智能手機(jī)鍵盤控制器的實(shí)現(xiàn)方法介紹與比較
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圖2a和2b. EMI濾波器。
低EMI（無源掃描）
Maxim的鍵盤控制器，如MAX7347/MAX7348/MAX7349、MAX7359和MAX7360采用一種獨(dú)特的無源掃描方式，利用電流源驅(qū)動開關(guān)矩陣，并通過檢測電流來檢測按鍵動作。圖3說明了無源按鍵掃描的工作原理。一旦按下一個按鍵，控制器便開始掃描所有按鍵。掃描時，在所有“列”端口施加電壓約為0.5V的恒流源，控制器監(jiān)測流過依次使能的每“行”電流。因?yàn)槊恳粫r刻只有一“列”檢測到電流流過，所以，對于一個8 x 8開關(guān)矩陣，這種無源掃描方式也需要經(jīng)過64個時鐘周期完成掃描。在按鍵掃描期間，所有“列”電壓都是靜態(tài)的0.5V （有按鍵按下的列除外），在其對應(yīng)的“行”端口處于掃描期間，該“列”電壓降低到0V.
圖3. Maxim的低EMI鍵盤掃描架構(gòu)。
每“列”端口是由大約20μA的恒流源驅(qū)動，“行”、“列”端口只在開關(guān)接觸的很短時間消耗電流。因此，與傳統(tǒng)掃描方式相比，無源掃描因電壓高、低電平變化驅(qū)動容性和阻性負(fù)載產(chǎn)生的功耗大大降低。
電磁輻射
1.8V供電時，用0.5V電壓擺幅替代滿幅度（1.8V）驅(qū)動，可有效降低電磁輻射（降低11dB）。此外，低EMI鍵盤掃描架構(gòu)中更低的掃描頻率也能幫助降低電磁輻射水平。圖4是傳統(tǒng)方案和低EMI方案的功率頻譜密度（PSD）仿真圖。測試基于1MHz時鐘頻率，供電電壓1.8V，上升/下降時間0.2μs，藍(lán)色曲線代表傳統(tǒng)方案，綠色曲線代表低EMI方案。仿真結(jié)果表明，Maxim低EMI方案的PSD降低15dB.總之，低EMI方案的電磁輻射相比較傳統(tǒng)方式下降15dB.鑒于如此優(yōu)異的輻射指標(biāo)，可以省去EMI濾波器。
圖4.鍵盤掃描PSD仿真，藍(lán)色曲線代表傳統(tǒng)方案，綠色曲線代表Maxim的無源掃描方案。
波形示例
圖5是MAX7359鍵盤控制器的波形，深藍(lán)色波形（通道1）為“列”端口波形，淡藍(lán)色波形（通道2）為“行”端口波形。該“行”和“列”交叉的那個按鍵在大約第26ms時候按下。經(jīng)過約2ms的延時，鍵盤控制器被喚醒。控制器將“列”端口變成電流源，電壓變?yōu)榇蠹s0.5V，并開始掃描。在確認(rèn)一個按鍵依然被按下或者按鍵被釋放前，它會按設(shè)定的去抖時間掃描2次。每對臨近的掃描脈沖，右邊為初始掃描，左邊是第二次的去抖掃描。
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