CN105580279B - 多通道电容分压器扫描方法及设备 - Google Patents

多通道电容分压器扫描方法及设备 Download PDF

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Abstract

可通过使用仅一个ADC转换来监测多个电容传感器的相对电容。多个电容传感器对取样及保持电容器个别地充电。在所有所述多个电容传感器己对所述取样及保持电容器充电之后，对所述取样及保持电容器的所得模拟电压进行数字转换并将所述数字转换存储于存储器中。比较此存储的数字集合电压与先前存储的电压，且如果两者不同，那么可能己发生接近/触摸事件。因此，可快速地监测整个面板的电容传感器的“群组”电容的改变，或可监测所述电容传感器的部分的“子群组”电容的改变。通过获知电容传感器的哪个子群组己改变其集合电容值，可使用较低功率进行更集中及更具选择性的电容传感器测量。

Description

多通道电容分压器扫描方法及设备
相关专利申请案
本申请案主张2013年10月4日申请的共同拥有的美国临时专利申请案第61/886,993号的优先权，所述申请案出于所有目的以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种用于扫描连接到模/数转换器(ADC)输入通道的多个电容传感器的方法及设备，其使用电容分压方法来确定所述传感器的电容改变。
背景技术
对于低功率系统，用于这些低功率系统的微控制器需要在使用者不主动使用所述系统时处于睡眠模式，而电容感测仅在主动模式中操作，因此为使涉及电容测量的系统实现低功率消耗，所述系统必须针对一定时间间隔从其睡眠模式唤醒，执行对所有电容传感器的突发扫描，进行是否已从先前扫描发生电容改变的评估，且如果未检测到电容改变，那么返回到其睡眠模式。所述系统将继续此睡眠/唤醒交替直到检测到对任何电容传感器的触摸/接近为止。所述系统的平均功率消耗可通过最小化扫描所有电容传感器所花的唤醒时间而减小。
发明内容
因此，需要具有扫描多个电容传感器而花费尽可能少的时间以节省功率消耗的能力的微控制器。
根据实施例，一种用于确定多个电容传感器的至少一个电容传感器的电容改变的方法可包括以下步骤：将多个电容传感器充电到第一电压；将取样及保持电容器充电到第二电压；将所述多个电容传感器中的每一者个别地耦合到取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的个别耦合的电容传感器中的每一者的电子电荷可转移到取样及保持电容器；在所有所述多个电容传感器已个别地耦合到取样及保持电容器之后，测量取样及保持电容器上的所得电压；及比较测量的所得电压与先前测量的所得电压，其中如果测量的所得电压可不同于先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器的至少一个电容传感器可已改变电容值。
根据所述方法的另一实施例，其可包括以下步骤：(a)将多个电容传感器中的第一者充电到第一电压；(b)将取样及保持电容器充电到第二电压；(c)将所述多个电容传感器中的第一者耦合到取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器中的第一者的电子电荷可转移到取样及保持电容器；(d)测量取样及保持电容器上的所得电压；及(e)比较测量的所得电压与所述多个电容传感器中的第一者的先前测量的所得电压，其中如果测量的所得电压可不同于先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器中的第一者可已改变电容值，如果测量的所得电压与先前测量的所得电压相同，那么对所述多个电容传感器中的另一者重复步骤(a)到(e)。
根据所述方法的另一实施例，其可包括以下步骤：将多个电容传感器的一部分充电到第一电压；将取样及保持电容器充电到第二电压；将所述多个电容传感器的所述部分中的每一者个别地耦合到取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的所述部分的个别耦合的电容传感器中的每一者的电子电荷可转移到取样及保持电容器；在所述多个电容传感器的所有所述部分已个别地耦合到取样及保持电容器之后，测量取样及保持电容器上的所得电压；及比较测量的所得电压与所述多个电容传感器的所述部分的先前测量的所得电压，其中如果测量的所得电压可不同于先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器的所述部分的至少一个电容传感器可已改变电容值。
根据所述方法的另一实施例，第一电压可比第二电压更呈正值。根据所述方法的另一实施例，第二电压可比第一电压更呈正值。根据所述方法的另一实施例，测量所得电压的步骤可包括运用模/数转换器(ADC)将取样及保持电容器上的所得电压转换成数字值的步骤。根据所述方法的另一实施例，比较测量的所得电压与先前测量的所得电压的步骤可包括运用数字处理器比较数字值与先前数字值的步骤。根据所述方法的另一实施例，其可包括当测量的所得电压可不同于先前测量的所得电压时将数字处理器从低功率睡眠模式唤醒的步骤。
根据另一实施例，一种用于确定多个电容传感器的至少一个电容传感器的电容改变的方法可包括以下步骤：将多个电容传感器充电到第一电压；将取样及保持电容器充电到第二电压；将所述多个电容传感器耦合到取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的电子电荷可转移到取样及保持电容器；测量取样及保持电容器上的所得电压；及比较所得电压与先前测量的所得电压，其中如果所得电压可不同于先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器的至少一个电容传感器可已改变电容值。
根据所述方法的另一实施例，其可包括以下步骤：将多个电容传感器的一部分充电到第一电压；将取样及保持电容器充电到第二电压；将所述多个电容传感器的所述部分耦合到取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的所述部分的电子电荷可转移到取样及保持电容器；测量取样及保持电容器上的所得电压；及比较测量的所得电压与所述多个电容传感器的所述部分的先前测量的所得电压，其中如果测量的所得电压可不同于先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器的所述部分的至少一个电容传感器可已改变电容值。
根据所述方法的另一实施例，其可包括如果测量的所得电压可并非大体上不同于先前测量的所得电压，那么可执行以下步骤：将所述多个电容传感器的另一部分充电到第一电压；将取样及保持电容器充电到第二电压；将所述多个电容传感器的另一部分耦合到取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的另一部分的电子电荷可转移到取样及保持电容器；测量取样及保持电容器上的另一所得电压；及比较所述另一所得电压与所述多个电容传感器的另一部分的先前测量的另一所得电压，其中如果另一所得电压可不同于先前测量的另一所得电压，那么所述多个电容传感器的另一部分的至少一个电容传感器可已改变电容值。
根据所述方法的另一实施例，其可包括以下步骤：(a)将所述多个电容传感器的所述部分中的第一者充电到第一电压；(b)将取样及保持电容器充电到第二电压；(c)将所述多个电容传感器的所述部分中的第一者耦合到取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的所述部分中的第一者的电子电荷可转移到取样及保持电容器；(d)测量取样及保持电容器上的所得电压；及(e)比较测量的所得电压与所述多个电容传感器的所述部分中的第一者的先前测量的所得电压，其中如果测量的所得电压可不同于先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器的所述部分中的第一者可已改变电容值，如果测量的所得电压与先前测量的所得电压相同，那么对所述多个电容传感器的所述部分的另一者重复步骤(a)到(e)。
根据所述方法的另一实施例，第一电压可比第二电压更呈正值。根据所述方法的另一实施例，第二电压可比第一电压更呈正值。根据所述方法的另一实施例，测量所得电压的步骤包括运用模/数转换器(ADC)将取样及保持电容器上的所得电压转换成数字值的步骤。根据所述方法的另一实施例，比较测量的所得电压与先前测量的所得电压的步骤可包括运用数字处理器比较数字值与先前数字值的步骤。根据所述方法的另一实施例，其可包括当测量的所得电压可不同于先前测量的所得电压时将数字处理器从低功率睡眠模式唤醒的步骤。
根据又一实施例，一种根据本文中所揭示及所主张的方法操作以用于确定多个电容传感器的至少一个电容传感器的电容改变的设备可包括：多个电容传感器；取样及保持电容器；多路复用器，其具有多个输入及一输出；多个电容传感器开关，其耦合到所述多个电容传感器，且适于将所述多个电容传感器中的每一者选择性地耦合到第一电压、第二电压或所述多路复用器的相应输入；取样及保持电容器；取样及保持开关，其耦合于多路复用器的输出与取样及保持电容器之间；模/数转换器(ADC)，其具有耦合到取样及保持电容器的模拟输入；及数字处理器，其耦合到ADC的输出且适于控制所述多个电容传感器开关、多路复用器及取样及保持开关。
根据另一实施例，多个电容传感器开关、多路复用器、取样及保持电容器、ADC及数字处理器可提供于微控制器中。根据另一实施例，可提供电容传感器扫描控制器以在数字处理器可处于低功率睡眠模式时执行本文中所揭示及所主张的方法。根据另一实施例，当所述多个电容传感器的至少一个电容传感器可能已改变电容值时，电容传感器扫描控制器可将数字处理器从低功率睡眠模式唤醒。
根据又一实施例，一种根据本文中所揭示及所主张的方法操作以用于确定多个电容传感器的至少一个电容传感器的电容改变的设备可包括：多个电容传感器；取样及保持电容器；多路复用器，其具有多个输入及一输出；多个电容传感器开关，其耦合到所述多个电容传感器，且适于将所述多个电容传感器耦合到第一电压、第二电压或多路复用器的输入；取样及保持电容器；取样及保持开关，其耦合于多路复用器的输出与取样及保持电容器之间；模/数转换器(ADC)，其具有耦合到取样及保持电容器的模拟输入；及数字处理器，其耦合到ADC的输出且适于控制所述多个电容传感器开关、多路复用器及取样及保持开关。
根据另一实施例，所述多个电容传感器开关、多路复用器、取样及保持电容器、ADC及数字处理器可提供于微控制器中。根据另一实施例，可提供电容传感器扫描控制器以在数字处理器可处于低功率睡眠模式时执行本文中所揭示及所主张的方法。根据另一实施例，当所述多个电容传感器的至少一个电容传感器可已改变电容值时，电容传感器扫描控制器可将数字处理器从低功率睡眠模式唤醒。
附图说明
可通过参考结合附图进行的下文描述获得本发明的更全面了解，其中：
图1(a)到1(f)说明根据本发明的特定实例实施例的用于测量多个电容传感器的循序切换配置的示意图；
图1(g)说明根据本发明的另一特定实例实施例的用于测量多个电容传感器的循序切换配置的示意图；
图1(h)说明根据本发明的又一特定实例实施例的用于测量多个电容传感器的切换配置的示意图；
图2说明根据本发明的特定实例实施例的因图1(a)到1(e)中所示的循序切换配置而产生的示意电压-时间图表；
图3说明根据本发明的特定实例实施例的典型电压充电/放电驱动器及电压输入接收器的示意图；
图4到7说明根据本发明的特定实例实施例的多通道电容分压器扫描方法的操作的示意过程图；及
图8到11说明根据本发明的另一特定实例实施例的多通道电容分压器扫描方法的操作的示意过程图；
虽然本发明可具有各种修改及替代形式，但其特定实例实施例已在图式中展示且在本文中详细描述。然而，应了解，本文中关于特定实例实施例的描述并非意欲将本发明限于本文中所揭示的特定形式，而是相反，本发明将涵盖如由所附权利要求书定义的所有修改及等效物。
具体实施方式
物体(例如，一块金属、手指、手、脚、腿等)触摸电容传感器或接近电容接近传感器会改变其特定参数，特定来说改变内建到用于例如人机接口装置(例如，小键盘或键盘)的触摸传感器中的电容器的电容值。微控制器可将算法或内建外围设备用于此类电容触摸传感器的检测及评估。此种应用利用电容分压(CVD)来评估是否已触摸到电容触摸元件。CVD转换过程要求在传感器电容器以及ADC取样及保持电容器连接在一起用于转换所得电压之前通过不同电压对所述传感器电容器充电且对所述ADC取样及保持电容器放电，或反之亦然。可由连接到外部节点(集成电路封装引脚)的驱动器对触摸传感器电容充电/放电，但ADC取样及保持电容器可连接到外部引脚或内部ADC通道，例如，ADC输出，其为待放电/充电的固定电压参考输出。
通过首先确定未受触摸的电容传感器板的电容值且接着确定受触摸的电容传感器板的后续电容值，可基于电容传感器板的电容改变而确定对所述电容传感器板的触摸。在CVD中，将两个电容器充电/放电到相对电压值。接着，将两个相对充电的电容器耦合在一起且在所述两个电容器已连接在一起达用于达到静止(稳定)电压的一段足够时间之后测量所得电压。CVD的更详细说明在迪特尔·彼得(Dieter Peter)的标题为“使用模/数转换器(ADC)的内部电容器及参考电压的电容性触摸感测(Capacitive Touch Sensing Usingan Internal Capacitor of an Analog-to-digital Converter(ADC)and a VoltageReference)”的共同拥有的美国专利申请公开案第US 2010/0181180号中予以提出，且所述公开案出于所有目的以引用的方式并入本文中。
根据各种实施例，可使用仅一个ADC转换监测多个电容传感器的相对电容。所述系统通常可将多个电容传感器包含在单次测量中。根据一些实施例，一次测量中可包含所有可用电容传感器。根据其它实施例，可包含n个电容传感器的仅选定子群组，其中n大于一(1)。因此，可快速地监测一整个面板的电容传感器的“群组”电容的改变，或可监测所述电容传感器的部分的“子群组”电容的改变。通过获知电容传感器的哪个子群组已改变其集合电容值，可进行更集中及更具选择性的电容传感器测量。此外，所述系统的平均功率消耗由于进行电容传感器扫描所花的时间变少而减小。
现参考图式，示意地说明特定实例实施例的细节。图式中的相同元件将由相同数字表示，且类似元件将由具有不同小写字母后缀的相同数字表示。
参考图1(a)到1(f)，其描绘根据本发明的特定实例实施例的用于测量多个电容传感器的循序切换配置的示意图。图1(a)到1(f)中所示的电路可在进行多个电容传感器114上的电荷的模/数转换之前将这些电荷“收集”于取样及保持电容器108中。一般由数字100表示的电容传感器触摸/接近系统可包括多个电容传感器114、电容传感器通道开关112、多路复用器102、取样及保持开关110、取样及保持电容器108、模/数转换器(ADC)106、及数字处理器及存储器104。前述电容传感器通道开关112、多路复用器102、取样及保持开关110、取样及保持电容器108、ADC 106、及数字处理器及存储器104可提供于微控制器集成电路101中。
电容传感器通道开关112可将多个电容传感器114中的相应者连接到第一电压(例如，VDD)、第二电压(例如，VSS)或多路复用器102的相应输入。将电容传感器114连接到正电压将正电荷置于其上，而将电容传感器114连接到共用节点或接地大体上移除其上的任何电荷。多路复用器102适于将取样及保持开关110耦合到电容传感器通道开关112、第一电压(例如，VDD)或第二电压(例如，VSS)中的任何一者。取样及保持开关110将多路复用器102的输出耦合到取样及保持电容器108，且还可用以在由ADC 106进行模/数转换期间隔离取样及保持电容器108。可由数字处理器104读取从ADC 106所得的模/数转换以用于进一步处理，确定多个电容传感器114中的至少一者是否已改变其电容值。
参考图1(a)及2，所有电容传感器通道开关112可将其相应电容传感器114连接到第一电压，例如，VDD。取样及保持电容器108可通过取样及保持开关110以及多路复用器102连接到第二电压，例如，VSS。图2的部分(a)展示充电到第一电压的电容传感器114及放电到第二电压的取样及保持电容器108。图1(b)展示通过开关112a、多路复用器102以及取样及保持开关110连接到取样及保持电容器108的电容传感器114a中的一者。图2的部分(b)展示电容传感器114a与取样及保持电容器108之间的电子电荷均衡(电压平衡)的图形表示。由于电容传感器114a具有小于取样及保持电容器108的电容值，所以其电荷对取样及保持电容器108上的初始电荷影响不大(无影响)。
参考图1(c)及2，开关112b可通过开关112b及110以及多路复用器102将完全充电的电容传感器114b连接到部分充电的取样及保持电容器108。图2的部分(c)展示完全充电的电容传感器114b放电到部分充电的取样及保持电容器108中的图形表示。现在，取样及保持电容器108充电略多且在其上包括更呈正值的电压。开关112a还可将电容传感器114a连接到第二电压，例如预期下一电容传感器扫描时，对传感器114a大体上放电，但是使用电容传感器114以及取样及保持电容器108上的反向充电/放电电压而进行。
参考图1(d)及2，开关112c可通过开关112c及110以及多路复用器102将完全充电的电容传感器114c连接到部分充电的取样及保持电容器108。图2的部分(d)展示完全充电的电容传感器114c放电到部分充电的取样及保持电容器108中的图形表示。现在，取样及保持电容器108充电略多且在其上包括甚至更呈正值的电压。开关112a及112b还可将电容传感器114a及114b连接到第二电压，例如预期下一电容传感器扫描时，对传感器114a及114b大体上放电，但是使用电容传感器114以及取样及保持电容器108上的反向充电/放电电压而进行。
参考图1(e)及2，开关112n可通过开关112n及110以及多路复用器102将完全充电的电容传感器114n连接到部分充电的取样及保持电容器108。图2的部分(n)展示完全充电的电容传感器114n放电到甚至更多地部分充电的取样及保持电容器108中的图形表示。现在，取样及保持电容器108可被大体上充电且在其上包括更呈正值的电压。开关112a、112b及112c还可将电容传感器114a、114b及114c连接到第二电压，例如预期下一电容传感器扫描时，对传感器114a、114b及114c大体上放电，但是使用电容传感器114以及取样及保持电容器108上的反向充电/放电电压而进行。
还预期且在本发明的范围内，取样及保持开关110可在多路复用器102及开关112改变配置时暂时断开，使得其切换不影响取样及保持电容器108上的既有电荷。
参考图1(f)，取样及保持开关110可断开，从而有效隔离取样及保持电容器108以用于进一步处理。现在，可运用ADC 106将取样及保持电容器108上的表示来自多个电容传感器114的电荷的总和的电压转换成数字值。接着，可由数字处理器104读取表示来自电容传感器114的电荷的总和的此数字值以用于其进一步评估。此外，预期使用先前扫描的反向极性进行下一电容传感器扫描循环时，所述多路复用器可切换到第一电压(例如，VDD)，且所有电容传感器通道开关112可切换到第二电压(例如，VSS)。
参考图1(g)，其描绘根据本发明的另一特定实例实施例的用于测量多个电容传感器的循序切换配置的示意图。电容传感器扫描控制器外围设备116可用以在数字处理器及存储器104a处于低功率睡眠模式时控制前述切换操作。这使得能够使用最小功率扫描电容传感器114，且仅在扫描已完成之后唤醒耗电更大的数字处理器及存储器104a。
参考图1(h)，其描绘根据本发明的又一特定实例实施例的用于测量多个电容传感器的切换配置的示意图。图1(h)中所示的电路可在进行多个电容传感器114上的电荷的模/数转换之前将这些电荷“收集”于取样及保持电容器108中。一般由数字100b表示的电容传感器触摸/接近系统可包括多个电容传感器114、电容传感器通道开关112、多路复用器102a、取样及保持开关110、取样及保持电容器108、模/数转换器(ADC)106、数字处理器及存储器104、及(任选地)电容传感器扫描控制器外围设备116。前述电容传感器通道开关112、多路复用器102a、取样及保持开关110、取样及保持电容器108、ADC 106、数字处理器及存储器104a、及电容传感器扫描控制器外围设备116可提供于微控制器集成电路101b中。
电容传感器通道开关112可将多个电容传感器114中的相应者连接到第一电压(例如，VDD)、第二电压(例如，VSS)或多路复用器102的输入。将电容传感器114连接到正电压将正电荷置于其上，而将电容传感器114连接到共用节点或接地大体上移除其上的任何电荷。多路复用器102适于将取样及保持开关110耦合到电容传感器通道开关112的共用节点、第一电压(例如，VDD)或第二电压(例如，VSS)。取样及保持开关110将多路复用器102的输出耦合到取样及保持电容器108，且还可用以在由ADC 106进行模/数转换期间隔离取样及保持电容器108。可由数字处理器104读取从ADC 106所得的模/数转换以用于进一步处理，以确定多个电容传感器114中的至少一者是否已改变其电容值。
电容传感器扫描控制器外围设备116可用以在数字处理器及存储器104a处于低功率睡眠模式时控制前述切换操作。这使得能够使用最小功率扫描电容传感器114，且仅在扫描已完成之后唤醒耗电更大的数字处理器及存储器104a。
预期且在本发明的范围内，可由熟悉数字电子装置且获益于本发明的技术人员设计其它及不同切换布置以将电容传感器114连接到第一及第二电压，且连接到取样及保持电容器。
参考图3，其描绘根据本发明的特定实例实施例的典型电压充电/放电驱动器及电压输入接收器的示意图。电容传感器通道开关112中的每一者可包括：三态驱动器320，其具有大体上处于VDD的高输出状态、大体上处于VSS的低输出状态及开路或高阻抗状态；及模拟接收器/缓冲器322，其用于将相应电容传感器114上的电压耦合到多路复用器102的输入。三态驱动器320可由数字处理器104控制。
参考图4到7，其描绘根据本发明的特定实例实施例的多通道电容分压器扫描方法的操作的示意过程图。在步骤430中，可将所有电容传感器114充电(放电)到第一电压，例如，VDD或VSS。在步骤432中，可将取样及保持电容器108放电(充电)到第二电压，例如，VSS或VDD。根据本发明的特定实例实施例，步骤434通过将索引值k设置为一(1)而起始电容传感器扫描的开始。在步骤436中，可将第k电容传感器114耦合到取样及保持电容器108。步骤438使k值累加1。接着，步骤440检查k值以查看是否所有电容传感器114已耦合到取样及保持电容器108。如果否，那么可将下一第k电容传感器114耦合到取样及保持电容器108。一旦所有电容传感器114已个别地耦合到取样及保持电容器108，则在步骤442中将取样及保持电容器108上的电压转换成数字值。预期且在本发明的范围内，电容传感器114可按任何次序随机地及/或选择性地耦合到取样及保持电容器108，这取决于可先前已从接近及/或触摸检测的可认知模式所确定的应用及情况。
在步骤544中，可将此数字值存储于数字处理器存储器104中。接着，在步骤546中，数字处理器104或电容传感器扫描控制器116可比较此存储的数字值与相同配置的电容传感器114扫描的先前存储的数字值。如果在此比较中大体上不存在差别，那么电容传感器114扫描可再次从步骤430开始。如果在此比较中存在差别，例如，最新近扫描的数字值大于先前扫描的数字值，那么接近/触摸状态已从所述先前扫描起改变。对于此情况，取决于其应用，可扫描更细化分组的电容传感器114，或可执行每一个别电容传感器114的标准CVD评估。
在其中可扫描子群组电容传感器114的情况中，步骤548可将子群组电容传感器114充电到第一电压。在步骤550中，可将取样及保持电容器108充电到第二电压。在步骤552中，可选择待扫描的电容传感器114的子群组范围。在步骤554中，可将电容传感器114耦合到取样及保持电容器108直到其间电压得到均衡为止。在步骤656中，使传感器指标k前进，且在步骤658中，检查k值以查看是否已扫描选定子群组的所有传感器114。如果否，那么返回到步骤554以将下一电容传感器114耦合到取样及保持电容器108。如果已扫描子群组的所有传感器114，那么在步骤660中将取样及保持电容器108上的电压转换成表示来自子群组的所有电容传感器114的电荷的子群组数字值。在步骤662中，可将此子群组数字值存储于数字处理器存储器104中。
接着，在步骤664中，数字处理器104可比较此存储的数字子群组值与相同配置的电容传感器114扫描的先前存储的数字子群组值。如果在此比较中大体上不存在差别，那么电容传感器114扫描可再次从步骤666开始，其中将另一子群组的电容传感器114充电到第一电压。如果在此比较中存在差别，例如，最新近扫描的数字值大于先前扫描的数字值，那么此子群组中的接近/触摸状态已从所述先前扫描起改变。对于此情况，取决于其应用，可扫描更细化分组的电容传感器114，或可执行每一个别电容传感器114的标准CVD评估。
在步骤768中，可执行子群组电容传感器114中的每一者的标准CVD检测。如下，在步骤770中，将取样及保持电容器108上针对子群组电容传感器中的每一者的电压转换成其个别数字值。在步骤772中，将这些个别数字值中的每一者存储于数字处理器存储器104中。在步骤774中，检查存储的个别数字值中的每一者以查看其中的任何一者是否与先前存储的数字值存在改变。如果存在至少一个差别，那么在步骤776中至少一个电容传感器114已发生接近/触摸事件。
参考图8到11，其描绘根据本发明的另一特定实例实施例的多通道电容分压器扫描方法的操作的示意过程图。在步骤830中，可将所有电容传感器114充电(放电)到第一电压，例如，VDD或VSS。在步骤832中，可将取样及保持电容器108放电(充电)到第二电压，例如，VSS或VDD。在步骤836中，可将所有电容传感器114耦合到取样及保持电容器108。一旦电容传感器114已耦合到取样及保持电容器108，则在步骤842中将取样及保持电容器108上的电压转换成数字值。
在步骤544中，可将此数字值存储于数字处理器存储器104中。接着，在步骤846中，数字处理器104a或电容传感器扫描控制器116可比较此存储的数字值与相同配置的电容传感器114扫描的先前存储的数字值。如果在此比较中大体上不存在差别，那么电容传感器114扫描可再次从步骤830开始。如果在此比较中存在差别，例如，最新近扫描的数字值大于先前扫描的数字值，那么接近/触摸状态已从所述先前扫描起改变。对于此情况，取决于其应用，可扫描更细化分组的电容传感器114，或可执行每一个别电容传感器114的标准CVD评估。
在其中可扫描子群组电容传感器114的情况中，步骤948可将子群组电容传感器114充电到第一电压。在步骤950中，可将取样及保持电容器108充电到第二电压。在步骤954中，可将子群组电容传感器114耦合到取样及保持电容器108直到其间电压得以均衡为止。在步骤960中，将取样及保持电容器108上的电压转换成表示来自子群组的所有电容传感器114的电荷的子群组数字值。在步骤962中，可将此子群组数字值存储于数字处理器存储器104中。
接着，在步骤1064中，数字处理器104可比较此存储的数字子群组值与相同配置的电容传感器114扫描的先前存储的数字子群组值。如果在此比较中大体上不存在差别，那么电容传感器114扫描可再次从步骤1066开始，其中将另一子群组的电容传感器114充电到第一电压。如果在此比较中存在差别，例如，最新近扫描的数字值大于先前扫描的数字值，那么此子群组中的接近/触摸状态已从所述先前扫描起改变。对于此情况，取决于其应用，可扫描更细化分组的电容传感器114，或可执行每一个别电容传感器114的标准CVD评估。
在步骤1068中，可执行子群组电容传感器114中的每一者的标准CVD检测。如下，在步骤1070中，将取样及保持电容器108上针对子群组电容传感器中的每一者的电压转换成其个别数字值。在步骤1172中，将这些个别数字值中的每一者存储于数字处理器存储器104中。在步骤1174中，检查存储的个别数字值中的每一者以查看其中的任何一者是否与先前存储的数字值存在改变。如果存在至少一个差别，那么在步骤1176中至少一个电容传感器114已发生接近/触摸事件。预期且在本发明的范围内，电容传感器114可按任何次序随机地及/或选择性地耦合到取样及保持电容器108，这取决于可先前已从接近及/或触摸检测的可认知模式所确定的应用及情况。
虽然已参考本发明的实例实施例描绘、描述及定义本发明的实施例，但此类参考并非暗指对本发明的限制，且不应推断有此限制。如熟悉相关技术且获益于本发明的一般技术人员将想到，所揭示的标的物能够在形式及功能上进行大幅修改、更改及等效动作。本发明的所描绘及所描述的实施例仅为实例，且非详尽本发明的范围。

Claims (25)

1.一种用于确定多个电容传感器的至少一个电容传感器的电容改变的方法，所述方法包括以下步骤：
将多个电容传感器充电到第一电压；
将取样及保持电容器充电到第二电压；
将所述多个电容传感器中的每一者个别地耦合到所述取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的所述个别耦合的电容传感器中的每一者的电子电荷转移到所述取样及保持电容器；
在所有所述多个电容传感器已个别地耦合到所述取样及保持电容器之后，测量所述取样及保持电容器上的所得电压；及
比较所述测量的所得电压与先前测量的所得电压，其中如果所述测量的所得电压不同于所述先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器的至少一个电容传感器已改变电容值。
2.根据权利要求1的方法，其进一步包括以下步骤：
(a)将所述多个电容传感器中的第一者充电到所述第一电压；
(b)将所述取样及保持电容器充电到所述第二电压；
(c)将所述多个电容传感器的所述第一者耦合到所述取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的所述第一者的电子电荷转移到所述取样及保持电容器；
(d)测量所述取样及保持电容器上的所得电压；及
(e)比较所述测量的所得电压与所述多个电容传感器中的所述第一者的先前测量的所得电压，其中如果所述测量的所得电压不同于所述先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器中的所述第一者已改变电容值，如果所述测量的所得电压与所述先前测量的所得电压相同，那么对所述多个电容传感器的另一者重复步骤(a)到(e)。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括以下步骤：
将所述多个电容传感器的一部分充电到所述第一电压；
将所述取样及保持电容器充电到所述第二电压；
将所述多个电容传感器的所述部分中的每一者个别地耦合到所述取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的所述部分的所述个别耦合的电容传感器中的每一者的电子电荷转移到所述取样及保持电容器；
在所述多个电容传感器的所有所述部分已个别地耦合到所述取样及保持电容器之后，测量所述取样及保持电容器上的所得电压；及
比较所述测量的所得电压与所述多个电容传感器的所述部分的先前测量的所得电压，其中如果所述测量的所得电压不同于所述先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器的所述部分的至少一个电容传感器已改变电容值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一电压比所述第二电压更呈正值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二电压比所述第一电压更呈正值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量所述所得电压的步骤包括运用模/数转换器ADC将所述取样及保持电容器上的所述所得电压转换成数字值的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述比较所述测量的所得电压与先前测量的所得电压的步骤包括运用数字处理器比较所述数字值与先前数字值的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括当所述测量的所得电压不同于所述先前测量的所得电压时将所述数字处理器从低功率睡眠模式唤醒的步骤。
9.一种用于确定多个电容传感器的至少一个电容传感器的电容改变的方法，所述方法包括以下步骤：
将多个电容传感器充电到第一电压；
将取样及保持电容器充电到第二电压；
将所述多个电容传感器耦合到所述取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的电子电荷转移到所述取样及保持电容器；
测量所述取样及保持电容器上的所得电压；及
比较所述所得电压与先前测量的所得电压，其中如果所述所得电压不同于所述先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器的至少一个电容传感器已改变电容值。
10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括以下步骤：
将所述多个电容传感器的一部分充电到所述第一电压；
将所述取样及保持电容器充电到所述第二电压；
将所述多个电容传感器的所述部分耦合到所述取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的所述部分的电子电荷转移到所述取样及保持电容器；
测量所述取样及保持电容器上的所得电压；及
比较所述测量的所得电压与所述多个电容传感器的所述部分的先前测量的所得电压，其中如果所述测量的所得电压不同于所述先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器的所述部分的至少一个电容传感器已改变电容值。
11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括如果所述测量的所得电压并非大体上不同于所述先前测量的所得电压，那么执行以下步骤：
将所述多个电容传感器的另一部分充电到所述第一电压；
将所述取样及保持电容器充电到所述第二电压；
将所述多个电容传感器的所述另一部分耦合到所述取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的所述另一部分的电子电荷转移到所述取样及保持电容器；
测量所述取样及保持电容器上的另一所得电压；及
比较所述另一所得电压与所述多个电容传感器的所述另一部分的先前测量的另一所得电压，其中如果所述另一所得电压不同于所述先前测量的另一所得电压，那么所述多个电容传感器的所述另一部分的至少一个电容传感器已改变电容值。
12.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括以下步骤：
(a)将所述多个电容传感器的所述部分中的第一者充电到所述第一电压；
(b)将所述取样及保持电容器充电到所述第二电压；
(c)将所述多个电容传感器的所述部分的所述第一者耦合到所述取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的所述部分的所述第一者的电子电荷转移到所述取样及保持电容器；
(d)测量所述取样及保持电容器上的所得电压；及
(e)比较所述测量的所得电压与所述多个电容传感器的所述部分的所述第一者的先前测量的所得电压，其中如果所述测量的所得电压不同于所述先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器的所述部分的所述第一者已改变电容值，如果所述测量的所得电压与所述先前测量的所得电压相同，那么对所述多个电容传感器的所述部分的另一者重复步骤(a)到(e)。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一电压比所述第二电压更呈正值。
14.根据权利要求9所述的方法，其中所述第二电压比所述第一电压更呈正值。
15.根据权利要求9所述的方法，其中所述测量所述所得电压的步骤包括运用模/数转换器ADC将所述取样及保持电容器上的所述所得电压转换成数字值的步骤。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述比较所述测量的所得电压与先前测量的所得电压的步骤包括运用数字处理器比较所述数字值与先前数字值的步骤。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括当所述测量的所得电压不同于所述先前测量的所得电压时将所述数字处理器从低功率睡眠模式唤醒的步骤。
18.一种依照根据权利要求1所述的方法操作以用于确定多个电容传感器的至少一个电容传感器的电容改变的设备，所述设备包括：
多个电容传感器；
取样及保持电容器；
多路复用器，其具有多个输入及一个输出；
多个电容传感器开关，其耦合到所述多个电容传感器，且适于将所述多个电容传感器中的每一者选择性地耦合到所述第一电压、所述第二电压或所述多路复用器的相应输入；
取样及保持电容器；
取样及保持开关，其耦合于所述多路复用器的所述输出与所述取样及保持电容器之间；
模/数转换器ADC，其具有耦合到所述取样及保持电容器的模拟输入；及
数字处理器，其耦合到所述ADC的输出且适于控制所述多个电容传感器开关、所述多路复用器及所述取样及保持开关。
19.根据权利要求18所述的设备，其中所述多个电容传感器开关、所述多路复用器、所述取样及保持电容器、所述ADC及所述数字处理器提供于微控制器中。
20.根据权利要求19所述的设备，其进一步包括电容传感器扫描控制器，所述电容传感器扫描控制器用于在所述数字处理器处于低功率睡眠模式时执行根据权利要求1所述的步骤。
21.根据权利要求20所述的设备，其中当所述多个电容传感器的所述至少一个电容传感器已改变电容值时，所述电容传感器扫描控制器将所述数字处理器从所述低功率睡眠模式唤醒。
22.一种依照根据权利要求9所述的方法操作以用于确定多个电容传感器的至少一个电容传感器的电容改变的设备，所述设备包括：
多个电容传感器；
取样及保持电容器；
多路复用器，其具有多个输入及一个输出；
多个电容传感器开关，其耦合到所述多个电容传感器，且适于将所述多个电容传感器耦合到所述第一电压、所述第二电压或所述多路复用器的输入；
取样及保持电容器；
取样及保持开关，其耦合于所述多路复用器的所述输出与所述取样及保持电容器之间；
模/数转换器ADC，其具有耦合到所述取样及保持电容器的模拟输入；及
数字处理器，其耦合到所述ADC的输出且适于控制所述多个电容传感器开关、所述多路复用器及所述取样及保持开关。
23.根据权利要求22所述的设备，其中所述多个电容传感器开关、所述多路复用器、所述取样及保持电容器、所述ADC及所述数字处理器提供于微控制器中。
24.根据权利要求23所述的设备，其进一步包括电容传感器扫描控制器，所述电容传感器扫描控制器用于在所述数字处理器处于低功率睡眠模式时执行根据权利要求9所述的步骤。
25.根据权利要求24所述的设备，其中当所述多个电容传感器的所述至少一个电容传感器已改变电容值时，所述电容传感器扫描控制器将所述数字处理器从所述低功率睡眠模式唤醒。
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