具有集成带通滤波器的低噪声电容性传感器制造技术

本申请案涉及具有集成带通滤波器的低噪声电容性传感器。本发明专利技术揭示一种带通读出放大器电路(图2A)。所述电路包含具有经耦合以接收输入信号(Vin)的第一端子及第二端子的电容器(C0)。电流输送器电路(200到206、212)具有耦合到所述电容器的所述第二端子的第三端子(X)及经布置以将电流镜射到所述第三端子中的第四端子(Z)。电压跟随器电路(214)具有耦合到所述电流输送器电路的所述第四端子的输入端子及输出端子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及具有集成带通滤波器的低噪声电流模式电容性传感器。
技术介绍
触摸屏输入面板广泛地用于移动电话、平板计算机、膝上型计算机及桌上型计算机、视频游戏及其它电子装置中。这些面板可为电阻性类型的、光感测类型的或电容性感测类型的。参考图1，存在如由蒋(Jang)等人(第8,477,120号美国专利)所揭示的现有技术的电容性感测触摸屏输入系统。触摸屏系统包含形成于液晶显示器(LCD)上方的触摸屏单元阵列。触摸屏单元通常形成于驱动电极的行接近感测电极的列绝缘地安置的地方。每一驱动电极包含寄生电容CDX102。此处，X为从0到N-1的行数，其中阵列包含N行。同样地，每一感测电极包含寄生电容CSY106。此处，Y为从0到M-1的列数，其中阵列包含M列。互电容形成于行与列的每一相交点处。举例来说，互电容CMXY104形成于行X与列Y的相交点处。驱动信号产生器100在行X上产生驱动电压VD，所述驱动电压经由互电容CMXY104施加到读出放大器108。当触摸屏单元由手指或高介电常数手写笔触摸时，互电容CMXY104增加且在读出放大器108处产生高电平输入信号Vin。读出放大器108随后放大此输入信号并将其施加到处理器110，在所述处理器处，所述信号由应用软件处理。然而，关于此触摸屏系统存在几个问题。首先，触摸屏阵列中的行及列选择产生耦合到读出放大器108的显著阵列噪声。第二，触摸屏阵列的行电极及列电极充当小天线且将来自各种源(例如微波炉及电器)的电磁干扰(EMI)发射到读出放大器108。最后，读出放大器108产生其自身噪声。因此，期望在读出放大器108中包含带通滤波器以减弱EMI。转到图1B，存在具有现有技术的集成带通滤波器的读出放大器。电路包含与配置为带通滤波器的萨伦-凯(Sallen-Key)放大器串联耦合的跨阻抗放大器(TIA)。TIA及萨伦-凯带通放大器的传递函数的拉普拉斯(Laplace)变换分别由方程式[1]及[2]而给出，其中K为1+Rf2/Rf3。因此，图1B的电路的传递函数是方程式[1]与[2]的乘积。H(s)TIA=sC0Rf1sCf1Rf1+1---[1]]]>H(s)S-K=KsR1C1s2+s(1R1C1+1R2C1+1R2C2-Rf2Rf3RfC1)+R1+RfR1RfR2C1C2---[2]]]>以下在方程式[3]及[4]中分别给出图1B的电路的中心频率及带宽。增益及Q因子分别由方程式[5]及[6]给出。ω0=R1+RfR1RfR2C1C2---[3]]]>BW=1R1C1+1R2C1+1Rf(1-K)+1R2C2---[4]]]>GAIN=KC0R1C1Cf1BW---[5]]]>Q=(R1+R3)R1R3C1C2R1R3(C1+C2)+R2C2(R3-Rf2Rf3R1)---[6]]]>存在对图1B的电路的几个显著限制。带宽(BW)及中心频率(ω0)两者均随无源组件R1、R2、Rf、C1及C2而变。以比较方式，增益随K、C0而变且随R1、C1、Cf及BW相反地变化。因此，轻微过程变化可显著更改电路性能。尽管放大器增益随K而增加，但其不可为极高的，否则电路变得变得不稳定。此外，当K大于1时，电路不以单位反馈进行操作，且总谐波失真(THD)增加。虽然前述方法在触摸屏感测及噪声减小方面已提供改进，但本专利技术人认识到，进一步改进仍是可能的。因此，下文所描述的优选实施例是针对在现有技术上的改进。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，揭示一种第一带通读出放大器电路。所述电路包含电流输送器电路，所述电流输送器电路具有经耦合以接收输入信号的第一端子及经布置以将电流镜射到所述第一端子中的第二端子。电压跟随器电路具有耦合到所述电流输送器电路的所述第二端子的输入端子且具有输出端子。在本专利技术的另一实施例中，揭示一种第二带通读出放大器电路。所述电路包含第一电流输送器电路，所述第一电流输送器电路具有经耦合以接收输入信号的第一端子及经布置以将电流镜射到所述第一端子中的第二端子。第二电流输送器电路具有耦合到所述第一电流输送器电路的所述第二端子的输入端子且具有经布置以将电流镜射到所述输入端子中的输出端子。在本专利技术的又一实施例中，揭示一种触摸屏系统。所述系统包含经布置以产生驱动电压的电压源。多个第一电极经布置以选择性地接收所述驱动电压。多个第二电极接近所述多个第一电极而形成。包含电流输送器电路及电压跟随器电路的带通读出放大器选择性地耦合到所述多个第二电极。模/数转换器经耦合以接收来自所述带通读出放大器的输出信号。处理器经耦合以接收来自所述模/数转换器的输出信号。附图说明图1A是现有技术的触摸屏系统的电路图；图1B是现有技术的可与图1A的触摸屏系统一起使用的读出放大器的电路图；图2A是本专利技术的带通读出放大器的第一实施例的电路图；图2B是图2A的电路的图式，其展示高通及低通电流路径；图2C是图2A的电路的带通特性的图式；图3是本专利技术的带通读出放大器的第二实施例的电路图；图4A到5B是可与图2A及3的带通读出放大器一起使用的本专利技术的电路图；图6是可使用图2A及3的带通读出放大器电路的本专利技术的触摸屏系统的电路图；且图7是比较图1B的电路的特性与图2A及3的电路的图式。具体实施方式本专利技术的优选实施例提供优于现有技术的触摸屏电路的显著优点，此从以下详细说明将显而易见。参考图6，存在本专利技术的触摸屏系统的电路图。所述系统包含由驱动电极的多行与感测电极的多列形成的触摸屏单元阵列。触摸屏单元形成于驱动电极的行接近感测电极的列绝缘地安置的地方。每一驱动电极包含寄生电容CDX604。此处，X为从0到N-1的行数，其中阵列包含N行。同样地，每一感测电极包含寄生电容CSY608。此处，Y为从0到M-1的列数，其中阵列包含M列。互电容形成于行与列的每一相交点处。举例来说，互电容CMXY606形成于行X与列Y的相交点处。行电极及列电极优选地形成于例如液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器或其它适合显示器的常规视觉显示器上方。所述系统进一步包含驱动信号产生器600、行驱动电路602及列感测电路610。带通读出放大器电路612经耦合以接收且放大选定输入信号Vin，如将详细阐释。模/数转换器614接收经放大信号且将其转换为数字信号，所述数字信号随后施加到数字信号处理器616。在操作中，驱动信号产生器600在行X上产生具有恒定频率的驱动电压VD。此恒定频率约等于带通读出放大器612的中心频率。对应于视觉显示器上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，其包括：电容器，其具有经耦合以接收输入信号的第一端子且具有第二端子；电流输送器电路，其具有耦合到所述电容器的所述第二端子的第三端子且具有经布置以将电流镜射到所述第三端子中的第四端子；及第一电压跟随器电路，其具有耦合到所述电流输送器电路的所述第四端子的输入端子且具有输出端子。

【技术特征摘要】
2013.08.22 US 13/973,0491.一种电路，其包括：
电容器，其具有经耦合以接收输入信号的第一端子且具有第二端子；
电流输送器电路，其具有耦合到所述电容器的所述第二端子的第三端子且具有经布
置以将电流镜射到所述第三端子中的第四端子；及
第一电压跟随器电路，其具有耦合到所述电流输送器电路的所述第四端子的输入端
子且具有输出端子。
2.根据权利要求1所述的电路，其包括在所述第一端子与所述输出端子之间耦合
到高通滤波器的低通滤波器。
3.根据权利要求2所述的电路，其中所述低通滤波器与所述高通滤波器串联耦合。
4.根据权利要求1所述的电路，其中所述电流输送器电路包括第二电压跟随器电
路，所述第二电压跟随器电路具有作为输出端子的所述第三端子且具有经耦合以接收参
考电压的第五端子。
5.根据权利要求4所述的电路，其中所述电压跟随器电路在所述第三端子处再生
所述参考电压。
6.根据权利要求1所述的电路，其中所述电流输送器电路包括经耦合以接收参考
电压的第五端子。
7.根据权利要求1所述的电路，其中所述电流输送器电路及所述电压跟随器电路
包括单位增益放大器。
8.根据权利要求1所述的电路，其包括耦合于所述第三端子与所述输出端子之间
的电阻器。
9.一种电路，其包括：
电容器，其具有经耦合以接收输入信号的第一端子且具有第二端子；
第一电流输送器电路，其具有耦合到所述电容器的所述第二端子的第三端子且具有
经布置以将电流镜射到所述第三端子中的第四端子；及
第二电流输送器电路，其具有耦合到所述第一电流输送器电路的所述第四端子的输
入端子且具有经布置以将电流镜射到所述输入端子中的输出端子。
10.根据权利要求9所述的电路，其包括在所述第一端子与所述输出端子之间耦合
到高通滤波器的低通滤波器。
11.根据权利要求10所述的电路，其中所述低通滤波器与...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡兰·辛格·贾殷，哈里什·文卡塔拉曼，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US