电容传感器产品设计要点漂移补偿寄生电容新时代

电容传感器产品设计要点：漂移补偿+寄生电容

电容传感器滚轮在iPod等产品中获得的成功，正在促使其他消费电子产品开发商考虑使用电容传感器来改善产品的用户界面，并使产品看起来更加美观。事实上，电容触摸传感器接口的应用并不仅限于MP3播放器，而是可以用于目前采用传统机械开关的任何产品之中，如新款的菜单控制按钮。利用可靠性高、引人注目并具有成本效益的电容触摸传感器，可以轻松地改变这些高级功能菜单控制开关的式样。

电容触摸传感器接口通常由一个电容传感器、一个电容数字转换器（CDC）和一个主处理器组成（图1）。传感器利用标准两层或四层PCB上的走线（trace）或柔性电路制造，因此不需要任何外部元件或材料。

图1. 典型电容触摸传感器接口

可靠的传感器必须不受外界环境变化的影响，能够在任何工作条件下保持精确的灵敏度水平。温度或湿度的变化会导致PCB材料的特性发生变化，因此，印刷电路电容传感器的输出电平将发生漂移。例如，当用户从开启空调的汽车到一个湿热环境时，就可能出现上述情况。为了避免发生断续接触错误，CDC必须包括实时的漂移补偿功能（图2）。

随着环境条件的变化（例如，温度或湿度上升），传感器的环境参数（在用户没有与传感器接触期间，由CDC进行测量）会发生漂移。为了进行补偿，需要动态改变高端和低端阈值电平，以确定有效的传感器接触。位置2、3、5、6 处的推进务实合作。参考电平进行重新调整，以保持最佳的阈值参考电平，从而自动跟踪和补偿漂移误差。

图2. 两个传感器在环境条件改变时的特性，漂移补偿功能已使能

PCB还可能受到寄生电容的影响，这种电容最大可达20 pF

，它会在电容触摸传感器视为受到按压时，使阈值发生偏移，从而改变其灵敏度。为了对寄生电容进行补偿，可以采用对DAC编程的方法，以抵消CDC的输入。对于各PCB来说，这种寄生电容是一致的，因此可以在制造PCB的时候进行简单的调整，这样就不需要外部RC调谐元件，从而使材料、装配和测试相关的成本最低。单独调整每个传感器的偏移，使设计者不少汽车车身和玻璃都有厚厚的泥浆可以充分利用转换器的分辨率（图3）。