本发明专利技术涉及用于提高触摸屏控制器的动态范围的方法和装置。提供一种触摸屏系统，用于增加该系统的动态范围，该系统包括耦合到偏移取消元件和电容测量元件的触摸屏。偏移取消元件被配置成动态改变电容，使得它抵消触摸屏传感器的寄生电容和传感器电容，由此仅留下将由测量元件测量的触摸事件电容。偏移取消元件能够适应各传感器的初始非所需电容以及动态适应非所需电容由于环境引起的改变。在一些实施例中，偏移取消元件是由控制器控制用于抵消非所需电容的电容数模转换器。结果，触摸屏系统能够利用小积分电容器，由此降低系统的成本并且提高系统的动态范围。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及触摸屏系统领域。更具体而言，本专利技术涉及使用偏移取消元件以抵消寄生电容和传感器电容并且提高电容式触摸屏控制器的动态范围这一领域。
技术介绍
触摸屏系统是允许用户通过触摸显示屏或者触摸板来控制一个或者更多个设备的接口系统。这些系统感测用户何时比如用单次触摸、多次触摸、挤压、擦碰和其它类型的触摸来触摸屏幕。触摸屏系统确定并解释这些各种触摸的位置和类型，从而它们可以准确地响应于触摸所代表的用户命令和输入。有感测这些各种触摸的许多不同方法(包括电容感测(自感测和互感测)、电阻感测、声/光波感测和振动感测)。两类电容式感测系统实质上通过使用一个或者更多个如下传感器来工作，这些传感器耦合到适于保持电荷的电容材料层。当用户触摸屏幕时，它改变在接触点存储于电容材料上的电荷量。电荷的这一改变将对应于系统中的传感器测量的电容的改变。当有多个传感器时，它们可以用来确定触摸的位置。电容式系统的一个缺点在于，传感器测量的电容将不仅包括用户触摸屏幕所引起的电容，而且还包括各传感器的传感器电容以及其它寄生电容。另外，这一传感器和寄生电容可以随着传感器和随着触摸屏面板而改变。结果，虽然示例触摸事件仅向传感器添加1 皮法拉的电容，但是用来测量电容的电荷传送机制/积分器必须能够处理数量大得多的如下电容，该电容代表传感器电容和寄生电容加上触摸电容。先前已经通过选择如下积分电容器来解决该问题，该积分电容器大到足以不因从传感器接收的总电容/电荷而饱和。然而使用大积分电容器不合期望地增加部件的成本和尺寸以及降低测量系统的增益和分辨率。现有电容式系统的另一缺点在于，即使选择足够大的积分电容器以补偿因传感器电容和寄生电容而添加的初始电容，这些电容仍然可能随着环境变化而改变。例如随着湿度增加，空气中添加的湿气通常增加这些非所需电容，这可能引起先前足够大的积分上限 (integration cap)不再能够处理由于环境改变而增加的测量电容。在这样的情况下，测量系统将不再能够辨别传感器何时被触摸，并且触摸屏系统在环境变得不那么潮湿之前将变得不可操作。
技术实现思路
一种用于增加触摸屏系统的动态范围的方法和装置的实施例包括耦合到偏移取消元件和测量元件的触摸屏。偏移取消元件被配置成动态地改变电容，使得它抵消触摸屏的传感器的寄生电容和传感器电容，由此仅留下将由测量元件测量的触摸事件电容。偏移取消元件能够适应各传感器的初始非所需电容以及动态适应由于环境引起的非所需电容的改变。在一些实施例中，偏移取消元件是由控制器控制用于抵消非所需电容的电容数模转换器。结果，触摸屏系统能够利用小积分电容器，由此降低系统的成本、减小系统尺寸并且提高系统的动态范围。本专利技术的第一方面涉及一种电容到电压转换器，该转换器用于与具有一个或者更多个电容传感器的电容式触摸屏一起使用。该转换器包括电容偏移取消元件，用于减轻寄生电容对由一个或者更多个电容传感器产生的信号的影响；以及模数转换器，耦合到偏移取消元件，用于将信号转换成数字信号。该转换器还包括控制器，耦合到偏移取消元件，用于基于数字信号动态调节偏移取消元件对寄生电容的影响的减轻程度。在一些实施例中， 电容偏移取消元件是电容数模转换器。该转换器还包括耦合于偏移取消元件与模数转换器之间的测量元件。在一些实施例中，测量元件包括电容小于20皮法拉的积分电容器。在一些实施例中，偏移取消元件的偏移值初始地设置成零，从而未减轻寄生电容的影响。在一些实施例中，控制器从初始零值递增偏移值直至数字信号达到预定值。在一些实施例中，偏移取消元件的偏移值初始地设置成最大值，从而减轻寄生电容的基本上所有的影响。在一些实施例中，控制器从初始最大值递减偏移值直至数字信号达到预定值。在一些实施例中，控制器对数字信号的值求平均以确定基线值。在一些实施例中，如果基线达到阈值，则控制器按照增量值调节偏移取消元件的偏移值，使得基线从阈值移开。在一些实施例中，阈值是上阈值，并且偏移值按照增量值增加，从而基线降至上阈值以下。在一些实施例中，阈值是下阈值，并且偏移值按照增量值减少，从而基线升至下阈值以上。在一些实施例中，当计算基线值时，控制器忽略在触摸事件使数字信号的值骤然增加和/或下降的持续时间少于预定触摸时段时的数字信号的值。在一些实施例中，控制器按照增量值调节数字信号的值。本专利技术的另一方面涉及一种触摸屏系统。该触摸屏系统包括电容式触摸屏，该触摸屏具有一个或者更多个电容传感器；以及电容到电压转换器，包括电容偏移取消元件，用于减轻寄生电容对一个或者更多个电容传感器产生的信号的影响；以及模数转换器， 耦合到偏移取消元件用于将信号转换成数字信号。该系统还包括控制器，耦合到偏移取消元件用于基于数字信号动态调节偏移取消元件对寄生电容的影响的减轻程度。在一些实施例中，电容偏移取消元件是电容数模转换器。该系统还包括耦合于偏移取消元件与模数转换器之间的测量元件，其中测量元件包括电容小于20皮法拉的积分电容器。在一些实施例中，偏移取消元件的偏移值初始地设置成零，从而未减轻寄生电容的影响。在一些实施例中，控制器从初始零值递增偏移值直至数字信号达到预定值。在一些实施例中，偏移取消元件的偏移值初始地设置成最大值，从而减轻寄生电容的所有影响。在一些实施例中，控制器从初始最大值递减偏移值直至数字信号达到预定值。在一些实施例中，控制器对数字信号的值求平均以确定基线值。在一些实施例中，如果基线达到阈值，则控制器按照增量值调节偏移取消元件的偏移值，使得基线从阈值移开。在一些实施例中，阈值是上阈值，并且偏移值按照增量值增加，从而基线降至上阈值以下。在一些实施例中，阈值是下阈值，并且偏移值按照增量值减少，从而基线升至下阈值以上。在一些实施例中，当计算基线值时，控制器忽略在触摸事件使数字信号的值骤然增加和/或下降的持续时间少于预定触摸时段时的数字信号的值。在一些实施例中，控制器按照增量值调节数字信号的值。本专利技术的又一方面涉及一种提高电容到电压转换器的动态范围的方法，该转换器用于与具有一个或者更多个电容传感器的触摸屏一起使用。该方法包括用控制器确定在一定时段内的平均数字输出，其中平均数字输出与转换器的传感器关联；并且调节转换器的偏移取消元件产生的偏移值直至转换器的数字输出等于预定基线值。在一些实施例中， 电容偏移取消元件是电容数模转换器。在一些实施例中，该方法还包括初始地设置偏移值为零。在一些实施例中，该方法还包括从初始零值递增偏移值直至数字输出等于预定基线值。备选地，该方法还包括初始地设置偏移值为最大值。备选地，该方法还包括从初始最大值递减偏移值直至数字输出等于预定基线值。在一些实施例中，定期地、响应于用户命令和 /或在触摸屏启动时进行调节。该方法还包括用第二测量元件确定在一定时段内的第二平均数字输出，其中第二平均数字输出与转换器的第二传感器关联；调节转换器的第二偏移取消元件产生的第二偏移值直至转换器的第二数字输出等于第二预定基线值；并且获得在按照第一偏移值调节的第一数字输出与按照第二偏移值调节的第二数字输出之间的差分测量。在一些实施例中，偏移取消元件充分准确，从而该调节对于用户为透明。本专利技术的另一方面涉及一种提高电容到电压转换器的动态范围的方法，该转换器用于与具有一个或者更多个电容传感器的触摸屏一起使本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电容到电压转换器，用于与具有一个或者更多个电容传感器的电容式触摸屏一起使用，所述转换器包括：ａ．电容偏移取消元件，耦合用于减轻寄生电容对所述电容传感器中的一个或者更多个电容传感器产生的信号的影响；以及ｂ．模数转换器，耦合到所述偏移取消元件，用于将所述信号转换成数字信号。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·R·乔哈拉帕尔卡，P·钱，
申请(专利权)人：马克西姆综合产品公司，
类型：发明
国别省市：US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。