CN102693055A - 投射电容触摸屏信号检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投射电容触摸屏信号检测方法，用于测量电容触摸屏上的触摸信号，所述电容触摸屏包括若干横向排布的驱动线和若干纵向排布的感应线，该检测方法为：驱动某一驱动线，比较相邻两根感应线的电压值，对电压值较小的感应线进行自电容补偿，重复上述操作直至电压值相等，测量补偿的自电容值，以获得相邻两根感应线之间的电容差值放大值，依次驱动若干驱动线，并测量相邻两根感应线间的电容差值放大值；依据上述测量数据获得触摸信号。综上，本发明无需对信号进行放大处理，直接检测电容变化的放大值，检测灵敏度高，同时也提高了信噪比。本发明还公开了相应的投射电容触摸屏信号检测装置和另一种投射电容触摸屏信号检测方法。

Description

投射电容触摸屏信号检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种摸屏信号检测装置及其检测方法，尤其涉及一种投射电容触摸屏信号检测装置及其检测方法。

背景技术

市场上有各种各样的投射电容屏，都是采用开放的电场结构，电容屏正是利用开放电场易受外界干扰的原理制成的。以棱形面板为例对其工作原理进行分析，面板可以是双层的，也可以是单层的（单层的在横竖交叉处要做绝缘处理）。例如在图1中，第二根横线和第二根竖线之间的互电容值C_M=C₁+C₂+C₃+C₄，人是接地的导体，图2a是手指未触摸时，感应线column和驱动线ROW电极之间的电场，图2b是手指触摸时，感应线column和驱动线ROW电极之间的电场，参考图2a至图2b，当手指触摸的时候，手指会改变正负电极之间的电场，使得电极之间的电容值发生变化，影响的结果是电极间的互电容减小，电极的自电容（对地电容）增大。对应的简化电容模型如图3所示，图中，C_M，C_S分别是没有触摸时区域电极间的互电容和电极本身的自电容，C_F1和C_F2分别是触摸时区域互电容的减少量和自电容的增加量。因此，通过检测电容的变化就可以检测到触摸信信号。

然而传统的互电容检测方法，是专门针对驱动和感应电极固定（无法编程控制）的投射电容屏进行应用的，如图4所示，使用该方法的互电容检测装置，采用触摸屏11中的横线阵列做驱动电极用，竖线阵列做感应电极用，每个感应电极都接了一个电荷放大器13。具体工作原理如下：首先，复位开关S₁到S_M同时闭合，此时电荷放大器13成为一个单位增益缓充器，所有的感应线Column1-ColumnM上的电压都等于参考电压Vref。其次，在所有复位开关S1-Sm断开后，驱动电路12开始驱动第一根驱动线Row1，不同的互电容能感应出不同的电荷，然后经电荷放大器13转换成不同的电压，这些电压同时被采样并经MUX多路选择器14送往SAR ADC模数转换器15量化。当M根感应线Column1-ColumnM的数据转换都完成后，第二根驱动线Row2开始工作。以上的操作重复执行，直到最后一根驱动线RowN的驱动完成并且对应的M根感应线Column1-ColumnM的数据转换完成。这样就得到了一帧N×M个电压数据，这些电压数据反应的是驱动线Row1-RowM和感应线Column1-ColumnM之间互电容的绝对值，MCU控制器16通过数据处理就可以判断出触摸的位置。

然而，上述方法虽然可以实现消除鬼点，可以应用在多指触摸上，但是还存在很多问题，一方面，该方法采用的电荷放大器数目太多，增加了芯片的面积和功耗；另一方面，该方法对电源噪声以及面板显示噪声的抑制能力差，信噪比低；再一方面，该方法检测的检测灵敏度低，因为该方案检测的结果代表的是互电容的绝对值，而实际上触摸时互电容的变化很小，对应的信号变化量也很小。

因此，继续一种可以解决上述问题的新型投射电容触摸屏信号检测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型投射电容触摸屏信号检测装置，该检测装置无需电荷放大器，可直接检测触摸屏上电容变化的放大值，检测灵敏度高，且芯片面积小、功耗低、噪声抑制能力好。

本发明的另一目的是提供一种投射电容触摸屏信号检测方法，该检测方法无需电荷放大器，可直接检测触摸屏上电容变化的放大值，检测灵敏度高，且芯片面积小、功耗低、噪声抑制能力好。

本发明的再一目的是提供另一种投射电容触摸屏信号检测方法，该检测方法无需电荷放大器，可直接检测触摸屏上电容变化的放大值，检测灵敏度高，检测结果准确、且芯片面积小、功耗低、噪声抑制能力好。

为了实现上有目的，本发明公开了一种投射电容触摸屏信号检测装置，用于测量电容触摸屏上的触摸信号，所述电容触摸屏包括由若干横向排布的驱动线组成的驱动电极矩阵和由若干纵向排布的感应线组成的感应电极矩阵，所述投射电容触摸屏信号检测装置包括比较器、预充电路、驱动电路、电容补偿电路、开关电路和MCU控制器，所述比较器包括比较输入端S、比较输入端R和比较输出端，用于比较两输入端的电压并输出信号；预充电路用于提供参考电压；驱动电路用于提供驱动电压；电容补偿电路包括电容补偿矩阵和选择开关，所述选择开关一端与电容补偿矩阵相连，另一端分别与比较输入端S和比较输入端R相连，用于控制所述电容补偿矩阵可选择性地连接比较输入端S或比较输入端R；所述开关电路一端与所述驱动线和感应线相连，另一端分别与预充电路输出端、驱动电路输出端、比较输入端S和比较输入端R相连，所述开关电路控制所述驱动电路驱动某一驱动线，控制所述预充电路预充某两根感应线，控制所述比较输入端S和比较输入端R分别连接某两根感应线；MCU控制器与所述开关电路、选择开关和比较器的比较输出端相连，通过控制所述开关电路和选择开关动作，控制驱动电路驱动某一驱动线，控制比较器检测相邻两根感应线的电压值，控制电容补偿电路补偿电压值较小的感应线上的自电容，直至两根感应线的电压值相同，依据比较输出端输出的数据计算电容补偿电路补偿的自电容值，以得到两根感应线之间电容差值的放大值，依次测量在每一驱动线驱动时，相邻两根感应线之间电容差值的放大值，获得测量数据，依据测量数据判断手指碰触位置。

本发明所述投射电容触摸屏信号检测装置包括比较器和电容补偿电路，通过比较器比较相邻两根感应线的电压值，对相邻两根感应线的中电压值较小的感应线补充自电容，直至比较器收敛，检测某一感应线上补充的自电容值，以获得两根感应线之间的电容差值放大值，与现有技术相比，本发明直接检测电容变化的放大值，易于检测，检测结果精准；另一方面，本发明无需电荷放大器放大检测信号，芯片面积小，耗损小；再一方面，本发明采用双端差模测量方法，两个感应电极矩阵的结构以及寄生电容值相差不大，所以电源噪声（开关电源噪声）以及面板显示噪声对两端的干扰基本相同，所以该方案对噪声的抑制能力很强。

较佳地，所述MCU控制器包括逻辑控制单元、微处理单元和存储单元，所述逻辑控制单元与开关电路、选择开关和比较器的比较输出端相连，对开关电路和选择开关进行逻辑控制，并测量所述比较输出端的输出信号以获得测量结果；所述微处理单元与所述逻辑控制单元相连，用于控制所述逻辑控制单元的测量控制，并对测量数据进行存储并处理，依据测量数据判断触摸屏上手指碰触位置；所述存储单元与所述微处理单元相连，用于存储数据。

较佳地，所述开关电路由若干多路选择器组成，每一驱动线和感应线分别对应一个多路选择器，每一所述多路选择器一端与相应的驱动线或感应线相连，另一端分别与预充电路输出端、驱动电路输出端、比较输入端S和比较输入端R相连，用于将参考电压、驱动电压、比较输入端S和比较输入端R可选择地连接到某一驱动线或感应线。在该方案中，本发明所述投射电容触摸屏信号检测装置可由MCU控制器将触摸屏上的电极线自由配置成驱动电极或感应电极，也可以配置成不用的电极，灵活度大，可适用于各种触摸屏面板上。

具体地，所述多路选择器的另一端还连接有电源正极、负极，该方案进一步增加本发明的使用灵活性。

本发明还公开了一种投射电容触摸屏信号检测方法，用于测量电容触摸屏上的触摸信号，所述电容触摸屏包括由若干横向排布的驱动线组成的驱动电极矩阵和若干纵向排布的感应线组成的感应电极矩阵，该投射电容触摸屏信号检测方法包括以下步骤：

依次测量驱动电极矩阵中某一驱动线驱动时，感应电极矩阵中相邻两根感应线之间的电容差值放大值，以获得测量数据；

依据上述测量数据判断手指碰触位置，获得触摸信号；

其中，测量某一驱动线驱动时，感应电极矩阵中相邻两根感应线之间的电容差值放大值，具体包括以下步骤：

（1）驱动某一驱动线；

（2）比较待测的相邻两根感应线的电压值；

（3）对电压值较小的感应线进行自电容补偿；

（4）重复步骤（1）至（3），直至上述两根感应线的电压值相等；

（5）测量并计算步骤（1）至（4）中补偿的自电容值，以获得上述两根感应线之间的电容差值的放大值，存储获得的测量数据；

（6）依据步骤（1）至（5）中的测量方法，依次测量感应电极矩阵中相邻感应线之间的电容差值的放大值，并存储获得的测量数据。

本发明采用了双端差模测量的方式，实现了相邻感应电极之间互电容差值的放大测量，测量的结果是互电容差值和自电容差值分别放大一个倍数后的叠加值。与现有技术相比，本发明无需对信号进行放大处理，直接检测电容变化的放大值，不但易于检测，检测结果精准，而且芯片面积小，耗损小；另一方面，本发明采用双端差模测量方法，两个感应电极矩阵的结构以及寄生电容值相差不大，所以电源噪声（开关电源噪声）以及面板显示噪声对两端的干扰基本相同，所以该方案对噪声的抑制能力很强。

较佳地，所述步骤（1）具体包括：对第1、2根感应线进行预充，预充结束后驱动某一驱动线。

较佳地，所述某一驱动线包括正向驱动和反向驱动两种驱动方式。

本发明还公开了一种投射电容触摸屏信号检测方法，用于测量电容触摸屏上的触摸信号，所述电容触摸屏包括由若干横向排布的驱动线组成的驱动电极矩阵和若干纵向排布的感应线组成的感应电极矩阵，该投射电容触摸屏信号检测方法包括以下步骤：

依次测量驱动电极矩阵中某一驱动线正向驱动时，感应电极矩阵中相邻两根感应线之间的电容差值放大值，以获得测量数据；

依次测量驱动电极矩阵中某一驱动线反向驱动时，感应电极矩阵中相邻两根感应线之间的电容差值放大值，以获得测量数据；

对正向驱动获得的测量数据和反向驱动获得的测量数据做差以获得修正后的测量数据，依据修正后的测量数据判断手指碰触位置，获得触摸信号；

其中，测量某一驱动线驱动时，感应电极矩阵中相邻两根感应线之间的电容差值放大值，具体包括以下步骤：

（1）驱动某一驱动线；

（2）比较待测的相邻两根感应线的电压值；

（3）对电压值较小的感应线进行自电容补偿；

（4）重复步骤（1）至（3），直至上述两根感应线的电压值相等；

（5）测量并计算步骤（1）至（4）中补偿的自电容值，以获得上述两根感应线之间的电容差值的放大值，存储获得的测量数据；

（6）依据步骤（1）至（5）中的测量方法，依次测量感应电极矩阵中相邻感应线之间的电容差值的放大值，并存储获得的测量数据。

本发明采用了双端差模测量的方式，实现了相邻感应电极之间互电容差值的放大测量，测量的结果是互电容差值和自电容差值分别放大一个倍数后的叠加值。与现有技术相比，本发明无需对信号进行放大处理，直接检测电容变化的放大值，不但易于检测，检测结果精准，而且芯片面积小，耗损小；另一方面，本发明采用双端差模测量方法，两个感应电极矩阵的结构以及寄生电容值相差不大，所以电源噪声（开关电源噪声）以及面板显示噪声对两端的干扰基本相同，所以该方案对噪声的抑制能力很强；再一方面，因为外界干扰或者电路不完全对称可能导致测量初始时刻比较器两输入端电压不等，由此可能造成测量结果的误差，通过正向驱动测量和反向驱动测量得到的两组数据做差的方式可以消除上述误差，使得测量结果准确。

较佳地，步骤（1）具体包括：对待测的相邻两根感应线进行预充，预充结束后驱动某一驱动线。

附图说明

图1是电容触摸屏面板的结构图。

图2a是手指未触摸时电容触摸屏的工作原理图。

图2b是手指触摸时电容触摸屏的工作原理图。

图3是图2a-图2b中电容触摸屏的电容模型简化图。

图4是现有技术中所述电容触摸屏信号检测装置的结构框图。

图5是本发明所述电容触摸屏信号检测装置的结构框图。

图6是本发明所述MCU控制器的结构框图。

图7是本发明所述多路选择器的连接示意图。

图8是本发明所述电容触摸屏信号检测装置中所述电容触摸屏的工作原理图。

图9a是本发明所述驱动线正向驱动的原理图。

图9b是本发明所述驱动线反向驱动的原理图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

参考图5，本发明公开了一种投射电容触摸屏信号检测装置20，用于测量电容触摸屏21上的触摸信号，所述电容触摸屏21包括由若干横向排布的驱动线Row1-RowN组成的驱动电极矩阵和由若干纵向排布的感应线Column1-ColumnM组成的感应电极矩阵，所述投射电容触摸屏信号检测装置20包括比较器A1、预充电路（图中未示）、驱动电路24、电容补偿电路25、开关电路22和MCU控制器23，所述比较器A1包括比较输入端S、比较输入端R和比较输出端，用于比较两输入端的电压并输出信号；预充电路用于提供参考电压Vref；驱动电路24用于提供驱动电压Vd；电容补偿电路25包括电容补偿矩阵251和选择开关252，所述选择开关252一端与电容补偿矩阵251相连，另一端分别与比较输入端S和比较输入端R相连，用于控制所述电容补偿矩阵251可选择性地连接比较输入端S或比较输入端R；所述开关电路252一端与所述驱动线Row1-RowN和感应线Column1-ColumnM相连，另一端分别与预充电路输出端、驱动电路24输出端、比较输入端S和比较输入端R相连，所述开关电路控制所述驱动电路24驱动某一驱动线，控制所述预充电路预充某两根感应线，控制所述比较输入端S和比较输入端R分别连接某两根感应线；MCU控制器23与所述开关电路22、选择开关252和比较器A1的比较输出端相连，通过控制所述开关电路22和选择开关252动作，控制驱动电路24驱动某一驱动线，控制比较器A1检测相邻两根感应线的电压值，控制电容补偿电路25补偿电压值较小的感应线上的自电容，直至两根感应线的电压值相同，依据比较输出端输出的数据计算电容补偿电路25补偿的自电容值，以得到两根感应线之间电容差值的放大值，依次测量在每一驱动线驱动时，相邻两根感应线之间电容差值的放大值，获得测量数据，依据测量数据判断手指碰触位置。

参考图6，，所述MCU控制器23包括逻辑控制单元231、微处理单元232和存储单元233，所述逻辑控制单元231与开关电路22、选择开关252和比较器A1的比较输出端相连，对开关电路22和选择开关252进行逻辑控制，并测量所述比较输出端的输出信号以获得测量结果；所述微处理单元232与所述逻辑控制单元231相连，用于控制所述逻辑控制单元231的测量控制，并对测量数据进行存储并处理，依据测量数据判断触摸屏上手指碰触位置；所述存储单元233与所述微处理单元232相连，用于存储数据。

较佳者，参考图6和图7，所述开关电路22由若干多路选择器MUX组成，每一驱动线和感应线分别对应一个多路选择器MUX，每一所述多路选择器MUX一端与相应的驱动线或感应线相连，另一端分别与预充电路输出端、驱动电路24输出端、比较输入端S和比较输入端R相连，用于将参考电压Vref、驱动电压Vd、比较输入端S和比较输入端R可选择地连接到某一驱动线或感应线具体地，所述多路选择器MUX的另一端还连接有电源正极Vcc、负极(接地GND)。

参考图6至图9a，描述本发明使用投射电容触摸屏信号检测装置20测量电容触摸屏21上的触摸信号的方法：

第一，依次测量驱动电极矩阵中某一驱动线驱动时，感应电极矩阵中相邻两根感应线之间的电容差值放大值，以获得测量数据，具体步骤如下：

（1）逻辑控制单元231控制感应线Column1、Column2对应的多路选择器MUX动作，以将第1、2根感应线Column1、Column2选通到比较器A1的比较输入端S和比较输入端R；

在预充阶段，开关K1、K2闭合，感应线Column1、Column2预充到参考电压Vref；在本发明中，即可将比较器A1的比较输入端S和比较输入端R分别通过开关K1、K2与参考电压Vref相接，也可以通过多路选择器MUX将感应线Column1、Column2的感应电极接到参考电压Vref；

预充结束后进入测量阶段，开关K1、K2断开后，控制驱动线Row1对应的多路选择器MUX动作，以正向驱动第一根驱动线Row1（参考图9a），第1、2根感应线Column1、Column2的电压V1、V2经过比较器A1比较，把结果通过比较输出端传给逻辑控制单元231，逻辑控制单元231根据电压值判断出哪根感应线（Column1或Column1）上的自电容与互电容比值较小；

逻辑控制单元231控制选择开关252动作，使得电容补偿矩阵251对电压小的感应线进行自电容补偿，补偿后对第一根感应线Column1和第二根感应线Column1重新进行预充、驱动并测量，测量后再次进行补偿，直至V1与V2电压不断逼近，最终收敛。检测上述补偿过程中补偿的自电容值CA，这样就得到了第1、2根感应线Column1、Column2之间的电容差值的放大值，存储单元253存储上述测量数据。

（2）将第2、3根感应线Column2、Column3选通到比较器A1的比较输入端S和比较输入端R，并对第2、3根感应线Column2、Column3进行预充，预充结束后驱动第一根驱动线Row1，然后重复上述操作，直至第（M-1）和M根感应线Column（M-1）、ColumnM测量结束；

（3）再次将第1、2根感应线Column1、Column2选通到比较器A1的比较输入端S和比较输入端R，并对第1、2根感应线Column1、Column2进行预充，预充结束后驱动第二根驱动线Row2，检测第1、2根感应线Column1、Column2之间电容差值的放大值；重复上述测量过程，直至第（M-1）和M根感应线Column（M-1）、ColumnM测量结束；

（4）重复步骤（3），直至检测到第N根驱动线ROWN驱动时，感应电极矩阵中相邻两根感应线之间电容差值的放大值，完成一个检测周期。

第二，微处理单元252处理一个检测周期内存储的测量数据，判断手指碰触位置，获得触摸信号。

当然，上述检测过程中也可以才去反向驱动的方式依次驱动所述驱动线Row1-RowN。

参考图8至图9b，为了消除误差，精准测量，本发明还公开了另一种使用投射电容触摸屏信号检测装置20测量电容触摸屏21上的触摸信号的方法：

第一，依次测量驱动电极矩阵中某一驱动线正向驱动时，感应电极矩阵中相邻两根感应线之间的电容差值放大值，以获得测量数据，具体步骤如下：

（1）将第1、2根感应线Column1、Column2选通到比较器A1的比较输入端S和比较输入端R；

在预充阶段，开关K1、K2闭合，感应线Column1、Column2预充到参考电压Vref；

在测量阶段，开关K1、K2断开后，正向驱动第一根驱动线Row1（参考图9b），比较第1、2根感应线Column1、Column2的电压V1、V2，逻辑控制单元231根据比较器A2的比较输出端输出的电压值判断出哪根感应线（Column1或Column1）上的自电容与互电容比值较小；通过电容补偿电路25对电压小的感应线进行自电容补偿，补偿后对第一根感应线Column1和第二根感应线Column1重新进行预充、驱动并测量，测量后再次进行补偿，直至V1与V2电压不断逼近，最终收敛。检测上述补偿过程中补偿的自电容值CA，这样就得到了第1、2根感应线Column1、Column2之间的电容差值的放大值，存储单元253存储上述测量数据。

（2）将第2、3根感应线Column2、Column3选通到比较器A1的比较输入端S和比较输入端R，并对第2、3根感应线Column2、Column3进行预充，预充结束后正向驱动第一根驱动线Row1，然后重复上述操作，直至第（M-1）和M根感应线Column（M-1）、ColumnM测量结束；

（3）再次将第1、2根感应线Column1、Column2选通到比较器A1的比较输入端S和比较输入端R，并对第1、2根感应线Column1、Column2进行预充，预充结束后正向驱动第二根驱动线Row2，检测第1、2根感应线Column1、Column2之间电容差值的放大值；重复上述测量过程，直至第（M-1）和M根感应线Column（M-1）、ColumnM测量结束；

（4）重复步骤（3），直至检测到第N根驱动线ROWN正向驱动时，感应电极矩阵中相邻两根感应线之间电容差值的放大值，完成一个检测周期；

第二，依次测量驱动电极矩阵中某一驱动线反向驱动时，感应电极矩阵中相邻两根感应线之间的电容差值放大值，以获得测量数据，具体步骤如下：

（1）将第1、2根感应线Column1、Column2选通到比较器A1的比较输入端S和比较输入端R；

在预充阶段，开关K1、K2闭合，感应线Column1、Column2预充到参考电压Vref；

在测量阶段，开关K1、K2断开后，反向驱动第一根驱动线Row1（参考图9a），比较第1、2根感应线Column1、Column2的电压V1、V2，逻辑控制单元231根据比较器A2的比较输出端输出的电压值判断出哪根感应线（Column1或Column1）上的自电容与互电容比值较小；通过电容补偿电路25对电压小的感应线进行自电容补偿，补偿后对第一根感应线Column1和第二根感应线Column1重新进行预充、驱动并测量，测量后再次进行补偿，直至V1与V2电压不断逼近，最终收敛。检测上述补偿过程中补偿的自电容值CA，这样就得到了第1、2根感应线Column1、Column2之间的电容差值的放大值，存储单元253存储上述测量数据。

（2）将第2、3根感应线Column2、Column3选通到比较器A1的比较输入端S和比较输入端R，并对第2、3根感应线Column2、Column3进行预充，预充结束后反向驱动第一根驱动线Row1，然后重复上述操作，直至第（M-1）和M根感应线Column（M-1）、ColumnM测量结束；

（3）再次将第1、2根感应线Column1、Column2选通到比较器A1的比较输入端S和比较输入端R，并对第1、2根感应线Column1、Column2进行预充，预充结束后反向驱动第二根驱动线Row2，检测第1、2根感应线Column1、Column2之间电容差值的放大值；重复上述测量过程，直至第（M-1）和M根感应线Column（M-1）、ColumnM测量结束；

（4）重复步骤（3），直至检测到第N根驱动线ROWN反向驱动时，感应电极矩阵中相邻两根感应线之间电容差值的放大值，完成一个检测周期。

第三，微处理单元252对正向驱动获得的测量数据和反向驱动获得的测量数据做差以获得修正后的测量数据，依据修正后的测量数据判断手指碰触位置，获得触摸信号。

参考图8，描述本发明的检测原理：本发明采用了双端差模测量的方式，实现了相邻感应电极之间互电容差值的放大测量，测量的结果是互电容差值和自电容差值分别放大一个倍数后的叠加值。具体测量原理如下：由于手指触摸触摸屏时导致感应线与驱动线之间的互电容减小，感应线的自电容增加，预充阶段，开关电路22选通两根相邻的感应线，分别接比较器A1的比较输入端S和比较输入R，并且比较输入端S和比较输入R预充到参考电压Vref（实质上是为了将两根选中的感应线预充到Vref），此时驱动线接地。测量的时候，感应线的开关K1、K2先断开，然后驱动电极接到驱动电压Vd，根据电荷守恒原理，可以得到等式（1）和等式（2）

V_ref(C_M-C_F1)+V_ref(C_S+C_F2)=(V₁-V_D)(C_M-C_F1)+V₁(C_S+C_F2)    （1）

V_refC_M+V_refC_S=(V₂-V_D)C_M+V₂C_S                            （2）

式中，C_M，C_S分别是没有触摸时，感应线间的互电容和感应线本身的自电容，C_F1和C_F2分别是触摸时，感应线间互电容的减少量和感应线本身自电容的增加量，V1和V2分别是驱动线驱动后，比较输入端S和比较输入R的感应电压，V_D是驱动电压Vd。由等式（1）（2）变形后可分别得等式（3）、（4）

$V_1=V_{\mathrm{ref}}+\frac{1}{1+(C_S+C_{F2})/(C_M-C_{F1})}{V}_D---\left(3\right)$

$V_2=V_{\mathrm{ref}}+\frac{1}{1+C_S/C_M}{V}_D---\left(4\right)$

因为 $\frac{C_S+C_{F2}}{C_M-C_{F1}}>\frac{C_S}{C_M},$ 所以V1<V2。

此时，采用一种逐次逼近的算法，通过电容补偿矩阵251不断在自电容与互电容比值较小的感应线上进行自电容补偿，然后重新进行驱动感应并测量，使得V1与V2电压不断逼近，最终收敛。测量比较器收敛时在某一感应线上补偿的自电容值。式子（4）中的CM用（CM+CA）代入，可以得出，当最终S、R端电压逼近V1=V2时，

$C_A=\frac{C_M}{C_M-C_{F1}}{C}_{F2}+\frac{C_S}{C_M-C_{F1}}{C}_{F1}---\left(5\right)$

由式（5）可以看出，最终补偿的电容值是：

自电容差值CF2放大

倍加上互电容差值CF1放大倍的和。这样就实现了触摸点和非触摸点信号差值的有效放大，检测灵敏度得到显著提高，同时也提高了信噪比。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种投射电容触摸屏信号检测装置，用于测量电容触摸屏上的触摸信号，所述电容触摸屏包括由若干横向排布的驱动线组成的驱动电极矩阵和由若干纵向排布的感应线组成的感应电极矩阵，其特征在于：所述投射电容触摸屏信号检测装置包括：

比较器，包括比较输入端S、比较输入端R和比较输出端，用于比较两输入端的电压并输出信号；

预充电路，用于提供参考电压；

驱动电路，用于提供驱动电压；

电容补偿电路，包括电容补偿矩阵和选择开关，所述选择开关一端与电容补偿矩阵相连，另一端分别与比较输入端S和比较输入端R相连，用于控制所述电容补偿矩阵可选择性地连接比较输入端S或比较输入端R；

开关电路，所述开关电路一端与所述驱动线和感应线相连，另一端分别与预充电路输出端、驱动电路输出端、比较输入端S和比较输入端R相连，所述开关电路控制所述驱动电路驱动某一驱动线，控制所述预充电路预充某两根感应线，控制所述比较输入端S和比较输入端R分别连接某两根感应线；

MCU控制器，与所述开关电路、选择开关和比较器的比较输出端相连，通过控制所述开关电路和选择开关动作，控制驱动电路驱动某一驱动线，控制比较器检测相邻两根感应线的电压值，控制电容补偿电路补偿电压值较小的感应线上的自电容，直至两根感应线的电压值相同，依据比较输出端输出的数据计算电容补偿电路补偿的自电容值，以得到两根感应线之间电容差值的放大值，依次测量在每一驱动线驱动时，相邻两根感应线之间电容差值的放大值，获得测量数据，依据测量数据判断手指碰触位置。

2.如权利要求1所述的投射电容触摸屏信号检测装置，其特征在于：所述MCU控制器包括：

逻辑控制单元，与开关电路、选择开关和比较器的比较输出端相连，对开关电路和选择开关进行逻辑控制，并测量所述比较输出端的输出信号以获得测量结果；

微处理单元，与所述逻辑控制单元相连，用于控制所述逻辑控制单元的测量控制，并对测量数据进行存储并处理，依据测量数据判断触摸屏上手指碰触位置；

存储单元，与所述微处理单元相连，用于存储数据。

3.如权利要求1所述的投射电容触摸屏信号检测装置，其特征在于：所述开关电路由若干多路选择器组成，每一驱动线和感应线分别对应一个多路选择器，每一所述多路选择器一端与相应的驱动线或感应线相连，另一端分别与预充电路输出端、驱动电路输出端、比较输入端S和比较输入端R相连，用于将参考电压、驱动电压、比较输入端S和比较输入端R可选择地连接到某一驱动线或感应线。

4.如权利要求3所述的投射电容触摸屏信号检测装置，其特征在于：所述多路选择器的另一端还连接有电源正极、负极。

5.一种投射电容触摸屏信号检测方法，用于测量电容触摸屏上的触摸信号，所述电容触摸屏包括由若干横向排布的驱动线组成的驱动电极矩阵和若干纵向排布的感应线组成的感应电极矩阵，其特征在于：包括以下步骤：

依次测量驱动电极矩阵中某一驱动线驱动时，感应电极矩阵中相邻两根感应线之间的电容差值放大值，以获得测量数据；

依据上述测量数据判断手指碰触位置，获得触摸信号；

其中，测量某一驱动线驱动时，感应电极矩阵中相邻两根感应线之间的电容差值放大值，具体包括以下步骤：

（1）驱动某一驱动线；

（2）比较待测的相邻两根感应线的电压值；

（3）对电压值较小的感应线进行自电容补偿；

（4）重复步骤（1）至（3），直至上述两根感应线的电压值相等；

（5）测量并计算步骤（1）至（4）中补偿的自电容值，以获得上述两根感应线之间的电容差值的放大值，存储获得的测量数据；

（6）依据步骤（1）至（5）中的测量方法，依次测量感应电极矩阵中相邻感应线之间的电容差值的放大值，并存储获得的测量数据。

6.如权利要求5所述的投射电容触摸屏信号检测方法，其特征在于：步骤（1）具体包括：对第1、2根感应线进行预充，预充结束后驱动某一驱动线。

7.如权利要求5所述的投射电容触摸屏信号检测方法，其特征在于：所述某一驱动线包括正向驱动和反向驱动两种驱动方式。

8.一种投射电容触摸屏信号检测方法，用于测量电容触摸屏上的触摸信号，所述电容触摸屏包括由若干横向排布的驱动线组成的驱动电极矩阵和若干纵向排布的感应线组成的感应电极矩阵，其特征在于：包括以下步骤：

依次测量驱动电极矩阵中某一驱动线正向驱动时，感应电极矩阵中相邻两根感应线之间的电容差值放大值，以获得测量数据；

依次测量驱动电极矩阵中某一驱动线反向驱动时，感应电极矩阵中相邻两根感应线之间的电容差值放大值，以获得测量数据；

对正向驱动获得的测量数据和反向驱动获得的测量数据做差以获得修正后的测量数据，依据修正后的测量数据判断手指碰触位置，获得触摸信号；

其中，测量某一驱动线驱动时，感应电极矩阵中相邻两根感应线之间的电容差值放大值，具体包括以下步骤：

（1）驱动某一驱动线；

（2）比较待测的相邻两根感应线的电压值；

（3）对电压值较小的感应线进行自电容补偿；

（4）重复步骤（1）至（3），直至上述两根感应线的电压值相等；

（5）测量并计算步骤（1）至（4）中补偿的自电容值，以获得上述两根感应线之间的电容差值的放大值，存储获得的测量数据；

（6）依据步骤（1）至（5）中的测量方法，依次测量感应电极矩阵中相邻感应线之间的电容差值的放大值，并存储获得的测量数据。

9.如权利要求8所述的投射电容触摸屏信号检测方法，其特征在于：步骤（1）具体包括：对待测的相邻两根感应线进行预充，预充结束后驱动某一驱动线。

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