如何测量电容式触摸屏的实际信噪比

　　Specmanship和噪声

　　信噪比计算和报告比建立一个代表性的测量环境还要棘手。尖峰的严重程度，时间噪声问题表明，在数据手册中的信噪比应该充分表现尖峰噪声。那么，应该用什么样的测量来量化信噪比呢? 基于我们的噪声计数方式，有两种可能。一个方法是使用标准偏差，或均方根(RMS);另一个方法是使用峰峰(pk-pk)测量。

　　在高斯噪声系统中，使用标准偏差计算信噪比是安全的，因为我们可以使用梯状转换，通过6倍标准偏差噪声来计算pk-pk值(99.7%可信)。当显示器关闭并且没有充电器时，触摸屏系统的噪声仅仅是高斯噪声，在这种情况下我们不关心信噪比是多少。我们唯一真正关心信噪比是当触摸屏集成到设备里的时候，比如手机。

　　峰峰值是另一种计算信噪比中噪声的方法。下面是这两种方法的原始数据集近似图示(没有经过数字滤波)，其展示了充电器和LCD的典型噪声水平。

　　图2 –有触摸时互电容交叉点信噪比测量数据

　　就像图2中我们看到的那样，手指信号(CF )是这样测量的，取手指触摸前100个采样(约1秒)数据平均值和手指触摸后100个采样数据平均值的差。

　　接下来，我们确定当前系统中的噪声量(CNS)。系统噪声是指在一段时间内测量到的传感器电容最大最小值的差值。此值代表测量到的噪声量，但它并不包括量化误差; 我们要加上一个LSB噪声来恢复量化误差。这在低分辨率系统中是尤其重要的。当手指触摸时我们把测量到的噪声拿掉，以便我们可以复制我们关心的环境。在这里我们就要选择使用标准偏差还是pk-pk值。当手指触摸为20.6计数时选用标准偏差，根据公式计算pk-pk噪声为155计数:

　　使用pk-pk噪声计算的信噪比是6.7，而使用标准偏差计算的信噪比为49.9。很明显，大部分人会把它们都放在产品数据手册里，但是哪一个更代表系统性能呢? 使用标准偏差，可能有一系列干净数据夹杂一个大尖峰(即足以看起来像个手指)，并得到同样的噪声作为低幅高斯分布数据集。在这里你可以看到非常高的信噪比，尽管触摸控制器并没有满足用户界面的功能规格。如果使用pk-pk噪声测量同一组数据，信噪比会接近1，你可以看出马上意识到系统有问题。

　　早前有提到，标准偏差换为pk-pk，我们可以乘以6倍来达到99.7%的置信区间。如果我们将同样的方式思考这个数据集，我们就可以看到，pk-pk噪声估计错误了32个计数，或20%。

　　计算                            噪声              信噪比            计算差异

　　峰峰值                       154                  6.7

　　标准偏差(stdev)       20.6                49.9                  6.8X

　　stdev * 6                    124                 8.4                    25%

　　当我们阅读数据手册时，请记住，标准偏差的SNR计算方法，没有用于计算的数据集，并不能定量或定性的给出触摸屏系统的功能和性能。使用pk-pk信噪比计算，很清楚的是，可以定性判断是否有会影响性能的显著噪声。