CN103576953A - 驱动信号产生系统 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种于驱动信号产生系统，其中升压电路提供电源电压，放大器提供模拟波形驱动信号，且位准移位器提供数字波形驱动信号。选择装置在模拟波形模式时选择模拟波形驱动信号作为驱动信号以提供给触控面板，并在数字波形模式时选择数字波形驱动信号作为驱动信号以提供给触控面板。其中升压电路提供电源电压给放大器，且在数字波形模式时，放大器产生输出电压以提供给位准移位器的至少最后一级电路作为电源。

Description

驱动信号产生系统

技术领域

本发明涉及触控面板，特别是涉及一种驱动信号产生系统，用以提供驱动信号给触控面板。

背景技术

触控面板(touch panel)结合显示屏幕可成为触控屏幕，其已普遍作为电子装置的输入接口，用以侦测显示区域内的碰触输入。触控面板所使用的触控技术有多种，例如电容式、电阻式或光学式，其中，电容式触控技术是目前触控技术的主流。

电容式触控面板一般系由水平电极及垂直电极所组成，该些电极互相交叉处即定义出触控点。当操作触控面板时，触控点处的二电极之间形成有电场。当手指触碰面板时，会阻挡部分的电场，造成该处电容值的降低。利用该电容值的变化，即可用以侦测出触碰点的位置。

传统触控系统以驱动信号来驱动水平电极，其会将驱动信号藉由电容耦合效应而产生感应信号于垂直电极，接着再对该些感应信号进行信号处理。此时，如果被驱动的水平电极上受到手指或导电物体(例如触控笔)的碰触，即会影响到相应触控点的电场，因而产生异常感应信号于相应位置的垂直电极上。

图1A显示传统驱动信号的产生系统，用以产生方波驱动信号给触控面板。其中，位准移位器11接收方波信号并拉高其位准以产生方波驱动信号。为了让方波驱动信号的位准提高以抵抗噪声的影响，一般使用电荷泵(charge pump)12以提供电源给位准移位器11。图1B例示方波信号111及所产生的方波驱动信号112。然而，由于电荷泵12会受到温度的变化而影响到所提供的电源，因而使得所产生的方波驱动信号112的位准受到改变，造成侦测准确度的降低，如图1B所示受影响的方波驱动信号113。为了减少温度的影响，一般会使用低压差(LDO)稳压器来进行稳压，但是却会造成电路面积的增加。

因此，亟需提出一种不受温度影响且不会增加电路面积的驱动信号产生系统，用以提供稳定的驱动信号给触控面板，以提高触碰位置的侦测的准确度。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的驱动信号产生系统存在的缺陷，而提供一种新型结构的驱动信号产生系统，所要解决的技术问题是使其产生的驱动信号不会受到温度的影响，能视环境或系统需求而作调整，且不会增加电路面积。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的驱动信号产生系统，其包含：升压电路，提供电源电压；放大器，提供模拟波形驱动信号；位准移位器，提供数字波形驱动信号；及选择装置，在模拟波形模式时选择该模拟波形驱动信号作为驱动信号以提供给触控面板，在数字波形模式时选择该数字波形驱动信号作为驱动信号以提供给该触控面板；其中该升压电路提供该电源电压给该放大器，且在该数字波形模式时，该放大器产生输出电压以提供给该位准移位器的至少最后一级电路作为电源。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的驱动信号产生系统，其中该升压电路包含电荷泵。

前述的驱动信号产生系统，其中该电荷泵包含狄克森(Dickson)电荷泵。

前述的驱动信号产生系统，其中该升压电路包含电压调节器。

前述的驱动信号产生系统，其中该选择装置包含：模拟波形开关；及数字波形开关；当处于该模拟波形模式时，该模拟波形开关闭合而该数字波形开关断开，因而提供该模拟波形驱动信号给该触控面板；当处于该数字波形模式时，该模拟波形开关断开而该数字波形开关闭合，因而提供该数字波形驱动信号给该触控面板。

前述的驱动信号产生系统，在该模拟波形模式时，该放大器接收模拟输入信号并将其放大以产生该模拟波形驱动信号，其中该电源电压大于该模拟波形驱动信号的摆幅。

前述的驱动信号产生系统，在该数字波形模式时，该放大器接收输入电压并将其放大而得到该输出电压。

前述的驱动信号产生系统，其还包含电源开关，在该模拟波形模式时，该电源开关闭合，使得该输出电压得以提供给该位准移位器的至少最后一级电路作为电源。

前述的驱动信号产生系统，在该数字波形模式时，该位准移位器接收数字输入信号并拉高其位准，以产生该数字波形驱动信号。

前述的驱动信号产生系统，其中该位准移位器包含：位准移位电路，接收该数字输入信号；第一反向缓冲器，耦接于该位准移位电路的输出端；及第二反向缓冲器，耦接于该第一反向缓冲器的输出端；其中该第二反向缓冲器在该数字波形模式时，使用该放大器所提供的输出电压作为电源，且该位准移位电路的后级电路及该第一反向缓冲器使用该升压电路所提供的电源电压作为电源。

前述的驱动信号产生系统，其还包含逻辑电路，其借由致能信号以控制该数字输入信号是否可以通过以馈至该位准移位电路。

前述的驱动信号产生系统，其中该位准移位器包含：位准移位电路，接收该数字输入信号；在该数字波形模式时，该位准移位电路的后级电路使用该升压电路所提供的电源电压作为电源。

前述的驱动信号产生系统，其还包含逻辑电路，其借由致能信号以控制该数字输入信号是否可以通过以馈至该位准移位电路。

前述的驱动信号产生系统，其中该放大器包含：运算放大器；回馈电阻，跨接于该运算放大器的输出端与输入端之间；及输入电阻，耦接至该运算放大器的输入端。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明驱动信号产生系统可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有产生的驱动信号不会受到温度的影响，且不会增加电路面积等优点。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1A是传统驱动信号的产生系统。

图1B例示图1A的方波信号及所产生的方波驱动信号。

图2是本发明实施例的驱动信号产生系统的系统方框图。

图3A例示图2的模拟输入信号、模拟波形驱动信号与电源电压的波形。

图3B例示图2的数字输入信号及数字波形驱动信号的波形。

图4例示使用四级狄克森(Dickson)电荷泵以实施图2的升压电路。

图5例示图2的驱动信号产生系统的细部电路图。

图6例示图2的驱动信号产生系统的另一细部电路图。

图7例示图5或图6的位准移位电路的细部电路图。

11：位准移位器       111：方波信号

112：方波驱动信号    113：方波驱动信号

12：电荷泵           200、201：驱动信号产生系统

21：升压电路         22：放大器

221：运算放大器      23：位准移位器

230：逻辑电路                   231：位准移位(LS)电路

232：第一反向缓冲器             233：第二反向缓冲器

SWa：模拟波形开关               SWd：数字波形开关

SWout：电源开关                 Sa：模拟输入信号

Sd：数字输入信号                TX：驱动信号

EN：致能信号                    Vb：电源电压

Vb’：最小电源电压              Va：模拟波形驱动信号

Vd：数字波形驱动信号            Vin：输入电压

Vout：输出电压                  VB：基准电压

VDD：逻辑高准位电压/低压电源    V1-V4：节点电压

I₀：输出电流                    I_C：外部电容的电流

I_Load：负载电流                 CK：脉冲波信号

CKB：反向脉冲波信号             C：每一级电路的电容

C_s：杂散电容                    C_ext：外部电容

R1：输入电阻                    R2：回馈电阻

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的驱动信号产生系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图2是本发明实施例的驱动信号产生系统200的系统方框图，可适用于触控面板，用以提供驱动信号TX给触控面板(未图示)。驱动信号TX经由触控面板而产生感应信号，其经过信号处理后用以判定触控面板是否有被触碰以及触碰位置。

在本实施例中，如图2所示，升压(boost)电路21提供电源电压Vb。升压电路21可使用各种电压转换(voltage converting)电路来实施，例如电压调节器(voltage regulator)或电荷泵(charge pump)。

根据本实施例的特征之一，放大器22及位准移位器(level shifter)23用以分别提供模拟波形(例如弦波)驱动信号Va及数字波形(例如脉冲波)驱动信号Vd。借由选择装置，其包含模拟波形开关SWa及数字波形开关SWd，以选择模拟波形驱动信号Va及数字波形驱动信号Vd其中之一，作为驱动信号TX以提供给触控面板。换句话说，当处于模拟波形模式时，模拟波形开关SWa闭合(close)而数字波形开关SWd断开(open)，因而提供模拟波形驱动信号Va作为驱动信号TX给触控面板；当处于数字波形模式时，模拟波形开关SWa断开而数字波形开关SWd闭合，因而提供数字波形驱动信号Vd作为驱动信号TX给触控面板。借此，本实施例的驱动信号产生系统200即可视环境或系统需求而提供模拟波形驱动信号Va或数字波形驱动信号Vd给触控面板。

详而言之，升压电路21提供电源电压Vb给放大器22。在模拟波形模式时，放大器22接收模拟输入信号Sa并将其放大以产生模拟波形驱动信号Va。图3A例示模拟输入信号Sa、模拟波形驱动信号Va与电源电压Vb的波形，其中Vb’代表升压电路21因温度变化而得到的最小电源电压Vb’。在设计升压电路21时，只要让最小电源电压Vb’大于模拟波形驱动信号Va的摆幅(swing)，即可确保模拟波形驱动信号Va的波形不会受到温度的影响。

在数字波形模式时，放大器22接收输入电压Vin并将其放大而得到输出电压Vout，其(经由闭合的电源开关SWout)提供给位准移位器23的至少最后一级电路作为电源。至于位准移位器23的其它级电路的电源，可使用升压电路21所提供的电源电压Vb(如图式中虚线所示)，也可使用放大器22所提供的输出电压Vout(如果放大器22所提供的输出电压Vout的驱动能力足够的话)。例如，当放大器22的驱动能力足够时，则可使用放大器22所提供的输出电压Vout作为整个位准移位器23的电源(然而，也可以使用升压电路21所提供的电源电压Vb作为位准移位器23前级电路的电源)；当放大器22的驱动能力不足够时，则使用放大器22所提供的输出电压Vout作为位准移位器23的(一或多)后级电路的电源并使用升压电路21所提供的电源电压Vb作为位准移位器23的前级电路的电源。另外，位准移位器23当中的一些数字逻辑电路，甚至位准移位器23当中的前级电路则使用低压VDD作为电源。

此外，位准移位器23在数字波形模式时，接收数字输入信号Sd并拉高其位准以产生数字波形驱动信号Vd。根据本实施例的另一特征，由于本实施例的位准移位器23的至少最后一级电路是使用放大器22所产生的输出电压Vout作为电源，且放大器22所产生的输出电压Vout不会受温度的影响，因此位准移位器23所产生的数字波形驱动信号Vd也就不会如传统位准移位器11(图1A及图1B)受到温度的影响。图3B例示数字输入信号Sd及数字波形驱动信号Vd的波形。如图3B所示，当升压电路21所提供的电源电压Vb因温度的改变变为最小电源电压Vb’时，由于位准移位器23并非直接使用电源电压Vb或最小电源电压Vb’作为电源，因此所产生的数字波形驱动信号Vd不会受其影响。再者，本实施例在数字波形模式时使用闲置的放大器22以提供电源给位准移位器23，因此可以省略传统使用的低压差(LDO)稳压器，因而得以节省电路面积。

如前所述，本实施例的升压电路21可使用各种电压转换电路来实施。图4例示使用四级狄克森(Dickson)电荷泵以实施本实施例的升压电路21，其可由下式来描述：

Vout＝VDD+ΔV-∑k＝1-4(Vth*Vk)

ΔV＝VDD[C/(C+Cs)]-I₀/[f*(C+Cs)]

其中Vk为每一级电路的节点电压(k为1至4)，ΔV为每一级电路的压差，VDD为脉冲波/反向脉冲波信号CK/CKB的逻辑高准位电压(或低压电源)，f为脉冲波/反向脉冲波信号CK/CKB的频率，Vth为晶体管的临界电压，C为每一级电路的电容，Cs为每一节点的杂散电容，I₀为输出电流，其中一部分电流I_C流至外部电容C_ext，另一部分电流I_Load则作为负载电流。

根据上式可以得知，图4所示的狄克森(Dickson)电荷泵的电容C及临界电压Vth会因为温度变化，使得所产生的电源电压Vb也受到影响。然而，借由前述本实施例的放大器22及位准移位器23，使得所产生的驱动信号TX不会受到温度的影响。

图5例示图2的驱动信号产生系统200的细部电路图。如图5所示，放大器22主要包含运算放大器221、回馈电阻R2及输入电阻R1。其中，回馈电阻R2跨接于运算放大器221的输出端与(反向)输入端之间，而输入电阻R1跨接于运算放大器221的(反向)输入端与基准电压VB之间。根据图5所示放大器22的组态，其输出电压Vout可表示如下：

Vout＝(1+R2/R1)*Vin-(R2/R1)*VB

其中Vin与VB为固定直流电压，其可由能隙(band gap)电压产生电路所提供，不受温度的影响。

根据上述可以得知，放大器22在数字波形模式时所提供的输出电压Vout不会受到温度的影响，因此使得位准移位器23所产生的数字波形驱动信号Vd也不会受到温度的影响。此外，放大器22在模拟波形模式时所提供的模拟波形驱动信号Va则可视环境或系统需求而借由电阻R1/R2来调整。

请继续参阅图5，本实施例的位准移位器23(从输入至输出)依序包含位准移位(LS)电路231、第一反向缓冲器232及第二反向缓冲器233。其中，第二反向缓冲器233(在数字波形模式时)使用放大器22所提供的输出电压Vout作为电源，而位准移位(LS)电路231的后级电路及第一反向缓冲器232则使用狄克森(Dickson)电荷泵21所提供的电源电压Vb作为电源。此外，在位准移位(LS)电路231之前还可额外使用逻辑电路230(例如逻辑与非门或NAND)，其借由致能信号EN以控制数字输入信号Sd是否可以通过以馈至位准移位(LS)电路231。逻辑电路230以及位准移位(LS)电路231的前级电路则使用低压VDD作为电源。

上述的位准移位器23不一定包含第一反向缓冲器232及第二反向缓冲器233，如图6所示的另一驱动信号产生系统201。在此实施例中，位准移位(LS)电路231的后级电路使用放大器22所提供的输出电压Vout作为电源，而位准移位(LS)电路231的前级电路则使用低压VDD作为电源。

图5与图6所示驱动信号产生系统200/201的位准移位(LS)电路231可使用一般位准移位电路的设计方法来实施。图7例示图5或图6的位准移位(LS)电路231的细部电路图。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (14)

1.一种驱动信号产生系统，其特征在于其包含：

升压电路，提供电源电压；

放大器，提供模拟波形驱动信号；

位准移位器，提供数字波形驱动信号；及

选择装置，在模拟波形模式时选择该模拟波形驱动信号作为驱动信号以提供给触控面板，在数字波形模式时选择该数字波形驱动信号作为驱动信号以提供给该触控面板；

其中该升压电路提供该电源电压给该放大器，且在该数字波形模式时，该放大器产生输出电压以提供给该位准移位器的至少最后一级电路作为电源。

2.根据权利要求1所述的驱动信号产生系统，其特征在于该升压电路包含电荷泵。

3.根据权利要求2所述的驱动信号产生系统，其特征在于该电荷泵包含狄克森(Dickson)电荷泵。

4.根据权利要求1所述的驱动信号产生系统，其特征在于该升压电路包含电压调节器。

5.根据权利要求1所述的驱动信号产生系统，其特征在于该选择装置包含：

模拟波形开关；及

数字波形开关；

当处于该模拟波形模式时，该模拟波形开关闭合而该数字波形开关断开，因而提供该模拟波形驱动信号给该触控面板；当处于该数字波形模式时，该模拟波形开关断开而该数字波形开关闭合，因而提供该数字波形驱动信号给该触控面板。

6.根据权利要求1所述的驱动信号产生系统，其特征在于在该模拟波形模式时，该放大器接收模拟输入信号并将其放大以产生该模拟波形驱动信号，其中该电源电压大于该模拟波形驱动信号的摆幅。

7.根据权利要求1所述的驱动信号产生系统，其特征在于在该数字波形模式时，该放大器接收输入电压并将其放大而得到该输出电压。

8.根据权利要求7所述的驱动信号产生系统，其特征在于其还包含电源开关，在该模拟波形模式时，该电源开关闭合，使得该输出电压得以提供给该位准移位器的至少最后一级电路作为电源。

9.根据权利要求1所述的驱动信号产生系统，其特征在于在该数字波形模式时，该位准移位器接收数字输入信号并拉高其位准，以产生该数字波形驱动信号。

10.根据权利要求9所述的驱动信号产生系统，其特征在于该位准移位器包含：

位准移位电路，接收该数字输入信号；

第一反向缓冲器，耦接于该位准移位电路的输出端；及

第二反向缓冲器，耦接于该第一反向缓冲器的输出端；

其中该第二反向缓冲器在该数字波形模式时，使用该放大器所提供的输出电压作为电源，且该位准移位电路的后级电路及该第一反向缓冲器使用该升压电路所提供的电源电压作为电源。

11.根据权利要求10所述的驱动信号产生系统，其特征在于其还包含逻辑电路，其借由致能信号以控制该数字输入信号是否可以通过以馈至该位准移位电路。

12.根据权利要求9所述的驱动信号产生系统，其特征在于该位准移位器包含：

位准移位电路，接收该数字输入信号；

在该数字波形模式时，该位准移位电路的后级电路使用该升压电路所提供的电源电压作为电源。

13.根据权利要求12所述的驱动信号产生系统，其特征在于其还包含逻辑电路，其借由致能信号以控制该数字输入信号是否可以通过以馈至该位准移位电路。

14.根据权利要求1所述的驱动信号产生系统，其特征在于该放大器包含：

运算放大器；

回馈电阻，跨接于该运算放大器的输出端与输入端之间；及

输入电阻，耦接至该运算放大器的输入端。

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