CN108027678B - 用于电容性的触摸感测的连续时间抗混叠滤波器 - Google Patents

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Abstract

本文所述的实施例包括具有配置成接收信号的多个电容性的传感器电极的输入装置。该输入装置还包括处理系统，其耦合到多个电容性的传感器电极。处理系统包括模拟前端(AFE)。AFE包括抗混叠滤波器，抗混叠滤波器包括连续时间模拟无限脉冲响应(IIR)滤波器，其配置成从所接收的信号中滤出比处理系统的信号频率要高的频率的干扰以产生抗混叠信号。AFE还包括电荷积分器，其配置成对抗混叠信号进行积分。

Description

用于电容性的触摸感测的连续时间抗混叠滤波器
技术领域
本发明的实施例一般涉及用于电容性的触摸感测的方法和设备，以及更具体来说涉及对所接收的信号进行滤波。
背景技术
包括电容性的触摸感测装置(通常又称作触摸板、触摸屏或触摸传感器装置)的输入装置广泛用于多种电子系统中。电容性的触摸感测装置可用来为电子系统提供图形用户界面(GUI)。例如，电容性的触摸感测装置常常用作较大计算系统的输入装置(诸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)。电容性的触摸感测装置还常常用于较小计算系统(诸如移动电话中集成的触摸屏)中。
电容性的触摸感测装置通常包括常常通过表面所区分的感测区，其中电容性的触摸感测装置确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。固有地，必须暴露感测区以进行触摸，这使它暴露于外部干扰，其与电容性的触摸的灵敏测量相比是较大的。因此，诸如滤波的信号调节对测量的质量非常重要。外部干扰可扩展到任意高的频率，其可高于尼奎斯特极限(其通过诸如模数转换器(ADC)的离散时间组件的取样率来设置)，从而引起混叠。所需的至少是在任何取样之前所应用的某个连续时间模拟抗混叠滤波，以去除会混叠的干扰频率，优选地无需使用大组件值。
发明内容
本文描述的实施例包括一种用于对来自电容性的触摸传感器装置的所接收的信号进行滤波的处理系统，该处理系统包括抗混叠滤波器，抗混叠滤波器包括连续时间无限脉冲响应(IIR)滤波器，其配置成从所接收的信号中滤除比处理系统的信号频率要高的频率的干扰，以产生抗混叠信号。该处理系统还包括电荷积分器，其配置成对抗混叠信号进行积分。
在另一个实施例中，输入装置包括多个电容性的传感器电极，其配置成接收信号。该输入装置还包括处理系统，其耦合到多个电容性的传感器电极。处理系统包括模拟前端(AFE)。AFE包括抗混叠滤波器，抗混叠滤波器包括连续时间模拟无限脉冲响应(IIR)滤波器，其配置成从所接收的信号中滤除比处理系统的信号频率要高的频率的干扰，以产生抗混叠信号。AFE还包括电荷积分器，其配置成对抗混叠信号进行积分。
在另一个实施例中，用于感测输入装置的方法包括采用电容性的传感器电极来接收信号。该方法还包括采用抗混叠滤波器对所接收的信号进行滤波，以产生抗混叠信号，抗混叠滤波器包括连续时间模拟无限脉冲响应(IIR)滤波器。该方法还包括采用电荷积分器对抗混叠信号进行积分。
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它同样有效的实施例。
图1是按照一实施例的输入装置的框图。
图2是按照一实施例的输入装置的示例传感器电极图案。
图3是示出用于对输入信号进行滤波的方法的信号流程图。
图4示出包括抗混叠滤波器的模拟前端放大器的框图。
图5示出一阶抗混叠滤波器的频率响应。
图6示出按照一实施例的二阶带通抗混叠滤波器和模拟前端放大器。
图7示出二阶带通滤波器的频率响应。
图8示出按照一实施例的三阶带通抗混叠滤波器和模拟前端放大器。
图9示出三阶带通滤波器的频率响应。
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元件。预期一个实施例中公开的元件可有利地用于其它实施例而无需具体说明，其中相似标号可表示相似元件。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。附图和论述用来说明以下所述的原理。
具体实施方式
以下具体实施方式实际上只是示范性的，而不是意在限制实施例或者这类实施例的应用和使用。此外，并不是意在通过前面的技术领域、背景技术、发明内容或者以下具体实施方式中提供的任何明确表达或暗示的理论进行限制。
信号中的干扰能够电容地耦合到触摸感测系统中，以及干扰使系统感测接近性、触摸、触控笔(笔)或其它输入对象的能力降级。干扰能够产生于外部干扰源(诸如电源或显示器)和/或内部芯片噪声源。传统系统在一段时间周期内对输入信号进行积分，然后对信号进行取样并且在离散时间执行处理。处于比尼奎斯特速率要高的频率的干扰将按照无法通过混叠干扰的离散时间信号处理被去除的方式进行混叠和使信号质量降级。
本技术的各个实施例提供用于改进电容性的触摸感测装置的可用性的方法、电路和系统。为了降低混叠，本文所述的实施例在对输入信号进行积分和取样之前提供连续时间模拟滤波。具体来说，本文所述的实施例有利地提供连续时间模拟抗混叠滤波器，其被加入触摸感测装置的模拟前端(AFE)中的电荷积分器，以改进信号干扰比(SIR)。抗混叠滤波器通过使高频干扰含量衰减超过信号来改进SIR。高频滤波对于处理显示噪声(其常常具有高于1MHz(兆赫)的含量)能够是有效的，在一些实施例中，抗混叠滤波器可包括带通滤波器，其除了抑制更高频率之外还提供诸如电源噪声的更低频率的干扰抑制。
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、工作站、膝上型计算机、上网本计算机、平板、超级本、可折叠、万维网浏览器、因特网应用、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和独立等距操纵杆、按钮或按键开关的物理键盘。其它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、复印机和打印机)之类的外围设备。其它示例包括远程终端、售货亭、ATM、销售点终端(即，收银机)和视频游戏机(例如视频游戏控制台、便携游戏装置等)。其它示例包括通信装置(包括移动电话，诸如智能电话)和媒体装置(包括记录器、编辑器和播放器，诸如电视机、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机)。
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离。另外，电子系统可能是输入装置的主机或从机。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、网络和其它有线或无线互连。示例包括I2C、SPI、PS/2、通用串行总线(USB)、蓝牙、RF、Wi-Fi和IRDA。
图1中，输入装置100示为电容性的传感器装置(又常常称作“触摸板”、“触摸屏”、“电容性的触摸感测装置”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中提供的用户输入。示例输入对象140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，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120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，直到信噪比充分地阻止准确的对象检测。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，一些实施例感测输入，其包括没有与输入装置100的任何表面的接触(即，对输入装置100的接近性)、与输入装置100的输入表面(例如触摸表面)的接触、与耦合某个量的外加力或压力的输入装置100的输入表面的接触、经过手套的接触和/或其组合。
输入装置100包括用于检测用户输入、具有一个或多个传感器电极的输入表面。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面板等，来提供输入表面。一些实现可配置成提供跨越一维、二维、三维或更高维的空间的图像。一些实现可配置成提供沿特定轴或平面的输入对象140的位置的投影，在一些实施例中，感测区120具有矩形形状，其可投射到输入装置100的输入表面上。
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。作为非限制性示例，输入装置100可使用电容性的技术。在输入装置100的一些电容性的实现中，将电压或电荷施加到传感器电极，以创建电场。附近的输入对象140引起电场的变化，并且产生电容性的耦合中的可检测的变化，其可作为电压、电流、电荷等中的变化来检测。
一些电容性的实现利用基于传感器电极与输入对象140之间的电容性的耦合的变化的“自电容”(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对象140改变传感器电极附近的电场，从而改变传感器电极与输入对象140之间的所测量的电容性的耦合。在一个实现中，绝对电容性的感测方法通过相对参考电压(例如系统接地)来调制传感器电极以及通过检测传感器电极与输入对象140之间的电容性的耦合的变化进行操作。没有被感测的传感器电极也可相对参考电压来调制，以充当保护电极。
一些电容性的实现利用基于传感器电极之间的电容性的耦合的变化的“互电容”(或“跨电容”)感测方法。在各个实施例中，传感器电极附近的一个或多个输入对象140改变传感器电极之间的电场，从而改变传感器电极之间的所测量的电容性的耦合。在一个实现中，跨电容性的感测方法通过下列步骤进行操作：检测从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”)到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”)的电容耦合。传感器电极可以是专用发射器或接收器，或者传感器电极可配置成或者传送或者接收。发射器传感器电极可相对于参考电压(例如系统接地)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保持为基本上恒定，以便将跨电容测量与绝对电容测量分离。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(例如其它电磁信号)对应的(一个或多个)影响。
在图1中，处理系统110示为输入装置100的组成部分。处理系统110配置并且操作输入装置100的硬件，以检测感测区120中的输入对象140。处理系统110包括一个或多个集成电路(IC)的部分或全部和/或其它电路组件。例如，互电容传感器装置的处理系统可包括：接收器电路，其能够配置成从接收器传感器电极接收信号；和/或发射器电路，其能够配置成采用发射器传感器电极来传送信号。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，固件和/或软件可将硬件配置成按照不同配置进行操作。
在一些实施例中，包括处理系统110的组件共同位于诸如输入装置100的传感器电极附近。在其它实施例中，处理系统110的组件在物理上分离，其中一个或多个组件靠近输入装置100的传感器电极，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可在物理上集成到移动电话中，并且处理系统110可包括作为移动电话的主处理器的组成部分的电路和固件。在一些实施例中，处理系统110专用于实现输入装置100。在其它实施例中，处理系统110还执行其它功能，诸如操作显示屏幕、驱动触觉致动器、驱动LED或者感测等距操纵杆、力传感器或按钮等。
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中的输入对象140(或者输入对象140的变化)。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、滚动、缩放和其它功能之类的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(例如向电子系统中可与处理系统110分离的中央处理系统，若这种独立中央处理系统存在的话)提供与用户输入(或者用户输入的变化)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的传感器电极，以产生指示感测区120中的输入对象140(或者输入对象140的变化)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可执行滤波或者其它信号调节。作为另一个示例，处理系统110可以数字化从传感器电极所得到的模拟电信号。作为又一个示例，处理系统110可减去或者以其它方式考虑基线，使得信息反映电信号与基线之间的差。作为又一些示例，处理系统110可确定位置信息，将输入识别为手势或命令，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、移动、速度、加速度和其它类型的空间信息。示范“零维”位置信息包括近/远、接触/无接触信息、力或者零维手势(例如叩击和双击)。示范“一维”位置信息包括沿轴(例如滚动条)或者圆周围(例如触摸轮)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位置或速度，诸如悬浮或扫划。其它示例包括空间信息的其它表示，诸如形状、旋转或手性运动。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(趋势)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，趋势数据可称作状态信息。趋势数据可用于计算相对位置的去抖动和/或弹道学的计算中。在一些实施例中，速度可用于手势处理中。
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辅助输入组件来实现。这些辅助输入组件可提供用于感测区120中的用户输入的冗余功能性或者另外某种功能性。图1示出感测区120附近的按钮130，其能够用来促进使用输入装置100对项目的选择。其它类型的辅助输入组件包括滑块、球、轮、开关、力传感器、等距操纵杆等。相反，在一些实施例中，输入装置100可以在没有其它辅助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并且提供用于关联电子系统的触摸屏界面的基本上透明的传感器电极。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)、液晶显示器(LCD)、等离子体、电致发光(EL)、电子墨水(e-ink)或者其它显示技术。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部分用于显示和感测两者。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。
在各个实施例中，为了减少布线，特别是在大传感器中，一些电容性的实现利用电容性的元件的阵列或者其它规则或不规则图案。在一些电容性的实现中，独立感测元件可欧姆地短接在一起，以形成扩展传感器电极，诸如行和列。它们可在显示区外部被短接，或者传感器元件可跨接其它传感器元件。跨接区域可以是窄的，并且可由具有可观的电阻率的材料(诸如触摸屏中使用的基本上透明的材料来)制成。一些电容性的实现利用电阻片，例如作为屏蔽或其它公共电极，其可以是均匀电阻性的。因此，电容性的传感器可具有可观的串联电阻并且因而具有可观的RC时间常数。
图2示出按照一些实施例的输入装置200，其包括处理系统110以及配置成在与图案关联的感测区120中进行感测的示例传感器电极图案的一部分。为了说明和描述的清楚起见，图2示出重叠矩形的图案(其示出了传感器电极)，而没有示出各种细节。这个传感器电极图案包括第一多个发射电极160(160-1、160-2、160-3、…160-n)以及第二多个接收电极170(170-1、170-2、170-3、…170-n)，其设置在多个发射电极160之上。处理系统110经过多个电容性的布线迹线(图2中未示出)来耦合到接收电极170和发射电极160。
发射电极160和接收电极170通常相互欧姆地隔离。也就是说，一个或多个绝缘体分隔发射电极160和接收电极170，并且防止它们相互电短接。在一些实施例中，发射电极160和接收电极170通过设置在其之间的跨接区的绝缘材料来分隔；在这类构造中，发射电极160和/或接收电极170可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，发射电极160和接收电极170通过一层或多层绝缘材料来分隔。在一些其它实施例中，发射电极160和接收电极170通过一个或多个衬底来分隔；例如，它们可设置在同一衬底的相对侧上或者在层压在一起的不同绝缘衬底上。
发射电极160与接收电极170之间的定域电容性的耦合的区域可称作“电容性的像素”。发射电极160与接收电极170之间的电容性的耦合随着与发射电极160和接收电极170关联的感测区120中的输入对象140的接近和运动而变化。
在一些实施例中，“扫描”传感器图案以确定这些电容性的耦合。也就是说，驱动发射电极160以传送发射器信号。可操作发射器以使得一次一个传感器电极进行传送，或者多个传感器电极可同时进行传送。在多个传感器电极同时进行传送的情况下，这些多个传感器电极可传送相同的发射器信号，以产生实际上更大的传感器电极，或者这些多个传感器电极可传送不同的发射器信号。例如，多个传感器电极可按照一个或多个编码方案或变换(其实现对接收电极170的所产生信号的单独份额的数学分离)来传送不同的发射器信号。
可单一或者多样地操作接收电极170以获取所产生信号。所产生信号可用来确定电容性的像素处的电容性的耦合的测量。
来自电容性的像素的一组测量形成“电容性的图像”(又称作“电容性的帧”)，其表示像素处的电容性的耦合。可在多个时间周期内来获取多个电容性的图像，以及它们之间的差可用来得出与感测区120中的用户输入的变化有关的信息。例如，在连续时间周期内所获取的连续电容性的图像能够用来跟踪进入、离开感测区120以及在感测区120中的一个或多个输入对象140的(一个或多个)运动。
传感器装置的本底电容是在感测区120中没有输入对象140的情况下所得到的电容性的图像。本底电容随环境和操作条件而发生变化，并且可按照多种方式被估计。例如，一些实施例在确定没有输入对象140处于感测区120中时获取“基线图像”，并且将那些基线图像用作其本底电容的估计。
能够对传感器装置的本底电容来调整电容性图像，以实现更稳定的测量。一些实施例通过对电容性的像素处的电容性的耦合的测量进行“基线化”，以产生“基线化电容性的图像”，来实现这个方面。也就是说，一些实施例从形成电容性的图像的测量中减去与那些像素关联的“基线图像”的适当对应“基线值”。
在各个触摸屏实施例中，“电容性的帧率”(获取连续电容性的图像的速率)与“显示帧率”(更新所显示的图像的速率，包括刷新屏幕以重新显示相同图像)可以是相同或者不同的。在两个速率有所不同的一些实施例中，连续电容性的图像在不同显示更新状态来获取，以及不同显示更新状态可影响获取的电容性的图像。也就是说，显示更新具体来说影响本底电容性的图像。因此，如果当显示更新处于第一状态时获取第一电容性的图像，并且当显示更新处于第二状态时获取第二电容性的图像，则第一和第二电容性的图像因与显示更新状态关联的本底电容图像的差而不是因感测区120中的输入对象140的变化而有所不同。这在电容性的感测和显示更新电极相互接近的情况下或者当它们被共享(例如公共电极，其执行多个功能，诸如电容性的感测功能和显示功能)时更有可能。
为了便于说明，在特定显示更新状态期间获取的电容性的图像被认为具有特定帧类型。也就是说，特定帧类型关联特定电容性的感测序列与特定显示序列的映射。因此，在第一显示更新状态期间所获取的第一电容性的图像被认为具有第一帧类型，在第二显示更新状态期间所获取的第二电容性的图像被认为具有第二帧类型，在第三显示更新状态期间所获取的第三电容性的图像被认为具有第三帧类型，依此类推。在显示更新状态和电容性的图像获取的关系为周期性时，所获取的电容性的图像通过帧类型循环并且然后重复进行。为了避免具有过多帧类型，显示和电容性的触摸感测可需要同步。
处理系统110可采用一个或多个IC来实现，以控制输入装置中的各种组件。例如，处理系统110的功能可在多于一个的集成电路(其能够控制显示模块元件(例如公共电极)，并且驱动发射器信号和/或接收从感测元件阵列所接收的所产生信号)中实现。在存在处理系统110的多于一个的IC的实施例中，独立处理系统IC之间的通信可通过同步机制(其对提供给发射电极160和接收电极170的信号进行定序)来实现。备选地，该同步机构可以是IC的任一个的内部的。
处理系统110可被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。其它示例模块包括：传感器操作模块，配置成操作(一个或多个)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的手势；以及模式变更模块，用于变更操作模式。
处理系统110可包括驱动器模块230、传感器模块240、确定模块250和可选存储器260。
处理系统110中包含的驱动器模块230(其包括驱动器电路)可配置用于更新显示装置(未示出)的显示屏幕上的图像。例如，驱动器电路可包括显示电路和/或传感器电路，其配置成经过像素源驱动器将一个或多个像素电压施加到显示像素电极。显示和/或传感器电路还可配置成在更新显示屏幕的同时将一个或多个公共驱动电压施加到公共电极。另外，处理系统110配置成通过将发射器信号驱动到公共电极上，将公共电极作为发射器电极来操作，以进行输入感测。
传感器模块240(其包括传感器电路)被耦合到多个接收电极170，并且配置成接收指示感测区120中的用户输入(或者没有用户输入)和/或环境干扰的所产生信号。传感器模块240还可配置成将所产生信号传递给确定模块250以用于确定输入对象的存在和/或传递给可选存储器260供存储。传感器模块240还可驱动传感器电极。在各个实施例中，处理系统110的IC可耦合到驱动器，以用于驱动发射电极160。备选地，驱动器可使用薄膜晶体管(TFT)来制作，并且可包括开关、组合逻辑、复用器以及其它选择和控制逻辑。
传感器模块240还可包括接收器270，其将接收电极170与其它组件进行接合。接收器270在一些实施例中可包括AFE(模拟前端)，并且在这个示例实施例中为了方便起见而将称作AFE 270。在其它实施例中可使用其它接收器实现。AFE 270可在传感器模块240中或者处理系统110的一个或多个其他组件中实施。
本文所述的实施例提供触摸感测装置的AFE 270中的抗混叠滤波器。抗混叠滤波器能够是连续时间模拟无限脉冲响应滤波器。抗混叠滤波器对输入信号进行滤波，以去除高频干扰以及在一些实施例中还去除低频干扰。滤波信号则是对电荷积分器的输入，其中信号能够在时间周期内来积分，并且然后被输出以供进一步处理。在一些实施例中，滤波和积分依次单独进行。在其它实施例中，它们可在组合电路中同时或接近同时发生。也就是说，滤波功能和积分功能可以不是严格地根据时间或者根据电路组件可分离的。提供滤波功能的电路组件还可帮助积分，反过来也是一样。滤波、积分和放大全部可在电路中同时进行。将它们相结合是可能的，因为它们是线性时间不变操作，只要它们之间不存在取样。在以下描述的一些实施例中，为了方便起见而单独描述滤波和积分。但是，从实现观点来看，在一些情况下，滤波和积分可结合在同一电路块中。
图3是示出用于操作输入装置的方法350的信号流程图。方法350提供一种连续时间模拟抗混叠滤波器，其被加入电容性的触摸感测装置的AFE 270，以改进SIR。虽然方法步骤结合图1-2和图4-9来描述，但是本领域的技术人员将会理解，配置成按照任何可行顺序来执行方法步骤的任何系统落入本发明的范围之内。在各个实施例中，图1-2、图4、图6和图8所述的硬件和/或软件元件能够配置成执行图3的方法步骤。在一些实施例中，图1-2所示的组件(诸如传感器电极和AFE 270)可执行图3中的步骤的部分或全部。
方法350开始于步骤360，其中电容性的传感器电极接收信号。信号可能是例如传感器电极与输入对象140之间或者传感器电极之间的电容的量度。
方法350继续进行到步骤370，其中电流传送器或等效电路接收低阻抗输入处的信号。电流传送器配置成向抗混叠滤波器输出高阻抗输出处的电流，因而将抗混叠滤波器与负载电容隔离。电流传送器还可提供电流缩放，以允许抗混叠滤波器和电荷积分器中的较小电容值。
方法350进入步骤380，其中抗混叠滤波器对信号进行滤波，以产生抗混叠信号。在一个实施例中，抗混叠滤波器包括无限脉冲响应连续时间模拟滤波器。在信号的取样发生之前对信号进行滤波。抗混叠滤波器能够是低通滤波器或带通滤波器。
方法350进入步骤390，其中电荷积分器对滤波信号进行积分。在一些实施例中，电荷积分器可包括运算放大器。在其它实施例中，电荷积分包括通过电流传送器的高阻抗电流输出所驱动的、耦合到接地的电容。
图4示出具有抗混叠滤波器的AFE 300的示例简化系统级框图。AFE 300包括抗混叠滤波器314、电荷积分器CI 324和取样电路312。在一些实施例中，如果手指或者其它输入对象140存在于接收电极170附近，则高频干扰经由手指耦合电容Cf304进入。触摸传感器输入装置100的感测区120中的一个或多个输入对象140具有干扰电压Vin(t)302。跨手指耦合电容Cf 304的干扰电压Vin(t)302产生干扰电流Iin(t)306。在AFE 300接收干扰电流Iin(t)306。干扰电流Iin(t)306然后作为电流模式信号由抗混叠滤波器314来接收。抗混叠滤波器314对电流模式信号进行滤波，以去除信号中的高频干扰。如果抗混叠滤波器314实现为带通滤波器，则抑制低频干扰(诸如电源噪声)以及高频干扰。抗混叠滤波器314输出滤波信号Ifilt(t)344。抗混叠滤波器314示为图4中的块。下面描述抗混叠滤波器314的各个实施例的详细电路图。
在信号由抗混叠滤波器314被滤波之后，滤波信号Ifilt(t)344被传送给电荷积分器CI 324。在一实施例中，电荷积分器CI 324是有源滤波器，其包括运算放大器以及关联无源组件，诸如(一个或多个)电容器、(一个或多个)电阻器、(一个或多个)开关等。电荷积分器CI 324能够使用其它类型的反相有源滤波器(其提供低阻抗虚拟接地输入，诸如泄漏积分器、复位积分器、反相低通滤波器或者跨阻放大器)来实现。虚拟接地也能够使用除了运算放大器之外的其它类型的电路(其提供低阻抗输入，在一些情况下诸如电流泵、电流传送器、电流反射镜、共栅放大器或者大电容器)来实现。电荷积分器CI 324输出一输出信号Vout(t)330。取样电路312以规则间隔对输出信号Vout(t)330进行取样，以产生离散时间输出信号Vout(n)310。取样电路312能够包括(一个或多个)开关、(一个或多个)电容器等。信号的进一步处理然后能够由输入装置100的其它组件按照离散时间来执行。
重要的是，抗混叠滤波器314在取样之前对连续时间信号进行滤波。没有取样之前的抗混叠滤波器的系统经受谐波易感性。谐波易感性意味着系统不仅对其信号频率敏感，而且还对混叠频率处的干扰敏感，该混叠频率是具有取样频率的整数倍(谐波)的信号频率的总和以及差，如本领域的技术人员所知。
图5示出按照一实施例的示例一阶低通抗混叠滤波器的频率响应400。y轴是按照分贝(dB)所测量的响应的标度。x轴是按照赫兹(每秒周期数)所测量的频率的对数标度。
对于这个示范系统，抗混叠截止频率为400KHz。如频率响应曲线410所示，衰减在400KHz的频率为大约3dB。因此，抗混叠滤波器的3dB截止频率为400KHz。又在频率响应曲线410上示出的是在大约4MHz的频率的响应，其比截止频率要高十倍。在那个点，响应从其峰值下降大约20.59dB；换言之，衰减为大约20.59dB。因此，这个滤波器的滚降为大约20dB/十倍程，其是一阶滤波器的滚降。
在其它实施例中，抗混叠滤波器能够具有与一阶不同的阶数。二阶滤波器提供每十倍程大约40dB的滚降。更高阶滤波器具有比更低阶滤波器要更快的滚降，但是实现一般更复杂。
图6示出按照一实施例、具有二阶带通抗混叠滤波器714(其包括一阶低通滤波器715和一阶高通)的AFE 700的一个示例。滤波器的一阶低通特性降低谐波易感性，其中低通滚降为大约20dB/十倍程。另外，带通滤波器的一阶高通特性提供电源噪声抑制。一阶高通特性来自输入电容Cf704乘以反馈电阻RFB 728的传递函数。
在高层级处，AFE 700包括电流传送器710(或等效功能性)，其接收低阻抗输入处的输入电流Iin(t)706；以及在高阻抗电流输出向抗混叠滤波器714的其它组件(诸如低通滤波器715)来输出缩放电流Icc(t)712。低通滤波器715向电荷积分器(CI)724(其输出一输出电压Vout(t)730以供进一步处理)输出滤波电流信号Ifilt(t)744。
图6的示例实施例的结构如下。输入电压Vin(t)702(其包括信号加干扰)被耦合到输入电容Cf704的第一端子。输入电容Cf704的第二端子被耦合到抗混叠滤波器714的输入，其包括电流传送器710的第一输入。参考电压Vref_mod 708耦合到电流传送器710的第二输入端子。电流传送器710接收来自低阻抗输入处的输入电容Cf704的输入电流Iin(t)706，并且向抗混叠滤波器714的低通滤波器715输出缩放电流Icc(t)712。在这个示例中，低通滤波器715包括电容CFILT 718和电阻RFILT 716。电容CFILT 718的第一端子还耦合到电流传送器710的缩放电流输出Icc(t)712。电容CFILT 718的第二端子耦合到AC接地720。电阻RFILT 716的第一端子耦合到电容CFILT 718的第一端子。电阻RFILT 716的第二端子在电荷积分器CI 724的第一输入端子处耦合到滤波电流信号Ifilt(t)744。
在某些实施例中，电荷积分器724可包括运算放大器(CI Op-Amp734)。CI op-amp734的第一输入端子742耦合到滤波电流信号Ifilt(t)744。CI op-amp 734的第二输入端子740耦合到参考电压Vcm 722。CI op-amp 734的第一输入端子742和CI op-amp 734的输出端子Vout(t)730如所示耦合到与电容CFB 726并联的电阻RFB 728。电阻RFB 728能够是泄漏电阻器，或者能够表示开关电容器或周期复位的等效电阻。CI op-amp 734的输出端子730产生输出电压Vout(t)。
在本文所述的实施例中，对抗混叠滤波器714的输入是电流输入Icc(t)712。输入电容Cf704表示手指电容Cf，以及跨输入电容Cf704的输入电压Vin(t)702产生输入电流Iin(t)706。电流传送器710提供低阻抗输入，其将输入电容Cf704的一端保持在虚拟接地电位，使得输入电流Iin(t)706只是输入电压Vin(t)702乘以输入电容Cf704的乘积而已，因而使它与外来电容(诸如本底电容)无关。电流传送器710向低通滤波器715提供高阻抗电流输出Icc(t)712，因而将抗混叠滤波器714与负载电容隔离。这使抗混叠滤波器714与负载无关，并且允许它具有更高Q。电流传送器710还可提供电流缩放，以允许抗混叠滤波器714和电荷积分器724中的更合理的电容值。因此，执行电流缩放的电流传送器710有时又称作有源分流器或电流放大器。可使用实现相同功能的其它组件，诸如电流反射镜、电流泵、共栅放大器或者跨电阻放大器之后接着电阻器。
在操作中，在输入电容Cf704的第一端子处来接收输入电压Vin(t)702(其包括输入信号加上来自触摸感测装置的干扰)。输入电容Cf704的第二端子耦合到电流传送器710(或者等效功能性)的低阻抗输入，其将电压保持为基本上恒定，因而提供虚拟接地，使得输入电流Iin(t)706基本上仅表示输入电容Cf 704乘以输入电压Vin(t)702的乘积。因此，输入电容的拉普拉斯传递函数简单地为：
Iin(s)＝sCfVin(s)
电流传送器710接收输入电流Iin(t)706，并且输出电流Icc(t)712。此外，输出电流Icc(t)712可被缩小，使得可使电容值较小。电流传送器710的传递函数(其中电流增益为AI)为：
ICC(s)＝AlIin(s)
来自电流传送器710的电流输出Icc(t)712被传递给低通滤波器715。在这个示范实施例中，低通滤波器715包括如所示耦合到AC接地720的电阻RFILT 716和电容CFILT 718。低通滤波器715的传递函数为：
Figure BDA0001596508950000181
电荷积分器传递函数为：
Figure BDA0001596508950000182
由于在电流传送器710的低阻抗第一输入处和在电荷积分器724的第一输入处的虚拟接地所提供的隔离，部件单独起作用而没有交互。因此，传递函数能够单独编写，以及总传递函数只是部分的乘积。按照因子化形式，AFE 700的拉普拉斯传递函数为：
Figure BDA0001596508950000183
要注意，不管组件值，这个公式始终产生两个实极点而没有复极点；即，它不能产生大于0.5的Q。传递函数的这种形式还能够通过其它电路(诸如多反馈(MFB)反相有源滤波器)来实现。实现相同传递函数的任何电路将是充分的。
一个实施例的示例电路组件值包括1/8的电流传送器电流增益AI，RFILT＝285kΩ，RFB＝550kΩ，CFILT＝2pF，以及CFB＝4pF。那些示范值产生400KHz的3dB截止频率。在其它实施例中可使用其它电路组件值。在一个示范实施例中，电阻RFILT 716是可变电阻，使得抗混叠滤波器的转折频率是可调整的。可变电阻还允许电容CFILT 718中的未控制变化的补偿。在其它实施例中，电阻RFILT 716不是可变电阻。
抗混叠滤波器714对输入信号进行滤波，以产生电流Ifilt(t)744。因为抗混叠滤波器714包括低通滤波器715，所以滤除高频。通过输入电容Cf704乘以反馈电阻RFB 728的高通特性来滤除低频。
图7示出上述传递函数的频率响应。以上针对图6所述的示范模拟组件值用来产生图表600，其中添加了Cf＝1pF。这个示例滤波器的3dB截止频率为400KHz。
曲线610示出传递函数的带通特性。y轴是按照dB所测量的响应的标度。x轴是按照Hz所测量的频率的标度。在51Hz的频率处，响应为大约-93dB。在大约160KHz的频率处，响应峰值为-32dB。在400KHz的频率处，响应为-35dB，其比峰值响应要低3dB。因此，3dB截止频率为400KHz。
图8示出三阶带通抗混叠滤波器和模拟前端放大器的示范实施例。三阶带通滤波器包括与一阶高通特性相结合的二阶低通滤波器。AFE 900中所示的抗混叠滤波器具有40dB/十倍程的低通滚降。在高层级处，AFE 900包括电流传送器910，其在提供虚拟接地的低阻抗输入处来接收输入电流Iin(t)906，并且向多反馈(MFB)有源滤波器(其充当抗混叠滤波器和电荷积分器两者)输出电流Icc(t)912。AFE 900中的电流传送器910右边的电阻和电容组件(RFILT1914、CFILT 918、RFILT2916、CFB1932、RFB 928、CFB2926、Vcm 922和CI op-amp 934)共同工作，以提供信号的滤波和积分，以便产生输出信号Vout 930。在这个示例电路中，提供抗混叠滤波的组件不是如同在图6所示的AFE 700中那样与提供电荷积分的组件不同和分离的。例如，CFB1932是进行操作以提供滤波和电荷积分两者的组件。但是示出CI 924(包括RFB 928、CFB2 926和CI op-amp 934)，以示出电荷积分的主要组件。反馈电阻RFB 928乘以输入电容Cf904产生三阶带通特性。
图8的示例实施例的结构如下。输入电容Cf904耦合到输入电压Vin(t)902。电容Cf904还耦合到电流传送器910的第一输入端子。参考电压Vref_mod 908耦合到电流传送器910的第二输入端子。输入电流Iin(t)906在低阻抗第一输入处进入电流传送器910。电流传送器910输出缩放电流Icc(t)912。电流传送器910的电流输出Icc(t)912耦合到电阻RFILT1914的第一端子。电阻RFILT1914的第二端子耦合到电阻RFILT2916的第一端子和电容CFILT 918的第一端子。电容CFILT 918的第二端子耦合到AC接地920。电阻RFILT2916的第二端子耦合到CIop-amp934的第一输入端子。
电流传送器910的电流输出Icc(t)912也耦合到CFB1932(第一反馈电容)的第一端子。CFB1932的第二端子耦合到CI op-amp 934的输出端子Vout 930。耦合在CI op-amp 934的第一输入端子与CI op-amp 934的输出端子Vout 930之间的是并联的电阻RFB 928和电容CFB2926(分别为反馈电阻和第二反馈电容)。耦合到CI op-amp 934的第二输入端子的是参考电压Vcm 922。
在操作中，AFE 900在输入电容Cf904的第一端子处接收输入电压Vin(t)902，其包括信号加上来自触摸传感器装置的干扰电压。输入电容Cf904的第二端子耦合到电流传送器910的低阻抗第一输入。来自电流传送器910的电流输出Icc(t)912被传递给电阻RFILT1914，即，进行操作以对信号进行滤波的组件之一。RFILT1914、CFILT 918(耦合到AC接地920)、RFILT2916、CFB1932、RFB 928和CFB2926与CI op-amp 934共同工作，以提供输入信号的滤波和积分，以产生滤波输出信号Vout 930。输入电容Cf904和电阻RFB 928为AFE 900提供高通特性。
按照因子化形式，AFE 900的拉普拉斯传递函数为：
Figure BDA0001596508950000211
要注意，RFILT1914和CFILT 918不是必需组件。任一个或两者能够为零，并且仍然获得二阶传递函数，其仍然执行抗混叠。
图9示出如以上在图8中所示的三阶带通滤波器的频率响应800。用来产生图表800的示范模拟组件值如下：AI＝1/8，Cf＝1pF，CFILT＝2pF，CFB1＝2pF，CFB2＝2pF，RFILT1＝200kΩ，RFILT2＝310kΩ，以及RFB＝550kΩ。
曲线810示出抗混叠滤波器的带通特性。y轴是按照dB所测量的响应的标度。x轴是按照Hz所测量的频率的标度。在60Hz的频率处，响应为大约-92dB。在大约132KHz的频率处，峰值响应为-34.5dB。在大约400KHz的频率处，响应为-37.5dB，其比峰值响应要低3dB。因此，3dB截止频率为大约400KHz。
图9中的曲线810的低通滚降能够可视地与图7中的曲线610的低通滚降进行比较，以查看图9中的滚降比图7中的滚降要陡。这是因为，如上所述，图6和图7的二阶带通滤波器的低通滚降为20dB/十倍程，而图8和图9的三阶带通滤波器的低通滚降为40dB/十倍程。因此，能够在更简单电路或者更大滤波性能之间进行折衷。要注意，为了保持在高频处的更陡滚降，CI op-amp 934的输出Vout930必须具有高频处的低阻抗，即，Vout(t)用作高频处的AC接地。
因此，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穷尽本发明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来确定。

Claims (20)

1.一种用于感测输入装置的方法，包括：
采用电容性的传感器电极来接收信号；
采用抗混叠滤波器对所述接收的信号进行滤波，以产生抗混叠信号，所述抗混叠滤波器包括连续时间模拟无限脉冲响应滤波器；以及
采用电荷积分器对所述抗混叠信号进行积分。
2.如权利要求1所述的方法，其中，接收所述信号还包括：
在电流传送器的低阻抗输入处接收所述信号，所述电流传送器配置为在所述低阻抗输入处提供虚拟接地，并且向所述抗混叠滤波器输出电流。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述电荷积分器还包括：
运算放大器，所述运算放大器还包括输入端子和输出端子；以及
反馈电容，其耦合到所述运算放大器的所述输入端子和所述输出端子。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述抗混叠滤波器还包括：
电流模式滤波器，所述电流模式滤波器还包括：
到至少一个AC接地的至少一个电容，所述至少一个电容由电流传送器的输出驱动；以及
至少一个电阻，其将所述至少一个电容耦合到所述电荷积分器的输入。
5.如权利要求1所述的方法，其中，对所述信号进行滤波包括：
从所述信号中滤除比信号频率要高的频率的干扰。
6.如权利要求1所述的方法，其中，对所述信号进行滤波包括：
从所述信号中滤除比信号频率要高的频率以及比所述信号频率要低的频率的干扰。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述抗混叠滤波器包括：
二阶带通滤波器。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述抗混叠滤波器包括：
三阶带通滤波器。
9.一种输入装置，包括：
多个电容性的传感器电极，其配置成接收信号；以及
处理系统，其耦合到所述多个电容性的传感器电极，所述处理系统包括模拟前端，所述模拟前端包括：
抗混叠滤波器，所述抗混叠滤波器包括连续时间模拟无限脉冲响应滤波器，所述连续时间模拟无限脉冲响应滤波器配置成从所述接收的信号中滤除比所述处理系统的信号频率要高的频率的干扰，以产生抗混叠信号；以及
电荷积分器，其配置成对所述抗混叠信号进行积分。
10.如权利要求9所述的输入装置，其中，所述电荷积分器还包括：
运算放大器和反馈电容，所述运算放大器包括输入端子和输出端子，其中所述反馈电容耦合到所述运算放大器的所述输入端子和所述输出端子。
11.如权利要求10所述的输入装置，其中，所述处理系统还包括：
电流传送器，其配置成在低阻抗输入处接收来自所述多个电容性的传感器电极的所述信号，并且向所述抗混叠滤波器输出电流。
12.如权利要求11所述的输入装置，其中，所述抗混叠滤波器还包括：
到至少一个AC接地的至少一个电容，所述至少一个电容由所述电流传送器的所述输出驱动；以及
电阻，其耦合到所述电荷运算放大器的第一输入端子，所述电阻将所述第一输入端子耦合到所述至少一个电容。
13.如权利要求11所述的输入装置，其中，所述抗混叠滤波器包括：
二阶带通滤波器，其进一步配置成从所述接收信号中滤除比所述信号频率要低的频率的干扰。
14.如权利要求11所述的输入装置，其中，所述抗混叠滤波器还包括：
三阶带通滤波器。
15.一种用于对来自电容性的触摸传感器装置的所接收的信号进行滤波的处理系统，所述处理系统包括：
抗混叠滤波器，其包括连续时间无限脉冲响应滤波器，所述连续时间无限脉冲响应滤波器配置成从所述接收的信号中滤除比所述处理系统的信号频率要高的频率的干扰以产生抗混叠信号；以及
电荷积分器，其配置成对所述抗混叠信号进行积分。
16.如权利要求15所述的处理系统，还包括：
电流传送器，其配置成在低阻抗第一输入处接收来自所述电容性的触摸传感器装置的所述信号，并且向所述抗混叠滤波器输出电流。
17.如权利要求15所述的处理系统，其中，所述电荷积分器包括运算放大器和反馈电容，所述运算放大器包括输入端子和输出端子，其中所述反馈电容耦合所述运算放大器的所述输入端子和所述输出端子。
18.如权利要求15所述的处理系统，其中，所述抗混叠滤波器还包括：
电阻，其耦合到所述电荷积分器的第一输入端子；以及
电容，其耦合到所述电阻的第二输入端子。
19.如权利要求15所述的处理系统，其中，所述抗混叠滤波器包括：
二阶带通滤波器，其进一步配置成从所述接收的信号中滤除比所述信号频率要低的频率的干扰。
20.如权利要求15所述的处理系统，其中，所述抗混叠滤波器还包括：三阶带通滤波器。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017173976A (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 株式会社ジャパンディスプレイ センサ及びセンサ付き表示装置
KR102151106B1 (ko) 2016-07-29 2020-09-02 애플 인크. 다중-전력 도메인 칩 구성을 갖는 터치 센서 패널
US10990221B2 (en) 2017-09-29 2021-04-27 Apple Inc. Multi-power domain touch sensing
US11086463B2 (en) 2017-09-29 2021-08-10 Apple Inc. Multi modal touch controller
US10503319B2 (en) 2017-12-27 2019-12-10 Novatek Microelectronics Corp. Signal processing circuit for processing sensing signal from touch panel
JP7198586B2 (ja) * 2018-02-16 2023-01-04 ローム株式会社 容量検出回路、半導体装置、それを用いた入力装置、電子機器、ならびに容量検出方法
US10635228B2 (en) * 2018-02-22 2020-04-28 Samsung Display Co., Ltd. System and method for mutual capacitance sensing
US11016616B2 (en) 2018-09-28 2021-05-25 Apple Inc. Multi-domain touch sensing with touch and display circuitry operable in guarded power domain
US11004883B2 (en) * 2019-04-04 2021-05-11 Synaptics Incorporated System and method for optical sensing
KR102646183B1 (ko) * 2019-12-26 2024-03-11 엘지디스플레이 주식회사 터치표시장치, 데이터구동회로 및 터치센싱방법
KR102449239B1 (ko) * 2021-03-24 2022-09-29 주식회사 지니틱스 싱글엔드 누적연산증폭기를 이용한 터치입력 감지장치
KR102440297B1 (ko) * 2021-04-12 2022-09-06 주식회사 지니틱스 노이즈 필터를 갖는 단일 누적연산증폭기를 이용한 정전용량 감지장치
KR20230126309A (ko) * 2022-02-22 2023-08-30 삼성디스플레이 주식회사 밴드 패스 필터 및 이를 포함하는 센서 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102916677A (zh) * 2011-08-02 2013-02-06 联发科技股份有限公司 无限脉冲响应滤波器以及滤波方法
CN103392162A (zh) * 2011-02-25 2013-11-13 马克西姆综合产品公司 电容式触摸感测构架

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5412335A (en) 1994-01-14 1995-05-02 Motorola, Inc. Area-efficient current-input filter, virtual ground circuit used in same, and method therefor
US6529068B1 (en) 1997-08-29 2003-03-04 Stmicroelectronics S.R.L. Area-efficient reconstruction filters, particularly for current-driven D/A converters
EP0899873B1 (en) 1997-08-29 2001-10-24 STMicroelectronics S.r.l. Area-efficient reconstruction filters, particularly for D/A current-driven converters
EP1601113A1 (en) 2004-05-25 2005-11-30 STMicroelectronics S.r.l. Transmission system, particularly for wcdma cellular telephony
US8279180B2 (en) 2006-05-02 2012-10-02 Apple Inc. Multipoint touch surface controller
US8045943B2 (en) 2008-01-29 2011-10-25 Freescale Semiconductor, Inc. High performance CMOS radio frequency receiver
US8378981B2 (en) 2008-05-19 2013-02-19 Atmel Corporation Capacitive sensing with high-frequency noise reduction
US8482545B2 (en) 2008-10-02 2013-07-09 Wacom Co., Ltd. Combination touch and transducer input system and method
DE102009046177A1 (de) * 2008-10-30 2010-06-10 Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon Berührungsdatengenerator
IT1392309B1 (it) 2008-12-15 2012-02-24 St Microelectronics Srl Circuito integrato di amplificazione a guadagno programmabile e sistema comprendente detto circuito
US8866500B2 (en) * 2009-03-26 2014-10-21 Cypress Semiconductor Corporation Multi-functional capacitance sensing circuit with a current conveyor
US8031094B2 (en) * 2009-09-11 2011-10-04 Apple Inc. Touch controller with improved analog front end
US8970506B2 (en) 2009-09-11 2015-03-03 Apple Inc. Power management for touch controller
US9244569B2 (en) * 2010-03-31 2016-01-26 Stmicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd Capacitive sensing analog front end
US8391628B2 (en) 2010-12-16 2013-03-05 Stmicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd. Directional anti-aliasing filter
KR101239103B1 (ko) 2011-04-19 2013-03-06 주식회사 동부하이텍 차동 신호 처리를 이용한 터치스크린 컨트롤러
US8988384B2 (en) 2011-09-23 2015-03-24 Apple Inc. Force sensor interface for touch controller
US20130176273A1 (en) 2012-01-09 2013-07-11 Broadcom Corporation Fast touch detection in a mutual capacitive touch system
US9058078B2 (en) 2012-01-09 2015-06-16 Broadcom Corporation High-accuracy touch positioning for touch panels
US9372581B2 (en) 2012-01-09 2016-06-21 Broadcom Corporation Interference estimation and adaptive reconfiguration of a capacitive touch controller
KR20130098459A (ko) 2012-02-28 2013-09-05 삼성전자주식회사 노이즈 스펙트럼 추정 장치 및 이를 포함하는 터치 스크린 장치
KR20140071050A (ko) 2012-12-03 2014-06-11 삼성전자주식회사 용량성 멀티 터치 시스템 및 용량성 멀티 터치 시스템의 제어 방법
US8928407B2 (en) 2013-03-11 2015-01-06 Futurewei Technologies, Inc. Current conveyor circuit and method
US8928359B2 (en) * 2013-05-08 2015-01-06 Synaptics Incorporated Charge distribution

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103392162A (zh) * 2011-02-25 2013-11-13 马克西姆综合产品公司 电容式触摸感测构架
CN102916677A (zh) * 2011-08-02 2013-02-06 联发科技股份有限公司 无限脉冲响应滤波器以及滤波方法

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