【觸控】SNR 的計算與參考資料

	電容式觸控設計中，訊號雜訊比，SNR (Signal Noise Ratio) 往往是用來評斷一顆觸控 IC 與系統整合效果好不好的評斷標準，SNR 也往往是韌體演算法開發者跟數位類比設計者相互爭論的一個議題，底下將說明 SNR 的計算方式、一些大廠的參考資料，以及部分的實例應用。

 

計算方法

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SNR 即為訊號雜訊比，因此計算方法如下： $$\begin{array}{}\text{(01)}& \mathrm{SNR}=\frac{\mathrm{Signal}}{\mathrm{Noise}}\end{array}$$ 若單位為dB時，則計算方法如下： $$\begin{array}{}\text{(02)}& \mathrm{SNR}=20\log (\frac{\mathrm{Signal}}{\mathrm{Noise}})\end{array}$$

訊號（Signal）

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訊號指觸控後的平均變化量（Delta），在指定的導體接觸後，觀察訊號的變化量，在特定的取樣次數（N）內取平均得到的變化量數值，可用式子表達如下： $$\begin{array}{}\text{(03)}& \mathrm{Signal}=\frac{\sum _{\mathrm{i}=1}^{\mathrm{N}}{\mathrm{TouchedData}}_{\mathrm{i}}}{\mathrm{N}}-\mathrm{Baseline}\end{array}$$

雜訊（Noise）

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雜訊訊的爭議比訊號來得多上許多。雜訊的定義分為兩個主要系統，分別為均方差（Root-Mean-Square, RMS）系統與最大最小差異系統（Max-Min）。此外，雜訊的定義又可分為觸控後雜訊，以及非觸控雜訊；但由於觸控後雜訊牽涉的雜訊系統更為複雜，為簡化系統並且便於設定系統內的門檻值（Touched Threshold），這邊以非觸控雜訊作為主要討論的對象。

均方差雜訊表達式如下： $$\begin{array}{}\text{(04)}& \mathrm{Noise}=\sqrt{\frac{\sum _{\mathrm{i}=1}^{\mathrm{N}}({\mathrm{NonTouchedData}}_{\mathrm{i}}-\mathrm{Baseline}{)}^2}{\mathrm{N}}}\end{array}$$
最大最小差異雜訊表達式如下： $$\begin{array}{}\text{(05)}& \mathrm{Noise}=\frac{\mathrm{MaxNonTouchedData}-\mathrm{MinNonTouchedData}}{2}\end{array}$$ 式 ($\text{05}$) 有部分系統會不除以2，直接以最大非觸控數值減去最小非觸控數值作為雜訊，此法所計算的 SNR 較小，表示如下： $$\begin{array}{}\text{(06)}& \mathrm{Noise}=\mathrm{MaxNonTouchedData}-\mathrm{MinNonTouchedData}\end{array}$$

廠商的參考文件

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底下列出部分廠商的公開參考文件，各家的 SNR 計算方法均有些許差異。

1. ATMEL ( PDF ) (2016 被 Microchip 併購)
   
2. Cypress ( DOC ) ( 需要帳號登入 )
   
3. SILICON LABS ( PDF | Page )
   
4. TEXAS INSTRUMENTS ( PDF )
   

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電容式觸控

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