電容式傳感用戶界面是最新消費(fèi)電子產(chǎn)品的理想功能;從手機(jī)到媒體播放器再到衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，增強(qiáng)人機(jī)界面的趨勢(shì)正在不斷發(fā)展。用戶觸摸導(dǎo)致電容變化以激活開(kāi)關(guān)的原理已廣為人知，但實(shí)現(xiàn)具有適當(dāng)屏蔽和布線的PCB傳感器設(shè)計(jì)對(duì)硬件設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)。

響應(yīng)手指觸摸的電容變化僅為皮法的一小部分，因此傳感器或傳感器跡線看到的微小寄生電容會(huì)減小電容傳感器控制器的動(dòng)態(tài)范圍。此外，傳感器屏蔽不足會(huì)導(dǎo)致耦合路徑產(chǎn)生噪聲響應(yīng)，降低傳感器可實(shí)現(xiàn)的SNR，并降低用戶界面的分辨率。AD7147 CapTouch?控制器設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)按鈕、滾動(dòng)條和滾輪等功能的單電極電容傳感器，提供有源ACShield信號(hào)，最大限度地減少寄生電容、遠(yuǎn)程傳感器連接、傳感器布線和電容傳感器屏蔽等問(wèn)題。

電容式傳感的常見(jiàn)配置是將傳感器控制器放在主板上，傳感器圖案化在單獨(dú)的傳感器板上，如圖1所示。

圖1.典型配置在主板上有一個(gè)控制器，傳感器圖案化在單獨(dú)的板上。

傳感器板通常通過(guò)電纜連接到主板。這種分離可防止高速信號(hào)耦合到電容式傳感器上，并減少接地層引起的大寄生電容。此外，傳感器是人機(jī)接口，有時(shí)必須遠(yuǎn)離主板。傳感器可以在FR4或超薄透明ITO材料上實(shí)現(xiàn)。

AD7147的工作原理是在激勵(lì)信號(hào)和電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器（CDC）之間交替切換電容傳感器，如圖2所示。

圖2.ACShield消除了傳感器和屏蔽之間的電容。

ACShield信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)是傳感器和傳感器走線可以被與傳感器上的激勵(lì)同相的信號(hào)屏蔽。消除屏蔽和傳感器/傳感器走線之間的電位也消除了電容。因此，為了最大限度地減少寄生電容和噪聲耦合，可以將ACShield信號(hào)淹沒(méi)在傳感器板上，并用作沿所有傳感器走線的保護(hù)信號(hào)。在AD7147中使用ACShield信號(hào)可在控制器和傳感器之間保持長(zhǎng)達(dá)60 cm的距離。

審核編輯：郭婷