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分析外部电源共模噪声以实现理想的触摸屏操作

您的任务

  手机等设备上使用的现代电容式触摸屏容易受到外部电源(EPS) 发出的共模噪声的影响。电容式触摸屏的工作原理在于测量人体指尖相对于接地参考的电容。如果操作的触摸设备连接到 EPS,接地参考的共模影响会导致测得的电容出现明显偏差。该 EPS 实际上位于电容测量的电压环中。根据《通用外部电源实施要求指南》或 IEC 62684 所述标准对EPS 进行测量和特征校准,可以确保使用电容式触摸显示屏的手持式设备实现理想操作。

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图 1:共模噪声信号。

  对于测试装置,EPS连接至90V至264V电源(L)。测量n端口和保护接地(PE)之间的共模噪声(参见图1)。电压轨迹随线路频率呈现周期性,但出现削减,估计幅度为200V(Vpp)。线路信号控制EPS引起的脉冲,对触摸屏操作无影响。问题在于脉冲。图1放大了测得的电压V(n、PE),将开关电源(SMPS)造成的共模噪声(CMN)显示为被线路信号覆盖的一系列脉冲。图1还显示出因分辨率不足而导致的明显噪声。测量SMPS脉冲之间的相对幅度,作为光标之间的差值(ΔV=–5.4V)。任务是测量最不理想的脉冲信号。但是,由于每个线路周期中有数百个脉冲,因此必须随时手动调整缩放窗口以测量每个脉冲。自动测量不适用于这种情况。要成功执行快速测量,需要注意两个方面:

  . 确保足够的分辨率

  . 确定具备最大相对幅度的最差脉冲(用于分析 SMPS 脉冲)

测试与测量解决方案

  根据《通用外部电源实施要求指南》,采用RTE1000或RTM3000示波器,并结合一个外部高通滤波器(fC=1kHz;(330pF/1MΩ)||(330pF/1MΩ[示波器的输入阻抗]))和负载(电阻负载,10kΩ),可满足这些要求(参见图2)。滤波器可移除线路信号分量(参见图3中顶部轨迹)。使用1.25V/div的理想垂直比例显示CMN信号,提高分辨率。线路触发可确保稳定的轨迹显示。要捕获不足20Msample的线路周期,需要应用下采样。这也有助于采用高分辨率(HiRes)模式,进一步提高分辨率。

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应用

  RTE1000和RTM3000示波器的搜索功能可以直观评估共模噪声。要确定最不理想的情况,可以使用宽度1.5μs±0.3μs(根据图1光标测量)的脉冲宽度搜索,以及2V电平(根据《通用外部电源实施要求指南》)。示波器会返回超出规定电平的所有SMPS脉冲。图3显示了CMN脉冲列表结果。放大的轨迹是列表中的选定脉冲。用户可以使用向上/向下箭头滚动浏览所有不符合要求的脉冲,并确定最不理想的脉冲。

  用户可以通过光标测量或自动测量分析列表中的负脉冲和正脉冲。图3显示了采用自动门选通测量分析选定脉冲(低电平:–3.71V;负脉冲持续时间:1.66μs),并与光标测量一致。两种测量结果均以红圈圈出(参见图3右侧)。注意,垂直“低电平”测量平衡了脉冲振铃。测量开始时观察到振铃,但如果持续时间短于250ns,脉冲振铃不会影响《通用外部电源实施要求指南》所要求的测量。

总结

  RTE1000和RTM3000示波器提供了合适工具,可以快速分析EPS的CMN。结合外部高通滤波器和符合标准的负载,RTE1000和RTM3000可以分析大量SMPS脉冲以检查是否符合要求。此处显示了一个负脉冲示例。用户也可以采用相同方法分析正脉冲。

更多资料请下载:分析外部电源共模噪声以实现理想的触摸屏操作.pdf

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