用于电容感测装置的噪声滤波装置、系统和方法制造方法及图纸

一种电容感测系统可对存在于接近感测物件(即，手指)的电极的子集中的噪声进行滤波。一种电容感测系统可包含：感测网络，其包括用于产生感测值的多个电极；噪声收听电路，其经配置以检测多个所述电极上的噪声；以及滤波电路，其在所检测的噪声值高于一个电平时启用对局部化噪声事件的滤波，且在所检测的噪声值低于所述一个电平时停用对局部化噪声事件的所述滤波。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案本申请案主张2011年2月2日申请的第61/440,327号美国临时专利申请案的权益，所述临时专利申请案的内容以引用的方式并入本文中。
本专利技术大体涉及电容感测系统，且更特定来说涉及此类系统中的噪声滤波。
技术介绍
电容感测系统可感测电极上产生的反应电容变化的电信号。此类电容变化可指示触摸事件(及，物件接近特定电极)。电感测信号可由于噪声的存在而降级。电容感测系统中的噪声可概念化为包含“内部”噪声和“外部噪声”。内部噪声可为可同时影响整个系统的噪声。因此，内部噪声可同时出现在所有电极上。即，内部噪声可为相对于系统的传感器(例如，电极)的“共”模型噪声。内部噪声的源可包含(但不限于)：传感器电源噪声(存在于提供到电容感测电路的电源上的噪声)，和传感器功率产生噪声(从例如电荷泵等功率产生电路产生的噪声，所述功率产生电路从较低量值电压产生较高量值电压)。在触摸屏装置(即，具有以电容感测网络覆盖的显示器的装置)中，显示器可产生内部噪声。仅作为几个实例，显示器噪声源可包含(但不限于)：LCDVCOM噪声(来自液晶显示器的噪声，所述液晶显示器驱动不同值之间的片段共同电压)、LCD VCOM耦合噪声(由于调制可经由VCOM节点耦合的LCD装置中的薄膜晶体管层而产生的噪声)，以及显示器电源噪声(比如传感器功率产生噪声，但针对显示器的所供应功率)。共模型噪声可通过共模型滤波器来解决，所述共模型滤波器滤除感测阶段中所有电极所共同的噪声。外部噪声(不同于内部噪声)可由于所感测物件(例如，手指或指示笔)所耦合的电荷而引起，且因此可在触摸区域本地。因此，外部噪声通常不是感测阶段中所有电极所共同的，而仅是接近触摸事件的电极的子集所共同的。外部噪声的源可包含充电器噪声。充电器噪声可由于充电器装置(例如，插入到AC干线中的电池充电器，或插入到汽车电源中的充电器)而产生。通过AC干线操作的充电器通常可包含“回扫(flyback)”变换，其可产生相对于“真实”接地(地面接地)的不稳定装置接地。因此，如果处于地面接地的用户在装置连接到充电器的同时触摸装置的电容感测表面，那么归因于变化的装置接地，触摸可在触摸位置注入电荷，从而产生局部化噪声事件。外部噪声的其它源可由于可耦合到人体的各种其它电场而引起，所述电场包含(但不限于)AC干线(例如，50/60Hz线电压)、荧光照明、刷式马达、弧焊和手机或其它射频(RF)噪声源。来自这些装置的场可耦合到人体，所述人体可接着在触摸事件中耦合到电容感测表面。图21是展示常规互电容感测装置中的充电器噪声的模型的示意图。电荷源VTX可为在TX电极上产生的发射信号，Rp1可为TX电极的电阻，Cp1可为TX电极与装置接地(其可为充电器接地CGND)之间的(自)电容，Cm可为TX电极与接收(RX)电极之间的互电容，Cp2可为RX电极的自电容，Rp2可为RX电极的电阻。Rx可表示电容感测电路的阻抗。Cf可为感测物件2100(例如，手指)之间的电容。电压源VCh_Noise可表示由于CGND与地面接地(EGND)之间的差异而产生的噪声。电压源VCh_Noise可通过等效电容Ceq连接到装置接地。如图21所示，可响应于源VTX而产生感测电流(Isense)，所述源VTX可响应于Cm的变化而变化。然而，同时可归因于充电器的操作而由于触摸事件产生噪声电流(Inoise)。噪声电流(Inoise)对于Isense信号可为加性和减性的，且可产生错误的感测事件(当无触摸发生时，指示触摸)和/或错误的非感测事件(未检测到触摸)。图22展示在经受外部噪声的常规系统中对应于非触摸和触摸事件的电容感测值(在此情况下为计数)。如图所示，虽然未触摸装置(NO TOUCH)，但噪声电平相对较小。然而，在装置被触摸(TOUCH)时，触摸位置处的噪声电平相对较高。虽然电容感测系统可包含共模型滤波，但此类滤波通常不能解决外部噪声的不利影响，因为此类噪声不存在于所有电极上，而是局限于接近感测事件的电极。附图说明图1是根据一实施例的电容感测操作的流程图；图2是根据另一实施例的电容感测操作的流程图；图3是根据一实施例的电容感测系统的示意框图；图4是根据一实施例具有充电器检测的电容感测系统的示意框图；图5是根据一实施例具有显示器警报的电容感测系统的示意框图；图6是根据另一实施例的电容感测系统的示意框图；图7是根据一实施例的噪声收听电路的示意图；图8A和8B是根据实施例的互电容感测网络的噪声收听配置的平面图；图9A和9B是展示根据一实施例的噪声收听操作的图；图10是根据一实施例的噪声收听操作的流程图；图11是根据一实施例的噪声收听扫描初始化操作的流程图；图12是根据一实施例的噪声收听恢复正常操作的流程图；图13是根据一实施例的噪声检测操作的流程图；图14是展示根据一实施例可改进警报条件的噪声检测操作的时序图；图15是根据一实施例的本地噪声滤波操作的流程图；图16A和16B是展示根据一实施例用于在滤波操作中进行按比例缩放的电极选择的平面图；图17A和17B是根据一实施例的自适应抖动滤波器(AJF)的流程图；图18A和18B是根据一实施例可包含在AJF中的加权函数的流程图；图19是展示根据一实施例的AJF操作的图；图20是可包含在实施例中的中值滤波器的流程图；图21是展示常规互电容感测装置中的充电器噪声的示意图；图22展示在常规系统中具有对应于非触摸和触摸事件的外部噪声的电容感测值。具体实施方式现将描述展示收听噪声并根据噪声电平改变所感测值的滤波的电容感测系统和方法的各种实施例。在特定实施例中，如果噪声电平低于某一阈值，从而指示不存在(或低电平的)外部噪声(即，噪声局限于触摸区域)，那么可对所感测值进行滤波以获得共模型噪声。然而，如果噪声电平高于阈值，那么可对所感测值进行滤波以解决外部噪声。在特定实施例中，对局部化噪声的滤波可包含中值滤波器。在下文的实施例中，相同项目由相同但具有对应于图号的前导数字的参考标号表示。图1展示根据一个实施例的电容感测系统操作100的流程图。系统操作100可包含收听操作102、非本地噪声处理路径104和本地噪声处理路径106。收听操作102可监视感测网络108中的噪声。感测网络108可包含用于感测感测区域中的电容的多个电极。在特定实施例中，感测网络10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.02 US 61/440,3271.一种电容感测系统，其特征在于，包括：
感测网络，其包括用于产生感测值的多个电极；
噪声收听电路，其经配置以检测多个所述电极上的噪声；以及
滤波电路，其在所检测的噪声值高于一个电平时启用对局部化噪声事件的
滤波，且在所检测的噪声值低于所述一个电平时停用对局部化噪声事件的所述
滤波。
2.如权利要求1所述的电容感测系统，其特征在于：
所述滤波电路包含中值滤波器，其在所检测的噪声值高于一个电平时启
用，且在所检测的噪声值低于所述一个电平时停用。
3.如权利要求1所述的电容感测系统，其特征在于，进一步包含：
互电容感测电路，其感测至少一个发射(TX)电极与个别接收(RX)电
极之间的互电容；且
所述噪声收听电路经配置以感测至少多个RX电极上的噪声。
4.如权利要求1所述的电容感测系统，其特征在于，进一步包含：
互电容感测电路，其感测至少一个发射(TX)电极与个别接收(RX)电
极之间的互电容；且
所述噪声收听电路经配置以同时感测TX电极和RX电极两者上的噪声。
5.如权利要求1所述的电容感测系统，其特征在于：：
互电容感测电路在所检测的噪声值低于一个电平时以第一感测时间感测
电容值，且在所检测的噪声值高于所述一个电平时以大于所述第一感测时间的
第二感测时间感测电容值。
6.如权利要求1所述的电容感测系统，其特征在于，进一步包含：
开关电路，其经配置以将至少一个装置连接耦合到发射信号且在感测模式
中循序地将多个装置连接耦合到所述电容感测电路，且经配置以在噪声收听模
式中同时将多个装置连接耦合到所述噪声收听电路。
7.如权利要求1所述的电容感测系统，其特征在于：
所述噪声收听电路和所述滤波电路包括处理器和存储在指令存储器中的

\t对应的第一指令。
8.如权利要求1所述的电容感测系统，其特征在于，进一步包含：
警报电路，其在所检测的噪声值高于对应于比所述第一电平大的噪声的第
二电平时产生警报条件。
9.如权利要求1所述的电容感测系统，其特征在于，进一步包含：
所述噪声收听电路检测到的所述噪声通过正感测的物件耦合到所述感测
网络。
10.如权利要求1所述的电容感测系统，其特征在于，进一步包含：
显示器；
所述感测网络覆盖所述显示器；且
所述噪声收听电路经配置以检测来自耦合到所述电容感测系统的充电装
置的噪声。

【专利技术属性】
技术研发人员：达伦·瓦利斯，维克特·奎曼，安德理·马哈瑞塔，尤里·鲍伊巧克，安东·寇诺瓦勒福，欧勒山德·卡尔宾，伊霍尔·缪基巧克，爱德华·葛里夫纳，汉斯·克莱，
申请(专利权)人：赛普拉斯半导体公司，
类型：
国别省市：