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电容触控的那些事(二)

2018-11-05
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电容触控的那些事(二)

Microchip Technology

资深嵌入式应用工程师

         James Li



十几天前,小编与大家分享了我司技术专家James Li先生撰写的《电容触控的那些事》系列之一。今天我们继续这个话题,来看看第二篇。

图片来源于网络


先回顾一下中学里学习的等势体连通器的概念,对电容触控原理的理解会比较容易。

如下图两端容器有压差,就会形成流通性。可以把容器里蓝色部分看成是液体或电荷,只要底部是有效连通的,只要时间足够充裕,每次都能得到稳定后的数值。



我们在《电容触控的那些事儿(一)》中有提到实际电容触控项目中每个传感器通道的等效电容约10 pF量级。在以往的低成本方案中,直接测量这个小电容数值的变化量是比较困难的,通常会变通间接去测量,有通过振荡电路的、有通过充电时间的、有通过外部放大的等等,这些方法已不是主流,在此不深入介绍。



随着半导体集成度及精度的不断提高,现在的电容信号采样可以直接用ADC增强型ADC读取。操作简单、速度快,可以释放MCU的工作负荷,让MCU可以有更多的时间做其他的工作或休眠降低功耗。是目前电容触控测量的主流方法。

上图中绿色底标的CHOLD是ADC的采样保持电容,CX是外部触摸传感器的等效电容,这两个电容就可以看成是连通器的两端容器。中间有一些开关,可以协作分别完成两边电容的充电放电连通等动作,以前是软件来控制,现在基本是硬件完成,效率更进一步。这种方式就是电荷转移成等势体,然后进行采样。

最新的芯片还会集成硬件滤波放大倍数调整等,信号的信噪比也大大提高;CHOLD通常也是可以调节的,以配合外部的CX的大小,尽量数值相当,这样会得到较大的变化量。



通常触摸信号会夹带或多或少的噪声一起输入进来,先经硬件低通滤波,如果硬件还是没有把噪声过滤干净的话,还有软件滤波、跳频等机制,把有效信号还原出来。只要传感器的结构设计合理,参数配置得当,触摸操作的准确度还是可以达到100%的。


非常感谢James Li先生的分享!


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