開發(fā)具有觸摸屏人機界面的移動手持設(shè)備是一項復雜的設(shè)計挑戰(zhàn)，尤其是對于投射式電容觸摸屏設(shè)計來說更是如此，它代表了當前多點觸摸界面的主流技術(shù)。投射式 電容觸摸屏能夠定位手指輕觸屏幕的位置，它通過測量電容的微小變化來判別手指位置。在此類觸摸屏應用中，需要考慮的一個關(guān)鍵設(shè)計問題是電磁干擾 （EMI ）對系統(tǒng)性能的影響。干擾引起的性能下降可能對觸摸屏設(shè)計產(chǎn)生不利影響，本文將對這些干擾源進行探討和分析。

　　投射式電容觸摸屏結(jié)構(gòu)

　　典型的投射式電容傳感器安裝在玻璃或塑料蓋板下方。圖1所示為雙層式傳感器的簡化邊視圖。發(fā)射（Tx）和接收（Rx）電極連接到透明的氧化銦錫 （ITO），形成交叉矩陣，每個Tx-Rx結(jié)點都有一個特征電容。Tx ITO位于Rx ITO下方，由一層聚合物薄膜或光學膠（OCA）隔開。如圖所示，Tx電極的方向從左至右，Rx電極的方向從紙外指向紙內(nèi)。

　　圖1:傳感器結(jié)構(gòu)參考

　　傳感器工作原理

　　讓我們暫不考慮干擾因素，來對觸摸屏的工作進行分析：操作人員的手指標稱處在地電勢。Rx通過觸摸屏控制器電路被保持在地電勢，而Tx電壓則可變。變化的 Tx電壓使電流通過Tx-Rx電容。一個仔細平衡過的Rx集成電路，隔離并測量進入Rx的電荷，測量到的電荷代表連接Tx和Rx的“互電容”.

　　傳感器狀態(tài)：未觸摸

　　圖2顯示了未觸摸狀態(tài)下的磁力線示意圖。在沒有手指觸碰的情況下，Tx-Rx磁力線占據(jù)了蓋板內(nèi)相當大的空間。邊緣磁力線投射到電極結(jié)構(gòu)之外，因此，術(shù)語“投射式電容”由之而來。

　　圖2:未觸摸狀態(tài)下的磁力線

　　傳感器狀態(tài)：觸摸

　　當手指觸摸蓋板時，Tx與手指之間形成磁力線，這些磁力線取代了大量的Tx-Rx邊緣磁場，如圖3所示。通過這種方式，手指觸摸減少了Tx-Rx互電容。 電荷測量電路識別出變化的電容（△C），從而檢測到Tx-Rx結(jié)點上方的手指。通過對Tx-Rx矩陣的所有交叉點進行△C測量，便可得到整個面板的觸摸分 布圖。

　　圖3還顯示出另外一個重要影響：手指和Rx電極之間的電容耦合。通過這條路徑，電干擾可能會耦合到Rx.某些程度的手指-Rx耦合是不可避免的。

　　圖3:觸摸狀態(tài)下的磁力線

　　專用術(shù)語

　　投射式電容觸摸屏的干擾通過不易察覺的寄生路徑耦合產(chǎn)生。術(shù)語“地”通常既可用于指直流電路的參考節(jié)點，又可用于指低阻抗連接到大地：二者并非相同術(shù)語。 實際上，對于便攜式觸摸屏設(shè)備來說，這種差別正是引起觸摸耦合干擾的根本原因。為了澄清和避免混淆，我們使用以下術(shù)語來評估觸摸屏干擾。

　　Earth（地）：與大地相連，例如，通過3孔交流電源插座的地線連接到大地。

　　Distributed Earth（分布式地）：物體到大地的電容連接。

　　DC Ground（直流地）：便攜式設(shè)備的直流參考節(jié)點。

　　DC Power（直流電源）：便攜式設(shè)備的電池電壓。或者與便攜式設(shè)備連接的充電器輸出電壓，例如USB接口充電器中的5V Vbus.

　　DC VCC（直流VCC電源）：為便攜式設(shè)備電子器件（包括LCD和觸摸屏控制器）供電的穩(wěn)定電壓。

　　Neutral（零線）：交流電源回路（標稱處在地電勢）。

　　Hot（火線）：交流電源電壓，相對零線施加電能。

　　LCD Vcom耦合到觸摸屏接收線路

　　便攜式設(shè)備觸摸屏可以直接安裝到LCD顯示屏上。在典型的LCD架構(gòu)中，液晶材料由透明的上下電極提供偏置。下方的多個電極決定了顯示屏的多個單像素；上 方的公共電極則是覆蓋顯示屏整個可視前端的連續(xù)平面，它偏置在電壓Vcom.在典型的低壓便攜式設(shè)備（例如手機）中，交流Vcom電壓為在直流地和 3.3V之間來回震蕩的方波。交流Vcom電平通常每個顯示行切換，因此，所產(chǎn)生的交流Vcom頻率為顯示幀刷新率與行數(shù)乘積的1/2.一個典型的便 攜式設(shè)備的交流Vcom頻率可能為15kHz.圖4為LCD Vcom電壓耦合到觸摸屏的示意圖。

　　圖4:LCD Vcom干擾耦合模型