一种基于三阶sigma-deltaADC的电容式触控传感器的研究与实现

【摘要】：随着微电子与微处理器技术的飞速发展,含有触控技术的电子产品已经深入到我们生活的许多方面,相对于传统的机械式按钮界面,拥有触控技术的电子产品(如触控开关等)具有轻薄,便宜,美观,时尚等优点。因此触控技术越来越受到人们的欢迎,如触控按键,触控滑条,触摸板,触摸屏等已广为人们所接受。Sigma-delta ADC由于采用了噪声整形与过采样及数字抽取滤波技术,并利用开关电容电路实现,相对于低速ADC放宽了模拟电路元件精度的要求,比较容易达到要求信噪比与分辨率。由于ADC的性能直接影响着触控传感器能够达到的最后精度,因此本文对基于触控传感器的sigma-delta ADC进行了较为详细的论述,本文利用matlab2012a对基于触控传感器的sigma-delta调制器建立了行为级仿真模型,并对主要的非理想因数进行了分析,利用cadence virtuoso和spectre等工具对相关电路进行了设计与仿真和验证。仿真结果表明本文设计触控传感器的分辨率能够达到21.5位,能够进行非接触性感应和拥有较快的反应速度,可以用在对穿透力要求较高的场合。触控传感器中的放大器采用了可编程设计,能够将手指接近触控传感器过程中电容两端电压变化的微小差异放大,因此提高了传感器的灵敏度,根据具体的应用环境可以选择不同的放大倍数,选择特定的灵敏度,因此该触控传感器具有较大的可适用性。触控传感器中的比较器,运放等模块采用了低功耗设计技术。若外界长时间没有触控,传感器进入休眠状态,当有触控时又能快速的唤醒,进入快速工作模式。
【关键词】：电容式触控传感器 三阶 sigma-delta ADC 非接触性感应 低功耗设计
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP334.3;TP212