你在传感器体系中是否遇到过电容测量值的动摇呢？关于这些测量值的动摇有几种解说，可是最常见的底子原因是外部寄生电容搅扰。这种搅扰，比如说不经意间将手靠的太近或许周围区域中的电磁搅扰 （EMI），需求引起咱们的留意，并在体系规划时处理这些问题，其原因在于这些搅扰会大大地下降体系可靠性和灵敏度。走运的是，有几种办法能够协助缓解这些搅扰要素，这样它们就不会影响到电容测量值的读数了；其间一个办法便是有源屏蔽。FDC1004的最大特色便是有能够下降搅扰并协助会集电容传感器的感测区域。
幻想一下有一条导线被衔接至FDC1004通道输入中的一个。当你的手接近这条导线而且即将接触到它时，手与导线上的信号就形成了一个闭合回路，此刻人体起到了接地源的效果。假如你的手不是既定方针，那么就被视为寄生电容。处理方案是设置包裹在导线外的有源屏蔽。屏蔽驱动器是在同一电压电位，即相同波形上驱动为传感器输入的有源信号输出，所以没有电位差，因此在屏蔽和传感器输入之间就没有电容。任何外部搅扰将把具有最小交互效果的屏蔽信号与传感器信号耦合在一同。图1显现的便是屏蔽传感器到FDC1004的信号线路的做法是怎么削减任何搅扰源对电容测量值的影响程度的。
图1：有屏蔽与无屏蔽时的比较
在电容感测运用运用屏蔽有以下几个长处：
1、它将感测区域指向并会集在特定区域。
2、它减小并消除寄生电容和搅扰源。
3、它消除了接地层上的温度改变效应。
屏蔽的指向性
在没有屏蔽时，传感器即CH检测的是传感器上方和下方的物体。依据运用的不同，一同检测上方和下方的物体是不合适的，还会过错地表明与方针相关的电容测量值。经过在CH和GND电极下方放置一个屏蔽传感器，下方的场线从底子上被阻断了；只要顶部的场线具有一个已确认的途径。图2中显现的示例有少许简化，而且不包括边际效应。
图2：CH和GND之间的电场线
寄生电容和搅扰源
杰出的体系级规划原理要求接地层能够协助削减噪声并添加信号完整性。关于电容感测运用来说，由于接地层即便不是既定的感测区域时，也会发生一个针对电场线的端接源，所以接地层会发生负面影响。假如印刷电路板 （PCB） 依照图3中类似的方法进行堆叠，将会呈现边际效应，而且会导致测量值内包括从传感器到接地层之间的电容途径上的值。经过运用传感器与接地层之间的屏蔽，能够显著地削减这个高值接地寄生电容。
在抱负状况下，此屏蔽将消除接地层的悉数影响；可是由于边际效应，测量值中依然会有一个较小的寄生接地电容值。屏蔽尺度有必要远远大于传感器和接地层的尺度，这样的话，边际上的场线会比整体电容测量值弱许多。
图3：在有屏蔽和无屏蔽时的接地层效应
接地层上的温度效应
除了将初始寄生电容偏移引进到测量值中，温度也是导致寄生接地层电容发生改变的要素。这一现象能够当作一个随时刻发生改变的偏移。这些温度形成的改变由接地层的胀大和缩短所导致。在传感器和接地层之间刺进一个屏蔽层有助于缓解寄生接地层电容对测量值的影响。
运用FDC1004时的典型完成方法
FDC1004具有驱动屏蔽驱动器引脚上400pF负载的才能。任何大于400pF的负载将会使屏蔽不能正常有效地发挥效果。输入通道与屏蔽之间的配对取决于作业形式。在单端形式中，由于两个屏蔽引脚在内部被短接在一同，CIN1到CIN4可与SHLD1或SHLD2配对。关于差分形式来说，表1列出了相位内的状况。
表1：针对差分形式的通道和屏蔽配对
例如，假如FDC1004被装备为CH1-CH4的方法，CH1将在相位内并与SHLD1配对，而CH4将在相位内并与SHLD2配对。
作者：David Wang，德州仪器
