交流屏蔽增强远程电容感应

电容式传感用户界面是最新消费电子产品的理想功能;从手机到媒体播放器再到卫星导航系统，增强人机界面的趋势正在不断发展。用户触摸导致电容变化以激活开关的原理已广为人知，但实现具有适当屏蔽和布线的PCB传感器设计对硬件设计人员来说是一个挑战。

响应手指触摸的电容变化仅为皮法的一小部分，因此传感器或传感器迹线看到的微小寄生电容会减小电容传感器控制器的动态范围。此外，传感器屏蔽不足会导致耦合路径产生噪声响应，降低传感器可实现的SNR，并降低用户界面的分辨率。AD7147 CapTouch™控制器设计用于实现按钮、滚动条和滚轮等功能的单电极电容传感器，提供有源ACShield信号，最大限度地减少寄生电容、远程传感器连接、传感器布线和电容传感器屏蔽等问题。

电容式传感的常见配置是将传感器控制器放在主板上，传感器图案化在单独的传感器板上，如图1所示。

图1.典型配置在主板上有一个控制器，传感器图案化在单独的板上。

传感器板通常通过电缆连接到主板。这种分离可防止高速信号耦合到电容式传感器上，并减少接地层引起的大寄生电容。此外，传感器是人机接口，有时必须远离主板。传感器可以在FR4或超薄透明ITO材料上实现。

AD7147的工作原理是在激励信号和电容数字转换器（CDC）之间交替切换电容传感器，如图2所示。

图2.ACShield消除了传感器和屏蔽之间的电容。

ACShield信号的优点是传感器和传感器走线可以被与传感器上的激励同相的信号屏蔽。消除屏蔽和传感器/传感器走线之间的电位也消除了电容。因此，为了最大限度地减少寄生电容和噪声耦合，可以将ACShield信号淹没在传感器板上，并用作沿所有传感器走线的保护信号。在AD7147中使用ACShield信号可在控制器和传感器之间保持长达60 cm的距离。

审核编辑：郭婷