CN101661359B - 电容式触控检测系统及其检测信号接收及波形整形模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容式触控检测系统，包括电容式触控面板以及检测控制电路。电容式触控面板包括多个输入端及多个输出端；检测控制电路包括电性耦接至输入端以向输入端提供扫描电压信号的扫描信号发射模块以及电性耦接至输出端以接收并处理输出端输出的多个检测信号而产生多个处理后的检测信号的检测信号接收及波形整形模块。其中，检测信号接收及波形整形模块包括接收器及RC阻抗匹配网络，接收器接收这些检测信号，RC阻抗匹配网络对这些检测信号进行波形整形处理以补偿电容式触控面板上RC负载分布不均匀所造成的影响而得处理后的检测信号，进而大大利于检测控制电路中模拟转数字的阶数判断。

Description

电容式触控检测系统及其检测信号接收及波形整形模块

技术领域

本发明涉及一种触控检测技术领域，尤其涉及一种电容式触控检测系统及其检测信号接收及波形整形模块。

背景技术

参见图1，其示出先前技术中的一种电容式触控检测系统的结构框图。如图1所示，电容式触控检测系统20包括检测控制电路22及电容式触控面板24。其中，检测控制电路22包括数字控制器220、发射器(Transmitter)221、电位移转器222、接收器(Receiver)224、充电电路225、电压放大器226以及模拟/数字转换器228，发射器221、接收器224、充电电路225及模拟/数字转换器228接受数字控制器220的控制。

请一并参考图1及图2，电容式触控面板24包括多个输入端X1～Xm及多个输出端Y1～Yn。检测控制电路22的发射器221产生初始电压信号后经电位移转器222执行电位移转操作而得具特定电压幅度的扫描电压信号(图2中示出其为方波信号)，扫描电压信号以双边驱动方式输入至电容式触控面板24的输入端X1～Xm来扫描整个电容式触控面板24。接收器224从电容式触控面板24的多个输出端Y1～Yn接收多个检测电压后，送至充电电路225并依序经电压放大器226放大处理及模拟/数字转换器228数字化后输入至数字控制器220，这些数字检测电压经数字控制器220处理后将作为触控检测结果输出。

图3示出电容式触控面板24的多个输出端Y1～Yn各自输出的多个检测电压的波形。结合图2及图3可知，由于电容式触控面板24原有的RC负载分布不均匀，越往电容式触控面板24中间RC负载越大；因此电容式触控面板24在未被触碰状态下中间的检测电压的幅值最低(例如，70mV)，而在双边驱动方式下，电容式触控面板24最左边和最右边的检测电压的幅值最高(例如，分别为380mV及360mV)。

然而，在图1所示的检测控制电路22中，当模拟/数字转换器228的参考电压为一定值(例如，3.3V)时，经过电压放大器226放大后的检测电压势必皆要在3.3V以下模拟/数字转换器228才有办法辨别；若以图3中的最高检测电压来计算电压放大器226的放大倍率且不超过模拟/数字转换器228的参考电压3.3V，则放大倍率为8。因此，最高放大后检测电压为3.04V，最低放大后检测电压为0.56V；考虑人体触碰电容式触控面板24导走的电流有限，在未被触碰状态下各个输出端Y1～Yn输出的检测电压经放大后差异过大的情形将不利于模拟/数字转换器228转出数字值的阶数判断。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种电容式触控检测系统，以有效改善先前技术中电容式触控面板原有RC负载分布不均匀所造成的影响。

本发明的再一目的是提供一种检测信号接收及波形整形模块，以有效改善先前技术中电容式触控面板原有RC负载分布不均匀所造成的影响。

本发明一实施例提出一种电容式触控检测系统，包括电容式触控面板及检测控制电路；电容式触控面板包括多个输入端及多个输出端；检测控制电路包括扫描信号发射模块及检测信号及波形整形模块。扫描信号发射模块电性耦接至上述的输入端以向这些输入端提供扫描电压信号，检测信号接收及波形整形模块电性耦接至上述的输出端以接收并处理这些输出端输出的多个检测信号而产生多个处理后的检测信号。其中，检测信号接收及波形整形模块包括接收器及阻抗匹配网络；接收器用以接收上述的检测信号，阻抗匹配网络用以对上述的检测信号进行波形整形处理以补偿电容式触控面板上RC负载分布不均匀所造成的影响而得上述的处理后的检测信号。

在本发明的一实施例中，上述的阻抗匹配网络包括多个相互独立的RC串联电路，每一RC串联电路的一端电性耦接至预设电位(例如，接地电位)，另一端因电性耦接关系而接收上述的检测信号中的相应者。

在本发明的一实施例中，上述的每一RC串联电路中电阻与电容的取值相关于电容式触控面板在未被触碰状态下上述的检测信号中的相应者的电压幅度和与此相应者对应的处理后的检测信号的电压幅度的比值。

在本发明的一实施例中，上述的扫描信号发射模块包括发射器及电位移转器，发射器用以产生初始电压信号，电位移转器用以对初始电压信号进行电位移转操作而产生上述的扫描电压信号。

在本发明的一实施例中，上述的检测控制电路进一步包括：电压放大器、模拟/数字转换器及数字控制器；扫描信号发射模块、检测信号接收及波形整形模块及模拟/数字转换器接受数字控制器的控制，上述的处理后的检测信号分别依序经电压放大器放大处理及模拟/数字转化器数字化后而得多个数字检测信号，这些数字检测信号经数字控制器处理后作为触控检测结果输出。进一步地，检测控制电路更可包括充电电路，其电性耦接于检测信号接收及波形整形模块与电压放大器之间并接受数字控制器的控制。

本发明再一实施例提出一种检测信号接收及波形整形模块，适用于用以对电容式触控面板执行检测控制操作的检测控制电路；此检测信号接收及波形整形模块电性耦接至电容式触控面板的多个输出端以接收并处理这些输出端输出的多个检测信号而产生多个处理后的检测信号，其包括：接收器及阻抗匹配网络。其中，接收器用以接收上述的检测信号；阻抗匹配网络用以对上述的检测信号进行波形整形处理而得处理后的检测信号，以致于当电容式触控面板在未被触碰状态下这些处理后的检测信号的电压幅度趋于一致。进一步地，阻抗匹配网络可包括多个相互独立的RC串联电路，每一RC串联电路的一端电性耦接至预设电位，另一端因电性耦接关系而接收这些检测信号中的相应者。更进一步地，每一RC串联电路中电阻与电容的取值相关于电容式触控面板在未被触碰状态下这些检测信号中的相应者的电压幅度和与此相应者对应的处理后的检测信号的电压幅度的比值。

本发明实施例通过增设阻抗匹配网络来对电容式触控面板的各个输出端进行阻抗匹配，以达成对电容式触控面板的各个输出端输出的多个检测信号进行波形整形的目的；因此可有效改善先前技术中电容式触控面板RC负载分布不均匀所造成的影响，进而大大利于检测控制电路中模拟转数字的阶数判断。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1绘示为先前技术中的一种电容式触控检测系统的结构框图。

图2绘示为图1所示电容式触控检测系统中的电容式触控面板的结构示意图。

图3绘示为图2所示电容式触控面板在未被触碰状态下各个输出端输出的多个检测电压的波形。

图4绘示为相关于本发明实施例的一种电容式触控检测系统的结构框图。

图5绘示为图4所示电容式触控检测系统中部分模块的具体结构框图。

附图标号：

20：电容式触控检测系统

22：检测控制电路

220：数字控制器

221：发射器

222：电位移转器

224：接收器

225：充电电路

226：电压放大器

228：模拟/数字转换器

24：电容式触控面板

X1～Xm：输入端

Y1～Yn：输出端

10：电容式触控检测系统

12：检测控制电路

120：数字控制器

122：扫描信号发射模块

124：检测信号接收及波形整形模块

125：充电电路

126：电压放大器

128：模拟/数字转换器

14：电容式触控面板

1220：发射器

1222：电位移转器

1240：接收器

1242：RC阻抗匹配网络

R1～Rn：电阻

C1～Cn：电容

具体实施方式

参见图4，其示出相关于本发明实施例的一种电容式触控检测系统的结构框图。如图4所示，电容式触控检测系统10包括检测控制电路12及电容式触控面板14。其中，检测控制电路12包括数字控制器120、扫描信号发射模块122、检测信号接收及波形整形模块124、充电电路125、电压放大器126以及模拟/数字转换器128；扫描信号发射模块122、检测信号接收及波形整形模块124、充电电路125及模拟/数字转换器128接受数字控制器120的控制。

请一并参考图5，其示出电容式触控检测系统10的部分模块的具体结构框图。如图5所示，电容式触控面板14包括多个输入端X1～Xm及多个输出端Y1～Yn。扫描信号发射模块122电性耦接至电容式触控面板14的多个输入端X1～Xm且包括发射器1220及电位移转器1222，发射器1220产生的初始电压信号透过电位移转器1222执行电位移转操作后而得扫描电压信号(图5中示出其为方波信号)，扫描电压信号以双边驱动方式输入至电容式触控面板14的多个输入端X1～Xm来对整个电容式触控面板14进行扫描。检测信号接收及波形整形模块124电性耦接至电容式触控面板14的多个输出端Y1～Yn且包括接收器1240及阻抗匹配网络，例如，RC阻抗匹配网络1242；接收器1240从电容式触控面板14的多个输出端Y1～Yn接收多个检测信号，RC阻抗匹配网络1242对多个输出端Y1～Yn输出的多个检测信号进行波形整形处理而得多个处理后的检测信号。其中，RC阻抗匹配网络1242包括多个相互独立的RC串联电路，每一RC串联电路包括相互串接的电容C1(或C2～Cn之一)及电阻R1(或R2～Rn的一相应者)；每一RC串联电路的一端电性耦接至预设电位(例如图5中的接地电位)，另一端因电性耦接关系而接收多个输出端Y1～Yn输出的多个检测信号中的一相应者。在此需要说明的是，虽然图5中示出多个输出端Y1～Yn输出的多个检测信号是由接收器1240接收并输出至RC阻抗匹配网络1242进行波形整形处理而得处理后的检测信号，但是多个输出端Y1～Yn输出的多个检测信号也可先透过RC阻抗匹配网络1242进行波形整形处理而得处理后的检测信号，再由接收器1240接收并输出这些处理后的检测信号。

再参考图4，检测信号接收及波形整形模块124输出的多个处理后的检测信号将送至充电电路125并依序透过电压放大器126放大处理及模拟/数字转换器128数字化而得多个数字检测信号，这些数字检测信号输入至数字控制器120并经数字控制器120处理后将作为触控检测结果输出。其中，检测信号接收及波形整形模块124可透过多任务器(Multiplexer，图中未绘示)与充电电路125相电性耦接。

承上述，在扫描电压信号以双边驱动方式输入至电容式触控面板14的多个输入端X1～Xm的情形下，RC阻抗匹配网络1242的补偿规则为：越往电容式触控面板14的两边，RC负载的补偿值越大；换而言之，扫描电压信号的传输路径越短，RC负载的补偿值就越大。更具体地，RC阻抗匹配网络1242的每一RC串联电路中的电阻及电容的取值是相关于电容式触控面板14在未被触碰状态下多个输出端Y1～Yn输出的多个检测信号中的相应者的电压幅度和与此相应者对应的处理后的检测信号的电压幅度的比值。具体地，为使电容式触控面板14在未被触碰状态下其输出端Y1～Yn输出的多个检测信号经波形整形后而得的多个处理后的检测信号的电压幅度趋于一致，则每一RC串连电路的转折频率(Cut-off frequency)f₀满足条件：f₀＝f/(V_i/V₀)；其中，f为输入至多个输入端X1～Xm的扫描电压信号的频率，V_i为未被触碰状态下输出端Y1～Yn中的第i个输出端输出的检测信号的电压幅度，V₀为未被触碰状态下各个处理后的检测信号的电压幅度。进一步地，由于f₀＝1/(2πR_iC_i)，因此R_iC_i＝(V_i/V₀)/(2πf)。

举例说明如下：可再参考图3，假定电容式触控面板14在未被触碰状态下各个处理后的检测信号的电压幅度设置为70mV(亦即V₀＝70mV)，且扫描电压信号的频率f为600KHz(千赫兹)，则对于最左边的输出端Y1输出的检测信号的电压幅度为380mV的情形，则

对于其它的RC串联电路中的电阻及电容的取值的计算方式与此相同，故不再一一赘述。在此需说明的是，电容式触控面板14在未被触碰状态下各个处理后的检测信号的电压幅度并不限于设置为相等于电容式触控面板14在未被触碰状态下各个输出端Y1～Yn输出的多个检测信号中的最低电压幅度(例如，图3所示的70mV)，其亦可设置为低于多个检测信号中的最低电压幅度。

在上述实施例中，扫描电压信号并不限于以双边驱动方式输入至电容式触控面板14的多个输入端X1～Xm，其亦可以单边驱动方式输入至电容式触控面板的多个输入端，而RC阻抗匹配网络的补偿规则仍然是：扫描电压信号的传输路径越短，RC负载的补偿值就越大。

综上所述，本发明上述实施例通过增设RC阻抗匹配网络来对电容式触控面板的各个输出端进行阻抗匹配，以达成对电容式触控面板的各个输出端输出的多个检测信号进行波形整形的目的；因此可有效改善先前技术中电容式触控面板RC负载分布不均匀所造成的影响，进而大大利于检测控制电路中模拟转数字的阶数判断。

另外，任何熟知此技艺者还可对本发明上述实施例提出的电容式触控检测系统做适当变更，例如省略掉充电电路而将检测信号接收及波形整形模块直接电性耦接至电压放大器、适当变更阻抗匹配网络的电路结构，只要其能达成预定的阻抗匹配效果均可，等等。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求范围所界定者为准。

Claims (5)

1.一种电容式触控检测系统，其特征在于，所述电容式触控检测系统包括：

一电容式触控面板，包括多个输入端及多个输出端；以及

一检测控制电路，包括一扫描信号发射模块及一检测信号接收及波形整形模块，所述扫描信号发射模块电性耦接至所述多个输入端以向所述输入端提供一扫描电压信号，所述检测信号接收及波形整形模块电性耦接至所述多个输出端以接收并处理所述输出端输出的多个检测信号而产生多个处理后的检测信号；

其中，所述检测信号接收及波形整形模块包括一接收器及一阻抗匹配网络，所述接收器用以接收所述多个检测信号，所述阻抗匹配网络用以对所述检测信号进行波形整形处理以补偿所述电容式触控面板上RC负载分布不均匀所造成的影响而得所述多个处理后的检测信号；

所述阻抗匹配网络包括多个相互独立的RC串联电路，每一所述RC串联电路的一端电性耦接至一预设电位，另一端因电性耦接关系而接收所述多个检测信号中的一相应者；

每一所述RC串联电路中电阻与电容的取值是相关于所述电容式触控面板在未被触碰状态下所述检测信号中的所述相应者的电压幅度和与所述相应者对应的所述处理后的检测信号的电压幅度的比值。

2.如权利要求1所述的电容式触控检测系统，其特征在于，所述扫描信号发射模块包括一发射器及一电位移转器，所述发射器用以产生一初始电压信号，所述电位移转器用以对所述初始电压信号进行电位移转操作而产生所述扫描电压信号。

3.如权利要求1所述的电容式触控检测系统，其特征在于，所述检测控制电路进一步包括：一电压放大器，一模拟/数字转换器及一数字控制器；所述扫描信号发射模块、所述检测信号接收及波形整形模块及所述模拟/数字转换器接受所述数字控制器的控制，所述处理后的检测信号分别依序经所述电压放大器放大处理及所述模拟/数字转换器数字化后而得多个数字检测信号，所述数字检测信号经所述数字控制器处理后作为触控检测结果输出。

4.如权利要求3所述的电容式触控检测系统，其特征在于，所述检测控制电路进一步包括：一充电电路，其电性耦接于所述检测信号接收及波形整形模块与所述电压放大器之间并接受所述数字控制器的控制。

5.一检测信号接收及波形整形模块，其特征在于，所述检测信号接收及波形整形模块适用于用以对一电容式触控面板执行检测控制操作的检测控制电路；所述检测信号接收及波形整形模块电性耦接于所述电容式触控面板的多个输出端以接收并处理所述输出端输出的多个检测信号而产生多个处理后的检测信号；所述检测信号接收及波形整形模块包括：

一接收器，用以接收所述检测信号；以及

一阻抗匹配网络，用以对所述检测信号进行波形整形处理而得所述处理后的检测信号，以致于当所述电容式触控面板在未被触碰状态下所述处理后的检测信号的电压幅度趋于一致；

所述阻抗匹配网络包括多个相互独立的RC串联电路，每一所述RC串联电路的一端电性耦接至一预设电位，另一端因电性耦接关系而接收所述检测信号中的一相应者；

每一所述RC串联电路中电阻与电容的取值是相关于所述电容式触控面板在未被触碰状态下所述检测信号中的所述相应者的电压幅度和与所述相应者对应的所述处理后的检测信号的电压幅度的比值。

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