如何使電容感應設計更容易

　　在這里，傳感器電容使用兩個(gè)不重疊時(shí)鐘分別驅動(dòng)Sw2 和Sw1，在兩個(gè)電平之間進(jìn)行連續切換。這個(gè)等效電阻R=1/fCsensor，f是clock1的開(kāi)關(guān)頻率(參見(jiàn)圖7)?！　?/p>本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/137422.htm

 

　　上面電路中觸發(fā)器的輸出是一個(gè)密度調制的位流，占空比隨著(zhù)電阻的減少而增加。這個(gè)位流使能定時(shí)器信號，其在給定時(shí)間T內測量F / F輸出為高的數量 (由定時(shí)器分辨率和時(shí)鐘頻率決定)。

　　手指靠近傳感器時(shí)Csensor增加，因此Rs減少。這樣會(huì )增加平均占空比，因此定時(shí)器輸出值。請注意，比較器輸入上的任何噪聲現在已經(jīng)經(jīng)過(guò)n時(shí)鐘周期的綜合(這里n是定時(shí)器的分辨率)，因此，這種實(shí)現中噪聲影響比較小。

　　可靠性的考慮:

　　為了評估系統性能和可靠性，量化各種相關(guān)信號和噪聲參數都是重要的。當報告手指按下時(shí)，它變得更為至關(guān)重要，應該只報告一個(gè)有效的手指按下，也就是說(shuō)，嘈雜環(huán)境不應該引起虛假檢測。

　　信號中任何不需要改變的部分，無(wú)論是來(lái)自它周?chē)O備的操作或環(huán)境變化，都可以稱(chēng)為噪聲。測量電容變化得數量級為幾法拉，很小的噪聲也可能導致虛假檢測。在介紹如何構建一個(gè)受噪聲影響小的系統之前，重要的是理解可能的噪聲來(lái)源。

　　不同類(lèi)型的噪聲:

　　電容式感應系統主要容易受到從以下三個(gè)來(lái)源的噪聲:

　　輻射噪聲–任何工作電路輻射能量都可能對工作在它周?chē)钠渌娐樊a(chǎn)生問(wèn)題。電容式感應按鈕只占用戶(hù)界面系統的一部分，通常在用戶(hù)界面的后面有很多電路。如果未能正確設計，這附近的電路也輻射噪聲。噪聲的來(lái)源可能是LCD(液晶顯示器)，開(kāi)關(guān)電源、移動(dòng)電話(huà)、Wi-Fi射頻，等等。

　　傳導噪聲–供電電源噪聲是最常見(jiàn)的傳導噪聲源。低成本實(shí)現需求的增長(cháng)迫使開(kāi)發(fā)人員不再用昂貴的供電方式，這反過(guò)來(lái)產(chǎn)生了更多的噪聲。這可能影響到傳感器的操作。

　　人體觸摸傳感器也會(huì )將50/60Hz共模噪聲耦合到系統。

　　環(huán)境改變-環(huán)境參數的改變(如濕度、溫度、和設備老化)也會(huì )改變傳感器電容。這種不需要的改變也可以被稱(chēng)為噪聲。

　　所以我們如何確保噪聲不會(huì )引起虛假檢測? 如果我們?yōu)樘囟ǖ南到y定義了一個(gè)信噪比，為了確保系統中的噪聲遠低于所期望的信號，確保我們沒(méi)有虛假檢測。下面是在這樣一個(gè)系統中我們如何定義信號和噪聲:

　　信號:信號可以定義為手指引入的定時(shí)器輸出值的變化。

　　噪聲:當手指不存在時(shí)，對于每個(gè)掃描定時(shí)器輸出將會(huì )有少量變化，這是由于多種噪聲源。這些噪聲的綜合效應因此可以通過(guò)監控定時(shí)器輸出值峰峰值經(jīng)過(guò)若干掃描的變化?！　?/p>

 

　　這看起來(lái)可能有點(diǎn)棘手，但保持好的信噪比，并不是很艱難。有多種技術(shù)可以保證好的信噪比，如下:

　　調試(手動(dòng)或自動(dòng)) — 在設計階段校準設備，以確保其具備安全操作的最低信噪比5:1。通過(guò)使用一些軟件方式，這些手動(dòng)調試工作可以切換到自動(dòng)調校，設備可以現場(chǎng)自身調校c，以確保它能達到所需的最低信噪比。Cypress的SmartSense解決方案就是這種創(chuàng )新技術(shù)的例子。

　　自動(dòng)校正—由于溫度、濕度、或設備老化，電容會(huì )有所變化，這種變化可以通過(guò)在固件中監測獲得的計數(電容表示為數字形式)進(jìn)行補償，用觀(guān)測到的漸變更新參考信號。請注意，在自動(dòng)調校方案中，如果漸變計數超過(guò)特定的閾值也可以調校系統。

　　布局布線(xiàn) — 恰當的原理圖和PCB布局布線(xiàn)可以解決上面提到的所有問(wèn)題。

　　濾波器—軟件濾波器用于處理所得的數字計數，也可以用來(lái)提高信噪比。使用濾波器會(huì )增加響應時(shí)間，但會(huì )顯著(zhù)提高信噪比。根據系統需求，如響應時(shí)間和功率消耗，使用軟件濾波器可能是可行的。

　　在本文的下一部分，我們將研究不同類(lèi)型應用中改善信噪比以及傳感器模式(例如，按鈕/滾輪/ 觸摸板)的所有這些設計技術(shù)。