[0026]PCB50提供用于安装电子部件以及形成提供移动设备10的功能所必要的传导迹线的基座。PCB50包括根据需要实现移动设备10的功能的未图解的其它电路元件以及半导体封装。PCB50包括对移动设备10而言必需的所有的电子部件。在其它实施例中，移动设备10的电子部件被跨越外壳20内的多个PCB分离。PCB50包括诸如通用串行总线(USB)端口、随机存取存储器(RAM)、闪存、图形处理单元(GPU)、或片上系统(SoC)的附加的部件。
[0027]电容性触摸控制器56是被设计用于测量传感元件58和68的自电容或固有电容的1C。自电容是在传导元件(例如，传感元件58)和接地电势之间测量的电容。当要被检测的对象(例如，用户30的膝盖、手指、手掌或脸)不在传感元件附近存在时，传感元件的自电容Csensi3r是环境电容C _。由来自传感元件58和68之一的与接近相应的传感元件的环境相互作用的电场确定CENV。具体地，来自传感元件的电场与诸如屏蔽区域60和70，迹线62、64、66、67和69，电源和接地平面，传导通孔以及IC之类的附近的对象相互作用。
[0028]当用户30的身体部分在传感元件附近存在时，传感元件的自电容CSE_是CENV加上可归于身体部分的电容CUSER。当检测除了用户30的身体部分的对象时，Cuser是可归于所检测的对象的传感元件的自电容的部分。采用针对每个传感元件的Cenv的值校准电容性触摸控制器56，并且电容性触摸控制器56从传感元件的总的自电容Csensi3r中减去传感元件的Cenvo剩余的电容是可归于在传感元件附近的用户30的身体部分或另一对象的自电容，即，Cusero在实践中，在电容性触摸控制器56内的可配置的电容器组消去或抵消贡献于自电容的Cenv，剩下CuserW被测量(尽管在其它实施例中使用隔离CuseA Csensqr的其它方法)。
[0029]如果CUSER，即所测量的可归于要被检测的用户30或另一对象的传感元件的自电容近似地等于0，则电容性触摸控制器56经由存储器映射的标记以及中断向CPU34报告没有接近。如果(^_超过与要检测的人体部分或其它对象相关联的阈值，则电容性触摸控制器56以类似的方式报告接近。无论是否检测到接近，除了指示接近或没有接近的标记，电容性触摸控制器56针对每一个自电容测量向CPU34报告与Cuser成比例的数字值。CPU34使用接近标记用于其中只需要接近或没有接近的简单的应用，并使用数字(^_值以实现更高级的功能。在一个实施例中，由CPU34使用数字Cuser值以确定用户30和特定的传感元件之间的距离。正被检测的对象和传感元件之间的距离近似地与所测量的可归于对象的自电容的倒数成比例(距离^ 1/CUSER)0
[0030]电容性触摸控制器56首先通过使用电容器组消去Cenv (如先前针对正被测量的特定传感元件确定的那样)来感测传感元件58和68的自电容。将剩下的电容Cuser转换成成比例的电压电势。在一些实施例中，将传感元件的整体的自电容CSE_转换成成比例的电压并且然后使其减少与Cenv成比例的电压。使用模数转换器将作为结果的与Cuser成比例的电压转换成数字值。处理数字Cuser值以确SCuser是否超过用于确认接近的阈值。相应地设置接近标记并且使其可用于CPU34进行处理。也使数字(^_值可用于CPU34。
[0031]在一个实施例中，电容性触摸控制器56包括被用于测量自电容的硬件传感模块的一个实例。电容性触摸控制器56使用电容性触摸控制器内部的多路复用器每次一个地测量每个传感元件58和68的自电容以控制将哪一个传感元件耦合到传感模块。电容性触摸控制器56按顺序在近似相同的频率处测量每一个传感元件，或遵循其它模式以采用不同的频率和顺序测量传感元件的自电容。
[0032]传感元件58和68是在PCB50的表面上形成的铜方材(虽然在一些实施例中将其它形状和其它传导材料用于传感元件)。在其它实施例中，将任何传导元件用于传感元件58和68。
[0033]传感元件58和68通过电场与诸如传导迹线、通孔和接地平面以及用户30的膝盖、手指、手掌或脸之类的附近的物质相互作用。当电荷被施加于传感元件58或68时，相反的电荷被朝着任何附近的材料内的传感元件吸引。当靠近传感元件58或68的材料的量增加时，针对传感元件的给定的电压电势，更大量的电荷被吸引到传感元件。因此，传感元件58和68的自电容是靠近每一个相应的传感元件的材料的量的函数。因为接地节点向传导材料内提供了附加的电荷的源，所以具有到接地电势处的电路节点的传导路径的传导材料具有对自电容的增加的影响。传感元件58和68通过接地节点将相反的电荷吸引到附近的传导材料中。
[0034]在与传感元件58相对的PCB50的表面上形成屏蔽区域60。屏蔽区域60为传感元件58的传感能力提供了定向性，并减少了来自对象和在移动设备10的背面上的RF信号的干扰。屏蔽区域60通过减少除了所期望要被测量的电容(S卩，Cuser)的自电容中的变化而改善接近测量的精确度。
[0035]屏蔽区域60被电连接到电容性触摸控制器56。电容性触摸控制器56采用与当测量传感元件58的自电容时的传感元件58类似的电压电势驱动屏蔽区域60。为了测量自电容，电容性触摸控制器56采用正弦波、方波、或到多分立电压电平来驱动传感元件，并且检测用于改变传感元件的电压所必需的电荷的量。电容的定义是每伏特的电荷。电容性触摸控制器56驱动屏蔽区域到与正在被测量的传感元件近似地相同的电压以减少屏蔽区域对自电容的影响。
[0036]在其它实施例中，屏蔽区域60被电连接到接地电势。将屏蔽区域60连接到接地电势提供了对传感元件58的自电容的Cenv分量的增加。更高的Cenv需要电容性触摸控制器56内的更大的电容器组以抵消更高的CENV。采用与传感元件58类似的电压电势驱动屏蔽区域60提供了较低的CENV，并减少了电容性触摸控制器56内的电容器组的所需要的尺寸。
[0037]传导迹线62将传感元件58耦合到电容性触摸控制器56。电容性触摸控制器56操纵传感元件58的电压并经由传导迹线62检测传感元件的自电容。传导迹线64将屏蔽区域60耦合到电容性触摸控制器56。电容性触摸控制器56经由传导迹线64控制屏蔽区域60的电压以使其与传感元件58的电压近似地相等。
[0038]传导迹线66将CPU34连接到电容性触摸控制器56。迹线66包括用于重置、中断、数据、地址、时钟、使能以及其它对CPU34和电容性触摸控制器56之间的通信所必需的信号的线路。在一个实施例中，CPU34使用内置集成电路(I2C)协议与电容性触摸控制器56通信。在其它实施例中，使用其它通信协议。在一些实施例中，与单个半导体管芯上的CPU —起实现电容性触摸控制器56的功能。在其它实施例中，电容性触摸控制器56和CPU34两者的半导体管芯被一起封装在多芯片模块中。
[0039]由CPU34使用被连接到电容性触摸控制器上的引脚的单个传导迹线66控制电容性触摸控制器56的一些功能(诸如启用或禁用传感)。通过CPU34从电容性触摸控制器56内的硬件寄存器读取或写至电容性触摸控制器56内的硬件寄存器来行使其它功能。从电容性触摸控制器56内部的存储器映射式硬件寄存器中读取数字Cuser值。当电容性触摸控制器56报告接近时，还由CPU34使用寄存器以设置(:,_的阈值。采用电容性触摸控制器56上的分立的输入或输出引脚以及电容性触摸控制器内的硬件寄存器来实现某功能。通过CPU34触发电容性触摸控制器的重置输入引脚，或通过CPU写至电容性触摸控制器内的软式重置寄存器来重置电容性触摸控制器56。
[0040]传导迹线67将传感元件68连接到电容性触摸控制器56。电容性触摸控制器56经由相应的迹线67测量每一个传感元件68的自电容。每一个传感元件68都在按钮14之一之下并对应于按钮14之一。当传感元件68的自电容升高到预确定的阈值之上时，电容性触摸控制器56向CPU34报告用户30在传感元件68附近。CPU34从电容性触摸控制器56接收接近标记并执行代码以处置该按钮按压。电容性触摸控制器56每次一个地测量每一个传感兀件58和68的自电容，并每次一个地针对每一个个别的传感兀件向CPU34报告接近。
[0041]在与传感元件68相对的PCB50的表面上形成屏蔽区域70。屏蔽区域70减少来自对象和移动设备10的背面上的RF干扰的噪声。屏蔽区域70防止当用户30触摸移动设备10的背面时按钮14的按钮按压被激活。
[0042]将屏蔽区域70连接到电容性触摸控制器56的与屏蔽区域60分开的端子或引脚。电容性触摸控制器56能够分开地控制屏蔽区域60和屏蔽区域70。电容性触摸控制器56驱动屏蔽区域60到与当测量传感元件58的自电容时传感元件58的电压近似地相等的电压。当电容性触摸控制器正感测传感元件68的自电容时，电容性触摸控制器将屏蔽区域60置于未激活的状态下并代替地驱动屏蔽区域70。当屏蔽区域是未激活的时，电容性触摸控制器56将屏蔽区域置于高阻抗中或驱动屏蔽区域到静态的电压电平。当电容性触摸控制器56正感测传感元件68的自电容时，电容性触摸控制器驱动屏蔽区域70到与正被测量的特定的传感元件68近似地相等的电压电势。当电容性触摸控制器56正感测传感元件58的自电容时，屏蔽区域70是未激活的。
[0043]在电容性触摸控制器56上提供被连接到分开的端子的屏蔽区域60和70减少了电容性触摸控制器上的屏蔽区域的负载。电容性触摸控制器56不一起驱动每一个屏蔽区域。减少电容性触摸控制器56上的总的屏蔽负载使得屏蔽区域更加响应于传感元件的电压方面的改变，提供改善的噪声消除。另外，分开屏蔽区域60和70到电容性触摸控制器56的连接减少了在一个屏蔽区域上接收的干扰影响另一屏蔽区域的量。当由通过在PCB50上的远程位置处的另一屏蔽区域接收的干扰影响一个屏蔽区域的电压时，减小了屏蔽区域的有效性。当屏蔽区域不是在与对应的传感元件类似的电压处时，屏蔽区域影响传感元件的环境自电容Cenv并且减小了测量的精确度。另外，具有在移动设备10的远的位置处的被连接到电容性触摸控制器56的单个引脚的两个屏蔽区域产生连接屏蔽区域的充当比以其他方式使用的迹线更长的天线的迹线，增加所接收的总的干扰。采用分开的端子隔离每一个屏蔽区域降低了最大迹线长度并且减少了通过传导迹线获得的干扰。
[0044]在图2b中，用户30将移动设备10拿到他的或她的头上。由于传感元件和用户30之间的电场的相互作用，传感元件58的自电容增加。在移动设备10被设置在用户30附近之前，移动设备前面的区域由对自电容具有比用户的头更小的影响的空气占用。电容性触摸控制器56检测传感元件58的自电容的上升，并通知CPU34用户30的接近。CPU34因此减少移动设备10的功率输出以保持遵守SAR规定。CPU34还禁用触屏12以减少功率使用并防止用户30用他的或她的脸不小心激活触屏的元件。
[0045]图3a是图解传感元件58和在PCB的顶表面上形成的可选的屏蔽区域71的PCB50的部分截面图。在与传感元件58和屏蔽区域71相对的PCB50的底表面上形成屏蔽区域60。在传感元件58和屏蔽区域71之上形成可选的覆盖物72用于传感元件的物理隔离和保护。
[0046]由与酚醛树脂棉纸、环氧化物、树脂、玻璃织物、毛玻璃、聚酯以及其它加强光纤或织品结合的聚四氟乙烯预浸渍的(预浸材料)、FR-4、FR-1、CEM-1、S CEM-3的一个或多个层形成PCB50。在PCB50的表面上形成或设置诸如传导迹线以及IC的对于移动设备10的功能必需的电子组件。在一个实施例中，使用包括PCB的顶表面和底表面之间的层上的电子组件的多层PCB50。通过在PCB中形成的传导通孔来连接PCB50的不同的层或表面上的组件。
[0047]传感元件58