CN106095206B - 电容感测装置中的干扰减轻 - Google Patents

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Abstract

一种电容感测装置中的干扰减轻。在一示例中，一种用于电容感测装置的处理系统包括传感器模块，其具有耦合到第一多个传感器电极的传感器电路。传感器模块配置成从使用具有多个电容感测突发和感测频率的电容感测信号的多个传感器电极来接收所产生信号。传感器模块还配置成在多个电容感测突发的相应至少一对之间引入至少一个相移。处理系统还包括确定模块，其配置成基于所产生信号来确定电容测量。

Description

电容感测装置中的干扰减轻
技术领域
本公开的实施例一般涉及电容感测，以及更具体来说涉及电容感测装置中的干扰减轻。
背景技术
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。接近传感器装置通常包括常常通过表面来区分的感测区，其中接近传感器装置确定一个或多个输入物体的存在、位置和/或运动。接近传感器装置可用来提供电子系统的接口。例如，接近传感器装置常常用作较大计算系统的输入装置(例如笔记本或台式计算机中集成的或者作为其外设的不透明触摸板)。接近传感器装置还常常用于较小计算系统(例如蜂窝电话中集成的触摸屏)中。
发明内容
预期用于减轻电容感测装置中的干扰的技术。在一实施例中，一种用于电容感测装置的处理系统包括传感器模块，其具有耦合到第一多个传感器电极的传感器电路。传感器模块配置成从使用具有多个电容感测突发和感测频率的电容感测信号的多个传感器电极来接收所产生信号。传感器模块还配置成在多个电容感测突发的相应至少一对之间引入至少一个相移。处理系统还包括确定模块，其配置成基于所产生信号来确定电容测量。
在另一个实施例中，一种操作具有多个传感器电极的电容感测装置的方法包括从使用具有多个电容感测突发和感测频率的电容感测信号的多个传感器电极来接收所产生信号。该方法还包括在多个电容感测突发的相应至少一对之间引入至少一个相移。该方法还包括基于所产生信号来确定电容测量。
在另一个实施例中，一种输入装置包括多个传感器电极以及耦合到多个传感器电极的处理系统。处理系统配置成从使用具有多个电容感测突发和感测频率的电容感测信号的多个传感器电极来接收所产生信号。处理系统还配置成在多个电容感测突发的相应至少一对之间引入至少一个相移。处理系统还配置成基于所产生信号来确定电容测量。
附图说明
为了能够详细了解本发明的上述特征的方式，可参照实施例进行以上概述的对本发明的更具体描述，在附图中示出实施例的一部分。但是要注意，附图仅示出本发明的典型实施例，并且因此不是要被理解为限制其范围，因为本发明可容许其他同样有效的实施例。
图1是按照本文所述的一个实施例的示范输入装置的框图。
图2A-2B示出按照本文所述实施例的感测元件的示范图案的部分。
图3是示出按照一实施例的处理系统的更详细视图的框图。
图4是示出按照一实施例、操作具有多个传感器电极的电容感测装置的方法的流程图。
为了便于理解，相同的参考标号在可能的情况下用于表示附图共同的相同单元。预期一个实施例中公开的单元可有利地用于其他实施例而无需具体说明。这里所参照的附图不应当被理解为按比例绘制，除非另加说明。另外，附图通常经过简化，并且为了呈现和说明的清楚起见而省略细节或组件。附图和论述用于说明以下所述的原理，其中相似标号表示相似单元。
具体实施方式
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(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，例如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板、万维网浏览器、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，例如包括输入装置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、售货亭和视频游戏机(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、例如智能电话)和媒体装置(包括记录器、编辑器和播放器、例如电视机、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分，或者能够与电子系统在物理上分隔。适当地，输入装置100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示为接近传感器装置(又常常称作“触摸板”或“触摸传感器装置”)配置成感测由一个或多个输入物体140在感测区120中提供的输入，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，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物体140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物体检测。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、数厘米或者以上，并且可随所使用的感测技术的类型和预期的精度而极大地改变。因此，一些实施例感测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/或它们的组合的输入。在各个实施例中，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夹层结构面板等，来提供输入表面。在一些实施例中，感测区120在投影到输入装置100的输入表面时具有矩形形状。
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、倒介电、电阻、电感、磁、声、超声和/或光学技术。
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沿特定轴或平面的输入的投影。
在输入装置100的一些电容实现中，施加电压或电流以创建电场。附近的输入物体引起电场的变化，并且产生电容耦合的可检测变化，其可作为电压、电流等的变化来检测。
一些电容实现利用电容感测元件的阵列或者其他规则或不规则图案来创建电场。在一些电容实现中，独立感测元件可欧姆地短接在一起，以形成较大传感器电极。一些电容实现利用电阻片，其可以是电阻均匀的。
一些电容实现利用基于传感器电极与输入物体之间的电容耦合的变化的“自电容”或(或“绝对电容”)感测方法。在各个实施例中，传感器电极附近的输入物体改变传感器电极附近的电场，因而改变所测量电容耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对参考电压(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物体之间的电容耦合进行操作。
一些电容实现利用基于传感器电极之间的电容耦合的变化的“互电容”(或“跨电容”)感测方法。在各个实施例中，传感器电极附近的输入物体改变传感器电极之间的电场，因而改变所测量电容耦合。在一个实现中，跨电容感测方法通过下列步骤进行操作：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”)之间的电容耦合。发射器传感器电极可相对于参考电压(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参考电压基本上保持为恒定，以促进所产生信号的接收。所产生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)效应。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示为输入装置100的组成部分。处理系统110配置成操作输入装置100的硬件，以检测感测区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：发射器电路，配置成采用发射器传感器电极来传送信号；和/或接收器电路，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110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110的组件共同位于例如输入装置100的(一个或多个)感测元件的附近。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其他位置。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器上的软件以及与中央处理器分隔的一个或多个IC(也许具有关联固件)。作为另一个示例，输入装置100可在物理上集成到电话中，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，例如操作显示屏幕、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，配置成识别例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分(例如向电子系统中与处理系统110分隔的中央处理系统，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110所接收的信息，以便对用户输入起作用，例如促进全系列的动作，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，以便产生指示感测区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当量的处理。例如，处理系统110可数字化从传感器电极所得到的模拟电信号。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考虑基准，使得信息反映电信号与基准之间的差。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。
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或者由另外某种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附近的能够用于促进使用输入装置100来选择项目的按钮130。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重叠显示屏幕的工作区的至少一部分。例如，输入装置100可包括覆盖显示屏幕、基本上透明的传感器电极，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，显示屏幕可部分或全部由处理系统110来操作。
应当理解，虽然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各种形式的程序产品(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上的软件程序来实现和分配(例如，处理系统110可读的非暂时计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质)。另外，本发明的实施例同样适用，而与用于执行分配的介质的特定类型无关。非暂时的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2A示出按照一些实施例的感测元件的示范图案的一部分。为了说明和描述的清楚起见，图2A示出按照简单矩形图案的感测元件，而没有示出各种组件、例如感测元件与处理系统110之间的各种互连。电极图案250A包括第一多个传感器电极260(260-1、260-2、260-3、…260-n)以及第二多个传感器电极270(270-1、270-2、270-3、…270-m)(其设置在第一多个电极260之上)。在所示的示例中，n=m=4，但是一般来说，n和m各为正整数，并且不一定彼此相等。在各个实施例中，第一多个传感器电极260作为多个发射器电极来操作(具体称作“发射器电极260”)，以及第二多个传感器电极270作为多个接收器电极来操作(具体称作“接收器电极270”)。在另一个实施例中，多个传感器电极可配置成进行传送和接收，并且另外多个传感器电极也可配置成进行传送和接收。此外，处理系统110采用第一和/或第二多个传感器电极的一个或多个传感器电极来接收所产生信号，而一个或多个传感器电极采用绝对电容感测信号来调制。第一多个传感器电极260、第二多个传感器电极270或者两者能够设置在感测区120中。电极图案250A能够耦合到处理系统110。
第一多个电极260和第二多个电极270通常相互欧姆地隔离。也就是说，一个或多个绝缘体分隔第一多个电极260和第二多个电极270，并且防止它们相互电短接。在一些实施例中，第一多个电极260和第二多个电极270通过设置在它们之间的跨接区的绝缘材料来分隔；在这类构造中，第一多个电极260和/或第二多个电极270能够采用连接同一电极的不同部分的跳线来形成。在一些实施例中，第一多个电极260和第二多个电极270通过一层或多层绝缘材料来分隔。在这类实施例中，第一多个电极260和第二多个电极270能够设置在公共衬底的独立层上。在一些其他实施例中，第一多个电极260和第二多个电极270通过一个或多个衬底来分隔；例如，第一多个电极260和第二多个电极270能够设置在同一衬底的相对侧上或者层压在一起的不同衬底上。在一些实施例中，第一多个电极260和第二多个电极270能够设置在单个衬底的同一侧上。
第一多个传感器电极260和第二多个传感器电极270之间的定域电容耦合的区域可形成“电容图像”的“电容像素”。第一多个传感器电极260与第二多个传感器电极270之间的电容耦合随感测区120中的输入物体的接近和运动而变化。此外，在各个实施例中，第一多个传感器电极260和第二多个传感器电极270的每个与输入物体之间的定域电容耦合可称作“电容图像”的“电容像素”。在一些实施例中，第一多个传感器电极260和第二多个传感器电极270的每个与输入物体之间的定域电容耦合可称作“电容剖面”的“电容测量”。
处理系统110能够包括具有传感器电路204的传感器模块208。传感器模块208操作电极图案250A从使用具有感测频率的电容感测信号的电极图案中的电极来接收所产生信号。处理系统110能够包括确定模块220，其配置成从所产生信号来确定电容测量。确定模块220能够跟踪电容测量的变化，以检测感测区120中的(一个或多个)输入物体。处理系统110能够包括其他模块化配置，以及由传感器模块208和确定模块220所执行的功能一般能够由处理系统110中的一个或多个模块来执行。处理系统110能够包括模块，并且能够执行如以下一些实施例中所述的其他功能。
处理系统110能够工作在绝对电容感测模式或者跨电容感测模式。在绝对电容感测模式中，传感器电路204中的(一个或多个)接收器测量电极图案250A中的(一个或多个)传感器电极上的电压、电流或电荷，而(一个或多个)传感器电极采用绝对电容感测信号来调制，以生成所产生信号。确定模块220从所产生信号来生成绝对电容测量。确定模块220能够跟踪绝对电容测量的变化，以检测感测区120中的(一个或多个)输入物体。
在跨电容感测模式中，传感器电路204中的(一个或多个)发射器采用电容感测信号(在跨电容感测模式中又称作发射器信号或调制信号)来驱动第一多个电极260的一个或多个。传感器电路204中的(一个或多个)接收器测量第二多个电极270的一个或多个上的电压、电流或电荷，以生成所产生信号。所产生信号包括电容感测信号和感测区120中的(一个或多个)输入物体的效应。确定模块220从所产生信号来生成跨电容测量。确定模块220能够跟踪跨电容测量的变化，以检测感测区120中的(一个或多个)输入物体。
在一些实施例中，处理系统110“扫描”电极图案250A，以确定电容测量。在跨电容感测模式中，处理系统110能够驱动第一多个电极260，以传送(一个或多个)发射器信号。处理系统110能够操作第一多个电极260，使得一个发射器电极一次进行传送，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，并且实际上产生更大的发射器电极，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第二多个电极270的所产生信号的组合效应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。在绝对电容感测模式中，处理系统110能够每次从一个传感器电极260、270或者每次从多个传感器电极260、270来接收所产生信号。在任一种模式中，处理系统110能够单独地或共同地操作第二多个电极270，以获取所产生信号。在绝对电容感测模式中，处理系统110能够并发地驱动沿一个或多个轴的所有电极。在一些示例中，处理系统110能够驱动沿一个轴的电极(例如沿第一多个传感器电极260)，而沿另一个轴的电极采用屏蔽信号、保护信号等驱动。在一些示例中，能够并发地驱动沿一个轴的一些电极以及沿另一轴的一些电极。
在跨电容感测模式中，处理系统110能够使用所产生信号来确定电容像素处的电容测量。来自电容像素的一组测量形成“电容图像”(又称作“电容帧”)，其表示像素处的电容测量。处理系统110能够对多个时间周期获取多个电容图像，并且能够确定电容图像之间的差，以得出与感测区120中的输入有关的信息。例如，处理系统110能够使用对连续时间周期所获取的连续电容图像来跟踪进入、退出感测区120以及在感测区120中的一个或多个输入物体的(一个或多个)运动。
在绝对电容感测模式中，处理系统110能够使用所产生信号来确定沿传感器电极260的轴和传感器电极270的轴的电容测量。一组这类测量形成“电容剖面”，其表示沿该轴的电容测量。处理系统110能够对多个时间周期获取轴其中之一或两者的多个电容剖面，并且能够确定电容剖面之间的差，以得出与感测区120中的输入有关的信息。例如，处理系统110能够使用对连续时间周期所获取的连续电容剖面来跟踪感测区120中的输入物体的位置或接近。在其他实施例中，各传感器能够是电容图像的电容像素，以及绝对电容感测模式能够用来生成(一个或多个)电容图像，作为电容剖面的补充或替代。
输入装置100的基准电容是与感测区120中没有输入物体关联的电容图像或电容剖面。基准电容随环境和操作条件而变化，以及处理系统110能够按照各种方式来估计基准电容。例如，在一些实施例中，处理系统110获取没有输入物体被确定为处于感测区120中时的“基准图像”或“基准剖面”，并且使用那些基准图像或基准剖面作为基准电容的估计。确定模块220能够在电容测量中考虑基准电容，并且因而电容测量能够称作“增量电容测量”。因此，如本文所使用的术语“电容测量”包含针对所确定基准的增量测量。
在一些触摸屏实施例中，第一多个传感器电极260和第二多个传感器电极270的至少一个包括更新显示屏幕的显示中使用的显示装置的一个或多个显示电极，例如“Vcom”电极(公共电极)、栅电极、源电极、阳电极和/或阴电极的一段或多段。这些显示电极可设置在适当显示屏幕衬底上。例如，显示电极可设置在一些显示屏幕(例如共面转换(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))的滤色器玻璃的底部、发射层(OLED)之上等。显示电极又能够称作“组合电极”，因为显示电极执行显示更新和电容感测的功能。在各个实施例中，第一多个传感器电极260和第二多个传感器电极270的各传感器电极包括一个或多个组合电极。在其他实施例中，第一多个传感器电极260的至少两个传感器电极或者第二多个传感器电极270的至少两个传感器电极可共享至少一个公共电极。此外，在一个实施例中，第一多个传感器电极260和第二多个电极270均设置在显示屏幕衬底上的显示叠层中。另外，显示叠层中的传感器电极260、270的至少一个可包括公共电极。但是，在其他实施例中，只有第一多个传感器电极260或者第二多个传感器电极270(但不是两者)设置在显示叠层中，而其他传感器电极处于显示叠层外部(例如设置在滤色器玻璃的相对侧上)。
在一实施例中，处理系统110包括单个集成控制器，例如专用集成电路(ASIC)，其具有传感器模块208、确定模块220和任何其他(一个或多个)模块。在另一个实施例中，处理系统110能够包括多个集成电路，其中传感器模块208、确定模块220和任何其他(一个或多个)模块能够在集成电路之间划分。例如，传感器模块208能够处于一个集成电路上，以及确定模块220和任何其他(一个或多个)模块能够是一个或多个其他集成电路。在一些实施例中，传感器模块208的第一部分能够处于一个集成电路上，以及传感器模块208的第二部分能够处于第二集成电路上。在这类实施例中，第一和第二集成电路的至少一个包括其他模块(例如显示驱动器模块和/或显示驱动器模块)的至少部分。
图2B示出按照一些实施例的感测元件的另一个示范图案的一部分。为了说明和描述的清楚起见，图2B示出按照矩形的矩阵的感测元件，而没有示出各种组件、例如处理系统110与感测元件之间的各种组件。电极图案250B包括按照矩形矩阵所设置的多个传感器电极210。电极图案250B包括按照J行和K列所设置的传感器电极210J,K(统称为传感器电极210)，其中J和K是正整数，但是其中之一或者J和K可以为零。预期电极图案250B可包括传感器电极210的其他图案，例如极阵、重复图案、非重复图案、不均匀阵列、单行或列或者其他适当布置。此外，传感器电极210可以是任何形状，例如圆形、矩形、菱形、星形、正方形、非凸、凸面、非凹、凹面等。此外，传感器电极210可细分为多个不同的子电极。电极图案250耦合到处理系统110。
传感器电极210通常相互欧姆地隔离。另外，在传感器电极210包括多个子电极的情况下，子电极可相互欧姆地隔离。此外，在一个实施例中，传感器电极210可与传感器电极210之间的网格电极218欧姆地隔离。在一个示例中，网格电极218可包围传感器电极210的一个或多个，其设置在网格电极218的窗口216中。网格电极218可用作屏蔽或者携带保护信号供采用传感器电极210执行电容感测时使用。作为替代或补充，网格电极218可用作执行电容感测时的传感器电极。此外，网格电极218可与传感器电极210是共面的，但是这不作要求。例如，网格电极218可位于不同衬底上或者与传感器电极210相同的衬底的不同一侧上。网格电极218是可选的，以及在一些实施例中，网格电极218不存在。
在第一操作模式中，处理系统110能够使用至少一个传感器电极210经由绝对电容感测来检测输入物体的存在。传感器模块208能够测量(一个或多个)传感器电极210上的电压、电荷或电流，以得到指示(一个或多个)传感器210与输入物体之间的电容的所产生信号。确定模块222使用所产生信号来确定绝对电容测量。当电极图案250B时，绝对电容测量能够用来形成电容图像。
在第二操作模式中，处理系统110能够使用传感器电极210编组经由电容感测来检测输入物体的存在。传感器模块208能够采用发射器信号来驱动传感器电极210的至少一个，并且能够从传感器电极210的至少另一个接收所产生信号。确定模块222使用所产生信号来确定跨电容测量，并且形成电容图像。
输入装置100可配置成工作在上述模式的任一种。输入装置100还可配置成在上述模式的任何两个或更多之间进行切换。处理系统110能够如以上针对图2A所述来配置。
图3是示出按照一实施例的处理系统110的更详细视图的框图。处理系统110包括传感器模块208、控制模块250和确定模块220。传感器模块208包括传感器通道302-1至302-k，其中k为正整数(统称为“传感器通道302”)。在一实施例中，传感器模块208还能够包括发射器318。在另一个实施例中，发射器318能够是处理系统110外部的。例如，发射器318能够是显示控制器的组成部分。
在一实施例中，传感器通道302的每个包括接收器304、解调器306、(一个或多个)滤波器308、取样器310和模数转换器(ADC)312。接收器304包括例如传感器开关322、积分放大器320、反馈电容Cfb和复位开关324。反馈电容Cfb能够包括一个或多个电容器。复位开关324能够包括一个或多个开关，其将相应的一个或多个反馈电容器耦合到一个或多个电压。在其他示例中，传感器开关322省略，或者另外某个高阻抗连接能够用来代替传感器开关322。在其他示例中，电阻器能够用来代替复位开关324。因此，接收器304的其他配置能够用于传感器通道302中，并且本文所述的实施例并不局限于任何特定接收器架构。在其他实施例中，传感器通道302能够具有与图3所示不同的架构。例如，另一个实现包括直接耦合到ADC的接收器，其中解调和滤波在数字域而不是在模拟域中执行。因此，本文所述的实施例并不局限于传感器通道302的任何特定架构。
传感器通道302耦合到传感器电极(例如电极图案250A或250B中的传感器电极)。传感器通道302的每个中的接收器304从传感器电极接收所产生信号。传感器开关322控制所产生信号是否耦合到积分放大器320的倒相输入。在跨电容感测中，参考电压耦合到积分放大器320的非倒相输入。在绝对感测中，调制信号耦合到积分放大器320的非倒相输入。反馈电容Cfb和复位开关324耦合在积分放大器320的输出和倒相输入之间。当传感器开关322闭合时，积分放大器320对所产生信号进行积分。反馈电容Cfb累积电荷。复位开关324能够闭合，以便从反馈电容Cfb排放累积电荷。接收器304能够累积电荷，并且然后复位一次或多次，以实现感测周期。解调器306对各累积电荷的积分放大器320的输出电压进行取样，以得到各感测周期的(一个或多个)所产生信号测量。
解调器306将具有感测频率的信号与来自接收器304的所产生信号测量进行混合，以便将所产生信号测量转化成基带(例如从所产生信号测量中去除载波信号)。所产生信号测量然后由(一个或多个)滤波器308来滤波。(一个或多个)滤波器308能够包括例如低通滤波器，以便从所产生信号测量中去除高频噪声。取样器310从(一个或多个)滤波器308接收所产生信号测量。取样器310对于称作“获取突发”或“电容感测突发”的多个感测周期组合所产生信号测量。ADC 312生成各获取突发的组合量度的数字样本，其被输出到确定模块260。确定模块260处理各电容感测突发的数字样本，以得出信息、例如电容测量。
在一实施例中，控制模块250使用(一个或多个)状态机316来控制传感器通道302的每个。(一个或多个)状态机316能够包括各种状态机，例如：感测状态机，控制发射器318、接收器304和由解调器306进行的取样；滤波器状态机，控制解调器306、滤波器308和取样器310；以及ADC状态机，控制ADC 312。能够使用状态机的其他配置，或者控制模块250能够使用另一种机制来实现本文所述的控制功能。虽然控制模块250示为独立模块，但是控制模块250的功能能够由传感器模块208、确定模块220或者其组合来执行。备选地，控制模块250的功能能够在多个独立模块之间划分。
对于跨电容感测，控制模块250控制发射器318，以便采用具有多个电容感测突发和感测频率的发射器信号来驱动发射器电极。控制模块250控制传感器通道302中的接收器304，以便从接收器电极接收所产生信号。控制模块250控制确定模块220，以便从由传感器通道302的每个对一个或多个电容感测突发所生成的所产生信号测量来确定跨电容测量和(一个或多个)电容帧。
对于绝对感测，控制模块250控制传感器通道302中的接收器304，以便从使用具有多个电容感测突发和感测频率的电容感测信号的传感器电极来接收所产生信号。控制模块250控制确定模块220，以便从由传感器通道302的每个对一个或多个电容感测突发所生成的所产生信号测量来确定绝对电容测量和电容帧(电容图像或剖面)。
耦合到传感器电极的高幅度干扰的存在能够衰减所产生信号测量，从而引起电容测量的幅值的降低。高幅度干扰有时能够使电容测量的幅值为负值(例如小于基准)。另外，某些干扰频率能够与感测频率和电容突发长度合拍（beat against），并且出现在解调器306的输出的基带。这种基带干扰的存在还能够降低电容测量的幅值，甚至引起负值。降低或负的电容测量能够使处理系统110无法检测感测区120中的(一个或多个)输入物体。
处理系统110能够进行操作，以减轻所产生信号测量中的干扰。所产生信号测量能够使用绝对电容感测或者跨电容感测来得到。所产生信号测量能够从不同电极图案(例如电极图案250A或电极图案250B)来得到。所产生信号测量能够用来生成不同类型的电容测量，例如绝对电容测量或者跨电容测量。电容测量能够用来产生电容图像(帧)或电容剖面。电容剖面能够沿电极图案所定义的一个或多个轴来得到。
在一实施例中，控制模块250引入电容感测突发对之间的至少一个相移。控制模块250能够包括干扰模型321，其指定(一个或多个)相移的(一个或多个)幅值。在一实施例中，控制模块250始终进行操作以减轻干扰。在另一个实施例中，控制模块250有选择地进行操作以减轻干扰。例如，控制模块250能够与确定模块220进行通信，以识别满足指示干扰存在的阈值的电容测量。控制模块250然后能够调用干扰减轻。在另一个实施例中，确定模块220能够识别干扰条件，并且指导控制模块250调用干扰减轻。在又一个实施例中，传感器模块208能够检测满足阈值的所产生信号测量，并且指导控制模块250调用干扰减轻。
在一实施例中，控制模块250在多个电容感测突发的相应至少一对之间引入至少一个相移。例如，控制模块250能够触发对至少三个电容感测突发序列的测量。在一些示例中，相移能够插入每对电容感测突发之间。在其他示例中，(一个或多个)相移能够插入某对(某些对)电容感测突发之间，而没有相移插入其他对电容感测突发之间。控制模块250能够确定电容感测突发的数量以及在哪些电容感测突发之间插入(一个或多个)相移。在一实施例中，控制模块250能够基于所检测干扰动态地改变电容感测突发的数量和/或(一个或多个)相移的位置。
控制模块250能够从干扰模型321来确定电容感测突发之间的(一个或多个)相移的值。干扰模型321能够经过模拟和/或实验预先确定。在另一个实施例中，干扰模型312能够在操作期间动态更新。在一实施例中，噪声获取模型321能够包括序列中的多个数量的电容感测突发的每个的相移值(例如两个突发的相移、三个突发的另一个相移、四个突发的另一个相移等)。对于给定数量的电容感测突发，能够通过构成量化电容测量与干扰频率的方差的分析度量，来确定相移。然后能够最小化分析度量，以便查找引起电容测量与干扰频率的最恒定方差的那些相移。在一些情况下，给定相移能够小于感测频率的周期。在其他情况下，给定相移能够大于感测频率的周期。
控制模块250能够使用不同技术来实现(一个或多个)相移。在一实施例中，控制模块250通过将(一个或多个)时间延迟插入电容感测突发对之间来实现(一个或多个)相移。时间延迟是除了零之外的时间单位的某个实数。在另一个实施例中，控制模块250通过调制电容感测突发对的极性来实现(一个或多个)相移。
通过在序列中的电容感测突发对之间引入(一个或多个)相移来改进电容测量的获取。通过在电容感测突发对之间添加(一个或多个)相移，处理系统110能够防止干扰被混叠到基带，并且因而在这种干扰存在的情况下增加电容测量的健壮性。
在一些示例中，控制模块250使用至少三个电容感测突发来实现干扰减轻。较少数量的电容感测突发降低电容感测操作的时长，这能够允许增加电容帧率(即，电容帧之间的较少时间)，或者允许电容感测期间的较长获取突发长度和/或积分时长。
在一些实施例中，控制模块250能够将(一个或多个)相移的引入与一个或多个其他干扰减轻技术相组合。例如，控制模块250能够响应干扰的检测而改变感测频率。在另一个示例中，控制模块250能够响应干扰的检测而将传感器通道302配置成工作在高噪声模式。在高噪声模式中，感测周期能够延长(即，所产生信号的较长积分)，获取突发的长度能够增加(即，从更多感测周期来组合各测量)，和/或确定模块220能够对测量调用一个或多个噪声减轻算法。在另一个示例中，控制模块250能够响应干扰而触发频率扫描，以识别新感测频率。这些或其他已知干扰减轻技术能够与(一个或多个)相移结合使用。
如上所述，在一些实施例中，控制模块250被省略，并且其功能分布于其他模块(例如传感器模块208和确定模块220)之间。因此，状态机316和噪声获取模型321能够包含在传感器模块208、确定模块220或者其组合中。
图4是示出按照一实施例、操作具有多个传感器电极的电容感测装置的方法400的流程图。方法400能够由上述输入装置100中的处理系统110来执行。方法400开始于操作402，其中处理系统100从使用具有多个电容感测突发和感测频率的电容感测信号的传感器电极来接收所产生信号。
在操作404，处理系统110在电容感测突发对之间引入(一个或多个)相移。操作404能够包括操作406，其中处理系统110将(一个或多个)时间延迟插入电容感测突发对之间。备选地，操作404能够包括操作408，其中处理系统110调制电容感测突发对的极性。
在操作410，处理系统110基于所产生信号来确定电容测量。操作410能够包括操作412，其中处理系统110组合从所产生信号所确定的(一个或多个)绝对电容测量。操作410能够包括操作414，其中处理系统110组合从所产生信号所确定的(一个或多个)跨电容测量。
提供本文中提出的实施例和示例，以便最好地说明按照本技术及其特定应用的实施例，并且由此使本领域的技术人员能够实施和使用本发明。但是，本领域的技术人员将会知道，仅为了便于说明和举例而提供以上描述和示例。所提出的描述不是意在涵盖本发明的各个方面或者将本发明局限于所公开的精确形式。
鉴于以上所述，本公开的范围通过以下权利要求书来确定。

Claims (19)

1.一种用于电容感测装置的处理系统，其特征在于所述处理系统包括：
传感器模块，包括耦合到第一多个传感器电极的传感器电路，所述传感器模块配置成：
从使用具有多个电容感测突发和感测频率的电容感测信号的所述多个传感器电极来接收所产生信号；以及
在所述多个电容感测突发的相应至少一对之间引入至少一个相移；以及
确定模块，配置成基于所述所产生信号来确定电容测量；
其中所述传感器模块配置成通过最小化第一函数，从分析度量确定所述至少一个相移，所述分析度量对所述电容测量与干扰频率的易感性进行量化，所述第一函数是第二函数随频率的方差，所述第二函数是所述电容测量随时间的方差。
2.如权利要求1所述的处理系统，其中：
所述多个传感器电极包括沿第一轴设置的第一组传感器电极；
所述传感器电路耦合到沿第二轴设置的第二组传感器电极；
所述传感器模块配置为：
从使用具有附加的多个电容感测突发和所述感测频率的电容感测信号的所述第二组传感器电极来接收附加的所产生信号；以及
在所述附加的多个电容感测突发的相应至少一对之间引入至少一个相移；以及
所述确定模块配置成基于所述附加的所产生信号来确定附加的电容测量。
3.如权利要求2所述的处理系统，其中：
所述电容测量包括沿对应于所述多个电容感测突发的所述第一轴的多个绝对电容测量的组合；以及
所述附加的电容测量包括沿对应于所述附加的多个电容感测突发的所述第二轴的多个绝对电容测量的组合。
4.如权利要求1所述的处理系统，其中所述多个电容感测突发包括至少三个电容感测突发的序列。
5.如权利要求1所述的处理系统，其中所述传感器模块配置成通过调制所述多个电容感测突发的所述至少一对的极性而引入所述至少一个相位延迟。
6.如权利要求1所述的处理系统，其中所述传感器模块配置成通过将时间延迟插入所述多个电容感测突发的所述相应至少一对之间来引入所述至少一个相位延迟。
7.如权利要求1所述的处理系统，其中所述电容测量包括对应于所述多个电容感测突发的多个绝对电容测量的组合。
8.如权利要求1所述的处理系统，其中所述电容测量包括对应于所述多个电容感测突发的多个跨电容测量的组合。
9.如权利要求1所述的处理系统，其中：
所述多个传感器电极包括一组接收器电极；
所述传感器电路耦合到一组发射器电极；
所述所产生信号包括由所述发射器电极和至少一个输入物体的至少一个所发射的所述电容感测信号的效应。
10.一种操作具有多个传感器电极的电容感测装置的方法，其特征在于所述方法包括：
从使用具有多个电容感测突发和感测频率的电容感测信号的所述多个传感器电极来接收所产生信号；
在所述多个电容感测突发的相应至少一对之间引入至少一个相移；
基于所述所产生信号来确定电容测量；以及
通过最小化第一函数，从分析度量确定所述至少一个相移，所述分析度量对所述电容测量与干扰频率的易感性进行量化，所述第一函数是第二函数随频率的方差，所述第二函数是所述电容测量随时间的方差。
11.如权利要求10所述的方法，其中，引入所述至少一个相移的所述操作包括在所述多个电容感测突发的所述相应至少一对之间插入至少一个时间延迟。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述至少一个时间延迟的每个小于所述感测频率的周期。
13.如权利要求11所述的方法，其中，所述至少一个时间延迟的每个大于所述感测频率的周期。
14.如权利要求10所述的方法，其中，引入所述至少一个相移的所述操作包括调制所述多个电容感测突发的所述至少一对的极性。
15.如权利要求10所述的方法，其中所述电容测量包括对应于所述多个电容感测突发的多个绝对电容测量的组合。
16.如权利要求10所述的方法，其中，所述电容测量包括对应于所述多个电容感测突发的多个跨电容测量的组合。
17.一种输入装置，其特征在于所述输入装置包括：多个传感器电极；以及
处理系统，耦合到所述多个传感器电极，所述处理系统配置成：
从使用具有多个电容感测突发和感测频率的电容感测信号的所述多个传感器电极来接收所产生信号；
在所述多个电容感测突发的相应至少一对之间引入至少一个相移；
基于所述所产生信号确定电容测量；以及
通过最小化第一函数，从分析度量确定所述至少一个相移，所述分析度量对所述电容测量与干扰频率的易感性进行量化，所述第一函数是第二函数随频率的方差，所述第二函数是所述电容测量随时间的方差。
18.如权利要求17所述的输入装置，其中，所述处理系统配置成通过调制所述多个电容感测突发的所述至少一对的极性来引入所述至少一个相位延迟。
19.如权利要求17所述的输入装置，其中，所述处理系统配置成通过将时间延迟插入所述多个电容感测突发的所述相应至少一对之间来引入所述至少一个相位延迟。
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