本應用筆記提供了用電場(E-field)器件MC33795、MC34940和MC33941設計鍵盤的基本原理。描述了E-field的基本操作以及簡單而又多元化的電極。還提供了可應用到具體設計中
的實例鍵盤。

1. E-field設備的基本操作

E-field設備用正弦波產生器來產生可以感知人的手指或其他任何導電物體的電場。電場來源于設備內部的振蕩電路。該振蕩電路產生一種高純度、低頻率、峰間值為5V的正弦波。產生的AC交流信號經過一個22kΩ的內部電阻到一個多路復用器，然后由該多路復用器決定傳輸到所選電極、相關引腳還是內部測量點。IC自動將未選中的電極連到地。

電極連到IC的那個點形成一個AC電壓分頻器。分頻器的上腳是一個22kΩ的電阻；下腳是一個電容。由于有AC正弦波經過該分頻器，所以其下腳受電容性電抗控制。所有的變量都不參與公式：

Xc=1/(2*Pi*F*C)

除了Pi和F，因為它們是常量。所以剩下的只有1/C，C是由手指或其他接觸電極的刺激源形成的電容值。經過分頻器的整流和過濾后，正弦波信號變成了設備的12腳上輸出的仿真電壓。手指或刺激源越靠近電極，電容值就越大。這樣經過22kΩ的內部電阻后會產生一個壓降，從而導致電極輸入引腳上的電壓變化。IC內部的片上整流器將該AC信號轉化成DC電平。然后利用內部串聯電阻和外部并聯電容，對DC電平進行低通濾波。經過增加和抵消的DC電壓被送到IC的LEVEL引腳。

2. 對鍵盤的human接口檢測

E-field設備能檢測到任何導電的或與電極周圍環境有不同介電性能的物體。人類非常適合E-field成像，這是因為人體大部分是由水組成的，而水的介電常數很高，還含有離子物質，這使得人體有很強的導電性。人體還提供一個到大地的良好電氣耦合路徑。因此，當有手指接近金屬電極時就形成一個電路。該電路會使電場電流產生變化，E-field設備一旦檢測到這個變化就將其轉換成一個不同的輸出電壓。

3. 鍵盤的基本設計

(1) 單電極設計
在單電極按鍵的設計中，所有的鍵都是由一個單一的銅盤或銅墊構成。這種鍵盤的設計一般被稱為單電極按鍵設計。每個電極或按鍵經過一個串聯電容連到E-field設備上。假設手指被電容性連接到虛擬地。當手指靠近單電極時，他就提供了一條從電極到地的傳導路徑。E-field設備每選中一個鍵，該按鍵或電極就會改變LEVEL引腳的輸出電壓。單電極或按鍵并不限于鍵盤的設計；也可用于檢測人手或其他物體的接近。

4. 多電極設計

在多電極或雙電極按鍵的設計中，所有的鍵都是由兩個銅盤或銅墊構成。這種鍵盤的設計一般被稱為多電極按鍵設計。對于雙傳感器，一個電極負載電荷，另一個接地，以增強靈敏度。這是因為在E-field設備內部，未選中的電極是接地的。當手指靠近雙電極時，他就提供了一條從載荷電極經過手指到地，從載荷電極經過接地電極到地的傳導路徑。換句話說，手指越靠近電極，電極載荷越大。每當有鍵被接觸時，鍵的兩個電極將改變LEVEL引腳上的輸出電壓。

參考文獻

鏈接到EXPRESSPCB格式的實例鍵盤：http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=DEMO1985MC34940E&fpsp=1&tab=Design_Tools_Tab
觸摸屏應用筆記：http://www.freescale.com/files/sensors/doc/app_note/AN1985.pdf

詳細閱讀，請訪問http://www.freescale.com.cn/cd/download/AN3516_C.pdf