中国报告大厅网讯，在数字化浪潮席卷全球的当下，手写板作为连接传统书写与数字世界的重要工具，其技术发展备受关注。2025年，手写板行业技术持续创新，从电阻屏、电容屏技术的深度优化，到新型传感技术的探索应用，都在不断提升手写输入的体验与精度。其中，基于 PCB 覆铜板的手写板技术凭借其独特优势，成为行业研究的新热点，为手写板技术的发展开辟了新路径。
《2025-2030年全球及中国手写板行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，基于 PCB 覆铜板的手写板系统研制，是多学科知识融合的复杂过程。其面临的主要难题在于覆铜板电导率高，手写板传感器输出信号微弱，导致手写笔定位困难。要解决这一问题，首先需对 PCB 手写板进行 “场”“路” 耦合分析。
在电场分布的数值模拟环节，设定覆铜板尺寸为 15cm×10cm，4 个角接电极，手写笔作为第 5 个电极，目标是在显示设备上精准呈现手写笔接触点位置。通过建立二维平面结构电磁场仿真模型，依据麦克斯韦方程组，利用 COMSOL 有限元仿真软件求解拉普拉斯方程，获取不同激励条件下的电位等势线。经研究发现，在 1A 电流激励时，覆铜板等效电阻约 2mΩ，电极施加在矩形区域对角或长边顶点时，手写区域 A 和 B 内电压分布均匀度更佳;而左上、右下顶点和左下、右上顶点激励模式下，手写区内电位等势线夹角最大，定位分辨率最高。
基于此，综合信号量级、功率损耗等因素，确定激励时间 200ms，检测周期 1s，交流工作频率 1023Hz 的激励、检测模式。该模式采用交流激励的锁相放大系统应对微弱信号检测难题，通过间断工作模式降低系统功耗，同时有效避开电磁干扰，为手写板系统的后续设计奠定了坚实基础。
依据 “场”“路” 耦合分析结果，精心设计 PCB 手写板系统硬件整体结构。系统采用开关电源模块实现 ±5V 电源供应，交流恒流激励系统与微弱信号检测系统采用相互隔离电源供电，数据线通过光耦隔离，以确保系统稳定运行。
交流恒流源激励模块采用数字频率合成技术实现，在 CPU 控制下，DDFS 模块产生频率 1023Hz、突发周期特定的正弦波信号。经乙类恒流功率放大电路处理，将电压信号转换为有效值 1A 的恒流激励，为手写板提供稳定激励。
微弱信号检测模块由前置窄带滤波器、前置低噪声高增益放大器、双锁相放大器等组成。前置窄带滤波器为中心频率 1023Hz、带宽 50Hz 的三阶巴特沃斯滤波器，有效限制信号带宽;前置高增益、低噪声放大器选用 AD620 芯片，降低系统噪声;双锁相放大器采用正交参考信号同步放大，结合低通滤波器与 14 位 AD 转换器，精准检测并转换微弱信号，实现对微小电压变化的捕捉。
通过实验测量原始电位分布，由于实际测量受接触电阻和覆铜板电导率不均匀影响，需在 x 和 y 方向每隔 3mm 移动表笔，切换两次对角激励方式获取电位数据，经四边形网格形函数插值，得到有效区域连续电位分布。
基于此，采用基于线性插值的等势线相交法进行坐标计算。该算法利用预先测量的电位分布数据，通过线性插值确定两条等势线的点，进而找到等势线交点，即手写笔位置。实验选取 10 个坐标点进行验证，结果显示，B 区内坐标测量最大误差为 3.8mm，未超 4mm 要求，A 区内测量误差均小于 3mm，充分验证了该手写板系统的可行性与准确性。
综上所述，基于PCB覆铜板的手写板系统通过 “场”“路” 耦合分析确定激励检测模式，经精心设计的硬件系统与有效的算法实现了手写笔在 PCB 覆铜板上的准确定位。然而，系统仍存在一些有待改进之处，如 PCB 板和画笔间接触电阻对定位精度的影响，以及外部不确定因素干扰等问题。未来，提升画笔和极板的导电性与稳定性，增加激励和检测电极个数以增强系统鲁棒性，将是该手写板技术进一步发展的重要方向。随着研究的深入，基于 PCB 覆铜板的手写板技术有望在手写板市场占据更重要的地位，为用户带来更优质的手写输入体验，推动手写板行业技术迈向新高度。
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