結合功能強大的電路和智能軟件實現(xiàn)最佳觸摸屏

　　產品設計人員若想在設備中加入電容式觸摸屏，便必需滿足許多有時相互矛盾的要求。這種難題通常會引伸出一個問題：是否為了改善噪聲的穩(wěn)健性而要犧牲顯示屏的響應性能。

　　消費者希望在觸摸屏上移動手指時能夠得到實時的反應。一個良好的觸摸控制器可以將非?？焖俚母滦畔⒘靼l(fā)送到操作系統(tǒng)，讓應用程序時刻知道手指當前的位置，從而作出實時反應。而且，雖然用手指輸入方式來瀏覽內容非常不錯，但是在創(chuàng)建內容方面，筆或手寫筆提供了許多優(yōu)點，可以讓使用者書寫和繪畫。一個良好的觸摸接口應當同時支持這兩種輸入方式。

　　系統(tǒng)設計人員應當選擇容易整合在其產品中的零部件，預裝標準固件的觸摸控制器能夠顯著地縮短開發(fā)周期和調試周期。設計人員無需編寫復雜的觸摸感測代碼，只要選擇一組適合其項目具體要求的參數(shù)值，并將這些數(shù)值應用于標準的2線或3線界面。

　　例如，消費者對價格適宜的便攜式產品的需求，推動制造商生產材料層數(shù)較少的觸摸屏。為了實現(xiàn)這一點，傳感器現(xiàn)在已不再使用銦錫氧化物 （ITO）“屏蔽”層，而傳統(tǒng)上ITO層用于保護觸摸屏傳感器以避免來自其下之顯示設備的干擾。

　　圖1：現(xiàn)有觸摸屏疊層對比下一代觸摸屏疊層，右邊的“touch-on-lens”疊層的層數(shù)較少，可以減小顯示屏的厚度并提高亮度。但是，由于缺少了ITO屏蔽層，如果觸摸屏控制器沒有針對這一問題而進行設計的話，顯示屏的噪聲問題便會急劇增加。

　　沒有屏蔽層，傳感器下面的顯示屏的干擾信號將比上面的手指的信號強很多倍。解決這一問題為觸摸屏控制器芯片帶來了非常嚴峻的挑戰(zhàn)。便攜式觸摸系統(tǒng)的另一個挑戰(zhàn)來自電池充電器，這也許會讓人有點驚訝。車內充電器、無線充電器、售后市場 （after-market） 充電器和其它充電器通常使用切換技術來控制其輸出電壓，而切換頻率時的噪聲會影響觸摸屏的運作。

　　下圖所示為用戶在智能手機的畫圖應用上以手指畫一組對角線時所顯示的圖像，同一臺智能手機連接不同的充電器，對每個圖像進行捕獲。很明顯，這款智能手機所使用的觸摸屏控制器對于應付充電器噪聲的穩(wěn)健性不足。

　　圖2：連接不同充電器的智能手機觸摸屏的畫線測試結果，在連接某些充電器時，觸摸屏顯示出誤觸、較差的線性度和高抖動，而這些都是很差的用戶體驗的例子。

　　雖然有些相對簡單的方法可以個別應對這些挑戰(zhàn)，但要同時解決所有難題，則需要使用更復雜的系統(tǒng)。

　　觸摸控制器IC的工作原理是將電壓信號傳輸?shù)絺鞲衅鲀龋y量該數(shù)組中每個電容器的充電量。來自顯示屏和充電器的噪聲改變了有效的信號電壓，擾亂了測量結果。但是，如果增加信號電壓，干擾變得相對較小，就可帶來更準確的測量結果。

　　這種技術簡單有效，因此在觸摸控制器中廣泛使用。例如，愛特梅爾公司的maXTouch? S系列器件采用高達24V高壓驅動，可提高嘈雜環(huán)境中的信噪比。

　　LCD、OLED和其它顯示屏組件產生的噪聲并非在任何時候都相同。隨著不斷刷新圖像，這些噪聲會跟從一個嘈雜期和安靜期的重復模式：從圖像頂部的像素水平線開始，更新每條水平線的顏色值，直到達到屏幕底部，然后重新返回到頂部，開始下一幀運作。

　　電氣活動通常在連續(xù)的水平線之間出現(xiàn)短暫的停頓，而在各幀之間的停頓會更長。有些觸摸控制器試圖利用這些被稱為“消隱信號間隔 （blanking interval）”的停頓，因為這些時候的噪聲水平通常低得多。

　　但是，這種方法存在幾方面的局限性。首先，經特別設計可向觸摸控制器等其它部件提供同步信號的顯示屏組件少之又少，因此觸摸控制器很難了解什么時候會是安靜期。其次，消隱信號間隔并不總是安靜的，而且在某些情況下，間隔也太短而無法利用。最后，也是最重要的是，與顯示屏組件同步意味著觸摸控制器失去了選擇其工作頻率的自由。因此，雖然這種技術成功地避免了顯示屏的噪聲，但是避免來自充電器等其它來源的噪聲就變得更加困難。

　　因此，在實際系統(tǒng)中，與顯示屏組件同步并不是一種切實可行的方法。