CN110959148A - 用于自电容测量的动态范围增强 - Google Patents

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A·塔帕里亚
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Abstract

本公开的各方面涉及自电容测量和消除。根据一个方面，自电容消除电路包括：输入放大器，其中输入放大器包括非反相输入、反相输入和输出；相干电流源，耦合至反相输入；反馈网络，耦合至输出；以及电容，耦合至反相输入。

Description

用于自电容测量的动态范围增强
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年7月26日提交的美国临时专利申请号62/537,136以及2018年7月19日提交的美国非临时专利申请号16/040,025的优先权和权益，如下面以其整体被完整阐述的，其全部内容通过引用并入本文，并且用于所有适用目的。
技术领域
本公开总体上涉及自电容领域，并且更特别地涉及用于自电容测量的动态范围增强。
背景技术
电子产品的自电容可能需要精确测量以提高电气性能。现有的测量解决方案可能具有受限的动态范围，这导致不精确的自电容测量。本公开增强了用于电子产品的自电容测量的动态范围，电子产品诸如但不限于触摸屏。
发明内容
以下呈现了本公开的一个或多个方面的简化概要，以提供对这些方面的基本理解。本概要并非对本公开的所有预期特征的广泛概述，其既不旨在标识本公开的所有方面的关键或重要元素，也不旨在界定本公开的任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本公开的一个或多个方面的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的前奏。
在一个方面中，本公开提供了自电容测量和消除。因此，一种自电容消除电路包括：输入放大器，其中输入放大器包括非反相输入、反相输入和输出；相干电流源，耦合至反相输入；反馈网络，耦合至输出；以及电容，耦合至反相输入。在一个示例中，反馈网络包括反馈电阻器Rf和反馈电容器Cf。在一个示例中，反馈电阻器Rf保持输入放大器的稳定性。在一个示例中，电容包括并联耦合至寄生电容Cp的自电容Cs。
在一个示例中，自电容消除电路还包括相干信号，其中相干信号直接驱动非反相输入，并且相干信号与相干电流源相干。在一个示例中，相干信号间接驱动反相输入。在一个示例中，相干信号包括第一相干信号和第二相干信号。在一个示例中，第一相干信号直接驱动非反相输入，并且第二相干信号间接驱动反相输入。在一个示例中，第一相干信号由第一物理信号源生成，并且第二相干信号由第二物理信号源生成，其中第二物理信号源被相位锁定到第一物理信号源。在一个示例中，自电容消除电路还包括驱动器，其中驱动器驱动相干电流源。
本公开的另一方面提供了一种用于自电容消除的方法，该方法包括：生成相干信号，并且将相干信号施加到输入放大器的非反相输入和消除电容器；从第一电流源生成第一相干电流，其中第一电流源耦合至消除电容器；从第二电流源生成第二相干电流，其中第二相干电流等于第一相干电流；设置增益因子，使得增益因子和消除电容器的电容的乘积等于自电容器的自电容；以及从第三电流源生成第三相干电流，并且将第三相干电流施加到输入放大器的反相输入和自电容器，其中第三相干电流等于第二相干电流乘以增益因子的乘积。
在一个示例中，第一相干电流与相干信号相干。在一个示例中，第二相干电流与相干信号相干。在一个示例中，第三相干电流与相干信号相干。在一个示例中，第一相干电流、第二相干电流和第三相干电流各自与相干信号相干。在一个示例中，消除电容器连接至电压-电流转换放大器的反相输入。在一个示例中，电压-电流转换放大器包括运算放大器和金属氧化物半导体(MOS)晶体管。
在一个示例中，该方法还包括使用振荡器来生成相干信号。在一个示例中，该方法还包括通过晶体管耦合第一电流源和第二电流源。在一个示例中，晶体管是金属氧化物半导体(MOS)晶体管。在一个示例中，该方法还包括使用用于监测输入放大器的输出电压的增益因子来检测触摸屏上的触摸。
本公开的另一方面提供了一种用于自电容消除的仪器，该仪器包括：用于生成相干信号、并且用于将相干信号施加到输入放大器的非反相输入和消除电容器的装置；用于从第一电流源生成第一相干电流的装置，其中第一电流源耦合至消除电容器；用于从第二电流源生成第二相干电流的装置，其中第二相干电流等于第一相干电流；用于设置增益因子使得增益因子与消除电容器的电容的乘积等于自电容器的自电容的装置；以及用于从第三电流源生成第三相干电流、并且将第三相干电流施加到输入放大器的反相输入和自电容器的装置，其中第三相干电流等于第二相干电流乘以增益因子的乘积。
在一个示例中，该仪器还包括用于使用用于监测输入放大器的输出电压的增益因子以检测触摸屏上的触摸的装置。在一个示例中，第一相干电流、第二相干电流或第三相干电流中的至少一个与相干信号相干。在一个示例中，该仪器还包括用于生成相干信号的装置。在一个示例中，该仪器还包括用于耦合第一电流源和第二电流源的装置。
本公开的另一方面提供了一种存储计算机可执行代码的计算机可读介质，该计算机可执行代码可操作于设备上，该设备包括至少一个处理器和耦合至至少一个处理器的至少一个存储器，其中至少一个处理器被配置为实施自电容消除，计算机可执行代码包括：用于使计算机生成相干信号并且将相干信号施加到输入放大器的非反相输入和消除电容器的指令；用于使计算机从第一电流源生成第一相干电流的指令，其中第一电流源耦合至消除电容器；用于使计算机从第二电流源生成第二相干电流的指令，其中第二相干电流等于第一相干电流；用于使计算机设置增益因子使得增益因子与消除电容器的电容的乘积等于自电容器的自电容的指令；以及用于使计算机从第三电流源生成第三相干电流、并且将第三相干电流施加到输入放大器的反相输入和自电容器的指令，其中第三相干电流等于第二相干电流乘以增益因子的乘积。
在一个示例中，计算机可读介质还包括用于使计算机使用用于监测输入放大器的输出电压的增益因子来检测触摸屏上的触摸的指令。在一个示例中，计算机可读介质还包括用于使计算机生成相干信号的指令。在一个示例中，计算机可读介质还包括用于使计算机通过晶体管耦合第一电流源和第二电流源的指令。
在阅读下面的详细描述之后，将更加充分地理解本公开的这些和其他方面。本领域技术人员在结合附图阅读以下对本发明的具体示例性实施方式之后，本公开的其他方面、特征和实施方式将变得明显。虽然本发明的特征可以相对于下面的特定实施方式和附图来讨论，但本发明的所有实施方式可以包括本文讨论的有利特征中的一个或多个。换言之，虽然可以将一个或多个实施方式讨论为具有特定有利特征，但是也可以根据本文讨论的本发明的各种实施方式来使用这些特征中的一个或多个。以类似方式，虽然下面可以将示例性实施方式讨论为设备、系统或方法实施方式，但应当理解，这样的示例性实施方式可以在各种设备、系统和方法中被实施。
附图说明
图1示出了具有接收输入和发射输出的触摸屏界面模块的示例系统框图。
图2示出了触摸屏界面模块模型的示例。
图3示出了自电容消除电路的第一示例。
图4示出了具有使用消除电容器Ccanc和电压-电流转换放大器生成的自电容电流的电流源的自电容消除电路的示例。
图5示出了自电容消除电路的第二示例。
图6示出了自电容消除电路的第三示例。
图7示出了自电容消除电路的第四示例。
图8示出了根据本公开的自电容消除电路的相位响应与频率图的示例以及幅度响应与频率图的示例。
图9示出了用于自电容消除的示例流程图。
具体实施方式
下面结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，并且不旨在表示可以在其中实践本文所描述的概念的仅有配置。详细描述包括具体细节，目的是提供对各种概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将明显的是，这些概念可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些情况下，以框图形式示出公知的结构和部件，以避免混淆这些概念。
许多电子产品都具有自电容作为其设计特性的一部分。自电容是量化存储电能的能力的基本物理性质。即，自电容越高，针对给定电势(即，电压)所存储的电荷量就越高。特别地，触摸屏以及触摸显示驱动接口(TDDI)、指纹传感器和人类接口传感器(其中检测到电信号)等是包括自电容的电子产品的示例。电子产品的自电容可能需要被精确测量以提高性能。然而，现有的解决方案具有有限的动态范围，并且可能无法获得精确的自电容测量。在一个示例中，动态范围是最大可能测量和最小可能测量之间的差值。如本文所述，本公开提供了增强用于电子产品的自电容测量的动态范围，电子产品诸如但不限于触摸屏。此外，本公开允许嵌入式显示器以具有较低的功率模式。
图1示出了具有接收输入101和发射输出151的触摸屏界面模块的示例系统框图100。在数字处理块140处生成的已知信号由发射器150驱动到触摸传感器(未示出)中。发射信号与触摸传感器交互以生成被接收输入101拾取的电信号。接收输入101耦合至低噪声放大器(LNA)110、滤波器120、模拟数字转换器(ADC)130、数字处理块140和发射器(TX)150，发射器150耦合至发射输出151。在一个示例中，来自接收输入101的输入信号在被ADC 130数字化且被数字处理块140处理以产生经处理的信号之前，被LNA 110放大且被滤波器120滤波以移除(多个)噪声分量。经处理的信号在发射器150的操纵之后被发送出发射输出151。
图2示出了示例触摸屏界面模块模型200。所示出的是具有发射传感器和接收传感器的示例触摸屏界面模块210。在一个示例中，发射传感器和接收传感器被布置为矩形阵列。还被示出的是示例触摸屏界面模块210的侧视图220，其将接收传感器221示为上层，发射传感器222示为中间层，以及液晶显示器(LCD)223示为下层。在一个示例中，发射传感器222屏蔽接收传感器221不受显示噪声的影响。还被示出的是示例触摸屏界面模块210的电气示意图230。电气示意图230示出了LCD 231，其具有接收面板迹线232和发射面板迹线233以及接收面板迹线232和发射面板迹线233之间的互电容Cm 234。此外，在接收面板迹线232和显示器236之间存在寄生电容Clcd 235。从传感器输入到芯片的路由电容被表示为Ctrace 237。在一个示例中，图2所示的LNA 238是图1所示的LNA 110。
在一个示例中，触摸屏界面模块210的自电容Cself包括互电容Cm 234、寄生电容Clcd 235和路由电容Ctrace 237的总和，使得：
Cself＝Cm+Clcd+Ctrace。
一些现有技术解决方案已经提供了用于消除仅构成自电容Cself的一部分的互电容Cm 234的方式。然而，本公开可以实现对大部分甚至整个自电容Cself的消除，以得到更高的动态范围。
图3示出了自电容消除电路300的第一示例。例如，在自电容消除电路300中，输入放大器330具有由第一相干信号S1直接驱动的非反相输入以及由通过互电容Cm 340耦合的第二相关信号S1且利用并联寄生电容Cp 350间接驱动的反相输入。在一个示例中，直接驱动非反相输入的第一相干信号S1和间接驱动反相输入的第二相干信号S1来自相同的物理信号源。在另一示例中，直接驱动非反相输入的第一相干信号S1和间接驱动反相输入的第二相干信号S1来自两个物理信号源，其中两个物理信号源中的第一个被相位锁定到两个物理信号源中的第二个。
输入放大器330具有作为输入被发送到反馈网络的输出，该反馈网络包括反馈电阻器Rf 331和反馈电容器Cf 332。在一个示例中，添加反馈电阻器Rf 331以保持输入放大器330的稳定性。反馈网络具有与输入放大器330的反相输入耦合的输出。在自电容消除电路300中，第一相干信号S1还驱动被馈送到输入放大器330的反相输入的相干电流源370。在一个示例中，相干电流源370可以是具有已知频率和已知相位的正弦波信号。在一个示例中，相干电流源370可以通过数字模拟转换器(DAC)来实施，数字模拟转换器可以是由固件或软件可编程的。
图4示出了具有电流源(即，第三电流源470)的自电容消除电路405的示例，电流源具有使用消除电容器Ccanc 440和电压-电流转换放大器(例如，运算放大器410和金属氧化物半导体(MOS)晶体管420)生成的自电容电流。如图4的示例所示，驱动器402至少包括以下部件：DC源414、运算放大器410、消除电容器Ccanc 440、第一电流源450、第二电流源460、MOS晶体管420和相干信号S1。
运算放大器410包括第一非反相输入411和第一反相输入412以及耦合至MOS晶体管420的栅极端421的第一输出413。在一个示例中，第一非反相输入411连接至DC源414。输入放大器430包括第二非反相输入431和第二反相输入432以及作为自电容消除电路405的输出的第二输出(Vo)433。在一个示例中，输入放大器430是低噪声放大器(LNA)。
在一个示例中，相干信号S1(例如，Asin ωt)可以被施加到输入放大器430的第二非反相输入431。在一个示例中，相干信号S1可以是具有已知频率和已知相位的正弦波信号。在一个示例中，已知相位具有相对于另一信号的非零相位偏移。在另一示例中，相干信号S1还可以被施加到连接至运算放大器410的第一反相输入412的消除电容器Ccanc 440。例如，运算放大器410和MOS晶体管420在MOS晶体管420的源极端423处生成第一相干电流I1。例如，第一相干电流I1的第一部分被馈送回到运算放大器410的第一反相输入412。在一个示例中，第一相干电流I1的第一部分被运算放大器410反相。在另一示例中，第一相干电流I1的第二部分被第一电流源450吸收。在一个示例中，第一电流源450产生用于环路稳定性的固定电流，并且支持相干信号S1的如实再现。
接下来，第二电流源460向MOS晶体管420的漏极端422供应第二相干电流I2。在一个示例中，第二相干电流I2等于第一相干电流I1。第二电流源460可以经由增益因子G 465耦合至第三电流源470以生成第三相干电流I3。在一个示例中，第三相干电流I3通过电流增益因子G与第二相干电流I2有关(即，I3＝G*I2)。在一个示例中，第二电流源460和第三电流源470之间的耦合可以通过电流镜实施。在一个示例中，第三相干电流I3的一部分用自电容Cself对自电容器480充电。
在一个示例中，第三电流源470为自电容器480而不是运算放大器410提供电荷源。因此，输入放大器430的第二输出433不对相干信号S1反应，这提高了自电容消除电路405的动态范围。例如，自电容消除电路405提高了对触摸的信号响应，并且提高了触摸屏的外部噪声灵敏度。
此外，输入放大器430的第二输出433可以被馈送回到反馈网络4100，其中反馈输出4101被发送到输入放大器430的第二反相输入432。在一个示例中，反馈网络4100包括反馈电容器Cf 4102、反馈电阻器Rf 4103和共模电压补偿电路4104。在一个示例中，共模电压补偿电路4104包括低通滤波器电阻器Rfilt 4105、低通滤波器电容器Cfilt 4106和低通滤波器放大器4107，其中共模电压Vcm 4108被发送到低通滤波器放大器4107的第三反相输入4109。此外，低通滤波器电阻器Rfilt 4105的输出被发送到低通滤波器放大器4107的第三非反相输入4110。在一个示例中，共模电压补偿电路4104保持输入放大器430处的第二输出433的共模电压。在一个示例中，插入反馈电阻器Rf 4103以提高反馈网络4100的稳定性。
在一个示例中，自电容消除电路405从相干信号S1到输入放大器430的第二输出(Vo)433的传递函数H为：
H＝Vo/S1＝1+(Cself-G*Ccanc)/Cf。
在一个示例中，电流增益因子G可以被选择为适当地缩放消除电容器Ccanc 440以消除自电容Cself(来自自电容器480)，使得自电容消除电路405的传递函数H＝Vo/S1近似为单位。在一个示例中，电流增益因子G可以被选择为将消除电容器Ccanc 440缩放为等于Cself+Cf，以在第二输出433处消除整个相干信号S1，从而使第二输出433处的全动态范围响应自电容器Cself的变化。在一个示例中，Vo是第二输出433(如图4所示)，并且S1是如图4所示的等式中指定的Asin ωt。以这种方式，增强了自电容消除电路405的动态范围。
图4中示出了六级。在级1中(由带圆圈的数字1标记)，在输入放大器430的非反相节点(即，第二非反相输入431)处施加已知频率和已知相位的已知相干信号(例如，S1)。在级2中(由带圆圈的数字2标记)，相干信号(例如，S1)被施加于消除电容器Ccanc 440。在级3中(由带圆圈的数字3标记)，生成正弦电流(例如，MOS晶体管420的源极端423处的第一相干电流I1)，其使用运算放大器410被反相。在级4中(由带圆圈的数字4标记)，施加增益因子G465并将其输入至LNA 430的反相端。即，反相端是第二反相输入432，并且LNA是输入放大器430。
在级5中(由带圆圈的数字5标记)，代替运算放大器410提供电荷，电流源(例如，第三电流源470)提供自电容器480所需的电荷。并且，在级6中(由带圆圈的数字6标记)，防止运算放大器410对相干信号S1(例如，Asin ωt)作出反应。因此，增强了自电容消除电路405的动态范围，这又提高了对触摸和外部噪声余量的信号响应。此外，增强的动态范围引起提高的水抑制，由此，由于提高的信号噪声比(SNR)，更好地检测到触摸屏上的水的存在。例如，触摸屏代码改变(即，信号级别转换)可以随着提高的动态范围而被放大。在一个示例中，自电容消除电路405包括可以直接驱动输入放大器430的第二非反相输入431的已知相干信号(例如，S1)和驱动输入放大器430的第二反相输入432的第三电流源470，其中，第三电流源470与已知相干信号S1相干。
图5示出了自电容消除电路500的第二示例。在自电容消除电路500中，相干电流源被馈送到输入放大器的反相输入中以消除自电容。
图6示出了自电容消除电路600的第三示例。在自电容消除电路600中，相干电流源被馈送到输入放大器的反相输入中以消除自电容，并且反馈电阻器Rf被添加到反馈网络以提高相位裕度。
图7示出了自电容消除电路700的第四示例。在自电容消除电路700中，相干电压源而不是相干电流源被施加到与输入放大器的反相输入耦合的偏移电容器Coff。在一个示例中，偏移电容器Coff可以是可编程的。
图8示出了根据本公开的自电容消除电路的相位响应与频率图810的示例和幅度响应与频率图820的示例。在一个示例中，相位响应和幅度响应描绘了电路的频率响应(即，输出如何根据频率与输入相关)。在一个示例中，自电容消除电路的稳定性可以通过相位裕度来量化。例如，相位裕度由单位增益频率下的相位响应的值来定义，其中单位增益频率被定义为其中幅度响应为单位(即，0dB)的频率。例如，图8示出了单位增益频率近似为1.744kHz且单位增益频率下的相位裕度为89.81度。在一个示例中，相位裕度应当大于45度以确保稳定性。因此，在该示例中，自电容消除电路是稳定的。
图9示出了用于自电容消除的示例流程图900。在框910中，生成相干信号(例如，图4所示的相干信号S1)，并将相干信号施加于输入放大器(例如，输入放大器430)的非反相输入(例如，第二非反相输入431)和消除电容器(例如，消除电容器Ccanc 440)。在一个示例中，消除电容器连接至电压-电流转换放大器(例如，运算放大器410和MOS晶体管420)的反相输入。在一个示例中，振荡器被用来生成相干信号。
在框920中，从第一电流源(例如，第一电流源450)生成第一相干电流(例如，图4所示的第一相干电流I1)，其中第一电流源耦合至消除电容器。在一个示例中，从电压-电流放大器的输出生成第一相干电流。在一个示例中，第一相干电流与相干信号相干。
在框930中，从第二电流源(例如，第二电流源460)生成第二相干电流(例如，图4所示的第二相干电流I2)，其中第二相干电流等于第一相干电流。在一个示例中，第一电流源和第二电流源之间的耦合通过晶体管(例如，MOS晶体管420)。在一个示例中，第二相干电流与相干信号相干。
在框940中，设置增益因子，使得增益因子和消除电容器的电容的乘积等于自电容器(例如，自电容器480)的自电容。在一个示例中，处理器(未示出)被用来设置增益因子。处理器可以耦合至存储器单元。
在框950中，从第三电流源(例如，第三电流源470)生成第三相干电流(例如，图4所示的第三相干电流I3)，并且将第三相干电流施加于输入放大器的反相输入(例如，第二反相输入432)和自电容器，其中第三相干电流等于第二相干电流乘以增益因子的乘积。在一个示例中，第三相干电流与相干信号相干。在一个示例中，第一相干电流和第二相干电流各自与相干信号相干。在一个示例中，第一相干电流、第二相干电流和第三相干电流各自与相干信号相干。
在框960中，使用用于监测输入放大器的输出电压(例如，第二输出(Vo)433)的增益因子来检测触摸屏上的触摸。在一个示例中，处理器(未示出)被用来监测输出电压以检测触摸屏上的触摸。处理器可以耦合至存储器单元。在一个示例中，框960的步骤中使用的处理器与框940的步骤中使用的处理器相同。在另一示例中，在框940和960的步骤中使用分离的处理器。
因此，在一个示例中，本公开公开了一种自电容消除电路，包括：输入放大器，其中输入放大器包括非反相输入、反相输入和输出；相干电流源，耦合至反相输入；反馈网络，耦合至输出；以及电容，耦合至反相输入。在一个示例中，反馈网络包括反馈电阻器Rf和反馈电容器Cf，其中反馈电阻器Rf保持输入放大器的稳定性。在一个示例中，电容包括并联耦合至寄生电容Cp的自电容Cs。
在一个示例中，自电容消除电路还包括相干信号，其中相干信号直接驱动非反相输入，并且相干信号与相干电流源相干。例如，相干信号间接驱动反相输入，并且相干信号包括第一相干信号和第二相干信号。在一个示例中，第一相干信号直接驱动非反相输入，并且第二相干信号间接驱动反相输入。例如，第一相干信号由第一物理信号源生成，并且第二相干信号由第二物理信号源生成，其中第二物理信号源被相位锁定到第一物理信号源。自电容消除电路还可以包括驱动器，其中驱动器驱动相干电流源。
在一个方面中，图9中用于提供自电容测量和消除的一个或多个步骤可以由一个或多个处理器执行，一个或多个处理器可以包括硬件、软件、固件等。在一个方面中，图9中的一个或多个步骤可以由一个或多个处理器执行，一个或多个处理器可以包括硬件、软件、固件等。例如，一个或多个处理器可以被用来执行用以执行图9的流程图中的步骤所需的软件或固件。软件应当被宽泛地解释为是指指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行文件、执行线程、规程、功能等，无论是被称为软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言或其他。软件可以驻留在计算机可读介质上。计算机可读介质可以是非暂态计算机可读介质。例如，非暂态计算机可读介质包括磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁条)、光盘(例如，压缩盘(CD)或数字通用盘(DVD))、智能卡、闪存设备(例如，卡、棒或键驱动)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、寄存器、可移除磁盘和用于存储可以由计算机访问和读取的软件和/或指令的任何其他合适的介质。例如，计算机可读介质还可以包括载波、传输线和用于传输可以由计算机访问和读取的软件和/或指令的任何其他合适的介质。计算机可读介质可以驻留在处理系统中、在处理系统外部或跨包括处理系统的多个实体分布。计算机可读介质可以被体现在计算机程序产品中。例如，计算机程序产品可以包括封装材料中的计算机可读介质。计算机可读介质可以包括用于自电容测量和消除的软件或固件。本领域技术人员将认识到，取决于特定应用和施加于整个系统的总体设计约束，如何最好地实施本公开所呈现的所描述的功能。
(多个)处理器中包括的任何电路装置仅作为示例被提供，并且用于执行所描述的功能的其他装置可以被包括在本公开的各个方面中，包括但不限于被存储在计算机可读介质或者本文描述的任何其他合适的仪器或装置中、并且利用例如本文描述的与示例流程图相关的过程和/或算法的指令。
在本公开中，词语“示例性”用于表示“作为示例、实例或说明来服务”。在本文中被描述为“示例性”的任何实施方式或方面不是必须被解释为优于本公开的其他方面。类似地，术语“方面”不要求本公开的所有方面包括所讨论的特征、优点或操作模式。本文使用的术语“耦合”是指两个对象之间的直接或间接耦合。例如，如果对象A物理地接触对象B并且对象B接触对象C，则对象A和对象C仍然可以被视为彼此耦合，即使它们彼此不直接物理接触。例如，第一管芯可以耦合至封装中的第二管芯，即使第一管芯从未与第二管芯直接物理接触。术语“电路”和“电路装置”被宽泛地使用，并且旨在包括电气设备和导体的硬件实施方式以及信息和指令的软件实施方式，硬件实施方式在被连接和配置时支持本公开中描述的功能的执行，而不限于电子电路的类型，软件实施方式在由处理器执行时支持本公开中描述的功能的执行。
附图中所示的部件、步骤、特征和/或功能中的一项或多项可以被重新布置和/或组合成单个部件、步骤、特征或功能或者以若干部件、步骤或功能来体现。在不脱离本文所公开的新颖特征的情况下，还可以添加附加的元件、部件、步骤和/或功能。附图中所示的仪器、设备和/或部件可以被配置为执行本文所述的方法、特征或步骤中的一个或多个。本文描述的新颖算法也可以高效地被实施在软件中和/或被嵌入在硬件中。
应当理解，所公开的方法中的步骤的特定顺序或层次结构是示例性过程的说明。基于设计偏好，可以理解，可以重新布置方法中的步骤的特定顺序或层次结构。所附方法权利要求以示例顺序呈现了各个步骤的元素，并且不限于所呈现的特定顺序或层次结构，除非具体记载。
提供上面的描述是为了使本领域技术人员能够实践本文所述的各个方面。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且本文定义的一般原则可以应用于其他方面。因此，权利要求不限于本文所示的各个方面，而是符合与权利要求的语言一致的全部范围，其中以单数引用元素不意味着“一个且仅一个”，而是“一个或多个”，除非具体如此说明。除非另有具体说明，否则术语“一些”是指一个或多个。引用项目列表中的“至少一个”的语句是指这些项目的任何组合，包括单个成员。作为示例，“a、b或c中的至少一个”意在涵盖：a；b；c；a和b；a和c；b和c；以及a、b和c。本领域普通技术人员已知的或之后知道的、贯穿本公开所描述的各个方面的元件的所有结构和功能等效体通过引用明确地并入本文，并且旨在被包含在权利要求中。此外，本文公开的任何内容都不旨在专用于公众，无论这样的公开内容是否在权利要求中被明确记载。

Claims (30)

1.一种自电容消除电路，包括：
输入放大器，其中所述输入放大器包括非反相输入、反相输入和输出；
相关电流源，耦合至所述反相输入；
反馈网络，耦合至所述输出；以及
电容，耦合至所述反相输入。
2.根据权利要求1所述的自电容消除电路，其中所述反馈网络包括反馈电阻器Rf和反馈电容器Cf。
3.根据权利要求2所述的自电容消除电路，其中所述反馈电阻器Rf保持所述输入放大器的稳定性。
4.根据权利要求1所述的自电容消除电路，其中所述电容包括并联耦合至寄生电容Cp的自电容Cs。
5.根据权利要求4所述的自电容消除电路，还包括相关信号，其中所述相干信号直接驱动所述非反相输入，并且所述相干信号与所述相干电流源相干。
6.根据权利要求5所述的自电容消除电路，其中所述相干信号间接驱动所述反相输入。
7.根据权利要求6所述的自电容消除电路，其中所述相干信号包括第一相干信号和第二相干信号。
8.根据权利要求7所述的自电容消除电路，其中所述第一相干信号直接驱动所述非反相输入，并且所述第二相干信号间接驱动所述反相输入。
9.根据权利要求8所述的自电容消除电路，其中所述第一相干信号由第一物理信号源生成，并且所述第二相干信号由第二物理信号源生成，其中所述第二物理信号源被相位锁定到所述第一物理信号源。
10.根据权利要求1所述的自电容消除电路，还包括驱动器，其中所述驱动器驱动所述相干电流源。
11.一种用于自电容消除的方法，所述方法包括：
生成相干信号，并且将所述相干信号施加到输入放大器的非反相输入和消除电容器；
从第一电流源生成第一相干电流，其中所述第一电流源耦合至所述消除电容器；
从第二电流源生成第二相干电流，其中所述第二相干电流等于所述第一相干电流；
设置增益因子，使得所述增益因子与所述消除电容器的电容的乘积等于自电容器的自电容；以及
从第三电流源生成第三相干电流，并且将所述第三相干电流施加到所述输入放大器的反相输入和所述自电容器，其中所述第三相干电流等于所述第二相干电流乘以所述增益因子的乘积。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一相干电流与所述相干信号相干。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二相干电流与所述相干信号相干。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述第三相干电流与所述相干信号相干。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一相干电流、所述第二相干电流和所述第三相干电流各自与所述相干信号相干。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述消除电容器连接至电压-电流转换放大器的反相输入。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述电压-电流转换放大器包括运算放大器和金属氧化物半导体(MOS)晶体管。
18.根据权利要求11所述的方法，还包括：使用振荡器来生成所述相干信号。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括：通过晶体管耦合所述第一电流源和所述第二电流源。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述晶体管是金属氧化物半导体(MOS)晶体管。
21.根据权利要求19所述的方法，还包括：使用用于监测所述输入放大器的输出电压的所述增益因子来检测触摸屏上的触摸。
22.一种用于自电容消除的仪器，所述仪器包括：
用于生成相干信号、并且用于将所述相干信号施加到输入放大器的非反相输入和消除电容器的装置；
用于从第一电流源生成第一相干电流的装置，其中所述第一电流源耦合至所述消除电容器；
用于从第二电流源生成第二相干电流的装置，其中所述第二相干电流等于所述第一相干电流；
用于设置增益因子使得所述增益因子与所述消除电容器的电容的乘积等于自电容器的自电容的装置；以及
用于从第三电流源生成第三相干电流、并且用于将所述第三相干电流施加到所述输入放大器的反相输入和所述自电容器的装置，其中所述第三相干电流等于所述第二相干电流乘以所述增益因子的乘积。
23.根据权利要求22所述的仪器，还包括：用于使用用于监测所述输入放大器的输出电压的所述增益因子来检测触摸屏上的触摸的装置。
24.根据权利要求23所述的仪器，其中所述第一相干电流、所述第二相干电流或所述第三相干电流中的至少一个与所述相干信号相干。
25.根据权利要求24所述的仪器，还包括：用于生成所述相干信号的装置。
26.根据权利要求25所述的仪器，还包括：用于耦合所述第一电流源和所述第二电流源的装置。
27.一种存储计算机可执行代码的计算机可读介质，所述计算机可执行代码可操作于设备上，所述设备包括至少一个处理器和耦合至所述至少一个处理器的至少一个存储器，其中所述至少一个处理器被配置为实施自电容消除，所述计算机可执行代码包括：
用于使计算机生成相干信号、并且将所述相干信号施加到输入放大器的非反相输入和消除电容器的指令；
用于使所述计算机从第一电流源生成第一相干电流的指令，其中所述第一电流源耦合至所述消除电容器；
用于使所述计算机从第二电流源生成第二相干电流的指令，其中所述第二相干电流等于所述第一相干电流；
用于使所述计算机设置增益因子使得所述增益因子与所述消除电容器的电容的乘积等于自电容器的自电容的指令；以及
用于使所述计算机从第三电流源生成第三相干电流、并且将所述第三相干电流施加到所述输入放大器的反相输入和所述自电容器的指令，其中所述第三相干电流等于所述第二相干电流乘以所述增益因子的乘积。
28.根据权利要求27所述的计算机可读介质，还包括：用于使所述计算机使用用于监测所述输入放大器的输出电压的所述增益因子来检测触摸屏上的触摸的指令。
29.根据权利要求28所述的计算机可读介质，还包括：用于使所述计算机生成所述相干信号的指令。
30.根据权利要求29所述的计算机可读介质，还包括：用于使所述计算机通过晶体管耦合所述第一电流源和所述第二电流源的指令。
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