機(jī)械式開關(guān)是導(dǎo)通及關(guān)閉流過導(dǎo)體之電流的器件，用于各種常見的終端市場應(yīng)用，如消費(fèi)電子（電視機(jī)、機(jī)頂盒等） 、白家電（洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、微波爐等）、計(jì)算機(jī)外設(shè) （打印機(jī)、傳真機(jī)、顯示器等） 、汽車儀表等。以圖1中的廚房用攪拌機(jī)為例，控制面板上有8個(gè)按鍵，每個(gè)按鍵下面都配備黃圈所示的機(jī)械式開關(guān)。這些機(jī)械式開關(guān)附著在面板背面，在面板上按下按鍵即可控制機(jī)械式開關(guān)，啟用或關(guān)閉攪拌機(jī)各種功能或調(diào)節(jié)速度等。

　　圖1：在攪拌機(jī)等應(yīng)用中，傳統(tǒng)機(jī)械式簡單直接，但要求的數(shù)量相對(duì)較多。

　　對(duì)于電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員而言，過去機(jī)械式開關(guān)一直是他們的首選。因?yàn)闄C(jī)械式開關(guān)提供不少應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，如簡單、直接、成本低、使用方便，能為用戶提供真實(shí)的物理反應(yīng)，等等。但同時(shí)，機(jī)械式開關(guān)也存在諸多缺點(diǎn)，如磨損問題導(dǎo)致長期耐用性差，設(shè)計(jì)靈活性不高，容易受潮濕、水、油污或灰塵的影響，存在系統(tǒng)噪聲、反應(yīng)速度及僅適合低速工作等問題。有鑒于此，設(shè)計(jì)人員也在探尋其它的設(shè)計(jì)選擇，如觸摸傳感技術(shù)。

　　常見觸摸傳感技術(shù)概覽

　　實(shí)際上，觸摸傳感器已經(jīng)被廣泛使用很多年了。但直到近些年來，隨著觸摸技術(shù)在便攜設(shè)備顯示屏應(yīng)用的爆發(fā)性增長，這種技術(shù)越來越受關(guān)注，由此展開的技術(shù)開發(fā)及創(chuàng)新也越來越多。設(shè)計(jì)人員不僅爭相利用觸摸傳感技術(shù)來為手機(jī)、平板電腦乃至筆記本電腦用戶提供更加先進(jìn)、智能的用戶接口，也在越來越多地觸摸傳感技術(shù)用于數(shù)碼相框、數(shù)碼相機(jī)、游戲機(jī)、安防、汽車儀表盤及白家電等眾多應(yīng)用。

　　市場上的觸摸傳感技術(shù)眾多，如模擬電阻式觸摸、表面聲波（SAW）觸摸、紅外觸摸、光學(xué)成像觸摸、色散信號(hào)、聲學(xué)脈沖及電容式觸摸等。它們各有其優(yōu)勢(shì)和不足。模擬電阻式觸摸屏相對(duì)堅(jiān)固耐用，對(duì)各種化學(xué)品、化合物及腐蝕物不敏感，而且防水，還能加壓密封。其不足是其包含的塑料層會(huì)擴(kuò)散及衰減光，導(dǎo)致色彩鮮艷度受損，用久還可能發(fā)黃。表面聲波觸摸屏的優(yōu)勢(shì)是其面板為全玻璃，光衰減極少，顯示屏的可視性極佳，色彩鮮艷明亮，也不會(huì)發(fā)黃，還提升了長期穩(wěn)定性。此外，SAW觸摸屏響應(yīng)速度快，分辨率高，抗劃傷性能好。但也一些不足，如，因?yàn)椴荒芟褴洷韺幽菢游章暡ā４送猓砻嫔嫌杏偷位蛩蔚臅r(shí)候，這種觸摸屏還會(huì)誤操作。紅外觸摸屏在顯示屏上沒有堆疊層，沒有光損耗，亮度高，但其LED發(fā)射器能耗相對(duì)較高。其它觸摸屏技術(shù)，如光學(xué)成像、色散信號(hào)及聲學(xué)脈沖等各有其優(yōu)勢(shì)和不足，在此不一一詳述。

　　隨著技術(shù)的發(fā)展，電容式觸摸屏已經(jīng)成為手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、GPS、游戲機(jī)及平板電腦等眾多應(yīng)用的選擇。相應(yīng)地，電容式觸摸傳感器開關(guān)已經(jīng)成為機(jī)械式開關(guān)的一種實(shí)用且增值型的替代方案。

　　圖2：投射電容式觸摸屏工作原理。

　　電容式觸摸屏包含表面電容式及投射電容式等不同類型。表面電容式觸摸屏使用的是依靠手指或電容式觸控筆產(chǎn)生的電容結(jié)點(diǎn)來導(dǎo)電的特性 。控制器在觸摸屏的四個(gè)角施加相同電壓，因而產(chǎn)生小的電磁場。通過測(cè)量各個(gè)角至電容導(dǎo)電的手指觸點(diǎn)的電流脈沖，控制器就能計(jì)算出顯示屏上玻璃表面的觸點(diǎn)位置。投射電容式技術(shù)相對(duì)較新，但目前的應(yīng)用極為廣泛。投射電容式觸摸屏依靠的是自電容或互電容原理。以互電容為例，兩組電極交叉的地方會(huì)形成電容，手指觸摸電容屏?xí)r會(huì)影響觸摸點(diǎn)附近兩個(gè)電極之間的耦合，改變兩個(gè)電極之間的電容量。根據(jù)觸摸屏二維電容變化量數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)。總的來看，投射電容式觸摸屏的一項(xiàng)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)就是能夠根據(jù)軟件設(shè)定的靈敏度來檢測(cè)手指或手套觸摸位置，另一項(xiàng)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是支持多點(diǎn)觸摸及復(fù)雜的手勢(shì)識(shí)別。

　　安森美半導(dǎo)體的電容式觸摸傳感器IC

　　為了配合電容式觸摸屏越來越廣泛的應(yīng)用，安森美半導(dǎo)體推出了LC717A系列電容式觸摸傳感器方案。這系列器件目前包括 LC717A00AR、LC717A00AJ及LC717A10AR、LC717A10AJ，其規(guī)格及特性如表1所示。

　　表1：LC717A系列電容觸摸傳感器的規(guī)格及特性

　　LC717A系列是單芯片電容投射式觸摸傳感器方案，工作電壓范圍為2.6至5.5 V，電流消耗低于1 mA。這系列器件內(nèi)置乘法器，使用差分電容檢測(cè)技術(shù)來檢測(cè)距離及觸摸動(dòng)作，能夠檢測(cè)飛法拉級(jí)的電容變化。其中，LC717A00AR/AJ包含8個(gè)輸入通道（見圖3），而LC717A10AR/AJ則包含16個(gè)輸入通道。以LC717A10AR為例，這器件是LC717A系列的首款產(chǎn)品，簡化以電容式觸摸傳感器替代機(jī)械式開關(guān)，用于家電、影音設(shè)備、計(jì)算機(jī)外設(shè)及汽車儀表盤等應(yīng)用。LC717A00AR包含8路電容感測(cè)輸入及8路數(shù)字輸出，使用專有的差分電容感測(cè)技術(shù)，能夠提供高靈敏度及高噪聲抗擾度。內(nèi)置邏輯電路檢測(cè)每路輸入的導(dǎo)通/關(guān)閉（ON/OFF）狀態(tài)，并輸出適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果，且不需要任何額外元器件或控制軟件。LC17A00AR除了可以作為獨(dú)立器件工作，還支持使用外部微控制器（MCU）通過可以配置用于I2C或SPI工作的內(nèi)置串行接口來調(diào)整參數(shù)。

　　圖3：a） LC717A00AR/AJ框圖（左側(cè)）；b） 差分電容檢測(cè)技術(shù)提供更高的噪聲抑制能力（右側(cè)）。