调谐方法和固件功能
对于那些使用电容传感技术的系统而言，模拟传感器调谐是一个重要的设计步骤。电容感应的精度在很大程度上取决于环境的介电常数，并受触摸环境的影响。设备应能在潮湿、低温、高温和风雪环境中工作。这可以通过调节固件中的感应sensor参数来实现。调试可以是手动或自动（即由微处理器支持）。自动调试技术避免了耗时、耗力的逐步调试传感器的过程。手动调试对于构建数量较少的应用较为方便，因为它不需要大量软件，但需要关注很多因素，如SNR、材料的介电常数、覆盖层的厚度、灵敏度、响应时间等等。一个灵活的控制器应支持自动和手动调谐功能，从而便于量产和操作。
实现智能的信号处理算法还需要良好的固件功能。考虑到调试电容系统的复杂性，控制器必须得到一个综合设计环境的支持。例如，PSoC Creator是一个集成开发环境，可让设计人在不需要编写复杂代码的情况下，设计出具备复杂信号处理功能的电容传感模块。
覆盖层及固定方法的选择
覆盖层不仅决定着终端产品的外观，还决定了其感应灵敏度。图4显示了采用电容传感技术的系统中所使用的不同类型的覆盖层，如木质、丙烯酸和玻璃等。实验结果显示，所有这些覆盖层均需要调试才能可靠工作。因为固定问题而导致的覆盖层识别等问题在消费应用中最常见。
图4：电容传感技术所采用的覆盖层
电容值随基板和电极之间的间隙而变化。如果覆盖层固定不合理，不断变化的间隙就可能会影响整个系统的性能和精度。吸胶、磁力校准和机械固定是消费电子行业所采用的避免此类问题的一些标准技术。覆盖层厚度是另一个重要参数，因为厚度与电容值和灵敏度成正比。从产品角度而言，覆盖层的材料、工艺和外观是重要参数。在消费应用中，量产一款基于覆盖层的产品是一项设计和制造挑战。
传感器元件的布置和接地技术
通常而言，PCB的地平面应整体均匀。这可以减低噪声，因为噪声是均匀分布的。但这同时增加了寄生电容Cp，从而影响基于电容传感技术的应用。Cp是与传感器走线相关的重要参数。随着Cp的增加，布局的难度也将增加，因为工程师必须更加谨慎，不引入其它寄生电容。这实际上降低了设计人员对布线设计的容忍度。
因此，应为电容应用选择一个hash接地层，而不是均匀的地平面。传感器感应点没有任何其它电信号走线或金属器件。图5显示了这一原理。
图5： 电容传感器电路板的PCB结构
电路板技术的选择也是影响Cp的一个重要因素。在大多数产品中，人们观察到柔性材料更适合连接传感器和电路，因为它给系统增加的Cp较少。总电容是人触摸电容、PCB电容（FR4和柔性PCB的该值不同）、PCB走线电容和系统中其它寄生效应的和。因此，调试是一个重要的设计环节。
最后，可通过为电容传感器提供屏蔽装置（即地平面）避免误触、EMI、EMC噪声和其它不良效应。图6是响应一次电容刺激的横截面图。
图6： 电容垫和布局技术的横截面图
BOM优化
BOM优化也是产品设计的一个重要标准。复杂的机械设计、外壳和光滑的覆盖层在增加美观的同时也增加了BOM成本，采用RT／Duroid基板、玻璃覆盖层和一个时尚的外壳肯定会打造出一款同类最佳产品，但其高昂的成本可能会令其在市场上遭遇失败。
总结
本文探讨了面向消费应用的电容传感技术的工作原理、设计和应用，以及传感器调试、组件选择、布置标准等设计中遇到的各种问题，并给出了可能的解决方案。使用一个集成电容传感技术所需特性的控制器可提升产品的性能和可靠性，并降低其成本和复杂性。