CN105045445A - 用于噪声测量的驱动传感器电极 - Google Patents

Abstract

在实施例中，本发明提供一种用于电容感测装置的处理系统，该处理系统包括传感器模块和确定模块。传感器模块包括传感器电路，该传感器电路耦合于多个发射器电极和多个接收器电极。传感器模块构造成：在暂停所述多个发射器电极的发射时，在多个噪声获取爆发期期间从所述多个接收器电极接收产生的信号。产生的信号包括噪声的影响。传感器模块进一步构造成在所述多个噪声获取爆发期的相应的至少一对之间引入至少一个延时。确定模块构造成基于产生的信号确定对于第一频率的干扰测量。

Description

用于噪声测量的驱动传感器电极

技术领域

实施例总体涉及输入感测，并且尤其涉及用于噪声测量的驱动传感器电极。

背景技术

包括近程传感器装置(通常也被称为触摸板或触摸传感器装置)的输入装置被广泛地使用在各种电子系统中。近程传感器装置典型地包括通常由表面来区分的感测区域，近程传感器装置在其中确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。输入对象可以位于近程传感器装置的表面处或表面附近(“触摸感测”)，或者可以悬浮在近程传感器装置的表面之上(“近程感测”或“悬浮感测”)。近程传感器装置可以被用来提供用于电子系统的接口。例如，近程传感器装置经常被用作较大型计算系统的输入装置(例如，集成在笔记本电脑或桌上电脑中、或者作为笔记本电脑或桌上电脑的外围设备的触摸板)。近程传感器装置也经常被用在较小型计算系统中(例如，集成在蜂窝电话或平板电脑中的触摸屏)。

近程传感器装置能够测量与传感器装置的感测区域中的输入对象的存在相关的互电容(mutualcapacitance)(或“跨电容”(transcapacitance))的变化。给定感测区域的阵列，跨电容感测能够被用来生成电容图像，根据该电容图像一个或多个输入对象能够在给定时间被分辨。近程传感器装置会受到噪声的有害影响。例如，窄带噪声能够：(1)降低传感器装置的灵敏度，导致一个或多个输入对象的漏检；和/或(2)引起电容图像中的伪峰值，导致一个或多个输入对象的误检测。

发明内容

实施例涉及驱动近程传感器装置中的传感器电极来用于噪声测量。在一个实施例中，用于电容感测装置的处理系统包括传感器模块和确定模块。传感器模块包括传感器电路，该传感器电路耦合于多个发射器电极和多个接收器电极。传感器模块构造成：在暂停所述多个发射器电极的发射时，在多个噪声获取爆发期(noiseacquisitionburst)期间从所述多个接收器电极接收产生的信号(resultingsignal)。产生的信号包括噪声的影响。传感器模块进一步构造成在所述多个噪声获取爆发期的相应的至少一对之间引入至少一个延时。确定模块构造成基于该产生的信号确定对于第一频率的干扰测量。

在另一个实施例中，操作具有多个发射器电极和多个接收器电极的电容感测装置的方法包括：在暂停所述多个发射器电极的发射时，在多个噪声获取爆发期期间从所述多个接收器电极接收产生的信号，产生的信号包括噪声的影响；在所述多个噪声获取爆发期的相应的至少一对之间引入至少一个延时；以及基于该产生的信号确定对于第一频率的干扰测量。

在另一个实施例中，输入装置包括多个发射器电极、多个接收器电极以及耦合于所述多个发射器电极和所述多个接收器电极的处理系统。该处理系统构造成：在暂停所述多个发射器电极的发射时，在多个噪声获取爆发期期间从所述多个接收器电极接收产生的信号。产生的信号包括噪声的影响。该处理系统进一步构造成在所述多个噪声获取爆发期的相应的至少一对之间引入至少一个延时。该处理系统进一步构造成基于该产生的信号确定对于第一频率的干扰测量。

附图说明

为了以此能够详细地理解前述的实施例的特征，可以通过参考实施例来获得前面简述的实施例的更具体的描述，在附图中示出了其中一些实施例。然而，应当注意，附图仅仅示出了典型的实施例，因此不应被理解为限制本发明的范围，因为其它等同有效的实施例是允许的。

图1是包括根据示例性实施例的输入装置的系统的框图。

图2是描绘根据示例性实施例的输入装置的电容传感器装置的框图。

图3是根据示例性实施例的处理系统的框图。

图4是流程图，描绘了根据示例性实施例的操作具有多个发射器电极和多个接收器电极的电容感测装置的方法。

为了便于理解，在可能的情况下使用了相同的附图标记来指代附图中公共的相同元件。能够想到，一个实施例的元素可以有利地结合在其它实施例中。

具体实施方式

下文的详细描述在本质上仅仅是示例性的，并不意在限制实施例或者这种实施例的应用和使用。另外，无意受到在前面的技术领域、背景技术、发明内容中或者在下面的详细描述中的任何明确或暗示的理论的限制。

各种实施例涉及驱动电容传感器装置中的传感器电极来用于噪声测量的。如前所述，电容测量中的噪声会有害地影响电容传感器装置，导致一个或多个输入对象的漏检和/或一个或多个输入对象的误检测。电容传感器装置能够测量噪声以减轻其对电容测量的影响。在一个实施例中，电容传感器装置根据一个或多个干扰度量(interferencemetric，IM)确定干扰测量(例如，噪声的测量)。可以使用接收器电极通过多个噪声获取爆发期测量干扰测量。在每个噪声获取爆发期期间，接收器电极在发射器电极不发射发射器信号时接收产生的信号。电容传感器装置能够至少部分地基于干扰测量使能或失效噪声减轻。

一些噪声度量的一个潜在问题在于，在特定的窄带噪声频率下，噪声会通过感测频率和爆发期长度被混叠(alias)下到DC。如果发生这种混叠，则干扰度量会变为噪声的相位的函数。由于噪声的相位可以为零，根据干扰度量计算的干扰测量也可以为零。如果噪声同时经历其自身的相位或频率漂移，那么即使电容测量中存在显著的噪声，也会发生小的干扰测量。在各种实施例中，电容感测装置消除了这种混叠的影响，从而产生了具有作为频率的函数的几乎一致的方差的干扰测量。在一个实施例中，电容感测装置在发射器电极的发射暂停时在多个噪声获取爆发期期间从接收器电极接收产生的信号。产生的信号包括噪声的影响。电容感测装置在所述多个噪声获取爆发期的相应的至少一对之间引入至少一个延时。通过在一对或多对噪声获取爆发期之间加入一个或多个延时，电容感测装置能够防止噪声被混叠至DC，因而增加了干扰测量的稳健性。将在下面进一步描述这些方面和其它方面。

现在转向附图，图1是根据实施例的示例性输入装置100的框图。在各种实施例中，输入装置100包括感测装置和可选的显示装置。在其它实施例中，输入装置100包括具有例如电容感测装置的集成的感测装置的显示装置。输入装置100可以构造成向电子系统(未示出)提供输入。如在本文中使用的，术语“电子系统”(或“电子装置”)泛指能够以电子形式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电脑，例如桌上电脑、膝上型电脑、笔记本电脑、平板电脑、网页浏览器、电子书阅读器以及个人数字助理(PDA)。另外的示例性电子系统包括复合型输入装置，例如包括输入装置100和单独的操纵杆或键开关的物理键盘。另外的示例性电子系统包括例如数据输入装置(包括遥控器和鼠标)和数据输出装置(包括显示屏和打印机)等的外围设备。其它的示例包括远程终端、信息站(kiosk)和视频游戏机(例如，视频游戏控制台、便携式游戏装置等)。其它的示例包括通信设备(包括蜂窝电话，例如智能电话)和媒体设备(包括记录器、编辑器和播放器，例如电视、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机)。另外，电子系统可以是输入装置的主机或附属装置。

输入装置100可以实施为电子系统的一个物理部分，或者可以与电子系统物理地分开。适当地，输入装置100可以使用总线、网络以及其它有线或无线互连方式(包括串联或并联)中的任何一种或多种与电子系统的部件通信。示例包括I²C、SPI、PS/2、通用串行总线(USB)、蓝牙和IRDA。

在图1所描绘的实施例中，输入装置100示出为近程传感器装置(通常也被称为“触摸板”或“触摸传感器装置”)，其构造成感测由一个或多个输入对象140在感测区域120中提供的输入。示例性的输入对象140包括手指和触针，如图1所示。

感测区域120可以覆盖显示装置的显示屏，并且涵盖输入装置100的上方、周围、内部和/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提供的用户输入)。特定的感测区域的尺寸、形状和位置可以在实施例之间广泛地变化。在一些实施例中，感测区域120从输入装置100的表面沿一个或多个方向延伸到空间中，直至信噪比足以阻碍精确的对象检测。在各种实施例中，该感测区域120在特定方向上延伸的距离可以大约是小于1毫米、数毫米、数厘米或更长，并且可以随着所使用的感测技术的类型和期望的精度而显著地变化。因此，一些实施例感测包括以下项的输入：不与输入装置100的任何表面接触；与输入装置100的输入表面(例如，触摸表面)接触；和一定量的施加力或压力结合的与输入装置100的输入表面的接触；和/或上述的组合。在各种实施例中，输入表面可以由传感器电极位于其中的壳体的表面提供、由应用在传感器电极或任何壳体外的面板等提供。在一些实施例中，当被投射到输入装置100的输入表面上时，感测区域120具有矩形形状。面板(例如，LCD透镜)可以为输入对象提供有用的接触表面。

输入装置100可以使用传感器组件和感测技术的任何组合以检测感触区域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。一些实施例构造成提供跨一维、二维、三维或更多维空间的图像。一些实施例构造成沿特定的轴或平面提供输入的投射。光标、菜单、列表和项目可以显示为图形用户界面的一部分，并且可以被缩放、定位、选择、滚动或移动。

在输入装置100的一些电容实施例中，电压或电流被施加以产生电场。附近的输入对象引起电场的变化，并且产生可以被检测为电压、电流等变化的可检测的电容耦合的变化。

一些电容实施例使用例如传感器电极的电容感测元件的阵列或其它规则或不规则的图案以产生电场。在一些电容实施例中，单独的感测元件可以被欧姆短接在一起以形成更大的传感器电极。一些电容实施例使用可以是均一电阻的电阻片(例如，可以包括例如ITO的电阻材料)。

一些电容实施例使用“自电容”(或“绝对电容”)感测方法，该方法基于传感器电极与输入对象之间的电容耦合的变化。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，从而改变测量的电容耦合。在一个实施例中，绝对电容感测方法通过相对于基准电压(例如，系统接地)调节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耦合来操作。

一些电容实施例使用“互电容”(或“跨电容”)感测方法，该方法基于传感器电极之间的电容耦合的变化。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，从而改变测量的电容耦合。在一个实施例中，跨电容感测方法通过检测一个或多个发射器传感器电极(也称为“发射器电极”或“发射器”)与一个或多个接收器传感器电极(也称为“接收器电极”或“接收器”)之间的电容耦合来操作。发射器传感器电极可以相对于基准电压(例如，系统接地)被调节，以发射发射器信号。接收器传感器电极可以相对于基准电压保持基本上恒定，以辅助产生的信号的接收。产生的信号可以包括对应于一个或多个发射器信号和/或一个或多个环境干扰源(例如，其它电磁信号)的一个或多个影响(effect)。传感器电极可以是专用的发射器或接收器，或者，传感器电极可以构造成既发射又接收。可替代地，接收器电极可以相对于地被调节。

在图1中，处理系统110示出为输入装置100的一部分。处理系统110构造成操作输入装置100的硬件以检测感测区域120的输入。感测区域120包括感测元件150的阵列。处理系统110包括一个或多个集成电路(IC)和/或其它电路部件的一部分或全部。例如，用于互电容传感器装置的处理系统可以包括：发射器电路，其构造成与发射器传感器电极发射信号；和/或接收器电路，其构造成与接收器传感器电极接收信号。在一些实施例中，处理系统110还包括电子可读指令，例如固件代码、软件代码和/或其它代码。在一些实施例中，处理系统110的部件设置在一起，例如靠近输入装置100的一个或多个感测元件设置。在其它实施例中，处理系统110的部件与靠近输入装置100的一个或多个感测元件的一个或多个部件或者位于其它位置的一个或多个部件物理地分开。例如，输入装置100可以是耦合于桌上电脑的外围装置，并且处理系统100可以包括：构造成在桌上电脑的中央处理单元上运行的软件；以及与中央处理单元分开的一个或多个IC(也许具有相关联的固件)。作为另一个示例，输入装置100可以物理地集成在电话中，并且处理系统110可以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专门用于执行输入装置100。在其它实施例中，处理系统110还执行其它功能，例如操作显示屏、驱动触觉致动器，等等。

处理系统110可以被实施为操纵处理系统100的不同功能的一组模块。每个模块可以包括作为处理系统110的一部分的电路、固件、软件或其组合。在各种实施例中，可以使用模块的不同组合。示例性的模块包括：用于操作例如传感器电极和显示屏等硬件的硬件操作模块；用于处理例如传感器信号和位置信息等数据的数据处理模块；以及用于报告信息的报告模块。另外的示例性模块包括：传感器操作模块，其构造成操作一个或多个感测元件以检测输入；识别模块，其构造成识别例如模式改变姿势等姿势；以及用于改变操作模式的模式改变模块。

在一些实施例中，处理系统110通过引起一个或多个动作而对感测区域120中的用户输入(或用户输入的缺少)直接作出响应。示例性的动作包括改变操作模式以及GUI动作，例如光标移动、选择、菜单导航以及其它功能。在一些实施例中，处理系统110向电子系统的某一部分(例如，电子系统的与处理系统110分开的中央处理系统，如果存在这种单独的中央处理系统的话)提供关于输入(或输入的缺少)的信息。在一些实施例中，电子系统的某一部分处理从处理系统110接收的信息以作用于用户输入，例如辅助全部范围的动作，包括模式改变动作和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以产生指示感测区域120中的输入(或输入的缺少)的电信号。处理系统110可以对电信号执行任何适当量的处理，产生提供给电子系统的信息。例如，处理系统110可以数字化从传感器电极获得的模拟电信号。作为另一个示例，处理系统110可以执行滤波或其它的信号调节。作为又一个示例，处理系统110可以减去基线或以其它方式说明基线，使得信息反映电信号与基线之间的差值。作为又一个示例，处理系统110可以确定位置信息，识别作为命令的输入，识别手写，等等。

本文广义地使用的“位置信息”涵盖绝对位置、相对位置、速度、加速度以及其它类型的空间信息。示例性的“零维”位置信息包括近/远或接触/不接触信息。示例性的“一维”位置信息包括沿着轴线的位置。示例性的“二维”位置信息包括平面内的运动。示例性的“三维”位置信息包括空间内的瞬时速度或平均速度。另外的示例包括空间信息的其它表示。也可以确定和/或存储关于一个或多个类型的位置信息的历史数据，包括例如随时间跟踪位置、运动或瞬时速度的历史数据。

在一些实施例中，输入装置100实施为具有由处理系统110或某个其它处理系统操作的另外的输入部件。这些另外的输入部件可以为感测区域120中的输入提供多余的功能或某一其它的功能。图1示出了感测区域120附近的按钮130，按钮130能够用来帮助利用输入装置100的项目的选择。其它类型的另外的输入部件包括滑块、球、轮、开关等。相反地，在一些实施例中，输入装置100可以实施为不具有其它输入部件。

在一些实施例中，输入装置100包括触摸屏接口，并且感测装置的感测区域120可以与显示装置的显示屏的有效区域的至少一部分重叠。例如，输入装置100可以包括覆盖显示屏的大致透明的传感器电极，并且为相关的电子系统提供触摸屏接口。显示屏可以是能够向用户显示视觉界面的任何类型的动态显示器，并且可以包括任何类型的发光二极管(LED)、有机物LED(OLED)、阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子、电致发光(EL)或其它显示技术。输入装置100和显示屏可以共享物理元件。例如，一些实施例可以使用一些相同的电气部件用于显示和感测。作为另一个示例，显示屏可以部分地或者完全地由处理系统110操作。

应当理解的是，尽管在全功能设备的背景下描述了很多实施例，但实施例的机构能够分配成多种形式的程序产品(例如，软件)。例如，本发明的机构可以被实施和分配成信息承载介质上的软件程序，该介质能够由电子处理器读取(例如，能够由处理系统110读取的非瞬态计算机可读和/或可记录/可写入信息承载介质)。另外，不论用来实施分配的介质的特定类型如何，本发明的实施例都能够等同地应用。非瞬态、电子可读介质的示例包括各种盘、记忆棒、存储卡、存储模块等。电子可读介质可以基于闪存技术、光技术、磁技术、全息技术或者任何其它存储技术。

图2是描绘根据示例性实施例的电容传感器装置200的框图。电容传感器装置200包括图1所示的输入装置100的示例性实施例。电容传感器装置200包括设置在基板202上的传感器电极。传感器电极用作电容传感器装置200的感测元件150。在本示例中，传感器电极包括两组多个传感器电极220-1至220-n(统称为“传感器电极220”)和230-1至230-m(统称为“传感器电极230”)，其中m和n是大于零的整数。传感器电极220和230被电介质(未示出)分开。

在一些示例中，传感器电极220和传感器电极230可以设置在基板202的单独的层上。在其它示例中，传感器电极220和传感器电极230可以设置在基板202的单个层上。电极210可以在与传感器电极220和传感器电极230相同的和/或不同的层上。尽管传感器电极示出为设置在单个基板202上，但在一些实施例中，传感器电极可以设置在多于一个基板上。例如，一些传感器电极可以设置在第一基板上，而其它的传感器电极可以设置在附着于第一基板的第二基板上。传感器电极220、230具有相同的或者不同的宽度、尺寸和/或形状。

在本示例中，传感器电极图案示出为布置在x/y网格的交点中的传感器电极220、230。应当理解的是，传感器电极图案不限于这种x/y布置，而是可以包括多个传感器图案。尽管传感器电极图案被描绘为矩形，传感器电极图案可以具有其它形状，例如圆形。

传感器电极220和传感器电极230通过导电的迹线204、206耦合至处理系统100的示例性实施例(称为“处理系统110A”)。如本文使用的，对处理系统110的统称指的是在图1中或者在本文描述的任何其它实施例中描述的处理系统(例如，处理系统110A、110B等)。当工作时，处理系统110A通过导电的迹线204、206耦合至传感器电极220、230，以实现用于感测输入的感测区域120。在一个实施例中，每一组电极可以具有专门的功能。例如，传感器电极220能够发射由处理系统110A生成或者由另一个装置在处理系统110A的控制下生成的发射器信号。处理系统110A能够利用传感器电极220接收产生的信号。在这种实施例中，传感器电极230是“发射器电极”，而传感器电极220是“接收器电极”。在一些实施例中，传感器电极220中的一个或多个可以利用用于绝对电容感测的绝对电容感测信号被驱动。在另一个实施例中，各组传感器电极不具有专门的功能并且传感器电极230能够用作发射器电极或接收器电极，并且传感器电极220能够用作接收器电极或发射器电极。

电容传感器装置200可以位于系统接地电极(未示出)附近(例如，位于接地面或底板的上方)。“系统接地”可以指示系统部件共享的公共电压。例如，移动电话的电容感测系统能够经常以由电话的电源(例如，充电器或电池)提供的系统接地为基准。系统接地可以不相对于大地或任何其它基准固定。例如，桌子上的移动电话通常具有浮动的系统接地。由通过自由空间有力地接地的人握持的移动电话可以相对于人接地，但是人—地可以相对于大地接地变化。在很多系统中，系统接地连接至系统中的最大面积电极或者由该最大面积电极提供。电容传感器装置200可以位于这种系统接地电极附近(例如，位于接地面或底板的上方)。

电容传感器装置200能够用来将用户输入(例如，用户的手指、例如触针的探针和/或某种其它外部输入对象)通信至电子系统(例如，计算装置或其它电子装置)。例如，电容传感器装置200能够实施为电容触屏装置，该电容触屏装置能够布置在下面的图像或信息显示装置(未示出)的上方。通过这种方式，用户将通过穿过传感器电极图案中的大致透明的元件观看而观察到下面的图像或信息显示。当实施为触屏时，基板202可以包括至少一个大致透明的层(未示出)。传感器电极220、230和导电迹线204、206可以由大致透明的导电材料形成。铟锡氧化物(ITO)和/或薄的、几乎不可见的线是能够用来形成传感器电极220、230和/或导电迹线204、206的大致透明的材料的很多可能的示例中的两个。在一个或多个实施例中，电容感测装置和显示装置共享一个或多个元件。例如，一个或多个显示电极可以被驱动用于电容感测和显示更新两者。另外，导电迹线204、206可以由不透明的材料形成，然后隐藏在传感器电极图案的边界区域(未示出)中。

在另一个示例中，电容传感器装置200能够实施为电容触摸板、滑块、按钮或其它电容传感器。例如，基板202可以用一种或多种清楚的或不透明的材料实施，但不限于此。类似地，清楚的或不透明的材料能够用来形成传感器电极和/或传感器电极图案的导电迹线。

处理系统110A可以包括一个或多个模块，例如传感器模块240、控制模块250以及确定模块260。传感器模块240、控制模块250以及确定模块260包括执行处理系统110A的不同功能的模块。在其它示例中，不同配置的模块能够执行本文描述的功能。传感器模块240、控制模块250以及确定模块260可以包括传感器电路270并且还可以包括与传感器电路270协同地工作的固件、软件或固件和软件的组合。

在一个实施例中，传感器模块240能够利用信号来激励或驱动传感器电极。本文使用的“激励”和“驱动”涵盖控制被驱动元件的一些电气方面。例如，可以驱动电流通过线、驱动电荷进入导体、驱动基本恒定或变化的电压波形到电极上，等等。当感测跨电容时，传感器模块240可以利用发射器信号驱动发射器电极(例如，传感器电极230)。发射器信号包括调制信号，并且通常包括形状、频率、幅值和相位。当感测绝对电容时，传感器模块240能够利用绝对电容感测信号驱动传感器电极。绝对电容感测信号包括调制信号，并且包括形状、频率、幅值和相位。在一些实施例中，绝对电容感测信号可以与发射器信号类似。在其它实施例中，绝对电容感测信号可以在形状、幅值和频率的至少一上中不同于发射器信号。

传感器模块240还可以从传感器电极接收产生的信号。产生的信号可以包括发射器信号或绝对电容感测信号的影响、一个或多个输入对象的影响、噪声的影响、或者上述影响的组合。传感器模块240能够在利用接收器电极进行接收时驱动发射器电极，能够利用接收器电极进行接收而不驱动发射器电极，以及能够驱动发射器电极而不利用接收器电极进行接收。例如，对于跨电容感测，传感器模块240能够在接收接收器电极上的产生的信号时驱动发射器信号到发射器电极上。对于绝对电容感测，传感器模块240能够利用绝对电容感测信号驱动传感器电极，并且从传感器电极接收产生的信号。对于噪声感测，传感器模块240能够在不利用发射器信号或绝对电容感测信号驱动任何传感器电极的情况下接收接收器电极上的产生的信号。

控制模块250控制传感器模块240和确定模块260。控制模块250能够执行各种电容感测模式，例如跨电容感测、绝对电容感测和噪声感测。控制模块250能够控制传感器模块240的多个方面，例如感测频率、感测循环、获取爆发期长度、发射器启动、接收器操作，等等。控制模块250能够控制确定模块260以确定各种类型的信息，例如电容基线、电容变化、用于一个或多个输入对象的位置信息、噪声信息等等。尽管处理系统110A被示出为具有单独的控制模块250，但在其它实施例中，被描述为由控制模块250执行的功能中的全部或一些能够由一个或多个其它模块执行。例如，在一些实施例中，控制模块250被省略，并且传感器模块240或确定模块260能够构造成单独地或者组合地执行控制模块250的功能。

传感器模块240生成产生的信号的一些特性的测量，例如电压、电流、电荷等的测量。确定模块260从传感器模块240接收测量。确定模块260从这些测量得到信息。例如，确定模块260能够确定用于传感器电极图案的基线电容，确定传感器电极之间的互电容的变化和/或传感器电极的自电容的变化，并将电容的变化与基线进行比较以检测对象的存在、位置、运动等。电容的变化能够与感测区域120的具体位置相关联，以产生“电容图像”或“电容帧(frame)”。电容的变化能够与感测区域120的特定轴线相关联，以产生沿着该轴线的“电容轮廓”。当利用基线被补偿时，一个或多个电容图像和/或一个或多个电容轮廓使得能够感测相对于由传感器电极图案形成的感测区域的接触、悬浮或其它用户输入。确定模块260可以确定一个或多个输入对象的位置信息、尺寸、类型等。

确定模块260和控制模块250可以协同检测和减轻噪声。确定模块260能够从传感器模块240生成的测量检测噪声。确定模块260能够测量噪声以减轻其对电容测量的影响。在一个实施例中，确定模块260能够对测量进行处理以基于一个或多个干扰度量(IM)生成干扰测量。能够使用接收器电极通过多个噪声获取爆发期测量噪声，如下面所讨论的。控制模块250能够至少部分地基于干扰测量使能或失效噪声减轻。例如，如果干扰测量指示特定阈值以上的噪声的存在，那么控制模块250能够执行高噪声模式。如果干扰测量指示特定阈值以下的噪声的存在，那么控制模块250能够失效高噪声模式。如下文中进一步讨论的，控制模块250能够在所述多个噪声获取爆发期的相应的至少一对之间引入至少一个延时。通过在一对或多对噪声获取爆发期之间添加延时，控制模块250能够减小或消除噪声混叠并且增加干扰测量的稳健性。

图3是根据示例性实施例的处理系统110b的框图。处理系统110b是图2所示的处理系统110a的实施例。处理系统110b包括传感器模块240、控制模块250以及确定模块260。传感器模块240包括传感器信道302-1至302-k，其中k是大于零的整数(统称为“传感器信道302)。在一个实施例中，传感器模块240还可以包括发射器318。在另一个实施例中，发射器318可以位于处理系统110b的外部。例如，发射器318可以是显示控制器的一部分。在一个实施例中，每个传感器信道302包括接收器304、解调器306、一个或多个滤波器308、采样器310以及模数转换器(ADC)312。接收器304例如包括传感器开关322、积分放大器320、反馈电容Cfb以及重置开关324。在其它示例中，传感器开关322能够省略并且能够使用某种其它的高阻抗连接来代替传感器开关322。在其它示例中，可以使用电阻器来代替重置开关324。因此，在传感器信道302中可以使用其它构型的接收器304，并且本文描述的实施例不限于任何特定的接收器结构。在其它实施例中，传感器信道302可以具有与图3所示不同的结构。例如，另一个实施例包括直接耦合于ADC的接收器，其中在数字域中而不是在模拟域中执行解调和滤波。因此，本文描述的实施例不限于任何特定结构的传感器信道302。确定模块260可以包括噪声检测器314。控制模块250可以包括至少一个状态机(一个或多个状态机316)。

传感器信道302耦合于传感器电极(如图2所示)。每个传感器信道302中的接收器304从传感器电极接收产生的信号。传感器开关322控制产生的信号是否耦合于积分放大器320的反相输入。基准电压耦合于积分放大器320的非反相输入。反馈电容Cfb和重置开关324耦合在积分放大器320的输出与反相输入之间。当传感器开关322闭合时，积分放大器320对产生的信号进行积分。反馈电容Cfb累积电荷。重置开关324能够闭合以从反馈电容Cfb排空累积的电荷。接收器304能够累积电荷，然后重置一次或多次以执行感测循环。解调器306针对每次累积的电荷对积分放大器320的输出电压进行采样以获得针对每次感测循环的一个或多个测量。

解调器306使具有感测频率的信号与来自接收器304的测量混合以将测量转换成基带(例如，从测量中移除载波信号)。测量然后被一个或多个滤波器308进行滤波。一个或多个滤波器308可以例如包括低通滤波器以从测量中移除高频噪声。采样器310接收来自一个或多个滤波器308的测量。采样器310在被称为获取爆发期的多个感测循环期间对测量进行组合。ADC312对于每个获取爆发期生成组合的测量的数字样本，该数字样本被输出至确定模块260。确定模块260针对每个获取爆发期对测量进行处理以得到信息。

控制模块250利用一个或多个状态机316控制每个传感器信道302。一个或多个状态机316可以包括多种状态机，例如：感测状态机，其控制发射器318、接收器304和解调器306的采样；滤波器状态机，其控制解调器306、滤波器308和采样器310；以及ADC状态机，其控制ADC312。可以使用其它构型的状态机。对于电容感测，控制模块250控制发射器318以利用具有选择的感测频率的发射器信号驱动发射器电极。控制模块250控制传感器信道302中的接收器304以从接收器电极接收产生的信号。控制模块250控制确定模块260从每个传感器信道302在一个或多个获取爆发期期间生成的测量中确定一个或多个电容帧。

在一个实施例中，一个或多个状态机316包括噪声状态机319。噪声状态机319控制处理系统110b何时运行以检测噪声。在一个实施例中，噪声状态机319触发电容帧之间的噪声检测。例如，噪声状态机319可以在每个电容帧或每第j个电容帧的结束时触发噪声检测，其中j是大于零的整数。在噪声检测期间，控制模块250控制发射器318暂停发射器电极上的发射。由于发射器318不驱动发射器电极，所以产生的信号包括噪声的影响而不包括发射器信号的影响。在噪声检测期间，采样器310对被称为噪声获取爆发期的多个感测循环期间的测量进行组合。

噪声状态机319控制采样器310对多个噪声获取爆发期期间的测量进行组合。噪声状态机319在所述多个噪声获取爆发期的相应的至少一对之间引入至少一个延时。例如，噪声状态机319能够在一序列的至少三个噪声获取爆发期期间触发测量。在一些示例中，可以在每一对噪声获取爆发期之间插入延时。延时是除零以外的某个实数时间单元。在其它示例中，可以在一些对噪声获取爆发期之间插入延时，而在其它对噪声获取爆发期之间没有延时(或者为零延时)。在一个实施例中，在一序列的一对噪声获取爆发期之间没有延时，而在其它对的噪声获取爆发期之间插入延时。例如，在第一噪声获取爆发期与第二噪声获取爆发期之间可以没有延时，而在其它对的噪声获取爆发期之间可以插入延时。

控制模块250可以包括噪声获取模型321。噪声状态机319能够从噪声获取模型321确定对于噪声获取爆发期之间的非零延时的值。噪声获取模型321可以通过仿真和/或试验被预确定。在一个实施例中，噪声获取模型321可以包括对于一序列的多个数量的噪声获取爆发期的每一数量的延时值(例如，对于2个爆发期的延时，对于3个爆发期的延时，对于4个爆发期的另一个延时，等等)。对于给定数量的噪声获取爆发期，可以通过首先对给定的干扰度量随时间的方差(variance)进行计算以获得第一函数而确定延时。第一函数是频率的函数。然后在频率上计算第一函数的方差以获得第二函数。第二函数然后随延时被最小化以确定最优的延时。对于不同数量的噪声获取爆发期的最优延时能够被确定并组合以形成噪声获取模型321。噪声获取模块312的延时被最优化以给出作为频率的函数的统一的干扰度量灵敏度。在一些情况下，给定的延时可以小于感测频率的周期。在其它情况下，给定的延时可以大于感测频率的周期。

在噪声检测期间，噪声状态机319控制确定模块260执行对测量的噪声检测。噪声检测器314能够检测窄带噪声，该窄带噪声的波形可以是正弦的、周期性非正弦的、或者准周期性非正弦的。这种窄带噪声的示例是具有电容传感器的装置中的电池充电器引入的噪声。噪声检测器314对在一序列的噪声获取测量期间从每个传感器信道302获得的测量进行处理以对于当前的感测频率计算干扰测量。一种类型的干扰度量能够例如被测量为所有的传感器信道302中，所有的噪声获取爆发期期间的测量(减去基线)的平方的总和的最大值。噪声检测器314可以将干扰测量返回至噪声状态机319。

噪声状态机319能够将干扰测量与一个或多个阈值进行比较并且执行一个或多个噪声减轻方案。例如，噪声状态机319能够响应于干扰测量满足特定的阈值而改变或提供感测频率从第一频率到第二频率的变化的指示。发射器信号的感测频率可以是一个电容帧中的第一频率，然后是基于通过帧之间的噪声检测获得的干扰测量的下一个电容帧中的第二频率。在另一个示例中，噪声状态机319能够将传感器信道302构造成响应于干扰测量满足特定的阈值而在高噪声模式下工作。在高噪声模式下，感测循环能够被延长(即，对产生的信号进行更长时间的积分)，获取爆发期的长度可以被增加(即，从更多的感测循环组合每个测量)和/或确定模块260可以调用对测量的一个或多个噪声减轻算法。其它类型的已知噪声减轻技术可以基于干扰测量被使用。在另一个示例中，噪声状态机319能够响应于干扰测量满足特定的阈值而触发频率扫描以识别新的感测频率。在频率扫描期间，控制模块250控制处理系统110b以对多个不同的感测频率测量噪声以识别最优的感测频率。

通过在噪声检测期间在序列中的成对的多对噪声获取爆发期之间引入延时而改进了干扰测量的计算。通过在一对或多对噪声获取爆发期之间引入一个或多个延时，处理系统110b能够防止噪声被混叠至DC，并且因而提高了干扰测量的稳健性。

在一些示例中，控制模块250使用三个噪声获取爆发期执行噪声检测。较少数量的噪声获取爆发期减小了噪声检测的持续时间，这允许增加电容帧速率(即，电容帧之间的时间较短)，或者允许电容感测期间的获取爆发期长度和/或积分持续时间更长。本文描述的噪声检测过程还能够用来优化频率扫描过程，提高频率扫描过程的可靠性并且允许更快地完成频率扫描过程。

如上所述，在一些实施例中，控制模块250被省略并且其功能被分配在其它模块中，例如传感器模块240和确定模块260。因此，包括噪声状态机319在内的状态机316和噪声获取模型321可以包括在传感器模块240中、确定模块260中或者传感器模块240与确定模块260的组合中。

图4是流程图，描绘了操作根据示例性实施例的具有多个发射器电极和多个接收器电极的电容感测装置的方法400。方法400可以由上述处理系统110b执行。方法400从步骤402开始，其中处理系统110b在暂停发射器电极的发射时，在一序列的噪声获取爆发期期间从接收器电极接收产生的信号，其中处理系统110b在一对或多对噪声获取爆发期之间插入一个或多个延时。例如，如上所述，可以在电容帧的感测之间执行噪声检测过程。在步骤406中，处理系统110b基于产生的信号确定对于第一频率的干扰测量。第一频率可以是在前一个电容帧期间使用的感测频率。

在步骤408中，处理系统110b可以基于干扰测量执行噪声减轻。例如，在步骤410中，处理系统110b可以将感测频率从第一频率改变至不同于第一频率的第二频率。在步骤412中，处理系统110b可以进入高噪声模式。在步骤414中，处理系统110b可以触发频率扫描以识别新的感测频率。在一个实施例中，处理系统110b可以执行噪声减轻技术的组合，例如改变感测频率并且调用高噪声模式。

因此，提出了本文阐述的实施例和示例以最好地论述本发明及其特定的应用，并且从而使得本领域技术人员能够完成和使用本发明。然而，本领域技术人员将认识到的是，前面的描述和示例仅仅是为了说明和示例的目的而提出的。所阐述的描述无意是详尽无遗的或将本发明限制于所公开的具体形式。

Claims (20)

1.一种用于电容感测装置的处理系统，包括：

传感器模块，所述传感器模块包括传感器电路，所述传感器电路耦合于多个发射器电极和多个接收器电极，所述传感器模块构造成：

在暂停所述多个发射器电极的发射时，在多个噪声获取爆发期期间从所述多个接收器电极接收产生的信号，所述产生的信号包括噪声的影响；以及

在所述多个噪声获取爆发期的相应的至少一对之间引入至少一个延时；以及

确定模块，所述确定模块构造成基于所述产生的信号确定对于第一频率的干扰测量。

2.根据权利要求1所述的处理系统，其中，所述多个噪声获取爆发期包括一序列的至少三个噪声获取爆发期，并且其中，所述传感器模块构造成通过在所述至少三个噪声获取爆发期的每一个之间而非在所述序列中的一对噪声获取爆发期之间引入延时而在所述多个噪声获取爆发期相应的至少一对之间引入至少一个延时。

3.根据权利要求2所述的处理系统，其中，所述序列中的所述一对噪声获取爆发期包括所述序列中的第一噪声获取爆发期和第二噪声获取爆发期。

4.根据权利要求1所述的处理系统，其中，所述多个噪声获取爆发期包括一序列的至少三个噪声获取爆发期，并且其中，所述传感器模块构造成通过在所述至少三个噪声获取爆发期的每一个之间引入延时而在所述多个噪声获取爆发期的相应的至少一对之间引入至少一个延时。

5.根据权利要求1所述的处理系统，其中，所述传感器模块进一步构造成基于干扰测量从利用所述多个发射器电极发射具有第一频率的第一发射器信号转变至发射具有第二频率的第二发射器信号，所述第二频率不同于所述第一频率。

6.根据权利要求5所述的处理系统，其中，所述确定模块确定第一输入感测帧与第二输入感测帧之间的干扰测量，并且其中，所述传感器模块从在第一输入感测帧期间发射具有第一频率的第一发射器信号转变至在第二输入感测帧期间发射具有第二频率的第二发射器信号。

7.根据权利要求1所述的处理系统，其中，所述传感器模块构造成基于干扰测量进入高噪声模式。

8.一种操作具有多个发射器电极和多个接收器电极的电容感测装置的方法，所述方法包括：

在暂停所述多个发射器电极的发射时，在多个噪声获取爆发期期间从所述多个接收器电极接收产生的信号，所述产生的信号包括噪声的影响；

在所述多个噪声获取爆发期的相应的至少一对之间引入至少一个延时；以及

基于所述产生的信号确定对于第一频率的干扰测量。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述多个噪声获取爆发期包括一序列的至少三个噪声获取爆发期，并且其中，在所述多个噪声获取爆发期的相应的至少一对之间引入至少一个延时的步骤还包括在所述至少三个噪声获取爆发期的每一个之间引入延时。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述多个噪声获取爆发期包括一序列的至少三个噪声获取爆发期，并且其中，在所述多个噪声获取爆发期的相应的至少一对之间引入至少一个延时的步骤还包括在所述至少三个噪声获取爆发期的每一个之间而非在所述序列中的一对噪声获取爆发期之间引入延时。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个延时中的每一个小于具有所述第一频率的发射器信号的感测周期。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个延时中的每一个大于具有所述第一频率的发射器信号的感测周期。

13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个延时通过使第一函数最小化而确定，所述第一函数是第二函数随时间的方差，所述第二函数是所述干扰测量随时间的方差。

14.根据权利要求8所述的方法，还包括：

基于干扰测量从利用所述多个发射器电极发射具有第一频率的第一发射器信号转变至发射具有第二频率的第二发射器信号，所述第二频率不同于所述第一频率。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述干扰测量在所述电容感测装置的第一输入感测帧与第二输入感测帧之间确定，并且其中，所述第一发射器信号在所述第一输入感测帧中被发射，以及所述第二发射器信号在所述第二输入感测帧中被发射。

16.根据权利要求8所述的方法，还包括：

基于所述干扰测量进入所述电容感测装置中的高噪声模式。

17.一种输入装置，包括：

多个发射器电极；

多个接收器电极；以及

耦合于所述多个发射器电极和所述多个接收器电极的处理系统，所述处理系统构造成：

在暂停所述多个发射器电极的发射时，在多个噪声获取爆发期期间从所述多个接收器电极接收产生的信号，所述产生的信号包括噪声的影响；

在所述多个噪声获取爆发期的相应的至少一对之间引入至少一个延时；以及

基于所述产生的信号确定对于第一频率的干扰测量。

18.根据权利要求17所述的输入装置，其中，所述处理系统进一步构造成基于干扰测量从利用所述多个发射器电极发射具有第一频率的第一发射器信号转变至发射具有第二频率的第二发射器信号，所述第二频率不同于所述第一频率。

19.根据权利要求18所述的输入装置，其中，所述处理系统确定第一输入感测帧与第二输入感测帧之间的干扰测量，并且从在第一输入感测帧期间发射具有第一频率的第一发射器信号转变至在第二输入感测帧期间发射具有第二频率的第二发射器信号。

20.根据权利要求17所述的输入装置，其中，所述处理系统构造成基于干扰测量进入高噪声模式。