摘要：好像在突然之間，電容式傳感器就無處不在了。它被安裝在汽車座位里以控制氣囊配置和安全帶預緊裝置，在洗碗機和干燥機中以校正旋轉桶的狀態，甚至冰箱也使用其來控制自動去冰過程。但是直到現在，它zui大的潛在應用領域還是觸摸開關，觸摸開關已越來越多地出現在消費電子產品中。
　　
　　好像在突然之間，電容式傳感器就無處不在了。它被安裝在汽車座位里以控制氣囊配置和安全帶預緊裝置，在洗碗機和干燥機中以校正旋轉桶的狀態，甚至冰箱也使用其來控制自動去冰過程。但是直到現在，它zui大的潛在應用領域還是觸摸開關，觸摸開關已越來越多地出現在消費電子產品中。
　　
　　因為混合信號IC工藝得到廣泛的采用，這種技術允許芯片設計師優化芯片的模擬和數字子系統，以構建具有的靈敏度和耐用性的電容式傳感器，而且成本是機械式開關所不能比擬的。
　　
　　如何工作
　　
　　電容式傳感器基本上可以分成三類：電場傳感器、基于弛張振蕩器的傳感器以及電荷轉移（QT）器件。電場傳感器通常會產生數百kHz的正弦波，然后將這個信號加在電容一個極板的導電盤上，并檢測另外一個導電盤上的信號電平。當用戶的手機或另外的導體對象接觸到兩個盤的時候，接收器上的信號電平將改變。通過解調和濾波極板上的信號，可能獲得一個直流電壓，這個電壓隨電容的改變而變化；將這個電壓施加在閾值檢測器上，即可以產生觸摸/無觸摸的信號。
　　
　　弛張振蕩器使用了一個電極盤，其上的電極電容構成了鋸齒波振蕩器中的可變定時單元。通過將恒定電流饋入到電極線，電極上的電壓隨時間線性增加。該電壓提供給比較器一個輸入，而比較器的輸出連接到一個與電極電容并行連接的接地開關上。當電極電容充電到一個預先確定的閾值電壓時，比較器改變狀態，實現開關動作—對定時電容放電，打開開關，這個動作將周期性的重復下去。其結果是，比較器的輸出是脈沖串，其頻率取決于總的定時電容的值。傳感器根據不同的頻率改變來報告觸摸/無觸摸狀態。
　　
　　QT器件利用了一種稱為電荷保持的物理原理。舉例來說，開關在一個短時間內施加一個電壓到感應電極上對其充電，之后開關斷開，第二個開關再將電極上的電荷釋放到更大的一個采樣電容中。人手指的觸摸增大了電極的電容，導致傳輸到采樣電容上的電荷增加，采樣電容因此改變，據此就能得出檢測結果。
　　
　　QT器件在突發模式采樣之后即進行數字信號處理，這種方法能提供比競爭方案更高的動態范圍和更低的功耗，而自動校準例程可以補償因為環境條件改變帶來的漂移。更重要的是，這種方法足夠靈敏，在電流透過厚的面板時不需要一個參考地連接，因此適合電池供電的設備。Quantum（量研公司）的QT芯片就是采用這種方法。
　　
　　應用實例
　　
　　QT芯片出現在一系列具有挑戰性的應用中，如微波爐和爐灶面控制。它在這些應用中必須承受很高的濕度、污染挑戰。而便攜式電子產品也經常面對這種情況，它們所處的環境經常變化，因此QT傳感器也非常適合這種應用。QT傳感器在干擾下的高電阻對于移動設備來說至關重要，因為它們附近經常有很強的輻射源，如：PC、手機等。
　　
　　因為這個原因，QT芯片越來越多地在便攜式設備中出現。很多的亞洲OEM廠商都采用了這種技術，包括DEC、JWDigital、松下和Microstar。例如，在JWM-8110閃存播放器中就采用了QT1080，而Microstar在其MegaPlayer536MP3播放器中采用了QT1101。這些芯片可以工作在2.8～5.5V電源電壓下，吸收的電流大約為40μA，專門針對移動電子產品進行了優化，采用了5mm×5mm×0.8mmQFN封裝，這種封裝是空間有限的手機和遙控設備所必需的。QT1080支持8個獨立的按鍵通道，QT1101支持10個通道。兩個芯片都包括鄰近按鍵抑制（AKSTM）功能，可以確保芯片正確地識別手指的位置。這個概念很簡單，通過比較鄰近按鍵的信號電平來確定zui大值，這樣就能確定“真正的”手指位置。設計者可以自行選擇是否啟用AKS功能。QT1080利用一個硬件狀態線連接每個輸入通道，而QT1101通過一個串行連接輸出。像所有的QT芯片一樣，這兩種方法都利用擴譜搜索自動校準，使噪聲抑制zui大化。
　　
　　一般可用多輸入通道實現滑動按鍵或旋轉按鍵，而的QT系列芯片只用三個分辨率為7位（128點）的通道就能實現高分辨率線性滑動或旋轉界面。例如QT511（該芯片的主要目標應用也是便攜式電子產品）使用三個感應通道來驅動通用電氣公司的一位發明家于1978年設計的電極圖形，可返回一個128點的結果。
　　
　　其他可能性
　　
　　很多設計師都利用QT芯片來替代電阻式觸摸屏。因為該方法只需要將單透明層鋪設在屏幕上用于感測，與多層電阻式技術相比，對光線的吸收大大降低。OEM廠家還使用多通道傳感器來實現可編程的不透明觸摸表面，面板的配置由軟件來調配，這能幫助降低材料成本。同樣的辦法還為用戶依據個人喜好配置觸摸屏提供了可能，用戶可從網絡服務器下載規格，或者自己運行一個配置程序。
　　
　　這種技術打開了很多應用之門，例如使用了平面位置檢測QT器件，終端用戶在的數字鍵盤上移動就可以輸入中文或其他復雜字符。但是這種技術的zui大應用是平面坐標觸摸屏，在這種應用中，下表面感測薄膜可以替代電阻式屏，而單層薄膜獲得高透明度和低成本，不需要在前面板中開孔。
　　
　　如果現有的QT硬件不能滿足客戶的需求，用戶可選用帶有可編程MCU內核的芯片。定制應用實例包括Jenn-AirAttrezzi食品攪拌機，QT芯片在這個設備中負責監測用戶的輸入，并控制功率三端雙向可控硅開關，通過一個過零同步開關來使EMC問題zui小化。