CN105339857A - 电荷分配 - Google Patents

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Abstract

电荷分配器包括配置成输出电荷的电荷发生器、电流传送器和多个输出级。电流传送器配置成从电荷发生器接收电荷作为输入，并且将这个电荷耦合到多个输出级。多个输出级的第一输出级包括多个电流镜。多个电流镜配置成将从电流传送器接收的电荷镜像和缩放为缩放镜像电荷。第一输出级配置成提供缩放镜像电荷作为输出。

Description

电荷分配
对相关美国专利申请的交叉引用
本申请要求Marshall等人于2013年5月8日提交的标题为“CHARGE DISTRIBUTION”的共同待决美国专利申请No.13/890,054(其具有律师案号SYNA-20120104-02，并转让给本申请的受让人)的优先权及权益。
背景技术
许多电路，诸如采样数据电路，要求或利用采样数据的处理中的准确电荷。电荷源用来提供这些准确电荷。按常规，至少一个电容器直接用于各电荷源。也就是说，如果需要一个电荷源，则至少一个电容器被充电并且然后根据需要被放电以直接提供电荷。同样，如果需要n个电荷源(其中n为1或者大于1)，则至少n个电容器用来提供n个电荷源。在一些实现中，单个电荷源可由多于单个电容器来组成。例如，电容器的库可按照如下方式来使用：允许该库产生可选择量的电荷以，通过该库的放电，被直接提供给要求电荷的电路。当电荷源的数量较大时，诸如在包括多个采样数据电路的集成电路或电子系统中，在考虑到在电容器的数量与电荷源之间至少存在一对一关系并且那个比率通常大于每电荷源一个电容器时，提供电荷源所需的电容器的数量能够相当大。在许多情况下，电荷源和利用电荷源的数据采样电路可包含在用来接收用户输入的输入装置中。
包括接近传感器装置(通常又称作触摸板或触摸传感器装置)的输入装置广泛用于多种电子系统中。接近传感器装置典型地包括通常由表面来区分的感测区，在其中接近传感器装置确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器装置可用来为电子系统提供接口。例如，接近传感器装置常常用作较大计算系统的输入装置(诸如集成在或外设于笔记本或桌上型电脑的不透明触摸垫)。接近传感器装置还常常用于较小计算系统(诸如集成在蜂窝电话或平板电脑中的触摸屏)中。这类触摸屏输入装置典型地叠加在电子系统的显示器上或者以其他方式与其共存。
发明内容
电荷分配器包括配置成输出电荷的电荷发生器、电流传送器和多个输出级。电流传送器配置成从电荷发生器接收电荷作为输入，并且将这个电荷耦合到多个输出级。多个输出级的第一输出级包括多个电流镜。多个电流镜配置成将从电流传送器接收的电荷镜像和缩放为缩放镜像电荷。第一输出级配置成提供缩放镜像电荷作为输出。
在一些实施例中，电荷分配器用来在模数转换器中提供镜像或者缩放和镜像电荷。
在一些实施例中，电荷分配器用来在输入装置中提供镜像或者缩放和镜像电荷。
附图说明
附图概述中所提及的附图不应当被理解为按比例绘制，除非具体说明。结合在实施例的说明中并且形成其组成部分的附图示出各个实施例，并且与实施例的说明一起服务于说明以下所述的原理，其中相似标号表示相似元件。
图1A示出按照一实施例的电荷分配器。
图1B示出按照一实施例的电荷分配器。
图1C示出按照一实施例的电荷分配器。
图2A示出按照各个实施例的模数转换器。
图2B示出按照一实施例的模数转换器。
图3是按照实施例的示例输入装置的框图。
图4示出按照一些实施例的、示例传感器电极图案的一部分，其可在传感器中用于生成输入装置的感测区（诸如触摸屏）的全部或部分。
图5示出按照一些实施例的、用于电容性电荷测量电路的处理系统的框图。
图6示出按照一实施例的输入装置。
图7示出按照一实施例的输入装置。
具体实施方式
以下的实施例描述仅作为举例而不是限制来提供。此外，不存在由在先背景技术、发明内容、或附图概述、或下面实施例的说明中提出的、任何表达的或暗示的理论所约束的意图。
概述
本文中，描述提供电荷分配器的各个实施例。这类电荷分配器可用来在多种应用中提供电荷，这些应用包括但不限于：模数转换、数据采样、输入装置、处理系统和集成电路。
本文所述的实施例公开一种使用单个电荷发生器来生成被镜像到n个输出级的电荷的方式，其中电荷能够单独镜像或者镜像和缩放，以供输出到需要电荷的电路。按这个方式，单个电容器或电容器的单个库可同时用来提供任何数量的电荷输出，其仅由输出级(在其中把来自电荷发生器的电荷镜像或者镜像和缩放为电荷输出)的数量所限制。这能够极大减少产生多个电荷源和电荷输出所需的电容器的数量。例如，在其中单个电荷发生器包括四个电容器的库，并且存在电荷发生器到电荷源的一对一映射的常规实现中，需要10个电荷发生器和40个电容器来提供10个独立并且同时可用的电荷输出。但是，使用本文所述的技术和电路，单个电荷发生器能够用来提供独立并且同时可用的n个电荷输出。因此，在这个示例中，并且使用本文所述的技术和电路，在n的值为1的情况下，需要单个电荷发生器及其四个电容器来生成单个电荷输出。类似地，在n的值为10的情况下，需要单个电荷发生器及其四个电容器来生成10个电荷输出(也就是说，即使电荷输出的数量已经增加，电荷发生器以及其中用于电荷生成的电容器的数量也没有发生变化或增加)。
论述开始于用于示例电荷分配器的电路的描述，并且随后描述其一些示例变形。描述包括电荷分配器或者利用电荷分配器所提供的(一个或多个)电荷的示例模数转换器。描述在其中可实现本文所述的各个实施例的示例输入装置。然后描述示例传感器电极图案。此后接着示例处理系统及其一些组件的说明。然后描述包括电荷分配器或者利用电荷分配器所提供的(一个或多个)电荷的输入装置、处理系统和/或数据采样电路(例如电荷积分器)的一些示例。
示例电荷分配器
图1A示出按照各个实施例的电荷分配器100A。如图1A所示，电荷分配器100A包括一个电荷发生器110、一个公共电流传送器120A和多个输出级130(例如130-0…130-N)。
电荷发生器110是在其中生成和输出参考电荷119的输入块。如所示，电荷发生器110包括四个切换电容器C0、C1、C2和C3的库117以及四个反相器112-115的库118，其中一个反相器耦合到各电容器。切换电容器117通过将所选电容器连接到已知电压Vref，并且通过峰值限流电阻器Rs将所选电容器放电到虚拟地Vin，来生成准确电荷。
例如，反相器112与C0的第一侧耦合，反相器113与C1的第一侧耦合，反相器114与C2的第一侧耦合，以及反相器115与C3的第一侧耦合。C0-C3的每个的第二侧耦合到电阻器Rs(例示为1千欧姆电阻器，但是可具有其他值，并且在一些实施例中可以是可变的)的第一侧。如果电容器在输出级130的每个中使用，则这单个电阻器Rs取代通常会用于各输出级中的电阻器的许多副本。各反相器112-115与用于其轨电压的电压Vref和VSS耦合，并且从选择线111接收交替输入信号、诸如方波。当反相器的组合由选择线111上的信号来选择时，电容器C0-C3的一个或多个由对应反相器112-115选择性地充电，以及电荷119经由电阻器Rs的第二侧来输出并且耦合到公共电流传送器120A。
在图1A的实施例中，电容器C0具有0.25pF的值，电容器C1具有0.5pF的值，电容器C2具有1pF的值，以及电容器C3具有2pF的值。电容器C0-C3的值经过二进制加权。也就是说，C1具有作为C0的值的两倍的值；C2具有作为C1的值的两倍的值；以及C3具有作为C2的值的两倍的值。例如，在图1A的二进制加权实施例(其中至反相器112的外部提供的选择信号控制最低有效位，而反相器115控制最高有效位)中，在选择线111上提供的1111的控制信号会产生3.75 pF的电荷119，其被缩放0.25 pF的电荷119（通过选择线111上的0001的控制信号所产生）的大小的15倍。在一个实施例中，处理系统、控制逻辑等通过提供选择线111上的控制信号以指导电容器C0-C3的设定，来控制这种变化。在其他实施例中，电容器C0-C3的值和权重可有所不同，并且甚至所使用的电容器117的数量也可有所不同。在其他实施例中，可向电荷发生器110中的电容器117赋予不同的值，同时仍然保持这种二进制加权。在其他实施例中，可以不采用二进制加权。例如，在一个实施例中，电容器C0-C3可具有彼此相同的值。
虽然电荷发生器110例示为采用四个电容器来生成电荷119，但是电容器的数量作为示例而不是限制来示出，并且应当理解，更少或更多数量的电容器可用来生成耦合到公共电流传送器120A的电荷119。例如，在一些实施例中，电荷发生器110可以仅具有或者利用单个电容器来生成耦合到公共电流传送器120A的电荷119；而在其他实施例中，电荷发生器110可包括多于四个电容器(例如5、8、10个或者更多电容器)，以生成耦合到公共电流传送器120A的电荷119。
公共电流传送器120A进行操作以从电荷发生器110接收在Vin注入的电荷119作为输入，并且将电荷119耦合到多个输出级130。例如，晶体管M5和M6作为双向电流镜主控进行操作，其将这个电荷镜像到输出级130中的电流镜从晶体管。图1A所示的公共电流传送器120A的实现作为示例而不是限制来提供。存在实现电流传送器的许多方式，其是本领域已知的，并且除了所示实现之外的许多其他实现可用来将电荷119传送到输出级130。
公共电流传送器120A包括晶体管M1、M2、M3、M4、M5和M6、电流源11(例示为1μA，但是在其他实施例中可具有其他值)以及放大器A1、A2和A3。在一些实施例中，公共电流传送器120A中的晶体管全部是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)(例如，n沟道MOSFET(NMOS)和/或p沟道MOSFET(PMOS)晶体管的某个组合)。例如，如所示，M1、M3和M6是NMOS晶体管，而M2、M4和M5是PMOS晶体管。应当理解，在其他实施例中，可利用其他类型的晶体管，例如晶体管M1-M6可通过极少修改采用双极结晶体管(BJT)来取代。
如图1A所示，M1和M2是输入跟随器，其接收在其相应源极上注入的电荷119。M3和M4是二极管连接的(漏极连接到栅极)，并且用来将M1和M2的栅极分别偏置到至M1和M2的适当栅极电压。M3和M4的源极连接到放大器A1的负输入端。M3的漏极耦合到其自身的栅极，并且还与电流源I1(其提供偏置电流)耦合。M4的漏极与其自身的栅极耦合，并且还与A1的输出端耦合，以及A1的正输入端与VCM(共模电压)连接。M5和M6是电流镜主控，其各提供采取来自其相应栅极的电流的形式的电荷，电荷在输出级130-0至130-N中被镜像。M5的漏极与M1的漏极耦合，并且也经二极管连接到M5的栅极，而M5的源极与VDD耦合。M5的栅极还耦合到放大器A2的正输入端。M6的漏极与M2的漏极耦合，并且也经二极管连接到M6的栅极，而M6的源极与VSS耦合。M6的栅极还耦合到放大器A3的正输入端。
放大器A2是共射共基晶体管M14、M18、M22和M26(全部在输出级130-0中，并且在其他输出级130中复制)的共射共基电压发生器，并且使：其负输入端与M14的源极和M44的漏极(均在输出级130-0中，并且在其他输出级130中复制)耦合；其正输入端与M5的栅极耦合；以及其输出端与M14、M18、M22和M26的栅极耦合。放大器A3是共射共基晶体管M15、M19、M23和M27(全部在输出级130-0中，并且在其他输出级130中复制)的共射共基电压发生器，并且使：其负输入端与M15的源极和M16的漏极(均在输出级130-0中，并且在其他输出级130中复制)耦合；其正输入端与M6的栅极耦合；以及其输出端与M15、M19、M23和M27的栅极耦合。
输出级130-0是多个输出级130(130-0至130-N)的第一输出级。在一个实施例中，输出级130-0包括多个电流镜从晶体管、多个共射共基晶体管和多个开关，但是没有包括用于电荷生成的任何电容器。在一些实施例中，没有输出级130包括任何电容器。没有电容器的多个输出级的构造允许电荷发生器110中的电容器的单个集合足以产生电荷，其然后在具有晶体管的输出级中被镜像或者被镜像和缩放。因此，这些输出状态没有使用附加集成电路不动产来实现用于产生电荷的附加电容器。与实现在常规实施例中使用的电容器的尺寸所需的集成电路中的空间量相比，晶体管能够在集成电路中的极小的空间量中实现。这允许按照本文所述的方式来产生许多输出电荷，同时与常规电荷源产生技术中会使用的相比，使用集成电路中要小许多的空间。应当理解，在其他实施例中，可利用其他类型的晶体管。例如，输出状态130-0中的所示MOSFET可以仅通过较小修改采用BJT来取代。
与其他输出级130(例如130-N和任何其他输出级)相似，输出级130-0包括多个电流镜从动(经栅连接到电流镜主控M5的M44、M45、M20、M24和/或经栅耦合到电流镜主控M6的M16、M17、M21和M25)。M44、M45、M20和M24的源极连接到VDD，而M16、M17、M21和M25的源极与VSS连接。电流镜从晶体管进行操作，以将从其相应电流镜主晶体管接收的电荷镜像和缩放为缩放镜像电荷Out0，其作为来自输出级130-0的输出来提供。缩放量由个体电流镜从晶体管的大小以及电流镜从晶体管的哪一些通过开关S0-S3耦合到Out0来控制。在一个实施例中，电流镜从晶体管相互之间经过二进制加权。例如，在一个实施例中，M24和M25与M5和M6是相同大小，M20和M21是M24和M25的大小的两倍，M45和M17是M20和M21的大小的两倍，以及M44和M16是M45和M17的大小的两倍。在其中M44是M24的大小的八倍的二进制加权设置中，16个不同的二进制加权(0、1X…15X)可采用电流镜从动M44、M45、M20和M25来取得。应理解，其他加权方案是可能的，例如在一个实施例中，电流镜从晶体管全部为大小完全相同。在一个实施例中，所有电流镜从晶体管可与M5和M6是相同大小。
与其他输出级130(例如130-N和任何其他输出级)相似，输出级130-0也包括多个共射共基晶体管，其改进输出的质量。共射共基晶体管M14、M18、M22和M26分别对应于电流镜从晶体管M44、M45、M20和M26的相应漏极，并且使它们的相应源极连接到电流镜从晶体管M44、M45、M20和M26的相应漏极；而共射共基晶体管M15、M19、M23和M27分别对应于电流镜从晶体管M16、M17、M21和M25的相应漏极，并且使它们的相应源极连接到电流镜从晶体管M16、M17、M21和M25的相应漏极。在一个实施例中，共射共基晶体管相互之间按照与其对应电流镜从晶体管的二进制加权相同的方式经过二进制加权。例如，在一个实施例中，M26和M27是相同大小，M22和M23是M26和M27的大小的两倍，M18和M19是M22和M23的大小的两倍，以及M14和M15是M18和M19的大小的两倍。在这样一种实施例中，M5、M6、M24、M26、M27和M25全部是彼此相同的大小。应理解，其他加权方案是可能的，例如在一个实施例中，共射共基晶体管全部为大小完全相同。在另一个实施例中，当电流镜从晶体管按照除了二进制加权之外的某种方式来加权时，各共射共基晶体管可按照与其对应电流镜从晶体管相同的方式(例如相同大小)来加权。
输出级130-0中所示的实现是双向的，并且因而输出双向缩放镜像电荷。单向实现会省略输出级130-0中的所示晶体管的上半部或下半部。也就是说，可省略PMOS晶体管M14、M18、M22、M26、M44、M45、M20和M24，或者可省略NMOS晶体管M15、M19、M23、M27、M16、M17、M21和M25，以在Out0创建单向电荷输出。在实现单向输出级130中，也可对公共电流传送器120A进行对应变更，以消除提供单向输出级130不需要的信号的多余部分。
应当理解，在各个实施例中，可采用更多或更少数量的电流镜从晶体管。例如，在双向实施例中，M24和M25及其对应共射共基晶体管M26和M27可以是所采用的仅有晶体管，而在另一个实施例中，可采用附加电流镜从晶体管和对应的共射共基晶体管。
开关S0、S1、S2和S3用来选择哪些电流镜从晶体管耦合(通过其相应共射共基晶体管)到Out0，以及哪些耦合到其输出本来设置在那里的VCM。如所示，开关S0-S3是单极双掷开关，其具有与共射共基晶体管的漏极连接的公共端子、以及将那些共射共基晶体管漏极耦合到VCM的一极和将那些共射共基晶体管漏极耦合到Out0的另一极。如所示，S0的公共端子与M26和M27的漏极耦合；S1的公共端子与M22和M23的漏极耦合；S2的公共端子与M18和M19的漏极耦合，以及S3的公共端子与M14和M15的漏极耦合。在采用更少(与所示相比)的加权晶体管一个实施例中，将采用比所示更少的开关。同样，在采用更多(与所示相比)数量的加权晶体管的一个实施例中，采用比所示更多的数量的开关。
在所示实施例中，选择线131上的信号能够用来改变开关S0-S3的每个的定位。如所示，所有开关S0-S3处于“断开位置”，在那里它们将所接收电荷耦合到VCM，并且因而Out0没有值，以及输出级130-0相对耦合到Out0的任何电路实际上“断开”。通过使用选择线131，开关S0-S3的一个或多个能够重新定位，使得其对应晶体管的漏极与Out0连接。在其中S0控制最低有效位而S3控制最高有效位的二进制加权实施例中，在选择线131上提供的1111的控制信号会在Out0产生缩放镜像电荷，其被缩放通过选择线131上的0001的控制信号所产生的电荷的大小的15倍。应当注意，当电荷发生器110中的所有反相器断开或静寂时，与开关S0-S3的设定无关，在Out0没有电荷产生。能够看到，通过改变作为对开关S0-S3的输入来接收的控制信号，在Out0所产生的缩放镜像电荷量可采用四位的可变性来改变。在一个实施例中，处理系统、控制逻辑等通过提供选择线131上的控制信号以指导开关S0-S3的设定来控制这种变化。应当理解，通过与缩放性的每个位关联的组件的简单增加或减少，可缩放性的位可以从图1A所示的那样来增加或减少，使得n位的可缩放性可以实现(其中n是一或更大的值，并且表示设立于输出级130中的可缩放性的位数)。因此，虽然示出4位的可缩放性，但是在各个实施例中，缩放性可限制到1位、2位或3位，或者可能多于4位。
在一些实施例中，在Out0所产生的缩放镜像电荷的幅值可以是固定的。也就是说，开关S0-S3可在制造时或者由选择线131上的预设不可调控制信号来不可调整地定位，或者开关S0-S3可由至Out0的硬连线连接来取代。
在一个实施例中，输出级130-N和任何其他输出级130类似地配置并且与公共电流传送器120A耦合。选择线131或类似选择线可与其他输出级130中的开关耦合。这样，其他输出级130(除了130-1之外)可同时并且独立地产生缩放镜像电荷作为输出(例如输出状态130-N的OutN)；以及在输出级130的输出端的这些电荷可与在Out0所产生的电荷相同、与在Out0所产生的电荷不同、或者甚至在Out0产生非零电荷的同时设置为零。
能够充分理解，多种电路要求电荷源作为输入。电荷源能够用来提供闭环电路中的反馈，能够用来添加电荷、减去电荷或者抵销电荷。作为举例而不是限制，在图2A、图2B、图3、图5、图6和图7中示出和描述一些这类电路，包括电荷分配器100、电荷分配器100的输出级或者简单地结合从电荷分配器100所接收的电荷输出。
本领域的技术人员应当理解，存在任何数量的不同电路，其可用来实现公共电流传送器120。用于公共电流传送器120的一种这样的电路在图1A中示为公共电流传送器120A。公共电流传送器120的两个其他示例实现(120B和120C)分别在图1B和图1C中示出。
图1B示出按照一实施例的电荷分配器100B。图1B中，电荷发生器110和输出级130(130-0…130-N)与图1A的电荷发生器110和输出级130(130-0…130-N)是完全相同的。公共电流传送器120B包括所有相同组件，并且实现与公共电流传送器120A相同的功能。但是，在公共电流传送器120B中，M3和M4的源极相互连接，但是没有如图1A中那样连接到放大器A1的负输入端；而是放大器A1的负输入端与M1和M2的源极耦合。这样，来自电荷发生器110的电荷119通过电阻器Rs作为Vin耦合在M1和M2的源极上以及放大器A1的反相输入端上。
图1C示出按照一实施例的电荷分配器100C。图1C中，电荷发生器110和输出级130(130-0…130-N)与图1A的电荷发生器110和输出级130(130-0…130-N)是完全相同的。公共电流传送器120C包括晶体管M5、M6、M78和M79、电流源I1(示为1 μA，但是在其他实施例中可具有其他值)、放大器A2和A3以及跨导放大器GM1。在一些实施例中，公共电流传送器120C中的晶体管全部是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)(例如，n沟道MOSFET(NMOS)和/或p沟道MOSFET(PMOS)晶体管的某个组合)。例如，如所示，M6和M79是NMOS晶体管，而M5和M78是PMOS晶体管。应当理解，在其他实施例中，可利用其他类型的晶体管，例如晶体管M5、M6、M78和M79可通过极少修改采用双极结晶体管(BJT)来取代。
如图1C所示，M5和M6接收在其相应漏极上注入的电荷119。电荷119也在跨导放大器GM1的负电压输入端上提供，其中VCM在GM1的正电压输入端上提供。M79的源极和M78的漏极作为输入耦合到GM1。电流源I1的第一侧与VDD耦合。M79的漏极和M78的源极相互耦合，并且与提供偏置电流的电流源I1的第二侧耦合。M28的栅极采用Pbias来偏置，而M79的栅极采用Nbias来偏置。如同图1A和图1B中一样，M5和M6是电流镜主控，其各自提供采取来自其相应栅极的电流的形式的电荷，电荷在输出级130-0至130-N中被镜像。M5的源极与VDD耦合。M5的栅极与I1、M27的源极、M79的漏极和放大器A2的正输入端耦合。M5的栅极还作为电流镜主控输出耦合到输出级130-0的M44、M44、M20和M24的栅极(并且类似地至其他输出级130)。M6的源极与VSS和GM1的输出端耦合。M6的栅极耦合到放大器A3的正输入端，并且还作为电流镜主控输出耦合到输出级130-0的M16、M17、M21和M25的栅极(并且类似地至其他输出级130)。
放大器A2是共射共基晶体管M14、M18、M22和M26(全部在输出级130-0中，并且在其他输出级130中复制)的共射共基电压发生器，并且使：其负输入端与M14的源极和M44的漏极(均在输出级130-0中，并且在其他输出级130中复制)耦合；其正输入端与M5的栅极耦合；以及其输出端与M14、M18、M22和M26的栅极耦合。放大器A3是共射共基晶体管M15、M19、M23和M27(全部在输出级130-0中，并且在其他输出级130中复制)的共射共基电压发生器，并且使：其负输入端与M15的源极和M16的漏极(均在输出级130-0中，并且在其他输出级130中复制)耦合；其正输入端与M6的栅极耦合；以及其输出端与M15、M19、M23和M27的栅极耦合。
模数转换中的示例使用
图2A示出按照各个实施例的模数转换器200。模数转换器200包括增量西格玛调制器250和电荷分配器100。应当理解，对增量西格玛调制器250存在多种设计和变形。然而，一般来说，增量西格玛调制器250接收模拟样本Fsmpl作为输入，并且同时将其转换成数字输出。另外，增量西格玛调制器250要求多个电荷转移，对其按常规由电容器来提供。但是，使用本文所述的技术，电荷分配器100的一个或多个输出130用来将电荷转移提供到增量西格玛调制器250中(参见Out0和Out1，其分别表示从输出130-0和输出130-1所转移的电荷)。虽然只有两个电荷示出为从电荷分配器100转移到增量西格玛调制器250中，但是应当理解，在一些实施例中，可转移单个电荷或者可转移多于三个电荷。从电荷分配器100转移到增量西格玛调制器250中的这类电荷消除对按常规产生各所转移电荷单独所需的电容器的多样性的需要，相反电荷分配器100能够利用电容器的单个共享集合，并且然后根据需要来镜像和/或镜像和缩放电荷，以产生多个电荷输出，而无需使用更多电容器来产生多个电荷输出。
图2B示出按照一实施例的模数转换器200A。模数转换器200A包括增量西格玛调制器250A和电荷分配器100。应当理解，增量西格玛调制器250A的所示设计作为示例而不是限制来提供，并且存在接收所转移电荷作为输入的许多设计和变形。增量西格玛调制器250A接收模拟样本Fsmpl作为输入，并且将其转换成数字输出Dout，如D触发器DFF1的时钟Q输出所量化。Fsmpl用来驱动反相器，使得电荷被产生并且然后镜像为来自输出级130-0的Out0以及在电荷分配器100的输出级130-1的Out1。这类电荷被转移到增量西格玛调制器250A中，并且消除对按常规产生各所转移电荷单独所需的电容器的多样性的需要。Fsmpl还驱动DFF1的时钟输入。CMP是用作比较器的差分放大器，以将输入样本Fsmpl与各种值进行比较，并且每当比较发现Fsmpl大于所比较值时，将信号输出到DFF1的数据线。CMP与VDD和VSS的轨电压耦合。一对跨导放大器GM2和GM3利用正和负输入电压(Vin+和Vin-)。GM2和GM3如同电容器C4和C5那样与Cmp的反相和同相输入端耦合。电荷Out0和Out1作为输入耦合到增量西格玛调制器250A。开关SWA控制电荷Out0转移到电容器C4的哪一侧，而开关SWB控制电荷Out1转移到电容器C5的哪一侧。
示例输入装置
图3是按照各个实施例的示范输入装置300的框图。输入装置300可配置成向电子系统/装置350提供输入。如本文档所使用的术语“电子系统”或(或“电子装置”)广义地表示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复合输入装置，诸如包括输入装置300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300能够实现为电子系统350的物理部分，或者能够与电子系统350在物理上分离。视情况而定，输入装置300可使用下列的任一个或多个与电子系统的部分进行通信：总线、网络和其他有线或无线互连。示例包括但不限于：内集成电路(I2C)、串行外设接口(SPI)、个人系统2(PS/2)、通用串行总线(USB)、Bluetooth®、射频(RF)和红外数据协会(IrDA)。
图3中，输入装置300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340在感测区320中提供的输入。示例输入对象包括手指和触控笔，如图3所示。
感测区320包含输入装置300之上、周围、之中和/或附近的任何空间，在其中输入装置300能够检测用户输入(例如由一个或多个输入对象340所提供的用户输入)。特定感测区的尺寸、形状和位置可逐个实施例极大地改变。在一些实施例中，感测区320沿一个或多个方向从输入装置300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320沿特定方向所延伸的距离可以是大约小于一毫米、数毫米、数厘米或者以上，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，其包括与输入装置300任何表面无接触、与输入装置300的输入表面（例如触摸表面）接触、与耦合一定量外加力或压力的输入装置300的输入表面接触、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位于其中的壳体的表面来提供，由应用在传感器电极或任何壳体之上的面板来提供等。在一些实施例中，感测区320在投影到输入装置300的输入表面上时具有矩形形状。
输入装置300可使用传感器组件和感测技术的任何组合来检测感测区320中的用户输入。输入装置300包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。作为非限定性示例，输入装置300可使用电容性技术。
一些实现配置成提供跨越一维、二维、三维或更高维空间的图像。一些实现配置成提供沿特定轴或平面的输入的投影。
在输入装置300的一些电容性实现中，电压或电流被施加来产生电场。附近的输入对象导致电场的变化，并且产生电容性耦合的可检测变化，其可作为电压、电流等的变化而被检测。
一些电容性实现使用电容性感测元件的阵列或其他规则或不规则的图案来产生电场。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形成更大的传感器电极。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，从而改变量得的电容性耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对于基准电压（例如，系统地）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，从而改变量得的电容性耦合。在一个实现中，跨电容性感测方法通过检测在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”）和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”）之间的电容性耦合，来进行操作。发射器和接收器可被统称为传感器电极或传感器元件。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。结果信号可包括对应于一个或多个发射器信号和/或对应于一个或多个环境干扰源（例如其他电磁信号）的影响。传感器电极可为专用的发射器或接收器，或者传感器电极可配置成既传送又接收。在一些实施例中，当没有发射器电极进行传送(例如发射器被禁能)时，可操作一个或多个接收器电极来接收结果信号。按这种方式，结果信号表示在感测区320的操作环境中检测的噪声。
图3中，处理系统310示为输入装置300的组成部分。处理系统310配置成操作输入装置300的硬件，以检测感测区320中的输入。处理系统310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，用于互电容传感器装置的处理系统可包括：发射器模块，配置成采用发射器传感器电极来传送信号；和/或接收器模块，配置成采用接收器传感器电极来接收信号)。在一些实施例中，处理系统310还包括电子可读指令，例如固件代码、软件代码等。在一些实施例中，组成处理系统310的组件定位在一起，诸如在输入装置300的(一个或多个)感测元件附近。在其他实施例中，处理系统310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300的(一个或多个)感测元件，而一个或多个组件在其他位置。例如，输入装置300可以是耦合到台式计算机的外设，以及处理系统310可包括配置成运行于台式计算机的中央处理器上的软件以及与中央处理器分离的一个或多个IC(也许具有关联固件)。作为另一个示例，输入装置300可在物理上集成到电话中，以及处理系统310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310专用于实现输入装置300。在其他实施例中，处理系统310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310可实现为一组模块，其处理该处理系统310的不同功能。各模块可包括作为处理系统310的一部分的电路、固件、软件或者其组合。在各个实施例中，可使用模块的不同组合。示例模块包括：硬件操作模块，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，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，用于报告信息。其他示例模块包括：传感器操作模块，配置成操作感测元件以检测输入；识别模块，配置成识别诸如模式变更手势等的手势；以及模式变更模块，用于变更操作模式。
在一些实施例中，处理系统310直接通过引起一个或多个动作来响应感测区320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310向电子系统的某个部分(例如向电子系统中与处理系统310分离的中央处理系统，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，电子系统的某个部分处理从处理系统310接收的信息，以按用户输入进行动作，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310操作输入装置300的(一个或多个)感测元件，以产生指示感测区320中的输入(或者没有输入)的电信号。处理系统310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310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310可执行滤波或者其他信号调节。作为又一个示例，处理系统310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310可确定位置信息，将输入识别为命令，识别笔迹等。
如本文所使用的“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，包括例如随时间来追踪位置、运动或者瞬时速度的历史数据。
在一些实施例中，输入装置300采用由处理系统310或者由某种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为感测区320中的输入提供冗余功能性，或者某种其他功能性。图3示出感测区320附近的按钮330，其能够用来促进使用输入装置300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300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300可以是触摸屏，以及感测区320与显示屏幕的有源区的至少一部分重叠。例如，输入装置300可包括覆盖显示屏幕的大体上透明的传感器电极，并且提供用于关联电子系统350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300和显示屏幕可共享物理元件。例如，一些实施例可将相同电组件的一部分用于显示和感测。作为另一个示例，显示屏幕可部分或整个地由处理系统310来操作。
应理解，尽管许多实施例在完全功能设备的上下文中描述，这些机理能够作为采用多种形式的程序产品（例如软件）来被分配。例如，这些机理可作为电子处理器可读取的信息承载介质（例如，可由处理系统310读取的、非暂时性计算机可读和/或可记录/可写的信息承载介质）之上的软件程序来实现及分配。另外，无论用于执行分配的介质的特定类型，这些实施例同样地适用。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、或任何其他存储技术。
示例传感器电极图案
图4示出按照各个实施例的、示例传感器电极图案400的一部分，其可在传感器中用来生成输入装置300的感测区的全部或部分。输入装置300在与电容传感器电极图案配合使用时配置为电容性输入装置。为了说明和描述的清楚起见，示出非限制性简单矩形传感器电极图案400。应理解，可采用许多其他传感器电极图案，包括具有传感器电极的单个集合的图案，具有布置在单层中(没有重叠)的传感器电极的两个集合的图案，以及提供个体纽扣电极的图案。在这个示例中，所示传感器电极图案由相互覆盖的多个接收器电极470(470-0、470-1、470-2…470-n)和多个发射器电极460(460-0、460-1、460-2…460-n)组成。在所示示例中，触摸感测像素集中在发射器和接收器电极交叉的位置。电容性像素490示出由传感器电极图案400在跨电容性感测期间所生成的电容性像素之一。应理解，在诸如所示示例之类的交叉传感器电极图案中，某种形式的绝缘材料或衬底通常布置在发射器电极460与接收器电极470之间。但是，在一些实施例中，发射器电极460和接收器电极470可通过使用布线技术和/或跳线而布置在彼此相同的层上。在各个实施例中，触摸感测包括感测在感测区320中任何位置的输入对象，并且可包括：与输入装置300的任何表面无接触、与输入装置300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300的输入表面相接触、和/或它们的组合。
当实现跨电容性测量时，电容性像素，诸如电容像素490，是发射器电极460与接收器电极470之间的局部化电容性耦合的区域。发射器电极460与接收器电极470之间的电容性耦合随着与发射器电极460和接收器电极470关联的感测区中的输入对象的接近性和运动而发生变化。
在一些实施例中，“扫描”传感器电极图案400，以确定这些电容性耦合。也就是说，驱动发射器电极460以传送发射器信号。可操作发射器以使得一次一个发射器电极进行传送，或者多个发射器电极同时进行传送。在多个发射器电极同时进行传送的情况下，这多个发射器电极可传送相同的发射器信号，并且产生实际上更大的发射器电极，或者这多个发射器电极可传送不同的发射器信号。例如，多个发射器电极可按照使它们对接收器电极470的结果信号的组合影响能够被单独确定的一个或多个编码方案，来传送不同的发射器信号。
可单个或者多个地操作接收器电极470来获取结果信号。结果信号可用来确定电容性像素处的电容性耦合的测量。
来自电容性像素的一组测量形成“电容性图像”(又称作“电容性帧”)，其表示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追踪进入、离开感测区以及处于感测区中的一个或多个输入对象的运动。
在一些实施例中，可操作一个或多个传感器电极460或470，以在特定时刻执行绝对电容性感测。例如，可对接收器电极470-0进行充电，并且然后可测量接收器电极470-0的电容。在这种实施例中，与接收器电极470-0进行交互的输入对象340改变接收器电极470-0附近的电场，因而改变所测量电容性耦合。按照这种相同方式，多个传感器电极470可用来测量绝对电容，和/或多个传感器电极460可用来测量绝对电容。应当理解，当执行绝对电容测量时，“接收器电极”和“发射器电极”的标记失去它们在跨电容性测量技术中具有的意义，并且相反传感器电极460或470可简单地称作“传感器电极”。
示例处理系统
图5示出按照各个实施例、可与输入装置配合使用的示例处理系统310A(例如，代替作为输入装置300的部分的处理系统310)的一些组件的框图。处理系统310A可采用一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个集成电路(IC)、一个或多个控制器或者它们的某种组合来实现。在一个实施例中，处理系统310A在通信上与一个或多个发射器电极和接收器电极 (其实现输入装置300的感测区320)耦合。在一些实施例中，处理系统310A和输入装置300(处理系统310A作为其一部分)可布置在诸如显示装置、计算机或其他电子系统之类的电子系统350中或者与其在通信上耦合。
在一个实施例中，除其他组件以外，处理系统310A包括：传感器模块510和控制逻辑模块520。处理系统310A和/或其组件可与传感器电极图案（诸如传感器电极图案400）的传感器电极耦合。例如，传感器模块510与输入装置300的传感器电极图案(例如传感器电极图案400)的一个或多个传感器电极耦合。
传感器模块510进行操作，以与用来生成感测区320的传感器图案的接收器和/或发射器传感器电极进行交互。这包括将发射器电极操作为静寂，或者传送发射器信号以用于跨电容性感测或者用于绝对电容性感测。这包括操作接收器电极以用于跨电容性感测或绝对电容性感测。这还包括利用接收器传感器电极来接收结果信号以及可能是干扰的其他信号。传感器模块510还可从所接收的结果信号来确定在感测区320中发生了输入，以及确定输入相对于感测区320的位置。传感器模块510还可确定干扰正在发生，和/或确定干扰的性质。如图5所示，传感器模块510可包括发射器模块511、接收器模块512和计算模块513中的一个或多个。
发射器模块511进行操作以在一个或多个发射器电极460上传送发射器信号。按给定时间间隔，发射器模块511可在多个发射器电极460的一个或多个上传送或者不传送发射器信号(波形)。发射器模块511还可用来在这类发射器电极上不传送波形时，将一个或多个发射器电极460(和多个发射器电极460的(一个或多个)相应发射器通路)耦合到高阻抗、地或者耦合到恒定电压。发射器信号可以是方波、梯形波或者任何其他波形。发射器模块511可诸如按照码分复用方案对发射器信号进行编码。可在控制逻辑模块520的指导下改变编码，诸如加长或缩短该编码。加长编码是用于避免干扰的一种技术。
接收器模块512进行操作以在跨电容性感测期间经由接收器电极来接收结果信号。所接收的结果信号对应于并且包括经由发射器电极所传送的发射器信号的某个版本。然而，这些所传送的发射器信号因除其他因素以外的寄生电容、噪声、干扰和/或电路缺陷，而可能在结果信号中被改变或变更，并且因而可与其所传送版本略微地或者极大地不同。接收器模块512还进行操作，以在执行绝对电容性感测时从接收器和/或发射器电极接收结果信号。为了避免干扰，接收器模块512可配备成实现一个或多个滤波操作，其可包括利用线性和非线性滤波技术的任一种或两者。本文将进一步描述，滤波操作可在控制逻辑模块520的指导下实现、不实现和/或修改。结果信号可在某个时间间隔期间在传感器电极的一个或多个上接收。接收器模块512包括多个放大器，典型地每个接收器电极一个。这类放大器在本文中可称作放大器、前端放大器、积分放大器等，以及在第一输入端接收参考电压并且在第二输入端接收结果信号。结果信号来自电容性传感器装置的接收器电极。
计算模块513进行操作，以在跨电容性感测期间计算/确定发射器电极与接收器电极之间的跨电容性耦合的变化的测量。计算模块513还进行操作以计算/确定至传感器电极(接收器电极或者发射器电极)的绝对电容性耦合的测量。计算模块513则使用这类测量来确定输入对象(若有的话)相对于感测区320的位置。
控制逻辑模块520包括决策制定逻辑，其基于各种输入来指导处理系统310A和传感器模块510按多种不同操作模式的所选一个来操作。这类模式的一些非限制性示例包括：正常功率模式；低功率模式(其中与在正常功率模式中相比，较小的功率用于感测)；跨电容性感测模式；以及绝对电容性感测模式。这类输入的一些非限制性示例包括干扰的一个或多个测量和/或输入在输入装置300的感测区320中被感测到或者没有感测到的指示。控制逻辑模块520的控制逻辑可实现为硬件(例如硬件逻辑和/或其他电路)和/或实现为硬件以及按非暂时方式储存在计算机可读存储介质中的指令的组合。
输入装置中的示例使用
图6示出按照一实施例的输入装置300B。输入装置300B包括至少一个传感器电极(示出为接收器电极470-0)、电荷分配器100、处理系统310B和电荷积分器600。电荷积分器600包括差分放大器610，其中反馈电容器CFB跨其反相输入端及其输出端连接，并且复位开关SWReset与CFB并联布置。参考电压Vref与差分放大器610的同相输入端耦合。差分放大器610的反相输入端通过开关SWInput与传感器电极470-0耦合。当SWReset打开而SWInput闭合时，放大器610对接收器电极470-0上的任何电荷进行积分，以产生输出电压VOUT。如所示，输出级130-0与传感器电极470-0耦合，并且能够向传感器电极470-0提供电荷，其添加到传感器电极470-0上的电荷或者从其中减去。
图7示出按照一实施例的输入装置300C。输入装置300C包括至少一个传感器电极(示出为接收器电极470-0)、电荷分配器100、处理系统310C和电荷积分器600。电荷积分器600包括差分放大器610，其中反馈电容器CFB跨其反相输入端及其输出端连接，并且复位开关SWReset与CFB并联布置。参考电压Vref与差分放大器610的同相输入耦合。差分放大器610的反相输入端通过开关SWInput与传感器电极470-0耦合。当SWReset打开而SWInput闭合时，放大器610对接收器电极470-0上的任何电荷进行积分，以产生输出电压VOUT。如所示，输出级130-0与放大器610的同相输入端耦合，并且能够向传感器电极470-0提供电荷Out0。在一个实施例中，电荷Out0从自传感器电极470-0所接收的电荷中减去或者抵消其。这个电荷相减或抵消能够用来增加放大器610的动态范围。如先前所述，在一些实施例中，Out0的值可被改变。在一个实施例中，处理系统310C控制是否以及何时提供电荷Out0以及提供什么值。例如，在一个实施例中，处理系统310C能够控制电荷Out0的量，使得适当的电荷量在放大器610的同相输入端被减去，以使得防止放大器610的饱和。在一个实施例中，处理系统310C能够控制电荷Out0的量，使得适当的电荷量在放大器610的同相输入端被减去，以使得极小输入可由放大器610更大地放大。
简言之，本文公开了下列广义概念。
概念1. 一种电荷分配器，包括：
电荷发生器，配置成输出电荷；
电流传送器，配置成接收所述电荷作为输入，并且将所述电荷耦合到多个输出级；以及
所述多个输出级的第一输出级，所述第一输出级包括配置成将从所述电流传送器接收的所述电荷镜像和缩放为缩放镜像电荷的多个电流镜，其中所述第一输出级配置成提供所述缩放镜像电荷作为输出。
概念2. 如概念1所述的电荷分配器，其中通过所述多个电流镜所实现的缩放量是固定的。
概念3. 如概念1所述的电荷分配器，其中通过所述多个电流镜所实现的缩放量是可变的。
概念4. 如概念1所述的电荷分配器，其中所述多个镜像包括多个二进制加权镜，其在镜像从所述电流传送器接收的所述电荷时提供n位可缩放性。
概念5. 如概念4所述的电荷分配器，其中所述n位可缩放性是响应所述第一输出级所接收的输入可变的。
概念6. 如概念1所述的电荷分配器，其中所述多个电流镜采用金属氧化物半导体场效应晶体管来实现。
概念7. 如概念1所述的电荷分配器，其中所述多个电流镜是共射共基的。
概念8. 如概念1所述的电荷分配器，其中在没有电容器的情况下实现所述第一输出级。
概念9. 如概念1所述的电荷分配器，其中所述多个电流镜提供双向缩放镜像电荷作为输出。
概念10. 如概念1所述的电荷分配器，其中所述多个电流镜提供单向缩放镜像电荷作为输出。
概念11. 一种模数转换器，包括：
电荷分配器，包括：
多个输出级的第一输出级，所述第一输出级包括配置成将从电流传送器接收的电荷镜像和缩放为缩放镜像电荷的多个电流镜，其中所述第一输出级配置成提供所述缩放镜像电荷作为输出；以及
增量西格玛调制器，配置成接收模拟样本，并且将所述模拟样本转换为数字输出，所述增量西格玛调制器与所述电荷分配器耦合并且配置成利用来自所述电荷分配器的多个缩放镜像电荷输出作为反馈电荷。
概念12. 如概念11所述的模数转换器，其中所述多个镜像包括多个二进制加权镜，其在镜像从所述电流传送器接收的所述电荷时提供n位可缩放性。
概念13. 如概念11所述的模数转换器，其中由所述第一输出所实现的所述缩放镜像电荷的可缩放性是固定的。
概念14. 如概念11所述的模数转换器，其中由所述第一输出所实现的所述缩放镜像电荷的可缩放性是可变的。
概念15. 如概念11所述的模数转换器，其中在没有电容器的情况下实现所述第一输出级。
概念16. 一种输入装置，包括：
处理系统，配置用于基于输入对象与传感器电极的电容性交互来确定用户输入；以及
电荷分配器，包括：
电荷发生器，配置成输出电荷；
电流传送器，配置成接收所述电荷作为输入，并且将所述电荷耦合到多个输出级；以及
所述多个输出级的第一输出级，所述第一输出级包括配置成将从所述电流传送器接收的所述电荷镜像和缩放为缩放镜像电荷的多个电流镜，其中所述第一输出级配置成提供所述缩放镜像电荷作为输出；以及
其中所述缩放镜像电荷按照如下方式耦合在所述输入装置中：从来自传感器电极的电荷中减去由所述处理系统接收的电荷，作为来自所述传感器电极的输入。
概念17. 如概念16所述的输入装置，其中所述多个镜像包括多个二进制加权镜，其在镜像从所述电流传送器接收的所述电荷时提供n位可缩放性。
概念18. 如概念16所述的输入装置，其中由所述第一输出所实现的所述缩放镜像电荷的可缩放性是固定的。
概念19. 如概念16所述的输入装置，其中由所述第一输出所实现的所述缩放镜像电荷的可缩放性是可变的。
概念20. 如概念16所述的输入装置，其中在没有电容器的情况下实现所述第一输出级。
提供本文中阐述的示例，以便最好地说明、描述具体应用，并且由此使本领域的技术人员能够实施和使用所述示例的实施例。但是，本领域技术人员将认识到前述描述和示例仅为了例示和示例的目的而提出。所阐述的描述并不意在是穷举性的或将实施例限定到所公开的精确形式。

Claims (20)

1. 一种电荷分配器，包括：
　　电荷发生器，配置成输出电荷；
　　电流传送器，配置成接收所述电荷作为输入，并且将所述电荷耦合到多个输出级；以及
　　所述多个输出级的第一输出级，所述第一输出级包括配置成将从所述电流传送器接收的所述电荷镜像和缩放为缩放镜像电荷的多个电流镜，其中所述第一输出级配置成提供所述缩放镜像电荷作为输出。
2. 如权利要求1所述的电荷分配器，其中通过所述多个电流镜所实现的缩放量是固定的。
3. 如权利要求1所述的电荷分配器，其中通过所述多个电流镜所实现的缩放量是可变的。
4. 如权利要求1所述的电荷分配器，其中所述多个镜像包括多个二进制加权镜，其在镜像从所述电流传送器接收的所述电荷时提供n位可缩放性。
5. 如权利要求4所述的电荷分配器，其中所述n位可缩放性是响应所述第一输出级所接收的输入可变的。
6. 如权利要求1所述的电荷分配器，其中所述多个电流镜采用金属氧化物半导体场效应晶体管来实现。
7. 如权利要求1所述的电荷分配器，其中所述多个电流镜是共射共基的。
8. 如权利要求1所述的电荷分配器，其中在没有电容器的情况下实现所述第一输出级。
9. 如权利要求1所述的电荷分配器，其中所述多个电流镜提供双向缩放镜像电荷作为输出。
10. 如权利要求1所述的电荷分配器，其中所述多个电流镜提供单向缩放镜像电荷作为输出。
11. 一种模数转换器，包括：
　　电荷分配器，包括：
　　　　多个输出级的第一输出级，所述第一输出级包括配置成将从电流传送器接收的电荷镜像和缩放为缩放镜像电荷的多个电流镜，其中所述第一输出级配置成提供所述缩放镜像电荷作为输出；以及
　　增量西格玛调制器，配置成接收模拟样本，并且将所述模拟样本转换为数字输出，所述增量西格玛调制器与所述电荷分配器耦合并且配置成利用来自所述电荷分配器的多个缩放镜像电荷输出作为反馈电荷。
12. 如权利要求11所述的模数转换器，其中所述多个镜像包括多个二进制加权镜，其在镜像从所述电流传送器接收的所述电荷时提供n位可缩放性。
13. 如权利要求11所述的模数转换器，其中由所述第一输出所实现的所述缩放镜像电荷的可缩放性是固定的。
14. 如权利要求11所述的模数转换器，其中由所述第一输出所实现的所述缩放镜像电荷的可缩放性是可变的。
15. 如权利要求11所述的模数转换器，其中在没有电容器的情况下实现所述第一输出级。
16. 一种输入装置，包括：
　　处理系统，配置用于基于输入对象与传感器电极的电容性交互来确定用户输入；以及
　　电荷分配器，包括：
　　　　电荷发生器，配置成输出电荷；
　　　　电流传送器，配置成接收所述电荷作为输入，并且将所述电荷耦合到多个输出级；以及
　　　　所述多个输出级的第一输出级，所述第一输出级包括配置成将从所述电流传送器接收的所述电荷镜像和缩放为缩放镜像电荷的多个电流镜，其中所述第一输出级配置成提供所述缩放镜像电荷作为输出；以及
　　其中所述缩放镜像电荷按照如下方式耦合在所述输入装置中：从来自传感器电极的电荷中减去由所述处理系统接收的电荷，作为来自所述传感器电极的输入。
17. 如权利要求16所述的输入装置，其中所述多个镜像包括多个二进制加权镜，其在镜像从所述电流传送器接收的所述电荷时提供n位可缩放性。
18. 如权利要求16所述的输入装置，其中由所述第一输出所实现的所述缩放镜像电荷的可缩放性是固定的。
19. 如权利要求16所述的输入装置，其中由所述第一输出所实现的所述缩放镜像电荷的可缩放性是可变的。
20. 如权利要求16所述的输入装置，其中在没有电容器的情况下实现所述第一输出级。
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