0 引言
觸摸屏是目前最簡單、方便和直接的一種人機交互方式。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，同時也對汽車娛樂系統(tǒng)的EMC設(shè)計帶來了挑戰(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、多點觸摸和壽命長等特點，已成為汽車娛樂系統(tǒng)市場的主流。本文主要對電容觸摸屏進行介紹和EMC設(shè)計分析。
1 電容觸摸屏簡介
當(dāng)手指觸摸在觸摸屏上時，手指和觸摸屏表面形成一個耦合電容，耦合電容對于觸摸屏表面的持續(xù)掃描脈沖信號是導(dǎo)體，于是手指吸收走一部分的電流，控制器通過對變化電流比例的計算得出觸摸點的位置。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會發(fā)射100kHz至300kHz的脈沖信號，Y Line會接收到X Line耦合過來的信號。如果沒有手指觸摸，整個觸摸屏范圍內(nèi)的Y Line檢測的電流值是一定的，如果有手指觸摸，則Y Line上耦合到的信號會因為連接了手指產(chǎn)生的耦合電容而會發(fā)生明顯變化。
2 電容觸摸屏的EMC設(shè)計
如上節(jié)所述，電容觸摸屏檢測用的脈沖信號頻率在100kHz至300kHz之間，汽車電子EMC測試標(biāo)準(zhǔn)中的RE(Radiated Emission)和BCI(Bulk Current Injection)測試都覆蓋了這個頻段，如果處理不當(dāng)將很容易導(dǎo)致RE測試結(jié)果超標(biāo)和BCI測試時觸摸屏誤觸發(fā)。另外，由于電容觸摸屏在汽車電子EMC測試中需要經(jīng)受多次±25kV靜電放電測試，所以如果相關(guān)防護設(shè)計不夠理想，會容易導(dǎo)致觸摸屏損壞或者觸摸屏驅(qū)動IC失效的問題。
2.1 電容觸摸屏RE問題及解決措施
RE測試是衡量被試品通過空間輻射對其他設(shè)備的干擾能力。汽車電子的RE測試頻率一般從100kHz開始，所以在低頻段會測出電容觸摸屏的檢測信號。在筆者一個項目的第一次摸底時發(fā)現(xiàn)在低頻段嚴重超標(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用的脈沖信號，而此脈沖信號各參數(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)置來修改脈沖信號的參數(shù)。在不影響觸摸屏報點各項性能的前提下以下措施的應(yīng)用通過實驗驗證會明顯降低脈沖信號導(dǎo)致的電磁輻射。
（1）降低脈沖信號的電壓和電流。
觸摸屏在滿足充電時間時可以降低輸出脈沖信號的電壓和電流。
（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間從而提高報點率一般都會將脈沖上升沿配置為快速上升，即上升沿在100ns左右。而對于汽車電子產(chǎn)品，報點率不會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，Idle模式是指控制器間隔一段時間發(fā)出脈沖信號。這樣測試時天線在單個頻點單位時間內(nèi)檢測到的能量就少了很多。
（4）增大脈沖間隔時間和減少脈沖個數(shù)。
增大脈沖間隔時間和減少脈沖個數(shù)同樣可以降低天線在單個頻點單位時間內(nèi)檢測到的能量。
其中措施（1）和（2）會降低測試的峰值，措施（3）和（4）會降低測試的平均值和準(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試結(jié)果對比
圖2藍色曲線是使用了觸摸屏新配置軟件后的測試結(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。
