CN1108585C - 数字化仪控制装置 - Google Patents

Abstract

一种数字化仪控制装置包括：面板驱动信号产生器(10)，基准电压产生器(12)，选择输出面板驱动信号或基准电压信号的第一多路复用器(14)，产生送至面板各角的通路驱动信号的四通路驱动部(16)，选择输出手指触摸信号或录入笔输出的录入笔信号的第三多路复用器(26)，带通滤波器(28)，对带通滤波器的输出进行整流的整流器(30)，检测整流器(30)的输出中的基本是直流的分量的低通滤波器(38)，与面板驱动控制信号同步地将低通滤波器的输出作为坐标信号输出的模数变换器(44)，以及接口(46)。因此，这种数字化仪控制装置可以适用于录入笔、手指触摸和按触面板型数字化仪，而且可以用半导体集成电路实现，可靠性高而功耗低。

Description

数字化仪控制装置

技术领域

本发明与数字化仪控制装置(digitizer controller)有关，具体地说，与能用半导体集成电路实现的可用于录入笔型(stylus type)、手指触摸型(finger touch type)和按触面板型(touch panel type)数字化仪的数字化仪控制装置有关。

背景技术

个人计算机、便携式发送机、个人信息处理机等都要利用诸如键盘、鼠标器或数字化仪之类的输入装置来处理文本或图形数据。

数字化仪用来以数字方式检测笔或手指在一个专制的平整面板上的位置，输出位置的X和Y座标；与常用的鼠标器、键盘或扫描器相比，具有图形和字符输入既方便又精确的优点。此外，数字化仪可以预料会代替常用的传统输入装置。

数字化仪有三种类型：利用专用笔的录入笔型，利用手指的手指触摸型，以及利用普通笔或任何指点物的按触面板型。

录入笔型广泛地用于图形或CAD应用。手指触摸型用于使用触摸屏显示器的设备。按触面板型用于个人数字辅助设备(PDA)或电子机构。

为了实现数字化仪的系统，需要配备指定座标数据的图形输入板，确定在图形输入板所表示的座标系统中的位置的诸如录入笔、普通触笔或手指那样的指点器，以及控制以上各件的数字化仪控制装置。

图形输入板有一个专制的矩形面板。这个面板可以是敷有一层电阻性薄膜(对于录入笔型或手指触摸型)，也可以是由两片电阻性物质构成，这两片配置成由衬垫隔开，而在受压时能够接触(对于按触面板型)。

在将AC信号(对于录入笔型和手指触摸型)或DC信号(对于按触面板型)加到面板的四个角上时，如果指点器所指位置不同，所检测到的信号也就不同，因此就能识别指点器所指的位置。这种面板和控制器可参见美国专利NO.4,600,807、4,649,232、4,650,962和4,665,283，因此说明从略。

然而，由于常规的数字化仪控制装置只是专为上述三种类型中的某一种类型设计的，因此如果配备一个能配合任何类型的相应数字化仪控制装置，就会十分方便。此外，由于数字化仪控制装置用分立电路器件实现，装置的体积和功率都比较大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的一个目的是提出一种能适用于录入笔、手指触摸和按触面板这几种类型中任何类型的数字化仪控制装置。

本发明的第二个目的是提供一种改进的手指触摸型驱动方法。

本发明的第三个目的是提出一种适合上述驱动方法的手指触摸型驱动装置。

本发明的第四个目的是提供一种自动调整数字化仪控制装置中的带通滤波特性的方法。

本发明的第五个目的是提出一种自动调整数字化仪控制装置中的带通滤波特性的装置。

本发明的第六个目的是提出一种适合这种数字化仪控制装置的接口部。

本发明的第七个目的是提出一种适合这种数字化仪控制装置的面板驱动信号产生器。

本发明的第八个目的是提出一种适合这种数字化仪控制装置的面板驱动控制信号产生器。

本发明的第九个目的是提供一种适合这种数字化仪控制装置的节电电路。

本发明的再一个目的是提供一种适用于录入笔型和手指触摸型的数字化仪控制装置。

因此，为了达到第一个目的，本发明所提出的数字化仪控制装置包括：一个面板驱动信号产生器，用来接收具有预定第一频率的时钟信号，产生在录入笔和手指触摸模式所需的具有预定第二频率的面板驱动信号；一个面板驱动控制信号产生器，用于根据工作模式产生面板驱动控制信号；一个基准电压产生器，用来产生在按触面板模式所需的具有预定基准电平的基准电压信号；一个第一多路复用器，用来根据指示录入笔、手指触摸或按触面板模式的模式选择信号选择输出基准电压产生器提供的基准电压信号和面板驱动信号产生器提供的面板驱动信号两者之一；一个四通路驱动部，用来接收所述面板驱动信号产生器提供的所述面板驱动信号，响应来自所述面板驱动控制信号产生器的面板驱动控制信号产生通路驱动信号，该驱动信号提供给所述面板的各个角；一个电流-电压变换器，用来检测流入或流出面板各角的电流的变化；一个差分放大器，用来在手指触摸模式产生与在电流-电压变换器的输出和四通路驱动部提供的通路驱动信号之间的差分分量相应的四个通路的差分信号；一个第二多路复用器，用来相继选择从差分放大器输出的四通路差分信号其中的一个，将所选择的信号作为一个手指触摸信号输出；一个第三多路复用器，用来根据模式选择信号选择输出从第二多路复用器输出的手指触摸信号和从录入笔输出的录入笔信号两者之一；一个第四多路复用器，用来根据模式选择信号选择输出预定基准电压和从面板输出的按触面板信号两者之一；一个带通滤波器，用来从第三多路复用器的输出中滤出面板驱动信号的频率分量；一个整流器，用来对带通滤波器的输出进行整流；一个第五多路复用器，用来根据模式选择信号选择输出整流器的输出和第四多路复用器的输出两者之一；一个低通滤波器，用来从第五多路复用器的输出中检测基本上是直流的分量；一个模数变换器，用来与面板驱动控制信号同步地将低通滤波器的输出变换成数字信号，作为一个座标信号输出；以及一个接口，用来接收微处理器提供的控制指令，产生通过解释所接收的控制命令得出的指示录入笔、手指触摸或按触面板模式的模式选择信号以及与所选模式相应的面板驱动控制信号，和将模数变换器提供的座标信号发送给微处理器。

最好在本发明中差分放大器配有与通路驱动信号数相应的多个通路驱动块，各自放大通路驱动信号之一与经电流-电压变换的通路驱动信号之一的差。

最好在本发明中数字化仪控制装置还包括一个前置放大器，用来分别以预定增益对手指触摸信号、录入笔信号和按触面板信号进行放大，送至第三多路复用器或第四多路复用器。

最好在本发明中数字化仪控制装置还包括：一个直流放大器，它具有三个直流放大器，按照工作模式各以不同的增益对低通滤波器的输出进行放大；以及一个第六多路复用器，用来根据模式选择信号选择直流放大器的输出之一，将所选输出提供给模数变换器。

最好在本发明中数字化仪控制装置还包括一个数模变换器，用来将微处理器提供的数字控制信号变换成一个模拟信号，将经变换的控制信号用作带通滤波器的频率特性控制信号。

最好在本发明中面板驱动信号产生器还产生一个具有基本上与面板驱动信号的频率相同的频率的领示信号，在自动频率特性控制期间提供给带通滤波器。

最好在本发明中电流-电压变换器配有可变电阻，使得电流-电压变换的灵敏度可以得到调整。

最好在本发明中低通滤波器的带宽相当窄，从而容易消除噪声分量和滤出直流分量。

为了达到第二个目的，本发明所提供的驱动适合手指触摸型数字化仪的面板的方法包括下列步骤：将具有相同电位的通路驱动信号分别加到面板的各个角上；检测由于手指接触面板而引起的流入或流出面板的每个角的电流的变化，并将所检测到的电流变化变换成电压变化；检测与经电流-电压变换的信号与通路驱动信号之差相应的差分信号；以预定周期相继选择各差分信号，并对所选各差分信号进行时分多路复用；以及按照多路复用差分信号大小确定手指接触位置。

为了达到第三个目的，本发明所提出的手指触摸型数字化仪的驱动装置包括：一个面板驱动信号产生器，用来产生在手指触摸模式所需的面板驱动信号；一个四通路驱动部，用来接收面板驱动信号，产生电位基本相同的四通路驱动信号提供给面板的四个角；一个电流-电压变换器，在四通路驱动部和面板之间，用来检测在手指接触面板时流入或流出面板的每个角的电流的变化；一个差分放大器，用来产生四通路驱动信号与电流-电压变换器提供的电流-电压变换值之差；一个多路复用器，用来以预定周期相继选择从差分放大器输出的四通路差分信号，并输出所选信号；一个带通滤波器，用来从多路复用器的输出中检测面板驱动信号的频率分量；一个低通滤波器，用来从带通滤波器的输出中提取基本是直流的分量；以及一个模数变换器，用来与多路复用器的所选周期同步地将低通滤波器的输出变换成一个数字信号。

为了达到第四个目的，本发明所提供的在适合录入笔型和手指触摸型的数字化仪控制装置中调整对面板提供的手指触模信号或录入笔提供的录入笔信号中的面板驱动信号频率分量进行带通滤波的带通滤波器的频率特性的方法包括下列步骤：将一个频率基本与面板驱动信号的频率相同的领示信号输入带通滤波器，并在预定范围内连续改变一个调整信号，调整带通滤波器的频率特性；比较从带通滤波器输出的信号，确定使所检测的信号幅度成为最大的调整信号的值；以及按照所确定的调整信号设置带通滤波器的频率特性。

为了达到第五个目的，本发明所提出的在适合录入笔型和手指触摸型的数字化仪控制装置中调整对面板提供的手指触摸信号或录入笔提供的录入笔信号中的面板驱动信号频率分量进行带通滤波的带通滤波器的频率特性的装置包括：一个面板驱动信号产生器，用来产生一个具有基本上与面板驱动信号的频率相同的频率的领示信号，送至带通滤波器；一个数模变换器，用来将微处理器提供的数字调整信号变换成一个模拟信号，将经变换的信号用作一个调整带通滤波器的频率特性的信号；一个模数变换器，用来检测带通滤波器输出的信号的振幅；以及一个微处理器，用来产生在预定范围内改变的调整信号以改变带通滤器的频率特性，将所产生的调整信号提供给数模变换器，从在预定范围内改变的调整信号中确定一个与经带通滤波的信号中一个具有最大振幅的信号相应的调整信号，将所确定的调整信号作为一个带通滤波器频率特性调整信号提供。

为了达到第六个目的，本发明所提出的向外围设备发送微处理器产生的控制命令和对将外围设备提供的数据传送给微处理器进行控制的接口包括：一个数据锁存器，用来锁存微处理器提供的控制命令；一个数据缓存器，用来输入外围设备提供的数据和将所输入的数据输出给微处理器；一个命令解码器，用来接收数据锁存器提供的控制命令，产生控制外围设备所需的各种控制信号；以及一个地址解码器，用来接收微处理器提供的地址信号，产生激活数据锁存器和数据缓存器的信号。

为了达到第七个目的，本发明所提出的数字化仪控制装置中的面板驱动信号产生器包括：一个D触发器，用来接收时钟信号，产生(n-1)个经n分频的信号，其中n为整数，所产生的(n-1)个经分频信号分别与各由个数与分频比n相应的相继时钟脉冲组成的时钟脉冲串的第一个时钟脉冲至第(n-1)个时钟脉冲同步；一个阶梯部，用来通过按预定阻值时(n-1)个经分频信号进行加权计算产生一个似正弦信号；以及一个带通滤波波器，用来通过对阶梯部提供的似正弦信号进行带通滤波产生基本上是正弦波形的面板驱动信号。

为了达到第八个目的，本发明所提出的数字化仪控制装置中的面板驱动控制信号产生器包括：一个第一计数器，用来通过的预定的第一计数比对时钟信号进行计数产生一个第一计数信号；一个第二计数器，用来对第一计数器提供的第一计数信号进行二进制计数，将经二进制计数的信号作为一个第二计数信号输出；一个倒相部，具有两个倒相器，分别用来对第一和第二计数器分别提供的第一和第二计数信号进行倒相；一个OR门，用来对第一和第二计数信号进行OR运算；以及一个信号选择部，用来接收第一和第二计数器分别提供的第一和第二计数信号倒相部提供的经倒相的第一和第二计数信号以及OR门输出的信号，根据模式选择信号产生与所选模式相应的面板驱动控制信号，其中信号选择部在录入笔和按触面板模式输出第一和第二计数器分别提供的第一和第二计数信号以及倒相部提供的经倒相的第一和第二计数信号，而在手指触摸模式输出OR门提供的信号。

为了达到第九个目的，本发明所提出的数字化仪控制装置还包括：一个计数部，用来以预定第一计数比对具有预定周期的时钟信号进行计数，输出一个第一脉冲信号；一个计数器，用来以预定第二计数比对计数部输出的第一脉冲信号进行计数，计数操作按录入笔的笔端信号启动；以及一个省电信号产生器，用来通过对计数器输出的第二脉冲信号和录入笔的笔端信号进行AND运算确定录入笔连续处在空闲状态是否已超过一段预定时间，如果是，就产生一个控制功耗的省电信号，其中接口响应省电信号产生器提供的省电信号进入节电模式。

为了达到本发明的再一目的，本发明所提出的数字化仪控制装置包括：一个面板驱动信号产生器，用来接收具有预定第一频率的时钟信号，产生在录入笔和手指触摸模式所需的具有预定第二频率的面板驱动信号；一个面板驱动控制信号产生器，用于根据工作模式产生面板驱动控制信号；一个四通路驱动部，用来接收所述面板驱动信号产生器提供的所述面板驱动信号，响应来自所述面板驱动控制信号产生器的面板驱动控制信号产生通路驱动信号，该驱动信号提供给所述面板的各个角；一个电流-电压变换器，用来检测流入或流出所述面板各角的电流的变化；一个差分放大器，用来在所述手指触摸模式产生与在所述电流-电压变换器的输出和所述四通路驱动部提供的通路驱动信号之间的差分分量相应的四个通路的差分信号；一个第二多路复用器，用来相继选择来自所述差分放大器输出的四通路差分信号其中的一个，将所选择的信号作为一个手指触摸信号输出；一个第三多路复用器，用来根据指示录入笔或手指触摸模式的模式选择信号选择输出从所述第二多路复用器输出的手指触摸信号和从录入笔输出的录入笔信号两者之一；一个带通滤波器，用来从所述第三多路复用器的输出中滤出面板驱动信号的频率分量；一个整流器，用来对所述带通滤波器的输出进行整流；一个低通滤波器，用来从所述整流器的输出中检测基本上是直流的分量；一个模数变换器，用来与面板驱动控制信号同步地将所述低通滤波器的输出变换成数字信号，作为一个座标信号输出；以及一个接口，用来接收微理器提供的控制命令，产生通过解释所接收的控制命令得出的指示录入笔模式或手指触摸模式的模式选择信号以及与所选模式相应的面板驱动控制信号，和将所述模数变换器提供的座标信号发送给微处理器。

附图说明

在本说明书的附图中：

图1为作为本发明的一个优选实施例的数字化仪控制装置的原理图；

图2A和2B分别示出了例示图1所示数字化仪控制装置在录入笔模式的工作情况的面板驱动控制信号和通路驱动信号的波形；

图3为图1所示数字化仪控制装置在录入笔模式的信号流图；

图4A至4E为例示图1所示数字化仪控制装置各组成部分在录入笔模式的工作情况的波形；

图5A和5B分别示出了常观的手指触摸型数字化仪控制装置工作时的面板驱动控制信号和通路驱动信号的波形；

图6A至6C分别示出了图1所示的本发明的数字化仪控制装置在手指触摸模式工作时的面板驱动控制信号和通路驱动信号的波形；

图7为图1所示的数字化仪控制装置在手指触摸模式的信号流图；

图8A至8E示出了图1所示的数字化仪控制装置的各组成部分在手指触摸模式的工作波形；

图9A和9B示出了图1所示的数字化仪控制装置在按触面板模式工作时的面板驱动控制信号和通路驱动信号的波形；

图10为图1所示的数字化仪控制装置在按触面板模式的信号流图；

图11A至11C示出了图1中所示的数字化仪控制装置的各个组成部分在按触面板模式工作时的相应波形；

图12示出了图1中所示的模式选择信号的格式；

图13示出了图1中所示的面板驱动信号产生器的原理方框图；

图14A至14G示出了图13所示装置在工作时的相应信号的波形；

图15为常规的传统面板驱动信号产生装置的原理方框图；

图16为图1中所示的四通路面板驱动部的详细原理方框图；

图17为图1中所示的差分放大部的详细原理方框图；

图18为图1中所示的带通滤波器和数模变换器的详细原理方框图；

图19A和19B示出了图18中所示的带通滤波器的频率特性；

图20示出了调整图18中所示的带通滤波器的频率特性的调整信号的格式；

图21示出了在自动频率特性调整模式的信号流；

图22例示了图1中所示的模数变换器的变换情况；

图23为图1中所示的接口部的详细原理方框图；

图24A至24H为相应信号的定时图，示出了图23所示的装置的工作情况；

图25为本发明所提出的数字化仪控制装置的另一个实施例的方框图；

图26为图25中所示的节电装置的详细原理方框图；

图27A至图28D例示了示出图26所示节电装置工作情况的相应信号波形；

图29为图25中所示的面板驱动控制信号产生部的详细原理方框图；以及

图30为实现图1所示装置的集成电路的配置图。

具体实施方式

图1为作为本发明的一个优选实施例的数字化仪控制装置的原理图。在图1中，标记数100表示本发明所提出的数字化仪控制装置，标记数200表示一块面板，而标记数300表示一支录入笔。

数字化仪控制装置100包括：面板驱动信号产生器10，基准电压产生器12，第一多路复用器(MUX)14，四通路面板驱动器16，电流-电压变换器18，差分放大器20，第二多路复用器22，前置放大器24，第三多路复用器26，带通滤波器(BPF)28，整流器30，数模(D/A)变换器32，第四多路复用器34，第五多路复用器36，低通滤波器(LPF)38，直流(DC0放大器40，第六多路复用器42，模数(A/D)变换器44，以及接口部46 。

面板驱动信号产生器10利用输入的具有预定的第一频率的时钟信号产生在录入笔或手指触摸模式用来驱动面板200的、具有第二频率的预定面板驱动信号48，以及用来调整BPF28的频率特性的领示信号50。在录入笔模式，数字化仪控制装置100按照适合录入笔型的方式进行工作；而在手指触摸模式，数字化控制装置100按照适合手指触摸型的方式进行工作。最好，面板驱动信号48和领示信号50都是具有预定周期的正弦信号。

基准电压产生器12产生在按触面板模式用来驱动面板200的基准电压信号52。在按触面板模式，数字化仪控制装置100按照适合按触面板型的方式进行工作。基准电压信号52是一个电压为具有预定值的第一基准电压的DC信号。

第一多路复用器14按照加在它上面的模式选择信号有选择地输出面板驱动信号产生器10所提供的面板驱动信号48或基准电压产生器12所提供的基准电压信号52 。

四通路面板驱动器16接收第一多路复用器14输出的面板驱动信号48或基准信号52，根据加在它上面的面板驱动控制信号C-UL、C-UR、C-LL和C-LR产生适合录入笔模式、手指触摸模式和按触面板模式的通路驱动信号UL、UR、LL和LR 。第一至第四通路的通路驱动信号UL、UR、LL和LR分别加到面板200的左上、右上、左下、右下四个角部。

电流-电压变换器18包括四个电流-电压变换部(一般是电阻)，分别加在四个通路驱动信号UL、UR、LL和LR上，用来在按触面板模式检测输入面板200的各相应角部或从这些角部输出的电流的变化。

差分放大器20输出与通路驱动信号UL、UR、LL、LR与电流-电压变换器18输出的经电流-电压变换的信号UL′、UR′、LL′、LR′之间各个差分别相应的信号DIFF-UR、DIFF-UL、DIFF-LR、DIFF-LL。也就是说，信号DI FF-UR、DIFF-UL、DIFF-LR、DIFF-LL的振幅分别相应于UR与UR′、UL与UL′、LR与LR′、LL与LL′之差。

第二多路复用器22按照加在它上面的通路选择信号有选择地输出差分放大器20所提供的信号DIFF-UR、DIFF-UL、DIFF-LR和DIFF-LL中的一个信号。也就是说，第二多路复用器22在时间段T1、T2、T3、T4分别输出信号DIFF-UR、DIFF-UL、DIFF-LR、IDFF-LL。

第二多路复用器22输出的信号(手指触摸信号58)、面板200输出的信号(按触面板信号62)、录入笔300输出的信号(录入笔信号)都送至前置放大器24 。

前置放大器24包括三个子前置放大器24a、24b、24c，相应以不同的增益分别放大手指触摸信号58、录入笔信号60、按触面板信号62。

经第一子前置放大器24a放大的手指触摸信号58和经第二子前置放大器24b放大的录入笔信号60送至第三多路复用器26，而经第三子前置放大器24c放大的按触面板信号62送至第四多路复用器34。

第三多路复用器26按照加在它上面的模式选择信号有选择地输出面板驱动信号产生器10所输出的领示信号50、面板200所输出的手指触摸信号58和录入笔300所输出的录入笔信号60中的一个信号。

BPF28对第三多路复用器26所输出的面板驱动信号的频率分量进行带通滤波，滤除有害噪声。

BPF28所输出的经滤波信号64由整流器30整流后送至第五多路复用器36作为一个输入。

第四多路复用器34按照加在它上面的模式选择信号有选择地输出一个预定基准电压(地电压)或经放大的按触面板信号62，送至第五多路复用器36作为另一个输入。

第五多路复用器36按照加在它上面的模式选择信号有选择地输出整流器30所输出的信号66或第四多路复用器34所输出的信号。

LPF38对第五多路得用器36所输出的信号进行低通滤波，使这信号成为直流(DC)后送至DC放大器40。这里，最好LPF38的带宽取得比较窄。如果带宽宽了，就会输出许多交流(AC)分量，从而使输出值不稳定。因此，应该使带宽尽量窄来滤除这些交流分量。

DC放大器和包括三个子DC放大器40a、40b、40c，分别用于手指触摸模式、录入笔模式、按触面板模式。每个子DC放大器放大LPF38所输出的信号，输出经放大的信号。这里，由于在每个模式所要求的增益是不同的，因此应按照各模式选用相应的子DC放大器。

第六多路复用器42按照加在它上面的模式选择信号有选择地将子DC放大器40a、40b、40c所输出的信号中的一个信号送至A/D变换器44 。

A/D变换器44按照加在它上面的时钟信号和控制信号将第六多路复用器42所输出的模拟信号70变换成数字信号，送至接口部46。

接口部46按照一个微处理器(未示出)所提供的控制信号控制上述这些组成部分，并将A/D变换器44变换得到的数字信号送至微处理器。

发送给微处理器的数字信号是一个有关录入笔、按触笔和手指相对面板的数字座标数据。

下面将说明图1所示数字化控制装置在录入笔模式、手指触摸模式和按触面板模式的工作情况。

首先，将结合图2A和2B说明图1中所示出的四通路面板驱动器16在录入笔模式的工作情况，这两个图分别示出了面板驱动控制信号C-UL、C-LL、C-UR、C-LR和通路驱动信号UL、LL、UR、LR的波形。

图2A中所示的面板驱动控制信号C-UL、C-LL、C-UR、C-LR都是数字信号。这里，这些信号的高电平(VH)表示通路驱动信号UL、LL、UR、LR加到面板200的相应角上，而低电平(VL)表示预定DC电压(最好是地电压)加到面板200的相应角上。此外，图2A中自上至下示出的面板驱动控制信号C-UL、C-LL、C-UR、C-LR分别与图2B中自上至下示出的通路驱动信号UL、LL、UR、LR相应。

为了确定录入笔所处的一组座标，需要对面板200的四角进行四次成对驱动，每次驱动两个角。先驱动左、右角，然后再是上、下角。例如，在如间隔T1所示那样将通路驱动信号UL和LL加到面板200的左上和左下角而将地电位加到剩下的那两个角时，在面板200上移动的录入笔所检测到的信号的振幅相应于从面板左边缘到录入笔位置的距离x⁺。同样，在如间隔T2所示那样将通路驱动信号UR和LR加到面板200的右上和右下角而将地电位加到剩下的那两个角时，录入笔所检测到的信号的振幅相应于从面板的左边缘到录入笔位置的距离x^-。

也就是说，x座标确定为由下式(1)给出的相对座标x： $x=\frac{x^{+}-x^{-}}{x^{+}+x^{-}}---\left(1\right)$

在间隔T1内的信号振幅相应于x⁺，而在间隔T2内的信号振幅相应于x^-。因此，可以通过x⁺与x^-之间的振幅关系来识别x座标。以相同方式，在间隔T3和T4检测出y⁺和y^-，通过y⁺与y^-之间的振幅关系可以识别y座标。也就是说，y座标确定为由下式(2)给出的相对座标y： $y=\frac{y^{+}-y^{-}}{y^{+}+y^{-}}---\left(2\right)$

这种确定x和y座标的方法可参见美国专利NO.4,600,807、4,650,962和4,665,283。

在录入笔模式，模式选择信号表示为录入笔模式。因此，第一多路复用器14选择面板驱动信号产生器10所输出的面板驱动信号48输出，第三多路复用器26选择第二子前置放大器24b所输出的录入笔信号60输出，第五多路复用器36选择整流器30所输出的信号66输出，而第六多路复用器42选择第二子DC放大器40b所输出的信号输出。

图3示出了在录入笔模式的信号流。接口部46在微处理器的控制下产生模式选择信号、面板驱动控制信号、调整信号和通路选择信号。面板驱动信号产生器10所输出的面板驱动信号48通过第一多路复用器14送至四通路面板驱动器16。四通路面板驱动器16按照图2A所示的面板驱动控制信号C-UL、C-LL、C-UR、C-LR产生图2B所示的通路驱动信号UL、LL、UR、LR，分别送至面板200的各角。录入笔300从面板200检测到的录入笔信号送至第二子前置放大器24b。第二子前置放大器24b所输出的经前置放大的录入笔信号60通过第三多路复用器26送至BPF28。BPF28从录入笔信号60中提取一个具有作为主频率的面板驱动信号频率的分量，将所提取的信号输出给整流器30，整流器30对所提取的信号进行整流，得到经整流的信号。整流器30所输出的信号66通过第五多路复用器36送至LPF38。LPF38对整流器30所输出的信号66进行低通滤波，将所得结果送至第二子DC放大器40b。第二子DC放大器40b对LPF38所输出的信号68进行放大，将经放大的信号通过第六多路复用器42输出给A/D变换器44。A/D变换器44将第六多路复用器42所输出的信号70变换成数字信号，通过数据总线104送至接口部46。这里，所述数字信号是一个表示录入笔在时间间隔T1、T2、T3、T4内所检测到的信号的振幅的信号，相应于录入笔位置离面板200各边缘的距离x⁺、x^-、y⁺、y^-。接口部46将A/D变换器44所输出的座标信号通过总线102送至微处理器。

图4A至4E为说明图1所示数字化仪控制装置各组成部分在录入笔模式的工作情况的波形图。具体地说，图4A为输入面板驱动信号产生器10的时钟信号的波形，图4B为面板驱动信号产生器10利用图4A所示时钟信号所产生的面板驱动信号48的波形，图4C为加在四通路面板驱动器16上的面板驱动控制信号C-UL、C-LL、C-UR、C-LR的波形，图4D例示了录入笔在某个位置检测到的录入笔信号60的波形，而图4E为LPF38所输出的信号68的波形。

下面将说明本发明的数字化仪控制装置在手指触摸模式的工作情况。

按照一个优选实施例，本发明的数字化仪控制装置在手指触摸模式的驱动方法不同于常规的数字化控制装置的驱动方法。按照常规的驱动方法，面板的四个角一次驱动一个。此外，在录入笔模式或按触面板模式，虽然在本发明的数字化仪控制装置中同时驱动面板的两个角，但在常规的数字化仪控制装置中通路驱动信号只加到一个角上，因此检测到的电流比较小。所以，应该增加差分放大器的灵敏度。

在本发明的驱动方法中，振幅相同的通路驱动信号UL、LL、UR、LR同时加到面板的四个角上，依次检测每个通路所检测到的电流的变化，从而改善了本发明的数字化控制装置的灵敏度。

下面将结合图5A、5B和图6A-6C详细说明本发明的数字化仪控制装置在手指触摸模式的工作情况。

图5A示出了常规数字化仪控制装置在手指触摸模式的面板驱动控制信号C-UL、C-LL、C-U R、C-LR的波形。如图5A所示，在检测每个通路中的电流的变化时，在每段时间T1、T2、T3、T4内只有面板的一个角得到驱动。图5B示出了按照图5A所示面板驱动控制信号C-UL、C-LL、C-UR、C-LR产生的面板驱动信号UL、LL、UR、LR的波形。

图6A至6C例示了本发明所提出的数字化仪控制装置在手指触摸模式的驱动方法。图6A示出了按照本发明的数字化仪控制装置的驱动方法在手指触摸模式的面板驱动控制信号C-UL、C-LL、C-UR、C-LR的波形。

如图6A所示，在检测每个通路中的电流变化的时间段T1、T2、T3、T4内面板的四个角都得到驱动。因此，增大了每个通路中的电流的变化，从而改善了灵敏度。图6B示出了按照图6A所示的面板驱动控制信号C-UL、C-LL、C-UR、C-LR产生的通路驱动信号UL、LL、UR、LR的波形，图6C示出了通路选择信号的波形。这里，各通路中电流变化按通路选择信号分别在时间段T1、T2、T3、T4内进行检测。

下面说明这种数字化仪控制装置按照本发明在手指触摸模式的驱动方法。

首先，将各有一个相同电位的AC分量的通路驱动信号UL、LL、UR、LR同时分别加到面板的四个角上。

第二，检测由于手指接触面板而引起的输入到面板各角/从面板各角输出的电流的变化，再将之变换成电压的变化。

第三，检测与通路驱动信号UL、LL、UR、LR和经电流-电压变换的信号之间的振幅差相应的差分信号。

第四，以预定周期依次重复选择这些差分信号，对这些所选的信号进行时分复用。

最后，根据时分复用的差分信号确定手指在面板200上的位置。

在手指触摸模式，具有相同相位和振幅的通路驱动信号UL、LL、UR、LR同时分别加到面板200的四个角上。在手指接触面板时，由于手指起着一个位于地和面板之间的电容器的作用，因此输入到面板200各角/从面板各角输出的电流按手指在面板200上的位置而改变。然后，电流-电压变换器18将电流的变化变换成电压的变化，输出变换结果。

在手指触摸模式，模式选择信号表示的是手指触摸模式。因此，第一多路复用器14选择面板驱动信号产生器10所输出的面板驱动信号48输出，第二多路复用器22依次选择各差分信号输出，第三多路复用器26选择第一子前置放大器24a所输出的手指触摸信号58输出，第五多路复用器36选择整流器30所输出的信号60输出，而第六多路复用器42选择第一子DC放大器40a所输出的信号输出。

图7示出了在手指触摸模式的信号流。

接口部46在微处理器的控制下产生了模式选择信号、面板驱动控制信号、调整信号和通路选择信号。

面板驱动信号产生器10所输出的面板驱动信号48通过第一多路复用器14送至四通路面板驱动器16。

四通路面板驱动器16按照图6A所示的面板驱动控制信号C-UL、C-LL、C-UR、C-LR产生如图6B所示的通路驱动信号UL、LL、UR、LR，分别送至面板200的四个角。

随手指在面板200上的位置而改变的经电流-电压变换的通路驱动信号UL′、LL′、UR′、LR′送至差分放大器20，差分放大器20所输出的差分信号由第二多路复用器22依次选择。然后，所选信号作为手指触摸信号58送至第一子预置放大器24a。

经第一子预置放大器24a放大的手指触摸信号通过第三多路复用器26送至BPF28。

BPF28从手指触摸信号58中提取一个具有作为主频率的面板驱动信号48的频率的分量，将所提取的信号输出给整流器30，然后整流器30对所提取的信号进行整流，输出经整流的信号。

整流器30所输出的信号66通过第五多路复用器36送至LPF38 。

LPF38对整流器30所输出的信号66进行低通滤波，将结果送至第一子DC放大器40a。

第一子DC放大器40a对LPF38所输出的信号68进行放大，将经放大的信号通过第六多路复用器42送至A/D变换器44。

A/D变换器44将第六多路复用器42所输出的信号70变换成数字信号，通过数据总线104送至接口部46。

接口部46将A/D变换器44所输出的座标信号通过总线102送至微处理器。

图8A至8E为例示图1所示的数字化仪控制装置的每个组成部分在手指触摸模式的工作情况的波形。具体地说，图8A为输入面板驱动信号产生器10的时钟信号的波形，图8B为面板驱动信号产生器10利用图8A所示的时钟信号所产生的面板驱动信号48的波形，图8C为加到四通路面板驱动器16上的面板驱动控制信号C-UL、C-LL、C-UR、C-LR的波形，图8D例示了第二多路复用器22所输出的手指触摸信号的波形，而图8E为LPF38所输出的信号68的波形。

下面将结合图9A和9B说明图1中所示的四通路面板驱动器16在按触面板模式的工作情况。图9A示出了面板驱动控制信号C-UL、C-LL、C-UR、C-LR的波形，而图9B示出了通路驱动信号UL、LL、UR、LR的波形。

在按触面板模式，面板200的四个角全由DC信号驱动，与录入笔模式不同。然而，在按触面板模式的面板驱动控制信号C-UL、C-LL、C-UR、C-LR与在录入笔模式的相同。由于按触笔按触面板200而产生的信号由面板200检测。以与录入笔模式相同的方式，按触笔的位置的x座标在时间段T1和T2内确定，而按触笔的位置的y座标则在时间段T3和T4内确定。按触面板模式所需的基准电压信号由基准电压产生器12提供。

在按触面板模式，模式选择信号表示的是按触面板模式。因此，第一多路复用器14选择基准电压产生器12所输出的基准电压信号输出，第四多路复用器34选择第三子前置放大器24c所输出的经前置放大的触摸面板信号输出，第五多路复用器36选择第四多路复用器34所输出的信号输出，而第六多路复用器42选择第三子DC放大器40c所输出的信号输出。

图10简要地示出了在按触面板模式的信号流。

接口部46在微处理器的控制下产生了模式选择信号、面板驱动控制信号、调整信号和通路选择信号。

基准电压产生器12所产生的基准电压通过第一多路复用器14送至四通路面板驱动器16。

四通路面板驱动器16按照图9A所示的面板驱动控制信号C-UL、C-LL、C-UR、C-LR产生图9B所示的通路驱动信号UL、LL、UR、LR，分别送至面板200的各个角。

由面板检测到的随在面板200上运动的按触笔(未示出)的位置而变的按触面板信号62送至第三子前置放大器24c。

经第三子前置放大器24c前置放大的按触面板信号62通过第五多路复用器36送至LPF38。然后，第三子DC放大器40c将LPF38所提供的信号68放大后通过第六多路复用器42送至A/D变换器44。

A/D变换器44将第六多路复用器42所输出的信号70变换成数字信号，输出给接口部46。接口部46将A/D变换器44所输出的座标信号送至微处理器。

图11A至11C为例示图1所示数字化仪控制装置各组成部分在按触面板模式的工作情况的波形。具体地说，图11A为基准电压产生器12所产生的基准电压信号的波形，图11B为加到四通路面板驱动器16的面板驱动控制信号C-UL、C-LL、C-UR、C-LR的波形，而图11C例示了面板200所检测到的按触面板信号的波形。

图12示出了一个用来控制第一多路复用器14、四通路面板驱动器16、第三多路复用器25、第四多路复用器34、第五多路复用器36和第六多路复用器42的工作的模式选择信号。这个模式选择信号是一个二比特数字信号。在图12中，模式选择操作受图上部的比特0和下部的比特1的组合控制。也就是说，模式选择信号值为“00”表示录入笔模式，为“10”表示手指触模模式，为“01”表示按触面板模式。

图13示出了图1中所示的面板驱动信号产生器10的详细结构。图13所示结构可参见本申请人在韩国专利申请NO.95-15442中的说明，该申请列为本发明的参考。

图13所示的面板驱动信号产生部分包括D触发器部120、放大部122、阶梯部124、带通滤波器126和放大器128。

D触发器部120接收时钟信号，产生(n-1)个经n分频(n为整数)的信号。这里，这(n-1)个经分频的信号分别与时钟信号序列的第一至第(n-1)个时钟信号同步。

在一个所假设的实施例中，有四个级联的D触发器120a-120d。级联情况是：每个D触发器的非反相输出作为下一个D触发器的输入，最后一个D触发器的反相输出作为第一个D触发器的输入，而三个经分频的信号从前三个D触发器的非反相输出端得到。

经分频的信号的数目和相应所需的D触发器的数目与预定的面板驱动信号的分辨率有关。例如，为了模拟一个三阶梯的面板驱动信号，需要三个延迟信号和四个D触发器。

这里，所需的D触发器数n与表示面板驱动信号的阶梯数相同。

放大部122具有放大器122a-122c，用来对D触发器部120所输出的各经分频的信号进行差分放大。

阶梯部124通过将放大部122所输出的各经分频的信号按照电阻124a、124b、124c、124d和124e各自阻值相加产生一个似正弦信号。这里，似正弦信号为一个具有接近理想正弦波波形的信号。

带通滤波器(BPF)126对阶梯部124所输出的似正弦信号进行带通滤波，为图1中所示的BPF28产生领示信号50。

放大器128通过放大BPF126所输出的信号产生面板驱动信号48，送至图1中的第一多路复用器14。

图14A-14G例示了在用三阶梯表示正弦波信号的情况下说明图13所示的面板驱动信号产生部分工作情况的信号波形。图14A例示了时钟信号CLOCK，图14B例示了清零信号CLEAR，而图14C-14E分别例示了经分频的信号V1、V2、V3。图14F例示了阶梯部124所输出的似正弦信号，图14G例示了BPF126所输出的信号。

图15例示了常规的面板驱动信号产生装置的原理图。图15所示的装置具有一个对时钟信号计数的计数器140，一个对计数器140所输出的计数信号进行解码从而产生一组通断控制信号的解码器142，一组分别根据解码器142所输出的相应控制信号通断的电流源144a-144n，以及一个用来得出各电流源144a-144n所产生的电流的和的放大部146。

图5所示这种面板驱动信号产生装置的缺点是电路过于庞大、功耗高，而且难于集成。这是因为必需要对时钟信号的计数值进行不方便的解码，还要配置数目与解码比特数相同的电流源。

相反，图13所示的本发明这种面板驱动信号产生电路由于具有不需要计数器、解码器和电流源的优点，因此结构简单，功耗也小，从而可以用集成电路形式来实现。

图16为图1中所示的四通路面板驱动部分和电流-电压变换部分的详细原理方框图。四通路面板驱动部分16包括四个分别产生加到面板200的四个角上的通路驱动信号UL、UR、LL、LR的驱动块16a-16d。各驱动块16a-16d分别接收面板驱动控制信号C-UL、C-UR、C-LL、C-LR和第一多路复用器14所输出的一个信号，输出加到面板200的四个角上的通路驱动信号UL、UR、LL、LR。四通路面板驱动部分16所输出的通路驱动信号UL、UR、LL、LR通过电流-电压变换部分18加到面板200的四个角上。

电流-电压变换部分18具有四个分别对送至四个角的通路驱动信号UL、UR、LL、LR进行电流-电压变换的可变电阻18a-18d。在手指触摸模式，通过改变阻值，电阻18a-18d可以调整灵敏度。

图17例示了图1中所示的差分放大部分20和第二多路复用器22的详细原理图。差分放大部分20具有四个差分放大器20a-20d，用来接收通路驱动信号54，也就是四通路面板驱动部分16所输出的UL、UR、LL、LR，和电流-电压变换部分18所提供的经电流-电压变换的通路驱动信号56，产生它们的相应差信号57。

图18为图1中所示的BPF28和数模变换器32的详细原理方框图。在图18中，BPF28配置有一个低通陷波(LPN)滤波器28a、一个高通陷波(HPN)滤波器28b一和个BPF28c。

图19a例示了图18中所示的BPF的标准频率特性。这里，标记字符A、B和C分别指示LPN滤波器28a、HPN滤波器28b和BPF28c的频率特性。

具有由A、B、C标示的频率特性的BPF的中心频率应调整到面板驱动信号48的频率上。

在制造本发明的数字化仪控制装置的过程中，由于过程参数的散布性，滤波器28a、28b和28c的特性可能会有漂移。例如，它们可能向上或向下漂离所要求的频率特性曲线，如图19B中虚线所示的部分A′、B′、C′或点划线所示的部分A″、B″、C″。这种漂移将使数字化仪控制装置的可靠性下降，例如，在噪声消除和放大性能上变差。为了防止出现这种情况，在本发明中采取了特殊的措施。

实现按本发明调整BPF的频率特性的方法如下。

首先，将一个频率实际上与面板驱动信号相同的领示信号输入BPF，再在一个预定范围内连续改变用来调整BPF频率特征的信号。

其次，通过比较BPF所输出的信号的幅度确定使所输出的受检信号幅度最大的用来调整频率特性的信号的值。

最后，用所确定的频率特性调整信号确定BPF的频率特性。

数模变换器32用来产生调整图18中所示的滤波器28a、28b、28c的频率特性的模拟信号。

数模变换器32将微处理器所输出的调整信号变换成模拟信号，送至LPN滤波器28a、HPN滤波器28b和BPF28c。

图20例示了微处理器输出给数模变换器32的用来自动调整频率特性的信号的格式。比特组32a、32b、32c分别用来移动LPN滤波器28a、HPN滤波器28b、BPF28c的中心频率。

图21例示了在自动频率特性调整模式的信号流。自动频率特性调整模式可以在数字化仪控制装置-加电时执行。

在自动频率特性调整模式，第三多路复用器26根据模式选择信号选择面板驱动信号产生器10所输出的领示信号50输出。微处理器将自动频率特性调整信号送至数模变换器32。

BPF28用经数模变换器32所输出的模拟信号调整的频率特性对领示信号50进行带通滤波。整流器30接收到经滤波的领示信号50后就对它进行整流。

整流器30所输出的信号66通过第五多路复用器36送至低通滤波器38。

低通滤波器38对整流器30所输出的信号66进行低通滤波，将经滤波的信号输出给第二DC放大器40b。

第二DC放大器40b对低通滤波器38所输出的信号68进行放大，将经放大的信号通过第六多路复用器42输出给模数变换器44。

模数变换器44将第六多路复用器42所输出的信号70变换成数字信号，送至接口部46。

接口部46将变换得出的数字信号通过总线102送至微处理器。

微处理器向数模变换器32相继提供在预定范围内变化的调整信号，然后对结果进行比较。根据比较结果，确定一个具有最大结果值的调整信号，作为最终确定的频率特性调整信号送至接口部46。接口部46中的一个数据锁存器(未示出)锁存这个调整信号，并将所锁存的信号输出给数模变换器32。数模变换器32按照锁存器所锁存的调整信号确定BPF的频率特性。

如上所述的自动频率特性调整方法的优点是，例如，允许BPF28的频率特性可以由于过程参数的不一致有一些不希望有的漂移，或者在另外一些情况下，允许由于面板驱动信号产生器10所产生的面板驱动信号48的频率的变化而导致的灵敏度的改变。

然而，由于面板驱动信号48和领示信号50具有相同的频率，因此用领示信号50所进行的对BPF28的频率特性调整能使BPF28的中心频率精确地调整到面板驱动信号48的频率上。

模数变换器44接收互补的双输入，对它们的差进行数字变换。也就是说，模数变换器44接收互补信号，将它们的差变换成具有预定分辨率的数字信号。在本发明的这个实施例中，如图22所示，双输入的范围为1-4V(中心电压为2.5V)，分辨率为2¹²。在本发明的这个实施例中，模数变换器44输出12比特，在双输入差为4V时是“11 1111 1111”，为0V时是“1000 0000 0000”，而为-4V时是“0000 0000 0000”。

图23为图1中所示的接口部的详细原理方框图。图23所示的用于本发明的装置可参见本专利申请者的韩国专利申请NO.95-21316“系统控制信号发送电路”(“System Control Signal Transmit-ting Circuit”)。

图23所示装置具有命令解码器46a、数据锁存器46b、地址解码器46c和数据缓存器46d。

微处理器(未示出)通过总线102向接口部46发送系统写控制信号WRITE，系统读控制信号READ，时钟信号CLOCK，节电允许信号PSEN，地址信号ADDRESS，自动频率调整信号，面板驱动控制信号C-UL、C-UR、C-LL、C-LR，通路选择信号，模数转转控制信号，以及指令数据。接口部46向微处理器输出经模数变换器44变换的表示座标的数字数据和与频率特性调整信号相应的BPF所得值。

数据锁存器46b和数据缓存器46d分别具有可由微处理器指配的各自地址。

地址解码器46c接收来自微处理器的地址信号，产生一个激活数据缓存器46d或数据锁存器46b的信号。

数据锁存器46b在被地址解码器46c激活时锁存微处理器发来的控制指令。

命令解码器46a接收锁存在数据锁存器46b内的控制指令，产生控制图1所示数字化仪控制装置所需的模式选择信号，面板驱动控制信号C-UL、C-UR、C-LL、C-LR，通路选择信号，以及自动频率特性调整信号。

在图1所示的实施例中，面板驱动控制信号C-UL、C-UR、C-LL、C-LR都在微处理器内产生，通过接口部46送至四通路面板驱动部16。微处理器通过一个利用存储在一个诸如ROM那样的存储器(未示出)内的数据的软件来产生这些面板驱动控制信号C-U L、C-UR、C-LL、C-LR。这些面板驱动控制信号也可在下面将要说明的另一种面板驱动控制信号产生装置中得到。

数据缓存器46d在被地址解码器46c驱动时就接收来自模数变换器44的经数字变换的数据，或通过总线102将所存储的座标值输出给微处理器。

接口部46(具体是数据锁存器46b或数据缓存器46d)的输入、输出操作由通过总线102送来的系统写控制信号和系统读控制信号控制。

在系统写控制信号有效时，接口部46的数据锁存器46b接收微处理器发来的指令数据，通过指令解码器46a的解码，控制数字化仪控制装置的工作。

在系统读控制信号有效时，接口部46的数据缓存器46d接收来自模数变换器44的数字信号。数据缓存器46d中的所接收的数字数据发送给微处理器。这里，模数变换器44所执行的变换由系统读控制信号同步。

图24A-24H为各信号的定时图，示出了图23所示的接口部各组成部分的工作情况。图24A例示了加到总线1002上的地址信号ADDRESS，以及控制指令和调整信号COMMAND和ADC的顺序，图24B例示了节电允许信号PSEN，图24C例示了地址锁存允许信号ALE，图24D例示了系统写控制信号WRITE，图24E例示了系统读控制信号READ，图24F例示了地址解码器46c锁存的地址的状态，图24G例示了指令解码器46a所输出的系统控制信号的传输情况，而图24H例示了在模数变换器44中所变换的数字数据。

在图24A-24H中，数据锁存器46b和数据缓存器46c的地址指示、控制指令和频率特性调整信号都是通过总线102发送的。

在节电允许信号PSEN和地址锁存允许信号ALE为高电平时，地址解码器46c接收通过总线102发来的地址，通过对地址的解码激活数据锁存器46b或数据缓存器46d。

在这些图中，ADDRESS1和ADDRESS2分别指示数据锁存器46b和数据缓存器46d的地址。

在地址信号表示ADDRESS1而系统写控制信号为低电平时，数据锁存器46b接收通过总线102发来的控制指令，指令解码器46a对所接收的指令解码，输出各种系统控制信号。

在地址信号表示ADDRESS2而系统读控制信号为低电平时，数据缓存器46d接收来自模数变换器44的数字数据，并将所接收的数字数据发送给微处理器。实际上，数据锁存器46b由多个锁存器(未示出)构成，每个内锁存器分别具有各自的地址，以便微处理器直接访问。数据锁存器46b和各内锁存器的地址配置成分层的。这些锁存器可以例如分别为模式选择信号，面板驱动控制信号C-UL、C-UR、C-LL、C-LR，频率特性调整信号，以及通路选择信号而设置。

图25例示了本发明所提出的数字化仪控制装置的另一个实施例500。图25所示装置除了还配置了面板驱动控制信号产生部74和节电控制电路72外与图1所示的相同。因此，相同部分不再予以说明。

图1所示数字化仪控制装置1000受到微处理器所输出的节电允许信号的控制。因此，微处理器通过一个软件确定是否设置节电模式。这对微处理器加了一些限制，需要有一根信号传输线在微处理器和数字化仪控制装置100之间传送节电允许信号。

另一方面，为了防止出现上述问题，在图25所示的数字化仪控制装置500中，配置了节电控制电路72，用来根据录入笔300中所产生的笔端信号TIP确定是否需要设置节电模式。于是，在节电控制电路72产生省电信号时，接口部46就将数字化仪控制装置设置为节电模式。

图26为图25所示节电控制电路72的详细原理方框图。本发明中所采用的如图26所示结构可参见本发明申请者的韩国专利申请NO.95-56423。

节电控制电路72具有一个对时钟信号进行计数、输出一个具有预定周期的脉冲信号的计数部720和一个在面板空闲超过一段预定时间时产生控制电源消耗的省电信号PSL的省电信号产生部722。

计数部720包括一个对时钟信号进行计数的第一计数器720a和一个对第一计数器的输出进行计数的第二计数器720b。

降电信号产生部722包括一个根据来自录入笔300的TIP信号控制第二计数器720b所输出的脉冲信号的传输的开关722a，一个对开关722a的输出进行计数的第三计数器722b，以及一个对第三计数器722b和信号TIP执行逻辑乘的AND门722c。这里，信号TIP是在录入笔300中产生的。在录入笔300接触面板时，信号TIP为高电平，否则为低电平。

图27A至28D例示了图26所示节电装置在工作中的一些信号的波形。图27A例示了时钟信号的波形，图27B例示了清零信号的波形，而图27c例示了第二计数器720b的输出波形。

第一和第二计数器720a、720b对图27A所示时钟信号进行计数，而第二计数器720b输出一个具有预定周期的第一脉冲信号Q1。第一脉冲信号Q1从计数器的进位比特(COB)端输出。

在所提出的这个实施例中，时钟信号频率为2MHz，第一计数器720a是一个十二进制计数器，而第二计数器720b是一个四进制计数器。因此，从第二计数器720b输出的第一脉冲信号Q1的频率为244Hz。

图28A例示了第二计数器720b所输出的脉冲信号Q1的波形，图28B例示了录入笔300所输出的信号TIP的波形，图28C例示了第三计数器722b所输出的脉冲信号Q2的波形，而图28D例示了AND门722d所输出的省电信号PSL的波形。

如图28A-28D所示，在信号TIP为高电平时，第三计数器722b对第一脉冲信号Q1进行计数，输出计满时为高电平的第二脉冲信号Q2 。在信号TIP和第二脉冲信号Q2均为高电平时，从AND门722e输出的省电信号PSL就成为高电平。

这个省电信号PSL通过接口部46送出。在产生省电信号PSL时，接口部46就将图25所示数字化仪控制装置500设置为节电模式。

图1所示数字化仪控制装置100受微处理器所输出的面板驱动控制信号C-UL、C-UR、C-LL、C-LR的控制。这样，微处理器需要通过一个诸如ROM那样的存储器或一个软件来产生与模式相应的面板驱动控制信号C-UL、C-UR、C-LL、C-LR。这就对微处理器加了一些限制，需要有一根四比特信号的传输线在微处理器和数字化仪控制装置100之间传送面板驱动控制信号C-UL、C-UR、C-LL、C-LR。

但是，图25所示的数字化仪控制装置具有一个功能块74，可以按照微处理器所输出的模式选择信号产生所需的面板驱动控制信号C-UL、C-UR、C-LL、C-LR，从而解决了上述问题。

图29为图25中所示的面板驱动控制信号产生电路的详细原理方框图。本发明中所采用的图29所示装置可参见韩国专利申请NO.95-69704“触笔数字化仪的面板驱动电路”(“PanelDriving Cir-cuit for Pen Digitizer”)中相应部分。

图29所示装置具有第一计数器740、第二计数器742、倒相部744、OR门746和信号选择部748。

第一计数器740对时钟信号进行十二进制的计数。

这样，第一计数器740所输出的第一计数信号的周期相应于用来控制加到面板200的左下角和右上角的通路驱动信号LL、UR的面板驱动控制信号C-LL、C-UR的周期。

第二计数器742对第一计数器740所输出的第一计数信号进行二进制计数。这样，所输出的第二计数信号的周期就相应于用来控制加到面板200的左上角和右下角的通路驱动信号UL、LR的面板驱动控制信号C-UL、C-LR的周期。

倒相部744具有两个倒相器744a、744b，分别用来对第一计数器740所输出的第一计数信号和第二计数器742所输出的第二计数信号进行倒相。

OR门746产生一个由第一计数器740所输出的第一计数信号、第二计数器742所输出的第二计数信号、第一倒相器746a所输出的经倒相的第一计数信号和第二倒相器746b所输出的经倒相的第二计数信号所构成的逻辑和信号。

信号选择部748根据模式选择信号产生与模式相应的面板驱动控制信号C-UL、C-UR、C-LL、C-LR。例如，在模式选择信号表示为录入笔模式或按触面板模式，信号选择部748就选择第一计数器740所输出的第一计数信号、第二计数器742所输出的第二计数信号、第一倒相器746a所输出的经倒相的第一计数信号和第二倒相器746b所输出的经倒相的第二计数信号输出。如果模式选择信号表示的是手指触摸模式，信号选择部748就选择OR门746所输出的信号输出。

图30例示了实现图1所示装置的集成电路的配置图。在所示的这个实施例中，微处理器400具有8比特的操作能力。数据通过8比特的总线在微处理器和接口部46之间传送。还有一些信号线，分别用来发送系统写控制信号，系统读控制信号，地址锁存允许信号，时钟信号，节电允许信号，以及面板驱动控制信号C-UL、C-UR、C-LL、C-LR。

如上所述，本发明的数字化仪控制装置具有以下优点：(1)能在录入笔模式、手指触摸模式和按触面板模式中的任何模式工作；(2)由于可用集成电路实现，因此功耗小；(3)能自动调整BPF的频率特性，因而提高了可靠性和能实现一个自动的多功能数字化仪控制装置。

本发明所提出的数字化仪控制装置可用于图形或CAD应用中的触摸屏幕显示器、个人数字辅助设备或电子机构。这种数字化仪控制装置可以做成一个半导体集成电路。

Claims (27)

1.一种数字化仪控制装置(100)，其根据适合录入笔型和手指触摸型数字化仪的面板驱动控制信号提供驱动面板(200)的四个角的四通路驱动信号、通过识别录入笔或手指接触位置输出座标数据，所述数字化仪控制装置包括：

一个面板驱动信号产生器(10)，用来接收具有预定第一频率的时钟信号，产生在录入笔和手指触摸模式所需的具有预定第二频率的面板驱动信号；

一个面板驱动控制信号产生器(74)，用于根据工作模式产生面板驱动控制信号；

一个四通路驱动部(16)，用来接收所述面板驱动信号产生器(10)提供的所述面板驱动信号，响应来自所述面板驱动控制信号产生器(74)的面板驱动控制信号产生通路驱动信号，该驱动信号提供给所述面板(200)的各个角；

一个电流-电压变换器(18)，用来检测流入或流出所述面板(200)各角的电流的变化；

一个差分放大器(20)，用来在所述手指触摸模式产生与在所述电流-电压变换器(18)的输出和所述四通路驱动部(16)提供的通路驱动信号之间的差分分量相应的四个通路的差分信号；

一个第二多路复用器(22)，用来相继选择来自所述差分放大器(20)输出的四通路差分信号其中的一个，将所选择的信号作为一个手指触摸信号输出；

一个第三多路复用器(26)，用来根据指示录入笔或手指触摸模式的模式选择信号选择输出从所述第二多路复用器(22)输出的手指触摸信号和从录入笔输出的录入笔信号两者之一；

一个带通滤波器(28)，用来从所述第三多路复用器(26)的输出中滤出面板驱动信号的频率分量；

一个整流器(30)，用来对所述带通滤波器(28)的输出进行整流；

一个低通滤波器(38)，用来从所述整流器(30)的输出中检测基本上是直流的分量；

一个模数变换器(44)，用来与面板驱动控制信号同步地将所述低通滤波器(38)的输出变换成数字信号，作为一个座标信号输出；以及

一个接口(46)，用来接收微理器提供的控制命令，产生通过解释所接收的控制命令得出的指示录入笔模式或手指触摸模式的模式选择信号以及与所选模式相应的面板驱动控制信号，和将所述模数变换器(44)提供的座标信号发送给微处理器。

2.权利要求1所提出的数字化仪控制装置，其中所述差分放大器(20)配有四个通路驱动块(20a-20d)，各自放大通路驱动信号之一与经电流-电压变换的通路驱动信号之一的差。

3.权利要求1所提出的数字化仪控制装置，所述数字化仪控制装置还包括一个前置放大器(24)，用来分别以预定增益对手指触摸和录入笔信号进行放大，送至所述第三多路复用器(26)。

4.权利要求1所提出的数字化仪控制装置，所述数字化仪控制装置还包括：

一个直流放大器(40)，具有至少两个直流放大器(40b、40c)，按照工作模式各以不同的增益对所述低通滤波器(38)的输出进行放大；以及

一个第六多路复用器(42)，用来根据模式选择信号选择所述直流放大器(40b、40c)的输出之一，将所选输出提供给所述模数变换器(44)。

5.权利要求1所提出的数字化仪控制装置，所述数字化仪控制装置还包括一个数模变换器(32)，用来对所述微处理器提供的控制信号进行数模变换，将经变换的控制信号用作所述带通滤波器(28)的频率特性控制信号。

6.权利要求1所提出的数字化仪控制装置，其中所述面板驱动信号产生器(10)还产生一个具有基本上与面板驱动信号的频率相同的频率的领示信号，在自动频率特性控制期间提供给所述带通滤波器(28)。

7.权利要求1所提出的数字化仪控制装置，其中所述电流-电压变换器(18)配有可变电阻，使得电流-电压变换的灵敏度可以得到调整。

8.权利要求1所提出的数字化仪控制装置，其中所述低通滤波器(38)具有相当窄的带宽，因此实现了消除噪声分量和滤出直流分量。

9.权利要求1所提出的数字化仪控制装置，其中所述接口(46)包括：

一个数据锁存器(46b)，用来锁存所述微处理器提供的控制命令；

一个数据缓存器(46d)，用来输入所述模数变换器(44)提供的变换成数字的座标值和将输入的座标值输出给所述微处理器；

一个命令解码器(46a)，用来接收所述数据锁存器(46b)提供的控制命令和产生控制所述数字化仪控制装置所必需的模式选择信号、面板驱动控制信号、通路选择信号和频率特性控制信号；以及

一个地址解码器(46c)，用来接收所述微处理器提供的地址信号和产生激活所述数据锁存器(46b)和数据缓存器(46d)的相应信号。

10.权利要求1所提出的数字化仪控制装置，其中所述面板驱动信号产生器(10)包括：

一个D触发器(120)，用来接收时钟信号，产生(n-1)个经n分频的分频信号，其中n为整数，并且每一个分别与第一个时钟信号至第(n-1)个时钟信号同步；

一个阶梯部(124)，用来通过按预定阻值对(n-1)个经分频信号进行加权计算产生一个似正弦信号，以及

一个带通滤波器(126)，用来通过对所述阶梯部(124)提供的似正弦信号进行带通滤波产生具有正弦波形的面板驱动信号。

11.权利要求1所提出的数字化仪控制装置，其中所述面板驱动控制信号产生器(74)包括：

一个第一计数器(740)，用来通过以预定的第一计数比对时钟信号进行计数产生一个第一计数信号；

一个第二计数器(742)，用来对所述第一计数器(740)提供的第一计数信号进行二进制计数，将经二进制计数的信号作为一个第二计数信号输出；

一个倒相部(744)，具有两个倒相器(744a、744b)，用来分别对所述第一和第二计数器(740、742)提供的第一和第二计数信号进行倒相；

一个OR门(746)，用来对第一和第二计数信号进行OR运算；以及

一个信号选择部(748)，用来接收所述第一和第二计数器(740、742)分别提供的第一和第二计数信号、所述倒相部(744)提供的经倒相的第一和第二计数信号以及所述OR门(746)输出的信号，根据模式选择信号产生与所选模式相应的面板驱动控制信号，

其中所述信号选择部(748)输出所述第一和第二计数器(740、742)分别提供的第一和第二计数信号以及所述倒相部(744)提供的经倒相的第一和第二计数信号，以及在录入笔模式以所述OR门(746)输出的信号和在手指触摸模式所述OR门(746)提供的信号。

12.权利要求1所提出的数字化仪控制装置，所述数字化仪控制装置还包括：

一个计数部(720)，用来以预定第一计数比对具有预定周期的时钟信号进行计数，输出一个第一脉冲信号；

一个计数器(722b)，用来以预定第二计数比对所述计数部(720)输出的第一脉冲信号进行计数，计数操作按录入笔的笔端信号启动；以及

一个省电信号产生器(722c)，用来通过对所述计数器(722b)输出的第二脉冲信号和录入笔的笔端信号进行AND运算确定录入笔连续处在空闲状态是否已超过一段预定时间，如果是，就产生一个控制功耗的省电信号，

其中所述接口(46)响应所述省电信号产生器(722c)提供的省电信号进入节电模式。

13.权利要求1所提出的数字化仪控制装置，其中所述数字化仪控制装置用半导体集成电路构成。

14.一种数字化仪控制装置，其根据适合录入笔型、按触面板型和手指触摸型的面板驱动控制信号提供驱动面板(200)的四个角的四通路驱动信号、通过识别录入笔、触笔或手指接触位置输出座标数据，所述数字化仪控制装置包括：

一个面板驱动信号产生器(10)，用来接收具有预定第一频率的时钟信号，产生在录入笔和手指触摸模式所需的具有预定第二频率的面板驱动信号；

一个面板驱动控制信号产生器(74)，用于根据工作模式产生面板驱动控制信号；

一个基准电压产生器(12)，用来产生在按触面板模式所需的具有预定基准电平的基准电压信号；

一个第一多路复用器(14)，用来根据指示录入笔、手指触摸或按触面板模式的模式选择信号选择输出所述基准电压产生器(12)提供的基准电压信号和所述面板驱动信号产生器(10)提供的面板驱动信号两者之一；

一个四通路驱动部(16)，用来接收所述面板驱动信号产生器(10)提供的所述面板驱动信号，响应来自所述面板驱动控制信号产生器(74)的面板驱动控制信号产生通路驱动信号，该驱动信号提供给所述面板(200)的各个角；

一个电流-电压变换器(18)，用来检测流入或流出所述面板(200)各角的电流的变化；

一个差分放大器(20)，用来在所述手指触摸模产生与在所述电流-电压变换器(18)的输出和所述四通路驱动部(16)提供的通路驱动信号之间的差分分量相应的四个通路的差分信号；

一个第二多路复用器(22)，用来相继选择来自所述差分放大器(20)输出的四通路差分信号其中的一个，将所选择的信号作为一个手指触摸信号输出；

一个第三多路复用器(26)，用来根据模式选择信号选择输出从所述第二多路复用器(22)输出的手指触摸信号和从录入笔输出的录入笔信号两者之一；

一个第四多路复用器(34)，用来根据模式选择信号选择输出预定基准电压和从所述面板(200)输出的按触面板信号两者之一；

一个带通滤波器(28)，用来从所述第三多路复用器26)的输出中滤出面板驱动信号的频率分量；

一个整流器(30)，用来对所述带通滤波器(28)的输出进行整流；

一个第五多路复用器(36)，用来根据模式选择信号选择输出所述整流器(30)的输出和所述第四多路复用器(34)的输出两者之一；

一个低通滤波器(38)，用来从所述第五多路复用器(36)的输出中检测基本上是直流的分量；

一个模数变换器(44)，用来与面板驱动控制信号同步地将所述低通滤波器(38)的输出变换成数字信号，作为一个座标信号输出；以及

一个接口(46)，用来接收微处理器提供的控制命令，产生通过解释所接收的控制命令得出的指示录入笔、手指触摸或按触面板模式的模式选择信号以及与所选模式相应的面板驱动控制信号，和将所述模数变换器(44)提供的座标信号发送给微处理器。

15.权利要求14所提出的数字化仪控制装置，其中所述差分放大器(20)配有与通路驱动信号数相应的多个通路驱动块，各自放大通路驱动信号之一与经电流-电压变换的通路驱动信号之一的差。

16.权利要求14所提出的数字化仪控制装置，所述数字化仪控制装置还包括一个前置放大器(24)，用来分别以预定放大量对手指触摸信号、录入笔信号和按触面板信号进行放大，送至所述第三多路复用器(26)或所述第四多路复用器(34)。

17.权利要求14所提出的数字化仪控制装置，所述数字化仪控制装置还包括：

一个直流放大器(40)，具有三个直流放大器，按照工作模式以不同的增益对所述低通滤波器(38)的输出进行放大；以及

一个第六多路复用器(42)，用来根据模式选择信号选择所述直流放大器的输出之一，将所选输出提供给所述模数变换器(44)。

18.权利要求14所提出的数字化仪控制装置，所述数字化仪控制装置还包括一个数模变换器(32)，用来将所述微处理器提供的数字控制信号变换成一个模拟信号，将经变换的控制信号用作所述带通滤波器(28)的频率特性控制信号。

19.权利要求14所提出的数字化仪控制装置，其中所述面板驱动信号产生器(74)还产生一个具有基本上与面板驱动信号的频率相同的频率的领示信号，在自动频率特性控制期间提供给所述带通滤波器(28)。

20.权利要求14所提出的数字化仪控制装置，其中所述电流-电压变换器(18)配有可变电阻，使得电流-电压变换的灵敏度可以得到调整。

21.权利要求14所提出的数字化仪控制装置，其中所述低通滤波器(38)具有相当窄的带宽，因此实现了消除噪声分量和滤出直流分量。

22.权利要求14所提出的数字化仪控制装置，其中所述面板驱动信号产生器(10)包括：

一个D触发器(120)，用来接收时钟信号，产生(n-1)个经n分频的分频信号，其中n为整数，并且每一个分别与第一个时钟信号至第(n-1)个时钟信号同步；

一个阶梯部(124)，用来通过按预定阻值对(n-1)个经分频信号进行加权计算产生一个似正弦信号；以及

一个带通滤波器(126)，用来通过对所述阶梯部(124)提供的似正弦信号进行带通滤波产生具有正弦波形的面板驱动信号。

23.权利要求14所提出的数字化仪控制装置，其中所述数字化仪控制装置用半导体集成电路构成。

24.一种驱动适合手指触摸型数字化仪的面板的方法，所述方法包括下列步骤：

将具有相同电位的通路驱动信号分别加到所述面板(200)的各个角上；

检测由于手指接触所述面板(200)而引起的流入或流出所述面板(200)的每个角的电流的变化，并将所检测到的电流变化变换成电压变化；

检测与经电流-电压变换的信号与通路驱动信号之差相应的差分信号；

以预定周期相继选择各差分信号，并对所选各差分信号进行时分多路复用；以及

按照多路复用差分信号大小确定手指接触位置。

25.一种手指触摸型数字化仪的驱动装置，所述驱动装置包括：

一个面板驱动信号产生器(10)，用来产生在手指触摸模式所需的面板驱动信号；

一个四通路驱动部(16)，用来接收面板驱动信号，产生电位基本相同的四通路驱动信号提供给一个面板(200)的四个角；

一个电流-电压变换器(18)，插在所述四通路驱动部(16)和所述面板(200)之间，用来检测在手指接触所述面板(200)时流入或流出所述面板(200)的每个角的电流的变化；

一个差分放大器(20)，用来产生四通路驱动信号与所述电流-电压变换器(18)提供的电流-电压变换值之差；

一个多路复用器(22)，用来以预定周期相继选择从所述差分放大器(20)输出的四通路差分信号其中的一个，并输出所选信号；

一个带通滤波器(28)，用来从所述多路复用器(22)的输出中检测面板驱动信号的频率分量；

一个低通滤波器(38)，用来从所述带通滤波器(28)的输出中提取一个基本是直流的分量；以及

一个模数变换器(44)，用来与所述多路复用器(22)的所选周期同步地将所述低通滤波器(38)的输出变换成一个数字信号。

26.一种向外围设备发送微处理器产生的控制命令和对将外围设备提供的数据传送给所述微处理器进行控制的接口(46)，所述接口包括：

一个数据锁存器(46b)，用来锁存所述微处理器提供的控制命令；

一个数据缓存器(46d)，用来输入所述外围设备提供的数据和将所输入的数据输出给所述微处理器；

一个命令解码器(46a)，用来接收所述数据锁存器(46b)提供的控制命令，产生控制所述外围设备所需的各种控制信号；以及

一个地址解码器(46c)，用来接收所述微处理器提供的地址信号，产生激活所述数据锁存器(46b)和所述数据缓存器(46d)的信号。

27.一种对产生驱动适合录入笔型、按触面板型和手指触摸型数字化仪的面板(200)的四个角的四通路驱动信号进行控制的面板驱动控制信号产生器，所述产生器包括：

一个第一计数器(740)，用来通过以预定的第一计数比对时钟信号进行计数产生一个第一计数信号；

一个第二计数器(742)，用来对所述第一计数器(740)提供的第一计数信号进行二进制计数，将经二进制计数的信号作为一个第二计数信号输出；

一个倒相部(744)，具有两个倒相器(744a、744b)，用来分别对所述第一和第二计数器(740、742)提供的第一和第二计数信号进行倒相；

一个OR门(746)，用来对第一和第二计数信号进行OR运算；以及

一个信号选择部(748)，用来接收所述第一和第二计数器(740、742)分别提供的第一和第二计数信号、所述倒相部(744)提供的经倒相的第一和第二计数信号以及所述OR门(746)输出的信号，根据模式选择信号产生与所选模式相应的面板驱动控制信号，

其中所述信号选择部(748)在录入笔和按触面板模式输出所述第一和第二计数器(740、742)分别提供的第一和第二计数信号以及所述倒相部(744)提供的经倒相的第一和第二计数信号，而在手指触摸模式输出所述OR门(746)提供的信号。

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