前言：電容式感測技術(capacitive sensing)逐漸成熟的現今，應用領域日漸有突破，例如手機、筆記型電腦，以及POS系統與其他家電…等設備，已開始採用電容式感測這項先進而時髦的操作介面技術。
 
直覺化、簡易操作是觸控式系統的優勢

選用觸控式系統的目的很多，例如公共服務機台可能因使用頻繁，讓機械按鍵損耗過快，提高設備維運成本負擔。若改採觸控式系統，除兼具耐用性，另一方面更降低整體成本。觸控式系統另有設計彈性優勢，過去傳統鍵盤單鍵僅有單一功能，但有觸控式螢幕，只要換換顯示畫面，操作功能就可多樣化呈現。

因為可以配合不同的需要改變操作的內容，因此觸控式系統即便在有限的空間中，也能發揮多種用途！而這也是觸控式螢幕比起機械式按鍵更具優勢的條件之1；此外，它還可以提高使用者經驗，操作比機械按鍵更直覺、簡易。

電容式感測技術應用優勢

從結構上來看，眾多的觸控式系統技術，包括：電阻膠膜(resistive film)、紅外線感測器、或表面聲波等，而既然有這麼多種不同建置方式，為何要採用電容式感測技術？

首先，它有較佳的靈敏度；電容式感測技術經由手指觸碰驅動，不透過針筆或壓力才能進行感測。其次，則是耐用性，觸控式解決方案不需可拆式元件，耐久表現遠比機械按鍵開關更具優勢。而相較於紅外線解決方案容易受到表面髒污而降低效能，電容式感測更能抵抗惡劣環境。電容式感測技術還兼具高彈性化設計優勢，能運用在各種覆蓋層材質，因此應用不會被侷限。

圖說：單一電容式感測按鍵剖面圖。（Cypress提供）

電容式感測技術設計需求

從感測按鍵剖面圖可看出，面板下覆蓋層材質是由導體銅片、導體感測器組成，2個導體位置接近時就會產生電容值CP，也就是感測器導體片與接地片耦合時所產生的寄生電容(Parasitic Capacitor)，一般約在10pF到300pF之間，而只要在這個電容值範圍之內，而感測器與接地片又能在最靠近的放置位置，此時便會產生穿越覆蓋層的邊際電場(fringe field)，而當具有導體效應的手指移至該邊際電場附近，就會增加整個電容系統的導電表面積。

圖說：感測器電容值的變化關係圖。（Cypress提供）

電容式感測設計下的關鍵

功耗設計：這須視產品型態不同而定；例如：透過電池作為供電系統的手持式裝置所注重的就是耗電量。目前大都是設定快速、慢速與省電3個不同的運作區域，快速反應區感測器於每200us就會被掃描1次；慢速反應區域掃描週期為100ms，當系統因觸控面板無動作時，便自行進入省電深眠模式。在攜帶式手持裝置中採省電的慢速反應模式時，系統消耗平均電流可以壓低於50 μA以下。

抗雜訊干擾：無論是電源線所產生的導體雜訊，或是手機或日光燈產生的輻射性雜訊，無所不在的雜訊讓設計者不得不正視。因此，為了感測技術讓達到最佳效率，在設計上必須提升所謂的訊噪比(signal-to-noise ratio)，以減少誤判。

圖說：因應電容式感測技術開發出來的PSoC是由Cypress所開發的解決方案，其功能性不僅具有強大編輯功能，而且可以完全依照設計者的需要進行設計開發。（Cypress提供）

CapSense解決方案與電容式感測器設計

要降低設計難度，使用可程式化電容式感測解決方案會更實際，可依照設計需求進行細部微調，CapSense解決方案就是基於PSoC混合訊號陣列架構，開發的可程式化解決方案。一般來說，CapSense兼具2種觸控感測方法，以利產品在溫度變化下還可穩定運行，即便在受潮的環境，系統還能發揮強大效能的CapSense Successive Approximation (CSA)，以及具最佳抗干擾能力的CapSense Sigma-Delta (CSD）。此外，藉由結合屏蔽電極(shield electrodes)與防護感測器(guard sensor)，加上電容式感測中的CSD技術，可讓設計方案真正達到防水的效果。

圖說：CapSense元件可以透過厚度5mm的玻璃或者塑膠面板準確地進行感測。（Cypress提供）

具備PSoC混合訊號陣列所支援的CapSense元件，讓設計人員能在單1晶片中同時建置各種按鍵、滑桿、觸控式螢幕、觸控板及近距感測器。此外，CapSense亦具備預先定義韌體開發使用者模組、參考程式碼與校準工具的支援，讓電容式感測應用的設計更為迅速、簡單、有效，而這當中所包含的韌體開發工具定義有：元件互連、I/O驅動模式以及API。

創新的電容式感測技術

設計人員只需在PSoC Designer與PSoC Express開發工具就能完成建置的動作；一般來說，由於參考程式碼提供基礎功能的最初樣本，而PSoC解決方案中的開放原始碼格式，則允許任何設計方案進行最佳化的客製設計。

由於PSoC元件可配置成1個電容式感測器及溫度計或電壓監控器，其混合訊號陣列包括：數位與類比資源、快閃記憶體與RAM、1組8位元微控制器、還有多種其它功能的可配置陣列。這些功能讓PSoC在CapSense系列產品中能建置各項創新的電容式感測技術，利用PSoC所提供的直覺式開發環境，對元件進行配置與重新配置的設定，就可符合所需的設計規格或規格變更。

最後，PSoC元件不只有適用在電容式感測器解決方案而已，其中兼具類比與數位化的資源可運用在各種類型的應用當中，最主要是因為所有PSoC元件都具備基本的數位控制能力，不只可用來設定驅動LED及簡單8位元PWM控制，同時利用I2C、SPI，或者是透過其它通訊協定進行通訊作業。