德州仪器ADS7843触摸屏控制器：特性、应用与设计要点

在电子设备中，触摸屏的应用越来越广泛，从个人数字助理到销售终端，触摸屏为用户提供了便捷的交互方式。德州仪器（Texas Instruments）的ADS7843触摸屏控制器是一款性能出色的器件，下面将详细介绍它的特性、应用、工作原理以及在设计中需要注意的要点。

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一、产品特性

1. 接口与转换特性

• 4线触摸屏接口：支持4线触摸屏，能够准确获取触摸位置信息。
• 比例式转换：实现比例式的模拟到数字转换，提高测量的准确性。
• 单电源供电：工作电压范围为2.7V至5V，适用于多种电源环境。

  2. 性能指标

• 转换速率：最高可达125kHz，能够快速完成数据转换。
• 分辨率：可编程为8位或12位，可根据实际需求选择合适的分辨率。
• 辅助输入：提供2个辅助模拟输入通道，增加了系统的灵活性。

  3. 功耗控制

• 全功率关断控制：具备全功率关断模式，典型功耗可降低至0.5µW以下，适合电池供电系统。

二、应用领域

ADS7843适用于多种需要触摸屏交互的设备，包括但不限于：

• 个人数字助理（PDA）：为PDA提供触摸输入功能，提升用户体验。
• 便携式仪器：在便携式仪器中实现触摸操作，方便用户进行数据输入和控制。
• 销售终端（POS）：用于POS机的触摸屏，实现快速、准确的交易操作。
• 寻呼机：为寻呼机增加触摸交互功能。
• 触摸屏显示器：作为触摸屏显示器的控制核心，实现触摸功能。

三、产品描述

ADS7843是一款12位采样的模数转换器（ADC），具有同步串行接口和低导通电阻开关，用于驱动触摸屏。在125kHz吞吐量和+2.7V电源下，典型功耗为750µW。参考电压（(V{REF})）可在1V至(+V{CC})之间变化，相应的输入电压范围为0V至(V_{REF})。该器件还具有关机模式，可显著降低功耗。ADS7843采用SSOP - 16封装，工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C。

四、工作原理

1. 基本架构

ADS7843是一款经典的逐次逼近寄存器（SAR）ADC，基于电容重新分配架构，具有采样和保持功能。它采用0.6µs CMOS工艺制造。

2. 模拟输入

模拟输入通过四通道多路复用器提供。低导通电阻开关的独特配置允许未选中的ADC输入通道为外部设备提供电源，相应的引脚提供接地。通过保持转换器的差分输入和差分参考架构，可以消除开关导通电阻误差。

3. 参考输入

参考输入的电压差（+REF和 - REF之间）设置了模拟输入范围。ADS7843的参考电压范围为1V至(+V_{CC})。当参考电压降低时，每个数字输出代码的模拟电压权重也会降低，这可能会导致ADC固有的偏移或增益误差在LSB（最低有效位）大小方面显得更大。

4. 数字接口

数字接口的典型操作包括每24个时钟周期完成一次转换。控制字节通过DIN引脚提供，用于设置输入多路复用器、开关和参考输入。转换结果通过DOUT引脚输出。

五、电气特性

在(T{A}) = - 40°C至 + 85°C，(+V{CC}= + 2.7V)，(V{REF}= + 2.5V)，(f{SAMPLE}=125kHz)，(f{CLK}=16cdot f{SAMPLE}=2MHz)，12位模式，且数字输入为GND或(+V_{CC})的条件下，ADS7843具有以下电气特性：

• 模拟输入：满量程输入跨度为0至(V_{REF})，绝对输入范围电容为25pF，泄漏电流为0.1µA。
• 系统性能：分辨率为12位，无丢失代码，积分线性误差为±2 LSB。
• 采样动态：转换时间为3个时钟周期，采集时间为500个时钟周期，吞吐量速率为125kHz。

六、典型特性

在(T{A}= + 25°C)，(+V{CC}= + 2.7V)，(V{REF}= + 2.5V)，(f{SAMPLE}=125kHz)，(f{CLK}=16cdot f{SAMPLE}=2MHz)的条件下，ADS7843的典型特性包括参考电流与采样速率、开关导通电阻与(+V{CC})、参考电流与温度、开关导通电阻与温度以及最大采样速率与(R{IN})的关系等。

七、设计要点

1. 电源与参考布局

• 电源：为ADS7843提供干净、良好旁路的电源。在靠近器件处放置0.1µF陶瓷旁路电容，若(+V_{CC})与电源之间的连接阻抗较高，可能还需要1µF至10µF的电容。
• 参考：参考输入同样需要用0.1µF电容旁路。若参考电压来自运算放大器，要确保其能驱动旁路电容而不产生振荡。

  2. 接地

  GND引脚应连接到干净的接地点，通常为“模拟”接地。避免与微控制器或数字信号处理器的接地点过近，必要时可直接从转换器引出接地走线到电源入口或电池连接点。理想的布局应包括一个专门用于转换器和相关模拟电路的模拟接地平面。

  3. 触摸屏连接

  在使用电阻式触摸屏时，要注意转换器与触摸屏之间的连接。连接应尽可能短且牢固，因为长连接和松动连接都可能导致误差。

八、总结

ADS7843是一款功能强大、性能优越的触摸屏控制器，具有低功耗、高速度和良好的灵活性等特点。在设计使用ADS7843的系统时，需要注意电源、参考、接地和触摸屏连接等方面的布局，以确保系统的性能和稳定性。电子工程师们在实际应用中可以根据具体需求，充分发挥ADS7843的优势，设计出更加出色的触摸屏设备。你在使用ADS7843的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。