【導讀】設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)所(suo)麵(mian)臨(lin)的(de)挑(tiao)戰(zhan)是(shi)
，由(you)於(yu)已(yi)經(jing)有(you)了(le)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)體(ti)驗(yan)，用(yong)戶(hu)期(qi)待(dai)這(zhe)些(xie)產(chan)品(pin)能(neng)有(you)同(tong)樣(yang)高(gao)性(xing)能(neng)的(de)觸(chu)控(kong)用(yong)戶(hu)界(jie)麵(mian)。如(ru)果(guo)觸(chu)控(kong)界(jie)麵(mian)對(dui)輸(shu)入(ru)響(xiang)應(ying)延(yan)遲(chi)太(tai)長(chang)、無法對多次觸摸做出一致的響應、或者被觸控界麵上的水幹擾，無疑會讓用戶對設備的信任大打折扣。

為應對這一挑戰

，瑞薩電子推出了RL78/G23、RX140、RX130
、RA2L1、RA2E1等多個入門級係列通用MCU，它們通過硬件實現了第二代瑞薩電容式觸摸感應技術（簡稱CTSU2）。

CTSU2除了支持Button、Slider、Wheel等傳統的觸摸方式之外
，還能夠執行觸控界麵的接近式傳感、快速並行掃描
、自動掃描
、多電極連接
，從而實現觸摸板
、3D手勢識別等高級應用。

下麵簡要介紹瑞薩電容式觸摸感應技術CTSU2的自容式檢測原理

自容式概述

圖1-1所示為電極中產生的自電容。自電容式按鍵中連接到電容傳感器的單個電極將測量電容量C。C的值是由電極及其周圍導體形成的寄生電容Cp和由電極及手指形成的寄生電容Cf的複合值。電容的大小可以通過電容方程式計算 圖片（參見Note部分）。由於周圍的器件是靜態的，因此Cp是常量，但Cf會隨著手指的靠近而增加。通過設置Cf增加量的閾值，可以確定觸摸按鍵是處於“打開”還是“關閉”狀態。請注意，如果手指直接接觸電極
，則會導致電極短路，並且無法再測量電容。通常
，電極和手指之間有幾毫米厚的覆蓋麵板。

Note

C：電容，ε：相對介電常數，S：電極的正對麵積，d：電極間距

圖1-1 電極中產生的自電容示意圖

CTSU2自容式檢測原理

圖2-1所示為自電容方式的CTSU2內部配置概覽。CTSU2輸出一個與所連接電極的電容量C成正比的數字計數值，並通過軟件確定觸摸按鍵是處於“打開”還是“關閉”狀態。連接到CTSU2時，電極會充當由傳感器驅動脈衝控製的開關電容，並從充放電電流來估測C的電容。CTSU2測量模塊具有電流-頻率轉換功能，輸入與充放電電流等效的電流，並輸出與電流量成比例的頻率。

圖2-1 自電容CTSU2內部配置概覽

圖2-2所示為CTSU2測量結果的示意圖。當傳感器驅動脈衝頻率的一個周期比C充放電時間短且充放電不足時
，則沒有足夠的電流流向C，因此計數值小於理想值。當寄生電容很大時，可以通過降低傳感器驅動脈衝頻率來進行測量。當傳感器驅動脈衝頻率降低時
，CTSU2可測量的最大值為50pF。請注意，當傳感器驅動脈衝頻率降低時，電流-頻率轉換功能在單位時間內的測量次數也會減少
，電極的靈敏度也可能會降低。可以通過調整CTSU2中的寄存器設定值來增加單位時間，但完成測量所需的時間也會增加。在設計電容式電極電路時
，必須均衡考慮按鍵靈敏度、測量時間和抗噪性等條件。

圖2-2 CTSU2測量結果示意圖

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