图解触摸屏的电磁干扰问题-基础电子

精品文档-下载后可编辑图解触摸屏的电磁干扰问题-基础电子开发具有触摸屏人机界面的移动手持设备是一项复杂的设计挑战，尤其是对于投射式电容触摸屏设计来说更是如此，它代表了当前多点触摸界面的主流技术。投射式电容触摸屏能够定位手指轻触屏幕的位置，它通过测量电容的微小变化来判别手指位置。在此类触摸屏应用中，需要考虑的一个关键设计问题是电磁干扰（EMI）对系统性能的影响。干扰引起的性能下降可能对触摸屏设计产生不利影响，本文将对这些干扰源进行探讨和分析。

投射式电容触摸屏结构

典型的投射式电容传感器安装在玻璃或塑料盖板下方。图1所示为双层式传感器的简化边视图。发射（Tx）和接收（Rx）电极连接到透明的氧化铟锡（ITO），形成交叉矩阵，每个Tx-Rx结点都有一个特征电容。TxITO位于RxITO下方，由一层聚合物薄膜或光学胶（OCA）隔开。如图所示，Tx电极的方向从左至右，Rx电极的方向从纸外指向纸内。

图1:传感器结构参考

传感器工作原理

让我们暂不考虑干扰因素，来对触摸屏的工作进行分析：操作人员的手指标称处在地电势。Rx通过触摸屏控制器电路被保持在地电势，而Tx电压则可变。变化的Tx电压使电流通过Tx-Rx电容。一个仔细平衡过的Rx集成电路，隔离并测量进入Rx的电荷，测量到的电荷代表连接Tx和Rx的“互电容”.

传感器状态：未触摸

图2显示了未触摸状态下的磁力线示意图。在没有手指触碰的情况下，Tx-Rx磁力线占据了盖板内相当大的空间。边缘磁力线投射到电极结构之外，因此，术语“投射式电容”由之而来。

图2:未触摸状态下的磁力线

传感器状态：触摸

当手指触摸盖板时，Tx与手指之间形成磁力线，这些磁力线取代了大量的Tx-Rx边缘磁场，如图3所示。通过这种方式，手指触摸减少了Tx-Rx互电容。电荷测量电路识别出变化的电容（△C），从而检测到Tx-Rx结点上方的手指。通过对Tx-Rx矩阵的所有交叉点进行△C测量，便可得到整个面板的触摸分布图。

图3还显示出另外一个重要影响：手指和Rx电极之间的电容耦合。通过这条路径，电干扰可能会耦合到Rx.某些程度的手指-Rx耦合是不可避免的。

图3:触摸状态下的磁力线

专用术语

投射式电容触摸屏的干扰通过不易察觉的寄生路径耦合产生。术语“地”通常既可用于指直流电路的参考节点，又可用于指低阻抗连接到大地：二者并非相同术语。实际上，对于便携式触摸屏设备来说，这种差别正是引起触摸耦合干扰的根本原因。为了澄清和避免混淆，我们使用以下术语来评估触摸屏干扰。

Earth（地）：与大地相连，例如，通过3孔交流电源插座的地线连接到大地。

DistributedEarth（分布式地）：物体到大地的电容连接。

DCGround（直流地）：便携式设备的直流参考节点。

DCPower（直流电源）：便携式设备的电池电压。或者与便携式设备连接的充电器输出电压，例如USB接口充电器中的5VVbus.

DCVCC（直流VCC电源）：为便携式设备电子器件（包括LCD和触摸屏控制器）供电的稳定电压。

Neutral（零线）：交流电源回路（标称处在地电势）。

Hot（火线）：交流电源电压，相对零线施加电能。

LCDVcom耦合到触摸屏接收线路

便携式设备触摸屏可以直接安装到LCD显示屏上。在典型的LCD架构中，液晶材料由透明的上下电极提供偏置。下方的多个电极决定了显示屏的多个单像素；上方的公共电极则是覆盖显示屏整个可视前端的连续平面，它偏置在电压Vcom.在典型的低压便携式设备（例如手机）中，交流Vcom电压为在直流地和3.3V之间来回震荡的方波。交流Vcom电平通常每个显示行切换，因此，所产生的交流Vcom频率为显示帧刷新率与行数乘积的