mchp手勢識別-mgc3130gestic design guide cn電極和系統(tǒng)設計

請注意以下有關Microchip器件代碼保護功能的要Microchip的產(chǎn)品均達到Microchip中所述的技術指標Microchip確信：在正常使用的情況下，Microchip系列產(chǎn)品是市場上同類產(chǎn)品中最安全的產(chǎn)品之一目前，仍存在著、甚至是破壞代碼保護功能的行為。就我們所知，所有這些行為都不是以Mcrchp中規(guī)定的操作規(guī)范來使用Mcrchp產(chǎn)品的。這樣做的人極可能了知識。MicrochipMicrochip或任何其他半導體廠商均無法保證其代碼的安全性。代碼保護并不意味著我們保證產(chǎn)品 “牢不可破”的代碼保護功能處于持續(xù)發(fā)展中。Microchip承諾將不斷改進產(chǎn)品的代碼保護功能。任何試圖破壞Microchip代碼保護功能的行為均可視為了《數(shù)字器件千年法案（DigitalMillenniumCopyrightAct）》。如果這種行為導致他人在的情況下，能您的軟件或其他受保護的成果，您依據(jù)該法案提訟，從而制止這種行為。提供本文檔的中文版本僅為了便于理解。忽視文檔中包含的英文部分，因為其中提供了有關Micochip產(chǎn)品性能和使用情況的有用信息。Mirohipechnologync.及其和相關公司、各級主管與員工及事務機構對譯文中可能存在的任何差錯不承擔任何責任。建議參考Micochipehnoogync.的英文原版文檔。本物中所述的器件應用信息及其他類似內(nèi)容僅為您提供利，它們可能由更新之信息所替代。確保應用符合技術規(guī)范，是您自身應負的責任。Miroip對這些信息不作任何明示或暗示、或口頭、法定或其他形式的或擔保，包括但不限于針對其使用情況、質(zhì)量、性能、適銷性或特定用途的適用性的或擔保。Microchip對因這些信息及使用這些信息而引起的不承擔任何責任。如果將Microchip器件用于生命維持和/或生命安全應用，一切風險由買方自負。買方同意在由此任何一切 、索賠、或費用時，會和保障Microchip免于承擔 ，并加以賠償。在Microchip知識保護下，不得暗中或以其他方式轉讓任何證。QUALITYMANAGEMENTSYSTEMCERTIFIEDBYDNV==ISO/TS16949

商Microchip的名稱和徽標組合、Microchip徽標、dsPIC、FlashFlex、KEELOQ、KEELOQ徽標、MPLAB、PIC、PICmicro、PICSTARTPIC32徽標、rfPICSST、SST徽標、SuperFlashUNI/O均為MicrochipTechnologyInc.在和其他國家或地區(qū)的商標。FilterLab、Hampshire、HI-TECHC、LinearActiveThermistor、MTP、SEEVAL和TheEmbeddedControlSiliconStorageTechnologyMicrochipTechnologyInc.在除外的國家或地區(qū)的商標。og-for-the-DigitalAge、ApplicationMaestro、chipKIT、chipKIT徽標、CodeGuard、dsPICDEM、dsPICDEM.net、dsPICworks、dsSPEAK、ECAN、ECONOMONITOR、FanSense、HI-TIDE、In-CircuitSerialProgramming、ICSP、Mindi、MiWi、MPASM、MPF、MPLABCertified徽標、MPLIB、MPLINK、mTouchOmniscientCodeGenerationPICCPICC-18、PICDEM、PICDEM.net、PICkit、PICtail、REALICE、rfLAB、SelectMode、SQISerialQuadI/OTotalEnduranceTSHARCUniWinDriverWiperLockZENA和Z-Scale均為MicrochipTechnologyInc.在和其他國SQTP是MicrochipTechnologyInc.在的服務標記GestIC和ULPP為MicrochipTechnologyInc.的子公司MicrochipTechnologyGermanyIIGmbH&Co&KG在除美國外的國家或地區(qū)的商標。在此提及的所有其他商標均為各持有ISBN：978-1-62077-808-Microchip位于亞利桑那州Chandler和Tempe與位于俄勒岡州Gresham的全球總部、設計和晶圓生產(chǎn)廠及位于加利福尼亞州和的設計中心均通過了ISO/TS-16949:2009認證。Microchip的PIC?MCU與dsPIC?DSC、KEELOQ?跳件、串行EEPROM、單片Microchip在開發(fā)系統(tǒng)的設計和生產(chǎn)方面的質(zhì)量體系也已通過了ISO9001:2000認證。前 第1章簡介GestIC系統(tǒng)概 MGC3130控制 外部電 工作原 第3章用例定義第4章電極設計電極設置概 GestIC等效電 標準電極等效電 典型系統(tǒng)電 系統(tǒng)參 等效電路規(guī)則匯 Rx電極設 Rx電極形狀和尺 Rx電極和系統(tǒng)接地設 Tx電極設 Tx電極形狀和尺 Tx電極和 饋線（布線，到Tx/GND/噪聲源的距離 層疊（Rx/Tx電極耦合 增加Rx和Tx電極之間的距 使用不同的介電材料（較低的 交叉排線的Tx 多層電極層 設計規(guī)則匯 電極設計流程步 第5章系統(tǒng)集成5.1放置和布線建 機械穩(wěn)定 電極和饋線環(huán) 導電部 外殼厚度和介電常 噪聲注意事 參數(shù)化電 第6章GestIC參數(shù)化流程電極模擬前端（AFE）參數(shù) 信號匹配 ColibriSuite參數(shù) 位置非均衡感應空 電重（水平磚測量 電場線性化（垂直磚測量 感應空 Z位置調(diào) 接近檢 功能激 自喚醒電 喚醒靈敏 接近掃描間 空閑超 手勢識 第7章性能評估電容測 用于電容測量的等效電 選擇適當?shù)妮o助電 測量設 測量過程步 靈敏度曲線測 模擬 標準測試設 標準電極結構上的放 復雜電極結構上的放 靈敏度曲 附如何制作磚結構模擬 帶可選升壓放大器的擴展電極等效電路（應對高噪聲環(huán)境 系統(tǒng)參 信號偏 信噪 索 全球銷售及服務網(wǎng) 信息，請參信息，請參考 文件列表。 ），打開現(xiàn)有。從Help（幫助）菜單選擇名約定為文檔。出現(xiàn)在每頁底部的頁碼之前。）獲。我們框和/或工具說明可能與本文檔所述之內(nèi)容有所不同。請實際使用中有些（文檔均標記有“DS”欲了解開發(fā)工具的所有文檔均會過時，本文檔也不例外。Microchip的工具和文檔將不斷演變以滿足客戶的需求，因此客戶須簡本章包含使用 設計指南前需要了解的一般信息。內(nèi)容包括文檔編排

第1第2章“設計過程概述”第3第4第5第6章“GestIC參數(shù)化流程”第7附本指南使用的約定說表說表示ArialMPLAB?IDEUser's框“Saveprojectbefore4‘b0010，#define_asm，_endasm，-Opa+，-0，0xFF，mcc18選項file[選項花括號和豎線：|var_name[,voidmain{}保修登記

請?zhí)顚戨S附的保修登記卡（WarrantyRegistrationCard）并盡快寄出。寄出保修登記推薦讀物

《MGC3130單區(qū)3D手勢控制器》 ）——有介紹如何使用MGC3130Aurea圖形用戶界面?！癕GC3130GestIC?LibraryInterfaceDescriptionUserGuide”（DS40001718）——含了控制和操作MGC3130系統(tǒng)的完整消息。

Microchip（ 產(chǎn)品支持—— 一般技術支持——常見問題解答（FAQ）、技術支持請求、討論組以動安排表、Microchip銷售辦事處、商以及工廠代表列表可通過 /gestic直接獲取有關GestIC技術和MGC3130的信息開發(fā)系統(tǒng)變更通知客戶服務他們感的某個產(chǎn)品系列或開發(fā)工具發(fā)生變更、更新、發(fā)布新版本或勘誤表時，收要，請先Microchip，點擊“變更通知客戶編譯器——MicrochipC編譯器、匯編器、器及其他語言工具的信息，包括所有MPLAB?C編譯器、所有MPLAB匯編器（包括MPASM?匯編器）、所有MPLAB器（包括MPLINK?目標器）以及所有MPLAB庫管理器（包括MPLIB目標庫管理器）。仿真器—— 仿真器的信息。其中包括MPLABREALICEMPLABICE 調(diào)試器——Microchip調(diào)試器的信息。其中包括MPLABICD3調(diào)試器和PICkit?3DebugExpress。MPLABIDEWindowsMicrochipMPLABIDE的信息，主要針對MPLABIDE、MPLABIDE項目管理器、MPLAB編輯器、MPLABSIM模擬器以及一般編輯和調(diào)試功能。編程器——Microchip編程器的信息，其中包括生產(chǎn)編程器（如MPLABREALICE仿真器）、MPLABICD3調(diào)試器以及MPLABPM3器件編程器。還包括非生產(chǎn)型開發(fā)編程器，例如PICSTART?Plus以及PICkit2和3。客戶支持

?商或代 文檔版本歷史

版本A（20138月注第1GestIC系統(tǒng)概述MGC3130是第一款基于Microchip的GestIC技術開發(fā)的混合信號控制器產(chǎn)品。MGC3130具有1個發(fā)送通道和5飛法（1F=0-1F）GC3130控制器的發(fā)送和接收通道必須連接電極?？筛鶕?jù)電極的排列來確定電場（fd）失真的重心并實例如檢測間中用戶手進）。整個系統(tǒng)解決方案由三個主要模塊組成（見圖1-MGC3130控制嵌入式GestICMGC3130控制器MGC3130具有以下三個主要硬件模塊： ogFront數(shù)字信號處理單元（SignalProcessing數(shù)字形式處理這些數(shù)據(jù)。MGC3130與主機之間的通過通口進行。詳細信息，請參見《MGC3130單區(qū)3D手勢控制器 ）GestIC詳細信息，請參見“MGC3130GestIC?LibraryInterfaceDescriptionUser's外部電極MGC3130連接了1至5個外部接收電極和1第4章“電極設計”圖1-1：MGC3130??????□????工作原

Microchip的GestIC是一種3D傳感器技術，該技術利用電場（E-field）進行高級接近傳電場由電荷產(chǎn)生，它分布在圍繞表面帶電物體的三中。對電極施加直流電（DC）會產(chǎn)生λc/fc速。在波長比電極幾何尺寸大很多的情況下，磁分量實際為零，且不會電波。所Mcrc的GstI技術使用0k（T）3km的4x4cm入電場時，電場會失真。由于本身的導電性，電場線會被引向人手并與地絕緣。本地的維電會減。Mcrcp的GsIC技術使用最少4個（x）電極檢測不同位置的電場變化，根據(jù)所接收到的變化信號測量電場失真的根源。該信息用于計算位置動和分移模式手勢。圖2和圖-3中的模結果示了場。接致線并將x電極信號電平移RxTx電極之間的平板電容中，但很大一部分電場還包含在雜散場中。人手主要影響電場的雜散分布，會導致等電位線變形，如圖1-2和圖1-3所示。圖1- 未失真電場的等電位圖1- 失真電場的等電位注第2章設計過程圖2- GestIC?設計過????????????注第3章用例定義電極設計過程的第一步是用例定義。此步驟將影響電極的結構和尺寸，因此非常重計算機外設（3D面板））針對手在自由空間中的移動進行了優(yōu)化。此類應用通常手勢：有關最終系統(tǒng)中手的使用方法的信息，是定義電極設計和Colibri參數(shù)化的重與感應區(qū)域平行（水平）、垂直或者成一定角度（見圖3-1、圖3-2和圖3-3）。相應圖3- 手勢??Н?的幾何形狀是主要因素，因為它取決于最終產(chǎn)品的幾何形狀（電極PCB的可用區(qū)域）。用戶必須根據(jù)支持的對角線范圍（1.5至7"）來定義框架形結構。建議的比率范圍為1:1至1:2。用戶還應該指定所需的Z距離。詳細信息，請參見第4章“電極設計”。小該區(qū)域以實現(xiàn)線性性能。詳細信息，請參見第6章“GestIC參數(shù)化流。感應區(qū)域中存在的導電物體會影響電場分布，并且由于系統(tǒng)會定期進行校準，用戶必須確定手將停留在電極區(qū)域中的時間等信息。用戶還必須確定手是否會觸摸電極。詳細息，參見第4章“電極設計”。ColibriSute功能選擇：應用必須確定將使用rite標系統(tǒng)是系統(tǒng)還是手勢系統(tǒng)，以及將使用的和所需電極數(shù)。詳細信第6章“GesIC參數(shù)化流程”。系統(tǒng)設計與地的距離放置預期電消耗（主針對電驅動的應用）細信第5章“系統(tǒng)集成”。????第4章電極設計電極設置概述MGC3130電極系統(tǒng)采層設計，Tx發(fā)送電極位于底層，被器件地，從而實現(xiàn)良好的電場雜散并確保較高的接收靈敏度。Tx層上方放置了最多5個相對較小的RxRx電極通常按照框架結構排列。框架使用最大14x14cm的尺寸定義感應區(qū)域。框架中心可選的第5個電極可用于改善近距離測量和增加簡單觸摸功能。根據(jù)應用，電極可設計為實心體或采用結構化（交叉排線）。除了Rx和Tx電極之間的厚度和材料介電常數(shù)εr外，結構密度也控制著電容CRxTx，從而控制著系統(tǒng)靈敏度。圖4-1和圖4-2顯示了通用電極設計的示例。此適用于手位置或手指以及手?????????????????????圖4- 框架形電極：橫截面視????????г????????????????????????????GestIC等效電路標準電極等效電路通用GestIC4-44-5所示。此模型提供了評估系統(tǒng)特性的功能，并給出了電極、和手之間的主要相關性。還可以推導出系統(tǒng)靈電電極信至信電電極信至信 大系統(tǒng)地TXD引圖4-5：LTH MGC3130TxD引腳上的Tx輸出信號MGC3130Rx0..4引腳上的Rx輸入信號手和RxMGC3130Rx輸入緩沖器的輸入電容MGC3130Tx驅動器源電阻MGC3130MGC3130具有RT=800的低阻抗輸出，可驅動最大為1nF的負載電容CTxG。在本章中出于進一步考慮，假設VTxint=VTxD。典型系統(tǒng)電容GestIC電極系統(tǒng)中的Rx和Tx電極使用電容（CRxTx+CL）和（CRxG+CBuf）構建了一分壓器的分壓比應該在1左右，以實現(xiàn)最佳靈敏度并允許高噪聲疊加而不產(chǎn)生削波（見公式4-1：電極電容分壓器的最佳分壓比條件CCRxTx+CLCRxG+變。這一飛法級的微小變化會被MGC3130檢測到。電10...3010...30電10...3010...30<<注：注：如果要粗略估算CTxG、CRxTx和CRxG電容，計算平板電容會很有用。尤其CRxTx（Cε0εrA)/d）系統(tǒng)參數(shù)輸入是MGC3130的Rx輸入通道接收到的信號。此信號是手電容、Tx發(fā)送=1C CRxTx+++公式4-建議的分壓器的分壓比條件應該在1左右，以實現(xiàn)最佳靈敏度并允許高噪聲疊加而不產(chǎn)V2公式4-3：最佳輸入信號VRxBuf不能直接測量，因為施加的負載（即使來自有效電壓探頭）過高?？筛鶕?jù)下面的公式4-4計算VRxBuf。VRxBuf=RXDIFF7:0-VRxBuf=RXDIFF7:0-第6章“GestIC參數(shù)化流程”提供了通過MGC3130直接確定VRxBuf電壓的方法。詳細信息，請參見第6.2節(jié)“模擬前端（AFE）參數(shù)化”。與手的影響有關的信號靈敏度定義為無噪聲條件下有手電容和無手電容時的信號增量見公式4）。HHS=VRxBuf =0–VRxBuf =SVTxCRxTx+CL+2CRxG+CBuf+CRxG+CBufCRxTx+2公式4-信號在基于MGC3130GestIC的系統(tǒng)中，信號偏差SD定義為經(jīng)MGC3130增（gPGA=10）放大的信號靈敏度，與VDDA=3.0V的的模擬電壓范圍的比例公式4-6SSD=10--等效電路規(guī)則匯總上一節(jié)給出的公式4- 確認了在滿足以下條件時信號偏差更佳低Rx地電容CRxG：公式中最相關的參數(shù)。當手電容（CHand）保持為常量時，降低Rx-Tx電容CRxTxCLCRxGCBufRx電極設計Rx電極形狀和尺寸電極形狀和尺寸應滿足許多要求，如面積、到Tx電極的距離和Rx到地Rx電極將使Rx和Tx電極之間的電容以及Rx到地電容變大。這會造成信（見公式4-5）因此，要在對手勢的靈敏度與對Tx電極和地的較低耦合度之間取得折衷，調(diào)整Rx電極要在GestIC系統(tǒng)中實現(xiàn)高靈敏度，Rx電極面積應與人手或手指的尺寸處在同一數(shù)量Rx電極尺寸決定了感應區(qū)域。這些電極應位于此區(qū)域的邊緣以確保良好的x、y和z分CHand和最小的CRxG/CRxTx。圖-6了"Rx電極形和寸示。示合面的架電，由感應區(qū)域和四個對稱x電極組成。MGC3130支持長寬比為:1到:"的設計形式。 乊??? 乊???作???685Rx5（見圖4-7）圖4- Rx寬度的影 2.00 8.00但是，當與手有一定距離時，Rx電極寬度的影響非常小，如圖4- 所示信號偏差（8mm寬度信號偏差（5mm寬度信號偏差（3mm寬度）信號偏差（2信號偏差（8mm寬度信號偏差（5mm寬度信號偏差（3mm寬度）信號偏差（2mm寬度005距離信號偏差（讀數(shù)由于面積很大，Rx電極應交叉排線，以獲得與框架形電極相似的靈敏度。排線會減小有效電極區(qū)域和與Tx電極的耦合。5%到20%排線對于Rx電極是一個很好的值，可在極小CRxTx電容的情況下提供高靈敏度。圖4-9給出了一個排線結構的示例。注：注：5排線意味著5圖4- 電極排線結構Rx電極和系統(tǒng)接地設計GestIC感應方法受傳感器電極到地的寄生電容的影響，因此將地放置在離傳感器很近的地方將增大CRxG，從而降低靈敏度。此外，還會影響Tx電場雜散，從而進一步降低Rx電極的靈敏度。Rx饋線電容Rx電極地電容Rx和Tx電極之間的電容要降低CRxG電容，可增加Rx-Tx電極層疊和地之間的距離。良好的值介于 mm2.5mm而且增加層疊的高度以及使Rx電極到地的距離增加至超過2mm通常沒有意義。此外，如圖4-10和圖4-11所示，必須將Rx附近區(qū)域內(nèi)的對地距離最大化。接地外殼應離Rx電極至少5mm（圖4-10中的d1），Rx電極應離感應區(qū)域一角至少3mm（圖4-11中的d2）。圖4-10：Rx??d1<5?d2>3?d2>31-2.5圖4-12和圖4-131-2.5圖4-12圖4-13圖4-14提供了更改Rx與地的耦合以獲得不同Rx到Tx電容的示例。此計算確認了4.2.4節(jié)“等效電路規(guī)則匯總”中所述的設計規(guī)則。當CRxTx和CRxG在同一范圍內(nèi)且保距離距離CRxTx=10pFCRxTx=10pFCRxTx=20pFCRxTx=40pFCRxTx=10000CRxG/信號偏差（讀數(shù)Tx電極設計Tx電極形狀和尺寸Tx電極用于根據(jù)MGC3130帶寬有限的方波信號（44-115kHz）生成電場。該電場應覆Rx和Tx電極之間低度直接耦合（平板電容使用排線的Tx層將降低這些耦合并導致CRxTx和CTxG圖4-15說明了排線的Tx層的影響。不過，這是電場雜散分布和電容優(yōu)化之間的折衷方案。20到50排線是良好的值。信號偏差（信號偏差（完全信號偏差（20%排線005信號偏差（讀數(shù)圖4-16提供了交叉排線的Tx電極和接地層的示例。此結構曾用于SabrewingV1.0評估通過 排線Tx結構實現(xiàn)較低的Rx-Tx平板電通過Rx下20%Tx排線的效應實現(xiàn)較低的Rx地電通過感應區(qū)域50%Tx排線實現(xiàn)良好的電場雜散分實現(xiàn)較低的Tx地電容，從而獲得更好的Tx驅動能力良好的設計應平衡1和2中所述的參數(shù)。圖4-16：排線Tx示例（SABREWING長寬131.7長寬131.7598.75電極68.75%Tx電極（見圖4-第I部分（電極下面）第II部分（除第I部分外14814898.768.798.750%20%<130<90180126.640%Tx電極和地在許多應用中，Tx200cm2。在Tx與系統(tǒng)地相對很近的情況（如鍵盤）下，必須考慮Tx到地電容和MGC3130Tx引腳驅動能力。MGC3130可驅動最大1nF的電容，輸出阻抗為800?。對于大于1nF的電容，建議使用外部升壓放大器（見饋線（布線，到Tx/GND/噪聲源的距離Rx電極饋線將Rx電極和MGC3130的接收引腳相連。因此，它們的靈敏度與Rx電極相同。請記住，應考慮到以下 饋線布線規(guī)則（最高優(yōu)先級保持Rx不要將Rx饋線給手。在 層中對其布使 饋線遠離系統(tǒng)中的其他模擬源和數(shù)字使Rx保持Rx電極下面的區(qū)域無饋線走線使Rx饋線遠離此外，建議Rx饋線采用對稱布線，以使DSP算法克服可能的不一致。Tx層進行。這會降低電極靈敏度，但會使感應區(qū)域穩(wěn)定而均勻?？赏ㄟ^兩種有效方法進行：在饋線上放置額外的Tx層或將饋線嵌入TxTx之間的距離均應為0.1-0.25mm。如果應用以非常近的手勢（小于1cm）為目標，則最好減小與Tx的距離MGC3130控制器在PCB上的放置對于Rx饋線長度以及實現(xiàn)最佳對稱是非常重MGC3130應放置在，并且應避免出現(xiàn)長饋線和相鄰走線，以降低Rx通道之間的將 放置在電極區(qū)域外面，盡可能遠離預期區(qū)域（將使用手的區(qū)域） 放置在北部（遠離通常的手接近方向MGC3130饋線以0.1mm饋線嵌入在Tx層中，與Tx的距離為 圖4-17：布線參考：SABREWING140x90mm95x60mm-MGC3130放置在電極背面的饋線從PCB饋線以0.1mm饋線嵌入在Tx層中，與Tx的距離為 圖4-18：布線參考：95x60mm注：注：為了抑制輻射的高頻信號，將的五個Rx通道通過盡可能接近MGC3130的構成了角頻率為3MHz的低通濾波器。圖4-19：輻射高頻抑制CBufTx偅??ㄝ?層疊（RX/TX電極耦合公式4-5顯示，降低Rx和Tx電極之間的耦合將提高信號靈敏度。這可通過以下方式增加Rx和Tx結構化Tx層（排線增加RxTx電極之間的距離4-204-21顯示了Rx和Tx電極之間短距離和長距離的示例。此距離應在0.5-2.5mmGestIC電極設計中，CRxTx和其他電容相比占主導地位。因?圖4-20：Rx??圖4-21：?圖4-22給出了一個更改Rx到Tx距離的示例，其中使用5mmx90mmRx電極，并使用這一結果也被公式4-5證實——減小距離將增大CRxTx電容，從而降低系統(tǒng)靈敏度。20%排線0,0020%排線0,000,501,001,502,002,503,003,50Rx層和Tx層之間的距離使用不同的介電材料（較低的根據(jù)平板電容公式（Cε0εrA)/d），有多個變量可影響Rx和TxGestIC電極之間的電容。其中一個是與電容成正比的相對介電常數(shù)εr。εrRx和Tx之間的絕緣材料的特性參數(shù)，應選擇盡可能小的值。表4-3給出了不同材料的示例。材相對介電常數(shù)材相對介電常數(shù)聚苯乙烯（塑料2.0-2.0-PCB4.7-6-交叉排線的Tx將Tx電極設計成網(wǎng)格圖案而不是完全填充的導面（見圖4-23）。不過，此解決方20%排線20%排線0 Rx層和Tx層之間的距離減小Rx電極的面積是另式。這需要仔細進行，因為手電容CHand會在Rx接收電多層電極層疊如果目標設備在電極系統(tǒng)下面不提供接地層，并且需要從背面增加（從背面接近時不敏感），則在電極設計中包含接地層是有利的。下面列出了添加接地層的一些優(yōu)點和缺點。圖24中的電極布線示例顯示了Mcrcp的Srg評估板的四層。使用四層PCB第1層（頂層）：Rx第2層未使第3層：Tx電極和Rx第4層（底層）Rx?18Rx?18□0.15Tx?35□0.25GND?18540935注：注：將GestIC?技術集成到目標設備中并不一定需要GND層。如果不需要，或設備已包含接地層，則最好使用2層設計。在Tx附近放置接地層將導致系統(tǒng)靈敏度損失（見圖4-25）。20%排線（dTxG20%排線（dTxG=1.520%排線（dTxG=1.020%排線（dTxG=0.50Rx層和Tx層之間的距離信號偏差（讀數(shù)設計規(guī)則匯總使CRxG盡可能低：電極層疊（Rx在Tx上面）提供了可獲得高背面和最CRxG電容的良好設計，從而實現(xiàn)高靈敏保持低CRxTx（僅針對平板電容最佳：(CRxGCBufCRxTxTx應覆蓋Rx保持CTxG<1保持Rx饋線細（0.1mm）不要將Rx饋線給手。對其進行布線（例如，在PCB層中使 饋線遠離系統(tǒng)中的其他模擬源和數(shù)字使Rx饋線遠保持Rx電極下面的區(qū)域無饋線走線使用Tx進行（Rx饋線和Tx之間的距離保持0.25避免串擾：Rx饋線之間使用最小距離0.25??????電極設計流程步驟??????□??????????□?????乘?□???????????乘?? ? ???εr越低越好：PC-ABS、PET、FR4和玻璃確保導電Tx和Rx電極區(qū)域可緊固在載體材料上（持續(xù)過熱，老化RxRx框架形電極長度和寬度（用例和應用驅動）。長度應短于14cm，寬度應該為長度的3.5%-7%Rx框架形電極應始終為實心體 的信號偏差。良好的開端是大約5-10排線定義Tx層到地的距離——越大測量Tx到地電容如果CTxG500pF如果500pFCTxG1nF→考慮Tx電極排線（平均不少于35%）并考如果CTxG1nF→增加與地的距離和或使用εr測量框架形電極的Rx-Tx電容如果CRxTx10pF如果10pFCRxTx20pF如果CRxTx20pF→考慮增加載體材料的厚度或使用εr較低的材料并檢查與測量框架形電極的Rx到地電容如果CRxG10pF如果10pFCRxG<20pF且小于Rx-Tx電容（CRxTx）如果Rx-Tx電容 Rx到地電容（CRxG）→增加Rx電極和饋線的如果CRxG20pF→可能需要增加與周圍地的距離（取決于所需追蹤距離將Rx框架形電極進一步拖入Tx保證與（導電）注第5章系統(tǒng)集成 放置和布線建 的PCB布線要求遵循混合信號設計的一般上（見圖5-1）。MGC3130的Rx0..4引腳，從而優(yōu)此外，建議使 遠離系統(tǒng)中的電源和熱源MGC3130圖5-Rx作圖5-Rx作機械穩(wěn)定性電極和饋線環(huán)境電極層疊應保持穩(wěn)定并遠離可能運動的部件。Rx與地的距離以及Tx與地的距離應該極為恒定（圖5-2中的d1和d2）。GestIC感應區(qū)域內(nèi)需要高機械穩(wěn)定性。手停留區(qū)域（見圖5-2）。（圖5-3中的d1）MGC3130????圖5-MGC3130????導電部件外殼內(nèi)的導電部件會影響電場，并導致系統(tǒng)靈敏度下降。為獲得高靈敏度，建議盡量Rx電極上使用銅箔（例如裝飾銅箔）時，應粘合緊密（避免存在氣泡），否則會影響信號靈敏度。另外，建議不要使用金屬彈簧來接觸電極。而且，金屬彈簧（被視為可移動部件）不應該靠近Rx電極和饋線。外殼厚度和介電常數(shù)電極和用戶之間的外殼會影響GestICεr會影GestIC的檢測范圍。因此，外殼與所有電極之間的距離都應該在同一數(shù)量級，以確噪聲注意事項MGC3130的自身噪聲會導致GstIC系統(tǒng)不穩(wěn)定。由于MGC3130xBuf的容差為3SB0參數(shù)化電路圖5、圖5-5和圖-6顯示了用于調(diào)試和參數(shù)化MGC3130Ara控制軟件使用I2C?轉SB橋接器來控制和參數(shù)化MGC3130。當I2C轉SBI2C主器件時，應用處理器I2C應：關閉（I2C線配置為高阻態(tài)??? ?催?? ?催???圖5- 使 開關的MGC3130參數(shù)化電? ???????圖5- 適用于基于USB的應用的 參數(shù)化電?????優(yōu)缺使用開優(yōu)缺使用開與其他I2C客戶端的通信不會基于USB注第6章GestIC參數(shù)化MGC3130隨附GestIC庫，該庫在的閃存中。提供定位數(shù)據(jù)和識別出的手勢。圖6-1說明了ColibriSuite的 。圖圖6- COLIBRIColibri????????有關ColibriSuite的詳細信息，請參見《MGC3130單區(qū)3D手勢控制器 ）要獲得最佳功能，必須參數(shù)化GestIC系統(tǒng)。因此，必須遵守多個規(guī)則以使AFE設置與電極特性匹配，并使ColibriSuite參數(shù)與感應區(qū)域幾何匹配。本章提供正確設置GestIC參數(shù)的步驟。參數(shù)化步驟分為幾個彼此互不相關的獨立部分，如圖6-2所示。注：注：只能通過AureaPC軟件進行參數(shù)化?？蛻粼O計應考慮到這一點。因此，建議按照第5.4節(jié)“參數(shù)化電路”所述準備參數(shù)化電路。圖6- GestIC?參數(shù)化流112???ッ3????üüColibri4?? 5 ——ColibriSuite參數(shù)化接近檢測——ColibriSuite參數(shù)為Rx調(diào)整ColibriSuite的位置 電極

Rx電極的設計包括4個框架形電極和1個可選的電極，如圖4-1所示?？蚣苄坞姌O多詳細信息，請參見“MGC3130AureaGraphicalUserInterfaceUser’sGuide”（DS40001681）模擬前端（AFE）參數(shù)化MGC3130控制器具備高度靈活性，可根據(jù)應用電極設計進行調(diào)整。用戶可通過固件消息機制對MGC3130的一些參數(shù)進行部分調(diào)整，而其他參數(shù)由GestIC庫自動進行微調(diào)，以節(jié)省應用開發(fā)時間。表6-1列出了AFE參數(shù)。表6-1：AFE[44,67,88,103,發(fā)送電極Tx的頻率。Tx頻率的容為±10%。GestIC?庫動態(tài)控制此選擇最佳頻率。用戶可使[0,1,…Tx頻率MGC3130的Tx信號生成模塊為發(fā)送電極提供矩形信號。MGC3130根據(jù)外部噪聲條件自聲功率測量連續(xù)調(diào)整Tx頻率。用戶可通過GestIC庫消息或AureaPC軟件來使能或“MGC3130AureaGraphicalUserInterfaceUser’sGuide”（DS40001681）。信號匹配信號匹配參數(shù)用于在采樣點處（3.7μs）獲得約為VDDA/2（32,768個讀數(shù)）的圖6- GestIC?RxDIFF模擬信0樣點。圖6-6和圖6-7給出了良好信號的匹配參數(shù)化。過沖和下沖取決于Tx到地的電容（CTxG）。高CTxG（500pF-1000pF）將使Rx輸入呈低通特性并產(chǎn)生過沖信號。低通由Tx輸出阻抗（RT800?）與CTxG電容形成。相反，低CTxG（50pF）會導致高通特性并產(chǎn)生下沖信號。高通由Rx輸入阻抗（RBuf=10M?）與CRxTx電容形成。圖6-5：不良信號匹配圖6- 良好信號匹配（過沖圖6- 良好信號匹配（下沖憑借MGC3130的AFE性能（快速運放恢復時間），可以如圖6- 所示的一些情況小于1μs圖6- 信號匹配容削波和或振蕩）時，可能需要重新設計電極。信號匹配調(diào)整是一個8位字段（RxDIFF7:0>），可實現(xiàn)平滑的階梯式調(diào)整。信號匹配過程通過Aurea控制軟件自動完成。詳細信息，請參見“MGC3130AureaGraphicalUserInterfaceUser’sGuide”（DS40001681）。公式6-VV=RXDIFF7:0-RxDIFF小于200時建議的Rx緩沖器輸VRxBuf??圖6- 信號匹配值與VRXBUFVRxBuf??SignalMatchingValuevsVRxBufvoltage(VTx= ?成電容分壓器，如圖4-5所示。COLIBRISUITE參數(shù) Suite參數(shù)化包括其功能的設置：位置、接近檢測以及手勢識別功（見圖6-1）。應用會決定使用哪個功能并進行參數(shù)化。ColibriSuite的各個功能可兼用戶無權GestIC庫的參數(shù)。詳細信息，請參見“MGC3130AureaGraphicalUserInterfaceUser’s（DS40001681）位置

必須根據(jù)電極尺寸及其特性來調(diào)整位置功能。ColibriSuite根據(jù)應用設計提供要設置的參數(shù)。這些參數(shù)用于調(diào)整感應區(qū)域尺寸和均衡電極信號。表6- 列出了這些參數(shù)表6- 位置參參數(shù)說操非均衡感應空[25,26,..,140]mm，默認值為95[25,26,..,140]mm，默認值為用電用電場線性用[-100,-99,..0,..,99,100]，默認值為確定應用感應空間并定義可進入的x-y用[1,2,..,256]mm，默認值為調(diào)整典型交互手勢的Z位置并定義Z（Z位置觸摸和最大值）用非均衡感應空間???????圖6-11首先確定兩個與系統(tǒng)相關的幾何參數(shù) ELECTRODE_YDISTANCE（使用框架形電極的內(nèi)邊緣確定尺寸）ZZ???30電重（水平磚測量此步驟用于均衡電極信號強度。這通過進行五次磚測量來完成。這些測量以恒定的Z值進行（z值=30mm）。平均值（signaldeviationmeans，SDM），并計算電重參數(shù)。圖6-12顯示了進行磚測量的五個位置。測量使用聚苯乙烯墊片確保所有測量均以恒定z????????????電場線性化（垂直磚測量此步驟用于測量電場的非線性。這通過在中心位置進行四次不同的磚測量來完成（見圖6-13）。這些測量在4個不同高度進行（Z值必須為10mm、30mm、50mm和80mm）。這些測量對于確保線性3D手定位至關重要。圖6-13顯示了進行磚測量的四個位置。測量?1?Z=10?1?Z=10?2?Z=30?3?Z=50??4?Z=80感應空間此步驟用于定義應用感應空間。此操作僅支持進入x-y位置范圍。圖6-14給出了完成之圖6-14：有限的X-Y地沿系統(tǒng)邊界線移動手（約10次，直接在系統(tǒng)表面）來保證，如圖6-15所示。圖6-15：感應空間手移動結果將是變形的邊界線，如圖6- 所示。使用參數(shù)PT_WESTPOS_MAXPT_EASTPOS_MAX、PT_SOUTHPOS_MAX和PT_NORTHPOS_MAX減小邊界線尺寸，直到得到一個可放入變形邊界線的矩形為止（圖6-17）圖6-16：變形的邊界線圖6-17：縮減后的最大尺寸重復此步驟，直到可以進入整個x-y范圍，同時檢查不同的zZ位置調(diào)整需調(diào)整Z位置以使系統(tǒng)適應典型的交互手勢（例如，手平放或手指指向某處）。還需要增大或減小參數(shù)PT_ZPOS_TOUCH以調(diào)整典型交互手勢的Z當手以期望手勢觸摸系統(tǒng)表面時，Z位置應為 從設備頂部緩慢近減小參數(shù)PT_ZPOS_MAX，直到無法再近此步驟在Aurea控制軟件中進行。應對3D位置進行，并且用戶必須相應調(diào)整Z接近檢

參數(shù)說操功能激活默認為使能狀用參數(shù)說操功能激活默認為使能狀用自喚醒電極[0,1]，默認值為定義哪些Rx用喚醒靈敏[1,2,..,100]，默認值為定義使系統(tǒng)從自喚醒模式恢復至工作模式的電極用接近掃描間[5,6,..,1024]ms，默認值為20用空閑超[5,6,..,1024]s，默認值為模式切換至自喚醒模式。用功能激活啟動后可使能或接近檢測。時，只能通過 線喚醒MGC3130自喚醒電極可以激活1到5個電極。使能多個電極將增加自喚醒模式下的電流消耗，但在使能的電喚醒靈敏度必須根據(jù)應用需求來調(diào)整用于喚醒系統(tǒng)的信號偏差閾值。閾值設置低，靈敏度就低；,]認值為。接近掃描間隔范圍內(nèi)進行調(diào)整，默認值為20ms。使用快速接近掃描時序將增加自喚醒模式下的電流空閑超時[5,6,..,1024]s范圍內(nèi)進行調(diào)整，默認值為5s手勢識

注第7章性能評估電容測

了解GestIC電極的電容對調(diào)整靈敏度很重要。使用標準電容測量設備測量電容很困難，因為Tx電極將Rx電極與地，且Rx接地電容通常非常小。以下步驟介紹如何可用于電容測量的等效電路V=8Vppf=100V=8Vppf=100CTx到地電容CTxG可通過標準LCR測量計進量。獲得更高精度，建議斷開xTx和CRxG電容的連接。CRxTx和CRxG第一次測量旨在找出CRxTx和CRxG的電容分壓器分壓比。圖-2（低Cp<1F第二次測量使用電容值已知的輔助電容來找出各電容的值。圖7-3顯示了帶表7- 等效電路和相應公圖7- 用于測量電容分壓器的等效電 V=8f=100 = CRxTx+CRxG+圖7- 通V=8Vppf=100kHz輔助電容確定電容值CRxG CRxTx+CRxG+CP+CAux CRxG上的電壓 放置CAux后CRxG上的電壓CTxG：Tx和GND之間的電容CRxTx：Rx和Tx之間的電容CRxG：Rx和GND之間的電容CAux：用公式7-CC = VV – VTxVRx–V'Rx–PVTx–選擇適當?shù)妮o助電容首先選擇一個在10pF40pF范圍內(nèi)的輔助電容；在將輔助電容焊接到電路前，測量如果V’RxVRx/2，則輔助電容良好；否則，選擇一個較低較高值，然后重復步驟2–3。測量設置??f=100??f=100??C?注注 始終使CAux的饋線盡可能短（為獲得最佳結果，應焊接一個SMD電容）2：測量期間必須斷開MGC3130與電極的表7- 設備概用頻率：100提供—建議12位分辨—測量V’Rx和測量DUT輸入上的LCRf=100CAux電容前確定其不要LCR測量計測CRxG或CTxG（僅用于分立的CAux電容）！測量過程步驟使用LCR測量計測量CTxG連接圖7-4中所示的CAux分配有源探頭的輸入電容CP使用有源探頭測量VRx在15pF–40pF的范圍內(nèi)為Ctest選擇一個起始值，然后CAux使用有源探頭測量V’Rx如果V’Rx=VRx/2，則繼續(xù)步驟8；否則，增加減小CAux，然后重復步驟6和步測量VTx（無源探頭）計算CC – = VTxVRx–V'Rx–P = = Tx 對每個GestIC通道重復步驟4-10靈敏度曲線測量GestIC靈敏度定義為有手和無手時所測量的信號偏差。為了標準化測量步驟，定義了GestIC感應區(qū)域內(nèi)移動到準確位置的模擬手。在特定方向上移動模擬手并測模擬為了查看GestIC系統(tǒng)的靈敏度曲線，使用模擬手定義了測量設置。以下幾節(jié)將詳細介要模擬人手效果，可使用參考磚。此磚結構模擬手由聚苯乙烯塊制成，上面覆蓋薄銅-5（r≈結果。hda圖7-5：hda長度：a=40mm寬度：b=40mm高度：h70距離：d10、20、30、50、80和120通常，在電極上方30mm距離處測量靈敏度曲線。標準測試設置件。GND板由50x30x1.5mm鋁板和上面的1mm塑料板（例如，PC-ABS和樹脂玻璃等）制成，塑料板用于避免意外短路。GND板與保護地（ProtectedEarth，PE）GND通過1M?∥47nF連接。使用修改的ESD插頭（見附錄）。電容用于限制可饋線從磚的頂部通過直徑為0.16mm的漆包線和耦合電容（47pF，代表接地電圖7- 完整測量設注注 選擇GND板上的1mm塑 （見圖7-7）標準電極結構上的放置靈敏度曲線的測量原理是在特定方向上（例如，從北向南或從西向東）移動磚結構模擬手。度圖，例如圖7-11。圖7- 標準電極結構上的放置（北-南???????????????????復雜電極結構上的放置對于復雜電極結構，采用每個電極的內(nèi)輪廓并將磚放置在中間（見圖7-10）。然后，電極內(nèi)輪廓電極內(nèi)輪廓靈敏度曲線圖7-11：標準電極靈敏度曲線1cm10個讀-1cm，北電極測量到的信號偏差必須至少增加十個讀數(shù)，南電極測量到的信號偏差必須至少減少10個讀數(shù)。曲線應近似符合1/r2函附如何制作磚結構模擬手??????5將銅箔（d=35μm）切割成正確的形狀（見圖A-1）。圖A-1： ??????512?3?4??拿起聚苯乙烯塊（70x40x40mm），將銅箔粘在聚苯乙烯塊上（如圖A-2所示）。??h????4321d=10…20h????4321d=10…20a帶可選升壓放大器的擴展電極等效電路（應對高噪聲環(huán)境圖A- 擴展電極等效電??????偅LDTDNH hN偅??ㄝ? MGC3130Tx電壓 將注入到接收電極ERX的外部噪聲電壓 Rx和Tx電極之間的電容 Rx饋線到Tx的電容 手和Rx之間 MGC3130的引腳25 MGC3130的引腳4..8 MGC3130的引腳10聲條件下不會過載。電阻RD用于實現(xiàn)頻率補償分壓器。RDRDCD=RBuf降低的Tx輸出電壓是不可取的。如下文所示，應通過最大Tx信號實現(xiàn)最佳信噪系統(tǒng)參數(shù) 假設在70-130kHz的相關頻率范圍內(nèi)，緩沖器輸入電阻的影響遠小于緩沖器輸入電容的影響，如公式A-2所示。公式A-2：分壓器假RRRxBuf=RD=aC+ +a++C1 +C++a +CRxTx+1公式A-

P-------CBuf+P

信號靈敏度號增量（VN=0）。公式A-S=VRxBuf =0–VRxBufH =S=VTxCRxTx+CL+2CRxG+aCBuf+CN+2+