充電器與共模噪聲

dianrongshichumopingshebeideyidawentizaiyuchongdianqifachugaoqiangdudegaopinzaoshengshichumoxingnenghuixiajiang。yixieyidongshebeizaicharuchongdianqishizhitigongyouxiandechumogongneng
，huoshizailianjieshebeibushiyongde 充chong電dian器qi時shi顯xian示shi不bu能neng使shi用yong該gai充chong電dian器qi的de信xin息xi，以yi此ci來lai應ying對dui高gao噪zao聲sheng充chong電dian器qi的de問wen題ti。上shang述shu解jie決jue方fang案an往wang最zui好hao了le說shuo也ye並bing不bu完wan善shan。快kuai速su瀏liu覽lan一yi下xia在zai線xian論lun壇tan和he留liu言yan板ban上shang的de相xiang關guan信xin息xi，我wo 們就能發現觸摸屏設備受充電器噪聲影響的問題很普遍
，而且已經讓一些消費者感到很頭疼了。

USB正zheng作zuo為wei一yi種zhong標biao準zhun的de充chong電dian接jie口kou在zai移yi動dong設she備bei中zhong快kuai速su推tui廣guang，這zhe也ye催cui生sheng了le大da量liang低di成cheng本ben的de售shou後hou選xuan配pei市shi場chang充chong電dian器qi。許xu多duo充chong電dian器qi更geng關guan注zhu成cheng本ben問wen題ti，而er不bu重zhong視shi性xing能neng，這zhe些xie充chong電dian器qi采cai用yong廉lian價jia組zu件jian，或huo者zhe缺que乏fa能neng協xie助zhu降jiang低di共gong模mo噪zao聲sheng的de特te定ding組zu件jian。

設(she)備(bei)的(de)電(dian)源(yuan)和(he)接(jie)地(di)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)相(xiang)對(dui)於(yu)地(di)壓(ya)波(bo)動(dong)，但(dan)同(tong)時(shi)二(er)者(zhe)之(zhi)間(jian)又(you)保(bao)持(chi)相(xiang)同(tong)的(de)壓(ya)差(cha)
，就(jiu)會(hui)形(xing)成(cheng)共(gong)模(mo)噪(zao)聲(sheng)。這(zhe)種(zhong)波(bo)動(dong)僅(jin)在(zai)接(jie)地(di)耦(ou)合(he)手(shou)指(zhi)觸(chu)摸(mo)屏(ping)幕(mu)時(shi)才(cai)會(hui)影(ying)響(xiang)觸(chu)摸(mo)屏(ping)的(de)性(xing)能(neng)。手(shou)指(zhi)的(de)電(dian)勢(shi)與(yu)地(di)壓(ya)相(xiang)同(tong)，手(shou)機(ji)電(dian)源(yuan)和(he)接(jie)地(di)相(xiang)對(dui)其(qi)波(bo)動(dong)
，就(jiu)會(hui)導(dao)致(zhi)噪(zao)聲(sheng)通(tong)過(guo)手(shou)指(zhi)注(zhu)入(ru)觸(chu)摸(mo)屏(ping)。注(zhu)入(ru)的(de)電(dian)荷(he)量(liang)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)噪(zao)聲(sheng)的(de)峰(feng)值(zhi)對(dui)峰(feng)值(zhi)電(dian)壓(ya)。

電(dian)容(rong)越(yue)高(gao)，意(yi)味(wei)著(zhe)注(zhu)入(ru)觸(chu)摸(mo)屏(ping)的(de)噪(zao)聲(sheng)就(jiu)越(yue)大(da)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)，電(dian)容(rong)平(ping)行(xing)板(ban)的(de)一(yi)側(ce)由(you)手(shou)指(zhi)接(jie)觸(chu)區(qu)域(yu)形(xing)成(cheng)，另(ling)一(yi)側(ce)由(you)觸(chu)摸(mo)屏(ping)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)接(jie)收(shou)電(dian)極(ji)形(xing)成(cheng)。首(shou)先(xian)，隨(sui)著(zhe)手(shou)指(zhi)與(yu)觸(chu) 摸屏接觸麵積的增加，電容也相應成比例增加。不過，由於接收電極由極窄的行或列構成，因此實際起作用的是手指的直徑(參見圖1)。


一些OEM廠商使用較小手指(如7毫米)來測試其設備對充電器噪聲的抗擾能力。不過
，這不能涵蓋所有使用案例。典型的手指直徑為9毫米，典型的拇指直徑為 18到22毫米。如果隻測試7毫米的手指，並不能確保拇指解鎖手機或操控滾動列表這樣的常見案例。事實上

，如果我們來分析直徑的不同
，那麼22毫米的拇指 注入的電荷是7毫米手指的3倍多！

手指和接收電極之間的距離(d)主要由觸摸屏覆 蓋透鏡的厚度決定(見圖2)。典型的覆蓋透鏡厚度範圍從0.5毫米到1.0毫米不等。這就意味著具有0.5毫米覆蓋透鏡的設備其“d”是1.0毫米覆蓋透 鏡設備的一半


，而電容則為2倍。換言之，0.5毫米覆蓋透鏡注入的噪聲是1.0毫米覆蓋透鏡的兩倍。隨著設備的外觀形狀向更輕薄的趨勢發展，覆蓋透鏡的厚 度以及觸摸控製器承受更輕薄透鏡造成更大噪聲的能力也變得益發重要。


雖然充電器需要通過若幹項產品認證
，但對於共模噪聲並沒有什麼相關的要求。2010年
，一批手機OEM廠商就製定通用規範EN62684達成共識，用以管 理充電器在頻率範圍內可允許的最大峰值對峰值電壓。該規範要求充電器產生的噪聲不得超過1Vpp(從1kHz到100kHz)，而在100kHz頻率以上 則要求更低的電壓強度。典型的選配市場充電器並不遵循這一指導性要求。

雖然較低噪聲的充電器產生的噪聲在1–5Vpp之間，但噪聲較高的充電器的波動範圍則達到20–40Vpp，這就會產生巨量電荷轉移。注入電荷的量取決於噪聲的電壓幅度(Q=C*V)。雖然噪聲量很大


，但觸摸屏控製器仍必須能檢測到引發幅度較小的電荷變化的手指。
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電容式觸摸屏手 機還麵臨一種新型共模噪聲
，那就是移動高清鏈接(MHL)，這是用來從手機向HDTV傳輸音頻視頻的標準接口。手機通過MHL適配器連接到HDTV
，該適 配器將手機的USB接口轉換成電視的HDMI接口。這種共模噪聲來源於電視電源
，並會通過HDMI和USB線纜傳遞給手機。

解決噪聲問題

由you於yu噪zao聲sheng源yuan眾zhong多duo，因yin此ci觸chu摸mo屏ping控kong製zhi器qi需xu要yao適shi應ying於yu在zai既ji定ding時shi間jian內nei係xi統tong中zhong存cun在zai的de不bu同tong噪zao聲sheng大da小xiao和he類lei型xing。要yao確que保bao具ju有you最zui高gao穩wen健jian性xing的de抗kang噪zao性xing

，首shou要yao關guan注zhu的de因yin素su就jiu是shi信xin噪zao比bi(SNR)。我們可通過以下幾種不同特性來提高信噪比。

提高信噪比的主要方法之一就是采用非常高的發射電壓來掃描觸摸屏的 傳感器。原始SNR與發射電壓成正比，因而越大越好。過去，高電壓發射對於許多觸摸屏控製器來說都一直是個挑戰，隻能通過采用外部高電壓模擬電源(有時這 會大幅增加功耗
，而且大多數消費類手持設備都無法支持)才能支持，或者需采用較大且昂貴的外部組件，如開關穩壓器等。上述兩種方法都會額外增加設備的成 本。而現在，新型觸摸屏控製器能通過內部電荷泵生成片上高電壓發射。

另一個提高SNR的方法就是采用專門的硬件加速機製。雖然要確保噪聲條件下的觸摸性能非常重要，但占用很多CPU的資源來運行噪聲過濾算法會降低刷新率， 進而提高功耗。通過采用可與CPU並行工作的專有硬件就能保持目標刷新率和功耗
，同時提高噪聲條件下的信噪比
，而賽普拉斯的Tx-Boost技術就是一個 典範

，能將現有的SNR提升到3倍高。

觸(chu)摸(mo)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)掃(sao)描(miao)頻(pin)率(lv)會(hui)對(dui)噪(zao)聲(sheng)環(huan)境(jing)下(xia)的(de)觸(chu)摸(mo)性(xing)能(neng)產(chan)生(sheng)很(hen)大(da)影(ying)響(xiang)。如(ru)果(guo)噪(zao)聲(sheng)頻(pin)率(lv)接(jie)近(jin)掃(sao)描(miao)麵(mian)板(ban)的(de)頻(pin)率(lv)
，就(jiu)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)觸(chu)摸(mo)數(shu)據(ju)損(sun)壞(huai)。在(zai)此(ci)情(qing)況(kuang)下(xia)
，我(wo)們(men)可(ke)通(tong)過(guo)自(zi)適(shi)應(ying)跳(tiao) pinjishulaijiangsaomiaopinlvgenggaidaozaoshengfuduzugoudideshuiping，bimianshujusunhuai。danshi
，tiaopindexiaoguoyouxian，qujueyukexuandefashepinlvfanweiyijicunzaizaoshengdepinlvfanwei。yixiechongdianqihuizai 整個頻率範圍內釋放大量噪聲，因而難以找到無幹擾的區域。較大充電器噪聲的基本頻率為1kHz到300kHz，頻率較高時諧波幅度則較低。我們可在 300kHz到500kHz範圍內采用高頻掃描來解決這個問題，從而徹底避免最高幅度噪聲頻帶和最初的一些諧波。另外
，這種方法也能在遠離LCD噪聲頻率 範圍的情況下改進顯示屏的抗噪性。

雖然提高SNR的技術很多，但如果噪聲確實非常高，高到完全飽和觸摸屏控 製zhi器qi的de接jie收shou通tong道dao，那na麼me上shang述shu改gai進jin並bing不bu能neng避bi免mian觸chu摸mo數shu據ju損sun壞huai。信xin號hao處chu理li需xu要yao依yi靠kao輸shu出chu線xian性xing結jie果guo的de模mo擬ni前qian端duan。如ru果guo受shou噪zao聲sheng源yuan耦ou合he到dao大da量liang電dian荷he的de影ying響xiang，輸shu出chu持chi續xu鎖suo定ding為wei最zui大da 值zhi
，那na麼me觸chu摸mo屏ping可ke能neng根gen本ben就jiu無wu法fa使shi用yong。要yao解jie決jue這zhe個ge問wen題ti，我wo們men可ke提ti高gao接jie收shou通tong道dao的de範fan圍wei
，使shi其qi能neng夠gou應ying對dui更geng大da量liang的de電dian荷he。這zhe通tong常chang會hui增zeng加jia額e外wai的de芯xin片pian麵mian積ji，也ye就jiu是shi說shuo電dian容rong更geng 大。解決這個問題的另一種方法是在接收通道前拆分原始信號，從而降低噪聲，但我們也必須注意，這也會將信號與手指本身分離。

xianshipinghechongdianqizaoshengbingbushishenmexinwenti，danzaoshengjiaogaodechongdianqihejiaobodexianshipingqueshishichumopingkongzhiqitigaokangzaonenglibixuyaomianlindewenti。weileyingduigenggaofududezaosheng，jintiandekongzhiqicaiyongyixiliezuhetexinglaitigaoxinzaobi，jinkenengbimianzaosheng。shuodaodi，xiaofeizhexiwangshebeidechumoxingnengbaochiyizhi

，buhuiyinlianjiechongdianqihuokaojinzaoshengjiaodadeyingguangdengeryingxiangxingneng。suizhezaoshengnantidebuduanbianhua，chumopingkongzhiqiyejiangchixufazhan
，quebaotigongshizhongyizhidexingneng。

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