電容式感測(cè)技術(shù)在手機(jī)觸摸屏中的應(yīng)用考慮
電容式感測(cè)用戶界面正作為手機(jī)中機(jī)械按鍵的一種實(shí)用的創(chuàng)新替代方案脫穎而出。雖然電容式傳感器可被視作傳統(tǒng)按鍵的簡(jiǎn)易替代方案，但該技術(shù)不僅僅是半球型開關(guān)的一種升級(jí)。當(dāng)手機(jī)采用觸摸式傳感器來實(shí)現(xiàn)時(shí)，手機(jī)制造商在設(shè)計(jì)中可獲得一種令人激動(dòng)的嶄新的外觀感覺選擇。
利用電容式傳感器，手機(jī)按鍵，即鍵墊(key mat)，無需移動(dòng)式元件就可以實(shí)現(xiàn)，這樣會(huì)形成平順光滑的接觸表面。此外，設(shè)計(jì)人員還可在機(jī)械按鍵頂端選用電容式感測(cè)，輕按會(huì)觸發(fā)電容式傳感器，重按則激活機(jī)械開關(guān)。
整合了這種技術(shù)的手機(jī)不僅能感測(cè)手指的位置，還能感測(cè)到手指對(duì)按鍵施加壓力的輕重。輕按可能與電話號(hào)碼簿翻頁有關(guān)，重按則可能是往選定號(hào)碼撥打電話。
近年來手機(jī)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的最引人注目的趨勢(shì)之一是電容式傳感器和透明導(dǎo)體的結(jié)合。這種透明鍵墊為設(shè)計(jì)人員提供了許多具創(chuàng)造性的選擇。
電容式感測(cè)的SNR基準(zhǔn)推薦
在手機(jī)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)健的電容式感測(cè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于獲得大的信噪比(SNR)。在電子通信和其它工程領(lǐng)域，SNR一般以分貝表示。但在手指感測(cè)應(yīng)用中，不建議采用dB作為SNR的測(cè)量單位，因?yàn)閷?duì)它的計(jì)算方法還不確定�；�功率的dB公式是10 ? log(P2/P1)，基于電壓幅度的公式是20 ? log(V2/V1)，但究竟哪一個(gè)公式更適合于觸摸應(yīng)用尚不清楚。此外，在“觸摸的分貝數(shù)”的解釋方面也存在著混淆。為了避免這些問題，Cypress半導(dǎo)體公司采用一種簡(jiǎn)單的比率作為電容式感測(cè)SNR的首選基準(zhǔn)。Cypress給出的最佳實(shí)踐指南是信號(hào)比噪聲至少大5倍。按照工程術(shù)語，就是最小SNR為5:1。
如何測(cè)量SNR
觸摸傳感器應(yīng)用中的SNR根據(jù)傳感器輸出端的計(jì)數(shù)值來測(cè)定。比如，傳感器上沒有手指時(shí)峰峰噪聲為8。當(dāng)手指放在傳感器上時(shí)，獲得的信號(hào)是118，則SNR為118:8，約為15:1。
SNR的測(cè)量應(yīng)該考慮到最好情況和最壞情況。最好情況是指較大的手指放在傳感器墊片中心。最壞情況是較小的手指偏離中心放置。在手機(jī)系統(tǒng)的早期開發(fā)中，利用真實(shí)的手指來測(cè)試是一種可接受的方法。若開發(fā)人員希望測(cè)試更加與操作者無關(guān)，并且可重復(fù)，可以用金屬盤或棒來代替真實(shí)手指。
由于覆蓋膜(overlay)厚度會(huì)削弱信號(hào)強(qiáng)度，因此，較穩(wěn)妥的辦法是系統(tǒng)開發(fā)時(shí)采用比預(yù)計(jì)稍厚的覆蓋膜。為避免較高級(jí)固件的屏蔽效應(yīng)，利用原始的未壓縮的傳感器計(jì)數(shù)值來測(cè)量SNR。當(dāng)沒有手指觸摸時(shí)，關(guān)斷任何讓傳感器輸出歸零的自補(bǔ)償或自動(dòng)校準(zhǔn)功能。
圖1: 手指壓力決定信號(hào)和噪音的構(gòu)成。
建立噪聲預(yù)算
管理電容式傳感器性能的方法之一是建立噪聲預(yù)算，這包括列出可能降低系統(tǒng)SNR的噪聲源。對(duì)于手機(jī)，這些噪聲源有內(nèi)部IC噪聲、RF噪聲和交流線路噪聲。估算每一個(gè)噪聲源對(duì)傳感器計(jì)數(shù)值的影響。把這些計(jì)算值加上額外施加的
