使用Q3D来仿真电容触摸屏

本文摘要（由AI生成）：

文章主要介绍了电容触摸屏的工作原理和仿真方法。首先介绍了电容触摸屏的两种工作模式：自电容模式和互电容模式。接着介绍了使用ANSYS软件仿真电容触摸屏的方法，包括自电容式触摸屏和双层互电容式触摸屏的仿真例子。最后，文章还介绍了如何根据电容值的变化量来定位触摸位置。

最近看了一篇使用COMSOL软件仿真电容触摸屏的文章，就想着怎么用ANSYS软件也来仿真玩玩，百度了下电容触摸屏的工作原理，大概就是检测信号依次检测纵向和横向电极的电容，根据电容值的前后变化量来定位触摸的坐标，如下图（图片来自百度）。

    电容触摸屏有自电容和互电容两种工作模式，其中自电容模式根据电极和GND之间的电容变化量来定位触摸位置；互电容模式根据纵向和横向电极之间的电容变化量来定位触摸位置。这里说的电极其实由ITO（铟锡氧化物，一种透明的导电物质）构成的，可以刻蚀成各种形式的pattern，如下图（图片来自百度）：

先来看看自电容式触摸屏仿真的例子，软件使用的是Q3D，如果只关注电容，在软件中不必设置source和sink，直接自定义nets即可。

（1）、最简单的单层自电容的例子

建立模型如下：

在setup下，右键matrix，观察各个电极的电容，注意到有些电极的电容明显偏小了100fp，对应去找电极的位置，发现电容偏低的都是最边上的，应该是电容的边缘效应导致的，因为有部分电磁场往外辐射了，正常理想的电容器是所有的电场由正极回到负极。

（2）、双层自电容的例子

建立模型如下：

有无手指的电容对比如下，注意应该将手指添加到ground net中，可以看出，当手指触摸屏幕时，电容是会增大的。

（3）、双层互电容的例子

 将例子（2）中的GND net去掉，即变成了双层互电容触摸屏，对比手指影响，发现手指会使得电极间的互电容减小。

如果当电容值的变化超过50fF时，芯片认为1，即有手指触摸，那么就可以很精确的定位触摸的位置了，如下图，数值为1的地方就是手指触摸的位置。

对于触摸屏我完全是门外汉，有错误的地方敬请多多体谅。