0 引言
觸摸屏是目前最簡(jiǎn)單、方便和直接的一種人機(jī)交互方式。觸摸屏的應(yīng)用非常廣闊，汽車娛樂系統(tǒng)目前也普遍使用了觸摸屏，觸摸屏的應(yīng)用給駕駛者帶來了良好的用戶體驗(yàn)，同時(shí)也對(duì)汽車娛樂系統(tǒng)的EMC設(shè)計(jì)帶來了挑戰(zhàn)。
觸摸屏根據(jù)感應(yīng)原理可分為電阻式、電容式、聲波式和光學(xué)式等。目前，電容式觸摸屏憑借其高靈敏度、多點(diǎn)觸摸和壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，已成為汽車娛樂系統(tǒng)市場(chǎng)的主流。本文主要對(duì)電容觸摸屏進(jìn)行介紹和EMC設(shè)計(jì)分析。
1 電容觸摸屏簡(jiǎn)介
當(dāng)手指觸摸在觸摸屏上時(shí)，手指和觸摸屏表面形成一個(gè)耦合電容，耦合電容對(duì)于觸摸屏表面的持續(xù)掃描脈沖信號(hào)是導(dǎo)體，于是手指吸收走一部分的電流，控制器通過對(duì)變化電流比例的計(jì)算得出觸摸點(diǎn)的位置。圖1所示為電容式觸摸屏的工作原理示意圖。
圖1 電容觸摸屏工作原理
觸摸屏的水平和垂直方向分布著若干根“X Line”和“Y Line”，X Line會(huì)發(fā)射100kHz至300kHz的脈沖信號(hào)，Y Line會(huì)接收到X Line耦合過來的信號(hào)。如果沒有手指觸摸，整個(gè)觸摸屏范圍內(nèi)的Y Line檢測(cè)的電流值是一定的，如果有手指觸摸，則Y Line上耦合到的信號(hào)會(huì)因?yàn)檫B接了手指產(chǎn)生的耦合電容而會(huì)發(fā)生明顯變化。
2 電容觸摸屏的EMC設(shè)計(jì)
如上節(jié)所述，電容觸摸屏檢測(cè)用的脈沖信號(hào)頻率在100kHz至300kHz之間，汽車電子EMC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中的RE(Radiated Emission)和BCI(Bulk Current Injection)測(cè)試都覆蓋了這個(gè)頻段，如果處理不當(dāng)將很容易導(dǎo)致RE測(cè)試結(jié)果超標(biāo)和BCI測(cè)試時(shí)觸摸屏誤觸發(fā)。另外，由于電容觸摸屏在汽車電子EMC測(cè)試中需要經(jīng)受多次±25kV靜電放電測(cè)試，所以如果相關(guān)防護(hù)設(shè)計(jì)不夠理想，會(huì)容易導(dǎo)致觸摸屏損壞或者觸摸屏驅(qū)動(dòng)IC失效的問題。
2.1 電容觸摸屏RE問題及解決措施
RE測(cè)試是衡量被試品通過空間輻射對(duì)其他設(shè)備的干擾能力。汽車電子的RE測(cè)試頻率一般從100kHz開始，所以在低頻段會(huì)測(cè)出電容觸摸屏的檢測(cè)信號(hào)。在筆者一個(gè)項(xiàng)目的第一次摸底時(shí)發(fā)現(xiàn)在低頻段嚴(yán)重超標(biāo)，如圖2紅色曲線所示。
通過排除法定位了騷擾源頭來自電容觸摸屏檢測(cè)用的脈沖信號(hào)，而此脈沖信號(hào)各參數(shù)完全是由觸摸屏控制器控制，要有效降低輻射值必須通過修改觸摸屏控制器的軟件設(shè)置來修改脈沖信號(hào)的參數(shù)。在不影響觸摸屏報(bào)點(diǎn)各項(xiàng)性能的前提下以下措施的應(yīng)用通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證會(huì)明顯降低脈沖信號(hào)導(dǎo)致的電磁輻射。
（1）降低脈沖信號(hào)的電壓和電流。
觸摸屏在滿足充電時(shí)間時(shí)可以降低輸出脈沖信號(hào)的電壓和電流。
（2）脈沖上升沿設(shè)置為緩慢上升。
觸摸屏控制器為了縮短大尺寸觸摸屏屏充電時(shí)間從而提高報(bào)點(diǎn)率一般都會(huì)將脈沖上升沿配置為快速上升，即上升沿在100ns左右。而對(duì)于汽車電子產(chǎn)品，報(bào)點(diǎn)率不會(huì)要求太高的情況下可以將斜率改為緩慢上升，即上升沿在500ns左右。
（3）在觸摸屏無觸摸動(dòng)作10秒后工作模式從Active轉(zhuǎn)為Idle。
所謂Active模式是指控制器連續(xù)發(fā)出脈沖信號(hào)，Idle模式是指控制器間隔一段時(shí)間發(fā)出脈沖信號(hào)。這樣測(cè)試時(shí)天線在單個(gè)頻點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的能量就少了很多。
（4）增大脈沖間隔時(shí)間和減少脈沖個(gè)數(shù)。
增大脈沖間隔時(shí)間和減少脈沖個(gè)數(shù)同樣可以降低天線在單個(gè)頻點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的能量。
其中措施（1）和（2）會(huì)降低測(cè)試的峰值，措施（3）和（4）會(huì)降低測(cè)試的平均值和準(zhǔn)峰值。
圖2 音響娛樂系統(tǒng)某產(chǎn)品整改前后單極天線測(cè)試結(jié)果對(duì)比
圖2藍(lán)色曲線是使用了觸摸屏新配置軟件后的測(cè)試結(jié)果。可以看出在低頻段不但不再超標(biāo)而且有了足夠的余量。
