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面向便攜移動設備的觸摸傳感技術

作者: 時間:2011-02-07 來源:網絡 收藏

  典型的食用油如橄欖油或杏仁油的介電常數在2.8-3.0之間。石蠟在華氏68度時的介電常數在2.2-4.7之間。這些材料的介電常數接近甚至小于傳感器常用覆膜聚碳酸脂(2.9-3.2)或ABS材料(2.87-3.0)的介電常數。因而,油對傳感器的操作沒有多大影響。

  相反,甘油的介電常數在47-68之間,水的介電常數約為80。盡管這些材料的介電常數比覆膜材料高,對于使用數字觸摸檢測技術(如ATLab公司開發并擁有產權的FMA1127觸摸傳感器控制器所使用的技術)的觸摸傳感器來說,由于傳感器墊片和濺上的液體都沒有接地,濺上這些液體不會引起任何異常行為。

  盡管觸摸傳感器的操作細節和接口依賴于具體的應用,一般來說,容性傳感器接口電路和檢測方法有模擬和數字兩種類型。一種模擬技術是測量頻率或工作周期,這些量因為在手指和地之間引入額外的電容而發生變化(見圖2)。

  

  圖2: 模擬觸摸方案;由于需使用參考地,可能會受到水滴的影響。

  利用這種技術和高分辨率的模數轉換器(ADC),可以把測到的模擬電壓轉換成數字代碼。得益于混合信號技術的進步,最新款的電容/數字轉換器把高性能模擬前端與低功率高性能ADC集成在一起。

  模擬接口電路的一個缺點是容性傳感器可能會受到難以捉摸的噪聲、串擾、耦合的影響。另外,傳感器輸出的動態范圍受到電源電壓的限制,而隨著半導體制造技工藝節點的縮小該電源電壓在不斷降低。

  如果使用深亞微米CMOS技術把傳感器電路與復雜的數字信號處模塊集成到相同的基底上,情況會變得更具挑戰性。為避免外部干擾,該器件可能會要求使用軟件工作區,這增加了與之接口的微控制器的存儲器開銷和性能開銷。

  全數字傳感方法(見圖3)可避免與模擬方法有關的問題。數字方法通過使電容成為RC延時線的一部分來檢測傳感器電容的變化。

  

  圖3:數字觸摸方案;在存在水滴時仍具有魯棒的性能。

  圖3中簡單的全數字型時間/數字轉換器(TDC)測量該延時線相對于基準RC延時線的差并輸出阻抗的變化。寄生電容對RC延時的影響可通過加電補償來消除。



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