CN108572781B - 检测指示器的设备和方法 - Google Patents

检测指示器的设备和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108572781B
CN108572781B CN201810185121.6A CN201810185121A CN108572781B CN 108572781 B CN108572781 B CN 108572781B CN 201810185121 A CN201810185121 A CN 201810185121A CN 108572781 B CN108572781 B CN 108572781B
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
signal
output signal
pointer
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810185121.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108572781A (zh
Inventor
李炅勋
南常必
崔炳貝主
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN108572781A publication Critical patent/CN108572781A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108572781B publication Critical patent/CN108572781B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03545—Pens or stylus
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G06F3/04182—Filtering of noise external to the device and not generated by digitiser components
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0487—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser
    • G06F3/0488—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03547—Touch pads, in which fingers can move on a surface
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04104—Multi-touch detection in digitiser, i.e. details about the simultaneous detection of a plurality of touching locations, e.g. multiple fingers or pen and finger
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04108—Touchless 2D- digitiser, i.e. digitiser detecting the X/Y position of the input means, finger or stylus, also when it does not touch, but is proximate to the digitiser's interaction surface without distance measurement in the Z direction
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transceivers (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)

Abstract

一种用于处理根据指示器的触摸而变化的输入信号的指示器检测设备，包括：混频器，配置为通过根据本地振荡器的频率使输入信号产生外差效果来产生第一输出信号；以及滤波器，配置为通过滤波第一输出信号来输出第二输出信号，其中，混频器配置为将与指示器对应的频带移动到滤波器的通带。

Description

检测指示器的设备和方法
对优先权申请的引用
本申请主张于2017年3月7日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请 No.10-2017-0029059的权益，通过引用将该申请公开的内容全部并入本文。
技术领域
本申请的创造性构思涉及指示器检测，并且更特别地，涉及检测指示器的设备和方法。
背景技术
各种电子设备都配置有触摸面板。触摸面板可以包括用于检测指示器的多个电极并且提供电子设备外部的指示器可以触摸的区域。可以通过处理从包括在触摸面板中的多个电极中的至少一个提供的信号来识别触摸面板上被指示器触摸的位置的坐标。此外，当指示器触摸触摸面板时，电子设备可以通过不仅识别被指示器触摸的位置的坐标并且还识别指示器施加到触摸面板的压力来附加地提供各种功能。然而，从触摸面板提供的信号可能不仅包括在电子设备内部产生的噪声还包括在电子设备外部产生的噪声，因此消除这样的噪声对于准确的指示器检测来说可能是重要的。
发明内容
创造性构思提供了用于通过从接收自触摸面板的信号消除噪声来准确地检测指示器的设备和方法。
根据创造性构思的一个方面，提供了一种用于处理根据指示器的触摸而变化的输入信号的指示器检测设备。所述检测设备包括混频器和滤波器，所述混频器配置为通过根据本地振荡器的频率使输入信号产生外差效果来产生第一输出信号，所述滤波器配置为通过滤波第一输出信号来输出第二输出信号。所述混频器还配置为将与所述指示器对应的频带移动到所述滤波器的通带
根据创造性构思的另一个方面，提供了一种通过处理根据指示器的触摸而变化的输入信号来检测指示器的方法。所述方法包括：从触摸面板接收输入信号，通过在输入信号中移动与指示器对应的频带以移频，以及通过使经移动的频带通过来滤波包括经移动的频带的信号。可以基于滤波期间的截止频率来确定所述移频。
根据创造性构思的另一个方面，提供了一种用于处理根据指示器的触摸而变化的输入信号的指示器检测设备。所述指示器检测设备包括噪声消除电路以及控制器，所述噪声消除电路配置为移动输入信号中与指示器对应的频带，并通过使经移动的频带通过来滤波包括经移动的频带的信号；所述控制器配置为基于从噪声消除电路输出的经滤波的信号检测由指示器施加的触摸和压力。
根据创造性构思的又一方面，提供了一种指示器检测设备，其包括混频器和滤波器。所述混频器配置为通过使具有第一频率的本地振荡器信号与具有响应于指示器的触摸而变化的至少一个信号特性(例如，频率、电压、相位等)的输入信号产生外差效果来产生第一输出信号。所述滤波器配置为响应于滤波第一输出信号来产生第二输出信号，所述第二输出信号可以具有在滤波器的通带频率范围内的频率。还提供了控制器，其配置为响应于第二输出信号产生触摸检测信号。所述触摸检测信号可以具有是由指示器施加到触摸面板设备的压力的程度的函数的特性，所述触摸面板设备配置为产生输入信号。在创造性构思的一些其他方面，所述控制器可以产生反馈控制信号，所述反馈控制信号设置所述指示器检测设备内本地振荡器的频率。例如，所述控制器可以配置为通过用频率偏移调整第二输出信号的频率来将本地振荡器的频率设置为第二频率，所述频率偏移与滤波器的截止频率关联。
在创造性构思的又其他方面，提供了可变增益放大器，其配置为响应于第二输出信号产生第三输出信号。根据这些方面，所述控制器可以配置为响应于第三输出信号产生触摸检测信号。该控制器可以包括模数转换器(ADC) 和数字信号处理器(DSP)，ADC响应于第三输出信号，DSP响应于在所述 ADC的输出处产生的数字信号。该DSP可以产生反馈控制信号。
附图说明
根据结合附图考虑的以下具体描述，将能够更加清楚地理解创造性构思的示例实施例。
图1是根据创造性构思的示例实施例的指示器检测设备的框图；
图2A-2C是根据创造性构思的示例实施例在频域表述图1的模拟前端 (AFE)的内部信号的图表；
图3是根据创造性构思的示例实施例的指示器检测设备的框图；
图4A和4B是根据创造性构思的示例实施例在频域表述图3的AFE的内部信号的图表；
图5是根据创造性构思的示例实施例的图3的控制器的操作的流程图；
图6A-6C是根据创造性构思的示例实施例在频域表述图3的AFE的内部信号的图表；
图7是根据创造性构思的示例实施例的图5中操作S240的实施例的流程图；
图8A和8B是根据创造性构思的示例实施例的指示器检测设备的框图；
图9A和9B是根据创造性构思的示例实施例的指示器检测设备的框图；
图10A-10C是根据创造性构思的示例实施例的指示器检测设备的框图；
图11是根据创造性构思的示例实施例的包括频率检测设备的系统的框图；
图12是根据创造性构思的示例实施例的检测指示器的方法的流程图；
图13是根据创造性构思的示例实施例的检测指示器的方法的流程图；以及
图14是根据创造性构思的示例实施例的系统的框图。
具体实施方式
图1是根据创造性构思的示例实施例的指示器检测设备10的框图。如图 1所示，指示器检测设备10可以包括触摸面板100、模拟前端(AFE)200 和控制器300。图1示出指示器检测设备10包括触摸面板100。然而，用于处理触摸面板100提供的接收信号RX的AFE 200和控制器300可以共同被称为指示器检测设备而不包括触摸面板100。
指示器检测设备10可以包括在各种电子设备中作为用于接收来自外部的输入的装置。例如，包括指示器检测设备10的电子设备可以是独立设备，例如个人计算机(PC)、网络服务器、平板式PC、电子阅读器(e-reader)、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、移动电话等，或者作为包括在汽车、机械设备、制造设施、门等中的部件的用于接收外部输入的控制系统。
触摸面板100可以包括多个电极110。例如，多个电极110可以包括在第一方向上延伸并接收来自触摸面板100外部的信号(例如，图3中的TX) 的第一电极，以及从面板100输出信号(例如，RX)的第二电极。在第二电极中设置在被指示器触摸的点处的第二电极可以提供归因于被指示器改变的电容而与其他第二电极的信号不同的信号。指示器在触摸面板100的触摸可以表明指示器正在触摸或接近触摸面板100。
指示器可以指可以通过被触摸面板100触摸而导致触摸面板100输出的信号(例如，RX)改变的任意物体。例如，指示器可以是触摸包括指示器检测设备10的电子设备的用户身体的一部分(例如，手指)，可以是用户穿戴或使用的物件(例如，手套或笔)，或者可以是取决于操作可以具有各种不同位置的另一系统的一部分。如将会在下面描述的，可以通过处理从触摸面板100输出的信号(例如，RX)来识别指示器施加到触摸面板100的压力以及触摸面板100上被指示器触摸的位置的坐标，以使得电子设备可以提供取决于指示器施加的压力的附加功能。
AFE 200可以接收从触摸面板100接收的信号RX(或输入信号)并且向控制器300提供AFE输出信号A_OUT。如上所述，从触摸面板100接收的接收到的信号RX可以是根据指示器的触摸而变化的模拟信号，并且AFE 200 可以通过处理接收到的信号RX来提供AFE输出信号A_OUT以使得控制器 300可以容易地检测指示器。例如，AFE 300可以转换或放大接收到的信号 RX并且可以消除包括在接收到的信号RX中的噪声。
从触摸面板100提供的接收到的信号RX可以包括各种不同噪声。也就是说，如稍后参考图2A-2C所描述的，接收到的信号RX不仅会根据指示器变化而且还会根据各种不同的噪声而变化。例如，接收到的信号RX可以包括由包括在电子设备中的其他部件、触摸面板100外部的灯、连接到电子设备的充电器等产生的噪声，并且因此消除这样的噪声可能干扰对指示器的准确检测。如将会在下面描述的，根据创造性构思的示例实施例，可以通过频移和滤波高效地消除接收到的信号RX中的噪声，并且归因于AFE 200的简单结构可以以低代价消除所述噪声。
如图1所示，AFE 200可以包括混频器202和滤波器204。混频器202 可以通过使混频器输入信号M_IN和本地振荡器信号LO产生外差效果来提供混频器输出信号M_OUT。也就是说，混频器202可以根据本地振荡器信号 LO的频率使混频器输入信号M_IN的频率(本地振荡器的频率或移频(shift frequency))移动。如将在下面参考图3所描述的，触摸面板100提供的接收到的信号RX可以被指示器根据提供给触摸面板100并且具有恒定频率的信号(例如，图3中的TX)修改，并且因此可以包括与指示器对应的频带。接收到的信号RX中与指示器对应的频带可以包括提供到触摸面板100的信号的频率或与之相邻的频率。混频器输入信号M_IN可以是与接收到的信号 RX相同的信号或者是通过缓冲、放大或转换接收到的信号RX而产生的信号，并且可以具有与接收到的信号RX的频谱大致相等的频谱。混频器202可以通过根据本地振荡器信号LO的频率使包括在混频器输入信号M_IN中的与指示器对应的频带移动到滤波器204的通带来产生混频器输出信号M_OUT。随后将在下面参考图2A-2C详细描述混频器202的操作。
滤波器204可以根据混频器输出信号M_OUT产生滤波器输出信号 F_OUT。滤波器204可以具有在至少一个截止频率的边界处的通带和阻带。滤波器204可以被设计成具有提供良好滤波性能的截止频率，并且可以由与指示器对应的频率和本地振荡器信号LO的频率来确定被混频器202移动的与指示器对应的频带的幅度，其中本地振荡器信号LO的频率可以基于滤波器204的截止频率来确定。另外，如将在下面参考图5等所描述的，在示例实施例中，可以通过控制器300调整本地振荡器信号LO的频率，并且因此可以高效地消除噪声。AFE输出信号A_OUT可以是与滤波器输出信号 F_OUT相同的信号或是通过放大滤波器输出信号F_OUT获得的信号，以及可以是已经通过混频器202和滤波器204从其中消除了噪声的信号。包括在 AFE 200中的混频器202和滤波器204可以称为噪声消除电路。在示例实施例中，滤波器204可以是包括多个单元电容器的开关电容滤波器(或离散时间滤波器)，以及可以是包括至少一个有源或无源器件的时间连续滤波器。
控制器300可以通过基于AFE 200提供的AFE输出信号A_OUT检测指示器来产生指示器检测信号P_DET。例如，控制器300可以基于AFE输出信号A_OUT的幅度和频率来检测指示器的触摸和压力，并且产生包括关于指示器施加的坐标和压力的信息的指示器检测信号P_DET。
图2A-2C是根据创造性构思的示例实施例在频域表述了图1的AFE 200 的内部信号的图表。更具体地，图2A示出了混频器输入信号M_IN、图2B 示出了混频器输出信号M_OUT，并且图2C示出了滤波器输出信号F_OUT。如在上面参考图1所描述，混频器202可以根据本地振荡器信号LO的频率使混频器输入信号M_IN产生外差效果来提供混频器输出信号M_OUT，并且滤波器204可以通过对混频器输出信号M_OUT滤波来提供滤波器输出信号 F_OUT。下面，将参考图1描述图2A-2C，并且出于表述的方便，信号的频率分量在图2A-2C中作为箭头示出。
参考图2A，除了与指示器对应的频带S之外，根据AFE 200接收的接收到的信号RX产生的混频器输入信号M_IN还可以包括归因于噪声的频带 NL和NH。也就是说，如图2A所示，混频器输入信号M_IN可以包括归因于比与指示器对应的频带S的频率高的频率的噪声的高频带NH，以及归因于比与指示器对应的频带S的频率低的频率的噪声的低频带NL。
为了去除低频带NL和高频带NH并且提取与指示器对应的频带S，可以考虑具有包括与指示器对应的频带S的通带的带通滤波器。然而，用于去除低频带NL和高频带NH二者的具有高滤波性能的带通滤波器除了复杂的结构之外还会具有高功耗和大面积。如将会在下面描述的，根据创造性构思的示例实施例，可以将与指示器对应的频带S从归因于噪声的频带NL和NH 移动开，并且从而可以通过滤波器204提取，这就性能和代价来说是高效的。在示例实施例中，如图2A所示，本地振荡器信号LO可以具有接近与指示器对应的频带S的频率F_LO以移动与指示器对应的频带S。
参考图2B，混频器输出信号M_OUT可以包括分别与归因于外差效果混频器输入信号M_IN和本地振荡器信号LO的频率F_LO的频率分量的差与和对应的频率分量。例如，本地振荡器信号LO可以具有接近与指示器对应的频带S的频率F_LO，并且因此，与混频器输出信号M_OUT中与指示器对应的频带S和本地振荡器信号LO的频率F_LO之间的差对应的频率分量可以与其他频率分量间隔开。如图2B所示，可以根据本地振荡器信号LO的频率 F_LO与低频带NL、频带S和高频带NH中的每一个的差，将图2A低频带 NL、频带S和高频带NH分别移动到频带NL’、S’和NH’。因此，归因于噪声的频带NL’和NH’可以被定位在频带S’的一侧。
参考图2C，可以通过具有截止频率F_CUT的滤波器204提取图2B的频带S’。也就是说，当图2B的混频器输出信号M_OUT通过具有截止频率 F_CUT的滤波器204时，图2B的频带S’通过滤波器204的通带，同时归因于噪声的频带NL’和NH’通过滤波器204的阻带。这样，如图2C所示，可以衰减滤波器输出信号F_OUT中归因于噪声的频带NL’和NH’。
图3是根据创造性构思的示例实施例的指示器检测设备10a的框图。如图3所示，指示器检测设备10a可以包括触摸面板100a、AFE 200a和控制器300a。
参考图3，AFE 200a可以包括切换器210a、发送器220a和接收器230a。切换器210a可以将触摸面板100a连接到发送器220a或接收器230a。也就是说，切换器210a可以向触摸面板100a提供从发送器220a提供的发送信号TX，或可以向接收器230a提供由触摸面板100a提供的接收到的信号RX。在示例实施例中，切换器210a可以交替地将发送器220a和接收器230a连接到触摸面板100a。例如，可以操作切换器210a以使得发送器220a产生的发送信号TX被提供到触摸面板100a，并且响应于发送信号TX，由触摸面板100a提供的接收到的信号RX被供应到接收器230a。
发送器220a可以产生具有恒定频率的发送信号TX。例如，发送器220a 可以包括用于产生具有恒定频率的振动信号的振荡器以及用于通过将产生的振动信号放大而产生发送信号TX的放大器，其中，所述放大器是电流驱动器并且可以产生其电流发生振荡的发送信号TX。
接收器230a可以通过切换器210a接收由触摸面板100a提供的接收到的信号RX，并且可以通过处理接收到的信号RX产生AFE输出信号A_OUT。接收器230a可以包括混频器202a和滤波器204a，并且与图1的混频器202 和滤波器204类似，混频器202a和滤波器204a可以通过将接收到的信号RX 的频带移动并滤波来有效地消除接收到的信号RX中的噪声。
与图1的控制器300类似，控制器300a可以通过基于AFE输出信号 A_OUT而检测指示器来产生指示器检测信号P_DET。例如，控制器300a可检测AFE输出信号A_OUT的幅度和频率分量，并且可以基于AFE输出信号 A_OUT的检测到的幅度和频率分量来输出包括关于指示器的坐标和压力的信息的指示器检测信号P_DET。
控制器300a可以产生用于控制AFE 200a的控制信号CTR。例如，控制器300a可以通过控制信号CTR来调整移动接收到的信号RX的频率的幅度。也就是说，可以根据控制信号CTR来设置输入到接收器230a的混频器202a 的本地振荡器信号LO的频率。因此，控制器300a可以适应性地移动混频器输入信号M_IN的频率，以使得与指示器对应的频带被包括在滤波器204a的通带中且归因于噪声的频带被包括在滤波器204的阻带中。将参考图4A和 4B描述关于如何通过控制信号CTR适应性地控制本地振荡器信号LO的频率的细节。
图4A和4B是根据创造性构思的示例实施例在频域表述了图3的AFE 200a的内部信号的图表。如上面参考图3所描述地，可以通过控制信号CTR 来设置用于移动接收到的信号RX的频率的本地振荡器信号LO的频率。更具体地，图4A和4B分别示出混频器输入信号M_IN和混频器输出信号 M_OUT，并且下面将参考图1和图3描述图4A和4B。
参考图4A，可以基于图3的发送信号TX的频率F_TX来确定本地振荡器信号LO的频率。根据发送信号TX产生接收到的信号RX，以使得与指示器对应的频带S可以邻近于发送信号TX的频率F_TX，如图4A所示。在示例实施例中，可以通过将恒定频率偏移Δ加到发送信号TX的频率F_TX上或从发送信号TX的频率F_TX减去恒定频率偏移Δ来确定本地振荡器信号LO的频率。例如，如图4A所示，本地振荡器信号LO的频率可以是通过从发送信号TX的频率F_TX减去频率偏移Δ而获得的频率F_LO’，或可以是通过将频率偏移Δ加到发送信号TX的频率F_TX而获得的频率F_LO”。在示例实施例中，频率F_LO’和F_LO”中与噪声的频率分量间隔开较远的频率可以被确定为本地振荡器信号LO的频率F_LO。
参考图4B，可以基于滤波器204的截止频率F_CUT来确定用于确定本地振荡器信号LO的频率F_LO的频率偏移Δ。本地振荡器信号LO的频率和与指示器对应的频带S(或频带S的中心频率)之间的差可以近似为频率偏移Δ，并且可以通过频率偏移Δ来确定从与指示器对应的频带S移动的频带 S’的位置。例如，当滤波器204是具有如图4B所示的截止频率F_CUT的低通滤波器时，频率偏移Δ可以小于截止频率F_CUT，以使得经移动的频带S’被包括在低通滤波器的通带中。因此，可以基于发送信号TX的频率F_TX 和滤波器204的截止频率F_CUT来确定本地振荡器信号LO的频率(本地振荡器的频率或移频(shift frequency))。
图5是根据创造性构思的示例实施例的图3的控制器300a的操作的流程图。如上面参考图3所述地，控制器300a可以基于AFE输出信号A_OUT来检测指示器，并且可以产生控制AFE 200a的控制信号CTR。下面，将参考图3描述图5。
参考图5，控制器300a可以顺序地在第一模式S100和第二模式S200中进行操作。控制器300a可以在第一模式S100中粗略地检测指示器，并且控制器300a可以基于第一模式S100的粗略检测在第二模式S200中细致地检测指示器。第一模式S100和第二模式S200可以分别称为粗略模式和细致模式。如图5所示，第一模式S100可以包括操作S120和S140，并且第二模式S200 可以包括操作S220和S240。
在操作S120中，可以将本地振荡器的频率设置到第一频率。例如，控制器300a可以将本地振荡器的频率设置为第一频率以粗略地检测指示器。被触摸触摸面板100a的指示器改变的电容或能够被指示器检测设备处理的电容可以在受限范围内。
在操作S140，可以检测AFE输出信号A_OUT的频率。例如，控制器 300a可以将AFE输出信号A_OUT转换成数字信号，并且可以进一步将转换成的数字信号转换到频域，从而检测AFE输出信号A_OUT中关于与指示器对应的信号的幅度和频率的信息。
在操作S220中，可以将本地振荡器的频率设置到第二频率。例如，控制器300a可以基于在操作S140中检测到的AFE输出信号A_OUT的频率来确定第二频率，并且将本地振荡器的频率设置到第二频率。也就是说，控制器 300a可以确定第二频率，以便基于在操作S140中粗略地检测到的与指示器对应的频带，通过滤波器204来衰减不包括与指示器对应的频带的频带(例如，归因于噪声的频带)，并且可以将本地振荡器的频率设置到第二频率。例如，如稍后参考图6A-6C所述地，控制器300a可以通过将频率偏移Δ加到与指示器对应的频带的中心频率或从与指示器对应的频带的中心频率减去频率偏移Δ来计算第二频率。
在操作S240中，可以基于AFE输出信号A_OUT检测指示器。由于在操作S220中被设置到第二频率的本地振荡器的频率，在操作S240中接收到的AFE输出信号A_OUT中包括的噪声可以比在操作S140中接收到的AFE 输出信号A_OUT中的噪声更多地被衰减。因此，控制器300a可以基于AFE 输出信号A_OUT准确地检测指示器。随后将在下面参考图7详细描述操作S240。
在示例实施例中，可以重复第一和第二模式S100和S200。也就是说，可以通过重复第一和第二模式S100和S200，基于检测AFE输出信号A_OUT 的结果来检测指示器。另外，可以通过利用第二频率值来检测与第二频率值对应的书写压力。
图6A-6C是根据创造性构思的示例实施例在频域表述了图3的AFE 200 的内部信号的图表。如上面参考图5所述地，图3的控制器300a可以基于在第一模式S100中检测到的AFE输出信号A_OUT的频率在第二模式S200中将本地振荡器信号LO的频率(或本地振荡器的频率)设置到第二频率。更具体地，图6A示出了与指示器的两次触摸对应的混频器输入信号M_IN，并且图6B和6C示出了通过使图6A的混频器输入信号M_IN通过不同的滤波器中的每一个而产生的混频器输出信号M_OUT。下面，将参考图3到5描述图6A-6C。
参考图6A，取决于指示器的触摸，与指示器对应的频带可能不同。例如，如图6A所示，根据指示器的触摸，根据接收到的信号RX产生的混频器输入信号M_IN可以包括其中心频率为“F_Sa”的频带Sa或其中心频率为“F_Sb”的频带Sb。控制器300a可以在图5的第一模式S100中检测与指示器对应的频带的位置，例如中心频率。
控制器300a可以确定与频带Sa间隔一定距离的频率作为第二模式S200 的第二频率。例如，如图6A所示，控制器300a可以将通过从中心频率“F_Sa”减去频率偏移Δ获得的频率“F_2a”计算为关于频带Sa的第二频率。另外，控制器300a可以将通过从中心频率“F_Sb”减去频率偏移Δ获得的频率“F_2b”计算为关于频带Sb的第二频率。如上面参考图4A和4B所述地，可以基于滤波器204a的截止频率F_CUT来确定被控制器300a用于计算第二频率的频率偏移Δ，并且所述频率偏移Δ可以归因于固定的截止频率F_CUT的而具有固定值。这样，如在下面将参考图6B和6C所述地，与指示器的不同触摸对应的频带Sa和Sb中的每一个可以在混频器输出信号M_OUT中被移动到大致相同或相似的位置。
参考图6B，在示例实施例中，混频器输出信号M_OUT可以通过低通滤波器。例如，如图6B所示，滤波器204a可以包括具有截止频率F_CUT的低通滤波器，并且可以通过对混频器输出信号M_OUT低通滤波来输出滤波器输出信号F_OUT。归因于小于低通滤波器的截止频率F_CUT的频率偏移Δ，经移动的频带Sa’和Sb’可以被包括在低通滤波器的通带中。
参考图6C，在示例实施例中，混频器输出信号M_OUT可以通过带通滤波器。例如，如图6C所示，滤波器204a可以包括具有截止频率F_CUT1和 F_CUT2的带通滤波器，并且可以通过对混频器输出信号M_OUT带通滤波来输出滤波器输出信号F_OUT。归因于频率偏移Δ，所以经移动的频带Sa’和Sb’可以被包括在带通滤波器的通带中的截止频率F_CUT1和F_CUT2之间。
图7是根据创造性构思的示例实施例的图5中操作S240的示例的流程图。如在上面参考图5所述地，图3的控制器300a可以在图7的操作S240’中基于AFE输出信号A_OUT检测指示器。下面，将参考图3和图5描述图7。
在操作S242中，可以基于AFE输出信号A_OUT的频率检测指示器施加的压力。例如，可以根据AFE输出信号A_OUT的检测出的频率来确定指示器施加的压力，并且可以通过将频率偏移Δ加到AFE输出信号A_OUT的检测出的频率或从AFE输出信号A_OUT的检测出的频率减去频率偏移Δ来确定第二频率。也就是说，如上面参考图6A所述地，第二频率是在第二模式S200中设置的本地振荡器信号LO的频率，并且控制器300a可以基于在第一模式S100中检测到的与指示器对应的频带将本地振荡器信号LO的频带设置到第二频率。在示例实施例中，可以重复图5的第一和第二模式S100和 S200，并且可以基于在第二模式S200中的每一个操作中设置的多个第二频率来检测指示器施加的压力。
在操作S244中，可以基于AFE输出信号A_OUT的幅度来检测指示器施加的触摸。例如，在触摸面板100a中包括的多个电极当中，接触或靠近指示器的电极可以输出与其他电极的信号不同的信号作为接收到的信号RX。因此，控制器300a可以基于AFE 200a(或接收器230a)根据接收到的信号RX 而产生的AFE输出信号A_OUT的幅度来检测指示器的触摸，并且可以根据在其处检测到指示器的触摸的电极的位置来估计触摸面板100a上被指示器触摸的位置的坐标。此外，由于与指示器对应的频带被移动以第二频率以被包括在滤波器204a的通带内，所以控制器300a可以基于噪声已经从其中被消除的AFE输出信号A_OUT来检测指示器的触摸，以便准确地检测指示器的触摸。
图8A和8B是根据创造性构思的示例实施例的指示器检测设备10b和 10b’的框图。与图1的指示器检测设备10类似，图8A的指示器检测设备10b 可以包括触摸面板100b、AFE200b和控制器300b，并且图8B的设备10b’也可以包括触摸面板100b’、AFE 200b’和控制器300b’。如图8A所示，触摸面板100b可以被作为指示器20的示例的笔(或手写笔(styluspen))触摸。下面，在图8A和8B中，与图1中同样的相同参考标号指代相同元件，并且因此将省略对其的进一步详细描述。将仅描述图8B的指示器检测设备10b’与图8A的指示器检测设备10b不同的部分。
触摸面板100b可以向AFE 200b提供根据指示器20的触摸而变化的接收到的信号RX。例如，当指示器20是无源手写笔时，指示器20可以响应于从触摸面板100b供应的能量而改变接收到的信号RX(归因于图3的发送信号TX)。此外，当指示器20是有源手写笔时，可以根据来自指示器20的信号输出来改变接收到的信号RX。AFE 200b可以根据接收到的信号RX产生 AFE输出信号A_OUT。如图8A所示，AFE 200b可以包括输入缓冲器201b、混频器202b、本地振荡器203b、滤波器204b和可编程增益放大器205b(或可变增益放大器)。在图8A中，包括在输入缓冲器201b和可编程增益放大器205b中的电路仅出于表述的目的作为示例而被提供，并且输入缓冲器201b 和可编程增益放大器205b可以包括与图8A的电路不同的电路。
输入缓冲器(或缓冲器电路)可以根据接收到的信号RX产生混频器输入信号M_IN。例如，从触摸面板100b接收的接收到的信号RX可以具有变化的电流，并且输入缓冲器201b可以充当电荷放大器或电流到电压转换器以便根据接收到的信号RX产生具有变化的电压的混频器输入信号M_IN。
混频器202b和滤波器204b可以类似于图3的混频器202a和滤波器204a 进行操作。本地振荡器203b可以向混频器202b提供本地振荡器信号LO，并且可以响应于从控制器300b提供的控制信号CTR改变本地振荡器信号LO 的频率。例如，本地振荡器203b可以包括锁相环(PLL)或延迟锁定环(DLL)。
可编程增益放大器205b可以通过利用根据从控制器300b提供的控制信号CTR的增益设置来放大滤波器输出信号F_OUT以产生AFE输出信号 A_OUT。由于通过混频器202b和滤波器204b的噪声消除，所述滤波器输出信号F_OUT可以具有高的信噪比(SNR)，并且由可编程增益放大器205b 输出的AFE输出信号A_OUT也可以具有高SNR。
控制器300b可以接收AFE输出信号A_OUT，并且可以通过基于AFE 输出信号A_OUT检测指示器来输出指示器检测信号P_DET。另外，控制器 300b可以输出用于控制AFE 200b的控制信号CTR。如图8A所示，控制器 300b可以包括模数转换器(ADC)320b和数字信号处理器(DSP)340b。
ADC 320b可以通过转换AFE输出信号A_OUT来产生数字输出信号 D_OUT。例如，ADC320b的采样频率可以比发送信号TX的频率高，并且可以足够高以检测接收到的信号RX的频率变化。
数字信号处理器340b可以从ADC 320b接收数字输出信号D_OUT，并且可以通过基于数字输出信号D_OUT检测指示器来产生指示器检测信号 P_DET。例如，数字信号处理器340b可以基于数字输出信号D_OUT分析 AFE输出信号A_OUT的频谱，并且可以基于AFE输出信号A_OUT的幅度和频率分量检测指示器的坐标和压力。另外，数字信号处理器340b可以产生用于控制AFE 200b的控制信号CTR。例如，数字信号处理器340b可以基于 AFE输出信号A_OUT的频率分量，通过控制信号CTR调整用于改变接收到的信号RX的频率的本地振荡器信号LO，其中所述AFE输出信号A_OUT的频率分量基于数字输出信号D_OUT而分析。数字信号处理器340b可以包括执行一系列指令的核，并且可以包括通过逻辑综合等而被设计的逻辑快。
参考图8B，AFE 200b’可以包括ADC 206b’，并且可以将AFE输出信号 A_OUT作为数字信号提供给控制器300b’。例如，如图8B中所示，ADC 206b’可以接收被可编程增益放大器205b作为模拟信号提供的ADC输入信号A_IN，并且可以通过转换ADC输入信号A_IN而输出AFE输出信号A_OUT。下面，尽管创造性构思的示例实施例描述了ADC 320b被包括在控制器300b中，但是将要理解，如图8B中所示，AFE 200b’可以包括ADC 206b'。
图9A和9B是根据创造性构思的示例实施例的指示器检测设备10b和 10b’的框图。与图8A的指示器检测设备10b类似，图9A的指示器检测设备 10c包括触摸面板100c、AFE200c和控制器300c，并且图9B的指示器检测设备10c’也可以包括触摸面板100c’、AFE200c’和控制器300c’。下面，在图 9A中，与图8A中同样的相同参考标号指代相同元件，并且因此将省略对其的进一步详细描述。将仅描述图9B的指示器检测设备10c’的与图9A的指示器检测设备10c不同的部分。
参考图9A，AFE 200c可以包括输入缓冲器201c、混频器202c、本地振荡器203c、滤波器204c和可编程增益放大器205c，并且可以在差分模式中处理从触摸面板100c提供的接收到的信号RX。例如，如图9A中所示，输入缓冲器301c可以接收接收到的信号RX和共模电压VCM，并且可以输出是差分信号的混频器输入信号M_INn和M_INp。混频器202c可以通过基于从本地振荡器203c提供的本地振荡器信号LO，使混频器输入信号M_INn和 M_INp中的每一个产生外差效果来输出混频器输出信号M_OUTn和 M_OUTp，所述混频器输出信号M_OUTn和M_OUTp是差分信号。滤波器 204c可以通过利用相同截止频率对混频器输出信号M_OUTn和M_OUTp中的每一个滤波，输出滤波器输出信号F_OUTn和F_OUTp，所述滤波器输出信号F_OUTn和F_OUTp是差分信号。可编程增益放大器205c可以包括差分放大器，并且可以通过将滤波器输出信号F_OUTn和F_OUTp放大来输出 AFE输出信号A_OUTn和A_OUTp，所述AFE输出信号A_OUTn和A_OUTp 是差分信号。如图9A中所示，控制器300c可以包括用于接收AFE输出信号 A_OUTn和A_OUTp的ADC 320c，所述AFE输出信号A_OUTn和A_OUTp 是差分信号。如上面参考图8B所述地，在示例实施例中，AFE可以包括ADC，并且AFE可以向控制器提供从差分信号转换的数字信号。
尽管在图9A中未示出，但是本地振荡器204c可以响应于从控制器300c 接收的控制信号来调整本地振荡器信号LO的频率。在图9A中，包括在输入缓冲器201c和可编程增益放大器205c中的电路仅出于表述的目的作为示例而提供，并且输入缓冲器201c和可编程增益放大器205c可以包括与图9A的电路不同的电路。
参考图9B，触摸面板100c’可以向AFE 200c’差分地提供接收到的信号 RXn和RXp，接收到的信号RXn和RXp是两个相邻面板的信号。例如，如图9B所示，触摸面板100c’可以向AFE 200c’差分地提供两个相邻面板的接收到的信号RXn和RXp，所述接收到的信号RXn和RXp根据指示器的触摸变化。AFE 200c’的输入缓冲器201c’可以通过缓冲接收到的信号RXn和RXp 来输出混频器输入信号M_INn和M_INp，所述混频器输入信号M_INn和 M_INp是差分信号。
图10A-10C是根据创造性构思的示例实施例的指示器检测设备10d、10e 和10f的框图。在图10A-10C的指示器检测设备10d、10e和10f中，可以通过数字信号处理来移动和/或滤波包括在接收到的信号RX中的与指示器对应的频带。
参考图10A，指示器检测设备10d可以包括触摸面板100d、AFE 200d 和控制器300d。AFE 200d可以通过处理从触摸面板100d提供的接收到的信号RX来产生AFE输出信号A_OUT。例如，AFE 200d可以通过放大(或转换)具有变化的电流的接收到的信号RX来提供具有变化的电压的AFE输出信号A_OUT。
控制器300d可以包括ADC 320d和数字信号处理器340d。ADC 320d可以通过转换AFE输出信号A_OUT来输出数字输出信号D_OUT。数字信号处理器340d可以包括混频器342d、滤波器344d和指示器检测器346d，并且可以通过逻辑操作等来操作混频器342d、滤波器344d和指示器检测器346d中的每一个。例如，被提供给混频器342d的本地振荡器信号D_LO可以包括表明恒定频率的一系列数字样本，并且混频器342d可以将数字输出信号D_OUT 乘以本地振荡器信号D_LO。滤波器344d可以将混频器342d输出的数字信号滤波，并且可以包括例如有限脉冲响应(FIR)滤波器或无限脉冲响应(IIR) 滤波器。与上面参考图1等所描述的类似，可以基于滤波器344d的截止频率来确定本地振荡器信号D_LO的频率。
指示器检测器346d可以通过基于由滤波器344d输出的数字信号检测指示器来产生指示器检测信号P_DET。例如，与上面参考图7所描述的类似，指示器检测器346d可以通过检测由滤波器344d输出的数字信号的频率来检测指示器施加的压力，并且可以基于由滤波器344d输出的数字信号的幅度来检测指示器的坐标或位置。指示器检测信号P_DET可以包括关于指示器施加的压力和/或被指示器触摸的位置的坐标的信息。包括在数字信号处理器340d 中的混频器342d、滤波器344d和指示器检测器346d中的每一个可以是通过逻辑综合等设计出的硬件模块，或者可以是包括要被包括在数字信号处理器 340d中的核执行的一系列指令的软件模块。
如图10B所示，指示器检测设备10e可以包括触摸面板100e、AFE 200e 和控制器300e。在图10B的指示器检测设备10e中，可以在AFE 200e中执行对与指示器对应的频带的移动，同时可以在控制器300e中通过数字信号处理来执行滤波。例如，如图10B中所示，AFE200e可以包括混频器210e，并且混频器210e可以通过基于本地振荡器信号LO的频率使混频器输入信号M_IN产生外差效果来输出混频器输出信号M_OUT。尽管未示出，但是AFE 200e可以包括用于根据接收到的信号RX产生混频器输入信号M_IN的输入缓冲器或用于放大混频器输出信号M_OUT的放大器。
控制器300e可以包括将AFE输出信号A_OUT转换到数字输出信号 D_OUT的ADC320e，并且可以进一步包括通过处理数字输出信号D_OUT 来产生指示器检测信号P_DET的数字信号处理器340e。如图10B中所示，数字信号处理器340e可以包括滤波器344e和指示器检测器346e，并且滤波器344e和指示器检测器346e可以分别执行与图10A的滤波器344d和指示器检测器346d相同或相似的操作。
参考图10C，指示器检测设备10f可以包括触摸面板100f、AFE 200f和控制器300f。在图10C的指示器检测设备10f中，控制器300f在频域中执行数字信号处理，从而执行对与指示器对应的频带的移动或滤波。与图10A的 AFE 200d类似，AFE 200f可以根据从触摸面板100f提供的接收到的信号RX 产生AFE输出信号A_OUT。
控制器300f可以包括将AFE输出信号A_OUT转换到数字输出信号 D_OUT的ADC320f，并且可以进一步包括通过处理数字输出信号D_OUT 来产生指示器检测信号P_DET的数字信号处理器340f。如图10C中所示，数字信号处理器340f可以包括DFT模块341f、移频器342f、滤波器344f和指示器检测器346f，并且可以通过逻辑操作等来操作DFT模块341f、移频器342f、滤波器344f和指示器检测器346f中的每一个。例如，DFT模块341f 可以对数字输出信号D_OUT执行离散傅里叶变换(DFT)，并且因此从DFT 模块341f输出的信号可以是表明AFE输出信号A_OUT的频谱的数字信号。移频器342f可以移动从DFT模块341f输出的信号中一定范围内的频率分量，并且在经移动的频率分量当中，同与指示器对应的频带对应的频率分量可以位于滤波器344f的通带中。滤波器344f可以衰减除了包括在通带中的频率分量以外的频率分量，并且指示器检测器346f可以基于从滤波器344f输出的信号中余留的频率分量来检测指示器。在示例实施例中，可以省略图10C的移频器342f，并且滤波器344f可以仅提取从DFT模块341f输出的信号中在一定范围内的频率分量。
不同于图10A-10C，在示例实施例中，可以在AFE中包括ADC。也就是说，与上面参考图8B描述的类似，当AFE包括ADC时，AFE可以提供数字信号(例如，图10A-10C中的D_OUT)，并且包括在控制器中的数字信号处理器可以处理从AFE提供的数字信号。
图11是根据创造性构思的示例实施例的包括频率检测设备的系统5的框图。系统5可以是计算系统(例如，PC、网络服务器、平板式PC、电子阅读器、PDA、PMP、移动电话、智能电话、可穿戴设备等)或用于控制汽车、机械设备、制造设施、门等的控制系统。如图11所示，系统5可以包括指示器检测设备10g和中央处理单元(CPU)30。
CPU 30可以控制系统5的一般操作。例如，CPU 30可以通过执行存储在存储器中的一系列指令来控制系统5的操作，并且可以基于从指示器检测设备10g接收的控制器输出信号C_OUT来识别外部输入。
指示器检测设备10g可以包括触摸面板100g和触摸面板控制器400g。触摸面板控制器400g可以向触摸面板100g提供发送信号TX，并且可以从触摸面板100g接收接收到的信号RX。触摸面板控制器400g可以包括混频器和滤波器，并且如上面参考图1所述地移动包括在接收到的信号RX中的与指示器对应的频带，并且可以通过使经移动的频带通过，通过滤波包括经移动的频带的信号来输出控制器输出信号C_OUT。
在示例实施例中，触摸面板控制器400g输出的控制器输出信号C_OUT 可以是模拟信号。例如，如同图8A中的AFE输出信号A_OUT，触摸面板控制器400g可以通过对接收到的信号RX缓冲、产生外差效果、滤波和/或放大来输出作为模拟信号的控制器输出信号C_OUT。CPU 30可以包括用于将控制器输出信号C_OUT转换到数字信号的ADC，并且可以通过处理数字信号来检测指示器。
在示例实施例中，触摸面板控制器400g输出的控制器输出信号C_OUT 可以是数字信号。例如，如同图8A中的数字输出信号D_OUT，触摸面板控制器400g可以包括用于将从处理接收到的信号RX的AFE输出的信号转换成数字信号的ADC，并且可以输出从ADC输出的信号作为控制器输出信号 C_OUT。CPU 30可以通过处理控制器输出信号C_OUT来检测指示器，所述控制器输出信号C_OUT是数字信号。
在示例实施例中，触摸面板控制器400g可以输出包括关于指示器的触摸的信息的控制器输出信号C_OUT。例如，如同图8A的指示器检测信号P_DET，触摸面板控制器400g可以包括ADC和数字信号处理器，并且可以输出包括数字信号处理器检测到的关于指示器的触摸的信息(例如，关于指示器的压力和/或坐标的信息)的控制器输出信号C_OUT。CPU 30可以执行与包括在控制器输出信号C_OUT中的关于指示器的触摸的信息对应的功能。
图12是根据创造性构思的示例实施例的检测指示器的方法的流程图。例如，可以由图1的AFE 200来执行图12的检测指示器的方法，并且所述方法也可以称为操作AFE 200的方法或消除指示器检测的噪声的方法。下面，将参考图1描述图12。
在操作S02中，可以执行接收来自触摸面板的信号的操作。例如，图1 的AFE 200可以接收向触摸面板100提供的接收到的信号RX，并且接收到的信号RX的频率和幅度可以根据指示器在触摸面板100上的触摸而变化。
在操作S04中，可以执行移动与指示器对应的频带的操作。例如，包括在图1的AFE200中的混频器202可以根据本地振荡器信号LO的频率使混频器输入信号M_IN产生外差效果。因此，可以移动与指示器对应的频带，并且经移动的频带可以被包括在滤波器204的通带中。
在操作S06中，可以通过使经移动的频带通过滤波器204来执行对噪声滤波的操作。例如，包括在图1的AFE 200中的滤波器204可以具有包括与指示器对应的频带的通带，并且可以去除阻带中归因于噪声的频带。
图13是根据创造性构思的示例实施例的检测指示器的方法的流程图。例如，图13的检测指示器的方法可以由图3的指示器检测设备10a执行。如上面参考图7所述地，可以重复图13的步骤S10-S60，并且可以基于当前执行的操作S10-S60的结果以及之前执行的操作S10-S60的结果来检测指示器。下面，将参考图3描述图13。
在操作S10中，可以执行将移频设置到第一频率的操作。例如，移频可以是输入到混频器202a的本地振荡器信号LO的频率，并且控制器300a可以通过控制信号CTR将本地振荡器信号LO的频率设置到第一频率。
在操作S20中，可以执行消除接收到的信号RX的噪声的操作。例如，与在上面参考图12提供的描述类似，可以根据第一频率移动接收到的信号 RX的频带以被包括在滤波器的通带中，并且可以根据第一频率移动归因于噪声的频带以被包括在滤波器的阻带中。
在操作S30中，可以执行检测经滤波信号的频率的操作。例如，控制器 300a可以执行检测AFE输出信号A_OUT的频率的操作，所述AFE输出信号A_OUT等于滤波器输出信号F_OUT或通过放大滤波器输出信号F_OUT 而获得。由于已经从AFE输出信号A_OUT消除了噪声，所以控制器300a 可以容易地检测与指示器对应的频带的位置。在示例实施例中，可以在第一模式(或粗略模式)中执行操作S10、S20和S30。
在操作S40中，可以执行将移频设置到第二频率的操作。例如，控制器 300a可以基于在操作S30中检测到的频率确定第二频率，并且将移频设置到第二频率。在示例实施例中，如上面参考图6A所述地，可以通过将频率偏移Δ加到检测到的频率上或从检测到的频率减去频率偏移Δ来计算第二频率，并且频率偏移Δ可以是基于滤波器204的截止频率(或通带)而确定的值。
在操作S50中，可以执行消除接收到的信号RX的噪声的操作。例如，与在上面参考图12提供的描述类似，可以根据第二频率移动接收到的信号 RX的频带以被包括在滤波器的通带中，同时可以根据第二频率移动归因于噪声的频带以被包括在滤波器的阻带中。由于基于检测到的频率确定的第二频率，可以有效地消除噪声。
在操作S60中，可以基于经滤波的信号执行检测指示器的操作。例如，控制器300a可以基于AFE输出信号A_OUT来检测指示器的压力和/或触摸，并且产生包括关于指示器的压力和/或坐标的信息的指示器检测信号P_DET。通过在前述操作中消除噪声，控制器300a可容易地且准确地根据AFE输出信号A_OUT检测指示器。在示例实施例中，可以在第二模式(或细致模式) 中执行操作S40、S50和S60。
图14是根据创造性构思的示例实施例的系统40的框图。如图14所示，系统40可以包括CPU 41、存储器42、网络接口43、触摸面板44、显示器 45和触摸显示驱动IC(DDI)46。与图14不同，系统40的CPU 41和其他部件可以通信地连接到总线。
CPU 41可以通过执行存储在存储器42中或包括在CPU 41中的存储器中的指令来控制系统40的一般操作。例如，CPU 41可以将图像数据提供到触摸DDI 46并且通过解译指示器在输出到显示器45的图像上的触摸来识别外部输入，并且可以执行响应于外部输入被预定的至少一个功能。在示例实施例中，CPU 41可以是包括处理器、总线和功能块的芯片上系统(SoC)，或者可以称为应用处理器(AP)。
存储器42可以被CPU 41存取并且可以包括例如作为非易失性存储器的电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器、相变随机存取存储器(PRAM)、电阻式RAM(RRAM)、纳米浮栅存储器(NFGM)、聚合物RAM(PoRAM)、磁性RAM(MRAM)或铁电RAM(FRAM)，并且可以作为易失性存储器的动态RAM(DRAM)、静态(SRAM)、移动DRAM、双倍数据率同步DRAM(DDRSDRAM)、低功率DDR(LPDDR)、图形 DDR(GDDR)SDRAM或兰巴斯(rambus)DRAM(RDRAM)。
网络接口43可以向CPU 41提供到系统40外部的网络的接口。例如，网络接口43可以连接到有线或无线网络，可以将从网络接收到的信号发送到 CPU 41，或者可以将从CPU41接收到的信号发送到网络。
触摸DDI 46可以实现为单个芯片并且可以包括AFE 46_1和触摸控制器 46_2作为用于控制器触摸面板44的部件，并且可以进一步包括输出驱动器 46_3和显示控制器46_4作为用于控制器显示器45的部件。触摸面板44可以设置在显示器45上并且可以发送显示器45的输出，并且触摸面板44和显示器45可以一起被称为触摸屏。
AFE 46_1可以向触摸面板44提供发送信号TX，并且从触摸面板44接收接收到的信号RX。AFE 46_1可以移动接收到的信号RX中与指示器对应的频带以被包括在滤波器的通带中，并且可以通过滤波消除噪声。触摸控制器46_2可以根据已经从其消除了噪声的信号来检测指示器，并且可以向CPU 41提供包括关于指示器的触摸的信息的信号。
显示控制器46_4可以将CPU 41提供的图像数据转换成用于在显示器45 上显示图像的信号，并且输出驱动器46_3可以在显示控制器46_4的控制下将显示输出信号DIS_OUT输出。如图14中所示，显示控制器46_4可以与触摸控制器46_2通信。例如，显示控制器46_4可以向触摸控制器46_2提供包括关于显示时序的信息的信号，并且触摸控制器46_2可以向显示控制器46_4 提供包括关于操作模式的信息(例如关于显示器45是否已经进入待机模式的信息)的信号。
尽管未在图14中示出，但是触摸DDI 46可以包括被触摸控制器46_2 和/或显示控制器46_4存取的存储器，并且可以进一步包括给AFE 46_1和输出驱动器46_3提供电力的电力供应电路。另外，与图14不同，触摸控制器 46_2和显示控制器46_4可以通过单独接口(例如，LoSSI、I2C等)与CPU 41通信。
虽然已经参考创造性构思的示例实施例示出并且描述了创造性构思，但是将要理解，在不背离随附权利要求的主旨和范围的情况下可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (18)

1.一种指示器检测设备，包括：
混频器，配置为通过使具有可调整频率的本地振荡器信号与具有响应于指示器的触摸而变化的特性的输入信号产生外差效果来产生第一输出信号；
滤波器，配置为响应于滤波所述第一输出信号而产生第二输出信号；以及
控制器，配置为(i)响应于所述第二输出信号产生触摸检测信号，(ii)产生反馈控制信号，所述反馈控制信号用于设置所述本地振荡器信号的所述可调整频率，并且(iii)调整所述反馈控制信号的值，从而通过调整所述本地振荡器信号的频率来衰减与所述输入信号相关联的噪声。
2.根据权利要求1所述的指示器检测设备，其中，所述第一输出信号的频率在与所述滤波器关联的频率的通带范围内。
3.根据权利要求1所述的指示器检测设备，其中，所述触摸检测信号具有是由所述指示器施加到触摸面板设备的压力的程度的函数的特性，所述触摸面板设备配置为产生所述输入信号。
4.根据权利要求1所述的指示器检测设备，其中，所述控制器配置为设置所述本地振荡器信号的所述频率从而以频率偏移来调整所述第二输出信号的频率，所述频率偏移与所述滤波器的截止频率关联。
5.一种指示器检测设备，包括：
混频器，配置为通过使本地振荡器信号与具有响应于指示器的触摸而变化的特性的输入信号产生外差效果来产生第一输出信号；
滤波器，配置为响应于滤波所述第一输出信号而产生第二输出信号；
可变增益放大器，配置为响应于所述第二输出信号产生第三输出信号；以及
控制器，配置为响应于所述第三输出信号产生触摸检测信号，并且生成反馈控制信号，所述反馈控制信号用于设置所述可变增益放大器的可调整增益和所述本地振荡器信号的可调整频率。
6.根据权利要求5所述的指示器检测设备，其中，所述触摸检测信号具有是由所述指示器施加到触摸面板设备的压力的程度的函数的特性，所述触摸面板设备配置为产生所述输入信号。
7.根据权利要求5所述的指示器检测设备，其中，所述控制器包括响应于所述第三输出信号的模数转换器ADC和响应于在ADC的输出处产生的数字信号的数字信号处理器DSP；并且其中，由DSP产生所述反馈控制信号。
8.一种用于处理根据指示器的触摸而变化的输入信号的指示器检测设备，所述指示器检测设备包括：
混频器，配置为通过根据本地振荡器的频率使所述输入信号产生外差效果来产生第一输出信号；
滤波器，配置为通过滤波所述第一输出信号而输出第二输出信号，其中所述混频器配置为将对应于所述指示器的频带移动到所述滤波器的通带；以及
控制器配置为检测所述指示器施加的触摸和压力，并且进一步配置为设置和调整所述本地振荡器的所述频率、检测与被设置为第一频率的所述本地振荡器的频率对应的所述第二输出信号的频率、基于所述第二输出信号的检测到的频率和所述通带计算第二频率、以及基于与被设置为所述第二频率的所述本地振荡器的频率对应的所述第二输出信号来检测所述指示器的触摸。
9.根据权利要求8所述的指示器检测设备，其中：
所述控制器配置为顺序地重复以下操作：将所述本地振荡器的频率设置为所述第一频率、计算所述第二频率、和将所述本地振荡器的频率设置为所述第二频率。
10.根据权利要求9所述的指示器检测设备，其中：
所述控制器配置为使用第二频率值来检测与所述第二频率值对应的书写压力。
11.根据权利要求8所述的指示器检测设备，其中：
所述控制器配置为通过将频率偏移加到所述第二输出信号的频率上或从所述第二输出信号的频率减去频率偏移来计算所述第二频率，其中
基于所述滤波器的截止频率确定所述频率偏移。
12.根据权利要求8所述的指示器检测设备，还包括：
可变增益放大器，配置为通过利用控制器设置的增益来放大所述第二输出信号以产生第三输出信号，其中
所述控制器包括用于通过转换所述第三输出信号输出数字输出信号的模数转换器ADC，并且配置为通过处理所述数字输出信号来检测所述指示器施加的触摸和压力。
13.根据权利要求8所述的指示器检测设备，其中：
所述滤波器是低通滤波器，并且
所述混频器配置为通过降频转换所述输入信号来产生所述第一输出信号。
14.根据权利要求8所述的指示器检测设备，还包括：
缓冲器电路，配置为将来自触摸面板的具有变化的电流的信号转换为具有变化的电压的所述输入信号。
15.根据权利要求8所述的指示器检测设备，其中：
所述滤波器包括多个无源设备。
16.一种通过处理根据指示器的触摸而变化的输入信号来检测指示器的方法，所述方法包括：
从触摸面板接收所述输入信号；
通过混频器，在所述输入信号中以具有第一频率的移频来移动与所述指示器对应的频带；
通过滤波器，对包括被移动第一频率的频带的信号进行滤波来产生滤波的信号；
通过控制器，基于所述滤波的信号和所述滤波器的截止频率产生反馈控制信号，所述反馈控制信号用于将所述移频调整为第二频率；
通过混频器，在所述输入信号中以具有第二频率的移频来移动与所述指示器对应的频带；以及
通过滤波器，通过使被移动第二频率的频带通过而对包括被移动的频带的信号进行滤波。
17.如权利要求16所述的方法，其中：
所述滤波包括使经移动的频带通过低通滤波器的通带，并且
所述移动包括降频转换所述输入信号。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括：
通过缓冲所述输入信号来输出第一输出信号；以及
通过模数转换所述第一输出信号来输出数字输出信号，其中
通过处理所述数字输出信号来执行所述移动和所述滤波。
CN201810185121.6A 2017-03-07 2018-03-07 检测指示器的设备和方法 Active CN108572781B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2017-0029059 2017-03-07
KR1020170029059A KR102282193B1 (ko) 2017-03-07 2017-03-07 포인터 검출을 위한 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108572781A CN108572781A (zh) 2018-09-25
CN108572781B true CN108572781B (zh) 2023-07-25

Family

ID=63444591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810185121.6A Active CN108572781B (zh) 2017-03-07 2018-03-07 检测指示器的设备和方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10585499B2 (zh)
KR (1) KR102282193B1 (zh)
CN (1) CN108572781B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11402945B2 (en) * 2014-12-09 2022-08-02 Seung-Hee Han Touch sensing method and touch sensing device based on driving and sensing signals
US10382054B2 (en) * 2017-11-10 2019-08-13 Synaptics Incorporated Analog front end (AFE) for quantization noise-limited sensor apparatus
TWI718667B (zh) * 2019-09-12 2021-02-11 大陸商北京集創北方科技股份有限公司 光學指紋採集方法及利用其之光學指紋感測裝置和手持裝置
US11747939B1 (en) * 2022-05-09 2023-09-05 Pixart Imaging Inc. Capacitive touch control system with frequency booster

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102195590A (zh) * 2010-03-18 2011-09-21 联发科技股份有限公司 频率选择电路、信号处理装置和频率选择特性设置方法
CN103064570A (zh) * 2012-12-25 2013-04-24 锐迪科科技有限公司 互电容触摸屏触摸检测方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5571997A (en) 1993-08-02 1996-11-05 Kurta Corporation Pressure sensitive pointing device for transmitting signals to a tablet
JPH0981298A (ja) 1995-09-19 1997-03-28 Nippon Syst Kaihatsu Kk ペン入力装置
JP2000295041A (ja) 1999-04-02 2000-10-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 可変帯域幅周波数変換器
JP2002207563A (ja) 2001-01-05 2002-07-26 Wacom Co Ltd 位置検出装置
WO2004061759A2 (en) * 2003-01-07 2004-07-22 Sensopad Limited Sensing apparatus and method
WO2009128222A1 (ja) 2008-04-17 2009-10-22 パナソニック株式会社 受信装置と、これを用いた電子機器
CN102915138B (zh) * 2011-08-05 2015-09-09 宸鸿光电科技股份有限公司 感测电极阵列控制电路、控制方法及其触控感测系统
US8766939B2 (en) * 2012-01-09 2014-07-01 Broadcom Corporation Highly configurable analog preamp with analog to digital converter
US9459738B2 (en) * 2012-03-06 2016-10-04 Apple Inc. Calibration for pressure effects on touch sensor panels
JP5984259B2 (ja) 2012-09-20 2016-09-06 株式会社ワコム 位置検出装置
KR102198854B1 (ko) 2014-11-05 2021-01-05 삼성전자 주식회사 터치 아날로그 프론트 엔드 및 이를 포함하는 터치 센서 컨트롤러
CN114779956A (zh) * 2016-07-29 2022-07-22 苹果公司 具有多电源域芯片配置的触摸传感器面板

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102195590A (zh) * 2010-03-18 2011-09-21 联发科技股份有限公司 频率选择电路、信号处理装置和频率选择特性设置方法
CN103064570A (zh) * 2012-12-25 2013-04-24 锐迪科科技有限公司 互电容触摸屏触摸检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180102429A (ko) 2018-09-17
US20180260045A1 (en) 2018-09-13
CN108572781A (zh) 2018-09-25
US10585499B2 (en) 2020-03-10
KR102282193B1 (ko) 2021-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108572781B (zh) 检测指示器的设备和方法
EP3640780B1 (en) Capacitance detection circuit, touch-control chip and electronic device
US20170371444A9 (en) Self-capacitance touch detection circuit
KR102411755B1 (ko) 비선형 필터 및 방법을 이용하는 근접 센서
CN111813271B (zh) 电容检测电路、触控芯片和电子设备
US10936118B2 (en) Touch detection device and method of detecting touch
US20130063396A1 (en) Touch screen sensor integrated circuits, methods of operating the same, and systems having the touch screen sensor integrated circuits
US11481072B2 (en) Capacitance detection circuit, touch detection apparatus and electronic device
CN113316759B (zh) 电容检测电路、触控芯片和电子设备
CN111600590A (zh) 电容检测电路和触控芯片
EP3971694B1 (en) Noise measurement circuit, self-capacitance measurement method, touch chip and electronic device
CN111819528A (zh) 电容检测电路、触控芯片和电子设备
CN112363003B (zh) 自电容检测电路、触控芯片和电子设备
CN211375581U (zh) 一种电容检测电路、触控装置、终端设备
WO2022109957A1 (zh) 自电容检测电路、触控芯片和电子设备
CN103902133A (zh) 电磁触控接收装置和方法
Ouh et al. A programmable mutual capacitance sensing circuit for a large-sized touch panel
US20210033426A1 (en) Circuit and method for capacitance detection, touch chip and electronic device
KR101209114B1 (ko) 저주파 노이즈를 제거한 터치 패널의 전하량 감지장치
US11435855B2 (en) Capacitance detection circuit, touch control chip and electronic device
CN111323652A (zh) 自互电容检测电路、方法、芯片及设备
WO2017113753A1 (zh) 一种同频噪声处理方法、装置及系统
CN108780372B (zh) 电容感测电路及触控终端
CN103840817A (zh) 规避定频干扰源的取样方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant