按鍵被廣泛應用於消費類產品、家(jia)用(yong)電(dian)器(qi)以(yi)及(ji)工(gong)業(ye)係(xi)統(tong)等(deng)各(ge)種(zhong)終(zhong)端(duan)產(chan)品(pin)。現(xian)今(jin)深(shen)諳(an)技(ji)術(shu)的(de)消(xiao)費(fei)者(zhe)希(xi)望(wang)得(de)到(dao)具(ju)有(you)時(shi)尚(shang)可(ke)靠(kao)用(yong)戶(hu)界(jie)麵(mian)的(de)產(chan)品(pin)。他(ta)們(men)希(xi)望(wang)即(ji)便(bian)是(shi)簡(jian)單(dan)的(de)產(chan)品(pin)都(dou)應(ying)該(gai)款(kuan)式(shi)新(xin)穎(ying)，按(an)鍵(jian)耐(nai)磨(mo)且(qie)易(yi)於(yu)維(wei)修(xiu)。

 

在傳統的用戶界麵（UI）shejizhongshiyongdeshikekaoxingchaqiebenzhongmeixiyinlidejixieanjian。jiyuzhexieyijiqitayuanyin，dianrongshiganyinganjianzhubukaishitidaijixieanjian。dianrongshiganyinganjiankeyiwanquanrongruchanpinshejizhizhong，erqieyongyuanbuhuimosun。yinci，jiyudianrongshichumoganyingjishudeyonghujiemianchengweilemuqianyonghujiemiandeshejiqushi。

 

然ran而er，電dian容rong式shi感gan應ying按an鍵jian的de設she計ji以yi及ji實shi現xian穩wen定ding的de實shi現xian方fang案an對dui係xi統tong工gong程cheng師shi來lai說shuo是shi一yi項xiang非fei常chang繁fan重zhong的de工gong作zuo。在zai本ben文wen中zhong，我wo們men將jiang重zhong點dian介jie紹shao如ru何he通tong過guo五wu個ge簡jian單dan的de步bu驟zhou來lai設she計ji出chu可ke靠kao的de電dian容rong式shi觸chu摸mo傳chuan感gan器qi。

 

 

在談論怎麼將機械按鍵係統改造成電容式係統設計之前，讓我們先來快速地了解下機械按鍵係統。機械按鍵一般都是使用諸如塑料、木(mu)材(cai)或(huo)金(jin)屬(shu)之(zhi)類(lei)的(de)材(cai)料(liao)製(zhi)成(cheng)。這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)必(bi)須(xu)具(ju)備(bei)極(ji)高(gao)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)很(hen)容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)灰(hui)塵(chen)等(deng)環(huan)境(jing)因(yin)素(su)的(de)影(ying)響(xiang)，而(er)且(qie)不(bu)耐(nai)磨(mo)。機(ji)械(xie)開(kai)關(guan)可(ke)循(xun)環(huan)使(shi)用(yong)的(de)次(ci)數(shu)決(jue)定(ding)了(le)其(qi)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)（而且通常還決定了產品的使用壽命）。為了讓機械開關實現超長使用壽命
，必須進行可靠、長時間的設計。

 

在zai設she計ji中zhong要yao考kao慮lv到dao的de另ling外wai一yi個ge因yin素su是shi美mei學xue設she計ji。很hen多duo機ji械xie按an鍵jian的de設she計ji都dou不bu好hao看kan又you不bu吸xi引yin人ren，因yin此ci還hai需xu要yao花hua一yi些xie額e外wai的de功gong夫fu來lai進jin行xing美mei學xue方fang麵mian的de精jing美mei設she計ji。由you於yu機ji械xie按an鍵jian通tong常chang會hui在zai設she備bei上shang凸tu出chu來lai，因yin此ci要yao設she計ji出chu一yi個ge帶dai機ji械xie按an鍵jian的de時shi尚shang而er穩wen健jian可ke靠kao的de用yong戶hu界jie麵mian係xi統tong並bing不bu是shi一yi件jian容rong易yi的de事shi。而er在zai這zhe方fang麵mian電dian容rong式shi傳chuan感gan器qi按an鍵jian可ke以yi大da大da簡jian化hua這zhe方fang麵mian的de設she計ji。

 

然而，要設計出一個電容式感應係統也並非易事。它要比設計機械按鍵係統複雜很多，因為：

 

1.在感應和開/關判定邏輯上會涉及到諸多感應參數。

 

2.電容式觸摸傳感器易受到外部噪聲的幹擾。

 

感應電路涉及到眾多硬件參數，諸如參考電壓
、源極/汲極電流、時鍾等。因此
，電容式開關的開/guanpandingluojihaishejidaofazhidenghenduoruanjiancanshu。bixujiangzhexiecanshushezhiweizuiyouzhiyishixianzuijiaxingneng。weizhexiecanshuxuanzezuiyouzhichengweitiaoxie。duidianrongshiganyingxitongdetiaoxieshiyigejifeishiyoufeilideguocheng。dianrongshiganyingshejidaohenduocanshu，yincihuiyouhenduodecanshuzuhe，zheshidetiaoxiegongzuogengjiafeishi。

 

 

kepeizhidianrongshiganyingqijiankeyibimianfansuodetiaoxieguocheng。xianyouyixiedaiyouqianrushizidongtiaoxiesuanfadeyubianchengqijian。zidongtiaoxiesuanfakeyigenjuchuanganqijiqitaganyingyuanjiandetezhengduisuoyoudeganyingcanshujinxingtiaoxie，yidadaozuijiazhi。zheyangjiuwuxujinxingtiaoxiecaozuo，yexiaochuledianrongshichuanganqidezuidashejizhangai。

 

另外
，可配置電容式感應器件通常都支持各種外設和功能
，如LED驅動器
、蜂鳴器、掃描速率控製等。對這些器件進行配置就意味著啟用/禁用所需的這些功能，並根據應用需要設定活動功能的參數值。賽普拉斯的MBR係列電容式感應器件就是一款可以簡化電容式感應係統設計的可配置器件。在本係列文章中，我們以可配置電容式感應器件MBR器件為例，來探索電容式感應係統的設計。

 

現在讓我們來快速看一下在使用和不使用MBR器件情況下，電容式感應係統的設計周期。

圖1：不使用MBR器件時電容式感應係統的設計周期

圖2：使用MBR器件時電容式感應係統的設計周期

從圖1和圖2中的設計流程我們可以看出
，MBR器件最突出的優勢在於：

 

1.使用MBR器件可以免除耗時的固件開發。

 

2.MBR器件所支持的自動調諧功能可以避免耗時的手動調諧工作，而且還可以進行設計迭代。

 

在下麵章節中，我們將介紹使用MBR器件進行電容式感應器設計的5個步驟。此外，我們還將介紹電容式觸摸按鍵係統能夠提供的其他優勢與特性。

 

 

采用目前的MBR器件，就可避免固件開發、工藝變動分析、精調和產品精調等主要設計步驟。這樣，我們利用MBR器件通過五個簡單的步驟就可輕鬆替換機械按鍵。接下來我們探討一下使用MBR器件設計電容式感應係統的步驟
，以及可以讓我們從機械按鍵輕鬆過渡到電容式感應按鍵的典型生態係統。

 

下圖給出了電容式感應應用設計的五個步驟。

圖3：設計電容式感應應用的五個步驟

 

 

借助評估工具，並使用MBR器件構建設計的基本原型設計。

 

 

qiadangdeyingjianyuanlituyubujusheji

，duidianrongshiganyingxitongdewenjianyunxingzhiguanzhongyao。zaibenxiliewenzhangdehouxubufen，womenjianghuitantaoyingjianshejifangmiandeyixiezhongyaokaolvyinsu。

 

 

應根據應用的要求選擇所需的MBR器件特性。我們可以使用專門配置MBR器件的工具來完成這項操作。我們將探討一些使用電容式傳感器的常見應用
，了解這些應用需要哪些功能與特性，以及MBR器件如何能夠滿足這些要求。我們還會看到配置MBR器件的各種方法。

 

 

一旦硬件準備就緒，並且在MBR器件中選好了功能，下一步就是使用硬件和MBR器件來驗證係統的設計。在本係列文章中，我們將探討MBR器件製造商是如何提供工具和生態係統來簡化MBR設計的驗證工作。

 

一旦設計通過驗證，第五步也是最後一步：進行大規模生產。我們將探索進行大規模生產所需要考慮的主要因素。

 

 

在設計觸摸感應係統的原型之前，應先熟悉MBR器件並學習如何使用製造商的評估工具對其進行配置，這一點非常有用。

 

賽普拉斯的CY3280-MBR3CapSense MBR3評估套件就是一款用於MBR器件的評估工具。該評估套件包括評估電路板、樣本配置、軟件安裝程序和用戶指南。EZ-Click是賽普拉斯提供的直觀型GUI工具
，可用來配置器件。樣本配置作為評估套件包的一部分，能夠幫助用戶熟悉如何配置MBR器件。

 

 

 

建議您根據MBR設計指南中給出的建議來設計原理圖。MBR器件的設計指南提供了綜合全麵的注意事項列表以及一些最佳實踐。

 

例如，為不同的功能選擇錯誤的引腳輸出會給性能帶來負麵影響。考慮一下如果運行與傳感器跡線平行布局的通用輸出（GPO）跡線會怎麼樣。在這種情況下，傳感器非常容易受到GPOzhuangtaifanzhuansuochanshengdezaoshengganrao。womenbixuzaiyuanlitushejidekaishijieduanjiubimianchuxianzheyangdeqingkuang。jutilaishuo，jiushijuebunengjiangchuanganqiyinjiaopangbiandeyinjiaoxuanzuoGPO。此外，在選擇諸多功能多路複用的引腳時也要特別小心。這意味著每個引腳都具有多種功能
，並且要根據用戶配置來選擇功能。

 

現在我們來看一看您在為設計創建原理圖時需要考慮的一些重要事項。使用MBR器件進行原理圖設計主要包括以下內容：

 

 

正如前麵所提到的，傳感器必須避免使用GPO引腳旁邊的引腳。否則GPO上邏輯級的翻轉可能會導致串擾的發生
，使傳感器出現誤觸發的情況。

 

除了按鍵以外
，MBR器件還可支持一些特殊的傳感器（例如接近傳感器）和滑條。如果您的應用需要這些特殊傳感器，那麼必須先為其選擇引腳
，因為一般來說隻有某些專用的引腳才能支持這些特殊傳感器。

 

為傳感器選好引腳之後，下一步工作就是改善抗噪性。下麵介紹一些有助於提高抗噪性的技術方法：

 

a.在每個傳感器上配備串聯電阻器。這樣就會形成一個帶傳感器寄生電容的低通RC濾波器，可用來抑製射頻噪聲振幅。

圖4：用RC濾波器來抑製射頻噪聲振幅

 

b.將未使用的傳感器引腳短路接地

，而不是使其浮動。這樣可以避免未使用的傳感器引腳拾取外部噪聲並將其傳輸至電容式感應係統。

 

 

在選擇GPO引腳時必須考慮到傳感器引腳的選擇
，這樣就可以避免GPO線路和傳感器之間的串擾。

 

MBR器件可支持源點（sourcing）和彙點（sinking）配置，來驅動GPO引腳上的LED。由於GPO的電流吸收能力要比其供電能力高很多，因此我們建議在源點配置下連接LED。

 

為了限製電流大小，應根據供電電壓添加一個適當數值的串聯電阻。如果您的設計所要求的吸收電流超過最高限值，那麼可在GPO引腳上連接一個外部晶體管
，並在強驅動模式下配置GPO。

 

 

為了限製傳導輻射
，應使用數據表中所推薦的合適去耦電容。

 

一項好的電容式感應係統原理圖設計中必須包含MBR器件設計指南中所推薦的適當數值的所有無源組件。

 

其中一些重要的無源組件包括：

根據設計指南中給出的建議來設計您的原理圖。

圖5：使用MBR器件的樣本原理圖

 

在第1部分中，我們了解了步驟1的內容以及步驟2中的原理圖部分。在第2部分
，我們將介紹在使用電容式感應按鍵替代機械按鍵時所需的設計布局情況。另外我們還會講到一個應用範例。