作者： Shruti Hanumanthaiah，Subbarao Lanka
在消费、家用电器、轿车、工业等很多电子产品中，电容式接触按键正在快速代替传统的机械按键。尽管电容式按键具有优于机械按键的许多优势，可是体系规划工程师在创立电容式感应体系时需求权衡某些参数。其间包括信噪比（SNR）、呼应时刻和功耗。
由于电容式传感器简单遭到操控器内部及外部噪声的影响，因此SNR关于保证电容式感应体系的牢靠功用至关重要。本文重点将讨论别的两个参数。
呼应时刻能够代表电容式传感器呼应接触的速度。一般需求在功耗与呼应时刻之间做出权衡。咱们在本文中会讨论规划人员优化功耗过程中需求考虑的呼应时刻问题。
体系需求依据寄生电容、接触活络度等传感器特征在特定时刻（称为扫描时刻）内对电容式传感器进行扫描。扫描时刻是电容式感应操控器的功耗主因。功耗优化关于电池驱动的设备（手机以及包括心率监视器在内的可穿戴设备等）尤为重要。功耗优化能够选用多种办法，其间包括优化扫描时刻以及传感器扫描频率。咱们在本文中会介绍而且阐明比较突出的电容式感应体系功耗优化办法之一，其称为传感器共连（ganging）。
功耗优化
决议功耗的关键因素是传感器的扫描时刻和传感器的扫描频率。休眠电流值一般远远低于作业电流值。因此，在不运用电容式感应体系时，能够让电容式感应操控器进入休眠形式，以便下降均匀电流耗费。优化电容式感应体系电源时常常选用扫描-休眠-扫描-休眠的办法（参见图1）。此办法会扫描悉数传感器，然后使操控器进入低功率休眠形式。此为一个周期，随后不断重复此周期。一个扫描-休眠周期称为一个“改写间隔”。每个改写间隔都包括作业时刻与休眠时刻。“作业时刻”包括扫描时刻、传感器数据处理和后期传感器扫描活动，如：LED及蜂鸣器等操控反应机制。传感器扫描时刻占用了大部分的作业时刻。
图1 运用扫描-休眠-扫描-休眠的办法时的电流曲线
能够经过以下办法下降功耗：
a）缩短作业时刻，即缩短扫描时刻或后期传感器扫描的处理时刻
b）下降给定作业时刻的作业电流
c）延伸休眠时刻
传感器共连
传感器共连是一种经过削减电容式感应操控器作业时刻而下降操控器功耗的办法。跟着电容式传感器的数量添加，给定改写间隔的功耗会随之添加；假如改写间隔下降，则功耗进步。关于必定数量的传感器，下降功率就需求添加改写间隔。可是，这会影响传感器的呼应时刻。为了完成呼应时刻和功耗的杰出平衡，咱们能够把一切传感器结合在一起作为单个传感器进行扫描。这就称为传感器共连。传感器组可被视为单个传感器，而电容式感应算法会把共连的独立传感器作为单个传感器进行扫描。在检测并承认有接触操作时，则断开传感器并进行独自扫描。
在Cypress PSoC等器材中能够完成传感器共连，由于其间的独自传感器能够连接到大局模仿多路复用总线。在PSoC 4等混合信号器材中，能够选用一条内部模仿多路复用总线把多个传感器连接到固件内部的CapSense模块。本文结尾供给了包括模仿多路复用总线的参阅规划攻略，而且介绍怎么把电容式传感器连接到模仿多路复用总线。
图2 独自扫描传感器传感器相连之后再扫描
传感器共连用例
1）按键/滑块共连
在仅包括按键或滑块的使用中，在用户接触任何按键或滑块之前，咱们能够把一切按键或滑块共连，然后作为单个传感器进行扫描。为了取得杰出的体系呼应时刻，经过把活络度设置为超高值能够把共连的传感器作为挨近传感器进行调校。传感器的活络度表明传感器能够检测到的、由接触发生的最小电容改变。由于选用挨近感应，只需用户挨近设备，体系在用户接触实践功用按键之前就能够做出呼应，然后缩短体系的呼应时刻。
例如，在没有活动时能够封闭增强按键可见度的背光LED。当用户挨近设备时，挨近传感器能够勘探到挨近的手部并翻开背光LED，然后协助用户操作相应按键。不过，由于挨近传感器极端活络，因此其需求更长的扫描时刻，然后会添加功耗。为了进一步下降功率，能够把共连的传感器调校到更低的活络度，以便其可作为按键进行操作。这意味着共连的传感器仅勘探用户接触动作，而在用户接触后一切传感器悉数独自扫描。这种办法的体系呼应时刻比共连传感器作为挨近传感器进行调校的办法要长。
图3 有按键及滑块的PCB
2）挨近共连
当使用中包括多个挨近传感器时—如：手势辨认，一切挨近传感器能够共连在一起并作为单个挨近传感器进行扫描，以便在Z轴方向（从电路板来看）勘探人手的挨近。在勘探到手部之后，独自扫描一切挨近传感器，以勘探X和Y轴方向的手势。这种办法的别的一个优势是体系能够快速呼应人手挨近，由于在挨近传感器共连后能够进步挨近勘探间隔，因此与独自扫描挨近传感器比较，其能够在更远间隔内勘探人手。
图4：有多个挨近传感器的PCB
3）矩阵或接触板规划中的行/列共连
在包括矩阵按键或接触板的使用中，在用户接触矩阵按键或接触板之前，一切行或列能够共连在一起作为单个传感器进行扫描。并不需求一起共连行与列，原因是：
a）这样会进步共连传感器的寄生电容。寄生电容有必要不超越电容式感应操控器所支撑的上限。
b）接触板或矩阵的布局是仅共连行或列能够勘探整个传感器区域的接触。
4）混合传感器共连
咱们来看一个其间四个按键周围有一个挨近环路的使用实例。在本例中挨近传感器和按键能够共连在一起作为单个传感器进行扫描。这样的话挨近勘探规模能够超越独自扫描挨近传感器的状况。当电路板尺度有约束、因此无法进步挨近传感器大小时，能够选用此办法。
图5：有按键及挨近传感器的PCB
本文扼要介绍了针关于电容式感应操控器，怎么使用传感器共连办法优化电容式感应体系功耗的办法，一起还介绍了传感器共连的用例。
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