電容式接近感應(yīng)技術(shù)在智能手機(jī)中的新型應(yīng)用

三 控制器內(nèi)部邏輯

本文的電容式智能手機(jī)接近感應(yīng)方案是電容檢測(cè)技術(shù)在賽普拉斯PSoC(Programmable System on Chip)平臺(tái)上的新型應(yīng)用。PSoC技術(shù)是在一個(gè)MCU內(nèi)核周圍集成了可配置的模擬和數(shù)字外圍器件陣列，利用芯片內(nèi)部的可編程互聯(lián)陣列，有效地配置芯片上的模擬和數(shù)字塊資源，達(dá)到可編程片上系統(tǒng)的目的。一個(gè)PSoC器件最多可集成上百種外設(shè)功能，從而幫助客戶節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間和板上面積，降低了功耗和系統(tǒng)成本。

整個(gè)系統(tǒng)的工作過程如圖4所示。程序控制CSD模塊對(duì)電容信號(hào)進(jìn)行采樣和ADC轉(zhuǎn)換，然后通過數(shù)字濾波器對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行過濾和處理，同時(shí)由內(nèi)部狀態(tài)機(jī)判斷輸出接近感應(yīng)的狀態(tài)，由中斷信號(hào)或者I2C/SPI接口通知手機(jī)處理器。下面來介紹一下整個(gè)系統(tǒng)主要模塊的功能。

CSD模塊

CSD是指CapSense Sigma-Delta調(diào)制電容感應(yīng)。圖5顯示了CSD的原理框圖。

開關(guān)電容在Ph1和Ph2相位的時(shí)候分別接到Vdd和VA，所以我們可以把它看作一個(gè)等效電阻，等效電阻Req通過Vdd對(duì)調(diào)制電容Cmod進(jìn)行充電。當(dāng)Cmod的電壓達(dá)到比較器的參考電壓Vref時(shí)，比較器觸發(fā)放電電阻Rb對(duì)調(diào)制電容放電。當(dāng)調(diào)制電容上的電壓下降到Vref以下時(shí)，放電電阻Rb被斷開，此時(shí)繼續(xù)對(duì)調(diào)制電容進(jìn)行充電。如此循環(huán)充放電使得調(diào)制電容上的電壓抑制在比較器參考電壓Vref附近上下浮動(dòng)。同時(shí)比較器會(huì)輸出一組比特流，這組比特流與PWM相與之后便可得到傳感電容的大小，如圖6所示。

傳感電容的增加會(huì)使得等效電阻降低，充電電流增加，這樣就會(huì)使充電時(shí)間縮短。充電時(shí)間的縮短會(huì)使占空比提升，如圖7所示。