電容式觸摸屏設(shè)計(jì)難點(diǎn)及注意事項(xiàng)

平均功耗：是指觸控系統(tǒng)的平均功耗，包括控制器IC工作時(shí)的時(shí)間掃描、處理、通信、休眠等，以及主處理器接收與解譯觸控?cái)?shù)據(jù)的時(shí)間。

功耗是很常見的性能參數(shù)：測(cè)量裝置消耗的電流乘以電壓，就能推算出功耗。在觸控面板的功耗方面，需要更精密的計(jì)算公式，因?yàn)椴煌褂媚Ｊ綍?huì)產(chǎn)生不同功耗。手機(jī)的待機(jī)時(shí)間取決于觸摸屏的待機(jī)或休眠模式消耗的電流。

觸摸屏在工作時(shí)，還分成許多種模式，例如觸碰喚醒(WOT)、面頰偵測(cè)(CheekDetect)，比如接聽一通5分鐘來(lái)電，正在檢視或輸入電話號(hào)碼時(shí)，手機(jī)可能切換至觸控模式達(dá)10秒，之后再切換至提醒通話時(shí)的WOT或面頰偵測(cè)模式。即使在傳送文字信息(SMS)時(shí)，仍是混合WOT模式與實(shí)際手指接觸，在按鍵輸入或思考時(shí)，控制器IC會(huì)在各種睡眠模式之間進(jìn)行切換。

若不考慮這些功耗模式，就會(huì)很容易被系統(tǒng)耗電量所誤導(dǎo)，在大多數(shù)的情況中，觸摸屏90～99%的時(shí)間都是切換至面頰偵測(cè)模式及觸碰喚醒模式。有些系統(tǒng)允許使用者自行設(shè)定處理時(shí)間與休眠模式的比例，甚至手指仍置于面板的時(shí)候。若系統(tǒng)僅偵測(cè)到手指置于相同位置，就不需要200MHz的畫面更新率。想要開發(fā)一個(gè)高性能觸摸屏，必須運(yùn)用休眠模式的低功耗系統(tǒng)，并搭配創(chuàng)新的休眠與喚醒模式來(lái)工作。

系統(tǒng)研發(fā)人員在設(shè)計(jì)一個(gè)電容式觸摸屏系統(tǒng)時(shí)，還要考慮許多其它重要因素：

手指電容：是指手指與單一傳感器組件之間測(cè)量到的電容。測(cè)量手指電容時(shí)，是使用一只真實(shí)手指，而不是金屬的機(jī)械手指，以確保測(cè)得符合實(shí)際狀況的數(shù)據(jù)。影響回授電容(CF)的因素包括覆蓋上層的鏡片厚度及覆蓋外層材料的介電常數(shù)。

系統(tǒng)本底噪聲：系統(tǒng)本底噪聲是指電容至數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出端所測(cè)量到的噪聲，是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸入(電容)值。

信噪比：信噪比(SNR)是傳感器測(cè)得的手指信號(hào)與測(cè)量噪聲之比。這是個(gè)重要參數(shù)，設(shè)計(jì)人員必須深入了解它，才能開發(fā)出高效率的觸控面板。系統(tǒng)必須能調(diào)節(jié)、適應(yīng)并濾除移動(dòng)系統(tǒng)中的寄生噪聲。為獲得高信號(hào)數(shù)以及極少的噪聲數(shù)，可考慮針對(duì)觸控功能采用精確的模擬前端組件。

諸如TrueTouch系列可編程解決方案這類產(chǎn)品，可在濾除噪聲方面提供許多絕佳的機(jī)制。PSoC可編程模擬組件能重新組態(tài)，以整合持續(xù)一段時(shí)間的信號(hào)，藉此濾除噪聲。不同的信號(hào)頻率，包括擴(kuò)頻與虛擬隨機(jī)頻率，亦可用來(lái)避免電磁干擾。標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字濾波器能移除1～2位的信號(hào)抖動(dòng)或提供類似IIR 的低通濾波器。智能數(shù)字濾波器能比對(duì)附近區(qū)域偵測(cè)到的樣本，濾除不正常的樣本，智能濾波器僅受限于系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)意。圖3顯示一個(gè)組件的噪聲水平范例，及偵測(cè)到的觸控行為。在這個(gè)例子中，擷取到的SNR為5。

圖3 信噪比（SNR）范例

了解與掌握重要的觸摸屏效能參數(shù)，能大幅改進(jìn)觸摸屏設(shè)計(jì)。了解這些標(biāo)準(zhǔn)，也有助于選擇理想的設(shè)計(jì)伙伴，這些業(yè)者擁有適合的技術(shù)，能妥善應(yīng)對(duì)移動(dòng)消費(fèi)產(chǎn)品的噪聲與電氣問題。

觸摸屏吸引人的優(yōu)點(diǎn)，就在于其外表看似簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。在取代笨重的按鈕、軌跡球或傳統(tǒng)屏幕后，觸摸屏帶來(lái)一種全新的操作模式，創(chuàng)造出令人喜愛的使用體驗(yàn)。觸摸屏設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于，想要提供美觀簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)，必須采用精密復(fù)雜的硬件、固件體以及制造技術(shù)。掌握觸摸屏的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、關(guān)鍵性能參數(shù)，以及觸摸屏設(shè)計(jì)的權(quán)衡考慮要素，是開發(fā)出一流觸摸屏產(chǎn)品的第一步。