CN102150112B - 用于多激励控制器的相位补偿 - Google Patents

Abstract

本发明提供了确定用于多激励解调处理的补偿相位矩阵。选择多激励感测系统的第一驱动线路，并且在所选择的驱动线路上传输激励信号。根据由该激励信号导致的接收感测信号，测量由该激励信号导致的通道增益。对所测量的通道增益和已知通道增益进行比较，以便获得所选择的驱动线路的各个相位补偿。由多个驱动线路的各个相位补偿值形成补偿相位矩阵。

Description

用于多激励控制器的相位补偿

技术领域

本公开一般涉及用于多激励传感器的控制器，并且具体地，涉及多激励触摸控制器中的相位延迟补偿。

背景技术

当前可以获得许多类型的输入设备，诸如按钮或按键、鼠标、轨迹球、操纵杆、触摸传感器面板、和触摸屏等，用于在计算系统中执行操作。尤其是，触摸屏由于其容易且通用的操作以及其不断下降的价格而正变得日益流行。触摸屏可包括触摸传感器面板和诸如液晶显示器(LCD)的显示设备，所述触摸传感器面板可以是具有触敏表面的清澈面板，所述显示设备可被部分或完全定位在该面板后面，从而所述触敏表面可以覆盖显示设备的可观看区域的至少一部分。触摸屏可允许用户通过使用手指、输入笔或其它物体在显示设备所显示的用户界面(UI)所指定的位置处触摸该触摸传感器面板来执行各种功能。一般来说，触摸屏可识别触摸事件以及触摸事件在触摸传感器面板上的位置，然后计算系统可根据在该触摸事件时出现的显示来解释该触摸事件，并且此后可基于该触摸事件执行一个或多个动作。

互电容触摸传感器面板可由大体透明的导电材料——例如，氧化铟锡(ITO)——的驱动线路和感测线路的矩阵形成，驱动线路和感测线路通常被布置在大体透明的衬底上的水平和垂直方向上的行和列内。可以通过驱动线路传输驱动信号，这导致驱动线路和感测线路的交叉点(感测像素)处的信号电容。可以根据由于驱动信号在感测线路中产生的感测信号确定信号电容。在某些触摸传感器面板系统中，同时激励多个驱动线路，以便在感测线路中产生复合感测信号。虽然这些系统提供了某些优点，但是常规的多激励系统可能引起困难。例如，在典型的多激励系统中，不同驱动线路可以在感测通道的感测信号中引入不同的相位延迟，这可能导致处理感测信号的效率降低。

发明内容

鉴于上述内容，在单个集成电路(单芯片)上形成用于多触摸传感器的多激励控制器，以便包括传输振荡器，基于传输振荡器的频率产生多个驱动信号的传输信号部分，同时传输驱动信号以便驱动多触摸传感器的多个传输通道，接收通过驱动多触摸传感器产生的感测信号的接收通道，接收振荡器，和基于接收振荡器的频率解调所接收的感测信号以便获得感测结果的解调部分，解调部分包括解调器和矢量运算器。这种实现可以提供比常规设计更灵活的系统。例如，矢量运算可以允许对任意矢量的选择和测试，例如，允许系统设计者测试和实现不同的激励矩阵/解码矩阵组合，而不需要感测系统的大量重新设计。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的示例计算系统；

图2A示出了根据本发明的一个实施例的示例性互电容触摸传感器面板；

图2B是根据本发明的一个实施例的处于稳定状态(无触摸)情况下的示例性像素的侧视图；

图2C是根据本发明的一个实施例的处于动态(触摸)情况下的示例性像素的侧视图；

图3示出了根据本发明的实施例的示例专用集成电路(ASIC)单芯片多触摸控制器；

图4示出了根据本发明的实施例的示例传输通道；

图5示出了根据本发明的实施例的触摸传感器面板的示例激励；

图6示出了根据本发明的实施例的示例感测通道和多级矢量解调引擎的第一级；

图7示出了根据本发明的实施例的多级矢量解调引擎的示例第二级；

图8示出了根据本发明的实施例的示例接收NCO；

图9示出了根据本发明的实施例的用于确定补偿相位矩阵的示例方法；

图10A示出了根据本发明的实施例的具有包括单芯片多激励控制器的触摸传感器面板的示例移动电话；

图10B示出了根据本发明的实施例的具有包括单芯片多激励控制器的触摸传感器面板的示例数字媒体播放器；和

图10C示出了根据本发明的实施例的具有包括单芯片多激励控制器的触摸传感器面板(轨迹板)和/或显示器的示例个人计算机。

具体实施方式

在对优选实施例的下列描述中参考了附图，这些附图构成本说明书的一部分，并且以说明的方式示出了可以实现本发明的特定实施例。应当理解，可以使用其它实施例，并且可以做出结构改变而不脱离本发明的实施例的范围。

本公开涉及多激励触摸控制器中的相位延迟补偿。当以多个驱动信号激励单个感测线路时，可以在感测线路中产生多个分量信号。分量信号形成复合感测信号，其可被接收并且用于，例如，用于获得包含在分量信号内的测量数据的解调处理。然而，各个分量信号可以具有例如由不同的信号路径长度引起的不同相位延迟。由于分量信号被叠加在一起以便形成单个感测信号，所以可能难以补偿相位延迟的各个差异。

在通过多级矢量解调处理从复合感测信号中获得测量数据的情况下，例如，在该处理中使用的解码矩阵可以是相位补偿的，以便补偿分量信号的相位延迟的差异。可以通过以在驱动线路上传输的激励信号激励感测线路，并且使用解调处理测量感测通道增益，确定用于每个驱动线路和感测线路对的相位补偿。当感测信号分量相对于解调信号具有相位偏移时，感测通道增益被减小。对相位对齐信号的结果通道增益和已知通道增益进行比较，可以确定分量感测信号的相位延迟。每个驱动线路和感测线路对的各个相位延迟可被添加到解码矩阵，以便提供考虑了分量感测信号的各个相位延迟的相位补偿解码矩阵。

虽然此处可以互电容触摸传感器面板描述和给出本发明的实施例，但是应当理解：本发明的实施例不受这种限制，而是还适用于自电容传感器面板，以及单触摸或多触摸传感器面板两者，以及使用多个同时的激励信号以便产生复合感测信号的其它传感器。另外，虽然此处可以双侧ITO(DITO)触摸传感器面板描述和给出了本发明的实施例，但是应当理解：本发明的实施例还适用于其它触摸传感器面板配置，诸如在不同衬底上或在覆盖玻璃的背面上形成驱动线路和感测线路的配置，以及在单个衬底的相同侧上形成驱动线路和感测线路的配置。

图1示出了根据本发明实施例的利用具有集成驱动系统的单ASIC多触摸控制器106的示例计算系统100。触摸控制器106是可以包括一个或多个处理器子系统102的单个专用集成电路(ASIC)，所述一个或多个处理器子系统102可以包括，例如，一个或多个主处理器，诸如ARM968处理器或具有类似功能和能力的其它处理器。然而，在其它实施例中，可由专用逻辑，诸如状态机，替代实现处理器功能。处理器子系统102还可以包括，例如，外设(未示出)，诸如随机访问存储器(RAM)或其他类型的存储器或存储设备，看门狗计时器等。触摸控制器106还可以包括，例如，用于接收信号，诸如一个或多个感测通道(未示出)的触摸感测信号103，来自其它传感器(诸如，传感器111)的其它信号等的接收部分107。触摸控制器106还可以包括，例如，诸如多级矢量解调引擎109的解调部分，面板扫描逻辑110，以及包括例如传输部分114的驱动系统。面板扫描逻辑110可以访问RAM 112，自治地从感测通道读取数据，并且为感测通道提供控制。另外，面板扫描逻辑110可以控制传输部分114，以便以各种频率和相位产生可被有选择地施加到触摸传感器面板124的行上的激励信号116。

可以使用电荷泵115为传输部分产生供电电压。通过级联晶体管，可以允许可以具有比ASIC处理的最大电压更高的振幅的激励信号116(Vstim)。因此，激励电压可以比单个晶体管可以处理的电压电平(例如3.6V)更高(例如6V)。虽然图1示出了与传输部分114分离的电荷泵115，电荷泵可以是传输部分的一部分。

虽然还可以使用其它感测介质，但是触摸传感器面板124可以包括具有多个行迹线(例如，驱动线路)和多个列迹线(例如，感测线路)的电容感测介质。虽然还可以使用其它透明和诸如铜的非透明材料，但是行迹线和列迹线可由诸如氧化铟锡(ITO)或氧化锑锡(ATO)的透明导电介质形成。在某些实施例中，行迹线和列迹线可以彼此垂直，虽然在其它实施例中，其它非笛卡儿取向也是可能的。例如，在极坐标系统中，感测线路可以是同心圆，并且驱动线路可以是径向延伸的线路(反之亦然)。因此，应当理解，此处使用的术语“行”和“列”、“第一维度”和“第二维度”或“第一轴”和“第二轴”旨在不仅包括正交网格，而且包括具有第一维度和第二维度的其它几何配置的交叉迹线(例如，极坐标布置的同心圆和径向线)。行和列例如可被由基本透明的电介质材料分隔开地形成在大体透明的衬底的单个侧面上，形成在衬底的相对二侧上，形成在由电介质材料分隔开的两个单独的衬底上等。

在迹线彼此上下穿过(相交)(但彼此不形成直接电接触)的迹线的“交叉”处，迹线实际上可以形成两个电极(虽然还可以是多于两个迹线交叉)。行迹线和列迹线的每个交叉可以表示一个电容感测节点，并且可被视为图像元素(像素)126，当触摸传感器面板124被视为捕捉触摸的“图像”时，这可能特别有用。(换言之，在触摸控制器106已经确定是否已经在触摸传感器面板中的每个触摸传感器处检测到了触摸事件之后，多触摸面板中发生了触摸事件处的触摸传感器的图案可被视为是触摸的“图像”(例如，触摸面板的手指的图案)。)当给定行被保持在直流(DC)电压电平时，行电极和列电极之间的电容可表现为寄生电容，并且当以交流(AC)信号激励给定行时可以表现为互信号电容Csig。通过测量出现在被触摸的像素处的信号电荷Qsig的改变，该改变是Csig的函数，可以检测触摸传感器面板附近或之上的手指或其它物体的出现。

计算系统100还可以包括用于接收来自处理器子系统102的输出并且基于该输出执行动作的主机处理器128，所述动作可以包括但不限于移动诸如游标或指针的物体、滚动或摇动(panning)、调整控制设置、打开文件或文档、观看菜单、进行选择、执行指令、操作连接到主机设备的外围设备、应答电话呼叫、进行电话呼叫、终止电话呼叫、改变音量或音频设置、存储与电话通信有关的诸如地址、频繁拨打的号码、已接呼叫、未接呼叫的信息、登录计算机或计算机网络、允许被授权的个体访问计算机或计算机网络的受限制区域、加载与计算机桌面的用户优选布置相关联的用户简档、允许对网络内容的访问、启动特定程序和/或加密或解码消息等等。主机处理器128还可以执行与面板处理无关的附加功能，并且可被耦合到程序存储设备132和显示设备130，诸如用于给设备的用户提供UI的LCD显示器。在某些实施例中，如图所示，主机处理器128可以是与触摸控制器106分离的单独组件。在其它实施例中，主机处理器128可被包括为触摸控制器106的一部分。在其它实施例中，主机处理器128的功能可由处理器子系统102执行和/或被分布在触摸控制器106的其它组件之间。当被部分地或完整地位于触摸传感器面板之下时，显示设备130可以与触摸传感器面板124一起形成触摸屏118。

注意，例如可由存储在存储器(例如，外设之一)内并且由处理器子系统102执行，或存储在程序存储设备132内并且由主机处理器128执行的固件，执行上述功能中的一个或多个。固件还可被存储在任意计算机可读介质内，和/或在任意计算机可读介质内被传输，以便由指令执行系统、装置或设备使用，或结合指令执行系统、装置或设备使用，所述指令执行系统、装置或设备诸如是基于计算机的系统，包含处理器的系统，或可以从指令执行系统、装置或设备取回指令并且执行指令的其它系统。在本文档的上下文中，“计算机可读介质”可以是可包含或存储程序以便由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用的任意介质。计算机可读介质可以包括但不限于电子、磁、光学、电磁、红外线或半导体系统、装置或设备，便携式计算机盘(磁性的)，随机访问存储器(RAM)(磁性的)，只读存储器(ROM)(磁性的)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)(磁性的)，便携式光盘，诸如CD、CD-R、CD-RW、DVD、DVD-R或DVD-RW，或闪存，诸如小型闪存卡，安全数字卡，USB存储器设备，记忆棒等。

固件还可在任意传输介质中被传送，以便由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用，所述指令执行系统、装置或设备诸如是基于计算机的系统，包含处理器的系统，或可以从指令执行系统、装置或设备取回指令并且执行指令的其它系统。在本文档的上下文中，“传输介质”可以是可以传送、传播或传输程序，以便由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用的任意介质。传输可读介质可以包括但不限于电子、磁、光学、电磁或红外的有线或无线传播介质。

图2A是根据本发明的实施例的示出了更多细节的示例触摸传感器面板124的局部视图。图2A指示了位于行迹线204和列迹线206交叉处的每个像素202处的寄生电容Cstray的存在(虽然出于简化图示的目的，图2A中仅示出了一列的Cstray)。在图2A的例子中，由传输部分114传输的驱动信号可被施加到触摸面板的行上。例如，可在若干行上施AC激励Vstim 214、Vstim 215和Vstim 217，而其它行可被连接到DC。如后面所解释的，Vstim 214、Vstim 215和Vstim217可以是例如具有不同相位的信号。行上的每个激励信号可以使得电荷Qsig通过出现在受影响的像素处的互电容而被注入该列中，其中：

Qsig＝Csig x Vstim    (1)

当手指、手掌或其它物体出现在一个或多个受影响的像素处时，可以检测到注入电荷(Qsig_sense)的改变。Vstim信号214、215和217可以包括正弦波、方波等的一个或多个脉冲串。Vstim信号可以包括具有一个特定相位、振幅和频率的信号，但是本质上可以是复合信号，例如，可以由多个信号组成，每个信号都具有特定相位、振幅和频率。每个信号分量可被频率、相位或振幅调制。例如，为了开窗(windowing)，可以使用振幅调制，以便提供窄带的并且具有很少谐波含量的激励信号，从而防止不希望的噪声源进入接收通道。例如，具有方波形状的激励信号具有高次谐波。由于外部噪声分量和激励的高次谐波之间的相互调制，这些高次谐波可以产生带内噪声分量。注意，虽然图2A示出了行204和列206大体垂直，但是如上所述，它们不必被如此排列。例如，每个列206可被连接到一个感测通道。

图2B是根据本发明的实施例的稳定状态(无触摸)情况下的示例像素202的侧视图。在图2B中，示出了列迹线206和行迹线204之间的或由电介质210分隔开的电极之间的互电容的电场线208的电场。

图2C是动态(触摸)情况下的示例像素202的侧视图。在图2C中，手指212已被放置在像素202附近。手指212在信号频率下是低阻抗物体，并且具有从列迹线204到人体的AC电容Cfinger。人体具有大约200pF的对地自电容Cbody，其中Cbody比Cfinger大得多。如果手指212阻挡了行电极和列电极之间的某些电场线208(脱离电介质并且穿过行电极之上的空气的那些弥散场(fringing field))，那些电场线通过手指和人体中固有的电容路径分路到地，结果，稳态信号电容Csig减小了ΔCsig。换言之，组合的人体和手指电容起将Csig减小数量ΔCsig(此处其还被称为Csig_sense)的作用，并且可以起到地的分路或动态返回路径的作用，从而阻挡由于减小的净信号电容而导致的某些电场。像素处的信号电容变为Csig-ΔCsig，其中Csig表示静态(无触摸)分量，并且ΔCsig表示动态(触摸)分量。注意，由于手指、手掌或其它物体不能阻挡全部电场，尤其是完全保持在电介质材料内的那些电场，Csig-ΔCsig可能总是非零的。另外，应当理解：当手指被更用力地或更完全地按压在多触摸面板上时，手指可以趋于变平，从而阻挡越来越多的电场，并且因此ΔCsig可以是可变的，并且表示手指按压在面板上的完全程度(例如，从“无触摸”到“完全触摸”的范围)。

图3是根据本发明的实施例的示例单ASIC多触摸控制器106的更详细的方框图。触摸控制器106的接收(RX)部分107包括混杂通道305(例如，用于红外传感器、温度传感器的通道等)，以及总共N个接收通道，诸如感测通道307。感测通道307连接到偏移补偿器309。多级矢量解调引擎109包括数字解调部分313，结果存储器315，以及矢量运算器317。数字解调部分313连接到接收NCO 319，并且矢量运算器317连接到解码矩阵RAM 321，并且连接到结果RAM323。传输(TX)部分114包括传输逻辑327，传输DAC 329，以及总共M个传输通道333。传输NCO 335给传输逻辑和TX DAC提供时钟，并且电荷泵115给传输通道提供电力。传输通道333通过模拟总线339连接到激励矩阵RAM 337。解码矩阵RAM 321，结果RAM323和激励矩阵RAM 337可以例如是RAM 112的一部分。处理器子系统102可以在解码矩阵RAM 321中存储和更新例如解码矩阵，并且在激励矩阵RAM 337中存储和更新激励矩阵，初始化多触摸子系统，处理来自接收通道的数据，并且促进与主机处理器的通信。

图3示出了处理器子系统102、面板扫描逻辑110和主机处理器128。图3还示出了时钟发生器343和处理器接口347。触摸控制器106的各种组件通过外围总线349被连接在一起。处理器接口347通过处理器接口(PI)连接353被连接到主机处理器128。

现在将参考图4描述根据本发明的实施例的触摸控制器106的示例驱动信号传输操作，图4是示出了触摸控制器106的更多细节的方框图。由电荷泵115供电的传输逻辑327基于TX NCO 335产生数字信号。TX DAC 329是差分DAC，并且将来自传输逻辑327的数字信号转换为激励信号Vstim+和Vstim-。Vstim+是具有与TX NCO 335相同频率的波形的信号，并且Vstim-是具有相对于公共电压Vcm被反相的Vstim+的波形的信号。在这个例子中，公共电压Vcm等于2.5V。Vstim+是具有2.5V的DC偏移以及4.75V的最大振幅的频率为ω的正弦波：

Vstim+＝2.5V+2.25V*sin(ωt)

Vstim-是具有2.25V的DC偏移以及4.75V的最大振幅的频率为ω、相位与Vstim+相差180度的正弦波：

Vstim-＝2.5V+2.25V*sin(ωt+180°)

当然，可以使用其它激励信号和信号产生方法。例如，TX NCO 335可以包括混合器以将上面的正弦波Vstim+和Vstim-信号与根据包络查找表(LUT)产生的包络波形混合。包络成形/开窗能力可能是有益的，这是由于它允许控制激励波形的谱属性以及将多少能量置于多触摸面板内。这两种属性控制干扰抑制的数量。向面板中放置越多能量，对于外部干扰源的干扰抑制就越好。开窗函数的例子是Gaussian、Chebychev或Rectangular。例如，相对于Rectangular窗口，使用Chebychev窗口导致这样的激励波形：其在频域具有减小的边带波纹，并且因此允许更少的噪音在解调后进入接收通道。

TX DAC 329向模拟总线339的各单独线路提供Vstim+和Vstim-。总线339还包括承载公共电压Vcm的线路以及接地的线路gnd。每个传输通道333包括模拟MUX 401和缓冲器403。模拟MUX401连接到总线339的每条线路，并且可以选择驱动信号Vstim+、Vstim-、Vcm或gnd之一，以便提供给缓冲器403。与模拟总线339和多个MUX 401(每个传输通道一个)一起使用单个TX DAC 329相对于其它设计可以允许芯片上的减小的足迹，同时允许产生不同相位的激励信号。然而，可以使用多于一个TX DAC 329。TX DAC 329可以例如是R2-R DAC、温度计编码的DAC、sigma-delta DAC，或其它类型的DAC。如下面更详细描述的，MUX 401基于存储在激励矩阵RAM 337内的激励矩阵407选择驱动信号。根据TX DAC输出处的最大激励电压电平，传输通道333的缓冲器403可以具有为1(一)的增益或大于1的增益。因此，缓冲器不仅可以起增益放大来自TXDAC的信号的目的，而且还提供驱动由多触摸传感器面板124给其带来的大部分电容负载的驱动能力。

输出缓冲器403可以提供防止电荷泵电源上出现的噪声传播到VSTM输出的益处。这对于防止电荷泵在VSTM端口上产生的任何不希望的噪声降低信噪比并且无意中影响触摸性能是重要的。换言之，由于每个缓冲器403具有负反馈，缓冲器403本质上是自调节的。输出缓冲器403的电源波纹抑制可以足以抑制电荷泵电源上出现的任何电源波纹。在某些实施例中，在传输部分114中使用缓冲器403可以提供足够的电源波纹抑制，以便允许使用无调节的电荷泵。这可以允许更简单和更高效的电荷泵设计。另外，可以按照激励频率的函数或在激励频率范围之外选择电荷泵操作频率，以便防止由电荷泵引入的噪声影响触摸性能。

在触摸传感器面板124的多步扫描的每个步骤期间，每个MUX401选择Vstim+、Vstim-、Vcm、或GND中的一个，以便传输到触摸传感器面板的相应驱动线路。GND可用于如果缓冲器未被使用，则将相应的输出缓冲器置于低功率状态以便节省电能。基于激励矩阵407做出该选择。如图4所示，激励矩阵407的每行相应于扫描中的一个步骤，并且行中的数据值指出对用于每个TX通道333的驱动信号的选择。对于扫描中的每个步骤，MUX 401基于激励矩阵407的行中的数据值选择驱动信号。例如，在第一个步骤中，图4中STEP0行指出针对第一TX通道的MUX 401的信号选择(MUX0_SEL)，针对第二TX通道的MUX 401的信号选择(MUX1_SEL)等。在每个步骤，MUX可以选择不同的信号组合，以便与其它步骤不同地激励面板。面板扫描逻辑110可以通过经外围总线349的连接而增加存储在激励矩阵RAM 337中的步骤地址，来控制这些步骤的定时。一旦MUX选择了信号，该信号被发送到TX通道405的缓冲器403，以便被传输到面板传感器。注意，面板扫描逻辑还可以通过外围总线349修改激励矩阵407，例如，以便调整激励矩阵的数据登记项的值，以便以另一个激励矩阵取代该激励矩阵等。

图5示出了根据本发明的实施例的触摸传感器面板124的示例激励。特别地，图5示出了通过触摸传感器面板124的行204的驱动信号和通过触摸传感器面板124的列206的感测信号的信号路径。图5示出了触摸控制器106在传感器面板扫描的一个步骤中驱动传感器面板124。在图5中，触摸控制器106被示出为具有M个传输通道333和N个感测通道501，它们分别对应于传感器面板124的M个驱动线路(行)204和N个感测线路(列)。传输通道333通过驱动线路204传输驱动信号Vstim[0]、Vstim[1]、...Vstim[M-1]。如上所述，作为信号电荷Qsig被注入以Vstim驱动的每个像素的感测线路206的结果，与像素的信号电容Csig成比例地产生感测信号SenseSig[0]、SenseSig[1]、...SenseSig[N-1]。假设一个线性系统，注入到感测线路206中的总信号电荷Qsig_tot是在感测通道C的每个像素处注入的信号电荷的总和：

Qsig_tot_C＝Qsig_C(0)+Qsig_C(1)+...+Qsig_C(M-1)    (2)

其中Qsig_C(R)是与感测通道C的驱动线路R相对应的像素处的注入电荷。因此，参考上面的等式(1)有：

Qsig_tot_C＝Vstim(0)×Csig_C(0)+Vstim(1)×Csig_C(1)+...    (3)

Vstim(M-1)×Csig_C(M-1)

在传感器面板124的扫描中的每个步骤，当以基于激励矩阵407内用于该步骤的MUX_SEL值的特定驱动信号驱动驱动线路204时，在每个感测通道内产生Qsig_tot_C。传感器面板124的完整扫描导致多个Qsig_tot_C测量值，即，每个步骤每个通道一个Qsig_tot_C。对于具有P个步骤的扫描，等式(3)可被写为一系列等式，每个等式用于感测通道C的扫描中的一个步骤：

Qsig_tot_C(S)＝Vstim×cos(Pz_stim_C(0，S))×Csig_C(0)+

Vstim×cos(Pz_stim_C(1，S))×Csig_C(1)+...    (4)

Vstim×cos(Pz_stim_C((M-1)，S))×Csig_C(M-1)

其中：S＝步骤索引(从0到P-1)

C＝通道索引(从0到N-1)

Qsig_tot_C(S)＝在步骤S，感测通道C的Qsig_tot

Csig_C(R)＝在与感测通道C的驱动线路R相对应的像素处的信号电容

等式(4)可被写为矩阵形式：

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{Qsig}\_\mathrm{tot}}_C\left(0\right)\\ {\mathrm{Qsig}\_\mathrm{tot}}_C\left(1\right)\\ {Q\sin \_\mathrm{tot}}_C\left(2\right)\\ \\ \\ {\mathrm{Qsig}\_\mathrm{tot}}_C(P-1)\end{array}\right]=\mathrm{Vstim}\×\left[\begin{array}{cccc}{M}_C\left(\mathrm{0,0}\right)& M_C\left(\mathrm{1,0}\right)& ...& M_C(M-\mathrm{1,0})\\ M_C\left(\mathrm{0,1}\right)& M_C\left(\mathrm{1,1}\right)& & \\ M_C(0,2)& M_C\left(\mathrm{1,2}\right)& & \\ .& & .& \\ .& & & .\\ M_C(0,P-1)& M_C(1,P-1)& & M_C(M-1,P-1)\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}{\mathrm{Csig}}_C\left(0\right)\\ {\mathrm{Csig}}_C\left(1\right)\\ {\mathrm{Csig}}_C\left(2\right)\\ \\ \\ {\mathrm{Csig}}_C(M-1)\end{array}\right]$

其中：M_C(R，S)＝cos(Pz_stim_C(R，S))

或写为简化形式：

$\tilde{Q}{\mathrm{sig}\_\mathrm{tot}}_C=\mathrm{Vstim}\×{\tilde{M}}_C\×{\tilde{C}\mathrm{sig}}_C---\left(5\right)$

其中

等式(5)的

部分表示根据该系统的特定处理方法，对激励矩阵407中的驱动信号的选择。特别地，相位矩阵

中的项是激励信号的相位的余弦值(对于Vstim+为cos(0°)，并且对于Vstim-为cos(180°))。这种表示考虑了本示例实施例中使用的特定解调处理，下面参考图6更详细地描述该特定解调处理。虽然在本示例实施例中不同感测通道具有相同的相位矩阵，在其它实施例中，相位矩阵可以随着感测通道的不同而改变。

因此，通过以Vstim信号的不同组合激励通道的像素，以激励矩阵407中的行来定义Vstim信号的每个组合，并且根据由不同的激励组合产生的感测信号来获得总信号电荷Qsig_tot_C，例如，可以确定该通道的每个像素处的信号电容Csig_c：

${\tilde{C}\mathrm{sig}}_C=\frac{{{\tilde{M}}_C}^{-1}}{\mathrm{Vstim}}\×\tilde{Q}{\mathrm{sig}\_\mathrm{tot}}_C---\left(6\right)$

其中：

然而，虽然激励矩阵(并且通过扩展，

)表示针对扫描中的每个步骤为每个驱动线路选择的驱动信号，激励矩阵不能反映出一旦选择了驱动信号，实际上如何激励该系统。换言之，激励矩阵不能捕捉像素激励和感测信号测量的其它因素，它们可能取决于系统的配置和操作。未被激励矩阵考虑的一个示例因素是信号延迟的改变。例如，图5示出在这个特定例子中，驱动信号和感测信号两者可以具有不同的信号路径长度。

为了清楚起见，图5仅示出了相应于驱动线路204a和204b(第一和最后的驱动线路)的驱动信号511(Vstim[0])和513(Vstim[M-1])，以及在感测线路206a上产生的感测信号SenseSig[0]的结果分量信号517和519，以及在感测线路206b上产生的感测信号SenseSig[1]的分量信号521和523(第一和第二感测线路)。图5示出每个感测信号是一个复合信号，其由在感测线路的像素处产生的多个分量信号的叠加形成。

图5示出从传输通道到感测通道的信号路径的长度可以随特定的驱动线路和感测线路对而不同。例如，从像素到接收通道的分量信号的信号路径长度可以不同。例如，在感测线路206a中，分量信号517的路径长度比分量信号519的路径长度长。类似地，在感测线路206b中，分量信号521的路径长度比分量信号523的路径长度长。另外，驱动信号的信号路径长度可以根据通道而改变。例如，从TransmitC[0]到驱动线路204a和感测线路206a的像素512的路径长度比从TransmitC[0]到驱动线路204a和感测线路206b的像素525的路径长度短。对于AC信号，例如，信号延迟的改变可以引起分量信号相位的不同，这可被反映在形成用于获得Qsig_tot_C的复合感测信号SenseSig的分量信号的叠加中。因此，例如，由于激励矩阵未考虑系统中的信号延迟，激励矩阵407(并且因此，

)不能准确地反映感测信号实际上是如何形成的。由于根据感测信号获得等式(4)的总信号电荷Qsig_tot_C，所得到的相位矩阵可能不能产生Csig_C值的精确结果。然而，可以修改等式(4)的相位分量，以便对诸如与例如特定驱动/感测线路对相关联的相位延迟的改变之类的因素进行补偿。

例如，可以给等式(4)的相应相位分量增加与通道中的每个像素的激励信号相关联的相位延迟：

Qsig_tot_C(S)＝Vstim×cos(Pz_stim_C(0，S)+φ_C(0))×Csig_C(0)+

Vstim×cos(Pz_stim_C(1，S)+φ_C(1))×Csig_C(1)+...    (7)

Vstim×cos(Pz_stim_C((M-1)，S)+φ_C(M-1))×Csig_C(M-1)

其中：φ_C(R)＝与感测通道C的驱动线路R相关联的相位延迟。

修改后的相位分量结果是该通道的补偿相位矩阵：

${\tilde{M}}_{C\_\mathrm{comp}}=\left[\begin{array}{cccc}{M}_{C\_\mathrm{comp}}\left(\mathrm{0,0}\right)& M_{C\_\mathrm{comp}}\left(\mathrm{1,0}\right)& ...& M_{C\_\mathrm{comp}}(M-\mathrm{1,0})\\ M_{C\_\mathrm{comp}}\left(\mathrm{0,1}\right)& M_{C\_\mathrm{comp}}\left(\mathrm{1,1}\right)& & \\ M_{C\_\mathrm{comp}}\left(\mathrm{0,2}\right)& M_{C\_\mathrm{comp}}\left(\mathrm{1,2}\right)& & \\ .& & .& \\ .& & & .\\ M_{C\_\mathrm{comp}}(0,P-1)& M_{C\_\mathrm{comp}}(1,P-1)& & M_{C\_\mathrm{comp}}(M-1,P-1)\end{array}\right]---\left(8\right)$

其中：M_{C_comp}(R，S)＝cos(Pz_stim_C(R，S)+φ_C(R))

下面参考图9描述确定补偿相位矩阵的示例方法。补偿相位矩阵的逆矩阵被用作等式(6)中的解码矩阵：

${\tilde{C}\mathrm{sig}}_C=\frac{{\tilde{M}}_{C\_\mathrm{comp}}^{-1}}{\mathrm{Vstim}}\×{\tilde{Q}\mathrm{sig}\_\mathrm{tot}}_C---\left(9\right)$

解码矩阵可被存储在解码矩阵RAM 321中，并且与根据感测信号获得的并且存储在结果存储器315中的Qsig_tot_C测量值一起使用来通过计算等式(9)而确定Csig_c值。

现在参考图6-7描述根据本发明的实施例的从感测信号获得Csig_c值的示例处理。该示例处理实现多级解调/解码，其中通过一级中的信号解调来获得Qsig_tot_C测量值，并且在第二级中执行矢量/矩阵运算以便确定Csig_c值。图6示出了根据本发明的实施例的感测通道307和数字解调部分313之一的细节。如图6所示，感测通道307包括电荷放大器601、抗混滤波器(AAF)603和模数转换器(ADC)605。数字解调部分313包括可编程延迟模块607、混合器(信号乘法器)609和积分器611。在扫描的每个步骤，感测通道307的放大器601接收如等式(7)所述的复合信号电荷以及可编程偏移电荷。电荷放大器307然后通过反馈电容器CFB将偏移补偿后的复合信号电荷转换为电压VSIG，从而前置放大器的输出变为：Vsig_C＝(Qsig_tot_C-Qoff_C)/Cfbk_C。

在某些情况下，可在感测信号被输入到放大器601之前，以偏移补偿器309调整该感测信号。调整数字信号的偏移可以减小根据高度变化的激励矩阵产生的某些激励信号的动态范围。特别地，某些高度变化的激励矩阵可以导致具有大于电荷放大器601的动态输入范围(即，在电荷放大器饱和之前该放大器可以接受的最大信号大小)的动态范围的感测信号。例如，在激励矩阵是Hadamard矩阵的情况下，在扫描中的步骤之一内，以具有相同相位的激励信号驱动所有通道，并且可以累加所有所得到的分量感测信号，以便产生具有使得放大器601饱和的振幅的复合感测信号。在该情况下，可以使用偏移补偿来从输入电荷中减去足够的电荷，以便防止电荷放大器饱和。可以在扫描过程中动态地(on-the-fly)执行偏移补偿，即，可以在扫描的不同步骤中应用不同的偏移补偿。

在另一个示例实施例中，例如，可以通过调整放大器的反馈电容而减轻放大器601的饱和。在该情况下，可以调整各个感测通道，但是该调整对于扫描中的每个步骤保持相同。在正在使用的激励矩阵在整个扫描中引起通道内信号的相同或类似的不平衡并且调整量不是很大，例如多达2倍的情况下，该方法是可接受的。例如，使用轮换矩阵作为激励矩阵在所有步骤中引起固定的不平衡。

为了清楚起见，下面参考处理一个感测通道的感测信号的单个分量(由对通道像素之一的激励产生)以便获得该感测通道的Qsig_total的单个Qsig分量，描述了获得Qsig_total值的感测信号处理。然而，应当理解，该分析适用于所有分量信号，并且实际的Qsig_total结果可被理解为只是其它分量信号的各个Qsig结果的叠加。

当激励信号Vstim被施加到像素的驱动线路时，激励信号的AC部分Vstim_AC(t)被耦合到感测线路，产生以与像素的信号电容Csig成比例的振幅跟踪Vstim_AC(t)的信号电荷Qsig(t)。根据上面的等式(1)有：

Qsig(t)＝Csig x Vstim_AC(t)    (10)

电荷放大器601的反馈路径中的反馈电容将注入的信号电荷转换为与电荷放大器的VREF的参考电压有关的输出电压：

$V_{\mathrm{amp}\_\mathrm{out}}\left(t\right)=\frac{\mathrm{Qsig}\left(t\right)}{C_f}---\left(11\right)$

使用等式(10)替换Qsig(t)得到：

$V_{\mathrm{amp}\_\mathrm{out}}\left(t\right)=\frac{\mathrm{Csig}}{C_f}\×\mathrm{Vstim}\_\mathrm{AC}\left(t\right)---\left(12\right)$

因此，电荷放大器601输出一个信号，该信号的振幅是以电荷放大器的增益(Csig/Cf)缩放的激励振幅Vamp_out(t)。更一般地说，传感器面板124给驱动信号增加振幅调制，该振幅调制携带有关于要被感测的物体，例如手指、水平面等的信息。

电荷放大器601的输出被馈入到AAF 603中。AAF 603可以充分衰减ADC的在奈奎斯特采样极限之上的噪音分量，以便防止这些分量回混到多触摸控制器的操作频率范围内。另外，AAF 603可以衰减多触摸控制器的频率操作范围之外的任何噪声，并且因此帮助提高信噪比。正确地选择TX DAC的采样时钟FCLK_DAC可能也是重要的。以TX DAC时钟速率产生频率为FSTM的信号将在n＊FCLK_DAC+/-FSTM的TX DAC输出信号的频谱中引入图像，而N＝1，2，...，到无限大。该图像将出现在进入接收通道的复合信号中。在接收通道中以ADC对复合信号采样之后，这些图像将被折叠在ADC对复合触摸信号采样的采样频率FCLK_ADC周围。因此，ADC的输出具有如下的频率分量：N＊(FCLK_DAC+/-FCLK_ADC)+/-FSTM。如果DAC和ADC各自的时钟速率FCLK_DAC和FCLK_ADC为相同的频率，这些图像出现在通带中。在上面的例子中，一种可能的频率分量是(FCLK_DAC-FCLK_ADC)+FSTM＝FSTM，并且因此将作为不希望的带内分量出现，该不希望的带内分量将导致减小的SNR，并且因此导致降低的触摸性能。因此，选择不同于ADC采样速率的TX DAC采样频率FCLK_DAC是有益的。这可以防止图像折叠回到通带。在一个实施例中，FCLK_DAC可以是ADC时钟速率FCLK_ADC的两倍。这两个时钟源应当是相关的，即，基于相同的主时钟。由于对于采样时钟频率的相同增加，DAC可能消耗比组合的所有ADC消耗的功率少的功率，所以使得DAC采样时钟的频率高于ADC采样时钟的频率可能是有益的。

AAF 603的输出可被ADC 605转换为数字信号，该数字信号被从感测通道307发送到数字解调部分313。数字解调部分313使用零差(homodyne)混合处理来解调从感测通道307接收的数字信号，在零差混合处理中将该信号与相同频率的解调信号相乘。为了增加混合处理的效率，可能希望调整感测通道输出信号的相位，以便匹配解调信号的相位。以Vstim+激励传感器面板124的像素，并且如上所述处理所得到的感测信号将导致来自感测通道307的下列输出：

$V_{\mathrm{sense}\_\mathrm{ch}\_\mathrm{outV}+}\left(t\right)=\frac{\mathrm{Csig}}{C_f}\×V_0\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\θ})---\left(13\right)$

其中：V₀＝Vstim＝2.25V的AC部分的振幅

θ＝ADC 605的信号输出和给定感测通道的解调信号之间的相对相位延迟

对于具有Vstim-的激励，来自ADC 605的所得到的输出是：

相对相位延迟θ可以是由各种系统元素——诸如，信号路径的几何形状、输出缓冲器的操作等——所引起的延迟的合计。一般地，系统中的各种延迟可被分为两类：此处被称为全局延迟的同等地施加到感测通道的全部驱动线路的延迟，以及此处被称为各个线路延迟的在感测通道的驱动线路之间改变的延迟。换言之，全局延迟同等地影响复合感测信号的所有分量信号，而各个线路延迟对于不同分量信号导致不同的延迟量。相对相位延迟可被表示为：

θ＝DCL+φ(R)    (15)

其中：DCL＝影响感测通道的所有全局延迟的和(此处称为复合全局延迟)

φ(R)＝与感测通道的驱动线路R相关联的各个线路延迟

将等式(15)代入等式(13)和(14)得到：

$V_{\mathrm{sense}\_\mathrm{ch}\_\mathrm{outV}+}\left(t\right)=\frac{\mathrm{Csig}}{C_f}\×V_0\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{DCL}+\mathrm{\φ}\left(R\right))---\left(16\right)$

由于全局延迟同等地影响感测信号的所有分量信号，一旦为通道确定了复合全局延迟DCL，则可由可编程延迟模块607去除感测通道输出信号的相位延迟的全局部分，产生：

$V_{\mathrm{mixer}\_\mathrm{inV}+}\left(t\right)=\frac{\mathrm{Csig}}{C_f}\×V_0\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ}\left(R\right))---\left(18\right)$

作为输入到混合器609中的分别相应于Vstim+和Vstim-的信号。

由于对于感测信号的不同信号分量，各个线路延迟是不同的，所以不能简单地通过使用对复合感测信号的单次相位调整，诸如由可编程延迟模块607进行的相位调整，从感测信号中去除各个线路延迟。然而，可根据下面更详细描述的补偿相位矩阵

来解释各个线路延迟。

将相位调整后的信号从可编程延迟模块607发送到混合器609。混合器609将相位调整后的信号和由RX NCO 319基于主振荡器615产生的解调信号：

V_demod＝sin(ωt)，    (20)

相乘。注意，使用数字信号执行该混合。这可以提供比某些以前的设计更高的分辨率，这可以导致改进的噪声抑制。

从混合器609所得到的解调信号输出为：

$V_{\mathrm{mixer}\_\mathrm{outV}+}\left(t\right)=\frac{1}{2}\×\frac{\mathrm{Csig}}{C_f}\×V_0\×(\cos \left(\mathrm{\φ}\left(R\right)\right)-\cos (2\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ}\left(R\right)))---\left(21\right)$

由积分器611对混合器输出进行积分，产生：

$V_{\mathrm{int}\_\mathrm{outV}+}=\frac{1}{2}\×\frac{\mathrm{Csig}}{C_f}\×V_0\×\cos \left(\mathrm{\φ}\left(R\right)\right)---\left(23\right)$

由于积分器本质上具有低通响应，消除了高频分量cos(2ωt+180°+φ(R))，仅剩下了DC分量。以倍数2C_f缩放积分器611中的结果导致来自积分器611的输出信号：

V_{int_scaledV+}＝V₀×cos(φ(R))×Csig，如果Vstim(R)＝Vstim+      (25)

V_{int_scaledV-}＝V₀×cos(180°+φ(R))×Csig，如果Vstim(R)＝Vstim-(26)

在传感器面板124的扫描的每个步骤S中，基于激励矩阵407中用于该步骤的MUX_SEL值，以Vstim+或Vstim-驱动信号驱动驱动线路204，每个激励信号为每个感测通道产生积分器611的分量输出(25)或(26)。因此，对于通道C，积分器611的输出是相应分量(25)和(26)的线性组合：

V_{int_scaled_tot_C}(S)＝V₀×W_C(0，S)×Csig(0)+

V₀×W_C(1，S)×Csig(1)+...    (27)

V₀×W_C(M-1，S)×Csig(M-1)

其中：

等式(27)的右侧与等式(7)的右侧相同，V₀等于激励信号的振幅Vstim，并且W_C(R，S)等于补偿相位矩阵

的分量。因此，积分器611的输出电压V_{int_scaled_tot_C}(S)在每个步骤只是复合信号电荷Qsig_tot_C(S)。

通道的积分器611输出的Qsig_tot_C值被提交到结果存储器315，从而形成用于解码操作以便确定该通道的Csig值的Qsig_tot_C矢量：

${\mathrm{Qsig}\_\mathrm{tot}}_C\left(S\right)=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{Qsig}\_\mathrm{tot}}_C\left(0\right)\\ {\mathrm{Qsig}\_\mathrm{tot}}_C\left(1\right)\\ {Q\sin \_\mathrm{tot}}_C\left(2\right)\\ \\ \\ {\mathrm{Qsig}\_\mathrm{tot}}_C(P-1)\end{array}\right]---\left(28\right)$

现在将描述根据本发明的实施例的示例矢量解码操作。参考图3，矢量运算器317从存储器315读取Qsig_tot_C矢量，并且从解码矩阵RAM321读取解码矩阵矢量运算器317然后根据等式(9)执行Qsig_tot_C矢量和解码矩阵

的矢量乘，以便获得通道C的Csigc矢量：

${\tilde{C}\mathrm{sig}}_C=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{Csig}}_C\left(0\right)\\ {\mathrm{Csig}}_C\left(1\right)\\ {\mathrm{Csig}}_C\left(2\right)\\ \\ \\ {\mathrm{Csig}}_C(M-1)\end{array}\right]---\left(29\right)$

Csigc矢量被提交到结果存储器RAM 323，诸如处理器子系统102、主机处理器128等的其它系统可以从结果存储器RAM 323读取Csigc矢量，以便例如通过对Csigc矢量分量和Csig的已知静态(无触摸)值的比较来感测触摸。

图7示出了多级矢量解调引擎109的第二级。在声明了信号START_FRAME之后，重置矢量解调引擎、步骤计数器和寄存器。在第一步之后，乘法器701(每个驱动线路，0到M-1，使用1个乘法器)将可在积分器611的输出处获得并且存储在结果存储器315中的Qsig_tot_C的数字表示与用于步骤0的存储在

中的相应解码矩阵系数相乘，并且在声明了信号LOAD_STEP之后，在累加器703(1到16)中分别累加该结果。在第二步之后，乘法器701(0到M-1)将可在积分器611的输出处获得的Qsig_tot_C的数字表示与用于步骤1的解码矩阵系数

相乘，并且在声明了信号LOAD_STEP之后，在累加器703(1到16)中分别累加该结果。重复该处理，直到已经处理了最后步骤P的数据，此时在声明了信号LOAD_PIXEL之后，累加器1到16中的累加数据——它们现在表示像素数据Csigc——被存储在结果寄存器RAM 323中。注意，信号LOAD_STEP还在给定步骤的结尾重置多级矢量解调引擎109的第一级，以便准备处理下一步骤的复合数据。多级矢量解调引擎的第二级实质上执行等式(9)中的操作。乘法器701(1-16)和累加器703(1-16)不必被实现为单独的乘法器，而是可用可在多个通道之间共享(即，时间多路复用)的单个乘法器和累加器来实现。在与本申请同日提交的ThomasWilson的、题为“ADVANCED RECEIVE CHANNELARCHITECTURE”的美国专利申请No.12/208,303(代理案号为106842023800)中描述了它的一个例子。

实现诸如当前例子中的多级矢量解调之类的多级矢量解调可以提供比常规设计更灵活的系统。例如，矢量运算可以允许对任意矢量的选择和测试，允许系统设计者例如测试和实现不同的激励矩阵/解码矩阵组合，而不需要感测系统的大量重新设计。类似地，使用矢量运算级可以允许感测系统使用不易求逆的矩阵。例如，仅包含0、1和-1的Hadamard激励矩阵(以便以相位为0°或180°的单个频率进行激励)具有仅含有0，1和-1的逆矩阵。然而，例如，轮换矩阵的逆矩阵包含小数。使用矩阵解码，当前实现允许使用诸如轮换矩阵的矩阵。在另一个潜在的益处中，可以更容易地实现系统缩放。例如，在芯片上的驱动器不一致的情况下(例如，在芯片的制造处理不产生一致的驱动器的情况下)，可以更容易地对通道进行缩放，以便减小或纠正失配。

参考图3，现在将描述根据本发明的实施例的示例可选特征。图3示出了除了从感测通道307接收感测信号之外，数字解调部分313还可以从其它通道，诸如混杂通道305(见图3)，接收信号，所述信号可以包括来自例如传感器111(见图1)的信号。传感器111可以是例如红外线传感器、温度传感器、环境光传感器、邻近传感器等。可以使用这些混杂通道信号，例如，以便在例如解调/解码处理过程中校准系统，以便显示用于附加感测、用于远地检测等的信息。可以类似于上述感测信号，对混杂通道信号进行解调和/或解码。

图8示出了根据本发明的实施例的示例接收NCO 801。RX NCO由正弦相位累加器803、正弦查找表805、混合器807、振幅相位累加器809和振幅查找表811组成。可编程相位增量sine_phase_inc确定解调波形的频率。相位累加器803累加正弦相位增量sine_phase_inc。正弦相位累加器803的输出表示正弦查找表805中的地址。正弦查找表805中的合成波形具有恒定的振幅，通过将该振幅与包络相乘对其进行包络成形。包络形状被存储在振幅表811中，并且以由振幅相位增量amp_phase_inc设定的速率从振幅LUT中检索。类似于正弦相位增量，由振幅相位累加器809累加振幅相位增量amp_phase_inc。振幅相位累加器809的输出表示振幅RAM中的地址。例如，正弦查找表805可以存储精确地表示一个正弦波周期的2048个系数。正弦相位增量可以是16比特的数字，即，相位累加器809也是16比特的。由于正弦查找表805存储表示11比特的地址空间的2048个系数，仅有正弦相位累加器809中的高11比特被送入正弦查找表的地址端口。假设以ADC时钟速率FCLK_ADC产生解调波形，给定激励频率FSTM的相位增量可以是phase_inc＝2^16＊FSTM/FCLK_ADC。具有包络成形的益处是可以精确控制解调的通带的频谱特性。解调的频率响应本质上是包络的时域表示和正弦查找表805中的正弦波的卷积。例如，对于频域表示的矩形窗口，解调是以该矩形窗口的时域表示卷积单个频率分量(sinc函数sin(x)/x)。通过使用适当的窗口函数，诸如Chebychev或Gaussian窗口，可以优化通带(passband)响应，以便适合给定的应用。TX NCO可以类似方式构造，并且可以具有包络成形特征或不具有该特征。

除了激励扫描触摸传感器面板124以便检测触摸事件之外，触摸控制器106可以执行其它功能。例如，在为了触摸检测而主动扫描面板124之前，控制器106可以执行频谱分析器功能。在频谱分析器功能中，控制器106以不同频率的驱动信号驱动面板124，以便确定具有最低噪声的一个或多个频率。然后，可以在主动扫描阶段期间使用低噪声频率(一个或多个)来驱动面板124。在与本申请同日提交的Christoph Horst Krah、Steve Porter Hotelling、Marduke Yousefpor和Tom Wilson的、题为“SINGLE-CHIP TOUCH CONTROLLERWITH INTEGRATED DRIVE SYSTEM”的美国专利申请No.12/208,334(代理案号为106842007720)中公开了示例的频谱分析器功能，该申请是现在作为美国专利公开No.2008/0309625公开的提交于2007年6月13日的美国专利申请No.11/818,345的继续部分(CIP)申请。

图9是根据本发明的实施例的用于确定感测通道的补偿相位矩阵的示例处理的流程图。为了计算相位补偿解码矩阵，需要确定给定传输通道端口和接收通道端口之间的各个相位延迟。设置(901)通道增益，并且选择(902)第一个通道，然后激励(903)第一行R。调整(904)可编程延迟模块607(DCL)，直到在扫描步骤结尾时从积分器611输出的解调信号最大，并且项cos(φ(R))变为接近1(如果激励同相)，并且如果激励的相位相差180度，项cos(φ(R))变为接近-1为止。处理确定(905)当前行是否是最后的行(即，是否激励了所有行)。如果当前行不是最后的行，处理增加(906)行值，并且回到步骤903。这产生M个DCL值(DCLc(0)到DCLc(M-1))。如果当前行是最后的行，则处理确定(907)当前通道是否是最后的通道。如果当前通道不是最后的通道，处理增加(908)行值，并且返回步骤902。如果当前通道是最后的通道，基于值DCLc(R)计算(909)相位延迟φ_ROW(R)：

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ROW}}\left(R\right)=360\·{\mathrm{DCL}}_C\left(R\right)\·\frac{f_{\mathrm{STM}}}{f_{\mathrm{CLK}}}$

其中：

φ_ROW(R)＝给定行驱动和接收通道C之间的相位延迟

fSTM＝激励频率

fCLK＝ADC时钟速率

给定通道c的平均相位延迟是：

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{AVG}}\left(R\right)=360\·{\mathrm{DCL}}_C\left(R\right)\·\frac{f_{\mathrm{STM}}}{f_{\mathrm{CLK}}}$

平均相位延迟DCLφAVGc可被如下计算(910)：

${\mathrm{DCL}\_\mathrm{AVG}}_C=\frac{\underset{R=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{DCL}}_C\left(R\right)}{M}$

现在，可计算行相位补偿值：

φ(R)＝φ_ROW(R)-φ_AVG(R)

在校准后的系统中，这些相位值被输入(911)到根据等式8的相位补偿激励矩阵内，并且根据等式9计算逆解码矩阵，以便恢复像素数据。DCL_AVGc表示给定通道c的DCL值，并且需要在上述过程之后为每个通道单独计算，从而结果是DCL矢量DCL_AVGc(0:N-1)。由于相位延迟可能取决于频率，可能需要多个补偿相位矩阵。

图10A示出了可以包括触摸传感器面板1024和显示设备1030的示例移动电话1036，该触摸传感器面板包括根据本发明的实施例的补偿相位矩阵。

图10B示出了可以包括触摸传感器面板1024和显示设备1030的示例数字媒体播放器1040，该触摸传感器面板包括根据本发明的实施例的补偿相位矩阵。

图10C示出了可以包括触摸传感器面板(轨迹板)1024和显示器1030的示例个人计算机1044，该个人计算机的触摸传感器面板和/或显示器(在显示器是触摸屏的一部分的实施例中)包括根据本发明的实施例的补偿相位矩阵。

虽然已经参考附图完整描述了本发明的实施例，应当注意本领域的技术人员将会明了各种改动和修改。这些改动和修改应被理解为包括在由所附权利要求限定的本发明的实施例的范围内。

Claims (12)

1.一种确定用于多激励解调处理的一组补偿相位的方法，所述方法包括：

测量多激励感测系统的每个驱动线路和感测线路对的各相位延迟，所述多激励感测系统是在多个步骤中以不同相位的驱动信号扫描驱动线路的感测系统，每个步骤包括以多个驱动信号同时激励多个驱动线路，驱动信号的相位对应于一组预定相位，在每个步骤中施加驱动信号在感测线路中产生一组感测信号，每个感测信号包括对应于和该感测信号的感测线路成对的不同驱动线路的分量信号的叠加；和

基于各相位延迟和一组预定相位确定一组补偿相位，基于所述一组补偿相位解码多组感测信号。

2.如权利要求1所述的方法，其中测量各相位延迟包括：

向第一驱动线路施加第一驱动信号；

从第一感测线路接收所述驱动信号导致的第一感测信号；和

确定第一驱动线路和第一感测线路对的各相位延迟。

3.如权利要求2所述的方法，其中确定第一驱动线路和第一感测线路对的各相位延迟包括：

解调所述第一感测信号以获得相位延迟的测量值；和

调整可调延迟值以使所述相位延迟的测量值最大化或者最小化，其中所述各相位延迟基于在所述相位延迟的测量值最大或者最小时的可调延迟值。

4.如权利要求1所述的方法，其中测量各相位延迟包括：

向第一驱动线路施加第一驱动信号；

从多个感测线路接收所述驱动信号导致的感测信号；和

确定每对第一驱动线路和相应感测线路的各相位延迟。

5.如权利要求4所述的方法，其中确定每对第一驱动线路和相应感测线路的各相位延迟包括：

解调所述相应感测信号以获得相位延迟的测量值；

调整可调延迟值以使得对于特定的第一驱动线路和相应感测线路对，相位延迟的测量值被最大化或者最小化，其中所述特定的第一驱动线路和相应感测线路对的各相位延迟基于在所述相位延迟的测量值最大或者最小时的可调延迟值；和

对于第一驱动线路和其它感测线路对，重复调整所述可调延迟，以便获得相应的各相位延迟。

6.一种确定用于多激励解调和解码处理的相位调整解码矩阵的方法，所述方法包括：

选择第一驱动线路和第一通道；

在所选择的驱动线路上传输激励信号；

调整第一通道的相位，直到解调信号变为最大，并且记录在解调信号最大时的调整相位；

对于驱动线路和感测线路的其它组合，重复进行所述选择、所述传输和所述调整，以确定相应的其它相位；

基于所确定的相位，确定所有通道的相位调整量；以及

基于所述相位调整量，形成相位调整后的解码矩阵。

7.一种用于触摸传感器的触摸控制器，包括：

传输部分，被配置成产生多个激励信号，并且在所述触摸传感器的多步骤扫描中的每一步骤期间，将多个激励信号同时传输给所述触摸传感器的多个驱动线路；

接收部分，被配置成在所述多步骤扫描中的每一步骤期间从所述触摸传感器的感测线路接收感测信号，每个感测信号是由用对应于所述多步骤扫描中的每一步骤的所述多个激励信号同时驱动所述多个驱动线路所产生的复合信号；和

多级解调部分，被配置成对于所述多步骤扫描中的每一步骤用解调信号来解调每个接收到的感测信号以获得复合信号结果，在存储器中存储多个复合信号结果，以及通过向所存储的多个复合信号结果应用相位补偿解码矩阵来解码所述复合信号结果以便获得感测结果。

8.如权利要求7所述的触摸控制器，其中所述多级解调部分包括被配置成向接收到的感测信号施加延迟的可编程延迟模块。

9.如权利要求7所述的触摸控制器，其中将所述多个复合信号结果存储为矢量，并且由所述多级解调部分解码所述复合信号结果包括：将所存储结果的矢量与相位补偿解码矩阵相乘。

10.如权利要求9所述的触摸控制器，其中所述多级解调部分包括一个或多个累加器，并且所存储结果的矢量与相位补偿解码矩阵相乘包括：将所述复合信号结果与和每一驱动线路相对应的相位补偿解码矩阵的系数相乘，并且在所述一个或多个累加器中累加每个驱动线路的所述相乘的结果。

11.如权利要求7所述的触摸控制器，其中所述相位补偿解码矩阵的系数是基于与所述驱动线路相关联的各个线路延迟获得的。

12.如权利要求11所述的触摸控制器，其中在每一步骤所述传输部分传输所述多个激励信号是基于激励矩阵进行的，所述激励矩阵是Hadamard矩阵和轮换矩阵之一，所述激励矩阵的系数表示正在传输的激励信号的不同相位，并且相位补偿解码矩阵的系数还基于激励矩阵的逆矩阵来获得。

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