CTP原理与FPCB和PCB设计规则.pdf

一、电容式触摸屏的原理：电容触摸屏(CapacitiveTouch Panel),简 CTP。 根据驱动原理不同分为自电容式CTP和互电容式CTP，根据应用领域可分为单点 触摸CTP和多点触摸CTP。 1.实现原理：电容式触摸采用单层或两层ITO膜，形成矩阵式分布，以X、Y作 为矩阵电容，当手指触摸屏幕时，通过X、Y轴扫描，侦测到触碰的位置电容的 变化，进而CPU计算出触碰的位置。下图 2.电容检测原理： （1）.名词解释： ε0：真空介电常数 ε1、ε2：不同介质相对真空状态下的介电常数 s1、d1、s2、d2:形成电容面积和间距 (2).触摸状态下：C=C6*C7/(C6+C7),C7=ε0ε1s1/d1,C6=C7ε0ε2s2/d2 非触摸状态下：C=C8＝ε0ε1s1/d1(相当于一个虚拟电容），下图 触摸状态与非触摸状态 如上图所示：人体相当于 “地”，人与地电容较大：nF级 VS pF级 导体在空中形成电容，电容的不能突变电压是一定的，两极板间的电场线多少 反映了电容的大小。当人体或导体触摸CTP时，电容就会发生变化。电容触摸 驱动IC会根据有人体或导体接近和非人体或导体接近时的状态下的电容值的差 异来判断是否有触摸动作并定位触摸的位置。下图 分离出触摸区域，进行空间平均，求出区域的中心坐标。 二、互电容VS 自电容： 1.互电容：互电容利用两个电极进行电荷传输，一端接正弦激励信号 （TX)，另 一端接交流电流采样信号（RX）来实现测量垂直电容耦合的识别。互电容坐标 侦测是侦测横向和纵向的电极阵列，横向发送正弦激励信号 （TX)，经过容抗XC 和阻抗XR后，信号产生滞后或超前，纵向接收采样信号（RX)，这样通过MCU 计算出具体数值扫描整屏产生数据矩阵就可以得到横向和纵向交汇点的电容值 （有手指触摸互电容减少），根据电容值的变化可以确定每一个触摸点的坐标 轴，即使有多个触摸点也能计算出真正的坐标。和基数数据矩阵对比产生Diff 值矩阵，使用重心算法映射到LCD分辨率，得出具体的坐标值，赋予ID号；产 生中断MCU读取IIC数据。下图 串行驱动，并行感应（X*Y)真实多点 2.自电容：利用单个电极自身的电容变化传输电荷，由一端接地，另一端接正 弦激励或采样电路来实现电容的识别（测量信号线本身的电容）。自电容坐标 侦测是依次侦测横向和纵向的电极阵列，根据触摸电容前后的变化分别确定横 向和纵向坐标，然后组合成平面坐标确定触摸位置。当触摸一个点时，组合后 的坐标也是唯一的一个且准确定位；当触摸两个点时，组合后的坐标两两出现 四组，其中两个是真实的触摸点，另两个就是属于 “鬼点”。因此自电容无法 实现真正的多点。下图 串行驱动、感应（X+Y)模拟多点 自电容的优点就是简单、计算量小，缺点就是单点、速度慢；互电容的优点就 是真实多点、速度快，缺点就是复杂、功耗大、成本高。 3.互电容VS 自电容表格比较： 名 互电容 自电容 多点触摸 真实多点 触摸模拟2点，有 “鬼点”现象 硬件电路 相对复杂 较为简单 处理数据速度 并行处理，速度快 串行处理，速度慢 数据运算量 行*列，数据量大 行+列，数据量小 功耗 较高 较低 SNR （信噪比） 高，电容变化率达20% 较低，电容变化率达5% 抗环境干扰 较强 一般,易受GND变化影响 通道方案灵活 TX与RX不能布线时不参混在 一般情况下TX,RX通道可以自由 性 一起 分配 三、IC简介：电容屏驱动IC厂家众多，各自的设计也不尽相同，但是基本的原 理都是大同小异，因此驱动IC芯片的引脚也比较类似，只有个别引脚有着各自 的特殊功能，下面对电容屏驱动I