如何解決觸摸屏的電磁干擾問題

開發(fā)具有觸摸屏人機(jī)界面的移動(dòng)手持設(shè)備是一項(xiàng)復(fù)雜的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)于投射式電容觸摸屏設(shè)計(jì)來說更是如此，它代表了當(dāng)前多點(diǎn)觸摸界面的主流技術(shù)。投射式電容觸摸屏能夠精確定位手指輕觸屏幕的位置，它通過測(cè)量電容的微小變化來判別手指位置。在此類觸摸屏應(yīng)用中，需要考慮的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)問題是電磁干擾(EMI)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。干擾引起的性能下降可能對(duì)觸摸屏設(shè)計(jì)產(chǎn)生不利影響，本文將對(duì)這些干擾源進(jìn)行探討和分析。

投射式電容觸摸屏結(jié)構(gòu)

典型的投射式電容傳感器安裝在玻璃或塑料蓋板下方。圖1所示為雙層式傳感器的簡(jiǎn)化邊視圖。發(fā)射(Tx)和接收(Rx)電極連接到透明的氧化銦錫(ITO)，形成交叉矩陣，每個(gè)Tx-Rx結(jié)點(diǎn)都有一個(gè)特征電容。Tx ITO位于Rx ITO下方，由一層聚合物薄膜或光學(xué)膠(OCA)隔開。如圖所示，Tx電極的方向從左至右，Rx電極的方向從紙外指向紙內(nèi)。

傳感器工作原理

讓我們暫不考慮干擾因素，來對(duì)觸摸屏的工作進(jìn)行分析：操作人員的手指標(biāo)稱處在地電勢(shì)。Rx通過觸摸屏控制器電路被保持在地電勢(shì)，而Tx電壓則可變。變化的Tx電壓使電流通過Tx-Rx電容。一個(gè)仔細(xì)平衡過的Rx集成電路，隔離并測(cè)量進(jìn)入Rx的電荷，測(cè)量到的電荷代表連接Tx和Rx的“互電容”。

傳感器狀態(tài)：未觸摸

圖2顯示了未觸摸狀態(tài)下的磁力線示意圖。在沒有手指觸碰的情況下，Tx-Rx磁力線占據(jù)了蓋板內(nèi)相當(dāng)大的空間。邊緣磁力線投射到電極結(jié)構(gòu)之外，因此，術(shù)語“投射式電容”由之而來。

傳感器狀態(tài)：觸摸

當(dāng)手指觸摸蓋板時(shí)，Tx與手指之間形成磁力線，這些磁力線取代了大量的Tx-Rx邊緣磁場(chǎng)，如圖3所示。通過這種方式，手指觸摸減少了Tx-Rx互電容。電荷測(cè)量電路識(shí)別出變化的電容(△C)，從而檢測(cè)到Tx-Rx結(jié)點(diǎn)上方的手指。通過對(duì)Tx-Rx矩陣的所有交叉點(diǎn)進(jìn)行△C測(cè)量，便可得到整個(gè)面板的觸摸分布圖。

圖3還顯示出另外一個(gè)重要影響：手指和Rx電極之間的電容耦合。通過這條路徑，電干擾可能會(huì)耦合到Rx。某些程度的手指-Rx耦合是不可避免的。

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