具有降低的噪声的电容测量装置制造方法及图纸

一种用于运用至少一个电容式传感器提供电容式传感器检测的方法或传感器布置包括发射电极及接收电极。在所述发射电极处产生刺激，并从所述接收电极接收信号，且产生数据包，每一包包括多个样本。通过相对于每一包的中心在每一包的开头与结尾处提供较小增益而对所述多个样本进行加权；且对所述经加权样本求积分以针对每一包产生输出信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有降低的噪声的电容测量装置相关专利申请案本申请案主张于2015年10月7日提出申请的共同拥有的第62/238,318号美国临时专利申请案的优先权，所述美国临时专利申请案出于所有目的特此以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及用于电容测量、明确地说具有降低的噪声的电容测量的方法及系统。
技术介绍
投射电容式传感器通常并入在触摸屏、触摸垫或按钮中。类似传感器用于非触摸三维位置检测传感器布置中。此类传感器使用接收电极，且在一些实施例中还使用发射电极。当使用两个电极时，一个电极充当发射器且另一电极充当接收器。可形成矩阵以允许多个键共享发射线及接收线。实际上，则通常以时间多路复用方式使用连接到所述接收电极的测量系统。为了保持对用户输入的良好响应性，投射电容式装置必须迅速地扫描电极网的数个位置。举例来说，标准化测试“IEC61000-4-6对传导干扰的抗扰性(ImmunitytoConductedDisturbances)”揭露投射电容式传感器的常见问题：当干扰噪声以稍微不同频率与信号重叠时，以给定频率从接收电极获取弱信号。此外，对短扫描时间的要求加剧了对信号与占用邻近频率的噪声进行区分这一问题。
技术实现思路
根据一实施例，一种用于运用包括发射电极及接收电极的至少一个电容式传感器来提供电容式传感器检测的方法可包括以下步骤：在所述发射电极处产生刺激，从所述接收电极接收信号且产生数据包，每一包包括多个样本；通过相对于每一包的中心在每一包的开头与结尾处提供较小增益而对所述多个样本进行加权；及对所述经加权样本求积分以针对每一包产生输出信号。根据另一实施例，刺激可包括脉冲序列。根据另一实施例，每一脉冲可在接地与供应电压之间交替。根据另一实施例，增益分布可相对于每一包的中心对称且增益分布曲线选自由高斯(Gaussian)曲线、汉明(Hamming)窗、汉宁(Hanning)窗及布莱克曼(Blackman)窗组成的增益曲线群组。根据另一实施例，可通过将增益应用于从列或行接收的模拟信号而执行加权。根据另一实施例，可通过在每一包的后处理期间将增益应用于数字信号而执行加权。根据另一实施例，电容式传感器可为触摸传感器。根据另一实施例，多个触摸传感器可布置成包括列及行的矩阵，且从每一列或行对样本包进行并行取样。根据又一实施例，多个触摸传感器可布置成包括列及行的矩阵，且使用多路复用对不同列/行的样本包进行循序取样。根据另一实施例，多个触摸传感器可由布置成矩阵的水平及垂直电极形成。根据另一实施例，多个触摸传感器可布置成矩阵，且其中所述矩阵的水平及垂直电极布置在不同层中。根据另一实施例，四个接收电极可与发射电极相关联且形成三维位置检测传感器。根据另一实施例，所述四个接收电极可以框架状方式布置。根据另一实施例，所述四个接收电极可环绕显示器或触摸垫传感器。根据另一实施例，一种具有至少一个电容式传感器的传感器布置可包括：发射电极，其经配置以接收刺激；接收电极，其与所述发射电极以电容方式耦合且经配置以从所述发射电极接收信号；及评估电路，其与所述接收电极耦合且经配置以产生数据包，每一包包括多个样本，其中通过相对于每一包的中心在每一包的开头与结尾处提供较小增益而对所述多个样本进行加权，且其中所述评估电路进一步经配置以对所述经加权样本求积分以针对每一包产生输出信号。根据传感器布置的另一实施例，刺激的包可包括脉冲序列。根据传感器布置的另一实施例，每一脉冲可在接地与供应电压之间交替。根据传感器布置的另一实施例，增益分布可相对于每一包的中心对称，且增益分布曲线选自由高斯曲线、汉明窗、汉宁窗及布莱克曼窗组成的增益曲线群组。根据传感器布置的另一实施例，可将增益应用于从接收电极接收的模拟信号。根据传感器布置的另一实施例，可在每一包的后处理期间将增益应用于数字信号。根据传感器布置的另一实施例，多个触摸传感器可布置成包括列及行的矩阵，且从每一列或行对样本包进行并行取样。根据传感器布置的另一实施例，电容式传感器可为触摸传感器。根据传感器布置的另一实施例，多个触摸传感器可布置成包括列及行的矩阵，且使用多路复用对不同列/行的样本包进行循序取样。根据传感器布置的另一实施例，多个触摸传感器可由布置成矩阵的水平及垂直电极形成。根据传感器布置的另一实施例，传感器布置可包括布置成矩阵的多个触摸传感器，且其中所述矩阵的水平及垂直电极布置在不同层中。根据传感器布置的另一实施例，四个接收电极可与发射电极相关联且形成三维位置检测传感器。根据传感器布置的另一实施例，所述四个接收电极可以框架状方式布置。根据传感器布置的另一实施例，所述四个接收电极可环绕显示器或触摸垫传感器。附图说明图1展示触摸传感器布置的电极矩阵；图2展示根据第一实施例的刺激及所接收信号的时序图；图3展示根据第二实施例的刺激及所接收信号的时序图；图4展示应用于所接收信号的加权函数的第一实施例；图5展示根据一实施例的触摸传感器的示范性电路布置；图6展示根据图5的各种信号的时序图；图7展示根据一实施例的解调及加权；图8展示根据各种实施例的在使用及不使用加权的情况下的频谱分析；图9展示非触摸传感器布置的实施例；且图10展示组合式非触摸与触摸传感器布置的实施例。具体实施方式根据各种实施例，所提议解决方案为针对作用接收电极或作用发射电极的给定选择而获取多个测量样本且运用不同增益对此类样本求积分。举例来说，一个样本是通过A/D电路转换的电压样本，但概念不限于数字，其还适用于如切换式电容器电路及电荷积分电路的模拟离散时间电路。这多个样本形成一包；且包由对作用电极的选择的改变定界。举例来说，根据各种实施例，提议以下方法：在作用电极改变之后，系统逐渐增加所测量样本的重要性直到包的中间为止，且接着在电极的下一改变之前逐渐减小其重要性。因此，在改变之后或之前收集的样本对总结果贡献较少。当与A/D转换器一起工作时，可用所收集样本的经加权平均数来实施解决方案，其中权数值来自查找表。令人惊讶且值得注意的是，作为纯数学后处理操作，在完成测量之后可实现噪声与信号的频率分离。可通过针对每一样本使A/D转换器的参考电平变化而在模拟域中实行相同操作：更一般来说，具有位于信号积分之前的可变增益的放大器还可用于允许恰当实施。在场或投射电容式感测中，噪声与灵敏度缺乏是普遍担忧。常见措施是在更多ADC样本内对结果求平均。由于获取更多ADC样本会花费电力及时间，因此直觉是使用每一样本的完全贡献，同时希望获得更多总信号。然而，违背直觉，各种实施例提议极力减小(但不完全取消)头尾样本的贡献。图1展示具有一或多个接收器电极(rxi)及一或多个任选刺激节点(txj)的典型示范性投射电容式装置。通常，发射线txn及接收线rxn布置成矩阵，使得其中发射线与接收线交叉的节点形成用作实际传感器的电容器。矩阵减小否则可能需要的线的数目。图1中所展示的实例使用两个接收线及四个发射线。然而，取决于设计可使用任何其它数目个线。在图1的示范性实施例中的测量或评估电路RX连接到两个接收器电极rx0及rx1，且在此实例中，例如微控制器的I/O端口的刺激电路TX连接到四个发射电极tx0、tx1、tx2及tx3。作为一实例，图2展示以扫描序列施加到(举例来说)三个发射电极tx0、tx1、tx2的刺激脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于运用包括发射电极及接收电极的至少一个电容式传感器来提供电容式传感器检测的方法，所述方法包括：在所述发射电极处产生刺激，从所述接收电极接收信号且产生数据包，每一包包括多个样本；通过相对于每一包的中心在每一包的开头与结尾处提供较小增益而对所述多个样本进行加权；及对所述经加权样本求积分以针对每一包产生输出信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.07 US 62/238,318;2016.10.06 US 15/286,9861.一种用于运用包括发射电极及接收电极的至少一个电容式传感器来提供电容式传感器检测的方法，所述方法包括：在所述发射电极处产生刺激，从所述接收电极接收信号且产生数据包，每一包包括多个样本；通过相对于每一包的中心在每一包的开头与结尾处提供较小增益而对所述多个样本进行加权；及对所述经加权样本求积分以针对每一包产生输出信号。2.根据权利要求1所述的方法，其中刺激包括脉冲序列。3.根据权利要求2所述的方法，其中每一脉冲在接地与供应电压之间交替。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中增益分布相对于每一包的所述中心对称，且增益分布曲线选自由高斯曲线、汉明窗、汉宁窗及布莱克曼窗组成的增益曲线群组。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中通过将增益应用于从列或行接收的模拟信号而执行加权。6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中通过在每一包的后处理期间将增益应用于数字信号而执行加权。7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述电容式传感器是触摸传感器。8.根据权利要求7所述的方法，其中多个触摸传感器布置成包括列及行的矩阵，且从每一列或行对样本包进行并行取样。9.根据权利要求7所述的方法，其中多个触摸传感器布置成包括列及行的矩阵，且使用多路复用对不同列/行的样本包进行循序取样。10.根据权利要求7所述的方法，其中多个触摸传感器由布置成矩阵的水平及垂直电极形成。11.根据权利要求7所述的方法，其中多个触摸传感器布置成矩阵，且其中所述矩阵的水平及垂直电极布置在不同层中。12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中四个接收电极与所述发射电极相关联且形成三维位置检测传感器。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述四个接收电极以框架状方式布置。14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述四个接收电极环绕显示器或触摸垫传感器。15.一种具有至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·波特曼，
申请(专利权)人：密克罗奇普技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US