多步反馈电容器切换方案制造技术

技术编号:14048330 阅读:76 留言:0更新日期:2016-11-24 00:01
本发明专利技术涉及多步反馈电容器切换方案。电容测量电路在重置阶段和积分阶段期间减少电荷泄漏和电源纹波的同时消除背景电容。电容测量电路将第一开关操作到引起第一开关中的第一电阻的线性模式中,并在某一延迟之后将第二开关操作到引起与第一电阻并联的第二电阻的饱和模式中。

【技术实现步骤摘要】

实施例总体上涉及输入感测,并且特别是涉及电容感测。
技术介绍
包括接近传感器设备(通常也称为触摸板或触摸传感器设备)的输入设备被广泛地用在多种电子系统中。接近传感器设备典型地包括常常通过表面来区分的感测区,在其中接近传感器设备确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器设备可以用于为电子系统提供界面。例如,接近传感器设备常常被用作用于较大计算系统的输入设备(诸如集成在笔记本或台式计算机中或者在其外围的不透明触摸板)。接近传感器设备也常常被用在较小计算系统中(诸如集成在蜂窝电话中的触摸屏)。
技术实现思路
本公开的实施例提供了一种用于电容性感测设备的处理系统。所述处理系统包括:电容测量电路,其被配置成耦合到传感器电极以用于测量来自所述传感器电极的电容。所述电容测量电路包括:差分放大器,其具有耦合到所述传感器电极的第一输入、第二输入、和输出;以及反馈电容器,其耦合在所述差分放大器的第一输入与所述差分放大器的输出之间。所述电容测量电路进一步包括串联耦合在所述反馈电容器与所述差分放大器的输出之间的第一开关和第二开关。所述电容测量电路包括:控制模块,其被配置成接通所述第一开关并施加与所述反馈电容器串联的第一电阻值。所述控制模块进一步被配置成在某一时间延迟之后接通所述第二开关并放置与所述第一电阻并联的第二电阻,这降低了与所述反馈电容器串联的总电阻。本公开的另一实施例提供了一种用于电容性感测设备的处理系统。所述处理系统包括:电容测量电路,其被配置成耦合到传感器电极以用于测量来自所述传感器电极的电容。所述电容测量电路包括:差分放大器,其具有耦合到所述传感器电极的第一输入、第二输入、和输出。所述电容测量电路包括:第一反馈电容,其耦合在所述差分放大器的第一输入与所述差分放大器的输出之间;以及第二反馈电容,其与所述第一反馈电容并联耦合。所述第二反馈电容包括与多个关联开关串联的多个电容器。所述电容测量电路进一步包括:控制模块,其被配置成在积分阶段期间控制该多个开关中的每一个开关以在相继的延迟之后将关联电容器耦合到所述差分放大器的输出。在本公开的另一实施例中,提供了一种电容测量的方法。所述方法包括:将电容测量电路的反馈电容器重置到第一电压电平;以及打开所述反馈电容器与所述差分放大器的输出之间的多个开关。所述反馈电容器耦合在差分放大器的第一输入与所述差分放大器的输出之间。所述方法进一步包括:将传感器电极和所述差分放大器的第一输入耦合以发起测量阶段;以及闭合所述反馈电容器与所述差分放大器的输出之间的所述多个开关中的第一开关。所述方法包括:在从闭合所述第一开关起的某一延迟之后闭合所述多个开关中的剩余开关;以及操作所述差分放大器以对所述传感器电极上的电荷进行积分,使得对应于所述传感器电极与输入对象之间的耦合的绝对电容被测量。附图说明为了实施例的以上记载的特征能够被详细地理解所用的方式,可以通过参考实施例来得到以上简要地概述的实施例的更详细的描述,所述实施例中的一些实施例在附图中图示。然而,要注意的是,由于可以容许其它有效的实施例,所以附图仅图示典型实施例,并且因此将不被认为限制范围。图1是根据示例的包括输入设备的系统的框图。图2是描绘了根据本公开的实施例的电容性传感器设备的框图。图3A-3B图示了根据本公开的实施例的贯穿绝对电容性感测的周期(包括重置阶段和积分阶段)对电容测量电路的操作。图4是根据实施例的被配置成耦合到传感器电极以用于测量来自该传感器电极的电容的电容测量电路的电路图。图5是图示了根据实施例的用于利用电荷积分器测量电容的方法的流程图。图6A-6D图示了根据本公开的实施例的贯穿绝对电容性感测的周期(包括重置阶段和积分阶段)对电容测量电路的操作。图7是描绘了根据本公开的一个实施例的用于生成电荷的电路的框图。图8是描绘了根据本公开的一个实施例的电流输入波形的曲线图。图9是描绘了根据本公开的一个实施例的使用所描述的切换方案的电荷泵电路的框图。为了便于理解,已经在可能的情况下使用了相同的附图标记来标明为附图所共有的相同的元件。要预期到的是,一个实施例的元件可以被有益地合并在其它实施例中。具体实施方式以下的具体实施方式在本质上仅仅是示例性的并且不意图限制实施例或这样的实施例的应用和用途。此外,不意图被前面的

技术介绍

技术实现思路
或以下的具体实施方式中呈现的任何明示的或暗示的理论所约束。现在转至附图,图1是根据本专利技术的实施例的示例性输入设备100的框图。输入设备100可以被配置成向电子系统(未示出)提供输入。如在本文档中所使用的那样,术语“电子系统”(或“电子设备”)宽泛地指能够电子地处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制性示例包括所有大小和形状的个人计算机,诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、网络浏览器、电子书阅读器和个人数字助理(PDA)。附加示例电子系统包括复合输入设备,诸如包括输入设备100和分离的操纵杆或按键开关的物理键盘。另外的示例电子系统包括外围设备,诸如数据输入设备(包括遥控装置和鼠标)、以及数据输出设备(包括显示屏和打印机)。其它示例包括远程终端、信息站和视频游戏机(例如,视频游戏控制台、便携式游戏设备等)。其它示例包括通信设备(包括蜂窝电话,诸如智能电话)、以及媒体设备(包括记录器、编辑器和播放器,诸如电视、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机)。另外,电子系统可以是输入设备的主设备或从设备。输入设备100能够被实现为电子系统的物理部分,或者能够与电子系统在物理上分离。在适当的情况下,输入设备100可以使用以下各项中的任何一项或多项来与电子系统的部分通信:总线、网络和其它有线或无线互连件。示例包括I2C、SPI、PS/2、通用串行总线(USB)、蓝牙、RF和IRDA。在图1中,将输入设备100示出为被配置成在感测区120中感测由一个或多个输入对象140提供的输入的接近传感器设备(常常也称为“触摸板”或“触摸传感器设备”)。示例输入对象包括手指和触针,如图1中所示。感测区120涵盖输入设备100上方、周围、其中和/或附近的任何空间,在其中输入设备100能够检测用户输入(例如,由一个或多个输入对象140提供的用户输入)。特定感测区的大小、形状和位置可以因实施例而很大地不同。在一些实施例中,感测区120从输入设备100的表面沿一个或多个方向延伸到空间中,直到信噪比阻碍充分准确的对象检测。在各种实施例中,该感测区120沿特定方向延伸到的距离可以在小于一毫米、数毫米、数厘米或更大的数量级上,并且可以随所使用的感测技术的类型和所期望的精度而显著地变化。因此,一些实施例感测输入,其包括没有与输入设备100的任何表面的接触、与输入设备100的输入表面(例如,触摸表面)的接触、以某个量的施加力或压力耦合的与输入设备100的输入表面的接触和/或其组合。在各种实施例中,输入表面可以由传感器电极位于其中的壳体的表面、由应用在传感器电极或任何壳体之上的面板等提供。在一些实施例中,感测区120在被投影到输入设备100的输入表面上时具有矩形形状。输入设备100可以利用传感器部件和感测技术的任何组合来检测感测区120中的用户输入。输入设备100包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。作本文档来自技高网
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<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/55/201610319955.html" title="多步反馈电容器切换方案原文来自X技术">多步反馈电容器切换方案</a>

【技术保护点】
一种用于电容性感测设备的处理系统,所述处理系统包括:电容测量电路,其被配置成耦合到传感器电极以用于测量来自所述传感器电极的电容,所述电容测量电路包括:差分放大器,其具有耦合到所述传感器电极的第一输入、第二输入、和输出,反馈电容器,其耦合在所述差分放大器的第一输入与所述差分放大器的输出之间,以及第一开关和第二开关,所述第一开关和所述第二开关串联耦合在所述反馈电容器与所述差分放大器的输出之间;以及控制模块,其被配置成:接通所述第一开关并施加与所述反馈电容器串联的第一电阻,以及在某一时间延迟之后接通所述第二开关并放置与所述第一电阻并联的第二电阻,这降低了与所述反馈电容器串联的总电阻。

【技术特征摘要】
2015.05.15 US 62/162418;2015.09.30 US 14/8702431.一种用于电容性感测设备的处理系统,所述处理系统包括:电容测量电路,其被配置成耦合到传感器电极以用于测量来自所述传感器电极的电容,所述电容测量电路包括:差分放大器,其具有耦合到所述传感器电极的第一输入、第二输入、和输出,反馈电容器,其耦合在所述差分放大器的第一输入与所述差分放大器的输出之间,以及第一开关和第二开关,所述第一开关和所述第二开关串联耦合在所述反馈电容器与所述差分放大器的输出之间;以及控制模块,其被配置成:接通所述第一开关并施加与所述反馈电容器串联的第一电阻,以及在某一时间延迟之后接通所述第二开关并放置与所述第一电阻并联的第二电阻,这降低了与所述反馈电容器串联的总电阻。2.根据权利要求1所述的处理系统,其中与所述反馈电容器串联的第一电阻大于所述第二电阻。3.根据权利要求1所述的处理系统,其中所述第一开关和所述第二开关包括具有源极端子、漏极端子和栅极端子的晶体管,其中所述第一开关和所述第二开关的源极端子是并联连接的,并且所述第一开关和所述第二开关的漏极端子是并联连接的;并且其中所述控制模块被配置成将不同控制信号施加到所述第一开关和所述第二开关的栅极端子。4.根据权利要求1所述的处理系统,其中接通所述第一开关并施加与所述反馈电容器串联的第一电阻增大所述电容测量电路的稳态响应,并且其中接通所述第二开关并放置与所述第一电阻并联的第二电阻减小所述电容测量电路的稳态响应。5.根据权利要求1所述的处理系统,其中所述反馈电容器是第一反馈电容器,并且所述电容测量电路进一步包括与所述第一反馈电容器和第三开关并联的第二反馈电容器。6.根据权利要求1所述的处理系统,其中所述电容测量电路进一步包括第三开关,所述第三开关可操作成在重置阶段期间将所述反馈电容器连接到某一电压电平并对所述反馈电容器进行预充电以消除背景电容。7.根据权利要求1所述的处理系统,其中接通所述第一开关并施加与所述反馈电容器串联的第一电阻在从重置阶段切换到积分阶段时减少所述反馈电容器中的电荷泄漏。8.一种用于电容性感测设备的处理系统,所述处理系统包括:电容测量电路,其被配置成耦合到传感器电极以用于测量来自所述传感器电极的电容,所述电容测量电路包括:差分放大器,其具有耦合到所述传感器电极的第一输入、第二输入、和输出,第一反馈电容,其耦合在所述差分放大器的第一输入与所述差分放大器的输出之间,第二反馈电容,其与所述第一反馈电容并联地耦合,所述第二反馈电容包括与多个关联开关串联的多个电容器;以及控制模块,其被配置成在积分阶段期间控制所述多个开关中的每一个开关以在相继的延迟之后将关联电容器耦合到所述差分放大器的输出。9.根据权利要求8所述的处理系统,其中包括所述第二反馈电容的所述多个电容器是并联地布置的。10.根据权利要求8所述的处理系统,其中所述控制模块被配置成基于计数器来确定所述相继的延迟。11.根据权利要求8所述的处理系统,其中被配置成在积分阶段期间控制所述多个开关中...

【专利技术属性】
技术研发人员:Z李S甘塔TS钟R贝坦库尔特JM维纳思F沙罗希
申请(专利权)人:辛纳普蒂克斯公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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