電容式接近感應技術(shù)在智能手機中的新型應用

三 控制器內部邏輯

本文的電容式智能手機接近感應方案是電容檢測技術(shù)在賽普拉斯PSoC(Programmable System on Chip)平臺上的新型應用。PSoC技術(shù)是在一個(gè)MCU內核周?chē)闪丝膳渲玫哪M和數字外圍器件陣列，利用芯片內部的可編程互聯(lián)陣列，有效地配置芯片上的模擬和數字塊資源，達到可編程片上系統的目的。一個(gè)PSoC器件最多可集成上百種外設功能，從而幫助客戶(hù)節約設計時(shí)間和板上面積，降低了功耗和系統成本。

整個(gè)系統的工作過(guò)程如圖4所示。程序控制CSD模塊對電容信號進(jìn)行采樣和ADC轉換，然后通過(guò)數字濾波器對轉換后的數字信號進(jìn)行過(guò)濾和處理，同時(shí)由內部狀態(tài)機判斷輸出接近感應的狀態(tài)，由中斷信號或者I2C/SPI接口通知手機處理器。下面來(lái)介紹一下整個(gè)系統主要模塊的功能。

CSD模塊

CSD是指CapSense Sigma-Delta調制電容感應。圖5顯示了CSD的原理框圖。

開(kāi)關(guān)電容在Ph1和Ph2相位的時(shí)候分別接到Vdd和VA，所以我們可以把它看作一個(gè)等效電阻，等效電阻Req通過(guò)Vdd對調制電容Cmod進(jìn)行充電。當Cmod的電壓達到比較器的參考電壓Vref時(shí)，比較器觸發(fā)放電電阻Rb對調制電容放電。當調制電容上的電壓下降到Vref以下時(shí)，放電電阻Rb被斷開(kāi)，此時(shí)繼續對調制電容進(jìn)行充電。如此循環(huán)充放電使得調制電容上的電壓抑制在比較器參考電壓Vref附近上下浮動(dòng)。同時(shí)比較器會(huì )輸出一組比特流，這組比特流與PWM相與之后便可得到傳感電容的大小，如圖6所示。

傳感電容的增加會(huì )使得等效電阻降低，充電電流增加，這樣就會(huì )使充電時(shí)間縮短。充電時(shí)間的縮短會(huì )使占空比提升，如圖7所示。