CN101788873B - 电容式触控板的切换电容电路及检测方法 - Google Patents

Abstract

提供一种电容式触控板的切换电容电路及检测方法，通过感测X轴感应线及Y轴感应线交叉点的旁侧电容的电容值变化来判断物件是否触碰所述X轴感应线及Y轴感应线的交叉点，因此，在多指应用上可以分辨出所有手指的正确位置。

Description

电容式触控板的切换电容电路及检测方法

技术领域

本发明有关一种电容式触控板，特别是关于一种电容式触控板的切换电容电路及检测方法。

背景技术

电容式触控板是一种可供手指在平滑的面板上滑动以控制光标移动的输入装置，由于其具有体积小、成本低、消耗功率低及使用寿命长等优点，因此被广泛地应用在各类电子产品上作为输入装置。现行的电容式触控板的定位方式是采用扫描X轴及Y轴或是直接检测X轴与Y轴的位置，以在X轴及Y轴的交叉处产生定位点。图1显示已知的电容式触控板10，其包括多条X轴感应线(trace)TX1～TX8以及多条Y轴感应线TY1～TY6，当手指12触碰电容式触控板10时，若检测到感应线TX8及TY3上的电容值改变，便可判断手指在感应线TX8及TY3的交叉点上。然而，这样的定位方式在多指应用上无法正确判断出手指位置。

图2显示有两只手指触碰电容式触控板10时的情况，当手指20及22触碰电容式触控板10时，将检测到感应线TX2、TX4、TY2及TY4上的电容值改变，因此除了手指20及22触碰的位置(TX2，TY4)及(TX4，TY2)之外，在位置(TX2，TY2)及(TX4，TY4)也将出现两个鬼点24及26，这使得电容式触控板10无法正确的判断出手指20及22的位置。

因此，希望提出一种应用在电容式触控板可以达成多指定位的装置。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种应用电容式触控板中用以达成多指定位的切换电容电路及检测方法。

根据本发明，一种电容式触控板的切换电容电路及检测方法检测在一第一感应线及一第二感应线的交叉点上产生的旁侧电容的电容值，据以判断是否有物件触碰所述交叉点。所述切换电容电路包括一第一切换电路连接所述第一感应线，用以将所述第一感应线连接至一第一电压端或一第二电压端，一运算放大器具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端，所述运算放大器的第一输入端连接所述第二电压端，一第二切换电路连接所述第二感应线，用以将所述第二感应线连接至所述第二电压端或所述运算放大器的第二输入端，一切换电容具有一第一端及一第二端，所述切换电容的第一端连接所述运算放大器的第二输入端，一第三切换电路连接在所述运算放大器的第二输入端及输出端之间，用以将所述运算放大器的输出端连接至所述运算放大器的第二输入端，以及一第四切换电路连接所述切换电容的第二端，用以将所述切换电容的第二端连接至所述第二电压端或所述运算放大器的输出端。

所述检测方法包括先分别将所述第一感应线及所述第二感应线连接至一第一电压端及一第二电压端以在所述旁侧电容上累积电荷，接着将所述第一感应线切换至所述第二电压端并将所述第二感应线切换至所述运算放大器的第二输入端，同时切换电容的第二端切换至所述运算放大器的输出端，跟着所述旁侧电容上的电荷转移至所述切换电容以决定所述运算放大器输出端上的电压，最后根据所述运算放大器输出端上的电压判断是否有物件触碰所述交叉点。

根据本发明提供的技术方案，在多指应用上可以分辨出所有手指的正确位置。

附图说明

图1显示已知的电容式触控板；

图2显示有两只手指触碰图1中电容式触控板的情况；

图3显示电容式触控板上两条感应线TX及TY；

图4显示本发明切换电容电路的实施例；

图5显示手指触碰图4中感应器时的情况；

图6显示图5中切换电容电路在时脉P1打开开关时的情况；

图7显示图5中切换电容电路在时脉P2打开开关时的情况；

图8显示没有手指触碰图4中感应器时情况；

图9显示图8中切换电容电路在时脉P1打开开关时的情况；以及

图10显示图8中切换电容电路在时脉P2打开开关时的情况。

附图标号

10   电容式触控板

12   手指

20   手指

22   手指

24   鬼点

26   鬼点

30   旁侧电容

40   切换电容电路

4002 切换电路

4004 切换电路

4006 切换电路

4008 切换电路

4010 运算放大器

4012 运算放大器3010的输入端

4014 运算放大器3010的输入端

4016 运算放大器3010的输出端

4018 切换电容CF的第一端

4020 切换电容CF的第二端

50   感应器

5002 感应线TX的感应电容

5004 感应线TY的感应电容

具体实施方式

图3显示电容式触控板上两条感应线TX及TY，在感应线TX及TY的交叉点上产生旁侧电容30，其具有电容值Cxy，当手指触碰感应线TX及TY的交叉点时，旁侧电容30的电容值将产生变化。图4显示本发明切换电容电路40的实施例，其中感应器50为感应线TX及TY的等效电路，电容5002为感应线TX的感应电容，其具有电容值Cx，电容5004为感应线TY的感应电容，其具有电容值Cy，在切换电容电路40中，切换电路4002具有开关SW1连接在电压端Vc及感应线TX之间以及开关SW2连接在感应线TX及电压端Vcom之间，开关SW1及SW2分别受控于时脉P1及P2，切换电路4004具有开关SW3连接在感应线TY及电压端Vcom之间以及开关SW4连接在感应线TY及运算放大器4010的输入端4012之间，开关SW3及SW4分别受控于时脉P1及P2，运算放大器4010除了输入端4012外还具有一输入端4014及输出端4016，运算放大器4010的输入端4014连接电压端Vcom，切换电容CF具有第一端4018及第二端4020，其中切换电容CF的第一端4018连接运算放大器4010的输入端4012，切换电路4006具有开关SW5连接在运算放大器4010的输入端4012及输出端401 6之间，开关SW5受控于时脉P1，切换电路4008具有开关SW6连接在切换电容CF的第二端4020及电压端Vcom之间以及开关SW7连接在切换电容CF的第二端4020及运算放大器4010的输出端401 6之间，开关SW6及SW7分别受控于时脉P1及P2。

图5显示手指触碰感应器50时的情况，当手指触碰感应线TX及TY的交叉点时，感应线TX及TY的感应电容5002及5004分别有电容增量ΔCx及ΔCy，同时旁侧电容30也有电容增量ΔCxy。图6显示图5中切换电容电路40在时脉P1打开(turn on)开关时的情况。图7显示图5中切换电容电路40在时脉P2打开开关时的情况。参照图6，时脉P1打开开关SW1、SW3、SW5及SW6而时脉P2关闭(turn off)开关SW2、SW4及SW7，因此感应线TX连接电压端Vc，感应线TY连接电压端Vcom，切换电容CF的第二端连接电压端Vcom，运算放大器4010的输出端4016连接其输入端4012，由于感应线TX的感应电容5002有电容增量ΔCx，故其电荷

Qcx＝Vc×(Cx+ΔCx)               公式1

感应线TY的感应电容5004有电容增量ΔCy，故其电荷

Qcy＝Vcom×(Cy+ΔCy)             公式2

同样的，旁侧电容30的电荷

Qcxy＝(Vc-Vcom)×(Cxy+ΔCxy)     公式3

由于虚接地原理，运算放大器4010的输入端4012上的电压等于输入端4014上的电压Vcom，因此切换电容CF两端4018及4020上的电压相等，故切换电容CF上的电荷为0，此时运算放大器的输出端4016上的电压Vo＝Vcom。

接着，参照图7，时脉P1关闭开关SW1、SW3、SW5及SW6而时脉P2打开开关SW2、SW4及SW7，因此感应线TX连接电压端Vcom，感应线TY连接运算放大器4010的输入端4012，切换电容CF的第二端连接运算放大器4010的输出端4016，运算放大器4010的输出端4016及输入端4012之间则被断开，此时，感应线TX的感应电容5002的电荷

Qcx＝Vcom×(Cx+ΔCx)         公式4

感应线TY的感应电容5004的电荷

Qcy＝Vcom×(Cy+ΔCy)         公式5

而旁侧电容30上的电荷将全部转移到切换电容CF，故旁侧电容30上的电荷为0，由公式3可得知切换电容CF上的电荷

Qcf＝(Vo-Vcom)×CF＝(Vc-Vcom)×(Cxy+ΔCxy)    公式6

根据公式6可进一步得到运算放大器4016输出端上的电压

Vo＝[(Cxy+ΔCxy)/CF]×(Vc-Vcom)+Vcom          公式7

在切换电容电路40中，感应线TX及TY的感应电容5002及5004的电容值变化并不会对切换电容电路输出端Vo造成影响。

图8显示没有手指触碰感应器50时情况，其中感应线TX及TY的感应电容5002及5004分别有电容增量ΔCx及ΔCy，但由于手指没有触碰至感应线TX及TY的交叉点，因此旁侧电容30没有电容增量。图9显示图8中切换电容电路40在时脉P1打开开关时的情况。图10显示图8中切换电容电路40在时脉P2打开开关时的情况。参照图9，时脉P1打开开关SW1、SW3、SW5及SW6而时脉P2关闭(turn off)开关SW2、SW4及SW7，因此感应线TX连接电压端Vc，感应线TY连接电压端Vcom，切换电容CF的第二端连接电压端Vcom，运算放大器4010的输出端4016连接其输入端4012，由于感应线TX的感应电容5002有电容增量ΔCx，故其电荷如公式1所示，感应线TY的感应电容5004有电容增量ΔCy，故其电荷如公式2所示，旁侧电容30的电荷

Qcxy＝(Vc-Vcom)×Cxy       公式8

由于虚接地原理，运算放大器4010的输入端4012上的电压等于输入端4014上的电压Vcom，因此切换电容CF两端4018及4020上的电压相等，故切换电容CF上的电荷为0，此时运算放大器的输出端4016上的电压Vo＝Vcom。

接着，参照图10，时脉P1关闭开关SW1、SW3、SW5及SW6而时脉P2打开开关SW2、SW4及SW7，因此感应线TX连接电压端Vcom，感应线TY连接运算放大器4010的输入端4012，切换电容CF的第二端连接运算放大器4010的输出端4016，运算放大器4010的输出端4016及输入端4012之间则被断开，此时，感应线TX的感应电容5002的电荷如公式4所示，感应线TY的感应电容5004的电荷如公式5所示，而旁侧电容30上的电荷将全部转移到切换电容CF，故旁侧电容30上的电荷为0，由公式8可得知切换电容CF上的电荷

Qcf＝(Vo-Vcom)×CF＝(Vc-Vcom)×Cxy    公式9

根据公式9可进一步求得运算放大器4010的输出端4016上的电压

Vo＝(Cxy/CF)×(Vc-Vcom)+Vcom          公式10

由公式7及公式10可知，当有手指触碰感应器50时，旁侧电容30将产生变化，进而使运算放大器4010的输出端4016上的电压改变，又感应线TX及TY的感应电容5002及5004的电容值变化并不会对切换电容电路输出端Vo造成影响，因此在多指应用上可以正确定位出手指的位置。

以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述是为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例是为解说本发明的原理以及让所属领域的技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想企图由权利要求及其均等来决定。

Claims (7)

1.一种电容式触控板的切换电容电路，其特征在于，所述电容式触控板具有一第一感应线以及一第二感应线，在所述第一感应线及所述第二感应线的交叉点上产生一旁侧电容，所述切换电容电路包括：

一第一切换电路，连接所述第一感应线，在第一时脉中将所述第一感应线连接至一第一电压端，在第二时脉中将所述第一感应线连接至一第二电压端；

一运算放大器，具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端，所述运算放大器的第一输入端连接所述第二电压端；

一第二切换电路，连接所述第二感应线，在所述第一时脉中将所述第二感应线连接至所述第二电压端，在所述第二时脉中将所述第二感应线连接至所述运算放大器的第二输入端；

一切换电容，具有一第一端及一第二端，所述切换电容的第一端连接所述运算放大器的第二输入端；

一第三切换电路，连接在所述运算放大器的第二输入端及输出端之间，在所述第一时脉中将所述运算放大器的输出端连接至所述运算放大器的第二输入端；以及

一第四切换电路，连接所述切换电容的第二端，在所述第一时脉中将所述切换电容的第二端连接至所述第二电压端，在所述第二时脉中将所述切换电容的第二端连接至所述运算放大器的输出端；

其中，当物件触碰所述交叉点时，所述旁侧电容的电容值将产生变化，进而使所述运算放大器的输出端上的电压改变。

2.如权利要求1的切换电容电路，其特征在于，所述第一切换电路包括：

一第一开关，连接在所述第一感应线及所述第一电压端之间；以及

一第二开关，连接在所述第一感应线及所述第二电压端之间。

3.如权利要求1的切换电容电路，其特征在于，所述第二切换电路包括：

一第一开关，连接在所述第二感应线及所述第二电压端之间；以及

一第二开关，连接在所述第二感应线及所述运算放大器的第二输入端之间。

4.如权利要求1的切换电容电路，其特征在于，所述第三切换电路包括一开关连接在所述运算放大器的第二输入端及输出端之间。

5.如权利要求1的切换电容电路，其特征在于，所述第四切换电路包括：

一第一开关，连接在所述切换电容的第二端及所述第二电压端之间；以及

一第二开关，连接在所述切换电容的第二端及所述运算放大器的输出端之间。

6.一种包含如权利要求1所述的切换电容电路的电容式触控板的检测方法，其特征在于，所述电容式触控板具有一第一感应线及一第二感应线，在所述第一及第二感应线的交叉点上产生一旁侧电容，所述检测方法包括下列步骤：

分别将所述第一感应线及所述第二感应线连接至一第一电压端及一第二电压端以在所述旁侧电容上累积电荷；以及

检测所述旁侧电容的电荷以判断所述旁侧电容的电容值是否变化，进而判断是否有物件触碰所述交叉点。

7.如权利要求6的检测方法，其特征在于，所述检测所述旁侧电容的电荷以判断所述旁侧电容的电容值是否变化的步骤包括：

分别将所述第一感应线及第二感应线切换至所述第二电压端及一运算放大器的第一输入端以使所述旁侧电容的电荷转移至一切换电容，其中所述运算放大器的第二输入端连接所述第二电压端，而所述切换电容连接在所述运算放大器的第一输入端及输出端之间；以及

根据所述运算放大器的输出端上的电压判断所述旁侧电容的电容值是否变化。

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