CN101644972A - 减少低频噪声的电容性感测 - Google Patents

减少低频噪声的电容性感测 Download PDF

Info

Publication number
CN101644972A
CN101644972A CN200910203416A CN200910203416A CN101644972A CN 101644972 A CN101644972 A CN 101644972A CN 200910203416 A CN200910203416 A CN 200910203416A CN 200910203416 A CN200910203416 A CN 200910203416A CN 101644972 A CN101644972 A CN 101644972A
Authority
CN
China
Prior art keywords
measurement
round
robin
key
noise
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN200910203416A
Other languages
English (en)
Inventor
埃萨特·伊尔马兹
哈拉尔德·菲利普
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atmel Corp
Original Assignee
Atmel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atmel Corp filed Critical Atmel Corp
Publication of CN101644972A publication Critical patent/CN101644972A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H03K17/955—Proximity switches using a capacitive detector
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960705—Safety of capacitive touch and proximity switches, e.g. increasing reliability, fail-safe

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

本发明为减少低频噪声的电容性感测。一种从被电容性充电的键上所存在的电荷量的改变来感测人体的存在的方法。所述方法包括：在测量循环的驱动部分期间，将电荷感应到所述键上；在所述测量循环的信号测量部分期间，将信号测量电容器耦合到所述键，使得在所述测量循环的所述驱动部分期间所述键上所感应的所述电荷被转移到所述信号测量电容器；从所述测量循环的噪声测量部分确定在所述测量循环的所述信号测量部分期间由噪声在所述键上所感应的电荷量；以及控制所述循环的所述驱动部分、所述信号测量部分和所述噪声测量部分，以向所述电荷感测电路提供已从或可从其实质上消除所述键上所感应的所述噪声的信号的测量值。

Description

减少低频噪声的电容性感测
技术领域
本发明涉及用于从被电容性充电的键上所存在的电荷量的改变来感测人体的存在的方法和设备。本发明还涉及包含多个键的触敏控制面板，所述多个键可以矩阵布置，且可用于形成(例如)二维触敏用户输入装置。
在一些实施例中，触摸传感器包含包括驱动板和感测板的键，其中可在电荷测量发生的同时驱动所述键，或在测量循环期间在键被驱动之后测量电荷信号。
背景技术
触敏控制装置如今盛行于许多电子装置上，例如移动电话、MP3播放器、个人数字助理以及例如炊具和制冷机等大型家用电器。这是因为触敏控制装置在可用于定位用户控制件的“表面占用面积”的量方面是节约空间的；是稳固的，因为触敏控制装置的实施所需的机械组件的量减少；且触敏控制装置还可被制成潜在地抵抗其所安置的环境中的有害物质。对于大型家用电器的实例，水和其它含水物质的存在通常对接触开关有害。因此，触敏开关可安置在保护性层后面，从而防止由含水物质导致的损害。此外，触敏控制件可安置在显示屏幕(例如，LCD显示屏幕)前面，使得用户可通过在已显示特定菜单选项的位置处触摸屏幕来选择特定功能。
存在各种形式的触敏控制件，其使用电容性传感器来感测例如用户手指等人体的存在。(例如)WO-97/23738中揭示触敏电容性传感器。在WO-97/23738中，提供单个耦合板，且其经安置以形成触敏开关。触敏板被称作键。根据此实例，在测量循环的驱动部分中，使用驱动电路对所述键进行充电，且接着在所述循环的测量部分期间，通过从所述键转移所感应的电荷而由电荷检测电路来测量此电荷。所述循环的充电和转移部分可较大地变化，且可根据有关应用而选择。即使存在干扰物质，传感器也可由于被感应到键上的电荷的量的改变而检测到所述键附近的物体的存在。
WO-00/44018中揭示另一种形式的触敏控制件。在此实例中，提供一对电极，其充当键，使得由于在所述两个电极之间转移的电荷的量的改变而检测到例如用户手指等人体的存在。通过此布置，使用驱动电路来驱动所述对电极中的一个电极(标记为X)，且所述对电极中的另一电极(标记为Y)连接到电荷测量电路，所述电荷测量电路在由X板驱动时，检测Y板上存在的电荷量。如WO-00/44018中所揭示，可布置若干对电极以形成感测区矩阵，其可提供触敏二维位置传感器的高效实施。此些二维电容性传感器通常与包含用于消费者电子装置和家用电器的实例中的触敏屏幕或触敏键盘/小键盘的装置一起使用。如上文所指示，此些二维电容性触摸传感器可与液晶显示器或阴极射线管结合使用，以形成此些触敏屏幕。
尽管触敏电容性传感器(例如上文所描述的和上文提及的揭示内容中所揭示的那些触敏传感器)已成功地部署在许多应用中，但某些应用可能对检测电荷由于人体的存在而发生的改变呈现具有挑战性的环境。举例来说，对于上文所陈述的各种实例，可能针对特定应用而存在的噪声可导致对准确地测量从被电容性充电的键转移的电荷量的破坏。
发明内容
根据本发明，提供一种用于从被电容性充电的键上所存在的电荷量的改变来感测人体的存在的方法和设备。所述方法在以下实例中得到应用：其中键包括单个板的实例，所述板先被充电且接着被放电；以及其中键包括驱动板X和接收板Y的实例，在所述实例中，与驱动电压对驱动板进行充电同时，确定Y板上所接收到的电荷量。本发明还在其中多个键对形成键矩阵的实例中得到应用。
所述方法包括：在测量循环的驱动部分期间，将电荷感应到所述键上；在所述测量循环的信号测量部分期间，将信号测量电容器耦合到所述键以，使得在所述测量循环的所述驱动部分期间所述键上所感应的所述电荷被转移到所述信号测量电容器；从所述测量循环的噪声测量部分确定在所述测量循环的所述信号测量部分期间由噪声在所述键上所感应的电荷量；以及控制所述循环的所述驱动部分、所述信号测量部分和所述噪声测量部分，以向所述电荷感测电路提供已从或可从其实质上消除所述键上所感应的所述噪声的信号的测量值。
本发明的实施例可提供一种用于改进从被电容性充电的键取得信号测量值的准确性的方法和设备，且明确地说，用于提供移除或至少减少原本可能会导致产生错误读数的噪声的影响的方式的方法和设备。在一个实例中，确定由噪声在键上所感应的电荷量包含：在所述键所感应的电荷已转移到信号测量电容器之后或在测量循环的驱动部分期间所述键上已感应有电荷之前，在测量循环的噪声测量部分中将噪声测量电容器耦合到所述键。可通过与测量循环的驱动部分同时，将信号测量电容器耦合到所述键，使得在测量循环的信号测量部分期间，所述键上所感应的电荷被转移到信号测量电容器；且确定所述信号测量电容器上所存在的电荷量，来将所述键上所感应的电荷转移到信号测量电容器。
在另一实例中，确定由噪声在键上所感应的电荷量包含：与循环的驱动部分同时，将信号测量电容器耦合到所述键，使得所述键上所感应的电荷被转移到信号测量电容器，且从测量循环的噪声测量部分确定由噪声在键上所感应的电荷量包含：在测量循环的驱动部分之前或在测量循环的信号测量部分之后，将信号测量电容器反向耦合到所述键，使得所述键上由噪声感应的电荷减少在所述循环的信号测量部分期间测量电容器上所感应的电荷量。
在一些实施例中，所述循环的信号测量部分和噪声测量部分的时间周期大体上相等。由此，将通过从测量循环的噪声测量部分确定的噪声的样本来表示在测量循环的信号测量部分期间由噪声作出的贡献，而无需任何调整、缩放或调适。另一方面，如果测量循环的噪声测量部分的时间周期不同于测量循环的信号测量部分，那么噪声测量值可与循环的信号测量部分与噪声测量部分的时间周期的差成比例地缩放。在一些实施例中，测量循环的噪声测量部分包含在循环的信号测量部分之前的第一周期和在循环的信号测量部分之后的第二周期。因此，如果噪声是低频噪声，那么在测量循环的噪声测量部分的第一部分和第二部分之间取得的平均噪声测量值将提供对在测量循环的信号测量部分期间由噪声感应的电荷量的更准确估计。
在一些实例中，为了减少停留时间，在测量循环的驱动部分期间将电荷感应到键上发生在所述测量循环的所述信号测量部分期间将所述信号测量电容器耦合到所述键之前，使得在所述键上所感应的电荷被转移到所述信号测量电容器之前，所述键被预充电。停留时间是允许从键转移的电荷达到稳定状态值所需的时间。
在所附权利要求书中界定本发明的各种其它方面和特征。
附图说明
现在将参考附图仅以实例方式来描述本发明的实例实施例，在附图中，相同的部分由相同的参考标号指代，且其中：
图1A是提供触敏传感器的实例的示意性框图，且图1B是用户手指安置成接近传感器的实例说明；
图2是说明图1B中所示的触摸传感器的电气等效物的示意性框图；
图3是与图1B中所示的触摸传感器组合以用于形成触摸传感器的电路的示意性框图；
图4是说明图3中所示的感测电路的操作的实例时序图；
图5是说明提供二维电容性换能传感器布置的触敏矩阵的示意性框图；
图6是展示图5中所示的二维电容性换能传感器的应用的示意性说明；
图7是展示信号强度相对于时间的曲线图的图解说明，其表示已受正弦噪声(例如正弦噪声)影响的感测键上所存在的电压或电荷；
图8是对于图7中所示的正弦噪声与较高频噪声的组合，信号强度相对于时间的图解表示；
图9是根据本技术的实例包含电荷测量部分的电路的示意性框图；
图10是说明图9中所示的测量电路的一个实例操作的时序图的图解表示；
图11是图9中所示的测量电路的第二实例操作的时序图的图解表示；
图12是提供图9中所示的测量电路的进一步实例操作的时序图的图解表示；
图13是信号强度相对于时间的曲线图的图解表示，其说明图9的测量电路根据图12的时序图的操作；
图14是包含根据本技术的测量电路的第二实例的触摸传感器的示意性框图；
图15是说明图14中所示的测量电路的实例操作的时序图的图解表示；
图16是说明本技术的测量被电容性充电的键上所感应的信号和噪声的实例操作的流程图；
图17是说明图16的流程图的信号测量部分和噪声测量部分的实例的流程图；以及
图18是说明图16的流程图的信号测量部分和噪声测量部分的另一实例的流程图。
具体实施方式
如上文所阐释，存在各种形式的触摸传感器，其可由于从触摸传感器的键转移的电荷而确定接近所述触摸传感器的人体的存在。图1A和图1B中展示此触摸传感器的实例。图1A和图1B中所示的实例对应于其中一对电极形成触摸传感器的实例。如图1A中所示，形成以下描述中的驱动或X板和接收或Y板的一对电极100、104安置在触敏控制面板15的表面下方。如图1A和图1B中所示，触摸传感器10经布置以由于从Y板104转移的电荷的量的改变而检测人体(例如用户的手指20)的存在。如图1A中所示，当X板100被电路充电或驱动时，在触摸面板表面15上方和下方形成由线18和19说明的电场，由于此电场，电荷被转移到Y板104。X板100和Y板104形成被电容性充电的键10。如图1B中所示，由于用户的手指20所提供的通地或接地效应(如由接地符号34示意性地说明)，由于电场18(因为用户的手指20的存在)的干扰，控制面板15的表面上方的电场被干扰。
图2中展示图1A和图1B中所示的触摸传感器的等效电路图。在图2中，以电路图形式说明等效电容。键的X板100与Y板104之间所形成的电容为电容CE 105。人体20的存在具有引入分流电容30和32的效应，分流电容30和32随后经由人体20通过等效接地电容器22接地到接地34。因此，人体20的存在影响从键的Y板转移的电荷的量，且因此提供检测人体20的存在的途径。
图3提供实例电路图，其通过感测从图2中所示的X板100转移到Y板104的电荷的量来形成触摸传感器，且包含电荷测量电路，所述电荷测量电路已从WO-00/44018再现，以便辅助说明本发明的实例实施例。
如图3中所示，驱动电路101连接到键的X板100，且键的Y板104连接到电荷测量电路108的输入106，其中X板和Y板共同形成电容器105。输入106连接到第一可控开关110，且连接到测量电容器Cs 112的一侧。测量电容器112的另一侧经由第二开关114连接到测量电路108的输出116，其作为电压VOUT被馈送到控制器118。在图3所示的电路图中，已采用惯例展示开关110、114中的每一者的控制输入针对控制输入“0”而打开，且针对控制输入“1”而关闭。开关110、114中的每一者的另一侧连接到接地，使得如果控制输入为“1”，那么连接输入将连接到接地。现在将参考图4中所示的时序图来阐释图3中所示的触摸传感器的操作，其包含经布置以测量从键的X板转移到Y板104的电荷的量的测量电路的功能。
在图4中，展示四个时序图130、132、134、138，以说明图3中所示的测量电路108的操作。第一时序图130表示施加到第二开关114的控制输入。因此，在左手侧，展示控制输入的逻辑值，而在右手侧将连接点114.1处的效应展示为“Z”(其中连接点114.1被隔离或浮动)，或接地的逻辑控制输入1。类似地，时序图132说明处于浮动(Z)或接地(0)的连接点110.1的逻辑控制输入值“0”或“1”。第三时序图134展示向键的X板100提供的驱动信号的相对时序(在所述情况下，与针对两个开关110、114的时序图130、132对比)，所述时序图的值是绝对值，使得左手侧说明电压在0V与参考电压V之间变化，参考电压是用于对X板100进行充电的电压。最后一个时序图138提供测量电容器112上由于根据时序图130、132、134所说明的时序来打开和关闭开关110、114的以及驱动X板100而产生的实例信号强度或电压的图解。现在将如下阐释时序图130、132、134、138：
在图4中，在第一点t1处，使电荷测量电路108初始化，其中开关110、114的两个控制输入均处于高(1)，使得Y板和电荷测量电容器112均被设置为接地，且键的X板100处于零，且因此不受驱动电路101驱动。对应地，电荷测量电路112上的输出电压处于零。在t2处，到达控制开关114的逻辑输入被设置为零，从而打开所述开关，且使连接点114.1浮动，连接点114.1将输出电压116连接到测量电容器112的一侧。
在下一时间t3处，到达开关110的控制输入被设置为低(0)，从而使连接点110.1浮动，连接点110.1在时间t4之前为YA，驱动电路101将键的X板100驱动到参考电压V。接着，为了对测量电容器CS进行充电，并持续t5与t6之间的周期S，将到达开关114的控制输入设置为高(1)，从而使YB接地，以将键的Y板104上所感应的电荷转移到电荷测量电容器112上，直到到达开关114的控制输入被设置为低(0)(其再次使连接点114.1浮动)时的t6为止。在对测量电容器CS进行充电并持续t5与t6之间的第一停留时间之后，在t7处，将到达开关110的控制输入设置为高(1)，从而使连接点110.1接地，连接点110.1连接到电荷测量电容器CS 112的另一侧。因此，可测量测量电容器上的电压。将在t5与t6之间的停留时间期间从Y板104转移到测量电容器CS 112上的电荷的量表示为输出电压VOUT。
在t8处，驱动电路101变为低(0)，其结束第一测量突发。
在t9处，测量突发的下一测量循环发生。在驱动电路用电压“V”再次驱动X板100(在时间t10处)之前，在t9处，到达开关110的控制输入变为低(0)，从而使YA浮动。测量电容器112再次由从键的Y板104转移到测量电容器112上的电荷充电。如同第一突发一样，在点t11处，到达开关114的控制输入变为高(1)，从而使点114.1接地，且将电荷驱动到测量电容器上，直到到达开关114的控制输入变为低，从而再次使YB浮动时的t12为止。因此，在t11与t12之间的停留周期期间，电荷再次从Y板104转移，从而增加测量电容器CS上的电压，如由输出电压VOUT表示。在t13处，到达开关110的控制输入被设置为高(1)，从而使YA接地，且在t14处，驱动电路101变为低(0)，其结束第二测量突发。因此，如图第一突发一样，一定量的电荷已从Y板转移，其已增加了测量电容器112上的电压，其表示从Y板转移的电荷的量。
在若干突发之后，Y板上所存在的转移到测量电容器112的电荷的量是一致的，从而提供键上所存在的通过经由驱动电路101到达X板100的驱动信号产生的电荷的表示。在放电电阻器140的辅助下确定测量电容器112上的电荷的量。放电电阻器140的一侧连接到测量电容器，且另一侧SMP连接到放电开关142。放电开关142经由控制通道144接收来自控制器118的控制信号。控制器118经控制以便在测量突发期间使SMP接地，且通过将SMP连接到电压VDD来使测量电容器CS 112通过放电电阻器140放电。控制器118接着通过对测量电容器CS上的电荷被放电到零之前的预定时钟周期的数目进行计数，而确定所存在的电荷的量。时钟周期的数目因此提供相应的所测量电荷信号的相对信号样本值。
在替代实施例中，代替布置控制器118以产生预定数目的测量突发，以及接着测量Y板上存在的电荷，控制器可操作以继续测量突发，直到达到预定的阈值电压为止。达到预定阈值所需的测量突发的数目随后提供从X板转移到Y板的电荷的量的指示，且因此提供X板与Y板之间的电耦合的指示。因此，接近所述耦合的人体的存在将改变所述电耦合，且因此改变达到所述阈值所需的突发的数目，其因此可被控制器检测到。
如WO-00/44018中所阐释，提供电荷相减电容器，以将电荷从键的Y板104和测量电容器减去，以确保存在电荷到测量电容器112上的线性转移，以提供准确的测量。因此WO-00/44018中提供进一步阐释，WO-00/44018的内容以引用的方式并入本文中。
图3中所展示的测量电路的一个优点是，通过使用相同的构造和操作原理，可形成触敏开关矩阵，使得用户可选择(例如)一触敏屏幕上的多个不同位置，或多个不同功能，其取决于用户的手指(例如)相对于点矩阵的位置。举例来说，已从WO-00/44018很大程度上再现图5。
在图5中，驱动电路101.1、101.2、101.3、101.4经布置以驱动不同的传感器点205，其(具有图5中所示的实例)形成N＝4xM＝4阵列。因此，如图6中对应地展示，提供具有十六个触敏点的控制面板，其可用于形成具有多个选择控制开关的触敏屏幕或控制面板。
如图5中所示，驱动电路101.1、101.2、101.3、101.4中的每一者受控制器118.1控制，以便以与图3中驱动X板100且图4中所表示的方式相同的方式来驱动对应线X1、X2、X3、X4中的每一者。点205中的每一者处的耦合电容器的输出连接到测量电容器112.1、112.2、112.3、112.4的一侧，测量电容器112.1、112.2、112.3、112.4经布置以测量提供输出信号116.1、116.2、116.3、116.4的Y板Y1、Y2、Y3、Y4上所存在的电荷的量，以便以与图3和图4中所示的电路的操作相同的方式来检测物体的存在。WO-00/44018中揭示此类矩阵电路的操作的更多细节。
尽管上文参考图1到图6所描述的触摸传感器提供可用于许多应用的有效触摸传感器，但需要将此些触摸传感器用于更具挑战性的环境中。举例来说，将触摸传感器用于移动电话可能产生技术问题，因为存在由射频信号的射频辐射且由移动电话内的调制器产生的多种干扰噪声信号。类似地，在电视上，由于接通和断开LCD显示器和所述显示器内的像素而导致的切换噪声可产生矩形噪声。还可能存在正弦噪声(例如由正弦电产生的正弦噪声)，其可能影响在键上检测到的电荷的量。图7中展示低频噪声的实例。
在图7中，展示可为相对于时间而测量到的电压或电荷的信号强度或幅值的曲线图。如图7中所示，展示各个点220以指示针对例如图4和图5中所示的触摸传感器的触摸传感器进行突发测量的点。如将了解，由于线222所表示的正弦噪声，由测量电路(例如图3和图5中所示的测量电路)的测量电容器测量到的从键转移的电荷的量将改变，且因此在一些情况下可能导致错误地测量到人体的存在。
如将了解，在一些实例中，将存在正弦噪声和矩形噪声两者，使得如图8中展示用于图7中所示的正弦噪声与切换噪声的组合的信号幅值相对于时间的曲线图。因此，如将了解，在一些实施例中，用于消除或至少减少正弦或电源噪声的影响的技术与用于消除或至少减少具有较高频率分量的切换噪声的影响的技术(在第_______号(代理人案号3050.002US1)的共同待决美国申请案中揭示)可组合在一起以改进在存在正弦噪声和切换噪声两者的情况下正确地检测到接近触敏传感器键的人体的存在的可能性。
图9中展示经布置以减少正弦噪声对触摸传感器的影响的本发明的实例实施例。在图9中，形成触摸传感器的键10.1包含X板100.1和Y板104.1。所述键经布置以便以上文参考图1到图6而阐释的方式来检测接近电荷传感器的人体的存在。为了减少正弦噪声对键10.1的影响，提供测量电路300，其包含用于测量噪声的被称为CSN的第一测量电容器302，以及用于测量存在于键上的信号和噪声的被称为CSS的第二测量电容器304。测量电路还包含开关306、308、310，其具有相应的逻辑输入312、314、316，所述逻辑输入中的每一者受控制器318控制，控制器318可用微控制器来实施。还存在开关320，其执行如图3和图5中所示的驱动电路101的操作。开关320具有逻辑控制输入322，其也连接到微控制器318。还指示邻近相应开关306、308、310、320的节点324、326、328、330，以及用于对电容器CSS和CSN进行放电的放电电阻器360、362以及相关联的开关364、365，其受微控制器318控制。如对于图3中所示的测量电路的描述，已采用惯例，使得如果逻辑控制输入312、314、316、322为低(0)，那么开关打开，且如果逻辑控制输入为高(1)，那么开关关闭。现在将参考图10、图11和图12来描述图9中所示的触摸传感器的操作。
图10展示根据图9中所示的触摸传感器的其中执行四次测量(两次针对信号加噪声，且两次仅针对噪声)的实例操作的六个时序图。时序图中的第一者340.1表示开关306上的连接点324或YBN处的电值。时序图中的第二者342.1表示开关310上的连接点328或YBS处的电气值。时序图中的第三者344.1表示开关308上的连接点326或YA处的电气值。第四时序图346.1表示开关320上的连接点330或X处的电气值。第五时序图348.1和第六时序图350.1分别表示在噪声测量电容器302和信号测量电容器304上取得的输出电压。因此，噪声测量电容器CSN上的输出电压在端子YA与YBN之间取得，且信号测量电容器CSS上的信号测量电压VBS在图9中所示的端子YA与YBS之间取得。现在将如下阐释图10中所示的时序图：
在第一时间t1处，开关306、308、310全都关闭(1)，从而使连接点324、326、328接地。此外，用于操作驱动电路101的开关320为0，从而也使到达X板100.1的输入接地。由此，时间t1表示触摸传感器的初始化或复位。
在时间t2处，到达开关306、308、310的逻辑输入全被设置为低(0)，从而使连接点324、328、326浮动。
在时间t3处，在测量循环的第一部分中，通过将逻辑高值(1)施加到控制输入322来将键10.1的X驱动板100.1驱动为高，从而为将电荷驱动到测量电容器Css上作准备。此步骤将被称作对X或键的驱动板进行预充电，且具有减少停留时间的优点，停留时间是确保从键转移的电荷已稳定于测量电容器Css上的稳定状态值所需的时间，从而允许较快的测量循环。较快地测量循环可用于提供更具响应性的触摸传感器。
在时间t4处，将到达开关310的逻辑输入326设置为高(1)，从而使作为测量电容器304的一侧的连接点328(YBS)接地。测量电容器CSS的接地对电荷的转移具有影响，所述电荷已遵循已参考图1到图6而描述的原理在键的Y板104上被感应到测量电容器CSS上。
在时间t4与t5之间，感应到Y板104.1上的电荷被转移到测量电容器304上，因为连接点328由关闭的开关310驱动到接地。在t5处，将到达开关310的逻辑输入316驱动为低(1)，从而使连接点328浮动，其结束对键10.1上的信号加噪声的测量。
在时间t6处，在YA和YBS浮动的情况下，将到达开关306的逻辑输入驱动为高(1)，从而使YBN接地，YBN为噪声测量电容器CSN 302的一侧。在时间t6与t7之间，在键10.1的Y板104.1中所感应的噪声被转移到噪声测量电容器CSN，因为由驱动信号346.1感应到Y板上的电荷已经被转移到信号测量电容器304。
在时间t7处，在逻辑输入通道312上具有低信号(0)的情况下，开关306打开。噪声测量电容器302CSN的一侧随后浮动，其完成噪声测量信号收集。
在时间t2与时间t8之间，将到达开关308的连接输入314驱动为低(0)，从而使YA浮动，使得电荷可转移到信号测量电容器304且随后转移到噪声测量电容器302上。因此，在时间t8处将逻辑输入314设置为高(1)使YA接地，从而结束测量循环。因此，在t8处，YA与YBN之间(连接点326到324)的电位差表示由于测量电容器302上累积的电荷而在键上感应的噪声的量。类似地，在YA(连接点326)接地的情况下，在信号CSS之后转移到测量电容器304上的电荷的量表示键上所存在的信号加噪声的量。因此，如测量电压的上部时序曲线图348.1到350.1中所示，展示电压值，其分别与仅噪声以及信号加噪声成比例。
在时间t9处，将到达开关308的逻辑输入314设置为低(0)，从而使YA浮动。
在时间t10处，由开关320表示的驱动电路由逻辑输入330驱动为高，从而以致使测量电容器304经由Y板104.1充电的电压V驱动X板100.1。这是对X板的预充电，其减少停留时间，从而为再次在t11处开始的下一个测量循环作准备，在下一个测量循环中，到达开关310的逻辑输入316被驱动为高(1)，从而使YBS接地，YBS为信号测量电容器304的另一侧。
此外，当开关310由于施加到控制输入316的逻辑零而打开时，t11与t12之间存在测量电容器304被从键的Y板104.1转移的电荷充电的周期。类似地，如同时间点t6和t8一样，时间点t13和t14界定以下周期：逻辑一被施加到开关306的控制输入112从而使YBN接地，使得测量电容器CSN被键上存在的噪声充电。在时间点t15处，开关308关闭，从而使YA接地，且在点t16处，X板100.1接地，使得电压存在于信号测量电容器304和噪声测量电容器302上，其由于第二停留周期而在噪声电容器302和信号电容器304上提供稳定值。
因此，如可从形成图9中所示的触摸传感器的一部分的电路的操作了解，图10提供首先测量信号的双停留实例的图解。
如上文所阐释，对于图3和图4中所示的触摸传感器，一种用于测量信号测量电容器CSS 304和噪声测量电容器CSN 302上的电荷值的技术是使所述电容器中的每一者通过相应的放电电阻器360、362而放电。放电电阻器360、362分别在充电期间连接到接地，且在放电时连接到VDD。使用经由控制通道366从控制器318接收控制信号的控制开关364、365来布置充电和放电。因此，控制器通过控制开关364、365分别经由对应的放电电阻器360、362来分别使信号测量电容器CSS 304和噪声测量电容器CSN 302中的每一者放电。且通过对电荷被放电到零之前的预定时钟周期的数目进行计数，来确定每一电容器上存在的电荷的量。因此，时钟周期的数目提供有关信号和噪声样本的相对信号样本值。微控制器318接着可通过来自信号加噪声值的噪声值来调整信号加噪声的值，以获得对由从键10.1的Y板转移的电荷所导致的信号的更准确的测量。噪声的存在可对信号加噪声的值产生正面或负面影响，使得如果噪声产生正电荷，那么信号加噪声电荷减少，而如果噪声产生负电荷，那么信号加噪声根据噪声电荷的值而增加。
从上文所提供的阐释将了解，其它部分可应用于图9中所示的测量电路300，例如WO-00/44018中所描述的电荷相减电路。
在替代实施例中，代替将控制器318布置成产生预定数目的测量突发，且随后测量Y板上存在的电荷，控制器可操作以继续测量突发，直到达到预定阈值电压为止。达到预定阈值所需的测量突发的数目随后提供从X板转移到Y板的电荷的量的指示，且因此提供X板与Y板之间的电耦合的指示。因此，接近所述耦合的人体的存在将改变所述电耦合，且因此改变达到所述阈值所需的突发的数目，其因此可被控制器检测到。
图11中呈现图9中所示的触摸传感器的测量电路300的操作的第二实例。在图11中，再次存在针对信号加噪声和仅噪声两者而展示的双停留。然而，与图10中所示的实例相反，噪声测量周期首先发生。在图11中，展示四个时序图。第一时序图340.2提供开关306的控制输入312的逻辑实例，第二时序图342.2表示开关310的控制输入316的逻辑值，第三时序图344.2表示到达开关308的控制输入314的逻辑值，且第四时序图346.2表示到达320的表示驱动电路101的操作的控制输入322的逻辑值。图11中还展示YA与YBN之间的输出电压信号348.2以及YA与YBS之间的输出电压信号350.2的值，以表示如用于图10中所说明的实例的噪声和信号加噪声的输出测量值。图11中所示的时序图与图10中所示的时序图对应地操作。然而，由于噪声测量首先发生，接着在时间t1处的初始化之后，开关306在t2与t3之间关闭，从而使YBN接地，因此在将驱动信号X施加到X板之前，通过在t4处关闭开关320而将感应到Y板104.1上的任何噪声驱动到电荷噪声测量电容器302上。如前所述，当YBS 350.2接地且信号测量电容器304正被充电时，X板被预充电以减少停留时间。如对于图10中所示的实例，在时间t5与t6之间，开关310关闭以使YBS接地，同时开关320关闭以进行驱动，且键的X板100.1被驱动到电压V。在时间t6处，开关310接着打开以使YBS浮动。同时噪声测量电容器302和信号加噪声测量电容器304被驱动，在逻辑低(0)被施加到控制输入314的情况下，YA浮动。然而，在时间t7处，到达开关308的逻辑输入314变为高(1)，因此关闭开关308，从而使YA接地，且在测量电路的输出处呈现YA与YBN之间的噪声以及YA与YBS之间的信号加噪声的电压，如时序图348.2、350.2中所示。因此，t9与t10之间以及t11与t12之间的第二停留周期以与第一停留周期相同的方式发生，且因此将不再对这些停留周期进行描述。
图12中提供图9中所示的触摸传感器的进一步实例操作。再次提供开关306、310和308以及开关320、340.3、342.3、344.3、346.3的控制输入的时序图。还展示YA与YBN之间的输出电压VBN 348.3以及YA与YBS之间的输出电压VBS 350.3的时序图。对于图12中所示的实例，存在两个噪声测量周期和一个信号加噪声测量周期。此外，如可在图12中观察到，时间t2与t3以及t7与t8之间的噪声测量周期的持续时间为t5与t6之间的信号加噪声测量周期的一半。如由图12中的时序图表示的触摸传感器的操作对应于图11和图12中所示的操作，且因此为简明起见，将不重复所述描述。然而，如可看到，可在t7与t8之间执行第二噪声测量周期，同时在t5与t9之间驱动X板。相反，当X板接地时，时间t2与t3之间的第一噪声测量周期发生。
图12中所示的实例表示其中在两个噪声测量的任一侧进行信号加噪声测量的布置。此布置具有以下优点：在(例如)噪声信号在取得测量值的时间之间变化的情况下产生较佳的平均噪声值。举例来说，如图13中所示，图13提供在键10.1上感应的电荷的信号值对时间的曲线图，信号电平由于低频噪声的缘故而随时间上升。因此，通过在信号测量360、362和信号加噪声测量364的任一侧的两个点处取得噪声测量值，且将两个噪声测量360、362平均化，来提供信号加噪声测量周期364期间存在的平均噪声的较佳表示，因此在从信号减去噪声测量值时提供对所述信号的更准确测量。
图14提供经布置以包含用于消除或至少减少正弦或正弦噪声的影响的测量电路的触摸传感器的进一步实例。在图14中，测量电路400包含单个测量电容器410。测量电路400还包含开关412、414、416。开关412、414、416、424中的每一者的逻辑控制输入419、420、422、426连接到微控制器418。此外，已采用惯例，使得开关412、414、416在控制输入412、420、422中的每一者上具有逻辑“1”的情况下关闭，且在控制输入412、420、422中的每一者上具有逻辑“0”的情况下打开。如前所述，驱动电路由具有连接到微控制器418的逻辑控制输入426的开关424表示。
图15中展示一组时序图，以表示图14中所示的触摸传感器的操作。第一图440表示开关412上的控制输入480，第二时序图442表示开关414上的控制输入，第三时序图444表示开关416上的控制输入422，且第四时序图446表示到达开关424的控制输入426，从而形成用于键10.1的X板的驱动电路。最后，第五时序图表示在点YA与接地之间测量到的输出电压。
与图9中所示的电路的操作相反，图14中所示的电路仅使用单个测量电容器410来测量噪声和信号加噪声两者。提供开关412以使来自键的Y板104.1的电荷的流动方向反向。转向图15中的时序图，在时间t1处，初始化发生，其中开关414、416关闭，从而使YA和YB接地。在此点处，将X板设置为接地，且开关412关闭，从而将Y板104.1连接到作为电容器410的一侧的YA。在时间t2处，开关414打开，从而使YB浮动，且在时间t3处，开关416也打开，从而使YA浮动。在时间t4处，通过在开关412关闭的情况下关闭开关424且将X板连接到驱动电压V，来驱动X板，且在时间t5处，将开关414上的控制输入420设置为逻辑高，以关闭开关414，从而使YB接地，其驱动来自Y板104.1的电荷。因此，如对于先前实例，对X板进行预充电。在t5与t6之间，如上文所述的其它测量电路的操作，电荷从Y板转移到测量电容器410。
在t7处，在逻辑零(0)施加到控制输入418的情况下，控制开关412打开，从而将Y板104.1连接到测量电容器410的另一侧。在t8处，当如由箭头450、452所表示来测量信号加噪声时，开关416关闭，从而使YA接地且驱动由进入测量电容器410的第二侧接着进入测量电容器410的第一侧(电荷转移到其上)中的噪声而产生的电荷。因此，在t8与t9之间，由于噪声被驱动到测量电容器的另一侧上而充电。在t10处，X板连接到接地以完成一个测量循环。
在t11处，控制开关412再次关闭，从而将YA和测量电容器410的第一侧连接到Y板104.1。由此，在t12与t13以及t14与t15之间，为信号加噪声和噪声的测量提供第二停留周期。
参看输出电压448的时序图，可看到在t5处，在YB再次浮动之后，由于测量电容器410上的信号加噪声而出现输出电压。在t8与t9之间的噪声测量的停留周期期间，因为控制开关412处于逻辑零(0)，所以噪声致使电荷在与信号加噪声的方向相反的方向上从Y板104.1流动到测量电容器412中，结果是使电压减少了对应于噪声量的量。由于从测量值减去噪声，使得在第一停留时间之后，在输出VOUT处提供信号值的第一指示。此外，在对应于第二测量循环的第二停留周期之后，信号加噪声再次转移到测量电容器，且噪声经布置以由于开关412的反向而移除电荷，使得YA处的最终输出电压VOUT对应于所述信号的值。
尽管图15中将噪声展示为已增加了信号加噪声测量电荷，且因此从信号加噪声减去，以形成不具有噪声的信号的估计，但将了解，这只是一个实例。如将了解，噪声可将负电荷感应到测量电容器上，且因此当考虑噪声时，信号加噪声测量值可增加。
参考图14而描述的实例实施例具有与测量电路300的情况相比减少了测量电路400上所提供的插脚(pin out)的数目的优点，其可有助于将测量电路部署在输出引脚的数目受到限制的系统上。此外，微控制器内不需要实施从信号测量减去噪声测量所需的处理，因为这是由于在模拟域中由测量电路400提供的电荷转移而形成的。
图16、图17和图18中提供本技术的操作的实例图解。图16提供根据实例实施例的从被电容性充电的键上存在的电荷量的改变感测人体的存在的一般方法的图解。图16中所示的方法的步骤概述如下：
S1：在测量循环的驱动部分期间，将电荷感应到键上。
S2：接着，在测量循环的信号测量部分期间，将信号测量电容器耦合到所述键，使得测量循环的驱动部分期间所述键上所感应的电荷被转移到信号测量电容器。
S4：从测量循环的噪声测量部分确定在测量循环的信号测量部分期间由噪声在键上感应的电荷的量；以及
S6：控制循环的驱动部分、信号测量部分和噪声测量部分，以向电荷感测电路提供已从或可从其实质上消除所述键上所感应的噪声的信号的测量值。
如图17中所示，步骤S2的一个实例包含
S8：与测量循环的驱动部分同时，将信号测量电容器耦合到所述键，使得在测量循环的信号测量部分结束时，所述键上所感应的电荷被转移到信号测量电容器，以及
S10：确定信号测量电容器上所存在的电荷的量。
接着，步骤S4的操作的实例(通过其在测量循环的噪声测量部分期间由噪声在键上感应一定量的电荷)包含
S12：在由键感应的电荷已被转移到信号测量电容器之后，或在测量循环的驱动部分期间所述键上已感应有电荷之前，在所述测量循环的噪声测量部分中将噪声测量电容器耦合到所述键，以及
S14：确定在噪声测量电容器上感应的电荷的量。
接着是步骤S6，其将包含步骤S16：从由信号测量电容器上的电荷提供的信号测量值减去由噪声测量电容器上的电荷提供的噪声测量值。
如图18中所示，步骤S2的操作(通过其由信号在键上感应一定量的电荷)的另一实例可包含
S18：与循环的驱动部分同时，将信号测量电容器耦合到所述键，使得所述键上所感应的电荷被转移到信号测量电容器。此外，对于此实例，用于从测量循环的噪声测量部分确定由噪声在键上感应的电荷的量的步骤S4的另一实例可包含
S20：在测量循环的驱动部分之前，或在测量循环的信号测量部分之后，将信号测量电容器反向耦合到所述键，使得由噪声在所述键上感应的电荷减少在循环的信号测量部分期间在测量电容器上感应的电荷的量。
本发明的进一步方面和特征在所附权利要求书中界定。可在不脱离本发明的范围的情况下，对上文所述的实例实施例作出各种修改。具体来说，尽管已参考矩阵触摸传感器而进行以上描述，其中所述矩阵触摸传感器包含具有X板和Y板的键，其中X板被驱动，且在Y板上测量电荷，但本发明还可应用于触摸传感器中仅提供单个板的情况，所述触摸传感器首先在充电循环中被充电，且接着在测量循环中放电，例如WO-97/23738中所揭示。

Claims (25)

1.一种从被电容性充电的键上所存在的电荷量的改变来感测人体的存在的方法。所述方法包括：
在测量循环的驱动部分期间将电荷感应到所述键上；
在所述测量循环的信号测量部分期间将信号测量电容器耦合到所述键，使得在所述测量循环的所述驱动部分期间所述键上所感应的所述电荷被转移到所述信号测量电容器；
从所述测量循环的噪声测量部分确定在所述测量循环的所述信号测量部分期间由噪声在所述键上所感应的电荷量；以及
控制所述循环的所述驱动部分、所述信号测量部分和所述噪声测量部分，以向所述电荷感测电路提供已从或可从其实质上消除所述键上所感应的所述噪声的信号的测量值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述从所述测量循环的噪声测量部分确定由噪声在所述键上所感应的电荷量包括：
在所述键所感应的所述电荷已转移到所述信号测量电容器之后或在所述测量循环的所述驱动部分期间所述键上已感应有电荷之前，在所述测量循环的所述噪声测量部分中将噪声测量电容器耦合到所述键。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述测量循环的信号测量部分期间将信号测量电容器耦合到所述键包含：
与所述测量循环的所述驱动部分同时，将所述信号测量电容器耦合到所述键，使得在所述测量循环的所述信号测量部分结束时，所述键上所感应的所述电荷被转移到所述信号测量电容器；以及
确定所述信号测量电容器上所存在的电荷的量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中从所述测量循环的所述噪声测量部分确定由所述噪声在所述键上所感应的所述电荷量包含：
与所述循环的所述驱动部分同时，将所述信号测量电容器耦合到所述键，使得所述键上所感应的所述电荷被转移到所述信号测量电容器，
在所述测量循环的所述驱动部分之前或在所述测量循环的所述信号测量部分之后，将信号测量电容器反向耦合到所述键，使得所述键上由噪声感应的电荷改变在所述循环的所述信号测量部分期间所述测量电容器上所感应的所述电荷量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述循环的所述信号测量部分和所述噪声测量部分的时间周期大体上相等。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量循环的所述噪声测量部分包含在所述循环的所述信号测量部分之前的第一周期和在所述循环的所述信号测量部分之后的第二周期。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述循环的所述噪声测量部分的所述第一周期和所述循环的所述噪声测量部分的所述第二周期提供等于所述循环的所述信号测量部分的总噪声测量周期。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述在所述测量循环的所述驱动部分期间将电荷感应到所述键上发生在所述测量循环的所述信号测量部分期间所述将所述信号测量电容器耦合到所述键之前，使得在所述键上所感应的所述电荷被转移到所述信号测量电容器之前，所述键被预充电。
9.一种用于从被电容性充电的键上所存在的电荷量的改变感测人体的存在的设备，所述设备包括：
驱动电路，其耦合到所述键，且可操作以将电荷感应到所述键上；
电荷感测电路，其包含信号测量电容器，以及
控制器，所述控制器可操作以
控制所述驱动电路以在测量循环的驱动部分期间将电荷感应到所述键上，
控制所述电荷感测电路以在所述测量循环的信号测量部分期间将所述信号测量电容器耦合到所述键，使得在所述测量循环的所述驱动部分期间所述键上所感应的所述电荷被转移到所述信号测量电容器；
从所述测量循环的噪声测量部分确定所述测量循环的所述信号测量部分期间由噪声在所述键上所感应的电荷量，其中所述循环的所述驱动部分、所述信号测量部分和所述噪声测量部分可提供已从或可从其实质上消除所述键上所感应的所述噪声的信号的测量值。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述电荷感测电路包含噪声测量电容器，且所述控制器可操作以控制所述电荷感测电路以
在所述键所感应的所述电荷已转移到所述信号测量电容器之后或在所述测量循环的所述驱动部分期间所述键上已感应有所述电荷之前，在所述测量循环的所述噪声测量部分中将所述噪声测量电容器耦合到所述键。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述控制器可操作以
控制所述电荷感测电路以与所述测量循环的所述驱动部分同时，将所述信号测量电容器耦合到所述键，使得在所述测量循环的所述信号测量部分结束时，所述键上所感应的所述电荷被转移到所述信号测量电容器；以及
确定所述信号测量电容器上所存在的电荷量，其表示所述键上从所述信号和所述噪声感应的电荷量。
12.根据权利要求9所述的设备，其中所述控制器可操作以控制所述电荷感测电路以与所述循环的所述驱动部分同时，将所述信号测量电容器耦合到所述键，使得所述键上所感应的所述电荷被转移到所述信号测量电容器，以及
在所述测量循环的所述驱动部分之前或在所述测量循环的所述信号测量部分之后，
将所述信号测量电容器反向耦合到所述键，使得所述键上由噪声感应的电荷改变在所述循环的所述信号测量部分期间所述测量电容器上所感应的所述电荷量。
13.根据权利要求9所述的设备，其中所述循环的所述信号测量部分和所述噪声测量部分的时间周期大体上相等。
14.根据权利要求9所述的设备，其中所述测量循环的所述噪声测量部分包含在所述循环的所述信号测量部分之前的第一周期和在所述循环的所述信号测量部分之后的第二周期。
15.根据权利要求14所述的设备，其中所述循环的所述噪声测量部分的所述第一周期和所述循环的所述噪声测量部分的所述第二周期提供等于所述循环的所述信号测量部分的总噪声测量周期。
16.根据权利要求9所述的设备，其中所述控制器可操作以控制所述电荷感测电路以在所述测量循环的所述信号测量部分期间将所述信号测量电容器耦合到所述键之前，在所述测量循环的所述驱动部分期间，将所述电荷感应到所述键上，使得在所述键上所感应的所述电荷被转移到所述信号测量电容器之前，所述键被预充电。
17.一种触敏控制面板，其包含键矩阵，所述键矩阵包括第一多个N个输入线、第二多个M个输出线和N乘M个键，所述N乘M个键中的每一者经布置以感测人体的存在，且所述N乘M个键中的每一者安置成邻近于输入线与输出线的相应交叉点，且包括连接到所述N个输入线中的一者的驱动板(X)和连接到所述M个输出线中的一者的接收板(Y)，
所述N个输入线中的每一者连接到相应的驱动电路，且
所述M个输出线中的每一者连接到相应的电荷感测电路，所述电荷感测电路中的每一者包含信号测量电容器，其中所述键矩阵包含
控制器，所述控制器可操作以
控制所述驱动电路以在测量循环的驱动部分期间将电荷感应到所述键中的每一者的所述驱动板上，
控制所述电荷感测电路中的每一者以在所述测量循环的信号测量部分期间，将所述信号测量电容器相应地耦合到所述键中的每一者的所述接收板，使得在所述测量循环的所述驱动部分期间所述键的所述接收板上所感应的所述电荷被转移到所述相应信号测量电容器中的每一者；
针对每一键，从所述测量循环的噪声测量部分确定在所述测量循环的所述信号测量部分期间由噪声在所述键的所述接收板上所感应的电荷量，其中所述循环的所述驱动部分、所述信号测量部分和所述噪声测量部分经布置以提供已从或可从其实质上消除所述键上所感应的所述噪声的信号的测量值。
18.根据权利要求17所述的触敏控制面板，其中所述电荷感测电路中的每一者包含噪声测量电容器，且所述控制器可操作以控制所述电荷感测电路以
在所述键所感应的所述电荷已转移到所述信号测量电容器之后或在所述测量循环的所述驱动部分期间所述键上已感应有所述电荷之前，在所述测量循环的所述噪声测量部分中将所述噪声测量电容器耦合到所述键。
19.根据权利要求18所述的触敏控制面板，其中所述控制器可操作以
控制所述电荷感测电路以与所述测量循环的所述驱动部分同时，将所述信号测量电容器耦合到所述键，使得在所述测量循环的所述信号测量部分结束时，所述键上所感应的所述电荷被转移到所述信号测量电容器；以及
确定所述信号测量电容器上所存在的电荷量，其表示所述键上从所述信号和所述噪声感应的电荷量。
20.根据权利要求17所述的触敏控制面板，其中所述控制器可操作以控制所述电荷感测电路以
与所述循环的所述驱动部分同时，将所述信号测量电容器耦合到所述键，使得所述键上所感应的所述电荷被转移到所述信号测量电容器，以及
在所述测量循环的所述驱动部分之前或在所述测量循环的所述信号测量部分之后，
将所述信号测量电容器反向耦合到所述键，使得所述键上由噪声感应的电荷减少在所述循环的所述信号测量部分期间所述测量电容器上所感应的所述电荷量。
21.根据权利要求17所述的触敏控制面板，其中所述循环的所述信号测量部分和所述噪声测量部分的时间周期大体上相等。
22.根据权利要求17所述的触敏控制面板，其中所述测量循环的所述噪声测量部分包含在所述循环的所述信号测量部分之前的第一周期和在所述循环的所述信号测量部分之后的第二周期。
23.根据权利要求22所述的触敏控制面板，其中所述循环的所述噪声测量部分的所述第一周期和所述循环的所述噪声测量部分的所述第二周期提供等于所述循环的所述信号测量部分的总噪声测量周期。
24.根据权利要求17所述的触敏控制面板，其中所述控制器可操作以控制所述电荷感测电路以在所述测量循环的所述信号测量部分期间将所述信号测量电容器耦合到所述键之前，在所述测量循环的所述驱动部分期间，将所述电荷感应到所述N乘M个键中的每一者上，使得在所述键上所感应的所述电荷被转移到所述信号测量电容器之前，所述键被预充电。
25.一种感测接近触敏控制面板的人体的存在的方法，所述触敏控制面板包含键矩阵，所述键矩阵包括第一多个N个输入线、第二多个M个输出线和N乘M个键，所述N乘M个键中的每一者安置成邻近于输入线与输出线的相应交叉点，且包括连接到所述N个输入线中的一者的被驱动板(X)和连接到所述M个输出线中的一者的接收板(Y)，
所述N个输入线中的每一者连接到相应的驱动电路，且
所述M个输出线中的每一者连接到相应的电荷感测电路，所述电荷感测电路中的每一者包含信号测量电容器，其中所述键矩阵包含
控制所述驱动电路以在测量循环的驱动部分期间将电荷感应到所述键中的每一者的所述驱动板上，
控制所述电荷感测电路中的每一者以在所述测量循环的信号测量部分期间，将所述信号测量电容器相应地耦合到所述键中的每一者的所述接收板，使得在所述测量循环的所述驱动部分期间所述键的所述接收板上所感应的所述电荷被转移到所述相应信号测量电容器中的每一者；以及
针对每一键，从所述测量循环的噪声测量部分确定在所述测量循环的所述信号测量部分期间由噪声在所述键的所述接收板上所感应的电荷量，其中所述循环的所述驱动部分、所述信号测量部分和所述噪声测量部分经布置以提供已从或可从其实质上消除所述键上所感应的所述噪声的信号的测量值。
CN200910203416A 2008-05-19 2009-05-19 减少低频噪声的电容性感测 Pending CN101644972A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US5422208P 2008-05-19 2008-05-19
US61/054,222 2008-05-19
US12/466,192 2009-05-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101644972A true CN101644972A (zh) 2010-02-10

Family

ID=41399881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910203416A Pending CN101644972A (zh) 2008-05-19 2009-05-19 减少低频噪声的电容性感测

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9569037B2 (zh)
CN (1) CN101644972A (zh)
TW (1) TW201000919A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102707821A (zh) * 2011-03-28 2012-10-03 深圳市汇顶科技有限公司 触摸检测装置的降噪处理方法及系统
CN102902403A (zh) * 2011-07-28 2013-01-30 株式会社日本显示器东 触摸面板
CN103135811A (zh) * 2011-11-24 2013-06-05 联咏科技股份有限公司 噪声过滤方法
CN103365507A (zh) * 2012-03-26 2013-10-23 义隆电子股份有限公司 改善电容式触控装置的可信度的感测装置及方法
CN106707045A (zh) * 2015-11-13 2017-05-24 中兴通讯股份有限公司 一种反向供电线路噪声定位方法和装置
CN109871126A (zh) * 2013-08-13 2019-06-11 三星电子株式会社 交互感测设备和交互感测方法
CN111880690A (zh) * 2020-08-06 2020-11-03 深圳市汇顶科技股份有限公司 噪声检测电路、自容检测方法、触控芯片及电子设备
CN113515208A (zh) * 2021-08-02 2021-10-19 上海东软载波微电子有限公司 电容触摸系统的控制方法、装置及系统

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8378981B2 (en) * 2008-05-19 2013-02-19 Atmel Corporation Capacitive sensing with high-frequency noise reduction
US8941394B2 (en) * 2008-06-25 2015-01-27 Silicon Laboratories Inc. Capacitive sensor system with noise reduction
WO2011022067A1 (en) 2009-08-21 2011-02-24 Aleksandar Pance Methods and apparatus for capacitive sensing
KR20120105445A (ko) * 2009-10-20 2012-09-25 사이프레스 세미컨덕터 코포레이션 터치 스크린 제어기에서의 결합 노이즈 영향을 감소시키기 위한 방법 및 장치
DE102009055143A1 (de) * 2009-12-22 2011-06-30 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH, 81739 Berührungsempfindlicher Taster
US8890817B2 (en) * 2010-09-07 2014-11-18 Apple Inc. Centralized processing of touch information
US9310916B2 (en) * 2011-01-14 2016-04-12 Apple Inc. Display to touch crosstalk compensation
WO2013106773A2 (en) 2012-01-12 2013-07-18 Synaptics Incorporated Single layer capacitive imaging sensors
CN103593097B (zh) * 2012-11-29 2017-03-01 敦泰科技有限公司 一种终端设备的触摸检测系统及终端设备
US9542023B2 (en) 2013-08-07 2017-01-10 Synaptics Incorporated Capacitive sensing using matrix electrodes driven by routing traces disposed in a source line layer
US9367190B2 (en) * 2013-09-13 2016-06-14 Apex Material Technology Corp. Touch recognition method and system for a capacitive touch apparatus
US10042489B2 (en) 2013-09-30 2018-08-07 Synaptics Incorporated Matrix sensor for image touch sensing
US9298325B2 (en) 2013-09-30 2016-03-29 Synaptics Incorporated Processing system for a capacitive sensing device
US20150091842A1 (en) 2013-09-30 2015-04-02 Synaptics Incorporated Matrix sensor for image touch sensing
US9459367B2 (en) 2013-10-02 2016-10-04 Synaptics Incorporated Capacitive sensor driving technique that enables hybrid sensing or equalization
US9274662B2 (en) 2013-10-18 2016-03-01 Synaptics Incorporated Sensor matrix pad for performing multiple capacitive sensing techniques
US9495046B2 (en) 2013-10-23 2016-11-15 Synaptics Incorporated Parasitic capacitance filter for single-layer capacitive imaging sensors
US9081457B2 (en) 2013-10-30 2015-07-14 Synaptics Incorporated Single-layer muti-touch capacitive imaging sensor
US9164137B2 (en) * 2013-12-05 2015-10-20 Parade Technologies, Ltd. Tunable baseline compensation scheme for touchscreen controllers
JP2015146885A (ja) * 2014-02-06 2015-08-20 株式会社日立メディコ Ｘ線撮像装置
US9798429B2 (en) 2014-02-28 2017-10-24 Synaptics Incorporated Guard electrodes in a sensing stack
US10133421B2 (en) 2014-04-02 2018-11-20 Synaptics Incorporated Display stackups for matrix sensor
US9927832B2 (en) 2014-04-25 2018-03-27 Synaptics Incorporated Input device having a reduced border region
US9690397B2 (en) 2014-05-20 2017-06-27 Synaptics Incorporated System and method for detecting an active pen with a matrix sensor
US9933903B2 (en) * 2014-10-02 2018-04-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Input device and input/output device
US10175827B2 (en) 2014-12-23 2019-01-08 Synaptics Incorporated Detecting an active pen using a capacitive sensing device
US10990148B2 (en) 2015-01-05 2021-04-27 Synaptics Incorporated Central receiver for performing capacitive sensing
US9939972B2 (en) 2015-04-06 2018-04-10 Synaptics Incorporated Matrix sensor with via routing
US10095948B2 (en) 2015-06-30 2018-10-09 Synaptics Incorporated Modulation scheme for fingerprint sensing
US9720541B2 (en) 2015-06-30 2017-08-01 Synaptics Incorporated Arrangement of sensor pads and display driver pads for input device
US9715304B2 (en) 2015-06-30 2017-07-25 Synaptics Incorporated Regular via pattern for sensor-based input device
CN205028263U (zh) 2015-09-07 2016-02-10 辛纳普蒂克斯公司 一种电容传感器
US10037112B2 (en) 2015-09-30 2018-07-31 Synaptics Incorporated Sensing an active device'S transmission using timing interleaved with display updates
US10067587B2 (en) 2015-12-29 2018-09-04 Synaptics Incorporated Routing conductors in an integrated display device and sensing device
CN106933400B (zh) 2015-12-31 2021-10-29 辛纳普蒂克斯公司 单层传感器图案和感测方法
US10095363B2 (en) 2016-03-28 2018-10-09 Synaptics Incorporated Capacitive sensing with high pass filtering for segmentation
WO2019200263A1 (en) * 2018-04-13 2019-10-17 Tactual Labs Co. Capacitively coupled conductors

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5880411A (en) * 1992-06-08 1999-03-09 Synaptics, Incorporated Object position detector with edge motion feature and gesture recognition
US5730165A (en) 1995-12-26 1998-03-24 Philipp; Harald Time domain capacitive field detector
US7663607B2 (en) * 2004-05-06 2010-02-16 Apple Inc. Multipoint touchscreen
ATE517426T1 (de) * 1999-01-26 2011-08-15 Limited Qrg Kapazitiver messwandler und anordnung
EP1548409A1 (en) * 2003-12-23 2005-06-29 Dialog Semiconductor GmbH Differential capacitance measurement
JP4245512B2 (ja) 2004-05-24 2009-03-25 アルプス電気株式会社 入力装置
US7031886B1 (en) * 2004-12-14 2006-04-18 Synaptics Incorporated Methods and systems for detecting noise in a position sensor using minor shifts in sensing frequency
US7288946B2 (en) * 2005-06-03 2007-10-30 Synaptics Incorporated Methods and systems for detecting a capacitance using sigma-delta measurement techniques
US7902842B2 (en) * 2005-06-03 2011-03-08 Synaptics Incorporated Methods and systems for switched charge transfer capacitance measuring using shared components
EP1746488A2 (en) * 2005-07-21 2007-01-24 TPO Displays Corp. Electromagnetic digitizer sensor array structure
US8031174B2 (en) * 2007-01-03 2011-10-04 Apple Inc. Multi-touch surface stackup arrangement
US8049732B2 (en) * 2007-01-03 2011-11-01 Apple Inc. Front-end signal compensation
US7920129B2 (en) * 2007-01-03 2011-04-05 Apple Inc. Double-sided touch-sensitive panel with shield and drive combined layer
US20090225036A1 (en) * 2007-01-17 2009-09-10 Wright David G Method and apparatus for discriminating between user interactions
TW200842681A (en) * 2007-04-27 2008-11-01 Tpk Touch Solutions Inc Touch pattern structure of a capacitive touch panel
TW200844827A (en) * 2007-05-11 2008-11-16 Sense Pad Tech Co Ltd Transparent touch panel device
US8040326B2 (en) * 2007-06-13 2011-10-18 Apple Inc. Integrated in-plane switching display and touch sensor
JP4506785B2 (ja) * 2007-06-14 2010-07-21 エプソンイメージングデバイス株式会社 静電容量型入力装置
US7663352B2 (en) * 2007-08-27 2010-02-16 System General Corp. Control circuit for measuring and regulating output current of CCM power converter
US20090122173A1 (en) * 2007-11-13 2009-05-14 William Emerson Tennant Low noise readout apparatus and method for cmos image sensors
US8059103B2 (en) * 2007-11-21 2011-11-15 3M Innovative Properties Company System and method for determining touch positions based on position-dependent electrical charges
KR101720919B1 (ko) * 2008-02-28 2017-03-28 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 터치 스크린 센서
US20090225044A1 (en) * 2008-03-06 2009-09-10 Leadis Technology, Inc. Determining touch on keys of touch sensitive input device
US8378981B2 (en) * 2008-05-19 2013-02-19 Atmel Corporation Capacitive sensing with high-frequency noise reduction
JP4720857B2 (ja) * 2008-06-18 2011-07-13 ソニー株式会社 静電容量型入力装置および入力機能付き表示装置
US8031094B2 (en) * 2009-09-11 2011-10-04 Apple Inc. Touch controller with improved analog front end
US8934228B2 (en) * 2011-03-21 2015-01-13 Apple Inc. Display-based speaker structures for electronic devices
JP5841175B2 (ja) 2011-03-21 2016-01-13 アップル インコーポレイテッド フレキシブルディスプレイを伴う電子装置
US9178970B2 (en) * 2011-03-21 2015-11-03 Apple Inc. Electronic devices with convex displays
US9866660B2 (en) * 2011-03-21 2018-01-09 Apple Inc. Electronic devices with concave displays
US8816977B2 (en) * 2011-03-21 2014-08-26 Apple Inc. Electronic devices with flexible displays
US8665236B2 (en) * 2011-09-26 2014-03-04 Apple Inc. Electronic device with wrap around display

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102707821A (zh) * 2011-03-28 2012-10-03 深圳市汇顶科技有限公司 触摸检测装置的降噪处理方法及系统
CN102707821B (zh) * 2011-03-28 2015-04-22 深圳市汇顶科技股份有限公司 触摸检测装置的降噪处理方法及系统
CN102902403B (zh) * 2011-07-28 2016-01-13 株式会社日本显示器 触摸面板
CN102902403A (zh) * 2011-07-28 2013-01-30 株式会社日本显示器东 触摸面板
CN103135811A (zh) * 2011-11-24 2013-06-05 联咏科技股份有限公司 噪声过滤方法
CN103365507B (zh) * 2012-03-26 2016-09-07 义隆电子股份有限公司 改善电容式触控装置的可信度的感测装置及方法
CN103365507A (zh) * 2012-03-26 2013-10-23 义隆电子股份有限公司 改善电容式触控装置的可信度的感测装置及方法
CN109871126A (zh) * 2013-08-13 2019-06-11 三星电子株式会社 交互感测设备和交互感测方法
CN109871126B (zh) * 2013-08-13 2022-02-25 三星电子株式会社 交互感测设备和交互感测方法
CN106707045A (zh) * 2015-11-13 2017-05-24 中兴通讯股份有限公司 一种反向供电线路噪声定位方法和装置
CN111880690A (zh) * 2020-08-06 2020-11-03 深圳市汇顶科技股份有限公司 噪声检测电路、自容检测方法、触控芯片及电子设备
CN113515208A (zh) * 2021-08-02 2021-10-19 上海东软载波微电子有限公司 电容触摸系统的控制方法、装置及系统
CN113515208B (zh) * 2021-08-02 2024-03-01 上海东软载波微电子有限公司 电容触摸系统的控制方法、装置及系统

Also Published As

Publication number Publication date
US9569037B2 (en) 2017-02-14
TW201000919A (en) 2010-01-01
US20090303203A1 (en) 2009-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101644972A (zh) 减少低频噪声的电容性感测
CN101644973A (zh) 减少高频噪声的电容性感测
US8552995B2 (en) Sensor and method of sensing
US8054090B2 (en) Noise handling in capacitive touch sensors
US9600124B2 (en) Sensor and method of sensing
US8552315B2 (en) Two-dimensional position sensor
KR101169253B1 (ko) 반전 적분회로 및 비반전 적분회로가 결합된 적분회로
US8665231B2 (en) Sensing methods for touch sensing devices
KR101527438B1 (ko) 정전용량식 터치패널
KR101198358B1 (ko) 터치스크린 장치, 터치패널의 구동장치 및 구동방법
US20210006246A1 (en) Switching operation sensing apparatus with touch input member identification
CN103823598B (zh) 触控感应电路及方法
TW201716950A (zh) 觸控面板之感測方法及其感測電路
CN103914190A (zh) 电容检测电路
KR101108702B1 (ko) 터치스크린 장치, 터치패널의 구동장치 및 구동방법
JP5273418B2 (ja) 入力装置、及びそれを備えた表示装置
KR101844848B1 (ko) 터치 검출 방법 및 이를 이용하는 터치 검출 장치
US9329722B2 (en) Capacitive touch system and method with auto-calibration
EP2722985B1 (en) Method of differential measurement of voltage levels of capacitive change.
JP2011044003A (ja) 容量判別装置及び静電容量式タッチパネル

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20100210