楼 主:longgp110lgp 2009年1月30日23:07

 Quantum电容式触摸控制技术实现更灵活的触控人机接口
人机接口的设计历经长期发展，由机电控制的机械开关发展到基于电阻感应、电容感应、红外线、表面声波等技术的各种产品，其中新兴的电容感应技术以其低成本、高可靠性等特性成为设计人员关注的焦点。Quantum Research公司(以下简称Quantum)创始人兼首席执行官Hal Philipp指出："电容感应技术目前正以价格优势在触控感应应用领域占据主导地位。而Quantum的电荷转移(QT)技术突破了现有电容感应技术，为人机接口设计创造出更多的灵活性。" 
 
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Quantum一直致力于电容感应IC的开发，产品基于其自有专利的QT电容感应技术。Philipp介绍说："电荷转移并非新技术，但是我们赋予其新的特性，而且有效降低了成本。与其他电容式转换技术相比，Quantum的QT技术更稳定、更精确并具有数十倍的动态范围。"目前，Quantum的目标市场聚焦在大批量的消费电子应用领域(包括家用电器和音频/视频系统)，也涉及家庭安全、医疗、汽车、无线应用、RFID和工业领域。
技术突破提升产品特性 
触控感应芯片(touch sensor)是Quantum的主流产品。其中用于按键式设计的电容触控感应IC(Qtouch系列)具备多种特性。而且按键无论通过何种介质(例如，玻璃、塑料、石材、陶瓷或者木材)都可以反应出独立的感测区域信号，可广泛应用于家用电器、游戏机、灯光控制等需要机械开关或按键的场合。该系列产品的主要特性包括： 
其一，自动漂移补偿功能。以往的容性触控传感器由于存在漂移和可靠性不高等问题而不被看好，Quantum采用其专利的QT技术开发的感应芯片在器件的整个寿命期内都具有自动漂移补偿功能，可以防止由于温度、湿度或其它环境因素引发的误测。该器件在上电时进行自校准，而且在长期执行检测操作之后能够自动重新校准，这种特性能使按键避免产生由于外来物体与感测表面长期接触，或其它未知因素影响而导致的"冻结"现象。 
其二，扩频(Spread Spectrum)调制技术，扩频是一种脉冲模式的操作，能够确保外部环境对按键操作造成的影响最小，而且同时能够高度抑制射频辐射。在一个按键操作被确认之前，一个相同的滤波器需要连续进行几个测量周期的检测，从而将由噪声引发的误检测机会降低到最小。这些特性使得EMC兼容测试手续更加简化。 
其三，邻近按键抑制(AKS)功能，可防止单一按键操作对其他按键产生影响。其工作原理是在一个按键组中比较信号的强度，抑制那些信号弱于主按键(即意向按键)的误操作。AKS可以在整个8个按键，或者以4个按键为单位的两个组中工作。 
其四，"低功率唤醒"模式，可使器件在保持良好的常规响应时间的同时，维持极低的电流消耗，一旦有按键操作，能够立即响应。该特性对于功耗要求严格的便携式设备(移动电话、MP3播放器等)极具优势。例如8按键的QT1080，在3V供电时电流消耗仅为40μA。 
最近，Quantum又推出了QT220和QT240两款数字感应器芯片，在大批量的消费类应用中每按键成本大约为15美分。"与多数一芯片一按键的竞争方案相比，我们的产品目前可达到单芯片48按键，因而拥有更低的每按键成本，价格几乎与机械解决方案相同。"Philipp表示。 
此外，针对不同应用需求，Quantum还开发出QSlider滑轨式以及QWheel旋转式电容触控感应芯片。QSlider需要两个电荷转移感应通道，而QWheel则需要三个。 
其中，QSlider滑轨式IC通过模仿电位计来代替机电控制，系统封装的材料选择范围广。而且，器件灵敏度高，甚至带着手套触摸玻璃或塑料面板，也能够准确探测。滑轨条不一定是直线，也可以是弧形或其它应用中需要的形状。此类芯片很适合控制器件的面板或任何线性控制的消费类产品，可用来控制亮度、声音、温度、功率或其他应用。 
QT401是QSlider系列中的一员，据Philipp介绍，这是全球第一款电容式触控滑轨感应集成电路，主要针对大批量的消费电子应用。该产品具有7位分辨率，通过一个标准串行SPI接口连接，将位置数据传送到主控制器。在QT401中，两个感应通道采用一个简单的线性阻抗元件进行工作，并利用数学方法(不依赖信号强度)决定触摸位置，使探测既准确又可靠。 
而QWheel旋转式IC也可被视作一个"容性电位计"，电位计游标就是人的手指。该器件的电极包括一个能放置在任何介质面板后的简单阻性环形元件。三个容性QT通道与这个环形物相连，在整个位置量程上信号输出具有7位的分辨率。QWheel通过一个标准SPI串行接口输出，无需采用外部有源器件，可在2.5V至5V电源电压下工作。此系列已发布的代表性产品是QT510。 
"采用QT技术，简化了电路，可将消费电子产品中的触控感应器的成本削减60%。而且由于采用非机械部件，可以极大地延长产品的使用寿命。"Philipp表示。 
变革小型触摸屏技术 
"目前的触摸屏市场正以20%的年增长率迅猛增长。"Philip指出，虽然触摸屏技术已发展多年，但是在小型屏幕中采用电容感应芯片则是全新的技术。手写识别和符号识别将驱动触摸屏功能的发展，尤其是在MP3和移动电话等便携式电子产品领域。"因此，小型触摸屏将是Quantum今后业务发展的重点。"Philipp强调。 
在触摸屏市场，电阻式触摸屏以价格优势占据了多数市场份额，但是Philipp指出，电阻式触摸屏仍存在一些问题，"首先电阻式触摸屏包括两层ITO(铟锡氧化物)，透光率低于85%；其次由于电阻式触摸屏是通过按压屏幕表面使两层ITO接触导通，长期使用会使ITO涂层断裂，使其失去导电体的作用。而且由于电阻式触摸屏表面有塑料膜，这层膜易受到手指尖或笔尖等尖锐物体的损坏。" 
而Quantum的电容式触摸屏技术采用单层ITO，提高了透光率。并且在触摸屏表面附有清亮、坚固、不反光的保护层，不易受到刮擦损坏。Philip强调道，"相对于传统的以点为单位的一维感应技术，我们更注重开发触摸屏上的二维感应技术，为用户提供低成本的触摸屏解决方案。" 

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