[發(fā)明專利]混合信號(hào)積分器結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210118734.0
• 申請(qǐng)日: 2012-02-27
• 公開（公告）號(hào): CN102882505A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: O·E·厄爾多甘;沈國(guó)重;R·阿南撒拉曼;A·塔帕里阿;B·賈維德;S·T·穆哈默德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬克西姆綜合產(chǎn)品公司
• 主分類號(hào): H03K19/00
• 分類號(hào): H03K19/00;H03H11/02;G06F3/044;G01R27/26
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 鄔少俊;王英

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求由相同的發(fā)明人于2011年2月25號(hào)提交的、主題為“Mutual?Capacitance?Touch-Screen?Controller?IIC?Interface”、序列號(hào)為61/446,944的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)通過(guò)引用并入序列號(hào)為61/446,944的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于將測(cè)量的電容轉(zhuǎn)換為電壓的模擬前端電路。更具體而言，本發(fā)明涉及具有用于通過(guò)激勵(lì)信號(hào)解調(diào)測(cè)量的電容的混合信號(hào)相關(guān)器或混合信號(hào)積分器的模擬前端電路。

背景技術(shù)

許多電子設(shè)備包含觸摸屏式的顯示器。觸摸屏是檢測(cè)在顯示區(qū)域內(nèi)的觸摸的存在、位置以及壓力的顯示器，該觸摸通常由手指、手、手寫筆或其他定點(diǎn)設(shè)備引起。觸摸屏使用戶能夠不需要任何中間設(shè)備而直接與顯示面板交互，而不是利用鼠標(biāo)或觸摸板的間接交互。觸摸屏可以在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)或作為訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的終端而實(shí)現(xiàn)。觸摸屏通常在銷售點(diǎn)系統(tǒng)、自動(dòng)取款機(jī)(ATM)、移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、便攜式游戲機(jī)、衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備以及信息產(chǎn)品中使用。

存在許多類型的觸摸屏技術(shù)。電阻式觸摸屏面板由若干層組成，這些層包括由薄空間分開的兩個(gè)薄金屬導(dǎo)電層和電阻層。當(dāng)某一物體觸摸觸摸屏面板時(shí)，層在某一點(diǎn)連接。作為對(duì)物體接觸的響應(yīng)，面板與具有連接輸出的兩個(gè)分壓器類似地在電學(xué)上發(fā)生作用。這引起電流改變，該電流改變被記錄為觸摸事件并且發(fā)送到控制器進(jìn)行處理。

電容式觸摸屏面板由跨傳感器傳導(dǎo)連續(xù)電流的材料涂覆、部分涂覆或者構(gòu)圖。傳感器在水平軸和豎直軸兩者上均表現(xiàn)存儲(chǔ)電子的精確受控場(chǎng)以實(shí)現(xiàn)電容。人體是導(dǎo)電的，因此會(huì)影響存儲(chǔ)在電容中的電場(chǎng)。當(dāng)另一電容場(chǎng)(如手指)更改傳感器的參考電容時(shí)，位于面板各拐角的電子電路測(cè)量參考電容的所得失真。向控制器發(fā)送與觸摸事件有關(guān)的測(cè)量信息以進(jìn)行數(shù)學(xué)處理?？梢杂寐闶种富蛘哂寐闶殖钟械膫鲗?dǎo)設(shè)備觸摸電容傳感器。電容傳感器也基于鄰近性工作，而無(wú)需直接被觸摸以觸發(fā)。在大多數(shù)情況下，不出現(xiàn)與傳導(dǎo)金屬表面的直接接觸，并且由絕緣玻璃或者塑料層將傳導(dǎo)傳感器與用戶的身體隔離。經(jīng)?？梢酝ㄟ^(guò)靠近表面快速揮動(dòng)手部的手掌而無(wú)需觸摸來(lái)觸發(fā)具有意于讓手指觸摸的電容按鈕的設(shè)備。

圖1示出了示例性的電容式觸摸屏面板中使用的傳統(tǒng)電容式觸摸傳感器。這種傳感器通常使用形成在層中的諸如ITO(銦錫氧化物)導(dǎo)體之類的透明導(dǎo)體形成。在圖1的示例性結(jié)構(gòu)中，底部的導(dǎo)體形成也稱為驅(qū)動(dòng)線的驅(qū)動(dòng)電極X0、X1、X2、X3，頂部的導(dǎo)體形成也稱為感應(yīng)線的感應(yīng)電極Y0、Y1、Y2、Y3。驅(qū)動(dòng)線和感應(yīng)線的每個(gè)交叉點(diǎn)形成具有測(cè)量的電容Cm的電容器。目標(biāo)是確定電容式觸摸傳感器上的觸摸位置的估計(jì)。當(dāng)手指或其他物體接地到或放置到或接近傳感器的交叉點(diǎn)時(shí)，在交叉點(diǎn)的測(cè)量電容Cm發(fā)生改變。測(cè)量電容Cm是在交叉點(diǎn)處感應(yīng)線和驅(qū)動(dòng)線之間的電容。當(dāng)在交叉點(diǎn)發(fā)生了觸摸事件時(shí)，感應(yīng)線和驅(qū)動(dòng)線之間的一部分場(chǎng)線被轉(zhuǎn)向到感應(yīng)線和手指之間。這樣，測(cè)量的電容Cm在觸摸事件期間減小。

模擬前端電路(AFE)對(duì)模擬信號(hào)執(zhí)行信號(hào)處理，并且通常執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。模擬前端電路可以用在多種應(yīng)用中，包括測(cè)量電容并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓。圖2A和圖2B示出了用于測(cè)量外部電容器的電容并將測(cè)量的電容轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電壓的傳統(tǒng)模擬前端電路的簡(jiǎn)化示意方框圖。在一個(gè)示例性應(yīng)用中，外部電容是存儲(chǔ)在圖1的電容器Cm中的電荷。圖2A示出了處于第一相位的電路，圖2B示出了處于第二相位的電路。在相位1期間，要測(cè)量的電荷被聚集在電容器Cm上。在相位2期間，存儲(chǔ)在電容器Cm上的電荷被轉(zhuǎn)移到電容器Cf，并且輸出相應(yīng)的電壓Vout。

參考圖2A，電路包括電容器Cm、運(yùn)算放大器2、開關(guān)4、反饋電容器Cf和開關(guān)6。放大器2的負(fù)輸入端的電壓，并且因此在電容器Cm的第一端處的電壓，是虛擬地Vvg。在相位1期間，開關(guān)4連接到參考電壓Vref，并且開關(guān)6閉合。閉合開關(guān)6使電容器Cf能夠完全放電到一個(gè)已知的零狀態(tài)。電容器Cm間的電荷是Vvg-Vref乘以電容Cm。