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高精度数字电容传感芯片MDC02/MDC04

电容型传感芯片MDC02/MDC04是高集成度的数字模拟混合信号传感集成电路,芯片直接与被测物附近的差分电容极板相连,利用不同物质介电常数的区别,通过放大、数字转换、补偿计算电容的微小变化来实现物质成分的传感。芯片内部集成高精度16bit模数转换ADC电路,其电容分辨率为0.1fF,线性度误差小于0.3%。此外,芯片内置精度0.5℃的温度传感电路,可用于温度补偿及其他温度传感场景。
MDC02/MDC04分别为两通道/四通道测量高精度电容调理芯片。每一通道测量电容两极之间的互感电容,可编程固定测量范围是0~119pF,可编程可变调理范围±15.5pF,芯片可自动搜索最佳量程配置。芯片测量工作方式灵活,可配置多通道测量组合,单次测量、周期性循环测量等工作模式。MDC02芯片支持数字单总线接口,MDC04芯片支持数字单总线和I2C双通信接口。
和国内外同类产品相比,MDC02/MDC04具有宽测量范围、宽工作电压、低功耗、多种接口、内置温度测量、小尺寸、低成本等优势,可用于智能小家电液位、水箱液位、油液液位、水浸传感、食品/土壤水分含量、冰霜检测、位移传感等应用场景。

MDC02/MDC04出厂默认设置:单次测量/高重复性/开启电容通道1/中心值15pF/量程±15.5pF/开启低功耗模式

MDC02/MDC04

产品特性

- 可配置固定测量范围:0~119pF
  可配置可变测量范围:±15.5pF
  芯片可自动搜索最佳量程配置
- 电容分辨率:0.1fF
- 线性误差:<0.3%
- 宽供电电压范围:2.0V~5.5V
- 低功耗:平均功耗4.5µA
- 测量速度:单通道 3.3/5.5/10.5ms 可配置(默认配置:10.5ms)
- 最高测温精度:±0.5℃@0℃~50℃
- 工作温度范围:-55℃~125℃
- MDC02 单总线接口
  MDC04 单总线接口/I2C

选型指导

型号

通道数 通信接口

封装

尺寸

包装数量

典型应用

MDC02

2 单总线

SOP8

4.9*3.9*1.6mm

4K/盘

智能小家电液位、水箱液位、油液液位、水浸传感、食品水分含量、土壤水分含量、冰霜检测、位移传感

MDC04

4 单总线&I2C

QFN20

3*3*0.75mm

5K/盘

结构框图

产品手册

软件设计指南

芯片内置了四路或两路片外电容测量的驱动及接收调理电路,通过多路选择器(MUX)实现时分复用的采集处理。接收信号可通过数字模拟转换器(DAC)配置测量的中心值及量程,经过放大器、模数转换器(ADC)后转换成16bit的电容数值。芯片也集成了温度传感单元,用于温度传感的应用。电容及温度数据通过数字补偿计算单元进行滤波、偏置、斜率等数字补偿计算后存入寄存器堆。

MDC04兼容了单总线及I²C两种数字接口,MDC02为单总线接口。内部数字控制模块可以识别接口指令进行电容采集、温度采集、内存读写、功能配置等指令。芯片内置电源稳压器(LDO)及电源管理逻辑,在不执行指令时可以自动进入睡眠,总线工作时自动唤醒。此外,芯片内部集成了EEPROM存储单元,用于存储芯片校准系数、用户定制信息及64bit唯一的ID号码。

硬件设计指南

应用资料

电容传感评估板MCSK(Minyuan Capacitive Sensing Kit)提供了一个测试平台,可通过外接接口接入敏源传感高精度数字电容传感芯片MDC04、MDC02及MDC04PCB等,进行电容测量。在OLED显示电容测量数据,或通过主控MCU的UART串口转USB输出到PC串口工具。