I touchscreen capacitivi moderni, ad esempio quelli utilizzati nei telefoni cellulari, sono particolarmente sensibili al rumore di modo comune generato dagli alimentatori esterni.
Fig. 1: Segnale di rumore di modo comune.
I touchscreen capacitivi moderni, ad esempio quelli utilizzati nei telefoni cellulari, sono particolarmente sensibili al rumore di modo comune generato dagli alimentatori esterni. I touchscreen capacitivi funzionano misurando la capacità che si crea tra la punta di un dito e un riferimento di massa. Se un dispositivo dotato di touchscreen viene collegato ad un alimentatore esterno, l'influenza dei disturbi di modo comune sul valore di riferimento di massa può distorcere notevolmente la capacità misurata. Questo alimentatore esterno (EPS) si inserisce nell'anello di tensione influenzando la misura della capacità. Le misure di caratterizzazione dell'alimentatore esterno, eseguite secondo le procedure descritte dalle normative, come la "Guide on Implementation of Requirements of the Common EPS" o la IEC 62684, assicurano un funzionamento impeccabile dei dispositivi portatili che utilizzano schermi tattili capacitivi.
Per la configurazione di test, l'alimentatore esterno è collegato alle reti di alimentazione con tensione compresa tra 90 V e 264 V (L). Viene misurato il rumore di modo comune tra la porta n e la messa a terra di sicurezza (PE) (vedere Fig. 1). La traccia ha lo stesso periodico della frequenza di rete, ma la sua forma è tagliata, con un'ampiezza stimata di 200 V (Vpp). Il segnale delle linea di alimentazione domina gli impulsi generati dall'alimentatore esterno, ma non compromette il funzionamento del touchscreen. I problemi sono causati dagli impulsi. Lo zoom (Fig. 1) della tensione misurata V (n, PE) mostra il rumore di modo comune (CMN) generato dall'alimentatore a commutazione (SMPS) come una sequenza di impulsi cui si sovrappone il segnale di linea. Mostra inoltre un rumore notevole, a causa di una risoluzione insufficiente. L'ampiezza relativa dell'impulso dell'alimentatore a commutazione corrisponde alla differenza tra i cursori (ΔV = –5,4 V). Si deve misurare l'impulso del segnale nel caso peggiore. Tuttavia, poiché gli impulsi per periodo della linea di alimentazione sono alcune centinaia, la finestra di zoom andrebbe di continuo regolata manualmente per misurare ciascun impulso. Per una situazione di questo tipo non sono disponibili misure automatizzate. Per misurare correttamente e rapidamente sono necessari due elementi:
Fig. 2: Configurazione di test per misurare il rumore modo comune di un alimentatore esterno
Risponde a questi requisiti un oscilloscopio R&S®RTE1000 o R&S®RTM3000 combinato con un filtro passa alto esterno (fC = 1 kHz; (330 pF/1 MΩ) || (330 pF/1 MΩ [impedenza di ingresso dell'oscilloscopio])) e un carico (RL e 10 kΩ) in linea con le indicazioni descritte nella "Guide on Implementation of Requirements of the Common EPS" (Fig. 2). Il filtro elimina la componente del segnale di linea (vedere la traccia superiore in Fig. 3). La risoluzione è migliore grazie all'utilizzo di una scala verticale ottimale di 1,25 V/div per la visualizzazione del segnale di modo comune. Il trigger di linea assicura una visualizzazione stabile della traccia. Per catturare un unico periodo di linea in meno di 20 Msample si applica il sottocampionamento. Ciò permette di migliorare ulteriormente la risoluzione in quanto consente anche l'utilizzo della modalità ad alta risoluzione (HiRes).
La funzionalità di ricerca degli oscilloscopi R&S®RTE1000 e R&S®RTM3000 semplifica la valutazione del rumore di modo comune. Per trovare il caso peggiore, si utilizza la ricerca della larghezza dell'impulso, con valori di durata pari a 1,5 μs ±0,3 μs (dalla misura del cursore in Fig. 1) e un livello di 2 V (in base alla "Guide on Implementation of Requirements of the Common EPS"). L'oscilloscopio restituisce tutti gli impulsi dell'alimentatore a commutazione che superano il livello specificato. La Fig. 3 mostra i risultati nell'elenco degli impulsi del segnale di modo comune. Lo zoom della traccia è quello dell'impulso selezionato nell'elenco. Usando la freccia su/giù l'utente può scorrere tutte le violazioni e trovare l'impulso nel caso peggiore.
Sia gli impulsi negativi sia quelli positivi in elenco possono essere analizzati mediante misura a cursore o automatizzata. Nella Fig. 3 le misure automatiche con gate temporale analizzano l'impulso selezionato (basso: –3,71 V; durata dell'impulso negativo: 1,66 μs) e sono in linea con le misure del cursore. Entrambi i risultati delle misure sono cerchiati in rosso (vedere la parte destra della Fig. 3). Si noti che la misura “bassa” verticale corrisponde mediamente all'oscillazione dell'impulso. L'oscillazione si osserva all'inizio ma, con durate inferiori a 250 ns, non ha alcun impatto sulla misura, come prescritto dalla "Guide on Implementation of Requirements of the Common EPS".
Fig. 3: Segnale di modo comune filtrato
Gli oscilloscopi R&S®RTE1000 e R&S®RTM3000 sono gli strumenti adatti per analizzare rapidamente il rumore di modo comune generato da un alimentatore esterno. Con un filtro passa alto esterno e un carico conforme agli standard, gli strumenti R&S®RTE1000 e R&S®RTM3000 sono in grado di analizzare una vasta gamma di impulsi generati dagli alimentatori a commutazione per verificarne la conformità. Questo esempio mostra un impulso negativo. Gli impulsi positivi possono essere analizzati allo stesso modo.
Prodotti correlati
