面向便攜移動設備的觸摸傳感技術

　　典型的食用油如橄欖油或杏仁油的介電常數(shù)在2.8-3.0之間。石蠟在華氏68度時的介電常數(shù)在2.2-4.7之間。這些材料的介電常數(shù)接近甚至小于傳感器常用覆膜聚碳酸脂（2.9-3.2）或ABS材料（2.87-3.0）的介電常數(shù)。因而，油對傳感器的操作沒有多大影響。

　　相反，甘油的介電常數(shù)在47-68之間，水的介電常數(shù)約為80。盡管這些材料的介電常數(shù)比覆膜材料高，對于使用數(shù)字觸摸檢測技術（如ATLab公司開發(fā)并擁有產權的FMA1127觸摸傳感器控制器所使用的技術）的觸摸傳感器來說，由于傳感器墊片和濺上的液體都沒有接地，濺上這些液體不會引起任何異常行為。

　　盡管觸摸傳感器的操作細節(jié)和接口依賴于具體的應用，一般來說，容性傳感器接口電路和檢測方法有模擬和數(shù)字兩種類型。一種模擬技術是測量頻率或工作周期，這些量因為在手指和地之間引入額外的電容而發(fā)生變化（見圖2）。

　　圖2： 模擬觸摸方案；由于需使用參考地，可能會受到水滴的影響。

　　利用這種技術和高分辨率的模數(shù)轉換器（ADC），可以把測到的模擬電壓轉換成數(shù)字代碼。得益于混合信號技術的進步，最新款的電容/數(shù)字轉換器把高性能模擬前端與低功率高性能ADC集成在一起。

　　模擬接口電路的一個缺點是容性傳感器可能會受到難以捉摸的噪聲、串擾、耦合的影響。另外，傳感器輸出的動態(tài)范圍受到電源電壓的限制，而隨著半導體制造技工藝節(jié)點的縮小該電源電壓在不斷降低。

　　如果使用深亞微米CMOS技術把傳感器電路與復雜的數(shù)字信號處理模塊集成到相同的基底上，情況會變得更具挑戰(zhàn)性。為避免外部干擾，該器件可能會要求使用軟件工作區(qū)，這增加了與之接口的微控制器的存儲器開銷和性能開銷。

　　全數(shù)字傳感方法（見圖3）可避免與模擬方法有關的問題。數(shù)字方法通過使電容成為RC延時線的一部分來檢測傳感器電容的變化。

　　圖3：數(shù)字觸摸方案；在存在水滴時仍具有魯棒的性能。

　　圖3中簡單的全數(shù)字型時間/數(shù)字轉換器（TDC）測量該延時線相對于基準RC延時線的差并輸出阻抗的變化。寄生電容對RC延時的影響可通過加電補償來消除。