半导体供应商电容式触控技术及方案点评

只看该作者 · 2011-12-30 00:03

赛普拉斯的CapSense电容式感应解决方案由具有CapSense功能的器件和PSoC(可配置混合信号片上系统)微控制器构成，用户只需手指轻触CapSense界面即可形成一个与内嵌式传感器的电连接。基于CapSense的“按键”和“滑动条”控制器比相应的机械式控制器更为可靠，原因在于它们不像裸露在外的按键和开关那样容易受到环境磨损的影响。除电容式感应功能以外，系统设计师还能够利用可配置PSoC架构，轻易将多种功能(如LED和LCD显示驱动)集成到设计之中。此外，PSoCCapSense解决方案还具有诸多优点，如采用I2C、SPI或USB接口的便捷通信，可利用相同的器件来实现跟踪板(x-y矩阵)和线性滑动条应用，以及可通过基于闪存的PSoC架构快速更改设计。　　2007年3月底赛普拉斯为PSoCCapSense电容式感应解决方案推出了两种新型感应方法，即CapSenseSigma-Delta调制器(CSD)和CapSense逐步趋近(CSA)用户模块，它们可在PSoCDesigner集成开发环境中提供给用户。
　　CSD用户模块可使按钮、滑动条、触摸板和触摸屏等在潮湿环境下仍能实现无缺陷运行，并具有出色的温度响应。高水平判断逻辑可补偿温度、湿度以及电源电压等环境因素的变化。独立的保护电极可用来降低分布电容，在有水雾或水滴存在的环境下仍然能够可靠运行。
　　CSA用户模块的抗干扰性能是此前的产品的45倍，而功耗降低了60%。CSA用户模块可对按钮、滑动条、触摸板以及触摸屏的组合提供支持，并配有先进的软件程序，可补偿环境与物理传感器的变化。
　　点评：目前，PSoC器件和CapSense的全球出货量已超过1亿个，手机和电动自行车是两个最主要的应用市场。如何在发展迅速的消费电子领域获得更多的应用是当务之急。
　　ST：首发低功耗低成本触摸传感器
　　今年7月，意法半导体(ST)发布了一系列超低功耗的触摸传感器芯片。新的S-Touch系列传感器采用ATLab的电容触摸传感技术，基于全数字架构，控制对用户触摸做出响应的操作界面，无需片上微控制器、存储器或固件。该系列的首批产品是8通道和12通道传感器。
　　ST在S-Touch系列传感器所采用的优化的硅技术需要很低的功率。连接传感器和应用设备触摸板的线路无需外部阻容网络，而其他传感器解决方案通常需要阻容网络。这些传感器的尺寸非常小，8路输入产品采用2.6mm×1.8mmQFN16封装，并具有很强的价格竞争力。该系列传感器的采样时间为2ms，也是市场上速度最快的产品。

只看该作者 · 2011-12-30 00:03

未来，S-Touch将能够实现一个真正的单片的全功能用户界面控制器解决方案，能够处理含有LED背光控制键和电容触摸键的标准尺寸键盘以及电阻触摸屏功能。ST还计划与ATLab探讨加强在特定领域的先进数字IP设计服务方面的合作。
　　S-Touch将采用ATLab的阻抗变化检测引擎(ICDE)技术，此项技术能够检测最小60fF的电容变化。这个传感器的动态变化范围6pF，可以分成100个步进，每步进60fF。
ICDE将检测引起时延的电容变化，是市场上唯一的每个传感器只需一个引脚且在传感器线路上无需阻容网络(普通工业解决方案都需要一个阻容网络)的解决方案。因为独有的自动校准技术，S-Touch承受组装、pcb板变化、EMC干扰和水薄膜的能力极强。
　　点评：营收位列全球半导体产业第四位的ST开始涉足电容触摸传感领域说明该产业具有美好的前景，大公司能否“玩转”小产品值得期待。
　　义隆电子：寄望2代iPhone
　　义隆电子的电容式感应输入解决方案允许用手指输入中英文。该解决方案源于其4年前买下的Logitech电容式触控技术及其专利，义隆电子将自身拥有的中英文手写辨认技术与Logitech电容式触控技术整合成其独特的eFinger解决方案。义隆电子董事长兼总经理叶仪皓说：“比起iPhone现有的输入专利，我们在手指及中文输入方面的研究更深，已拥有60多项专利。实际上，我们的方案能输入中文，而iPhone不能。”
　　除了在像iPhone这样的智能手机上应用之外，eFinger技术还可以应用于很多产品，包括在汽车导航系统中用手指操作中英文地址手写输入、地图放大缩小旋转、全方位快速移动等；在便携式多媒体播放器/MP3播放器中用手指操作中英文手写输入、快速搜寻歌手歌名影片、快速滚轴调整音量等；在数码相机和数码摄像机中用手指操作中英文输入、建立文件、画图、图片放大缩小、翻页旋转等；在采用Vista系统的新型笔记本电脑中用作副显示屏(SideShow)、液晶面板触控操作等；在智能型遥控器中用手指操作中英文手写输入、快速滚轴查询、触控式按键、屏幕光标触控等以及用作一些家电如电冰箱、柜式空调机、电磁炉、微波炉、洗衣机等的触控式按键及滑动开关。
　　点评：全球能够研发和生产电容式触控屏及其模块的厂商并不太多，目前，义隆电子的电容式触控IC已经开始出货，随着iPhone产量的增加以及产品的更新换代，凭借价格和中文输入优势，在第2代iPhone中义隆电子有望获得订单。
　　Avago：努力提升消费类应用体验
　　今年6月，AvagoTechnologies(安华高科技)宣布推出结合了导览触控板模块以及移动传感和接口芯片的创新输入模块产品。这款新推出的紧凑型输入模块集成五向摇动式开关以及仿真滚轮(线性功能)、鼠标器和摇杆(2D)导览，采用内嵌式电容式传感技术，这个输入模块能够帮助设计人员开发出可以大幅强化使用者在电脑和手持式设备上进行长菜单导览和网页浏览、游戏或数码相机应用模拟光标控制使用体验的产品。
　　Avago创新的输入设备解决方案结合了AMRS-2325移动导览触控板模块以及AMRI-1000移动导览传感和接口芯片，AMRS-2325在紧凑的23mm直径×4mm高封装中集成了一个配备按压功能的自动置中按钮，AMRI-1000芯片可让输入模块以四向或八向开关搭配滚**能的方式运作，并支持鼠标和摇杆模式，提供给终端使用者快速卷动以及网页区域平移浏览和精确网页链接选择等崭新且独特的导览体验。
　　Avago的AMRS-2325和AMRI-1000可以提供给设计人员直觉式触控反馈、内嵌触感式触控以及电容式传感器芯片的输入模块，这个特别面向低电池功耗工作设计的封装提供可编程触碰唤醒(wake-on-touch)省电模式来节省功耗。
点评：提供更好的消费体验是电容触控产品大受欢迎的根本，为了在便携式消费产品获得更好的应用，降低功耗和尺寸无疑是明智之举。
　　ADI：低功耗单片方案领先
　　ADI的电容式感应输入解决方案包括AD7745、AD7746、AD7747、AD7147和AD7142等。除了AD7147和AD7142以外，所有上述产品都针对工业控制、汽车和医疗电子应用中的高精度传感器设计。AD7147和AD7142则主要面向消费电子领域。
　　AD7142是一款针对手持消费电子设备的可编程14通道电容数字转换器(CDC)，其能使触摸控制设计做到超薄而具有高可靠性，以改善用户的触摸感。AD7142具有卓越的抗环境干扰能力。这些干扰主要来自环境温度和湿度，它们会降低电容传感器的性能。该器件的功耗比同类解决方案低50%，从而适合电池供电的应用。AD7142有14个输入端，可对各种传感器配置进行设置，例如触控滚动条、8路位置传感器，以及驱动弹出菜单的滚轮，从而使用户可以更方便地浏览大量的音乐、图片和视频文件。
　　AD7142具有高度可编程能力，并包含自适应阈值和灵敏度算法，允许芯片调整感应到的用户的手指尺寸，从而使该传感器对手指粗细不同的用户都适用。这款16位、低噪声、高精度CDC允许终端用户调整单个传感器的敏感程度，以适应他们的手指和触摸方式。AD7142通过片内数字校准功能实现独特的自动环境补偿，从而不论在任何时间和任何环境条件下都能保证传感器的性能无差错。
　　AD7142和AD7147的低功耗特性使其很适合电池供电的应用，包括数码相机、电视机遥控器和游戏机。全功率方式工作电流小于1.0mA，而待机方式工作电流小于2.0μA。该器件还能够灵活地调整输出速率以获得最优化的功耗。AD7142和AD7147提供SPI或者I2C兼容接口。