如何使电容感应设计更容易

　　在这里，传感器电容使用两个不重叠时钟分别驱动Sw2 和Sw1，在两个电平之间进行连续切换。这个等效电阻R=1/fCsensor，f是clock1的开关频率(参见图7)。　　

 

　　上面电路中触发器的输出是一个密度调制的位流，占空比随着电阻的减少而增加。这个位流使能定时器信号，其在给定时间T内测量F / F输出为高的数量 (由定时器分辨率和时钟频率决定)。

　　手指靠近传感器时Csensor增加，因此Rs减少。这样会增加平均占空比，因此定时器输出值。请注意，比较器输入上的任何噪声现在已经经过n时钟周期的综合(这里n是定时器的分辨率)，因此，这种实现中噪声影响比较小。

　　可靠性的考虑:

　　为了评估系统性能和可靠性，量化各种相关信号和噪声参数都是重要的。当报告手指按下时，它变得更为至关重要，应该只报告一个有效的手指按下，也就是说，嘈杂环境不应该引起虚假检测。

　　信号中任何不需要改变的部分，无论是来自它周围设备的操作或环境变化，都可以称为噪声。测量电容变化得数量级为几法拉，很小的噪声也可能导致虚假检测。在介绍如何构建一个受噪声影响小的系统之前，重要的是理解可能的噪声来源。

　　不同类型的噪声:

　　电容式感应系统主要容易受到从以下三个来源的噪声:

　　辐射噪声–任何工作电路辐射能量都可能对工作在它周围的其他电路产生问题。电容式感应按钮只占用户界面系统的一部分，通常在用户界面的后面有很多电路。如果未能正确设计，这附近的电路也辐射噪声。噪声的来源可能是LCD(液晶显示器)，开关电源、移动电话、Wi-Fi射频，等等。

　　传导噪声–供电电源噪声是最常见的传导噪声源。低成本实现需求的增长迫使开发人员不再用昂贵的供电方式，这反过来产生了更多的噪声。这可能影响到传感器的操作。

　　人体触摸传感器也会将50/60Hz共模噪声耦合到系统。

　　环境改变-环境参数的改变(如湿度、温度、和设备老化)也会改变传感器电容。这种不需要的改变也可以被称为噪声。

　　所以我们如何确保噪声不会引起虚假检测? 如果我们为特定的系统定义了一个信噪比，为了确保系统中的噪声远低于所期望的信号，确保我们没有虚假检测。下面是在这样一个系统中我们如何定义信号和噪声:

　　信号:信号可以定义为手指引入的定时器输出值的变化。

　　噪声:当手指不存在时，对于每个扫描定时器输出将会有少量变化，这是由于多种噪声源。这些噪声的综合效应因此可以通过监控定时器输出值峰峰值经过若干扫描的变化。　　

 

　　这看起来可能有点棘手，但保持好的信噪比，并不是很艰难。有多种技术可以保证好的信噪比，如下:

　　调试(手动或自动) — 在设计阶段校准设备，以确保其具备安全操作的最低信噪比5:1。通过使用一些软件方式，这些手动调试工作可以切换到自动调校，设备可以现场自身调校c，以确保它能达到所需的最低信噪比。Cypress的SmartSense解决方案就是这种创新技术的例子。

　　自动校正—由于温度、湿度、或设备老化，电容会有所变化，这种变化可以通过在固件中监测获得的计数(电容表示为数字形式)进行补偿，用观测到的渐变更新参考信号。请注意，在自动调校方案中，如果渐变计数超过特定的阈值也可以调校系统。

　　布局布线 — 恰当的原理图和PCB布局布线可以解决上面提到的所有问题。

　　滤波器—软件滤波器用于处理所得的数字计数，也可以用来提高信噪比。使用滤波器会增加响应时间，但会显著提高信噪比。根据系统需求，如响应时间和功率消耗，使用软件滤波器可能是可行的。

　　在本文的下一部分，我们将研究不同类型应用中改善信噪比以及传感器模式(例如，按钮/滚轮/ 触摸板)的所有这些设计技术。