具有流水线化的电容感测的电路、装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及具有流水线化的电容感测的电路、装置和方法。电容感测电路、系统和方法可以包括采样保持(S/H)电路，该采样保持电路可以保存针对一个电容感测器集的模拟值，并将这样的模拟值顺序地转换成数字值，同时生成针对另一电容感测器集的模拟值。

【技术实现步骤摘要】

本公开总地涉及电容感测电路，并且更具体地涉及可以使针对电容感测器组的感测操作流水线化的电容感测电路。
技术介绍
参照图17A，示出了电容感测系统1700。电容感测系统1700包括电容元件1702-1至1702-n、感测通道1704-1至1704_n、多路复用器(MUX) 1706以及模数转换器(ADC) 1708。电容元件(1702-1至1702-n)由发射电极(Tx)和接收电极(Rxl至Rxn)之间的互电容形成。这种电容可以响应于物体触摸或者靠近含电极的表面而变化。感测通道(1704-1至1704-n)每个都包括低噪声放大器(LNA)(—个示出为1708)、混频器(一个示出为1710)和积分器(一个示出为1712)。每个感测通道(1704-1至1704-n)生成与所感测的电容对应的电压。MUX 1706将每个感测通道(1704-1至1704_n)的输出顺序连接到ADC 1708。ADC 1708将来自积分器(例如1710)的模拟输出转换成数字输出值DOUT。参照图17B，在定时图中示出了系统1700的电容感测操作。波形CHs示出了系统中的感测通道的操作。波形ADC示出了 ADC 1708的操作。在大约时刻t0，对应于Rx电极，可以生成信号。在大约时刻tl，一旦对于感测通道(1704-1至1704-n)获取模拟值过去了足够的时间，则MUX 1706开始将每个通道顺序连接到ADC 1708。来自通道CHl (1704-0)的模拟值是由ADC 1708转换的第一值。一个接一个地，将每个通道连接到ADC 1708，并且将感测通道生成的模拟值转换成数字值。在时刻t2，MUX 1706可以将下一通道切换到ADC 1708，该ADC1708可以针对该行的下一通道(在本情况中为通道CH2)生成数字值。这可以继续直到感测了行I的所有通道。在大约时刻t3，对应于下一行(行II)的Rx电极，可以生成信号。可以以相同方式继续针对该下一行的感测。如从上面理解的，在所示方法中，针对一行(即行II)生成信号直到在ADC 1708已完成针对前一行(即行I)转换值才开始。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，提供了一种电容感测电路，其包括多个采样保持(S/H)电路，每个都被配置为对与对应的感测通道感测的电容对应的模拟值进行采样和存储；以及多路复用器(MUX)电路，具有耦合到每个S/Η电路的不同输入以及耦合到模数转换器(ADC)的输出。在本专利技术的另一方面中，提供了一种方法，包括从第一电容感测器生成第一模拟信号；对第一模拟信号进行采样；以及将所述第一模拟信号顺序地转换成数字值，同时从第二电容感测器生成第二模拟信号。在本专利技术的又一方面中，提供了一种电容感测系统，包括多个感测通道，每个都被配置为响应于电容感测信号来生成模拟电压；采样保持(S/Η)电路，与每个感测通道对应；选择电路，被配置为将所述S/Η电路顺序地耦合到同一模数转换器(ADC);以及控制器电路，将从所述ADC输出的数字值与至少一个阈值相比较。·附图说明图I是根据一个实施例的电容感测电路的方框示意图。图2是示出根据一个实施例的如图I那样电路的操作的定时图。图3是示出根据另一实施例的电容感测电路的操作的定时图。图4是根据又一实施例的电容感测电路的方框示意图。图5是示出根据一个实施例的如图4那样电路的操作的定时图。图6A至图6D是示出根据实施例的采样保持电路和操作模式的一系列方框示意图。图7是根据一个实施例的电容感测装置的方框示意图。图8是示出根据一个实施例的如图7那样装置的操作的流程图。图9是根据一个实施例的电容感测系统的方框示意图。图10是根据另一实施例的电容感测系统的方框示意图。图IlA至图IlC示出了在实施例中可以包括的电容感测阵列。图12A至图12C是示出了根据一些实施例的触摸屏控制的系统的示图。图13是根据一个实施例的电容感测方法的流程图。图14是根据一个实施例的互电容感测方法的流程图。图15是根据另一实施例的电容感测方法的流程图。图16是根据又一实施例的电容感测方法的流程图。图17A和图17B是电容感测系统的方框示意图和定时图。具体实施例方式现在将参照多个附图详细描述各种实施例。这些实施例示出用于感测多个元件的电容的电路、系统和方法，其中对一元件集的值进行采样并且保持以用于转换成数字值，同时针对下一组感测元件生成感测信号。以此方式，不同元件组的电容感测可以被“流水线化”。参照图1，在方框图中示出根据第一实施例的电容感测电路并由总体参考符号100标示。电路100可以包括多个感测通道102-1至102-n、采样保持(S/Η)电路104-1至104-n、多路复用器(MUX)电路106以及模数转换器(ADC) 108。在一个实施例中，采样保持(S/Η)电路104-1至104-n的数目可以与感测通道102-1至102_n的数目相同。电路100可以输出与针对一组电容感测器(示出为110)所感测的电容对应的一系列数字值(DOUT)。在所示出的特定实施例中，电路100可以以分隔的时间连接到不同的电容感测器组(例如GRP I 109-0，GRP II 109-1)。尽管示出了两个电容感测器组(109-0/1)，但应理解，实施例可以贯穿很多组电容感测器来循环。每个感测通道102-1至102-n可以生成针对对应的电容感测器(例如110)的感测值。在一些实施例中，每个感测通道(102-1至102-n)可以放大在对应的感测器(例如110)上生成的信号。更具体而言，每个感测通道(102-1至102-n)可以放大经由互电容耦合驱动在电容感测器上的信号。然而，在其它实施例中，电容感测器可以在没有驱动信号的 情况下测量电容(例如，每个通道可以感测电容感测器的自电容)。每个S/Η电路(104-1至104_n)可以对从对应的感测通道(102_1至102_n)输出的模拟值进行采样，并存储这样的值以用于由ADC108进行转换。注意到，一旦值保持在S/H电路(104-1至104-n)内，则对应的感测通道(102-1至102_n)可以开始感测新的电容值。在特定实施例中，S/Η电路(104-1至104-n)可以基本上同时地对来自对应的感测通道(102-1至102-n)的值进行采样。这样的能力可以使得在将先前采样的值转换成数字值的同时感测下一组电容值。在一些实施例中，每个S/Η电路(104-1至104_n)可以具有等待模式，该等待模式不同于采样模式或保持模式。在采样模式中，S/Η电路(104-1至104-n)可以从对应的感测通道(102-1至102-n)接收感测值(例如电压)。在保持模式中，S/Η电路(104-1至104-n)可以保持该感测值以用于由ADC 108进行转换。相比之下，在等待模式中，S/Η电路(104-1至104-n)可以保持感测值，将其与ADC 180和对应的感测通道(102-1至102_n) 二者隔离。在一些实施例中，每个S/Η电路(104-1至104-n)可以包括有源电路元件，该有源电路元件可以基于操作模式(例如采样、等待、保持)在不同功耗配置之间进行切换。在一个实施例中，每个S/Η电路(104-1至104-n)内的有源电路元件在采样和等待模式中可以处于低功耗状态/无功耗状态，其中这种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.02.25 US 61/446,944;2012.02.23 US 13/403,8851.一种电容感测电路,包括 多个采样保持(S/Η)电路，每个都被配置为对与对应的感测通道感测的电容对应的模拟值进行采样和存储；以及 多路复用器(MUX)电路，具有耦合到每个S/Η电路的不同输入以及耦合到模数转换器(ADC)的输出。2.根据权利要求I所述的电容感测电路，其中 每个S/Η电路包括 采样放大器，以及 采样电容器，具有耦合到所述采样放大器的输入的第一端子。3.根据权利要求2所述的电容感测电路，其中 每个S/Η电路进一步包括 输入切换元件，将S/Η输入耦合到所述采样电容器的第二端子，以及 反馈切换元件，耦合在所述放大器的输入和输出之间。4.根据权利要求2所述的电容感测电路，其中 每个S/Η电路进一步包括 保持切换元件，耦合在所述采样电容器的第一端子与参考节点之间，以及 放电切换元件，耦合在所述采样电容器的第二端子与所述参考节点之间。5.根据权利要求I所述的电容感测电路，其中 每个感测通道包括信号放大器，所述信号放大器被配置为对利用电容感测器生成的信号进行放大。6.根据权利要求I所述的电容感测电路，其中 每个感测通道包括混频器电路，所述混频器电路将周期性参考信号与所述感测通道对应的电容输入信号进行混频。7.根据权利要求I所述的电容感测电路，其中 每个感测通道包括积分器电路，所述积分器电路被配置为对响应于感测电容而生成的周期性信号进行积分，以在耦合到对应的S/Η电路的积分器输出上生成模拟电压。8.根据权利要求7所述的电容感测电路，其中 每个感测通道进一步包括混频器电路，所述混频器电路具有第一混频器输入、第二混频器输入和混频器输出，所述第一混频器输入耦合为接收周期性感测信号，所述第二混频器输入耦合为接收周期性参考信号，所述混频器输出耦合到对应的积分器电路。9.根据权利要求I所述的电容感测电路，进一步包括 数字控制器，包括至少一个处理器，所述至少一个处理器耦合为接收从所述ADC输出的数字感测电容值。10.根据权利要求9所述的电容感测电路，进一步包括 电容感测阵列，耦合到所述感测通道；并且 所述处理器包括指令存储器，所述指令存储器配置所述处理器以响应于数字感测电容值确定所述感测阵列中的触摸发生。11.一种方法，包括 从第一电容感测器生成第一模拟信号；对第一模拟信号进行采样；以及 将所述第一模拟信号顺序地转换成数字值，同时从第二电容感测器生成第二模拟信号。12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括 对所述第一模拟信号基本上同时地进行采样； 对所述第二模拟信号基本上同时地进行采样；以及 将所述第二模拟信号顺序地转换成数字值，同时从第三电容感测器生成第三模拟信 号。13.根据权利要求11所述的方法，其中 对第一模拟信号进行采样包括将采样电容器的第一端子耦合为接收所述第一模拟信号而将所述采样电容器的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·E·厄多甘，沈国忠，S·T·穆哈默德，J·C·X·勒，
申请(专利权)人：马克西姆综合产品公司，
类型：发明
国别省市：