I2C インターフェイスおよびオンボードリファレンス内蔵 18 … · © 2006 Microchip Technology Inc. Preliminary DS22003A_JP- ページ 1 MCP3421 特徴 •SOT-23-6パッケージの18

MCP3421I2C インターフェースおよびオンボードリファレンス内蔵

18 ビット A/D コンバータ

特徴

• SOT-23-6 パッケージの 18 ビットデルタ - シグマ ADC

• 差動入力動作

• 変換ごとに内部オフセットおよびゲインのセルフキャリブレーション

• オンボード電圧リファレンス :- 精度 : 2.048V ± 0.05%- 温度ドリフト : 5 ppm/

• オンボードプログラマブルゲインアンプ（PGA）:- ゲイン 1、2、4 または 8

• オンボードオシレータ

• INL: FSR の 10 PPM max（FSR = 4.096V/PGA）• プログラマブルデータレートオプション :

- 3.75 SPS（18 ビット）

- 15 SPS（16 ビット）

- 60 SPS（14 ビット）

- 240 SPS（12 ビット）

• ワンショット変換または連続変換オプション

• 低消費電流 - 140 µA typ.（VDD = 3V、連続変換）

- 37 µA typ.（VDD = 3V、1 SPS のワンショット変換）

• I2C シリアルインターフェース対応 :- 8 個のアドレスを使用可能

- Standard、Fast、High Speed の各モード

• 単一電源動作 : 2.7V ～ 5.5V• 拡張温度範囲 : -40 ～ +125

代表的なアプリケーション

• 携帯型計測機器

• 計量器 / 燃料計

• RTD / サーミスタ / 熱電対を内蔵した温度センサー

• 圧力 / 歪み / 応力のブリッジセンサー

パッケージタイプ

概要

MCP3421 は、小型 SOT-23-6 パッケージの単一チャ

ネル、低ノイズ、高精度デルタ - シグマ A/D コンバー

タで、差動入力と最大 18 ビットの分解能を備えてい

ます。オンボードの 2.048V 高精度電圧リファレンス

により、± 2.048V の差動入力範囲を使用できます（デ

ルタ電圧 = 4.096V）。このデバイスは 2 線式の I2C 互換シリアルインターフェースを使用し、2.7V ～ 5.5Vの単一電源範囲で動作します。MCP3421 デバイスは、ユーザー制御可能なコンフィ

ギュレーションビットの設定に応じ、2 線式の I2C シリアルインターフェースを介して 3.75、15、60、ま

たは 240 のサンプル / 秒（SPS）レートで変換を行い

ます。このデバイスにはオンボードプログラマブルゲインアンプ（PGA）が内蔵されています。 A/D 変換を

行う前に 1 倍、2 倍、4 倍、または 8 倍の PGA ゲイ

ンを選択できるため、小さな入力信号でも高分解能で変換可能です。このデバイスは、(a) 連続モードと (b)ワンショットモードの2種類の変換モードを備えてい

ます。ワンショットモードでは、1 回の変換が行われ

た後、デバイスが自動的に低電流のスタンバイモード

に入り、このアイドル状態の間、消費電流が大幅に低減されます。MCP3421 デバイスは、使いやすさ、低消費電力、省

スペースを重視するさまざまな高精度のA/Dデータ変

換用途に使用できます。

ブロック図

1

2

3 4

5

6VIN+ VSSSCL

VIN-VDDSDA

上面図SOT-23-6

VSS VDD

VIN+

VIN-

SCL SDA

電圧リファレンス

クロック

(2.048V)

I2C インター

ゲイン = 1、2、4、または 8 VREF

∆Σ ADCコンバータ

PGA オシレータ

フェース

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MCP3421

1.0 電気的特性

絶対最大定格†

VDD...................................................................................7.0V

すべての入出力 w.r.t VSS ......................... -0.3V ～ VDD+0.3V

差動入力電圧 ........................................................ |VDD - VSS|

出力短絡電流 .................................... 連続

入力ピン電流 ................................. ± 2 mA

出力ピンおよび電源ピン電流 .................. ± 10 mA

保存温度..................................................... -65 ～ +150

動作時周囲温度 ........................................... -55 ～ +125

全ピンの ESD 保護 ....................... ≥4 kV (HBM)、 ≥400V (MM)

最大接合部温度（TJ）........................ .........................+150

† 注意：左記の「最大定格」を超えるストレスを加えると、デ

バイスに恒久的な損傷を与えることがあります。この規定は

ストレス定格のみを規定するものであり、この仕様の動作条

件に記載する規定値以上でのデバイス動作を定めたものでは

ありません。長時間デバイスを最大定格状態にすると、デバ

イスの信頼性に影響を与えることがあります。

電気的特性

電気的仕様：特に示されていない限り、全てのパラメータは TA = -40 ～ +85 、VDD = +5.0V、VSS = 0V、VIN+ = VIN- = VREF/2 で適用。全ての PPM 単位はフルスケール範囲（FSR）として 2*VREF を使用。

パラメータ記号 Min Typ Max 単位条　件

アナログ入力差動入力範囲 - ± 2.048/PGA - V VIN = VIN+ - VIN-

コモンモード電圧範囲

（絶対値）（注 1）VSS-0.3 - VDD+0.3 V

差動入力インピーダンス（注 2） ZIND (f) - 2.25/PGA - MΩ ノーマルモード動作時

コモンモード入力インピーダ

ンス（注 2）ZINC (f) - - - MΩ PGA = 1

- - - MΩ PGA = 2- - - MΩ PGA = 4- - - MΩ PGA = 8

システム性能

分解能およびノーミッシングコード（注 3）

12 - - ビット DR = 240 SPS14 - - ビット DR = 60 SPS16 - - ビット DR = 15 SPS18 - - ビット DR = 3.75 SPS

データレート（注 3） DR 144 240 336 SPS S1,S0 = 00 （12 ビットモード）

36 60 84 SPS S1,S0 = 01 （14 ビットモード）

9 15 21 SPS S1,S0 = 10 （16 ビットモード）

2.25 3.75 5.25 SPS S1,S0 = 11 （18 ビットモード）

出力ノイズ（注 4） - 1 - VRMS TA = 25 、DR = 3.75 SPS、PGA = 1、VIN = 0

注意 1: 入力電圧がコモンモード電圧範囲から外れると、ESD ダイオードからの電流リークが各入力ピンに発生します。

2: この入力インピーダンスは 3.2 pF の内部入力サンプリングキャパシタに起因します。 3: 合計の変換速度にはオフセットとゲインのオートキャリブレーションを含む。

4: サンプルサイズ = 256 回の変換（連続モード時）。項 2.0 代表的な特性グラフを参照。

5: INL は、量子化幅の中心における端線と測定コード間の差分を表します。

6: オンボード PGA と VREF の全エラーを含む。

7: フルスケール範囲 (FSR) = 2 x 2.048/PGA = 4.096/PGA.8: このパラメータはサンプリング間隔で任意抽出し、テストされています。

9: I2C バスラインの SDA 端子と SCL 端子で測定。このパラメータはサンプリング間隔で任意抽出し、テストされてい

ます。

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MCP3421

積分非直線性（注 5） FSRの

PPM

( 注 7)VDD = 5V INL - 10 -VDD = 2.7V - 10 - DR = 3.75 SPS

内部リファレンス電圧 VREF - 2.048 - V

ゲインエラー（注 6） - 0.05 0.4 % PGA = 1、DR = 3.75 SPSPGA ゲインエラーマッチ（注 6）

- 0.4 - % 任意の 2 PGA ゲイン間

ゲインエラードリフト - 5 - ppm/°C PGA=1、DR=3.75 SPSオフセットエラー VOS - ± 10 - µV PGA = 1、2、4、8

VDD = 5.0V および DR = 3.75 SPS

オフセットドリフト vs. 温度 - 100 - nV/°C VDD = 5.0V

コモンモード除去比 - 100 - dB DC および PGA =1 の時、

- 105 - dB DC および PGA =8 の時、TA = +25°C

DC での電源除去比 - 90 - dB TA = +25°C、VDD = 2.7V ～ 5.5Vゲイン vs. VDD - 80 - PPM/V

電源要件

電圧範囲 VDD 2.7 - 5.5 V

変換時の消費電流 IDDA - 160 200 µA VDD = 5.0V- 140 - µA VDD = 3.0V

スタンバイモード時の消費電

流

IDDS - 0.1 1 µA

I2C デジタル入力およびデジタル出力（注 8）

High レベル入力電圧 VIH 0.7 VDD - VDD V

Low レベル入力電圧 VIL - - 0.3VDD V

Low レベル出力電圧 VOL - - 0.4 V IOL = 3 mA、VDD = +5.0V各入力のシュミットトリガヒステリシス

VHYST 0.05VDD - - V fSCL = 400 kHz

I2C バスラインアクティブ時

の電源電流

IDDB - - 20 µA

入力リーク電流（注 9） IILH - - 10 µA VIH = 5.5VIILL -10 - - µA VIL = GND

電気的特性










ます。


MCP3421

ピン容量および I2C バス容量

ピン容量 CPIN - - 10 pF

I2C バス容量 Cb - - 400 pF

温度特性

規定温度範囲 TA -40 - +85 °C

動作温度範囲 TA -40 - +125 °C

保存温度範囲 TA -65 - +150 °C

電気的特性










ます。


MCP3421

2.0 代表的な特性グラフ

注：特に示されていない限り、TA = -40 ～ +85 、VDD = +5.0V、VSS = 0V、VIN+ = VIN- = VREF/2。

図 2-1: INL vs. 電源電圧

図 2-2: INL vs. 温度

図 2-3: ノイズ vs. 温度

図 2-4: ノイズ vs. 入力信号

図 2-5: 全誤差 vs. 入力信号

図 2-6: ノイズ vs. 電源電圧

注意 : 以下に示すグラフや表は、限られたサンプル数に基づく統計的な数値データであり、あくまでも参考用に記載してい

ます。これらの性能特性はテストまたは保証されておりません。一部のグラフや表では、データは規定動作範囲（規

定電源範囲など）を超えているため保証対象外となります。


MCP3421
図 2-7: IDDA vs. 温度

図 2-8: IDDA vs. データレート

図 2-9: IDDA vs. VDD

図 2-10: IDDB vs. 温度

図 2-11: IDDB vs. VDD

図 2-12: IDDS vs. 温度


MCP3421
図 2-13: IDDS vs. VDD

図 2-14: オフセットエラー vs. 温度

図 2-15: ゲインエラー vs. 温度

図 2-16: OSC ドリフト vs. 温度

図 2-17: 周波数特性


MCP3421

3.0 ピンの説明

表 3-1: ピン機能一覧表

3.1 アナログ入力（VIN+、VIN-）VIN+ および VIN- は差動信号入力ピンです。MCP3421デバイスは、VIN+ および VIN- の各入力ピンに接続さ

れる完全差動アナログ入力信号を受け入れます。変換される差動電圧は VIN = (VIN+ - VIN-) となります。こ

の場合、VIN+ は VIN+ ピンの印加電圧、VIN- は VIN- ピンの印加電圧を表します。入力信号レベルは、変換前にプログラマブルゲインアンプ（PGA）で増幅され

ます。正確な測定を行うには、差動入力電圧が (2*VREF/PGA Gain) の絶対値を超えてはなりません。こ

の場合、VREF は内部リファレンス電圧（2.048V）、

PGA ゲインは PGA ゲイン設定を表します。コンバー

タの出力コードは (2* VREF/PGA Gain) を超えると飽

和します。各差動入力ピンの絶対電圧範囲は VSS-0.3V ～

VDD+0.3V です。電圧がこの範囲から外れると、静電

放電（ESD）ダイオードからのリーク電流が各入力ピ

ンに発生します。この ESD 電流は不安定なデバイス

動作を引き起こすことがあります。アナログ入力のコモンモードを選択するときには、各ピンの差動アナロ

グ入力範囲と絶対電圧範囲が両方とも項 1.0 電気的特

性と項 4.0 デバイス動作の説明に規定されている範囲内

になるようにして下さい。

3.2 電源電圧（VDD、VSS）

VDD はデバイスの電源ピンです。このピンは約 0.1 µFの適切なバイパスキャパシタ（セラミック）を用いて

接地する必要があります。また、一部のアプリケーション基板に発生する高周波ノイズをさらに減衰させるには、新たな 10 µF キャパシタ（タンタル）を並列に追

加することをお勧めします。規定動作を確保するには、電源電圧（VDD）を 2.7V ～ 5.5V 範囲に維持する必要

があります。 VSS はグランドピンであり、デバイスの電流リターン

パスとなります。VSS ピンは、低インピーダンス接続

によりグランドプレーンに接続する必要があります。

PCB （プリント基板）のアプリケーションでアナログ

グランドプレーンが使用可能な場合は、VSS ピンをア

ナロググランドパスに接続するか、プリント基板の

アナロググランドプレーン内で分離して下さい。

3.3 シリアルクロックピン（SCL）SCL は I2C インターフェースのシリアルクロックピンです。MCP3421 はスレーブデバイスとしてのみ機

能し、SCL ピンは外部シリアルクロックのみを受け入

れます。マスターデバイスからの入力データは SCLクロックの立ち上がりエッジで SDA ピンにシフトイ

ンし、SCL クロックの立ち下がりエッジで MCP3421から出力されます。SCL ピンはオープンドレインの Nチャネルドライバです。そのため、VDD ラインでプル

アップ抵抗が必要となります。I2C シリアルインター

フェース通信の詳細については、項 5.3 I2C シリアル通信

を参照して下さい。

3.4 シリアルデータピン (SDA)SDA は I2C インターフェースのシリアルデータピン

です。SDA ピンは入出力データに使用します。読み出

しモードでは、変換結果が SDA ピンから読み出され

ます（出力）。書き込みモードでは、デバイスのコンフィギュレーションビットが SDA ピンを介して書き

込まれます（入力）。SDA ピンはオープンドレインの

N チャネルドライバです。そのため、VDD ラインに対

してプルアップ抵抗が必要となります。スタート条件およびストップ条件の場合を除き、クロックが High を示している間、SDA ピンでのデータは安定している必

要があります。SDA ピンは、SCL ピンのクロック信

号が Low のときに限り High 状態または Low 状態に変

わります。I2C シリアルインターフェース通信の詳細

については、項 5.3 I2C シリアル通信を参照して下さい。

ピン番号記号機　能

1 VIN+ 非反転アナログ入力ピン

2 VSS グランドピン

3 SCL I2C インターフェースのシリアルクロック入力ピン

4 SDA I2C インターフェースの双方向シリアルデータピン

5 VDD 正電源電圧ピン

6 VIN- 反転アナログ入力ピン


MCP3421

4.0 デバイス動作の説明

4.1 概要

MCP3421 は、I2C シリアルインターフェースを備え

ている低電力、18 ビットデルタ - シグマ A/D コンバー

タです。このデバイスにはオンボード電圧リファレンス（2.048V）、プログラマブルゲインアンプ（PGA）、内部オシレータが内蔵されています。コンフィギュレーションレジスタビットを設定することで、12ビット、14 ビット、16 ビット、または 18 ビットの変

換を選択できます。このデバイスは、連続変換モードまたはワンショット変換モードで動作させることができます。連続変換モードでは、入力を連続して変換します。ワンショット変換モードでは、入力を一括変換した後、新たな変換コマンドを受け取るまで低電力のスタンバイモード状態になります。スタンバイモー

ド時の消費電流は 1 µA　（typ.）以下です。

4.2 パワーオンリセット (POR)このデバイスには動作時の電源電圧（VDD）を監視す

るパワーオンリセット（POR）回路が内蔵されていま

す。この POR 回路により、システムのパワーアップ /パワーダウン時にデバイスのスタートアップが確実に行えます。POR 回路はヒステリシス特性とタイマーが

組み込まれており、電源のリップルやノイズ耐性が強化されています。さらに過渡耐性を得るためには、0.1 µF のデカップリングコンデンサを VDD ピンにで

きるだけ近づけて取り付けて下さい。スレッショルド電圧は 2.2V（約 ± 5% の許容差）に

設定します。電源電圧がこのスレッショルドより低下すると、デバイスはリセット状態になります。ヒステリシスの typ. 値は約 200 mV です。

POR 回路は低電力スタンバイモード間は停止しま

す。電源の投入後、変換を開始するには遅延時間（約

300 µs）が必要です。この遅延時間中に内部アナログ

回路はすべて安定状態になり、最初の変換が行われます。図 4-1 に代表的なスタートアップ状態におけるパ

ワーアップ / パワーダウンイベントの条件を示しま

す。デバイスは、電源投入後に自動的にリセットされ、コンフィギュレーションビットがデフォルト設定に

セットされます。デフォルトのコンフィギュレーションビット状態は PGA ゲインが 1 V/V、変換速度が連

続変換モードで 240 Hz です。デバイスは I2C 「一括

呼び出しリセット」コマンドを受け取ると、パワーオ

ンリセット時と同じ内部リセットを実行します。

図 4-1: POR 動作

4.3 内部電圧リファレンスこのデバイスにはオンボードの 2.048V 電圧リファレ

ンスが内蔵されています。このリファレンス電圧はデバイス内でのみ使用され、直接測定できません。リファレンス電圧の各特性値は、本デバイスのゲインおよびドリフトの特性値に含まれているため、オンボードリファレンスに限定した特性値はありません。

4.4 アナログ入力チャネル

差動アナログ入力チャネルは、スイッチトキャパシタ

を使用した構造になっています。変換処理は、内部サンプリングコンデンサ（3.2 pF）を充放電して行われ

ます。入力サンプリングコンデンサを充放電すると、

VIN+ と VIN- の各入力ピンにダイナミック入力電流が

生成され、この入力電流は内部サンプリングコンデン

サと内部周波数に反比例します。この電流は差動入力電圧の関数にもなります。コモンモード電圧と入力電

圧の範囲を設定する際には、入力リミット値が項 1.0 電気的特性で規定されている範囲を超えないように注意して下さい。

4.5 デジタル出力コード

MCP3421 で生成されるデジタル出力コードは、PGAゲイン、入力信号、内部リファレンス電圧の関数になります。特定の設定では、デジタル出力コードは 2 つのアナログ入力間の電圧差に比例します。出力データは 2 進数の 2 の補数形式です。このコード

方式を用いると、MSB を符号インジケータと見なすこ

とができます。MSB の論理値が“0”のときには正の

値を示します。MSB の論理値が“1”のときには負の

値を示します。以下は、出力コードの一例です。(a) 負のフルスケール入力電圧 : 100...000(b) ゼロ差動入力電圧 : 000...000 (c) 正のフルスケール入力電圧 : 011...111. MSB は常にシリアルポートを介して最初に転送され

ます。各変換用のデータビット数は、変換モードの選

択に応じて 18 ビット、16 ビット、14 ビット、または

12 ビットになります。

VDD

2.2V2.0V

300 µS

リセットスタート通常動作リセット時間

アップ


MCP3421
入力電圧が最大入力範囲を超えた場合、出力コードのロールオーバーは行われません。この場合、出力コードは +(VREF -　1 LSB) 以上の全電圧に対して
0111...11 に固定され、-VREF 以下の電圧に対して

1000...00 に固定されます。表 4-2 に、18 ビット変

換モードにおける様々な入力レベルに対応した出力コードの一例を示します。表 4-3 に、データレートオプションごとに最小コードと最大コードの一例を示します。出力コードは次式から求めます。

EQUATION 4-1:

出力コードの LSB は次式から求めます。

EQUATION 4-2:

表 4-1: 各種ビット変換モードの LSB サイズ

表 4-2: 18 ビット出力コードの例

表 4-3: 最小 / 最大コード

4.6 セルフキャリブレーション

デバイスは、変換ごとにオフセットとゲインのセルフ

キャリブレーションを実行します。このセルフキャリ

ブレーションにより、各変換時の温度変化や電源変動に対して信頼性の高い変換結果が得られます。

4.7 入力インピーダンス

MCP3421 は 3.2 pF のサンプリングキャパシタを用

いてスイッチトキャパシタからなる入力段を使用し

ます。このコンデンサの切り換え（充放電）は、オンボードクロックで生成されるサンプリング周波数

レートで行われます。差動モードおよびコモンモード

のインピーダンスは両方とも PGA 設定に応じて異な

ります。通常モード動作時の代表的な差動入力インピーダンスは、次式から求めます。

サンプリングコンデンサは変換処理中に入力ピンに

のみ切り換えられるため、上記の入力インピーダンスは変換中に限り有効です。低電力スタンバイモードで

は、上記の入力ピンインピーダンスは無効です。その

ため、ESD ダイオードに起因するリーク電流だけが入

力ピンに現れます。入力ピンに外付け回路が接続されていると、測定精度が信号ソースの影響を受けやすくなります。ソースインピーダンスは内部インピーダンスに付加され、内部サンプリングコンデンサの充電時間に直接影響しま

す。したがって、入力ピンに大きなソースインピーダ

ンスが接続されると、オフセット、ゲイン、積分非直線性（INL）など、システム性能に関するエラーが大

きくなる可能性があります。理想的にはソースイン

ピーダンスをゼロにすべきです。この場合、数十オームの閉ループ出力インピーダンスのオペアンプを使用して行えます。

ビット分解能 LSB (V)

12 ビット 1 mV

14 ビット 250 µV

16 ビット 62.5 µV

18 ビット 15.625 µV

入力電圧 (V) デジタルコード

≥ VREF 011111111111111111

VREF - 1 LSB 011111111111111111

2 LSB 000000000000000010

1 LSB 000000000000000001

0 000000000000000000

-1 LSB 111111111111111111

-2 LSB 111111111111111110

- VREF 100000000000000000

< -VREF 100000000000000000

Output Code Max Code 1+( )VIN+ VIN- –( )

2.048V----------------------------------------×=

LSB 2 2.048V×

2 N--------------------------=

ここで： N = ビット数

ビット数データレート

最小コード

最大コード

12 240 SPS -2048 204714 60 SPS -8192 819116 15 SPS -32768 3276718 3.75 SPS -131072 131071

注意 : 最大 n ビットコード = 2n-1 - 1最小 n ビットコード = -1 x 2n-1

ZIN(F) = 2.25 MΩ/PGA


MCP3421

4.8 エイリアス / アンチエイリアスフィルタ

サンプルレートの半分以上の周波数で経時変化する

信号成分が入力信号に含まれていると、エイリアシングが生じます。エイリアシング状態では、デバイスから意図しない出力コードが出力されることがあります。電気的なノイズ環境で動作するアプリケーションの場合、経時変化する信号ノイズや高周波妨害成分が入力信号に加わりやすくなり、エイリアシングの原因となります。MCP3421 デバイスは 1 次 sinc フィルタ

を内蔵していますが、このフィルタの応答特性では全てのエイリアシング信号成分を十分に減衰させることはできません。エイリアシングを回避するには、通常、外部エイリアシングフィルタを使用し、このフィルタ

は単純な RC ローパスフィルタで作成します。ローパ

スフィルタは高周波ノイズ成分を除去し、帯域制限入

力信号を MCP3421 の入力ピンに送ります。


MCP3421

5.0 MCP3421 デバイスの使用方法

5.1 動作モード

本デバイスを使用するには、まずデバイスのコンフィギュレーションレジスタを設定し、その変換データを

シリアル I2C のインターフェースコマンドを用いて

読み出します。 MCP3421 デバイスは、(a) 連続変換

モード、または (b) ワンショット変換（シングル変換）

モードの 2 種類のモードで動作します。動作モードの

選択は、コンフィギュレーションレジスタの O/C ビッ

トをセットして行います。詳細は、項 5.2 コンフィギュ

レーションレジスタを参照して下さい。

5.1.1 連続変換モード（O/C ビット = 1）MCP3421 デバイスは、O/C ビットが論理 'high' にセッ

トされると連続変換を開始します。変換結果は、変換終了後に出力データレジスタに置かれます。この後、

デバイスは直ちに別の変換を開始し、その最新データで出力データレジスタを上書きします。

また、変換が完了したときには、データレディフラ

グもクリア（RDY ビット = 0）されます。最新の変換

結果がマスター側で読み取られた場合、このレディフラグビットがセット（RDY ビット = 1）されます。

5.1.2 ワンショット変換モード

（O/C ビット = 0）

ワンショット変換（シングル変換）モードが選択されると、デバイスは変換を開始し、出力データレジスタ

を更新し、データレディフラグをクリア（RDY = 0）した後、低電力スタンバイモードに入ります。デバイスは、RDY = 1による新しいライトコマンドを受け取

ると、新しいワンショット変換を再び開始します。このワンショット変換モードは低電力動作アプリケーションに適しています。低電流スタンバイモードの間、デバイスの消費電流は 1 µA（typ. 値）以下です。例え

ば、ワンショット変換モードで 18 ビットの変換デー

タを 1 秒ごとに収集する場合、動作電流全体の約 1/4を消費するだけです。この例では、3V 電源の 18 ビッ

ト変換モードで毎秒 1 回の変換（1 SPS）を行う場合、

デバイスは約 37 µA（約 140 µA/3.75 SPS）を消費し

ます。


MCP3421

5.2 コンフィギュレーションレジスタ

MCP3421 は PGA ゲイン、変換レート、変換モードを

選択するための 8 ビット幅のコンフィギュレーション

レジスタを備えています。このレジスタでデバイスの動作条件の変更やデバイス動作のステータスチェッ

クが可能です。デバイスの動作中に随時コンフィギュレーションバイトを書き換えることもできます。レジ

スタ 5-1 にコンフィギュレーションレジスタビット

を示します。

REGISTER 5-1: コンフィギュレーションレジスタ

R/W-1 R/W-0 R/W-0 R/W-1 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0

RDY C1 C0 O/C S1 S0 G1 G0

ビット 7 ビット 0

Legend:

R = 読み出し可 W = 書き込み可 U = 未実装、読み出し時 '0'

-n = POR 時の値 1 = セット 0 = クリア x = 不定

bit 7 RDY: レディビット

データレディフラグのビット。読み出しモードでは、このビットは新しい変換により出力レジスタが更新されたことを示します。ワンショット変換モードでは、このビットを 1 に書き込むと、新しい変換が開始します。リードコマンドによる RDY ビットの読み出し :1 = 出力レジスタは更新されていない0 = 出力レジスタは最新の変換データで更新されている

ライトコマンドによる RDY ビットの書き込み :連続変換モード : 影響なしワンショット変換モード :1 = 新しい変換を開始0 = 影響なし

bit 6-5 C1-C0: チャネル選択ビット

これらはチャネル選択ビットですが、MCP3421 デバイスでは使用されません。

bit 4 O/C: 変換モードビット

1 = 連続変換モードこのビットを選択すると、デバイスはパワーオンリセット（POR）後にデータ変換を連続して実行します。

0 = ワンショット変換モードデバイスは、1 回の変換を行った後、別のリード / ライトコマンドを受け取るまで低電力スタンバイモードに入ります。

bit 3-2 S1-S0: サンプルレート選択ビット

00 = 240 SPS （12 ビット） 01 = 60 SPS （14 ビット） 10 = 15 SPS （16 ビット） 11 = 3.75 SPS （18 ビット）

bit 1-0 G1-G0: PGA ゲインセレクタビット

00 = 1 V/V 01 = 2 V/V 10 = 4 V/V 11 = 8 V/V


MCP3421
読み出しモードでは、コンフィギュレーションバイト
の RDY ビットは以下の変換状態を示します。(a) RDY= 1 は、読み出されたデータバイトが前の変換から更

新されていないことを示します。(b) RDY = 0 は、読

み出されたデータバイトが更新されていることを示

します。コンフィギュレーションバイトが最初の読み出し後

に（例えば 18 ビット変換モードで 5 番目のバイトの

後に）連続してクロックに同期して繰り返し読み出されると、デバイスで新しい変換データの準備が完了しているかどうかが RDY ビットの状態で示されます。

図 5-2 を参照して下さい。例えば、RDY = 0 は新しい

変換データの読み出し準備が完了していることを示します。この場合、ストップビットを送信して現在実行

中のリード動作を終了し、新しいリードコマンドを送

信して更新された変換データを読み取ることができます。変換データの読み出しについては、図 5-2 およ

び 5-3 を参照して下さい。随時、コンフィギュレーショ

ンバイトを新しい設定のために再書き込みすること

ができます。表 5-1 および 5-2 にコンフィギュレー

ションビットの動作例を示します。

5.3 I2C シリアル通信

MCP3421 デバイスは、シリアル I2C (Inter-IntegratedCircuit) インターフェースを介して Standard (100kbps)、Fast (400 kbps)、High Speed (3.4 Mbps) の各

モードでマスター（マイクロコントローラ）と通信し

ます。シリアル I2C は双方向 2 線式のデータバス通信

プロトコルでオープンドレインの SCL ラインと SDAラインを使用します。 MCP3421 はスレーブとしてのみ呼び出すことができ

ます。呼び出された後、コンフィギュレーションビッ

トの受信または最新変換結果の送信が行えます。シリアルクロックピン（SCL）は入力専用で、シリアル

データピン（SDA）は双方向に対応しています。図 6-1 にハードウェア接続図を示します。

マスターは START ビットを送信して通信を開始し、

STOP ビットを送信して通信を終了します。STARTビット後の最初のバイトは常にデバイスのアドレス

バイトになり、このアドレスバイトはデバイスコー

ド、アドレスビット、R/W ビットで構成されます。

MCP3421 デバイスのデバイスコードは 1101 です。

アドレスビット (A2, A1, A0) は、工場出荷時にあらか

じめプログラミングされます。通常、これらのアドレスビットの構成はデバイスの発注時に顧客側が指定

します。3 個のアドレスビットは、顧客によって指定

されていない場合、工場で 000 にプログラミングされ

ます。図 5-1 に MCP3421 アドレスバイトの詳細を示

します。低電力スタンバイモード時、SDA ピンと SCL ピンは

フロート状態になります。

I2C バス特性の詳細は、項 5.6 I2C バス特性に記載されて

います。

5.3.1 デバイスアドレッシング

START 状態に続き、マスターデバイスからアドレス

バイトを最初に受信します。MCP3421 デバイスコー

ドは 1101です。このデバイスコードの後に 3 個のア

ドレスビット (A2, A1, A0) が続き、これらのビットは

工場出荷時にプログラミングされます。これらの 3 個のアドレスビットを使用し、同じデータバスライン

に MCP3421 デバイスを最大 8 台まで接続可能です。

マスターデバイスによる変換データの読み出し、また

はコンフィギュレーションレジスタへの書き込みは、

(R/W) ビットで指定します。(R/W) ビットがセットさ

れている場合（読み出しモード）、MCP3421 は次のク

ロックで変換データを出力します。(R/W) ビットがク

リアされている場合（書き込みモード）、MCP3421 は次のクロックでコンフィギュレーションバイトを待

ちます。MCP3421 は正しいアドレスバイトを受け取

ると、R/W ビットの後に肯定応答（ACK）ビットを出

力します。図 5-1 に MCP3421 のアドレスバイトを示

します。デバイスの読み出し / 書き込み動作について

は、図 5-2 および 5-3 を参照して下さい。

表 5-1: 書き込み用コンフィギュレーションビット

R/W O/C RDY 動作

0 0 0 他のビットが全て同じ状態になっている場合は影響なく、動作は直前の設定で続行

0 0 1 ワンショット変換を開始

0 1 0 連続変換を開始

0 1 1 連続変換を開始

表 5-2: 読み出し用コンフィギュレーションビット

R/W O/C RDY 動作

1 0 0 ワンショット変換モードの新しい変換データが読み出されたことを示し、RDY ビットは新しいライトコマンドでセットされるまで Low 状態

1 0 1 ワンショット変換が実行中で変換データは更新されておらず、RDY ビットは High 状態

1 1 0 連続変換モードの新しい変換データが読み出されたことを示し、この呼び出し後に RDY ビットは High に遷移

1 1 1 連続変換モードの変換データが読み出されたことを示し、最新変換データの準備が未完了、新しい変換が完了するまで RDY ビットは High 状態


MCP3421

図 5-1: MCP3421 アドレスバイト

5.3.2 デバイスからのデータ読み出し

マスター側がリードコマンドを送信（R/W = 1）する

と、MCP3421 はアドレスバイトの後に変換データバイトとコンフィギュレーションバイトを出力します。

各バイトは 8 ビットと 1 個の肯定応答（ACK）ビット

で構成されます。アドレスバイトの後の ACK ビット

は MCP3421 から発行され、各変換データバイトの

ACK ビットはマスター側から発行されます。

デバイスが 18 ビット変換モードに設定されている

と、デバイスから 3 データバイトが出力され、その後

に 1 コンフィギュレーションバイトが続きます。第 1データバイトに含まれる最初の 7 データビットは、

変換データの MSB（最上位ビット）を表します。最初

の 6 データビットは無視できるため、7 番目のデータ

ビット (D17) を変換データの MSB とみなすことがで

きます。第 3 データバイトの LSB（最下位ビット）は

変換データの LSB (D0) を表します。

デバイスが 12 ビット、14 ビット、または 16 ビット

モードに設定されている場合、デバイスから 2 データ

バイトが出力され、その後に 1 コンフィギュレーショ

ンバイトが続きます。16 ビット変換モードでは、第

1 データバイトの MSB は変換データの MSB (D15) を表します。14 ビット変換モードでは、第 1 データバイトに含まれる最初の 2 ビット（変換データの MSB）を無視できます。その 3 番目のビット (D13) は変換

データの MSB を表します。12 ビット変換モードでは、

最初の 4 ビット（変換データの MSB）を無視でき、第

1 データバイトの 5 番目のビット (D11) は変換データ

の MSB を表します。表 5-3 に各変換モードにおける

変換データ出力の一例を示します。コンフィギュレーションバイトは出力データバイト

の後に続きます。デバイスは、否定応答（NAK）、ま

たはリピート START / STOP ビットを受信するまで、

SCL パルスを受信している間だけコンフィギュレー

ションバイトを出力します。コンフィギュレーション

バイトを読み出す必要はありませんが、コンフィギュレーションバイトを読み出せば RDY ビットの状態を

チェックし、受信したばかりのデータバイトが更新済

みの変換データであるかどうかを確認できます。RDYビットステータスをチェックするには、クロック

（SCL）信号を連続して送信し、コンフィギュレーショ

ンバイトの読み出しを繰り返して下さい。

図 5-2 および 5-3 に読み出しのタイミング図を示しま

す。

5.3.3 デバイスへのコンフィギュレーションバイトの書き込み

マスター側が Low レベルの R/W ビット（R/W = 0）を含むアドレスバイトを送信すると、MCP3421 はその

アドレスに続く 1 個のコンフィギュレーションバイ

トを待ちます。この 2 番目のバイトの後に送られたバ

イトは全て無視されます。デバイスの動作モードは、これらのコンフィギュレーションレジスタビットを

書き込んで変更できます。デバイスは、新しいコンフィギュレーション設定とともにライトコマンドを受け取った場合、新しい変換を

直ちに開始し変換データを更新します。

START ビット Read/Write ビット

アドレスバイト

R/W ACK

1 1 0 1 X X X

デバイスコードアドレスビット 1アドレス

ACK ビット

アドレス

1 顧客の指定により、工場でプログラミング。

* 顧客による指定がない場合、000 にプログラミング。

表 5-3: 各変換モードにおける変換データの出力例

変換モード変換データの出力

18 ビット MMMMMMMD16（第１データバイト） - D15 ～ D8（第 2 データバイト） - D7 ～ D0（第 3 データバイト） - コンフィギュレーションバイト

16 ビット MD14 ～ D8（第１データバイト） - D7 ～ D0（第 2 データバイト） - コンフィギュレーションバイト

14 ビット MMMD12 ～ D8（第１データバイト） - D7 ～ D0（第 2 データバイト） - コンフィギュレーションバイト

12 ビット MMMMMD10D9D8（第１データバイト） - D7 ～ D0（第 2 データバイト） - コンフィギュレーションバイト

注意 : M はデータバイトの MSB を表します。


MCP3421

図 5-2: MCP3421 からの読み出しタイミング図（18 ビットモード）

91

91

91

91

91

91

11

01

A2

A1

A0D

RD

YO

/CAC

K b

yM

CP

3421

7

R/W

マスタ

ー側か

らの

D17（

MSB

）の

繰り

返し

第 2

バイ

ト上

位デ

ータ

バイ

ト

（1 番

から

6 番

まで

のク

ロッ

クの

　

ACK

by

Mas

ter

ACK

by

Mas

ter

AC

K by

Mas

ter

ACK

byM

aste

r

17D 16

D 15D 14

D 13D 12

D 11D 10

D 9D 8

D 7D 6

D 5D 4

D 3D 2

D 1D 0

C 1C 0

S 1S 0

G 1G 0

第 1

バイ

トM

CP

3421

アド

レス

バイ

ト第

3 バ

イト

中間

データ

バイ

ト第

4 バ

イト

下位デ

ータ

バイ

ト

第 5

バイ

トコ

ンフィ

ギュレ

ーショ

ンバ

イト

（オ

プシ

ョン）

C 1C 0

S 1S 0

G 1G 0

マスタ

ー側か

らの

NA

KM

aste

r

マス

ター

側か

らの

STO

P ビ

ット

Mas

ter

（オプ

ション

）

N 番

目のリ

ピート

バイ

トコ

ンフ

ィギュ

レーシ

ョン

バイ

ト

注意

: M

CP3

421 デバイス

コードは

1101。

アドレス

ビット

A2 ～

A0 は、顧客からコードの指定がなければ、

工場で

000

にプ

ログラ

ミング

されま

す。

STO

P ビ

ットまたは

NAK

ビットは読み出し中でも任意に発行できます。

第 2

バイトの

1 番

から

6 番

までのク

ロックにおける各データ

ビットは、リピート

MS

B で

あるため無視できます。

SCL

SDA

RD

YO

/C

STA

RT ビ

ット

デー

タは

無視

でき

ます

）


MCP3421

図 5-3: MCP3421 からの読み出しタイミング図（12 ビット～ 18 ビットモード）

11

01

A2A1

A0

AC

K b

yM

CP

3421

マスタ

ー側か

らの

STA

RT ビ

ット

Mas

ter

第 2

バイ

ト中

間デ

ータ

バイ

ト

AC

K by

Mas

ter

ACK

by

Mas

ter

AC

K b

yM

aste

r

D 15D 14

D 13D 12

D 11D 10

D 9D 8

D 7D 6

D 5D 4

D 3D 2

D 1D 0

C 1C 0

S 1S 0

G 1G 0

第 1

バイ

トM

CP

3421

アド

レス

バイ

ト第

3 バ

イト

下位

データ

バイ

ト第

4 バ

イト

コンフ

ィギュ

レーシ

ョン

バイ

ト

（オプ

ション

）

C 1C 0

S 1S 0

G 1G 0

マス

ター側

からの

NA

KM

aste

rマ

スタ

ー側か

らの

STO

P ビ

ット

Mas

ter

（オプ

ション

）

N 番

目のリ

ピート

バイ

トコ

ンフ

ィギュ

レーシ

ョン

バイ

ト

注意

: M

CP3

421 デバイス

コードは

1101。

アドレス

ビット

A2 ～

A0 は、顧客からコードの指定がなければ、工場で

000

にプログ

ラミ

ングさ

れます

。

STO

P ビ

ットまたは

NA

K ビ

ットは読み出し中でも任意に発行でき

ます。

14 ビット

モードでは、

D15

および

D14

ビットはリピート

MS

B で


12 ビット

モードでは、

D15

～ D

14 ビ

ットはリピート

MS

B で


91

99

19

19

1

SC

L

SD

A

91

RD

YO

/CR

/W

RD

YO

/C


MCP3421

図 5-4: MCP3421 への書き込みタイミング図

5.4 一括呼び出し

MCP3421 は一括呼び出しアドレス（第 1 バイトが

0x00）にアクノレッジ（肯定応答）を返します。一括

呼び出しの意味は、常に第 2 バイトで指定されます。

図 5-5参照。MCP3421 は以下の一括呼び出しをサポー

トしています。

5.4.1 一括呼び出しリセット

一括呼び出しリセットは第 2 バイトが 00000110(06h) のときに行われます。このバイトのアクノリッ

ジ時に、デバイスは現行の変換を中止し、パワーオンリセット（POR）と同様の内部リセットを実行します。

5.4.2 一括呼び出し変換

一括呼び出し変換は第 2 バイトが 00001000 (08h). のときに行われます。バス上の全デバイスは同時に変換を開始します。MCP3421 デバイスでは、コンフィギュ

レーションがワンショット変換モードにセットされ、シングル変換が行われます。この一括呼び出しにより、PGA およびデータレートの設定は変更されません。

図 5-5: 一括呼び出しアドレスのフォーマット

一括呼び出し、あるいはその他の I2C モードの詳細に

ついては、Phillips I2C 仕様を参照して下さい。

91 91

マスター側からの

1 1 0 1 A2 A1 A0

R/W ACK byMCP3421

RDY

C1 C0

O/C

S1 S0 G1 G0

第 1 バイト：

第 2 バイト Master

ACK byMCP3421

ライトコマンドによるコンフィギュレーションバイト

マスター側からの START ビットMaster

注意 : - STOP ビットは書き込み中でも任意に発行できます。- MCP3421 デバイスコードは 1101。- アドレスビット A2 ～ A0 は、顧客からコードの指定がなければ、工場で 000 にプログラミングされます。

SCL

SDA

MCP3421 アドレスバイト

STOP ビット

注意 : I2C 仕様では第 2 バイトに 00000000 (00h)を使用できません。

LSB

第 1 バイト

ACK

X0 0 0 0 0 0 0 0 A AX X X X X X X

（一括呼び出しアドレス）第 2 バイト

ACK


MCP3421

5.5 High-Speed (HS) モード

I2C 仕様では、高速モードのデバイスを High Speedモードで動作させるために、そのデバイスをアクティ

ブにする必要があります。これは、START ビットに

続いて 00001XXX の特別なアドレスバイトを送信し

て行われます。XXX は High-Speed (HS) モードマス

ターに固有のビットを表します。このバイトは High-Speed (HS) Master Mode Code (HSMMC) と呼ばれま

す。 MCP3421 デバイスは、このバイトを認識しません

が、このコードを受信すると、MCP3421 は自身の HSモードフィルタを切り換え、SDA と SCL 上で最大 3.4MHz のクロックレートで通信を行います。デバイス

は次の STOP 条件で HS モードから抜けます。

HS モード、あるいはその他の I2C モードの詳細につ

いては、Phillips I2C 仕様を参照して下さい。

5.6 I2C バス特性

I2C 仕様は以下のバスプロトコルを定義しています。

• データ転送はバスがビジーでないときにのみ開始される。

• データ転送中、クロックラインが HIGH のとき、データラインは常に安定状態にあること。クロックラインが HIGH のときにデータラインが変化すると、START 条件または STOP 条件として解釈されます。

したがって、図 5-6 に基づき、以下のバス条件が規定

されています。

5.6.1 BUS NOT BUSY (A)データラインとクロックラインは両方とも HIGH の状態になります。

5.6.2 START DATA TRANSFER (B)クロック（SCL）が HIGH になっているときに SDA ラインが HIGH から LOW に遷移すると、START 条件に

なります。全てのコマンドは START 条件の後に続か

なければなりません。

5.6.3 STOP DATA TRANSFER (C)クロック（SCL）が HIGH になっているときに SDA ラインが LOW から HIGH に遷移すると、STOP 条件に

なります。全ての動作は STOP 条件で終了します。

5.6.4 DATA VALID (D)START 条件の後、クロック信号が HIGH になってい

る期間中にデータラインが安定している場合、データ

ラインのデータは有効とみなされます。データラインのデータ変更はクロック信号が LOW のときに行う必要があります。データビット当たり 1 個のクロックパルスが生成されます。

各データ転送は、START 条件で開始し、STOP 条件

で停止します。

5.6.5 アクノリッジ

マスター（マイクロコントローラ）とスレーブ（MCP3421）は、バイトごとに通信用ハンドシェーク

としてアクノリッジ・パルスを使用します。アクノリッジパルスには、各バイトの 9 番目のクロックパルス

が使用されます。この場合、9 番目のクロックパルス

の間、SDA ラインを LOW に下げてアクノリッジを返

します。クロックパルスは常にマスター（マイクロコ

ントローラ）で生成され、アクノリッジはバイトの受信側デバイスから発行されます（注：送信側デバイスはアクノリッジパルスの間に SDA ラインを解放

（HIGH）しなければなりません。例えば、スレーブ

（MCP3421）は各受信バイトが終了するたびにアクノ

リッジを返し（SDA ラインを LOW）、マスター（マイ

クロコントローラ）はスレーブからのデータを読み出したときにアクノリッジを返します）。 MCP3421 は、呼び出されたときに、各バイトを正常

に受信した後にアクノリッジを生成します。マスター

デバイス（マイクロコントローラ）は、MCP3421（ス

レーブ）からのアクノリッジに合わせて特別なクロックパルス（各バイトの 9 番目のパルス）を生成する必

要があります。MCP3421（スレーブ）は、アクノリッジクロックパルスが HIGH のときに SDA ラインが LOW に保持さ

れるように、アクノリッジクロックパルスの間、SDAラインを下げます。読み出し時、マスター（マイクロコントローラ）は

MCP3421 からクロック出力された最終バイトでアク

ノリッジビットを生成しないという方法で、実行中の

読み出し動作を終了することができます。このとき、MCP3421 は SDA ラインを解放し、マスター（マイク

ロコントローラ）が STOP 条件、またはリピート

START 条件を生成できるようにします。

図 5-6: シリアルバス上のデータ転送シーケンス

SCL

SDA

(A) (B) (D) (D) (A)(C)

STARTCONDITION

有効なアドレス

変更可能なデータ

STOPCONDITIONまたはアクノリッジ


MCP3421

表 5-4: I2C シリアルタイミング仕様

電気的仕様：特に示されていない限り、全てのリミット値は TA = -40 ～ +85 、VDD = +2.7V / +3.3V / +5.0V、VSS = 0V、VIN+ = VIN- = VREF/2、Cb = 135 pF で適用。


Standard モード

クロック周波数 fSCL 0 - 100 kHz

Clock High 時間 THIGH 4000 - - ns

Clock Low 時間 TLOW 4700 - - ns

SDA および SCL 立ち上がり

時間（注 1）TR - - 1000 ns VIL ～ VIH

SDA および SCL 立ち下がり

時間（注 1）TF - - 300 ns VIH ～ VIL

START 条件保持時間 THD:STA 4000 - - ns この周期後に最初のクロックパルスが生成される

リピート START 条件セット

アップ時間

TSU:STA 4700 - - ns リピート START 条件にのみ関連

データ入力保持時間（注 3） THD:DAT 0 - 3450 ns

データ入力セットアップ時間 TSU:DAT 250 - - ns

STOP 条件セットアップ時間 TSU:STO 4000 - - ns

STOP 条件保持時間 THD:STD 4000 - - ns

クロックから出力有効までの

時間（注 2 および 3）TAA 0 - 3450 ns

バスフリー時間 TBUF 4700 - - ns START および STOP 条件の間隔 Fast モード

クロック周波数 TSCL 0 - 400 kHz

Clock High 時間 THIGH 600 - - ns

Clock Low 時間 TLOW 1300 - - ns

SDA および SCL 立ち上がり時

間（注 1）TR 20 + 0.1Cb - 300 ns VIL ～ VIH

SDA および SCL 立ち下がり時

間（注 1）TF 20 + 0.1Cb - 300 ns VIH ～ VIL



アップ時間


データ入力保持時間（注 4） THD:DAT 0 - 900 ns




クロックから出力有効までの時

間（注 2 および 3）TAA 0 - 900 ns

バスフリー時間 TBUF 1300 - - ns START および STOP 条件の間隔入力フィルタスパイク抑制( 注 5)

TSP 0 - 50 ns SDA および SCL ピン

注意 1: このパラメータはサンプリング間隔で任意抽出し、テストされています。

2: この仕様は I2C 仕様に含まれませんが、I2C 仕様における「データ保持時間」（THD:DAT）と同等です。本データシートの仕様では、「データ入力保持時間」（THD:DAT）および「クロックから出力有効までの時間」(TAA) を用い、I2C 仕様の「データ保持時間」がより正確に定義されています。

3: このパラメータの時間が短すぎる場合、バスライン上の他のデバイスに対して意図しない START 条件または STOP 条件が生成されることがあります。このパラメータの時間が長すぎる場合、「Clock Low 時間」（TLOW）が影響を受けることがあります。

4: このパラメータの時間は tSP よりも長くなければなりません。このパラメータが長すぎる場合、「データ入力セットアップ時間」（TSU:DAT）または「Clock Low 時間」（TLOW）が影響を受けることがあります。

5: このパラメータはサンプリング間隔で任意抽出し、テストされています。このパラメータは Standard モードで使用できません。


MCP3421

High Speed （HS）モード

クロック周波数 fSCL 0 - 3.41.7

MHzMHz

Cb = 100 pFCb = 400 pF

Clock High 時間 THIGH 60120

- - nsns

Cb = 100 pFCb = 400 pF

Clock Low 時間 TLOW 160320

- - ns Cb = 100 pFCb = 400 pF

SCL 立ち上がり時間（注 1） TR - - 4080

ns VIL ～ VIH、Cb=100 pFCb = 400 pF

SCL 立ち下がり時間（注 1） TF - - 4080

ns VIH ～ VIL、Cb=100 pFCb = 400 pF

SDA 立ち上がり時間（注 1） TR: DAT - - 80160

ns VIL ～ VIH、Cb=100 pFCb = 400 pF

SDA 立ち下がり時間（注 1） TF: DATA - - 80160

ns VIH ～ VIL、Cb=100 pFCb = 400 pF



アップ時間


データ入力保持時間（注 4） THD:DAT 00

- 70150

ns Cb = 100 pFCb = 400 pF




クロックから出力有効までの時

間（注 2 および 3）

TAA - - 70150

ns Cb = 100 pFCb = 400 pF

バスフリー時間 TBUF 160 - - ns START および STOP 条件の間隔

入力フィルタスパイク抑制

（注 5） TSP 0 - 10 ns SDA および SCL ピン

表 5-4: I2C シリアルタイミング仕様 ( つづき )

電気的仕様：特に示されていない限り、全てのリミット値は TA = -40 ～ +85 、VDD = +2.7V / +3.3V / +5.0V、VSS = 0V、VIN+ = VIN- = VREF/2、Cb = 135 pF で適用。


注意 1: このパラメータはサンプリング間隔で任意抽出し、テストされています。

2: この仕様は I2C 仕様に含まれませんが、I2C 仕様における「データ保持時間」（THD:DAT）と同等です。本データシートの仕様では、「データ入力保持時間」（THD:DAT）および「クロックから出力有効までの時間」(TAA) を用い、I2C 仕様の「データ保持時間」がより正確に定義されています。

3: このパラメータの時間が短すぎる場合、バスライン上の他のデバイスに対して意図しない START 条件または STOP 条件が生成されることがあります。このパラメータの時間が長すぎる場合、「Clock Low 時間」（TLOW）が影響を受けることがあります。

4: このパラメータの時間は tSP よりも長くなければなりません。このパラメータが長すぎる場合、「データ入力セットアップ時間」（TSU:DAT）または「Clock Low 時間」（TLOW）が影響を受けることがあります。

5: このパラメータはサンプリング間隔で任意抽出し、テストされています。このパラメータは Standard モードで使用できません。


MCP3421

図 5-7: I2C バスタイミングデータ

TF

SCL

SDA

SDA出力

入力

TSU:STA

TSPTHD:STA

TLOW

THIGH

THD:DAT

TAA

TSU:DAT

TR

TSU:STO

TBUF


MCP3421

6.0 基本的なアプリケーション構成

MCP3421 デバイスは各種の高精度 A/D コンバータアプリケーションに使用できます。このデバイスは応用回路への極めて簡単な接続で動作します。以下の項ではデバイスの接続と応用例について説明します。

6.1 応用回路への接続

6.1.1 入力電圧範囲

完全差動入力信号は、VIN+ および VIN- の各入力ピンに

接続できます。この入力範囲は、絶対的にコモンモー

ド入力電圧の範囲（VSS - 0.3 ～ VDD + 0.3）内である

べきです。このリミット値を超えると、入力ピンのESD保護ダイオードに電流が流れ、入力リーク電流によるエラーが急増します。この電圧範囲内であれば、変換が開始する前に、差動入力 VIN（= VIN+ - VIN-）が増幅

されます。MCP3421 は入力ピンで負の入力電圧を受け

入れません。図 6-1 および 6-2 に差動入力シングエン

ド入力の代表的な接続例を示します。シングルエンド入力では、入力信号を入力ピンの片方に印加し（通常、VIN+ ピンに接続）、もう一方の入力ピン（通常、VIN-ピン）を接地します。シングルエンド構成の入力信号範囲は 0V ～ 2.048V です。全てのデバイス特性はシン

グルエンド構成に適用されますが、この構成では入力が正のハーフスケールでのみ有効となるため、1 ビッ

ト分の分解能が失われます。項 1.0 電気的特性を参照。

6.1.2 VDD ピンのバイパスキャパシタ

正確な測定を行うには、応用回路はクリーンな電源電圧を必要とし、MCP3421 デバイスに対するノイズ信

号を遮断する必要があります。図 6-1 に、VDD ライン

に並列接続した 2 個のバイパスキャパシタ（10 µF タンタルキャパシタ、および 0.1 µF セラミックキャパ

シタ）の使用例を示します。これらのキャパシタは

VDD ライン上の高周波ノイズを除去するのに役立ち、

デバイスが必要とするときに電源から余計な電流を瞬時に流し込むこともできます。これらのキャパシタは

VDD ピンにできるだけ近づけて取り付けて下さい（1インチ以内）。応用回路の電源がデジタル電源とアナログ電源に分かれている場合、MCP3421 の VDD と VSSをアナログプレーンに配置します。

6.1.3 プルアップ抵抗の使用による I2C バスへの接続

MCP3421 の SCL ピンと SDA ピンはオープンドレイ

ン構成になっています。これらのピンにはプルアップ抵抗が必要です（図 6-1 を参照）。プルアップ抵抗のサ

イズは、動作速度（Standard、Fast、および High Speed）と I2C バスラインの負荷容量に応じて異なります。プ

ルアップ抵抗の値が大きいほど消費電力が少なくてすみますが、バス上の信号遷移時間が長く（RC 時間定

数が高く）なるため、バスの動作速度が制限されることがあります。一方、プルアップ抵抗の値が小さいほ

ど消費電力が増えますが、高速の動作速度が得られます。バスラインが長いため、あるいはバスに接続され

ているデバイスの数が多いためにバス容量が高くなっている場合、小さなプルアップ抵抗で長い RC 時間定

数を補償する必要があります。プルアップ抵抗は通常、Standard および Fast モードの場合に 1 kΩ から 10 kΩの範囲のものを選択し、負荷容量の高い環境における

High Speed モードの場合に 1 kΩ 未満のものを選択し

ます。

図 6-1: 差動入力の典型的な接続例

図 6-2: シングルエンド入力の代表的な接続例

バスに接続されるデバイスの数は最大バス容量

400 pF のみに制限されます。バスの負荷容量はバスの

動作速度に影響します。例えば、最高バス動作速度は

400 pF のバス容量に対して 1.7 MHz、100 pF のバス

容量に対して 3.4 MHz です。図 6-3 に複数デバイスの

接続例を示します。

MCP3421

VIN+ VIN-

VDDVSS

1

23 4

5

6

SCL SDL 10 µF0.1 µFR R

入力信号 VDD VDD

MCU

注 :R はプルアップ抵抗

（マスター）に接続

MCP3421

VIN+ VIN-

VDDVSS

1

23 4

5

6


入力信号

VDD VDD

MCU

注 :R はプルアップ抵抗

（マスター）

に接続


MCP3421

図 6-3: I2C における複数デバイスの接続例

6.2 デバイス接続テスト

MCP3421 on the I2C バスラインに MCP3421 が接続

されているかどうかは、入力データの変換を行わずにテストすることができます。このテストは、リードコマンドまたはライトコマンドを送信した後に、MCP3421 からのアクノリッジ応答をチェックして行

います。ここでは、図 6-4 を用いた例を示します。

(a) アドレスバイトの R/W ビットを HIGH にセット (b) MCP3421 は ACK クロック期間中に SDA バスを

LOW に下げてアクノリッジを返した後、I2C マスター

に対して再びバスを解放 (c) マスター側から STOP ビットまたは START ビッ

トが送信され、I2C 通信が続行可能

図 6-4: I2C バス接続テスト

6.3 アプリケーション例

MCP3421 デバイスは幅広くセンサーおよびデータアクイジション用途で使用できます。図 6-5 に圧力測定

におけるブリッジセンサーのインターフェース接続

例を示します。

図 6-5: 圧力測定

この回路例では、センサーのフルスケール範囲は VDD/ 2 のコモンモード入力電圧で ±7.5 mV です。この精

度は 16 ビット ADC の前にアナログゲイン段を配置

した回路のものに相当します。図 6-6 に圧力測定におけるブリッジセンサーのイン

ターフェース接続例を示します。この例では 50 の温度範囲にわたり線形応答が得られ、サーミスタと直列に接続した標準の抵抗（許容差 1%）を用いて実現

できます。抵抗値は、目的の温度範囲の中間点でサーミスタ値と同じになるものを選択します。

図 6-6: 圧力測定

SDA SCL

(24LC01)

マイクロ

EEPROM

MCP3421

(TC74)

温度センサー

(PIC16F876)コントローラ

1 2 3 4 5 6 7 8 9SCL

SDA 1 1 0 1 A2 A1 A0 1

StartBit

アドレスバイト

アドレスデバイス R/W

STARTBIT

MCP3421

AC

K

応答

ビットビット

NPP301

MCP3421

VIN+ VIN-

VDDVSS

1

23 4

5

6


VDD VDD

MCU

VDD


10 kΩ抵抗

10 kΩサーミスタ

MCP3421

VIN+ VIN-

VDDVSS

1

23 4

5

6


VDD VDD

MCU

VDD



MCP3421

7.0 パッケージ情報

7.1 パッケージマーキング情報

凡例： XX...X 顧客固有情報

Y 年コード（暦年の最後の桁）

YY 年度コード（暦年の最後の 2 桁）

WW 週コード（1 月 1 日の週コードは 01)NNN 英数字のトレーサビリティコード

つや消し錫 (Sn) 用の鉛 (Pb) フリー JEDEC 表示

* 本パッケージは Pb フリー。Pb フリー JEDEC 表示 ( )

注： Microchip のパーツ番号を 1 行に記載しきれない場合は次の行に渡って記載

されるため、顧客固有情報用の文字数が制限されます。

3e

3e

25

13

64

6 ピン SOT-23

XXNN 25

13

64

例

CA25


MCP3421

6 ピンプラスチックスモールアウトライン（OT）（SOT-23）

1

DB

n

E

E1

L

c

β

φ

α

A2A

A1

p1

10501050βモールド抜き角　底面

10501050αモールド抜き角　上面

0.500.430.35.020.017.014Bリード幅

0.200.150.09.008.006.004cリード厚

10501050φ足角

0.550.450.35.022.018.014L足長

3.102.952.80.122.116.110D全長

1.751.631.50.069.064.059E1モールドパッケージ幅

3.002.802.60.118.110.102E全幅

0.150.080.00.006.003.000A1スタンドオフ

1.301.100.90.051.043.035A2モールドパッケージ厚

1.451.180.90.057.046.035A全高

1.90 BSC0.075 BSCp1外部リードピッチ

0.95 BSC0.038 BSCpピッチ

66nピン数

MAXNOMMINMAXNOMMIN寸法限界

ミリメートルインチ *単位

D と E1 の寸法はモールドのはみ出しや突出部を含みません。モールドのはみ出しや突出部は側面から 0.005"（0.127mm) 未満です。

注：

JEITA（旧 EIAJ）準拠： SC-74A

* 制御パラメータ

Drawing No. C04-120

BSC: 基本寸法。許容差のない理論的に正確な値 ASME Y14.5M 参照

2005 年 9 月 12 日改訂


MCP3421

APPENDIX A: 改訂履歴

リビジョン A (2006 年 8 月 )• 本文書の初版


MCP3421
NOTES:

MCP3421

製品識別システム

注文や資料請求、または価格や納期などの照会は、工場もしくは後述の営業所へお問い合わせ下さい。

デバイス : MCP3421T: シングルチャネル ΔΣ 型 A/D コンバータ（テープ & リール品）

アドレスオプション : XX A2 A1 A0

A0 * = 0 0 0

A1 = 0 0 1

A2 = 0 1 0

A3 = 0 1 1

A4 = 1 0 0

A5 = 1 0 1

A6 = 1 1 0

A7 = 1 1 1

* デフォルトオプション。その他のアドレスオプションについては Microchip 工場までお問い合わせ下さい。

温度範囲 : E = -40 ～ +125

パッケージ : OT = プラスチックスモールアウトライントランジスタ（SOT-23-6）、8 ピン

例 :a) MCP3421A0T-E/OT: SOT-23-6 パッケージ

パーツ番号 XXX

アドレス TemperatureRange

デバイス名

/XX

パッケージオプション


MCP3421
NOTE:

Microchip デバイスのコード保護機能に関する注記 :

• Microchip 製品は各製品独自の Microchip（以下、弊社）のデータシートに記載されている仕様を満たしています。

• 各製品ファミリは、所定の方法・通常の条件下で使用される限り、現在市販されている類似製品の中で最も安全なファミリの

ひとつであるといえます。

• コード保護機能に不正または不法にアクセスする行為は、弊社が知る限り、すべて弊社のデータシートに記載されている動

作仕様範囲外の方法で弊社製品を使用して行われます。通常、これらの行為は知的財産の侵害となります。

• 弊社はコードの完全性について懸念されるお客様をサポートしていく所存です。

• 弊社または他の半導体メーカーを問わず、コードのセキュリティを保証しておりません。コード保護機能は製品への ¢ 不正ア

クセス防止 £ を保証するものではありません。

コード保護機能は常に高度化し続けています。弊社では、弊社製品のコード保護機能を向上すべく不断の努力を重ねております。弊

社のコード保護機能を侵害する行為は、デジタルミレニアム著作権法（DMCA）に違反します。こうした行為によるソフトウェア

や著作権に関わる製品への不正使用があった場合、同法に基づき賠償請求を行う権利があります。

本書に記載されているデバイスアプリケーション等に関する

内容は、参考情報に過ぎず、常に最新版であるとは限りませ

ん。ご利用のアプリケーションが仕様を満たしているかどう

かについては、お客様の責任にてご確認願います。“弊社は明

示あるいは黙示、口頭あるいは書面、法定あるいはそれ以外

であるかを問わず、記載情報に関していかなる種類の説明あ

るいは保証を行わないものとし、これには条件、品質、性能、

商品性、あるいは特定目的への適合性に対する保証を行わな

いことを含みますが、それに限定されるものではありません。

弊社は、記載情報およびこの情報により生じる一切の責任も

負わないものとします。生命維持装置あるいは生命安全用途

に弊社製品を使用することはすべて購入者のリスクとし、ま

た購入者はこの使用により生じる一切の損害、クレーム、訴

訟、あるいは費用に関し、弊社が擁護・免責され、損害を受

けないことに同意するものとします。いかなる知的財産権の

下でも、暗黙的か明示的かを問わず、ライセンスの譲渡は認

められません。

© 2006 Microchip Technology Inc. Prelimina

商標

「Microchip」の名称と「M」のロゴ、Microchip ロゴ、

Accuron、dsPIC、KEELOQ、microID、MPLAB、PIC、

PICmicro、PICSTART、PRO MATE、PowerSmart、rfPIC、

及び SmartShunt は米国及びその他の国における Microchip Technology Incorporated の登録商標です。

AmpLab, FilterLab, Migratable Memory, MXDEV, MXLAB, SEEVAL, SmartSensor and The Embedded Control Solutions Company are registered trademarks of Microchip Technology Incorporated in the U.S.A.

Analog-for-the-Digital Age、Application Maestro、CodeGuard、dsPICDEM、dsPICDEM.net、dsPICworks、ECAN、ECONOMONITOR、FanSense、FlexROM、

fuzzyLAB、In-Circuit Serial Programming、ICSP、ICEPIC、Linear Active Thermistor、Mindi、MiWi、MPASM、

MPLIB、MPLINK、PICkit、PICDEM、PICDEM.net、PICLAB、PICtail、PowerCal、Powerlnfo、PowerMate、PowerTool、REAL ICE、rfLAB、rfPICDEM、Select Mode、Smart Serial、SmartTel、Total Endurance、UNI/O、

WiperLock、及び ZENA は、米国及びその他の国における Microchip Technology Incorporated の登録商標です。

SQTP は米国における Microchip Technology Incorporated のサービスマークです。

ここに記載されているその他の商標は、各企業が所有してい

ます。

© 2006, Microchip Technology Incorporated, Printed in the U.S.A., All Rights Reserved.

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ry DS22003A_JP- ページ 31

Microchip は、2003 年 10 月に同社の世界的な拠点である設計およびウエハ製造施設（アリゾナ州チャンドラーおよびテンペ、カリフォルニア州マウンテンビュー）において ISO/TS-16949:2002 品質システム認証を取得しました。Microchip の品質システムプロセスと手順は PICmicro 8 ビット MCU、KEELOQ コードホッピングデバイス、シリアル EEPROM、マイクロペリフェラル、不揮発性メモリおよびアナログ製品を対象にしています。さらに、開発システムの設計・製造における Microchip の品質システムは、ISO 9001:2000 の認証も取得しています。


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インド - プーナ

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日本 - 横浜

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韓国 - クミTel: 82-54-473-4301Fax: 82-54-473-4302

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マレーシア - ペナン

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台湾 - 台北Tel: 886-2-2500-6610 Fax: 886-2-2508-0102

タイ - バンコク

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ヨーロッパ

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Documents

I2C インターフェイスおよびオンボード リファレンス内蔵 18 … · © 2006 Microchip Technology Inc. Preliminary DS22003A_JP- ページ 1 MCP3421 特徴 •SOT-23-6パッケージの18

I2C インターフェイスおよびオンボードリファレンス内蔵 18 … · © 2006 Microchip Technology Inc. Preliminary DS22003A_JP- ページ 1 MCP3421 特徴 •SOT-23-6パッケージの18