先進(jìn)投射電容式觸控產(chǎn)品設(shè)計(jì)關(guān)鍵

　　與其它設(shè)計(jì)一樣，觸控屏幕驅(qū)動(dòng)器芯片必須具備所有的芯片常規(guī)特性——高整合度、最小占位面積，以及近似于零的功耗和支持廣大范圍的傳感器設(shè)計(jì)與實(shí)施環(huán)境的靈活性。同時(shí)也須考慮最佳的速度、功耗和靈活性組合，如控制器芯片能否在典型的低系統(tǒng)Vdd電源
電源

電源是向電子設(shè)備提供功率的裝置，也稱電源供應(yīng)器，它提供計(jì)算機(jī)中所有部件所需要的電能。[全文]

下工作？更高的Vdd意味著SNR更好，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致功耗升高。另外，電平轉(zhuǎn)換器是否須要連接主機(jī)？通信協(xié)議可否在未來(lái)擴(kuò)展而毋須完全重寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序？也都須認(rèn)真思考。

　　目前已有業(yè)者推出在芯片上整合完整電容式感測(cè)電路的解決方案，毋需外部元件支持電容式感測(cè)，并可盡量降低成本和印刷電路板
印刷電路板

　　PCB(Printed Circuie Board)印制線路板的簡(jiǎn)稱，通常把在絕緣材上，按預(yù)定設(shè)計(jì)，制成印制線路、印制元件或兩者組合而成的導(dǎo)電圖形稱為印制電路。 [全文]

（PCB）占位面積要求。該方案前端是一個(gè)定制電容式觸控引擎（CTE），完全能夠?qū)鞲衅鞯脑紨?shù)據(jù)進(jìn)行不同的數(shù)字信號(hào)處理（DSP
DSP
　　dsp是digital signal processor的簡(jiǎn)稱，即數(shù)字信號(hào)處理器。它是用來(lái)完成實(shí)時(shí)信號(hào)處理的硬件平臺(tái)，能夠接受模擬信號(hào)將其轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，并能進(jìn)行一定形式的編輯，還具有可編程性。由于強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和快捷的運(yùn)行速度，dsp在信息科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。 [全文]

）工作，因此，只須在觸碰被確認(rèn)和必須執(zhí)行更先進(jìn)的算法時(shí)才喚醒主中央處理器（CPU）。這樣一來(lái)，可確保功耗降至最小，使系統(tǒng)的大部分時(shí)間都能處于超低功耗工作模式下。不僅如此，這類元件都包含系統(tǒng)內(nèi)可自行編程閃存，故可提供最大的靈活性。在整個(gè)工作電壓范圍上，均能夠通過(guò)常規(guī)通信端口進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)升級(jí)，毋需額外的接腳或電路。

　　元件的布局靈活性是一項(xiàng)很重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，一個(gè)好的矩陣CDC應(yīng)該不受到ITO連接的觸碰靈敏性（也稱為熱點(diǎn)跟蹤）的影響。從靈活性的角度來(lái)看，無(wú)疑是一大優(yōu)勢(shì)。它意味著芯片的位置既可以靠近傳感器，例如像覆晶薄膜（Chip-on-flex）；也可以遠(yuǎn)離傳感器，置于一塊完全獨(dú)立的電路板上。在后一種選擇中，可以采用被動(dòng)軟性材料來(lái)連接ITO和芯片，兩者間距離可達(dá)100毫米或更遠(yuǎn)。

　　建構(gòu)最佳觸控屏幕的另一個(gè)關(guān)鍵因素是響應(yīng)時(shí)間。筆跡識(shí)別需要70～120Hz的XY更新頻率。其它情況，如使用虛擬鍵盤(pán)手指/大拇指同時(shí)鍵入，需要在不到100毫秒的時(shí)間內(nèi)向用戶提供積極回饋以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確輸入。乍看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但若考慮到各種不同的系統(tǒng)延遲，即意味觸控屏幕必須在15毫秒內(nèi)報(bào)告首個(gè)確定的觸碰位置。除非精心設(shè)計(jì)感測(cè)電路，否則可能導(dǎo)致功耗過(guò)大，從而縮短電池
電池

　　電池是一種能量轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存的裝置，它通過(guò)反映將化學(xué)能或者物理能轉(zhuǎn)化為電能。電池即一種化學(xué)電源，它由兩種不同成分的電化學(xué)活性電極分別組成正負(fù)兩極浸泡再能提供媒體傳導(dǎo)作用的電解質(zhì)中，當(dāng)連接在某一外部載體上時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)換其內(nèi)部的化學(xué)能來(lái)提供電能。 [全文]

壽命。

　　值得注意的是，對(duì)于最好的CDC方法，ITO連接線路上因軟性連接而產(chǎn)生的寄生電容僅僅產(chǎn)生次要影響。若選擇錯(cuò)誤的CDC方法，芯片會(huì)因測(cè)得無(wú)用的背景寄生電容而削弱能力，影響觸控屏幕上的觸碰效果，從而降低SNR和分辨率。

　　強(qiáng)化兩點(diǎn)以上多點(diǎn)觸控辨識(shí)度

　　至此，并沒(méi)有提及如iPhone所采用兩個(gè)觸控點(diǎn)以上的實(shí)例。消費(fèi)者已經(jīng)熟悉了隨iPhone大為流行的放大和縮小手勢(shì)。不過(guò)，3、4乃至更多的觸控點(diǎn)又能帶來(lái)什么好處？問(wèn)題不僅僅是設(shè)想什么手勢(shì)或應(yīng)用可使用這種功能，還在于控制器芯片如何能夠利用這種豐富的信息來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)更好的解決方案。

　　此類運(yùn)用的一個(gè)例子是跟蹤觸控屏幕邊緣附近的多個(gè)觸控點(diǎn)，并將之歸類為禁止。這種功能可讓用戶隨意舒適地手拿小型產(chǎn)品，即使手指和屏幕有少許重疊也不影響觸控屏幕繼續(xù)正常工作。不過(guò)，這里暗藏微妙之處。必須對(duì)這些被禁止的觸控點(diǎn)進(jìn)行跟蹤并使其保持被禁止?fàn)顟B(tài)，即使它們誤入工作區(qū)域。這意味著控制器必須能夠同時(shí)唯一且明確地識(shí)別、歸類和跟蹤許多個(gè)觸控點(diǎn)。

　　多點(diǎn)觸控?cái)?shù)據(jù)的另一個(gè)潛在用途是利用結(jié)構(gòu)化方法來(lái)識(shí)別觸控屏幕表面上的形狀。這一功能可帶來(lái)各種可能有用的觸控接口提升。識(shí)別鼻子、臉頰甚至耳朵的基本形狀，可進(jìn)一步避免真實(shí)環(huán)境中可能由不小心產(chǎn)生的觸碰所造成的觸控屏幕錯(cuò)誤。隨著更多的觸控點(diǎn)可被唯一地識(shí)別并報(bào)告給主處理器，設(shè)計(jì)人員將可利用多個(gè)觸控點(diǎn)數(shù)據(jù)，創(chuàng)造出更多創(chuàng)新應(yīng)用（圖6）。

圖6 同時(shí)多點(diǎn)觸控的實(shí)例

　　噪聲和系統(tǒng)問(wèn)題

　　如前所述，電容式觸控屏幕控制器可測(cè)量出行、列耦合電容上的極小變化?？刂破鞯臏y(cè)量方法對(duì)于控制器的外部噪聲易感性有著很大影響。

　　觸控屏幕常遇到的噪聲源之一是LCD本身。它在數(shù)微秒的上升/下降時(shí)間內(nèi)測(cè)得的瞬態(tài)電壓常常達(dá)到數(shù)伏特，這是極具挑戰(zhàn)性的環(huán)境。有些不錯(cuò)的方法可以抑制控制器芯片中的這種噪聲，如采用適當(dāng)?shù)腃DC方法，就有可能從源頭上抑制大部分噪聲。第二種方案是在傳感器上增加一個(gè)屏蔽層，把噪聲隔離在電極之外。

　　這種方法可能造成傳感器過(guò)厚、過(guò)于昂貴。第三種也是更好的方法是采用一種新穎的傳感器電極圖樣，帶有兩個(gè)ITO層，并且自我向后屏蔽。這種方法非常有用，因?yàn)槿羟懊姘逡蛴|碰壓力向接地板（比如LCD的前表面）彎曲，它能使傳感器具有抗電容變化的能力。

　　隨著顯示屏技術(shù)的發(fā)展，有機(jī)發(fā)光二極管
二極管

　　二極管又叫半導(dǎo)體二極管、晶體二極管，是最常用的基本電子元件之一。二極管只往一個(gè)方向傳送電流，由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)構(gòu)成，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。 [全文]

（OLED
LED
　　LED（Light Emitting Diode）即發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED 的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子和空穴就會(huì)被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量。能完成數(shù)十種不同的工作，并且在各種設(shè)備中都能找到它們的身影。例如它們可以組成電子鐘表 表盤(pán)上的數(shù)字，從遙控器 傳輸信息，為手表表盤(pán)照明并在設(shè)備開(kāi)啟時(shí)向您發(fā)出提示。 如果將它們集結(jié)在一起，可以組成超大電視屏幕上的圖像，或是用于點(diǎn)亮交通信號(hào)燈。 [全文]

）顯示屏等設(shè)備噪聲已較先前減小許多，且非常適于采用電容式觸控屏幕技術(shù)，以及單層或雙層傳感器設(shè)計(jì)。LCD技術(shù)也在不斷演進(jìn)，適用性逐漸提高。

　　第二大棘手噪聲源是“不固定的”開(kāi)關(guān)
開(kāi)關(guān)

　　開(kāi)關(guān)是最常見(jiàn)的電子元件，功能就是電路的接通和斷開(kāi)。接通則電流可以通過(guò)，反之電流無(wú)法通過(guò)。在各種電子設(shè)備、家用電器中都可以見(jiàn)到開(kāi)關(guān)。 [全文]

模式電源。當(dāng)置于觸控屏幕設(shè)備附近時(shí)，其常常把相對(duì)于接地的數(shù)百伏特的50/60Hz失真波形電容式耦合到整個(gè)觸控屏幕設(shè)備中。當(dāng)用戶接觸到設(shè)備時(shí)，傳感器高效率地變?yōu)殡娙菔椒謮浩鞯囊徊糠?，產(chǎn)生大量低頻噪聲，影響測(cè)量結(jié)果。此外，通過(guò)巧妙的芯片設(shè)計(jì)，可以從源頭基本上消除這種影響，并消除芯片上DSP功能帶來(lái)的剩余噪聲。

　　導(dǎo)入先進(jìn)技術(shù) 電容觸控接口更友善

　　總而言之，以優(yōu)異DSP和微處理器為基礎(chǔ)的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)高性能的電容式觸控傳感器數(shù)組，當(dāng)用戶觸碰時(shí)，其能夠產(chǎn)生表面電荷變化的圖像。

　　通過(guò)以合適的CDC和互電容式組合為基礎(chǔ)的傳感器結(jié)構(gòu)和信號(hào)擷取技術(shù)，系統(tǒng)能夠具備抵抗系統(tǒng)干擾和背景加載有害源影響的強(qiáng)大能力。當(dāng)獲得電荷圖像時(shí)，就可采用高效率的微處理器技術(shù)來(lái)處理數(shù)據(jù)，提供多個(gè)觸控點(diǎn)位置數(shù)據(jù)，或進(jìn)行更高水平的處理，拒絕不小心造成的觸碰，或者解釋觸控屏幕表面上一個(gè)或多個(gè)手指移動(dòng)所代表的手勢(shì)，這些手勢(shì)可用于簡(jiǎn)化許多應(yīng)用中的用戶接口。

　　完全可編程芯片中的系統(tǒng)內(nèi)建可編程閃存解決方案包含微處理器和DSP功能及廣泛的可擴(kuò)展通信協(xié)議，可為這類系統(tǒng)提供最高的靈活性。通過(guò)適當(dāng)而有效地處理數(shù)據(jù)的擷取、處理和報(bào)告，可以在極低的功率預(yù)算中實(shí)現(xiàn)上述所有功能，適用于要求最嚴(yán)苛的電池供電應(yīng)用。