北京时间07月07日消息，中国触摸屏网讯， 智慧手机等新一代消费电子产品正推动触控式萤幕变得更为普及；同时，触控感测器提供方便的控制方式，几乎也适用于控制任何类型的设备。

    本文来自：http://www.51touch.com/touchscreen/news/front/200907/07-2390.html

    触控感测控制器可提供一些通用的性能选择与形式，如滑杆和近接感测器(proximity sensor)。触控感测器技术的进步使得以感测器为主的介面更易于建置，且可为用户提供更直观与简便的优势。

    大多数的触控感测控制器运作主要取决于其所检测到的电容变化(见图1)──当某种物体或某个人接近或触摸到感测器的导电金属垫片时，就会导致金属垫片之间的电容产生变化。导电物体(如手指)在感测器附近移动时，将会改变电容感测器的电场线而改变电容。这将可由控制电路测出电容的变化。

图1：触控灵敏度取决于覆膜材料、垫片尺寸和厚度

    工业应用系统多年来一直使用这种电容检测技术来测量液位、湿度和材料成份。从这些应用发展而来的技术现也逐渐被应用在各种人机介面中。

    触控感测器介面通常透过测量与感测器垫片连接的电路阻抗，以检测电容变化。触控控制器週期性地测量感测器输入通道的阻抗并用这些值来导出一个内部参考基准，即校准阻抗。控制器用此阻抗值为基础，以判定是否产生触控行动。

    以下的简化公式显示了手指接近触控垫片电容时所产生的重要影响。这个公式可用于确定感测器垫片的电容和强度。

    另外，触控的强度随著压力、触控面积或电容的增加而增强。当D减少时，等于电容增加或触控强度增强。

    从这个方程式可以看出，覆膜厚度及其介电常数对于触控强度的影响很大。该方程式还显示，电容感测器本质上对于周围环境和触控刺激的特性敏感──不管触控来自于手指、乙烯基、橡胶、棉纱、皮革或水(见图1)。

    表1列出了各种常用覆膜材料的介电常数。我们可以根据于这些数值来观察触控感测器在厨房中的应用，因为在厨房中，感测器常常很容易被溅上食用油。

表1：介电常数

    典型的食用油如橄榄油或杏仁油，其介电常数约在2.8-3.0之间。石蜡在68℉时的介电常数值介于2.2-4.7之间。这些材料的介电常数接近或小于感测器常用的覆膜聚碳酸脂(2.9-3.2)或ABS材料(2.87-3.0)之介电常数。因而，这一类的油对于感测器的作业影响并不大。

    相反地，甘油的介电常数在47-68之间，水的介电常数约为80。儘管这些材料的介电常数比覆膜材料高，对于使用数位触控检测技术(如ATLab公司开发的FMA1127触控感测控制器所使用的技术)的触控感测器来说，由于感测器垫片和溅上的液体都没有接地，因而溅上这些液体也不会引起任何异常行为。

    虽然触控感测器的作业和介面取决于实际的应用，但一般来说，电容感测器介面电路和检测方法可採取类比或数位两种类型。类比技术用于测量由于手指和接地间产生额外电容而发生变化时的频率或工作週期 (见图2)。

图2： 类比触控方案；由于必须参考接地情况，因而可能会受到水滴的影响

    利用这种技术和高解析度的类比数位转换器(ADC)，可以把感测得的类比电压转换成数位程式码。得益于混合讯号技术的进步，最新款的电容/数位转换器已整合了高性能类比前端与低功率高性能ADC元件。

    类比介面电路的一个缺点是电容感测器可能会受到难以捉摸的杂讯、串扰和藕合的影响。另外，感测器输出的动态范围也受到供电电压的限制，而随著半导体製程节点的缩小，该供电电压也正不断地降低。

    如果使用深次微米CMOS技术把感测器电路与複杂的数位讯号处理模组整合在相同的基底上，情况会变得更具挑战性。为了避免外部干扰，该元件可能必须使用软体工作区，因而增加了与其连接的微控制器记忆体与性能开销。

    全数位化感测方法(见图3)可避免与类比方法有关的问题。数位方法透过使电容成为RC延迟线的一部份来检测感测器电容变化。

图3：数位触控方案；即使表面上有水滴也仍具有强韧的性能

    图3中简单的全数位型时间/数位转换器(TDC)测量该延迟线对于参考RC延迟线的延迟差异，并输出阻抗变化。寄生电容对于RC延迟的影响可透过上电补偿来消除。

    手指碰到感测器垫片时，电容值增加进而提高了RC延迟时间，并导致阻抗变化。把这一阻抗与校准阻抗相互比对，即可确定是否发生了触控行动。该感测方案很容易透过调整RC延迟线的电阻来改善性能。