電容式觸摸屏設計難點(diǎn)及注意事項

平均功耗：是指觸控系統的平均功耗，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數據的時(shí)間。

功耗是很常見(jiàn)的性能參數：測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，需要更精密的計算公式，因為不同使用模式會(huì )產(chǎn)生不同功耗。手機的待機時(shí)間取決于觸摸屏的待機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(CheekDetect)，比如接聽(tīng)一通5分鐘來(lái)電，正在檢視或輸入電話(huà)號碼時(shí)，手機可能切換至觸控模式達10秒，之后再切換至提醒通話(huà)時(shí)的WOT或面頰偵測模式。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 )很容易被系統耗電量所誤導，在大多數的情況中，觸摸屏90～99%的時(shí)間都是切換至面頰偵測模式及觸碰喚醒模式。有些系統允許使用者自行設定處理時(shí)間與休眠模式的比例，甚至手指仍置于面板的時(shí)候。若系統僅偵測到手指置于相同位置，就不需要200MHz的畫(huà)面更新率。想要開(kāi)發(fā)一個(gè)高性能觸摸屏，必須運用休眠模式的低功耗系統，并搭配創(chuàng )新的休眠與喚醒模式來(lái)工作。

系統研發(fā)人員在設計一個(gè)電容式觸摸屏系統時(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量到的電容。測量手指電容時(shí)，是使用一只真實(shí)手指，而不是金屬的機械手指，以確保測得符合實(shí)際狀況的數據。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。

系統本底噪聲：系統本底噪聲是指電容至數字轉換器輸出端所測量到的噪聲，是數據轉換器的輸入(電容)值。

信噪比：信噪比(SNR)是傳感器測得的手指信號與測量噪聲之比。這是個(gè)重要參數，設計人員必須深入了解它，才能開(kāi)發(fā)出高效率的觸控面板。系統必須能調節、適應并濾除移動(dòng)系統中的寄生噪聲。為獲得高信號數以及極少的噪聲數，可考慮針對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(lèi)產(chǎn)品，可在濾除噪聲方面提供許多絕佳的機制。PSoC可編程模擬組件能重新組態(tài)，以整合持續一段時(shí)間的信號，藉此濾除噪聲。不同的信號頻率，包括擴頻與虛擬隨機頻率，亦可用來(lái)避免電磁干擾。標準的數字濾波器能移除1～2位的信號抖動(dòng)或提供類(lèi)似IIR 的低通濾波器。智能數字濾波器能比對附近區域偵測到的樣本，濾除不正常的樣本，智能濾波器僅受限于系統設計人員的創(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，能大幅改進(jìn)觸摸屏設計。了解這些標準，也有助于選擇理想的設計伙伴，這些業(yè)者擁有適合的技術(shù)，能妥善應對移動(dòng)消費產(chǎn)品的噪聲與電氣問(wèn)題。

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