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解析:电容式触摸屏设计难点及注意事项

时间:06-22 来源:3721RD 点击:

连续的线段,而不是流畅的曲线。换言之,若触控面板拥有高画面更新率,就能提供更多的数据点,可转译成流畅或完整的形状或动作轨迹, 此外,高画面更新率还能改进手势的解译功能。诸如TrueTouch这类智能触摸屏控制器能够调整其画面更新率来配合系统需求。手绘或手写应用需要相当高 的画面更新率,但手机拨号键盘仅需在使用者按下或放开按钮时,截断主控端即可。

  平均功耗:是指触控系统的平均功耗,包括控制器IC工作时的时间扫描、处理、通信、休眠等,以及主处理器接收与解译触控数据的时间。

  功耗是很常见的性能参数:测量装置消耗的电流乘以电压,就能推算出功耗。在触控面板的功耗方面,需要更精密的计算公式,因为不同使用模式会产生不同功耗。手机的待机时间取决于触摸屏的待机或休眠模式消耗的电流。

   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。

  诸如TrueTouch系列可编程解决方案这类产品,可在滤除噪声方面提供许多绝佳的机制。PSoC可编程模拟组件能重新组态,以整合持续一段 时间的信号,藉此滤除噪声。不同的信号频率,包括扩频与虚拟随机频率,亦可用来避免电磁干扰。标准的数字滤波器能移除1~2位的信号抖动或提供类似IIR 的低通滤波器。智能数字滤波器能比对附近区域侦测到的样本,滤除不正常的样本,智能滤波器仅受限于系统设计人员的创意。图3显示一个组件的噪声水平范例, 及侦测到的触控行为。在这个例子中,撷取到的SNR为5。

  图3 信噪比(SNR)范例

  了解与掌握重要的触摸屏效能参数,就能大幅改进触摸屏设计。了解这些标准,也有助于选择理想的设计伙伴,这些业者拥有适合的技术,能妥善应对移动消费产品的噪声与电气问题。

   触摸屏吸引人的优点,就在于其外表看似简单的设计。在取代笨重的按钮、轨迹球或传统屏幕后,触摸屏带来一种全新的操作模式,创造出令人喜爱的使用体验。 触摸屏设计的难点在于,想要提供美观简洁的设计,必须采用精密复杂的硬件、固件体以及制造技术。掌握触摸屏的设计要点、关键性能参数,以及触摸屏设计的权 衡考虑要素,是开发出一流触摸屏产品的第一步。

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