CN104615314B - 电容式触控感测器及其自容与互容的切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电容式触控感测器，包括触控介面、感测单元、驱动单元以及控制单元，可提供自容与互容的感测。控制单元具有模拟多工器，依据自容与互容的感测条件，通过模拟多工器的切换而将驱动单元与感测单元整合在一起，以简化电路的结构，以节省电路(或芯片)的面积。当于互容感测模式时，将感测信号积分以获得感测结果。当于自容感测模式时，以特定频率对寄生电容充放电以达到平衡电位，并将平衡电位转换为感测结果。
Description
技术领域
本发明有关于一种触控感测器，且特别是一种电容式触控感测器及其自容与互容的切换方法。
背景技术
电容式触控感测器，做为一种人机介面的输入工具，一般而言投射式电容触控感测器有自容(self capacitance)，与互容(mutual capacitance)之分。所谓自容是指驱动端与感测端皆为同一点；而互容是指驱动端与感测端为分开的两点，自容与互容各有其优缺点，自容有鬼点(ghost point)的问题，互容则否，因此互容可实现真正多点触控。
台湾专利公开号TW201133319，揭示一种触控感测系统、电子触控装置及触控感测方法，其电路方块如图1A与图1B所示。电子触控装置100包括触控介面110、至少一感测单元120(包括120a、120b)、切换单元130、处理单元140以及驱动单元160。驱动单元160耦接于切换单元130与处理单元140，且适于传送驱动信号。
以图1B的互容模式来说，先将开关单元130切换连接至驱动单元160，驱动单元160对驱动线114(drive line)驱动信号，再由感测单元120循序接收接收线112(receiveline)的信号，最后由处理单元140将接收到的模拟信号转换成数字信号，一直到最后一条接收线的信号处理完毕。接着，切换到下一条驱动线。因此，若驱动线有m条线路(trace)，接收线有n条线路，则扫描一个框(frame)需对应m*n条扫描路径。
若要执行自容模式，如图1A的自容模式，将开关单元130切换连接至感测单元120，整体的扫描机制为X轴与Y轴循序扫描，由于自容感测其驱动接点(pin)与感测接点共用同一接点，每扫描一条线路时，将驱动信号驱动该条线路，同时由处理单元140感测该条线路的模拟信号，并将之转换成数字信号。若X轴有m条线路，Y轴有n条线路，则扫描一个框需对应m+n条扫描路径。
互容扫描的时间较长，但是互容没有鬼点的问题；相对的，自容的扫描时间较短，但是自容有鬼点的问题。由此可知，传统的做法主要的特点在于用于互容感测的驱动单元160与自容的感测单元120需各自建置一套电路，同时还需切换开关130，用以切换驱动单元160与感测单元120，这样的机制较为浪费芯片面积，增加芯片成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电容式触控感测器及其自容与互容的切换方法，可提供自容与互容的感测。
本发明实施例提供一种电容式触控感测器，包括触控介面、感测单元、驱动单元以及控制单元。触控介面具有多条第一线路与多条第二线路。感测单元用以耦接触控介面。驱动单元产生驱动信号。控制单元控制感测单元与驱动单元，控制单元将电容式触控感测器切换为互容感测模式或自容感测模式。控制单元具有模拟多工器，模拟多工器的输出端耦接感测单元，模拟多工器的第一输入端耦接第一线路，模拟多工器的第二输入端耦接第二线路。当电容式触控感测器于互容感测模式时，驱动单元提供驱动信号至第二线路，感测单元通过模拟多工器耦接第一线路，以使感测单元感测第一线路的第一感测信号。当电容式触控感测器于自容感测模式时，感测单元依据模拟多工器的切换而耦接第一线路或第二线路，并感测第一线路的第一感测信号或第二线路的第二感测信号。
本发明实施例提供一种自容与互容的切换方法，用于电容式触控感测器，电容式触控感测器包括触控介面、感测单元、驱动单元与控制单元，控制单元具有模拟多工器，所述方法包括以下步骤。首先，判断电容式触控感测器操作于互容感测模式或自容感测模式，其中模拟多工器依据互容感测模式或自容感测模式而使感测单元耦接于触控介面的第一线路或第二线路。然后，当电容式触控感测器于互容感测模式时，一偏压通过模拟多工器被提供至第一线路，且将第一线路的第一感测信号积分，并将第一感测信号的积分结果转换为感测结果信号。接着，当电容式触控感测器于自容检测模式时，第二线路耦接接地，第一线路通过模拟多工器耦接感测单元，且感测单元以特定频率对第一线路所形成的寄生电容充放电，以使第一线路的电位接近平衡电位，接着将平衡电位转换为感测结果信号。
综上所述，本发明实施例提供一种电容式触控感测器及其自容与互容的切换方法，依据自容与互容的感测条件，通过模拟多工器的切换而将驱动单元与感测单元整合在一起，简化电路的结构，以节省电路(或芯片)的面积。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅用来说明本发明，而非对本发明的权利要求范围作任何的限制。
附图说明
图1A是传统的电子触控装置的电路方块图。
图1B是传统的电子触控装置的电路方块图。
图2是本发明实施例提供的电容式触控感测器的电路方块图。
图3是本发明实施例提供的触控介面的线路布局图。
图4是图3的触控介面的等效电路图。
图5A是本发明实例提供的用于感测单元与驱动单元的电路的电路图。
图5B是图5A的电路的波形图。
图6是本发明实施例提供的感测单元在互容感测模式的电路图。
图7是图6的感测单元的时序图。
图8是本发明实施例提供的感测单元在自容感测模式的电路图。
图9是图8的感测单元的波形图。
图10是本发明实施例提供的感测单元在自容感测模式的电路图。
图11是本发明实施例提供的自容与互容的切换方法的流程图。
其中，附图标记说明如下：
100：电子触控装置
110：触控介面
120、120a、120b：感测单元
130：切换单元
140：处理单元
160：驱动单元
114：驱动线
112：感测线
2：电容式触控感测器
210：触控介面
220、41：感测单元
230：控制单元
240：处理单元
250：驱动单元
212、RCV：第一线路
214、DRV：第二线路
42：模拟多工器
VP：驱动信号
TS1：第一感测信号
TS2：第二感测信号
TS3：感测结果信号
CPD、CPR、CM：寄生电容
OP1：比较器
412：偏压电路
411：电流镜
413：重置电路
CLD、CS：电容
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7：开关
P1、P2、P3、P4、N1：晶体管
Vo、M1：输出端
第一输入端：M2
第二输入端：M3
第一输出端：T1
第二输出端：T2
OP2：操作放大器
SENS：端点
VSENS：感测信号
Vref：参考信号
Cmp：比较信号
pRECT、pISRC、pGATE、pDISCHRG、nSENS、pINIT：控制信号
nSENS：平衡信号
ISRC1、ISRC2：电流源
GND：接地
VDD：电压
S101、S103、S105：步骤流程
具体实施方式
自容的扫描时间正比于X轴和Y轴的线路(trace)数目的和(X+Y)，互容的扫描时间则正比于X轴和Y轴的线路数目的乘积(X*Y)，因此自容的扫描时间较短且较省电。所以为整合自容与互容的优点，本发明提出一种电容式触控感测器及其自容与互容的切换方法，该切换方法具有节省电路(或芯片)面积的优点。本发明所提出的自容与互容切换的电路及其方法免除图1A(与图1B)的切换单元130，并且将图1A(与图1B)的驱动单元160与感测单元120整合在一起。
〔电容式触控感测器的实施例〕
本发明的电容式触控感测器的电路方块如图2所示，电容式触控感测器2包含触控介面210、感测单元220、驱动单元250、处理单元240与控制单元230。触控介面210具有多条第一线路212(图2中以接收线表示)与多条第二线路214(图2中以驱动线表示)，依据自容与互容的感测，所述第一线路212与第二线路214可以是驱动线或者是接收线，本发明并不限定第一线路212与第二线路214是驱动线或是接收线。
依据图2的架构，控制单元230控制感测单元220与驱动单元250，控制单元230将电容式触控感测器2切换为互容感测模式或自容感测模式。控制单元230具有模拟多工器(analog mux)(图2未绘示，参照图6的模拟多工器42)，模拟多工器42的输出端M1耦接感测单元220，模拟多工器的42第一输入端M2耦接第一线路212(图4的第一线路RCV)，模拟多工器42的第二输入端M3耦接第二线路214(图4的第二线路DRV)。当电容式触控感测器2于互容感测模式时，驱动单元250提供驱动信号VP至第二线路214，感测单元220通过模拟多工器耦接第一线路212，以使感测单元220感测第一线路212的第一感测信号TS1。当电容式触控感测器2于自容感测模式时，感测单元220依据模拟多工器的切换而耦接第一线路212或第二线路214，并感测第一线路212的第一感测信号TS1或第二线路214的第二感测信号TS2。
详细的说，驱动单元250可由控制单元230切换成驱动模式或感应模式，所述驱动模式对应于互容感测模式，所述感应模式对应于自容感测模式。处理单元240耦接感测单元220、驱动单元250以及控制单元230，并将模拟的第一感测信号TS1以及第二感测信号TS2转换成数字信号。换句话说，处理单元240则是接收来自感测单元220或驱动单元250的模拟信号，并将之转换成数字信号。控制单元230则用以控制感测单元220、驱动单元250与处理单元240。
驱动单元250产生驱动信号VP。当要执行互容感测模式时，由控制单元230将驱动单元250切换成驱动模式，驱动单元250提供驱动信号至触控介面210的第二线路214(驱动线)，再由感测单元220循序接收来自触控介面210的第一线路212的第一感测信号TS1，接着由处理单元240将接收到的模拟信号转换成数字信号，一直到最后一条第一线路212(接收线)的信号被处理完毕。然后，切换到下一条第二线路214(驱动线)，再次循序感测第一感测信号TS1。因此，若第二线路214(驱动线)有m条线路(trace)，接收线有n条线路，则扫描一个框(frame)需m*n条扫描路径。
若要执行自容感测模式，整体的扫描机制为X轴与Y轴循序扫描，由于自容感测其驱动接点(pin)与感测接点共用同一接点，每扫描一条线路时，将驱动信号驱动该条线路，同时由处理单元240接收感测单元220所感测到的该条线路的模拟信号，并将之转换成数字信号。若X轴有m条线路，Y轴有n条线路，则扫描一个框需m+n条扫描路径。
请同时参照图3与图4，假设两条交错的第二线路DRV(X轴)与第一线路RCV(Y轴)的线路布局如图3所示，第二线路DRV对地的寄生电容为CPD，而第一线路RCV对地的寄生电容为CPR，第二线路DRV与第一线路RCV两者间的寄生电容为CM，其等效电路则如图4所示。值得注意的是，在图3中，第二线路DRV与第一线路RCV以节点表示，第二线路DRV即图2中的第一线路212，第一线路RCV即图2中的第二线路214。在本实施例中，在互容感测模式下，第二线路DRV是驱动线，第一线路RCV是感测线。在自容感测模式下，第二线路DRV(或第一线路RCV)同时为驱动线与感测线。
请同时参照图2、图5A与图6，图5A是感测单元220与驱动单元250中所使用的电路。图6是本发明实施例提供的感测单元在互容感测模式的电路图。针对图2中的感测单元220的电路架构，进一步叙述如下。感测单元220以图6的感测单元41实现。感测单元41包括比较器OP1(在本实施例中为操作放大器)、偏压电路412、电流镜411、第一电容CLD、第二电容CS、重置电路413、第一晶体管P1、第二晶体管P2、第三晶体管P3、第四晶体管P4、第二开关S2、第三开关S3、电流源ISRC1与第四开关S4。模拟多工器42、所有的开关(S1、S2、S3、S4、S5)的控制信号pRECT、pISRC、pGATE、pDISCHRG、第三晶体管P3、第四晶体管P4以及晶体管N1的控制信号nSENS、pINIT都受控于控制单元230。
比较器OP1的第一输入端(-)接收参考信号Vref，比较器的第二输入端(+)依据模拟多工器42的切换而接收第一感测信号TS1或第二感测信号TS2，比较器OP1的输出端产生比较信号Cmp。偏压电路412耦接比较器OP1的第二输入端(+)，偏压电路412提供一偏压，在本实施例中所述偏压是Vref，但本发明并不一此限定，偏压可以依据实际设计而调整。偏压电路412包括第一开关S1与单位增益缓冲器(unit gain buffer)(由操作放大器OP2所构成)。电流镜411具有第一输出端T1以及第二输出端T2，在本实施例中电流镜411由晶体管P5、P6、P7与电流源ISRC2所构成。第一电容CLD的第一端耦接比较器OP1的第二输入端(+)以及电流镜411的第一输出端T1，第二电容CLD的第二端耦接接地GND。第二电容CS的第一端耦接电流镜411的第二输出端T2，第二电容CS的第二端耦接接地GND，第二电容CS的第一端(即输出端Vo)提供感测结果信号TS3。重置电路413耦接第二电容CS的第一端(即输出端Vo)，用以重置第二电容CS的第二端(Vo)的电位。在本实施例中，重置电路413是以晶体管N1实现。第一晶体管P1耦接于电流镜411的第一输出端T1以及第一电容CLD的第一端之间，且受控于比较信号Cmp。第二晶体管P2耦接于电流镜411的第二输出端T2以及第二电容CS之第一端(Vo)之间，且受控于比较信号Cmp。第三晶体管P3耦接于第一晶体管P1以及第一电容CLD的第一端之间，且受控于一平衡信号nSENS。第四晶体管P4耦接于第二晶体管P2以及第二电容CS之第一端(Vo)之间，且受控于平衡信号nSENS。第二开关S2耦接于模拟多工器42的输出端M1以及比较器OP1的第二输入端(+)之间。电流源ISRC1通过第三开关S3耦接于比较器OP1的第二输入端(+)。第四开关S4耦接于模拟多工器42的输出端M1以及接地GND之间。
在本实施例中，第一晶体管P1、第二晶体管P2、第三晶体管P3以及第四晶体管P4是P型晶体管(PMOS)。上述晶体管是用于控制感测单元41的作动，上述晶体管也可以替换为N型晶体管(NMOS)。为了达到相同的功能或操作目的，本领域技术人员可以轻易将P型晶体管替换为N型晶体管而完成类似于图5A的电路，不再赘述。
图6中的比较器OP1、电流镜411、第一电容CLD、第二电容CS、重置电路413、第一晶体管P1、第二晶体管P2、第三晶体管P3、第四晶体管P4绘制于图5A，以进一步叙述其操作方式。针对图5A的电路的操作方式叙述如下，图5A的电路的基本型态是峰值检测器(peakdetector)，并以参考信号Vref为参考电位。端点SENS上的信号为感测信号VSENS，在本实施例中感测信号VSENS为第一感测信号TS1。在当端点SENS上的感测信号VSENS低于Vref的电位时，感测电路做出反应，如图5B的波形所显示。在本实施例中，由操作放大器(OP1)扮演电位比较器角色，比对参考信号Vref和感测信号VSENS。当感测信号VSENS高于参考信号Vref，则操作放大器(OP1)输出的比较信号Cmp为高电位(high)，并关闭(turn OFF)P型晶体管(PMOS)P1和P2(即第一晶体管与第二晶体管)，输出端Vo的电位不会改变。输出端Vo要由控制信号pINIT清除其电位，使每次的检测都能由接地电位(GND)开始累积。亦即控制信号pINIT为重置信号，以使第二电容CS的电位重置为接地电位(GND)。当感测信号VSENS低于参考信号Vref时，操作放大器(OP1)输出的比较信号Cmp为低电位(low)，且打开(turn ON)P型晶体管P1和P2(即第一晶体管与第二晶体管)，同时拉高感测信号VSENS和输出端Vo的电位，直到感测信号VSENS等于参考信号Vref，即VSENS=Vref。如此，完成一次的信号转换。信号转换可以多做几次，以累积足够电荷在输出端Vo上(产生感测结果信号TS3)。值得注意的是，只在一开始做信号检测时控制信号pINIT重置(reset)输出端Vo的电位。通过多次信号转换的累积，可有助于消除背景噪声。
请同时参照图6与图7。如图6所示，当电路设定为互容感测模式时，模拟多工器42将触控介面210的第一线路RCV接到感测电路41，开关S5关闭(close)，并将驱动信号(voltage pulse)VP输入到触控介面210的第二线路DRV，第三开关S3与第四开关S4打开(open)，操作放大器OP2以单位增益缓冲器形式提供第一线路RCV及端点SENS的偏压点。在第二线路DRV转态时，要关掉单位增益缓冲器412的输出，由控制信号pRECT打开(open)第一开关S1。在第二线路DRV的上升边缘(rising edge)时，第二开关S2要关闭(close)，以让信号积分至电容CLD。时序图如图7所示。
值得一提的是，在互容感测模式之下，由于手指接触触控介面210时寄生电容CM会变小，因此在第二线路DRV的上升边缘时，当手指未接触时，感测信号VSENS的电位比较高。相对地，手指接触时，感测信号VSENS的电位比较低。因此可分辨出手指的存在。
换句话说，当电容式触控感测器2于互容感测模式时，电容式触控感测器2先操作于一偏压阶段再操作于一感测阶段。在偏压阶段，第一开关S1关闭(close)以使偏压电路412提供偏压至比较器OP1的第二输入端(+)，且偏压电路412通过模拟多工器42提供偏压至第一线路RCV。接着，在感测阶段，第一开关S1打开(open)、第二开关S2关闭(close)以使第一感测信号TS1积分至第一电容CLD，且第三晶体管P3与第四晶体管P4打开(trun on)，并利用电流镜411将第一感测信号TS1的积分结果转换为感测结果信号TS3。
请同时参照图8与图9，在本实施例中，当电容式触控感测器2于自容感测模式时，感测单元41以一特定频率f对第一线路RCV或第二线路DRV所形成的寄生电容充放电，使第一线路RCV或第二线路DRV的电位接近一平衡电位，并将所述平衡电位通过一电流镜转换为感测结果信号TS3。详细的电路操作方式请参照后续的说明。
请参照图8，当电路设定为自容模式且感测第二线路DRV时，感测线RCV通过开关S6(受控于控制单元230)被接地，造成寄生电容CPD与寄生电容CM并联，模拟多工器42将触控介面210的第二线路DRV接到感测电路41，第一开关S1与S5打开(open)，第三开关S3关闭(close)。通过特定频率，控制第二开关S2和第四开关S4的开和关。在第二开关S2关闭时，第四开关S4打开，电流源ISRC1充电到寄生电容CPD和寄生电容CM。在第二开关S2打开时，第四开关S4关闭，使已充到寄生电容CPD和寄生电容CM的电荷经由第四开关S4放电。这就是一个电容至电阻的转换电路(C to R电路)，其等效电阻如下：
其中，f为频率。电流源ISRC1提供电流IDAC。在控制信号pISRC关闭(close或enable)第三开关S3的时候，感测信号VSENS会平衡为下式：
时序图如图9所示，上式所表示感测信号VSENS的即是平衡电位。在平衡电位达到之后，控制信号pGATE和pISRC分别关闭第二开关S2和第三开关S3，且控制信号nSENS打开P型晶体管P6和P7。由以上叙述可知，第二感测信号TS2可以依据上述的电路操作方式而获得。值得一提的是，感测单元41可以是图2的感测单元220或是驱动单元250，当驱动单元250具有与感测单元220相同的电路(感测单元41的电路)时，驱动单元220可以直接感测第二线路DRV的第二感测信号TS2。
值得一提的是，在自容感测模式之下，由于手指接触触控介面210时会使寄生电容变大，当手指未接触时，感测信号VSENS的电位比较高。相对地，手指接触时，感测信号VSENS的电位比较低。因此可分辨出手指的存在。
换句话说，当电容式触控感测器2于自容感测模式时，为了感测第二线路DRV，电容式触控感测器2先操作于一平衡阶段再操作于一感测阶段。在平衡阶段，第一开关S1打开(open)，第一线路RCV耦接接地GND，第三开关S3关闭(close)，第二开关S2以及第四开关S4以特定频率f交错地开关，使电流源ISRC1以特定频率f对第二线路DRV所形成的寄生电容(寄生电容CPD与寄生电容CM并联)充放电，以使比较器OP1的第二输入端(+)的电位接近平衡电位。接着，在感测阶段，第二开关S2、第三开关S3与第四开关S4打开(open)，平衡信号nSENS使第三晶体管P3与第四晶体管P4打开(turnon)，并利用电流镜411将比较器OP1的第二输入端(+)的平衡电位转换为感测结果信号TS3。
如图10所示，当电路设定为自容感测模式且感测第一线路RCV时，第二线路DRV通过开关S7(受控于控制单元)被接地，造成寄生电容CPR与寄生电容CM并联。模拟多工器42将触控介面210的第一线路RCV接到感测单元41。以特定频率对第一线路212所形成的寄生电容充放电，使第一线路212的电位接近一平衡电位，并将所述平衡电位通过电流镜411转换为感测结果信号。其余操作方式将与自容感测模式感测第二线路DRV时类似，叙述如下。
当电容式触控感测器2于自容感测模式时，为了感测第一线路RCV，电容式触控感测器2先操作于一平衡阶段再操作于一感测阶段。在平衡阶段，第一开关S1打开(open)，第二线路S2耦接接地GND，第三开关S3关闭(close)，第二开关S2以及第四开关S4以特定频率f交错地开关，使电流源ISRC1以特定频率f对第一线路RCV所形成的寄生电容(寄生电容CPR与寄生电容CM并联)充放电，以使比较器OP1的第二输入端(+)的电位接近平衡电位。接着，在感测阶段，第二开关S2与第三开关S3打开(open)，平衡信号nSENS使第三晶体管P3与第四晶体管P4打开(turn on)，并利用电流镜411将比较器OP1的第二输入端(+)的平衡电位转换为感测结果信号TS3。
〔自容与互容的切换方法的实施例〕
请同时参照图2、图6和图11，图11是本发明实施例提供的自容与互容的切换方法的流程图。本实施例的自容与互容的切换方法，用于图2的电容式触控感测器2，电容式触控感测器2包括触控介面210、感测单元220、驱动单元250、控制单元230与处理单元240。控制单元230具有如图6所示的模拟多工器42。所述方法包括以下步骤。首先，在步骤S101中，判断电容式触控感测器2操作于互容感测模式或自容感测模式，其中模拟多工器42依据互容感测模式或自容感测模式而使感测单元41耦接于触控介面210的第一线路RCV或第二线路DRV(即图2的第一线路212与第二线路214)。
然后，在步骤S103中，当电容式触控感测器2于互容感测模式时，一偏压(由偏压电路412提供)通过模拟多工器42被提供至第一线路RCV，且将第一线路RCV的第一感测TS1信号积分，并将第一感测信号TS1的积分结果转换为感测结果信号TS3。一般而言，当电容式触控感测器2于互容感测模式时，驱动单元250可提供脉冲信号VP至触控介面210的第二线路DRV。
接着，在步骤S105中，当电容式触控感测器2于自容检测模式时，第二线路DRV耦接接地GND，第一线路RCV通过模拟多工器42耦接感测单元41(即感测单元220)，且感测单元41以特定频率f对第一线路RCV所形成的寄生电容(寄生电容CPR与寄生电容CM并联)充放电，以使第一线路RCV的电位接近平衡电位，接着将平衡电位转换为感测结果信号TS3。
在步骤S105结束后，为了感测第二线路DRV，可以进行类似于步骤S105的步骤，仅将第一线路RCV和第二线路DRV的角色互换。如下所述，当电容式触控感测器2于自容检测模式时，为了感测第二线路DRV，第一线路RCV耦接接地GND，第二线路DRV通过模拟多工器42耦接感测单元41，且感测单元41以特定频率f对第二线路DRV所形成的寄生电容(寄生电容CPD与寄生电容CM并联)充放电，以使第二线路DRV的电位接近平衡电位，接着将平衡电位转换为感测结果信号TS3。
详细的说，感测结果信号TS3的产生方式可由图6的电流镜411实现。当电容式触控感测器2于互容感测模式时，利用电流镜411将第一感测信号TS1的积分结果转换为感测结果信号TS3。当电容式触控感测器2于自容检测模式时，利用电流镜411将平衡电位转换为感测结果信号TS3。
〔实施例的可能功效〕
综上所述，本发明实施例所提供的电容式触控感测器及其自容与互容的切换方法，依据自容与互容的感测条件，通过模拟多工器的切换而将驱动单元与感测单元整合在一起，简化电路的结构，以节省电路(或芯片)的面积。在自容感测模式时，以特定频率对触控介面的第一线路或第二线路所形成的寄生电容充放电，使第一线路或第二线路的电位接近平衡电位，并将平衡电位通过电流镜转换为感测结果信号。
以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利权利要求范围。
Claims (13)
1.一种电容式触控感测器，包括：
一触控介面，具有多条第一线路与多条第二线路；
一感测单元，用以耦接该触控介面；
一驱动单元，产生一驱动信号；以及
一控制单元，控制该感测单元与该驱动单元，该控制单元将该电容式触控感测器切换为一互容感测模式或一自容感测模式，该控制单元具有一模拟多工器，该模拟多工器的一输出端耦接该感测单元，该模拟多工器的一第一输入端耦接该第一线路，该模拟多工器的一第二输入端耦接该第二线路；
其中，当该电容式触控感测器于该互容感测模式时，该驱动单元提供该驱动信号至该第二线路，该感测单元通过该模拟多工器耦接该第一线路，以使该感测单元感测该第一线路的一第一感测信号；
其中，当该电容式触控感测器于该自容感测模式时，该感测单元依据该模拟多工器的切换而耦接该第一线路或该第二线路，并感测该第一线路的该第一感测信号或该第二线路的一第二感测信号，
且当该电容式触控感测器于该自容感测模式时，通过同一接点对该第一线路或第二线路进行驱动和感测，
其中当该电容式触控感测器于该自容感测模式时，该感测单元以一特定频率对该第一线路或该第二线路所形成的寄生电容充放电，使该第一线路或该第二线路的电位接近一平衡电位，并将该平衡电位通过一电流镜转换为一感测结果信号。
2.根据权利要求1所述的电容式触控感测器，还包括：
一处理单元，耦接该感测单元、该驱动单元以及该控制单元，该处理单元受控于该控制单元，并将模拟的该第一感测信号以及该第二感测信号转换成数字信号。
3.根据权利要求1所述的电容式触控感测器，其中该感测单元包括：
一比较器，该比较器的一第一输入端接收一参考信号，该比较器的一第二输入端依据该模拟多工器的切换而接收该第一感测信号或该第二感测信号，该比较器的一输出端产生一比较信号；
一偏压电路，耦接该比较器的该第二输入端，该偏压电路提供一偏压，该偏压电路具有一第一开关；
一电流镜，具有一第一输出端以及一第二输出端；
一第一电容，该第一电容的第一端耦接该比较器的该第二输入端以及该电流镜的该第一输出端，该第一电容的第二端耦接一接地；
一第二电容，该第二电容的第一端耦接该电流镜的该第二输出端，该第二电容的第二端耦接该接地，该第二电容的第一端提供一感测结果信号；
一重置电路，耦接该第二电容的第一端，用以重置该第二电容的第二端的电位；
一第一晶体管，耦接于该电流镜的该第一输出端以及该第一电容的第一端之间，受控于该比较信号；
一第二晶体管，耦接于该电流镜的该第二输出端以及该第二电容的第一端之间，受控于该比较信号；
一第三晶体管，耦接于该第一晶体管以及该第一电容的第一端之间，受控于一平衡信号；
一第四晶体管，耦接于该第二晶体管以及该第二电容的第一端之间，受控于该平衡信号；
一第二开关，耦接于该模拟多工器的该输出端以及该比较器的该第二输入端之间；
一电流源，通过一第三开关耦接于该比较器的该第二输入端；以及
一第四开关，耦接于该模拟多工器的该输出端以及该接地之间。
4.根据权利要求3所述的电容式触控感测器，其中该第一晶体管、该第二晶体管、该第三晶体管以及该第四晶体管是P型晶体管。
5.根据权利要求3所述的电容式触控感测器，其中该重置电路受控于一重置信号，以使该第二电容的电位重置为接地电位。
6.根据权利要求3所述的电容式触控感测器，其中该偏压电路包括一单位增益缓冲器。
7.根据权利要求3所述的电容式触控感测器，其中当该电容式触控感测器于该互容感测模式时，该电容式触控感测器先操作于一偏压阶段再操作于一感测阶段，其中在该偏压阶段，该第一开关关闭以使该偏压电路提供该偏压至该比较器的该第二输入端，且该偏压电路通过该模拟多工器提供该偏压至该第一线路，接着在该感测阶段，该第一开关打开、该第二开关关闭以使该第一感测信号积分至该第一电容，且该第三晶体管与该第四晶体管打开，并利用该电流镜将该第一感测信号的积分结果转换为该感测结果信号。
8.根据权利要求3所述的电容式触控感测器，其中当该电容式触控感测器于该自容感测模式时，该电容式触控感测器先操作于一平衡阶段再操作于一感测阶段，其中在该平衡阶段，该第一开关打开，该第二线路耦接该接地，该第三开关关闭，该第二开关以及该第四开关以一特定频率交错地开关，使该电流源以该特定频率对该第一线路所形成的寄生电容充放电，以使该比较器的该第二输入端的电位接近一平衡电位，接着在该感测阶段，该第二开关与该第三开关打开，该平衡信号使该第三晶体管与该第四晶体管打开，并利用该电流镜将该比较器的该第二输入端的该平衡电位转换为该感测结果信号。
9.根据权利要求3所述的电容式触控感测器，其中当该电容式触控感测器于该自容感测模式时，该电容式触控感测器先操作于一平衡阶段再操作于一感测阶段，其中在该平衡阶段，该第一开关打开，该第一线路耦接该接地，该第三开关关闭，该第二开关以及该第四开关以一特定频率交错地开关，使该电流源以该特定频率对该第二线路所形成的寄生电容充放电，以使该比较器的该第二输入端的电位接近一平衡电位，接着在该感测阶段，该第二开关、该第三开关与该第四开关打开，该平衡信号使该第三晶体管与该第四晶体管打开，并利用该电流镜将该比较器的该第二输入端的该平衡电位转换为该感测结果信号。
10.一种自容与互容的切换方法，用于一电容式触控感测器，该电容式触控感测器包括一触控介面、一感测单元、一驱动单元与一控制单元，该控制单元具有一模拟多工器，该方法包括：
判断该电容式触控感测器操作于一互容感测模式或一自容感测模式，其中该模拟多工器依据该互容感测模式或该自容感测模式而使该感测单元耦接于该触控介面的一第一线路或一第二线路；
当该电容式触控感测器于该互容感测模式时，一偏压通过该模拟多工器被提供至该第一线路，且将该第一线路的一第一感测信号积分，并将该第一感测信号的积分结果转换为一感测结果信号；
当该电容式触控感测器于该自容感测模式时，该第二线路耦接一接地，该第一线路通过该模拟多工器耦接该感测单元，且该感测单元以一特定频率对该第一线路所形成的寄生电容充放电，以使该第一线路的电位接近一平衡电位，接着将该平衡电位转换为该感测结果信号。
11.根据权利要求10所述的自容与互容的切换方法，还包括：
当该电容式触控感测器于该自容感测模式时，该第一线路耦接一接地，该第二线路通过该模拟多工器耦接该感测单元，且该感测单元以该特定频率对该第二线路所形成的寄生电容充放电，以使该第二线路的电位接近该平衡电位，接着将该平衡电位转换为该感测结果信号。
12.根据权利要求10所述的自容与互容的切换方法，其中当该电容式触控感测器于该互容感测模式时，该驱动单元提供一脉冲信号至该触控介面的该第二线路。
13.根据权利要求10所述的自容与互容的切换方法，其中当该电容式触控感测器于该互容感测模式时，利用一电流镜将该第一感测信号的积分结果转换为该感测结果信号，当该电容式触控感测器于该自容感测模式时，利用该电流镜将该平衡电位转换为该感测结果信号。
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Citations (3)
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Patent Citations (3)
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