ETC2 NT0880 Nuvoton è§¦æ ¸æ é ®è ¯ç Datasheet

NT0880
触控按键系列
Nuvoton 触摸按键芯片
NT0880
规格书
Nuvoton is providing this document only for reference purposes of NuMicro microcontroller based
system design. Nuvoton assumes no responsibility for errors or omissions.
All data and specifications are subject to change without notice.
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版本 1.0
NT0880 DATASHEET
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Nuvoton Technology Corporation and shall not be reproduced without permission from Nuvoton.
NT0880
目 录
1
概述 ................................................................................................... 4
2
功能特性 ............................................................................................. 5
3
管脚配置 ............................................................................................. 7
4
电容性触摸按键系统描述 .......................................................................... 9
4.1
输入电路 ................................................................................................. 9
4.2
感应电极与地线 ........................................................................................ 9
4.3
感应电极尺寸 ..........................................................................................10
I2C 数据总线....................................................................................... 11
5
5.1
字节写入模式 ..........................................................................................11
5.2
随机读取模式 ..........................................................................................11
5.3
连续读取模式 ..........................................................................................12
5.4
I2C 总线连接 ...........................................................................................12
I2C 数据定义....................................................................................... 13
6
NT0880 DATASHEET
6.1
内存地址 ................................................................................................13
6.2
内存地址 0x00: 产品代号 ............................................................................14
6.3
内存地址 0x01: 按键数 ...............................................................................14
6.4
内存地址 0x02: 版本号码 ............................................................................14
6.5
内存地址 0x03: I2C从机地址.........................................................................14
6.6
内存地址0x04: 系统控制 .............................................................................14
6.7
内存地址 0x06: 输出模式设定 .......................................................................14
6.8
内存地址 0x07: 触摸按键使能位 ....................................................................15
6.9
内存地址 0x0C: 消抖动...............................................................................15
6.10
内存地址 0x0D: 采样次数 ............................................................................15
6.11
内存地址 0x0E: 触摸按键采样周期 .................................................................15
6.12
内存地址 0x0F: 自动复位延迟时间 ................................................................15
6.13
内存地址 0x10: 状态字 ...............................................................................15
6.14
内存地址 0x11: 按键状态 ............................................................................16
6.15
内存地址 0x20~0x27: 触发电位选择 ...............................................................16
6.16
内存地址 0x40~0x4F: 触摸按键取样值 ............................................................16
7
输出脚 .............................................................................................. 17
8
参考电路 ........................................................................................... 19
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版本 1.0
NT0880
电气忒性 ........................................................................................... 20
9
9.1
绝对值...................................................................................................20
9.2
直流电气特性 ..........................................................................................20
10
封装尺寸 ........................................................................................... 21
10.1
TSSOP20 – 4.4X6.5mm .............................................................................21
10.2
SOP20 - 300mil .......................................................................................21
11
版本历史 ........................................................................................... 23
NT0880 DATASHEET
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版本 1.0
NT0880
1 概述
NT0880芯片,提供易于实现的电容触摸用户接口方案。支持可配置的8个触控按键接口,及可配置输
出电平的8路对应输出,方便开发环境下的调试及提供更多元的显示。同时支持配置多种按键相应方
式,例如单键按键响应,多键响应以及长按键侦测模式响应、锁键功能等各种模式,可实现最短开
2
发周期的电容按键、滑条解决方案。并可 I C总线实现由外部器件对芯片本身进行控制,精准操控芯片
的工作表现。
在应用板布线设计方面几乎无特殊要求,也不需要特殊的网状铺地线设计。NT0880 具备优异的抗静
电干扰能力,以及优秀的抗群脉冲能力。同时具有极佳的抗电磁波干扰,无论对抗手机或对讲机干
扰,都具有优异表现。在防泼水及抗水洼方面表现突出,具有自动锁键功能,因此对应于湿气、水
滴、液体等表面覆盖导致的假触摸环境,具有强大耐水性的设计,全面应对各种应用场合。
NT0880可适合的应用广泛,例如音响面板、电话机控制键盘、仪器仪表控制面板、洗衣机控制面
板、智能门禁系统控制面板、各种小家电(电磁炉、消毒柜、微波炉...),家用电器、手持设备、工
业控制、汽车电子等几乎所有涉及到控制按键操作面板的应用领域均可采用。
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NT0880
2
功能特性

8 路电容型触摸按键响应通道及对应 8 路输出通道

多样的按键输出选择





单一按键/多重按键 响应选择

长按键侦测响应

低电平/高电平输出选择

锁键功能
输出模式选择

标准输出口(开漏模式)

I²C 输出模式
I²C 通讯参数设定

每个按键触发位准设定

按键消抖动设定

复位位间隔设定
防泼水及面板水洼响应状态

面板存在泼水状态下无误动作

锁键功能
ESD / EFT


抗电磁波干扰
抗手机电磁波干扰

抗 5W 内对讲机通讯干扰(距离 > 2 cm)

工作电压: 2.4 V ~ 5.5 V

工作电流: 1.8 mA ~ 2.3 mA

工作温度: - 40℃ ~ 85℃

按键响应时间: 32 ms
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NT0880 DATASHEET

版本 1.0
NT0880

全系列特性及封装
型号
键数
按键输出
滑条功能
滚轮功能
LED 控制
封装
NT1160AT20
16键
I²C
-
-
3
TSSOP20
NT1080AT20
8键
I²C
-
-
5
TSSOP20
NT084DAT28
8键
I²C
有
有
4*8
TSSOP28
NT066EAT20
6键
I²C
有
有
6
TSSOP20
NT0880AT20
8键
8路对应输出
-
-
-
TSSOP20
NT0660AS16
6键
6路对应输出
-
-
-
SOP16
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NT0880
3 管脚配置
SEN1
1
20
SEN2
OUT1
2
19
SEN3
OUT2
3
18
SEN4
nRST
4
17
SEN5
VSS
5
16
SEN6
CP1
6
15
VDD
OUT3
7
14
SEN7
OUT4
8
13
SEN8
OUT5/SDA
9
12
OUT8
10
11
OUT7
OUT6/SCL
NT0880
图 3-1 TSSOP20 管脚配置
管脚编号.
描述
1
SEN1
触摸按键1输入脚
2
OUT1
触摸按键1输出脚
3
OUT2
触摸按键2输出脚
4
nRST
芯片复位脚
5
VSS
电源地
6
CP1
触摸按键驱动信号
7
OUT3
触摸按键3输出脚
8
OUT4
触摸按键4输出脚
9
OUT5/SDA
触摸按键5输出脚 / I²C的数据脚(仅用于I²C写参数时使用)
10
OUT6/SCL
触摸按键6输出脚 / I²C的时钟脚(仅用于I²C写参数时使用)
11
OUT7
触摸按键7输出脚
12
OUT8
触摸按键8输出脚
13
SEN8
触摸按键8输入脚.
14
SEN7
触摸按键7输入脚
15
VDD
电源正端
16
SEN6
触摸按键6输入脚
17
SEN5
触摸按键5输入脚
18
SEN4
触摸按键4输入脚
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NT0880 DATASHEET
管脚名称
版本 1.0
NT0880
19
SEN3
触摸按键3输入脚
20
SEN2
触摸按键2输入脚
表 3-1 管脚描述
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NT0880
4 电容性触摸按键系统描述
4.1
输入电路
每一个触摸按键有触摸板至芯片管脚必须串联一个电阻,如图4-1,不同的系统板设计此电阻的
数值无需更改,但在PCB布线时请尽量靠近感应电极。
Touch Pad
CP1
SENn
22pF
33K
1N4148
0.01uF
1M
图 4-1 触摸按键设计参考电路
4.2
感应电极与地线
感应电极的尺寸建议采用直径 8 mm 或以上的圆形,感应电极的面积越大,感应效果越好,原则
上可以做成任何形状,但是必须符合手指接触感应的有效面积。感应电极周围无需铺铜地线,感
应电极到芯片的信号线则可以铺铜地线,如图 4-2,感应电极到芯片的信号线可采用 0.254 mm
(10 mil) 或更细的线宽,与铺铜地线至少距离1 mm 以上,PCB的其他层则可以铺网状地线,避
极尽量在同一片PCB上。
0.254mm(10mil)
GND
>1mm
>1mm
Sensor
Pad
GND
图 4-2 触摸感应电极与接地方式
感应电极也可以用弹簧加铁片来实现,如图4-3,铁片必须平整用以保证与面板之间完全接触,
形成有效的感应面积。如果感应电极中间要安装LED,而必须将感应电极中间挖出透光的孔,则
必须加大感应电极的面积,至少要能补回挖孔所损失的面积。
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NT0880 DATASHEET
免信号线被干扰。每一个感应电极的附属零件在PCB布线时要尽量靠近感应电极,且IC与感应电
NT0880
图 4-3 弹簧及铁片示意图
4.3
感应电极尺寸
感应电极的尺寸与可以感应的深度有绝对的关系,感应电极的面积越大,可以感应的深度也越
深,感应电极的尺寸与感应深度的关系如表4-1。
感应电极尺寸
感应深度表
(建议值)
10mm x 10mm
2.0mm
15mm x 15mm
3.0mm
20mm x 20mm
4.0mm
25mm x 25mm
6.0mm
表 4-1 感应电极尺寸与感应深度对应表
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NT0880
5 I2C 数据总线
2
2
NT0880 作为从机设备,I C串行接口最高速度可达 400 Kbps,在普通运行模式下I C串行接口没
有动作,也不会给主机设备。当需要作为从机传输数据时,必须将SEL接脚连接至VDD,或是保
持SEL管脚悬空,使得芯片管脚内部的上拉电阻产生作用,将SEL管脚上拉至VDD。在这两种状
2
态下,芯片上电,会检查SEL接脚并决定芯片I C串行总线生效。
2
I C串行传输支持三种传输模式:字节写入、随机读取及连续读取数据。
5.1
字节写入模式
由主机写数据到NT0880芯片。数据协议包含三个字节,如图5-1所示,第一个字节为装置地址及
写入状态,第二个字节为内存地址,第三个字节为写入的数据。
Stop
ACK
ACK
ACK
Write
Start
SDA
SCL
Byte1 Device address
Byte3 Data
Byte2 Memory address
图 5-1 字节写入模式
SDA和SCL默认保持在逻辑1电位,SDA先改变到逻辑0,随后SCL也改变到逻辑0为起始位。数
据传输时,SDA数据先准备好,再将SCL信号上升到逻辑1,从机端依据SCL上升边缘读取位数
据,SCL第9个时钟信号从机端会送出逻辑0,表示收到这个字节,当三个字节数据传输完毕,主
5.2
随机读取模式
该模式用于主机读取从机NT0880的数据。数据协议包含四字节,如图5-2所示,第一个字节为装
置地址及写入状态,第二个字节为内存地址,第三个字节为装置地址及读取状态,第四个字节为
从机输出的数据,在此状态下,主机需要持续送出SCL时钟信号。
Stop
NACK
ACK
Read
Start
Stop
ACK
ACK
Write
Start
SDA
SCL
Byte1 Device address
Byte2 Memory address
Byte3 Device address
Byte4 Data
图 5-2 随机读取模式
第二个字节传送完毕后必须送出一个起始位,才可以开始第三个字节的传送,在第三个字节传送
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NT0880 DATASHEET
机端先改变SCL到逻辑1,接着改变SDA到逻辑1为结束位。
NT0880
完毕,从机会将SCL拉到逻辑0,直到输出数据准备送出才会释放SCL,主机可以先将SCL送出
逻辑1,并且监看SCL接脚转变成逻辑1同时接收第一个位,或是等待至少60uS才送出第一个SCL
时钟信号。特别注意第四个字节的第9个时钟信号,主机必须送出一个逻辑1的NACK信号。
5.3
连续读取模式
主控端连续读取从机NT0880的数据。协议是一个多字节的组合,如图5-3所示,第一个字节为装
置地址及写入状态,第二个字节为内存地址,第三个字节为装置地址及读取状态,从第四个字节
开始从机输出数据,只要主机持续的输出ACK与SCL信号,从机会持续输出数据,而且内存地址
自动加1。
Stop
NACK
ACK
ACK
Read
Start
Stop
ACK
ACK
Write
Start
SDA
…...
SCL
Byte1 Device address
Byte2 Memory address
Byte3 Device address
Byte4 Data 1
Byte Data n
图 5-3 连续读取模式
5.4
2
I C 总线连接
2
2
I C的接脚为SDA与SCL,由于接脚都是开漏模式,所以在I C总线上必须有上拉电阻,如图5-4
所示。
VDD
NT0880 DATASHEET
RUP
RUP
SDA
SCL
SDA
SCL
SDA
Host
SCL
NT0880
SDA
SCL
Other Device
2
图 5-4 I C 总线连接
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NT0880
6 I2C 数据定义
6.1
内存地址
2
錯誤! 找不到參照來源。 详细描述I C 总线从0x00~0x4F每个地址所对应的定义。
R: 只读, R/W: 读/ 写,
(B)R: “Build” 模式位, 该位只读 , (B)R/W: 必为 “Build” 模式位,该位可读可写。
地址
读写状态
描述
0x00
R
产品代号
0x80
0x01
R
支持按键数目
0x08
0x02
R
版本信息
0x21
0x03
R/W
2
I C 从机地址
位7
A7
0x04
R/W
0x07
R/W
(B)R/W
0x60
位6
A6
位5
A5
位4
A4
位3
A3
位2
A2
位1
A1
位0
0
系统控制
位7
Reset
0x06
默认值
0x08
位6
-
位5
-
位4
-
位3
Auto
位2
Calibrate
位1
-
位0
Build
输出模式
0x00
位7
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0
Multi
Toggle
Act-High
0
Lock
En-Any
0
0
触摸按键使能
位7
Sen8
0xFF
位6
Sen7
位5
Sen6
位4
Sen5
位3
Sen4
位2
Sen3
位1
Sen2
位0
Sen1
(B)R/W
消抖动 (范围: 1~7)
0x03
0x0D
(B)R/W
采样次数 (范围: 15~127)
0x32
0x0E
(B)R/W
采样周期 (范围: 3~15)
0x07
0x0F
(B)R/W
自动复位延迟时间 (范围: 7~63)
0x32
0x10
R
状态字
0x00
0x11
R
位7
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0
Any-Act
B-Change
0
0
0
0
0
0
按键状态
位7
Sen8
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0x00
位6
Sen7
位5
Sen6
位4
Sen5
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位3
Sen4
位2
Sen3
位1
Sen2
位0
Sen1
版本 1.0
NT0880 DATASHEET
0x0C
NT0880
0x20~0x27
触发电位 (范围: 3~63)
(B)R/W
0x40~0x4F
0x12
0x20
0x21
0x22
0x23
0x24
0x25
0x26
0x27
Sen1
Sen2
Sen3
Sen4
Sen5
Sen6
Sen7
Sen8
触摸按键取样值
(B)R
0x0000
0x40
0x41
0x42
0x43
0x44
0x45
0x46
0x47
Sen1-H
Sen1-L
Sen2-H
Sen2-L
Sen3-H
Sen3-L
Sen4-H
Sen4-L
0x48
0x49
0x4A
0x4B
0x4C
0x4D
0x4E
0x4F
Sen5-H
Sen5-L
Sen6-H
Sen6-L
Sen7-H
Sen7-L
Sen8-H
Sen8-L
2
表 6-1 I C 内存地址定义及描述
6.2
内存地址 0x00: 产品代号
仅作为产品识别。
6.3
内存地址 0x01: 按键数
仅作为产品识别。
6.4
内存地址 0x02: 版本号码
仅作为产品识别。
6.5
内存地址 0x03: I2C从机地址
2
默认NT0880的从机地址为 0x60,包含读写位的8位地址,从机地址可以透过I C更改的,更改
从机地址后,下一次读写就必须使用新的装置地址。
6.6
内存地址0x04: 系统控制
NT0880 DATASHEET
位7
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0
Reset
-
-
-
Auto
Calibrate
-
Build
Reset:
软件复位
软件复位,对该位写入1即可复位芯片,还原所有的默认值,复位完成
后,此位会自动清0。
Auto:
自动复位
自动复位位,写入1就可以依照内存地址0x0F所设定的定位延迟时间,自
动进行复位。
Calibrate:
定位使能位.
启动定位,可以手动设定这个位来启动定位程序,定位完成此位会自动清
0,改位仅当自动复位设置位0时有效。
Build:
测试模式.
1 =可读取触摸按键参数,做为测试与分析问题之用
0 =隐藏参数,避免参数在运作中被破坏。
6.7
内存地址 0x06: 输出模式设定
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版本 1.0
NT0880
位7
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0
Multi
Toggle
Act-High
0
Lock
En-Any
0
0
多重按键输出.
1 = 多重按键响应及输出使能
Multi:
0 = 只有输出信号最大的按键状态
Toggle:
开关模式
1 = GPIO是以栓锁的方式输出信号,即,单击动作,再单击不动作
Dout_0设为1,这个设定才会有作用,并且会以Act-High的设定定义动
作信号的电位。
Act-High:
按键响应输出信号电平选择位
1 = GPIO输出按键信号为高,代表按键按下
0 = GPIO输出按键信号为低,代表按键按下
Display设为0,Dout_0设为1,这个设定才会起作用。
锁定位.
Lock:
1 = 同时如果有两个或以上的按键触发,则所有输出会被锁住,没有任
何输出。
En-Any:
-Act脚使能位
1 =启动-Act接脚功能,任意按键被按下则-Act接脚会输出低电位信号,
直到所有案件都没有被按下才会回复高电位。
6.8
内存地址 0x07: 触摸按键使能位
位7
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0
Sen8
Sen7
Sen6
Sen5
Sen4
Sen3
Sen2
Sen1
Sen8~Sen1:
0 = 按键不响应
6.9
内存地址 0x0C: 消抖动
数值范围1~7,为避免按键输出弹跳而设定此参数,数值越大则按键反应越慢,同时弹跳的机会
越少。
6.10 内存地址 0x0D: 采样次数
数值范围15~127,采样次数越多,数值越大取得的数值越稳定,但是按键的反应速度会降低。
6.11 内存地址 0x0E: 触摸按键采样周期
数值范围3~15,数值越大,取得的数值越稳定,但是按键的反应速度会降低。
6.12 内存地址 0x0F: 自动复位延迟时间
数值范围7~63,仅当Auto位设定为1,该字节有效。用于这是设定间隔多久做一次复位位的程
序。
6.13 内存地址 0x10: 状态字
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版本 1.0
NT0880 DATASHEET
触摸按键使能
1 = 按键响应
NT0880
位7
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0
Any-Act
B-Change
0
0
0
0
0
0
Any-Act:
任一按键,都会使该位置1
当所有按键都未被按下时,该位为0
B-Change:
任一按键状态改变,都会使该位置1
所有按键都没有状态改变时,该位清0
6.14 内存地址 0x11: 按键状态
位7
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0
Sen8
Sen7
Sen6
Sen5
Sen4
Sen3
Sen2
Sen1
Sen8~Sen1:
1 = 对应的按键被按下.
0 = 对应按键释放.
键状态不受OUTPUT MODE设定的功能影响
6.15 内存地址 0x20~0x27: 触发电位选择
数值范围3~63,可以个别设定每个触摸按键的触发准位,消除按键之间灵敏的差异,数值越大
灵敏度越低,数值越小灵敏度越高,但是稳定性也会降低。
地址
0x20
0x21
0x22
0x23
0x24
0x25
0x26
0x27
Sensor
Sen1
Sen2
Sen3
Sen4
Sen5
Sen6
Sen7
Sen8
6.16 内存地址 0x40~0x4F: 触摸按键取样值
读取触摸按键取样的数值,范围0~1023,每个数值的高位在前,低位在后.
NT0880 DATASHEET
地址
0x40
0x41
0x42
0x43
0x44
0x45
0x46
0x47
触摸按键
Sen1High
Sen1Low
Sen2High
Sen2Low
Sen3High
Sen3Low
Sen4High
Sen4Low
地址
0x48
0x49
0x4A
0x4B
0x4C
0x4D
0x4E
0x4F
触摸按键
Sen5High
Sen5Low
Sen6High
Sen6Low
Sen7High
Sen7Low
Sen8High
Sen8Low
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第 16 页 总24页
版本 1.0
NT0880
7
输出脚
这是对应触摸按键的输出,接脚的标示是OUTn,对应SENn,所有的OUT接脚都是开漏模式,
如图7-1所示,可以很方便的连接低于VDD电压的系统,也很容易实现电阻分压的模拟输出模
式,如图7-2,唯独设计Active High的时候必须加一个上拉电阻,才能呈现出高电位;GPIO的输
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出模式有几种,都与I C的内存地址0x06的设定有关,每一个设定项目之间有些是互斥的、有些
是互相依存的,表7-1显示各个设定配置关系。
VDD
N
Output
图 7-1 开漏输出脚
VDD
OUT1
Vo
NT0880 DATASHEET
OUT2
Open- OUT3
Drain
OUT4
OUT5
图 7-2 电阻分压输出
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版本 1.0
NT0880
输出功能配置表:
Multi
Toggle
Act-High
Lock
单一按键,低电位动作
0
0
0
0
单一按键,高电位动作
0
0
1
0
多重按键,低电位动作
1
0
0
0
多重按键,高电位动作
1
0
1
0
单一按键,开关功能,低电位动作
0
1
0
0
单一按键,开关功能,高电位动作
0
1
1
0
多重按键,开关功能,低电位动作
1
1
0
0
多重按键,开关功能,高电位动作
1
1
1
0
单一按键,低电位动作,锁键功能
0
0
0
1
单一按键,高电位动作,锁键功能
0
0
1
1
单一按键,开关、锁键功能,低电位动作
0
1
0
1
单一按键,开关、锁键功能,高电位动作
0
1
1
1
应用方式
表 7-1 输出功能配置表
NT0880 DATASHEET
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NT0880
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参考电路
VDD
22p
1N4148
22p
1N4148
0.01u
22p
OUT2
OUT3
1M
1M
0.01u
SDA
0.01u
SEN5
OUT6
SCL
OUT7
1M
OUT8
SEN6
1M
1N4148
33K
0.01u
33K
0.01u
OUT4
NT0880
33K
33K
22p
1N4148
SEN3
1M
OUT5
1N4148
22p
0.01u
SEN4
22p
1N4148
33K
33K
0.01u
OUT1
1M
SEN2
1N4148
22p
0.01u
VDD
SEN1
33K
22p
1N4148
33K
0.1u
SEN7
1M
SEN8
1M
CP1
-RST
VSS
33R
100R
VDD
10u
J2
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NT0880
9 电气忒性
9.1 绝对值
9.2
参数
范围
单位
工作温度
-40 to +85
C
存储温度
-55 to +150
C
VDD 至 VSS 电压
-0.3 to +6.5
V
外围脚至 VSS 电压
-0.3 to (VDD+0.3)
V
直流电气特性
参数
符号
条件
最小值
典型值
最大值.
单位
工作电压
VDD
---
2.4
-
5.5
V
工作电流
IDD
VDD = 5V
-
2.30
-
mA
VDD = 3V
-
1.93
-
mA
输入低电压
VIL
2.4V<VDD<5.5
-0.5
-
0.3VDD
V
输入高电压
VIH
2.4V<VDD<5.5
0.7VDD
-
VDD+0.5
V
VOL1
VDD = 4.5V,
IOL = 20mA
-
-
0.45
V
管脚输出低电压
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NT0880
10 封装尺寸
10.1 TSSOP20 – 4.4X6.5mm
NT0880 DATASHEET
10.2 SOP20 - 300mil
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NT0880
11
20
E
10
1
Control demensions are in milmeters .
NT0880 DATASHEET
E

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NT0880
11 版本历史
提起
版本
描述
2015.12.21
1.0
初次发布
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版本 1.0
NT0880
NT0880 DATASHEET
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All Insecure Usage shall be made at customer’s risk, and in the event that third parties lay
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