深入理解應(yīng)用廣泛的QMatrix技術(shù)

　　在家電、消費電子和手機應(yīng)用中，觸摸傳感控制正在日益取代機電開關(guān)。觸摸傳感的流行獲有很強的動力，因為 工程師認(rèn)識到，觸摸控制使他們能夠?qū)崿F(xiàn)時髦的和多功能設(shè)計，從而可以實現(xiàn)產(chǎn)品的差異化，為終端產(chǎn)品創(chuàng)造更高的附加值。

　　由量研集團研發(fā)的、申請有專利的電荷轉(zhuǎn)移傳感技術(shù)具有比其他形式的容性傳感更高的穩(wěn)定性。另外，針對電磁干擾、極高的溫濕度及其快速變化，都具有更強的適應(yīng)能力。

　　QMatrix采用簡單的橫模電極結(jié)構(gòu)，可為鍵盤數(shù)量較多的應(yīng)用提供觸摸控制。QSlide使用于改變聲音和溫度的線性滑條控制得以簡化?？梢岳貌煌目刂撇季?，例如，QWheel設(shè)計具有的卷輪接口成就了iPOD流行的的圓形滑輪觸摸按鍵。可以對QMatrix進行靈活配置，利用其3個傳感通道，任意一路都可以用作為滑條或滑輪觸摸控制。如今，QMatrix控制已經(jīng)被集成到量研集團范圍很廣的許多標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品中。還提供客戶定制的QMatrix，可以集成各種串口并添加功能，特別是對于那些包括家用電器、手機終端、筆記本電腦以及許多其他消費電子設(shè)備的各種應(yīng)用來說。

QMatrix

　　Qmatrix器件采用一個掃描式的橫向電極的無源矩陣，實現(xiàn)了用單芯片驅(qū)動的大量觸摸鍵。該配置實現(xiàn)了傳感芯片引腳的高利用效率，相對于每一個按鍵都需要一個連接的Qtouch以及其他競爭對手的器件來說，芯片和按鍵矩陣之間所需的連接線較少。這些器件所需的外圍元器件最少，并實現(xiàn)了盡可能最低的單鍵成本。批量時器件實現(xiàn)的芯片成本可以低于5美分/每鍵。此外，這種結(jié)構(gòu)配置還使其具備一個固有的特性，即可以抗環(huán)境變化、防水膜影響和無線電干擾。

　　QMatrix電路具有極高的信噪比，對潮濕水膜的高免役能力，極高的溫度穩(wěn)定性，優(yōu)異的低功率特性，連線容易，在按鍵數(shù)量一定時IC的封裝小。由于這些原因，QMatrix電路特別適用于汽車、廚房、乃至像手機這類按鍵數(shù)量較少的各種應(yīng)用。

　　量研集團于1999年申請了該技術(shù)的專利，已開始用于廚房類應(yīng)用。隨后，該技術(shù)一直擴展到包括矩陣式觸摸屏的各類應(yīng)用中，首例應(yīng)用于美國的landmark Whirlpool公司于2006年1月面市的Velos Speedcook微波爐系列產(chǎn)品中。利用QMatrix技術(shù)可以獲取的基本好處包括：

　　按鍵數(shù)與芯片引腳數(shù)的高比值；
　　外圍元器件數(shù)量少；
　　連線容易；
　　可以兼容像CEM-1這類便宜的單面PCB材料；
　　溫度穩(wěn)定性好；
　　抗潮濕；
　　具有對外部RF干擾的高免疫能力；
　　低功率模式；
　　可用于實現(xiàn)清晰的觸摸屏；
　　超低的單鍵成本。

　　每一個傳感電極對包括一個場驅(qū)動電極和一個接收電極(圖1)。驅(qū)動發(fā)射電極產(chǎn)生一個突發(fā)式邏輯脈沖串，接收電極則通過覆蓋在上面的介質(zhì)前面板來收集由發(fā)射電極輻射出來的絕大部分電荷。

圖1  兩個電極之間的QMatrix場流。觸摸將吸收該場，導(dǎo)致所收集的電荷減少