如何測量電容式觸摸屏的實(shí)際信噪比

　　Specmanship和噪聲

　　信噪比計算和報告比建立一個(gè)代表性的測量環(huán)境還要棘手。尖峰的嚴重程度，時(shí)間噪聲問(wèn)題表明，在數據手冊中的信噪比應該充分表現尖峰噪聲。那么，應該用什么樣的測量來(lái)量化信噪比呢? 基于我們的噪聲計數方式，有兩種可能。一個(gè)方法是使用標準偏差，或均方根(RMS);另一個(gè)方法是使用峰峰(pk-pk)測量。

　　在高斯噪聲系統中，使用標準偏差計算信噪比是安全的，因為我們可以使用梯狀轉換，通過(guò)6倍標準偏差噪聲來(lái)計算pk-pk值(99.7%可信)。當顯示器關(guān)閉并且沒(méi)有充電器時(shí)，觸摸屏系統的噪聲僅僅是高斯噪聲，在這種情況下我們不關(guān)心信噪比是多少。我們唯一真正關(guān)心信噪比是當觸摸屏集成到設備里的時(shí)候，比如手機。

　　峰峰值是另一種計算信噪比中噪聲的方法。下面是這兩種方法的原始數據集近似圖示(沒(méi)有經(jīng)過(guò)數字濾波)，其展示了充電器和LCD的典型噪聲水平。

　　圖2 –有觸摸時(shí)互電容交叉點(diǎn)信噪比測量數據

　　就像圖2中我們看到的那樣，手指信號(CF )是這樣測量的，取手指觸摸前100個(gè)采樣(約1秒)數據平均值和手指觸摸后100個(gè)采樣數據平均值的差。

　　接下來(lái)，我們確定當前系統中的噪聲量(CNS)。系統噪聲是指在一段時(shí)間內測量到的傳感器電容最大最小值的差值。此值代表測量到的噪聲量，但它并不包括量化誤差; 我們要加上一個(gè)LSB噪聲來(lái)恢復量化誤差。這在低分辨率系統中是尤其重要的。當手指觸摸時(shí)我們把測量到的噪聲拿掉，以便我們可以復制我們關(guān)心的環(huán)境。在這里我們就要選擇使用標準偏差還是pk-pk值。當手指觸摸為20.6計數時(shí)選用標準偏差，根據公式計算pk-pk噪聲為155計數:

　　使用pk-pk噪聲計算的信噪比是6.7，而使用標準偏差計算的信噪比為49.9。很明顯，大部分人會(huì )把它們都放在產(chǎn)品數據手冊里，但是哪一個(gè)更代表系統性能呢? 使用標準偏差，可能有一系列干凈數據夾雜一個(gè)大尖峰(即足以看起來(lái)像個(gè)手指)，并得到同樣的噪聲作為低幅高斯分布數據集。在這里你可以看到非常高的信噪比，盡管觸摸控制器并沒(méi)有滿(mǎn)足用戶(hù)界面的功能規格。如果使用pk-pk噪聲測量同一組數據，信噪比會(huì )接近1，你可以看出馬上意識到系統有問(wèn)題。

　　早前有提到，標準偏差換為pk-pk，我們可以乘以6倍來(lái)達到99.7%的置信區間。如果我們將同樣的方式思考這個(gè)數據集，我們就可以看到，pk-pk噪聲估計錯誤了32個(gè)計數，或20%。

　　計算                            噪聲              信噪比            計算差異

　　峰峰值                       154                  6.7

　　標準偏差(stdev)       20.6                49.9                  6.8X

　　stdev * 6                    124                 8.4                    25%

　　當我們閱讀數據手冊時(shí)，請記住，標準偏差的SNR計算方法，沒(méi)有用于計算的數據集，并不能定量或定性的給出觸摸屏系統的功能和性能。使用pk-pk信噪比計算，很清楚的是，可以定性判斷是否有會(huì )影響性能的顯著(zhù)噪聲。