電容傳(chuan) 感器滾輪在ipods等產(chan) 品中獲得的成功，正在促使其他消費電子產(chan) 品開發商考慮使用電容傳(chuan) 感器來改善產(chan) 品的用戶界麵，並使產(chan) 品看起來更加美觀。事實上，電容觸摸傳(chuan) 感器接口的應用並不僅(jin) 限於(yu) MP3播放器，而是可以用於(yu) 目前采用傳(chuan) 統機械開關(guan) 的任何產(chan) 品之中，如新款手機的菜單控製按鈕。利用可靠性高、引人注目並具有成本效益的電容觸摸傳(chuan) 感器，可以輕鬆地改變這些高級功能菜單控製開關(guan) 的式樣。

電容傳(chuan) 感器在便攜產(chan) 品中的應用

電容觸摸傳(chuan) 感器接口通常由一個(ge) 電容傳(chuan) 感器、一個(ge) 電容數字轉換器(CDC)和一個(ge) 主處理器組成（圖1）。傳(chuan) 感器利用標準兩(liang) 層或四層PCB上的走線(trace)或柔性電路製造，因此不需要任何外部元件或材料。

圖1 典型電容觸摸傳(chuan) 感器接口

可靠的傳(chuan) 感器必須不受外界環境變化的影響，能夠在任何工作條件下保持精確的靈敏度水平。溫度或濕度的變化會(hui) 導致PCB材料的特性發生變化，因此，印刷電路電容傳(chuan) 感器的輸出電平將發生漂移。例如，當用戶從(cong) 開啟空調的汽車到一個(ge) 濕熱環境時，就可能出現上述情況。為(wei) 了避免發生斷續接觸錯誤，CDC必須包括實時的漂移補償(chang) 功能（圖2）。

圖2 兩(liang) 個(ge) 傳(chuan) 感器在環境條件改變時的特性，漂移補償(chang) 功能已使能

隨著環境條件的變化（例如，溫度或濕度上升），傳(chuan) 感器的環境參數（在用戶沒有與(yu) 傳(chuan) 感器接觸期間，由CDC進行測量）會(hui) 發生漂移。為(wei) 了進行補償(chang) ，需要動態改變高端和低端閾值電平，以確定有效的傳(chuan) 感器接觸。位置2、3、5、6處的參考電平進行重新調整，以保持最佳的閾值參考電平，從(cong) 而自動跟蹤和補償(chang) 漂移誤差。

PCB還可能受到寄生電容的影響，這種電容最大可達20 pF，它會(hui) 在電容觸摸傳(chuan) 感器視為(wei) 受到按壓時，使閾值發生偏移，從(cong) 而改變其靈敏度。為(wei) 了對寄生電容進行補償(chang) ，可以采用對DAC編程的方法，以抵消CDC的輸入。對於(yu) 各PCB來說，這種寄生電容是一致的，因此可以在製造PCB的時候進行簡單的調整，這樣就不需要外部RC調諧元件，從(cong) 而使材料、裝配和測試相關(guan) 的成本最低。單獨調整每個(ge) 傳(chuan) 感器的偏移，使設計者可以充分利用轉換器的分辨率（圖3）。

圖3 模擬前端，其中DAC幫助消除寄生電容的影響

電容傳(chuan) 感器取代機械開關(guan) 的好處

傳(chuan) 統的機械開關(guan) 具有用戶熟悉的靈敏度和觸覺反饋，對於(yu) 電容傳(chuan) 感器來說，這些參數也必須加以考慮和優(you) 化。不同的傳(chuan) 感器可能需要獨特的靈敏度，這取決(jue) 於(yu) 開關(guan) 功能或開關(guan) 在產(chan) 品中的物理位置。而且，一套靈敏度設置不可能適合所有的用戶，因此應該允許用戶設置不同的靈敏度水平，若能通過靈敏度控製菜單進行選擇將是最理想的。例如，AD7142支持這些靈敏性要求，允許一個(ge) 單獨的16位靈敏度控製寄存器為(wei) 每個(ge) 傳(chuan) 感器編程。這些寄存器也可以嵌入到主機固件中，並在菜單顯示中提供，允許用戶選擇不同的靈敏度水平，以滿足其特殊需求。

在用戶沒有與(yu) 傳(chuan) 感器接觸期間，如果對每個(ge) 傳(chuan) 感器輸入取樣，則會(hui) 白白浪費電池電量。為(wei) 使電池效率最大化，CDC應能夠檢測到用戶停止觸碰傳(chuan) 感器，並自動切換到低功耗模式。當傳(chuan) 感器被再度觸碰時，IC將自動重新進入正常工作模式。

為(wei) 了節省更多的功率，還應該包括一個(ge) 完全關(guan) 斷模式。這種情況下，隻要禁用傳(chuan) 感器，就會(hui) 關(guan) 斷整個(ge) IC。在便攜產(chan) 品中，禁用傳(chuan) 感器開關(guan) 通常是通過設置一個(ge) 機械開關(guan) 或從(cong) 控製菜單中選擇阻塞模式來完成的。

利用電容傳(chuan) 感器取代傳(chuan) 統的機械開關(guan) 還有一個(ge) 好處，就是製造與(yu) 裝配工藝更加簡單。傳(chuan) 統的機械開關(guan) 需要手工把每個(ge) 開關(guan) 插入到塑料殼體(ti) 上的專(zhuan) 用孔洞中，而一個(ge) 包含所有這些開關(guan) 的單一電容傳(chuan) 感器板可以一步到位，放置在這個(ge) 塑料殼體(ti) 下麵。含有一個(ge) 定位槽口的傳(chuan) 感器板安裝孔和一些膠水就足以完成傳(chuan) 感器板的安裝與(yu) 位置校準。

主處理器板發射的電磁噪聲可能會(hui) 耦合進入電容傳(chuan) 感器和傳(chuan) 感器走線中，導致不可預知的傳(chuan) 感器動作，使性能下降，但通過簡單的方法也可幫助將電磁幹擾(EMI)對傳(chuan) 感器的影響降至最低。首先，CDC應安裝在傳(chuan) 感器板上，這會(hui) 使傳(chuan) 感器走線長度最短，從(cong) 而降低EMI被耦合到走線中的機會(hui) 。其次，利用一個(ge) 具有結實接地層的四層傳(chuan) 感器板，可以為(wei) 傳(chuan) 感器提供額外的EMI屏蔽。如果這兩(liang) 個(ge) 方法不能有效地將EMI噪聲與(yu) 傳(chuan) 感器隔離，還可以把一個(ge) 接地金屬屏蔽體(ti) 放置在傳(chuan) 感器板腔的上方（圖4）。

圖4 模擬前端，其中DAC幫助消除寄生電容的影響

電容傳(chuan) 感器電場也會(hui) 耦合到產(chan) 品的金屬殼或導電性金屬塗層等導電表麵，導致不可預知的傳(chuan) 感器動作，這樣就造成機械限製，要求電容傳(chuan) 感器的邊緣與(yu) 金屬表麵的邊緣保持一定的距離。而且，電容傳(chuan) 感器的靈敏度也與(yu) 傳(chuan) 感器正上方的塑料厚度有關(guan) 。如果塑料過厚，通量電力線將不能有效地穿過塑料，使傳(chuan) 感器性能變得不可靠。通常，外殼與(yu) 傳(chuan) 感器之間的距離應該大於(yu) 1.0mm，塑料厚度應該小於(yu) 4.0mm，使靈敏度保持在適當的範圍內(nei) 。