Silicon Labs電容觸摸系列MCU的CDC工作原理

IREF是一個(gè)內(nèi)部參考電流源，CREF是內(nèi)部集成的充電電容，ISENSOR屬于內(nèi)部集成的受控電流源，CSENSOR為外部電容傳感器的充電電容，由于人體的觸摸引起CSENSOR的變化，通過內(nèi)部調(diào)整過的ISENSOR對CSENSOR進(jìn)行瞬間的充電，在CSENSOR上產(chǎn)生一個(gè)電壓VSENSOR，然后相對內(nèi)部參考電壓經(jīng)過一個(gè)共模差分放大器進(jìn)行放大；同理IC內(nèi)部的IREF對CREF充電后也產(chǎn)生一個(gè)參考電壓并相對同樣的VREF經(jīng)過差分放大，最后將2個(gè)放大后的信號通過SAR（逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器）式的ADC采樣算出ISENSOR的值。

現(xiàn)在的電子產(chǎn)品中，觸摸感應(yīng)技術(shù)日益受到更多關(guān)注和應(yīng)用，并不斷有新的技術(shù)和IC面世。與此同時(shí)，高靈敏度的電容觸摸技術(shù)也在快速地發(fā)展起來，其主要應(yīng)用在電容觸摸屏和電容觸摸按鍵，但由于電容會受溫度、濕度或接地情況的不同而變化，故穩(wěn)定性較差，因而要求IC的抗噪性能要好，這樣才能保證穩(wěn)定正確的觸摸感應(yīng)。

目前Silicon Labs公司推出的C8051F7xx和C8051F8xx等電容觸摸系列MCU，以高信噪比高速度的特點(diǎn)在業(yè)界表現(xiàn)尤為出色。同時(shí)，靈活的I/O配置，給設(shè)計(jì)帶來更多的方便。另外，由于該系列MCU內(nèi)部集成了特殊的電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器（CDC），所以能夠進(jìn)行高精度的電容數(shù)字轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)電容觸摸功能。

CDC的具體工作原理：

Silicon Labs SAR式的ADC采樣可選擇12-16位的分辨率，采用16位的分辨率進(jìn)行逐位比較采樣：首先從確定最高位第16位（IREF=0x8000）開始，最高位的值取決于電容的充電速率，也就相當(dāng)于電流的大小，取電流IREF/2，比較VSENSOR和VREF：

VSENSOR 》 VREF 則 最高位 = 0 ；

VSENSOR 《 VREF 則 最高位 = 1 ；

隨后，SAR控制邏輯移至下一位，并將該位設(shè)置為高電平，進(jìn)行下一次比較：

如果第16位是1，則取下一個(gè)IREF=0xC000 ；

如果第16位是0，則取下一個(gè)IREF=0x4000.

這個(gè)過程一直持續(xù)到最低有效位（LSB）。上述操作結(jié)束后，也就完成了轉(zhuǎn)換，將算出的16位轉(zhuǎn)換結(jié)果儲存在寄存器內(nèi)。