【中心議題】

• ?????? *觸控芯片原理
• ?????? *觸控芯片應(yīng)用

【解決方案】

• ?????? *人體手指的觸摸引起輸入電容的變化
• ?????? *主MCU通過檢測觸摸芯片輸出口的電平信號(hào)，從而判斷出有無手指接觸到按鍵

1概述

隨著微電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，電子產(chǎn)品更趨向于小型化、操作更加簡單方便、外觀更加時(shí)尚亮麗。機(jī)械式按鍵已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在電子產(chǎn)品的要求，觸摸式按鍵的出現(xiàn)打破了原有機(jī)械式按鍵的設(shè)計(jì)理念，使按鍵操作更加靈活方便，按鍵面板更加新穎獨(dú)特。目前觸摸式按鍵已在電子產(chǎn)品中得到了越來越廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在我們所用的手機(jī)、家用電器等高端產(chǎn)品基本上都采用了觸摸式按鍵。觸摸式按鍵也逐步得到了廣大消費(fèi)者的認(rèn)可，應(yīng)用的范圍也越來越廣泛。

2觸控芯片的原理

觸摸按鍵是通過觸控芯片來實(shí)現(xiàn)的。觸控芯片的原理是通過人體手指的觸摸引起輸入電容的變化，輸入電容和觸控芯片內(nèi)置的基準(zhǔn)電容比較輸出差分信號(hào)，再由放大電路放大后在輸出端得到高低電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)的控制。主MCU通過檢測觸摸芯片輸出口的電平信號(hào)，從而判斷出有無手指接觸到按鍵，實(shí)現(xiàn)觸摸按鍵功能。

3觸控芯片的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)機(jī)械式按鍵相比，觸控芯片主要具有以下特點(diǎn)：

1）由于不是機(jī)械的按鍵，觸摸按鍵沒有機(jī)械損傷，按鍵壽命更長，一般可以達(dá)到10萬次以上。

2）操作面板上沒有實(shí)際的按鍵，操作面板外觀整體性更好，外觀可以更加新穎。

3）觸摸按鍵的靈敏度可以根據(jù)靈敏度電容自由調(diào)節(jié)。

4）由于水氣對(duì)輸入電容影響不大，觸摸按鍵的防潮和防水性較好。

4觸控芯片的應(yīng)用

當(dāng)手指接觸到面板按鍵絲印時(shí)，手指做為一個(gè)電極，面板做為電容的中間介質(zhì)，面板下的導(dǎo)電介質(zhì)連接到PCB板上的感應(yīng)焊盤做為電容的另一個(gè)電極，這樣就形成了一個(gè)輸入電容。輸入電容和觸控芯片內(nèi)置的基準(zhǔn)電容比較輸出差分信號(hào)，再由放大電路放大后在輸出端（OUTPUT）得到高低電平，主MCU通過檢測觸摸芯片輸出口（OUTPUT）的電平信號(hào)，從而判斷出有無手指接觸到按鍵，實(shí)現(xiàn)觸摸按鍵功能。

5觸控芯片應(yīng)用注意事項(xiàng)

5.1面板介質(zhì)要求

1）面板的厚度最好小于等于6mm，且要求面板厚度必須均勻。由于手指上的電荷有限，如果面板介質(zhì)太厚電容變化量太小，觸控芯片將不能識(shí)別，按鍵將沒有響應(yīng)。

2）面板材料可采用PMMA(有機(jī)玻璃）、大理石等非導(dǎo)電體材料，面板上絲印也必須是絕緣的，否則操作按鍵時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)亂。

5.2 PCB板的設(shè)計(jì)要求

1）感應(yīng)焊盤的連線線寬度不能太寬，太寬寄生電容會(huì)增大，按鍵靈敏度降低。

2）感應(yīng)焊盤的連線之間間距盡量拉大，防止相互干擾。

3）為改善ESD特性和更好的抗干擾性，感應(yīng)焊盤的周圍要求鋪地，與感應(yīng)焊盤的間距不能太近；如果周圍干擾較大，則最好兩面鋪地。

4）感應(yīng)焊盤的表面可以露銅或蓋濾油。與感應(yīng)焊盤的走線盡量不要在同一層面。

5）感應(yīng)焊盤的走線應(yīng)盡量減少過孔，走線越短越好。

6）感應(yīng)焊盤的面積主要與貼附物的厚度、材質(zhì)及IC的工作電壓有關(guān)，材質(zhì)越厚、IC工作電壓越低，則要求感應(yīng)焊盤的面積越大；否則，其靈敏度會(huì)降低。

7）感應(yīng)焊盤的下面盡量不要走線，特別是大電流電路。

5.3面板與PCB感應(yīng)焊盤間導(dǎo)電介質(zhì)的要求

1）導(dǎo)電介質(zhì)起導(dǎo)電的作用必須完全導(dǎo)電。

2）面板與導(dǎo)電介質(zhì)必須緊密接觸，如果面板與電極之間有空氣間隙，這樣會(huì)導(dǎo)致操作失常，因?yàn)榭諝忾g電介質(zhì)常數(shù)是不穩(wěn)定的。

5.4按鍵靈敏度可以通過感應(yīng)焊盤及外加電容來調(diào)節(jié)

按鍵靈敏度主要與感應(yīng)焊盤的面積、焊盤貼附物的厚度、面板材質(zhì)、面板厚度及IC的工作電壓有關(guān)，其靈敏度主要通過感應(yīng)焊盤及外加電容來調(diào)節(jié)

5.5觸摸芯片工作頻率要求

觸控芯片工作頻率如上表所示，為使觸控芯片不受其他工作頻率干擾或干擾其他器件的工作頻率，一般可以根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境要求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。

6觸控芯片發(fā)展趨勢

目前運(yùn)用的觸控芯片主要有兩種，一種是電阻式，另一種是電容式。因電容式可靠性更高而得到更加廣泛的應(yīng)用。

目前應(yīng)用觸摸芯片的產(chǎn)品，單點(diǎn)觸摸式是最為常見也是應(yīng)用最為廣泛的方式。

隨著觸控芯片的不斷發(fā)展，各種各樣形式的觸摸按鍵已經(jīng)出現(xiàn)在我們?nèi)粘＜矣秒娖髦?，如滾輪和滑塊式按鍵的出現(xiàn)更加豐富了觸控芯片的應(yīng)用。

早期的觸控芯片比較簡單，只能處理按鍵。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，觸控芯片已經(jīng)不再是一個(gè)簡單的按鍵處理芯片，現(xiàn)在已經(jīng)完全可以作為一個(gè)主MCU來用，除了可以處理觸摸按鍵外還可以處理如AD采樣、LED控制、通訊等等。以前要實(shí)現(xiàn)觸摸按鍵功能必須有兩個(gè)芯片，一個(gè)觸控芯片，一個(gè)主MCU，現(xiàn)在只需要一個(gè)觸控芯片就可以解決問題，使產(chǎn)品的成本大大降低，也使得更多的產(chǎn)品可以運(yùn)用觸控按鍵技術(shù)。

因觸控芯片集成為MCU以后，按鍵的檢測也變得更加靈活，可以采用矩陣掃描或AD采樣，這樣就使得可以識(shí)別的按鍵個(gè)數(shù)越來越多，以前可能需要幾個(gè)觸控芯片才能完成，現(xiàn)在一個(gè)新的觸控芯片就完全可以滿足要求。

總結(jié)

觸控芯片技術(shù)的出現(xiàn)，使按鍵的方式也出現(xiàn)了巨大的變化，按鍵操作變的更加靈活舒適，按鍵面板也變地更加時(shí)尚亮麗。觸控按鍵以其獨(dú)特的優(yōu)勢正被越來越多的產(chǎn)品所采用。

隨著觸控技術(shù)的不斷發(fā)展，觸控芯片的可靠性和實(shí)用性也將進(jìn)一步提高，使得觸控芯片的使用也就更加廣泛。目前觸控芯片集成度已越來越高，觸控芯片既可以做主MCU也可以做觸摸按鍵，這就使的觸控芯片的性價(jià)比更高，成本更低，由此可見，觸控芯片的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。