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设计电容式触摸屏系统要考虑的几个因素

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传统的电阻式触控面板在感测到手指或触控笔时,顶层柔性透明材料被下压,接触到下方的导电材料层;而投射式电容屏没有可移动部件。事实上,投射式电容感测硬件包含玻璃材质的顶层,之后是X与Y轴的组件,以及覆盖在玻璃基板上的氧化铟锡(ITO)绝缘层。部分传感器供货商会做一颗单层传感器,内嵌X与Y轴传感器和小型桥接组件于一单层ITO之中,当手指或其它导电物体靠近屏幕时,就会在传感器与手指之间产生一个电容。相对于系统而言,此电容相当小,但可利用多种技术测出此电容金属膜电阻。

触摸屏在工作时,还分成许多种模式,例如触碰唤醒(WOT)、面颊侦测(CheekDetect),比如接听一通5分钟来电,正在检视或输入电话号码时,手机可能切换至触控模式达10秒,之后再切换至提醒通话时的WOT或面颊侦测模式。即使在传送文字信息(SMS)时,仍是混合WOT模式与实际手指接触,在按键输入或思考时,控制器IC会在各种睡眠模式之间进行切换。

若不考虑这些功耗模式,就会很容易被系统耗电量所误导,在大多数的情况中,触摸屏90~99%的时间都是切换至面颊侦测模式及触碰唤醒模式。有些系统允许使用者自行设定处理时间与休眠模式的比例,甚至手指仍置于面板的时候。若系统仅侦测到手指置于相同位置,就不需要200MHz的画面更新率。想要开发一个高性能触摸屏,必须运用休眠模式的低功耗系统,并搭配创新的休眠与唤醒模式来工作。

系统研发人员在设计一个电容式触摸屏系统时,还要考虑许多其它重要因素:

手指电容:是指手指与单一传感器组件之间测量到的电容。测量手指电容时,是使用一只真实手指,而不是金属的机械手指,以确保测得符合实际状况的数据。影响回授电容(CF)的因素包括覆盖上层的镜片厚度及覆盖外层材料的介电常数。

系统本底噪声:系统本底噪声是指电容至数字转换器输出端所测量到的噪声,是数据转换器的输入(电容)值。

信噪比:信噪比(SNR)是传感器测得的手指信号与测量噪声之比。这是个重要参数,设计人员必须深入了解它,才能开发出高效率的触控面板。系统必须能调节、适应并滤除移动系统中的寄生噪声。为获得高信号数以及极少的噪声数,可考虑针对触控功能采用精确的模拟前端组件。

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