CN109508108A - 电子装置、接收电路与触控信号的处理方法 - Google Patents

电子装置、接收电路与触控信号的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种电子装置、接收电路与触控信号的处理方法。该电子装置包括触控电极以及接收电路。接收电路包括以下元件。第一解调器耦接至触控电极并根据第一频率解调来自触控电极的触控信号以产生第一模拟信号。第一模拟数字转换器耦接至第一解调器并将第一模拟信号转换至第一数字信号。第二解调器耦接至触控电极并根据第二频率解调触控信号以产生第二模拟信号，其中第二频率不同于第一频率。第二模拟数字转换器耦接至第二解调器并将第二模拟信号转换至第二数字信号。

Description

电子装置、接收电路与触控信号的处理方法
技术领域
本发明涉及触控感测，且特别涉及一种电子装置、接收电路与信号处理方法，可同时检测多种不同类型的触碰。
背景技术
在一些手机、平板、笔记型计算机等电子装置中，配置有触控屏幕与主动笔以方便使用者书写或画图。在一些应用中，电子装置中设置有两种触控电极，一种是用于感测手指的触控，另一种是用于感测主动笔的触控，但这样的设置成本较高。若要使用同一个触控电极，则可以让接收电路时分处理来自手指的触控信号与来自主动笔的触控信号，但这样的设置会增加反应时间。因此，如何共用触控电极与接收电路，同时提供好的触控效能，为此领域技术人员所关心的议题。
发明内容
本发明的实施例提出一种具备触控功能的电子装置，包括触控电极以及接收电路。接收电路包括以下元件。第一解调器耦接至触控电极并根据第一频率解调来自触控电极的触控信号以产生第一模拟信号。第一模拟数字转换器耦接至第一解调器并将第一模拟信号转换至第一数字信号。第二解调器耦接至触控电极并根据第二频率解调触控信号以产生第二模拟信号，其中第二频率不同于第一频率。第二模拟数字转换器耦接至第二解调器并将第二模拟信号转换至第二数字信号。
在一些实施例中，第一模拟数字转换器在第一时间长度内将第一模拟信号转换为第一数字信号，其中第二频率大于或小于第一频率至少第一频率临界值，第一频率临界值为第一时间长度的倒数。
在一些实施例中，第二模拟数字转换器在第二时间长度内将第二模拟信号转换为第二数字信号，其中第一频率大于或小于第二频率至少第二频率临界值，第二频率临界值为第二时间长度的倒数。
在一些实施例中，电子装置还包括第一传送电路与第二触控电极。第二触控电极与触控电极交错。第一传送电路用以传送具有第一频率的信号至第二触控电极，藉此在触控电极感应出触控信号。
在一些实施例中，电子装置还包括主动笔。此主动笔包括第二传送电路，用以产生具有第二频率的信号。
在一些实施例中，电子装置还包括接收级，耦接在触控电极与第一解调器和第二解调器之间。此接收级包括操作放大器与电容。操作放大器具有第一输入端与第二输入端，第一输入端耦接至触控电极，第二输入端接收一可编程信号，此可编程信号具有第一频率。电容则耦接在第一输入端与操作放大器的输出端之间。
在一些实施例中，电子装置还包括主动笔。此主动笔包括第二传送电路，用以产生具有第二频率的信号。
在一些实施例中，上述可编程信号的振幅是逐渐地上升并逐渐地下降，并且第一输入端与触控电极之间不具有开关。
在一些实施例中，上述的可编程信号为三角波。
以另外一个角度来说，本发明的实施例提出上述的接收电路。
以另外一个角度来说，本发明的实施例提出一种触控信号的处理方法，适用于一电子装置，此电子装置包括触控电极。此处理方法包括：通过第一解调器根据第一频率解调来自触控电极的一触控信号以产生第一模拟信号；通过第一模拟数字转换器第一模拟信号转换至第一数字信号；通过第二解调器根据第二频率解调触控信号以产生第二模拟信号，其中第二频率不同于第一频率；以及通过第二模拟数字转换器将第二模拟信号转换至第二数字信号。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是根据一实施例绘示互容式触控感测的电子装置示意图。
图2是根据图1的实施例绘示接收电路的电路示意图。
图3是根据一实施例绘示自容式触控感测的电子装置示意图。
图4是根据图3的实施例绘示电子装置的示意图。
图5是根据一实施例绘示触控信号的处理方法的流程图。
图6是根据一实施例绘示配置有多只主动笔的电子装置的示意图。
【符号说明】
100：电子装置
110：显示面板
111、112：触控电极
113、131：信号
120：接收电路
130：主动笔
140：传送电路
C1、C2：电容
X、Y：轴
TS：触控信号
151、152：解调器
161、162：模拟数字转换器
A1、A2：模拟信号
D1、D2：数字信号
300：电子装置
310：触控电极
C3、C4：电容
410：接收级
420：操作放大器
421：可编程信号
IN1、IN2：输入端
OUT：输出端
501～504：步骤
600：电子装置
610、620、630：主动笔
具体实施方式
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指次序或顺位的意思，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。另外，关于本文中所使用的“耦接”，可指二个元件直接地或间接地作电性连接。也就是说，当以下描述“第一物件耦接至第二物件”时，第一物件与第二物件之间还可设置其他的物件。
图1是根据一实施例绘示互容式触控感测的电子装置示意图。请参照图1，电子装置100包括了显示面板110、接收电路120、主动笔130、传送电路140(亦称为第一传送电路)。在一些实施例中，电子装置100可以是屏幕、智能手机、平板计算机、个人计算机、笔记型计算机、工业计算机或各种形式的便携式装置等，本发明并不在此限。
显示面板110包括沿着X方向延伸的触控电极(例如，触控电极111，亦被称为第一触控电极)以及沿着Y方向延伸的触控电极(例如，触控电极112，亦被称为第二触控电极)。触控电极111耦接至传送电路140，而触控电极112耦接至接收电路120。触控电极111、112的材料例如包括氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)、氧化铟锌(indium zinc oxide，IZO)、氧化鍗锡(antimony tin oxide，ATO)、氧化氟锡(fluorine tin oxide，FTO)或其他导电且透明的材料。触控电极111与触控电极112之间是彼此电性绝缘，等同于形成一个电容C1。传送电路140会将信号113传送至触控电极111，并通过电容C1在触控电极112上感应出一个触控信号给接收电路120。当显示面板110上触控电极111与触控电极112的交会处有手指触碰时会改变电容C1的电容值，藉此可以检测出手指的触碰。
主动笔130与显示面板110之间会形成电容C2。主动笔130中具有一个传送电路(亦称为第二传送电路)，用以产生信号131，此信号131会通过电容C2在对应的触控电极上感应出一个信号给接收电路120，藉此接收电路120可以判断出主动笔130的位置。
在此实施例中，信号113与信号131为方波，但本发明并不在此限，在其他实施例中，信号113与信号131也可以为三角波会其他波形。特别的是，信号113与信号131的频率不相同，接收电路120中有两个解调器操作在不同的频率以分别处理这两个信号113、131，因此可以共用触控电极与接收电路120。图2是根据图1的实施例绘示接收电路的电路示意图。请参照图1照图2，在此以触控电极112为例来说明。接收电路120中包括了第一解调器151、第一模拟数字转换器161、第二解调器152与第二模拟数字转换器162。信号113具有第一频率，而信号131具有第二频率，这两个信号都会传送至触控电极112。第一解调器151与第二解调器152都耦接至触控电极112。第一解调器151是根据第一频率解调来自触控电极112的触控信号TS以产生第一模拟信号A1。换句话说，第一解调器151是作为一个带通滤波器(band pass filter)，用以从触控信号TS中提取出信号113(即，第一模拟信号A1)。第一模拟数字转换器161耦接至第一解调器151并将第一模拟信号A1转换至第一数字信号D1。此第一数字信号D1是反应于电容C1的电容值，可用来判断显示面板110对应的位置上是否被触碰。第二解调器152根据第二频率解调触控信号TS以产生第二模拟信号A2。类似地，第二解调器152是作为一个带通滤波器，用以从触控信号TS中提取出信号131(即，第二模拟信号A2)。第二模拟数字转换器162耦接至第二解调器152并将第二模拟信号A2转换至第二数字信号A2，此第二数字信号D2是反应于电容C2的电容值，可用来判断主动笔130是否接触到显示面板110和/或者判断出笔触的大小。特别的是，第二频率不同于第一频率，因此信号113与信号131之间不会相互干扰。举例来说，第一频率可以为100k Hz，而第二频率可以为200kHz。然而，本发明并不限制第一频率与第二频率的数值。在一些实施例中，第一频率也可以大于第二频率。在一些实施例中，第一频率与第二频率之间的绝对差是大于一临界值(例如，0.5k)。
在一些实施例中，第一频率与第二频率之间的差的绝对值是大于一个频率临界值，此频率临界值是反比于模拟数字转换器161、162的转换时间。举例来说，如果第二频率是200k Hz，则一个周期是5微秒(micro second)。如果第二模拟数字转换器162需要20个周期来将第二模拟信号A2转换为第二数字信号D2，则第二模拟数字转换器162的转换时间是20*5＝100微秒(亦称为第二时间长度)。100微秒的倒数为10k Hz，这表示第一频率必须大于或小于第二频率至少10k Hz。类似地，当第一频率是100k Hz，则一个周期是10微秒。如果第一模拟数字转换器161需要20个周期来将第一模拟信号A1转换为第一数字信号D1，则第一模拟数字转换器161的转换时间是20*10＝200微秒(亦称为第一时间长度)。200微秒的倒数为5k Hz，这表示第二频率必须大于或小于第一频率至少5k Hz。换句话说，当第一模拟数字转换器161具有第一时间长度以将第一模拟信号A1转换为第一数字信号D1时，第二频率必须大于或小于第一频率至少一个第一频率临界值，此第一频率临界值为第一时间长度的倒数。当第二模拟数字转换器162具有第二时间长度以将第二模拟信号A2转换为第二数字信号D2时，第一频率必须大于或小于第二频率至少一个第二频率临界值，此第二频率临界值为第二时间长度的倒数。
图3是根据一实施例绘示自容式触控感测的电子装置示意图。在电子装置300中，显示面板110包括多个排列为矩阵的触控电极(例如，触控电极310)。在此实施例中这些触控电极是排列为矩阵，但本发明并不限制触控电极的排列方式。每个触控电极都通过一条导线连接至接收电路120，触控电极与基板会形成电容(例如电容C3)，当手指触碰到显示面板110上触控电极310所在之处时，电容C3的电容值会改变。因此，通过检测电容C3的电容值可以判断对应的位置是否被手指触碰。主动笔130与电容C2已经说明如上，在此并不再赘述。
图4是根据图3的实施例绘示电子装置的示意图。请参照图3与图4，在此以触控电极310为例来说明。图4与图2的不同之处在于，图4中的接收电路120还包括接收级410，此接收级410耦接在触控电极310与第一解调器151和第二解调器152之间。接收级410包括操作放大器420与电容C4。操作放大器420的第一输入端IN1耦接至触控电极310，第二输入端IN2接收一个具有第一频率的可编程信号421。电容C4是耦接在第一输入端IN1与操作放大器420的输出端OUT之间。由于操作放大器420的两个输入端IN1、IN2之间为虚短路(virtualshort)，因此可编程信号421会通过第一输入端IN1传送至电容C3。电容C4与操作放大器420也用以将来自电容C3、电容C2的信号加总起来成为触控信号TS。第一解调器151、第一模拟数字转换器161、第二解调器152与第二模拟数字转换器162的操作已经说明如上，在此并不再赘述。在此实施例中，可编程信号421的频率不同于信号131的频率，因此两者之间并不会相互干扰，藉此可以同时检测手指与主动笔的触碰。
值得一提的是，可编程信号421的振幅是逐渐地上升并逐渐地下降。例如，可编程信号421为三角波(不为方波)。藉此，电容C4不会快速的充电/放电，可以降低对于操作放大器420的带宽需求。另一方面，第一输入端IN1与触控电极310之间不具有开关，本实施例中并不是通过开关来对电容C3充电，因此触控电极310上的噪声并不会被折迭至主要的频带。
在上述的实施例中，触控电极112、310是设置在显示面板110中，但在其他实施例中触控电极112、310可以设置在显示面板110以外的触控模块之中。本发明并不限制触控电极112、310的设置位置。
图5是根据一实施例绘示触控信号的处理方法的流程图，此处理方法适用于图1或图3的电子装置。在步骤501中，通过第一解调器根据第一频率解调来自触控电极的触控信号以产生第一模拟信号。在步骤502中，通过第一模拟数字转换器将第一模拟信号转换至第一数字信号。在步骤503中，通过第二解调器根据第二频率解调上述的触控信号以产生第二模拟信号，其中第二频率不同于第一频率。在步骤504中，通过第二模拟数字转换器将第二模拟信号转换至第二数字信号。然而，图5中各步骤已详细说明如上，在此便不再赘述。值得注意的是，图5中各步骤可以实作为一或多个电路，这些电路可以设置在任意的电子装置上。此外，图5的各步骤之间也可以加入其他的步骤。
在上述的实施例中，电子装置可以同时检测手指与主动笔130，但上述实施例中也可应用在更多主动笔的电子装置中。图6是根据一实施例绘示配置有多只主动笔的电子装置的示意图。请参照图6，电子装置600是搭配主动笔610、620、630一起使用，并且电子装置600也可以检测手指的触碰。具体来说，电子装置600中的接收电路具有四个不同频率的解调器，这些解调器都会接收来自于触控电极的触控信号，其中一个解调器是用于检测手指，另外三个解调器分别用于检测主动笔610、620、630。本发明并不限制电子装置600要搭配几只主动笔来使用。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (16)

1.一种具备触控功能的电子装置，包括：
触控电极；以及
接收电路，包括：
第一解调器，耦接至该触控电极并根据第一频率解调来自该触控电极的触控信号以产生第一模拟信号；
第一模拟数字转换器，耦接至该第一解调器并将该第一模拟信号转换至第一数字信号；
第二解调器，耦接至该触控电极并根据第二频率解调该触控信号以产生第二模拟信号，其中该第二频率不同于该第一频率；以及
第二模拟数字转换器，耦接至该第二解调器并将该第二模拟信号转换至第二数字信号。
2.如权利要求1所述的电子装置，其中该第一模拟数字转换器在第一时间长度内将该第一模拟信号转换为该第一数字信号，该第二频率大于或小于该第一频率至少一第一频率临界值，该第一频率临界值为该第一时间长度的倒数。
3.如权利要求2所述的电子装置，其中该第二模拟数字转换器在第二时间长度内将该第二模拟信号转换为该第二数字信号，该第一频率大于或小于该第二频率至少一第二频率临界值，该第二频率临界值为该第二时间长度的倒数。
4.如权利要求1所述的电子装置，还包括第一传送电路与第二触控电极，其中该第二触控电极与该触控电极交错，
该第一传送电路用以传送具有该第一频率的信号至该第二触控电极，藉此在该触控电极感应出该触控信号。
5.如权利要求4所述的电子装置，还包括主动笔，该主动笔包括第二传送电路，用以产生具有该第二频率的信号。
6.如权利要求1所述的电子装置，还包括接收级，耦接在该触控电极与该第一解调器和该第二解调器之间，该接收级包括：
操作放大器，具有第一输入端与第二输入端，该第一输入端耦接至该触控电极，该第二输入端接收可编程信号，该可编程信号具有该第一频率；以及
电容，耦接在该第一输入端与该操作放大器的输出端之间。
7.如权利要求6所述的电子装置，还包括主动笔，该主动笔包括第二传送电路，用以产生具有该第二频率的信号。
8.如权利要求6所述的电子装置，其中该可编程信号的振幅是逐渐地上升并逐渐地下降，并且该第一输入端与该触控电极之间不具有开关。
9.如权利要求8所述的电子装置，其中该可编程信号为三角波。
10.一种接收电路，设置于电子装置中，该电子装置包括触控电极，该接收电路包括：
第一解调器，耦接至该触控电极并根据第一频率解调来自该触控电极的触控信号以产生第一模拟信号；
第一模拟数字转换器，耦接至该第一解调器并将该第一模拟信号转换至第一数字信号；
第二解调器，耦接至该触控电极并根据第二频率解调该触控信号以产生第二模拟信号，其中该第二频率不同于该第一频率；以及
第二模拟数字转换器，耦接至该第二解调器并将该第二模拟信号转换至第二数字信号。
11.如权利要求10所述的接收电路，其中该第一模拟数字转换器在第一时间长度内将该第一模拟信号转换为该第一数字信号，该第二频率大于或小于该第一频率至少一第一频率临界值，该第一频率临界值为该第一时间长度的倒数。
12.如权利要求11所述的接收电路，其中该第二模拟数字转换器在第二时间长度内将该第二模拟信号转换为该第二数字信号，该第一频率大于或小于该第二频率至少一第二频率临界值，该第二频率临界值为该第二时间长度的倒数。
13.如权利要求10所述的接收电路，还包括接收级，耦接在该触控电极与该第一解调器和该第二解调器之间，该接收级包括：
操作放大器，具有第一输入端与第二输入端，该第一输入端耦接至该触控电极，该第二输入端接收可编程信号，该可编程信号具有该第一频率；以及
电容，耦接在该第一输入端与该操作放大器的输出端之间。
14.如权利要求13所述的接收电路，其中该可编程信号的振幅是逐渐地上升并逐渐地下降，并且该第一输入端与该触控电极之间不具有开关。
15.如权利要求14所述的接收电路，其中该可编程信号为三角波。
16.一种触控信号的处理方法，适用于电子装置，该电子装置包括触控电极，该处理方法包括：
通过第一解调器根据第一频率解调来自该触控电极的触控信号以产生第一模拟信号；
通过第一模拟数字转换器该第一模拟信号转换至第一数字信号；
通过第二解调器根据第二频率解调该触控信号以产生第二模拟信号，其中该第二频率不同于该第一频率；以及
通过第二模拟数字转换器将该第二模拟信号转换至第二数字信号。
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