触摸屏控制器中的采样频率及累积器扫描制造技术

本申请涉及触摸屏控制器中的采样频率及累积器扫描。本文描述了一种电路，包括电荷‑电压转换器电路，该电荷‑电压转换器电路具有输入端和输出端，该输入端被耦合以便接收来自与待感测互电容相关联的感测节点的感测信号。复位开关被耦合在该电荷‑电压转换器电路的该输出端与该电荷‑电压转换器的该输入端之间。累积器电路被配置成用于累积该电荷‑电压转换器电路的该输出端处的电压并且用于生成累积器输出信号。控制电路被配置成用于生成针对该复位开关和该累积器电路的控制信号，以便减小该累积器输出信号中的噪声。

【技术实现步骤摘要】
触摸屏控制器中的采样频率及累积器扫描
本公开总体上涉及电容式触摸屏控制器，并且更具体地涉及用于对互电容进行采样的频率和累积器扫描技术。
技术介绍
触摸屏显示器是可以检测与其接触或与其接近的物体的设备。例如，触摸屏显示器包括覆盖有触敏矩阵的显示层，该触敏矩阵可以检测用户经由手指或触笔的触摸。触摸屏显示器用于各种应用中，比如，移动电话、平板计算机和智能手表。触摸屏显示器可以使各种类型的用户输入成为可能，如经由显示的虚拟键盘来触摸项目选择或字母数字输入。触摸屏显示器可以测量用户触摸的各种参数，如位置、持续时间等。一种类型的触摸屏显示器是电容式触摸屏。电容式触摸屏可以包括覆盖在显示层上的导电行和列的矩阵，形成互电容传感器。在互电容传感器中，可以感测在矩阵的每行和列的相交处的互电容。行与列之间的互电容的变化可以指示对象(如手指)正在触摸屏幕或在靠近行与列的交叉区域的屏幕附近。采用互电容传感器的触摸屏显示器采用向电容式触摸矩阵的列导体施加的“力迫(Forcing)”信号。在对应行导体上对耦合信号进行感测以便检测互电容的变化。由于手指引起的电容变化很小，所以噪声减小在实现令人满意的操作时是重要的。一种已知的噪声源是从环境注入的外部噪声。为了实现高信噪比(SNR)，必须考虑这种噪声源。这种外部噪声源的功率经常集中在几个谐波中。虽然存在用于补偿引入噪声的技术，但是所提供的补偿可能不够。因此，本领域中需要开发用于补偿引入噪声的技术。
技术实现思路
本文描述了一种电路，该电路包括电荷-电压转换器电路，该电荷-电压转换器电路具有输入端和输出端，该输入端被耦合以便接收来自与待感测互电容相关联的感测节点的感测信号。复位开关被耦合在该电荷-电压转换器电路的该输出端与该电荷-电压转换器的该输入端之间。累积器电路被配置成用于累积该电荷-电压转换器电路的该输出端处的电压并且用于生成累积器输出信号。控制电路被配置成用于生成针对该复位开关和该累积器电路的控制信号，以便减小该累积器输出信号中的噪声。针对该复位开关的这些控制信号限定该累积器电路的采样频率，并且该累积器电路根据该采样频率累积该电荷-电压转换器的该输出端处的这些电压。该采样频率基于时钟频率、针对该复位开关的这些控制信号的计数器时间以及该电荷-电压转换器电路的收敛计数器时间。该电荷-电压转换器电路的传递函数根据该采样频率而在频率位置处具有陷波，并且针对该复位开关的这些控制信号用于移动这些陷波的这些频率位置。针对该复位开关的这些控制信号限定该累积器电路的采样频率，并且该累积器电路根据该采样频率累积该电荷-电压转换器的该输出端处的这些电压。该采样频率基于时钟频率、针对该复位开关的这些控制信号的计数器时间以及该电荷-电压转换器电路的收敛计数器时间。该电荷-电压转换器电路的传递函数根据该采样频率而在频率位置处具有陷波，并且针对该复位开关的这些控制信号用于移动这些陷波的这些频率位置。该控制电路在该感测信号包括噪声而不是期望信号分量的情况下被配置成用于修改这些控制信号以便跨某一频率范围扫描该采样频率、随着该采样频率被扫描而监测该累积器输出信号、以及选择在其处该累积器输出信号被最小化的该采样频率。该累积器电路在每个采样频率处累积该电荷-电压转换器的该输出端处的这些电压给定次数。累积器电路的传递函数根据该累积器电路在每个采样频率处累积该电荷-电压转换器的该输出端处的这些电压的该给定次数而在频率位置处具有陷波。这些控制信号用于改变该给定次数，以便将该累积器电路的该传递函数中的这些陷波朝该采样频率移动。每个陷波的频率基于采样频率、该累积器电路累积该电荷-电压转换器的该输出端处的这些电压的该改变的给定次数以及该陷波的谐波数。该控制电路在该感测信号包括噪声而不是期望信号分量的情况下被配置成用于：随着该累积器电路累积这些电压该给定次数而监测每次累积时的这些累积电压；以及选择累积次数，在其处在该累积次数内补偿的这些累积电压被最小化。该累积器电路可以是级联积分梳状滤波器。此外，补偿电路可以被耦合至该累积器电路并且被配置成用于对该累积电压进行如由该控制信号改变的、该累积器电路在每个采样点处累积该电荷-电压转换器的该输出端处的该电压的该给定次数次补偿。模数转换器电路可以被配置成用于将这些累积电压转换成指示该感测到的互电容的输出数字值。一种方法一方面包括使用时钟信号的每R个周期复位一次的电荷-电压转换器电路来对来自与待感测的互电容相关联的感测节点的感测信号进行采样。该方法进一步包括使用累积器电路每R周期N次地累积所述电荷-电压转换器的输出端处的电压以便生成累积器输出信号。控制该电荷-电压转换器以便改变R，并且控制该累积器电路以便改变N，从而减小该累积器输出信号中的噪声。该控制电路在该感测信号包括噪声而不是期望信号分量的情况下被配置成用于修改这些控制信号以便跨某一频率范围扫描该采样频率、随着该采样频率被扫描而监测该累积器电路的输出、以及选择在其处该累积器电路的该输出被最小化的该采样频率。另一方面涉及触摸屏控制器集成电路。该触摸屏控制器集成电路包括电荷-电压转换器电路，该电荷-电压转换器电路具有输入端和输出端，该输入端被耦合以便接收来自与待感测互电容相关联的感测节点的感测信号。复位开关被耦合在该电荷-电压转换器电路的该输出端与该电荷-电压转换器的该输入端之间。累积器电路被配置成用于累积该电荷-电压转换器电路的该输出端处的电压并且用于生成累积器输出信号。控制电路被配置成用于生成针对该复位开关和该累积器电路的控制信号，以便减小该累积器输出信号中的噪声。针对该复位开关的这些控制信号限定该复位开关的每次复位的周期数R，从而确定该累积器电路的采样频率。针对该累积器电路的这些控制信号限定每R周期的累积次数N。附图说明图1展示了电容式触摸矩阵的一部分；图2展示了矩阵中的互电容交叉；图3是触摸屏系统的框图；图4展示了是触摸屏控制器的细节；图4A是图4的补偿电路的框图。图5示出了来自图3的电荷-电压转换器的样本输出；图6A至图6I示出了随着采样频率被扫描沿梳状滤波的采样点位置。图7A至图7F示出了随着累积次数被扫描沿梳状滤波的采样点位置。图8示出了在确定采样频率和累积次数的优选值之后的样本累积器输出。具体实施方式在不同的附图中，相同的要素用相同的参考号标示。具体地，不同实施例所共用的结构和/或功能要素可以用相同的参考号来标示并且可以具有完全相同的结构性质、尺寸性质和材料性质。为了清楚起见，已经示出了并将描述对理解所描述的实施例有用的那些步骤和要素。现在参照图1，该图示出了电容式触摸矩阵10的一部分，该电容式触摸矩阵包括多个导电行12和多个导电列14。每个行12和列14由形成导电线或迹线的多个串联的菱形区域16形成。这些导电行12和导电列14在交叉点处在彼此上方或下方交叉，但彼此不电接触。由于菱形图案，这些导电列12和导电列14通过电容间隙18彼此分开。菱形图案可以提供在导电行12与导电列14之间减小的电容。当物体接触或接近矩阵10时，电容式触摸矩阵10可以感测修改电容间隙18上方的边缘电场的物体。图2示出了当选择了导电行12和导电列14时，行导体与列导体之间的电容器(参考号70，图4)的总电容是所选行和列的四个相邻菱形区域16之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，包括：电荷‑电压转换器电路，所述电荷‑电压转换器电路具有输入端和输出端，所述输入端被耦合以便接收来自与待感测互电容相关联的感测节点的感测信号；复位开关，所述复位开关被耦合在所述电荷‑电压转换器电路的所述输出端与所述电荷‑电压转换器的所述输入端之间；累积器电路，所述累积器电路被配置成用于累积在所述电荷‑电压转换器电路的所述输出端处的电压并且用于生成累积器输出信号；控制电路，所述控制电路被配置成用于生成针对所述复位开关和所述累积器电路的控制信号，以便减小所述累积器输出信号中的噪声。

【技术特征摘要】
2016.08.12 US 15/235,9741.一种电路，包括：电荷-电压转换器电路，所述电荷-电压转换器电路具有输入端和输出端，所述输入端被耦合以便接收来自与待感测互电容相关联的感测节点的感测信号；复位开关，所述复位开关被耦合在所述电荷-电压转换器电路的所述输出端与所述电荷-电压转换器的所述输入端之间；累积器电路，所述累积器电路被配置成用于累积在所述电荷-电压转换器电路的所述输出端处的电压并且用于生成累积器输出信号；控制电路，所述控制电路被配置成用于生成针对所述复位开关和所述累积器电路的控制信号，以便减小所述累积器输出信号中的噪声。2.如权利要求1所述的电路，其中，针对所述复位开关的所述控制信号限定所述累积器电路的采样频率；并且其中，所述累积器电路根据所述采样频率累积所述电荷-电压转换器的所述输出端处的所述电压。3.如权利要求2所述的电路，其中，所述采样频率基于时钟频率、针对所述复位开关的所述控制信号的计数器时间以及所述电荷-电压转换器电路的收敛计数器时间。4.如权利要求2所述的电路，其中，所述电荷-电压转换器电路的传递函数根据所述采样频率而在频率位置处具有陷波；并且其中，针对所述复位开关的所述控制信号用于移动所述陷波的所述频率位置。5.如权利要求4所述的电路，其中，所述控制电路在所述感测信号包括噪声而不是期望信号分量的情况下被配置成用于：修改所述控制信号以便跨某一频率范围扫描所述采样频率；随着所述采样频率被扫描而监测所述累积器输出信号；以及选择在其处所述累积器输出信号被最小化的所述采样频率。6.如权利要求2所述的电路，其中，所述累积器电路在每个采样频率处累积所述电荷-电压转换器的所述输出端处的所述电压给定次数。7.如权利要求6所述的电路，其中，所述累积器电路的传递函数根据所述累积器电路在每个采样频率处累积所述电荷-电压转换器的所述输出端处的所述电压的所述给定次数而在频率位置处具有陷波；并且其中，所述控制信号用于改变所述给定次数，以便将所述累积器电路的所述传递函数中的所述陷波朝所述采样频率移动。8.如权利要求7所述的电路，其中，每个陷波的频率基于所述采样频率、所述累积器电路累积所述电荷-电压转换器的所述输出端处的所述电压的所述改变的给定次数以及所述陷波的谐波数。9.如权利要求6所述的电路，其中，所述控制电路在所述感测信号包括噪声而不是期望信号分量的情况下被配置成用于：随着所述累积器电路累积所述电压所述给定次数，监测每次累积时的所述累积电压；以及选择累积次数，在其处在所述累积次数内补偿的所述累积电压被最小化。10.如权利要求6所述的电路，其中，所述累积器电路包括级联积分梳状滤波器。11.如权利要求8所述的电路，进一步包括补偿电路，所述补偿电路被耦合至所述累积器电路并且被配置成用于对所述累积电压进行如由所述控制信号改变的、所述累积器电路在每个采样点处累积所述电荷-电压转换器的所述输出端处的所述电压的所述给定次数次补偿。12.如权利要求11所述的电路，进一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·吉克昆尔，张志荣，
申请(专利权)人：意法半导体亚太私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG