CapSense触摸感应技术的基本原理及应用

CapSense触摸感应技术的基本原理及应用
CapSense触摸感应技术是Cypress半导体使用CY8C21x34系列PSoC芯片开发的、用于触摸式按键、触摸式滚动条（Slider）、触摸式平板（Touchpad）的触摸感应技术。

它利用PSoC的CY8C21x34系列芯片一些特有的资源，根据电容感应的原理和松弛震荡器的技术实现触摸感应。

区别于其他触摸感应技术，CapSense技术具有几乎不需要外围元件，每一个按键的灵敏度可单独调整，一个芯片可同时实施触多个触摸式按键和触摸式滚动条等优点。

可用于各种家电产品代替传统的轻触按键和薄膜键盘。

同样它也非常适合在时尚的手机上使用。

本文介绍CapSense技术的基本原理以及它在手机中的应用。

一、CapSense技术的基本原理
CapSense技术是根据电容感应的原理和松弛震荡器来实现触摸感应。

我们知道PCB板上相邻的导线或铜箔之间存在寄生电容Cp。

当有手指接近或触摸铜箔时，相当于附加了两个电容，这两个电容等效于并联在Cp上的一个电容Cf。

如果在手指与铜箔之间有不导电的介质，它将影响Cf。

介质越厚、介质的介电常数εr越小，对它的影响就越大。

为了检测Cp和Cp的变化Cf我们用图3所示的电路对其实施操作。

图中左半面是一个松弛震荡器，它的工作过程是这样的：使用恒流源以iCHARGE电流对Cp充电，当Cp上的电压上升并刚好超过比较器的反向输入端的电压VBG（1.3V）时，比较器翻转到高电平，控制复位开关闭合，Cp迅速放电到零。

比较器翻转恢复到低电平，恒流源以iCHARGE电流再对Cp充电…这个过程周而复始，形成震荡。

而震荡的周期近似于充电的时间为：tCHARGE=CpVBG/iCHARGE
图中右半面是一个间隔计数器。

它由一个8位的PWM和一个16位的定时器组成。

它实施一段时间间隔（PWM的Duty）里16位的定时器对系统时钟的计数。

PWM的输入来自比较器的输出，16位的定时器被设置成捕捉定时器，它的输入来自系统时钟SYSCLK。

当PWM进入Duty状态时启动16位的定时器工作，当PWM的Duty状态结束时捕捉16。