防水性能是衡量多点电容触摸屏设计性能的标志性指标。 似乎使用互电容扫描的多点电容式触摸屏本身就具有防水功能，不会对设计构成挑战。 为什么这样说呢？ 由于采用了自电容扫描触摸屏，水滴和手指触摸产生的信号变化方向是一致的，要区分水滴和手指触摸比较麻烦。 但是，互电容扫描的触摸屏水滴信号变化的方向与手指触摸恰好相反，因为手指触摸减小了互电容，水滴却增加了互电容。 这给人这样一种感觉，采用互电容扫描的多点电容触摸屏具有天然的防水能力，不需要采取特殊措施做防水处理。 实际情况并非如此简单。 水滴落在互电容屏上不会也不会造成误触发，但是水滴擦掉后，用手指触摸原处，或者没有手指就不起作用了 touch 不时出现错误的触摸信号。 幸运的话，一段时间后可以检测到手指触摸。 在大多数情况下，很难恢复原来的触摸灵敏度。 我们知道，这样的情况对于一款合格的产品来说是不允许的，我们也不会指望侥幸。 因此，如何解决进水导致的手指触摸失败和误触发问题，是多点电容触摸屏设计中的一个挑战。 事实上，水导致的触控失灵问题并不仅仅指水滴，还包括水膜和大块水。

首先我们来了解一下触摸屏的自电容和互电容

触摸屏上的感应块（假设为A）与其相邻的感应块（假设为B）之间会产生自电容或互电容。 如果在传感器块A上施加高频交流信号Tx，传感器块B接地，则传感器块A和B之间的耦合为自电容耦合，自电容的大小为Cs。 如果给感应块A施加高频信号交流信号Tx，感应块B作为感应电极接收来自感应块A的信号Rx，此时感应块A与感应块之间的耦合 B为互电容耦合，互电容的大小为Cm。 自电容 Cs 和互电容 Cm 的大小与传感块 A 和 B 之间的边界长度和介质的介电常数成正比，与传感块 A 之间的距离成反比关系 和B。

接下来看看手指触摸对自电容和互电容的影响。

自电容耦合时，由于B传感块接地，A传感块既是激励信号的发射端，又是测量信号的接收端； 在互电容耦合中，A和B传感块分别是测量信号的发射端和接收端。 当手指接触感应块上的盖板时，由于手指和人体可视为导体，人体与地之间的电容Cbody和器件地与地之间的电容Cboard足够大，仅 影响高频交流激励信号的容抗很小，因此可以认为触摸系统中手指的电位近似于设备地的电位GND。 参考图3和图4 这样，在自电容的电场耦合中，手指触摸相当于自电容Cs并联了一个电容CFT/FR，所以手指触摸增加了自电容 . 在互电容的电场耦合中，由于触摸系统中手指的电位近似于设备地的电位GND，因此感应块A和感应块B的电位高于手指的电位。 手指与手指之间会产生电耦合，这意味着感应块A和感应块B与手指之间会产生耦合电容CFT和CFR。 当高频交流激励信号加到感应块A时，通过互感器Cm到Rx的电流被指状电容CFT和CFR分流，接收端Rx的电流会小于 原来，所以相当于互电容Cm的减少。 因此，我们通常说手指触摸减少了互电容。

让我们看看水对自电容和互电容的影响。

当水落在触摸屏上时，由于水是导电的，可以认为是导体，也会改变感应块A和感应块B之间的电场耦合。但是水的表面积很大 比人体还小。 人体与大地之间的电容Cbody不复存在，水滴与大地之间的电容很小，小到几乎为零。 触摸系统中水滴的电位不能再近似为设备地电位GND，其电位由感应块A和感应块B的电位决定。根据常识，其电位应介于 感应块A的电位和感应块B的电位。参考图5和图6，在自电容的电场耦合中，水滴与感应块A和感应形成电容CWT/WR和CWS 分别挡B。 可以认为这两个电容先串联再并联在Cs的两端。 因此，对于自电容屏来说，水滴会像手指一样增大自电容，但是由于水滴产生的两个电容先串联再并联在Cs的两端，因此Cs的取值 串联电容将小于任何一个串联电容。 对于一个手指大小直径的水滴，它产生的信号变化肯定会比手指触摸产生的信号变化小，但方向相同。 同样，在互电容的电场耦合中，水滴分别与传感块A和传感块B形成电容CWT和CWR。 可以认为这两个电容先串联再并联在Cm的两端，所以对于互电容的屏幕来说，水滴并没有像手指触摸那样减少互电容，反而增加了互电容 ！ 另外，由于水滴产生的两个电容是先串联再并联在Cm的两端，所以串联电容的值会比串联的任何一个电容的值都小。 它比手指触摸产生的信号变化小，通常是手指触摸信号大小的1/4，但与手指触摸产生的信号变化方向相反。

水滴擦除后互电容屏产生误触发

我们知道自电容屏只能实现单点触摸和不完全的两点触摸（两点构成的矩形的另外两个对角会产生重影），而多点触摸则必须基于相互 电容触摸屏。 因为手指触摸会降低互电容，而水滴会增加互电容。 设计人员很容易产生一种错觉，水滴落在互电容屏上不会被误认为是手指触摸，也就是说不会出现误触发。 让我们看看到底发生了什么。 因为手指触摸信号是基于有手指触摸时基本线值和AD转换值的差值，而没有手指触摸时基本线值通常约等于AD转换值，虽然 水滴落在互电容屏上不会使AD转换值的变化在手指触摸时AD转换值的方向发生变化，而是使AD转换值的变化方向与AD转换值相反 当手指被触摸时，这会导致基本线值与手指被触摸时的AD转换值的偏移方向相反。 当水滴被擦掉后，AD转换值会快速回到原始基线值附近，由于基线值算法的限制，基线值无法快速更新为原始基线值。 此时，AD转换值A差值信号由基本线值产生，差值信号的变化方向与手指触摸时AD转换值的变化方向一致。 当基线值因水的偏移量接近或超过设定的手值阈值时，在水被擦掉的瞬间发生误触发。 在很多情况下，这种误触发是不容易恢复正常的，因为offset baseline值不容易更新到正常的baseline值。 误触发会持续很长时间，甚至需要复位、重启触摸屏系统。

交替扫描实现多点电容触摸屏防水

如何消除水滴擦除后互电容屏的误触发是互电容屏防水设计面临的挑战。 要解决这个问题，首先要知道电容屏上的水滴是什么时候开始的。 可能有多种原因，因为基本线值在手指触摸时向与AD转换值相反的方向移动。 例如环境温度的变化（高低温测试）、湿度； 静电干扰； 触摸屏系统启动时，手指刚按在触摸屏上，启动后手指移开等 如何区分互电容屏上水滴引起的基本线值变化和基本线值变化 其他情况引起的是判断互电容屏上有水滴的关键。

其实我们已经讨论过水滴在互电容屏和自电容屏上的不同行为。 自电容屏上水滴使AD转换值与手指触摸时AD转换值同方向变化，而水滴在互电容屏上AD转换值与AD转换值反方向变化 当手指接触到它时。 仅此一项功能就为我们提供了一种识别电容屏上水滴的有效方法。 但它要求触摸屏系统在同一块电容屏上既要进行互电容扫描，又要进行自电容扫描。 通过交替扫描，在各种因素引起的信号变化中检测水滴产生的信号。 一旦检测到水滴产生的信号，基线值将保持不变，直到水被擦干，基线值将按照之前的规则更新。 当有水时，用手指触摸触摸屏，由于手指产生的信号变化比水产生的反方向信号变化大得多，所以手指在带有水滴的触摸屏上的触摸会 不会受到太大影响。 从而实现互电容触摸屏的有效防水。

水对自电容和互电容的不同行为已成为水在电容触摸屏上的主要特征。 充分利用这一特点，采用交替扫描的方式，可以设计出防水的互电容触摸屏。