近年來，電容觸摸傳感器在可穿戴類設(shè)備中的應(yīng)用逐漸廣泛，TWS耳機、XR等產(chǎn)品都能見到其身影。相比傳統(tǒng)的機械按鍵，電容觸摸感應(yīng)有如下優(yōu)點：

空間小，無機械磨損，壽命更長；

非接觸式感應(yīng)，無需結(jié)構(gòu)開孔，防水防塵性能好，產(chǎn)品外觀更具美感；

01 原理

1）自電容感應(yīng)

自電容感應(yīng)技術(shù)的原理是，通過驅(qū)動與觸摸傳感器相連接的引腳并測量其電壓，來確認(rèn)是否存在觸摸。

當(dāng)手指不在觸摸感應(yīng)區(qū)域時，此時傳感器檢測到的電容約等于觸摸感應(yīng)區(qū)域到地之間的寄生電容Cp；

當(dāng)手指觸摸到感應(yīng)區(qū)域時，手指和傳感器墊片之間會形成一個平板電容Cf；

此時，傳感器檢測到總電容量為C = Cp + Cf。

2）互電容感應(yīng)

互電容感應(yīng)技術(shù)的原理是，通過發(fā)射電極TX向接收電極RX發(fā)送脈沖信號，并測量RX上的電荷量，來確定互電容的大小。RX上接收到的電荷和兩個電極之間的互電容成正比。

當(dāng)手指不在觸摸感應(yīng)區(qū)時，此時TX和RX之間的互電容為Cm；

當(dāng)手指觸摸到感應(yīng)區(qū)域時，由于手指和TX之間形成平板電容，部分電荷從手指導(dǎo)走，RX電極接收到的電荷量減少，此時，TX和RX之間的等效互電容降低為Cm1。

02 分類

觸摸傳感器根據(jù)其應(yīng)用場景，大致可以分為以下4類形態(tài)：按鍵類（零維）、滑條類（一維）、觸控板類（二維）、接近檢測類（三維）。

1）按鍵類

一個按鍵一般就是傳感器墊片和一個絕緣覆蓋涂層組成，按鍵四周鋪設(shè)網(wǎng)格桐接地，通過一根走線連接傳感器墊片和檢測芯片。

2）滑條類

滑條類傳感器主要有線性滑條和輻射滑條兩種，常用于照明、音量等需要連續(xù)調(diào)節(jié)的場景。

滑條傳感器一般采用“雙V字”布局，確保能同時觸摸到多段傳感器墊片。一般包含五段的滑條，可以至少做到100的位置分辨率。

3）觸控板類

觸控板有兩個按照X和Y軸設(shè)置的線性滑條，從而可以在某一二維平面上確定手指的位置。

4）接近檢測類

接近檢測的原理仍然是利用人體靠近感應(yīng)墊片或走線時，電容產(chǎn)生的變化來判斷是否有導(dǎo)體靠近。通常為了增大感應(yīng)距離，會選擇采用多個傳感器一起，如下圖三個感應(yīng)墊片+一個環(huán)形感應(yīng)線。電容式接近感應(yīng)在AR佩戴檢測中使用廣泛。

03 防水設(shè)計

當(dāng)有水漬沾附在觸摸區(qū)域時，由于水的導(dǎo)電特性，它會為傳感器到GND之間的電場提供更強的耦合路徑，因此傳感器檢測到的總電容變成Cs = Cp + Cw。如果總電容超過手指觸摸時的電容，就會產(chǎn)生誤觸發(fā)。對于汗水這種高導(dǎo)電性的液體來說，造成誤觸的風(fēng)險更大。

為了應(yīng)對水滴造成的額外電容的影響，有些觸控檢測IC會增加驅(qū)動屏蔽信號接口。在傳感器墊片周圍鋪設(shè)網(wǎng)格銅（非接地）連接到IC的驅(qū)動屏蔽信號。當(dāng)水滴沾附在觸摸區(qū)域時，驅(qū)動感應(yīng)墊片和驅(qū)動屏蔽信號電壓同步，即水滴兩端電壓相同，則消除了水滴引起的Cw電容的影響，因此可以極大的改善水滴引起的誤觸問題。

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