在工业自动化控制以及测试、测量系统中都需要利用A/D转换器将外部物理量转换成数字量。D-S ADC与传统的逐次逼近型和积分型ADC相比，具有转换无偿小、价格实惠公道等特点，常被用来测量低速、转换精度要求高的传感器信号。
Microchip公司的MCP3421与其它A/D转换器相比，特点主要体现在：全差分输入；18位分辨率；精密的连续自校准功能；可选择3.75、15、60或240SPS采样速率进行转换；可工作在连续转换或单次转换模式，在单次转换后的空闲期内自动进入待机模式，极大地减小了电流消耗；内部集成2.048V0.05%精度，且温度漂移仅为5ppm/℃的基准电压源；可编程增益放大器(PGA)提供1/2/4/8倍增益，允许测量极小的信号并且具备极高的分辨率；内部集成振荡器电路并提供I2C串行接口等。
MCP3421是Microchip公司D-S A/D转换器系列的一款18位分辨率器件，它采用SOT23-6封装，图1(a)为MCP342封装和引脚分布，图1(b)为其内部功能框图。MCP342内部采用了Microchip专利的差分开关电容D-S转换及数字滤波技术，专为需要高分辨率和低功耗的应用而设计，在这种应用中，空间和低功耗是设计的首要考虑因素。MCP3421可在2.7V至5.5V单电源下电压工作，并消耗很低的电流，在VDD=3V、单次转换、1SPS条件下，电流消耗仅为39uA(典型值)。
MCP3421为一个全差分、18位分辨率具自校正功能的D-S A/D转换器，内部包括D-S转换器、可编程增益放大器、时钟发生器和I2C接口，以及2.048V电压基准源五大部分(参考图１(b))。MCP3421设计简单、极易配置，允许设计工程师通过最小配置获得精确的测量结果。
MCP3421D-S A/D转换器采用Microchip专利的差分开关电容D-S转换及数字滤波技术，包括一个差分开关电容D-S调制器和一个数字滤波器。调制器测量差分模拟输入电压(经内部PGA放大)，并将其与内部电压基准相比较。MCP3421内部集成了2.048V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。在固定配置下，输出数字代码与两个模拟输入引脚间的电压差成正比。输出代码限定在一定的数目范围内，该范围取决于代表输出码所需的位数，同时也与采用的转换速率有关，如表1所示。
MCP3421输出代码采用二进制补码的形式，最大的n位代码为，而最小的n位代码为。MCP3421输出的所有代码均右对齐，并且经过符号扩展。 表2 为不同转换模式下输出代码的格式：
MCP3421内部包括时钟振荡器，该时钟电路驱动D-S调制器和数字滤波器工作。用户可通过设置配置寄存器来选择MCP3421的采样速率为3.75、15、60或240SPS。MCP3421不能采用外部调制器输入时钟。
MCP3421集成了自校准电路。自校准系统持续工作并不要用户干涉。MCP3421在每次转换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提供较为可靠的转换结果。
用户可通过I2C接口读/写MCP3421内的配置寄存器，进而改变器件的工作模式并查询器件的工作状态。同时，I2C接口也用于读取转换后的数据代码。图2为设置配置寄存器的时序图。图3为18位模式下从MCP3421读取转换数据的时序图。
MCP3421可大范围的应用于各种需要低功耗和高精度A/D转换器的系统中，例如，基于热电偶或热电阻的温度测量；压力或流量的测量。MCP3421在这些应用电路中连接格外的简单。以下部分粗略地介绍MCP3421的应用和连接。
MCP3421与具有I2C接口的单片机的连接方式格外的简单。如图4所示的单片机测量系统中，MCP3421与其它器件(EEPROM、温度传感器)等共享I2C总线，并可以标准、快速或高速三种模式与单片机进行通信。由于I2C总线是一种漏极开路驱动，所以SCL和SDA线都需要上拉电阻。上拉电阻的大小取决于总线的工作速率和总线电容。
MCP3421提供全差分输入。外部输入信号可连接到VIN+和VIN-输入引脚。差分输入电压VIN(=VIN+-VIN-)被PGA放大后经D-S调制器转换成数字代码。MCP3421的输入引脚不能连接负输入电压。MCP3421差分输入和单端输入的连接如图5 所示。在单端输入时，VIN-引脚连接到地，此时输入信号范围为0V至2.048V。
MCP3421可以与各种不同的传感器进行接口。图6为热电偶温度变送器的系统框图。由于MCP3421内部具有最大达8倍的PGA增益和2.048V的电压基准，因而可以直接与K型等热电偶连接。温度补偿通过采用外部的数字温度传感器(图中为MCP9800)来实现。MCP321转换后的数据和温度传感器检验测试到的温度值经单片机计算和线mA电流环的方式传送到其它控制系统。
，完全可满足毫伏(mV)级电压输出的热电偶温度测量要求。利用高分辨率和低功耗的MCP3421 A/D转换器和Microchip的单片机、温度传感器、D/A转换器很容易地实现完整温度变送器电路设计。
D-S A/D转换器适合于高分辨力、低功耗的测量系统应用。MCP3421作为一款18位分辨率、高集成度、小型封装的D-S A/D转换器，能应用于温度、压力、流量等工业控制，以及测试/测量的应用中。简单、灵活的电路设计可以大幅度提高测量的精度和稳定能力，并降低硬件成本，提升产品的性价比。
