简单可靠的单键触控芯片方案

随着电子技术的迅速发展，触摸感应技术正日益受到更多的关注与应用，目前实现触摸感应的方式主要有两种，一种是电阻式，另一种是电容式。电容式触摸具有感应灵敏、功耗低、寿命长、可靠性更高等特点而得到更加广泛的应用，并逐步代替智能家居、电子商品、工业应用等上的机械按键。电容式触控技术的应用让商品变得更美观、易用、灵活，实现更加舒适、高效的交互效果。

电容式触控感应的方式可通过振荡器方案或者电荷分享的方案进行设计。其中，振荡器方案是一个比较经典、简单的CAP测量方案，普遍应用于常见的CAP按键类应用场景，可靠性高，稳定性强。下面将对常用的振荡器方案进行讲解。

1. 振荡器方案

芯片内部的模拟前端采用振荡器方案，振荡器的频率与检测端的寄生电容相关。当无触摸动作时，通过对触摸板上的电容进行充放电，形成一个特定频率的充放电波形;当检测到有触摸动作时，由于人手电容的增加，检测信号端电容增大，使得振荡器的频率降低，通过检测触摸前后一定时间内振荡器输出的波形个数差异(下称ΔN)来判断是否产生有效触摸事件。

Cs：触摸板和设备地之间的电容ΔCx：人手触摸后与设备地之间增加的电容

以下是通过对触摸前后的波形差异进行量化，当ΔN≥触摸阈值时，即可识别为触摸。

2. 艾为单键CAP产品

为覆盖不同的客户需要，艾为推出了一系列具备不同特性指标的单键触控芯片AW93001，具体的工作特点如下：

工作电压：2.4V~5.5V

可以由外部电容 (0~50pF)调整灵敏度

低功耗模式下，慢速扫描1.0μA，快速扫描3.2μA

8s无按键自动进入慢速扫描模式

多种输出模式可选择

最大输出响应时间：16s与100s两档可选

最大响应时间：160ms@慢速扫描，48ms@快速扫描

封装形式：SOT23-6L、DFN 1.5mm x1.0mm x0.55mm-6L、DFN 2.0mm x2.0mm x0.75mm-6L、DFN1mm x 1mm-4L

为增加芯片的抗干扰能力，芯片内置LDO，AFE模块用于检测外部的电容，并将其转化成频率，数字模块对采集到的振荡器输出波形个数进行处理后，并结合芯片内置的基线跟踪算法，最终判断是否有触摸事件，并输出对应的OUT状态。

芯片的AHLB引脚可用于选择输出电平高/低有效，TOG引脚用于选择锁存(翻转)/直接输出，可根据实际需要配置成合适的OUT输出模式。

Open-Drain 系列(开漏输出)

Push-Pull 系列 (推挽输出)

AW93001只需要简单的外围应用电路即可实现触摸功能检测，当检测到OUT端的电平状态变化，即有触摸动作后，只需执行下一步的功能操作即可，无需软件进行其他操作。

AW93001典型应用电路

AW93001拥有14种不同性能的种类型号，相比于竞品来说，拥有低至1μA的超低功耗，以及DFN1mmX1mm-4的超小封装，无论是客户关注的功耗、封装大小还是工作模式等，艾为的产品总有一款可以符合客户的需求。

AW93001器件选型表

AW93001在出厂测试时，通过efuse来trimming 芯片的灵敏度，以保证芯片灵敏度的一致性。AW93001芯片级ESD最小可通过±6K(HBM), ±1.5K(CDM), ±200mA(Latch-up)，几乎满足所有消费类或工业级应用场景。

3. 艾为单键CAP应用场景

AW93001已广泛应用于TWS耳机、指纹模组、台灯等智能家居与消费类电子领域，其应用简单、价格便宜，为产品带来更加舒适、高效的体验效果。

TWS耳机

TWS耳机功能按键

单键Cap芯片应用在TWS耳机中，被用作功能按键，通过单击/双击/三击等动作实现音量的调节、歌曲的开始/暂停、上/下一首歌曲等，无需机械按键，大大提高了TWS耳机的美观性与实用性能。其中，AW93001系列中DFN1X1-4超小封装的型号更加适用于TWS等对封装尺寸有较高要求的应用中，以最小的占板空间实现较舒适的交互体验。

指纹模组

AW93001应用在智能门锁的指纹模组时，可用于唤醒指纹按键功能或者密码按键功能等，使得指纹模组在无唤醒状态下，其他模块均处于休眠模式，大大降低了指纹模组的功耗，延长智能门锁的使用时间。

台灯

在各种灯具的设备中，作为灯的开关控制按键，AW93001无疑是最佳的选择，利用TOG引脚的状态设置成锁存输出模式，触摸即灯亮，再次触摸时，灯灭。如果用于直接输出模式，也可设置双击、长按等功能用于调节灯的光强。

IP Camera

AW93001应用在IP Camera上作为控制按键时，可一键呼叫，快速语音视频通话，一键挂断等功能。

除了上述的应用场景，AW93001还应用在更多的产品上，实现纷繁多样的应用。在触摸感应技术方面，艾为也在不断创新中，后续多通道的触摸感应芯片将陆续面市，敬请期待!

审核编辑：汤梓红