如何在电容式触摸感应界面实现可靠的手套触摸

可以调校到512次/pF的最高灵敏度。在第一种情况下触摸产生的100fF电容变 化会产生大约25个信号计数，而第二种情况下会产生50个信号计数。

传感器的寄生电容取决于传感器层叠与布局的设计规格，如：迹线厚度、迹线间距以及PCB层间的距离。保持低寄生电容需要细心的传感器布局设计和传感器层叠。

为了提高性能和为设计人员提供灵活性，某些触摸感应控制器集成以下两个功能，以降低过多寄生电容对灵敏度的影响：

　　- 假差分测量功能。

　　- 对屏蔽电极的支持。

假差分测量功能：典型触摸感应控制器可以测量从0到最大测量值的电容（如：0pF~8pF）。可实现假差分测量的触摸感应控制器（即：假差分模数转换） 可设置成测量特定电容范围（如：8pF~16pF），而且能够达到更高灵敏度。通过这种方法，配备12位模数转换器的电容触摸感应电路可以调校达到512 次/pF的灵敏度，即使是采用寄生电容为16pF的传感器。

对屏蔽电极的支持：从周围其它导电物体屏蔽传感器可以尽可能降低额外电容，从而尽可能降低传感器的寄生电容。

同时支持假差分测量功能和屏蔽电极的控制器一般能够使灵敏度加倍，进而提高手套触摸性能。

噪声：只 要有信号就会有噪声。信号是造成有意义输出变化的电容改变。另一方面，噪声指不改变电容、但是却改变输出的一切干扰。超过阈值的噪声有可能造成误判触摸。 通常而言，可靠的触摸感应系统需要5:1的信噪比。也就是说，除了具备高灵敏度之外，控制器还必须保持低噪声。换句话说就是，调校到500次/pF灵敏度 的控制器必须把噪声限值到10次以下，从而对100fF的触摸保持5:1的SNR。

噪声经常是通过传导效应（如：电源开关噪声或电气快速瞬态（EFT）电流）或者通过耦合效应（如：来自手机的辐射噪声或者信号迹线之间的串扰）进入系统。

电容式传感器和控制器一般必须从电源开关等噪声源进行隔离。保持隔离和防止噪声进入电容式感应系统的关键是精心的系统与PCB设计。

避免"意外悬停"和误判触摸

本节详细介绍了相关设计方法，可降低支持手套触摸的触摸感应系统中的"意外悬停"。

采用专用阈值：手套触摸信号的幅度远远低于正常手指触摸幅度。采用专用阈值连同固件设计逻辑有助于检测和区分手指触摸与手套触摸，从而提高悬停排除性能。

可以针对手指触摸和手套触摸信号设置两个专用阈值（下图3的F阈值与G阈值）。这些阈值一般设置为典型手指触摸或手套触摸信号的80%。

　　图3 – 手套触摸与手指触摸信号的专用阈值

在用户首次触摸传感器时，固件会识别相关信号是超过手指阈值还是手套阈值。如果信号超过手指阈值，则其假设用户未戴手套，同时抛弃在从检测到最后触摸开 始的预定义时间内（如：30秒）、低于手指阈值的所有信号。这样可以确保不把悬停手指检测成误判的手套触摸。图4所示为固件决策树。

合 理的假设是用户戴上手套再次触摸传感器至少需要30秒。但是，如果首次触摸生成超过手套阈值但未超过手指阈值的信号，则系统假设用户戴有手套，同时继续检 测手套触摸。在此模式下，如果用户摘掉手套后触摸传感器，则信号会超过手指阈值，而系统会立即进入仅检测手指触摸的模式。

　　图4 – 采用专用阈值进行手套触摸检测的固件决策逻辑。

典型触摸感应用户界面面板由多个传感器组成。可以改善面板的固件决策逻辑，使其能够检测所有传感器的信号；如果在任何传感器上检测到手指触摸，则可以让所有传感器都在预定义时间段内排除手套触摸。

这种方法的主要缺点是：如果首次检测到的信号是悬停手指信号，则可能造成误判触摸。

采用触摸屏输入：手机、打印机或高端家用电器等产品具有独立控制的触摸屏以及用户界面（UI）面板上的触摸按键，如图5所示。在此类系统中，相应控制器之间的通信有助于高效管理手套与手指触摸。

　　图5 – 配备触摸屏控制器和电容式触摸按键控制器的系统。

由于触摸屏的传感器结构特性，触摸屏控制器能够有效区分悬停手指与手套触摸。戴手套手指的覆盖面积大于光手指，其能够在更多数量的相邻感应节点上产生低 幅度信号，而悬停手指仅在数量更少的相邻感应节点上产生低幅度信号，如下图6所示。触摸屏控制器采用信号模式差异来区分用户是否戴手套。

　　图6 – 手套触摸与悬停手指在触摸屏上的热点图

如果触摸屏检测到手套触摸，则信息传输到控制按键的电容式按键控制器。主机控制器一般具有上述两种控制器之间的通信接口，而且能够管理它们之间的信息交换，从而无需其它接口。

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