CN104428680A - 触摸传感器的电容测量电路和具有该电容测量电路的电容触摸板 - Google Patents

触摸传感器的电容测量电路和具有该电容测量电路的电容触摸板 Download PDF

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Abstract

触摸传感器的电容测量电路包括电压比较部分，控制部分，复合开关，充电/放电电路部分和定时器部分。电压比较部分响应外部装置提供的第一控制信号，通过第一参考电压和触摸传感器感应电压的比较输出第一比较信号，及通过第二参考电压和感应电压比较输出第二比较信号。控制部分响应外部装置提供的第二控制信号，基于第一和第二比较信号输出充电/放电控制信号。复合开关连接到触摸传感器的两个终端，并配置来设定将感应信号传输给触摸传感器的路径及设定接收通过触摸传感器感应其电容变化量的感应信号的路径。充电/放电电路部分将通过复合开关选择的触摸传感器从第一参考电压充电到第二参考电压，或者将触摸传感器从第二参考电压放电到第一参考电压。定时器部分分别测量充电/放电电路部分的充电和放电时间，及整个充电时间和整个放电时间。

Description

触摸传感器的电容测量电路和具有该电容测量电路的电容触摸板
发明的背景技术
技术领域
本发明的示例性实施例涉及一种触摸传感器的电容测量电路和具有该电容测量电路的电容触摸板。特别是，本发明的示例性实施例涉及一种触摸传感器的电容测量电路，它适用于具有一个长触摸传感器的大尺寸触摸板装置，用于更稳定地测量触摸传感器的电容和具有该电容测量电路的电容触摸板。
相关技术的讨论
随着电子工程技术和信息技术的不断进步，在日常生活中，包括工作环境中，电子设备的重要性稳步增长。近年来，电子设备的类型有多种。特别是，在便携式电子设备领域，如手机和便携式多媒体播放器(PMPs)，大量添加了新的功能具有全新设计的设备几乎每天都在发布。
随着人们在日常生活中遇到电子设备的类型日益多样化，以及电子设备功能的变的更为进步和复杂，迫切需要一个用户很容易学习和可直观操作的用户界面。
触摸板设备已引起人们的重视，因为作为输入设备能够满足这样的需要，并已被广泛应用于各种电子设备。触摸板装置检测用户在显示屏上的触摸位置和执行对电子装置的整体控制，包括通过使用检测到的触摸位置信息作为输入信息对显示屏幕控制。
在触摸板设备上检测触摸位置的方法可分为离散位置检测和连续位置检测。
离散位置检测(discrete location detecting)也被称为所谓的矩阵方法，它是将屏幕上的二维平面分成若干区域，在每个区域检测触摸出现的方法。
相反，连续位置检测(continuous location detecting)是一种触摸检测区域不分为有限数量区域并以连续值形式检测二维平面上的触摸位置的方法。
基于连续位置检测的触摸板设备通常采用特定的算法从而由使用有限数量的电极所测量的数值来计算连续坐标。
图1是一个示意图，说明常规的基于连续位置检测的电容触摸板面板。如图1所示，基于连续位置检测的电容触摸板通过检测由于触摸带来的电极(10)中电阻(Rf)和电容(CF)上电压的变化来确定接触位置。
电容触摸板包括一个检测单元(20)作为检测电压变化的装置。在常规的电容触摸板中用于施加检测单元(20)所产生的参考信号的，输入通道(21)，以及用于接收参考信号的接收通道(22)通过单根导线连接到电极的第一侧部，其中参考信号通过电极(10)时电压变化。
这种情况的问题在于所施加的参考信号和流过电极(10)后收到的信号使用单根导线，以至于产生与接收到的信号电压变化相关的测量误差，因此不容易准确的检测触摸位置。在这里，电压变化的测量误差与一个由于电极(10)长度的增加而形成的电阻分量成比例。
因此，常规的电容触摸板具有不适用于具有长电极(10)的大尺寸触摸板设备的问题。
发明的详细说明技术问题
本发明的实施例提供一种触摸传感器的电容测量电路，这是适用于具有长触摸传感器的大尺寸触摸板，用于更稳定测量触摸传感器的电容。
本发明的示例性实施例也提供具有上述电容测量电路的电容触摸板。
技术方案
根据本发明的一个方面，触摸传感器的电容测量电路包括电压比较部分，控制部分，复合开关，充电/放电电路部分和定时器部分。电压比较部分与外部装置提供的第一控制信号响应，通过第一参考电压和触摸传感器的检测电压比较输出第一比较信号，及通过第二参考电压和检测电压比较输出第二比较信号。控制部分与外部装置提供的第二控制信号响应，基于第一和第二比较信号输出充电/放电控制信号。复合开关连接到触摸传感器的每两个终端，并与外部装置提供的第三控制信号响应，配置设定传输检测信号至触摸传感器的路径及设定接收通过触摸传感器检测触摸传感器的电容变化量的感应信号的路径。充电/放电电路部分与充电/放电控制信号响应，对通过复合开关从第一参考电压到第二参考电压选择的触摸传感器进行充电或对通过复合开关从第二参考电压到第一参考电压选择的触摸传感器进行放电。定时器部分接收由外部装置提供的第三控制信号和第四控制信号，分别测量充电/放电电路部分的充电时间和放电时间，并分别测量整个充电时间和整个放电时间，输出一个相应的输出信号。
根据本发明的另一个方面，一种电容触摸板包括多个触摸传感器和电容测量电路，其与触摸传感器的两个终端连接，通过检测触摸传感器的电容变化检测触摸位置。电容测量电路包括电压比较部分、控制部分、复合开关、充电/放电电路部分和定时器部分。电压比较部分响应外部设备提供的第一控制信号，通过参考电压和触摸传感器的检测电压比较输出第一比较信号，通过第二参考电压和检测电压比较输出第二比较信号。控制部分响应外部设备提供的第二控制信号，基于第一和第二比较信号输出充电/放电控制信号。复合开关与触摸传感器的每两个终端连接，配置响应外部设备提供的第三控制信号，设置将检测信号传输给触摸传感器的路径，以及接收通过触摸传感器检测触摸传感器的电容变化量的感应信号的路径。充电/放电电路部分响应于充电/放电控制信号，对由复合开关从第一参考电压到第二参考电压中选择的触摸传感器进行充电，或对由复合开关从第二参考电压到第一参考电压中选择的触摸传感器进行放电。定时器部分接收外部设备提供的第三和第四控制信号，分别测量充电/放电电路的充电时间和放电时间，分别测量整个充电时间和整个放电时间，并输出相应的输出信号。
发明有益效果
根据电容触摸传感器的测量电路和电容式触控屏，它也适用于具有长触摸传感器的大尺寸触摸板使更稳定的测量触摸传感器的电容。此外，通过触摸传感器的感应信号的路径从触摸传感器的第一侧到触摸传感器的第二侧是变化的，或是从触摸传感器的第二侧到触摸传感器的第一侧是变化的，这样可以共享一个电容测量电路。因此，对于通过连接到触摸传感器的两端部分的两个电容测量电路测量电容的情况，测量值的误差率可能减少。
附图说明
图1是一个示意图，说明常规的基于连续位置检测的电容触摸板；
图2是一个框图，根据本发明的一个示例性实施例解释电容型触摸系统；
图3是一个框图，解释如图2所示电容测量电路；
图4是一个框图，解释如图3所示电容测量电路；
图5是一个电路图，解释如图3所示的充电/放电电路部分的一个示例；
图6是一个电路图，解释如图3所示的充电/放电电路部分的另一个示例；
图7是一个示意图，解释通过如图2所示电容触摸板电容感应的实施例；
图8一个图表，解释沿如图7所示第一检测方向和第二检测方向感应信号的延迟；
图9是一个示意图，解释如图3所示复合开关；及
图10a和10b为两幅示意图，说明一个电容检测信号的路径。特别是，10a显示了从触摸传感器左侧通过触摸传感器右侧的一个电容感应信号的路径，图10b显示了从触摸传感器右侧通过触摸传感器左侧的一个电容感应信号的路径。
实施例
本发明的最佳实施例
以下参考所附的附图，在本发明的实施例中更充分地描述本发明。然而，本发明可以体现在许多不同的形式而不应该被解释为对示例性实施例进行限制。相反，提供的这些实施例以至于使公开可以更彻底和完整，对于本领域技术人员将充分表达本发明的范围。
说明各图的过程中对于相似参照编号对应相似的构成要素。在附图中，为了清晰图，层和区域的尺寸和相对大小可能被放大。
可以理解的是，尽管术语的第一，第二，第三等在本文中可用于描述的各种元件，组件，区域，层和/或部分，这些元件，组件，区域，层和/或部分不受这些术语的限制。这些术语只是用来将一个元件，组件，区域，层或部分与另一个元件，组件，区域，层或部分。因此，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分，而不会背离本发明的教导。这里使用的术语仅仅是为了描述特定的实施例并不是限制本发明。本文所用的单数形式也表示复数，除非上下文另有明确的指示。
还应当理解的是，当在说明书中使用术语“包含”和/或“由...组成”时，明确一定特性，整型数据，步骤，操作，元件，和/或组件的出现，但不排除存在一个或多个其它特性，整型数据，步骤，操作，元件，组件和/或它们的组。
除非另有规定，在此所使用的所有术语(包括技术和科学术语)与本发明所属领域的普通技术人员通常理解具有相同的含义。可以进一步理解的是，这些术语如那些在常用字典的定义，应该解释为与相关的领域语境它们的含义一致，不会被解释一个理想化的或过于正式的意义，除非明确定义。
图2是一个框图，根据本发明的一个示例性实施例解释电容触摸系统；
参考图2，根据本发明的触摸系统包括定时控制器(100)，显示面板(200)，触摸板(300)和电容测量电路(400)。电容测量电路(400)可安装在触摸板(300)上。当电容测量电路(400)安装在触摸板(300)上时，触摸板(300)可以被定义为一个电容触摸板。
定时控制器(100)为电容测量电路(400)提供多个控制信号(CS1，CS2，CS3和CS4)，并接收测量信号(MS)，其对应电容测量电路(400)提供的测量结果以计算触摸坐标。
显示板(200)接收图像信号(IS)和显示图像信号(IS)的图像控制信号(ICS)，图像控制信号(ICS)由定时控制器(100)提供，用于显示图像。显示板(200)可设置触摸板(300)的下方。
触摸板(300)可设置在显示板(200)上。多个触摸传感器在触摸板(300)上形成。触摸传感器可以在水平方向上平行形成。可替换地，触摸传感器可以在垂直方向上平行形成。触摸传感器是通过将导电材料图案化形成，如铟薄层氧化物(ITO)或每个独特的正方形都具有相同电阻的纳米碳管(CNT)。在本示例性实施例中，触摸传感器是在一个单一层中形成的。
电容测量电路(400)连接到在触摸板(300)上形成的多个触摸传感器。电容测量电路(400)给每个触摸传感器施加一个恒定电流为触摸传感器充电。电容测量电路(400)通过测量触摸传感器和人体产生电容所需的时间从而检测相应的触摸传感器的电容，以在参考电压下放电，并为定时控制器(100)提供测得的电容。
图3是一个框图，解释如图2所示电容测量电路。图4是一个框图，解释如图3所示电容测量电路。
参考图3和4，根据本发明的一个实施例中触摸传感器的电容测量电路(400)包括一个参考电压生成部分(410)，电压比较部分(420)，控制部分(430)，定时器部分(440)，充电/放电部分(450)和复合开关(460)。电容测量电路(400)连接到多个触摸传感器给多个触摸传感器施加一个恒定的电流。电容测量电路(400)通过测量在参考电压下触摸传感器和人体产生电容放电所需的整个放电时间来测量相应触摸传感器的电容。
进一步地，充电/放电电路部分(450)以预定周期的N倍连续进行充电和放电。当连接在复合开关(460)上的触摸传感器输入电容时，在预定周期内产生时间差。定时器部分(440)测量在N个周期中累积的时间差从而确定是否输入电容。随着充电/放电次数增加，当通过触摸传感器测量电容时，充电和放电的时间增加。
参考电压生成部分(410)包括依次串连的第一电阻R1，第二电阻R2和第三电阻R3，并产生第一参考电压“refh”和第二参考电压“refl”，为电压比较部分(20)提供第一和第二参考电压的“refh”和“refl”。在实施例中，第一到第三个电阻R1，R2和R3是一个可变电阻。可变电阻的阻值可以通过由一个程序改变。因此，第一参考电压“refh”与第二参考电压“refl”是可变电压。
当施加在电容测量电路电源噪音很大或外部提供的噪音很大时，通过使用程序使第一参考电压“vrefh”和第二参考电压“vrefl”变化以便它可以设置一个不受噪声影响的参考电压。
进一步地，随着形成用于感应电容的触摸感应尺寸的增加，由于外部环境噪声流入更多以至于电容的灵敏度下降。然而，当第一参考电压“vrefh”和第二参考电压“vrefl”之间的差别被控制在一个小值，从而进一步减少噪声特征。
当第一参考电压“refh”和第二参考电压“refl”之间的差别被设置为一个小的数值，就会增强测量结果的信噪比(SNR)；然而，电容的感应信号减小。因此，对于第一参考电压“refh”和第二参考电压“refl”是应选择适当的电压值。
电压比较部分(420)是比较参考电压生成部分(410)产生的电压和触摸传感器响应从外部设备(没有示出)提供的第一控制信号提供的检测电压。例如，电压比较部分(420)包括第一电压比较器(COM1)和第二电压比较器(COM2)。在本示例性实施侧中，第一控制信号启用或禁用第一和第二电压比较器(COM1)和(COM2)。也就是说，第一控制信号高电平启用第一和第二电压比较器(COM1)和(COM2)，并且第一信号低电平启用第一和第二电压比较器(COM1)和(COM2)。
响应第一控制信号高电平，第一电压比较器(COM1)比较由参考电压产生部分(10)产生的第一参考电压的“refh”和触摸传感器输入的感应电压从而输出第一比较信号(O_up)。当第一电压比较器(COM1)中比较的信号电压大于或等于第一参考电压“refh”时，第一个比较信号(O_up)具有高电平，当第一电压比较器(COM1)种比较的信号电压小于第一参考电压“refh”时，第一个比较信号(O_up)具有低电平。当输出高电平的第一比较信号(O_up)时，由控制部分(430)输出的充电/放电信号“ctl”在常规操作时间间隔的预定的延迟时间(例如，第二控制信号为高的间隔)内受控由高电平变化到低电平。
响应高电平的第一控制信号H，第二电压比较器(COM2)比较由参考电压产生部分(10)产生的第二参考电压的“refl”，产生的参考电压以及和触摸传感器输入的感应电压为了从而输出第二比较信号(O_dn)输入的检测电压。当第二电压比较器(COM2)中比较的信号电压的比小于第二参考电压“refh”时，第二个比较信号(O_dn)具有高电平H的水平，当第二电压比较器(COM2)中比较的信号电压大于或等于第二参考电压“refh”时，第二个比较信号(O_dn)具有低电平。当H水平输出高电平的第二比较信号(O_dn)输出时，由控制部分430输出的充电/放电信号“ctl”在常规操作时间间隔的预定的延迟时间(例如，第二控制信号为高的间隔)内受控由高电平变化H水平到低电平。
在本实施例中，第一和第二电压比较器(COM1)和(COM2)可包括滞回电压比较器。滞回电压比较器被称为施密特触发(Schmitt trigger)比较器。利用电压滞回比较器，当电源电压噪声施加到电容测量电路或者接地(GND)噪声施加其上时，可以防止比较器被灵敏的操作。当基于当前本申请的半导体真正能够发展到在应用电路中操作时，电源电压噪声信噪比(SNR)可以提高。
控制部分(430)接收从第一电压比较器(COM1)输出的第一比较信号(O_up)，第二电压比较器(COM2)输出的第二比较信号(O_dn)，和从外部装置提供第二控制信号，并控制充电/放电电路部分(450)和定时器部分(440)的操作。例如，控制部分(430)为充电/放电电路部分(450)提供充电/放电控制信号“ctl”从而控制充电/放电电路部分(450)的操作。当第二控制信号从低电平到高电平转变，充电/放电控制信号“ctl”由低电平到高电平转变，当第一比较信号从低电平到高电平转变，充电/放电控制信号“ctl”由高电平到低电平转变。此外，当第二比较信号从低电平到高电平转变，充电/放电控制信号“ctl”由低电平到高电平转变，当第一比较信号从低电平到高电平转变，充电/放电控制信号“ctl”由高电平到低电平转变。充电/放电控制信号“ctl”通过第二控制信号转变到高电平后，充电/放电控制信号“ctl”通过第一控制信号转变到低电平，然后充电/放电控制信号“ctl”通过第二控制信号转变到高电平。
充电/放电电路部分(450)分别与控制部分(430)和复合开关(460)连接。响应充电/放电控制信号“ctl”，充电/放电电路部分(450)对通过复合开关(460)输入的感应信号“signal”进行充电，从第一参考电压“refh”到第二参考电压“refl”，或者将感应信号“signal”从第二参考电压“refl”放电到第一参考电压“refh”。在本示例性实施例中，响应充电/放电控制信号“ctl”打开/关闭的开关(SW)在响应感应信号的节点(VN)与接地终端之间连接。也就是说，当开关(SW)关闭时，充电/放电电路部分(450)为节点提供充电电流“i1”，其是依据给触摸传感器充电的电源电压终端的电源电压产生的。当开关(SW)打开时，充电/放电回路部分(450)通过接地终端响应触摸传感器放电一个放电电流“i2”。
响应外部设备提供的第三控制信号，复合开关(460)转换感应信号的输入和输出方向。在本示例性实施例中，第三控制信号可以起到决定复合开关(460)信号传递路径的作用。也就是说，复合开关(460)可以设定从充电/放电电路部分(450)输出的电容传感信号的路径。复合开关(460)可以设定一个电容感应信号的路径，使电容感应信号通过触摸传感器的上部(或左部)到触摸传感器较低的部分(或右部)。可替换地，复合开关(460)可以设定一个电容感应信号路径，使电容感应信号通过从触摸传感器较低的部分(或右部)到触摸传感器的上部(或左部)。
定时器部分(440)响应外部设备的第四控制信号测量充电/放电电路部分(450)充电时间和和放电时间。此外，定时器部分(440)测量整个充电时间和整个放电时间并输出对应测量结果的测量信号。在该示例性实施例中，第四控制信号控制定时器部分(440)的操作。例如，第四控制信号为处于高电平第一边沿的间隔中，定时器部分(440)开始计算对应于预定时间感应信号的信号时钟数。第一高电平边沿间隔后产生的第一低电平边沿间隔，停止定时器部分(440)的操作以维持定时器部分(440)的值，定时器部分(440)发挥传输测量结果的作用。
在第二控制信号处于高电平的间隔中不断重复上述操作。定时器部分(440)的值被认为是由第三控制信号控制的每一个焊盘的电容值。
以充电/放电电路部分(450)输出信号开始作为一个起点，也就是一个电容感应信号的接地水平。在这种情况下，输出信号有一个较低的值，低于第一参考电压“vrefh”和第二参考电压“vrefl”。第二参考电压“vrefl”电压高于接地电压“GND”0V。例如，第二参考电压值“vrefl”会被设置为约30mV。第二参考电压“vrefh”的电压可设置为1/2VDD到vdd-300MV。
所描述这一电容测量电路以正常状态运行。当输出信号的电压低于vref，控制部分(430)输出充电/放电控制信号“ctl”为0V，比较器(420)和控制部分(430)操作从第二参考电压“vrefh”到第一参考电压“vrefh”的电压为斜率直线上升形状的三角形形状。同时，当输出信号的电压达到第一参考电压“vrefh”，开关(SW)与控制部分(430)输出终端连接使比较器(420)和控制部分(430)操作具有斜率直线下降形状的三角形形状。
充电/放电电路部分(450)感应信号的“信号”起到向触摸传感器操作充电和放电电荷的作用，触摸传感器根据充电电流“i1”和放电电流“i2”连接到焊盘，根据的增加或减少波形是直线形。
图5是一个电路图，解释如图3所示的充电/放电电路部分(450)的一个示例。
参考图5，充电/放电电路部分(450)包括一个充电部分(452)，输出充电电流为触摸传感器充电，放电部分(454)接收放电电流，为触摸传感器放电，以及充电/放电开关(SW)，在充电部分(452)和触摸传感器之间的连接或触摸传感器和放电部分(454)之间的连接切换。
充电部分(452)包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管(以下简称，PMOS晶体管)(P0)和第二PMOS晶体管(P1)。第一NMOS晶体管(N0)源极和第二NMOS管(N1)源极连接到提供电源电压VDD电源电压终端，第一NMOS晶体管(N0)栅极和漏极共同相互连接。此外，在第一和第二NMOS晶体管(N0)和(N1)的栅极共同相互连接，使电流镜被配置。也就是说，第一NMOS晶体管(N0)和第二NMOS管(N1)设定第一电流镜。第二NMOS管(N1)的漏极与触摸传感器和充电/放电开关(SW)连接。
放电部分(454)包括一个可变恒流源(VI)，第一金属氧化物半导体场效应晶体管(以下简称，NMOS晶体管)(N0)，第二NMOS晶体管(N1)和第三NMOS晶体管(N2)。第一NMOS晶体管(N0)，第二NMOS管(N1)、第三NMOS晶体管(N2)可以定义为第二电流镜。
可变恒流源(VI)确定第二电流镜的电流量。可变恒流源(VI)包括决定第一NMOS晶体管(N0)偏置电流量的可变电阻。第一NMOS晶体管(N0)的漏极和源极“GND”之间的电流量是由一个可变电阻的电阻值确定。
第一NMOS晶体管(N0)源极与一个可变恒流源(VI)连接，漏极与接地终端连接，栅极与第二NMOS晶体管(N1)连接。
第二NMOS晶体管(N1)源极与第一NMOS晶体管(N0)的漏极连接，栅极通常与第一晶体管NMOS(N0)的源极和栅极连接，漏极与接地终端(GND)连接。
第三NMOS晶体管(N2)源极与充电/放电开关(SW)连接，栅极与第二NMOS晶体管(N1)栅极连接，漏极与接地终端(GND)连接。第一NMOS晶体管(N0)的源极和栅极相互连接，第二晶体管NMOS(N1)栅极与第三个NMOS晶体管(N2)连接，使它被配置为确定一个电流镜。也就是说，第一NMOS晶体管(N0)，第二NMOS晶体管(N2)和第三NMOS晶体管(N2)可以确定第二电流镜。
充电/放电开关(SW)包括连接到充电部分(452)的第一终端，连接到放电部分(454)和触摸传感器的第二终端和从外部设备接收充电/放电控制信号“ctl”的控制终端。通过充电/放电控制信号“ctl”控制充电/放电开关(SW)开或关。
当充电/放电开关(SW)是打开时，电路在充电部分(452)和触摸传感器之间形成，使充电部分(452)输出的充电电流提供给触摸传感器从而为触摸传感器充电。
当充电/放电开关(SW)关闭时，电路在充电部分(452)和触摸传感器之间截断，在触摸传感器和放电部分(454)之间形成电路，使触摸传感器充电的电流提供放电部分(454)从而使触摸传感器放电。
如上所述，第一PMOS晶体管(P0)和第二NMOS晶体管(N1)为第二PMOS晶体管(P1)的电流镜像。
第二PMOS晶体管(P1)和第三NMOS晶体管(N2)为触摸传感器充或放电容，其执行的功能是提供大小等于由可变恒流源(VI)决定的第一NMOS晶体管(N0)电流的电流。
在本示例性实施例中，充电电流“i1”的”不等于放电电流“i2”，放电电流“i2”大于充电电流“i1”。此外，为了实现感应信号三角波形的上升时间等于三角波形的下降时间，设计放电电流的“i2’”是充电电流“i1”的两倍。
为了在电流镜中使用表示为“il*2＝i2”的电流驱动信号线，NMOS晶体管的通道宽度可以设计以满足如下公式1和公式2
[公式1]
N0＝N1
[公式2]
N2＝N0*2
另外，第一PMOS晶体管(P0)和第二PMOS晶体管(P1)可以设计为相等的通道宽度。在这种情况下，假定所有场效应晶体管(以下简称，FET晶体管)的通道长度是彼此相等的。
因此，在充电/放电开关(SW)响应一个充电/放电控制信号“ctl”处于“关闭”状态的操作间隔过程中，感应信号的电压增加，具有直线型斜率，因为其是采用电流“i1”充电。
同时，在充电/放电开关SW处于打开状态的间隔过程中，它是由对应于i2-i1＝i1的电流放电(在这里指，i2-i1*2)，即，放电电流“i2”；然而，充电操作还可以通过与充电电流“i2”的一半对应的充电电流“i1”执行。因此，触摸传感器信号(signal)施加的最终的放电电流被充到充电电流“i1”的电流量，从而使电压信号呈线性下降。
当电流方程i2＝i1*2和一个充电/放电开关(SW)操作被使用时，在直线感应电容中任何时刻都不会产生电流是0的间隔，从而对外部噪声具有很强的抵抗性以提高电容的灵敏度。
在该示例性实施例中，第一和第二PMOS晶体管(P0和P1)沟道以及第一到第三NMOS晶体管(N0，N1和N2)的每个沟道长度，第一PMOS晶体管(P0)沟道宽度和第二PMOS晶体管(P1)沟道宽度相等，第一NMOS晶体管(N0)沟道宽度和第二NMOS晶体管管(N1)的沟道宽度相等，第三NMOS晶体管(N2)的沟道宽度是第一NMOS晶体管(N0)的沟道宽度的两倍。可替换地，本领域技术人员很明显知道为了执行电流镜的操作FETs的沟道宽度和长度可以变化。
例如，第一和第二PMOS晶体管(P0和P1)沟道以及第一到第三NMOS晶体管(N0，N1和N2)的每个沟道长度彼此平等，第一PMOS晶体管(P0)的沟道宽度与第二PMOS晶体管(P1)沟道宽度比值可1∶N(N为自然数)，第一NMOS晶体管(N0)的沟道宽度与第二NMOS晶体管(N1)沟道宽度比值可1∶N，并且第一NMOS晶体管(N0)的沟道宽度与第三NMOS晶体管(N2)沟道宽度比值可1∶N*M(M为N*2)。
例如，当N为1且M是2时，FET之间沟道宽度的关系表示为如下公式3。
[公式3]
P0∶P1＝1∶1，
N0∶N1∶N3＝1∶1∶2
例如，当N为4且M为2时，FET晶体管之间的沟道宽度的关系表示为如下公式4。
[公式4]
P0∶P1＝1∶4，
N0∶N1∶N2＝1∶4∶8
图6是一个电路图，说明如图3所示另一个充电/放电电路部分(450)的实例。
参考图6，充电/放电部分(450)包括一个充电/放电开关(610)，第一电流镜(620)，第二电流镜(630)，充电/放电控制部分(640)，放电部分(650)，第三电流镜(660)，充电控制部分(670)和充电部分(680)。
根据从外部装置提供充电/放电控制信号，充电/放电开关(610)打开或关闭。充电/放电开关(610)包括根据栅极收到的充电/放电控制信号开启或关闭NMOS晶体管(N11)。当接收到的充电/放电控制信号是高电平时，NMOS晶体管(N11)是打开的，当接收到的充电/放电控制信号(CTL)是低电平时，NMOS晶体管(N11)是关闭的。
第一电流镜(620)提供与电源电压相应的第一偏置电流。第一电流镜(620)包括PMOS晶体管(P21)，PMOS晶体管(P22)，PMOS晶体管(P23)和PMOS晶体管(P24)。在当前的示例性实施例中，PMOS晶体管(P21)和PMOS晶体管(P22)串联连接，PMOS晶体管(P23)和PMOS晶体管(P24)互相串联连接。PMOS晶体管(P21)的栅极和PMOS晶体管(P23)的栅极相互彼此连接，PMOS晶体管(P22)的栅极和PMOS晶体管(P24)的栅极相互彼此连接。PMOS晶体管(P21)的源极和PMOS晶体管(P23)的源极通常是连接到电源电压终端以接收电源电压VDD，PMOS晶体管(P22)的漏极连接到接地终端。
第二电流镜(630)被第一偏置电流镜像输出第二偏置电流。第二电流镜(630)包括一个PMOS晶体管(P31)，PMOS晶体管(P32)，PMOS晶体管(P33)和PMOS晶体管(P34)。在当前的示例性实施例中，PMOS晶体管(P31)和PMOS晶体管(P32)是互相串联连接，并且PMOS晶体管(P33)和PMOS晶体管(P34)串连连接。PMOS晶体管(P31)的源极和PMOS晶体管(P33)的源极分别连接到电源电压终端以接收电源电压VDD。PMOS晶体管(P31)的栅极和PMOS晶体管(P33)的栅极分别连接到第一电流镜(620)PMOS晶体管(P21)的源极和栅极。PMOS晶体管(P32)的栅极和PMOS晶体管(P34)的栅极分别连接到第一电流镜(620)PMOS晶体管(P22)的源极和栅极。
放电控制部分(640)基于第二偏置电流输出放电控制信号。放电控制部分(640)包括一个NMOS晶体管(N41)，一个NMOS晶体管(N42)和NMOS晶体管(N43)。在本示例性实施例中，NMOS晶体管(N41)的源极和栅极通常相连以连接到第二电流镜(630)的NMOS晶体管(P32)的漏极，NMOS晶体管(N41)的漏极与接地终端连接。NMOS晶体管(N42)的源极连接到第二电流镜(630)的PMOS晶体管(P34)的栅极，NMOS晶体管(N42)的漏极连接到NMOS晶体管(N41)的源极和栅极。NMOS晶体管(N43)的源极连接到NMOS晶体管(N42)的漏极，NMOS晶体管(N43)的栅极连接到PMOS晶体管(P34)的漏极，并且NMOS晶体管(N43)的漏极与接地终端连接。
放电控制部分(650)与触摸传感器电连接，响应放电控制信号为触摸传感器放电荷。放电部分(650)包括一个NMOS晶体管(N51)和一个NMOS晶体管(N52)。在本示例性实施例中，NMOS晶体管(N51)和NMOS晶体管(N52)相互串联连接。NMOS晶体管(N51)的栅极与放电控制部分(640)的一个NMOS晶体管(N42)栅极连接。NMOS晶体管(N52)的栅极与放电控制部分(640)的一个NMOS晶体管(N43)的栅极连接。NMOS晶体管(N51)的源极与触摸传感器连接。NMOS晶体管(N52)的漏极与接地终端连接。
当充电开关(610)关闭，第三电流镜(660)镜像与第一偏置电流对应的电流。第三电流镜(660)包括一个NMOS晶体管(N61)，一个NMOS晶体管(N62)，一个NMOS晶体管(N63)，一个NMOS晶体管(N64)，一个NMOS晶体管(N65)和一个NMOS晶体管(N66)。在本示例性实施例中，NMOS晶体管(N61)和NMOS晶体管(N63)相互串联连接，NMOS晶体管(N62)和NMOS晶体管(N64)相互串联连接，NMOS晶体管(N65)和NMOS晶体管(N66)相互串联连接，NMOS晶体管(N61)的源极和栅极通常相互连接，以连接到第一电流镜(620)PMOS晶体管(P24)的漏极，NMOS晶体管(N62)的栅极和NMOS晶体管(N65)的栅极相连。NMOS晶体管(N62)的源极与充电控制部分(670)连接。NMOS晶体管(N63)的源极和栅极通常被连接到NMOS晶体管(N61)的漏极，NMOS晶体管(N64)的栅极和NMOS晶体管(N66)的栅极。NMOS晶体管(N63)的漏极与接地终端连接，NMOS晶体管(N64)的漏极与接地终端连接，NMOS晶体管(N66)的漏极与接地终端连接。
充电控制信号(670)通过镜像第三电流镜(660)输出充电控制信号。充电控制部分(670)包括一个PMOS晶体管(P71)，一个PMOS晶体管(P72)和一个PMOS晶体管(P73)。在本示例性实施例中，PMOS晶体管(P72)和PMOS晶体管(P72)相互串连。PMOS晶体管(P71)的源极连接到电源终端接收电源电压，PMOS晶体管(P71)的栅极通常与连接到充电部分(680)的PMOS晶体管(P72)的漏极连接。进而，PMOS晶体管(P72)与第三电流镜(660)NMOS晶体管(N62)的源极连接。PMOS晶体管(P73)的源极与电源电压终端连接来接收电源电压，并且PMOS晶体管(P73)的栅极通常与连接到充电部分(680)的PMOS晶体管(P72)的栅极连接。PMOS晶体管(P73)的漏极与第三电流镜(660)的NMOS晶体管(N65)的源极连接。
充电部分(680)与触摸传感器电连接，从而响应充电控制信号向触摸传感器充电。充电控制部分(680)包括一个PMOS晶体管(P81)，一个PMOS晶体管(P82)，一个PMOS晶体管(P83)和一个PMOS晶体管(P84)。在本示例性实施例中，PMOS晶体管(P81)和PMOS晶体管(P82)是互相串联连接，并且PMOS晶体管(P83)和PMOS晶体管(P84)相互串连连接。PMOS晶体管(P81)的源极通常与PMOS晶体管(P83)的源极连接，从而连接到电源电压终端以接收电源电压VDD。PMOS晶体管(P81)的栅极和PMOS晶体管(P83)的栅极通常与充电控制部分(670)的PMOS晶体管(P71)的栅极和PMOS晶体管(P72)的漏极连接。PMOS晶体管(P82)的栅极与PMOS晶体管(P84)的源极通常与充电控制部分(670)的PMOS晶体管(P72)的栅极连接。PMOS晶体管(P82)的漏极和PMOS晶体管(P84)的漏极通常与触摸传感器和放电控制部分(650)的NMOS晶体管(N51)的源极连接。
以下，如图6所示充电/放电电路部分(450)的操作将简要描述。
当低电平的充电/放电控制信号“ctl”提供给充电/放电开关(610)时，通过NMOS晶体管配置的充电/放电开关(610)关闭。第二电流镜(630)被来自于第一电流镜(620)的第一镜像电流输出启动，使第二电流镜(630)为放电控制部分(640)提供第二镜像电流。第二放电控制部分(640)基于第二镜像电流启动放电部分(650)。放电控制部分(640)启动的放电部分(650)通过接地终端向接触传感器放电荷。在这种情况下，第一电流镜(620)的第一电流镜输出提供给第三电流镜(660)，起了一个偏置电流的作用。
当高电平的充电/放电控制信号“ctl”提供给充电/放电开关(610)时，通过NMOS晶体管配置的充电/放电开关(610)被接通。当充电/放电开关(610)接通时，第一电流镜(620)的第一电流镜输出也提供给充放电开关(610)，使第三个电流镜(660)镜像具有相对低水平电流。由于第三个电流镜(660)镜像的是具有相对较低水平的电流，由PMOS晶体管配置的充电控制部分(670)被启动以启动充电部分(680)。当充电部分(680)启动时，充电部分(680)为触摸传感器提供电荷从而给触摸传感器充电。在这种情况下，充电部分(680)的充电电压比被放电部分(650)放电的触摸传感器的电压要大。因此，当充电部分(680)未启动，充给触摸传感器的电荷通过放电部分(650)被排放；然而，当充电部分(680)启动时，与电源电压VDD对应的电流供给触摸传感器以给触摸传感器充电。
图7是一个示意图，通过图示解释如图2、所示通过电容触摸板进行电容测量的实施例。
参考图7，多个触摸传感器设置在电容触摸板上。触摸传感器板通过图案化导电材料形成，如铟薄膜形成的氧化物(ITO)或每平方米具有一致电阻值的纳米碳管(CNT)。在本示例性实施例中，触摸传感器在单一层内形成。
触摸传感器沿左右方向具有一致的电阻分量“r”，并在空中或虚拟地面有附加的寄生电容“c”。
假定在“f”位置产生人体接触。在沿左右方向施加感应信号的情况下(即，第一感应方向)，会产生一个5*(r//c)+Cf的信号延迟影响。在沿右左方向施加感应信号的情况下(即，第二感应方向)，会产生一个3*(r//c)+Cf的信号延迟影响。
其中在触摸传感器上产生触摸的物理位置可以通过延迟时间差计算。
为了使得上面描述更通用，当通过人体手指在每个a，b，c，d，e，f，g，h和i位置处产生触摸“Cf”时，第一和第二感应方向感应信号的延迟现象将在下图5表示。
图8为一个图表，通过视图解释沿如图7所示第一感应方向和第二感应方向感应信号的延迟。
参考图8，当触摸位置从“a”推进到“i”时，感应信号的延迟时间沿第一感应方向增加。当触摸位置从“i”推进到“a”时，感应信号的延迟时间沿第二感应方向下降。
沿第一感应方向测量的延迟时间和沿第二感应方向测量的延迟时间之间的差值对应于每个触摸传感器上的物理位置。
根据图6每个第一和第二感应方向的时间延迟效应没有在如图6所示具有统一斜率的直线上显示。然而，它的形状在形式上与直线的形状是相似的，所以用直线表示。
图9是一个示意图，解释如图3所示复合开关。
参考图3和图9，复合开关(460)包括第一开关(462)和第二开关(464)。
第一开关(462)连接到充电/放电电路部分(450)，每个触摸传感器的第一终端，以及电压比较部分(420)，其中电压比较部分(420)用于响应外部装置提供第三控制信号将通过触摸传感器的感应信号切换到第二路径。
第二开关(464)连接到充电/放电电路部分(450)，每个触摸传感器的第二终端，以及电压比较部分(420)，其中电压比较部分(420)用于响应外部装置提供第三控制信号将通过触摸传感器的感应信号切换到第二路径。
当第三个控制信号具有第一水平，第一开关(462)连接到充电/放电电路部分(450)和触摸传感器的第一终端，并且第二开关(464)连接到该触摸传感器的第二终端和电压比较部分(420)。
当第三个控制信号具有第二水平，第二开关(464)连接到充电/放电电路部分(450)和触摸传感器的第二终端，并且第一开关(462)连接到该触摸传感器的第一终端和电压比较部分(420)。
附图10a和10b示意图说明一个电容感应信号路径。特别是，附图10a显示了从触摸传感器左侧到触摸传感器右侧的电容感应信号的路径，并且附图10b显示了从触摸传感器右侧到触摸传感器左侧的电容感应信号的路径。
参考图10a，感应信号从触摸传感器左侧传送到触摸传感器的右侧，并且发送的信号通过触摸传感器右侧输出，从而感应到电容的变化量。
当第三个控制信号为0，感应信号的(signal_out)从充电/放电电路部分(450)输出，并施加到通过SW0和PAD L的触摸传感器的上侧，通过触摸传感信号借助触摸传感器的更低侧施加在通过PADR和SW1的电压比较部分(420)。在这种情况下，确定第一感应路径。
参考图10b，通过触摸传感器右侧到触摸传感器的左侧发送感应信号，并通过触摸传感器左侧输出发送信号，从而感应电容变化量。
当第三个控制信号为1，感应信号的(signal_out)从充电/放电电路(450)部分输出，通过SW1和PAD R施加到触摸传感器的更低侧，通过触摸传感器的信号信号借助触摸传感器上侧施加在通过PAD L和SW0电压比较部分(420)。在这种情况下，确定第二感应路径。
在传统技术中，电容测量电路分别与触摸传感器的两个端部连接。也就是说，由于其中使用了两个电容测量电路，在一个半导体IC的硅面积被消耗完。此外，由于两个电路之间的偏差测量值不能收敛到一个值。
然而，根据本发明，由于第一感应路径的流动和第二感应路径的流动彼此相对，通过使用电容测量电路获得测量值，使用复合开关(460)控制感应路径，从而使由于半导体内部电路的偏差导致的错误率可以降低。
如上所述，根据本发明，它还适用于有一个长触摸传感器的大尺寸的触摸板装置，用于更稳定地测量触摸传感器的电容。此外，通过触摸传感器的感应信号的路径从触摸传感器的第一侧到的触摸传感器的第二侧是变化的或从触摸传感器的第二侧到的触摸传感器的第一侧是变化的，使可以共享一个电容测量电路。因此，对于通过两个连接到触摸传感器两个端部的电容测量电路进行电容测量的情况，测量值的误差率可能减少。
此外，根据本发明的电容触摸板可安装在各种产品，如应用于感应触摸位置的感应装置。触摸板式产品广泛应用于各种工业领域，由于其优越的空间特征正在迅速取代按钮式设备。最具爆炸性的需求是在手机领域。特别是，在手机上，便捷性终端的大小是非常重要的，因此，不包括额外按键的触摸手机或键的数量最少化的触摸手机最近都进入人们的视野。因此，其上安装有根据本发明的电容型触控模式的感应设备可用于手机，也可以广泛应用于包括一个触摸板的电视(TV)，一个自动用于银行现金提款和汇款的异步传输模式(ATM)装置，电梯，用于地铁的售票机，便携式多媒体播放器(PMP)，电子书，导航装置，等。此外，触控显示装置，取代了所有要求用户界面领域的通用按钮式接口。
已描述了本发明的多个示例性实施例，进一步需要注意的是对本领域技术人员很明显可以做出各种改进而没有脱离本发明范围和精神，其由附加权利要求的边界和范围限定。
[标记说明]
100：定时控制 200：标识版
300：触摸板 400：电容测量电路
410：参考电压生成部分 420：电压比较部分
430：控制部分 440：定时器部分
450：充电/放电部分 452，680：充电部分
454，650：放电部分 460：复合开关
COM1：第一电压比较器 COM2：第二电压比较器
SW，610：充电/放电开关 620：第一电流镜
630：第二电流镜 640：放电控制部分
660：第三电流镜 670：充电控制信号

Claims (16)

1.一种触摸传感器的电容测量电路，包括：
电压比较部分，响应外部装置提供的第一控制信号，通过第一参考电压和触摸传感器的感应电压比较输出第一比较信号，并通过第二参考电压和感应电压比较输出第二比较信号；
控制部分，响应外部装置提供的第二控制信号，基于第一和第二比较信号输出充电/放电控制信号；
复合开关，连接到触摸传感器的两个终端，并响应外部装置提供的第三控制信号设定将感应信号传输至触摸传感器的路径及设定接收通过触摸传感器感应触摸传感器的电容变化量的感应信号的路径；
充电/放电电路部分，响应充电/放电控制信号，将通过复合开关选择的触摸传感器从第一参考电压充电到第二参考电压，或将通过复合开关选择的触摸传感器从第二参考电压放电到第一参考电压；和
定时器，接收外部装置提供的第三控制信号和第四控制信号，分别测量充电/放电电路的充电时间和放电时间，和整个充电时间和整个放电时间，输出一个相应的输出信号。
2.根据权利要求1所述的电容测量电路，其中所述复合开关包括：
第一开关，连接到充电/放电电路部分，触摸传感器的每个第一终端和电压比较部分，从而响应第三控制信号将通过触摸传感器的感应信号切换到第一路径；和
第二开关，连接到充电/放电电路部分，触摸传感器的每个第二终端和电压比较部分，从而响应第三控制信号将通过触摸传感器的感应信号切换到第二路径。
3.根据权利要求2所述的电容测量电路，当第三控制信号具有第一水平，其中所述第一开关连接到充电/放电电路部分和触摸传感器的第一终端，第二开关连接到触摸传感器的第二终端和电压比较部分，和
当第二控制信号具有第二水平，其中所述第二开关连接到充电/放电电路部分和触摸传感器的第二终端，第一开关连接到触摸传感器的第一终端和电压比较部分。
4.根据权利要求1所述的电容测量电路，其中所述充电/放电电路部分包括：
充电部分，输出充电电流用于为触摸传感器充电；
放电部分，输出放电电流用于为触摸传感器放电；
充电/放电开关，根据外部装置提供的充电/放电信号被关闭，以使与充电电流对应的电荷被充入触摸传感器，根据控制信号被打开，从而设定触摸传感器和放电部分之间的电路，这样充入触摸传感器里的电荷被提供给放电部分。
5.根据权利要求4所述的电容测量电路，其中所述通过充电/放电开关的放电电流是通过充电/放电开关的充电电流的两倍。
6.根据权利要求3所述的电容测量电路，其中充电部分包括第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管，第一PMOS晶体管具有连接到电源电压节点的源极，共同相互连接的栅极和漏极；第二PMOS晶体管具有一连接到电源电压节点的源极和连接到第一PMOS晶体管栅极的栅极，和
其中所述放电部分包括可变恒流源，第一NMOS晶体管，第二NMOS晶体管和第三NMOS晶体管，可变恒流源具有连接到电源电压节点的第一终端；第一NMOS晶体管具有共同连接到可变恒流源的源极和栅极，以及连接一个接地端子的漏极；第二NMOS晶体管具有连接到第一PMOS晶体管漏极的源极，连接到第一NMOS晶体管栅极的栅极和连接到接地终端的漏极；第三NMOS晶体管具有连接到充电开关的源极，连接到第一和第二NMOS晶体管栅极的栅极和连接到接地终端的漏极。
7.根据权利要求6所述的电容测量电路，当第一和第二PMOS晶体管的沟道长度分别等于第一和第三NMOS晶体管的沟道长度时，
其中第一PMOS晶体管的沟道宽度等于第二PMOS晶体管的沟道宽度，
第一NMOS晶体管的沟道宽度等于第二NMOS晶体管的沟道宽度，和
第三NMOS晶体管的沟道宽度大于第一PMOS晶体管的沟道宽度。
8.根据权利要求1所述的电容测量电路，其中所述参考电压产生部分包括：
第一电阻，具有连接到电源电压终端的第一终端和输出第一参考电压的第二终端，和
第二电阻，具有连接第一电阻的第二终端的第一终端和输出第二参考电压的第二终端，和
第三电阻，具有连接第二电阻的第二终端的第一终端和连接到接地终端的第二终端，
其中所述第一到第三每个电阻是可变电阻。
9.根据权利要求1所述的电容测量电路，其中电压比较部分包括：
第一电压比较器，将第一参考电压和由充电/放电电路部分提供的反馈电压比较；和
第二电压比较器，将第二参考电压和由充电/放电电路部分提供的反馈电压比较，
其中所述第一和第二电压比较器有滞回特性。
10.根据权利要求1所述的电容测量电路，其中预定的电压强制施加到没有被多路复用电路部分选择的触摸传感器。
11.根据权利要求10所述的电容测量电路，其中预定的电压是接地水平的电压。
12.根据权利要求1所述的电容测量电路，其中所述充电/放电部分包括：
充电/放电开关，根据外部设备提供的充电/放电控制信号被打开/关闭；
第一电流镜，提供与电源电压相应的第一偏置电流；
第二电流镜，为第一偏置电流镜像，从而提供第二偏置电流；
放电控制部分，根据第二偏置电流输出放电控制信号；
放电部分，连接到触摸传感器，响应于放电控制信号为触摸传感器的电荷放电；
第三电流镜，当充电/放电开关关闭时，镜像与第一偏置电流对应的电流；
充电控制部分，通过镜像第三电流镜输出充电控制信号；和
充电部分，连接到触摸传感器，响应于充电控制信号将充电电荷充入触摸传感器。
13.根据权利要求12所述的电容测量电路，其中所述第一和第二电流镜，充电控制部分和充电部分由PMOS晶体管配置，充电/放电开关，第三个电流镜，放电控制部分和放电部分由NMOS晶体管配置。
14.根据权利要求12所述的电容测量电路，其中所述放电部分包括两个相互串联连接的NMOS晶体管；
其中所述充电部分包括两个相互串联连接的PMOS晶体管和两个并联连接到两个PMOS晶体管的PMOS晶体管。
15.一种电容触摸板，包括；
多个触摸传感器；和
电容测量电路，与两个触摸传感器的终端连接，通过感应触摸传感器的电容变化感应触摸位置，所述电容测量电路包括：
电压比较部分，响应外部设备提供的第一控制信号，通过比较参考电压和触摸传感器的感应电压输出第一比较信号，通过比较第二参考电压和感应电压输出第二比较信号；
控制部分，响应外部设备提供的第二控制信号，根据第一和第二比较信号输出充电/放电控制信号；
复合开关，与触摸传感器的两个终端连接，并配置用于响应外部设备提供的第三控制信号，设置将感应信号传输给触摸传感器的路径，以及接收通过触摸传感器感应触摸传感器的电容变化量的感应信号的路径；
充电/放电电路部分，响应充电/放电控制信号，为将由复合开关选择的触摸传感器从第一参考电压充电到第二参考电压或将由复合开关选择的触摸传感器从第二参考电压放电到第一参考电压；和
定时器，接收外部设备提供的第三和第四控制信号，分别测量和充电/放电电路充电时间和放电时间，分别测量整个充电时间和整个放电时间，并输出相应的输出信号。
16.根据权利要求15所述的一种电容触摸板，其中所述电容测量电路和触摸传感器以一对多的关系相互连接。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109491534A (zh) * 2017-09-11 2019-03-19 乐金显示有限公司 触摸显示装置
CN109856461A (zh) * 2019-01-22 2019-06-07 湖北三江航天红林探控有限公司 一种电容测试电路
CN110346651A (zh) * 2019-07-19 2019-10-18 国网天津市电力公司 超级电容器模组容量内阻测试仪及其检测方法
CN110924767A (zh) * 2018-09-19 2020-03-27 伊利诺斯工具制品有限公司 用于车辆的把手系统及其控制方法
CN111381733A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 硅工厂股份有限公司 电流驱动式触摸感测装置
CN111719654A (zh) * 2019-03-18 2020-09-29 鱼灌 洁身器用复合传感器及其紧固装置
US11859419B2 (en) 2018-09-19 2024-01-02 Illinois Tool Works Inc. Handle system for a vehicle and control method thereof

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014174851A (ja) * 2013-03-11 2014-09-22 Japan Display Inc タッチセンサ装置、表示装置、及び電子機器
KR101500400B1 (ko) * 2013-12-10 2015-03-09 현대자동차 주식회사 정전 용량 검출 장치
KR101603698B1 (ko) * 2014-10-23 2016-03-15 현대모비스 주식회사 차량용 도어 핸들 모듈 및 이 모듈을 구비한 차량 도어 개폐 장치
KR20170019740A (ko) * 2015-08-12 2017-02-22 주식회사 동부하이텍 터치 센서 검사 장치
CN106483410B (zh) * 2016-11-18 2023-07-21 歌尔科技有限公司 一种触摸屏响应时间测试装置、系统和方法
KR102052697B1 (ko) 2017-02-17 2019-12-09 주식회사 리딩유아이 정전용량식 지문인식유닛, 지문센서의 정전용량 측정회로 및 이를 갖는 지문인식장치
CN106980410B (zh) * 2017-04-01 2019-06-21 京东方科技集团股份有限公司 触控检测电路、其驱动方法、内嵌式触摸屏及显示装置
KR102016932B1 (ko) 2017-04-14 2019-09-02 주식회사 리딩유아이 지문센서모듈 및 이를 갖는 지문인식장치
KR101986300B1 (ko) 2017-10-26 2019-06-07 김상훈 노이즈 내성을 강화시킨 정전용량 측정 장치
US10656191B2 (en) 2017-12-18 2020-05-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Capacitance measuring circuit
US10521045B2 (en) * 2018-02-14 2019-12-31 Microchip Technology Incorporated Reference noise rejection improvement based on sample and hold circuitry
EP3617720B1 (en) * 2018-06-21 2021-12-01 Shenzhen Goodix Technology Co., Ltd. Touch device and terminal device
CN108777574B (zh) * 2018-08-29 2023-07-25 湖南品腾电子科技有限公司 一种电容触摸按键电路
TWI673698B (zh) * 2018-10-15 2019-10-01 友達光電股份有限公司 觸控裝置
KR102181852B1 (ko) 2018-11-07 2020-11-23 액티스주식회사 노이즈 내성을 강화시킨 정전용량 측정 장치

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1708672A (zh) * 2002-10-31 2005-12-14 哈拉尔德·菲利普 电荷转移电容位置传感器
CN1912893A (zh) * 2005-08-12 2007-02-14 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 触摸式感应装置
WO2009038308A1 (en) * 2007-09-19 2009-03-26 Pointchips Co., Ltd Capacitance measuring circuit for touch sensor
CN102033166A (zh) * 2009-09-25 2011-04-27 爱特梅尔公司 使用单个引脚测量自身电容的方法和设备
CN102109938A (zh) * 2009-12-28 2011-06-29 奇景光电股份有限公司 触控面板
CN102216891A (zh) * 2008-11-15 2011-10-12 爱特梅尔公司 触摸屏传感器
US20110279131A1 (en) * 2010-05-13 2011-11-17 Silicon Works Co., Ltd Circuit and method for measuring capacitance value of touch screen
CN202453426U (zh) * 2011-12-05 2012-09-26 广州周立功单片机科技有限公司 一种基于偏置电容的恒流充放电方法测电容装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7472028B2 (en) * 2004-06-25 2008-12-30 Kele Inc. Sensor or capacitance measuring with a microprocessor
US8159462B1 (en) * 2006-11-15 2012-04-17 Cypress Semiconductor Corporation Reference voltage offset for capacitive touch-sensor measurement
CN101150309B (zh) * 2007-10-31 2010-12-08 启攀微电子（上海）有限公司 一种自适应电容触摸传感控制电路
JP5191769B2 (ja) 2008-03-27 2013-05-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 容量検出装置及び方法
US8941394B2 (en) * 2008-06-25 2015-01-27 Silicon Laboratories Inc. Capacitive sensor system with noise reduction
US8363031B2 (en) * 2008-09-24 2013-01-29 3M Innovative Properties Company Mutual capacitance measuring circuits and methods
US8866499B2 (en) * 2009-08-27 2014-10-21 Analog Devices, Inc. System and method for measuring capacitance

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1708672A (zh) * 2002-10-31 2005-12-14 哈拉尔德·菲利普 电荷转移电容位置传感器
CN1912893A (zh) * 2005-08-12 2007-02-14 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 触摸式感应装置
WO2009038308A1 (en) * 2007-09-19 2009-03-26 Pointchips Co., Ltd Capacitance measuring circuit for touch sensor
CN101828117A (zh) * 2007-09-19 2010-09-08 尖端芯片株式会社 用于触摸传感器的电容测量电路
CN102216891A (zh) * 2008-11-15 2011-10-12 爱特梅尔公司 触摸屏传感器
CN102033166A (zh) * 2009-09-25 2011-04-27 爱特梅尔公司 使用单个引脚测量自身电容的方法和设备
CN102109938A (zh) * 2009-12-28 2011-06-29 奇景光电股份有限公司 触控面板
US20110279131A1 (en) * 2010-05-13 2011-11-17 Silicon Works Co., Ltd Circuit and method for measuring capacitance value of touch screen
CN202453426U (zh) * 2011-12-05 2012-09-26 广州周立功单片机科技有限公司 一种基于偏置电容的恒流充放电方法测电容装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109491534A (zh) * 2017-09-11 2019-03-19 乐金显示有限公司 触摸显示装置
CN109491534B (zh) * 2017-09-11 2022-03-08 乐金显示有限公司 触摸显示装置
CN110924767A (zh) * 2018-09-19 2020-03-27 伊利诺斯工具制品有限公司 用于车辆的把手系统及其控制方法
CN110924767B (zh) * 2018-09-19 2023-12-29 伊利诺斯工具制品有限公司 用于车辆的把手系统及其控制方法
US11859419B2 (en) 2018-09-19 2024-01-02 Illinois Tool Works Inc. Handle system for a vehicle and control method thereof
CN111381733A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 硅工厂股份有限公司 电流驱动式触摸感测装置
CN111381733B (zh) * 2018-12-27 2024-02-27 硅工厂股份有限公司 电流驱动式触摸感测装置
CN109856461A (zh) * 2019-01-22 2019-06-07 湖北三江航天红林探控有限公司 一种电容测试电路
CN111719654A (zh) * 2019-03-18 2020-09-29 鱼灌 洁身器用复合传感器及其紧固装置
CN111719654B (zh) * 2019-03-18 2021-09-07 鱼灌 洁身器用复合传感器及其紧固装置
CN110346651A (zh) * 2019-07-19 2019-10-18 国网天津市电力公司 超级电容器模组容量内阻测试仪及其检测方法

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Publication number Publication date
US9541589B2 (en) 2017-01-10
KR101343821B1 (ko) 2013-12-20
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