電容屏硬件理論知識-林輝俊

培訓時間安排6月3日：09:30-12:30---1.電容屏硬件理論知識2.常規(guī)圖形詳解及設計規(guī)范推導3.單層多點圖形詳解及規(guī)范推導14:00-？？----1.Pattern工具講解2.sensor設計考試6月4日：09:30-12:30---1.FPC設計規(guī)范講解2.結構評估14:30-？？----1.FPC審核2.結構評估考核

培訓內(nèi)容：

1.sensor，F(xiàn)PC設計規(guī)范及其理論推導過程

2.結構評估

培訓考核標準：

1.完成sensor設計和FPC審核，并達到B或以上

2.能對sensor和FPC的走線空間做出評估，并達到B或以上

培訓規(guī)則：

1.必須完成每個階段的任務

2.每個任務都必須達到考核標準

問題先保留在腦海中?。〤opyrightGoodixLtd.AllRightsReserved.匯頂科技電容屏硬件理論知識CopyrightGoodixLtd.AllRightsReserved.一.互電容基本介紹1.互電容定義及Tuoch示意圖2.互電容等效模型3.互電容檢測特點二.電容屏結構設計分析

1.平行板電容器

2.懸浮模型

3.RC常數(shù)分析

4.走線阻抗分析5.通道pitch分析

目錄

問題：

火炮怎樣是射落飛機的？

（問題先保留在腦海中?。?/p>

問題

先保留在

腦海中主角登場

主角座駕

炮炮兵的故事

炮炮兵雷達兵火炮營長官炮炮兵小分隊炮炮兵的故事

敵機來襲。。。炮炮兵的故事雷達炮炮兵的故事1.雷達兵通過雷達偵測到敵機準確坐標；11111000000oooo11111111111

2.將準確坐標實時傳送給火炮營長官；噢噢噢噢哦

3.火炮營長官下達攻擊命令，并將敵機準確坐標傳送給炮炮兵；

4.炮炮兵瞄準坐標，啟動火炮，攻擊敵機；1111腦海中！）炮炮兵的故事

炮炮兵雷達兵火炮營長官發(fā)命令收坐標炮炮兵的故事

敵機墜毀。。。炮炮兵的故事

炮炮兵小分隊勝利?。。‰娙萦|控手機

問題：

為什么手指Touch觸控屏幕，手機就可以有響應？

（問題先保留在腦海中?。㏕uoch示意圖

炮炮兵=LCD屏雷達=觸控屏火炮營長官=主控發(fā)命令收坐標概念互換概念互換

電容小分隊炮炮兵小分隊=

炮炮兵小分隊：1.火炮射程2002km111111

2.雷達監(jiān)測面積4002km電容小分隊：1.驅動覆蓋面積82mm2.感應監(jiān)測面積82mm問題又來了：要覆蓋更大的地盤，怎么辦？增加小分隊！??！火炮與電容屏比對關系

炮炮兵小分隊：1.火炮射程2002km111111

2.雷達監(jiān)測面積4002km電容小分隊：1.驅動覆蓋面積82mm2.感應監(jiān)測面積82mm問題又來了：要覆蓋更大的地盤，怎么辦？增加小分隊！?。』鹋谂c電容屏比對關系

觸控屏ITO圖案3.5寸屏手機

觸控屏ITO圖案我們似乎忘記了一個問題：

炮炮兵小分隊：可以躲在深山里，以防止被敵人發(fā)現(xiàn)

電容小分隊？------透明的導體

我們似乎忘記了一個問題：

炮炮兵小分隊：可以躲在深林里，以防止被敵人發(fā)現(xiàn)

電容小分隊？

------透明的導體

我們似乎忘記了一個問題：

炮炮兵小分隊：可以躲在深林里，以防止被敵人發(fā)現(xiàn)

電容小分隊？

------透明的導體

透明的導體

世界就是這么神奇?。。【尤痪陀幸环N透明的導電物質(zhì)可以使用它叫做“銦錫氧化物”英文名稱簡寫為“ITO（IndiumTinOxide）”PS:玻璃為承載ITO的基材

觸控屏ITO導電玻璃構造紅色為收！藍色為發(fā)！

觸控屏ITO示意圖案觸控屏實物

觸控屏手機

水果忍者

憤怒的小鳥

CopyrightGoodixLtd.AllRightsReserved.互電容基本介紹兩個或多個導體相互耦合而產(chǎn)生的耦合電容被稱為互耦電容。驅動通道與感應通道兩者之間會產(chǎn)生耦合電容，為TX與RX的互電容。一.互電容定義及Tuoch示意圖工作原理：當手指或其它導體靠近電容感應傳感器時，由于人體相當于接地的導體，手指與感應傳感器之間形成了一個手指的電容，驅動電極TX與感應電極RX之間電場能量中的一部分流向了手指，感應電極上接收到的感應信號幅度將減少，幅度變化大小與手指電容大小成正比。使用AD轉換器檢測感應信號幅度變化就可以知道是否有手指的觸摸。CopyrightGoodixLtd.AllRightsReserved.

二.互電容電容傳感器等效模型：Rd：驅動通道阻抗；Rs：感應通道阻抗；Cx：感應驅動節(jié)點互電容Cd：驅動通道對地自電容；Cs：感應通道對地自電容；檢測原理：Goodix芯片對電容的檢測是基于調(diào)制和解調(diào)原理來實現(xiàn)的。在待測電容Cx的兩端分別接激勵信號源和檢測電路，工作時激勵信號源輸出一脈沖群信號對Cx進行調(diào)制。隨著調(diào)制信號的高低電平變化，將會有脈沖電流流過Cx。測量脈沖電流的變化就可以計算出Cx的變化。互電容基本介紹CopyrightGoodixLtd.AllRightsReserved.三.互電容檢測方式特點：檢測行列交叉處的互電容(耦合電容CM)變化?有手指觸摸時互電容減小?行加驅動激勵信號,列進行感應每一個掃描周期，行和每列交叉點都需單獨掃描檢測每一個掃描周期掃描次數(shù)：

行數(shù)*列數(shù)驅動和感應單元之間形成邊緣電容行列交叉重疊處會產(chǎn)生耦合電容注意：感應單元的自感應電容依然存在,但不必進行測量互電容基本介紹GT9XX檢測特點：1、驅動電極和感應電極結點間存在耦合電容，這個電容稱為互電容C，通常為2pf左右。2、GT968有17條驅動，10條感應，每條驅動對于10個感應節(jié)點，17*10，因此共有170個結點參與軟件運算。3、每個結點通過ITO圖形連接至感應通道，因此每個結點與芯片（引腳）感應通道間存在阻抗R。此R等于節(jié)點處的ITO電阻+走線電阻+其它電阻。4、GT9XX驅動電極按串行方式逐一產(chǎn)生激勵信號。先TX1產(chǎn)生信號，R1-R4接收，然后再TX2產(chǎn)生信號。5、某一驅動產(chǎn)生激勵信號時，10條感應線所對應的電路同時對各自的耦合信號進行積分、AD轉換?；ル娙莼窘榻B

電容屏結構設計分析一.電容：電容量是表征電容器容納電荷本領的物理量，其單位為法拉(法)，符號F。當電容器兩端的電位差或電壓(U)為特定值時，儲存在電容器電極的電荷量為(Q)，則其電容量為：C=Q/U電容的這個基本公式，可類比于柱形的水容器，Q電量類比于水體積，電勢差U類比于水深，橫截面積類比于電容量.平行板電容器：平行板電容器的計算公式，當兩平行板的面積遠大于其間距時，有：C=εS/4πkd其中，ε是一個常數(shù)，S為電容極板的正對面積，d為電容極板的距離，k則是靜電力常量。

k:靜電力常量k＝9.0×109N?m2/C2電容器的電勢能計算公式：E=CU2/2一般來說，任何兩個彼此絕緣又相互靠近的導體都可構成電容器。電容器的電容是由兩個導體的大小和形狀、兩個導體的相對位置以及極板間的電介質(zhì)決定的．電容并聯(lián)公式：Ceq=C1+C2+……+Cn電容串聯(lián)公式：1/Ceq=1/C1+1/C2+……+1/Cn模型說明：V1模擬驅動信號源C1，C1x觸摸屏單個節(jié)點本征電容（互電容），該電容的電場是開放的，會隨著手指的Touch而被吸走部分電場。C1表示該電容電容不會改變的部分，C1x表示開放的電場導致可被改變的電容。C2手指Touch時，手指與驅動線之間的耦合電容C3手指Touch時，手指與感應線之間的耦合電容Ch人體對觸摸屏系統(tǒng)地之間的耦合電容C11.4pV1FREQ=300KHzVAMPL=1VVOFF=0AC=1V00R10.01C21pC30.5p0Ch80pSensorR21GC1x0.1pDriverintrinsiccapacitorI1

電容屏結構設計分析二.懸浮模型：模型分析：Goodix檢測電路是基于對感應端的電流/電荷進行檢測來判定C1+C1x互電容而floating效應電流并沒有流過C1+C1x，是從手指上過來的，會對Touch檢測造成影響。理想情況下，Touch檢測C1+C1x減小為C1，sensor電流減小，而i1是增加的電流會抵消掉一部分Touch效應。由于Ch無論如何不可能等效為短路至系統(tǒng)地，所以Touch時，i1一定是存在的，我們把這個電流定義為floating效應電流。電流的大小和C2，C3和Ch網(wǎng)絡有關，和i1的關系如下：C2越大，通過交流電流的越多，i1越大C3越大，通過交流電流的越多，i1越大Touch檢測C1+C1x減小為C1，sensor電流減小，而i1是增加的電流會抵消掉一部分Touch效應。所以C2C3越小越好，會使I1變小，影響更小。

Ch人體對觸摸屏系統(tǒng)地之間的耦合電容（C=εS/4πkd）手機拿手上，無懸浮情況下，d變小，Ch越大，交流越容易從手指上流到系統(tǒng)GND上，所以電流直接從手指流入系統(tǒng)GND,使i1越小，即懸浮特性越好。我們希望I1越小越好.C2C3越小越好。

電容屏結構設計分析41三.RC常數(shù)在RC充放電電路中，時間常數(shù)為τ=R*C，

R：結點至芯片感應通道的阻抗，等于節(jié)點處的ITO電阻+走線電阻+其它電阻。C：結點處的互電容Cm與對應寄生電容Cpt或Cpr的總和。

電容充放電完全通常取電壓上升99.9%為標準，即5倍RC常數(shù)t=5（Cpt+Cm）*Rpt或5(Cpr+Cm）*Rpr

電容屏結構設計分析RC常數(shù)分析：1、RC常數(shù)直接影響到IC內(nèi)部積分電路的積分曲線，當RC常數(shù)越小，積分時間寬度越小，RC常數(shù)越大，積分時間寬度越大。給一個電容充放電，需要5RC常數(shù)充到99%電量。R越小，所需5RC越小，電容充放電所需時間越小，屏通道容易充上電。C由屏體結構決定，只能改變R，R越小越好。ITO做厚，R越小，透光性變差。ITO越薄，R變大，透光性變好。我們希望ITO方阻越小越好。屏廠希望R大些，透光性越好。2、RC常數(shù)在最佳范圍內(nèi)，如1.5us以內(nèi)，各結點檢測數(shù)據(jù)將不會有明顯的差異（假設ITO膜是完全均勻，走線阻抗一致）。3、當RC超出最佳范圍時，數(shù)據(jù)將會沿感應線方向均勻遞減（R增大方向）。 經(jīng)驗表明，支持至5inch以上觸摸屏，可能會出現(xiàn)沿感應線方向數(shù)據(jù)遞（從近壓合點向遠離壓合點數(shù)據(jù)均勻遞減），離芯片感應通道越遠的感應節(jié)點，屏體ITO阻值R越大，導致RC越大，在同樣驅動脈沖頻率下，節(jié)點電容充放電不完全，導致檢測到的rawdata數(shù)據(jù)變小。4、當RC超出最佳范圍時，可以通過軟件微調(diào)積分電路的時間窗口，使得數(shù)據(jù)遞減特性減弱，整屏數(shù)據(jù)基本接近，達到最佳范圍。

電容屏結構設計分析四.走線阻抗

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