IQ Switch
                                       ProxSense Series

                       IQS227AS Datasheet

              IQ Switch - ProxSense Series

              Single Channel Capacitive Proximity/Touch Controller

The IQS227AS ProxSense IC is a fully integrated Self Capacitive sensor with dual outputs
(Touch and Proximity outputs).


Sub 2.5A in Low Power Mode while sensing Proximity

Automatic Tuning Implementation (ATI) - Automatic tuning of sense electrode

Internal Capacitor Implementation (ICI) reference capacitor on-chip

Supply voltage: 1.8V to 3.6V

Minimum external components

Data streaming option

Advanced on-chip digital signal processing                          RoHS2

User selectable (OTP): 4 Power Modes                                Compliant
                                       IO sink / source

                                   Time-out for stuck key

                                   Output mode (Direct / Latch / Toggle)        6 pin TSOT23-6
                                   Proximity and Touch Button sensitivity
                                                                                Representations only,
                                                                                 not actual markings


LCD, Plasma & LED TVs

GSM cellular telephones On ear detection / touch keys

LED flashlights or headlamps

White goods and appliances

Office equipment, toys, sanitary ware

Flame proof, hazardous environment Human Interface Devices

Proximity detection enables backlighting activation

Wake-up from standby applications

Replacement for electromechanical switches

Find-In-The-Dark (FITD) applications

Automotive: Door pocket lighting, electric window control

GUI trigger on Proximity detected
                                                  Available options

                                   TA                    TSOT23-6

                                   -40C to 85C IQS227AS

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IQS227AS DATASHEET ................................................................................................................................................ 1
1 OVERVIEW ......................................................................................................................................................... 4
2 ANALOGUE FUNCTIONALITY............................................................................................................................... 4
3 PACKAGING AND PIN-OUT ................................................................................................................................. 5
4 USER CONFIGURABLE OPTIONS.......................................................................................................................... 7
5 MEASURING CAPACITANCE USING THE CHARGE TRANSFER METHOD...............................................................10
6 DESCRIPTIONS OF USER OPTIONS .....................................................................................................................10
7 DATA STREAMING MODE ..................................................................................................................................15
8 AUTO TUNING IMPLEMENTATION (ATI) ............................................................................................................17
9 ELECTRICAL SPECIFICATIONS .............................................................................................................................20
10 DATASHEET AND PART-NUMBER INFORMATION ..............................................................................................24
11 REVISION HISTORY ............................................................................................................................................27
APPENDIX A. MEMORY MAP .................................................................................................................................28
APPENDIX B. CONTACT INFORMATION..................................................................................................................31

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List of Abbreviations

ATI      Automatic Tuning Implementation

BP       Boost Power Mode

CS       Counts (Number of Charge Transfers)

Cs       Internal Reference Capacitor

EMI      Electromagnetic Interference

ESD      Electro-Static Discharge

FTB/EFT  (Electrical) Fast Transient Bursts

GND      Ground

HC       Halt Charge

LP       Low Power Mode

LTA      Long Term Average

ND       Noise Detect

THR      Threshold

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1 Overview                                     The devices automatically track slow
                                               varying environmental changes via various
The IQS227AS is a single channel               filters, detect noise and has an Automatic
capacitive proximity and touch controller      Tuning Implementation (ATI) to tune the
with an internal voltage regular and           device sense electrode(s). The IQS227AS
reference capacitor (Cs).                      is built on ProxSense new low voltage
                                               platform ideal for battery application (down
The IQS227AS devices have dedicated            to 1.8V).
pin(s) for the connection of sense
electrodes (Cx) and output pins for            1.1 Applicability
proximity events on POUT and touch event
on TOUT. The output pins can be                All specifications, except where specifically
configured for various output methods          mentioned otherwise, provided by this
including a serial data streaming option on    datasheet are applicable to the following
TOUT (1-wire protocol) or debug I2C.           ranges:

Device configuration is determined by one       Temperature:-40C to +85C
time programmable (OTP) options.
                                                Supply voltage (VDDHI): 1.8V to 3.6V

2 Analogue Functionality                       The capacitance measurement circuitry
                                               makes use of an internal Cs and voltage
The analogue circuitry measures the            reference (VREF).
capacitance of a sense electrode attached
to the Cx pin through a charge transfer        The analogue circuitry further provides
process that is periodically initiated by the  functionality for:
digital circuitry. The measuring process is
referred to a conversion and consists of the     Power on reset (POR) detection.
discharging of reference capacitor and Cx,       Brown out detection (BOD).
the charging of Cx and then a series of          Detection of a watch dog timer (WDT)
charge transfers from Cx to Cs until a trip
voltage is reached. The number of charge
transfers required to reach the trip voltage
is referred to as the Counts (CS).

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3 Packaging and Pin-out

3.1 IQS227AS

The IQS227AS is available in a TSOT23-6 package.
3.1.1 Pin-out

                                                TOUT 1  227Axx  6 CX

                                                GND 2           5 VDDHI

                                                POUT 3          4 VREG

                       Figure 3.1 Pin-out of IQS227AS in TSOT23-6 package.
Table 3.1 Pin-out description.


  Pin       Name                                Type                              Function
1      TOUT
2      GND                         Digital Out                  Touch Output
3      POUT
4      VREG                        Ground                       GND Reference
5      VDDHI
6      CX                          Digital Out                  Proximity Output

                                   Analogue Output              Internal Regulator Pin

                                   Supply Input                 Supply Voltage Input

                                   Analogue I/O                 Sense Electrode

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3.1.2 Schematic                         IQ Switch
                                   ProxSense Series

                                                                                              Refer to AZD008 for
                                                                                               touch key designs

Figure 3.2 Typical application schematic of IQS227AS. 100pF capacitors are
optional for added RF immunity. Place all decoupling capacitors (on VDDHI
and VREG) as close to the IC as possible.

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4 User Configurable Options

The IQS227AS provides One Time Programmable (OTP) user options (each option can be
modified only once). The device is fully functional in the default state. OTP options are
intended for specific applications.

The configuration of the device can be done on packaged devices or in-circuit. In-circuit
configuration may be limited by values of external components chosen.

A number of standard device configurations are available. Azoteq can supply pre-configured
devices for large quantities.

4.1 Configuring of Devices

Azoteq offers a Configuration Tool (CT210) and accompanying software (USBProg.exe) that
can be used to program the OTP user options for prototyping purposes. More details regarding
the configuration of the device with the USBProg program is explained by application note:
"AZD007 USBProg Overview" which can be found on the Azoteq website.

Alternate programming solutions of the IQS227AS also exist. For further enquiries regarding
this matter please contact Azoteq at or the local distributor

Table 4.1 User Selectable Configuration Options: Bank 0 (0xC4H)

   TFUNC        PFUNC              LOGIC          TTHR2  TTHR1               TTHR0  PTHR1  PTHR1

bit 7                                                                                               bit 0

Bank0: bit 7    TFUNC: Touch Function                    Section 6.3
                0 = Normal                               Section 6.3
                1 = Toggle                               Section 6.2
                                                         Section 6.5
Bank0: bit 6    PFUNC: Proximity Function
                0 = Normal                               Section 6.4
                1 = Latch

Bank0: bit 5    LOGIC: I/O's Output Logic Select
                0 = Active Low
                1 = Active High

Bank0: bit 4-2  TTHR: Touch Thresholds
                000 = 72/256
                001 = 8/256
                010 = 24/256
                011 = 48/256
                100 = 96/256
                101 = 128/256
                110 = 160/256
                111 = 192/256

Bank0: bit 1-0  PTHR: Proximity Thresholds
                00 = 4
                01 = 2
                10 = 8
                11 = 16

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Table 4.2 : User Selectable Configuration Options: Bank 1 Full ATI (0xC5H)

       tHALT1   tHALT0             ~       ~  ~                   BASE2  BASE1  BASE0

bit 7                                                                                          bit 0

Bank1: bit 7-6  tHALT: Halt times             Section 6.13
                00 = 20 seconds
                01 = 40 seconds
                10 = Never
                11 = Always (Prox on 40s)

Bank1: bit 5-3 Not used

Bank1: bit 2-0  BASE: Base Value              Section 6.7
                000 = 200
                001 = 50
                010 = 75
                011 = 100
                100 = 150
                101 = 250
                110 = 300
                111 = 500

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       Table 4.3 User Selectable Configuration Options: Bank 1 Partial ATI1


bit 7                                                                                                                                 bit 0

       Bank1:7-6       tHALT: Halt times                      Section 6.13
       Bank1: bit 5-4  00 = 20 seconds                        Section 6.8
       Bank1: bit 3-0  01 = 40 seconds                        Section 6.8
                       10 = Never
                       11 = Always (Prox on 40s)

                       MULT: Multiplier for Sensitivity
                       00 = 1
                       01 = 2
                       10 = 3
                       11 = 4
                       MULT: Multiplier for Compensation
                       0000 = 0
                       1111 = 15

       Table 4.4 User Selectable Configuration Options: Bank 2 (0xC6H)

STREAM TRANS COMMS                                        ND  Target              ATI        LP1  LP0

bit 7                                                                                                     bit 0

       Bank2: bit 7    STREAM: Streaming Method               Section 7.2
       Bank2: bit 6    0 = 1-wire                             Section 6.9
       Bank2: bit 5    1 = 2-wire (I2C)                       Section 7
       Bank2: bit 4                                           Section 6.11
       Bank2: bit 3    TRANS: Charge Transfer Frequency       Section 6.10
       Bank2: bit 2    0 = 512kHz                             Section 6.12
                       1 = 250kHz

                       COMMS: Streaming
                       0 = Disabled
                       1 = Enabled

                       ND: Noise Detect
                       0 = Disabled
                       1 = Enabled (1-wire comms only)

                       Target: ATI target counts
                       0 = 1024
                       1 = 512

                       ATI: ATI selection
                       0 = Full
                       1 = Partial

       Bank2: bit 1-0  LP: Low Power Modes                    Section 6.6
                       00 = BP (9ms)
                       01 = NP (128ms)
                       10 = LP1 (256ms)
                       11 = LP2 (512ms)

       1 Requires OTP bit 2 in Bank 2 to be set.              IQS227AS Datasheet                   Page 9 of 31
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5 Measuring capacitance using the Charge Transfer method

The charge transfer method of capacitive        1150 the gain of the system may become too
sensing is employed on the IQS227AS. (The       high causing unsteady operation.
charge transfer principle is thoroughly
described in the application note: "AZD004 -    The IQS227AS schedules a charge cycle
Azoteq Capacitive Sensing".)                    every tSAMPLE seconds to ensure regular
                                                samples for processing of results. The
A charge cycle is used to take a                duration of the charge cycle is defined as
measurement of the capacitance of the           tCHARGE. (refer to Table 9.5) and varies
sense electrode (connected to Cx) relative to   according to the counts required to reach the
ground. It consists of a series of pulses       trip voltage. Following the charge cycle other
charging Cx and discharging Cx to the           activities such as data streaming is
reference capacitor, at the charge transfer     completed (if in streaming mode), before the
frequency (FCX - refer to Section 9). The       next charge cycle is initiated.
number of the pulses required to reach a trip
voltage on the reference capacitor is referred  Please note: Attaching a probe to the Cx
to as Count Value (CS) which is the             pin will increase the capacitance of the
instantaneous capacitive measurement. The       sense plate and therefore Cs. This may
Counts (CS) are used to determine if either a   have an immediate influence on the
physical contact or proximity event occurred    counts (decrease tCHARGE) and cause a
(refer to section 6.13.1), based on the         proximity or touch event. After tHALT
change in Counts (CS) detected. The typical     seconds the system will adjust to
values of CS, without a touch or proximity      accommodate for this change. If the total
condition range between 650 and 1150            load on Cx, with the probe attached is still
Counts, although higher and lower counts        lower than the maximum Cx load the system
can be used based on the application            will continue to function normally after tHALT
requirements. With counts larger than +/-       seconds with the probe attached.



Cx pin

        1                          2            3                   4

           Figure 5.1 Charge cycles as can be seen on Cx

6 Descriptions of User                          User programmable options are programmed
      Options                                   to One Time Programmable (OTP) fuse
                                                registers (refer to Section 4).

This section describes the individual user      Note:
programmable options of the IQS227AS in
more detail.                                     HIGH=Logical `1' and LOW=Logical `0'.
                                                 The following sections are explained with

                                                    POUT and TOUT taken as `Active LOW'.

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The default is always where bits are set to   Configuration: Bank0 bit5
    0.                                         LOGIC: Output logic select -
                                               Bit Selection
Refer to section 9.3 for the sourcing and      0 Active Low
sinking capabilities POUT and TOUT. These      1 Active High
pins are sourced from VDDHI and will be
turned HIGH (when active high) for a           6.3 Output pin function
minimum time of tHIGH, and LOW for a
minimum time of tLOW (when active low).        Various options for the function of the output
                                               pin(s) are available. These are selected as
6.1 Proximity / Touch Sensor                   follow:

The IQS227AS provides a Proximity output       Configuration: Bank0 bit7-6
on POUT and a Touch output on TOUT, and        FUNC1:FUNC0 OUTPUT Pins' functions
does not need to be configured.                Bit Selection
                                               00 POUT active, TOUT active
6.2 Logic select for outputs                   01 POUT latch, TOUT active
                                               10 POUT active, TOUT toggle
The logic used by the device can be selected   11 POUT latch, TOUT toggle
as active HIGH or active LOW. The output
pins, POUT and TOUT, will function based       6.3.1 Output function: Active
on this selection. The I/O's are push pull in
both directions and does not require a pull-   With a Proximity or Touch event, the output
up resistor.                                   pin will change to LOW and stay LOW for as
                                               long as the event remains (see Figure 6.1).
                                               Also refer to the use of tHALT section 6.13.1
                                               that may cause the termination of the event.

User Actuation

Output Pin



                Figure 6.1 Active Mode Output Configuration

6.3.2 Output function: Latch (for tLATCH)      When the event remains active longer than
                                               tLATCH the output pin will remain LOW as long
With a Proximity or Touch event, the output    as the event remains active (see Figure 6.2).
pin will latch LOW for tLATCH seconds.

When the event terminates prior to tLATCH the
output pin will remain LOW.

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User Actuation

    0           tLATCH             tLATCH                          tLATCH              + time that User Actuation stays active
Output Pin



                        Figure 6.2 Latch Mode Output Configuration

6.3.3 Output function: Toggle                                      occurs and the output is LOW the output will
                                                                   become HIGH and when the output is HIGH
The output pin will toggle with every Proximity                    the output will become LOW (see Figure 6.3).
or Touch event occurring. Thus when an event

User Actuation

Output Pin



                        Figure 6.3 Toggle Mode Output Configuration

6.4 Proximity Threshold                                            Configuration: Bank0 bit1-0
                                                                   PTHR1:PTHR0 Proximity Thresholds
The IQS227AS has 4 proximity threshold                             Bit Selection
settings. The proximity threshold is selected by                   00 4
the designer to obtain the desired sensitivity                     01 2 (Most sensitive)
and noise immunity. The proximity event is                         10 8
triggered based on the selected proximity                          11 16 (Least sensitive)
threshold; the Counts (CS) and the LTA (Long
Term Average). The threshold is expressed in                       A proximity event is identified when for at
terms of counts; the same as CS (refer to                          least 6 consecutive samples the following
Table 4.3)                                                         equation holds:

                    PTHR =< LTA-CS                                                     TTHR =< LTA-CS

             Where LTA is the Long Term Average (refer to 6.13.1)  With lower average counts (therefore lower
                                                                   LTA) values the touch threshold will be lower
6.5 Touch Threshold                                                and vice versa.

The IQS227AS has 8 touch threshold
settings. The touch threshold is selected by
the designer to obtain the desired touch
sensitivity. The touch threshold is expressed
as a fraction of the LTA as follows:

                 = /256

The touch event is triggered based on TTH,
Counts (CS) and LTA. A touch event is
identified when for at least 3 consecutive
samples the following equation holds:

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Configuration: Bank0 bit4-2                    6.6 Power Modes

TTHR2:TTHR0: Touch Thresholds                  The IQS227AS has four power modes
Bit Selection                                  specifically designed to reduce current
000 72/256                                     consumption for battery applications.
001 8/256 (Most sensitive)
010 24/256                                     The power modes are basically implemented
011 48/256                                     around the occurrence of charge cycle every
100 96/256                                     tSAMPLE seconds (refer to Table 6.1). The
101 128/256                                    fewer charge transfer cycles that need to
110 160/256                                    occur per second the lower the power
111 192/256 (Least sensitive)                  consumption (but decreased response time).

                                               During Boost Power Mode (BP), charge
                                               cycles are initiated approximately every 9ms.

                                               While in any power mode the device will zoom
                                               to BP whenever an existing count sample (CS)
                                               indicates a possible proximity or touch event.
                                               The device will remain in BP for tZOOM seconds
                                               and then return to the selected power mode.
                                               The Zoom function allows reliable detection of
                                               events with counts being produced at the BP

                                               Table 6.1 Power Mode configuration:
                                               Bank2 bit1-0

                                               Bit Power Mode timing tSAMPLE (ms)

                                               00 tBP (default)         BP (9ms)

                                               01 tNP                   128

                                               10 tLP1                  256

                                               11 tLP2                  512

Charge Cycle                                  Zoom to Boost Mode after proximity detected
Duration = tCHARGE


                                   Figure 6.4         tSAMPLE

                                               LP Modes: Charge cycles

6.7 Base Values                                                                  
The sensitivity of the IQS227AS can be
changed by adjusting the base value of the     The target of the IQS227AS is fixed at 1000
ATI algorithm, and as a result changing the    counts.
compensation required to reach the target.

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Configuration: Bank1 bit2-0                     this can be found in the Application Notes:
BASE: Base Value Select -                       AZD015 and AZD015b.
Bit Selection
000 200                                         In extremely noise environments, and close
001 50                                          proximity to RF noise sources, the noise
010 75                                          detect of the IQS227AS can be enable to
011 100                                         block false triggers. Proper layout guidelines
100 150                                         should always be used before the need to
101 250                                         use ND.
110 300
111 500                                         Configuration: Bank2 bit4
                                                ND: Noise Detect
6.8 Multipliers                                 Bit Selection
                                                0 Disabled
When using partial ATI, the base value is set   1 Enabled
up using the multipliers. Compensation will
still be added automatically to reach the       6.12 Enable Partial ATI
                                                In some applications the startup time of the
6.9 Charge Transfer                             IQS227AS may be required to be decreased.
                                                This is possible by enabling partial ATI, if the
The charge transfer frequency of the            multipliers required can be determined, and
IQS227AS is adjustable. Changing the            the compensation alone is adequate to
transfer frequency will affect sensitivity and  account for environmental change.
response rate. Two options are available:
                                                Configuration: Bank2 bit2
Configuration: Bank2 bit6                       ATI: Partial ATI
TRANS: Charge Transfer Frequency                Bit Selection
Bit Selection                                   0 Disabled
0 512kHz                                        1 Enabled
1 250kHz
                                                6.13 Filters used by the
6.10 ATI Target Counts                                  IQS227AS

The target of the ATI algorithm can be            The IQS227AS devices employ various
adjusted between 1024 (default) and 512           signal processing functions that includes the
counts. When less sensitivity is required, the    execution of various filters as described
lower counts will also increase response          below.
                                                6.13.1 Long Term Average (LTA)
Configuration: Bank2 bit3
Target: ATI Target Counts                         Capacitive touch devices detect changes in
Bit Selection                                     capacitance that are not always related to
0 1024                                            the intended proximity or touch of a human.
1 512                                             This is a result of changes in the
                                                  environment of the sense plate and other
6.11 Noise Detect                                 factors. These changes need to be
                                                  compensated for in various manners in order
6.11.1 ND: RF Noise Detection                     to reliably detect touch events and especially
                                                  to detect proximity events. One mechanism
The IQS227AS has RF Noise Detect (ND)             the IQS227AS employs is the use of a Long
functionality. If ND function is enabled, the     Term Averaging filter (IIR type filter) which
IQS227AS is able to detect RF Noise on the        tracks slow changes in the environment
TOUT pin. Further details on the working of       (expressed as changes in the counts). The

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result of this filter is a Long Term Average        6.13.2 IIR Raw Data filter
(LTA) value that forms a dynamic reference
used for various functions such as                    The extreme sensitivity of the IQS227AS
identification of proximity and touch events.         makes it susceptible to external noise
                                                      sources. This causes a decreased signal to
The LTA is calculated from the counts (CS).           noise (S/N) ratio, which could potentially
The filter only executes while no proximity or        cause false event detections.
touch event is detected to ensure
compensation only for environmental                   Noise can also couple into the device as a
changes. However there may be instances               result of poor PCB, sense electrode design
where sudden changes in the environment or            and other factors influencing capacitive
changes in the environment while a proximity          sensing devices.
or touch event has been detected cause the
counts to drift away from the LTA. To                 In order to compensate for noise the
compensate for these situations a Halt Timer          IQS227AS uses an IIR filter on the raw data
(tHALT) has been defined.                             to minimize result of noise in the counts. This
                                                      filter is implemented on all of the IQS227AS
The Halt Timer is started when a proximity or         devices, and cannot be disabled.
touch event occurs and when it expires the
LTA filter is recalibrated. Recalibration           7 Data Streaming Mode
causes LTA < CS, thus the disappearance of
proximity or touch events (refer to 6.4 and         The IQS227AS has the capability to stream
6.5).                                               data to a MCU. This provides the designer with
                                                    the capability to obtain the parameters within
The designer needs to select a Halt Timer           the device in order to aid design into
value to best accommodate the required              applications. Data streaming may further be
application.                                        used by an MCU to control events or further
                                                    process results obtained from the IQS227AS
Configuration: Bank1 bit7-6                         devices. Data streaming is performed as a 1-
tHALT1:tHATL0: Halt time of Long Term Average       wire data protocol on TOUT, OR set to I2C
Bit Selection                                       streaming (SDA on POUT, SCL on TOUT).
00 20 seconds                                       Data Streaming can be enabled as indicated
01 40 seconds                                       below:
11 ALWAYS (Proximity on 40 seconds)                 Configuration: Bank2 bit7

Notes:                                              COMMS: Data Streaming
                                                    Bit Selection
The "NEVER" option indicates that the              0 Disabled
    execution of the filters will never be halted.  1 Enabled

With the `ALWAYS' option and the                   Configuration: Bank2 bit5
    detection of a proximity event the execution
    of the filter will be halted for only 40        STREAMING: Data streaming mode
    seconds and with the detection of a touch
    event the execution of the filter will be       Bit Selection
    halted as long as the touch condition
    applies.                                        0 1-Wire
Refer to Application note "AZD024 -                 1
Graphical Representation of the IIR Filter" for
detail regarding the execution of the LTA           Data streaming is initiated by the IQS227AS.
filter.                                             When data streaming is enabled data is sent
                                                    following each charge.

                                                    Figure 7.1 illustrates the communication
                                                    protocol for initialising and sending data with
                                                    the 1 wire communication protocol.

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                                       ProxSense Series

1. Communication is initiated by a START                     enabled, 5 bytes of data will be sent,
    bit. Bit defined as a low condition for                  otherwise 8 bytes will be sent after
    tSTART.                                                  each charge cycle.
                                                         4. Each byte sent will be preceded by a
2. Following the START bit, is a                             START bit and a STOP bit will follow
    synchronisation byte (TINIT = 0xAA).                     every byte.
    This byte is used by the MCU for clock               5. STOP bit indicated by taking pin 1 high.
    synchronisation.                                         The STOP bit does not have a defined
3. Following TINIT the data bytes will be
    sent. With short data streaming mode

TOUT          B1                   B2  B3            B4   B5             B6  B7  B8

       tINIT  tDATA                                                                  tSTOP

                                       Stop Start


       Stop Start

                                  Figure 7.1 1-wire data streaming mode

The following table defines the data
streamed from the IQS227AS devices during
the 1-wire streaming protocol.

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Table 7.1 Byte Definitions for 1-Wire        Configuration: Bank2 bit7: Streaming
Data Streaming Mode

Byte    Bit        Value                    Bit Selection
0      7:0    AA                             0 1-Wire Protocol
1      15:8                                           I2C Streaming
2      23:16  CS High byte                   1
3      31:24  CS Low byte
4      39     LTA High byte                  The Memory Map for the IQS227AS can be
5 Sys  38     LTA Low byte                   found in Appendix A.
Flags  37     ~
       36     ~                              The IQS227AS can communicate on an I2C
6      35     Active High                    compatible bus structure. Note that 4.7k
       34     Filter Halt                    pull-up resistors should be placed on SDA
7      33     LP active                      and SCL.
8      32     ATI Busy
       47     Noise Found                    The Control byte indicates the 7-bit device
       46     In Zoom                        address (0x44H) and the Read/Write
       45     Touch                          indicator bit.
       44     Proximity
       43     Multipliers                    8 Auto Tuning
       42     Multipliers                        Implementation (ATI)
       41     Multipliers
       40     Multipliers                    ATI is a sophisticated technology
       55:48  Multipliers                    implemented in the latest generation
       63:56  Multipliers                    ProxSense devices that optimises the
              Compensation                   performance of the sensor in a wide range of
              Counter                        applications and environmental conditions
                                             (refer to application note AZD0027 - Auto
7.1 Event Mode                               Tuning Implementation).

The IQS227AS has Event Mode                  ATI makes adjustments through external
implemented during 1-wire communication.     reference capacitors (as required by most
This allows the MCU to monitor the POUT      other solutions) to obtain optimum
pin for status changes (proximity or touch   performance.
made or released events) instead of
capturing data continuously. Upon a status   ATI adjusts internal circuitry according to two
change, the IQS227AS will pull the POUT      parameters, the ATI multiplier and the ATI
pin for low to indicate to the MCU to read   compensation. The ATI multiplier can be
data. The POUT pin will stay low for 1.6ms.  viewed as a course adjustment and the ATI
                                             compensation as a fine adjustment.
7.2 I2C
                                             The adjustment of the ATI parameters will
The IQS227AS also allow for I2C streaming    result in variations in the counts and
for debugging. Data Streaming can be         sensitivity. Sensitivity can be observed as
changed from 1-wire protocol to I2C as       the change in current sample as the result of
shown below:                                 a fixed change in sensed capacitance. The
                                             ATI parameters have been chosen to provide
                                             significant overlap. It may therefore be
                                             possible to select various combinations of
                                             ATI multiplier and ATI compensation settings
                                             to obtain the same count value. The
                                             sensitivity of the various options may
                                             however be different for the same count

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8.1 Automatic ATI                                      seconds as internal filters stabilises.

The IQS227AS implements an automatic ATI           Automatic ATI can be implemented so
algorithm. This algorithm automatically            effectively due to:
adjusts the ATI parameters to optimise the
sensing electrodes connection to the device.        Excellent system signal to noise ratio
The device will execute the ATI algorithm
whenever the device starts-up and when the          Effective digital signal processing to
counts are not within a predetermined range.           remove AC and other noise.

While the Automatic ATI algorithm is in             The very stable core of the devices.
progress this condition will be indicated in
the streaming data and proximity and touch          Built in capability to accommodate a large
events cannot be detected. The device will             range of sensing electrode capacitances.
only briefly remain in this condition and it will
be entered only when relatively large shifts in    8.2 IQS227AS Noise Immunity
the counts has been detected.
                                                   The IQS227AS has advanced immunity to
The automatic ATI function aims to maintain        RF noise sources such as GSM cellular
a constant count value, regardless of the          telephones, DECT, Bluetooth and WIFI
capacitance of the sense electrode (within         devices. Design guidelines should however
the maximum range of the device).                  be followed to ensure the best noise
                                                   immunity. The design of capacitive sensing
The effects of auto-ATI on the application are     applications can encompass a large range of
the following:                                     situations but as a summary the following
                                                   should be noted to improve a design:
Automatic adjustment of the device
    configuration and processing parameters         A ground plane should be placed under the
    for a wide range of PCB and application            IC, except under the Cx line.
    designs to maintain a optimal configuration
    for proximity and touch detection.              All the tracks on the PCB must be kept as
                                                       short as possible.
Automatic tuning of the sense electrode at
    start-up to optimise the sensitivity of the     The capacitor between VDDHI and GND as
    application.                                       well as between VREG and GND, must be
                                                       placed as close as possible to the IC.
Automatic re-tuning when the device
    detects changes in the sensing electrodes       A 100 pF capacitor can be placed in
    capacitance to accommodate a large range           parallel with the 1uF capacitor between
    of changes in the environment of the               VDDHI and GND. Another 100 pF capacitor
    application that influences the sensing            can be placed in parallel with the 1uF
    electrode.                                         capacitor between VREG and GND.

Re-tuning only occurs during device                When the device is too sensitive for a
    operation when a relatively large sensitivity      specific application a parasitic capacitor
    reduction is detected. This is to ensure           (max 5pF) can be added between the Cx
    smooth operation of the device during              line and ground.
                                                    Proper sense electrode and button design
Re-tuning may temporarily influences the              principles must be followed.
    normal functioning of the device, but in
    most instances the effect will be hardly        Unintentional coupling of sense electrode
    noticeable.                                        to ground and other circuitry must be
                                                       limited by increasing the distance to these
Shortly after the completion of the re-tuning         sources or making use of the driven shield.
    process the sensitivity of a Proximity
    detection may be reduced slightly for a few     In some instances a ground plane some
                                                       distance from the device and sense
                                                       electrode may provide significant shielding
                                                       from undesired interference.

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When then the capacitance between the
    sense electrode and ground becomes too
    large the sensitivity of the device may be

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9 Electrical Specifications

9.1 Absolute Maximum Specifications

Exceeding these maximum specifications may cause damage to the device.

Operating temperature                                                            -40C to 85C
Supply Voltage (VDDHI VSS)                                                     3.6V
Maximum pin voltage (TOUT, POUT)                                                 VDDHI + 0.3V
Pin voltage (Cx)                                                                 1.7V
Minimum pin voltage (VDDHI, VREG, TOUT, POUT, Cx)                                VSS - 0.3V
Minimum power-on slope                                                           100V/s
HBM ESD protection (VDDHI, VREG, VSS, TOUT, POUT, Cx)                            8kV

9.2 General Characteristics

The IQS227AS devices are rated for supply voltages between 1.8V and 3.6V.

Table 9.1 IQS227AS General Operating Conditions (Self)

         DESCRIPTION                   Conditions   PARAMETER              MIN   TYP       MAX   UNIT
Supply voltage                                      VDDHI                  1.8              3.6    V
Internal regulator output          1.8  VDDHI  3.6  VREG                   1.64   1.7      1.76    V
Boost operating current            1.8  VDDHI  3.6  IIQS227AS BP           119   128       135    A
Normal operating current           1.8  VDDHI  3.6  IIQS227AS NP           4.7              7.6   A
Low power operating current        1.8  VDDHI  3.6  IIQS227AS LP1          2.8     6        4.7   A
Low power operating current        1.8  VDDHI  3.6  IIQS227AS LP2          1.75   3.5        3    A

Charge Transfer Timings for low power modes are found in Section6.6.

Table 9.2 Start-up and shut-down slope Characteristics

POR          VDDHI Slope  100V/s
BOD                                POR                                     1.55 V

                                   BOD                                  1               V

1 All low power current values arise from characterization done from (-)35C to (+)85C at 3.3V

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9.3 Output Characteristics1

Table 9.3 TOUT Characteristics

Symbol Description                     VOH    Conditions    MIN   TYP  MAX  UNIT
                                   0.9*VDDHI  VDDHI = 3.6V    ~     ~  TBD   mA
ISOURCE  Output High               0.9*VDDHI  VDDHI = 3.3V    ~    10       UNIT
         voltage                   0.9*VDDHI  VDDHI = 1.8V          ~    ~   mA
                                              Conditions    TBD          ~
Symbol Description                      VOL   VDDHI = 3.6V  MIN   TYP  MAX
                                       0.1V   VDDHI = 3.3V             TBD
         Output Low                    0.1V   VDDHI = 1.8V  TBD    10
ISINK    voltage                       0.1V
Table 9.4 POUT Characteristics                                      ~
Symbol Description                     VOH    Conditions    MIN     ~  MAX  UNIT
                                   0.9*VDDHI  VDDHI = 3.6V    ~        TBD   mA
ISOURCE  Output High               0.9*VDDHI  VDDHI = 3.3V    ~   TYP       UNIT
         voltage                   0.9*VDDHI  VDDHI = 1.8V               ~   mA
                                              Conditions    TBD    10    ~
Symbol Description                      VOL   VDDHI = 3.6V  MIN        MAX
                                       0.1V   VDDHI = 3.3V        TYP  TBD
         Output Low                    0.1V   VDDHI = 1.8V  TBD     ~
ISINK    voltage                       0.1V                        17
Table 9.5 Combined Characteristics
Symbol Description                     VOH    Conditions    MIN        MAX  UNIT
                                   0.9*VDDHI  VDDHI = 3.6V    ~    20  TBD   mA
ISOURCE  Output High               0.9*VDDHI  VDDHI = 3.3V    ~             UNIT
         voltage                   0.9*VDDHI  VDDHI = 1.8V               ~   mA
                                              Conditions    TBD          ~
Symbol Description                      VOL   VDDHI = 3.6V  MIN        MAX
                                       0.1V   VDDHI = 3.3V             TBD
         Output Low                    0.1V   VDDHI = 1.8V  TBD
ISINK    voltage                       0.1V

1I/O sink capabilities only in Active Low configuration. I/O source capabilities only in Active High

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9.4 Packaging Information


A  B

                   D  E

  F                                                                  J         I
                G                                                       H
                                       Figure 9.1
Table 9.6          TSOT23-6 Dimensions                                   TSOT23-6 Packaging1

                      Dimension                                         Min         Max

                      A                                                 2.60mm      3.00mm

                      B                                                 1.50mm      1.70mm

                      C                                                 2.80mm      3.00mm

                      D                                                 0.30mm      0.50mm

                      E                                                 0.95 Basic

                      F                                                 0.84mm      1.00mm

                      G                                                 0.00mm      0.10mm

                      H                                                 0.30mm      0.50mm

                      I                                                 0          8

                      J                                                 0.03mm      0.20mm

9.5 Package MSL

Moisture Sensitivity Level (MSL) relates to the packaging and handling precautions for some
semiconductors. The MSL is an electronic standard for the time period in which a moisture
sensitive device can be exposed to ambient room conditions (approximately 30C/85%RH see
J-STD033C for more info) before reflow occur.

1 Drawing not on Scale                                                  IQS227AS Datasheet    Page 22 of 31
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                                   ProxSense Series

Table 9.7  Table 9-1: MSL
TSOT23-6             Level (duration)
                     MSL 1 (Unlimited at 30 C/85% RH)
                     Reflow profile peak temperature < 260 C for < 30 seconds

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10 Datasheet and Part-number Information

10.1 Ordering Information

Orders will be subject to a MOQ (Minimum Order Quantity) of a full reel. Contact the official
distributor for sample quantities. A list of the distributors can be found under the "Distributors"
section of
For large orders, Azoteq can provide pre-configured devices.
The Part-number can be generated by using USBProg.exe or the Interactive Part Number
generator on the website.

                IQS227gg zzz zzz zz ppb

IC NAME                                                              BULK PACKAGING

CONFIGURATION                                                        PACKAGE TYPE

IC NAME                            IQS227AS =    Self Capacitive IC with Dual outputs
PACKAGE TYPE                       zzz zzz zz =  IC Configuration (hexadecimal)
                                   TS  =         TSOT23-6

                                   R   =         Reel (3000pcs/reel) MOQ = 3000pcs

                                                 MOQ = 1 reel.

                                                 Orders shipped as full reels

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10.2 Device Marking Top

There are 2 marking versions in circulation for IQS227AS:


                                   IC NAME                      Batch Code

                                   Figure 10.1 First Marking Variant.


                                   IC NAME                      Batch Code

                                   Figure 10.2 Second Marking Variant.

IC NAME                            227A =   IQS227AS Self Capacitive
Batch Code                         22-A =   IQS227AS Self Capacitive

                                   xx       =  AA to ZZ

10.3 Device Marking - Bottom

Some batches IQS227AS will not have any bottom markings. These devices are configured
after marking, and may have variations in configuration please refer to the reel label.
Other batches will display the configuration set on the chip on the bottom marking.

                                        zzz zzz zz


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                                                   IQ Switch
                                             ProxSense Series

10.4 Tape & Reel Specification

                                 Figure 10.3 TSOT23-6 Tape Specification.

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                                                 ProxSense Series

11 Revision History

Revision Device Package Markings                 Description
               ID1                               IQS227AS Self capacitive sensor

0  39 28 227AAA

1 Refers to product number and firmware version  IQS227AS Datasheet               Page 27 of 31
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                                           IQ Switch
                                      ProxSense Series

Appendix A. Memory Map

Device Information

00H                                      Product Number (PROD_NR)

             Bit                   7  6  5    4                 3   2    1  0

Access       Value                            39 (Decimal)

R            Note

   01H                                   Software Number (SW_NR)

Access       Bit                   7  6  5    4                 3   2    1  0
             Value                            28 (Decimal)



The product number for the IQS227AS is 39 (decimal).

[01H] SW_NR

The software version number of the device ROM can be read in this byte. The latest software
version is 28 (decimal).

   10H                                   System Flags (Sys_Flags)

Access       Bit                   7  6  5    4                 3   2    1  0
             Value                 ~  ~ Logic Halt              LP  ATI  ND Zoom





Bit 5:  Logic: Logic Output Indication

        0 = Active Low

        1 = Active High

Bit 4:  Halt: Indicates Filter Halt status

        0 = LTA not being Halted

        1 = LTA Halted

Bit 3:  LP: Low Power Mode

        0 = Sample time BP

        1 = Sample time LP

Bit 2:  ATI: Status of automated ATI routine

        0 = ATI is not busy

        1 = ATI in progress

Bit 1:  ND: This bit indicates the presence of noise interference.

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Bit 0:                                         IQ Switch
                                         ProxSense Series

              0 = IC has not detected the presence of noise
              1 = IC has detected the presence of noise
              ZOOM: Zoom will indicate full-speed charging once an undebounced proximity
              is detected. In BP mode, this will not change the charging frequency.
              0 = IC not zoomed in
              1 = IC detected undebounced proximity and IC is charging at full-speed (BP)

   31H                                               Status

Access        Bit                  7  6        5  4                   3  2  1  0
              Value                                                         Touch Prox


[31H] Status

Bit 1:        Touch: Touch indication bit.

              0 = No Touch Detected

              1 = Touch Event Detected

Bit 0:        Prox: Proximity indication bit.

              0 = No Proximity Detected

              1 = Proximity Event Detected

   42H                                            Counts_Hi (CS_H)

Access        Bit                  7  6        5  4                   3  2  1  0
              Value                               Counts High Byte


   43H                                            Counts_Low (CS_L)

Access        Bit                  7  6        5  4                   3  2  1  0
              Value                               Counts Low Byte


   83H                                            LTA_Hi (LTA_H)

Access        Bit                  7  6        5  4                   3  2  1  0
              Value                            Long Term Average High Byte


84H                                               LTA_Low (LTA_L)

              Bit                  7  6        5  4                   3  2  1  0

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Access  Value                                 IQ Switch
     R  Note                             ProxSense Series

                                                     Long Term Average Low Byte

   C4H                                            Fuse Bank 0 (FB_0)

Access  Bit                        7     6     5     4                3  2       1  0
        Value                                  See Table 4.1 for more details


   C5H                                            Fuse Bank 1 (FB_1)

Access  Bit                        7     6     5     4                3  2       1  0
        Value                                  See Table 4.2 for more details


   C6H                                            Fuse Bank 2 (FB_2)

Access  Bit                        7     6     5     4                3  2       1  0
        Value                                  See Table 4.4 for more details


   C7H                                            Fuse Bank 3 (FB_3)

Access  Bit                        7     6     5     4                3  2       1  0
        Value                                        Not used


C8H                                            DEFAULT_COMMS_POINTER

        Bit                        7  6     5     4     3                2       1  0

Access  Value                               (Beginning of Device Specific Data)

R/W     Default                                         10H

[C8H] Default Comms Pointer

The value stored in this register will be loaded into the Comms Pointer at the start of a
communication window. For example, if the design only requires the Proximity Status
information each cycle, then the Default Comms Pointer can be set to ADDRESS `31H'. This
would mean that at the start of each communication window, the comms pointer would already
be set to the Proximity Status register, simply allowing a READ to retrieve the data, without the
need of setting up the address.

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                                        IQ Switch
                                   ProxSense Series

Appendix B. Contact Information

          USA                      Asia                                   South Africa

Physical  6507 Jester Blvd         Rm2125, Glittery City                  109 Main Street
Address   Bldg 5, suite 510G       Shennan Rd                             Paarl
          Austin                   Futian District                        7646
          TX 78750                 Shenzhen, 518033                       South Africa
          USA                      China
                                                                          PO Box 3534
Postal    6507 Jester Blvd         Rm2125, Glittery City                  Paarl
Address   Bldg 5, suite 510G       Shennan Rd                             7620
          Austin                   Futian District                        South Africa
          TX 78750                 Shenzhen, 518033
          USA                      China                                  +27 21 863 0033

Tel       +1 512 538 1995          +86 755 8303 5294                      +27 21 863 1512

                                   ext 808                      

Fax       +1 512 672 8442


Please visit for a list of distributors and worldwide representation.

The following patents relate to the device or usage of the device: US 6,249,089 B1; US 6,621,225 B2; US 6,650,066 B2;
US 6,952,084 B2; US 6,984,900 B1; US 7,084,526 B2; US 7,084,531 B2; US 7,265,494 B2; US 7,291,940 B2; US 7,329,970 B2;
US 7,336,037 B2; US 7,443,101 B2; US 7,466,040 B2 ; US 7,498,749 B2; US 7,528,508 B2; US 7,755,219 B2; US 7,772,781
B2; US 7,781,980 B2; US 7,915,765 B2; US 7,994,726 B2; US 8,035,623 B2; US RE43,606 E; US 8,288,952 B2; US 8,395,395
B2; US 8,531,120 B2; US 8,659,306 B2; US 8,823,273 B2; EP 1 120 018 B2; EP 1 206 168 B1; EP 1 308 913 B1; EP 1 530 178
A1; EP 2 351 220 B1; EP 2 559 164 B1; CN 1330853; CN 1783573; AUS 761094; HK 104 1401

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