中心議題：

• 電容傳感器模擬前端測量方法

解決方案：

• 激勵電容傳感器
• 測量電容傳感器
• 檢測傳感器接觸麵積

因為采用了傳統機械開關，用戶使用電容傳感器接口的方式直接與各種工作條件下（可靠性）接觸傳感器的響應度（靈敏度）相關。本文將介紹一些通用電容傳感器模擬前端測量方法.
靈敏度

電容傳感器的靈敏度是由其物理結構、測量電容的方法和精確比較電容相對於接觸門限電平變化的能力而決定的。采用傳統印製電路板（PCB）方法製造的電容傳感器的測量範圍通常為1～20pF，因而很難準確地檢測微小變化。雖然有幾種測量這些電容微小值的方法，但采用16位電容/數字轉換器（CDC）的高精密測量方法仍然具有明顯的優勢。

基於PCB設計的電容傳感器
製(zhi)作(zuo)在(zai)標(biao)準(zhun)印(yin)製(zhi)電(dian)路(lu)板(ban)或(huo)撓(nao)性(xing)印(yin)製(zhi)電(dian)路(lu)上(shang)的(de)電(dian)容(rong)傳(chuan)感(gan)器(qi)都(dou)使(shi)用(yong)了(le)相(xiang)同(tong)的(de)銅(tong)材(cai)料(liao)來(lai)做(zuo)信(xin)號(hao)線(xian)。在(zai)這(zhe)兩(liang)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)，傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)最(zui)大(da)靈(ling)敏(min)度(du)都(dou)由(you)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)物(wu)理(li)尺(chi)寸(cun)
、電介質常數以及覆膜厚度所決定。例如
，帶有5mm塑料覆膜的3mm厚傳感器不如帶有2mm塑料覆膜的6mm厚傳感器靈敏。

我(wo)們(men)的(de)目(mu)標(biao)是(shi)開(kai)發(fa)具(ju)有(you)正(zheng)確(que)響(xiang)應(ying)並(bing)且(qie)滿(man)足(zu)人(ren)體(ti)工(gong)學(xue)要(yao)求(qiu)的(de)電(dian)容(rong)傳(chuan)感(gan)器(qi)。在(zai)某(mou)些(xie)應(ying)用(yong)中(zhong)，傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)能(neng)會(hui)很(hen)小(xiao)，從(cong)而(er)使(shi)用(yong)戶(hu)接(jie)觸(chu)麵(mian)上(shang)產(chan)生(sheng)微(wei)小(xiao)的(de)電(dian)容(rong)變(bian)化(hua)。
 

圖1和圖2顯xian示shi了le在zai印yin製zhi電dian路lu板ban上shang設she計ji電dian容rong傳chuan感gan器qi的de兩liang種zhong常chang用yong方fang法fa。圖tu中zhong給gei出chu了le在zai用yong戶hu接jie觸chu期qi間jian施shi加jia激ji勵li信xin號hao時shi傳chuan感gan器qi的de響xiang應ying特te性xing。雖sui然ran根gen據ju用yong戶hu接jie觸chu方fang式shi的de變bian化hua，傳chuan感gan器qi電dian容rong會hui有you所suo不bu同tong，但dan是shi傳chuan感gan器qi的de性xing能neng在zai這zhe兩liang種zhong情qing況kuang下xia相xiang差cha不bu大da。[page]

激勵電容傳感器
如圖1所示，連續的250kHz方波激勵信號施加在傳感器的SRC端
，以在電容傳感器內建立電場。激勵信號在傳感器中建立電場後，該電場會部分地延伸出塑料覆膜
，CIN端連接到CDC上。

圖2所示為另外一種電容傳感器設計案例，其將一個恒流源加到傳感器的A端
，而將B端接地。當用戶觸摸傳感器時會增加額外的手指電容
，從而增加了充電周期內RC的上升時間。

測量電容傳感器並且檢測傳感器接觸麵積
圖3顯(xian)示(shi)了(le)一(yi)種(zhong)測(ce)量(liang)電(dian)容(rong)的(de)傳(chuan)統(tong)方(fang)法(fa)。恒(heng)流(liu)源(yuan)不(bu)斷(duan)地(di)為(wei)電(dian)容(rong)傳(chuan)感(gan)器(qi)充(chong)電(dian)
，以(yi)使(shi)其(qi)達(da)到(dao)比(bi)較(jiao)器(qi)的(de)參(can)考(kao)門(men)限(xian)電(dian)平(ping)。當(dang)電(dian)容(rong)傳(chuan)感(gan)器(qi)達(da)到(dao)參(can)考(kao)門(men)限(xian)值(zhi)時(shi)，比(bi)較(jiao)器(qi)將(jiang)輸(shu)出(chu)高(gao)電(dian)平(ping)脈(mai)衝(chong)
，然(ran)後(hou)閉(bi)合(he)開(kai)關(guan)，電(dian)容(rong)器(qi)放(fang)電(dian)並(bing)且(qie)複(fu)位(wei)計(ji)數(shu)器(qi)。靈(ling)敏(min)度(du)門(men)限(xian)電(dian)平(ping)如(ru)圖(tu)4所示。
要(yao)確(que)定(ding)何(he)時(shi)用(yong)戶(hu)開(kai)始(shi)接(jie)觸(chu)傳(chuan)感(gan)器(qi)，需(xu)要(yao)計(ji)數(shu)器(qi)對(dui)電(dian)容(rong)傳(chuan)感(gan)器(qi)充(chong)電(dian)到(dao)比(bi)較(jiao)器(qi)參(can)考(kao)電(dian)平(ping)所(suo)經(jing)曆(li)的(de)時(shi)鍾(zhong)周(zhou)期(qi)數(shu)進(jin)行(xing)計(ji)數(shu)，並(bing)將(jiang)這(zhe)個(ge)值(zhi)與(yu)預(yu)置(zhi)門(men)限(xian)檢(jian)測(ce)設(she)置(zhi)值(zhi)比(bi)較(jiao)。例(li)如(ru)，計(ji)數(shu)為(wei)50表明傳感器有接觸，而小於50zebiaomingmeiyoujiechu。zaibenlizhong，dangyonghujiechuchuanganqishi，qizhunqueduhejingmiduyucankaoshizhongdepinlvhequdonggezhongdianrongchuanganqidedianliuyuandezhongfuxingyouguan。

可靠的電容傳感器接口以模擬前端開始，該前端必須能夠測量用戶接觸電容傳感器時引起的微小輸出變化。現在，新的高集成度CDC使設計工程師從集成有低功耗、高分辨率Σ-ΔADC混合信號技術中受益。