Microchip公司的MCP3421与其他A／D转化器比较，特色首要表现在：全差分输入；18位分辨率；精细的接连自校准功用；可挑选3.75、15、60或240 sps采样速率进行转化；可作业在接连转化或单次转化方法，在单次转化后的闲暇期内主动进入待机方法，极大地减小了电流耗费；内部集成2.048 V±0.05％精度，且温度漂移仅为5ppm／℃的基准电压源；可编程增益扩大器（PGA）供给1／2／4／8倍增益，答应丈量极小的信号而且具有很高的分辨率；内部集成振荡器电路并供给I2C串行接口等。
1 MCP3421封装方法与结构
MCP3421是Microchip公司△-∑A／D转化器系列的一款18位分辨率器材，选用SOT23-6封装。图1为MCP342引脚分布图，各引脚的功用如表1所列。MCP342内部选用了Microchip专利的差分开关电容△-∑转化及数字滤波技能，专为需求高分辨率和低功耗的使用而规划。在这种使用中，空间和低功耗是规划的首要考虑要素。MCP3421可在2.7～5.5V单电源下电压作业，并耗费很低的电流。在VDD=3 V、单次转化、1 sps条件下，电流耗费仅为39μA（典型值）。其内部功用框图略–编者注。
2 MCP3421的作业原理
MCP3421为一个全差分、18位分辨率且具有自校对功用的△-∑A／D转化器，内部内部包含△-EA／D转化器、可编程增益扩大器（PGA）、时钟振荡器和I2C串行接口，以及2.048 V电压基准源5部分。MCP3421规划简略、极易装备，答应规划工程师经过最小装备取得准确的丈量成果。
2.1 △-∑A／D转化器
MCP3421△-∑A／D转化器包含一个差分开关电容△-∑调制器和一个数字滤波器。调制器丈量差分模仿输入电压（经内部PGA扩大），并将其与内部电压基准比较较。MCP3421内部集成了2.048 V电压基准。数字滤波器从调制器接收到高速数据流，经数字滤波器处理后输出一个数字代码。MCP3421输出的数字代码是PGA增益、输入信号和内部电压基准的函数。在固定装备下，输出数字代码与两个模仿输入引脚问的电压差成正比。输出代码限定在必定的数目规模内，该规模取决于代表输出码所需的位数，一起也与选用的转化速率有关，如表2所列。
MCP3421输出代码选用二进制补码的方法，最大的n位代码为2n-1，而最小的n位代码为-2n-1。MCP3421输出的一切代码均右对齐，而且经过符号扩展。不同转化方法下输出代码的格局如表3所列。
2.2 时钟振荡器
MCP3421内部包含时钟振荡器，该时钟电路驱动△-∑调制器和数字滤波器作业。用户可经过设置装备寄存器来挑选MCP3421的采样速率为3.75、15、60或240sps。MCP3421不能选用外部调制器输入时钟。
2.3 自校准
MCP3421集成了自校准电路。自校准体系接连作业并不需求用户干与。MCP3421在每次转化时进行失调电压和增益的自校准。这样在温度和电源电压变化时仍可供给牢靠的转化成果。
2.4 I2C串行接口
MCP3421经过I2C串行接口与主机进行通讯。MCP3421只能作为从器材，并供给8个可选I2C地址。MCP3421的I2C接口支撑规范（100 kbps）、快速（400kbps）和高速（3.4 Mbps）三种方法，且与I2C总线协议彻底兼容。
用户可经过I2C接口读／写MCP3421内的装备寄存器，从而改动器材的作业方法并查询器材的作业状况。一起，I2C接口也用于读取转化后的数据代码。设置装备寄存器的时序图和18位方法下从MCP3421读取转化数据的时序图略–编者注。
3 MCP3421的使用
MCP3421可广泛使用于各种需求低功耗和高精度A／D转化器的体系中，例如根据热电偶或热电阻的温度丈量，压力或流量的丈量等。MCP3421在这些使用电路中衔接十分简略。下面简略介绍MCP3421的使用和衔接。
3.1 与单片机的衔接
MCP3421与具有I2C接口的单片机的衔接方法十分简略。图2所示的单片机丈量体系中，MCP3421与其他器材（EEPROM、温度传感器）等同享I2C总线，并能够规范、快速或高速三种方法与单片机进行通讯。因为I2C总线是一种漏极开路驱动，所以SCL和SDA线都需求上拉电阻。上拉电阻的巨细取决于总线的作业速率和总线电容。
3.2 输入端衔接
MCP3421供给全差分输入。外部输入信号可衔接到VIN+和VIN-输入引脚。差分输入电压VIN（VIN+-VIN-）被PGA扩大后经△-∑调制器转化成数字代码。MCP3421的输入引脚不能衔接负输入电压。MCP3421差分输入和单端输入的衔接如图3所示。在单端输入时，VIN-引脚衔接到地，此刻输入信号规模为0～2.048 V。
3.3 MCP3421与热电偶衔接
MCP3421能够与各种不同的传感器进行接口。图4为热电偶温度变送器的体系框图。因为MCP3421内部具有最高达8倍的PGA增益和2.048 V的电压基准，因此能够直接与K型等热电偶衔接。温度补偿经过选用外部的数字温度传感器（图中为MCP9800）来完成。MCP321转化后的数据和温度传感器检测到的温度值经单片机核算和线性化处理后，以电压或4～20 mA电流环的方法传送到其他操控体系。
在PGA增益=8且挑选18位分辨率时，LSB=2×2.048 v／218=15.626μV，彻底可满意毫伏（mV）级电压输出的热电偶温度丈量要求。可见，使用高分辨率和低功耗的MCP3421 A／D转化器和Microchip的单片机、温度传感器、D／A转化器很简略完成完好温度变送器电路规划。
结 语
△-∑A／D转化器适合于高分辨力、低功耗的丈量体系使用。MCP3421作为一款18位分辨率、高集成度、小型封装的△-∑A／D转化器，可使用于温度、压力、流量等工业操控，以及测验／丈量的使用中。简略、灵敏的电路规划能够大大进步丈量的精度和稳定性，并下降硬件本钱，进步产品的性价比。
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