电容式接近感应技术在智能手机中的新型应用2 智能手机, 滤波器, 普拉斯, 技术, 成本

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三 控制器内部逻辑
本文的电容式智能手机接近感应方案是电容检测技术在赛普拉斯PSoC(Programmable System on Chip)平台上的新型应用。PSoC技术是在一个MCU内核周围集成了可配置的模拟和数字外围器件阵列，利用芯片内部的可编程互联阵列，有效地配置芯片上的模拟和数字块资源，达到可编程片上系统的目的。一个PSoC器件最多可集成上百种外设功能，从而帮助客户节约设计时间和板上面积，降低了功耗和系统成本。
整个系统的工作过程如图4所示。程序控制CSD模块对电容信号进行采样和ADC转换，然后通过数字滤波器对转换后的数字信号进行过滤和处理，同时由内部状态机判断输出接近感应的状态，由中断信号或者I2C/SPI接口通知手机处理器。下面来介绍一下整个系统主要模块的功能。
CSD模块
CSD是指CapSense Sigma-Delta调制电容感应。图5显示了CSD的原理框图。
开关电容在Ph1和Ph2相位的时候分别接到Vdd和VA，所以我们可以把它看作一个等效电阻，等效电阻Req通过Vdd对调制电容Cmod进行充电。当Cmod的电压达到比较器的参考电压Vref时，比较器触发放电电阻Rb对调制电容放电。当调制电容上的电压下降到Vref以下时，放电电阻Rb被断开，此时继续对调制电容进行充电。如此循环充放电使得调制电容上的电压抑制在比较器参考电压Vref附近上下浮动。同时比较器会输出一组比特流，这组比特流与PWM相与之后便可得到传感电容的大小，如图6所示。
传感电容的增加会使得等效电阻降低，充电电流增加，这样就会使充电时间缩短。充电时间的缩短会使占空比提升，如图7所示。