深入理解應用廣泛的QMatrix技術(shù)

　　在家電、消費電子和手機應用中，觸摸傳感控制正在日益取代機電開(kāi)關(guān)。觸摸傳感的流行獲有很強的動(dòng)力，因為 工程師認識到，觸摸控制使他們能夠實(shí)現時(shí)髦的和多功能設計，從而可以實(shí)現產(chǎn)品的差異化，為終端產(chǎn)品創(chuàng )造更高的附加值。

　　由量研集團研發(fā)的、申請有專(zhuān)利的電荷轉移傳感技術(shù)具有比其他形式的容性傳感更高的穩定性。另外，針對電磁干擾、極高的溫濕度及其快速變化，都具有更強的適應能力。

　　QMatrix采用簡(jiǎn)單的橫模電極結構，可為鍵盤(pán)數量較多的應用提供觸摸控制。QSlide使用于改變聲音和溫度的線(xiàn)性滑條控制得以簡(jiǎn)化?？梢岳貌煌目刂撇季?，例如，QWheel設計具有的卷輪接口成就了iPOD流行的的圓形滑輪觸摸按鍵?？梢詫Matrix進(jìn)行靈活配置，利用其3個(gè)傳感通道，任意一路都可以用作為滑條或滑輪觸摸控制。如今，QMatrix控制已經(jīng)被集成到量研集團范圍很廣的許多標準產(chǎn)品中。還提供客戶(hù)定制的QMatrix，可以集成各種串口并添加功能，特別是對于那些包括家用電器、手機終端、筆記本電腦以及許多其他消費電子設備的各種應用來(lái)說(shuō)。

QMatrix

　　Qmatrix器件采用一個(gè)掃描式的橫向電極的無(wú)源矩陣，實(shí)現了用單芯片驅動(dòng)的大量觸摸鍵。該配置實(shí)現了傳感芯片引腳的高利用效率，相對于每一個(gè)按鍵都需要一個(gè)連接的Qtouch以及其他競爭對手的器件來(lái)說(shuō)，芯片和按鍵矩陣之間所需的連接線(xiàn)較少。這些器件所需的外圍元器件最少，并實(shí)現了盡可能最低的單鍵成本。批量時(shí)器件實(shí)現的芯片成本可以低于5美分/每鍵。此外，這種結構配置還使其具備一個(gè)固有的特性，即可以抗環(huán)境變化、防水膜影響和無(wú)線(xiàn)電干擾。

　　QMatrix電路具有極高的信噪比，對潮濕水膜的高免役能力，極高的溫度穩定性，優(yōu)異的低功率特性，連線(xiàn)容易，在按鍵數量一定時(shí)IC的封裝小。由于這些原因，QMatrix電路特別適用于汽車(chē)、廚房、乃至像手機這類(lèi)按鍵數量較少的各種應用。

　　量研集團于1999年申請了該技術(shù)的專(zhuān)利，已開(kāi)始用于廚房類(lèi)應用。隨后，該技術(shù)一直擴展到包括矩陣式觸摸屏的各類(lèi)應用中，首例應用于美國的landmark Whirlpool公司于2006年1月面市的Velos Speedcook微波爐系列產(chǎn)品中。利用QMatrix技術(shù)可以獲取的基本好處包括：

　　按鍵數與芯片引腳數的高比值；
　　外圍元器件數量少；
　　連線(xiàn)容易；
　　可以兼容像CEM-1這類(lèi)便宜的單面PCB材料；
　　溫度穩定性好；
　　抗潮濕；
　　具有對外部RF干擾的高免疫能力；
　　低功率模式；
　　可用于實(shí)現清晰的觸摸屏；
　　超低的單鍵成本。

　　每一個(gè)傳感電極對包括一個(gè)場(chǎng)驅動(dòng)電極和一個(gè)接收電極(圖1)。驅動(dòng)發(fā)射電極產(chǎn)生一個(gè)突發(fā)式邏輯脈沖串，接收電極則通過(guò)覆蓋在上面的介質(zhì)前面板來(lái)收集由發(fā)射電極輻射出來(lái)的絕大部分電荷。

圖1  兩個(gè)電極之間的QMatrix場(chǎng)流。觸摸將吸收該場(chǎng)，導致所收集的電荷減少