作为行动手机中用于机械按键的一种实用且创新的替代方案,电容式感测用户接口正在脱颖而出。虽然电容式传感器可被视作传统按键的简易替代方案,但该技术不仅仅是半球型开关的一种升级。当手机采用触控式传感器时,手机制造商在设计中可获得一种让人耳目一新的崭新外观。
利用电容式传感器,手机按键,即键盘垫(key mat),无需移动式组件就可以实现,如此将形成平顺光滑的接触表面。此外,设计人员还可在机械按键顶端选用电容式感测,轻按会触发电容式感测,重按则启动机械开关。
整合了这种技术的手机不仅能感测手指的位置,还能感测到手指对按键施加压力的轻重。轻按可能与电话号码簿翻页有关,重按则可能是对选定的号码拨打电话。
近年来,手机设计中出现的最引人注目的趋势之一,是电容式传感器和透明导体的结合。这种透明键盘垫为设计人员提供了许多创新的选择。
电容式感测的SNR
要在行动手机设计中实现一个强韧的电容式感测设计,关键在于获得较大的讯息噪音比(SNR)。在电子通讯和其它工程领域,SNR通常以分贝表示。但在手指感测应用中,并不建议采用dB作为SNR的测量单位,因为目前对其计算方式还不明确。基于功率的dB公式是10‧log(P2/P1),基于电压振幅的公式则是20‧log(V2/V1),但究竟哪一个公式更适合触控应用尚不清楚。此外,在‘触控的分贝数’解释方面也存在着混淆。为了避免这些问题,Cypress半导体公司采用一种简单的比率作为电容式感测SNR的基准。Cypress提出的最佳实践指南是讯号比噪音至少大5倍。就工程术语来说,就是最小的SNR为5:1。
触控传感器应用中的SNR根据传感器输出端的计数值来测定。例如,传感器上没有手指时峰值噪音为8。当手指放在传感器上时,获得的讯号计数是118,则SNR为118:8,简化后约为15:1。
SNR的测量应该考虑到手指的最好和最坏情况。最好情况是指较大的手指放在传感器垫片中心。最坏情况手指是较小的手指在偏离中心的位置放置。在手机系统的早期开发过过程中,利用真实的手指是一种可接受的方法。不过,若开发人员希望测试过程更独立,而且可一再重复,那么就能以金属盘或金属棒来取代真实的手指。
由于覆盖膜(overlay)厚度会削弱讯号强度,因此,一种较稳健的方法是在系统开发时,采用比预计厚度稍厚一些的覆盖膜。为避免较高阶韧体的遮蔽效应,可利用原始且未压缩的传感器计数值来测量SNR。当没有手指触控时,可切断任何让传感器输出归零的自我补偿或自动校准功能。

图1:触控传感器应用中的SNR根据传感器输出端的计数值来测定。
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