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电容触摸屏电磁干扰问题解决方案
时间:2019-12-13

       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精确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。
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: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。
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。
        •Distributed Earth(分布式地):物体到大地的电容连接。
        •DC Ground(直流地):便携式设备的直流参考节点。
        •DC Power(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5V Vbus。
       •DC VCC(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。