專利名稱：一種用于觸摸屏控制芯片的抗噪聲方法
一種用于觸摸屏控制芯片的抗噪聲方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電容觸摸屏控制芯片領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及到透射式多點(diǎn)電容屏控制芯片對(duì)RF噪聲、電源噪聲、LCD噪聲等噪聲的抑制。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)的普及，在20世紀(jì)90年代初，出現(xiàn)了一種新的人機(jī)交互技術(shù)一觸摸屏技術(shù)。該技術(shù)只需使用者觸碰計(jì)算機(jī)顯示屏的圖符或文字就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的操作，它擺脫了鍵盤(pán)和鼠標(biāo)束縛，使人機(jī)交互更加直接。它也是目前最簡(jiǎn)單、最方便的一種人機(jī)交互方式。觸摸屏技術(shù)發(fā)展到今天，主要有四種電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外線式觸摸屏、 表面聲波觸摸屏。其中電容式觸摸屏又分為表面式電容屏和透射式電容屏。由于透射式電容觸摸屏其透光率高，手指與觸控屏的接觸幾乎沒(méi)有磨損，性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，已經(jīng)逐步取代了電阻屏，成為目前市場(chǎng)的主流。但是，目前的電容式觸摸屏技術(shù)具有抗噪聲能力低的缺點(diǎn)，易于受到來(lái)自充電器的交流電源干擾、或來(lái)自手機(jī)基帶芯片的RF干擾，或LCD顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)等的干擾。這些噪聲通過(guò)前端的信號(hào)接收電路竄擾進(jìn)觸控芯片內(nèi)部，從而出現(xiàn)錯(cuò)誤的報(bào)點(diǎn)。也就是說(shuō)用戶沒(méi)有觸摸某一位置，但檢測(cè)電路(sensor)卻告訴主機(jī)(host)用戶已經(jīng)觸摸過(guò)該點(diǎn)，這是一個(gè)很?chē)?yán)重的問(wèn)題。如圖1所示為觸摸屏檢測(cè)電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，它的工作原理為由芯片產(chǎn)生的方波信號(hào)作用于電容屏的電容Csig，由于人的手指、手掌或其它導(dǎo)電物體可以引起該電容值的變化，電容值的變化意味著存儲(chǔ)在該電容上的電荷發(fā)生了變化。電荷放大器的目地就是將變化的電荷轉(zhuǎn)化成變化的方波信號(hào)，變化的方波信號(hào)最終被ADC所采樣，采樣值送入數(shù)字部分，數(shù)字電路對(duì)采樣值進(jìn)行濾波處理。數(shù)字電路完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理，并將處理后的數(shù)據(jù)送給主機(jī)。來(lái)自外部的干擾信號(hào)將通過(guò)前端的電荷放大器進(jìn)入電路內(nèi)部，如果干擾信號(hào)幅度過(guò)大，它將引起電荷放大器的輸出端飽和，從而使該架構(gòu)電路無(wú)法正常工作。圖2所示為目前普遍采用的電荷放大器的輸入電路結(jié)構(gòu)圖，圖3為電荷放大器的幅頻特性，在頻域上分析該放大器假如& = IM Ω，Cfb = 30Pf, Rt = 5k，Csig = IPf，那么
1_ _1_ …
「00071 -=-1-— = J.5K
L J In-Rjb -Cfb 2-3.14-MO6 -30-10"12
「00081 ---=--TT- = 15QM
L J In-Rr -Csig 2.3.14.2.IO3 小10-12
Csig 1 從上面的公式可以看出信號(hào)在5. 3K到150M時(shí)，信號(hào)可以沒(méi)有任何衰減的通過(guò)電荷放大器。在通帶附近的信號(hào)，將會(huì)被衰減而通過(guò)放大器。例如有一個(gè)50Hz，幅度是300V的交流信號(hào)，它通過(guò)放大器后的幅度就約為3V，但是在2. 8V的電源下，放大器已經(jīng)出現(xiàn)飽和。當(dāng)用戶在有噪聲的環(huán)境下使用觸摸屏，那么噪聲就會(huì)耦合進(jìn)芯片，其噪聲等效模型如圖4所示，電荷放大器輸出為從上面的公式可以看出，電荷放大器的輸出是有用信號(hào)和噪聲信號(hào)的疊加。在正常情況下，沒(méi)有噪聲或噪聲很小，該放大器的輸出不會(huì)超過(guò)設(shè)定范圍。但是，如果噪聲信號(hào)幅度很大或頻率很高，在放大器的輸出端就有大量的電荷積累，從而使放大器的輸出飽和。為了降低乃至消除觸摸屏的噪聲，許多解決方案已經(jīng)被提出，如中國(guó)公開(kāi)專利 CN1503118A “用于防止觸摸屏的噪聲裝置和方法”的發(fā)明申請(qǐng)就提出了一種利用時(shí)鐘電路來(lái)控制接收數(shù)據(jù)來(lái)降低噪聲的解決方案，但是該發(fā)明申請(qǐng)使用了一整套特定的裝置來(lái)降低觸摸屏的噪聲，實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜，而且成本高；如中國(guó)公開(kāi)專利CN101246407 “一種電阻式觸摸屏中控制靜電噪聲的方法以及相應(yīng)的觸摸屏”需要采用特定的掃描信號(hào)來(lái)掃描觸摸屏來(lái)控制減低靜電噪聲的解決方案，通用性不強(qiáng)；如中國(guó)公開(kāi)專利CN101498975 “一種處理觸摸屏飛點(diǎn)的數(shù)字濾波方法”公開(kāi)了一種利用限幅取平均值的算法來(lái)減低噪聲的解決方案，但該解決方案利用處理器通過(guò)軟件的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，增加處理器的處理負(fù)擔(dān)，且通過(guò)限幅取平均值的算法取得的數(shù)據(jù)仍不能較好的減低噪聲的影響；如中國(guó)公開(kāi)專利CN102004574 “一種防止觸摸屏裝置電源噪聲的方法”采用一種在觸摸屏裝置上增加一個(gè)反向器的方法，該反向器一端連接到液晶顯示屏面的電極上，另一端連接到銦錫氧化物層上，那么該銦錫氧化物層將產(chǎn)生與之相反的交變電壓，此時(shí)可將液晶顯示屏面工作時(shí)產(chǎn)生的交變電壓與該相反的交變電壓相互抵消，從而克服了液晶顯示屏面上產(chǎn)生的電源噪聲。但是，該方法僅針對(duì)于電源噪聲，對(duì)于其他噪聲類型如RF噪聲、LCD噪聲等就沒(méi)辦法進(jìn)行消除。

發(fā)明內(nèi)容從目前普遍采用的電路來(lái)看，造成放大器飽和的根本原因在于1.通帶太寬； 2.電荷在放大器的反饋電容上過(guò)多的積累，針對(duì)該問(wèn)題，本發(fā)明提出一種用于觸摸屏控制芯片的抗噪聲方法一重置技術(shù)，該方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)，抗噪聲效果好等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)該目的，采取如下的技術(shù)方案來(lái)進(jìn)行一種用于觸摸屏控制芯片的抗噪聲方法，包括電荷放大器以及分別連接在所述電荷放大器的輸入端和輸出端的電阻及電容，所述電荷放大器的輸入端和輸出端還連接有開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)為NMOS開(kāi)關(guān)、PMOS開(kāi)關(guān)或者為CMOS開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)自數(shù)字電路部分，它在輸入方波的下降沿或上升沿到來(lái)前將所述電荷放大器重置一次，且重置的時(shí)間長(zhǎng)度可調(diào)。本發(fā)明采用重置技術(shù)，使電荷放大器在重置期間就將噪聲電荷放掉，消除噪聲電荷在反饋電容上的積累，從而防止放大器的輸出由于反饋電容的電荷積累而飽和，使輸出在一個(gè)合理的范圍，而達(dá)到一個(gè)濾波的作用，可以完全消除電源噪聲、LCD驅(qū)動(dòng)噪聲和部分 RF噪聲，適用范圍廣泛，實(shí)現(xiàn)的方法簡(jiǎn)單，同時(shí)占用的芯片面積最小。


圖1是現(xiàn)有觸摸屏檢測(cè)電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為現(xiàn)有電荷放大器的輸入電路結(jié)構(gòu)圖。圖3為現(xiàn)有電荷放大器的幅頻特性坐標(biāo)圖。圖4為現(xiàn)有電荷放大器噪聲模型圖。圖5為本發(fā)明電荷放大器的輸入電路結(jié)構(gòu)圖。圖6為本發(fā)明重置電路時(shí)序圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例1輸入電路結(jié)構(gòu)圖。圖8為本發(fā)明實(shí)施例1交流電源信號(hào)等效處理坐標(biāo)圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)及其工作原理進(jìn)行說(shuō)明。如圖5所示，本發(fā)明與現(xiàn)有的電荷放大器相比，除了電荷放大器的輸入端和輸出端連接的電阻及電容以外，還連接有一個(gè)開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)為NMOS開(kāi)關(guān)、PMOS開(kāi)關(guān)或者為 CMOS開(kāi)關(guān)。該開(kāi)關(guān)可以在每半個(gè)周期(這里周期是指輸入方波信號(hào)的周期)，也可以在一個(gè)周期，甚至多個(gè)周期被關(guān)閉一次，然后迅速的打開(kāi)，即重置一次。下面以開(kāi)關(guān)在每半個(gè)周期重置一次為例，它的時(shí)序圖如圖6所示。電荷放大器的輸入信號(hào)通常是一個(gè)方波信號(hào)，頻率在幾十K到幾百K之間。重置開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)自數(shù)字電路部分，它在輸入方波的下降沿和上升沿到來(lái)前就將放大器重置一次。這里是當(dāng)輸入信號(hào)幅度為高時(shí)開(kāi)關(guān)就表示被重置一次。重置開(kāi)關(guān)的重置時(shí)間Tl長(zhǎng)度是可調(diào)的，同時(shí)與沿的時(shí)間長(zhǎng)度T2也是可以調(diào)節(jié)的。該方法可以讓放大器在重置期間就將噪聲電荷放掉，消除噪聲電荷在反饋電容上的積累，從而防止放大器的輸出由于反饋電容的電荷積累而飽和，達(dá)到抗噪聲的目地。實(shí)施例1 假如一個(gè)交流電源信號(hào)耦合進(jìn)入芯片，如圖7示，該電源噪聲信號(hào)頻率是50Hz，幅度是300V。驅(qū)動(dòng)方波信號(hào)是200K，重置時(shí)間是500nS，耦合電容(；。_是讓？丄徹是lpF，反饋電容Cfb是30pF。將該交流電源噪聲信號(hào)線性化，等效為一個(gè)三角波信號(hào)來(lái)計(jì)算，如圖8 所示采用重置技術(shù)，該交流信號(hào)在輸出端引入的信號(hào)幅度為，
權(quán)利要求
1.一種用于觸摸屏控制芯片的抗噪聲方法，包括電荷放大器以及分別連接在所述電荷放大器的輸入端和輸出端的電阻及電容，其特征在于，所述電荷放大器的輸入端和輸出端還連接有開(kāi)關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于觸摸屏控制芯片的抗噪聲方法，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)為NMOS開(kāi)關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于觸摸屏控制芯片的抗噪聲方法，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)為PMOS開(kāi)關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于觸摸屏控制芯片的抗噪聲方法，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)為CMOS開(kāi)關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的用于觸摸屏控制芯片的抗噪聲方法，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)自數(shù)字電路部分，它在輸入方波的下降沿或上升沿到來(lái)前將所述電荷放大器重置一次。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于觸摸屏控制芯片的抗噪聲方法，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)的重置時(shí)間長(zhǎng)度可調(diào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的用于觸摸屏控制芯片的抗噪聲方法，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)在每半個(gè)輸入方波信號(hào)周期內(nèi)重置一次。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的用于觸摸屏控制芯片的抗噪聲方法，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)在每個(gè)輸入方波信號(hào)周期內(nèi)重置一次。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的用于觸摸屏控制芯片的抗噪聲方法，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)在多個(gè)輸入方波信號(hào)周期內(nèi)重置一次。
全文摘要
本發(fā)明涉及電容觸摸屏控制芯片領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及到透射式多點(diǎn)電容屏控制芯片對(duì)RF噪聲、電源噪聲、LCD噪聲等噪聲的抑制。其包括電荷放大器以及分別連接在所述電荷放大器的輸入端和輸出端的電阻及電容，所述電荷放大器的輸入端和輸出端還連接有開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)為NMOS開(kāi)關(guān)、PMOS開(kāi)關(guān)或者為CMOS開(kāi)關(guān)。本發(fā)明采用重置技術(shù)，使電荷放大器在重置期間就將噪聲電荷放掉，消除噪聲電荷在反饋電容上的積累，從而防止放大器的輸出由于反饋電容的電荷積累而飽和，使輸出在一個(gè)合理的范圍，而達(dá)到一個(gè)濾波的作用，可以完全消除電源噪聲、LCD驅(qū)動(dòng)噪聲和部分RF噪聲，適用范圍廣泛，實(shí)現(xiàn)的方法簡(jiǎn)單，同時(shí)占用的芯片面積最小。
文檔編號(hào)G06F3/044GK102339185SQ20111025174
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
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