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如何测量电容式触摸屏的实际信噪比

作者:时间:2012-02-20来源:电子产品世界

  Specmanship和噪声

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/129216.htm

  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,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。

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关键词: cypress 触摸屏

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