QTouch概述

QTouch技术是Atmel公司触摸技术部前身Quantum的一项触摸传感专利。所开发的集成电路技术是基于电荷的传输电容式感测。QTouch IC检测将传感器芯片和简单按键电极之间单连接,利用电荷转移来精确检测触摸。

QTouch技术介绍

QTouch总体分为三类,QTouch,QTouch ADC以及QMatrix,下面将会对这三个类别进行详细说明。

QTouch:
• QTouch芯片对一个未知电容的电极充电到一个已知的电位,电极通常由PCB上的铜区域构成。
• 在充电期间产生的电荷会转换到检测电路中,经过多次检测充电-转换周期后可以确定电极的电容。
• 当手指放在触摸面板时,相当于在电极上增加了一个外部电容,影响电荷变化;芯片判断为一次触摸事件。
• QTouch芯片也可以被设置用于检测手指的接近,而不是单纯的触摸。

QTouch ADC:
• QTouch ADC是最新推出的触摸感应算法,通过对标准SAR型ADC进行采样来实现。原理和电极设计基本同QTOUCH。
• 初始状态下,在未触摸的电极上建立一定的电荷量来设定电极的参考电平。
• 当手指触及面板时,它会与传感器的电场发生耦合。这将导致电极电荷下降,因为一部分电荷经过手指泄漏到了地面。经过转换后信号电平与参考电平比较,如果它们的差值大于用户设定的阈值 (delta),则判断检测到一次触摸事件。
• 对于每一个按键,QTouch ADC 只需要一个串联电阻和单个引脚。与标准QTouch技术相比,QTouch ADC 加快了采集时间,缩短触发时长,从而降低功耗。
• 判断电平逻辑的信号处理方式可保证QTouch ADC稳健可靠,可消除由环境噪声引起的误测。
• QTouch ADC可以驱动单个或多个键。
• 每个键可以单独设置灵敏度级别,并且可以单独设计成不同形状的电极来满足各种外观要求。
• 使用与QTouch®相同的频调制和稀疏技术,减少射频散射和磁化率,以及降低功耗。

QMatrix:
• QMatrix是通过扫描电极矩阵来检测触摸的技术。同样利用PCB上的铜区域作为检测电极。
• 单个QMatrix器件可以驱动大量按键,实现了极低的单键成本。
• QMatrix对每个通道使用一对传感电极。一个是发射电极,由逻辑脉冲形成的电荷对其触发充电。另一个是通过绝缘面板耦合到发射器的接收电极。
• 手指触摸面板时,场耦合会减弱,从而检测到触摸。
• QMatrix特别适用于多按键应用,矩阵按键数量=X通道*Y通道。
• 面板可以厚达50毫米。按键形状和布局可以随意变换,以满足最终产品的美观和功能要求。可轻松满足亮光和背光按键的要求。
• QMatrix电路提供极高的信噪比、高度免疫水滴影响、极高的温度稳定性以及低功耗性能,易于布线以及可自由设置按键数量。

QTouch特性对比

接近检测功能

QTouch、QTouch ADC、QMatrix均支持接近检测功能。接近检测功能只需要在触摸按键的基础上提升灵敏度,通过增大电极电场(E-field)实现是否有用户接近触摸界面检测,接近检测距离最高可达250mm。
该功能可用于低功耗实际,例如无用户接近时,可关闭大部分触摸按键的扫描和面板背光以减少功耗。
接近检测实现方法:
1. 对于QTouch和QTouch ADC:增大电极面积、减少采样电容Cs(如有)、减少触摸检测的阈值、减少地层的影响
2. 对于QMatrix:增大电极面积、扩大X/Y电极间隙、增加采样电阻Rs、减少触摸检测的阈值、增加对传感器的触发时间、减少地层的影响。

性能优势

• 拥有经过市场验证的技术:凭借电容式触摸解决方案领域20余年的经验,Microchip(Atmel)可以向任何触摸应用领域提供可靠技术。
• 设计灵活:可设计按钮、滑条和滑轮以最大化满足功能和美观的要求。
• 稳定、可靠:无论噪音、湿度或温度条件如何,都能够可靠运行。
• QTouch集成AKS功能:
1. Atmel专利的邻键抑制(AKS)采用迭代技术重复测量每个按键上的电容变化,比较结果和确定哪个按键是用户想要的
2. 可防止对邻键的假触摸检测
3. 用户开发时可以选择是否使用AKS
4. 如果有多个触摸按键离得很近,当手指靠近时会导致多个按键的电容发生变化时,推荐使能AKS。