MCP2030A - Three-Channel Analog Front-End Device with 1 mVPP Input Detection Sensitivity Data Sheet

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/22235B-html.html
background image

 2011 Microchip Technology Inc.

DS22235B-page 1

MCP2030A

Device Features 

• Three input pins for analog input signals

• High input detection sensitivity (1 mV

PP

, typical)

• High modulation depth sensitivity (as low as 8%)

• Three output selections:

- Demodulated data

- Carrier clock

- RSSI

• Input carrier frequency: 125 kHz, typical

• Input data rate: 10 Kbps, maximum

• Eight internal configuration registers

• Bidirectional transponder communication 

(LF talk back)

• Programmable antenna tuning capacitance 

(up to 63 pF, 1 pF/step)

• Programmable output-enable filter

• Low standby current: 6.5 µA (with three channels 

enabled), typical

• Low operating current: 19 µA (with three channels 

enabled), typical

• Serial Peripheral Interface (SPI) with external 

devices

• Supports Battery Backup mode and batteryless 

operation with external circuits

• Industrial and Extended Temperature Range: 

-40°C to +85°C (industrial)

Typical Applications

• Automotive industry applications:

- Passive Keyless Entry (PKE) transponder 

- Remote door locks and gate openers

- Engine immobilizer

- LF initiator sensor for tire pressure monitoring 

systems

• Security Industry applications:

- Long range access control transponder

- Parking lot entry transponder

- Hands-free apartment door access

- Asset control and management 

Description

The MCP2030A is a stand-alone Analog Front-End
(AFE) device for Low-Frequency (LF) sensing and bidi-
rectional communication applications. The device has
eight internal configuration registers. These registers,
with the exception of the read-only Status register, are
readable and programmable by an external device. 

The device has three low-frequency input channels.
Each input channel can be individually enabled or dis-
abled. The device can detect an input signal with ampli-
tude as low as ~1 mV

PP

 and can demodulate an

amplitude-modulated input signal with as low as 8%
modulation depth. The device can also transmit data by
clamping and unclamping the input LC antenna
voltage. 

The device can output demodulated data, carrier clock,
or RSSI current, depending on the register setting. The
demodulated data and carrier clock outputs are avail-
able on the LFDATA pin, while the RSSI output is avail-
able on the RSSI pin. The RSSI current output is
linearly proportional to the input signal strength. 

The device has programmable internal tuning capaci-
tors for each input channel. The user can program
these capacitors up to 63 pF, 1 pF per step. These
internal tuning capacitors can be used effectively for
fine-tuning of the external LC resonant circuit.

The device is optimized for very low current consump-
tion and has various battery-saving low-power modes
(Sleep, Standby, Active). The device can also be oper-
ated in Battery Backup and Batteryless modes using a
few external components.

This device is available in 14-pin PDIP, SOIC, and
TSSOP packages.

Package Types

1

2

3

4

5

6

7

14

13

12

 9

11

10

 8

NC

LCCOM

LCX

V

SS

LFDATA/

V

DD

LCZ

LCY

V

SS

CS

SCLK/ALERT

RSSI

NC

V

DD

CCLK/SDIO

MCP2030A

PDIP, SOIC, TSSOP

Three-Channel Analog Front-End Device

with 1 mV

PP

 Input Detection Sensitivity

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/22235B-html.html
background image

MCP2030A

DS22235B-page 2

 2011 Microchip Technology Inc.

NOTES:

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/22235B-html.html
background image

 2011 Microchip Technology Inc.

DS22235B-page 3

MCP2030A

1.0

ELECTRICAL SPECIFICATIONS

Absolute Maximum Ratings

(†)

Ambient temperature under bias...................-40°C to +125°C
Storage temperature .................................... -65°C to +150°C
Voltage on V

DD

 with respect to V

SS

  ...............  -0.3V to +6.5V

Voltage on all other pins with 

respect to V

SS

  ...................................... -0.3V to (V

DD

 + 0.3V)

Maximum current out of V

SS

 pin .................................300 mA

Maximum current into V

DD

 pin ....................................250 mA

Maximum LC Input Voltage

(LCX, LCY, LCZ) loaded, with device........................10.0 V

PP

Maximum LC Input Voltage

(LCX, LCY, LCZ) unloaded, without device.............700.0 V

PP

Maximum Input Current (rms) into device 

per LC Channel.............................................................10 mA
Human Body ESD rating....................................2000 (min.) V
Machine Model ESD rating ..................................200 (min.) V

 Notice: Stresses above those listed under “Maximum

Ratings” may cause permanent damage to the device.

This is a stress rating only and functional operation of

the device at those or any other conditions above those

indicated in the operation listings of this specification is

not implied. Exposure to maximum rating conditions for

extended periods may affect device reliability.

DC ELECTRICAL CHARACTERISTICS

Electrical Specifications:

 Standard Operating Conditions (unless otherwise stated)

Operating temperature

-40C  T

A

  +85C

LC Signal Input

Sinusoidal 300 mV

PP

Carrier Frequency

125 kHz

LCCOM connected to V

SS

Parameters

Sym

Min

Typ

(2)

Max

Units

Conditions

Supply Voltage

V

DD

2.0

3.0

3.6

V

V

DD

 Start Voltage to ensure internal 

Power-on Reset (POR) signal

V

POR

1.8

V

Modulation Transistor-on Resistance

R

M

50

100

W

V

DD

 = 3.0V

Active Current (detecting signal)

1 LC Input Channel Receiving Signal

3 LC Input Channel Receiving Signals

I

ACT

10
19

25

µA

µA

CS = V

DD

Input = Continuous Wave (CW);

Amplitude = 300 mV

PP

.

All channels enabled.

Standby Current (wait to detect signal)
1 LC Input Channel Enabled

2 LC Input Channels Enabled

3 LC Input Channels Enabled

I

STDBY

2

5

6.5

5

8

10.5

µA

µA

µA

CS = V

DD

; ALERT = V

DD

Sleep Current

I

SLEEP

0.2

1

µA

CS = V

DD

; ALERT = V

DD

Analog Input Leakage Current
LCX, LCY, LCZ

LCCOM

I

AIL

±1

±1

µA

µA

V

DD

 = 3.6V, V

SS

  V

IN

  1V with respect 

to ground. Internal tuning capacitors are 

switched off, tested in Sleep mode.

Digital Input Low Voltage

V

IL

V

SS

0.3 V

DD

V

SCLK, SDI, CS

Digital Input High Voltage

V

IH

0.8 V

DD

V

DD

V

SCLK, SDI, CS

Digital Input Leakage Current

(3)

 

SDI

SCLK, CS

I

IL

1

1

µA

µA

V

DD

 = 3.6V

V

SS

  V

PIN

  V

DD

V

PIN

  V

DD

Note

1:

These parameters are characterized but not tested.

2:

Data in “Typ” column is at 3.0V, +25C unless otherwise stated. These parameters are for design guidance only and are 

not tested.

3:

Negative current is defined as current sourced by the pin.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/22235B-html.html
background image

MCP2030A

DS22235B-page 4

 2011 Microchip Technology Inc.

Digital Output Low Voltage
ALERT, LFDATA/SDIO

V

OL

V

SS

 +0.4

V

Analog Front-End section
I

OL

 = 1.0 mA, V

DD

 = 2.0V

Digital Output High Voltage
ALERT, LFDATA/SDIO

V

OH

V

DD

 - 0.5

V

I

OH

 = -400 µA, V

DD

 = 2.0V

Digital Input Pull-Up Resistor
CS, SCLK

R

PU

50

200

350

k

V

DD

 = 3.6V

DC ELECTRICAL CHARACTERISTICS (CONTINUED)

Electrical Specifications:

 Standard Operating Conditions (unless otherwise stated)

Operating temperature

-40C  T

A

  +85C

LC Signal Input

Sinusoidal 300 mV

PP

Carrier Frequency

125 kHz

LCCOM connected to V

SS

Parameters

Sym

Min

Typ

(2)

Max

Units

Conditions

Note

1:

These parameters are characterized but not tested.

2:

Data in “Typ” column is at 3.0V, +25C unless otherwise stated. These parameters are for design guidance only and are 

not tested.

3:

Negative current is defined as current sourced by the pin.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/22235B-html.html
background image

 2011 Microchip Technology Inc.

DS22235B-page 5

MCP2030A

AC ELECTRICAL CHARACTERISTICS

Electrical Specifications:

 Standard Operating Conditions (unless otherwise stated)

Operating temperature

-40C  T

A

  +85C

LC Signal Input

Sinusoidal 300 mV

PP

Carrier Frequency

125 kHz

LCCOM connected to V

SS

Parameters

Sym

Min

Typ

(2)

Max

Units

Conditions

Input Sensitivity

V

SENSE

1

mV

PP

V

DD

 = 3.0V

Output-enable filter disabled,

AGCSIG = 0; MODMIN = 00 

(33% modulation depth setting)

Input = Continuous Wave (CW)

Output = Logic level transition 

from low-to-high at sensitivity 

level for CW input.

Trimmed to 1 mV

PP

 input 

sensitivity for all channels.

Coil de-Q-ing Voltage - 

RF Limiter (R

FLM

) must be active

V

DE_Q

3

5

V

V

DD

 = 3.0V, Force I

IN

 = 5 µA

(worst-case)

RF Limiter Turn-on Resistance

(LCX, LCY, LCZ)

R

FLM

300

700

W

V

DD

 = 2.0V, V

IN

 = 8 VDC

Sensitivity Reduction

S

ADJ


0

-30


dB
dB

V

DD

 = 3.0V

No sensitivity reduction selected
Max reduction selected
Monotonic increment in attenua-

tion value from setting = 0000 to 
1111

 by design

Minimum Modulation Depth
60% setting
33% setting
14% setting
8% setting

V

IN_MOD




60
33
14

8

84
49
26

%
%
%
%

V

DD

 = 3.0V

See 

Section 5.21 “Minimum 

Modulation Depth Require-
ment for Input Signal”

.

See Modulation Depth Definition 

in 

Figure 5-5

.

Carrier frequency

F

CARRIER

125

kHz

Input modulation frequency

F

MOD

10

kHz

Input data rate with NRZ data for-

mat.

V

DD

 = 3.0V

Minimum modulation depth set-

ting= 33%

Input conditions:

Amplitude = 300 mV

PP

Modulation depth = 100%

Note

1:

Parameter is characterized but not tested.

2:

Data in “Typ” column is at 3.0V, +25°C unless otherwise stated. These parameters are for design guidance only and are 

not tested.

3:

Required output-enable filter high time must account for input path analog delays (= T

OEH

 - T

DR

 + T

DF

).

4:

Required output-enable filter low time must account for input path analog delays (= T

OEL

 + T

DR

 - T

DF

).

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/22235B-html.html
background image

MCP2030A

DS22235B-page 6

 2011 Microchip Technology Inc.

LCX Tuning Capacitor

C

TUNX

44

0

59

82

pF

pF

V

DD

 = 3.0V, 

Config. Reg. 1, bits <6:1> Setting 

= 000000
63 pF ±30%

Config. Reg. 1,

bits <6:1> Setting = 111111

63 steps, approx. 1 pF/step

Monotonic increment in capaci-

tor value from setting = 000000 

to 111111 by design

LCY Tuning Capacitor

C

TUNY

44

0

59

82

pF
pF

V

DD

 = 3.0V, 

Config. Reg. 2, bits <6:1> Setting 

= 000000
63 pF ±30%

Config. Reg. 2,

bits <6:1> Setting = 111111

63 steps, approx. 1 pF/step

Monotonic increment in capaci-

tor value from setting = 000000 

to 111111 by design

LCZ Tuning Capacitor

C

TUNZ

44

0

59

82

pF
pF

V

DD

 = 3.0V, 

Config. Reg. 3, bits<6:1> Setting 

= 000000
63 pF ±30%

Config. Reg. 3, bits<6:1> Setting 

= 111111

63 steps, approx. 1 pF/step

Monotonic increment in capaci-

tor value from setting = 000000 

to 111111 by design

Q of Internal Tuning Capacitors

Q_C

50

(1)

Demodulator Charge Time 

(delay time of demodulated output 

to rise)

T

DR

50

µs

V

DD

 = 3.0V

Minimum modulation depth 

setting = 33%

Input conditions:

Amplitude = 300 mV

PP

Modulation depth = 100%

Demodulator Discharge Time 

(delay time of demodulated output 

to fall)

T

DF

50

µs

V

DD

 = 3.0V

MOD depth setting = 33%

Input conditions:

Amplitude = 300 mV

PP

Modulation depth = 100%

Rise time of LFDATA

TR

LFDATA

0.5

µs

V

DD

 3.0V. Time is measured 

from 10% to 90% of amplitude

AC ELECTRICAL CHARACTERISTICS (CONTINUED)

Electrical Specifications:

 Standard Operating Conditions (unless otherwise stated)

Operating temperature

-40C  T

A

  +85C

LC Signal Input

Sinusoidal 300 mV

PP

Carrier Frequency

125 kHz

LCCOM connected to V

SS

Parameters

Sym

Min

Typ

(2)

Max

Units

Conditions

Note

1:

Parameter is characterized but not tested.

2:

Data in “Typ” column is at 3.0V, +25°C unless otherwise stated. These parameters are for design guidance only and are 

not tested.

3:

Required output-enable filter high time must account for input path analog delays (= T

OEH

 - T

DR

 + T

DF

).

4:

Required output-enable filter low time must account for input path analog delays (= T

OEL

 + T

DR

 - T

DF

).

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/22235B-html.html
background image

 2011 Microchip Technology Inc.

DS22235B-page 7

MCP2030A

Fall time of LFDATA

TF

LFDATA

0.5

µs

V

DD

 3.0V

Time is measured from 10% to 

90% of amplitude

AGC stabilization time

(T

AGC + 

T

PAGC

)

T

STAB

4

ms

AGC initialization time

T

AGC

3.5

ms

High time after AGC initialization 

time

T

PAGC

62.5

µs

Gap time after AGC stabilization 

time

T

GAP

200

µs

Time element of pulse

T

E

100

µs

Minimum pulse width

Time from exiting Sleep or POR to 

being ready to receive signal

T

RDY

50

(1)

ms

Minimum time AGC level must be 

held after receiving AGC Preserve 

command

T

PRES

5

(1)

ms

AGC level must not change more 

than 10% during T

PRES

Internal RC oscillator frequency

F

OSC

27

32

35.5

kHz

Internal clock trimmed at 32 kHz 

during test

Inactivity timer time-out

T

INACT

13.5

16

17.75

ms

512 cycles of RC oscillator @ 

F

OSC

Alarm timer time-out

T

ALARM

27

32

35.5

ms

1024 cycles of RC oscillator @ 

F

OSC

LC Pin Input Resistance for LCX, 

LCY, LCZ pins

R

IN

800

(1)

k

LCCOM grounded, V

DD

 = 3V, 

F

CARRIER

 = 125 kHz

LC Pin Input Parasitic Capacitance 

for LCX, LCY, LCZ pins

C

IN

24

(1)

pF

LCCOM grounded, V

DD

 = 3V, 

F

CARRIER

 = 125 kHz

Minimum output-enable filter high 

time

OEH (Bits Config0<8:7>

)

01

 = 1 ms

10

 = 2 ms

11

 = 4 ms

00

 = Filter Disabled

T

OEH

32 (~1 ms)
64 (~2 ms)

128 (~4 ms)







clock 

count

RC oscillator = F

OSC

 (see F

OSC

 

specification for variations).

Viewed from the pin input

(3)

Minimum output-enable filter low 

time

OEL (Bits Config0<6:5>

)

00

 = 1 ms

01

 = 1 ms

10

 = 2 ms

11

 = 4 ms

T

OEL

32 (~1 ms)
32 (~1 ms)
64 (~2 ms)

128 (~4 ms)







clock 

count

RC oscillator = F

OSC

Viewed from the pin input

(4)

AC ELECTRICAL CHARACTERISTICS (CONTINUED)

Electrical Specifications:

 Standard Operating Conditions (unless otherwise stated)

Operating temperature

-40C  T

A

  +85C

LC Signal Input

Sinusoidal 300 mV

PP

Carrier Frequency

125 kHz

LCCOM connected to V

SS

Parameters

Sym

Min

Typ

(2)

Max

Units

Conditions

Note

1:

Parameter is characterized but not tested.

2:

Data in “Typ” column is at 3.0V, +25°C unless otherwise stated. These parameters are for design guidance only and are 

not tested.

3:

Required output-enable filter high time must account for input path analog delays (= T

OEH

 - T

DR

 + T

DF

).

4:

Required output-enable filter low time must account for input path analog delays (= T

OEL

 + T

DR

 - T

DF

).

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/22235B-html.html
background image

MCP2030A

DS22235B-page 8

 2011 Microchip Technology Inc.

Maximum output-enable filter 

period

OEH OEL

T

OEH

T

OEL

01

00

= 1 ms 1 ms (Filter 1)

01

01

= 1 ms 1 ms (Filter 1)

01

10

= 1 ms 1 ms (Filter 2)

01

11

= 1 ms 1 ms (Filter 3)

10

00

= 2 ms 1 ms (Filter 4)

10

01

= 2 ms 1 ms (Filter 4)

10

10

= 2 ms 2 ms (Filter 5)

10

11

= 2 ms 4 ms (Filter 6)

11

00

= 4 ms 1 ms (Filter 7)

11

01

= 4 ms 1 ms (Filter 7)

11

10

= 4 ms 2 ms (Filter 8)

11

11

= 4 ms 4 ms (Filter 9)

00

XX

= Filter Disabled

T

OET



















96 (~3 ms)
96 (~3 ms)

128 (~4 ms)
192 (~6 ms)

128 (~4 ms)
128 (~4 ms)
160 (~5 ms)
250 (~8 ms)

192 (~6 ms)
192 (~6 ms)
256 (~8 ms)

320 (~10 ms)

clock 

count 

RC oscillator = F

OSC

LFDATA output appears as long 

as input signal level is greater 

than V

SENSE

.

RSSI current output

I

RSSI



3

30

250



µA
µA
µA

V

IN

 = 30 mV

PP

V

IN

 = 300 mV

PP

V

IN

 = 3 V

PP,

V

DD

 = 3.0V

,

Linearly increases with input 

signal amplitude. 

RSSI current linearity

ILR

RSSI

-15

15

%

Tested at room temperature only 

(see 

Equation 5-1

 and 

Figure 5-7

 

for test method).

AC ELECTRICAL CHARACTERISTICS (CONTINUED)

Electrical Specifications:

 Standard Operating Conditions (unless otherwise stated)

Operating temperature

-40C  T

A

  +85C

LC Signal Input

Sinusoidal 300 mV

PP

Carrier Frequency

125 kHz

LCCOM connected to V

SS

Parameters

Sym

Min

Typ

(2)

Max

Units

Conditions

Note

1:

Parameter is characterized but not tested.

2:

Data in “Typ” column is at 3.0V, +25°C unless otherwise stated. These parameters are for design guidance only and are 

not tested.

3:

Required output-enable filter high time must account for input path analog delays (= T

OEH

 - T

DR

 + T

DF

).

4:

Required output-enable filter low time must account for input path analog delays (= T

OEL

 + T

DR

 - T

DF

).

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/22235B-html.html
background image

 2011 Microchip Technology Inc.

DS22235B-page 9

MCP2030A

SPI TIMING

Electrical Specifications:

 Standard Operating Conditions (unless otherwise stated)

Operating temperature

-40C  T

A

  +85C

LC Signal Input

Sinusoidal 300 mV

PP

Carrier Frequency

125 kHz

LCCOM connected to V

SS

Parameters

Sym

Min

Typ

(

1

)

Max

Units

Conditions

SCLK Frequency

F

SCLK

3

MHz

CS fall to first SCLK edge setup time

T

CSSC

100

ns

SDI setup time

T

SU

30

ns

SDI hold time

T

HD

50

ns

SCLK high time

T

HI

150

ns

SCLK low time

T

LO

150

ns

SDO setup time

T

DO

150

ns

SCLK last edge to CS rise setup time T

SCCS

100

ns

CS high time

T

CSH

500

ns

CS rise to SCLK edge setup time

T

CS1

50

ns

SCLK edge to CS fall setup time

T

CS0

50

ns

SCLK edge when CS is high

Rise time of SPI data

(SPI Read command)

TR

SPI

10

ns

V

DD

 3.0V. Time is measured from 10% 

to 90% of amplitude

Fall time of SPI data

(SPI Read command)

TF

SPI

10

ns

V

DD

 3.0V. Time is measured from 90% 

to 10% of amplitude

Note

1:

Data in “Typ” column is at 3.0V, +25°C unless otherwise stated. These parameters are for design guidance only and are 

not tested.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/22235B-html.html
background image

MCP2030A

DS22235B-page 10

 2011 Microchip Technology Inc.

NOTES:

Maker
Microchip Technology Inc.