瑞薩電容式觸摸感應技術原理之互容式觸摸原理（2）

設計人員所面臨的挑戰是，由于已經有了智能手機體驗，用戶期待這些產品能有同樣高性能的觸控用戶界面。如果觸控界面對輸入響應延遲太長、無法對多次觸摸做出一致的響應、或者被觸控界面上的水干擾，無疑會讓用戶對設備的信任大打折扣。

為應對這一挑戰，瑞薩電子推出了RL78/G23、RX140、RX130、RA2L1、RA2E1等多個入門級系列通用MCU，它們通過硬件實現了第二代瑞薩電容式觸摸感應技術（簡稱CTSU2）。

CTSU2除了支持Button、Slider、Wheel等傳統的觸摸方式之外，還能夠執行觸控界面的接近式傳感、快速并行掃描、自動掃描、多電極連接，從而實現觸摸板、3D手勢識別等高級應用。

瑞薩電容式觸摸感應技術原理之自容式觸摸原理（1）

下面簡要介紹瑞薩電容式觸摸感應技術CTSU2的互容式檢測原理

互容式概述

互電容方式中的按鍵電極具有優異的防水性能、支持矩陣結構，以及許多其他自電容所不具備的功能。然而，互電容需要復雜的按鍵電極配置和布線，使得靈敏度調節難以實現。設計布局圖案時，必須考慮每種方式的優缺點。此外，與自電容方式不同，當面板厚度低于指定水平時，靈敏度會降低。在確定面板厚度時，設計人員必須仔細考慮按鍵電極配置。

圖1-1所示為電極中產生的互電容。互電容方式的特性是兩個不同導體之間會產生寄生電容Cm。互電容式按鍵包括連接到電容傳感器的兩個電極，即接收器電極RX和發射器電極TX。Tx受到脈沖驅動時會產生電場，電荷也在Cm中積累。當手指接近電極時，手指與電極之間會產生寄生電容Cf，Cm和Cf并聯。由于Tx的驅動能量是恒定的，因此電荷量不會改變。因此，Cm和Cf上的電荷消除后，Cm電荷也會減少。通過設置Cf增加量的閾值，可以確定觸摸按鍵是處于“打開”還是“關閉”狀態。請注意，如果手指直接接觸電極，則會導致電極短路，并且無法再測量電容。通常，電極和手指之間有幾毫米厚的覆蓋面板。

圖1-1 互電容電極示意圖

CTSU互電容方式檢測原理

圖2-1所示為互電容方式的CTSU內部配置概覽。CTSU輸出與連接到電極的Rx和Tx的互電容成反比的數字計數，并通過軟件判斷觸摸按鍵是處于“打開”還是“關閉”狀態。為測量所連接的兩個電極上存在的電容Cm，CTSU通過反轉脈沖輸出和開關電容之間的相位關系來獲得Cm，同時測量兩次自電容，然后通過軟件計算兩個值的差值。

圖2-1 互電容方式的內部配置概覽