隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，觸摸感應(yīng)技術(shù)正日益受到更多的關(guān)注與應(yīng)用，目前實(shí)現(xiàn)觸摸感應(yīng)的方式主要有兩種，一種是電阻式，另一種是電容式。電容式觸摸具有感應(yīng)靈敏、功耗低、壽命長(zhǎng)、可靠性更高等特點(diǎn)而得到更加廣泛的應(yīng)用，并逐步代替智能家居、電子商品、工業(yè)應(yīng)用等上的機(jī)械按鍵。電容式觸控技術(shù)的應(yīng)用讓商品變得更美觀、易用、靈活，實(shí)現(xiàn)更加舒適、高效的交互效果。

電容式觸控感應(yīng)的方式可通過(guò)振蕩器方案或者電荷分享的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中，振蕩器方案是一個(gè)比較經(jīng)典、簡(jiǎn)單的CAP測(cè)量方案，普遍應(yīng)用于常見(jiàn)的CAP按鍵類應(yīng)用場(chǎng)景，可靠性高，穩(wěn)定性強(qiáng)。下面將對(duì)常用的振蕩器方案進(jìn)行講解。

1. 振蕩器方案

芯片內(nèi)部的模擬前端采用振蕩器方案，振蕩器的頻率與檢測(cè)端的寄生電容相關(guān)。當(dāng)無(wú)觸摸動(dòng)作時(shí)，通過(guò)對(duì)觸摸板上的電容進(jìn)行充放電，形成一個(gè)特定頻率的充放電波形;當(dāng)檢測(cè)到有觸摸動(dòng)作時(shí)，由于人手電容的增加，檢測(cè)信號(hào)端電容增大，使得振蕩器的頻率降低，通過(guò)檢測(cè)觸摸前后一定時(shí)間內(nèi)振蕩器輸出的波形個(gè)數(shù)差異(下稱ΔN)來(lái)判斷是否產(chǎn)生有效觸摸事件。

Cs：觸摸板和設(shè)備地之間的電容ΔCx：人手觸摸后與設(shè)備地之間增加的電容

以下是通過(guò)對(duì)觸摸前后的波形差異進(jìn)行量化，當(dāng)ΔN≥觸摸閾值時(shí)，即可識(shí)別為觸摸。

2. 艾為單鍵CAP產(chǎn)品

為覆蓋不同的客戶需要，艾為推出了一系列具備不同特性指標(biāo)的單鍵觸控芯片AW93001，具體的工作特點(diǎn)如下：

工作電壓：2.4V~5.5V

可以由外部電容 (0~50pF)調(diào)整靈敏度

低功耗模式下，慢速掃描1.0μA，快速掃描3.2μA

8s無(wú)按鍵自動(dòng)進(jìn)入慢速掃描模式

多種輸出模式可選擇

最大輸出響應(yīng)時(shí)間：16s與100s兩檔可選

最大響應(yīng)時(shí)間：160ms@慢速掃描，48ms@快速掃描

封裝形式：SOT23-6L、DFN 1.5mm x1.0mm x0.55mm-6L、DFN 2.0mm x2.0mm x0.75mm-6L、DFN1mm x 1mm-4L

為增加芯片的抗干擾能力，芯片內(nèi)置LDO，AFE模塊用于檢測(cè)外部的電容，并將其轉(zhuǎn)化成頻率，數(shù)字模塊對(duì)采集到的振蕩器輸出波形個(gè)數(shù)進(jìn)行處理后，并結(jié)合芯片內(nèi)置的基線跟蹤算法，最終判斷是否有觸摸事件，并輸出對(duì)應(yīng)的OUT狀態(tài)。

芯片的AHLB引腳可用于選擇輸出電平高/低有效，TOG引腳用于選擇鎖存(翻轉(zhuǎn))/直接輸出，可根據(jù)實(shí)際需要配置成合適的OUT輸出模式。

Open-Drain 系列(開(kāi)漏輸出)

Push-Pull 系列 (推挽輸出)

AW93001只需要簡(jiǎn)單的外圍應(yīng)用電路即可實(shí)現(xiàn)觸摸功能檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到OUT端的電平狀態(tài)變化，即有觸摸動(dòng)作后，只需執(zhí)行下一步的功能操作即可，無(wú)需軟件進(jìn)行其他操作。

AW93001典型應(yīng)用電路

AW93001擁有14種不同性能的種類型號(hào)，相比于競(jìng)品來(lái)說(shuō)，擁有低至1μA的超低功耗，以及DFN1mmX1mm-4的超小封裝，無(wú)論是客戶關(guān)注的功耗、封裝大小還是工作模式等，艾為的產(chǎn)品總有一款可以符合客戶的需求。

AW93001器件選型表

AW93001在出廠測(cè)試時(shí)，通過(guò)efuse來(lái)trimming 芯片的靈敏度，以保證芯片靈敏度的一致性。AW93001芯片級(jí)ESD最小可通過(guò)±6K(HBM), ±1.5K(CDM), ±200mA(Latch-up)，幾乎滿足所有消費(fèi)類或工業(yè)級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景。

3. 艾為單鍵CAP應(yīng)用場(chǎng)景

AW93001已廣泛應(yīng)用于TWS耳機(jī)、指紋模組、臺(tái)燈等智能家居與消費(fèi)類電子領(lǐng)域，其應(yīng)用簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，為產(chǎn)品帶來(lái)更加舒適、高效的體驗(yàn)效果。

TWS耳機(jī)

TWS耳機(jī)功能按鍵

單鍵Cap芯片應(yīng)用在TWS耳機(jī)中，被用作功能按鍵，通過(guò)單擊/雙擊/三擊等動(dòng)作實(shí)現(xiàn)音量的調(diào)節(jié)、歌曲的開(kāi)始/暫停、上/下一首歌曲等，無(wú)需機(jī)械按鍵，大大提高了TWS耳機(jī)的美觀性與實(shí)用性能。其中，AW93001系列中DFN1X1-4超小封裝的型號(hào)更加適用于TWS等對(duì)封裝尺寸有較高要求的應(yīng)用中，以最小的占板空間實(shí)現(xiàn)較舒適的交互體驗(yàn)。

指紋模組

AW93001應(yīng)用在智能門鎖的指紋模組時(shí)，可用于喚醒指紋按鍵功能或者密碼按鍵功能等，使得指紋模組在無(wú)喚醒狀態(tài)下，其他模塊均處于休眠模式，大大降低了指紋模組的功耗，延長(zhǎng)智能門鎖的使用時(shí)間。

臺(tái)燈

在各種燈具的設(shè)備中，作為燈的開(kāi)關(guān)控制按鍵，AW93001無(wú)疑是最佳的選擇，利用TOG引腳的狀態(tài)設(shè)置成鎖存輸出模式，觸摸即燈亮，再次觸摸時(shí)，燈滅。如果用于直接輸出模式，也可設(shè)置雙擊、長(zhǎng)按等功能用于調(diào)節(jié)燈的光強(qiáng)。

IP Camera

AW93001應(yīng)用在IP Camera上作為控制按鍵時(shí)，可一鍵呼叫，快速語(yǔ)音視頻通話，一鍵掛斷等功能。

除了上述的應(yīng)用場(chǎng)景，AW93001還應(yīng)用在更多的產(chǎn)品上，實(shí)現(xiàn)紛繁多樣的應(yīng)用。在觸摸感應(yīng)技術(shù)方面，艾為也在不斷創(chuàng)新中，后續(xù)多通道的觸摸感應(yīng)芯片將陸續(xù)面市，敬請(qǐng)期待!

審核編輯：湯梓紅