本手册以 MC12G 为例，介绍了芯片的应用设计方案，包括电路设计、电极设计、器件调整、应用和案例等，适用于 MC12 系列芯片。
手册内容也可供 LSP 模组应用参考。LSP 模组包含 MC12G+MCU，两点校准，解算电容，简单的 I2C 接口指令操作，更方便研发测试和使用（具体请详见 LSP 产品手册）。
一、电路设计
设计注意点：
1）外部计数时钟输入 CLKIN，不使用外部时钟输入需连接 GND。
2）负温度系数电压输出 VT，需加滤波电容 100nF，放在采集端，不使用可悬空。
3）内部参考电压引脚 VC，需 4.7nF 电容，尽量靠近芯片。
4）中断信号输出引脚 INTB，不需要上下拉电阻，不使用可悬空。
5）停机模式使能引脚 SD，不使用可悬空。
6）电感 L 的接地端，可以通过 C0B/C1B 连接到芯片从芯片内部一点接地，也可以直接接
到 GND。
7）两个通道，各自接电极应用，也可以将其中一个通道接固定电容作为参比通道应用。
8）振荡电路电容（C4、C5、C6、C7）选用精度 1%，材质 C0G/NP0。
9）振荡电路电感（L1、L2）选用精度 2%，绕线电感，内阻小于 1Ω。
10）I2C 地址可以通过 ADDR 选择，详见 MC12 产品手册。
11）振荡电路部分根据需求配置器件 L、C 参数；详见 外围器件 章节。
2、 MC12G 电路图
设计注意点：
1）电源线和地线，尽量粗，同时让芯片 GND 尽可能充分接地。
2）电极引线按照上图连接方式规划，同时连线加粗。
3）电感 L 到电极的连线尽量加粗且短，减小线路寄生。
二、电极设计
1、 单电极方式
单电极设计，优点在于变化量更大，缺点在于抗干扰能力略差；可以在背面增加网格地屏蔽（网格宽度>10mm），提高抗干扰能力。
2、 双电极方式
双电极设计，其中一个电极是 GND 电极，优点在于抗干扰能力强，但变化量相对于同等面积的单电极会减小。如上图所示，测量电极可以大于 GND 电极，电极间距较小 1mm。
电极面积大则需增加一定的电极间距，通常建议 4mm 左右；同样可以在背面增加网格地屏蔽（网格宽度>10mm），提高抗干扰能力。
双电极设计，也可以根据需求调整，如下图所示，中间电极为测量电极，两边为 GND 电极，抗干扰更强，同时扩大测量电极增加变化量。在被测物可以环绕电极的应用中，电路正反面可以布置相同电极，用过孔连接，进一步扩大面积增加变化量。
3、 电极面积
在设计需求的合理范围内，电极面积大，检测到的变化量也会越大。
MC12G 可以用于微小电极设计。
液位报警开关 LLSV3
电极面积 7.6x14.2mm
4、 双通道应用
MC12G 提供双通道测量，可以分别连接电极，实现应用。如下图，通过不同大小电极的对
比进行液位判断。
也可以将其中一个通道连接固定电容，在应用中，抵消一部分温度和芯片时钟带来的影响。
5、 探针类、同心圆套管类
此类电极通常应用于接触类，根据长度、直径等因素调配合理的外围器件；同心圆套管结构，外圈作为 GND 电极，使被测液体填充在内外管间。
三、外围器件
MC12G 需要通过调整外围器件的方法，来寻找适合于电极结构且较大变化量的配置，实现较佳测量效果。
线性区：
频率与液位变化呈近似线性关系。
非线性区：
频率与液位变化呈非线性关系，数据波动较大（大于 1MHz）
1、 典型配置
A、 C4=56pf；L1=150nh；C6=短接
适用于微小或者窄长条电极设计，且工作温度不超过 65 度的应用。
微小电极定义：电极面积小于 5cm²；窄边小于 10mm。
B、 C4=150pf；L1=100nh；C6=68pf
比较具有普适性的配置，除面积过大或过小的电极，都可以从这组配置开始测量，通过测试数据，逐步寻找较合适的配置。
C、 C4=150pf；L1=220nh；C6=68pf
同样是比较具有普适性的配置，更适合于电极面积相对较大或者长度较长的异形电极（同心套管类）。
D、 C4=100pf；L1=120nh；C6=15pf
适用于一些探针类应用，比如检测土壤含水率。
E、 C4=150pf；L1=330nh；C6=33pf
适用面积大于 30cm²电极的应用。
2、 调整方案
寻找较佳配置，实现频率变化量较大化：先保证空载（带电极无被测物）频率正常，再保证负载（被测物满）频率正常，然后逐步调整外围器件。
以 C4=150pf；L1=100nh；C6=68pf，这组普适性较
高的配置为例。
根据测得的频率调整，按照先调整 C6，再调整 C4，较后调整 L1 的顺利逐步调整。
变化规律：
C4、L1 保持不变，增大 C6，变化量会加大；
C6、L1 保持不变，减小 C4，变化量会加大；
C6、L1 保持不变，增大 C4，会降低频率，增大电容采集区域；
C4、C6 保持不变，减小 L1，会提高频率，变化量会加大；
C4、C6 保持不变，增大 L1，会降低频率，增大电容采集区域。
根据测量所得频率，调整器件：
A、 频率变化已在线性区域
调整步骤如下：
1）增大 C6，查看频率变化是否增大，若变化小或进入非线性区域换回 68pf，执行下一步。
2）减小 C4，查看频率变化是否增大，若变化小或进入非线性区域，换回 150pf，执行下一步。
3）降低 L1，查看频率变化是否增大，有变化后再开始调整 C4 和 C6。
以上步骤是一个大概流程，可以交替更换，在这三个器件的调换中，寻找较大的变化量。
B、频率低于 30MHz，或者频率明显不稳
调整步骤如下：
1）将 C6 换成 10pf，测试频率是否回到线性区域 30Mhz 以上
若回到 30Mhz 以上，可先逐步增大 C6，寻找较大变化；
若依然在 30Mhz 以下，做下一步调整。
2）将 C4 换成 220pf，此时整体频率会下降
若回到 30Mhz 以上，可先逐步增大 C6，寻找较大变化；
若依然在 30Mhz 以下，做下一步调整。
3）将 L1 换成 220nh，此时整体频率会再次下降
若回到 30Mhz 以上，可先逐步增大 C6，寻找较大变化；
若依然在 30Mhz 以下，做下一步调整。
以上步骤是一个大概流程，可以交替更换，在这三个器件的调换中，寻找较大的变化量。
四、液位与开关
MC12G 可以用于液位检测、报警开关，根据频率变化的特性区分应用。
1、 报警开关
寻找较大的变化量，形成绝对的开关判断，避开器件不同、电路不同、温度不同等因素的影响；
空载处于线性区间，负载处于非线性区间，形成的落差足够大，从而实现开关。
2、 液位检测
需要在线性区间寻找较大的变化量，来满足液位判断，同时需要进行校准，保证模组与模组之间的一致性；校准可以保证不同模组的一致性。
五、驱动电流
建议驱动电流设置为 8ma 使用，需要降低功耗、或者作为某些开关检测应用的时候，可以降低驱动电流。
六、双通道比值
双通道比值，主要应用在两种情况：
A、双通道接不同电极时，可以利用双通道频率比值（或差值）来做算法分析。
B、无法采集 VT 进行温度补偿时，可用比值抵消芯片温度和时钟的部分影响。
七、校准
当 MC12G 作为液位检测使用时，需要进行零点校准或者两点校准。建议使用两点校准，
提高液位检测精度。
1、 零点校准
精度需求不高，测量变化量小于 1Mhz 时，可只进行零点校准。
校准流程：
1）确保在无被测物的情况下，进行校准操作。
2）采集单通道频率或者双通道频率比值经多次平均后作为零点保存。
3）通过实时检测的频率/比值，与零点做对比，判断液位变化。
示例：
比值差 Rths，结合预设档位确认当前液位信息，计算公式如下：
Rths = (Rzero – R) x 1000
Rzero :空载时写入的 F1/F2 的比值，R=F1/F2,F1 表示通道 1 测试的频率，F2 表示通道 2
测试的频率；
2、 两点校准
精度需求高，测量变化量大于 1Mhz 时，需要进行两点归一化校准。
校准流程：
1）确保在无被测物的情况下，进行一点校准操作。
2）采集单通道频率或者双通道频率比值经多次平均后作为零点保存。
3）确保在有被测物的情况下，进行二点校准操作。
4）采集单通道频率或者双通道频率比值经多次平均后作为满点保存。
5）通过频率在两点之间的变换，计算对应归一化数据，判断液位变化。
示例：
频率归一化数值 SF，结合预设档位确认当前液位信息，计算公式如下：、
SF = (Fzero – F) /(Fzero – Ffull) * 1000
Fzero ：空载时测量通道的频率
Ffull：满量程液位时被测通道测试的频率
F:被测通道的实时频率
八、案例
1、 汽车防冻液报警开关
汽车防冻液水箱液位报警，探针类单电极，水箱整体接地，工作温度区间-40°~+125°。采
用单端对地检测方案，利用线性区和非线性区的较大频率差实现报警开关功能，避免了 LC
器件差异、电极差异、温度变化大、复杂接地环境等诸多因素。
2、 净饮机液位检测
替换磁感浮漂开关，并可实现五档液位区分；管外径仅为 8mm，长度 58mm，典型的窄长条电极设计。模组内嵌
MCU+MC12G，集成两点校准算法。
3、接近传感
电容方式，金属物体接近感知。可有效感应距离 6mm，较远可达 8mm。检测速度快，较高 100hz 检测速率。
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原文标题 : 数字电容传感芯片MC12系列应用手册
