具有噪声抑制特性的目标位置检测器制造技术

一种抑制触摸垫光标控制装置中的噪声的方法，该装置通过以多个扫描频率中的一个扫描与触摸垫相关的若干输入来运行，所述方法包括在所述多个扫描频率的每一个下测量噪声电平和将触摸垫光标控制装置的扫描频率设置为所述多个扫描频率中具有最低噪声电平的一个的步骤。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术相关于光标控制装置，更详细地说，本专利技术相关于具有噪声抑制特性的电容触摸传感器系统和用于电容触摸传感器系统的噪声抑制方法。在目前可以获得的电容触摸垫上的电容传感器通过使电流流过电容传感器或使电压加在电容传感器上并测量产生的电压而工作。靠近或放在这个传感器上的手指增加了电容并改变了测量的电压。由于手指根本不与触摸垫电连接，因此手指与触摸垫不共享共同的电压参考值，手指相对触摸垫的电压能自由改变。这就使由触摸传感器系统测量的电压产生了失真。先前的触摸垫技术接受了这个问题，并解决了一些电压噪声源的这个问题。在美国，最通常的噪声源是人的手指电压与电线耦合并以60赫兹变化，而与此同时触摸垫传感器系统的地电位保持恒定。避免60赫兹和相关噪声的一个方法是以高采样频率采样许多结果。使用高采样频率平均掉小于采样频率一半的频率的任何手指噪声的结果。在美国专利5374787中公开的消除噪声的另一种方法是通过在电流使电压降低时采样，在电流使电压升高时采样，然后组合这些结果以消除噪声偏移，来达到消除低频噪声的目的。这两种方法都不适合特殊高频噪声的噪声降低。在接近采样频率的噪声频率处，噪声将与采样频率耦合并导致失真。在极端情况下，电噪声即使在美国专利5374787中描述的系统下也会令人无法接受地改变采样结果。假定初始采样周期被噪声降低，而第二采样周期被噪声升高，两个结果的组合与两个噪声成分相加而非将其消除。如果噪声是周期性的并很接近采样频率，那么在测量的数据中会产生低频混淆现象或节拍模式，这可能冒充手指移动。降低噪声的最常用方法是滤波(将电路或机构与噪声源隔离)。然而，在电容触摸垫系统的情况下，不可能将触摸垫与所有外界危险物隔离，也不可能将用户固定在触摸垫上，因此该方案是不实际的。因此需要一个使电容触摸垫传感器上的噪声影响最小的系统和方法。因此本专利技术的一个目的是提供一个相比于现有技术的电容触摸垫传感器具有改进的噪声免疫力的电容触摸垫传感器。根据本专利技术的第一方面，在通过以若干扫描频率中的一个扫描与触摸垫相关的多个输入来操作的触摸垫光标控制装置中，用于抑制噪声的方法，包括以下步骤在若干扫描频率的每一个频率下测量噪声水平；将触摸垫光标控制装置的扫描频率设置为若干扫描频率中具有最低噪声水平的一个。在本专利技术进一步的改进中，执行以下另外步骤确定手指或其它传导目标何时与触摸垫接触；当手指或其它传导目标与触摸垫接触时，禁止改变扫描频率。禁止改变扫描频率可以在手指或其它传导目标与触摸垫脱离接触之后执行一段时间，该时间段足以完成一组手势中的任何一个。根据本专利技术的第二方面，在通过以若干扫描频率中的一个扫描与触摸垫相关的一些输入来操作的触摸垫光标控制装置中用于抑制噪声的本专利技术装置包括在若干扫描频率的每一个上测量噪声水平的电路，和将触摸垫光标控制装置的扫描频率设置为若干扫描频率中具有最低噪声水平的一个的电路。还可以包括确定手指或其它传导目标何时与触摸垫接触，以及当手指或其它传导目标与触摸垫接触时，禁止改变扫描频率的电路。禁止改变扫描频率可以在手指或其它传导目标与触摸垫脱离接触之后执行一段时间，该时间段足以完成一组手势中的任何一个。附图说明图1示出了电容触摸垫位置传感系统的整体方框图，其中可以使用本专利技术的噪声抑制特性。图2a是本专利技术较佳实施例的电容目标位置传感器转换器的顶视图，示出了包括一个顶部传导线迹层和与底部线迹层相连的传导垫的目标位置传感器表面。图2b是图2a的目标位置传感器转换器的底视图，示出了底部传导线迹层。图2c是图2a和2b的目标位置传感器转换器的复合视图，同时示出了顶部和底部传导线迹层。图2d是图2a-2c的目标位置传感器转换器的截面图。图3示出了传感器译码电子装置的方框图，它可以与根据本专利技术的较佳实施例的传感器转换器一起使用。图4a示出了可以用于本专利技术中的一个电荷积分器电路的简化示意图。图4b是图4a的电荷积分电路的示意图。图5是图4a和4b的电荷积分电路运行的时序图。图6是用于本专利技术中的示意滤波器和采样/保持电路的示意图。图7是用于本专利技术中的A/D转换器的较佳结构的详细方框图。图8是可以用于本专利技术中的一个示意算术单元的方框图。图9是可以与图8的算术单元一起使用的校准单元的方框图。图10是在本专利技术中有用的偏压产生电路的示意方框图。图11a示出了与图1相同的一个触摸垫，具有贴近放置的一根手指。图11b示出了图11a的等效电路，这里假定手指靠近触摸垫，并且手指与触摸垫共享同一地电位。图12示出了当手指电压相对触摸垫地电势变化时的等效电路，示意由本专利技术解决的问题。图13的一组波形示出了电容触摸垫系统对手指噪声敏感性的另一方面。图14的流程图示出了根据本专利技术的频率选择过程。图15的示意图示出了根据本专利技术使用电容器移动电容触摸垫感应系统的扫描频率。图16是实现本专利技术的电路的方框图。本申请是于1994年9月2日申请的共同未决申请08/300387的部分连续申请，后者是于1993年8月31日申请的共同未决申请08/115743(现在是美国专利5374787)的部分连续申请，后一申请又是于1992年6月8日申请的共同未决申请07/895934的部分连续申请。本专利技术继续在母申请中公开的方案，并提供先前所没有的更独特的特征。这些改进提供了更便利的集成手段、增大的灵敏度、较大的噪声抑制、增大的数据获取速度和降低的功耗。本专利技术允许连续的自校准来减去环境变化的影响，并允许从传感平面上的边缘移动的增强的光标控制。本领域的技术人员会认识到，本专利技术的下述描述只是示例性的，不作任何限定。本领域的技术人员很容易想到本专利技术的其它实施例。本专利技术汇集了一些独特的特征，使得以前不可能的新应用成为可能。由于本专利技术的目标位置传感器具有很低的功率要求，因此用在电池操作或诸如膝上或便携式计算机之类的低功率应用中是很有效的。本专利技术花费也很低，没有移动部件(因此实际上不需要维修)，并且在传感器中使用现有的印刷电路板线迹。本专利技术的感应技术可以被集成到计算机母板中，以便进一步降低它在计算机应用中的花费。与此类似，在其它应用中，传感器可以是已经存在的电路板的一部分。由于体积小，本专利技术的传感器技术在体积是很重要的考虑因素的情况下的膝上或便携式应用中是很有用的。本专利技术的传感器技术需要仅仅用于一个单一传感器接口芯片的电路板空间加上感应印刷电路板所需要的区域，所述芯片可以直接与微处理器接口。首先参考图1，它示出了本专利技术的电容位置传感系统6的简化方框图。电容位置传感系统6可以准确地确定手指8或其它传导目标贴近或接触传感平面10的位置。沿第一方向(即“X”)延伸的许多传导线的电容由X输入处理电路12检测，沿第二方向(即“Y”)延伸的许多传导线的电容由Y输入处理电路14检测。检测的电容值在X输入处理电路12和Y输入处理电路14中被数字化。X输入处理电路12和Y输入处理电路14的输出被提供给算术单元16，它采用该数字信息得到表示手指8或其它传导目标相对于传感平面10的位置和压力的数字信息。算术单元16的X、Y和Z输出被提供给移动单元18，后者为主机提供光标移动方向信号。本领域的技术人员会认识到，这里所述的主机可以表示独立的计算机(如IBM或兼容PC，或由苹果计算机公司生产的计算机)、手持式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制电容触摸传感器中的噪声的方法，该传感器通过以多个扫描频率中的一个频率扫描与触摸垫相关的若干输入来运行，所述方法包括以下步骤：在所述多个扫描频率的每一个频率下测量噪声电平；将电容触摸传感器的扫描频率设置为所述多个扫描频率中具有 最低噪声电平的一个。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：JO普里查德，TP阿伦，DW吉利斯彼，LP李若伊，
申请(专利权)人：辛纳普蒂克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]