吴文勇

摘 要：本文主要讲述电容电荷转移理论，并根据此理论设计电荷转移电路，最终由电荷转移电路与倍压脉冲发生器实现电荷转移感应按键功能。此感应按键可应用于玻璃、塑料等作为面板的非接触式人机操作输入。

关键词：电荷转移；电容感应；容抗；倍压

中图分类号：TP21 文献标识码：B

概述

感应技术正在迅速地成为人机界面操作的媒介，人们在应用并享受这种全新的技术所带来的方便、美观、无机械寿命等好处。本文就个人研发的新型感应设计技术作详细说明。

一、电荷转移感应按键的组成

本文设计的感应按键模块有两部分组成，一部分是共用的倍压高频脉冲发生器模块，用于给另一部分电路提供高频的脉冲信号，另一部分是感应按键能量转移电路模块。每一路按键采用一个转移电路模块，例如产品设计两个按键，那么只要采用一个脉冲发器模块和两个感应按键能量转移电路模块，再结合带ADC转换功能的MCU即可。在目前电子产品中MCU是不可缺少的一部分，所以设计人员并不需要额外增加MCU，就可以完成他的设计。

二、电荷转移感应按键的原理

在说明原理之前我们先来了解一下电容，如图1所示：电压与IC的相量关系为：

其中：XC = 1/ωC，称为容抗，单位为 Ω（欧姆），容抗的倒数称为容纳BC = ωC，单位为 S。由（式-1）可见频率和容抗成反比， 也就是频率越高，容抗越小，如图2曲线所示。

ω→0 ， |XC|→∞直流开路（隔直）

ω→∞，|XC|→0高频短路（旁路作用）

我们知道电容器的公式：

ε为极板与极板之间的介电常数