CN105005422B - 使用频率调制的干扰检测 - Google Patents

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Abstract

本公开一般提供降低输入装置在使用与用来执行电容性感测的传感器脉冲相位偏移的干扰脉冲来执行干扰检测时无法检测干扰信号的可能性的实施例。在一个实施例中，输入装置调整干扰脉冲的频率而不是使用具有相同频率的干扰脉冲。这样做调整干扰脉冲相互之间的相位，使得即使干扰脉冲其中之一按照不检测信号的方式与干扰信号对齐，具有不同频率的干扰脉冲也具有相对于干扰信号的不同对齐。通过不同对齐的干扰脉冲所获取的度量能够用来检测干扰信号的存在。

Description

使用频率调制的干扰检测
技术领域
本发明的实施例一般涉及电子装置，以及更具体来说，涉及调整用来检测干扰信号的干扰脉冲的频率。
背景技术
用于更新显示屏幕上的图像的显示装置广泛用于多种电子系统中。典型显示装置包括显示源，其提供用来更新屏幕的显示数据。显示数据可被组织形成显示帧，其以预定义速率从源传送给显示屏幕。在一个示例中，各显示帧对应于将要在屏幕上显示的图像。显示屏幕可包括显示驱动器，其使用所接收的显示帧来更新显示屏幕上的个体像素。
发明内容
本文所述的一个实施例包括处理系统，其包括具有配置成耦合到多个传感器电极的传感器模块电路的传感器模块。传感器模块电路配置成在第一时间段期间按电容性感测模式操作多个传感器电极以使用多个感测脉冲来执行电容性感测，以及在第二时间段期间按干扰检测模式操作多个传感器电极以使用至少第一和第二干扰脉冲来检测干扰信号，其中第一干扰脉冲的频率不同于第二干扰脉冲的频率。此外，第一时间段和第二时间段是由中间时间段所分隔的非邻接时间段，使得多个感测脉冲的相位从第一和第二干扰脉冲的至少一个的相位偏移。
本文所述的另一个实施例包括集成电路，其包括电容性构件，其中电容性构件用于在第一时间段期间按电容性感测模式操作多个传感器电极以使用多个感测脉冲来执行电容性感测，以及在第二时间段期间按干扰检测模式操作多个传感器电极以使用至少第一和第二干扰脉冲来检测干扰信号，其中第一干扰脉冲的频率不同于第二干扰脉冲的频率。此外，第一时间段和第二时间段是由中间时间段所分隔的非邻接时间段，使得多个感测脉冲的相位从第一和第二干扰脉冲的至少一个的相位偏移。
本文所述的另一个实施例包括一种方法，其在第一时间段期间按电容性感测模式操作多个传感器电极以使用多个感测脉冲来执行电容性感测，以及在第二时间段期间按干扰检测模式操作多个传感器电极以使用至少第一和第二干扰脉冲来检测干扰信号，其中第一干扰脉冲的频率不同于第二干扰脉冲的频率。此外，第一时间段和第二时间段是由中间时间段所分隔的非邻接时间段，使得多个感测脉冲的相位从第一和第二干扰脉冲的至少一个的相位偏移。
附图说明
下面将结合附图来描述本发明的优选示范实施例，其中，相似的标号表示相似的元件，以及：
图1是按照本发明的一实施例、包括输入装置的示范系统的框图；
图2是按照本发明的一实施例、耦合到传感器和显示电极的处理系统的框图；
图3是按照本发明的一实施例、与干扰脉冲分离的传感器脉冲的时序图；
图4是示出按照本发明的一实施例、干扰脉冲和传感器脉冲相对于干扰信号的对齐的图表；
图5是按照本发明的一实施例、按三个不同频率的三个干扰脉冲的图表；
图6是按照本发明的一实施例、用于检测干扰信号的方法；以及
图7是按照本发明的一实施例、用于处理具有交错电容性感测期的显示帧的时序图。
具体实施方式
以下详细描述本质上只是示范性的，而非意在限制本发明或者本发明的应用和使用。此外，不存在由前面的技术领域、背景技术、发明内容或者下列具体实施方式中提供的任何明确表达或暗示的理论来约束的意图。
本发明的各种实施例提供促进改进的可用性的输入装置和方法。例如，电容性感测输入装置可在各电容性感测帧期间使用多个干扰脉冲来检测干扰信号(即，噪声)。如果输入装置检测干扰信号，则可改变电容性感测信号的频率以避免噪声。也就是说，输入装置可将在多个传感器脉冲期间所使用的一个或多个电容性感测信号的频率改变成与干扰信号的频率不同的频率。
在一个实施例中，用来执行干扰检测的干扰脉冲与用来执行电容性感测的传感器脉冲是非邻接的。也就是说，中间时间段可将干扰脉冲在其间发生的第一时间段与传感器脉冲在其间发生的第二时间段分隔开。例如，输入装置可将干扰脉冲驱动到传感器电极上，暂停电容性感测以便执行不同功能、诸如更新显示器，以及然后通过驱动传感器脉冲来继续进行电容性感测。但是，因为干扰脉冲与传感器脉冲是非邻接的，所以干扰脉冲的相位可能从传感器脉冲的相位偏移。由于这个相位偏移，干扰脉冲可能不检测可影响在传感器脉冲期间所获取的电容性感测度量的干扰信号。在一个示例中，干扰脉冲可与干扰信号对齐，使得该信号不被检测—即，干扰信号不影响在干扰脉冲期间所获取的度量。但是，由于脉冲之间的相位偏移，干扰信号可改变在传感器脉冲期间所获取的电容性感测度量。
为了降低输入装置在执行干扰检测时无法检测影响传感器脉冲的干扰信号的可能性，输入装置可调整干扰脉冲的频率。也就是说，代替使用具有相同频率的多个干扰脉冲，输入装置可改变干扰脉冲的频率。这样做调整干扰脉冲相互之间的相位，使得即使干扰脉冲其中之一按照信号不被检测的方式与干扰信号对齐，具有不同频率的干扰脉冲也具有相对于干扰信号的不同对齐。输入装置能够使用通过不同对齐的干扰脉冲所获取的度量来检测干扰信号的存在。
现在来看附图，图1是按照本发明的实施例的示范输入装置100的框图。输入装置100可配置成向电子系统(未示出)提供输入。如本文档所使用的术语“电子系统”(或“电子装置”)广义地指能够电子地处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制性示例包括所有尺寸和形状的个人计算机，诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板、网络浏览器、电子书阅读器和个人数字助理(PDA)。附加示例电子系统包括合成输入装置，诸如包括输入装置100和独立操纵杆或按键开关的物理键盘。其他示例电子系统包括诸如数据输入装置(包括遥控和鼠标)和数据输出装置(包括显示屏幕和打印机)之类的外围设备。其他示例包括远程终端、信息亭和视频游戏机(例如视频游戏控制台、便携游戏装置等)。其他示例包括通信装置(包括蜂窝电话、诸如智能电话)和媒体装置(包括记录器、编辑器和诸如电视机的播放器、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机)。另外，电子系统可能是输入装置的主机或从机。
输入装置100能够实现为电子系统的物理部件，或者能够与电子系统在物理上分离。视情况而定，输入装置100可使用下列的任一个或多个与电子系统的部件进行通信：总线、网络和其他有线或无线互连。示例包括I2C、SPI、PS/2、通用串行总线(USB)、蓝牙、RF和IRDA。
图1中，输入装置100示出为接近传感器装置(又常常称作“触摸板”或“触摸传感器装置”)，其配置成感测由一个或多个输入对象140在感测区120中提供的输入。示例输入对象包括手指和触控笔，如图1所示。
感测区120包含输入装置100之上、周围、之中和/或附近的任何空间，在其中输入装置100能够检测用户输入(例如由一个或多个输入对象140所提供的用户输入)。特定感测区的尺寸、形状和位置可以逐个实施例极大地改变。在一些实施例中，感测区120沿一个或多个方向从输入装置100的表面延伸到空间中，直到信噪比阻止充分准确的对象检测。在各个实施例中，这个感测区120沿特定方向所延伸的距离可以是大约小于一毫米、数毫米、数厘米或者更多，并且可随所使用的感测技术的类型和期望的精度而极大地改变。因此，一些实施例感测输入，其中输入包括没有与输入装置100的任何表面相接触、与输入装置100的输入表面(例如触摸表面)相接触、与耦合某个量的外加力或压力的输入装置100的输入表面相接触、和/或它们的组合。在各种实施例中，输入表面可由传感器电极所在的壳体的表面、由施加在传感器电极或者任何壳体之上的面板等来提供。在一些实施例中，感测区120在投射到输入装置100的输入表面上时具有矩形形状。
输入装置100可利用传感器组件和感测技术的任何组合来检测感测区120中的用户输入。输入装置100包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。作为若干非限制性示例，输入装置100可使用电容性、倒介电、电阻性、电感性、磁、声、超声、和/或光技术。
一些实现配置成提供跨越一维、二维、三维或更高维的空间的图像。一些实现配置成提供输入沿特定轴或平面的投影。
在输入装置100的一些电阻性实现中，柔性且导电第一层由一个或多个隔离元件与导电第二层分离。在操作期间，跨层创建一个或多个电压梯度。按压柔性第一层可使其充分弯曲以便在层之间创建电接触，从而导致反映层之间的接触点的电压输出。这些电压输出可用于确定位置信息。
在输入装置100的一些电感性实现中，一个或多个感测元件获得由谐振线圈或线圈对所感应的回路电流。电流的幅值、相位和频率的某个组合可然后用来确定位置信息。
在输入装置100的一些电容性实现中，施加电压或电流以创建电场。附近的输入对象引起电场的变化，并且产生电容性耦合的可检测变化，其可作为电压、电流等的变化来被检测。
一些电容性实现利用电容性感测元件的阵列或者其他规则或不规则图案来创建电场。在一些电容性实现中，独立感测元件可欧姆地短接在一起，以便形成更大传感器电极。一些电容性实现利用电阻片，其可以是电阻均匀的。
一些电容性实现利用基于传感器电极与输入对象之间的电容性耦合的变化的“自电容”(或“绝对电容”)感测方法。在各种实施例中，传感器电极附近的输入对象改变传感器电极附近的电场，从而改变所测量电容性耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对基准电压(例如系统地)来调制传感器电极、以及通过检测传感器电极与输入对象之间的电容性耦合来进行操作。
一些电容性实现利用基于传感器电极之间的电容性耦合的变化的“互电容”(或“跨电容”)感测方法。在各种实施例中，传感器电极附近的输入对象改变传感器电极之间的电场，从而改变所测量电容性耦合。在一个实现中，跨电容性感测方法通过检测一个或多个发射器传感器电极(又称作“发射器电极”或“发射器”)与一个或多个接收器传感器电极(又称作“接收器电极”或“接收器”)之间的电容性耦合来进行操作。发射器传感器电极可相对于基准电压(例如系统地)来调制，以传送发射器信号。接收器传感器电极可相对于基准电压保持大体恒定，以促进结果信号的接收。结果信号可包括与一个或多个发射器信号、和/或与一个或多个环境干扰源(例如其他电磁信号)对应的(一个或多个)影响。传感器电极可以是专用发射器或接收器，或者可配置成既传送又接收。
图1中，处理系统110示出为输入装置100的部分。处理系统110配置成操作输入装置100的硬件来检测感测区120中的输入。处理系统110包括一个或多个集成电路(IC)的部分或全部和/或其他电路组件。例如，互电容传感器装置的处理系统可包括配置成采用发射器传感器电极来传送信号的发射器电路，和/或配置成采用接收器传感器电极来接收信号的接收器电路。在一些实施例中，处理系统110还包括电子可读指令，诸如固件代码、软件代码等。在一些实施例中，组成处理系统110的组件定位在一起，诸如在输入装置100的(一个或多个)感测元件附近。在其他实施例中，处理系统110的组件在物理上是独立的，其中一个或多个组件靠近输入装置100的(一个或多个)感测元件，而一个或多个组件在别处。例如，输入装置100可以是耦合到台式计算机的外设，并且处理系统110可包括配置成运行于台式计算机的中央处理单元上的软件以及与中央处理单元分离的一个或多个IC(也许具有关联固件)。作为另一个示例，输入装置100可物理地集成到电话中，并且处理系统110可包括作为电话的主处理器的一部分的电路和固件。在一些实施例中，处理系统110专用于实现输入装置100。在其他实施例中，处理系统110还执行其他功能，诸如操作显示屏幕、驱动触觉致动器等。
处理系统110可实现为操控处理系统110的不同功能的一组模块。各模块可包括作为处理系统110的一部分的电路、固件、软件或者它们的组合。在各种实施例中，可使用模块的不同组合。示例模块包括硬件操作模块，其用于操作诸如传感器电极和显示屏幕之类的硬件；数据处理模块，其用于处理诸如传感器信号和位置信息之类的数据；以及报告模块，其用于报告信息。其他示例模块包括传感器操作模块，其配置成操作感测元件来检测输入；识别模块，其配置成识别诸如模式变更手势之类的手势；以及模式变更模块，其用于变更操作模式。
在一些实施例中，处理系统110直接通过引起一个或多个动作，来响应感测区120中的用户输入(或者没有用户输入)。示例动作包括变更操作模式以及诸如光标移动、选择、菜单导航和其他功能之类的GUI动作。在一些实施例中，处理系统110向电子系统的某个部件(例如向与处理系统110分离的电子系统的中央处理系统，若这种独立中央处理系统存在的话)提供与输入(或者没有输入)有关的信息。在一些实施例中，电子系统的某个部件这样处理从处理系统110所接收的信息来对用户输入起作用，以致促进全范围的动作，包括模式变更动作和GUI动作。
例如，在一些实施例中，处理系统110操作输入装置100的(一个或多个)感测元件，来产生指示感测区120中的输入(或者没有输入)的电信号。处理系统110可在产生提供给电子系统的信息中对电信号执行任何适量的处理。例如，处理系统110可数字化从传感器电极得到的模拟电信号。作为另一个示例，处理系统110可执行滤波或者其他信号调节。作为又一个示例，处理系统110可减去或者以其他方式计及基线，使得信息反映电信号与基线之间的差异。作为又一些示例，处理系统110可确定位置信息，将输入识别为命令，识别笔迹等。
本文所使用的“位置信息”广义地包含绝对位置、相对位置、速度、加速度和其他类型的空间信息。示范“零维”位置信息包括近/远或接触/无接触信息。示范“一维”位置信息包括沿轴的位置。示范“二维”位置信息包括平面中的运动。示范“三维”位置信息包括空间中的瞬时或平均速度。其他示例包括空间信息的其他表示。还可确定和/或存储与一种或多种类型的位置信息有关的历史数据，包括，例如随时间来跟踪位置、运动或者瞬时速度的历史数据。
在一些实施例中，输入装置100采用由处理系统110或者由某个其他处理系统所操作的附加输入组件来实现。这些附加输入组件可提供用于感测区120中的输入的冗余功能性或者某种其他功能性。图1示出感测区120附近的按钮130，其能够用于促进使用输入装置100的项目的选择。其他类型的附加输入组件包括滑块、球、轮、开关等。相反，在一些实施例中，输入装置100可以在没有其他输入组件的情况下实现。
在一些实施例中，输入装置100包括触摸屏界面，并且感测区120与显示屏幕的工作区的至少一部分重叠。例如，输入装置100可包括覆盖显示屏幕、大体透明的传感器电极，并且提供用于关联电子系统的触摸屏界面。显示屏幕可以是能够向用户显示可视界面的任何类型的动态显示器，并且可包括任何类型的发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子体、电致发光(EL)或者其他显示技术。输入装置100和显示屏幕可共用物理元件。例如，一些实施例可将相同电组件的一些用于显示和感测。作为另一个示例，显示屏幕可部分或整个地由处理系统110来操作。
应当理解，尽管在全功能设备的上下文中描述本发明的许多实施例，但是本发明的机制能够作为采用多种形式的程序产品(例如软件)来分配。例如，本发明的机制可作为电子处理器可读的信息承载介质(例如，处理系统110可读的非暂时性计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质)上的软件程序来实现和分配。另外，不管用于执行分配的介质的特定类型，本发明的实施例同样适用。非暂时性、电子可读介质的示例包括各种光盘、存储棒、存储卡、存储模块等。电子可读介质可基于闪速、光、磁、全息或者任何其他存储技术。
图2是按照本发明的一实施例、耦合到传感器电极215和显示电极220的处理系统110的框图。具体地，图2示出系统200，其中处理系统110耦合到感测区120中的电极。处理系统110包括传感器模块205和显示驱动器模块210。如上所述，各模块可包括作为处理系统110的一部分的电路、固件、软件或者它们的组合。传感器模块205耦合到传感器电极215，并且用来通过将电容性感测信号驱动到传感器电极215上并且测量电容性感测信号所引起的影响(例如电荷、电流、电压等的变化)来执行电容性感测。
在一个实施例中，来自多个电容性像素的度量的集合形成“电容性图像”(又称作“电容性帧”)，其表示电容性像素处的电容性耦合。可在多个时间段内获取多个电容性图像，以及它们之间的差异用来导出与感测区120中的输入有关的信息。例如，在连续时间段内所获取的连续电容性图像能够用来跟踪进入、退出感测区120以及在感测区120内的一个或多个输入对象的(一个或多个)运动。在一个实施例中，传感器模块205使用传感器脉冲来测量电容性像素，并且形成电容性图像或帧。但是，因为干扰信号可影响在传感器脉冲期间所获取的度量，所以传感器模块205在各电容性帧期间使用一个或多个干扰脉冲来执行干扰检测。例如，干扰脉冲可在各电容性帧的开始或结束时执行。如果传感器模块205检测到干扰信号，则模块205可改变传感器脉冲的频率。
显示驱动器模块210耦合到多个显示电极220，其用来更新显示器中的显示行。在一个实施例中，显示驱动器模块210可控制传感器模块205执行电容性感测的时间。例如，一旦接收到已更新显示数据，显示驱动器模块210可暂停传感器模块205所执行的电容性感测，并且使用所接收显示数据来更新显示器。一旦被更新，显示驱动器模块210可继续进行电容性感测。照这样，干扰脉冲可由显示更新期来与同一电容性帧中的传感器脉冲的一个或多个分离。
在一个实施例中，传感器电极215的一个或多个包括在更新显示器中使用的一个或多个显示电极220。也就是说，代替传感器电极215如所示与显示电极220分离，一个或多个显示电极可用来执行电容性感测以及显示更新。在一个或多个实施例中，显示电极可包括Vcom电极的一段或多段(公共电极段或公共电极)、源驱动线、栅线、阳电极或或阴电极、或者任何其他显示元件。由于显示电极在执行电容性感测时以及在更新显示器时均可使用，在一个实施例中，处理系统110可以不同时执行电容性感测和显示更新。
显示电极可布置在一些显示屏幕(例如，平面内转换(IPS)或面线转换(PLS)有机发光二极管(OLED))中的透明衬底(玻璃衬底、TFT玻璃或者任何其他透明材料)上、一些显示屏幕(例如图案垂直配向(PVA)或多域垂直配向(MVA))的滤色玻璃的底部上、发射层(OLED)之上等。在这类实施例中，显示电极又能够称作“组合电极”，因为它执行多个功能。在各种实施例中，传感器电极215的每个包括一个或多个显示电极。在其他实施例中，至少两个传感器电极215可共用至少一个显示电极。
图3是按照本发明的一实施例、与一个或多个干扰脉冲315分离的一个或多个传感器脉冲305的时序图300。如所示，时序图300包括中间期310，其将传感器脉冲305与干扰脉冲315分隔开。在中间期310期间，处理系统可执行与电容性感测不同的动作，诸如显示更新、指纹感测和验证、有源笔感测，或者执行与在传感器脉冲305期间所执行的感测不同类型的电容性感测(例如，绝对电容性感测相对于跨电容性电容性感测)。尽管显示更新被具体预期，本实施例可适用于在中间期310(其将干扰脉冲315与传感器脉冲305分隔开)期间所执行的任何活动。
此外，尽管时序图300示出与干扰脉冲315分离的传感器脉冲315，但是在一个实施例中，传感器脉冲305的一个或多个可与干扰脉冲315按序地执行。例如，处理系统可执行多个传感器脉冲305，然后在中间期310期间暂停电容性感测以执行显示更新。处理系统然后可继续进行电容性感测，并且完成电容性帧中的剩余传感器脉冲连同干扰脉冲315。在这种情况下，干扰脉冲315与电容性帧中的传感器脉冲的一些是邻接的，但其他部分则不是。但是，本文的实施例并不局限于由中间时间段所分割的干扰与传感器脉冲之间的相位未对齐，而是可适用于其中干扰和传感器脉冲是邻接但异相的实施例。
图4是示出按照本发明的一实施例、干扰脉冲405和传感器脉冲410相对于干扰信号的对齐的图表400。图表400的顶半部示出干扰信号(示出为正弦波)与干扰脉冲405之间的对齐，而图表400的底半部示出干扰信号与传感器脉冲410之间的对齐。干扰脉冲405和传感器脉冲410均包括至少三个阶段：伸展阶段、复位阶段和积分阶段。在一个实施例中，在伸展阶段期间，传感器模块中的接收器从传感器电极断开。此外，在这个阶段期间，接收器还可从解调器(其累积干扰信号或者电容性感测信号所引起的电荷)断开。在复位阶段期间，接收器的电压复位成缺省电压，以及在积分阶段期间，接收器测量干扰信号所引起的影响。
尽管图表400中未示出，但是在其他实施例中，另一个伸展阶段可紧接该复位阶段之后。RSTRETCH阶段和复位阶段之后的伸展阶段可独立受控成在其相应时间段期间耦合(或者不耦合)到传感器模块。此外，这些阶段还能够通过在其相应时间段期间迫使反馈开关闭合，来扩展复位阶段。
在一个实施例中，处理系统使用传感器模块在干扰脉冲405期间所测量的影响来选择数字值，并且导出干扰量度。处理系统将干扰量度与噪声阈值进行比较，并且确定是否改变传感器脉冲期间驱动到传感器电极上的电容性感测信号的频率。此外，在干扰脉冲405期间，传感器模块可以不将任何电容性感测信号驱动到传感器电极上。也就是说，传感器模块测量由其他信号(例如干扰信号)而不是电容性感测信号所引起的影响。相比之下，在传感器脉冲410期间，传感器模块将一个或多个电容性感测信号驱动到传感器电极上，并且测量这些信号对一个或多个传感器电极所引起的影响。
脉冲405和410中的三个阶段相结合以形成多个半感测周期。干扰脉冲405和传感器脉冲410可包括任何数量的半感测周期，其取决于输入装置的特定实现而改变。在一些实施例中，各干扰或传感器脉冲可包括5个与100个之间的半感测周期。在导出干扰量度或者电容性感测度量时，可对在半感测周期的每个的积分阶段期间所获取的度量求平均。
如时序图300的顶半部中所示，干扰脉冲405的积分阶段与干扰信号对齐，使得在积分阶段的每个期间所测量的影响为零—即，∫i dt=0。换句话说，在积分阶段的第一半期间由干扰信号所引起的无论何种电荷影响均在第二半期间被去除，并且因而总影响为零。照这样，传感器模块不检测干扰信号。但是，如果传感器脉冲具有与干扰脉冲405相同的相位，则干扰信号也将不会影响这些脉冲期间所获取的度量。也就是说，因为传感器脉冲还具有与干扰脉冲相同的三个阶段并且与干扰脉冲405相位对齐，所以传感器脉冲的积分阶段将类似地与干扰信号对齐，使得干扰信号所引入的净影响（net effect）为零。因此，干扰信号不影响传感器脉冲期间所获取的电容性感测度量。典型地，当干扰脉冲与传感器脉冲邻接时，延迟能够受控使得干扰脉冲与传感器脉冲相位对齐。因此，即使存在与干扰和传感器脉冲的频率相同频率的干扰信号，如果干扰脉冲没有检测该干扰信号（因为它们如所示由干扰脉冲405来对齐），干扰信号也将不会影响传感器脉冲期间所获取的度量。
然而，图表400的下半部中的传感器脉冲410与干扰脉冲405异相。例如，回来参照图3，在传感器脉冲410与干扰脉冲405之间可能存在中间时间段，其引起相位偏移。由于这个偏移，干扰信号不影响在传感器脉冲410的积分阶段期间所获取的度量，即使这个信号不影响在干扰脉冲405的积分阶段期间所获取的度量。如图表400所示，干扰信号所引入的影响为非零—即∫i dt≠0—并且因而影响传感器模块所获取的度量。因为传感器模块测量被驱动到传感器电极上的电容性感测信号以及干扰信号两者所引起的影响，所以传感器模块可输出错误结果—例如，当输入对象不是接近感测区时确定输入对象接近感测区，或者当输入对象接近感测区时确定输入对象没有接近感测区。如图4中示例所示，当干扰脉冲与传感器脉冲异相时，干扰信号可能不影响干扰脉冲期间所获取的度量，但是影响传感器脉冲期间所获取的度量。
图5是按照本发明的一实施例、按三个不同频率的三个干扰脉冲的图表500。代替使用具有相同频率的多个相继干扰脉冲在电容性帧中执行干扰检测，图表500示出具有不同频率(即，半感测周期的不同时长或长度)的三个干扰脉冲。在一个实施例中，干扰脉冲505、510和515可以是相继的、邻接的脉冲。因为脉冲的频率发生变化，所以其与干扰信号的对齐也发生变化(在这里再次示出为正弦波)。对于干扰脉冲505，积分阶段按照与图4中干扰脉冲405相似的方式与干扰信号对齐，并且因而在这个阶段期间不存在(或者存在极少的)由干扰信号（其由传感器模块所测量）所引起的影响。因为干扰信号的频率与干扰脉冲505的频率是相同或者极相似的，所以积分阶段的每个大体上没有测量到由干扰信号产生的影响。基于这些度量，传感器模块可能无法检测干扰信号的存在。
然而，干扰脉冲510(其可能与干扰脉冲505邻接)具有与干扰脉冲505以及干扰信号两者都不同的频率。具体来说，半感测周期的长度对干扰脉冲510相对于505已被减少，由此增加其频率。频率的这个变化导致脉冲510的积分阶段以不同方式与干扰信号对齐。例如，在干扰脉冲510的最左积分阶段中，传感器模块大体上没有检测到由干扰信号产生的影响—即∫i dt≈0。然而，在其他三个积分阶段期间，传感器模块测量到由干扰信号所引起的可观影响，其指示它的存在。
干扰脉冲515(其可能与干扰脉冲505或脉冲515邻接)还具有与干扰脉冲505以及干扰信号两者不同的频率。在这里，半感测周期的长度相对于干扰脉冲505已被增加，由此降低其频率。如同干扰脉冲510一样，在最左积分阶段期间，传感器模块大体上没有测量到影响，而在其他三个积分阶段期间，该模块测量到由干扰信号所引起的影响。
基于在干扰脉冲505、510和515期间所获取的度量，处理系统可确定是否改变在传感器脉冲期间所使用的电容性感测信号的频率。如果，例如处理系统在干扰脉冲的任一个期间识别干扰信号，则该系统可改变在感测周期期间所驱动的电容性感测信号的频率。换句话说，具有不同频率的感测周期(和脉冲)可用来确定在频率范围(例如通带)之内是否存在任何干扰信号。如果在这个范围中检测到任何干扰信号，则处理系统调整电容性感测信号的频率。尽管图表500示出使用具有不同频率的感测周期的三个干扰脉冲，可使用比这个数量更多或更少的干扰脉冲。例如，各电容性帧可以包括仅两个邻接干扰脉冲，或者可包括各自具有不同频率的四个或更多的邻接干扰脉冲。
在一个实施例中，干扰脉冲之间的频率变化可在相对于基线频率(其可以是与传感器脉冲相同的频率)的0.1%至10%的范围内变动。例如，如果干扰脉冲505具有与传感器脉冲中的半感测周期相同长度的半感测周期，则相比干扰脉冲505中的半感测周期的频率，干扰脉冲510中的半感测周期的频率可能要快1%，而干扰脉冲515中的半感测周期可能要慢1%。当然，处理系统还可包括具有频率的附加增量变化的其他干扰脉冲—例如，具有比基线频率慢/快2%的频率的干扰脉冲。不同干扰脉冲的频率的增量变化可以是线性的(例如1%、2%、3%等)、指数的(例如1%、2%、4%等)或者特别的。此外，干扰脉冲可按照任何方式来排列。例如，脉冲可被安排使得脉冲505为第一，脉冲510为第二，以及脉冲515为第三。或者干扰脉冲可被安排使得脉冲510为第一，脉冲505为第二，以及脉冲515为第三。
为了改变半感测周期的时长或长度，在图表500中，调整伸展阶段的时长，而复位和积分阶段的定时未改变。在一些实施例中，改变伸展阶段而不是复位或积分阶段的定时可能是优选的，因为缩短这些阶段可导致一个或多个信号具有更少时间来稳定。然而，在其他实施例中，可调整复位或积分阶段的时长以改变干扰脉冲的频率。更进一步，处理系统可改变多个阶段的时长，以便改变干扰脉冲中的半感测周期的频率(例如缩短/增加伸展和复位阶段两者的时长)。
如图表500所示，改变用来执行干扰检测的干扰脉冲的频率降低干扰脉冲与传感器脉冲之间的相位偏移将导致无法使用影响传感器脉冲的干扰脉冲来检测干扰信号的可能性。
图6是按照本发明的一实施例、用于检测干扰信号的方法600。在框605，处理系统在第一时间段期间按电容性感测模式操作多个传感器电极，以使用多个感测脉冲来执行电容性感测。适合的传感器脉冲410的非限制性示例在图4中示出。在积分阶段期间，处理系统中的传感器模块测量将一个或多个电容性信号驱动到至少一个传感器电极上所产生的影响。另外，图表400示出，具有与传感器脉冲410相似的频率(例如在非滤波通带内)的干扰信号可影响在积分阶段期间所获取的度量。
为了检测和避免可能与电容性感测信号的频率相似的干扰信号，在框610，处理系统在第二时间段期间按干扰检测模式操作多个传感器电极，以使用至少两个干扰脉冲来检测干扰信号。在一个实施例中，至少一个干扰脉冲的相位与至少一个传感器脉冲的相位未对齐。
此外，处理系统中与电容性感测系统不同的系统可设置第一和第二时间段发生的时间。在一个实施例中，处理系统中的显示系统可指示电容性感测系统关于执行电容性感测的时间(即，传感器脉冲发生的时间)以及执行干扰检测的时间(即，干扰脉冲发生的时间)。例如，显示系统可准许电容性感测系统(例如传感器模块)使用传感器脉冲来执行电容性感测，但是然后响应接收所更新显示数据而暂停这个过程。此外，处理系统可能无法同时执行电容性感测和显示更新，因为一个过程可将噪声引入其他过程，或者因为两个过程可能都使用共用电极(例如共用显示电极)。一旦显示更新被执行，显示系统可再次准许电容性感测系统继续进行电容性感测和/或开始干扰检测。因为电容性感测系统可能不控制用于电容性感测和干扰检测的这些时间段发生的时间，所以传感器脉冲与干扰脉冲之间的相位可能偏移或未对齐，这可导致图4中所示的状况。
为了降低干扰信号没有被检测到的可能性，处理系统调整干扰脉冲的频率，使得脉冲的至少两个具有不同频率。通过这样做，处理系统更可能在干扰脉冲的至少一个期间测量由干扰信号所引起的影响。例如，处理系统可通过改变周期中的时长或者一个或多个阶段来改变干扰脉冲中的感测周期的频率。因此，即使干扰脉冲其中之一不测量由干扰信号产生的影响，其他干扰脉冲很可能测量影响，并且因而，警告处理系统关于干扰信号的存在。
图7是按照本发明的一实施例、用于处理具有交错电容性感测期的显示帧的时序图700。具体来说，时序图700示出显示帧中的不同时间段。时间段A、B、D、E和G各自表示用来更新输入装置中显示屏幕的单个显示行的时间。这个显示行更新时间进一步划分为用来更新显示行的像素的像素更新期710以及在各显示行更新705之间发生的缓冲时间715。缓冲时间715又可称作水平消隐期。驱动器模块可使用缓冲时间715来，例如检索更新下一个显示行所需的数据，将电压驱动到与显示行对应的(一个或多个)显示电极上，或者允许信号稳定以降低在更新后续显示行时的干扰。然而，本文公开的实施例并不局限于具有缓冲时间715的输入装置，而是可用于在像素更新期710与下一个显示行更新705之间不存在缓冲时间的系统中。在各种实施例中，缓冲时间715长度被减小，使得它大体是不存在的。
此外，显示电极0-4可被驱动用于按照任何顺序的显示更新。例如，驱动器模块可更新显示屏幕顶部的显示行，以及在后续显示行更新705中更新屏幕底部的显示行。作为结果，输入装置可按序地驱动没有按序地定位在显示屏幕中的两个显示电极。更进一步，如果例如只有显示屏幕的一部分主动显示信息，则显示帧可以不更新显示屏幕的每一显示行。因此，图700中的公共电极0-4可以表示输入装置中的公共电极的仅一部分。
在一个实施例中，时间段C和F各自表示用于执行电容性感测的时间或者电容性感测期。时间段C和F可能至少与更新显示屏幕的单个行的时间一样长。在另一个实施例中，时间段C和F比更新显示屏幕的单个行的时间更长。此外，输入装置可使用用来更新显示屏幕的像素的相同公共电极来驱动电容性感测信号。
在一个实施例中，在时间段A和B期间更新显示行之后，驱动器模块可暂停显示更新，并且使用时间段C来执行电容性感测。在这个时间段期间，驱动器模块可以不更新显示屏幕中像素的任一个。另外，驱动器模块可将电容性感测信号驱动到显示屏幕中的至少一个传感器电极上。基于所接收的结果信号(其包括与电容性感测信号对应的影响)，输入装置导出接近该装置的感测区的输入对象的位置信息。
在一个实施例中，驱动器模块在多个连续缓冲时间段715期间，例如在时间段A和B的缓冲时间段715期间，执行电容性感测。在每一缓冲时间段715期间，可以捕获获取电容性度量所需的信息的仅一部分。缓冲时间段715可能过短以致输入装置不能导出特定发射电极的准确电容性度量。但是，在多个缓冲时间段715期间执行电容性感测之后，输入装置可导出(一个或多个)所选传感器电极的电容性耦合的变化的准确度量。
备选地或附加地，驱动器更新模块可暂停更新显示器，以便执行电容感测。如图700所示，驱动器更新模块在时间段A和B期间更新与公共电极0和1关联的像素。然而，在时间段C，在执行电容性感测的同时暂停显示更新(即，驱动器模块不继续更新该帧中的下一个显示行)。具体来说，电容性感测期720与显示帧的显示行更新交错。因而，电容性感测期又可称作帧内消隐期、长水平消隐期或者长h消隐期，其中在驱动器模块执行电容性感测的同时暂停显示更新。驱动器模块在电容性感测期720完成之后继续进行同一显示帧的显示更新。在一个实施例中，电容性感测期720比缓冲时间段715更长，以及，在一些实施例中，至少与像素更新期710或显示行更新705一样长。在各种实施例中，电容性感测期720可能比显示行更新705更长。然而，电容性感测期720的时长可按照输入装置的特定设计来调整。除了在时期720期间执行电容性感测之外，在一个实施例中，驱动器模块还在显示行更新705的一个或多个缓冲时间段715期间执行电容性感测。
垂直消隐期725是在显示帧的上一个显示行更新期与后续显示帧中行更新期的开始之间的时期。尽管图7中未示出，时序图700还可包括在基于所接收显示帧更新显示器的开始的第二垂直消隐期—即，在时间段A之前。因为输入装置在这些垂直消隐期期间没有更新显示器，所以在一些实施例中，驱动器模块还可使用第一或第二垂直消隐期(或者两者)来执行电容感测。如这里所示，输入装置在垂直消隐期725期间执行干扰检测。例如，传感器模块使用多个干扰脉冲315来确定干扰信号是否存在。如上所述，干扰脉冲315的至少两个具有不同频率。例如，脉冲315的两个可具有相同频率，而脉冲的另外两个具有不同频率，或者脉冲315的全部四个可具有不同的相应频率。
在一个实施例中，干扰脉冲315的至少两个是邻接的。然而，电容性帧还可包括其他干扰脉冲，其与在垂直消隐期725期间发生的干扰脉冲315是非邻接的—例如可在时间段F在电容性感测期720期间执行其他干扰脉冲。另外，尽管图700示出干扰脉冲315与在电容性感测期720中执行的传感器脉冲305是非邻接的，但是在一个实施例中，一个或多个传感器脉冲可在垂直消隐期725中执行，并且与干扰脉冲315是邻接的。
此外，干扰脉冲315可在显示帧内的其他时间段发生。例如，脉冲可在h消隐时间段(例如时间段C或F)其中之一中或者在独立h消隐时间段（仅干扰检测在其间发生）期间执行。此外，干扰脉冲315可在发生于开始的消隐期中以及在垂直消隐期725期间发生。
因此，提供本文阐述的实施例和示例，以便最好地解释本发明及其特定应用，并且由此使本领域的技术人员能够实施和使用本发明。然而，本领域的技术人员将认识到，前述说明和示例仅为了说明和示例的目的而提出。所阐述的描述并非意在是穷尽性的或者将本发明局限于所公开的精确形式。

Claims (19)

1.一种用于电容性感测的处理系统，包括：
传感器模块，具有配置成耦合到多个传感器电极的传感器模块电路，所述传感器模块电路配置成：
在第一时间段期间按电容性感测模式操作所述多个传感器电极，以使用多个感测脉冲来执行电容性感测，
在第二时间段期间按干扰检测模式操作所述多个传感器电极，以使用至少第一和第二干扰脉冲来检测干扰信号，其中所述第一干扰脉冲的频率不同于所述第二干扰脉冲的频率，以及
其中所述第一时间段和所述第二时间段是由中间时间段所分隔的非邻接时间段，使得所述多个感测脉冲的相位从所述第一和第二干扰脉冲的至少一个的相位偏移，
其中所述多个感测周期的每个包括复位阶段、积分阶段和第三阶段，其中所述传感器模块电路配置成调整所述第三阶段的长度，以便设置所述第一和第二干扰脉冲的频率。
2.如权利要求1所述的处理系统，其中，当按所述电容性感测模式时，所述传感器模块电路配置成操作所述多个传感器电极使得所述多个感测脉冲在所述第一时间段中按序发生，以及当按所述干扰检测模式时，所述传感器模块电路配置成操作所述多个传感器电极使得所述第一和第二干扰脉冲在所述第二时间段中按序发生。
3.如权利要求1所述的处理系统，还包括：
显示驱动器模块，配置成驱动多个显示电极以在所述中间时间段期间更新显示器的显示行。
4.如权利要求3所述的处理系统，其中所述显示驱动器模块配置成在所述中间时间段期间暂停电容性感测和干扰检测。
5.如权利要求3所述的处理系统，其中所述传感器模块电路配置成使用至少一个公共电极在所述第一时间段期间执行电容性感测，以及所述显示驱动器模块配置成使用所述至少一个公共电极在所述中间时间段期间更新所述显示行。
6.如权利要求1所述的处理系统，其中所述传感器模块电路配置成控制所述第一和第二干扰脉冲，使得每一脉冲包括：
多个感测周期，其中所述第一和第二干扰脉冲的频率基于所述多个感测周期的长度来设置。
7.如权利要求1所述的处理系统，其中传感器模块电路配置成在所述第一时间段期间操作所述多个传感器电极，以及在作为同一电容性感测帧的一部分的所述第二时间段期间操作所述多个传感器电极。
8.一种集成电路，包括：
电容性感测构件，用于：
在第一时间段期间按电容性感测模式操作多个传感器电极，以使用多个感测脉冲来执行电容性感测，
在第二时间段期间按干扰检测模式操作所述多个传感器电极，以使用至少第一和第二干扰脉冲来检测干扰信号，其中所述第一干扰脉冲的频率不同于所述第二干扰脉冲的频率，以及
其中所述第一时间段和所述第二时间段是由中间时间段所分隔的非邻接时间段，使得所述多个感测脉冲的相位从所述第一和第二干扰脉冲的至少一个的相位偏移，
其中所述多个感测周期的每个包括复位阶段、积分阶段和第三阶段，
其中所述电容性感测构件配置成调整所述第三阶段的长度，以便设置所述第一和第二干扰脉冲的频率。
9.如权利要求8所述的集成电路，其中，当按所述电容性感测模式时，所述电容性感测构件操作所述多个传感器电极，使得所述多个感测脉冲在所述第一时间段中按序发生，以及当按所述干扰检测时，所述电容性感测构件操作所述多个传感器电极，使得所述第一和第二干扰脉冲在所述第二时间段中按序发生。
10.如权利要求8所述的集成电路，还包括用于驱动多个显示电极以在所述中间时间段期间更新显示器的显示行的显示更新构件。
11.如权利要求10所述的集成电路，其中所述显示更新构件在所述中间时间段期间暂停电容性感测和干扰检测。
12.如权利要求11所述的集成电路，其中所述电容性感测构件使用至少一个公共电极在所述第一时间段期间执行电容性感测，以及所述显示更新构件使用所述至少一个公共电极在所述中间时间段期间更新所述显示行。
13.如权利要求8所述的集成电路，其中所述电容性感测构件控制所述第一和第二干扰脉冲，使得每一脉冲包括：
多个感测周期，其中所述第一和第二干扰脉冲的频率基于所述多个感测周期的长度来设置。
14.一种用于电容性感测的方法，包括：
在第一时间段期间按电容性感测模式操作多个传感器电极，以使用多个感测脉冲来执行电容性感测；以及
在第二时间段期间按干扰检测模式操作所述多个传感器电极，以使用至少第一和第二干扰脉冲来检测干扰信号，其中所述第一干扰脉冲的频率不同于所述第二干扰脉冲的频率，
其中所述第一时间段和所述第二时间段是由中间时间段所分隔的非邻接时间段，使得所述多个感测脉冲的相位从所述第一和第二干扰脉冲的至少一个的相位偏移，
其中所述多个感测周期的每个包括复位阶段、积分阶段和第三阶段，
调整所述第三阶段的长度，以便设置所述第一和第二干扰脉冲的频率。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述多个感测周期在所述第一时间段中按序发生，以及所述第一和第二干扰脉冲在所述第二时间段中按序发生。
16.如权利要求14所述的方法，还包括：
驱动多个显示电极以在所述中间时间段期间更新显示器的显示行。
17.如权利要求16所述的方法，其中电容性感测和干扰检测在所述中间时间段期间被暂停。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述多个传感器电极包括至少一个公共电极，其配置成在所述第一时间段期间执行电容性感测以及在所述中间时间段期间更新所述显示行。
19.如权利要求14所述的方法，其中所述第一和第二干扰脉冲各自包括多个感测周期，其中所述第一和第二干扰脉冲的频率基于所述多个感测周期的个体长度来设置。
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