电容触控的那些事（二）

—— Microchip Technology Inc.

         资深嵌入式应用工程师

         James Li

先回顾一下中学里学习的等势体或连通器的概念，对电容触控原理的理解会比较容易。

如下图两端容器有压差，就会形成流通性。可以把容器里蓝色部分看成是液体或电荷，只要底部是有效连通的，只要时间足够充裕，每次都能得到稳定后的数值。

我们在《电容触控的那些事儿（一）》中有提到实际电容触控项目中每个传感器通道的等效电容约10 pF量级。在以往的低成本方案中，直接测量这个小电容数值的变化量是比较困难的，通常会变通间接去测量，有通过振荡电路的、有通过充电时间的、有通过外部放大的等等，这些方法已不是主流，在此不深入介绍。

随着半导体集成度及精度的不断提高，现在的电容信号采样可以直接用ADC或增强型ADC读取。操作简单、速度快，可以释放MCU的工作负荷，让MCU可以有更多的时间做其他的工作或休眠降低功耗。是目前电容触控测量的主流方法。

上图中绿色底标的C_HOLD是ADC的采样保持电容，C_X是外部触摸传感器的等效电容，这两个电容就可以看成是连通器的两端容器。中间有一些开关，可以协作分别完成两边电容的充电、放电、连通等动作，以前是软件来控制，现在基本是硬件完成，效率更进一步。这种方式就是电荷转移成等势体，然后进行采样。

最新的芯片还会集成硬件滤波、放大倍数调整等，信号的信噪比也大大提高；C_HOLD通常也是可以调节的，以配合外部的C_X的大小，尽量数值相当，这样会得到较大的变化量。

通常触摸信号会夹带或多或少的噪声一起输入进来，先经硬件低通滤波，如果硬件还是没有把噪声过滤干净的话，还有软件滤波、跳频等机制，把有效信号还原出来。只要传感器的结构设计合理，参数配置得当，触摸操作的准确度还是可以达到100%的。