電容傳感電路的衰減器電路的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年3月12日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/777 462號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其 全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開一般地設(shè)及傳感系統(tǒng)，并且更具體地設(shè)及配置為在電容傳感系統(tǒng)上確定觸 摸的觸摸位置的電容傳感系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004] 電容傳感系統(tǒng)能夠感測(cè)電極上產(chǎn)生的反映電容值變化的電信號(hào)。電容值的運(yùn)種變 化能夠指示觸摸事件（即，物體對(duì)特定電極的接近）。電容傳感元件可W用來(lái)替換機(jī)械按鈕、 旋鈕和其它類似的機(jī)械的用戶接口控件。電容傳感元件的使用允許用于去除復(fù)雜的機(jī)械開 關(guān)和按鈕，在惡劣的條件下提供可靠的操作。此外，電容傳感元件被廣泛使用于現(xiàn)代客戶應(yīng) 用，在現(xiàn)有的產(chǎn)品中提供新的用戶接口選項(xiàng)。電容傳感元件能夠從單個(gè)按鈕到為觸摸敏感 表面大量排列的電容傳感陣列的形式之間變化。
[0005] 利用電容傳感陣列的透明觸摸屏在當(dāng)今的工業(yè)和消費(fèi)市場(chǎng)是普遍存在的。能夠在 蜂窩電話、GPS設(shè)備、機(jī)頂盒、攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)屏幕，MP3播放器、數(shù)字平板電腦等上找到它們。 電容傳感陣列通過(guò)測(cè)量電容傳感元件的電容值并尋找指示觸摸或?qū)щ娢矬w的存在的電容 值的變量來(lái)工作。當(dāng)導(dǎo)電物體(如，手指、手、或其它物體)接觸或緊靠電容傳感元件時(shí)，電容 值變化且該導(dǎo)電物體被檢測(cè)到。電容觸摸傳感元件的電容值變化能夠由電子電路測(cè)量。電 子電路將測(cè)量的電容傳感元件的電容值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。
[0006] 有兩種典型類型的電容：1)互電容，其中電容傳感電路接觸電容器的兩個(gè)電極;2) 自電容，其中電容傳感電路只接觸電容器的一個(gè)電極，其中第二電極連接到直流電壓電平 或寄生性地禪接到接地地面。觸摸面板具有（1)和(2)兩種類型的電容的分布式負(fù)載，而賽 普拉斯公司(切press)的觸摸解決方案W其不同的感測(cè)模式或者單獨(dú)地或者W混合形式感 測(cè)兩種電容。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 通過(guò)示例W附圖的圖形說(shuō)明本發(fā)明，而不是限制。
[000引圖1是說(shuō)明具有包含衰減器電路的處理裝置的電子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
[0009] 圖2A是包含根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的衰減器電路的電容傳感電路的框圖。
[0010] 圖2B是包含根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的基于固態(tài)衰減器的電流鏡的電容傳感電路的電路 圖。
[0011] 圖3A是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的基本衰減器電路的電路圖。
[0012] 圖3B是說(shuō)明根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的衰減器電路的電路圖。
[OOK]圖4A是說(shuō)明根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的在自電容現(xiàn)慢模式下的衰減器電路的電路圖。
[0014] 圖4B是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖4A的衰減器電路的信號(hào)波形的圖。
[0015] 圖5是說(shuō)明根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的在無(wú)輸入失調(diào)電壓情況下的衰減器電路的電路 圖。
[0016] 圖6是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的衰減器電路的輸入電流和輸出電流的圖。
[0017] 圖7是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的帶有電荷平衡轉(zhuǎn)換器和帶有單個(gè)可編程電流源的兩 個(gè)積分器的衰減器電路的電路圖。
[0018] 圖8是說(shuō)明根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的帶有電荷平衡轉(zhuǎn)換器的衰減器電路的電路圖。
[0019] 圖9是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖8的衰減器電路的信號(hào)波形的圖。
[0020] 圖10是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的帶有基于電流傳送器的電容傳感電路的衰減器電 路的電路圖。
[0021] 圖IlA是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖9的電流傳送器的反饋的電路圖。
[0022] 圖IlB是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖9的電流傳送器的修正反饋的電路圖。
[0023] 圖12是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的將來(lái)自傳感陣列的電極的輸入信號(hào)衰減的方法的流程 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 在W下描述中，為了解釋的目的，為了提供本發(fā)明的詳盡理解陳述了諸多具體細(xì) 節(jié)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，可W在沒有運(yùn)些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本 發(fā)明。在其它實(shí)例中，眾所周知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)沒有詳細(xì)地示出，而是用框圖W避免不 必要地使本描述的理解模糊不清。
[0025] 在本描述中參考"一個(gè)實(shí)施例"或"實(shí)施例"意味著連同實(shí)施例描述的特定特性、結(jié) 構(gòu)、或者特征包含在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在本描述中位于不同的位置的短語(yǔ)"在一 個(gè)實(shí)施例中"不一定指相同的實(shí)施例。
[0026] 應(yīng)該保護(hù)觸摸屏控制器防止外部噪聲源的干擾。噪聲源能夠具有很高的幅值并能 夠使觸摸屏控制器飽和。飽和阻礙了觸摸屏控制器的工作。此處描述的實(shí)施例能夠被用來(lái) 防止觸摸屏控制器的飽和，使觸摸屏控制器即使在高幅值噪聲條件下也能保持運(yùn)行。正如 此處描述的，此處描述的實(shí)施例的輸入衰減器能夠與接收器或帶有有源積分器的電荷平衡 接收器一同使用。電容傳感電路的有源積分器的輸入處的輸入衰減器電路使轉(zhuǎn)換器保持在 線性工作范圍。輸入衰減器電路將來(lái)自觸摸面板比如氧化銅錫(ITO)面板的電流衰減，允許 觸摸屏控制器測(cè)量ITO面板的互電容、自電容或兼有兩者。輸入衰減器電路能夠提供輸入衰 減器電路的電阻分壓器兩端之間的零差分電壓。
[0027] 圖1是說(shuō)明具有包含衰減器電路120的處理裝置110的電子系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例 的框圖。將參考圖2-圖11更為詳細(xì)地描述關(guān)于衰減器電路120的細(xì)節(jié)。處理裝置110被配置 為檢測(cè)諸如電容傳感陣列125的觸摸敏感裝置上的一個(gè)或多個(gè)觸摸。處理裝置能夠檢測(cè)導(dǎo) 電物體，例如觸摸物體140(手指或無(wú)源觸針、有源觸針130、或它們的任何組合）。電容傳感 電路101能夠測(cè)量電容傳感陣列125上的觸摸數(shù)據(jù)。該觸摸數(shù)據(jù)可W被表示成多個(gè)單元，每 個(gè)單元代表電容傳感陣列125的傳感元件(例如，電極）的一個(gè)交叉點(diǎn)。在另一個(gè)實(shí)施例中， 觸摸數(shù)據(jù)是電容傳感陣列125的二維電容圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電容傳感電路101測(cè)量 觸摸傳感裝置(例如，電容傳感陣列125)的互電容時(shí)，電容傳感電路101獲得觸摸傳感裝置 的2D電容圖像并處理該數(shù)據(jù)W獲得峰值和位置信息。在另一個(gè)實(shí)施例中，處理裝置110是 (例如，從傳感陣列中）獲得電容觸摸信號(hào)數(shù)據(jù)集的微控制器，因此，在微控制器上執(zhí)行的手 指檢測(cè)固件識(shí)別指示觸摸、檢測(cè)和處理峰值、計(jì)算坐標(biāo)、或任何組合的數(shù)據(jù)集區(qū)域。固件使 用此處描述的實(shí)施例來(lái)識(shí)別峰值。固件能夠計(jì)算對(duì)于得到的峰值的精確坐標(biāo)。在一個(gè)實(shí)施 例中，固件能夠使用計(jì)算觸摸的質(zhì)屯、的質(zhì)屯、算法來(lái)計(jì)算對(duì)于得到的峰值的精確坐標(biāo)，該質(zhì) 屯、是觸摸的質(zhì)量中屯、。質(zhì)屯、可W是觸摸的X/Y坐標(biāo)。或者，其它坐標(biāo)插值算法可W被用于確 定得到的峰值的坐標(biāo)。微控制器能夠向主處理器報(bào)告精確坐標(biāo)，W及其它信息。
[0028] 電子系統(tǒng)100包含處理裝置110、電容傳感陣列125、觸針130、主處理器150、嵌入式 控制器160和非電容傳感元件170。電容傳感元件是導(dǎo)電材料(如銅）的電極。傳感元件也可 W是ITO面板的部分。電容傳感元件能夠配置為允許電容傳感電路101測(cè)量自電容、互電容、 或任何其組合。在描繪的實(shí)施例中，電子系統(tǒng)100包含電容傳感陣列125,該電容傳感陣列 125經(jīng)由總線122禪接到處理裝置110。電容傳感陣列125可W包含多維電容傳感陣列。該多 維傳感陣列包含組織為行和列的多個(gè)傳感元件。在另一個(gè)實(shí)施例中，電容傳感陣列125起全 點(diǎn)尋址的（"APA")互電容傳感陣列作用。在另一個(gè)實(shí)施例中，電容傳感陣列125起禪接電荷 接收器作用。在另一個(gè)實(shí)施例中，電容傳感陣列125是非透明電容傳感陣列（例如，PC觸摸 板）。電容傳感陣列125可W被布置為具有平坦的表面輪廓?；蛘撸娙輦鞲嘘嚵?25可W具 有非平坦的表面輪廓?；蛘?，可W使用電容傳感陣列的其它配置。例如，電容傳感陣列125可 W具有六邊形排列等，而不是垂直列和水平行，如將由本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的具有本 公開的益處。在一個(gè)實(shí)施例中，電容傳感陣列125可W被包含在ITO面板或觸摸屏面板中。
[0029] 此處描述了用于檢測(cè)和跟蹤觸摸物體140和觸針130的處理裝置110和電容傳感陣 列125的工作和配置。簡(jiǎn)而言之，處理裝置110可配置為檢測(cè)觸摸物體140的存在、電容傳感 陣列125上觸針130的存在，或它們的任何組合。處理裝置110可W檢測(cè)和跟蹤單獨(dú)處于電容 傳感陣列125上的觸針130和觸摸物體140。在一個(gè)實(shí)施例中，處理裝置110能夠檢測(cè)和跟蹤 同時(shí)在電容傳感陣列125上的觸針130和觸摸物體140兩者。如果觸摸物體是有源觸針，在一 個(gè)實(shí)施例中，有源觸針130可配置為起計(jì)時(shí)"主脈沖"作用，且當(dāng)有源觸針130在使用中時(shí)，處 理裝置110調(diào)整電容傳感陣列125的計(jì)時(shí)W匹配有源觸針130的計(jì)時(shí)。在一個(gè)實(shí)施例中，與傳 統(tǒng)電感觸針應(yīng)用不同，電容傳感陣列125與有源觸針130容性禪接。還應(yīng)該注意，用于可配置 為檢測(cè)觸摸物體140的電容傳感陣列125的同樣的組件，在沒有用于電感地跟蹤有源觸針 130的附加的PCB層的情況下，也用于檢測(cè)和跟蹤觸針130。
[0030] 在描繪的實(shí)施例中，處理裝置110包含模擬和/或數(shù)字通用輸入/輸出端口 107 TGPI爐）dGPIO端口 107可W是可編程的。GPIO端口 107可W禪接到起GPIO端口 107和處理裝 置110的數(shù)字模塊陣列（未示出）之間的互連作用的可編程互連和邏輯（"PIL")，。在一個(gè)實(shí) 施例中，數(shù)字模塊陣列可W被配置為使用可配置的用戶模塊（"UM" ) W實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字邏輯電 路(如，DAC、數(shù)字濾波器、或數(shù)字控制系統(tǒng)）。數(shù)字模塊陣列可W禪接到系統(tǒng)總線。處理裝置 110也可W包含存儲(chǔ)器，如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（"RAM" ) 105和程序閃存104dRAM 105可W是靜態(tài) RAM("SRAM")，且程序閃存104可W是非易失性存儲(chǔ)器，其可被用于存儲(chǔ)固件(例如，可由處 理核屯、102執(zhí)行W實(shí)現(xiàn)本文描述的操作的控制算法）。處理裝置110也可W包含禪接到存儲(chǔ) 器和處理核屯、102的存儲(chǔ)器控制器單元（"MCini03。處理核屯、102是被配置為執(zhí)行指令或施 行操作的處理元件。處理裝置110可W包含其它處理元件，如將由本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解 的具有本公開的益處。還應(yīng)該注意，存儲(chǔ)器可W位于處理裝置的內(nèi)部或外部。在存儲(chǔ)器位于 內(nèi)部的情況下，存儲(chǔ)器可W禪接到處理元件，例如處理核屯、102。在存儲(chǔ)器