基準電圧、発振器、プログラマブル・コンパレータ内蔵の超小 型、Ｉ２Ｃ互換、３．３ｋＳＰＳ、１２ビットＡＤＣ　ＪＡＪＳＥＣ７Ｅ　–ＭＡＹ　２００９–ＲＥＶＩＳＥＤ　ＪＡＮＵＡＲＹ　２０１８）では、アナログ信号の入力に関して絶対定格とＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒの記載を確認して理解する必要があります。

【　７．１　Ａｂｓｏｌｕｔｅ　Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｒａｔｉｎｇｓ　】

【　８．３．１　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ 　】

　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒのアナログ信号ラインはＧＮＤ間とＶＤＤ間に入力保護ダイオードが設けられています。　７．１　Ａｂｓｏｌｕｔｅ　Ｍａｘｉｍｕｍ　ＲａｔｉｎｇｓのＡｎａｌｏｇ　ｉｎｐｕｔ　ｖｏｌｔａｇｅの±０．３Ｖはこの保護ダイオードによるものと推測されます。　Ａｎａｌｏｇ　ｉｎｐｕｔ　ｖｏｌｔａｇｅを逸脱する入力信号が加わるとこの保護ダイオードを破損してＡＤＳ１０１５に永久的な破壊を与えることになります。

　いえ、なりました。　信号源に可変電圧電源を用いて差動入力時の再現動作確認をしている際に、コモンレベル用電線を電源出力（約２．７Ｖ）のマイナス側に接続すべきところ誤ってプラス側に接続しました。　アナログ変換値を読み取っていると、期待する値とは異なる数値になっていたので配線を確認すると誤配線に気付きました。　直ぐに電源オフしましたが、本基板のＬ１ もしくはＬ２付近・ＡＤＳ１０１５が熱くなっていました。 　なお、差動入力の動作確認、シングルエンド入力時に設けていた抵抗を設けていませんでした。　（抵抗さえ設けていればと後悔しています。）

【　誤配線時の配線　】

　その後、ＡＤＳ１０１５の動作確認をしたところ、Ａ０・Ａ２・Ａ３ラインは測定可能でしたが、Ａ１ラインＡＤ変換値が０付近のままとなり測定不可でした。　テスターの抵抗レンジでＡ１〜ＧＮＤ間 、Ａ１〜ＶＩＮ間の抵抗値を測定したところ約１００Ω程度の低い抵抗値を示しました。　その他のＡ０・Ａ２・Ａ３ラインは５ＭΩ程度でした。　Ａ１ラインの保護ダイオードを破損したと思われます。

　ＡＤＳ１０１５利用時にはアナログ入力電圧範囲・極性に注意しましょう。　測定精度を必要としない場合は「２．シングルエンド入力」の事例のようにアナログ入力ラインに直列抵抗を挿入することがお勧めです。