プログラマブル・ゲイン・アンプMCP6S22

　最近のA-Dコンバータには内部にプログラマブル・ゲイン・アンプPGAが入っていることが多いです。ここでは、単独で使える8ピンのDIP形状のPGA MCP6S22を使って機能を確かめます。秋月電子通商で入手しました。ゲインの設定はSPIインターフェースを通して行います。

●MCP6S22のおもなスペック

入力電圧範囲　シングルエンド0～Vdd
動作電圧　2.5～5.5V
入力チャネル数　2
ゲイン　x1、x2、x4、x5、x8、x10、x16、x32
帯域　2～12MHz
SPI転送速度　最大10MHz

●接続

　Arduino UNOは5V動作です。次のようにMCP6S22と接続します。

MCP6S22	Arduino UNO
1 　出力	-
2　入力1	-
3　入力2	-
4　Vss	GND
5　/CS	10 SS
6　SI	11 MOSI
7　SCK	13 SCK
8　Vdd	+5V

●スケッチ

　それぞれ、8ビット長のINSTRUCTION REGISTER、GAIN REGISTER、CHANNEL REGISTERの各レジスタが三つあります。次のように、2バイトの命令を送ると、設定ができます。

ゲイン　INSTRUCTION REGISTER＋GAIN REGISTER
入力チャネル　INSTRUCTION REGISTER＋CHANNEL REGISTER

　ゲインを設定するとき、INSTRUCTION REGISTERは0b01000000、GAIN REGISTERは、次の値を設定します。

0b00000000 = 1 （Default）
0b00000001 = 2倍
0b00000010 = 4倍
0b00000011 = 5倍
0b00000100 = 8倍
0b00000101 = 10倍
0b00000110 = 16倍
0b00000111 = 32倍

　入力チャネルを設定するとき、INSTRUCTION REGISTERは0b01000001、CHANNEL REGISTERは、次の値を設定します。

0b00000000 = チャネル1 （Default）
0b00000001 = チャネル2

　波形を見るためにloop()にSPIの実行部を記述していますが、本来ならsetup()で一度実行すればよいです。

#include <SPI.h>
#define SS 10

SPISettings settings(1000000,MSBFIRST,SPI_MODE0);

void setup() {
  pinMode(SS, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  SPI.begin();
}

void loop() {
  SPI.beginTransaction(settings);
    digitalWrite(SS, LOW);
      SPI.transfer(0b01000000); // INSTRUCTION REGISTER
      SPI.transfer(0b00000010); // GAIN REGISTER
    digitalWrite(SS, HIGH);
  SPI.endTransaction();
}

　オシロスコープは、PicoScopeの5242Bを利用します。SCK（クロック）とSI（MOSI）の信号です。MCP6S22はmode0とmode2をサポートしています。