4.3 CSA
           CapSense Successive Approximation(CSA)是賽普拉斯半導(dǎo)體開發(fā)的觸控技術(shù)，適用於類比/數(shù)位混合訊號處理器的PSoC。
           圖10 是CSA 方式的基本結(jié)構(gòu)，外觀非常類似充電轉(zhuǎn)換方式，CSA 與充電轉(zhuǎn)換間最大差異是切換器的連接，尤其是CSA 的電容器高速開關(guān)時，可以獲得類似電阻器的切換容器動作特性。
 

 

圖10 CSA 方式的基本結(jié)構(gòu)
 

           CSA 與電阻器電路的動作波形比較如圖11，右側(cè)反覆切換部分相當(dāng)於左側(cè)電阻器，觸控時的容量變化相當(dāng)於阻抗值變化，切換時的輸出電壓利用下式表示：VOUT=I/NC

圖11 CSA 方式的動作特性
 

           隨著手指的靠近增C 大，VOUT 則變低。一旦停止切換動作，透過定電流源的供應(yīng)電壓上升，到達預(yù)設(shè)臨界電壓的時間，隨著切換時的電壓，亦即感測部位的容量改變。
     4.4 串聯(lián)容量分壓比較
           串聯(lián)容量分壓比較方式與充電轉(zhuǎn)換方式相同，都是利用電荷的移動特性，它是歐姆龍專利的感測方式。
           如圖12 所示，串聯(lián)容量分壓比較方式是由電阻器與基準(zhǔn)用電容器構(gòu)成，結(jié)構(gòu)上的特徵是基準(zhǔn)用電容器與感測器部位的容量CP 呈串聯(lián)狀態(tài)，利用該串聯(lián)容量的切換使充電用電容器放電，接著量測電壓降至一定位置的時間，是串聯(lián)容量分壓比較方式的基本動作原理。

圖12 串聯(lián)容量分壓比較方式的基本結(jié)構(gòu)
 

           圖13 是串聯(lián)容量分壓比較方式的動作特性，如圖所示，步驟1 對充電用電容器進行充電，步驟2 使基準(zhǔn)用電容器與感測器部位的電容器放電，此時通過電阻器充電用電容器會被放電，因此切換器SW2 與SW3 的ON 時間非常短。

圖13 串聯(lián)容量分壓比較方式的動作特性
 

     4.5 分流
           分流(Shunt)方式主要使用類比元件電容式觸控感測IC，分流方式的動作原理如圖14，它與無線通訊的動作原理非常類似，兩個圖案其中一個當(dāng)作送訊天線以高頻驅(qū)動，另外一個當(dāng)作收訊天線接收訊號進行。

 

圖14 分流方式的動作原理
 

           如圖14，上方天線彼此呈電界結(jié)合狀，一旦手指靠近就變成圖14(b)，由於人體本身就是接地物體，相當(dāng)於一塊矗立的遮蔽板，因此收訊強度會降低。 值得一提的是，觸控感測晶片會對周圍的環(huán)境變化進行補償，它會依照觸控手指大小造成變化量的增減，自動調(diào)整開關(guān)臨界強度與感度。
     4.6 切換容量
           圖 15 是切換容量方式的動作原理，首先將電容器與切換器連接，利用時脈交互進行開關(guān)。電壓V 的電源一旦被接通，會將Q=CV 的電荷Q(C)儲存在容量C 的電容器。反覆使電容器充電、放電時，CV 的電荷會移動，1 秒鐘反覆N 次，呈現(xiàn)Q=NCV 的電荷移動狀態(tài)。
 

圖15 利用電容器製作阻抗
 

           接著將電阻器與電源連接進行比較，R(Ω)電阻器的兩端如果施加V(V)，流動電流I(A)變成：I=V/R
           I(A)是指1 秒鐘I(C)的電荷移動，1 秒鐘的Q(C)的電荷移動變成：Q=V/R
           兩式比較可以發(fā)現(xiàn)從CV=V/R變成NC=1/R，換句話說以N(Hz)切換，相當(dāng)於連接1/NC(Ω)電阻器進行電荷移動。
           輸出電壓利用切換動作反覆上下移動，此時若以低通濾波器(Low-Pass Filter, LPF)平滑化，就可以獲得使用電阻器相同效果。
        5 感應(yīng)電容觸摸屏
           內(nèi)部電容(Inner Capacitive)方式是電容式感測的改良版，主要特徵包括，保持電容式的優(yōu)點，低價、輕巧，戴手套可以觸壓控制，應(yīng)用電容式觸控面板的感測技術(shù)與利用阻抗膜式觸控面板的製造技術(shù)與製造設(shè)備等。

           感應(yīng)電容觸摸屏與表面電容觸摸屏相比，可以穿透較厚的覆蓋層，而且不需要校正。媲美電容式的耐久性，大於5,000 萬次；耐擦傷性大於3Ｈ、可負載250 公克的鐵絲球，反覆10 次，並進而提高AR 膜片的實力。此外，操作溫度範(fàn)圍介於-30～+85℃之間，保存溫度範(fàn)圍則為-40～+95℃。圖16 是表面與內(nèi)部電容方式的比較；圖17 是內(nèi)部電容觸控面板的驅(qū)動電路方塊圖。

 

圖16 表面電容感測與內(nèi)部電容感測的比較
 

 

圖17 內(nèi)部電容觸控面板的驅(qū)動電路方塊圖
 

 

      5.1 電極設(shè)計
            感應(yīng)電容式在兩層ITO 塗層上蝕刻出不同的ITO 模組，需要考慮模組的總阻抗，模組之間的連接線的阻抗，兩層ITO 模組交叉處產(chǎn)生的寄生電容等因素。而且為了檢測到手指觸摸，ITO 模組的面積應(yīng)該比手指面積小，當(dāng)採用菱形圖案 時，對角線長通常控制在4 到6 毫米（見圖18）。

 

圖18 感應(yīng)電容觸摸屏結(jié)構(gòu)
 

     5.2 電容式觸摸屏解決方案
           目前的電容式觸摸屏解決方案中，Cypress PSoC 產(chǎn)品以可編程，設(shè)計靈活，一致性好， 再加上高效的PSoC Express / PSoC designer 開發(fā)環(huán)境而處於領(lǐng)先地位。PSoCCapSense 技術(shù)是根據(jù)電容感應(yīng)的原理使用CSA 或CSD 模組來實現(xiàn)的。PCB 板或觸摸屏上相鄰的感應(yīng)模組或?qū)Ь€之間會存在寄生電容（見圖19 中的Cp），當(dāng)有手指接近或觸摸兩個相鄰感應(yīng)模組時，相當(dāng)於附加了兩個電容，它們相當(dāng)於並聯(lián)在Cp 上的電容Cf。利用PSoC 的CSA 和CSD 技術(shù)可以檢測到 這個電容上的變化，從而確定有沒有手指觸摸。

圖19 PSoC CapSense 檢測電容原理
 

              PSoC 觸摸屏解決方案的優(yōu)點還體現(xiàn)在：
                       a. 是一種單晶片方案，和傳統(tǒng)方案相比減少了外部器件，降低了系統(tǒng)總體BOM 成本。
                       b. 通過使用I2C-USB Bridge 和其他相關(guān)工具，結(jié)合PSoC Express / PSoC designer 開發(fā)環(huán)境，可以極大地節(jié)省開發(fā)時間和費用。
                       c. PSoC 內(nèi)部的IO 和各種類比/數位模組可以實現(xiàn)動態(tài)重配置，不需要修改原理圖和PCB 就可以更新設(shè)計以適應(yīng)新的需求。它還支援多種通訊介面I2C / UART / SPI / USB 等，可以和各種介面的主機方便連接，這些都會降低系統(tǒng)更新的成本。
                       d. PSoC 可以針對外界環(huán)境變化 /RF 干擾 / 溫度變化 / 電源波動等靈活設(shè)置參數，在LCD顯示器、手機、數碼相機和白色家電的觸摸控制中得到了廣泛的應(yīng)用。
                       e. 除了控制觸摸以外，PSoC 還可實現(xiàn)LED 背光控制，馬達控制，電源管理，I/O 擴展等增值功能。PSoC 已經(jīng)應(yīng)用在了多種尺寸的觸摸屏中，如果要實現(xiàn)表面電容觸摸屏的控制，可以由CY8C21x34 或CY8C24x94 系列通過CSD 模組來實現(xiàn)。實現(xiàn)感應(yīng)電容觸摸屏的控制，可以由CY8C20x34 系列通過CSA 模組，也可由 CY8C21x34 或CY8C24x94 系列通過CSD 模組來實現(xiàn)。
       6．電容觸摸屏與電阻觸摸屏比較在觸摸屏產(chǎn)品的設(shè)計中，需要對性能和成本進行權(quán)衡。電阻觸摸屏的成本較低，競爭就很激烈，而且在性能和應(yīng)用場合上有一定局限。
                      a.電容觸摸屏只需要觸摸，而不需要壓力來產(chǎn)生信號。
                      b. 電容觸摸屏在生產(chǎn)後只需要一次或者完全不需要校正，而電阻技術(shù)需要常規(guī)的校正。
                      c. 電容方案的壽命會長些，因為電容觸摸屏中的部件不需任何移動。電阻觸摸屏中，上層的ITO 薄膜需要足夠薄才能有彈性，以便向下彎曲接觸到下面的ITO 薄膜。
                     d. 電容技術(shù)在光損失和系統(tǒng)功耗上優(yōu)於電阻技術(shù)。
                     e. 選擇電容技術(shù)還是電阻技術(shù)主要取決於觸碰螢?zāi)坏奈矬w。如果是手指觸碰，電容觸摸屏是比較好的選擇。如果需要觸筆，不管是塑膠還是金屬的，電阻觸摸屏可以勝任。電容觸摸屏也可以使用觸筆，但是需要特製的觸筆來配合。
                     f. 表面電容式可以用於大尺寸觸摸屏，並且相成本也較低，但目前無法支持手勢識別；感應(yīng)電容式主要用於中小尺寸觸摸屏，並且可以支援手勢識別。
                g. 電容式技術(shù)耐磨損、壽命長、用戶使用時維護成本低，因此生產(chǎn)廠家的整體運營費用可被進一步降低。
        7. 電容式觸摸屏的發(fā)展趨勢
              目前電容觸摸屏已經(jīng)應(yīng)用在了iPhone 及其它手持設(shè)備上，定位單點軌跡 / 類比滑鼠雙擊是它的基本功能，電容觸控比電阻式觸控有更高透光度、分辨率，使用壽命亦比電阻式觸控長，在可擕式應(yīng)用中，用戶一手拿著設(shè)備，只能用另一隻手操作，因此識別多手指的抓取 / 平移, 伸展 / 壓縮、旋轉(zhuǎn)、翻頁等手勢操作就顯得尤為重要。PSoC 感應(yīng)電容觸摸屏已經(jīng)可以實現(xiàn)多點檢測，從而支持兩手指的手勢識別。多手指手勢操作的識別和應(yīng)用成為當(dāng)前市場的熱點，預(yù)計未來電容式觸控，將逐漸取代電阻式觸控技術(shù)，來電容式觸控不只手機應(yīng)用領(lǐng)域，未來觸控技術(shù)商機，也有機會拓及各類可攜式產(chǎn)品、家電應(yīng)用。可以預(yù)見支持手勢識別的電容式觸摸屏將在市場上大放光彩