越來(lái)越多的嵌入式應(yīng)用程序必須直接與其環(huán)境和終用戶交互?？紤]一下的新型觸摸屏手機(jī)，其中的用戶界面是一個(gè)大型電容式感應(yīng)屏幕，可以區(qū)分輕彈和輕敲，并跟蹤手指的運(yùn)動(dòng)，但不會(huì)跟蹤您的耳朵。

傳感器是這些系統(tǒng)的。它們感知環(huán)境和用戶行為，使產(chǎn)品能夠以直觀但可靠的方式做出響應(yīng)。然而，傳感器薄膜本身并不智能。他們甚至不收集數(shù)據(jù)。他們只是感覺(jué)。他們無(wú)法區(qū)分有用和無(wú)用的數(shù)據(jù)，也無(wú)法區(qū)分不同類型輸入的質(zhì)量。

說(shuō)實(shí)話，這些傳感器薄膜幾乎沒(méi)有任何感覺(jué)。它們實(shí)際上只是投射由智能電容傳感芯片創(chuàng)建的電場(chǎng)。這種類型的電容式傳感稱為投射電容式技術(shù)，用于的電容式觸摸屏解決方案。圖 1 顯示了投射電容式觸摸屏工作原理的示例。

這并不是說(shuō)傳感器本身并不復(fù)雜。相反，電容式觸摸屏傳感器由一層或多層玻璃或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 塑料上的大量氧化銦錫 (ITO) 導(dǎo)體組成。圖 2 顯示了觸摸屏傳感器結(jié)構(gòu)的示例。

ITO 良好的光學(xué)透明度和低電阻率使其成為制造觸摸屏的完美導(dǎo)體。當(dāng)ITO傳感器連接到具有適當(dāng)高信噪比(SNR)的電容式傳感芯片時(shí)，它可以準(zhǔn)確地感測(cè)電容的微小變化。例如，手指的存在量級(jí)為皮法（10 12 法拉）。

它通常伴隨著數(shù)十納法拉 (10 9法拉) 的背景電容。這種情況使得傳感環(huán)境充滿挑戰(zhàn)，并要求極高的信噪比。電荷轉(zhuǎn)移技術(shù)非常適合高 SNR 電容傳感系統(tǒng)。它允許電容系統(tǒng)感知電容的微小變化，甚至可以通過(guò)手指在接觸手機(jī)之前接近手機(jī)時(shí)或通過(guò)指甲的觸摸來(lái)感知。

電荷轉(zhuǎn)移技術(shù)通過(guò)為每個(gè)電容通道使用一對(duì)傳感電極來(lái)實(shí)現(xiàn)高信噪比。一種是發(fā)射電極，由邏輯脈沖組成的電荷以突發(fā)模式被驅(qū)動(dòng)到該發(fā)射電極中。接收電極經(jīng)由覆蓋的面板電介質(zhì)耦合到發(fā)射器。當(dāng)手指觸摸面板時(shí)，場(chǎng)耦合減弱并檢測(cè)到觸摸。

大多數(shù)電荷信號(hào)采集技術(shù)在信號(hào)轉(zhuǎn)換期間都會(huì)使充電線變熱（對(duì)觸摸敏感）。傳感器邊緣接線上的電流可以作為位置計(jì)算的一部分包括在內(nèi)，從而給測(cè)量帶來(lái)位置誤差。

邊緣布線的貢獻(xiàn)隨著傳感器和驅(qū)動(dòng)器芯片之間的布線長(zhǎng)度的增加而增加，并且如果距離超過(guò)幾厘米，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題。

電荷轉(zhuǎn)移技術(shù)在電荷采集過(guò)程中將接收線保持在零電勢(shì)并解決了這個(gè)問(wèn)題，有效地限制了電荷轉(zhuǎn)移到 主傳感器區(qū)域中感興趣點(diǎn)的發(fā)射器X 和接收器Y電極之間的電荷。

這種“電荷轉(zhuǎn)移”信號(hào)采集技術(shù)使用單獨(dú)的電阻式一維條紋來(lái)創(chuàng)建觸摸屏。這些條帶可以并行或順序讀取，因?yàn)檫@些條帶的連接是彼此獨(dú)立的。相鄰集總電極元件和手指等物體之間存在插值耦合。

電荷轉(zhuǎn)移技術(shù)將信號(hào)采集限制在行電極和列電極彼此耦合的附近。這種局部耦合意味著行和列的所有其他部分在獲取信號(hào)時(shí)基本上對(duì)觸摸不敏感，從而真正實(shí)現(xiàn)了真正的、無(wú)限的多點(diǎn)觸摸功能。1 圖 3 顯示了電荷轉(zhuǎn)移的示例。