消費類電子設備設計需要具有吸引力并且可靠，才能取得成功。不過，大多數設備都仍然依靠機械按鈕；這類按鈕通常采用活動部件、墊圈和開孔，因而存在長期穩定性問題，并且成本更高，對各種環境因素的抗干擾能力也較差。而電感式觸摸按鈕則能夠實現無墊圈且更加美觀的防水機械設計。這種按鈕外表堅固耐用，可在戴著手套的情況下操作，并且能夠直接響應施加于導電表面的力度。

電感式觸摸按鈕技術的三個主要組成部分是電感式傳感器、目標表面以及電感數字轉換器。

圖 1-1 電感式觸控組件

當目標表面受力時，材料會稍稍偏轉，導致電感式傳感器和目標表面之間的距離 (D_TARGET) 縮短。D_TARGET 的這一變化會改變傳感器的電感（D_TARGET ∝ 傳感器電感），而該電感會由電感數字轉換器測量。當力撤除后，該表面會恢復其原始形狀。

影響電感式觸摸按鈕靈敏度的主要因素包括目標材料、目標厚度與目標距離 (D_TARGET) 以及傳感器尺寸。按鈕靈敏度由為觸發響應而需要在目標導電表面施加的力的大小來定義。

目標材料

電導率 (σ) 越高的材料越適合應用電感式感應技術。

在目標表面上產生的渦流大小與目標材料的電導率 (σ) 直接相關，因此電感式觸摸按鈕優選電導性較高的材料（例如銅、鋁或銀）。可以在木頭或塑料等非導電材料上增加薄薄一層導電材料，從而實現電感式感應。有關渦流和 LDC 傳感器設計的更多信息，請參閱 LDC 目標設計 和采用 LDC、用于電感式感應應用的傳感器設計 應用報告。

目標厚度

對目標表面施加一定的力所產生的偏轉與材料的抗拉強度和厚度成反比。與較厚或剛性較高的材料相比，較薄或剛性較低的材料受到給定大小的力后，所產生的偏轉較大。有關不同材料中偏轉的更多信息，請參閱電感式感應設計計算器工具。

目標距離 (D_TARGET) 和傳感器尺寸

電感式感應依靠的是電感式傳感器產生的電磁場與導電物體表面感應渦流之間的相互作用。隨著 D_TARGET 增加，目標表面上感應的渦流會變小，因為目標導電表面現在只能捕獲電感式傳感器產生的一小部分電磁場。反過來，電感式感應線圈生成的電磁場線大小與傳感器的直徑成正比。圖 1-2 顯示了如何以電感式觸摸線圈直徑百分比的形式設置 D_TARGET。

圖 1-2 顯示了按鈕靈敏度與 D_TARGET 之間的關系。

即便是在理想的目標電導率和目標表面厚度條件下，對目標表面施加標稱大小的力所產生的偏轉也只是微米級別的。例如，對由 0.2mm 厚鋁制成的 10mm × 3mm 矩形表面施加 1.5N (150g) 的力時，該表面產生的偏轉不到 1.9μm。當 D_TARGET = 0.2mm 并使用 10mm × 3mm 矩形傳感器時，1.9μm 的偏轉會使傳感器的電感改變 5700PPM。不過，LDC3114 是一款高分辨率電感數字轉換器，專為檢測低至 200PPM 的細微電感變化而設計。

LDC3114 能夠檢測表面的細微偏轉，但這并不是它唯一可以解決的挑戰。D_TARGET 變化并不限于按鈕按壓操作期間目標導電表面的偏轉。D_TARGET 會因溫度范圍內的機械容差變化而變化，也可能因為應力事件（掉落、壓痕等）導致目標表面永久變形而變化。LDC3114 通過集成基線跟蹤算法來跟蹤 D_TARGET 的緩慢變化，解決了這些情形下的問題，從而能夠在寬溫度范圍內以及各種程度的應力事件下維持按鈕功能。

高分辨率和基線跟蹤只是 LDC3114 具備的其中幾項出色特性，這些特性使得該器件非常適合作為電感式觸摸按鈕的目標電感數字轉換器。LDC3114 提供易于使用的 12 位輸出，可擴展到要施加于電感式觸摸按鈕的力度。

擴展的 12 位帶符號輸出能夠實現直接的力響應，而無需任何后處理，從而減少了系統滯后。此外，該器件具有可配置極性的推挽輸出，僅在輸出值達到預設閾值時觸發，能夠仿真機械按鈕，并無需處理器干預。

LDC3114 可用于實現可供定制的電感式觸摸按鈕，使按鈕在特定的力度條件下觸發，而無需更改外殼的機械設計。圖 1-3 顯示了同一按鈕（傳感器尺寸 = 按鈕尺寸= 10mm × 3mm，D_TARGET = 0.2mm）只需更改 LDC3114 的 GAINn 寄存器設置，即可調整為兩種不同力度的輸出響應。

圖 1-3 可配置按鈕靈敏度

增益因素 (圖 1-3) 可以配置為 1 到 232 之間的值。

備選器件建議

LDC2112 和 LDC2114 是適用于低功耗 HMI 的替代電感式觸控解決方案。如果應用無需高分辨率并需要在 1.8V 的條件下工作，則可以使用上一代 LDC 器件 (LDC161X) 來實現電感式觸摸按鈕。有關使用 LDC161X 器件實現電感式觸摸按鈕的信息，請參閱電感式感應觸控金屬按鈕設計指南 應用報告。LDC161X 器件是通用電感數字轉換器，可在 3.3V 至 5V 的電壓范圍內工作。