引言

　　紅外（IR）接近傳感器目前被廣泛的應(yīng)用于智能手機(jī)中來(lái)防止通話(huà)時(shí)用戶(hù)臉部造成的觸摸屏誤觸，同時(shí)降低功耗。IR傳感器具有探測(cè)距離遠(yuǎn)，反映速度快等優(yōu)點(diǎn)，但是其昂貴的成本和復(fù)雜苛刻的裝配要求，促使手機(jī)廠商尋求成本更低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的方案。電容式接近感應(yīng)在白色家電、智能家居等領(lǐng)域的普及，為手機(jī)接近感應(yīng)方案提供了一種有效的思路。本文提出了一種基于電容變化的手機(jī)接近感應(yīng)方案，給出了具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)計(jì)和控制要點(diǎn)。此方案已經(jīng)成功地應(yīng)用到知名品牌的手機(jī)產(chǎn)品中，取得了很好的效果。

　　一 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　電容式接近傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示?？刂破魍ㄟ^(guò)電極檢測(cè)物體靠近手機(jī)時(shí)引起的電容值變化，一旦電容值變化超過(guò)控制器程序中設(shè)定的閾值，控制器便會(huì)向手機(jī)處理器發(fā)出中斷信號(hào)， 如果此時(shí)手機(jī)正處于通話(huà)模式，主機(jī)將關(guān)閉LCD顯示和觸摸屏等部件，實(shí)現(xiàn)降低功耗和避免誤觸等目的。

　　圖1 電容式接近傳感器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　電極負(fù)責(zé)探測(cè)電容變化，其設(shè)計(jì)質(zhì)量很大程序上決定了系統(tǒng)的整體性能。電極本質(zhì)上就是一塊平面導(dǎo)體，可以是FPC上的一塊銅皮，也可以是電容觸摸屏上的一塊ITO薄膜。

　　圖 2給出的ITO薄膜電極的設(shè)計(jì)示例。電極的尺寸直接影響接近感應(yīng)的探測(cè)距離。在其他設(shè)計(jì)不變時(shí)，探測(cè)距離隨電極尺寸的增大而增大。電極在外形上要盡量圓滑，避免出現(xiàn)直角或者銳角，而且電極要盡量完整。在手機(jī)應(yīng)用中，電極通常采用矩形來(lái)最大化感應(yīng)面積，此時(shí)需要注意圓弧化電極的拐角。電極應(yīng)該放在FPC或者ITO薄膜貼近觸摸屏的一側(cè)，而且背面的另一側(cè)通常需要騰空。電極背面對(duì)應(yīng)的手機(jī)前殼區(qū)域應(yīng)當(dāng)避免有大面積的金屬，否則會(huì)影響探測(cè)距離。電極周邊需要鋪設(shè)地線(xiàn)來(lái)增強(qiáng)電容基準(zhǔn)，屏蔽噪聲，并且提高感應(yīng)方向的直線(xiàn)性。電極和地線(xiàn)的間距建議為0.5mm到1mm， 地線(xiàn)的寬度根據(jù)具體情況而定，建議不小于1mm。電極到芯片的引線(xiàn)應(yīng)該盡量短且細(xì)，以減少寄生電容和耦合噪聲。

　　圖2 ITO薄膜電極設(shè)計(jì)圖

　　影響系統(tǒng)性能的另一個(gè)主要因素是控制器。我們選用了賽普拉斯（Cypress）公司具有全新Quitezone技術(shù)的可編程CapSense控制器 CY8C20055。 Quitezone技術(shù)提供了無(wú)與倫比的抗輻射和傳導(dǎo)噪聲的能力，并且具有超低功耗，很適合在手機(jī)等移動(dòng)終端中使用。該技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了業(yè)界最佳的信噪比 （SNR），在高噪聲的環(huán)境中也可以通過(guò)Cypress已獲專(zhuān)利的CapSense Sigma-Delta （CSD） Plus算法實(shí)現(xiàn)低至0.1pF的電容變化檢測(cè)，非常適合應(yīng)用于接近感應(yīng)。另外，CY8C20055采用SmartSense自動(dòng)調(diào)教技術(shù)，可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償運(yùn)行時(shí)的環(huán)境變化，從而保證性能的穩(wěn)定性和通道之間的一致性。