AKM AK7401 仕様

[AK7401]

014002685-J-04 2017/08

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1. 用途

□ 操舵角センサ、ペダル開度センサ（アクセル,ブレーキ等）、スロットルバルブ開度検出用途等

2. 概要

□ ホール素子内蔵シリコンモノリシック回転角度センサICです。

□ 円盤型磁石（2極径方向着磁）と本センサICで非接触回転角度センサを容易に実現します。

□ 磁気収束板を使った磁場検出方式であり、磁石回転軸ずれ耐性に優れています。

□ 角度検出分解能：12ビット

□ 角度非線形性：±0.95度以下（＠25℃）

□ 過電圧保護（VDDピン、16V）

□ 逆接続保護（VDD-VSSピン、-16V）

□ IC内部タイミングによって自動で角度情報を更新する自走モードの他に、ユーザの任意のタイミン

グで角度情報を更新するトリガモードを搭載しています。

□ 高精度モードOFFの他に、高精度モードとしてSPC（２回平均モード）、HP（８回平均モード）の

２種類を選択できます。

□ 出力形態は３線シリアルと、Push-Pull出力／NMOS出力選択可能なPWM出力の２形態です。

□ 各種異常検出機能（VDD電圧範囲異常、メモリデータ異常、検出磁場範囲異常等）を搭載していま

す。

□ 任意の角度位置を0°に設定できるゼロ点設定機能、回転方向、PWM周波数、PWM極性等の設定

等が可能です。

□ EEPROMは３多重構成になっており、同じ値を３つの異なるアドレスに書き込みます。この方式に

より、メモリ化けに対する耐性を強化しています。

（車載対応）回転角度センサIC

AK7401

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3. 目次

1. 用途 ..................................................................................................................................................... 1

2. 概要 ..................................................................................................................................................... 1

3. 目次 ..................................................................................................................................................... 2

4. ブロック図 .......................................................................................................................................... 3

5. 回路構成 .............................................................................................................................................. 4

6. ピン配置、機能 ................................................................................................................................... 5

7. 絶対最大定格 ....................................................................................................................................... 6

8. EEPROM特性 ..................................................................................................................................... 6

9. 動作条件 .............................................................................................................................................. 7

10. 電気・磁気的特性 ............................................................................................................................ 7

11. シリアルI/Fディジタル特性............................................................................................................. 8

12. ＰＷＭ特性 ....................................................................................................................................... 9

13. 動作の説明 ...................................................................................................................................... 11

● 概要 ................................................................................................................................................. 11

● モード遷移 ..................................................................................................................................... 12

● ノーマルモード ............................................................................................................................. 12

● ユーザ設定モード .......................................................................................................................... 16

● モードと各ピンの状態の関係 ....................................................................................................... 17

● 角度位置とシリアル出力値の対応 ................................................................................................ 17

14. 各種機能説明 ................................................................................................................................. 18

15. シリアル通信のデータ構成 ........................................................................................................... 20

● データ形式 ..................................................................................................................................... 20

● タイミング詳細 ............................................................................................................................. 21

● OPCODE ....................................................................................................................................... 22

● SIN/SOUTデータ構成 ................................................................................................................... 22

● OPCODEの各モードにおける受付可否 ........................................................................................ 23

16. レジスタおよびEEPROM構成 ...................................................................................................... 24

● レジスタアドレスマップ ............................................................................................................... 24

● EEPROMメモリアドレスマップ ................................................................................................... 24

● 各レジスタ・メモリ設定値 ........................................................................................................... 25

17. EEPROM３多重構成の詳細 .......................................................................................................... 34

● EEPROM３多重構成および異常検出について ............................................................................. 34

● レジスタリフレッシュ（メモリリロード）機能 .......................................................................... 34

18. 磁場角度測定とシリアルデータおよびPWM出力の関係例 .......................................................... 37

19. 異常検出機能 ................................................................................................................................. 39

● 異常検出項目 ................................................................................................................................. 39

● 電源電圧監視機能 .......................................................................................................................... 40

● 高精度モード（SPC、HP）における演算異常（CALC_ERR） .................................................. 41

● 異常検出時の出力状態 .................................................................................................................. 42

20. 弊社出荷時のデフォルト設定 ....................................................................................................... 43

21. パッケージ ..................................................................................................................................... 44

22. 半田リフロー耐熱性区分 ............................................................................................................... 46

23. センサ位置（参考） ...................................................................................................................... 47

24. 外部接続回路例 ............................................................................................................................. 48

重要な注意事項 ........................................................................................................................................ 49

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4. ブロック図

図 1 AK7401のブロック図

HE-X

INT(X)

INT(Y)

Rev. Vol.

Protection

Overvoltage

Protection

POR Diagnostic

HE-Y

Angle

Detection

PWM

Serial

I/F

Hall

Drive

Chopper

Switch

PreAmp

Voltage

Regulator

Driven by VCORE

OUT

VDD

VSS

TEST0 TEST1

CS

SCLK

SIN/

SOUT

EEPROM

OSC

HE-X

INT(X)

INT(Y)

Rev. Vol.

Protection

Overvoltage

Protection

POR Diagnostic

HE-Y

Angle

Detection

PWM

Serial

I/F

Hall

Drive

Chopper

Switch

PreAmp

Voltage

Regulator

Driven by VCORE

OUT

VDD

VSS

TEST0 TEST1

CS

SCLK

SIN/

SOUT

EEPROM

OSC

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5. 回路構成

ブロック

機能

HE-X/Y

X,Y 2チャンネルのホール素子です。磁気収束板を利用して、ICのパッケー

ジ面に平行な磁場のX,Y成分を検出します。

Chopper Switch

ホール素子駆動の電流方向を切り替えることでホール素子のオフセットやノ

イズを低減します。

PreAmp

X,Y成分それぞれのホール素子信号を増幅します。

Hall Drive

ホール素子の駆動回路です。

OSC

発振回路および分周回路、タイミング信号の生成回路です。5.12MHｚのマ

スタークロックを発生させます。

INT-X/Y

PreAmp出力信号を積分して、オフセットやノイズを低減します。

Angle Detection

X/Y方向のホール素子信号から角度を検出します。

Serial I/F

角度データを読み出す際のシリアルインターフェイスです。

PWM

検出した角度データを基にPWM信号を生成する回路です。

Overvoltage Protection

電源ピンに印加された過電圧からICを保護します。

Rev. Vol. Protection

電源の逆接続からICを保護します。

POR

パワーオンリセット回路です。低電圧時にICのリセットを行います。

Voltage Regulator

電源電圧をレギュレートし、IC内部電圧を発生します。

EEPROM

３多重方式の不揮発性メモリです。

Diagnostic

VDD電圧範囲異常、メモリデータ異常、検出磁場範囲異常等の検出しま

す。

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6. ピン配置、機能

No.

ピン名

I/O

タイプ

機能

1

VDD

-

Power

正電源ピン

2

TEST0

I/O

Analog

テストピン

3

CS

I

Digital

チップ選択ピン

4

SCLK

I

Digital

シリアルクロック入力ピン

5

OUT

O

Push-Pull /

Open-Drain

PWM出力ピン

6

TEST1

I/O

Analog

テストピン

7

SIN/SOUT

I/O

Digital

データ入出力ピン

8

VSS

-

Power

負電源ピン

※テストピン(TEST0, TEST1ピン)は使用時オープンとしてください。

図 2 AK7401のピン配置

1

4

5

8

VDD

TEST0

CS

SCLK

VSS

SIN/SOUT

TEST1

OUT

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7. 絶対最大定格

項目

記号

最小

最大

単位

備考

電源電圧

V

DD

-16

16

V

VDD、VSSピン

過電圧耐圧、逆接続耐圧

OUT

端子電圧

V

OUT

-0.3

V

DD

V

OUTピン

過電圧耐圧

但しV

DD

≧V

OUT

であること

OUT

出力電流

I

OUT1

-10

10

mA

PWM出力ピン

シンク・ソース電流

SIN/SOUT

端子電圧

V

SINSOUT

-0.3

16

V

SIN/SOUTピン

但しV

DD

≧V

SINSOUT

であること

SIN/SOUT端子電流

I

OUT2

-1.25

1.25

mA

SIN/SOUTピン

出力時シンク・ソース電流

入力端子電圧1

Vin1

-0.3

16

V

CS、SCLK ピン

但しV

DD

≧Vin1であること

入力端子電圧2

Vin2

-0.3

6

V

TEST0、TEST1ピン

但しV

DD

≧Vin2であること

メモリ書き込み回数

-

1000

Cycle

保存温度範囲

Tstg

-50

+150

C

注意）絶対最大定格に規定された範囲を超えた条件で使用した場合、デバイスが破壊に至ることがあり

ます。破壊に至らない場合でも、信頼性や寿命に悪影響を及ぼすことがあります。また、通常の

動作は保証されません。

電源電圧、OUT 端子電圧、SIN/SOUT 端子電圧及び入力端子電圧 1 の値は、瞬間的な接触や誤接

続に対するもので、恒久的にその電圧がかかっている場合を保証するものではありません。

電圧値は対VSS基準です。

8. EEPROM特性

条件：V

DD

=4.0~5.5V

項目

記号

最小

標準

最大

単位

備考

EEPROM書換回数

1000

cycle

メモリ書込時動作

周囲温度

0

85

℃

EEPROM書込時間

20

ms

３多重メモリ複写時間を

含む

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9. 動作条件

項目

記号

最小

標準

最大

単位

備考

電源電圧

V

DD

4.0

5

5.5

V

動作温度範囲

Ta

-40

-

+150

C

注意）動作条件に規定された範囲を超えた条件で使用した場合、電気的特性及び磁気的特性は保証され

ません。

10. 電気・磁気的特性

条件（特記無き場合）：Ta=－40~150C，V

DD

=4.0~5.5V

項目

記号

ピン

条件、備考

最小

標準

最大

単位

検出磁場範囲

B

RANGE

20

50

70

mT

角度検出範囲

A

RANGE

-

0

359.9

Deg

.

角度検出分解能

A

RES

-

12bit

0.088

Deg

.

角度非線形性※1

A

INL

SIN/SOUT

@25℃

高精度モード

（SPC、HP）

-0.95

+0.95

Deg

.

出力ノイズ

H

NOISE

SIN/SOUT

1σ

高精度モード

（SPC）

0.2

Deg

.

感度ミスマッチ

温度ドリフト

H

MXY

SIN/SOUT

動作温度範囲

（室温基準）

高精度モード

（SPC、HP）

-0.45

0.45

Deg

.

ADCオフセット

温度ドリフト

ADC

os

SIN/SOUT

-0.18

0.18

Deg

.

角度出力周期

（自走モード）

Tp

SIN/SOUT

100

110

se

c

角度出力周期

(トリガモード)

Tpt

SIN/SOUT

100

se

c

消費電流

Idd

VDD

出力無負荷時

8

12

mA

起動時間※2

-

2.0

ms

POR解除電圧

-

電源立ち上げ傾

き5V/ms以下

2.75

3.40

3.85

V

POR検出電圧

-

電源立ち下げ傾

き5V/ms以下

2.30

2.90

3.40

V

※1：磁気ヒステリシスによる角度誤差を含んだ値です。磁気ヒステリシスとは、磁石左回り時の検出

角度と磁石右回り時の検出角度の差です。

※2：角度演算開始可能となるまでの時間です。動作電圧範囲にV

DD

が到達後、角度演算可能となるまで

の時間です。

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11. シリアルI/Fディジタル特性

条件（特記無き場合）：Ta=－40~150℃，V

DD

=4.0~5.5V

項目

記号

ピン

条件、備考

最小

標準

最大

単位

入力High電圧

V

HSIN

SIN/SOUT,

SCLK,CS

0.7V

DD

V

入力Low電圧

V

LSIN

SIN/SOUT,

SCLK,CS

0.3V

DD

V

入力電流

I

SIN

SIN/SOUT,

SCLK,CS

-10

+10

A

出力High電圧

V

HSOUT

SIN/SOUT

I

SOUT

=400uA

0.8V

DD

V

出力Low電圧

V

LSOUT

SIN/SOUT

I

SOUT

=700uA

-0.3

0.2V

DD

V

立ち上がり時間

※1

T

RSOUT

100pF

(SIN/SOUT-VSS間)

0.15

0.3

µs

立ち下がり時間

※1

T

FSOUT

100pF

(SIN/SOUT-VSS間)

0.12

0.25

µs

クロック周波数

F

SCLK

0.001

2000

kHz

※1出力レベルが変わるポイント（SCLKエッジ）からV

HSOUT

＝0.8V

DD

、

V

LSOUT

=0.2V

DD

となるまでの時間。

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12. ＰＷＭ特性

１）DC特性

条件（特記無き場合）：Ta=－40~150℃，V

DD

=4.0~5.5V

項目

記号

ピン

条件、備考

最小

標準

最大

単位※

出力Lowレベル

V

LP

OUT

Iout＝-4mA

5

10

%V

DD

出力Highレベル

V

HP

OUT

Iout＝4mA

90

95

%V

DD

PWM分解能

R

PWM

OUT

12bit

≒0.0195

(80/4096)

%

DC

/LSB

PWM 出力形態

OUT

Push-Pull出力／

NMOS出力可変

PWM 出力極性

OUT

+/-可変

※ %

DC

は%デューティーサイクルを示します。

２）AC特性

条件（特記無き場合）：Ta=－40~150℃，V

DD

=4.0~5.5V

項目

記号

ピン

条件、備考

最小

標準

最大

単位※3

PWM周波数1

F

PWM1

OUT

225

250

275

Hz

PWM周波数2

F

PWM2

OUT

450

500

550

Hz

PWM周波数3

F

PWM3

OUT

900

1000

1100

Hz

PWM周波数精度

OUT

-10

10

%

立ち上がり時間※1

（Push-Pull）

T

RPP

OUT

2.2nF(OUT-VSS間)

10k(OUT-VDD間)

0.1

0.22

0.6

s

立ち下がり時間※2

（Push-Pull）

T

FPP

OUT

2.2nF(OUT-VSS間)

10k(OUT-VDD間)

0.2

0.47

0.9

s

立ち上がり時間※1

（NMOS）

T

ROD

OUT

2.2nF (OUT-VSS間)

10k(OUT-VDD間)

40

50

60

s

立ち下がり時間※2

（NMOS）

T

FOD

OUT

2.2nF (OUT-VSS間)

10k(OUT-VDD間)

0.2

0.47

0.9

s

PWMドライバ部

ジッター

J

PWM

OUT

1σ

0.05

%

DC

0°時Duty比

OUT

PWM出力極性+時

9.9

10

10.1

%

DC

359.9°時Duty比

OUT

PWM出力極性+時

89.9

90

90.1

%

DC

0°時Duty比

OUT

PWM出力極性-時

89.9

90

90.1

%

DC

359.9°時Duty比

OUT

PWM出力極性-時

9.9

10

10.1

%

DC

※1 0.1×V

DD

から0.9×V

DD

となるまでの時間です。

※2 0.9×V

DD

から0.1×V

DD

となるまでの時間です。

※3 %

DC

は%デューティーサイクルを示します。

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角度位置に対するDuty比10%～90%（＠0~359.9°）

※上図は、PWM出力極性が+設定の場合。（角度が増加するとDuty比が増加）。

図 3 角度位置に対するDuty比

角度位置0°

Duty比10%

角度位置180°

Duty比50%

角度359.9°

Duty比90%

F

PWM

10%

DC

90%

DC

V

HP

V

LP

50%

DC

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13. 動作の説明

● 概要

AK7401 には、「ノーマルモード」と「ユーザ設定モード」の２つの動作モードがあります。

「ノーマルモード」は通常の回転角度センサとしての動作をします。「ノーマルモード」には、IC内部

タイミングによって自動で角度情報を更新する「自走モード」と、ユーザの任意のタイミングで角度情

報を更新する「トリガモード」の２種類があります。

「ユーザ設定モード」では、レジスタおよびEEPROMの読み書きが可能で、任意の角度位置を0°に設

定できるゼロ点設定機能、回転方向、PWM周波数やPWM極性等の設定等を行うことが可能です。

AK7401に電源を投入すると、自動的にEEPROMに書き込まれた設定値に基づいてレジスタがリセット

され「ノーマルモード」で動作します。なお、「ノーマルモード」では、TRGMDレジスタ（アドレス：

0x0C）の設定に従い、「自走モード」または「トリガモード」で動作します。

＜初期設定時の操作手順＞

１）AK7401に所定の電圧を投入すると「ノーマルモード」で動作します。

２）シリアルインターフェースを通して、所定のデータを書き込むことで、「ユーザ設定モード」に遷

移し、設定条件などをEEPROMに書き込みます。

３）電源の再投入あるいは、シリアルインターフェースに所定のデータを書き込むことで、「ノーマル

モード」に戻り、AK7401の動作を確認し、設定条件が正しいことを確認します。

４）角度測定を開始します（自走モードまたはトリガモード）。

＜通常使用時の操作手順＞

１）AK7401に所定の電圧を投入します。

２）正常な角度出力が出力されるようになるまで待ちます。なお、AK7401の起動後、角度出力可能と

なるまでの準備状態の時間は、以下のような出力となります。

PWM出力

Low固定

シリアル出力

ALL0

エラービット（シリアル）

LOW

３）「自走モード」の場合は、シリアルインターフェース、あるいはPWM出力を通して角度データを読

み取ります。「トリガモード」の場合は、シリアルインターフェースにトリガコマンド（オペコー

ド：0111）を送信することで角度測定を開始します。所定の測定時間後に、角度データの読み出し

を行います。

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● モード遷移

AK7401のモード遷移は、シリアルインターフェースで所定のデータを書き込むことにより行います。

図 4 AK7401のモード遷移図

● ノーマルモード

ノーマルモード中はANGレジスタ（アドレス：0x00）およびCHMD1レジスタ（アドレス：0x02）以外

のレジスタにアクセスすることができません。また、ユーザ設定モードからノーマルモードへの切り替

えを行うとすべてのレジスタが初期化されます。

① 自走モード

自走モードを設定するとIC 内部のタイミングによって周期100μsで磁場角度測定を行います。磁場角

度の測定およびデータ処理が終了すると、磁場角度値のシリアルデータが決定されます。

シリアルデータをPWM信号に変換し、OUT端子より出力します。1kHz/500Hz/250Hz のいずれかに設

定されたPWM 周期で角度データを出力します。

磁場角度測定とシリアルデータおよびPWM出力のタイミングは、高精度モードの設定によって異なり

ますが、ここでは、高精度モードSPC（デフォルト）の場合を説明します。

シリアルデータは、直前２回分の磁場角度測定値の平均値が角度測定データとして出力されます。

PWMは、PWM周期の直前２回分の磁場角度測定値の平均値が出力されます。図5にタイミングの概略

を示します。

なお、高精度モードHP及び、高精度モードOFFの場合は、『磁場角度測定とシリアルデータおよびPWM

出力の関係』の箇所に記述しております。

ノーマル

モード

ユーザ設定

モード

OPCODE：0101

Addr.0x02

DATA：0x50F

OPCODE：0101

Addr.0x02

DATA：0

または、

電源再投入

または、

ソフトリセット

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磁場角度測定

＊ホール素子駆動方向

N-2

回目

(＋)＊

N-1

回目

(－)

N

回目

(＋)

N+1

回目

(－)

N+2

回目

(＋)

N+3

回目

(－)

N+4

回目

(＋)

N+5

回目

(－)

N+6

回目

(＋)

N+7

回目

(－)

N+8

回目

(＋)

N+9

回目

(－)

N+10

回目

(＋)

シリアルデータ

(＋－)

(－＋)

(＋－)

(－＋)

(＋－)

(－＋)

(＋－)

(－＋)

(＋－)

(－＋)

(＋－)

(－＋)

(＋－)

PWMデータ

{(N-2回目)+ (N-1回目)}/2

PWM出力

図5．角度データのシリアルおよびPWM出力

自走モードからユーザ設定モードへの切り替えタイミングは、PWM 出力周期の最後です。モード切替

後、少なくともPWM の１周期は待機時間を設けてください。

磁場角度測定

＊ホール素子駆動方向

N-2

回目

(＋)＊

N-1

回目

(－)

N

回目

(＋)

N+1

回目

(－)

N+2

回目

(＋)

N+3

回目

(－)

N+4

回目

(＋)

N+5

回目

(－)

N+6

回目

(＋)

N+7

回目

(－)

N+8

回目

(＋)

N+9

回目

(－)

N+10

回目

(＋)

モード切替

コマンド

モード

自走モード

ﾕｰｻﾞ設

定ﾓｰﾄﾞ

PWM出力

Hi-Z

固定

図6．自走モードからユーザ設定モードへの切替

自走モードで、シリアルインターフェースを使用して連続して角度データを読み出す場合、読み出し

コマンドを入力するタイミングによって、最新あるいは最新から1 回前の測定データが読み出されます

ので、注意が必要です。

測定周期100μs

PWM出力周期

測定周期100μs

PWM出力周期

{(N+8回目)+ (N+9回目)}/2

平均値

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すなわち、CS 端子をHigh にして角度読み出しコマンド（オペコード：1001）を入力するとAK7401 は

角度データ読み出しを開始したと判断します。読み出しコマンド実行中は測定された最新の角度データ

及びエラー情報が読み出し用バッファに転送されませんので、前回の角度測定が終了する以前に、読み

出しコマンドを送信すると、読み出しバッファに新しい角度データが更新されないので、読みだしたデ

ータは、前の測定データと同じになります。つまり、読み出しコマンド送信周期が磁場角度測定周期と

同等もしくは早い周期である場合、毎回角度磁場測定切り変わりで読み出しコマンドが実行される可能

性があるため、エンドレスでシリアルデータが更新されなくなる可能性があります。そのため、読み出

しコマンド送信周期を10KHz未満とする必要があります。

磁場角度測定

N-1回目

N回目

N+1回目

N+2回目

角度データ（ANG）

{N-3回目+N-2回目}/2

{N-2回目+N-1回目}/2

{N-1回目+N回目}/2

{N回目+N+1回目}/2

読み出し用バッファ（ANG_WBUF）

{N-3回目+N-2回目}/2

{N-2回目+N-1回目}/2

{N-1回目+N回目}/2

{N回目+N+1回目}/2

ｴﾗｰﾋﾞｯﾄ（ｼﾘｱﾙ用）

{N-3回目+N-2回目}/2 {N-2回目+N-1回目}/2

{N-1回目+N回目}/2 {N回目+N+1回目}/2

角度ﾃﾞｰﾀ読み出しｺﾏﾝﾄﾞ

ｺﾏﾝﾄﾞ

シリアルデータ

{N-2回目+N-1回目}/2 {N-1回目+N回目}/2＋ｴﾗｰﾋﾞｯﾄ

図7．角度データ読み出し(1)

磁場角度測定

N-1回目

N回目

N+1回目

N+2回目

角度データ（ANG）

{N-3回目+N-2回目}/2

{N-2回目+N-1回目}/2

{N-1回目+N回目}/2

{N回目+N+1回目}/2

読み出し用バッファ（ANG_WBUF）

{N-3回目+N-2回目}/2

{N-2回目+N-1回目}/2

{N回目+N+1回目}/2

ｴﾗｰﾋﾞｯﾄ（ｼﾘｱﾙ用）

{N-3回目+N-2回目}/2 {N-2回目+N-1回目}/2 {N-2回目+N-1回目}/2

{N回目+N+1回目}/2

角度ﾃﾞｰﾀ読み出しｺﾏﾝﾄﾞ

ｺﾏﾝﾄﾞ

シリアルデータ

{N-2回目+N-1回目}/2 {N-2回目+N-1回目}/2

図8．角度データ読み出し(2)

更新されない

[AK7401]

014002685-J-04 2017/08

- 15 -

② トリガモード

トリガモードを設定すると、AK7401 は待機状態となり、トリガコマンド（オペコード：0111）受信後

に磁場角度測定を1 回行い、レジスタ（アドレス：0x00）に測定データを格納して再び待機状態に戻り

ます。

トリガコマンド（オペコード：0111）を送信した後、100μs以上経過後に角度読み出しコマンド（オペ

コード：1001）を送信して、角度データを読み出してください。測定データが読み出せる状態になる前

に角度読み出しコマンドを実行すると、エラー情報を出力します（Even パリティ＋エラーフラグ＋角

度ALL0）。

なお、トリガモードでは、高精度モードOFFにしてください。また、トリガモードにおいては、PWM

出力はHi-Zとなります。

トリガｰｺﾏﾝﾄﾞ

測定①

測定②

測定③

角度データ（ANG）

前回のデータ

測定データ①

測定データ②

トリガｰｺﾏﾝﾄﾞ無効

角度ﾃﾞｰﾀ読み出しｺﾏﾝﾄﾞ

ｺﾏﾝﾄﾞ

シリアルデータ

図9．トリガモードにおける測定タイミング

待機状態

測定時間

待機状態

測定時間

待機状態

測定データ①

ｴﾗｰ情報

Even ﾊﾟﾘﾃｨ＋ｴﾗｰﾌﾗｸﾞ＋角度ALL0

[AK7401]

014002685-J-04 2017/08

- 16 -

● ユーザ設定モード

ユーザ設定モードを設定すると、AK7401のレジスタおよびEEPROMにアクセスが可能になります。

EEPROMにアクセスすることにより、以下の項目を設定することができます。

①ゼロ点設定

任意の角度位置を０°位置として設定できます。

②回転方向

磁石回転が反時計回り（CCW）で角度出力値が増加するか、磁石回転が時計回り（CW）で角度出力

値が増加するかが設定できます。

③ノーマルモードにおけるモード選択

ノーマルモードにおける自走モード（角度情報自動更新）あるいは、トリガモードの選択できます。

④高精度モード

高精度モードとしてSPC（２回平均モード）、HP（８回平均モード）の２種類の選択と、高精度モー

ドOFFが設定できます。

⑤積分回数

PREAMP後の出力の積分回数を設定できます。積分回数は、自動あるいは１回が選択できます。自動

モードでは、磁場強度に応じて２回あるいは１回に自動設定されます。１回モードでは、磁場強度によ

らず１回の積分回数となります。

⑥PWM周波数&出力極性

PWM出力の周波数および出力極性が設定できます。PWM周波数は1kHz/500Hz/250Hzから選択し、

出力極性はHigh（角度が増加すると、Highの時間が長くなります）/Low（角度が増加すると、Lowの時

間が長くなります）が選択できます。

⑦PWM出力モード

PWM出力モードが設定できます。Push-Pull/NMOS出力が選択できます。

⑧異常検出磁場範囲

磁場範囲異常診断機能の閾値の下限値、上限値が設定できます。

⑨メモリロック

全ての設定が終了した際に、メモリロックを行い、メモリデータの誤書き換えを防止することができ

ます。

⑩異常診断Disable機能

AK7401の持つ12項目の異常診断機能において項目別に検出する/しないの設定ができます。

ユーザ設定モードでは、角度データ、印加磁束密度データ、異常診断データは自動更新されません。更

新されたデータをチェックしたい場合はTriggerコマンド(OPCODE：0111)送信後、角度更新周期後に読

み出し作業を行ってください。

[AK7401]

014002685-J-04 2017/08

- 17 -

● モードと各ピンの状態の関係

モードと各ピンの状態の関係は以下の通りになります。

ピン名

モード

ノーマルモード

ユーザ設定モード

自走モード

トリガモード

CS

ｼﾘｱﾙ用入力

SCLK

ｼﾘｱﾙ用入力

SIN/SOUT

ｼﾘｱﾙ用入力/出力

OUT

PWM出力

Hi-Z

● 角度位置とシリアル出力値の対応

シリアル角度データと角度位置の関係は、以下のようになります。ゼロ点設定を行った場合は、ゼロ点

設定位置を角度位置０°として出力します。

角度位置 [°]

データ値

0

0x000

（360÷4096）×1

0x001

（360÷4096）×2

0x002

（360÷4096）×3

0x003

：

（360÷4096）×4095

0xFFF

[AK7401]

014002685-J-04 2017/08

- 18 -

14. 各種機能説明

● 磁場強度検出機能（レジスタアドレス0x01）

モジュールに磁石とセンサを組み付けた際に、磁場強度を検出し、所定の磁場強度が得られているか

否かのチェックを行うことができます。磁場強度は、ユーザモードにおいてレジスタアドレス0x01を

リードすることで取得できます。0～255mT範囲を8bit分解能で検出します。磁場強度は、１LSBあた

り約１mTとなります。この値は目安としてご使用ください。80mT以上の磁場強度においては、磁場

強度に応じて検出誤差が大きくなります、80mT以内での使用をお勧めします。本設定に関しては、

レジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください。

● メモリロック機能（メモリアドレス0x03）

全ての設定が終了した際に、メモリロックを行い、メモリデータの誤書き換えを防止することができ

ます。本設定に関しては、レジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください。メモリロック後は、全

メモリに対して、書き込みを行うことができなくなります。但し、読み出しは可能です。また、ロッ

ク後はメモリロックを解除できません。

● 個体識別情報設定機能（メモリアドレス0x04）

ユーザが任意の個体識別情報(12bit)を設定することができます。本設定に関しては、レジスタおよび

EEPROM構成の項を参照ください。

● 回転方向設定機能（メモリアドレス0x05）

センサに対して磁石が反時計回りでセンサ出力増加の設定（時計回りで減少）、または磁石が時計回

りでセンサ出力増加の設定（反時計回りで減少）の何れかを設定することが可能です。本設定に関し

ては、レジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください。設定後、電源再投入、またはノーマルモー

ドに遷移することで設定は反映されます。

● ゼロ点設定機能（メモリアドレス0x06）

任意の角度位置を０°位置として設定することが可能です。０°位置の定義は、出力コード0LSBで

す。ゼロ点設定の際は、先に回転方向の決定（書き込み）をお願いいたします。本設定に関しては、

レジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください。設定後、電源再投入、またはノーマルモードに遷

移することで設定は反映されます。

● 異常検出設定機能（メモリアドレス0x07）

必要に応じて12項目の異常検出機能を機能毎に不検知にすることが可能です。本設定に関しては、レ

ジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください。設定後、電源再投入、またはノーマルモードに遷移

することで設定は反映されます。

● 磁場範囲異常診断機能（メモリアドレス0x08、0x09）

使用条件に合わせ、磁場範囲異常診断機能の閾値の上限値、下限値を設定することが可能です。設定

した上限値を超える、または下限値を下回る磁場強度になると本センサは、異常検出出力状態に移行

します。磁場範囲が、設定下限値と設定上限値の間に戻ると、ICは正常出力に自動的に復帰します。

本設定に関しては、レジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください。設定後、電源再投入、または

ノーマルモードに遷移することで設定は反映されます。

シリアル出力をご使用の場合、磁場範囲異常検出により異常出力を行っている際にも、角度データは

エラー信号と共に出力されますが、その値の精度は保証の限りではありません。また、閾値は上限値

＞下限値となるように設定してください。

[AK7401]

014002685-J-04 2017/08

- 19 -

● PWM周波数&出力極性設定機能（メモリアドレス0x0A）

PWM周波数（250、500、1000Hzの何れか）と出力極性（+/-）を設定することが可能です。本設定に

関しては、レジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください。設定後、電源再投入、またはノーマルモ

ードに遷移することで設定は反映されます。

● PWM出力モード設定機能（メモリアドレス0x0B）

PWM出力モードを選択することが可能です。出力モードは、Push-Pull出力／NMOS出力の何れかを

選択します。本設定に関しては、レジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください。設定後、電源再

投入、またはノーマルモードに遷移することで設定は反映されます。

● トリガモード機能（メモリアドレス0x0C）

AK7401は自動的に角度演算を行い、都度角度出力データを更新する自走モードのほかに、ユーザの

任意のタイミングにより、角度演算を開始するトリガモードを搭載しております。本設定に関しては、

レジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください。設定後、電源再投入、またはノーマルモードに遷

移することで設定は反映されます。

演算開始の指令を行いたい場合は、トリガコマンド（オペコード：0111）をICに対して送信してくだ

さい。演算結果を取り出したい場合は、一定時間後、角度読み出しコマンド（オペコード：1001）に

より、角度データを取得してください。また、角度データは、次のトリガコマンド（オペコード：0111）

を受信するまで保持されます。トリガコマンド（オペコード：0111）を再び受信すると角度演算デー

タは更新されます。（シリアルインターフェースでのみ使用可能で、PWM出力はHi-Z出力となります。）

メモリロックを行うと、その後の自走モード/トリガモード設定の変更はできません。

● 高精度モード機能（メモリアドレス0x0D）

高精度モードOFFの他に、高精度モードとしてSPC（２回平均モード）、HP（８回平均モード）の２

種類を選択できます。SPCでは、ホール素子のみならず回路のオフセットも除去します。HPでは、

SPCに比べてノイズが1/2に低減されます。OFF（平均なし）では、主にホール素子のオフセットを

除去します。本設定に関しては、レジスタおよびEEPROM構成の項を参照ください。設定後、電源再

投入、またはノーマルモードに遷移することで設定は反映されます。

● ソフトリセット機能

ユーザ設定モードにて、シリアル通信を介し、ソフトリセットコマンド（オペコード：0110）を AK7401

に送信することにより、AK7401はリセットされ、電源投入時と同様のパワーオンリセット後の状態

となります。

[AK7401]

014002685-J-04 2017/08

- 20 -

15. シリアル通信のデータ構成

● データ形式

図10にシリアル通信におけるデータ形式を示します。CS、SCLK、SIN/SOUTによる３線式の同期式シ

リアルインターフェースにより、レジスタおよびEEPROMの読み書き（Read/Write）を行います。

このインターフェイスはCSがHighの時のみ有効で、SCLKの立ち下がりに同期してSIN/SOUTよりデー

タを入力、SCLKの立ち上がりに同期してSIN/SOUTよりデータを出力します。

SIN/SOUTはREAD命令時のデータ出力フェーズのみドライブされます。

データは４ビットのOPCODE（OP3～OP0）、 7ビットのアドレス（A6～A0）、１ビットのエラービット

（角度データ読み出し時）/ HiZ（その他の読み出し時）/ Don’t Care（書き込み時）、12ビットのデータ

（D11～D0）の計24ビットによって構成されます。

CS

Write:

SCLK

SIN/SOUT

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

22

23

OP3

2

OP2

OP1

OP0

A6

A5

A4

A3

A2

A1

A0

X

D11

D10

D2

D1

OPCODE(OP[3:0])：OP[3:0]=0001bin

CS

Read:

SCLK

SIN/SOUT

1

2

3

4

5

6

10

11

12

13

14

15

16

21

22

23

OP3

OP2

OP1

OP0

A6

A5

A1

A0

D11

D0

D10

D4

D3

D2

24

D1

Hi-Z

OPCODE(OP[3:0])：OP[3:0]=0010bin

D0

24

Ｈｉ-Ｚ

20

D9

D8

不定

Hi-Z

図10．シリアル通信におけるデータ形式

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AKM AK7401 仕様

AKM AK7401 仕様

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