簡單可靠的單鍵觸控芯片方案

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

電容式觸控感應的方式可通過振蕩器方案或者電荷分享的方案進行設計。其中，振蕩器方案是一個比較經典、簡單的CAP測量方案，普遍應用于常見的CAP按鍵類應用場景，可靠性高，穩(wěn)定性強。下面將對常用的振蕩器方案進行講解。

1. 振蕩器方案

芯片內部的模擬前端采用振蕩器方案，振蕩器的頻率與檢測端的寄生電容相關。當無觸摸動作時，通過對觸摸板上的電容進行充放電，形成一個特定頻率的充放電波形;當檢測到有觸摸動作時，由于人手電容的增加，檢測信號端電容增大，使得振蕩器的頻率降低，通過檢測觸摸前后一定時間內振蕩器輸出的波形個數(shù)差異(下稱ΔN)來判斷是否產生有效觸摸事件。

Cs：觸摸板和設備地之間的電容ΔCx：人手觸摸后與設備地之間增加的電容

以下是通過對觸摸前后的波形差異進行量化，當ΔN≥觸摸閾值時，即可識別為觸摸。

2. 艾為單鍵CAP產品

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的單鍵觸控芯片AW93001，具體的工作特點如下：

工作電壓：2.4V~5.5V

可以由外部電容 (0~50pF)調整靈敏度

低功耗模式下，慢速掃描1.0μA，快速掃描3.2μA

8s無按鍵自動進入慢速掃描模式

多種輸出模式可選擇

最大輸出響應時間：16s與100s兩檔可選

最大響應時間：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，芯片內置LDO，AFE模塊用于檢測外部的電容，并將其轉化成頻率，數(shù)字模塊對采集到的振蕩器輸出波形個數(shù)進行處理后，并結合芯片內置的基線跟蹤算法，最終判斷是否有觸摸事件，并輸出對應的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)/直接輸出，可根據(jù)實際需要配置成合適的OUT輸出模式。

Open-Drain 系列(開漏輸出)

Push-Pull 系列 (推挽輸出)

AW93001只需要簡單的外圍應用電路即可實現(xiàn)觸摸功能檢測，當檢測到OUT端的電平狀態(tài)變化，即有觸摸動作后，只需執(zhí)行下一步的功能操作即可，無需軟件進行其他操作。

AW93001典型應用電路

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

AW93001器件選型表

AW93001在出廠測試時，通過efuse來trimming 芯片的靈敏度，以保證芯片靈敏度的一致性。AW93001芯片級ESD最小可通過±6K(HBM), ±1.5K(CDM), ±200mA(Latch-up)，幾乎滿足所有消費類或工業(yè)級應用場景。

3. 艾為單鍵CAP應用場景

AW93001已廣泛應用于TWS耳機、指紋模組、臺燈等智能家居與消費類電子領域，其應用簡單、價格便宜，為產品帶來更加舒適、高效的體驗效果。

TWS耳機

TWS耳機功能按鍵

單鍵Cap芯片應用在TWS耳機中，被用作功能按鍵，通過單擊/雙擊/三擊等動作實現(xiàn)音量的調節(jié)、歌曲的開始/暫停、上/下一首歌曲等，無需機械按鍵，大大提高了TWS耳機的美觀性與實用性能。其中，AW93001系列中DFN1X1-4超小封裝的型號更加適用于TWS等對封裝尺寸有較高要求的應用中，以最小的占板空間實現(xiàn)較舒適的交互體驗。

指紋模組

AW93001應用在智能門鎖的指紋模組時，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，延長智能門鎖的使用時間。

臺燈

在各種燈具的設備中，作為燈的開關控制按鍵，AW93001無疑是最佳的選擇，利用TOG引腳的狀態(tài)設置成鎖存輸出模式，觸摸即燈亮，再次觸摸時，燈滅。如果用于直接輸出模式，也可設置雙擊、長按等功能用于調節(jié)燈的光強。

IP Camera

AW93001應用在IP Camera上作為控制按鍵時，可一鍵呼叫，快速語音視頻通話，一鍵掛斷等功能。

除了上述的應用場景，AW93001還應用在更多的產品上，實現(xiàn)紛繁多樣的應用。在觸摸感應技術方面，艾為也在不斷創(chuàng)新中，后續(xù)多通道的觸摸感應芯片將陸續(xù)面市，敬請期待!

審核編輯：湯梓紅