德州儀器(TI)公司的ADS7843/45/46、TSC2046及TSC2003/4/5/6/7型觸摸屏控制器(TSC)具有觸摸屏輸入引腳和一個(gè)或多個(gè)非觸摸屏或輔助模擬輸入引腳，諸如TSC2046的電池電壓監(jiān)測(cè)(VBAT)或TSC2007的AUX等輔助輸入引腳。在觸摸屏輸入工作的同時(shí)，或在未觸碰觸摸屏期間，可借助于這些輔助輸入引腳監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電池電壓或其他電壓信號(hào)。
TI公司的各款TSC的輔助模擬輸入具有不同的輸入范圍和不同等級(jí)的靜電放電(ESD)保護(hù)功能，所以應(yīng)用時(shí)必須考慮某些規(guī)定或限制條件。這里論述了TSC輔助輸入(包括電池電壓引腳)的一般功能、特殊功能和限制條件。
2 輔助模擬輸入
TI公司目前所提供的TSC內(nèi)部通過SPI或I2C接口發(fā)送指令，可使MUX選擇一個(gè)模擬輸入并將其連接至A／D轉(zhuǎn)換器。圖1給出一個(gè)示例電路。
3 輔助輸入模式
TI公司的TSC可工作在差分或單端(SE)輸入模式下，但只有在SE模式下才可以對(duì)輔助模擬輸入測(cè)量及轉(zhuǎn)換，如圖2所示。工作在差分模式下時(shí)TSC無(wú)需參考電壓，這是由于信號(hào)驅(qū)動(dòng)直接連接到+REF和一REF。然而，工作在SE模式下時(shí)參考電壓VREF是必需的，因此測(cè)量輔助輸入如AUX或VBAT時(shí)始終需要參考電壓。
ADS7846、TSC2046及TSC2003的參考電壓可由TSC的A／D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部或外部電源提供。采用外部參考電壓時(shí)，通過向這些器件的Vcc引腳施加2．2～5．25 V電源使其上電，或提供1．0 V至Vcc的外部VREF。當(dāng)采用TSC內(nèi)部參考電壓時(shí)，ADS7846、TSC2046或TSC2003應(yīng)通過2．7~5.25V電源上電，以保證內(nèi)部VREF達(dá)到約2．5 V(2．45～2．55 V)。TI公司的其他TSC無(wú)內(nèi)置參考電壓。實(shí)際應(yīng)用中，可以簡(jiǎn)單地將TSC電源同參考電壓連接起來(lái)。
4 輔助輸入電壓范圍
輔助輸入信號(hào)范圍始終為0 V～VREF。若該信號(hào)超出此范圍將使A／D轉(zhuǎn)換器飽和，甚至可能導(dǎo)致溫度升高，輸入電路損壞。電池監(jiān)測(cè)輸入即VBAT的信號(hào)范圍可以大大超過VREF范圍，因?yàn)槊總€(gè)VBAT引腳都帶有分壓器，如圖3所示。輸入分壓電路可將A/D轉(zhuǎn)換器信號(hào)范圍限制在0 V～VREF。由圖3可看出A/D轉(zhuǎn)換器信號(hào)僅為VBAT引腳信號(hào)的25％。
ADS7846、TSC2046及TSC2003有一個(gè)或兩個(gè)電池監(jiān)測(cè)輸入，可監(jiān)測(cè)/測(cè)量高達(dá)6.0 V信號(hào)，而器件的供電電壓低至2．7V。
5 輔助輸入特性
TSC輔助輸入(包括電池監(jiān)測(cè)輸入)的主要特性如下：僅在SE模式下測(cè)量輔助輸入信號(hào)；測(cè)量輔助輸入時(shí)參考電壓VREF必須提供給A／D轉(zhuǎn)換器；輔助輸入的信號(hào)范圍必須為0 V至VREF；電池輸入VBAT范圍為0V至4×VREF，最高可達(dá)6．O V。
6 特殊應(yīng)用
下面重點(diǎn)討論TSC輔助模擬輸入引腳的特殊應(yīng)用。
(1)未用的輸入引腳 如果TSC的模擬輸入引腳未用，建議將其直接連接到模擬地層。
(2)利用AUX輸入引腳監(jiān)測(cè)VBAT TI公司一些型號(hào)的TSC沒有電池電壓監(jiān)測(cè)引腳(VBAT)。一般的輔助輸入不能直接用于監(jiān)測(cè)電池，只是因?yàn)殡姵仉妷焊哂赥SC電源電壓(高于VREF)。如果在電池和AUX之間加外部分壓器，TSC輔助引腳(如AUX)仍然可用于測(cè)量，監(jiān)控電池電壓，如圖4所示。選擇R1和R2的阻值時(shí)應(yīng)留有足夠大的余量，以確保AUX引腳的信號(hào)范圍為O V~VREF。注意，由于電池漏電流為VCC/(R1+R2)，因此，圖4中的分壓器會(huì)額外消耗功率，可采用大阻抗來(lái)降低功耗。
由于分壓器和電源(地)之間有一個(gè)開關(guān)，只有在電池測(cè)量的短暫周期內(nèi)才為內(nèi)部分壓器供電，因此TI公司的TSC的VBAT輸入電路不消耗額外的電池電量。同樣，在利用TSCAUX引腳監(jiān)測(cè)電池電壓時(shí)，增加了圖5所示的可控開關(guān)，可以降低功耗并確保TSC掉電時(shí)信號(hào)從AUX引腳斷開。
7 掉電期間的ESD保護(hù)及輔助輸入要求
實(shí)際應(yīng)用中，在無(wú)需TSC減少系統(tǒng)功耗時(shí)通常關(guān)閉電源。但將產(chǎn)生TSC電源斷開時(shí)能否仍可將模擬信號(hào)連到TSC的問題。
圖6為TSC掉電前模擬輸入斷開時(shí)其中的一種情況。如果TSC掉電時(shí)(Vcc=0 V)模擬輸入信號(hào)為正(AUX是非零信號(hào))，模擬信號(hào)可通過ESD保護(hù)二極管到達(dá)Vcc(圖6中的紅線)。這可能會(huì)使TSC部分或全部上電，具體取決于輸入信號(hào)振幅，功率消耗多，并可能導(dǎo)致TSC故障。因此，應(yīng)避免采用圖6電路配置。
另一種方案是簡(jiǎn)單地采用圖7所示的ESD保護(hù)電路。靜電電壓非常大時(shí)，由于流經(jīng)ESD保護(hù)二極管的電流受到了限制，因此圖7(a)電路的效率與圖7(b)不同。另一方面，圖7(b)電路不對(duì)稱，因此不能為ESD正、負(fù)脈沖提供平等保護(hù)。TI公司的TSC2004／5／6／7型TSC采用先進(jìn)的片上ESD保護(hù)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化電路如圖8所示。顯然，對(duì)于這些器件，TSC的AUX輔助輸入信號(hào)應(yīng)在TSC的Vcc電源關(guān)閉之前斷開。AUX信號(hào)斷開的示例電路如圖9所示。
8 特殊應(yīng)用總結(jié)
未使用的模擬輸入引腳應(yīng)直接連接模擬地層；用AUX監(jiān)測(cè)電池電壓時(shí)應(yīng)重視分壓器的電阻值和功率消耗；在斷開TSC電源之前，始終采用軟件命令禁用TSC輔助輸入；對(duì)于ADS7846、TSC2046及TSC2003，當(dāng)TSC電源斷開時(shí)，AUX或VBAT引腳可始終連接至非零信號(hào)；對(duì)于TSC2004／5／6／7，在TSC電源關(guān)閉之前應(yīng)從AUX模擬輸入引腳將非零信號(hào)斷開。