發布日期：2022-10-09 點擊率：41
4.捕捉電容助感測操作
電容式觸控感測器的基本設計思維與投射容量方式完全相同，如圖3 所示，兩者都是捕捉電極之間的電容變化，製作上是在印刷基板上形成電極，電極表面再覆蓋銲阻抗劑(Solder Resistor)，其中一方當作接地，另一個當作感測電極。
圖3 手指接近時電容增加
圖4 是實際按鍵部位的圖案與感測距離的範例，隨著按鍵形狀、尺寸不同，感測距離也會產生變化。距離太長容易發生失誤，距離太短容易反應遲鈍，因此實際應用必須根據用途與機器的結構，調整按鍵部位的圖案。
圖4 弛張震盪電路PWM 切換電路的基本結構
圖4(d)呈現的鋸齒狀為滑塊用，它可以感測手指處於水平方向的方位，應用在類似MP3等歌曲點播、音量調整，要求以手指橫向操作的產品上。而電容式觸控感測的運作方式如下：
4.1 弛張振盪
量測電容器的容量變化，是弛張振盪方式(Relaxation Oscillator)典型方法，如圖5 所示，弛張振盪方式利用電阻器與定電流電源使電容器充電，接著量測一定電壓的時間，當手指觸壓面板時，電容器的容量越大，反應時間則越來越遲緩。
圖5手指接近時電容改變
此處假設反應時間為t，電源電壓為Vin，電容器的端子之間電壓為Vout，如此一來Vout 就變成下列指數關係： Vout = Vin(1-e-t/RC),t 與RC 的積成比例，因此RC 稱為「時定數」，假設：Vout=0.63×Vin，t≒RC，換句話說，若將Vout=0.63×Vin 當作臨界(Threshold)時，到達該電壓的時間幾乎與RC 的積相同，因此計算上相當容易。
圖6 是利用上述特性構成的RC 振盪電路，包括滯後(Hysteresis)振盪電路及弛張振盪電路；不過這類設計方式RC 的積--亦即時定數，會變成一個問題。其主要理由是，與手指之間的容量很小，時定數大到某種程度時必須增加R，其結果造成觸控部位的阻抗(Impedance)增加，容易受噪訊影響(圖7)。
圖6 RC 振盪電路的基本結構
圖7 利用RC 時定數檢測方式易受噪訊影響
4.2 充電轉換
這種方式兼具降低觸控部位的阻抗，以免受到噪訊影響，還可同時感測容量變化的方式。典型例子為Quantum 開發的充電轉換(Charge Transfer)方式。如圖8 所示，充電轉換方式是由設定切換器(Reset Switch)與電荷儲存用電容器構成。
圖8充電轉換方式的基本結構
圖9 則是充電轉換器方式的動作特性，首先連接VDD 與端子，接著轉換切換器，儲存在CP 的電荷會移動到Csum，轉換切換器時Csum 的電壓會上升，上升的幅度則由CP 與Csum的容量比決定，此時只要量測超過一定電壓(Vin)的時間，就知道CP 的變化。量測結束後利用再設定切換器使CP 放電回到初期狀態。
CP 充電階段端子與電源連接，因此阻抗維持低強度狀態，此時CP 端子部位的阻抗可能變高，不過CP 的容量比Csum 大，而且電荷的轉送瞬間就結束，容易受噪訊影響的端子部位，呈電氣性連接的時間非常短就結束，因此可以使影響抑制在最小範圍。充電轉換器方式的外置元件非常少，一般認為充電轉換方式可算是優秀的觸控元件。儘管技術突出，但因上述充電轉換器方式擁有專利，因此不願付費的廠商，在研發具備觸控感測功能的IC 商品時，勢必回避專利。
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