給大家分享個基于STM32F1的FDC2214的詳細資料（中文資料文檔+源代碼+原理圖和pcb）
Altium Designer畫的FDC2214電路原理圖和PCB圖如下：(51hei附件中可下載工程文件)
FDC2x1x抗電磁干擾的28位，12位電容數字轉換器，用于接近性和抗干擾性液位傳感應用
1特點
•抗電磁干擾建筑
•最大輸出速率（一個活動通道）：
- 13.3ksps（FDC2112，FDC2114）
- 4.08ksps（FDC2212，FDC2214）
•最大輸入電容：250 nF（10 kHz，1 mH電感）
•傳感器激勵頻率：10 kHz至10 MHz
•頻道數量：2，4
•分辨率：最多28位
•系統本底噪聲：100 sps 0.3 fF
•電源電壓：2.7 V至3.6 V
•功耗：有效：2.1毫安
•低功耗睡眠模式：35 uA
•關機：200 nA
•接口：I 2 C
•溫度范圍：-40°C至+ 125°C
2應用程序
•接近傳感器
•手勢識別
•液體的液位傳感器，包括導電性液體，如清潔劑，肥皂和墨水
• 避免碰撞
•雨，霧，冰，雪傳感器
•汽車門和踢式傳感器
•材料尺寸檢測
3說明
電容式感應是一種低功耗，低成本，
高分辨率非接觸式感應技術，可以
適用于各種不同的應用
接近檢測和手勢識別到遠程
液位傳感。電容式傳感器
傳感系統是任何金屬或導體，允許
用于低成本和高度靈活的系統設計。
限制電容式靈敏度的主要挑戰
傳感應用是噪聲敏感性的
傳感器。采用FDC2x1x創新的抗EMI技術
架構，甚至可以保持性能
高噪音環境的存在。
FDC2x1x是一個多聲道噪聲系列
抗電磁干擾，高分辨率，高速
電容數字轉換器來實現
電容傳感解決方案這些設備使用一個
創新的基于窄帶的架構提供
在提供時高度拒絕噪聲和干擾
高分辨率。這些設備支持a
寬激勵頻率范圍，提供靈活性
系統設計。尤其是寬頻率范圍
這對于導電液體的可靠感測是有用的
作為洗滌劑，肥皂和墨水。
5描述，繼續
FDC221x針對高分辨率（高達28位）進行了優化，而FDC211x則提供了快速采樣率，高達
13.3ksps，便于實現使用快速移動目標的應用程序。 250 nF的非常大的最大輸入電容允許使用遠程傳感器，以及跟蹤隨著時間，溫度和濕度的環境變化。
FDC2x1x系列針對任何類型液體的接近傳感和液位傳感應用。 對于存在諸如人手等干擾的非導電液位傳感應用，推薦使用集成有源屏蔽驅動器的FDC1004。
（2）裸露的芯片連接焊盤（DAP）和器件的GND引腳之間存在內部電氣連接。 盡管DAP可以懸空，但為了獲得最佳性能，DAP應連接到與器件GND引腳相同的電位。 不要將DAP用作設備的主要接地。 器件的GND引腳必須始終接地。
（1）超出絕對最大額定值列出的值可能會導致器件永久性損壞。 這些僅是壓力額定值，并不意味著器件在這些或任何其他超出建議的操作條件下所述的條件下的功能操作。 暴露于絕對最大額定條件下可能會影響器件的可靠性。
（1）JEDEC文件JEP155指出，500V HBM允許使用標準ESD控制過程進行安全制造。 （2）JEDEC文件JEP157指出，250V CDM允許采用標準ESD控制過程進行安全制造。
除非另有規定，否則TA = 25°C，VDD = 3.3 V時的所有限制均得到保證 （1）有關傳統和新型熱量指標的更多信息，請參閱半導體和IC封裝熱指標應用
報告，SPRA953。
8.5電氣特性
除非另有規定，否則保證TA = 25°C，VDD = 3.3 V（1） （1）電氣特性值僅適用于所示溫度下的工廠測試條件。工廠測試條件導致
器件的自發熱非常有限，因此TJ = TA。在TJ> TA的內部自熱條件下，電氣表中不能保證參數性能。絕對最大額定值表示結溫限制，超過該限制，器件可能會永久降級，無論是機械還是電氣。
（2）寄存器值表示為二進制（b是數字的前綴）或十六進制（0x是數字的前綴）。十進制值沒有前綴。
（3）在25°C下通過測試，設計或統計分析確保極限。通過使用統計質量控制（SQC）方法的相關性來確保工作溫度范圍的限制。
（4）典型值表示在表征時確定的最可能的參數標準。實際的典型值可能隨時間而變化，也取決于應用和配置。典型值未經測試，在運輸生產材料時無法保證。
（5）I2C讀/寫通信和通過SCL的上拉電阻電流，不包括SDA。
（6）傳感器電容：1層，20.9 x 13.9 mm，Bourns CMH322522-180KL傳感器電感，L =18μH和33pF 1％COG / NP0目標：接地鋁板（176 x 123 mm），通道=通道0（連續模式）CLKIN = 40 MHz，CHx_FIN_SEL = b10，CHx_FREF_DIVIDER = b00 0000 0001 CH0_RCOUNT = 0xFFFF，SETTLECOUNT_CH0 = 0x0100，DRIVE_CURRENT_CH0 = 0x7800。
（7）可以使用較低的VSENSORMIN振蕩幅度，但會導致較低的SNR。
電氣特性（續）
除非另有規定，否則保證TA = 25°C，VDD = 3.3 V（1） 8.6時序要求 8.7開關特性 - I2C
除非另有規定，否則TA = 25°C，VDD = 3.3 V時的所有限制均得到保證 8.8典型特征
常見的測試條件（除非另有規定）：傳感器電容器：1層，20.9 X13.9毫米，商Bourns CMH322522-180KL傳感器電感器與L = 18μH和33 pF的1％COG / NP0目標：接地的鋁板（176×123毫米） ，Channel = Channel 0（連續模式）CLKIN = 40 MHz，CHx_FIN_SEL = b01，CHx_FREF_DIVIDER = b00 0000 0001 CH0_RCOUNT = 0xFFFF，SETTLECOUNT_CH0 = 0x0100，DRIVE_CURRENT_CH0 = 0x7800。 典型特征（續）
常見測試條件（除非另有說明）：傳感器電容：1層，20.9 x 13.9 mm，Bourns CMH322522-180KL
傳感器電感L = 18μH和33 pF 1％COG / NP0目標：接地鋁板（176 x 123 mm），通道=
通道0（連續模式）CLKIN = 40 MHz，CHx_FIN_SEL = b01，CHx_FREF_DIVIDER = b00 0000 0001
CH0_RCOUNT = 0xFFFF，SETTLECOUNT_CH0 = 0x0100，DRIVE_CURRENT_CH0 = 0x7800。
9詳細描述
9.1概述
FDC2112，FDC2114，FDC2212和FDC2214是高分辨率，多通道電容至數字
用于實現電容式傳感解決方案。 與傳統的開關電容相反
架構中，FDC2112，FDC2114，FDC2212和FDC2214采用L-C諧振器，也稱為L-C
坦克，作為傳感器。 窄帶架構可實現前所未有的抗電磁干擾能力，并大大降低噪聲
與其他電容式傳感解決方案相比較。
使用這種方法，可以觀察到L-C罐的電容變化，因為諧振的變化
頻率。 使用這個原理，FDC是一個電容數字轉換器（FDC），可以測量振蕩
LC諧振器的頻率。 該設備輸出一個與頻率成正比的數字值。 這個頻率
測量可以轉換為等效電容
9.2功能框圖
FDC由前端諧振電路驅動器組成，后面跟著一個多路復用器，它依次通過
主動通道，將它們連接到測量和數字化傳感器頻率的核心（f SENSOR）。該
內核使用參考頻率（f REF）來測量傳感器頻率。 f REF來源于內部
參考時鐘（振蕩器）或外部提供的時鐘。 每個通道的數字化輸出是成比例的
與f SENSOR / f REF的比率。 I2C接口用于支持設備配置和傳輸數字化
頻率值給主處理器。 可以使用SD將FDC置于關閉模式，節省電流
銷。 INTB引腳可以配置為通知主機系統狀態的變化。
9.3功能描述
9.3.1時鐘架構
圖12顯示了FDC的時鐘分
頻器和多路復用器。
在圖12中，關鍵時鐘是f IN，f REF和f CLK。 f CLK從內部時鐘源或外部選擇
時鐘源（CLKIN）。 頻率測量參考時鐘f REF來自f CLK源。 它是
建議精密應用使用提供穩定性和準確性的外部主時鐘
應用程序所需的要求。 內部振蕩器可用于需要低成本的應用
并且不需要高精度。 f INx時鐘源自通道x的傳感器頻率f SENSORx。 f REFx
并且f INx必須滿足表1中列出的要求，具體取決于f CLK（主時鐘）是內部還是外部
外部時鐘。 表1.時鐘配置要求
（1）、通道2和3僅適用于FDC2114和FDC2214。 （2）有關差分和單端傳感器配置的信息，請參閱傳感器配置。 表2顯示了所有通道的時鐘配置寄存器。  表2.時鐘配置寄存器
（1）通道2和3僅適用于FDC2114和FDC2214 9.3.2多通道和單通道操作 FDC的多通道封裝使用戶可以節省電路板空間并支持靈活的系統設計。例如，溫度漂移通常會導致元件值發生偏移，導致諧振發生偏移傳感器的頻率。 使用第二個傳感器作為參考提供了取消a的功能溫度偏移。 當在多通道模式下工作時，FDC會依序對有效通道進行采樣。 在單通道模式下，FDC采樣單通道，這是可選的。 表3顯示了寄存器和用于配置多通道或單通道模式的值。 表3.單通道和多通道配置寄存器
每個通道的數字化傳感器測量值（DATAx）代表傳感器頻率與測量值的比值參考頻率。 FDC2112和FDC2114的數據輸出（DATAx）表示為16位結果的12個MSB：
（1）
FDC2212和FDC2214的數據輸出（DATAx）表示為：
（2）
表4說明了包含每個通道的固定點采樣值的寄存器。 表4.示例數據寄存器
- 通道2和3僅適用于FDC2114和FDC2214。
- 首先必須先讀取DATA_CHx.DATAx寄存器，然后再讀取同一通道的DATA_LSB_ CHx.DATAx寄存器確保數據一致性。
（3）FDC2212 / FDC2214的0x0000000 =低量程的DATA值。
（4）FDC2212 / FDC2214的數據值為0xFFFFFFF =超出范圍。 表4.示例數據寄存器（續）
當FDC在多通道模式下通過通道時，每個通道的停留時間間隔是三個部分的總和：
1.傳感器激活時間
2.轉換時間
3.頻道切換延遲 如圖所示，傳感器激活時間是傳感器振蕩穩定所需的穩定時間量見圖13.建立等待時間是可編程的，應該設置為足夠長的時間以允許穩定的振蕩。 通道x的建立等待時間由下式給出：  （3）
表5說明了用于配置每個通道的建立時間的寄存器和值。
表5.建立時間寄存器配置
- 通道2和3僅在FDC2114和FDC2214中可用。
（2）f REFx是為通道配置的參考頻率。 任何通道x的SETTLECOUNT必須滿足： CHx_SETTLECOUNT> V pk×f REFx×C×π2 /（32×IDRIVE X） 哪里 •V pk =在編程的IDRIVE設置下的峰值振幅
•REFx =通道x的參考頻率
•C =傳感器電容，包括寄生PCB電容
•IDRIVE X =設置在IDRIVE寄存器中的設置，單位為安培 將結果舍入到下一個最高整數（例如，如果等式4推薦最小值為6.08，將寄存器編程為7或更高）。轉換時間表示用于測量傳感器頻率的參考時鐘周期數。它由通道的CHx_RCOUNT寄存器設置。 任何通道x的轉換時間為： t Cx = (CHx_RCOUNT ˣ 16 + 4) /f REFx （4） 必須選擇引用計數值以支持所需的有效位數（ENOB）。 對于例如，如果需要13位的ENOB，則最小轉換時間為2 13 = 8192個時鐘周期需要。 8192個時鐘周期對應于CH0_RCOUNT值0x0200。  表6.轉換時間配置寄存器，通道0 -3（1） （1）通道2和3僅適用于FDC2114和FDC2214。 （1）通道2和3僅適用于FDC2114和FDC2214。 轉換結束和傳感器激活開始之間的典型通道切換延遲時間隨后的頻道是： Channel Switch Delay = 692 ns + 5 / f ref (6) FDC的確定性轉換時間允許以固定間隔輪詢數據。 例如，如果編程的RCOUNT設置為512 F REF周期，SETTLECOUNT為128 F REF周期，然后進行一次轉換需要1.8ms（傳感器激活時間）+ 3.2ms（轉換時間）+ 0.75ms（通道切換延遲）= 16.75ms每個渠道。 如果通過設置AUTOSCAN_EN = 1和，將FDC配置為雙通道操作RR_SEQUENCE = 00，然后每個數據寄存器都有一整套轉換結果33.5ms。 數據準備就緒標志（DRDY）也可用于中斷驅動的系統設計（請參見STATUS寄存器
注冊地圖中的描述）。 9.3.2.1增益和偏移（僅限FDC2112，FDC2114） FDC2112和FDC2114具有內部16位數據轉換器，但標準轉換輸出字寬只有12位; 因此，數據寄存器中只有16位可用。 默認情況下，增益功能是禁用，DATA寄存器包含16位字的12個MSB。 但是，可以移動數據輸出高達4位。 圖15顯示了每個可能的報告的16位樣本的片段增益設定。
對于傳感器信號變化小于滿量程范圍的25％的系統，FDC可以報告通過設置輸出增益來實現更高分辨率的轉換結果。 輸出增益適用于所有設備通道。 輸出增益可用于對所有通道的輸出代碼應用2位，3位或4位移位，允許訪問原始16位結果的4個LSB。 樣本的MSB在增益增加時移出應用。 如果任何活動通道的MSB正在切換，則不要使用輸出增益作為該通道的MSB在應用增益時會丟失。
示例：如果通道的轉換結果為0x07A3，且OUTPUT_GAIN = 0x0，則報告的輸出代碼為
0x07A。 如果OUTPUT_GAIN在相同條件下設置為0x3，則報告的輸出代碼為0x7A3。該原始的4個MSB（0x0）不再可訪問。 表7.輸出增益寄存器（僅限FDC2112和FDC2114）
可以從每個DATA值中減去偏移值以補償頻率偏移或使其最大化樣本數據的動態范圍。 偏移值應該<f SENSORx_MIN / f REFx。 否則，偏移可能如此之大，以至于掩蓋了正在發生變化的LSB。 表8.頻率偏移寄存器
- 通道2和3僅適用于FDC2114和FDC2214。
差動傳感器配置的傳感器電容C SENSE可以通過下式確定：
哪里 •C =并聯傳感器電容（見圖55） （7）  FDC2112和FDC2114傳感器頻率f SENSORx可由下式確定：
哪里 •DATAx = DATA_CHx寄存器的轉換結果
•CHx_OFFSET = OFFSET_CHx寄存器中設置的偏移值
•OUTPUT_GAIN = RESET_DEVICE.OUTPUT_GAIN寄存器中設置的輸出乘法因（8） FDC2212和FDC2214傳感器頻率f SENSORx可由下式確定：
哪里 •DATAx = DATA_CHx寄存器的轉換結果 （8） 9.3.3當前驅動器控制寄存器 表9中列出的寄存器用于控制傳感器驅動電流。 在列出的建議應該遵循表格的最后一列。 表9.當前驅動器控制寄存器
應該對CHx_IDRIVE字段進行編程，使傳感器的振幅在1.2Vpk之間（V SENSORMIN）和1.8Vpk（V SENSORMAX）。 IDRIVE值為00000對應于16μA，IDRIVE = b11111對應于1563μA。 可以啟用高傳感器電流驅動模式，在通道0上驅動> 1.5mA的傳感器線圈，僅限單個傳感器線圈頻道模式。 當傳感器的最小推薦振蕩幅度為1.2V時，可以使用此功能用最高的IDRIVE設置無法實現。 將HIGH_CURRENT_DRV寄存器位設置為b1以啟用這種模式。 9.3.4器件狀態寄存器 表10中列出的寄存器可用于讀取設備狀態。  表10.狀態寄存器
- 通道2和3僅適用于FDC2114和FDC2114。
請參見寄存器映射部分中的STATUS和STATUS_CONFIG寄存器說明。 這些寄存器可以
被配置為在INTB引腳上觸發某些事件的中斷。 必須滿足以下條件：
1.必須通過啟用相應的寄存器位來取消屏蔽錯誤或狀態寄存器STATUS_CONFIG寄存器
2.必須通過將CONFIG.INTB_DIS設置為0來啟用INTB功能
當STATUS寄存器中的位域被置位時，整個STATUS寄存器的內容一直保持到讀或直到讀取DATA_CHx寄存器。 閱讀也解除了INTB的立場。 中斷之一由以下事件之一清除：
1.進入睡眠模式
2.上電復位（POR）
3.器件進入關斷模式（SD被置位）
4.軟件重置
5. I2C讀取STATUS寄存器：讀取STATUS寄存器將清除STATUS中設置的任何錯誤狀態位以及ERR_CHAN字段并取消斷言INTB 將寄存器CONFIG.INTB_DIS設置為b1將禁用INTB功能，并將INTB引腳保持為高電平。 9.3.5輸入去毛刺濾波器 輸入抗干擾濾波器可抑制EMI并在傳感器頻率之上振鈴。 它不會影響只要其帶寬配置為高于最大傳感器頻率即可。 輸入可以在MUX_CONFIG.DEGLITCH寄存器字段中配置去毛刺濾波器，如表11所示性能，建議選擇超過傳感器振蕩頻率的最低設置。 對于例如，如果最大傳感器頻率為2.0 MHz，請選擇MUX_CONFIG.DEGLITCH = b100（3.3 MHz）。 表11.輸入去毛刺濾波器寄存器
- 通道2和3僅適用于FDC2114 / FDC2214。
9.4設備功能模式 9.4.1啟動模式 當FDC上電時，它進入睡眠模式并等待配置。 一旦設備是配置后，通過將CONFIG.SLEEP_MODE_EN設置為b0退出睡眠模式。
建議在休眠模式下配置FDC。 如果需要更改FDC上的設置，將設備返回睡眠模式，更改相應的寄存器，然后退出睡眠模式。 9.4.2正常（轉換）模式 當在正常（轉換）模式下操作時，FDC周期性地采樣頻率傳感器和生成活動通道的樣本輸出。 9.4.3睡眠模式 通過將CONFIG.SLEEP_MODE_EN寄存器字段設置為1來進入睡眠模式。在此模式下，進入睡眠模式寄存器內容保持不變。 要退出睡眠模式，請將CONFIG.SLEEP_MODE_EN寄存器字段設置為0。將CONFIG.SLEEP_MODE_EN設置為b0后，第一次轉換的傳感器激活將在16,384之后開始f INT時鐘周期。 處于睡眠模式時，I2C接口功能正常，因此寄存器的讀寫操作可以實現執行。 在睡眠模式下，不執行任何轉換。 此外，進入睡眠模式將清除任何錯誤條件并取消斷言INTB引腳。 9.4.4關閉模式 當SD引腳設置為高電平時，FDC將進入關斷模式。 關機模式是最低功耗狀態。要退出關斷模式，請將SD引腳設置為低電平。 進入關機模式會將所有寄存器恢復為默認值州。 在關機模式下，不執行轉換。 此外，進入關機模式將清除任何錯誤條件并取消斷言INTB引腳。 設備處于關機模式時，無法讀取或通過I2C接口從器件寫入數據。 9.4.4.1重置 可以通過寫入RESET_DEV.RESET_DEV來重置FDC。 轉換將停止并且所有寄存器值將會變為返回到其默認值。 讀取時該寄存器位始終返回0b。 9.5編程 FDC器件使用I2C接口訪問控制和數據寄存器。 9.5.1 I2C接口規范 FDC使用帶I2C的擴展啟動序列來訪問寄存器。 I2C的最大速度接口是400 kbit / s。 該序列遵循標準的I2C 7位從機地址，后跟8位指針寄存器字節設置寄存器地址。 當ADDR引腳設置為低電平時，FDC I2C地址為0x2A; 當。。。的時候ADDR引腳設置為高電平，FDC I2C地址為0x2B。 在FDC退出后，ADDR引腳不能改變狀態關機模式。  編程（續）
9.6注冊地圖 9.6.1注冊表 帶保留字段的字段只能用指示值寫入。 不正確的設備操作可能發生除此以外。 R / W列表示相應字段的讀寫狀態。 'R / W'條目表示讀寫能力，'R'表示只讀，'W'表示只寫。 圖18.注冊列表
9.6.2地址0x00，DATA_CH0 圖19.地址0x00，DATA_CH0
表12.地址0x00，DATA_CH0字段說明
9.6.3地址0x01，DATA_LSB_CH0（僅限FDC2212 / FDC2214） 圖20.地址0x01，DATA_LSB_CH0 表13.地址0x01，DATA_CH0字段說明 9.6.4地址0x02，DATA_CH1 圖21.地址0x02，DATA_CH1 表14.地址0x02，DATA_CH1字段說明 9.6.5地址0x03，DATA_LSB_CH1（僅限FDC2212 / FDC2214） 圖22.地址0x03，DATA_LSB_CH1 表15.地址0x03，DATA_CH1字段說明 9.6.6地址0x04，DATA_CH2（僅限FDC2114，FDC2214） 圖23.地址0x04，DATA_CH2 表16.地址0x04，DATA_CH2字段描述 9.6.7地址0x05，DATA_LSB_CH2（僅限FDC2214）
圖24.地址0x05，DATA_LSB_CH2 表17.地址0x05，DATA_CH2字段說明 9.6.8地址0x06，DATA_CH3（僅限FDC2114，FDC2214）
圖25.地址0x06，DATA_CH3 表18.地址0x06，DATA_CH3字段說明 9.6.9地址0x07，DATA_LSB_CH3（僅限FDC2214）
圖26.地址0x07，DATA_LSB_CH3 表19.地址0x07，DATA_CH3字段說明 9.6.10地址0x08，RCOUNT_CH0
圖27.地址0x08，RCOUNT_CH0 表20.地址0x08，RCOUNT_CH0字段說明 9.6.11地址0x09，RCOUNT_CH1
圖28.地址0x09，RCOUNT_CH1 表21.地址0x09，RCOUNT_CH1字段說明 9.6.12地址0x0A，RCOUNT_CH2（僅限FDC2114，FDC2214） 圖29.地址0x0A，RCOUNT_CH2 表22.地址0x0A，RCOUNT_CH2字段說明 9.6.13地址0x0B，RCOUNT_CH3（僅限FDC2114，FDC2214） 圖30.地址0x0B，RCOUNT_CH3 表23.地址0x0B，RCOUNT_CH3字段說明 9.6.14地址0x0C，OFFSET_CH0（僅限FDC21112 / FDC2114）
圖31.地址0x0C，CH0_OFFSET 表24. CH0_OFFSET字段描述 9.6.15地址0x0D，OFFSET_CH1（僅限FDC21112 / FDC2114）
圖32.地址0x0D，OFFSET_CH1 表25.地址0x0D，OFFSET_CH1字段說明 9.6.16地址0x0E，OFFSET_CH2（僅限FDC2114）
圖33.地址0x0E，OFFSET_CH2 表26.地址0x0E，OFFSET_CH2字段說明 9.6.17地址0x0F，OFFSET_CH3（僅限FDC2114）
圖34.地址0x0F，OFFSET_CH3 表27.地址0x0F，OFFSET_CH3字段說明 9.6.18地址0x10，SETTLECOUNT_CH0
圖35.地址0x10，SETTLECOUNT_CH0 表28.地址0x11，SETTLECOUNT_CH0字段說明 9.6.19地址0x11，SETTLECOUNT_CH1
圖36.地址0x11，SETTLECOUNT_CH1 表29.地址0x12，SETTLECOUNT_CH1字段描述
9.6.20地址0x12，SETTLECOUNT_CH2（僅限FDC2114，FDC2214） 圖37.地址0x12，SETTLECOUNT_CH2
表30.地址0x12，SETTLECOUNT_CH2字段說明
9.6.21地址0x13，SETTLECOUNT_CH3（僅限FDC2114，FDC2214）
圖38.地址0x13，SETTLECOUNT_CH3  表31.地址0x13，SETTLECOUNT_CH3字段說明 9.6.22地址0x14，CLOCK_DIVIDERS_CH0
圖39.地址0x14，CLOCK_DIVIDERS_CH0 表32.地址0x14，CLOCK_DIVIDERS_CH0字段描述 9.6.23地址0x15，CLOCK_DIVIDERS_CH1
圖40.地址0x15，CLOCK_DIVIDERS_CH1 表33.地址0x15，CLOCK_DIVIDERS_CH1字段描述 9.6.24地址0x16，CLOCK_DIVIDERS_CH2（僅限FDC2114，FDC2214）
圖41.地址0x16，CLOCK_DIVIDERS_CH2 表34.地址0x16，CLOCK_DIVIDERS_CH2字段描述 9.6.25地址0x17，CLOCK_DIVIDERS_CH3（僅限FDC2114，FDC2214） 圖42.地址0x17，CLOCK_DIVIDERS_CH3 表35.地址0x17，CLOCK_DIVIDERS_CH3 圖43.地址0x18，STATUS 表36.地址0x18，STATUS字段描述 9.6.27地址0x19，ERROR_CONFIG 圖44.地址0x19，ERROR_CONFIG 表37.地址0x19，ERROR_CONFIG 9.6.28地址0x1A，CONFIG 圖45.地址0x1A，CONFIG 表38.地址0x1A，CONFIG字段說明  9.6.29地址0x1B，MUX_CONFIG 圖46.地址0x1B，MUX_CONFIG  表39.地址0x1B，MUX_CONFIG字段說明 9.6.30地址0x1C，RESET_DEV 圖47.地址0x1C，RESET_DEV  表40.地址0x1C，RESET_DEV字段說明 9.6.31地址0x1E，DRIVE_CURRENT_CH0
圖48.地址0x1E，DRIVE_CURRENT_CH0 表41.地址0x1E，DRIVE_CURRENT_CH0字段描述 9.6.32地址0x1F，DRIVE_CURRENT_CH1 圖49.地址0x1F，DRIVE_CURRENT_CH1 表42.地址0x1F，DRIVE_CURRENT_CH1字段描述 9.6.33地址0x20，DRIVE_CURRENT_CH2（僅限FDC2114 / FDC2214） 圖50.地址0x20，DRIVE_CURRENT_CH2 表43.地址0x20，DRIVE_CURRENT_CH2字段描述 9.6.34地址0x21，DRIVE_CURRENT_CH3（僅限FDC2114 / FDC2214） 圖51.地址0x21，DRIVE_CURRENT_CH3 表44. DRIVE_CURRENT_CH3字段描述 9.6.35地址0x7E，MANUFACTURER_ID 圖52.地址0x7E，MANUFACTURER_ID 表45.地址0x7E，MANUFACTURER_ID字段描述 9.6.36地址0x7F，DEVICE_ID 圖53.地址0x7F，DEVICE_ID 表46.地址0x7F，DEVICE_ID字段描述 10應用和實施 注意 以下應用部分中的信息不屬于TI組件規范的一部分，TI不保證其準確性或完整性。 TI的客戶有責任根據其目的確定組件的適用性。 客戶應驗證并測試其設計實現以確認系統功能。 10.1應用信息 10.1.1傳感器配置 FDC支持兩種傳感器配置。 兩種配置都使用LC電容來設置振蕩頻率。 典型的選擇是一個18μH屏蔽SMD電感與33 pF電容并聯，產生6.5 MHz振蕩頻率。 在圖54中的單端配置中，導電板連接IN0A。 與目標物體一起，導電板形成可變電容器。 在圖55的差分傳感器配置中，一個導電板連接到IN0A，第二個導電板連接到IN0B。 它們一起形成可變電容器。 當使用單端傳感器配置時，請將CHx_FIN_SEL設置為b10（除以2）。 對于給定的總傳感器板面積，單端配置允許比差分配置更高的感應范圍。 在需要靠近高靈敏度的應用中，差分配置比單端配置性能更好。 10.1.2屏蔽 為了盡量減少來自外部物體的干擾，一些應用需要額外的板作為屏蔽層。 盾可以是：
•主動驅動屏蔽：屏蔽是INxA引腳的緩沖信號。 信號由外部放大器緩沖，增益為1 .•無源屏蔽：屏蔽連接到GND。 添加無源屏蔽降低了傳感器的靈敏度，但取決于傳感板與屏蔽之間的距離之間的距離。 感應板和屏蔽之間的距離應調整以達到所需的靈敏度 10.2典型應用 FDC可用于測量不導電容器中的液位。 由于其極高的激發速率能力，它可以測量肥皂水，墨水，肥皂和其他導電液體。 電容式傳感器可以連接到容器的外部或遠離容器，允許非接觸式測量。 工作原理基于比例測量; 圖56顯示了使用三個電極的可能的系統實施。 液位電極提供與液位成比例的電容值。 Reference Environment電極和Reference Liquid電極用作參考。 參考液體電極考慮液體介電常數及其變化，而參考環境電極用于補償非液體本身造成的任何其他環境變化。 請注意，參考環境電極和參考液體電極具有相同的物理尺寸（hREF）。 對于這種應用，由于儲罐接地，因此對活動通道進行單端測量是合適的。 用于根據測量的電容確定液位： 哪里 • CRE是參考環境電極的電容， • CRL是參比液電極的電容， • CLev是電平電極傳感器測量的電容的電流值， • CLev（0）是電平電極的電容 當容器為空時，以及 • hREF是容器或液體參比電極所需單位的高度 電平電容和參考電極之間的比率允許簡單計算容器本身內的液位。 即使傳感器位于遠離容器的位置，由于FDC2x1x的高分辨率，也可以獲得非常高的靈敏度值（即，許多LSB / mm）。 注意，該方法假設容器從頂部到底部具有均勻的橫截面，因此液體中的每次遞增或增加表示與液體高度直接相關的體積變化。 10.2.1原理圖 10.2.2設計要求 液位測量應該獨立于液體，這可以使用上述3電極設計來實現。 此外，傳感器應該與環境干擾源隔離，如人體，其他物體或EMI。 10.2.3詳細設計程序 在電容式感應系統中，傳感器的設計在確定系統性能和功能方面起著重要作用。 在大多數情況下，傳感器只是一塊可以設計在PCB上的金屬板。本示例中使用的傳感器采用雙層PCB實現。 在面向儲罐的頂層上，有3個電極（參考環境，參考液體和液位），其周圍有一個接地層。
根據容器的形狀，FDC可以位于傳感器PCB上，以最大限度地減少輸入通道和傳感器之間的走線長度。 在容器的形狀或其他機械約束不允許傳感器和FDC在同一PCB上的情況下，將通道連接到傳感器的跡線需要用適當的屏蔽屏蔽。 10.2.3.1應用性能圖 帶有3個電極的液位傳感器（如示意圖所示）與EVM連接。 該圖顯示了水平傳感器在水箱中不同液位下測量的電容。 參考液體和參考環境傳感器的電容具有穩定的值，因為它們經歷與液體和空氣的一致暴露，而液位傳感器（液位）的電容隨著液體中液體的高度線性增加。 10.2.3.2建議的初始寄存器配置值 該應用需要100SPS（TSAMPLE = 10 ms）。 使用具有18μH電感和33pF電容的傳感器。 額外的引腳，走線和導線電容占20pF，所以總電容為53pF。 使用L和C，fSENSOR = 1 /2π√（LC）= 1 /2π√（18 * 10-6 * 50 * 10-12）= 5.15MHz。 這代表最大傳感器頻率。 當傳感器電容增加時，頻率會降低。 使用應用于CLKIN引腳的40 MHz系統主時鐘，可靈活設置內部時鐘頻率。 傳感器線圈連接到通道0（IN0A和IN0B引腳），通道1（IN1A和IN1B引腳）和通道2（IN2A和IN2B引腳）。 打開FDC后，它將進入睡眠模式。 如下編程寄存器（示例只設置通道0寄存器;通道1和通道2寄存器可以使用等效配置）： 1.設置通道0的分頻器。 （a）由于傳感器處于單端配置，因此傳感器頻率選擇寄存器應該設置為2，這意味著設置字段CH0_FIN_SEL為b10。 （b）fREF0的設計約束是> 4×fSENSOR。為了滿足這個限制，fREF0必須大于20.6 MHz，所以參考分頻器應該設置為1.這是通過將CH0_FREF_DIVIDER字段設置為0x01來完成的。 （c）陳的綜合價值.0分頻器寄存器（0x14）為0x2001。 2.傳感器驅動電流：確保振蕩幅度在1.2V至1.8V之間，在示波器上測量振蕩幅度并調整IDRIVE值，或使用集成的FDC GUI功能確定最佳設置。在這種情況下，IDRIVE值應設置為15（十進制），這將導致1.68 V（峰峰值）的振蕩幅度。 INIT_DRIVE當前字段應該設置為0x00。 DRIVE_CURRENT_CH0寄存器（addr 0x1E）的組合值為0x7C00。 3.編程通道0的建立時間（請參閱多通道和單通道操作）。 （a）CHx_SETTLECOUNT> Vpk×fREFx×C×π2/（32×IDRIVEX）→7.5，向上舍入為8.為了考慮系統容差提供余量，選擇更高的值10。 （b）寄存器0x10應編程為最小值10. （c）結算時間為：（10 x 16）/ 40,000,000 =4μs （d）Chan的值。 0 SETTLECOUNT寄存器（0x10）為0x000A。 4. fREF = 40 MHz時，通道切換延遲約為1μs（參見多通道和單通道操作） 5。通過編程通道0的參考計數來設置轉換時間。轉換時間的預算為：1 / N *（TSAMPLE - 建立時間 - 通道切換延遲）= 1/3（10,000 - 4 - 1）= 3.33 ms （a）要確定轉換時間寄存器值，請使用以下公式求解CH0_RCOUNT：轉換時間（ tC0）=（CH0_RCOUNTˣ16）/ fREF0。 （b）這導致CH0_RCOUNT的值為8329十進制（向下舍入）。請注意，這會產生一個ENOB> 13位。 （c）將CH0_RCOUNT寄存器（0x08）設置為0x2089 6.使用ERROR_CONFIG寄存器的默認值（地址0x19）。默認情況下，不允許中斷7.編程MUX_CONFIG寄存器 （a）將AUTOSCAN_EN設置為b1位以使能順序模式 （b）將RR_SEQUENCE設置為b10以在三個通道（通道0，通道1，通道2）上啟用數據轉換 （c）將DEGLITCH設置為b101，將輸入抗尖峰脈沖濾波器帶寬設置為10MHz，這是超出振蕩振蕩器頻率的最低設置。 （d）MUX_CONFIG寄存器（地址0x1B）的組合值為0xC20D 8.最后，按如下方式對CONFIG寄存器進行編程： （a）將ACTIVE_CHAN字段設置為b00以選擇通道0. （b）將SLEEP_MODE_EN字段設置為b0至啟用轉換。 （c）在傳感器激活期間設置SENSOR_ACTIVATE_SEL = b0，以獲得全電流驅動 （d）將REF_CLK_SRC字段設置為b1以使用外部時鐘源。 （e）將其他字段設置為其默認值。 （f）CONFIG寄存器（地址0x1A）的組合值為0x1601。 然后我們從寄存器地址0x00到0x05每10ms讀取通道0到通道2的轉換結果。 基于上面的示例配置，推薦使用以下寄存器寫入序列： 表47.推薦的初始寄存器配置值（多通道操作） 10.2.3.3電感自諧振頻率 每個電感器都有一個分布式寄生電容，這取決于結構和幾何形狀。 在自諧振頻率（SRF）下，電感的電抗抵消了寄生電容的電抗。 在SRF上方，電感器將顯示為電容器。 由于寄生電容不能很好地控制或穩定，因此建議：fSENSOR <0.8×fSR。 圖58中的示例電感器具有6.38 MHz的SRF; 因此電感不應在0.8×6.38 MHz或5.1 MHz以上工作。 10.2.4應用曲線 通用測試條件（除非另有說明）：傳感器電容：1層，20.9 x 13.9 mm，Bourns CMH322522-180KL傳感器電感，L = 18μH和33 pF 1％COG / NP0目標：接地鋁板（176 x 123 mm） ，Channel = Channel 0（連續模式）CLKIN = 40 MHz，CHx_FIN_SEL = b10，CHx_FREF_DIVIDER = b00 0000 0001 CH0_RCOUNT = 0xFFFF，SETTLECOUNT_CH0 = 0x0100，DRIVE_CURRENT_CH0 = 0x7800 10.2.5功率周期應用 對于不需要高采樣率或最大轉換分辨率的應用，FDC的總有效轉換時間可以最小化，以降低功耗。 這可以通過在不需要轉換的時間內使用睡眠模式或關閉模式完成（請參閱設備功能模式）。 例如，對于僅需要每秒10個采樣且分辨率為16位的應用，可以使用低功耗模式。 傳感器需要SETTLECOUNT = 16和01111b（0.146 mA）的IDRIVE。 給定FREF = 40 MHz和RCOUNT = 4096將提供所需的分辨率。 這相當于每秒有效轉換時間為4096 * 16 * 10/40 MHz→16.4毫秒。 啟動時間和通道切換延遲占0.34 ms。 在剩下的時間內，器件可處于睡眠模式：因此，平均電流為19.4 ms * 3.6 mA有效電流+ 980.6 ms，休眠電流為35μA，平均電源電流約為104.6μA。 休眠模式保留寄存器設置，因此喚醒FDC所需的I2C寫入數少于關閉模式。 在非活動期間使用關閉模式可以實現更大的電流節省。 在關機模式下，設備配置不會保留，因此必須為每個樣品配置設備。 在這個例子中，配置每個采樣大約需要1.2 ms（13個寄存器*每個寄存器92.5μs）。 總有效時間為20.6毫秒。 平均電流為20 ms * 3.6 mA有效電流+ 980 ms *2μA關斷電流，約為平均電源電流的75μA。 10.3做與不做 • 差分配置時，請在傳感器板之間留出小間隙。 建議使用2-3mm的最小間距。 • FDC不支持熱插拔傳感器。 不要熱插拔傳感器，例如使用外部多路復用器 11電源建議 FDC需要2.7 V和3.6 V的電壓電源。建議在VDD和GND引腳之間使用0.1μF和1μF的多層陶瓷旁路X7R電容。 如果電源距離FDC超過幾英寸，除陶瓷旁路電容外，可能還需要額外的大容量電容。 一個值為10μF的電解電容器是典型的選擇。 最佳放置位置最靠近器件的VDD和GND引腳。 應注意盡量減小旁路電容連接，VDD引腳和器件GND引腳形成的環路面積。 有關布局示例，請參見圖63和圖63。 12布局 12.1布局指南 • 避免將傳感器連接到FDC的較長跡線。 短路徑可減少傳感器電感之間的寄生電容，并提供更高的系統性能。 • 需要匹配通道響應的系統需要在所有活動通道上具有匹配的跡線長度。 12.2布局示例 圖63至圖66顯示了FDC2114 / FDC2214評估模塊（EVM）布局。 13設備和文檔支持 13.1設備支持 13.1.1第三方產品免責聲明 TI發布有關第三方產品或服務的信息不構成對此類產品或服務的適用性的擔保，也不構成對任何TI產品或服務的任何TI產品或服務的保證，陳述或認可，或對此類產品或服務的認可。 13.2相關鏈接 表48列出了快速訪問鏈接。 類別包括技術文檔，支持和社區資源，工具和軟件以及快速訪問樣本或購買。  13.3社區資源 以下鏈接連接到TI社區資源。 鏈接內容由各自貢獻者“按現狀”提供。 它們不構成TI的規范，并不一定反映TI的觀點; 請參閱TI的使用條款。 TI E2E™在線社區TI的工程師對工程師（E2E）社區。 旨在促進工程師之間的合作。 您可以提出問題，分享知識，探索創意并幫助解決與工程師的問題。 設計支持TI的設計支持快速查找有用的E2E論壇以及設計支持工具和技術支持的聯系信息 13.4商標 E2E是德州儀器的商標。 所有其他商標均為其各自所有者的財產。 13.5靜電放電小心  這些器件具有有限的內置ESD保護。 在儲存或搬運過程中，引線應短接在一起或將器件放置在導電泡沫中，以防止靜電損壞MOS門。 13.6術語表 SLYZ022 - TI術語表。 本術語表列出并解釋了術語，縮略語和定義。 14機械，封裝和可訂購信息 以下頁面包括機械，包裝和可訂購信息。 該信息是指定設備可用的最新數據。 此數據如有更改，恕不另行通知，并對本文件進行修訂。 有關此數據表的基于瀏覽器的版本，請參閱左側導航。 包裝信息 - 市場狀態值定義如下：ACTIVE：為新設計推薦的產品設備。
LIFEBUY：德州儀器宣布該設備將停產，終身購買期將生效。 NRND：不建議用于新設計。 器件已投入生產以支持現有客戶，但TI不建議在新設計中使用此器件。 預覽：設備已宣布，但尚未投入生產。 樣品或提供或不提供。 停產：TI已停止生產該設備。 - 環保計劃 - 計劃的環保分類：無鉛（RoHS），無鉛（RoHS豁免）或綠色（RoHS和無Sb / Br） - 請查看以獲取最新的可用性信息和其他產品內容詳細信息。
待定：無鉛/綠色轉換計劃尚未定義。 無鉛（RoHS）：TI的術語“無鉛”或“無鉛”是指與所有6種物質的當前RoHS要求兼容的半導體產品，包括均質材料中鉛含量不超過0.1％的要求。 在設計用于高溫焊接的場合，TI無鉛產品適用于特定的無鉛工藝。 無鉛（RoHS豁免）：該元件可免除RoHS，1）芯片和封裝之間使用的鉛基倒裝焊料凸點，或2）芯片和引線框架之間使用的鉛基芯片粘合劑。 該組件被視為無鉛（RoHS兼容），如上所述。 綠色（RoHS和無Sb / Br）：TI將“綠色”定義為無鉛（符合RoHS標準），不含溴（Br）和銻（Sb）的阻燃劑（Br或Sb不超過0.1％） 重均質材料） - MSL，峰值溫度。 - 根據JEDEC行業標準分類的濕度敏感度等級等級和峰值焊料溫度。
（4）可能存在與徽標，批次代碼信息或設備上的環境類別相關的附加標記。
（5）多個設備標記將在括號內。 一個設備上只會出現一個包含在圓括號內的設備標記，并以“〜”分隔。 如果一行縮進，那么它是前一行的延續，并且這兩個組合代表該設備的整個設備標記。
（6）鉛/球完成 - 可訂購設備可能有多個材料完成選項。 完成選項由垂直格線分隔。 如果最終值超過最大列寬，則Lead / Ball Finish值可以換行為兩行。 重要信息和免責聲明：本頁提供的信息代表TI自提供之日起的知識和信念。 TI的知識和信念基于第三方提供的信息，并不對此類信息的準確性作出任何陳述或保證。 目前正在努力更好地整合來自第三方的信息。 TI已經并將繼續采取合理步驟提供具有代表性的準確信息，但可能未對進入的材料和化學品進行破壞性測試或化學分析。 TI和TI供應商認為某些信息是專有信息，因此CAS編號和其他有限信息可能無法發布。 在任何情況下，TI因此類信息所產生的責任均不得超過本TI出售給客戶的TI零件的總購買價格。 其他合格版本的FDC2112，FDC2112-Q1，FDC2114，FDC2114-Q1，FDC2212，FDC2212-Q1，FDC2214，FDC2214-Q1： • 目錄：FDC2112，FDC2114，FDC2212，FDC2214
• 汽車：FDC2112-Q1，FDC2114-Q1，FDC2212-Q1，FDC2214-Q1
注：合格版本定義： • 目錄 - TI的標準目錄產品
• 汽車 - 適用于針對零缺陷的高可靠性汽車應用的Q100器件 膠帶和卷軸信息 *所有尺寸均為標稱 *所有尺寸均為標稱 筆記： - 所有線性尺寸均以毫米為單位。 括號內的尺寸僅供參考。 根據ASME Y14.5M標注尺寸和公差。
2.本圖紙如有更改，恕不另行通知。 3.該封裝旨在焊接至電路板上的導熱墊以實現熱性能和機械性能。 欲了解更多信息，請參考文獻編號SLUA271中的QFN / SON PCB應用筆記。 筆記： 1.所有線性尺寸均以毫米為單位。 括號中的任何尺寸僅供參考。 ASME Y14.5M的尺寸和公差。 2.本圖紙如有更改，恕不另行通知。 3.封裝散熱墊必須焊接到印刷電路板上，以獲得最佳熱性能和機械性能。 筆記(繼續)： 4.此封裝設計用于焊接到電路板上的導熱墊。 有關更多信息，請參閱德州儀器（TI）文獻編號SLUA271 5.根據應用，過孔是可選的，請參考器件數據手冊。 如果實現了任何過孔，請參閱此視圖上顯示的位置。 建議將糊劑下的通孔填充，堵塞或帳篷。 筆記（繼續）： 6.具有梯形壁和圓角的激光切割孔可以提供更好的膏釋放。 IPC-7525可能有其他設計建議。
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