ETEKEtekET2046Microelectronics低电压I/O触摸屏控制电路概述ET2046是4线触摸屏控制器，支持1.5V5.5V的低压I/O接口。ET2046具有内置2.5V电压源，可用于辅助输入、电池监测和温度检测模式的测量。在不使用时，也可将内置电压源关闭以节约电力。内置电压源最低可工作于2.7V电源电压，同时可检测0V～6V的电池电压。由于ET2046有着低功耗（在电源电压为2.7V时小于0.75mW）、高速度（最高采样率可到125KHz）和内置芯片驱动等特点，使其成为带电阻式触摸屏的个人数字助理（PDAs）、BP机、移动电话和其它便携式设备的理想选择。ET2046可工作于-40℃～85℃。功能特点?管脚与ADS7846兼容.工作电压：2.2V~5.25V?1.5V到5.25V数字I/O接口内置2.5V电压源0?可直接测量电池电压（0V~6V）?片上内置温度测量.触摸压力测量QSPITM和SPITM3线接口..自动节电?封装形式：SSOP16(ET2046S），OFN16(ET2046Y）管脚排列图Nod10+VCC16DCLK1514.161315X+2国Y+1412AUX3DINBUSY0X-13BUSYDDIN 211VBATET2046ET2046Y-12DOUT5cs 310 GNDGND116PENIRQDCLKY-910VBATIOVDDAUX98VREF68X?+AQFN16(ET2046Y)SSOP16(ET2046S)Rev 2.02007-12-121/16
ET2046 Rev 2.0 2007-12-12 1/16 Etek Microelectronics 低电压 I/O 触摸屏控制电路 概述 ET2046 是 4 线触摸屏控制器，支持 1.5V～5.5V 的低压 I/O 接口。ET2046 具有内置 2.5V 电压源，可 用于辅助输入、电池监测和温度检测模式的测量。在不使用时，也可将内置电压源关闭以节约电力。内置 电压源最低可工作于 2.7V 电源电压，同时可检测 0V～6V 的电池电压。 由于 ET2046 有着低功耗（在电源电压为 2.7V 时小于 0.75mW）、高速度（最高采样率可到 125KHz） 和内置芯片驱动等特点，使其成为带电阻式触摸屏的个人数字助理（PDAs）、BP 机、移动电话和其它便携 式设备的理想选择。ET2046 可工作于-40℃～85℃。 功能特点 z 管脚与 ADS7846 兼容 z 工作电压：2.2V～5.25V z 1.5V 到 5.25V 数字 I/O 接口 z 内置 2.5V 电压源 z 可直接测量电池电压（0V～6V） z 片上内置温度测量 z 触摸压力测量 z QSPI TM 和 SPI TM 3 线接口 z 自动节电 z 封装形式：SSOP16(ET2046S)，QFN16(ET2046Y) 管脚排列图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 ET2046 +VCC X+ Y+ X- Y- GND VBAT AUX DCLK CS DIN BUSY DOUT PENIRQ IOVDD VREF 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 16 15 14 13 BUSY DIN CS DCLK +VCC X+ Y+ X- Y- GND VBAT AUX DOUT PENIRQ IOVDD VREF ET2046 SSOP16(ET2046S) QFN16(ET2046Y)
ET2046管脚说明序号管脚名称功能说明SSOP16QFN1651电源。+VCC26X+X+输入。37Y+Y+输入。48X-X-输入。5Y-9Y-输入。610地。GND711VBAT电池监测输入。128AUX到ADC的辅助输入。913VREF电压参考源输入/输出。1410IOVDD数字I/O电源输入。1511PENIRQ触摸笔中断。串行数据输出。数据在DCLK的下降沿移出。当CS为高时，此输出1216DOUT是高阻态。131BUSYBUSY输出。当cs为高时，此输出是高阻态。214DIN串行数据输入。若Cs为低，数据在DCLK的上升沿被锁入寄存器。片选输入。控制转换时间和使能串行输入/输出寄存器。CS为高3cs15=Power-Down模式(ADConly)。416DCLK外部时钟输入。此时钟用于SAR转换过程和同步串行数据I/O。功能框图OPENRODetect+NooIFX+ OTemperatureSARX-OSensarOIOVDD。-Y+OODOUT-Y-0OBUSYComparatoH06-ChannelSertaCDACMUXDataIn/Out-ODCLKBatleryVEATOMontorO DINAUXOinterial 2.5VVREp ORetHrenceRev2.02007-12-122/16
ET2046 Rev 2.0 2007-12-12 2/16 管脚说明 序号 SSOP16 QFN16 管脚名称 功能说明 1 5 +VCC 电源。 2 6 X+ X+输入。 3 7 Y+ Y+输入。 4 8 X- X-输入。 5 9 Y- Y-输入。 6 10 GND 地。 7 11 VBAT 电池监测输入。 8 12 AUX 到 ADC 的辅助输入。 9 13 VREF 电压参考源输入/输出。 10 14 IOVDD 数字 I/O 电源输入。 11 15 PENIRQ 触摸笔中断。 12 16 DOUT 串行数据输出。数据在 DCLK 的下降沿移出。当CS 为高时，此输出 是高阻态。 13 1 BUSY BUSY 输出。当CS 为高时，此输出是高阻态。 14 2 DIN 串行数据输入。若CS 为低，数据在 DCLK 的上升沿被锁入寄存器。 15 3 CS 片选输入。控制转换时间和使能串行输入/输出寄存器。 CS 为高 =Power-Down 模式(ADC only)。 16 4 DCLK 外部时钟输入。此时钟用于 SAR 转换过程和同步串行数据 I/O。 功能框图
ET2046功能说明ET2046是一个经典的逐次逼近寄存器模数转换器（SARADC）。此架构基于电荷重分配原理，固有采样保持功能。ET2046的基本工作原理如下图所示。此器件内置一个2.5V的电压源，使用外部时钟，可用2.7V到5.25V的电源供电。内部源可被外部低阻抗1V到+VCC的电压源所驱动。源电压的值直接决定了转换器的输入范围。转换器的模拟输入（X-，Y-和Z坐标，辅助输入，电池电压和芯片温度）通过一个多路选择器提供。个独特的低导通电阻触摸屏驱动开关允许一个未被选择的ADC输入通道为外部器件提供电源，另一个相邻的通道提供地，例如触摸屏。通过维持转换器的差分输入和差分参考结构，可减低触摸屏驱动开关导通电阻所带来的误差（若这是特定测量条件下的一个误差来源）。模拟输入PENIRQ 1OVDDnTEMPTEMPOLevelShifter≥50konLogic0knSER/DFRA2-AD(Shown001s)(Shown Low)X-oRefOn/of+REFADCVBA2.5k0LWLBatteryAU)GND图1模拟输入上图展示了ET2046上的多路输入选择器，ADC的差分输入和转换器的差分参考方式。表1和表2显示了A2、A1、A0和SER/DFR控制字之间的关系及ET2046的配置。此控制字由串口DIN提供。当转换器进入保持模式，+IN和-IN输入的电压差由内部的电容阵列所捕获。模拟输入的电流由器件的转换速率所决定。在采样周期，源必须对内部采样电容（典型值为25pF）充电。在电容完全充电后就不会再有输入电流。从模拟源到转换器的传输速率是一个转换速率的函数。Rev 2.02007-12-123/16
ET2046 Rev 2.0 2007-12-12 3/16 功能说明 ET2046 是一个经典的逐次逼近寄存器模数转换器（SAR ADC）。此架构基于电荷重分配原理，固有采 样保持功能。 ET2046 的基本工作原理如下图所示。此器件内置一个 2.5V 的电压源，使用外部时钟，可用 2.7V 到 5.25V 的电源供电。内部源可被外部低阻抗 1V 到+VCC 的电压源所驱动。源电压的值直接决定了转换器的 输入范围。 转换器的模拟输入（X-，Y-和 Z 坐标，辅助输入，电池电压和芯片温度）通过一个多路选择器提供。 一个独特的低导通电阻触摸屏驱动开关允许一个未被选择的 ADC 输入通道为外部器件提供电源，另一个 相邻的通道提供地，例如触摸屏。通过维持转换器的差分输入和差分参考结构，可减低触摸屏驱动开关导 通电阻所带来的误差（若这是特定测量条件下的一个误差来源）。 模拟输入 图 1 模拟输入 上图展示了 ET2046 上的多路输入选择器，ADC 的差分输入和转换器的差分参考方式。表 1 和表 2 显 示了 A2、A1、A0 和 SER/ DFR 控制字之间的关系及 ET2046 的配置。此控制字由串口 DIN 提供。当转换 器进入保持模式，+IN 和-IN 输入的电压差由内部的电容阵列所捕获。模拟输入的电流由器件的转换速率 所决定。在采样周期，源必须对内部采样电容（典型值为 25pF）充电。在电容完全充电后就不会再有输入 电流。从模拟源到转换器的传输速率是一个转换速率的函数
ET2046AUXTEMPY-POSITIONX-POSITIONZPOSITIONZ,-POSITIONX-DRIVERSY-DRIVERSA0A2VnaY01Offoff00+IN (TEMP0)O0offOn+INMeasure00ofroffIN0x-,OnY+,OnMeasure100+INMeasureX-,OnY+,On01ORoff--INMeasure0Offoff+IN (TEMP1)off表1输入配置（DIN)，单端参考源模式（SER/DFR为高）A2AA0+REF-REFX+Y-POSITIONX-POSITIONZ,POSITIONZPOSITIONDRIVERSONY+0Y++IN0Y-MeasureY+, Y-Y++IN0X-Y+,X-NMeasure0YXHINY+, X-MeasureMeasureX+, X-X表2输入配置（DIN)，差分参考源模式（SER/DFR为低）内部参考ET2046内置一个2.5V的电压参考源，可通过控制字PD1开启和关闭。一般此参考源只用于单端模式下的电池监测、温度测量和辅助输入的测量。而差分模式下可优化对触摸屏的测量。为了与ADS7843兼容，内部参考电压源必须关闭。因此，在上电后，必须写入一个PD1=0来保证源的关闭。ReferencePower-DownOGaOptionalTO-CDAC图2内部源的简化图参考输入在+REF和-REF之间的电压差决定了模拟输入的工作范围。ET2046在1V+Vcc电压源下工作。有几处与电压源输入和其宽电压范围相关的关键点需要注意。当源电压下降时，每一个数字输出码所对应的模拟输入值也相应下降。这与最低有效位（LSB）相关，1LSB对应于在12Bit模式下的源电压除以4096的值。当源电压下降时，由于LSB的值也降低，导致此ADC固有的失调误差和增益误差将上升。例如，在2.5V电压源下转换器的失调误差为2LSBs，而在1V的电压源下其误差可达5LSBs。但在两种情况下，器件失调误差的绝对值是相同的，都为1.22mV。在较低的参考电压下，其版图必须仔细设计，有增加足够的滤波电容，使用低噪声、低ripple的电源供电，若使用外部电压参考源，必须使用低噪声参考源，并且要用低噪声的输入信号。输入VREF口的电压直接驱动数模转换器（CDAC）的电容部分。故输入电流极低（典型值<13μA）。这儿有几个有关屏蔽测量但开关驱动导通时的参考源的关键点需要注意。为便于说明，请参见图1。此应用图表示了ET2046用于测量电阻式触摸屏。为测量设备在Y方向上的当前值，需要将X+输入连接到ADC，打开Y+和Y-驱动，再量化X+上的电压（见图3所示的模块图）。对这一测量，X+引线电阻并不影响转换（它影响建立时间，但此阻值一般很小其影响可忽略）。但是由于Y+和Y-间的电阻相当低，Y驱动的导通电阻会有一些影响。综上所述，不管触摸屏上的触点设备指在哪儿都不能使输入为0V或全量程，因为些电压已经损失在内部开关上了。另外，内部的开关电阻并不会和触摸屏的电阻联动，因此增加了一个额Rev 2.02007-12-124/16
ET2046 Rev 2.0 2007-12-12 4/16 表 1 输入配置（DIN），单端参考源模式（SER/ DFR 为高） 表 2 输入配置（DIN），差分参考源模式（SER/ DFR 为低） 内部参考 ET2046 内置一个 2.5V 的电压参考源，可通过控制字 PD1 开启和关闭。一般此参考源只用于单端模式 下的电池监测、温度测量和辅助输入的测量。而差分模式下可优化对触摸屏的测量。为了与 ADS7843 兼 容，内部参考电压源必须关闭。因此，在上电后，必须写入一个 PD1=0 来保证源的关闭。 图 2 内部源的简化图 参考输入 在+REF 和-REF 之间的电压差决定了模拟输入的工作范围。ET2046 在 1V～+VCC电压源下工作。有几 处与电压源输入和其宽电压范围相关的关键点需要注意。当源电压下降时，每一个数字输出码所对应的模 拟输入值也相应下降。这与最低有效位（LSB）相关，1LSB 对应于在 12Bit 模式下的源电压除以 4096 的 值。当源电压下降时，由于 LSB 的值也降低，导致此 ADC 固有的失调误差和增益误差将上升。例如，在 2.5V 电压源下转换器的失调误差为 2LSBs，而在 1V 的电压源下其误差可达 5LSBs。但在两种情况下，器 件失调误差的绝对值是相同的，都为 1.22mV。在较低的参考电压下，其版图必须仔细设计，有增加足够 的滤波电容，使用低噪声、低 ripple 的电源供电，若使用外部电压参考源，必须使用低噪声参考源，并且 要用低噪声的输入信号。 输入 VREF 口的电压直接驱动数模转换器（CDAC）的电容部分。故输入电流极低（典型值<13μA）。 这儿有几个有关屏蔽测量但开关驱动导通时的参考源的关键点需要注意。为便于说明，请参见图 1。此应 用图表示了 ET2046 用于测量电阻式触摸屏。为测量设备在 Y 方向上的当前值，需要将 X+输入连接到 ADC， 打开 Y+和 Y-驱动，再量化 X+上的电压（见图 3 所示的模块图）。对这一测量，X+引线电阻并不影响转换 （它影响建立时间，但此阻值一般很小其影响可忽略）。但是由于 Y+和 Y-间的电阻相当低，Y 驱动的导通 电阻会有一些影响。综上所述，不管触摸屏上的触点设备指在哪儿都不能使输入为 0V 或全量程，因为一 些电压已经损失在内部开关上了。另外，内部的开关电阻并不会和触摸屏的电阻联动，因此增加了一个额
ET2046外的误差源。+VcoVREFW+REFFWX+WConverterIN-REFY-GND图3单端参考源的简化框图（SER/DFR=1，Y开关使能，X+模拟输入）这一情况可由图5所示来补救。在置SER/DFR=O后，+REF和-REF直接连在了Y+和X+上，相应地使模数转换器进入比率转换状态。转换的结果将是外部电阻的百分比，而与外部电阻和内部开关导通电阻比率的变化无关。注意在使用比率模式时要考虑到功耗问题。+VcoY++REFFWHINX-Converter-REFY-GNDO图4差分参考源的简化框图（SER/DFR=0，Y开关使能，X+模拟输入）差分模式下需要注意的最后一点是必须使用+Vcc而不是VREF作为+REF的源。在不需要用比率模式时，可以使用高精度的参考源和单端模式来测量。在特定情况下，可以从一个高精度参考源来启动转换器。大多数的参考源都可以为ET2046提供足够的电力，但可能不能为外部负载（如电阻式触摸屏）提供足够的电力。触摸屏的建立在某些情况下，可能需要在触摸屏上跨接电容来消除触摸屏工作时产生的噪声（例如从背光电路或LCD面板上产生的噪声）。这些电容提供了一个低通滤波器来减小噪声，但在屏被触摸时会引起建立时间的问题，通常会表现为一个增益误差。要消除或减轻这一影响有几种方法。问题的症结在于输入和（或）参考源在ADC采样输入并提供数字输出时并没有达到最终的稳定值。另外，参考源在转换过程中可能还Rev2.02007-12-125/16
ET2046 Rev 2.0 2007-12-12 5/16 外的误差源。 图 3 单端参考源的简化框图（SER/ DFR =1，Y 开关使能，X+模拟输入） 这一情况可由图 5 所示来补救。在置 SER/ DFR =0 后，+REF 和-REF 直接连在了 Y+和 X+上，相应地 使模数转换器进入比率转换状态。转换的结果将是外部电阻的百分比，而与外部电阻和内部开关导通电阻 比率的变化无关。注意在使用比率模式时要考虑到功耗问题。 图 4 差分参考源的简化框图（SER/ DFR =0，Y 开关使能，X+模拟输入） 差分模式下需要注意的最后一点是必须使用+VCC 而不是 VREF 作为+REF 的源。在不需要用比率模式 时，可以使用高精度的参考源和单端模式来测量。在特定情况下，可以从一个高精度参考源来启动转换器。 大多数的参考源都可以为 ET2046 提供足够的电力，但可能不能为外部负载（如电阻式触摸屏）提供足够 的电力。 触摸屏的建立 在某些情况下，可能需要在触摸屏上跨接电容来消除触摸屏工作时产生的噪声（例如从背光电路或 LCD 面板上产生的噪声）。这些电容提供了一个低通滤波器来减小噪声，但在屏被触摸时会引起建立时间 的问题，通常会表现为一个增益误差。要消除或减轻这一影响有几种方法。问题的症结在于输入和（或） 参考源在 ADC 采样输入并提供数字输出时并没有达到最终的稳定值。另外，参考源在转换过程中可能还