Component - Inverting Amplifier (PGA_Inv) V1.70 - Japanese

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PSoC Creator™ コンポーネントデータシート
反転プログラマブルゲインアンプ(PGA_Inv)
1.70
特長
 -1 から -49 倍までの段階的利得設定
 高入力インピーダンス
 調整可能なパワー設定
概要
反転プログラマブルゲインアンプ(PGA_Inv)コンポーネントは、ユーザプログラマブルな利得設定でオペアンプベー
スの反転アンプを実装します。スイッチトキャパシタ/連続時間(SC/CT)ブロックから得られます。
反転利得は-1.0 倍 ( 0dB) から-49.0 倍 (+33.8dB) の間で設定可能です。利得は Configure ダイアログで選
択するか、API を使用して動作中に変更できます。最大帯域幅はオペアンプの利得帯域幅により制限され、利
得の増加とともに減少します。PGA_Inv の入力はレールツーレールから動作しますが、最大入力スイング (Vin
と Vref の差) は VDDA/利得に制限されます。PGA_Inv は A 級出力で、十分な高負荷抵抗のレールツーレール
です。
PGA_Inv は、入力信号に十分な振幅がない場合で、所望の出力極性が入力と逆の場合に使用されます。
PGA_Inv をコンパレータ、ADC、ミキサに配置して信号を増幅することができます。別のゲインステージまたは
バッファの後に、-1 倍の利得を持つ PGA_Inv を接続して、差動出力を得ることができます。
入出力の接続
このセクションでは、PGA_Inv のさまざまな入出力接続について説明します。I/O 項目のアスタリスク (*) はその
I/O が、説明に挙げられた条件において、回路シンボルに表示されない場合があることを示します。
Vin – アナログ
Vin は入力信号端子です。
Vref – アナログ
Vref は基準信号の入力端子です。基準入力は高インピーダンスです。固定リファレンス電圧 (例: VDDA/2)、
VDAC 出力に接続するか、ピンに配線することができます。
Cypress Semiconductor Corporation • 198 Champion Court • San Jose, CA 95134-1709 • 408-943-2600
Document Number: 001-79805 Rev. **
Revised May 30, 2012
反転プログラマブルゲインアンプ(PGA_Inv)
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Vout – アナログ
Vout は出力電圧信号端子です。Vout は (Vin – Vref) と利得の積の関数です。
Vout = Vref + (Vin – Vref) × 利得
ここの利得は負の値になります
コンポーネントパラメータ
PGA_Inv コンポーネントを回路図の上にドラッグし、ダブルクリックして Configure ダイアログを開きます。
Inverting_Gain
このパラメータは、アンプ利得の初期値を設定するのに使用します。選択可能な反転利得は以下の通りです。
–1 (初期値)、–3、–7、–15、–22、–24、–31、–47、 –49
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Power
PGA_Inv 駆動パワーの初期値を設定します。Power 設定によって PGA_Inv が入力信号の変化に応答する
速度が決まります。以下のように 4 つのパワー設定があります。Minimum Power、Low Power (初期設定)、
Medium Power、High Power Low Power 設定にすると応答時間が最も遅くなり、High Power にすると
応答時間が最も速くなります。Power 設定は PGA_Inv_SetPower() API を使用して動作中に設定すること
ができます。
リソース
PGA_Inv は SC/CT ブロックを使用します。このブロックの詳細については、該当するデバイスデータシートおよび
テクニカルリファレンスマニュアル(TRM)を参照してください。これらの文書はサイプレスのウェブサイトからご入手い
ただけます。
デジタルブロック
API メモリ(バイト)
アナログブロック
データパス
マクロセル
ステータス
レジスタ
コントロール
レジスタ
Counter7
フラッシュ
RAM
ピン(外部入出
力当たり)
1 SC/CT 固定
ブロック
該当せず
該当せず
該当せず
該当せず
該当せず
356
20
3
アプリケーションプログラミングインタフェース
アプリケーションプログラミングインターフェース (API) ルーチンにより、ソフトウェアを使用してコンポーネントを設定で
きます。次の表は、各関数へのインターフェースとその説明を示しています。続くセクションでは、各関数について
詳しく説明します。
初期設定では、PSoC Creator は、ユーザの回路図に最初に配置されたコンポーネントのインスタンス名として
"PGA_Inv_1"を割り当てます。インスタンスの名称は、識別子の文法ルールに従って固有の名前に変更できま
す。インスタンス名は、すべてのグローバル関数名、変数名、定数名の接頭辞になります。便宜上、次の表では
"PGA_Inv"というインスタンス名を使用します。
関数
機能
PGA_Inv_Start()
PGA_Inv を開始します。
PGA_Inv_Stop()
PGA_Inv の電源を切ります。
PGA_Inv_SetGain()
利得をあらかじめ定義された定数に設定します。
PGA_Inv_SetPower()
駆動パワーを4つの設定のうちの1つに設定します。
PGA_Inv_Sleep()
動作を停止し、ユーザ設定を保存します。
PGA_Inv_Wakeup()
ユーザ設定を復元し、有効にします。
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関数
機能
PGA_Inv_Init()
初期化、もしくは初期設定の PGA_Inv 設定を復元します。
PGA_Inv_Enable()
PGA_Inv を有効にします。
PGA_Inv_SaveConfig()
空の関数。将来使用するために予約されています。
PGA_Inv_RestoreConfig()
空の関数。将来使用するために予約されています。
グローバル変数
変数
PGA_Inv_initVar
説明
PGA_Inv コンポーネントの初期化が済んでいるかを示します。変数は、0 に初期化され、最初
に PGA_Inv_Start() が呼び出されると 1 にセットされます。これにより、PGA_Inv_Start() ルーチンを最初に
呼び出した後で、再初期化を行うことなく、コンポーネントを再起動できます。
コンポーネントの再初期化が必要な場合、PGA_Inv_Init() 関数を PGA_Inv_Start() 関数または
PGA_Inv_Enable() 関数の前に呼び出します。
void PGA_Inv_Inv_Start(void)
説明:
PGA_Inv をオンにして、パワーレベルを設定します。
パラメータ:
なし
返り値:
なし
注意事項:
なし
void PGA_Inv_Stop(void)
説明:
PGA_Inv をオフにし、最低パワーの状態にします。
注 PSoC 3 ES2 および PSoC 5 シリコンでこの API を使用することは推奨されません。これらのデバイス
は、電源が切れている場合、アナログリソースへの接続が不安定になる欠陥があります。不安定な状態と
は、そのリソースを使用しているコンポーネントが停止した際に、サイレントな欠陥 (例:アナログコンポーネン
トの予期しない動作不良) という形で現れます。このシリコンを使用する場合、設計に含まれる全てのアナ
ログコンポーネントは(例えば PGA_Inv_Start() など、それぞれの _Start() API を呼び出して)常に電源が
入っている必要があります 。PGA_Inv_Stop() API は呼び出さないでください。
パラメータ:
なし
返り値:
なし
注意事項:
なし パワーまたは利得設定には影響しません。
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void PGA_Inv_SetGain(uint8 gain)
説明:
アンプの利得を –1倍から –49倍の間に設定します。下の表は有効な利得の設定値を示します。
パラメータ:
uint8 gain: 利得を特定の値に設定します。有効な利得の設定値は下の表を参照してください。
パラメータ
利得
PGA_Inv_GAIN_01
Gain = –1
PGA_Inv_GAIN_03
Gain = –3
PGA_Inv_GAIN_07
Gain = –7
PGA_Inv_GAIN_15
Gain = –15
PGA_Inv_GAIN_22
Gain = –22
PGA_Inv_GAIN_24
Gain = –24
PGA_Inv_GAIN_31
Gain = –31
PGA_Inv_GAIN_47
Gain = –47
PGA_Inv_GAIN_49
Gain = –49
返り値:
なし
注意事項:
なし
void PGA_Inv_SetPower(uint8 power)
説明:
駆動パワーを最小、低、中、高の4つの設定のうち1つに設定します。
パラメータ:
uint8 power: パワーレベルを低、中、高のうち1つに設定します。
パラメータ
パワー設定
PGA_Inv_MINPOWER
最小パワーで最も遅い応答時間
PGA_Inv_LOWPOWER
低パワーで低速
PGA_Inv_MEDPOWER
中パワーで中速
PGA_Inv_HIGHPOWER
最大パワーで最も速い応答時間
返り値:
なし
注意事項:
なし
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void PGA_Inv_Sleep(void)
説明:
これは、コンポーネントのスリープを準備するのに推奨されるルーチンです。PGA_Inv_Sleep() 関数は、現
在のコンポーネントの状態を保存します。次に、PGA_Inv_Stop() 関数、さらに PGA_Inv_SaveConfig()
関数を呼び出して、ハードウェアの設定を保存します。
CyPmSleep() または CyPmHibernate() 関数を呼び出す前に、PGA_Inv_Sleep() 関数を呼び出しま
す。電源管理関数については、 PSoC Creator System Reference Guide を参照してください。
パラメータ:
なし
返り値:
なし
注意事項:
なし
void PGA_Inv_Wakeup(void)
説明:
これは、コンポーネントを PGA_Inv_Sleep() が呼び出された時の状態に復元するための、推奨されるルー
チンです。PGA_Inv_Wakeup() 関数は、設定を復元するために PGA_Inv_RestoreConfig() 関数を呼
び 出 し ま す 。 PGA_Inv_Sleep() 関 数 が 呼 び 出 さ れ る 前 に コ ン ポ ー ネ ン ト が 有 効 で あ っ た 場 合 、
PGA_Inv_Wakeup() 関数もコンポーネントを再度有効にします。
パラメータ:
なし
返り値:
なし
注意事項:
あらかじめ PGA_Inv_Sleep() または PGA_Inv_SaveConfig() 関数を呼び出すことな
く PGA_Inv_Wakeup() 関数を呼び出すと、予期しない動作をする可能性があります。
void PGA_Inv_Init(void)
説明:
Configure ダイアログの設定に従って、コンポーネントを初期化または復元します。PGA_Inv_Start() ルー
チンが PGA_Inv_Init() 関数を呼び出し、これがコンポーネントの動作を開始する好ましい方法であるため、
PGA_Inv_Init() を呼び出す必要はありません。
パラメータ:
なし
返り値:
なし
注意事項:
全レジスタは、Configure ダイアログの設定に従って、値が設定されます。
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void PGA_Inv_Enable(void)
説明:
ハードウェアの使用を開始し、コンポーネントの動作を開始します。PGA_Inv_Start() ルーチンが
PGA_Inv_Enable() 関数を呼び出し、これがコンポーネントの動作を開始する好ましい方法であるため、
PGA_Inv_Enable() を呼び出す必要はありません。
パラメータ:
なし
返り値:
なし
注意事項:
なし
void PGA_Inv_SaveConfig(void)
説明:
空の関数。将来使用するために予約されています。
パラメータ:
なし
返り値:
なし
注意事項:
なし
void PGA_Inv_RestoreConfig(void)
説明:
空の関数。将来使用するために予約されています。
パラメータ:
なし
返り値:
なし
注意事項:
なし
ファームウェアソースコードのサンプル
PSoC Creator は、Find Example Project ダイアログに、回路図およびサンプルコードを含む多くのサンプルプ
ロジェクトを提供しています。コンポーネント特有のサンプルを見るには、Component Catalog または回路図に
置いたコンポーネントインスタンスからダイアログを開きます。一般的なサンプルについては、Start Page また
は File メニューからダイアログを開きます。必要に応じてダイアログにある Filter Options を使用し、選択できる
プロジェクトのリストを絞り込みます。
詳しくは、PSoC Creator ヘルプの Find Example Project を参照してください。
機能の詳細
PGA_Inv は、汎用 SC/CT ブロックから構成されています。利得は Ra および Rb の 2 個の抵抗器を調整する
ことによって選択されます (図 1 を参照)。Ra は選択した利得によって、20k または 40kΩ のいずれかに設定でき
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ます。Rb は、20k~1000kΩ を設定して、Configure ダイアログまたは PGA_Inv_SetGain() 関数のいずれか
で選択可能な利得設定値を生成します。
図 1. PGA_Inv Schematic
Rb
Vin
Ra
Vout
Vref
このブロックには、帰還抵抗器 (Rb) と並列にプログラマブルキャパシタが配備されています。このキャパシタの容量
値は、保証された安定性を達成するために各利得の選択に対応して設定されます。適切な帰還キャパシタを
選択せずに、Rb の値を再割り当てすると、PGA_Inv が不安定になることがあります。利得を変更するには、提
供された API を使用することを強く推奨します。
PGA_Inv の入力抵抗値は有限です。利得の確度は信号源と Vin 入力間の配線抵抗に依存します。利得の
仕様は、配線抵抗の公称値の変動に対応します。
レジスタ
PGA_Inv コンポーネント構成は SC[0..3]_CR0、SC[0..3]_CR1 および SC[0..3]_CR2 のレジスタに実装さ
れます。これらのレジスタは PGA_Inv_1_CR0_REG などのインスタンス化されたコンポーネント名を参照するこ
とにより、ユーザーコードでアクセスすることができます。PSoC Creator コンポーネントデバッグウィンドウでレジスタ
の内容を確認することができます。各レジスタの詳細な説明については、サイプレスのウェブサイトから該当する
TRM を参照してください。以下のレジスタは、PGA コンポーネントデバッグウィンドウに表示されます。
レジスタ:
PGA_Inv_1_CR0_REG
名称:
スイッチトキャパシタコントロールレジスタ 0
説明:
レジスタビット 3:1 はスイッチトキャパシタブロック動作モードを設定します。このフィールドは PGA コンポーネント
に対し 110b に設定されています。
レジスタ:
PGA_Inv_1_CR1_REG
名称:
スイッチトキャパシタコントロールレジスタ 1
説明:
レジスタフィールドは、スイッチトキャパシタブロックの駆動モード、補償キャパシタの容量値、利得設定を設定し
ます。
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レジスタ:
PGA_Inv_1_CR2_REG
名称:
スイッチトキャパシタコントロールレジスタ 2
説明:
レジスタフィールドはスイッチトキャパシタブロックの入力インピーダンス、帰還インピーダンス、基準グランドの選択
を設定します。
レジスタ:
PGA_Inv_1_PM_ACT_CFG_REG
名称:
アクティブパワーモード設定レジスタ 9
説明:
レジスタビット 3:0 は 4 つのスイッチトキャパシタブロックへの電力供給をイネーブルにします。
PSoC 3 DC/ AC 電気的特性
以下の値は、期待される性能を示しており、初期特性データを基にしています。下表に別途記述がない限り、
TA = 25°C、VDDA = 5.0V、パワー = High、出力はアナロググランド VSSA 基準の条件です。
5.0V/3.3V DC 電気的特性
データ収集が現在進行中です。この表は将来のリリースで更新されます。
記号
項目
条件
Min
Typ
Max
VSSA
–
VDDA
単位
VIN
入力電圧範囲
パワーモード = minimum
VOS
入力オフセット電圧
パワーモード = high、
利得 = 1、VDDA = 5V
–
–
10
mV
TCVOS
入力オフセット電圧の温度
ドリフト
パワーモード = high、
利得 = 1、VDDA = 5V
–
±30
–
µV/°C
Ge1
利得誤差、利得 = 1
VDDA = 5V
–
–
±0.15
%
Ge15
利得誤差、利得 = 15
VDDA = 5V
–
–
±2.5
%
Ge49
利得誤差、利得 = 49
VDDA = 5V
–
–
±5
%
Gd1
利得ドリフト、利得 = 1
–
–
–
ppm/°C
Gd15
利得ドリフト、利得 = 15
–
–
–
ppm/°C
Gd49
利得ドリフト、利得 = 49
–
–
–
ppm/°C
VONL
DC 出力の非直線性
–
–
±0.01
RIN
入力抵抗
35
–
–
M
CIN
入力容量
–
–
–
pF
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利得 = 1
V
% of FSR
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記号
項目
条件
Min
Typ
Max
単位
VDDA – 0.15
–
VSSA +
0.15
V
VOH、VOL
出力電圧スイング
パワーモード = high、
利得 = 1、RLOAD = 100k
~VDDA/2
IOUT
出力電流、吐き出しまたは
吸い込み
VSSA + 500mV = Vout =
VDDA – 500mV
–
–
–
µA
IDD
動作電流
パワーモード = high
–
1.5
1.65
mA
PSRR
電源電圧変動除去比
69
–
–
dB
図
入力オフセット電圧ヒストグラム
18
Typ 動作電流-温度、パワー = Minimum
1200
Occurance
16
1100
14
Idda uA
12
1000
10
900
8
800
6
4
700
2
600
5.5V
3.3V
2.7V
1.71V
6.0
4.0
2.0
0.0
-2.0
-4.0
-6.0
0
Vos mV
Typ 動作電流-温度、パワー = Low
500
-50
0
50
deg C 100
Typ 動作電流-温度、パワー = High
1200
1200
1100
1100
5.5V
3.3V
2.7V
1.71V
Idda uA
1000
1000
900
900
5.5V
3.3V
2.7V
1.71V
800
700
800
Idda uA
700
600
600
500
-50
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150
0
50
deg C 100
150
500
-50
0
50
deg C 100
150
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反転プログラマブルゲインアンプ(PGA_Inv)
5.0V/3.3V AC 電気的特性
記号
項目
条件
Min
Typ
Max
単位
BW1
-3dB帯域幅
パワーモード = high、
利得 = 1、VDDA = 5V
3.1
–
–
MHz
SR1
スルーレート
パワーモード = high、
利得 = 1、20%~80%
3
–
–
V/µs
en
入力雑音密度
パワーモード = high、
VDDA = 5V、100kHz
–
43
–
nV/sqrtHz
図
雑音電圧、VDDA = 5.0V、パワー = High
1000
nV/rtHz
100
10
0.01
0.1
1
kHz
10
100
1000
PSoC 5 DC/ AC 電気的特性
以下の値は、期待される性能を示しており、初期特性データを基にしています。下表に別途記述がない限り、
TA = 25°C、VDDA = 5.0V、パワー = High、出力はアナロググランド VSSA 基準の条件です。
5.0V/3.3V DC 電気的特性
記号
項目
条件
VIN
入力電圧範囲
パワーモード = minimum
VOS
入力オフセット電圧
パワーモード = high、
利得 = 1、VDDA = 5V
Document Number: 001-79805 Rev. **
Min
Typ
Max
VSSA
–
VDDA
–
5
20
単位
V
mV
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反転プログラマブルゲインアンプ(PGA_Inv)
記号
項目
条件
Min
Typ
Max
単位
TCVOS
入力オフセット電圧の温度
ドリフト
パワーモード = high、
利得 = 1、VDDA = 5V
–
±30
±40
µV/°C
Ge1
利得誤差、利得 = 1
VDDA = 5V
–
±2.5
±5.5
%
Ge15
利得誤差、利得 = 15
VDDA = 5V
–
±8
±11.5
%
Ge49
利得誤差、利得 = 49
VDDA = 5V
–
±13
±19.5
%
Gd1
利得ドリフト、利得 = 1
–
±95
±200
ppm/°C
Gd15
利得ドリフト、利得 = 15
–
±115
±250
ppm/°C
Gd49
利得ドリフト、利得 = 49
–
±350
±850
ppm/°C
VONL
DC 出力の非直線性
利得 = 1
–
–
±1.8
% of FSR
VOH、VOL
出力電圧スイング
パワーモード = high、
利得 = 1、RLOAD = 100k
~VDDA/2
VDDA – 0.15
–
VSSA +
0.15
V
IOUT
出力電流、吐き出しまたは
吸い込み
VSSA + 500mV = Vout =
VDDA – 500mV
250
–
–
µA
IDD
動作電流
パワーモード = high
–
1.5
1.65
mA
PSRR
電源電圧変動除去比
48
65
–
dB
5.0V/3.3V AC 電気的特性
記号
項目
条件
Min
Typ
Max
単位
BW1
-3dB帯域幅
パワーモード = high、
利得 = 1、VDDA = 5V
3.1
–
–
MHz
SR1
スルーレート
パワーモード = high、
利得 = 1、20%~80%
3
–
–
V/µs
コンポーネントの変更
ここでは、過去のバージョンからコンポーネントに加えられた主な変更を示します。
バージョン
1.70
変更の説明
変更の理由 / 影響
PSoC 5 に対応するために
PGA_Inv_Stop() API を変更
PSoC 5 と併用する場合、コンポーネントの停止時に独立したアナログ信号
に影響を与えることを防ぐには、変更が必要です。
PGA_Inv 応答グラフを更新
ウィンドウに収まるように水平および垂直グリッドを追加するには、グラフのサイ
ズを変更する必要があります。
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バージョン
反転プログラマブルゲインアンプ(PGA_Inv)
変更の説明
変更の理由 / 影響
PSoC 5 の DC および AC 電気的特性
データを追加
1.60
VDDA パラメータをコンポーネント カスタマ
イザから削除
複数のコンポーネントでは、コンポーネントの VDDA 設定は冗長であり不要
です。パラメータを削除しました。コンポーネントは、DWR で最小 VDDA の
グローバル設定をクエリし、必要に応じて自動的にポンプを有効にします。
周波数応答グラフを含むように設定ウィン
ドウを作成して、GUIをより使用しやすくし
ました。
以前の設定ウィンドウは、使用しやすい十分な情報がありませんでした。
ヘッダーファイルの SetGain 定数を修正
SetGain API 用に提供された定数は値が正しくありませんでした。 これらの
値は修正されました。
データシートに特性データを追加
データシートのマイナーな編集と更新
1.50
Sleep/Wakeup (スリープ/ウェイクアップ) と 低パワー モードをサポートし、ほとんどのコンポーネントの初期化とイネーブル
Init/Enable (初期化/イネーブル) API を 化の制御を分離する共通インターフェースを提供するため。
追加しました。
23 のゲイン設定を削除しました。
23 のゲイン設定は 22 と 24 に近すぎるため、メリットがありません。
記号と [Configure (設定)] ダイアログを更 企業標準に準拠するようにこれらを更新しました。
新
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は、本文書に記載される資料に対して今後予告なく変更を加える権利を留保します。サイプレスは、本文書に記載されるいかなる製品又は回路を適用又は使用したことによって生ずるいかなる責任も負いません。サイプレス
は、誤動作や故障によって使用者に重大な傷害をもたらすことが合理的に予想される生命維持システムの重要なコンポーネンツとしてサイプレス製品を使用することを許可していません。生命維持システムの用途にサイプレス
製品を供することは、製造者がそのような使用におけるあらゆるリスクを負うことを意味し、その結果サイプレスはあらゆる責任を免除されることを意味します。
ソフトウェアの使用は、適用されるサイプレスソフトウェアライセンス契約によって制限され、かつ制約される場合があります。
Document Number: 001-79805 Rev. **
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