新一代人機(jī)端口：電容式觸摸感應(yīng)芯片

　　可能你會(huì)對(duì)“電容式觸摸感應(yīng)”這名詞感到陌生，但如說(shuō)就像“iPod”上的圓型觸控面板，LG的“巧克力”手機(jī)上的觸控按鈕，還有一些電磁爐的面板，可能會(huì)馬上明白。多謝這些產(chǎn)品令用戶開始接觸此類新的人機(jī)端口，也令半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)此類蕊片需求關(guān)注起來(lái)。其實(shí)市場(chǎng)是有此類需求的。首先，傳統(tǒng)按鍵的設(shè)計(jì)總會(huì)有空隙，以致有入水的機(jī)會(huì)，令控制板失靈，如用上“觸摸感應(yīng)”的按鍵面板上，沒(méi)有空隙的一體化的面板，容易清潔。另外，“觸摸感應(yīng)”對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)是一個(gè)喜訊，因產(chǎn)品按鍵的大小或數(shù)量不受制于模具，按鍵布局完全取決于PCB的設(shè)，就是說(shuō)，同一模具可以因PCB的設(shè)計(jì)而有不同的按鍵布局。

優(yōu)勢(shì)

　　“電容式觸摸感應(yīng)”不一定是按鍵，可以設(shè)計(jì)成“滑條”(Slide Bar)或是其他形狀。比如ATLAB的ATA2508芯片內(nèi)置了最多十二個(gè)可編程I/O，可以設(shè)定成跟按鍵相配對(duì)的指示燈，指定型號(hào)內(nèi)甚至有蜂鳴器驅(qū)動(dòng)口，用作產(chǎn)生按鍵提示音。ATA2508的工作電流約為100uA，待機(jī)電流為60uA，休眠電流為0.1uA，功耗是其他品牌的十分之一，但卻能提供每秒五千次的取樣率，差不多是其他品牌的二十五分之一。由于是差分式輸入，而且按鍵的旁邊不需有接地，因此，即使是把水倒到按鍵面板上，也不會(huì)有誤動(dòng)作。每個(gè)按鍵可獨(dú)立設(shè)定靈敏度：設(shè)定得愈小，就愈靈敏。相反，設(shè)定得愈大，就愈遲鈍，對(duì)于厚度不一致的外殼，能獨(dú)立作出調(diào)整。ATA2508在不同射頻下(如900M~2.4GHz)都能正常工作，可以承受HMB mode: 8kV, Set mode 15k 的ESD。而有些應(yīng)用內(nèi)有AM收音機(jī)，它也不會(huì)對(duì)收音機(jī)產(chǎn)生干擾。即使天氣冷熱，濕度高低，都能維持設(shè)計(jì)好那時(shí)的靈敏感，這也是因?yàn)橛凶詣?dòng)阻抗調(diào)整功能。針對(duì)不同應(yīng)用的需求，ATALAB 提供了有單鍵 / 雙鍵 / 所有鍵輸出模式。工作電路用了極少的零件，只需要幾顆電阻電容，就能完成工作電路。

　　手感：跟傳統(tǒng)按鍵比較，“觸摸感應(yīng)按鍵”面對(duì)最大的困難，就是不實(shí)在，沒(méi)有按鍵的感覺(jué)，沒(méi)有手感。舉個(gè)例子，很多人打手機(jī)時(shí)，根本不需要看著數(shù)字鍵，已能確定數(shù)字鍵的位置；計(jì)算機(jī)上的鍵盤也是。這就是因?yàn)榱?xí)慣了按鍵的感覺(jué)，所以這類應(yīng)用是不合適的。但其他應(yīng)用，也會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有手感的問(wèn)題，不過(guò)很多產(chǎn)品工程師會(huì)在設(shè)計(jì)時(shí)，在按鍵動(dòng)作出現(xiàn)時(shí)，配上LED或加上蜂鳴器，表示已按鍵。ATLAB ATA2508特別為此類問(wèn)題而特別設(shè)計(jì)了最多十二個(gè)I/O口 (指定型號(hào))，和用作驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的引腳 (指定型號(hào))。

　　按鍵面板材料：十分簡(jiǎn)單，基本上只要是非導(dǎo)電的物質(zhì)，都可以用作“觸摸感應(yīng)按鍵”的外殼材料，但問(wèn)題在于印刷面板上按鍵圖標(biāo)和文字的顏料，如顏料之中用了一些含有導(dǎo)電成份的物質(zhì)，那么就會(huì)完全影響了按鍵的效果，例如一開機(jī)，就已有按鍵給按下。

　　按鍵跟芯片的距離：最好是把芯片按鍵做在同一塊PCB板，如果距離太遠(yuǎn)，PCB走線太長(zhǎng)，會(huì)增加收到噪聲的機(jī)會(huì)，而且會(huì)使整體的按鍵的阻抗值不匹配。
老產(chǎn)品配合觸摸感應(yīng)按鍵：有些已經(jīng)是成熟的老產(chǎn)品，本來(lái)的表鍵是用MCU的A/D來(lái)讀電阻梯型式的按鍵，如想要加上觸摸感應(yīng)按鍵，但由于MCU部份可能不能改，所以無(wú)法直接換進(jìn)去。如真的要用，可能要要加上一粒MCU來(lái)實(shí)現(xiàn)，或是用ATA2508提供的I/O輸出作按鍵輸出。

解決方案

　　威雅利公司推廣ATA2508觸摸感應(yīng)芯片已有一段時(shí)間，做了不少參考設(shè)計(jì)，例如配合MCU做出一個(gè)完整方案，現(xiàn)在可以配合客戶的設(shè)計(jì)需求，幫手布板。
準(zhǔn)備：如想為你的產(chǎn)品做“電容式觸摸感應(yīng)”按鍵，有些數(shù)據(jù)一定要先確定下來(lái)。例如外殼大小，鏍絲孔位置，PCB的大小，按鍵的大小、形狀、數(shù)量。面板的材料和厚度。PCB的型式，可以是單層/雙層、軟質(zhì)PCB (又稱FPC)、又或是薄膜 (ITO)。

　　參數(shù)調(diào)整： ATA2508的外圍電路十分簡(jiǎn)單，大部分的設(shè)定都是通過(guò)I2C對(duì)指定地址設(shè)定，簡(jiǎn)單的靈敏度調(diào)整，都是通過(guò)改變ALPHA值，而過(guò)濾跳動(dòng)時(shí)的誤動(dòng)作則需要改變BETA值，BETA值可以看成是一個(gè)門坎值，此數(shù)值一般都必需少于ALPHA 值。另外，還有Reference Delay，Integration Time，和Strength Threshold。
最后關(guān)頭才需要的外加電容：多數(shù)情況下，通過(guò)參數(shù)調(diào)整已足夠做出效果不錯(cuò)的“觸摸感應(yīng)按鍵”。但有一些情況會(huì)需要加上某些按鍵加上電容，例如其中有一個(gè)按鍵與眾不同，面積較其他的大很多、或是小很多。

　　簡(jiǎn)單測(cè)試：防水測(cè)試，把一些水倒在覆蓋按鍵金屬面的面板上，測(cè)試有否按鍵被誤觸發(fā)；電話干擾測(cè)試，把正在撥出電話的手機(jī)放近按鍵板的面板上，看看是否會(huì)被誤觸發(fā)。收音機(jī)測(cè)試；有些產(chǎn)品內(nèi)有收音機(jī)部分，測(cè)試收音機(jī)會(huì)否被干擾。(ATLAB都可以通過(guò)以上測(cè)試)

應(yīng)用分享

　　已計(jì)劃或現(xiàn)正使用“電容式觸摸感應(yīng)”的產(chǎn)品多不勝數(shù)，比如如下幾個(gè)方面。

洗衣機(jī)

　　傳統(tǒng)的洗衣機(jī)的面板都是一些機(jī)械式按鍵，這些按鍵的使用次數(shù)不多，每次使用時(shí)，只是設(shè)定某些洗衣程序再按開始就可以了。而且，放洗衣精、洗衣液，或柔順劑的時(shí)候, 總有不小心的時(shí)候，可能會(huì)把這些東西淋了在面板上，時(shí)間長(zhǎng)了，滲入了按鍵內(nèi)，甚至影響電路板工作。而用“觸摸感應(yīng)”方法的話，按鍵是做在面板上，跟主機(jī)一體化，清潔容易，而且有防水功能，不只是“觸摸感應(yīng)”按鍵，甚至可把洗衣機(jī)常見的“旋動(dòng)選擇”改成“觸摸感應(yīng)旋動(dòng)選擇”。

電磁爐

　　因電磁爐的高效加熱原理十分之高效率，十分適合火鍋或是燒水。電磁爐的按鍵一般都落在前方的表面。而這兩種應(yīng)用中，都涉及到“水”，尤其是當(dāng)電磁爐用于火鍋的時(shí)候，經(jīng)?？吹接腥藭?huì)不小心把“湯”澆在面板上，如果用傳統(tǒng)的機(jī)械式按鍵，相信滲進(jìn)電路板的機(jī)會(huì)很大。而ATA2508的防水功能，就十分合適。

電視

　　現(xiàn)在的電視，通常都用紅外線遙控器，用家真的很少走到電視前去按面板的功能鍵，所以如果面板用了“觸摸感應(yīng)”方式的按鍵的話，可以節(jié)省了按鍵的成本，因只要把有按鍵形狀的PCB線路板貼在面板內(nèi)，就可以有按鍵，這樣做也可以令同一模具有不同的按鍵布局。(備注:防水功能: 即使有水在按鍵上面都不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作，而在按鍵上有水的情況下按下按鍵，仍是正確的反應(yīng)。)