特 性能描 應 原理框 極限參 電氣特 引腳描 引腳分配 QFN-16封 TSSOP－16封 VFBGA-16封 引腳功能描 XPT2046典參考特 工作原 本原理描 應 模擬輸入特 參考電 外部參考電壓輸 單端工作模 差分工作模 觸摸屏應用建 溫度測 電池電壓測 壓力測 數字接 筆中斷輸 轉換周 數字時 數據格 8位轉換模 功 封裝物理尺 QFN-16封 TSSOP-16封 VFBGA-48封 圖圖1XPT2046實物 圖2XPT2046原理 圖4XPT2046的TSSOP-16封裝管 圖6XPT2046典應用 圖7XPT2046模擬輸入簡 圖8電壓源示意圖............... 9單端模式工作示意圖

1，Y開關閉合，XP作為模擬輸入 —圖 差分參考源工作模式簡圖

0，Y開關閉合，X+作為模擬輸入 圖 溫度測量功能示意 圖 電池電壓測量功能 圖 壓力測量 圖 8位總線接口，無DCLK時鐘延遲，24時鐘周期轉換時 圖15PEN 功能 圖 8位總線接口，無DCLK時鐘延遲16時鐘周期轉換時 圖 詳細時序 圖 圖 理想情況輸入電壓和輸出編碼對應關 圖 QFN-16封裝尺 圖 TSSOP-16封裝尺 圖 VFBGA－48封裝尺 表表1極限參數 表2XPT2046電氣特性 表3單端模式輸入配置（SER/D 表4差分模式輸入配置（SER/D 表5制字的控制位命 表6控制字節各位描 表7掉電 參考電壓選 表8時序規范說 特工作電壓范圍為2.2V～5.25V內建2.5V參考電壓源采用SPI3線控制通 具有自動power-down功封裝QFN-16、TSSOP-16VFBGA-與TSC2046、AK4182A完全兼

XPT2046在125KHz轉換速率和2.7V電壓下的功耗僅為應用在采用電池供電的小手持設備上，比如PDA、手XPT2046TSSOP-16、QFN-16和VFBGA三種封裝

應

圖1XPT2046

圖2XPT2046表1極限參數VCC和IOVDD電－0.3V至－0.3V至－0.3V至-焊接溫度（焊接10秒 電氣特限定條件：VS＝＋2.7V～＋5.5V,TA＝－40℃～＋85℃，VCC＝＋2.7V,VREF＝2.5V電壓2MHz，12位模式；數字輸入 或為IOVDD；VCC與IOVDD相表2XPT2046參條單最小典最大單端輸負極輸0--ADC系統性能無失噪聲性電源電壓抑制外部參考電包 參考電抖動時通道間VIN＝2.5Vpp3YN、驅動電流保持56參考電壓輸參考電壓靜態電V外部參考電輸入阻1Ω精確VBAT=0.5V~5.5V,使用VREF--1V%%精確3差分方43差分方4-℃℃℃℃℃數字輸入輸數據格所有數字控制輸入引|IIH-直接二進電源要567靜態電功特工作范f采樣掉電狀3溫度范特-℃1、LSBVREF=+2.5VLSB610μV2、為確保可靠，X、Y的驅動電流不能大于3TEMP0TEMP15、XPT2046工作于2.2V6IOVDD7VCCIOVDD的總電流。典值包括來自當PD0=0 引腳描引腳分配TSSOP－16

圖3XPT2046QFN-16封裝圖4XPT2046的TSSOP-16封裝管圖5XPT2046VFBGA-16封裝管引腳功能QFN引腳TSSOP引腳VFBGA引腳名說12—3—C451627384956接789—XPT2046典條件：TA＝25℃，VCC＝＋2.7V，IOVDD＝＋1.8V；VREF＝2.5V外部電壓，12＝2MHz本原理描XPT2046是一種典的逐次近模數轉換器（SARADC），包含了采樣/保持、模數轉換、串口數據輸出等功能。同時集成有一個2.5V的參考電壓源、溫度檢測電路，工作時使用外部時鐘。XPT2046可以單電源供電，電源電壓范圍為2.7V～5.5V。參考電壓值直接決定ADC的輸入范圍，參考電壓可以使用參考電壓，也可以從外部直接輸入1V～VCC范圍內的參考電壓（要求外部參考電壓源輸出阻抗低）。X、Y、Z、VBAT、Temp和AUX模擬信號經過片內的控制寄存器選擇后進入ADC，ADC可以配置為單端或差分模式。選擇VBAT、Temp和AUX時可以配置為單端模式；作為觸摸屏應用時，可以配置為差分模式，這可有效消除由于驅動開關的寄生電阻及外部的干擾帶來的測量誤差，提高轉換準確圖6XPT2046圖6XPT2046典應用圖模擬輸入7描述了XPT2046片內多路選擇器、ADC的模擬差分輸入和差分參考電壓準。表3和表4說明了A2、A1、A0——圖7XPT2046表圖7XPT2046表3單端模式輸入配置（SER/D

XPT2046的配置關系。這些控制位來自DIN腳的串行數據（更詳細的說明見數字接口部分）Y-X-Z1-置Z2-置X-Y-000001測010011測XN,YP,100測XN,YP,101測110111表4差分模式輸入配置（SERDY-X-Z1-Z2-驅001YP,011YP,100YP,101XP,參考XPT2046的2.5V參考電壓源可通過控制位PD1（見表5和圖3）進行關閉或者打開。一般 ，參考電壓只用于單端模式下Vbatt、Temp和AUX輸入測量。使用差分模式，觸摸屏可以獲得最佳性能。如果要與ADS7843兼容，XPT2046的參考電壓源必須強行關閉。因此，上電后要對控制位PD1置0以確保關閉參考源（見典特性中參圖8電壓源示意+REF和－REF（見圖2）之間的電壓差（下文用VREF表示）決定了模擬輸入的電壓范圍。XPT2046的參考電壓輸入范圍為1V~VCC。參考電壓越低，則ADC輸出的二進制數據結果每一個數字位所代表的模擬電壓也越低。在12位工作方式下，數據結果的最低位所代表的模擬電壓為VREF／4096，其余位依此類推。因此，參考電壓越低，干擾引入的誤差會越大，此時要求盡可能使用低噪聲、低波動的參考電壓源；在設計電路板時，盡可能減少干擾，輸入的信號噪音也不能太高，否則會直接影響轉換精度。單端工作—SER/DFR置為高電平時，XPT2046單端模式簡單，在采樣過程完成后，轉換過程中可以關閉驅動開關，降低功耗。但這種模式的缺點是精度直接受參考電壓源的精度限制，同時由于驅動開關的導通電阻存在，導通電阻與觸摸屏電阻的分壓作用，也會帶來測量誤差。圖9單端模式工作示意圖 ——1，Y開關閉合，XP作為模擬輸入差分工作—SER/DFR置為低電平時，XPT2046差分模式的優點是：+REF和-REF的輸入分別直接接到YP、YN上，可消除由于驅動開關的導通電阻引入的標測量誤差。 IN

REF

REF圖10差分參考源工作模式簡圖（SER/

0，Y開關閉合，X+作為模擬輸入在應用中，建議添加一些外部電容跨接于觸摸屏，以便慮掉觸摸屏自身產生的噪聲（LCD和背光電路產生的噪聲）。電容和電阻形成一個低通濾波器從而抑制了噪聲。電容值過大可能導致建立時間的增加，出現增益錯誤，因此選擇電容時要考慮輸入信號的帶寬要求。溫度測XPT2046集成溫度檢測功能，用于溫度的檢測。XPT2046的溫度測量有兩種方法。利用二極管的PN結溫度系數相對穩定的特點，通過測試二極管的PN結電壓來測量溫度，可以預先測試并室溫下的PN結電壓（典值為600mV左右），PN結的溫度系數約為－2mV/℃，測試其他溫度時的PN結電壓，就可以得到溫圖11這種方法不要求指定測試溫度準，精確度可以達到2℃。這種方法需要進行二次轉換：第一次，設置“A2A1A0”＝“000”，測試temp0電流時的PN結電壓V0第二次，設置“A2A1A0”＝“111”，實現91倍temp0大的電流，測試此時的PN結電壓V1。kTln(N △VqN——電流比率系數，等于k——伯爾常數，等于1.38054×10- 伏特每開(V·K-q——電荷量，等于1.602189·10-19C—溫度值（開爾文方法二比方法一提供更精確的測量精度，可達到2℃Kq (kln(N

△V=V(I91)–V(I1)(in°K= ℃=2.573·△V(mV)– 注意：由于每個測溫二極管的偏置電流僅僅工作3個采樣時鐘周期（僅采樣期間），因此，功耗的上升是不明顯的，尤其是溫度測量僅僅是偶爾出現，此時的PT2046的結溫可以代表環境溫度。電池電壓如圖7所示，電池電壓可以從0V到6V之間變化，輸入電壓（VBAT）經過分壓（1/4）后輸入至ADC，所以5.5V的電池電壓被化成1.375V輸入到ADC，這樣也簡化了復選器和控制邏輯。為了降低功耗，分壓電路僅僅工作在當A2A1A0=“010”（具體意義見表 1）的采樣周期。圖12電池電壓測量功能模壓力測XT2046也能對觸摸的壓力進行處理。為了判斷觸摸物體是筆還是手指，有必要對觸摸壓力進量。一般而言，這種測量的性能要求不高，所以采用8位分辨率模式（但是，下面的計算是采用12位分辨率模式的）即可。有好幾種不同的方法實現本測量。第法需要知道X面板的電阻，X位置的測量值，觸摸屏兩附加面板之間的測量值（Z1和Z2），如圖8所示。可用公式（3）計算該觸摸電阻：觸 ·X位置Z2觸 R觸摸RX面X位置ZR觸摸RX面X位置Z 1 Y 4096圖13壓力測量模 XPT2046數據接口是串行接口，其典工作時序如圖9號處理器。處理器和轉換器之間的的通信需要8個時鐘周期，可采用SPI、SSI和Microwire等同步串行接口。一次完整的轉換需要24個串行同步時鐘（DCLK）來完成。8個時鐘用來通過DIN引腳輸入控制字節。當轉換器獲取有關下一次轉換的足夠信息后，接著據獲得的信息設置輸入多路選擇器和參考源輸入，并進入采樣模式，如果需要，將啟動觸摸面板驅動器。3個多時鐘周期后，控制字節設置完成，轉換器進入轉換狀態。這時，輸入采樣－保持器進入保持狀態，觸摸面板驅動器停止工作（單端工作模式）。接著的—個時鐘周期將完成真正的模數轉換。如果是度量比率轉換方式

＝0），驅動器在轉換過程中將一直工作個時鐘將輸出轉換結果的最后一位。剩下的3個多時鐘周期將用來完成被轉換器忽略的最后字節（DOUT置低）控制字節由DIN輸入的控制字如表3所示，它用來啟動轉換，尋 ，設置ADC分辨率，配置和對XPT2046進行掉電控制。圖14、表5和表6給出控制字的各控制位的詳細說明。起始位——第一位，即S位。控制字的首位必須是1，即S＝1。在XPT2046的DIN引腳檢測到起始位前，所有的輸入——接下來的3位（A2、A1A0）選擇多路選擇器的現行通道（見表1、表2和圖2），MODE——模式選擇位，用于設置ADC的分辨率。MODE＝0，下一次的轉換將是12位模式；MODE＝1，下一次的轉換將是8位模式。SER/————SER/——位控制參考源模式，選擇單端模式（SER/——＝1），或者差分模式（SER/——＝0）。在X 標、Y 標和觸摸壓力測量中，為達到最佳性能，首選差分工作模式。參考電壓來自開關驅動器的電壓。在單端模式下，轉換器的參考電壓固定為VREF相對于GND引腳的電壓（更詳細的說明，見表1和表2，圖2和圖5）。P0和PD1—表5展示了掉電和參考電壓配置的關系。ADC的參考電壓可以單獨關閉或者打開，但是，在轉換前，需要額外的時間讓參考電壓穩定到最終穩定值；如果參考源處于掉電狀態，還要確保有足夠的喚醒時間。AC要求是即時使用，無喚醒時間的。另外還得注意，當BUY是高電平的時候，參考源進入掉電模式。XT2046的通道收變后，如果要關閉參考源，則要重新對XT2046寫入命令。表570SSER/—表6位名功能描7SA2-32SER/—PD1-如果采用單端模式測量X標、Y標和觸摸壓力，則需要添加一個外部參考電壓，并且XPT2046的電源也必須來自這個外部參考源。需要特別注意的一點是，當使用單端模式時，輸入ADC的電壓過參考電壓，尤其是當工作電壓大于2.7V的時候。注意：差分模式僅用于 標、 標和觸摸壓力的測量，其它測量要求采用單端模式表7掉電 ———功能說0001參考電壓關閉，ADC打10參考電壓打開，ADC關11處于上電狀態，參考電壓和ADC———筆中斷輸出功能如圖10所示。在PD0=0的掉電狀態下，Y驅動器工作，觸摸屏的Y－面板被連到GND。PENIRQ輸出通兩個開關和XP輸入連在一起。當屏幕上有觸摸動作時，XP輸入通過觸摸屏下拉到在XPT2046的絕大部分工作方式下 上拉電阻標稱值是50KΩ，但它的實際值可隨溫度的變動而在36KΩ～67———Ω之間波動。為了確保出現在Ω

PEN

電路中的邏輯0電平電壓低于0.35·（+VCC），XP和YN之間的總電阻必須小于———需要注意的是，上拉電阻越高，PENIRQ對觸摸屏的反應也就也越慢，所以，編寫時要考慮到這一點

HIGHEXCEPTWHENTEMP0,YPORXPDRIVERSON,ORTEMP0,TEMP1MEASUREMENTS圖15PEN

功能 ——— ———由于電流通過觸摸屏流 ，PENIRQ變低并作為處理器的中斷信號。在測量X、Y和 標的過程中，XP輸入將與PEN上拉電阻分離，這樣可以避免來自這個上拉電阻的漏電流流過觸摸屏，同時也避免了誤差此外，在X、Y和 標測量中，———— ，輸出為低電平；在測量VBAT、AUX和temp過程中，———— ，PEN PEN出為高電平。如果最后寫進XT2046的控制字包含了PD0＝1，筆中斷輸出功能，不能監測觸摸屏上觸摸動作。在這些情況下，要重新使能筆中斷輸出功能，需把帶有P0=0的控制字寫入XPT2046。如果在最后寫入的控制字中包含了PD0=0，筆中斷輸出將在這次轉換結束后使能。轉換結束發生在輸出轉換數據位1時的DCLK時鐘的下降沿。———建議無論在任何時候，處理器在發控制字給XPT2046之前都要PENIRQ的中斷，以避免錯誤的中斷的觸發16時鐘周期轉第n+1次轉換的控制位可以與第n次轉換部分，所以可以用16個時鐘周期完成一次轉換，如圖16所示。圖16也說明了處理器和轉換器之間的串行通信是可以雙向獨立進行的。此時，每次轉換必須在開始后（接收到start）1.6mS內完成，否則輸入采樣保持電路取樣的信號會逐漸被放電衰減，影響轉換結果。另外，在轉換過程中另一串行通信的存在會使XT2046工作于全功耗狀態下。SSSS

989876543210

CONTROL

CONTROL數字時9、圖126指明了XPT2046數字接口的詳圖1715時鐘周期15時鐘周期轉圖18給出了XPT2046的最快時序。這種方法不支持大部分的微控制器和數字信號處理器的串行接口，因為它們一般都不提供15周期的串行傳輸方式。但是，這種方法適用于FPGA和ASIC。需要注意的是/r/