触摸屏控制器辅助输入的应用

2011-06-08 19:04:43来源: 互联网
1 引言
   
德州仪器(TI)公司的ADS7843/45/46、TSC2046及TSC2003/4/5/6/7型触摸屏控制器(TSC)具有触摸屏输入引脚和一个或多个非触摸屏或辅助模拟输入引脚,诸如TSC2046的电池电压监测(VBAT)或TSC2007的AUX等辅助输入引脚。在触摸屏输入工作的同时,或在未触碰触摸屏期间,可借助于这些辅助输入引脚监测系统的电池电压或其他电压信号。
    TI公司的各款TSC的辅助模拟输入具有不同的输入范围和不同等级的静电放电(ESD)保护功能,所以应用时必须考虑某些规定或限制条件。这里论述了TSC辅助输入(包括电池电压引脚)的一般功能、特殊功能和限制条件。

2 辅助模拟输入
    TI公司目前所提供的TSC内部通过SPI或I2C接口发送指令,可使MUX选择一个模拟输入并将其连接至A/D转换器。图1给出一个示例电路。

3 辅助输入模式 
    TI公司的TSC可工作在差分或单端(SE)输入模式下,但只有在SE模式下才可以对辅助模拟输入测量及转换,如图2所示。工作在差分模式下时TSC无需参考电压,这是由于信号驱动直接连接到+REF和一REF。然而,工作在SE模式下时参考电压VREF是必需的,因此测量辅助输入如AUX或VBAT时始终需要参考电压。

    ADS7846、TSC2046及TSC2003的参考电压可由TSC的A/D转换器内部或外部电源提供。采用外部参考电压时,通过向这些器件的Vcc引脚施加2.2~5.25 V电源使其上电,或提供1.0 V至Vcc的外部VREF。当采用TSC内部参考电压时,ADS7846、TSC2046或TSC2003应通过2.7~5.25V电源上电,以保证内部VREF达到约2.5 V(2.45~2.55 V)。TI公司的其他TSC无内置参考电压。实际应用中,可以简单地将TSC电源同参考电压连接起来。

4 辅助输入电压范围
   
辅助输入信号范围始终为0 V~VREF。若该信号超出此范围将使A/D转换器饱和,甚至可能导致温度升高,输入电路损坏。电池监测输入即VBAT的信号范围可以大大超过VREF范围,因为每个VBAT引脚都带有分压器,如图3所示。输入分压电路可将A/D转换器信号范围限制在0 V~VREF。由图3可看出A/D转换器信号仅为VBAT引脚信号的25%。

    ADS7846、TSC2046及TSC2003有一个或两个电池监测输入,可监测/测量高达6.0 V信号,而器件的供电电压低至2.7V。

5 辅助输入特性
    TSC辅助输入(包括电池监测输入)的主要特性如下:仅在SE模式下测量辅助输入信号;测量辅助输入时参考电压VREF必须提供给A/D转换器;辅助输入的信号范围必须为0 V至VREF;电池输入VBAT范围为0V至4×VREF,最高可达6.O V。

6 特殊应用
   
下面重点讨论TSC辅助模拟输入引脚的特殊应用。
     (1)未用的输入引脚 如果TSC的模拟输入引脚未用,建议将其直接连接到模拟地层。
    (2)利用AUX输入引脚监测VBAT TI公司一些型号的TSC没有电池电压监测引脚(VBAT)。一般的辅助输入不能直接用于监测电池,只是因为电池电压高于TSC电源电压(高于VREF)。如果在电池和AUX之间加外部分压器,TSC辅助引脚(如AUX)仍然可用于测量,监控电池电压,如图4所示。选择R1和R2的阻值时应留有足够大的余量,以确保AUX引脚的信号范围为O V~VREF。注意,由于电池漏电流为VCC/(R1+R2),因此,图4中的分压器会额外消耗功率,可采用大阻抗来降低功耗

由于分压器和电源(地)之间有一个开关,只有在电池测量的短暂周期内才为内部分压器供电,因此TI公司的TSC的VBAT输入电路不消耗额外的电池电量。同样,在利用TSCAUX引脚监测电池电压时,增加了图5所示的可控开关,可以降低功耗并确保TSC掉电时信号从AUX引脚断开。


7 掉电期间的ESD保护及辅助输入要求
   
实际应用中,在无需TSC减少系统功耗时通常关闭电源。但将产生TSC电源断开时能否仍可将模拟信号连到TSC的问题。
    图6为TSC掉电前模拟输入断开时其中的一种情况。如果TSC掉电时(Vcc=0 V)模拟输入信号为正(AUX是非零信号),模拟信号可通过ESD保护二极管到达Vcc(图6中的红线)。这可能会使TSC部分或全部上电,具体取决于输入信号振幅,功率消耗多,并可能导致TSC故障。因此,应避免采用图6电路配置。

    另一种方案是简单地采用图7所示的ESD保护电路。静电电压非常大时,由于流经ESD保护二极管的电流受到了限制,因此图7(a)电路的效率与图7(b)不同。另一方面,图7(b)电路不对称,因此不能为ESD正、负脉冲提供平等保护。TI公司的TSC2004/5/6/7型TSC采用先进的片上ESD保护设计,简化电路如图8所示。显然,对于这些器件,TSC的AUX辅助输入信号应在TSC的Vcc电源关闭之前断开。AUX信号断开的示例电路如图9所示。

8 特殊应用总结
   
未使用的模拟输入引脚应直接连接模拟地层;用AUX监测电池电压时应重视分压器的电阻值和功率消耗;在断开TSC电源之前,始终采用软件命令禁用TSC辅助输入;对于ADS7846TSC2046及TSC2003,当TSC电源断开时,AUX或VBAT引脚可始终连接至非零信号;对于TSC2004/5/6/7,在TSC电源关闭之前应从AUX模拟输入引脚将非零信号断开。

关键字:控制器  辅助  输入  应用

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0608/article_6431.html
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