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)界面的趨勢正在不斷發(fā)展。用戶觸摸導(dǎo)致電容變化以激活開關(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)對硬件設(shè)計(jì)人員來說是一個挑戰(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減小電容傳感器控制器的動態(tài)范圍。此外，傳感器屏蔽不足會導(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、滾動條和滾輪等功能的單電極電容傳感器，提供有源ACShield信號，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題。

電容式傳感的常見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控制器，傳感器圖案化在單獨(dú)的板上。

傳感器板通常通過電纜連接到主板。這種分離可防止高速信號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信號和電容數(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同相的信號屏蔽。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信號淹沒在傳感器板上，并用作沿所有傳感器走線的保護(hù)信號。在AD7147中使用ACShield信號可在控制器和傳感器之間保持長達(dá)60 cm的距離。

審核編輯：郭婷