组合的电感式感测和电容式感测制造技术

描述了一种用于电感式感测或电容式感测的感测单元。感测单元可以包括耦合到第一节点的第一端子，耦合到第一节点的第一电极和第二端子。感测单元可以包括耦合到第二端子的第二电极。在第一模式下，在第一端子处接收第一信号，并且在第二端子上输出第二信号，其中第二信号可以表示感测单元的电容。感测单元可以包括感应线圈。感测单元可以包括第一电容器。感应线圈和第一电容器并联地耦合在第一节点和地之间。在第二模式下，在第一端子处接收第三信号，并且在第二端子上输出第四信号。

Combined inductive and capacitive sensing

A sensing unit for inductive or capacitive sensing is described. The sensing unit may include a first terminal coupled to the first node, a first electrode coupled to the first node and a second terminal. The sensing unit may include a second electrode coupled to the second terminal. In the first mode, the first signal is received at the first terminal, and the second signal is output on the second terminal, wherein the second signal can represent the capacitance of the sensing unit. The sensing unit may include an induction coil. The sensing unit may include a first capacitor. The induction coil and the first capacitor are coupled in parallel between the first node and the ground. In the second mode, the third signal is received at the first terminal, and the fourth signal is output on the second terminal.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】组合的电感式感测和电容式感测相关申请本申请是2017年6月29日提交的第15/637,731号美国申请的国际申请，其要求2017年3月10日提交的第62/470,061号美国临时申请和2017年3月10日提交的第62/470,044号美国临时申请的权益，所有申请通过引用以其整体并入本文。背景触摸传感器可用于检测在触摸传感器的触摸敏感区域内对象的存在和位置或对象的接近度。例如，触摸感测电路可以检测接近与显示屏连接布置的触摸传感器的触摸对象的存在和位置。有许多不同类型的触摸传感器。触摸传感器的类型可以包括电阻式触摸传感器、表面声波触摸传感器、电容式触摸传感器、电感式触摸感测等。不同的触摸传感器可以检测不同类型的对象。附图简述在附图的图中，本公开通过示例而非限制的方式示出，在附图中：图1示出了根据实施例的用于自电容感测的感测电路。图2A示出了根据实施例的用于电容式感测和电感式感测的设备。图2B示出了根据一个实施例的感测单元，当TX信号的频率低于或高于谐振频率时，该感测单元在电容模式下作为可变电容器进行操作。图2C示出了根据一个实施例的感测单元，当TX信号的相位已经被移位以激励谐振电路时，该感测单元在电感模式下作为可变电感器进行操作。图2D示出了根据实施例的执行全波电容式感测和电感式感测的设备的电路级示意图(circuitleveldiagram)。图2E示出了根据实施例的被配置用于半波电容式感测和电感式感测的设备的电荷测量电路(CMC)。图3示出了根据实施例的感测单元，其中谐振电路包括电阻器、电感器、电容器、第二电容器和地线。图4A示出了根据实施例的包括电容器和电感器的感测单元。图4B示出了根据实施例的包括扁平线圈的图4A的感测单元。图4C示出了根据实施例的包括具有小内圆周的扁平线圈的图4A的感测单元。图4D示出了根据实施例的包括矩形线圈的图4A的感测单元。图4E示出了根据实施例的包括多层线圈的图4A的感测单元。图4F示出了根据实施例的包括初级线圈和次级线圈的图4A的感测单元。图4G示出了根据实施例的包括共面的初级线圈438和次级线圈的图4A的感测单元。图5示出了根据实施例的具有混合电容和电感传感器的感测电路。图6A示出了根据实施例的图5的感测单元，其包括具有电容器的第一电路和具有电感器的第二电路。图6B示出了根据实施例的图5的感测单元，其包括具有电容器的第一电路以及具有电感器、电容器和地线的第二电路。图6C示出了根据实施例的其中GPIO断开且GPIO闭合的感测单元。图6D示出了根据实施例的图5的感测单元，其包括具有电容器的第一电路以及具有电感器、电容器、电感器、电容器和地线的第二电路。图7示出了根据实施例的与RX信号的数字表示相关联的幅度变化的曲线图。图8A示出了根据实施例的用于电感式感测的TX信号的相移和解调的曲线图。图8B示出了根据实施例的具有用于电容式感测的TX信号的曲线图。图9示出了根据实施例的示出用于电感式感测的谐振电路输出信号的相移和解调的曲线图。图10A示出了根据实施例的用于电感式感测的由图2A中CMC使用的频率的曲线图。图10B示出了根据实施例的用于电感式感测的可以由图2A中CMC使用的另一频率的曲线图。图10C示出了根据实施例的用于电感式感测的由图2A中CMC使用的另一频率的曲线图。图11示出了根据另一实施例的确定感测单元的电感的方法的流程图。图12示出了根据另一实施例的向第一电极和第二电极施加信号的方法的流程图。详细描述许多电子设备包括供用户与电子设备交互的触摸传感器(本文中也被称为感测单元或单元元件(unitcell))。例如，自动柜员机(ATM)、信息亭、智能手机、自动售货机、洗衣机、电视、计算机和冰箱可以包括感测单元和相应的触摸感测电路。当对象触摸或接近感测单元时，触摸感测电路可以被用于使用感测单元捕获并记录对象的存在和位置。与按钮或其他机械控制不同，感测单元可以更敏感，并且可以对不同类型的触摸(例如轻敲、滑动和捏合(pinch))做出不同的响应。不同的感测单元还可以对不同类型的对象做出不同的响应。有用于测量电容、电感或电阻的各种技术，但是这些不同的技术使用不同类型的感测单元和不同的电路来测量电容、电感或电阻。例如，电感式感测可以用于检测黑色和有色金属，而电容式感测可以用于检测黑色和有色金属导电对象。传统上，为了检测不同类型的对象，设备必须包括不同的感测元件和不同的电路来测量这些不同类型的对象。就成本或设备内的可用空间而言，集成这些不同的感测元件和电路可能是不可行的，尤其是当设备形状因子(formfactor)小时。本公开的实施例描述了用于组合的电感式和电容式感测的技术。实施例可以提供可以用于检测不同类型的对象的感测单元，以及可以用于使用电感式感测和电容式感测来检测这些不同类型的对象的组合的电感式和电容式感测电路。在一个实施例中，感测单元可以用于第一模式下的电容式感测，并且同一感测单元可以用于第二模式下的电感式感测。在一个实施例中，如本文更详细描述的，组合的电感式和电容式感测电路(本文中也被称为“触摸感测电路”或“感测电路”)使用一种类型的电容式感测电路，使得其可以在第一模式(电感式感测模式)下测量感测元件的电感，并在第二模式(电容式感测模式)下测量感测元件的电容。当感测电路在电容式感测模式下操作时，感测电路可以使用感测单元以使用电容式感测技术来检测对象。当感测电路在电感式感测模式下操作时，感测电路可以使用电感式感测技术来检测接近感测单元的黑色和有色金属对象。在一个实施例中，感测电路包括：1)信号发生器，用于在第一模式下在第一端子上输出第一信号和在第二模式下在第一端子上输出第二信号；以及2)电荷测量电路，用于在第一模式下在第二端子上接收第三信号以及在第二模式下在第二端子上接收第四信号。第三信号表示耦合在第一端子和第二端子之间的感测单元的电感，并且第四信号表示感测单元的电容。在另一实施例中，感测单元包括耦合到第一节点的第一端子、耦合到第一节点的第一电极、第二端子和耦合到第二端子的第二电极。感测单元还包括感应线圈和第一电容器。在第一模式(电容式感测模式)下，在第一端子处接收第一信号，并且在第二端子上输出第二信号。第二信号表示感测单元的电容。在第二模式(电感式感测模式)下，在第一端子处接收第三信号，并且从第二端子输出第四信号。第四信号表示感测单元的电感。图1示出了根据实施例的用于自电容感测的感测电路100。感测电路100可以包括处理器119、电荷测量电路(CMC)110、通用输入/输出(GPIO)112、感测电容器(Csense)114、GPIO116和调制器电容器(Cmod)118。GPIO112和GPIO116可以是被配置为耦合到诸如感测单元的外部组件以及其他外部设备的任何类型的端子。在一个示例中，GPIO可以是连接到电路的连接点的端子。GPIO可以耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种感测单元，包括：/n耦合到第一节点的第一端子；/n耦合到所述第一节点的第一电极；/n第二端子；/n耦合到所述第二端子的第二电极，其中，在第一模式下，在所述第一端子处接收第一信号并且在所述第二端子上输出第二信号，其中，所述第二信号表示所述感测单元的电容；/n感应线圈；以及/n第一电容器，其中，所述感应线圈和所述第一电容器并联地耦合在所述第一节点和地之间，其中，在第二模式下，在所述第一端子处接收第三信号并且在所述第二端子上输出第四信号，其中，所述第四信号表示所述感测单元的电感。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170310 US 62/470,044;20170310 US 62/470,061;20171.一种感测单元，包括：
耦合到第一节点的第一端子；
耦合到所述第一节点的第一电极；
第二端子；
耦合到所述第二端子的第二电极，其中，在第一模式下，在所述第一端子处接收第一信号并且在所述第二端子上输出第二信号，其中，所述第二信号表示所述感测单元的电容；
感应线圈；以及
第一电容器，其中，所述感应线圈和所述第一电容器并联地耦合在所述第一节点和地之间，其中，在第二模式下，在所述第一端子处接收第三信号并且在所述第二端子上输出第四信号，其中，所述第四信号表示所述感测单元的电感。


2.根据权利要求1所述的感测单元，其中，所述电容指示所述第一电极和所述第二电极之间的互电容。


3.根据权利要求1所述的感测单元，还包括与所述感应线圈和所述第一电容器并联的电阻器。


4.根据权利要求1所述的感测单元，其中，第二电容器与所述感应线圈和所述第一电容器串联。


5.根据权利要求1所述的感测单元，其中，响应于所述第三信号，在所述感应线圈处产生磁场。


6.根据权利要求5所述的感测单元，其中，接近所述感应线圈的对象感应出与所述磁场相反的涡流，所述涡流改变所述第四信号的电感。


7.根据权利要求1所述的感测单元，其中，所述第一端子耦合到脉宽调制器的第三端子，并且所述第二端子耦合到电荷测量电路的第四端子。


8.根据权利要求7所述的感测单元，其中，所述电荷测量电路被配置为在所述第一模式下使用所述第二信号测量所述感测单元的电容，以及在所述第二模式下使用所述第二信号测量所述感测单元的电感。


9.根据权利要求1所述的感测单元，其中，所述第一信号具有第一频率并且所述第三信号具有第二频率。


10.根据权利要求1所述的感测单元，其中，所述第三信号的相位相对于所述第一信号的相位被移动大约90度。


11.一种装置，包括：
耦合到第一端子的第一电极；
耦合到第二端子的第二电...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·昂塞尔德，卡塔尔·奥利奥耐尔德，保罗·M·沃尔什，欧勒山德·霍斯塔纳，
申请(专利权)人：赛普拉斯半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US