CN101599758B - 电容式按键装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种电容式按键装置，包括：一信号输入单元；一第一放大器；一第一切换单元；一第二放大器；一第二切换单元；一模拟至数字转换单元；一第三切换单元；一数据输出单元；一数据储存单元；以及一数字至模拟转换单元。如此，改善传统电容式按键分辨率不良的问题，并且可广泛应用于触控面板上，由于分辨率提高使得数字至模拟转换单元的空间可进一步减少，并同时达到降低设计与制造的成本的目的。

Description

电容式按键装置
技术领域
本发明关于一种电容式按键装置，尤其涉及一种使电容式按键提高分辨率的电容式按键装置。
背景技术
图1及图2分别为公知电容式按键装置的系统方块图以及电容式按键装置遭触碰时，信号的变化示意图。请同时参考图1及图2，通过信号发送装置1发送信号的发送流程中当手指触摸印刷电路板或是玻璃面板2时，其所吸收的传输电荷相当有限，而未被手指吸收的电荷有两路径传送出去，其一是直接耦合传至积分器与放大装置3，其二是辐射至空间中，而耦合至积分器与放大装置3的信号将形成该按键的永久基值，此基值与未被触摸时的耦合电位值比约80％～90％，换句话说当电容式触控装置遭触碰时与未触摸下的变化只有10％～20％，之后经数字至模拟转换单元后其有效使用的数据范围也只有其比特阶数的10％～20％。
由于公知电容式按键装置是利用发送信号经印刷电路板或是玻璃面板2所构成的等效电容，之后耦合电荷至积分器与放大装置3，再经模拟至数字转换单元4将信号转换成数字数据储存于数据储存单元5之后由数据输出单元6输出并判断。而当电容式按键被触摸后积分信号会被触摸的手指吸收其电荷能量，而使积分信号电位降低，此电荷吸收的程度约只有全积分电位的10％～20％，然而此信号在经模拟至数字转换单元4后所剩的80％～90％将永远不会有所变化，因此触控感应的分辨率也只有模拟至数字转换单元4的10％～20％，若要善用此模拟至数字转换单元4转换的分辨率则必须扣除80％～90％不变动的基值，只送触控变动量给模拟至数字转换单元4转换，以实现精确度的提升。
故由上述可知，公知电容式按键装置的缺点有：
1.按键分辨率不高。
2.硬件空间大与制造成本高。
3. 应用范围只限于一般控制按键并无法应用于面板控制。
因此，如何研发出一种电容式按键装置，其可改善传统电容式按键分辨率不良的问题，并且可广泛应用于触控面板上，由于分辨率提高使得数字至模拟转换单元的空间可进一步减少，并同时达到降低设计与制造的成本的目的，将是本发明所欲积极探讨之处。
发明内容
本发明提出一种电容式按键装置，其主要目的为改善传统电容式按键分辨率不良的问题。
本发明为一种电容式按键装置，包括：一信号输入单元，用来输入一电压信号；一第一放大器，其正输入端与该信号输入单元耦接，以接收该电压信号，其负输入端与一参考电压耦接，其中该第一放大器的正输入端与输出端之间设有一电阻且该放大器的负输入端串接一电容后接地，以形成一积分放大器；一第一切换单元，其输入端与该第一放大器的输出端耦接；一第二放大器，较佳地为差动放大器，其负输入端与该第一切换单元的一输出端耦接；一第二切换单元，其一输入端与该第一切换单元的另一输出端耦接，其另一输入端与该第二放大器的输出端耦接；一模拟至数字转换单元，其输入端与该第二切换单元的输出端耦接；一第三切换单元，其一输入端与该模拟至数字转换单元的输出端耦接；一数据输出单元，其与该第三切换单元的一输出端耦接；一数据储存单元，其输入端与该第三切换单元的另一输出端耦接；以及一数字至模拟转换单元，其输入端与该数据储存单元的输出端耦接，其输出端与该第二放大器的正输入端耦接。
借此，可改善传统电容式按键分辨率不良的问题，并且可广泛应用于触控面板上，由于分辨率提高使得数字至模拟转换单元的空间可进一步减少，并同时达到降低设计与制造的成本的目的。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为公知电容式按键装置的系统方块图；
图2为公知电容式按键装置遭触碰时，信号的变化示意图；
图3为本发明一种电容式按键装置较佳具体实施例的电路图；
图4为本发明一种电容式按键装置于数据储存模式时的信号走势图；
图5为本发明一种电容式按键装置于数据输出模式时的信号走势图；
图6为本发明一种电容式按键装置，当按键被触碰时的信号状态示意图。
其中，附图标记
1信号发送装置
2印刷电路板或是玻璃面板
3积分器与放大装置
4模拟至数字转换单元
5数据储存单元
6数据输出单元
7第一放大器
8正输入端
9负输入端
10第一切换单元
11输入端
12输出端
13第二放大器
14负输入端
15输出端
16第二切换单元
17输入端
18输出端
19输入端
20输出端
21模拟至数字转换单元
22输入端
23输出端
24第三切换单元
25输入端
26输出端
27数据输出单元
28输出端
29数据储存单元
30输入端
31输出端
32数字至模拟转换单元
33输入端
34输出端
35输出端
36正输入端
37切换模式设定单元
38按键
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，将参照附图并配合实施例详细说明如下，但以下附图及实施例仅为辅助说明，本发明并不限于附图及实施例。
图3为本发明一种电容式按键装置较佳具体实施例的电路图。请参考图3，本发明的电容式按键装置包括：一信号输入单元6，用来输入一电压信号；一第一放大器7，其正输入端8与该信号输入单元6耦接，以接收该电压信号，其负输入端9与一参考电压耦接；一第一切换单元10，其输入端11与该第一放大器7的输出端12耦接；一第二放大器13，其负输入端14与该第一切换单元10的一输出端15耦接；一第二切换单元16，其一输入端17与该第一切换单元10的另一输出端18耦接，其另一输入端19与该第二放大器13的输出端20耦接；一模拟至数字转换单元21，其输入端22与该第二切换单元16的输出端23耦接；一第三切换单元24，其一输入端25与该模拟至数字转换单元21的输出端26耦接；一数据输出单元27，其与该第三切换单元24的一输出端28耦接；一数据储存单元29，其输入端30与该第三切换单元24的另一输出端31耦接；以及一数字至模拟转换单元32，其输入端33与该数据储存单元29的输出端34耦接，其输出端35与该第二放大器13的正输入端36耦接。
图4至图6分别为本发明一种电容式按键装置在数据储存模式时的信号走势图、在数据输出模式时的信号走势图以及当按键被触碰时的信号状态示意图。请同时参考图4至图6并配合图3，本发明在实际运作上较佳地包含一切换模式设定单元37，以控制该第一切换单元10、该第二切换单元16以及该第三切换单元24的切换模式，其至少包含一数据储存模式及一数据输出模式，其中当电容式按键装置重置时，该切换模式会先被设定为数据储存模式(如图4所示)，该第一切换单元10、该第二切换单元16导通以及该第三切换单元24会使该第一放大器7、该模拟至数字转换单元21以及该数据储存单元29电性相接，当电容式按键装置的初始数据储存完毕之后，该切换模式会切换为数据输出模式时(如图5所示)，该第一切换单元10、该第二切换单元16导通以及该第三切换单元24会使该第一放大器7、该第二放大器13以及该数据输出单元27电性相接，之后，当有使用者触摸按键38时积分波形将被改变，此时积分波形最高电位与基值之间的差即被放大送出，再经模拟至数字转换单元21转出变化率的数据，进而判断分辨率(如图6所示)。
借此，可改善传统电容式按键分辨率不良的问题，并且可广泛应用于触控面板上，由于分辨率提高使得数字至模拟转换单元的空间可进一步减少，并同时达到降低设计与制造的成本的目的。
由于本发明是利用扣除电荷累积的基值后再放大其感应的电位差，之后经模拟至数字转换单元转成数字信号，由于只放大触控变化量的差，因此模拟至数字转换单元可以完完全全表现出触控感应的变化量，故可达到高解析触控侦测。
本发明更具有如下优点：
1.可将触控数组按键应用于显示屏幕上。
2.可适用于小型甚至大型屏幕上而不需更换任何电容触控IC装置。
因为本发明的电容式按键装置具有高分辨率，其对于使用者在按键控制上将更准确与方便。
由以上所述可以清楚地明了，本发明提供一种电容式按键装置，其可改善传统电容式按键分辨率不良的问题，并且可广泛应用于触控面板上，由于分辨率提高使得数字至模拟转换单元的空间可进一步减少，并同时达到降低设计与制造的成本的目的。因此，本发明在专利的角度上具备了新颖性与进步性，市场上更具备了产业上的利用性。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种电容式按键装置，其特征在于，包含有：
一信号输入单元，用来输入一电压信号；
一第一放大器，其正输入端与该信号输入单元耦接，以接收该电压信号，其负输入端与一参考电压耦接；
一第一切换单元，其输入端与该第一放大器的输出端耦接；
一第二放大器，其负输入端与该第一切换单元的一输出端耦接；
一第二切换单元，其一输入端与该第一切换单元的另一输出端耦接，其另一输入端与该第二放大器的输出端耦接；
一模拟至数字转换单元，其输入端与该第二切换单元的输出端耦接；
一第三切换单元，其一输入端与该模拟至数字转换单元的输出端耦接；
一数据输出单元，其与该第三切换单元的一输出端耦接；
一数据储存单元，其输入端与该第三切换单元的另一输出端耦接；以及
一数字至模拟转换单元，其输入端与该数据储存单元的输出端耦接，其输出端与该第二放大器的正输入端耦接。
2.根据权利要求1所述的电容式按键装置，其特征在于，该第一放大器的负输入端串接一电容后接地，正输入端与输出端之间设有一电阻。
3.根据权利要求1所述的电容式按键装置，其特征在于，该第二放大器为一差动放大器。
4.根据权利要求1所述的电容式按键装置，其特征在于，还包含一切换模式设定单元，以控制该第一切换单元、该第二切换单元以及该第三切换单元的切换模式。
5.根据权利要求4所述的电容式按键装置，其特征在于，该切换模式包含一数据储存模式及一数据输出模式。
6.根据权利要求5所述的电容式按键装置，其特征在于，当该切换模式为数据储存模式时，该第一切换单元、该第二切换单元导通以及该第三切换单元会使该第一放大器、该模拟至数字转换单元以及该数据储存单元电性相接。
7.根据权利要求5所述的电容式按键装置，其特征在于，当该切换模式为数据输出模式时，该第一切换单元、该第二切换单元导通以及该第三切换单元会使该第一放大器、该第二放大器以及该数据输出单元电性相接。
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