如何测量电容式触摸屏的实际信噪比

　　触摸屏控制器制造商经常拿各种规格和标准来使自己的产品与众不同。其中最常提到的就是信噪比(SNR)。然而，当噪声存在时，即使数字上看起来不错，也并不意味着SNR就是一个很好的系统性能指标。这篇文章将讨论什么是信噪比，它是如何计算的，它对系统性能意味着什么，是否能很好的度量触摸性能。

　　什么是信噪比?

　　信噪比是触摸屏控制器的性能指标，现在已经作为行业标准被大家接受。信噪比的问题是没有任何行业标准的测量、计算、报告方法，尤其是在某些典型系统中，噪声具有高可变性的情况下，例如移动电话。这两个部分(信号和噪声)的测量和计算很大程度上依赖于被测装置(DUT)，有代表性的是移动电话。值得注意的是，虽然信噪比作为性能衡量已被广泛接受，行业专家明白，大多数市场宣扬的高信噪比放到实际应用中并不能保证。此外，在噪声环境下，提供高信噪比也不能完全符合其功能规范。

　　在电容式触摸屏中，信噪比中信号就是加上测量到的手指电容后的实际电容的变化量。手指电容取决于传感器覆盖物厚度、手指大小，DUT到地的寄生电容，以及传感器模式(参见图1以触摸屏为例)。噪声成分依赖于内部控制器噪声和外部噪声源，本文将会就这些方面进行讨论。

　　图1 –触摸屏结构(有触摸)

　　投射式电容触摸屏触摸技术已应用在很多新型智能手机中，触摸传感器使用时都会遇到噪声。噪声从显示器(可能是LCD或AMOLED)耦合到触摸传感器，距离越近噪声越大。不像模拟显示那样同步，这类LCD噪声通常是尖峰噪声。USB充电器噪声通常也是也尖峰噪声。它也是最容易变化的，因为在每个设备中AC / DC变压器的结构和组件是不同的。

　　第三方低成本的充电器特别容易出现这种噪声尖峰。因此，当触摸控制器没有像cypress Charger Armor那样的噪声抑制技术时，USB充电器是OEM厂商最头疼的事情。当所有这些外部噪声存在时，我们期望触摸控制器不会错误报告手指触摸或手指位置。他们并不能归类于普通，或高斯，或分布式噪声。这就给工程师和营销人员带来一个问题，要区分出没有噪声时ADC的信噪比。

　　在众多的测量条件下，信噪比一直能够作为度量标准不能不说是一个奇迹。此外，信噪比不能预测最重要和量化的触摸屏噪声相关参数:抖动(也称为无噪声分辨率)和错误触摸报告。幸运的是，有一个信噪比测量技术能预测非高斯噪声存在时的抖动。

　　噪声如何影响触摸屏系统

　　不好的信噪比会影响系统的鲁棒性，造成假触摸和位置跳动。手指靠近触摸屏时会干扰相交的两个透明电极的边缘电场。这种电容称为互电容。这就改变了传感器的电容。交叉点发生在发射和接收电极直角交叉处。在手机触摸屏上有好几百个这样的交叉点。触摸屏控制器测量所有交叉点电容的变化，并把测量数据转换成量化的原始数据。通过测量每个交叉点，而不是整个电极，控制器就能够创建一个二维的触摸屏传感器电容图表。

　　如果在手指附近交叉点发生一个大的噪声尖峰，那么在位置计算算法就会添加一个错误标志。然后该算法转换原始数据到坐标;根据噪声峰值大小，手指位置报告的坐标可能是抖动，当手指静止，可能在两坐标间交替。当智能手机使用触摸屏接口，插到USB充电器时，某些无意识的输入或选择可能会出现这些情况。

　　某些小抖动可能影响并不是很显著，但会给用户接口带来很多问题。当手指坐标变化时，假如变化不明显，手势解码算法可能误解点击或平移手势，但这也能导致愤怒的小鸟不发火。更糟的是，在极端的情况下，充电器噪声可能导致当只有一个手指触摸传感器时，触摸屏控制器报告多个手指。这就带来了一个问题，称为鬼点。鬼点的后果是手机应用程序无法使用，那些只设计了单指触摸或手势的可能解码算法无法正常工作。应用广泛的知识产权，不断改进的模拟电路设计和先进的信号处理算法催生了当代触摸控制器，例如第四代TrueTouch(TMA440)控制器，可以抑制充电器噪声。