本应用笔记提供了用电场(E-field)器件MC33795、MC34940和MC33941设计键盘的基本原理。描述了E-field的基本操作以及简单而又多元化的电极。还提供了可应用到具体设计中
的实例键盘。

1. E-field设备的基本操作

E-field设备用正弦波产生器来产生可以感知人的手指或其他任何导电物体的电场。电场来源于设备内部的振荡电路。该振荡电路产生一种高纯度、低频率、峰间值为5V的正弦波。产生的AC交流信号经过一个22kΩ的内部电阻到一个多路复用器，然后由该多路复用器决定传输到所选电极、相关引脚还是内部测量点。IC自动将未选中的电极连到地。

电极连到IC的那个点形成一个AC电压分频器。分频器的上脚是一个22kΩ的电阻；下脚是一个电容。由于有AC正弦波经过该分频器，所以其下脚受电容性电抗控制。所有的变量都不参与公式：

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

除了Pi和F，因为它们是常量。所以剩下的只有1/C，C是由手指或其他接触电极的刺激源形成的电容值。经过分频器的整流和过滤后，正弦波信号变成了设备的12脚上输出的仿真电压。手指或刺激源越靠近电极，电容值就越大。这样经过22kΩ的内部电阻后会产生一个压降，从而导致电极输入引脚上的电压变化。IC内部的片上整流器将该AC信号转化成DC电平。然后利用内部串联电阻和外部并联电容，对DC电平进行低通滤波。经过增加和抵消的DC电压被送到IC的LEVEL引脚。

2. 对键盘的human接口检测

E-field设备能检测到任何导电的或与电极周围环境有不同介电性能的物体。人类非常适合E-field成像，这是因为人体大部分是由水组成的，而水的介电常数很高，还含有离子物质，这使得人体有很强的导电性。人体还提供一个到大地的良好电气耦合路径。因此，当有手指接近金属电极时就形成一个电路。该电路会使电场电流产生变化，E-field设备一旦检测到这个变化就将其转换成一个不同的输出电压。

3. 键盘的基本设计

(1) 单电极设计
在单电极按键的设计中，所有的键都是由一个单一的铜盘或铜垫构成。这种键盘的设计一般被称为单电极按键设计。每个电极或按键经过一个串联电容连到E-field设备上。假设手指被电容性连接到虚拟地。当手指靠近单电极时，他就提供了一条从电极到地的传导路径。E-field设备每选中一个键，该按键或电极就会改变LEVEL引脚的输出电压。单电极或按键并不限于键盘的设计；也可用于检测人手或其他物体的接近。

4. 多电极设计

在多电极或双电极按键的设计中，所有的键都是由两个铜盘或铜垫构成。这种键盘的设计一般被称为多电极按键设计。对于双传感器，一个电极负载电荷，另一个接地，以增强灵敏度。这是因为在E-field设备内部，未选中的电极是接地的。当手指靠近双电极时，他就提供了一条从载荷电极经过手指到地，从载荷电极经过接地电极到地的传导路径。换句话说，手指越靠近电极，电极载荷越大。每当有键被接触时，键的两个电极将改变LEVEL引脚上的输出电压。

参考文献

链接到EXPRESSPCB格式的实例键盘：http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=DEMO1985MC34940E&fpsp=1&tab=Design_Tools_Tab
触摸屏应用笔记：http://www.freescale.com/files/sensors/doc/app_note/AN1985.pdf

详细阅读，请访问http://www.freescale.com.cn/cd/download/AN3516_C.pdf