CN109923505A - 用于触摸系统的干扰减少电路 - Google Patents

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Abstract

电路(100)包含接收器(104)，所述接收器包含输入级(114)以从触摸系统(120)接收触摸信号。噪声减少电路(124)，其对所述触摸信号进行取样以检测所述触摸信号中的噪声信号。所述噪声减少电路(124)基于反馈到所述接收器(104)的所述输入级(114)的所述噪声信号而产生减少信号(130)以在所述接收器(104)处相对于所述触摸信号减轻所述噪声信号的噪声干扰。

Description

用于触摸系统的干扰减少电路
技术领域
本发明大体上涉及集成电路，且更具体地说，涉及为触摸系统减轻噪声干扰的电路。
背景技术
触摸系统包含例如触摸屏等接口，所述触摸屏可包含在信息处理系统的电子可视显示器之上分层的输入装置和输出装置。举例来说，用户可通过用特殊触笔和/或一或多个手指触摸屏幕而通过简单或多点触摸手势来提供输入或控制信息处理系统。触摸屏在例如游戏控制台、个人计算机、平板计算机、电子投票机和智能电话等装置中是常见的。这些接口也可附接到计算机或者作为终端附接到网络。
为了经由触摸系统接口检测例如触摸等用户手势，可采用常见的技术，包含电阻式触摸屏和电容式触摸屏。实例电容式触摸屏面板由涂覆有例如氧化铟锡等透明导体的例如玻璃等绝缘体组成。由于人体也是电导体，因此触摸屏幕的表面导致屏幕的静电场的失真，这可作为电容的改变来测量。可使用不同技术来确定触摸的位置。在一些触摸系统中，可通过在触摸屏接口的一行/列上发射信号且在相应列/行上接收所述信号来测量互电容或自电容。当触摸靠近行/列相交点发生时，接收的信号强度改变和/或信号相位改变。此改变隔离了触摸位置。
发明内容
在所描述实例中，一种电路包含接收器，所述接收器包含输入级以从触摸系统接收触摸信号。噪声减少电路，其对所述触摸信号进行取样以检测所述触摸信号中的噪声信号。所述噪声减少电路基于反馈到接收器的输入级的噪声信号而产生减少信号以在接收器处相对于触摸信号减轻噪声信号的噪声干扰。
在另一实例中，一种集成电路包含接收器，所述接收器包含输入级以从触摸系统接收触摸信号。噪声减少电路对触摸信号进行取样以检测触摸信号中的噪声信号。噪声减少电路基于反馈到接收器的输入级的噪声信号产生减少信号以减轻噪声信号。控制电路测量噪声信号且基于测得的噪声信号对噪声减少电路提供输出控制以相对于触摸信号调整噪声信号的噪声干扰。
在又另一实例中，一种方法包含：在接收器处经由触摸接口接收触摸信号；对干扰触摸信号的噪声信号的能量进行取样；基于噪声信号的能量调整减少信号；以及将所述减少信号施加到接收器的输入以在接收器处减轻对触摸信号的噪声信号干扰。
附图说明
图1是用以为触摸系统减轻噪声干扰的实例电路的示意性框图。
图2是用于实例触摸系统的接收器和发射器的电路图，其中采用噪声减少电路以减轻接收器中的噪声。
图3是用于实例触摸系统的具有放大器级的接收器和发射器的电路图，其中采用噪声减少电路以在放大器级处减轻噪声。
图4是用以为触摸系统减轻噪声干扰的具有噪声减少电路和控制电路的实例电路的电路图。
图5是用以为触摸系统减轻噪声干扰的实例控制电路的电路图。
图6是用以为触摸系统减轻噪声干扰的实例包络检测器的电路图。
图7是用以为触摸系统减轻噪声干扰的实例方法的流程图。
具体实施方式
在实例实施例的触摸系统中，激励信号经发射，通过触摸面板(例如，具有互电容位置)耦合，并且接着由接收器接收。所接收信号的增益/相位的改变指示触摸的存在或不存在。在例如移动装置中使用的那些的实例系统中，所接收信号还可能具有添加到所述信号的干扰信号，所述干扰信号限制了接收链的线性度和动态范围。本文所描述的电路减轻了接收器处的干扰信号的量。在一个实例中，所述电路包含接收器，所述接收器包含输入级(例如，输入放大器)以从触摸系统接收触摸信号。
噪声减少电路对触摸信号进行取样以检测触摸信号中的噪声信号。噪声减少电路可包含用以隔离所需频带中的噪声信号的高通滤波器、耦合到高通滤波器以增加或减小噪声信号的振幅的增益电路，以及耦合到增益电路以相对于触摸信号调整噪声信号的相位的延迟电路。可个别地或共同地控制噪声减少电路中的电路中的每一者以减轻噪声信号。噪声减少电路基于反馈到接收器的输入级的噪声信号产生减少信号(例如，补偿或减少噪声信号的信号)以减轻噪声信号。控制电路测量噪声信号且基于测得的噪声信号对噪声减少电路提供输出控制以相对于触摸信号调整噪声信号的噪声干扰。
接收器可包含一放大器(或若干放大器)作为输入级。从触摸系统接收的所关注信号可经过低通/带通(例如，作为放大器的部分)且经传递以用于接收器中的进一步下游处理。干扰频率可高于或低于所需信号频率。本文所描述的电路可对来自触摸系统的其中干扰频率在所需信号频带内的信号进行操作。举例来说，噪声减少电路限制接收器放大器和下游接收器链的动态范围。来自输入放大器级的输出可经处理以提取干扰频率、相位和增益。在可对放大器级的输入添加进一步增益调整的情况下可以数字(或模拟)方式产生抗干扰信号。可基于若干度量控制用于干扰消除的增益和延迟以及干扰频率的数目，所述度量例如在减法之后使能量最小化或在减法之后使信号干扰噪声比最大化。举例来说，可在实际触摸检测之间或之前的校准阶段期间确定且在触摸检测阶段期间应用增益、相位和干扰检测。
图1说明用以为触摸系统减轻噪声干扰的实例电路100。如本文中所使用，术语“电路”可包含执行电路功能的有源和/或无源元件的集合，例如，模拟电路或控制电路。另外或替代地，举例来说，术语“电路”可包含集成电路(IC)，其中电路元件中的全部和/或一些制造在共同衬底(例如，半导体衬底)上。
在图1的实例中，电路100包含接收器110，所述接收器包含输入级114以从触摸系统120接收触摸信号118。如本文所使用，术语“触摸系统”包含其中可检测用户的触摸或手势的任何类型的系统或接口。举例来说，此类触摸系统可包含基于电阻式(例如，电阻的改变检测触摸)或电容式触摸系统(例如，跨越电容器的静电力的改变检测触摸)。触摸系统120响应于122处的用户输入触摸以产生触摸信号。如在下文参考图3所描述，触摸系统120可从发射器(未图示)接收激励信号以产生触摸信号118。噪声减少电路124对触摸信号118进行取样以检测可能干扰触摸信号且可能存在于触摸信号中的噪声信号。噪声减少电路124可基于反馈到接收器110的输入级114的噪声信号而产生减少信号130以在接收器处相对于触摸信号118减轻噪声信号的噪声干扰。如本文所使用，术语“减少信号”指代反馈到接收器110的减少触摸信号118中的噪声信号的任何信号。
在一实例中，输入级114可为一放大器(或若干放大器)，其在放大器的一个输入处放大触摸信号118且在放大器的另一输入处接收减少信号130以相对于触摸信号减轻噪声信号的噪声干扰。放大器可包含至少一个反馈路径以控制触摸信号118和噪声信号。举例来说，反馈路径可包含电阻器反馈路径和电容器反馈路径中的至少一者。来自输入级114的输出134可传递到接收器110中的一或多个下游级以用于其它处理。
控制电路140确定噪声信号的量值且对噪声减少电路124提供调整命令144以相对于触摸信号118减轻噪声信号的噪声干扰。噪声减少电路124可包含用以隔离所需频带中的噪声信号的高通滤波器和耦合到高通滤波器以增加或减小噪声信号的振幅的增益电路中的至少一者。可提供耦合到噪声减少电路124中的增益电路的延迟电路以相对于触摸信号调整噪声信号的相位。
控制电路140提供调整命令(例如，模拟或数字控制值)以调整高通滤波器、增益电路和延迟电路中的至少一者以相对于触摸信号118减轻噪声信号的噪声干扰。举例来说，控制电路140可包含以下至少一者：耦合到包络检测器且耦合到控制增益电路以从触摸信号118、来自延迟电路的输出(在此实例中为减少信号130)和来自输入级114的输出134中的至少一者提供测量的低通滤波器。所述测量可控制来自控制电路140的调整命令144中的信号调整的量。
举例来说，控制电路140中的包络检测器可包含串联二极管以整流触摸信号118、来自延迟电路的输出和来自输入级114的输出。来自串联二极管的输出可耦合到至少一个电阻器和电容器以提供触摸信号118、来自延迟电路的输出和/或来自输入级114的输出134的滤波。如在下文参考图4所描述，可在输入级114之前提供求和级以除触摸信号118之外还接收至少一个其它信号，所述其它信号经由求和级施加于输入级以在接收器110处相对于触摸信号减轻噪声信号的噪声干扰。
图2说明用于触摸系统的接收器210和发射器220的实例电路200，其中采用噪声减少电路230来减轻接收器中的噪声。发射器220将激励信号234提供到触摸面板240。发射器220对触摸面板240提供行和列激励以检测用户的触摸。在此实例中，说明电容触摸面板240。在触摸系统中，可通过将激励信号234发射到面板240的选定行/列来测量互电容或自电容。接收器响应于施加于触摸面板240的列/行上的信号234而接收信号244。当触摸靠近行/列相交点发生时，可由接收器210检测接收的信号强度改变和/或相位改变。此改变隔离触摸面板240上的触摸位置。
发射器220可包含至少一个噪声控制振荡器(NCO)250，其驱动数/模转换器(DAC)254，所述数/模转换器又驱动输出放大器258以提供信号234。接收器可包含输入级或放大器260，其驱动模/数转换器(ADC)262。来自ADC的输出可在266处经由NCO264倍增，其随后在268处求和。如图所示，噪声减少电路230可监视来自触摸面板240的输出信号244以产生减少信号270以在放大器260的输入处减轻噪声。如在下文参考图4所描述，可提供控制电路以控制噪声减少电路240的噪声减少能力。
图3说明用于触摸系统的包含具有放大器级314的接收器310和发射器320的电路300的实例，其中采用噪声减少电路330以减轻放大器级处的噪声。为了简化，发射器320展示信号放大器334，其将激励信号340提供到触摸面板350。来自触摸面板350的输出354提供到放大器314的反相输入。噪声源360将噪声信号364注入到输出354上，经由噪声减少电路330监视所述输出且将其作为噪声减少信号370施加到放大器314的非反相输入以减少噪声信号364。如上文所描述，控制电路可进一步控制噪声减少电路，如在下文参考图4所描述。如图所示，放大器314可包含一或多个反馈路径，例如由R表示的电阻式反馈路径和/或由C表示的可调整电容式反馈。
在354处接收的信号可受到由噪声信号364造成的干扰影响。此干扰可通过单独路径耦合于接收器310的输入处，且可为具有一些谐波含量的强单频率(例如，由于某种时钟或电源噪声)。干扰信号364可比信号354强，从而导致接收器210处的前端(FE)动态范围压缩。噪声减少电路330可估计且基本上消除在放大器314之前(或在另一下游级中的感测放大器之后)的最强干扰信号364。
图4说明用以为触摸系统减轻噪声干扰的具有噪声减少电路410和控制电路414的实例电路400。电路400包含接收器420，其具有输入级424以从触摸系统(未图示)接收触摸信号(示出为触摸信号(TOUCH SIGNAL))。噪声减少电路410对触摸信号进行取样以检测触摸信号中的噪声信号。噪声减少电路410基于反馈到接收器420的输入级424的噪声信号产生减少信号430以减轻噪声信号。控制电路414测量噪声信号且基于测得的噪声信号对噪声减少电路410提供输出控制440以相对于触摸信号调整噪声信号的噪声干扰。
噪声减少电路410可包含以下至少一者：用以隔离所需频带中的噪声信号的高通滤波器442。增益电路444(例如，放大器)可耦合到高通滤波器442以增加或减小噪声信号的振幅。耦合到增益电路444的延迟电路(例如，RC滤波器)446可相对于触摸信号调整噪声信号的相位。
控制电路414提供调整命令以经由输出控制440调整高通滤波器、增益电路和延迟电路中的至少一者以相对于触摸信号减轻噪声信号的噪声干扰。举例来说，调整命令可包含增加相应滤波器442、增益444和延迟446中的电阻器或电容器值的命令。
如在下文参考图5和6所描述，控制电路414可包含以下至少一者：耦合到包络检测器且耦合到控制增益电路以从触摸信号、来自延迟电路的输出和来自输入级424的输出450中的至少一者提供测量的低通滤波器。所述测量控制从控制电路414到减少电路410的调整命令中的信号调整的量。输入级424可为放大器，其在放大器的一个输入处放大触摸信号且在放大器的另一输入处接收减少信号430以相对于触摸信号减轻噪声信号的噪声干扰。在此实例中，可在输入级424之前提供求和级460以除触摸信号之外还接收至少一个其它信号(示出为其它信号(OTHER SIGNAL))，其经由求和级施加于输入级以在接收器处相对于触摸信号减轻噪声信号的噪声干扰。
图5说明用以为触摸系统减轻噪声干扰的实例控制电路500。控制电路500监视触摸信号、延迟输出信号和来自输入级的输出信号中的每一者。信号中的每一者可由相应低通滤波器(LPF)、包络检测器和增益电路监视以提供分别在510、520和530处示出的输出控制。输出控制中的每一者可个别地提供到本文所描述的噪声减少电路，或可经由求和电路540求和以提供集合控制信号到噪声减少电路。在下文参考图6描述包络检测器的实例。
图6说明用以为触摸系统减轻噪声干扰的实例包络检测器600。虽然说明特定实例，但可以采用其它类型的检测器。举例来说，来自本文所描述的低通滤波器的输出可经数字化以提供数字调整命令到例如图5中示出的控制电路的相应控制增益级。如图所示，包络检测器600可包含串联二极管D1以整流触摸信号、来自延迟电路的输出或来自输入级的输出。串联二极管D1可耦合到至少一个电阻器R1和电容器C1以提供触摸信号、来自延迟电路的输出或来自输入级的输出的滤波。可提供阈值电路620(例如，窗口比较器)以监视来自控制电路中的相应低通滤波器的经滤波信号的量值。如果所监视信号在由阈值电路620提供的阈值范围内，那么可维持来自控制电路的电流输出控制。举例来说，如果所监视信号落在阈值范围之外，那么可经由控制电路的相应控制增益级做出调整(例如，增加或减小放大器增益)。
鉴于上文描述的结构和功能特征，参考图7描述实例方法。出于清楚起见，将方法示出且描述为串行地执行，但方法的一些部分可以与在本文中示出和描述的次序不同的次序发生和/或同时发生。此方法可由各种组件执行，例如配置于集成电路、处理器或控制器中的组件。
图7说明用以为触摸系统减轻噪声干扰的实例方法700。在710，方法700包含在接收器处经由触摸接口(例如，经由图1的接收器110)接收触摸信号。在720，方法700包含对干扰触摸信号的噪声信号的能量进行取样(例如，经由图1的噪声减少电路124)。在730，方法700包含基于噪声信号的能量调整减少信号(例如，经由图1的控制电路140)。在740，方法700包含将减少信号施加于接收器的输入以在接收器处减轻对触摸信号的噪声信号干扰(例如，经由图1的噪声减少电路124)。减少信号的调整还可包含以下至少一者，其包含调整高通滤波器以隔离所需频带中的噪声信号。这可包含调整增益电路以增加或减小噪声信号的振幅。举例来说，调整还可包含调整延迟电路以相对于触摸信号调整噪声信号的相位。
在权利要求书的范围内，对所描述实施例的修改是可能的，并且其它实施例是可能的。

Claims (20)

1.一种电路，其包括：
接收器，其包含输入级以从触摸系统接收触摸信号；以及
噪声减少电路，其对所述触摸信号进行取样以检测所述触摸信号中的噪声信号，其中所述噪声减少电路基于经反馈到所述接收器的所述输入级的所述噪声信号而产生减少信号以在所述接收器处相对于所述触摸信号减轻所述噪声信号的噪声干扰。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所述输入级是放大器，所述放大器在所述放大器的一个输入处放大所述触摸信号且在所述放大器的另一输入处接收所述减少信号以相对于所述触摸信号减轻所述噪声信号的所述噪声干扰。
3.根据权利要求1所述的电路，其中所述放大器包含至少一个反馈路径以控制所述触摸信号和所述噪声信号，所述至少一个反馈路径包含电阻器反馈路径和电容器反馈路径中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括控制电路以确定所述噪声信号的量值且将调整命令提供到所述噪声减少电路以相对于所述触摸信号减轻所述噪声信号的所述噪声干扰。
5.根据权利要求4所述的电路，其中所述噪声减少电路包含以下至少一者：用以隔离所需频带中的所述噪声信号的高通滤波器，耦合到所述高通滤波器以增加或减小所述噪声信号的振幅的增益电路，以及耦合到所述增益电路以相对于所述触摸信号调整所述噪声信号的相位的延迟电路。
6.根据权利要求5所述的电路，其中所述控制电路提供所述调整命令以调整所述高通滤波器、所述增益电路和所述延迟电路中的至少一者以相对于所述触摸信号减轻所述噪声信号的所述噪声干扰。
7.根据权利要求6所述的电路，其中所述控制电路包含以下至少一者：低通滤波器，所述低通滤波器耦合到包络检测器且耦合到控制增益电路以从所述触摸信号、来自所述延迟电路的输出和来自所述输入级的输出中的至少一者提供测量。
8.根据权利要求7所述的电路，其中所述测量控制来自所述控制电路的所述调整命令中的信号调整的量。
9.根据权利要求7所述的电路，其中所述包络检测器包含串联二极管以整流所述触摸信号、来自所述延迟电路的所述输出和来自所述输入级的所述输出。
10.根据权利要求9所述的电路，其中所述串联二极管耦合到至少一个电阻器和电容器以提供所述触摸信号、来自所述延迟电路的所述输出和来自所述输入级的所述输出的滤波。
11.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括在所述输入级之前的求和级以除所述触摸信号之外还接收至少一个其它信号，所述至少一个其它信号经由所述求和级施加到所述输入级以在所述接收器处相对于所述触摸信号减轻所述噪声信号的噪声干扰。
12.一种集成电路，其包括：
接收器，其包含输入级以从触摸系统接收触摸信号；
噪声减少电路，其对所述触摸信号进行取样以检测所述触摸信号中的噪声信号，其中所述噪声减少电路基于反馈到所述接收器的所述输入级的所述噪声信号而产生减少信号以减轻所述噪声信号；以及
控制电路，其用以测量所述噪声信号且基于所述测得的噪声信号对所述噪声减少电路提供输出控制以相对于所述触摸信号调整所述噪声信号的噪声干扰。
13.根据权利要求12所述的集成电路，其中所述噪声减少电路包含以下至少一者：用以隔离所需频带中的所述噪声信号的高通滤波器，耦合到所述高通滤波器以增加或减小所述噪声信号的振幅的增益电路，以及耦合到所述增益电路以相对于所述触摸信号调整所述噪声信号的相位的延迟电路。
14.根据权利要求13所述的集成电路，其中所述控制电路提供调整命令以经由所述输出控制调整所述高通滤波器、所述增益电路和所述延迟电路中的至少一者以相对于所述触摸信号减轻所述噪声信号的所述噪声干扰。
15.根据权利要求14所述的集成电路，其中所述控制电路包含以下至少一者：低通滤波器，所述低通滤波器耦合到包络检测器且耦合到控制增益电路以从所述触摸信号、来自所述延迟电路的输出和来自所述输入级的输出中的至少一者提供测量。
16.根据权利要求15所述的集成电路，其中所述测量控制来自所述控制电路的所述调整命令中的信号调整的量。
17.根据权利要求16所述的集成电路，其中所述包络检测器包含串联二极管以整流所述触摸信号、来自所述延迟电路的所述输出和来自所述输入级的所述输出。
18.根据权利要求12所述的集成电路，其中所述输入级是放大器，所述放大器在所述放大器的一个输入处放大所述触摸信号且在所述放大器的另一输入处接收所述减少信号以相对于所述触摸信号减轻所述噪声信号的所述噪声干扰。
19.一种方法，其包括：
在接收器处经由触摸接口接收触摸信号；
对干扰所述触摸信号的噪声信号的能量进行取样；
基于所述噪声信号的所述能量调整减少信号；以及
将所述减少信号施加到所述接收器的输入以在所述接收器处减轻对所述触摸信号的噪声信号干扰。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述减少信号的所述调整进一步包括以下至少一者：
调整高通滤波器以隔离所需频带中的所述噪声信号；
调整增益电路以增加或减小所述噪声信号的振幅；以及
调整延迟电路以相对于所述触摸信号调整所述噪声信号的相位。
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