使用半周期的不连续积分的电容感测系统技术方案

一种用于降低外部噪声影响的电容感测系统可包括存储校准数据的存储设备以及耦合到存储设备的控制器，其中控制器配置成从包括多个电极的感测网络接收信号以探测接近所述多个电极的导电物体。控制器还可包括配置成在第一操作模式期间和第二操作模式期间监测所述多个电极的噪声侦听电路以及其配置成扫描所述多个电极以探测所述导电物体的感测控制电路，其中在以所述第一操作模式和所述第二操作模式操作时所述控制器使用相同的校准数据。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
使用半周期的不连续积分的电容感测系统相关申请本申请要求2012年7月17日提交的第61/672，698号美国临时申请的利益，该临时申请的内容特此通过引用被并入。
本公开涉及电容感测系统的领域，尤其是在这样的系统中的噪声滤波。
技术介绍
电容感测系统可感测在电极上产生的电信号，其反映电容的变化。电容的这样的变化可指示触摸事件(即，物体对特定电极的接近)。电感测信号可能由于噪声的存在而恶化。电容感测系统中的噪声可被概念化为包括“内部”噪声和“外部”噪声。内部噪声可以是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。也就是说，内部噪声可以是关于系统的传感器(例如，电极)的“共”模类型噪声。内部噪声的源可包括但不限于:传感器电源噪声(存在于被提供到电容感测电路的电源上的噪声)和传感器电力产生噪声(从电力产生电路例如充电泵产生的噪声，电力产生电路从较低幅度电压产生较高幅度电压)。在触摸屏设备(S卩，具有覆盖有电容感测网络的显示器的设备)中，显示器可产生内部噪声。这个共模类型噪声可由对在感测阶段中的所有电极所共有的噪声进行滤波的共模类型滤波器解决。与内部噪声不同，外部噪声可从由所感测的物体(例如，手指或触笔)耦合的电荷产生，且因此对触摸区域可以是局部的。因此，外部噪声一般不是对在感测阶段中的所有电极所共有的，而仅对接近触摸事件的电极的子集是共有的。外部噪声的源可包括例如充电器噪声或液晶显示器(LCD)噪声。充电器噪声可从充电器设备(例如，插入AC干线中的电池充电器或插入汽车电源中的电池充电器)产生。从AC干线操作的充电器可常常包括可相对于“真实”接地(地面接地)产生不稳定的设备接地的“回扫”变压器。因此，如果当设备连接到充电器时在地面接地处的用户触摸该设备的电容感测表面，由于变化的设备接地，触摸可在触摸位置处引入电荷，产生局部化噪声事件。LCD噪声也是外部噪声，但却是可归因于例如用在触摸屏显示器中的LCD面板的额外的共模噪声。外部噪声的其它源可从可耦合到人身体的各种其它电场产生，包括但不限于AC干线(例如，50/60HZ线电压)、荧光照明、刷式电机、弧焊和蜂窝电话或其它射频(RF)噪声源。来自这些设备的场可耦合到人身体，其可接着在触摸事件中耦合到电容感测表面。因此，在感测期间，感测电流可响应于感测事件而产生。然而同时，噪声电流可例如由于充电器的操作而产生。噪声电流可以对所感测的信号是相加和相减的，并可产生错误的感测事件(即，当没有触摸出现时指示触摸)和/或错误的非感测事件(即，触摸未被探测到)。虽然电容感测系统可包括共模类型滤波，但这样的滤波一般不处理外部噪声的不利影响，因为这样的噪声并不存在于所有电极上，而是更确切地被局部化到接近感测事件的电极。
技术实现思路
在电容感测系统中，噪声电流可以对所感测的信号是相加和相减的，并可产生错误的感测事件和/或错误的非感测事件。虽然电容感测系统可包括共模类型滤波，但这样的滤波一般不处理外部噪声的不利影响。处理处理外部噪声的电容感测系统可监测在第一操作频率处的感测网络的一个或多个电极上的信号，并探测在第一操作频率处的信号中的噪声。该系统可接着基于所述探测切换到第二操作频率，用于扫描电极以探测接近多个电极的导电物体。系统的抗扰性可被提高，因此提高电容感测系统的功能。本技术提供了一种电容感测系统，包括:存储设备，其存储校准数据；以及控制器，其耦合到所述存储设备，其中所述控制器配置成从包括多个电极的感测网络接收信号以探测接近所述多个电极的导电物体，其中所述控制器包括:噪声侦听电路，其配置成在第一操作模式期间和第二操作模式期间监测所述多个电极；以及感测控制电路，其配置成扫描所述多个电极以探测所述导电物体，其中在以所述第一操作模式和所述第二操作模式操作时所述控制器使用相同的校准数据。所述感测控制电路还可配置成:响应于所述噪声侦听电路在所述第一操作模式中探测到噪声水平来将所述控制器从所述第一操作模式切换到所述第二操作模式，其中为了探测所述多个电极上的噪声水平，所述噪声侦听电路配置成:比较所述噪声水平与第一操作阈值；以及如果所述噪声水平超过所述第一噪声阈值，则探测噪声。所述感测网络可在所述第一操作模式中在第一操作频率处操作，而在所述第二操作模式中在第二操作频率处操作，其中为了将所述控制器切换到所述第二操作模式，所述感测控制电路配置成选择由跳频算法限定的多个操作频率中的一个操作频率，其中所述第二操作频率是所述多个操作频率的具有最低噪声水平的所述一个操作频率。当扫描在所述第一操作频率和所述第二操作频率处的所述多个电极时，所述校准数据可限定在一半周期内使用的恒定积分时间。所述噪声侦听电路还可配置成在所述第一操作模式期间探测在所述多个电极上的高噪声水平；以及所述感测控制电路还可配置成当在所述第一操作模式期间减少扫描所述多个电极时的积分时间。为了探测在所述多个电极上的高噪声水平，所述噪声侦听电路可配置成:比较噪声水平与第二噪声阈值；以及如果所述噪声水平超过所述第二噪声阈值，则探测高噪声。所述感测控制电路还可配置成将所述积分时间降低到减小的积分时间，其中在所述减小的积分时间和积分间暂停的长度之间有指定的关系。本技术还提供了一种主机设备，包括:显示器；电容感测阵列，其与所述显示器相关地布置；触摸屏控制器，其耦合到所述电容感测阵列，其中所述触摸屏控制器包括:电容感测电路，其耦合到所述电容感测阵列；以及噪声侦听电路，其耦合到所述电容感测阵列，其中所述噪声侦听电路配置成探测在第一操作频率处的来自至少一个噪声源的在所述电容感测电路上的噪声，其中所述触摸屏控制器配置成响应于探测到所述噪声而切换到第二操作频率，其中当扫描在所述第一操作频率和所述第二操作频率处的所述电容感测阵列时，在一半周期内使用恒定积分时间。为了探测在所述电容感测阵列上的噪声，所述噪声侦听电路可配置成:比较噪声水平与第一噪声阈值；以及如果所述噪声水平超过所述第一噪声阈值，则探测噪声。为了切换到所述第二操作频率，所述控制器可配置成选择由跳频算法限定的多个操作频率中的一个操作频率，其中所述第二操作频率是所述多个操作频率中的具有最低噪声水平的所述一个操作频率。可在用于所述第一操作频率和所述第二操作频率两者的单组校准数据中限定了所述恒定积分时间。所述噪声侦听电路还可配置成探测在所述第一操作频率处的在所述电容感测电路上的高噪声水平；以及所述触摸屏控制器还可配置成减少扫描在所述第一操作频率处的所述电容感测阵列时的所述积分时间。所述触摸屏控制器还可配置成将所述积分时间降低到减小的积分时间，其中在所述减小的积分时间和积分间暂停的长度之间有指定的关系。【附图说明】作为例子而不是作为限制，在附图的图中示出了本公开。图1是示出根据实施方式的电容感测系统操作的流程图。图2是示出根据实施方式的电容感测系统的方框图。图3是示出根据一个实施方式的使用跳频的噪声抑制方法的流程图。图4是示出根据一个实施方式的使用半周期的不连续积分的方法的流程图。图5A是示出根据实施方式的使用恒定积分时间的电容感测系统的操作的时序图。图5B是示出根据实施方式的使用不连续积分(通过半周期缩短)的电容感测系统的频率响应特征的图示。图6是示出根据实施方式的使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容感测系统，包括：?存储设备，其存储校准数据；以及?控制器，其耦合到所述存储设备，其中所述控制器配置成从包括多个电极的感测网络接收信号以探测接近所述多个电极的导电物体，其中所述控制器包括：?噪声侦听电路，其配置成在第一操作模式期间和第二操作模式期间监测所述多个电极；以及?感测控制电路，其配置成扫描所述多个电极以探测所述导电物体，其中在以所述第一操作模式和所述第二操作模式操作时所述控制器使用相同的校准数据。

【技术特征摘要】
2012.07.17 US 61/672,698;2012.11.07 US 13/671,2461.一种电容感测系统,包括: 存储设备，其存储校准数据；以及 控制器，其耦合到所述存储设备，其中所述控制器配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧勒山德·卡尔宾，米尔顿·里贝罗，弗罗迪米尔·比戴，罗曼·欧吉扣，安德理·马哈瑞塔，伊戈尔·科莱奇，
申请(专利权)人：赛普拉斯半导体公司，
类型：实用新型
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