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本篇文章是在讲宽频CMOS开关的文章
包括定义、与传统类比CMOS开关的比较、设计的技术应用，到应用的领域等等都包含在内。
问：什么是电容传感器？
答：当某物体或是某人接近或者碰触到传感器时，电容传感器会侦测到电容值的变化。此项技术已经在业界的应用领域上使用多年，它可以用来量测液体位准、湿度、以及物质成分。
一个将会受到广泛使用的较新应用领域，是使用在人机接口上。机械式的按钮、开关、以及滚轮(jog wheel)等装置长期以来一直被当成使用者与机器之间的接口。然而由于它们的许多缺点，接口设计者已经逐渐开始寻找更为可靠的解决方案。电容传感器可以被当成按钮一样使用，但是它们同时还具有更多用途的功能，例如128阶的卷动轴(scroll bar)。
图１:感测电容值
ADI目前已经有专门针对人机接口应用领域而设计的电容感测用途芯片产品。举例来说，AD7142以及AD7143分别可以对高达14个与8个电容传感器予以触发及回应。他们提供了电容传感器的触发，感测因使用者的接近所造成的电容变化，并提供数字输出。
问：电容感测是如何运作的？
答：一个基本的传感器包括了一个接收器与一个发射器，其分别都具有在印刷电路板(PCB)层上成形的金属走线。如图１中所示，AD714x有一个连接到传感器内发射器走在线的内建触发源。在接收器与发射器走线之间会形成一个电场。大部分的电场都会集中在传感器PCB的两个板层之间。然而，会有一个边缘(fringe)电场由发射器产生并延伸至PCB外面，然后再回返至接收器上而终止。接收器上的电场强度是利用内建的积分三角（sigma-delta）电容数字转换器来加以量测。当人们的手进入到边缘电场内时，电子环境将会改变，导致一部份的电场会被分流到地线而非回返至接收器终止。此变化所造成的电容降低─大小范围会在毫微微法拉（femtofarad）为单位的规模，不同于一般计算电场时所采用的微微法拉（picofarad）规模─会被转换器侦测到。
一般来说，电容感测的解决方案包含了3个部分，而这3个部分在ADI都有提供。
● 驱动IC－提供了触发功能、电容值数字转换器、以及补偿电路，以确保在所有环境中都能有正确的结果。
● 传感器－具有特定样式走线的PCB，像是按钮、卷动轴、滚轮、或是某些组合等。其走线材质可以是铜、碳、或是银，而PCB材质则可使用FR4、flex、PET、或是ITO。
● 主微控制器上执行的软件－用以执行串联接口以及组件设定、还有中断服务程序。对于像是卷动棒与滚轮之类的高分辨率传感器而言，其主微控制器会执行一个软件运算法，以达到高分辨率的输出。按钮则不需要软件。
问：电容感测的优点为何？
答：电容传感器比机械式传感器具有更好的可靠度─关于此点有为数不少的理由。因为没有会移动的零件，所以使用包覆材料。举例来说，像是MP3播放器的塑料外壳。加以保护的传感器不会有磨损与破裂的情况。人体绝不会直接接触到传感器，所以可以将污物与溢出物封锁在外。
这使得电容传感器特别适合需要做经常性清洁的组件，因为传感器不会被粗糙而具有磨损性的药剂伤害到，同时对于遭到意外溢出物（像是咖啡）泼洒的机会很高且不可忽视的掌上型设备而言更具有适用性。
图２:包含三个部分的电容感测解决方案。
问：告诉我更多关于AD714x IC如何运作的数据。
答：这些电容值数字转换器是针对人机界面应用领域上的电容感测而设计的，其组件的核心是一个16位sigma-delta电容对数字信号的转换器（CDC），用以将电容输入信号（使用一组交换数组做为路由）转换成数字化数值，转换后的结果则会储存在内建的缓存器（register）中。内建的触发源是一个 250-kHz 的方波（square wave）。
图３:AD7142的方块图
主微控制器会透过串联接口来读取结果，具有SPI或是I2C兼容等两种接口选择的AD7142，共有14个电容输入接脚。至于具有 I2C接口的AD7143，则有8个电容输入接脚。其串联接口搭配上一中断输出信号，可以让组件轻易地连接上任何系统中的主微控制器。
这些组件均能连接高达14个外部电容传感器，并可以安排为按钮、滚动棒、滚轮、或是不同型态传感器的组合。外部传感器包含了位于２层或４层PCB上的电极，以便与IC直接连结。该组件可以藉由对内建缓存器的编程写入，而设定成与任何的输入传感器组相连结。此外，也可以透过对缓存器的编程写入，以便控制像是对于每个外部传感器进行平均或抵销调整之类的特性。内建的序列发生器则可控制设定每个电容输入要如何来选读(polled)。
AD714x也包含了内建的数字逻辑以及528字符(words)的随机存取内存（RAM），以作为环境补偿之用。湿度、温度、以及其它的环境因素都可以影响电容侦测器的运作，对此，该组件会在使用者不会感觉到的情况下，持续地执行校正动作以便对这些影响进行补偿，以随时保持无错误的结果。
AD714x的其中一个关键特性是灵敏度控制，它可以对每一个传感器赋予不同的灵敏度设定，以便控制使用者在触发传感器时所须施加的接触强弱度。这些用来作为触发临界值，以决定传感器何时会启动的个别设定，在考虑不同尺寸的传感器运作时是极为重要的。
举例来说，在某个应用设备上同时使用了一个较大直径10mm的按钮以及较小直径5mm的按钮。使用者希望以相同的接触压力同时触动两者，但是由于电容是与传感器面积相关的，所以较小的传感器需要强度较高的接触才能被触发。但终端使用者是不应该为了获得相同的效果而必须较用力的按下较小按钮的，因此能够对每个传感器的灵敏度予以个别设定，恰可以解决这个问题。
问：环境因素要如何考虑进去？
答：AD714x会持续地从传感器量测到电容的位准，当传感器没有在动作时，其所测得之电容值会被储存起来当作环境值（ambient value）。而当一个使用者接近或接触到电容传感器时，电容的量测值将会降低或是升高。临界电容位准会储存在内建的寄存器中。当所测得之电容值超过了上限或是下限临界值，传感器就会被认定为已经启动－如图４所示，此时一个中断输出会被宣告启始。
图４:传感器的触发
图４中所示为一个环境电容值不会改变的理想状况。但在现实中，环境电容会随着温度与湿度而产生持续且无法预期的改变。假如环境电容值有充足的改变量，那么它将可能会影响到传感器的启动。在图５中，环境电容值提高，传感器１仍会正确地启动，但是当使用者尝试启动传感器２时，就会发生错误。由于环境电容值已经提高了，所以从传感器２所测得的电容变化就无法大到足以将值拉到低于下限临界值。现在无论使用者做任何事情，传感器２都无法启动，这是因为它的电容值无法降到低于此环境中的下限临界值。更糟的可能情况是环境电容水平持续地增加到超过上限临界值。在这种状况下，即使没有经过使用者的触发，传感器１也将会转为并且维持在启动状态～也就是说传感器将会“困住”，直到环境电容值下降为止。
图５:处于环境电容改变下的传感器启动
内建的逻辑电路会对环境电容位准改变所造成的影响加以处理。如图６所示，临界值位准并非恒常不变的；它们会追踪环境电容位准的任何改变，与环境电容位准保持一个固定的距离，以确保由使用者触发所产生的电容变化总能足够超越临界值位准。临界值位准会由内建的逻辑电路来进行自动调适，并且储存于内建的RAM中，因此不需要来自于使用者或是主处理器的输入。
图６:具有自动调适临界值的传感器启动
问：电容传感器要如何应用？
答：如同前文所提到的，传感器的走线可以是任何尺寸、任何形式、以及任意数量的。按钮、滚轮、卷动轴、游戏把手、以及触控板的型态都可以走线方式在传感器PCB上进行布局。图７所示为电容感测布局的一种选择作法例。
设计工程师有许多可以用来完成使用接口的选项，范围从只是将机械按钮换成电容按钮传感器，到完全不使用按钮，而改以具有八个输出位置的游戏把手，或是能够提供128个输出位置的滚轮来代替。
图７:电容传感器的选择
单一传感器组件所能完成的传感器数量，必须视所需传感器的型态而定。AD7142具有14个电容输入接脚以及12个转换通道。AD7143有８个电容输入接脚以及８个转换通道。下表中所示为每一种传感器型态所需要的输入接脚以及转换阶段数量。可以采用任意数量的传感器加以组合，以最多不能超过可使用的输入以及通道数量为限。
在所有相连的传感器上，会采用依序循环（round-robin）的方式依序进行量测。所有的传感器可以在36ms内完成量测，因此几乎就是同时对每个传感器的状态进行侦测～除非有一极快速的使用者能够在40ms内执行一个触发或是关闭传感器的动作。
问：你们能够提供什么样的设计协助给第一次使用的人？
答：ADI有许多可以提供给电容感测设计工程师使用的资源。在设计程序上，第一步是决定在应用装置上需要何种型态的传感器。考虑一下，使用者会需要对长串行表，像是手机上的联络人或是MP3播放器中的歌曲做快速的扫描吗？假如有此需要，那就请考虑使用卷动轴或是滚轮，可以让使用者快速而有效率地扫描整个清单。此外，使用者需要在屏幕上控制光标吗？对于这类的应用设备来说，具有X-Y轴的游戏把手将会是个很适合的选择。一旦所需要的传感器型态、数量以及尺寸决定下来了，接着传感器的PCB设计就可以展开了。
作为电容感测设计资源的一部份，Mentor Graphics PADs的布局数据库可以在在线取得。在这个数据库中，提供了许多不同型态以及尺寸传感器的个别组件，可供直接拖放至PCB布局中。该数据库也可以在Touch Controller System Block Diagram的互动组件中取得。此外，我们还提供了应用要点文件AN-854，内容叙述了如何使用传感器数据库来快速的将所要制作的传感器布局完成的细节、提示、与诀窍。
在设计PCB的时候，将AD7142或是AD7143与传感器放在同一块电路板上，以便将因为连接器移动与电容变化所导致的系统错误，其机会降至最低。举例来说，其它的组件、LEDs、连接器以及其它的ICs，可以跟电容传感器放在同一块电路板上，但是传感器PCB则必须黏贴到包覆材料上，以避免在传感器上产生气隙，因此在安排PCB上其它组件的位置时，这点必须考虑进去。
对于需要避免RF噪声的应用装置，可以使用RC滤波器来将任何对于传感器的干扰予以最小化。在传感器的周围使用接地面（ground plane）也可以将任何的干扰降低到最小。
PCB可以采用两层板或是4层板。如果在传感器的有效触动区域之外，已经没有足够的空间能够提供IC与传感器之间做布线时，那就必须使用四层板的设计；但是假若有足够的布线空间，则使用两层板的设计即可。
传感器走线以及电容输入接脚之间所容许的最大距离是10cm，但是当一个传感器与接脚在一个方向上的容许距离是10cm，同时在另一个方向上的传感器与接脚的距离也可有10cm，因而传感器之间的容许距离可以达到20cm。
问：我的传感器PCB已经就绪了，接下来呢？
答：要对电容进行模拟是众所周知的困难，因此必须针对每个应用设备上传感器的响应行为加以特性定义，以确保AD7142和AD7143已经针对该应用设备做了最适合的设定。
这个特性定义的过程在每一个应用设备上只需进行一次，所得到此设定值随后即可依样画葫芦的被套用在每个单独的产品上。
传感器必须在应用设备上来进行特性定义，也就是说，任何的包覆材料都必须要放置在传感器的顶上，而任何其它可能会对传感器效能产生影响的的PCB或是组件，都必须放置在传感器的四周围。
我们必须对每个转换通道做如下的设定：
● 从组件的CIN输入接脚到转换器的内部连结。这可以确保每个连接到转换器的传感器使用一个转换通道。
● 传感器的偏移值，用来对CBULK做偏移用。这是介于发射器与接收器电极之间，被限制在PCB范围内的电场所相对应的电容值。当传感器启动时，这个值不会改变，取而代之的是对量测边缘电容值提供一个固定的偏移值。
● 上限与下限偏移缓存器的初始值。这些数值会被逻辑电路用来决定每个传感器的启动临界值。
要执行特性定义的最简单方法就是将传感器PCB连结到ADI所供应的AD7142／AD7143评估电路板上。包含在评估电路板套件中的微控制器以及软件，可以用来特性定义传感器的响应行为并储存设定值。
问：我可以期望得到什么样的响应？
答：从传感器所产生的实际回应，是在传感器从未启动状态变成启动状态时，依据转换器的输出变化加以定义的。这个变化将取决于传感器的面积而定-传感器面积越大，其启动时的变化就越大。传感器的响应也会依包覆材料的厚度而定，假如包覆材料很厚（４ms或是更厚）的话，传感器的响应将会变得很小。其原因是电场无法穿透极厚的包覆材料，因此使用者将无法把足够的电场分流至地线来产生大的回应。图８所示为一个由按钮传感器所产生的典型传感器回应。在这个例子中所显示传感器已启动与未启动间的变化，大约为250 LSBs。
图８:由按钮传感器所产生的典型回应
问：你所提到的软件是？
答：介于主要处理器与AD7142／AD7143之间的交互作用为中断驱动（interrupt-driven）的型态。主处理器具备的是SPI或I2C的串联接口。当传感器受到接触之后，AD7142／AD7143将会对主处理器进行中断，此时主处理器会从内建的缓存器中回读数据。假如传感器是按钮型态，或者其它简单的开／关型态的传感器，那么主处理器就只会从内建的状态缓存器中回读数据；一个启动的按钮会使状态缓存器中的一个位被设定。然而，假如传感器具有高分辨率输出的能力，那么就必须在主处理器的中断例程里执行一个软件算法，以便处理AD7142／AD7143的数据。
程序代码可以免费或是免版权费提供给有跟ADI签订授权同意书的客户。以卷动轴来说，程序代码通常会占用500个字节的数据存储器以及8k 字节的程序代码内存。就滚轮而言，程序代码通常会占用600个字节的数据存储器以及10k 字节的程序代码内存。
ADI提供了以C语言编写的驱动程序样品，可以透过SPI-以及I2C-兼容接口来做基本的设定、按钮型传感器、及8路开关等。用以完成卷动轴以及滚轮的驱动程序样品，可以在签订软件授权同意书之后才能取得。
问：对于我的最终产品组装方面的建议？
答：在感测PCB以及包覆材料或是产品外壳之间不可以有气隙存在，因为只要有一个气隙，就会减少一定量延展到塑料壳之外的电场，相对的降低了传感器的回应。此外，塑料壳或是其它包覆材料可能会在接触时产生弯曲的现象，导致使用者与一可变的电场发生交互作用，进而产生一个非线性的传感器响应。因此，传感器PCB应该要与包覆材料黏合在一起，以避免任何气隙的形成。
此外，传感器的周围也不可以有会浮动的金属。“禁入”（Keep Out）距离必须要有５cm。如果有金属与传感器的距离低于５cm，那就必须接地处理，但是绝对不可以有金属与传感器的距离低于０.２mm。
最后，包覆传感器触动区域的塑料壳，其厚度大约需要２mm厚。较大的传感器面积应该要使用较厚的塑料壳；高达４mm的塑料壳厚度都能够支持。
结论
在人机界面的应用上，电容传感器是一项新崛起的技术，并且很快的在广泛而不同的产品与组件上成为受到欢迎的技术。电容传感器可使得各种可携式与消费性产品具有创新而且易于使用的接口。它们易于设计，使用标准的PCB生产技术，并且比机械式开关更加的可靠。它们让业界中的设计工程师了解到，在提供可以符合设计需要的高效能接口上，电容传感器是值得信赖的，因而能够有更多的自由以专注于设计风格上。
设计工程师可以从ADI的IC技术与产品系列中获得不少帮助，加上可取得的专业技术以及硬件和软件工具，可让电容传感器的套用设计尽可能的更简单更快速。
参考数据:自2006年10月有效
包括定义、与传统类比CMOS开关的比较、设计的技术应用，到应用的领域等等都包含在内。
问：什么是电容传感器？
答：当某物体或是某人接近或者碰触到传感器时，电容传感器会侦测到电容值的变化。此项技术已经在业界的应用领域上使用多年，它可以用来量测液体位准、湿度、以及物质成分。
一个将会受到广泛使用的较新应用领域，是使用在人机接口上。机械式的按钮、开关、以及滚轮(jog wheel)等装置长期以来一直被当成使用者与机器之间的接口。然而由于它们的许多缺点，接口设计者已经逐渐开始寻找更为可靠的解决方案。电容传感器可以被当成按钮一样使用，但是它们同时还具有更多用途的功能，例如128阶的卷动轴(scroll bar)。
图１:感测电容值
ADI目前已经有专门针对人机接口应用领域而设计的电容感测用途芯片产品。举例来说，AD7142以及AD7143分别可以对高达14个与8个电容传感器予以触发及回应。他们提供了电容传感器的触发，感测因使用者的接近所造成的电容变化，并提供数字输出。
问：电容感测是如何运作的？
答：一个基本的传感器包括了一个接收器与一个发射器，其分别都具有在印刷电路板(PCB)层上成形的金属走线。如图１中所示，AD714x有一个连接到传感器内发射器走在线的内建触发源。在接收器与发射器走线之间会形成一个电场。大部分的电场都会集中在传感器PCB的两个板层之间。然而，会有一个边缘(fringe)电场由发射器产生并延伸至PCB外面，然后再回返至接收器上而终止。接收器上的电场强度是利用内建的积分三角（sigma-delta）电容数字转换器来加以量测。当人们的手进入到边缘电场内时，电子环境将会改变，导致一部份的电场会被分流到地线而非回返至接收器终止。此变化所造成的电容降低─大小范围会在毫微微法拉（femtofarad）为单位的规模，不同于一般计算电场时所采用的微微法拉（picofarad）规模─会被转换器侦测到。
一般来说，电容感测的解决方案包含了3个部分，而这3个部分在ADI都有提供。
● 驱动IC－提供了触发功能、电容值数字转换器、以及补偿电路，以确保在所有环境中都能有正确的结果。
● 传感器－具有特定样式走线的PCB，像是按钮、卷动轴、滚轮、或是某些组合等。其走线材质可以是铜、碳、或是银，而PCB材质则可使用FR4、flex、PET、或是ITO。
● 主微控制器上执行的软件－用以执行串联接口以及组件设定、还有中断服务程序。对于像是卷动棒与滚轮之类的高分辨率传感器而言，其主微控制器会执行一个软件运算法，以达到高分辨率的输出。按钮则不需要软件。
问：电容感测的优点为何？
答：电容传感器比机械式传感器具有更好的可靠度─关于此点有为数不少的理由。因为没有会移动的零件，所以使用包覆材料。举例来说，像是MP3播放器的塑料外壳。加以保护的传感器不会有磨损与破裂的情况。人体绝不会直接接触到传感器，所以可以将污物与溢出物封锁在外。
这使得电容传感器特别适合需要做经常性清洁的组件，因为传感器不会被粗糙而具有磨损性的药剂伤害到，同时对于遭到意外溢出物（像是咖啡）泼洒的机会很高且不可忽视的掌上型设备而言更具有适用性。
图２:包含三个部分的电容感测解决方案。
问：告诉我更多关于AD714x IC如何运作的数据。
答：这些电容值数字转换器是针对人机界面应用领域上的电容感测而设计的，其组件的核心是一个16位sigma-delta电容对数字信号的转换器（CDC），用以将电容输入信号（使用一组交换数组做为路由）转换成数字化数值，转换后的结果则会储存在内建的缓存器（register）中。内建的触发源是一个 250-kHz 的方波（square wave）。
图３:AD7142的方块图
主微控制器会透过串联接口来读取结果，具有SPI或是I2C兼容等两种接口选择的AD7142，共有14个电容输入接脚。至于具有 I2C接口的AD7143，则有8个电容输入接脚。其串联接口搭配上一中断输出信号，可以让组件轻易地连接上任何系统中的主微控制器。
这些组件均能连接高达14个外部电容传感器，并可以安排为按钮、滚动棒、滚轮、或是不同型态传感器的组合。外部传感器包含了位于２层或４层PCB上的电极，以便与IC直接连结。该组件可以藉由对内建缓存器的编程写入，而设定成与任何的输入传感器组相连结。此外，也可以透过对缓存器的编程写入，以便控制像是对于每个外部传感器进行平均或抵销调整之类的特性。内建的序列发生器则可控制设定每个电容输入要如何来选读(polled)。
AD714x也包含了内建的数字逻辑以及528字符(words)的随机存取内存（RAM），以作为环境补偿之用。湿度、温度、以及其它的环境因素都可以影响电容侦测器的运作，对此，该组件会在使用者不会感觉到的情况下，持续地执行校正动作以便对这些影响进行补偿，以随时保持无错误的结果。
AD714x的其中一个关键特性是灵敏度控制，它可以对每一个传感器赋予不同的灵敏度设定，以便控制使用者在触发传感器时所须施加的接触强弱度。这些用来作为触发临界值，以决定传感器何时会启动的个别设定，在考虑不同尺寸的传感器运作时是极为重要的。
举例来说，在某个应用设备上同时使用了一个较大直径10mm的按钮以及较小直径5mm的按钮。使用者希望以相同的接触压力同时触动两者，但是由于电容是与传感器面积相关的，所以较小的传感器需要强度较高的接触才能被触发。但终端使用者是不应该为了获得相同的效果而必须较用力的按下较小按钮的，因此能够对每个传感器的灵敏度予以个别设定，恰可以解决这个问题。
问：环境因素要如何考虑进去？
答：AD714x会持续地从传感器量测到电容的位准，当传感器没有在动作时，其所测得之电容值会被储存起来当作环境值（ambient value）。而当一个使用者接近或接触到电容传感器时，电容的量测值将会降低或是升高。临界电容位准会储存在内建的寄存器中。当所测得之电容值超过了上限或是下限临界值，传感器就会被认定为已经启动－如图４所示，此时一个中断输出会被宣告启始。
图４:传感器的触发
图４中所示为一个环境电容值不会改变的理想状况。但在现实中，环境电容会随着温度与湿度而产生持续且无法预期的改变。假如环境电容值有充足的改变量，那么它将可能会影响到传感器的启动。在图５中，环境电容值提高，传感器１仍会正确地启动，但是当使用者尝试启动传感器２时，就会发生错误。由于环境电容值已经提高了，所以从传感器２所测得的电容变化就无法大到足以将值拉到低于下限临界值。现在无论使用者做任何事情，传感器２都无法启动，这是因为它的电容值无法降到低于此环境中的下限临界值。更糟的可能情况是环境电容水平持续地增加到超过上限临界值。在这种状况下，即使没有经过使用者的触发，传感器１也将会转为并且维持在启动状态～也就是说传感器将会“困住”，直到环境电容值下降为止。
图５:处于环境电容改变下的传感器启动
内建的逻辑电路会对环境电容位准改变所造成的影响加以处理。如图６所示，临界值位准并非恒常不变的；它们会追踪环境电容位准的任何改变，与环境电容位准保持一个固定的距离，以确保由使用者触发所产生的电容变化总能足够超越临界值位准。临界值位准会由内建的逻辑电路来进行自动调适，并且储存于内建的RAM中，因此不需要来自于使用者或是主处理器的输入。
图６:具有自动调适临界值的传感器启动
问：电容传感器要如何应用？
答：如同前文所提到的，传感器的走线可以是任何尺寸、任何形式、以及任意数量的。按钮、滚轮、卷动轴、游戏把手、以及触控板的型态都可以走线方式在传感器PCB上进行布局。图７所示为电容感测布局的一种选择作法例。
设计工程师有许多可以用来完成使用接口的选项，范围从只是将机械按钮换成电容按钮传感器，到完全不使用按钮，而改以具有八个输出位置的游戏把手，或是能够提供128个输出位置的滚轮来代替。
图７:电容传感器的选择
单一传感器组件所能完成的传感器数量，必须视所需传感器的型态而定。AD7142具有14个电容输入接脚以及12个转换通道。AD7143有８个电容输入接脚以及８个转换通道。下表中所示为每一种传感器型态所需要的输入接脚以及转换阶段数量。可以采用任意数量的传感器加以组合，以最多不能超过可使用的输入以及通道数量为限。
在所有相连的传感器上，会采用依序循环（round-robin）的方式依序进行量测。所有的传感器可以在36ms内完成量测，因此几乎就是同时对每个传感器的状态进行侦测～除非有一极快速的使用者能够在40ms内执行一个触发或是关闭传感器的动作。
问：你们能够提供什么样的设计协助给第一次使用的人？
答：ADI有许多可以提供给电容感测设计工程师使用的资源。在设计程序上，第一步是决定在应用装置上需要何种型态的传感器。考虑一下，使用者会需要对长串行表，像是手机上的联络人或是MP3播放器中的歌曲做快速的扫描吗？假如有此需要，那就请考虑使用卷动轴或是滚轮，可以让使用者快速而有效率地扫描整个清单。此外，使用者需要在屏幕上控制光标吗？对于这类的应用设备来说，具有X-Y轴的游戏把手将会是个很适合的选择。一旦所需要的传感器型态、数量以及尺寸决定下来了，接着传感器的PCB设计就可以展开了。
作为电容感测设计资源的一部份，Mentor Graphics PADs的布局数据库可以在在线取得。在这个数据库中，提供了许多不同型态以及尺寸传感器的个别组件，可供直接拖放至PCB布局中。该数据库也可以在Touch Controller System Block Diagram的互动组件中取得。此外，我们还提供了应用要点文件AN-854，内容叙述了如何使用传感器数据库来快速的将所要制作的传感器布局完成的细节、提示、与诀窍。
在设计PCB的时候，将AD7142或是AD7143与传感器放在同一块电路板上，以便将因为连接器移动与电容变化所导致的系统错误，其机会降至最低。举例来说，其它的组件、LEDs、连接器以及其它的ICs，可以跟电容传感器放在同一块电路板上，但是传感器PCB则必须黏贴到包覆材料上，以避免在传感器上产生气隙，因此在安排PCB上其它组件的位置时，这点必须考虑进去。
对于需要避免RF噪声的应用装置，可以使用RC滤波器来将任何对于传感器的干扰予以最小化。在传感器的周围使用接地面（ground plane）也可以将任何的干扰降低到最小。
PCB可以采用两层板或是4层板。如果在传感器的有效触动区域之外，已经没有足够的空间能够提供IC与传感器之间做布线时，那就必须使用四层板的设计；但是假若有足够的布线空间，则使用两层板的设计即可。
传感器走线以及电容输入接脚之间所容许的最大距离是10cm，但是当一个传感器与接脚在一个方向上的容许距离是10cm，同时在另一个方向上的传感器与接脚的距离也可有10cm，因而传感器之间的容许距离可以达到20cm。
问：我的传感器PCB已经就绪了，接下来呢？
答：要对电容进行模拟是众所周知的困难，因此必须针对每个应用设备上传感器的响应行为加以特性定义，以确保AD7142和AD7143已经针对该应用设备做了最适合的设定。
这个特性定义的过程在每一个应用设备上只需进行一次，所得到此设定值随后即可依样画葫芦的被套用在每个单独的产品上。
传感器必须在应用设备上来进行特性定义，也就是说，任何的包覆材料都必须要放置在传感器的顶上，而任何其它可能会对传感器效能产生影响的的PCB或是组件，都必须放置在传感器的四周围。
我们必须对每个转换通道做如下的设定：
● 从组件的CIN输入接脚到转换器的内部连结。这可以确保每个连接到转换器的传感器使用一个转换通道。
● 传感器的偏移值，用来对CBULK做偏移用。这是介于发射器与接收器电极之间，被限制在PCB范围内的电场所相对应的电容值。当传感器启动时，这个值不会改变，取而代之的是对量测边缘电容值提供一个固定的偏移值。
● 上限与下限偏移缓存器的初始值。这些数值会被逻辑电路用来决定每个传感器的启动临界值。
要执行特性定义的最简单方法就是将传感器PCB连结到ADI所供应的AD7142／AD7143评估电路板上。包含在评估电路板套件中的微控制器以及软件，可以用来特性定义传感器的响应行为并储存设定值。
问：我可以期望得到什么样的响应？
答：从传感器所产生的实际回应，是在传感器从未启动状态变成启动状态时，依据转换器的输出变化加以定义的。这个变化将取决于传感器的面积而定-传感器面积越大，其启动时的变化就越大。传感器的响应也会依包覆材料的厚度而定，假如包覆材料很厚（４ms或是更厚）的话，传感器的响应将会变得很小。其原因是电场无法穿透极厚的包覆材料，因此使用者将无法把足够的电场分流至地线来产生大的回应。图８所示为一个由按钮传感器所产生的典型传感器回应。在这个例子中所显示传感器已启动与未启动间的变化，大约为250 LSBs。
图８:由按钮传感器所产生的典型回应
问：你所提到的软件是？
答：介于主要处理器与AD7142／AD7143之间的交互作用为中断驱动（interrupt-driven）的型态。主处理器具备的是SPI或I2C的串联接口。当传感器受到接触之后，AD7142／AD7143将会对主处理器进行中断，此时主处理器会从内建的缓存器中回读数据。假如传感器是按钮型态，或者其它简单的开／关型态的传感器，那么主处理器就只会从内建的状态缓存器中回读数据；一个启动的按钮会使状态缓存器中的一个位被设定。然而，假如传感器具有高分辨率输出的能力，那么就必须在主处理器的中断例程里执行一个软件算法，以便处理AD7142／AD7143的数据。
程序代码可以免费或是免版权费提供给有跟ADI签订授权同意书的客户。以卷动轴来说，程序代码通常会占用500个字节的数据存储器以及8k 字节的程序代码内存。就滚轮而言，程序代码通常会占用600个字节的数据存储器以及10k 字节的程序代码内存。
ADI提供了以C语言编写的驱动程序样品，可以透过SPI-以及I2C-兼容接口来做基本的设定、按钮型传感器、及8路开关等。用以完成卷动轴以及滚轮的驱动程序样品，可以在签订软件授权同意书之后才能取得。
问：对于我的最终产品组装方面的建议？
答：在感测PCB以及包覆材料或是产品外壳之间不可以有气隙存在，因为只要有一个气隙，就会减少一定量延展到塑料壳之外的电场，相对的降低了传感器的回应。此外，塑料壳或是其它包覆材料可能会在接触时产生弯曲的现象，导致使用者与一可变的电场发生交互作用，进而产生一个非线性的传感器响应。因此，传感器PCB应该要与包覆材料黏合在一起，以避免任何气隙的形成。
此外，传感器的周围也不可以有会浮动的金属。“禁入”（Keep Out）距离必须要有５cm。如果有金属与传感器的距离低于５cm，那就必须接地处理，但是绝对不可以有金属与传感器的距离低于０.２mm。
最后，包覆传感器触动区域的塑料壳，其厚度大约需要２mm厚。较大的传感器面积应该要使用较厚的塑料壳；高达４mm的塑料壳厚度都能够支持。
结论
在人机界面的应用上，电容传感器是一项新崛起的技术，并且很快的在广泛而不同的产品与组件上成为受到欢迎的技术。电容传感器可使得各种可携式与消费性产品具有创新而且易于使用的接口。它们易于设计，使用标准的PCB生产技术，并且比机械式开关更加的可靠。它们让业界中的设计工程师了解到，在提供可以符合设计需要的高效能接口上，电容传感器是值得信赖的，因而能够有更多的自由以专注于设计风格上。
设计工程师可以从ADI的IC技术与产品系列中获得不少帮助，加上可取得的专业技术以及硬件和软件工具，可让电容传感器的套用设计尽可能的更简单更快速。
参考数据:自2006年10月有效