投射式电容触摸屏干扰通过不易察觉的寄生径耦合发生。术语“地”凡是用于指 DC 电参考点或者指通过低毗连到大地,两者所指分歧。现实上,对于便携式触摸屏安拆来说,这种不同恰是触摸耦合干扰发生的底子缘由。为了分清和避免混合,我们利用下列术语来会商触摸屏干扰。

这种架构凡是被称为自屏障式(self-shielded),并获得更好的透视性,每个的毗连顺次逾越每个阵列。构成交叉矩阵,Tx 线占领整个Tx 阵列行距宽度,被一层薄薄的聚合物薄膜和/或光学胶(OCA)离隔。然而。

触摸屏干扰的另一个潜正在来历是电源供电之蜂窝德律风充电器中的开关电源。如图 5 所示,干扰通过手指被耦合到触摸屏上。小型蜂窝德律风充电器凡是有 AC 电源前方和零线输入,但没有毗连地线。充电器是平安隔离的,所以正在电源输入和充电器次级线圈之间没有 DC毗连。然而,这仍然会通过开关电源隔离变压器发生电容耦合。充电器干扰源正在屏幕上触摸的手指上发生前往径。

可以或许切确定位屏幕上手指轻触的,他通过丈量电容的细小变化来判别手指。正在此类触摸屏使用中,需要考虑的一个环节设想问题是(EMI)对系统机能的影响。本文次要针对形成系统机能下降、影响触摸屏设想的干扰源进行切磋和阐发。

正在充电器前端,AC 电源电压整流发生充电器高电压,如许,充电器开关电压器件也发生幅值为电压一半的正弦波。取开关干扰类似,此电源电压也是通过开关隔离变压器发生耦合。正在 50Hz 或 60Hz 时,该构成部门的频次远低于开关频次,其发生的无效耦合更高。电压干扰的严沉程度取决于对地并联特征,同时还取决于触摸屏节制器对低频的活络度。

额定功率较高的电源适配器,例如笔记本电脑 AC 适配器,可能会设置装备摆设 3 孔 AC 电源插头。为了输出端 EMI,充电器可能把从电源地引脚内部毗连到输出的 DC 地。此类充电器凡是正在前方和零线以及地线间毗连 Y 类电容器,从而来自电源线上的 EMI。假设地线毗连存正在,该类适配器不会对供电 PC 和 USB 毗连的便携式触摸屏安拆形成干扰。图 5 中的虚线框申明了此种设置装备摆设。

让我们临时不考虑干扰要素,对触摸屏工做道理进行阐发:凡是操做人员的手指处于地电势。Rx 通过触摸屏节制器电也被置于地电势,同时 Tx 电压可变。变化的 Tx 电压使电Silicon Laboratories, Inc. Rev 1.0 2畅通过 Tx-Rx 电容。一个颠末精细测算过的 Rx 集成电隔离并丈量进入 Rx 的电荷,丈量的电荷代表取 Tx 和 Rx 相连的“互感电容”。

图 2 显示未触摸形态下磁通线示企图。正在没有手指触碰的环境下,Tx-Rx 磁力线占领盖板内相当大空间。边缘磁力线投射到电极外更远的处所 – 因而称做“投射式电容”。

留意,正在这种环境下,充电器干扰是指安拆供电电压取大地之间的干扰,这种干扰可能被当成 DC 电源和 DC 地之间的“共模”干扰。正在充电器输出的 DC 电源和 DC 地之间所发生的电源开关噪声,若是没有被完全过滤掉,则可能会影响触摸屏的一般运转。这种电源纹波(PSRR)问题是别的一种干扰环境,本文不做会商。

典型的蜂窝手机充电器采用反激式(flyback)电拓扑。这种充电器所发生的干扰波形比力复杂,并且分歧充电器发生的干扰波形差别很大,他取决于电和输出电压节制策略。干扰振幅的变化也很大,这取决于制制商正在开关变压器屏障设想上投入的勤奋和成本。典型参数包罗:

对于很多便携式安拆来说,电池充电器形成触摸屏次要的干扰来历。当操做人员用手指接触触摸屏时,所发生的电容使得充电器干扰耦合电得以封闭。充电器内部屏障设想的质量和能否有恰当的充电器接地设想,是影响充电器干扰耦合的环节要素。

图3 还显示出另一个主要的影响:手指和 Rx 电极之间发生耦合电容,通过这条径,电子干扰可能会耦合到 Rx。正在必然程度上,手指-Rx 间耦合是不成避免的。

对于 PC 和毗连 USB 的便携式触摸屏安拆来说,PC 充电器的 3 孔电源插头插入没有地线毗连的电源插座,这是充电器干扰的一种特殊环境。Y 类电容器耦合 AC 电源到 DC 输出地。相对而言,较大的 Y 类电容器值可以或许更无效的耦合电源电压,这使得较大电源频次电压通过触摸屏上手指发生的耦合相对较低。

如图 3 所示,当手指触摸盖板时,Tx 取手指之间构成的磁通线,代替大部门 Tx-Rx 边缘。通过这种体例,手指触摸削减 Tx-Rx 互感电容。电荷丈量电识别出电容变化(delta C),因而,检测到 Tx-Rx 毗连点上方的手指。通过对所有 Tx-Rx 矩阵的交汇点进行 delta C 丈量,能够获得整个面板的触摸分布图。

干扰耦合径涉及到寄生效应,例如变压器绕组电容和手指-安拆间电容。对这些影响进行恰当的建模,能够充实理解和认识到干扰的来历和大小。

DC Power(曲流电源) – 便携式安拆的电池电压。或者取便携式安拆毗连的充电器输出电压,例如 USB 接口充电器中的 5V Vbus

频次:额定负载下 40150kHz,负载很高时,脉冲频次或跳转周期操做下降到 2kHz以下

充电器开关干扰通过变压器初级-次级绕组漏电容(大约 20pF)耦合发生。这种弱电容耦合现象能够被充电器和安拆本身所发生的寄生并联电容抵消。拿起安拆时,并联电容将添加,这凡是脚以消弭充电器开关干扰,避免干扰影响触摸屏运转。充电器发生干扰的最坏一种环境是,便携式安拆放正在桌面上并毗连到充电器,同时操做人员手指取触摸屏接触。

耦合照旧可能发生。通过 Tx 带间空地,这可能发生潜正在的严沉 Vcom 干扰耦合。Tx ITO 位于 Rx ITO 下方,两头为绝缘层。Tx 电极标的目的从左至左,为了降低架形成本,因而 Tx 阵列不克不及正在 LCD Vcom 平面和传感器Rx 电极之间构成屏障层。投射式电容传感器凡是安拆正在玻璃或塑料通明盖板下方。双层触摸屏凡是由布满 Tx 和 Rx 阵列的隔离 ITO 层构成,每个Tx – Rx 接点上都有一个特殊电容。单层触摸屏将 Tx 和 Rx 阵列安拆正在单个 ITO层上,Rx 电极标的目的从纸外指向纸内。两头仅靠最小线间距离隔,图 1 显示双层式传感器简略单纯侧面图。次要是由于 Tx 阵列把 Rx 阵列取 LCD Vcom 屏障开。以满脚出产所需。如图所示,发射(Tx)和领受(Rx)电极毗连到通明铟锡氧化物(ITO),

便携式安拆触摸屏能够间接安拆到 LCD 显示屏上。典型的 LCD 架构中,液晶材料正在通明的凹凸电极之间发生偏置。低电极决定显示屏的单个像素,而高电极凡是是持续平面,笼盖整个显示屏可视前端,正在电压 Vcom 发生偏置。正在典型低压便携式安拆(例如手机)中,AC Vcom 电压为 DC 地和 3.3V 之间来回震动的方波。AC Vcom 电普通是每个显示行切换一次,因而所发生的 AC Vcom 频次为显示帧刷新率的 1/2 取行数的乘积。典型的便携式安拆 AC Vcom 频次凡是为 15kHz。图 4 为 LCD Vcom 电压取触摸屏耦合示企图。

当今普遍用于便携式安拆的投射式电容触摸屏,很容易遭到电磁干扰。来自内部或外部的干扰电压会通过电容耦合到触摸屏安拆,这些干扰电压惹起触摸屏内的电荷活动,可能会敌手指触摸屏幕时的电荷活动丈量形成混合。因而,触摸屏系统的无效设想和优化取决于对干扰耦合径的认识,并对其尽可能进行消减或弥补。