MTCH2120电容式触摸控制器技术解析与应用指南

Microchip Technology MTCH2120触摸控制器在用户界面上实现触摸按钮功能时为设计人员提供了简单的路径。这些交钥匙触摸器件具有低功耗和耐水性优势，与Microchip的统一生态系统集成，可实现更简单的设计过程，同时促进其他交钥匙解决方案之间的转换。MTCH2120提供强大的触摸体验，不受噪声事件和湿气影响，并可灵活地适应各种产品要求。Microchip Technology MTCH2120触摸控制器具有I^2^C端口扩展器功能和易于调谐功能，可根据实时噪声评估自动调节灵敏度和滤波器电平。

数据手册：*附件：Microchip Technology MTCH2120触摸控制器数据手册.pdf

特性

• 易于调节
  • 根据实时噪声评估自动调节灵敏度和滤波器电平
  • 无需阈值调谐
• MPLAB® Harmony主机代码配置器插件
• 电容式触摸传感
• 高信号噪声比 (SNR)
• 可通过I^2^C总线进行配置
• 可调节的灵敏度
• 多级有源噪声抑制滤波器
• 自动环境补偿
• 耐水性触控
• 低功耗，可选择结合传感器（一次插拔模式）
• 将GPIO配置为可选的主机接口
• 支持各种传感器形状和尺寸
• 触摸状态更改中断引脚
• 可选择禁用或暂停传感器
• 可选择保存配置
• 掉电保护

规范

• 工作电压范围：3 V至5 V
• 源电流范围：-40mA至40mA
• 250ms软件重置
• 工作温度范围：-40 °C至+105 °C

引脚示意图

简化的测量流程

MTCH2120电容式触摸控制器技术解析与应用指南‌

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‌一、核心特性与架构概述‌

Microchip的MTCH2120是一款集成I2C接口的12通道电容式触摸控制器，专为高噪声环境下的防水触摸按键和接近感应设计。其核心优势包括：

1. ‌抗干扰能力‌
   • 采用多级主动噪声抑制滤波器和自动环境补偿技术（Easy Tune），可动态调整阈值和采样率以适应噪声变化。
   • 支持频率跳频（Frequency Hopping）与自动调谐（Autotune），实时避开干扰频段。
2. ‌灵活配置‌
   • 每个通道可通过I2C独立调节灵敏度、滤波等级（Oversampling）、滞后值（Hysteresis）等参数。
   • 支持金属面板触摸（MoC技术），传感器材料兼容PCB铜箔、银浆、ITO等。
3. ‌低功耗设计‌
   • 提供低功耗模式（LP），可配置仅扫描特定按键或组合按键（Lump模式），休眠电流低至6.4μA（3.3V/250ms周期）。

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‌二、关键功能实现详解‌

‌1. 触摸检测流程‌

• ‌电荷转移原理‌：通过内部补偿电容（CC）与传感器寄生电容（Cx）的电荷共享，10位ADC检测电压变化（Signal值）。
• ‌校准机制‌：上电时自动校准参考值（Reference），后续通过漂移算法（Drift）跟踪环境变化。
• ‌触发逻辑‌：当Δ（Signal - Reference）超过阈值（Threshold）时，需通过检测积分（DI）确认触摸事件。

‌2. 噪声抑制技术‌

• ‌动态频率跳频‌：预设3个采样频率（FREQ寄存器），自动避开噪声频段。
• ‌ 驱动屏蔽（Driven Shield） ‌：
  • ‌专用屏蔽‌：BUTTON11引脚可配置为屏蔽线，降低传感器负载。
  • ‌ 扩展屏蔽+ ‌：未扫描的按键引脚可作为临时屏蔽，防止水渍误触。

‌3. 多按键管理‌

• ‌ Adjacent Key Suppression（AKS） ‌：将相邻按键分组，仅报告最先触发的按键，避免误触。
• ‌Lump模式‌：合并多个按键形成虚拟大按键（如12个物理按键可配置为4个Lump），适合滑条或接近感应设计。

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‌三、应用场景与优化建议‌

1. ‌家电控制面板‌
   • 利用Driven Shield+实现防水设计，通过AKS避免误触。
   • 响应时间优化：CSD=15、DI=2时，12按键的最坏响应时间约264ms（250ms周期）。
2. ‌工业HMI‌
   • 启用频率跳频（FREQHOP=1）对抗电机噪声，配合金属面板（MoC）增强可靠性。
   • 功耗控制：仅启用2个Lump按键扫描，3.3V下功耗可降至8.3μA（x8过采样）。
3. ‌调试技巧‌
   • 使用CRC校验（CRC寄存器）确认配置完整性。
   • 通过SENSTATE[n]监控传感器状态（如0x04表示触摸确认中）。