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水对电容触摸屏的影响 Effect from Water to Project Capacitive Touch Panel 翁小平 资深主任应用工程师 Cypress 半导体 关键词：电容触摸屏，投影电容触摸屏，多触点电容触摸屏, 防水 摘要： 本文介绍了水对自电容和互电容的影响和区别，进而提出了电容触摸屏设计中的防水策略。 Key word: Capacitive Touch Screen，Multi-Touch，TTSP Abstract: The paper introduced different impact for water drop to self capacitance touch panel and mutual capacitance touch panel.Further discussed waterproof design for a capacitive panel. 一．引言 防水性能是衡量多点电容触摸屏设计性能的标志性指标。似乎使用互电容扫描的多点电容触摸屏 具有天然的防水能力，它并不构成一个设计挑战。为什么这样说呢？因为使用自电容扫描的触摸屏，水 滴和手指触摸产生的信号变化的方向是相同的，要将水滴从手指触摸中分辨出来颇费周折。而互电容扫 描的触摸屏水滴和手指触摸产生的信号变化的方向正好是相反的，因为手指触摸使互电容减少，水滴却 使互电容增加。这就给人这样一个感觉，使用互电容扫描的多点电容触摸屏具有天然的防水能力而不需 要采用特别的措施去做防水处理。真实的情况并非如此简单，当水滴滴到互电容屏上时，确实不会也没 有产生误触发，但当水滴被擦掉以后再用手指触摸原来的地方就不灵了，或者在没有手指触摸时会不时 出现虚假的触摸信号。运气好的时候，过一段时间可以检测到手指触摸。大多数情况下很难再恢复到原 先的触摸灵敏度。我们知道一个合格的产品是不允许这样的情况出现的，更不会去依赖好运气。因此如 何解决因水而带来的手指触摸失效的问题和假触发的问题是多点电容触摸屏设计的一个挑战。事实上因 水而带来的触摸失效的问题不仅仅指水滴，它还包括水膜和大片的水。 二、水对自电容和互电容的影响 1. 首先我们来了解触摸屏的自电容和互电容。 在触摸屏上一个感应块（假定为A ）和它相邻的感应块（假定为B ）之间可以产生自电容，也可以 产生互电容。如果在感应块A 上施加高频交流信号Tx，感应块B 被接地，在感应块A 和B 之间的耦 合就是自电容耦合，自电容的大小为Cs 。如果在感应块A 上施加高频交流信号Tx，感应块B 作为感 应电极接受来自感应块A 的信号Rx，这时，在感应块A 和B 的耦合就是互电容耦合,互电容的大小为 Cm 。自电容Cs 大小和互电容Cm 的大小正比于感应块A 和B 之间的边界长度和介质的介电常数，与 感应块A 和B 之间的距离成反方向关系。一般地讲，感应块A 上的电势要比感应块B 上的电势高，所 以电场的方向总是从感应块A 到感应块B 。参考图1 和图2 。 电场耦合 电场耦合 覆盖物 覆盖物 A B A B Tx GND Tx Rx Cs Cm 图1 感应块之间的自电容耦合 图2 感应块之间的互电容耦合 2. 其次看手指触摸对自电容和互电容的影响。 在自电容耦合中，由于B 感应块被接地，所以A 感应块既是激励信号的发射端，也是测量信号的 接受端；在互电容耦合中，A 、B 感应块分别是激励信号的发射端和测量信号的接受端。当手指触摸感 应块上的覆盖物时，由于手指及人体可以被认为是导体，人体与大地之间的电容Cbody 和设备地与大 地之间的电容Cboard 足够大，对高频的交流激励信号仅有非常小