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。

对于测试装置，EPS 连接至 90 V 至 264 V 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 200 V (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 = –5.4 V)。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 R&S®RTE1000 或 R&S®RTM3000 示波器，并结合一个外部高通滤波器（fC = 1 kHz；(330 pF/1 MΩ) || (330 pF/1 MΩ [示波器的输入阻抗])）和负载（电阻负载，10 kΩ），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 1.25 V/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 20 Msample 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。

应用

R&S®RTE1000 和 R&S®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 1.5 μs ±0.3 μs（根据图 1 光标测量）的脉冲宽度搜索，以及 2 V 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：–3.71 V；负脉冲持续时间：1.66 μs），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 250 ns，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。

摘要

R&S®RTE1000 和 R&S®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，R&S®RTE1000 和 R&S®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。