CN111433722A - 采用多相自电容方法的悬停感测 - Google Patents

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Abstract

一种用于计算设备的系统和方法，该计算设备通过向感测表面中的传感器电极的阵列施加激励信号的零和模式的序列来检测在该感测表面处的悬停输入。该设备向传感器电极施加互补的发射(TX)激励信号(即，正相位和负相位的激励信号)，其中正和负相位信号施加到相等数量的电极，使得由激励信号感应的发射在距感测电极的足够距离处被抵消。

Description

采用多相自电容方法的悬停感测
相关申请
本申请是于2018年6月22日提交的第16/016,194号美国非临时申请的国际申请，第16/016,194号美国非临时申请要求享有于2017年12月13日提交的第62/598,347号美国临时申请的优先权和权益，所有申请通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本公开涉及电容感测领域，具体来说，涉及在电容式触摸感测表面处的悬停输入的感测。
背景
计算设备(诸如笔记本电脑、个人数据助理(PDA)、电话亭和移动手机)具有用户接口设备(也称为人机接口设备(HID))。一种类型的用户接口设备是触摸传感器板(通常也称为触摸板)，其可用于模拟个人计算机(PC)鼠标的功能。触摸传感器板通过使用两个定义的轴来复制鼠标的X/Y移动，这两个轴包含检测一个或更多个对象(诸如手指或触笔)的定位的传感器电极的集合。触摸传感器板提供用户接口设备，用于执行诸如定位指针或选择显示器上的项目的功能。另一种类型的用户接口设备是触摸屏。触摸屏(touch screen)(也称为触摸屏(touchscreen)、触摸窗口、触摸面板或触摸屏面板)是透明的显示器覆盖层，允许显示器用作输入设备，去除了作为与显示器的内容交互的主要输入设备的键盘和/或鼠标。其他用户接口设备包括按钮、滑块等，其可用于检测触摸、轻敲、拖动和其他手势。
电容感测系统越来越多地用于实现这些类型和其他类型的用户接口设备，并且通过感测电极上生成的反映电容变化的电信号来工作。电容的这种变化可指示触摸事件或电极附近导电对象(诸如手指)的存在。感测电极的电容变化于是可以通过将从电容式感测元件测量的电容转换成将要由主机设备解释的数字值的电路来测量。然而，现有电容测量电路的精度可能会因影响测量电路内的驱动电压、电流源输出、开关频率和其他信号的噪声和波动而降低。这种测量不精确会导致基于电容的用户接口设备中的不精确定位或触摸检测。
附图简述
本公开在附图的图中通过示例而非限制的方式说明。
图1是图示根据实施例的电容感测系统的框图。
图2是图示根据实施例的电容感测系统的处理设备中的部件的框图。
图3图示根据实施例的多相感测过程的各阶段的电路图。
图4A和图4B图示根据实施例的用于悬停感测过程的激励信号模式的序列。
图5A和图5B图示根据实施例的在传感器阵列的不同位置处的悬停输入和对应于该悬停输入的测量信号。
图6A-6C图示根据实施例的测量信号序列的通过正弦函数的最小二乘近似。
图7图示了根据实施例的正弦函数的位移。
图8图示了根据实施例的将正弦函数周期划分为四分之一，以用于参考查找表。
图9A和图9B图示了根据实施例的用抛物线对围绕最大测得值(measured value)的信号子集的近似。
图10A-11图示了根据实施例的通过倒数二次曲线对不同测量信号序列的近似。
图12图示了根据实施例的基于从测量信号序列计算的微分的悬停输入定位的计算。
图13A-13C图示了根据实施例的激励信号模式的序列，其中对于每个模式，测量一个传感器电极。
图14A-14C图示了根据实施例的施加到行传感器电极和列传感器电极的激励信号模式的序列。
图15图示了根据实施例的由使用不同激励模式激励行传感器电极和列传感器电极导致的测量信号序列。
图16图示了根据实施例的用于检测悬停输入的存在和位置的过程。
图17图示了根据实施例的用于检测悬停输入的存在和位置的过程。
详细描述
下面的描述阐述了诸如特定系统、部件、方法等的示例的许多特定细节，以便提供对所要求保护的主题的若干实施例的良好理解。然而对本领域的技术人员将明显的是至少一些实施例可在没有这些特定细节的情况下被实施。在其他实例中，未详细描述或以简单框图形式呈现众所周知的部件或方法，以便避免不必要地模糊所要求保护的主题。因此，阐述的特定细节仅仅是示例性的。特定的实施方式可根据这些示例性细节而变化，并且仍然被设想为在要求保护的主题的精神和范围内。
对于能够经由电容式感测表面(诸如触摸屏或触控板)接受输入的计算设备，悬停输入是由靠近但不接触感测表面的对象(诸如用户的手指或触笔)引起的。例如，当用户的手指保持在触摸感测表面上方时，悬停输入可以被检测到。计算设备将感测表面上最靠近手指的位置确定为输入位置。能够悬停感测的计算设备可以在用户不能或不愿意身体触摸设备时(诸如当用户戴着手套、用户的手指是湿的或脏的、设备在保护壳内时等)检测来自用户的输入。感测表面上特定位置处的悬停输入可以与相同位置处的触摸输入区分开；因此，悬停感测可用于在计算设备中执行由触摸输入启动的额外类型的动作(例如，预览文档、打开子菜单等)。
在一个实施例中，执行悬停感测的计算设备能够在距离感测表面至少35毫米的范围内检测手指。作为示例，手指和氧化铟锡(ITO)传感器电极之间的典型电容在该距离处可以大约为15-30毫微微法(fF)，这取决于手指和电极的特性以及相对定位。因此，使用低噪声和高分辨率的电荷-数字转换电路有效地执行悬停感测，该电路能够在存在相对大的寄生电容的情况下区分微小的电容变化。大寄生电容中的温度漂移与内部和外部噪声源(例如，液晶显示器(LCD)噪声)相结合，极大地使对于悬停输入的检测变得复杂，并且可能导致错误输入、无法检测真实悬停输入、定位抖动和其他操作假象。另外，在一些行业(例如，在汽车或航空应用中)施加的排放限制限制了感测表面的尺寸和施加到用于执行悬停感测操作的传感器电极的驱动信号的幅度。
在一个实施例中，通过将激励信号的零和模式序列施加于感测表面中的传感器电极阵列，计算设备检测感测表面处的悬停输入。该设备向传感器电极施加互补的发射(TX)激励信号(即，激励信号的正相位和负相位)，其中正相位信号和负相位信号被施加到相等数量的电极，使得在离传感器电极足够远的距离处，由激励信号引起的发射被抵消。
在一个实施例中，初始TX信号模式包括施加到相连(contiguous)传感器电极的子集的正相位激励信号，同时负相位激励信号被施加到该传感器电极的互补子集。通过序列中随后的TX信号模式的施加，初始激励信号模式通过传感器电极以循环方式旋转。TX激励信号模式序列的施加产生在传感器电极处生成接收(RX)信号序列，这受到传感器电极附近的悬停输入的影响。
执行最小二乘近似，以确定用于与测量的RX信号序列近似的预定函数的参数。在一个实施例中，传感器电极附近的悬停输入导致类似正弦函数的RX信号序列；因此，最小二乘近似确定了用于对RX信号序列近似的正弦函数的参数。通过计算对测量的RX信号序列近似的正弦函数的位移参数，确定悬停输入相对于传感器电极的定位。
计算相关系数，该相关系数描述测量的RX信号序列和对RX信号序列近似的正弦函数之间的相关程度。由传感器电极附近的手指或其他导电对象物体导致的实际悬停输入会产生将被测量的类似正弦函数的RX信号序列，而由温度变化或其他无意输入导致的信号则不会如此。因此，将相关系数与相关阈值进行比较，并且当相关系数超过阈值时检测到悬停输入(即，指示测量的RX信号序列和近似的正弦函数之间足够高的相似度)。
上述用于检测悬停输入的方法导致由悬停输入导致的可测量电容信号的显著增加。信噪比也得到了提高。因此，在离感测表面更远距离处悬停输入是可检测的，并且对(例如，来自附近的LCD面板的)噪声具有更大的抗扰性。另外，由于感测表面的寄生电容的变化(例如，由于温度漂移)导致的测量不准确性被显著降低，因为这些变化被零和TX激励信号模式补偿。零和TX激励信号模式也实现了较低的电磁辐射。
图1图示了根据实施例的电容感测电路100的框图。感测系统100包括主机设备101、处理设备102和传感器阵列103。在一个实施例中，传感器阵列103由透明导电材料(诸如氧化铟锡(ITO))构成，并覆盖在显示器104上。主机设备101控制显示器104，并响应于基于从传感器阵列103测量的自电容和互电容检测到的对象来更新显示器104，使得显示器104和传感器阵列103一起用作触摸屏。在一个实施例中，处理设备102的功能与主机设备101集成到单个集成电路中。
图2图示了根据实施例的电容感测系统100中执行悬停输入的感测的部件的功能框图。处理设备102能够测量代表电容式传感器阵列103中电极的自电容和互电容的信号(例如，电压和/或电流)。传感器阵列103包括一个或更多个TX传感器电极的集合和一个或更多个RX传感器电极的集合。TX传感器电极中的每一个经由TX线211之一连接到处理设备102，而RX传感器电极中的每一个经由RX线212之一连接到处理设备102。对于互电容感测，TX线211用于向TX传感器电极施加激励信号，而RX线212用于从RX传感器电极接收感应信号。在其他操作模式(例如，多相自电容感测)中，TX线211和RX线212中的任一个或两个也可以被配置成当测量电容值时向传感器电极发射信号和/或从传感器电极接收信号。处理设备102对测量的电容值执行处理，以区分有意触摸和非有意触摸(例如，传感器表面上的液体)，并确定有意触摸的位置。处理设备102还基于从传感器阵列103生成的RX信号序列来检测悬停输入。主机设备101通过执行与悬停输入相关联的子例程来响应检测到的悬停输入。在一个实施例中，基于悬停输入的位置，另外确定执行的子例程。在一个实施例中，主机设备101针对在同一位置处的悬停输入和有意的触摸输入执行不同的子例程。
处理设备102向主机设备101报告有意触摸和悬停输入的位置。主机设备101基于报告的输入位置，执行一个或更多个功能。在一个实施例中，处理设备102向主机设备101报告代表自电容和/或互电容的变化的测量信号，并且在主机设备101中执行对测得值的进一步处理。处理设备102可以向主机101报告原始测量值，或者在向主机101报告原始测量值之前对原始测量值执行初步处理(例如，基线校正或过滤)。
处理设备102包括多个部件，用于向传感器阵列103提供激励信号，测量来自传感器阵列的结果信号(例如，电流或电荷)，并基于测量结果计算自电容和互电容的测量值(measures)(即，代表自电容和互电容的值)。复用器213包括开关电路，该开关电路选择性地将不同的传感器电极连接到激励信号或测量信道。在一个实施例中，复用器213使用多个复用器来实现。例如，单独的复用器可以用于TX线211以及用于RX线212，或者用于列电极和行电极。在一个实施例中，根据输入的数量、驱动和接收配置以及复用器的尺寸，对于每个轴可以使用若干复用器。TX生成器215控制复用器213生成作为激励信号的TX信号，该激励信号经由TX线211选择性地施加到阵列103中的TX传感器电极。Vtx生成器214生成电压Vtx，当生成TX激励信号时，该电压Vtx可以选择性地施加到传感器电极。在一个实施例中，Vtx生成器214包括反相器，从而可以生成正相位(+1)信号和负相位(-1)信号。复用器213还可以选择性地向传感器电极施加接地电压。由定序器电路223生成随时间推移而施加到传感器阵列103的激励信号的特定序列。
复用器213还可以选择性地将传感器阵列103中的电极连接到电荷-代码转换器216，从而可以测量通过电极的激励生成的电荷量。在一个实施例中，电荷-代码转换器216在设定的时间段内对电流进行积分，并将所得的测量电荷转换成可用于进一步处理的数字代码。电荷-代码转换器216包括至少一个RX信道224，该RX信道224用于从传感器阵列103接收RX信号。基线补偿电路217向电容-代码转换器216提供基线补偿信号，这减少了传感器阵列的基线电平的影响。可替代地，基线补偿电路217可以将补偿信号施加到传感器阵列103下面的屏蔽电极。可以针对整个面板设置补偿电平，或者可以根据面板感测电极的寄生电容变化，针对不同的激励信号模式设置不同的电平。
信道引擎218接收代表从每个电极测量的电荷的数字代码。对于一些感测方法(例如，采用非零和TX激励模式的多相自电容感测)，信道引擎218将原始数字代码值提供给解卷积器模块219。解卷积器219对这些值执行解卷积运算，以生成互电容图(map)220和自电容向量221。互电容图220被表示为值的矩阵，该矩阵具有与传感器阵列中的行电极和列电极的数量相对应的尺寸，使得行电极之一和列电极之一之间的每个交叉点的互电容由矩阵中的元素(即，互电容的测量值)来表示。自电容向量包括对于每个TX电极(例如，行电极)的元素，代表TX电极的自电容(即，自电容的测量值)。
互电容220和自电容221被传输到后处理和通信块222。后处理块222执行额外的计算，以基于电容220-221检测任何有意触摸的存在，并确定任何这种触摸的位置。触摸位置从块222传输到主机设备101。
在一个实施例中，当处理设备102执行悬停感测时，生成的RX信号的序列由信道引擎218接收，并绕过在其他运算模式中使用的解卷积器219被存储在自电容向量221中。后处理块222基于最小二乘近似，确定与RX信号序列近似的正弦函数的参数。在一个实施例中，使用查找表225计算用于正弦函数的值。后处理块222计算指示在RX信号序列和近似正弦函数之间的相关程度的相关性的测量值(例如，相关系数)，然后基于相关系数来检测传感器阵列103附近的对象(例如，用户的手指)的存在。具体来说，如果相关系数超过预定的相关阈值(即，RX信号序列与近似正弦函数足够相似)，则检测到对象的存在。
图3图示了根据实施例的执行多相自电容感测的电容感测电路300的操作的两个阶段。电容感测电路300测量对于两个电极RX-1和RX-N的自电容，这两个电极代表传感器阵列103中的第一RX电极和第N RX电极。电容Cs1和CsN分别代表电极RX-1和RX-N的自电容。
在预充电阶段期间，通过断开开关SW3-1和SW3-N，感测电极RX-1和RX-N与感测信道301隔离。感测电极RX-1和RX-N因此彼此隔离，并且可以被预充电至不同的电压。在传感器阵列103中，作为整体，一些电极可以被预充电到Vtx，而其他电极被预充电到接地。如所示，SW2-1闭合，而SW1-1断开，使得电极RX-1接地，RX-N连接到Vtx。因此，自电容Cs1和CsN分别被预充电到接地和Vtx。
在感测阶段期间，开关SW2-1和SW2-N断开，以将传感器电极RX-1和RX-N与它们相应的预充电电压断开连接。通过闭合开关SW3-1和SW3-N，传感器电极RX-1和RX-N连接到感测信道301。在电极RX-1和RX-N中的每一个处保持电压Vref。电荷Q1流入电极RX-1的自电容Cs1，因为RX-1被预充电到比Vref更低的电压。电荷QN从自电容CsN流出，因为RX-N被预充电到比Vref更高的电压Vtx。当对传感器阵列103中的所有RX电极(RX-1、RX-2…RX-N)执行该过程时，感测信道301根据以下的方程式1接收电荷Qin：
Qin＝Q1+Q2+...+QN； (方程式1)
在方程式1中，值(Q1、Q2、…QN)分别代表预充电阶段后存储在自电容(Cs1、Cs2、…CsN)中的电荷。方程式1可以重写，如以下的方程式2所示：
Figure BDA0002518438960000081
在方程式2中，(S1–Sn)代表由元素1、-1和0代表的对于测量周期的激励序列。值1指示正向激励，值-1指示负向激励，而值0指示没有激励电压施加到传感器电极。因此，Utx代表从预充电阶段到感测阶段施加到电极的电压的变化。如方程式2所指示，对于所有电极Utx是相同的；在替代实施例中，电极之间的Utx可以不同。
如果用N个不同的激励序列连续激励传感器，则激励过程可以表示为具有值S11–SNN的激励矩阵S，如以下的方程式3所指示。
Figure BDA0002518438960000091
在激励矩阵S中，同一行中的元素(例如，S11、S21、…SN1)同时施加到不同电极，而同一列中的元素(例如，S11、S12、…S1N)在不同时间施加到同一电极。如果激励矩阵S具有逆形式S-1，则可以通过如下如以下方程式4那样对测量的电荷值Qin执行解卷积来确定感测的自电容，其中D是解卷积矩阵：
Figure BDA0002518438960000092
与所有行或列传感器电极的同相位激励相比，用相反相位的信号的组合激励传感器电极减少了传感器的发射。发射取决于激励序列元素(例如，S11-SNN)的总和。例如，如果元素之和等于1，则在一定距离处可观察到的发射类似于由单个电极的激励生成的发射。另外，在解卷积计算中包括对于多个传感器电极的电荷测量，这导致解卷积后的平均效应，这进而使得感测结果对注入传感器的噪声不太敏感。在一个实施例中，本文描述的用于感测悬停输入的方法可以与支持多相自电容或互电容感测方法的多个电荷-代码感测电路一起使用(例如，基于有源积分器、电流传送器等使用不同的感测信道)。
图4A图示了根据实施例的在悬停感测期间施加于传感器阵列中的传感器电极的TX信号模式的序列。如图4A所示，传感器电极中的每一个由其索引410来引用。在一个实施例中，电极1-24是传感器阵列103中的行电极(或者可替代地，列电极)，其中电极索引410对应于阵列103中电极的空间顺序。TX生成器215按顺序将TX信号模式420中的每一个施加于传感器阵列103中的传感器电极。
当施加每个信号模式420(1)-420(24)时，模式中的各个TX激励信号由TX生成器215同时施加到相应的传感器电极1-24，其中“+1”和“-1”分别指示激励信号的正相位和负相位。例如，通过向电极1-12施加正相位激励信号，同时向电极13-24施加负相位激励信号，TX生成器215向传感器电极1-24施加模式420(1)。在一个实施例中，正相位信号和负相位信号是互补信号，其中，负相位激励信号是正相位激励信号的逆信号。
信号模式420中的每一个是零和激励信号模式；也就是说，模式中激励信号之和的幅度理想地接近零。例如，激励信号模式420(1)包括十二个正相位激励信号(施加到电极1-12)和十二个负相位激励信号(施加到电极13-24)。因此，正相位激励信号中每一个与对应的互补负相位激励信号相加，使得模式中所有信号的和名义上为零。实际上，由于制造公差、环境条件等，模式中激励信号的和可能偏离零。
在一个实施例中，模式中激励信号之和的幅度小于模式中激励信号中任一个的幅度。因此，整个零和激励信号模式比单独将激励信号之一施加到其对应的传感器电极生成更少的电磁发射。在一个实施例中，传感器阵列包括偶数个传感器电极，并且正相位激励信号和负相位激励信号各自被施加到传感器电极的一半，使得相等数量的电极被正相位激励信号与负相位激励信号激励，从而实现平衡激励方案。
对于激励信号模式420中每一个，TX生成器215将所有正相位激励信号施加到传感器电极的连续子集，这些传感器电极在传感器电极的集合的循环序列中是连续的。电极的循环序列按从索引1到索引24的顺序前进，然后在索引24之后返回到索引1并重复。因此，在信号模式420(24)中，被施加正相位激励信号的电极24和1-11在循环序列中是连续的。所有负相位激励信号也施加到在循环序列中连续的电极的连续子集。
在一个实施例中，通过由导电路径(例如，经由开关电路)将电极物理连接在一起并将激励信号施加到连接的电极，将相同的激励信号施加到传感器电极的子集。在可替代实施例中，感测电极中每一个由相同的激励信号单独驱动。在一个实施例中，传感器电极的集合中的大多数电极(即，至少一半电极)被包括在子集中，每个子集包括至少三个或更多个连续的传感器电极，针对每个信号模式施加相同的激励信号(例如，正相位激励信号或负相位激励信号)到该子集。
循环旋转用于在序列400中生成连续的信号模式。在序列400中，十二个正相位激励信号和十二个负相位激励信号循环旋转通过传感器电极，以形成24个不同的激励信号模式420。对于序列400中的每个信号模式420，定序器电路223通过将模式循环旋转一的增量，生成序列中的下一个随后的激励信号模式；也就是说，下一个随后的模式中的每个传感器电极接收曾被施加到循环序列中的前一个(即，较低索引的)传感器电极的激励信号。例如，在模式420(2)中，负相位激励信号被施加到电极1，因为该负相位激励信号先前被施加到在先前激励信号模式420(1)中的电极24(在循环序列中在电极1之前)。在模式420(2)中，正相位激励信号被施加到电极13，因为正相位激励信号在前面的模式420(1)中被施加到电极12。
图4B图示了根据实施例的循环旋转的TX信号模式的可替代的序列430，其可以在悬停感测期间施加于传感器阵列中的传感器电极。TX生成器215按顺序将TX信号模式440中每一个施加于传感器阵列103中的传感器电极。在信号模式440中，被施加正(或负)相位激励信号的传感器电极被分成两组。在模式440(1)中，正相位激励信号被施加到电极1-6和13-18，而负相位激励信号被施加到电极7-12和19-24。
当在多相电容式感测中使用其他非零和TX激励模式序列时，可以使用解卷积从原始数据中确定测量电容值。然而，诸如模式420和430的零和信号模式的卷积矩阵是奇异(singular)的。因此，代替解卷积，执行最小二乘近似计算，以使预定函数(例如，正弦函数)与测量的RX信号序列相匹配，以确定悬停输入相对于传感器电极的存在和位置。
在一个实施例中，根据多相感测过程，在将正或负相位激励信号施加到传感器电极的预充电阶段之后，电荷-代码转换器216中的RX自电容感测信道224在感测阶段期间测量对于每个传感器电极的RX信号。在一个实施例中，针对每个激励信号模式测量RX信号。测量的RX信号构成RX信号序列，该RX信号序列与预定函数(诸如正弦函数)相关，以确定是否存在悬停输入。
图5A和图5B图示了根据实施例的由传感器阵列103上不同位置附近的悬停输入导致的RX信号序列。如图5A所示，传感器阵列103具有47个传感器电极。因此，循环旋转的激励信号模式序列包括47个不同的模式，这些模式依次施加于传感器电极。在图5B中，纵轴代表由RX感测信道224感测的RX信号的信号电平，横轴代表感应出RX信号的激励信号模式的模式号。
图5B图示了由传感器阵列103的不同位置处的相应悬停输入501、502和503导致的RX信号序列511、512和513。悬停输入501位于传感器阵列103的边缘，而悬停输入502和503逐渐靠近阵列103的中心。测量的RX信号序列511-513中每一个类似于正弦函数；因此，正弦函数被用来通过最小二乘近似来近似RX信号序列511-513中的每一个。
正弦函数通常用方程式5中的参数a、b、c和d来表示：
y＝a+b·sin(c·i+d) (方程式5)
在方程式5中，y是正弦函数的幅度，其对应于RX信号的幅度，并且i是传感器电极索引。参数d反映正弦函数的相移并且与传感器阵列103处的悬停定位直接相关。图6A、图6B和图6C分别图示了根据实施例的通过具有不同参数的正弦函数对RX信号序列513、512和511的近似。在图6A中，RX信号序列513通过正弦函数601(示为连续线)近似。在图6B中，RX信号序列512通过正弦函数602近似。在图6C中，RX信号序列511通过正弦函数603近似。近似正弦函数601-603中的每一个正弦函数都使用参数a、b、c和d的不同集合来定义，并且以高相关系数来近似RX信号序列。
因此，参数a、b、c和d被计算，以便确定最佳近似测量的RX信号序列的正弦函数。一种计算参数c和d的方法是基于根据最小二乘法，使以下的方程式6最小化：
Figure BDA0002518438960000121
然而，使用三角理论，在方程式7中，可以如下更容易地确定c：
Figure BDA0002518438960000131
在方程式7中，N代表传感器电极的数量，并且2×π是正弦函数的周期。在一个实施例中，参数d定义了正弦函数沿x轴移位的量，如图7所示。在图7中，正弦函数701的值d等于零。正弦函数702具有非零值d；因此，正弦函数702的特征是相对于原始正弦函数701移位了d的量。根据方程式8计算参数d：
Figure BDA0002518438960000132
在方程式8中，idxMax代表从中测量最高幅度信号的传感器电极的索引，并且N代表传感器电极的数量。参数d代表悬停输入的位移(即，对象相对于阵列103中的传感器电极的定位)。
基于方程式7和8，正弦函数的自变量argi在方程式9中如下计算：
Figure BDA0002518438960000133
或者：
Figure BDA0002518438960000134
由方程式5和9得到以下的方程式10：
Figure BDA0002518438960000135
通过如下在方程式11中使Q最小化来计算参数a和b：
Figure BDA0002518438960000136
在方程式11中，Si是由来自具有索引i的传感器电极的悬停输入导致的测量响应信号。偏微分产生以下的方程式12：
Figure BDA0002518438960000141
方程式12可以如下表示为方程式13：
Figure BDA0002518438960000142
方程式13可以通过表示变量sumSin、sumS、sumSinSin和sumSsin来简化，如以下在方程式14中所示：
Figure BDA0002518438960000143
Figure BDA0002518438960000144
Figure BDA0002518438960000145
Figure BDA0002518438960000146
因此，方程式13可以表示为如方程式15所示：
Figure BDA0002518438960000147
求解方程式15的第一个方程式的参数a，产生方程式16：
Figure BDA0002518438960000148
将方程式16代入方程式15的第二个方程，产生以下的方程式17：
Figure BDA0002518438960000149
求解方程式17的参数b，产生方程式18：
Figure BDA00025184389600001410
在一个实施例中，以上的方程式可用于计算与测量的RX信号序列近似的正弦函数的参数a、b、c和d。值得注意的是，可以在不计算参数a的情况下计算RX信号序列和近似正弦函数之间的相关系数。
在后处理块222中计算正弦函数。在计算资源有限的设备中，可以使用不同的方法来计算正弦函数。例如，可以使用坐标旋转数字计算机(CORDIC)计算或者可替代地使用如以下方程式19中表示的正弦函数的泰勒级数来计算正弦函数，其中arg是正弦函数的输入自变量：
Figure BDA0002518438960000151
在一个实施例中，正弦函数在查找表(LUT)225中被列表化，查找表225存储对于一系列可能的输入自变量中的每一个输入自变量的正弦函数的结果。因此，后处理块222中相关系数的计算涉及在LUT 225中执行查找。执行表查找不是迭代计算，因此可以用有限的计算时间和资源来执行。此外，列表不需要消耗大量的存储器。对于正弦函数，在LUT 225中存储的对于该周期的第一个四分之一的数据可以用于构造该周期的剩余部分。在一个实施例中，LUT 225占用不超过65字节的存储器。
图8图示了根据实施例的将正弦函数的周期分成四个四分之一以减小LUT 225的大小。在图8中，正弦函数y＝sin(2πx/256)的周期T等于256。直接从LUT 225中查找落在第一个四分之一1001中的输入自变量x，以确定对于自变量x的正弦函数的结果。对于第二个四分之一1002中的输入自变量x，从128中减去x，并在LUT 225中查找结果。对于第三个四分之一1003中的输入自变量x，从x中减去128，并且在LUT 225中查找结果并且取反。对于第四个四分之一1004中的输入自变量x，从256中减去x，并且在LUT 225中查找结果并且取反。
由于正弦函数的周期为T＝256，因此输入自变量x也限制在0到256之间的范围。在一个实施例中，如果x大于256，则执行模运算(例如，x对256取模)，以计算在可接受的查找范围内的输入自变量。
在以上的方程式9中，对于电极索引i的输入自变量argi用i和idxMax表示。方程式20示出了通过乘以因子256/2π，方程式9从周期为2π的正弦函数到周期为T＝256的正弦函数的转换。
Figure BDA0002518438960000161
或者：
Figure BDA0002518438960000162
一旦如方程式20所示执行了周期的校正，就可以在LUT 225中查找得到的输入自变量argi。
当计算测量的RX信号序列和与如由参数a、b、c和d所定义的其近似正弦函数之间的相关系数时，后处理块222执行正弦函数计算。为了计算相关系数，对于测量的RX信号序列和近似正弦函数的平均值avSigOriginal和avSigAppr分别如以下方程式21和22所示来计算。
Figure BDA0002518438960000163
Figure BDA0002518438960000164
方程式23适用于正弦函数的整个周期。
Figure BDA0002518438960000165
因此，方程式22可以简化为表示avSigAppr等于a。
平方的相关系数的计算如方程式24所示。
Figure BDA0002518438960000166
方程式24通过如下在方程式25中表示deltaAppri和deltaOriginali来更简单地表示：
Figure BDA0002518438960000171
如方程式25所示，可以在不计算参数a的情况下计算相关系数。将方程式24与方程式25组合，产生用于计算相关系数的表达式，如方程式26所示。
Figure BDA0002518438960000172
通过将最大信号的坐标从具有最大信号的传感器的索引(即，idxMax)向左和向右移动来调整近似的正弦曲线，直到根据方程式26计算的相关系数值corrCoeff最大化。
在一个实施例中，基于最大化的相关系数与预定相关阈值的比较，后处理块222检测由于传感器电极附近的对象的存在而导致的悬停输入。如果相关系数超过相关阈值，则测量的RX信号序列足够接近近似正弦函数，并且后处理块222检测到悬停输入。相关阈值是范围在0和255之间的可调参数。在一个实施例中，相关阈值是75，从而如果相关系数大于或等于75，则检测到悬停输入。
在一个实施例中，不具有零和的TX激励信号模式可以使用最小二乘近似而不是解卷积来类似地分析。在一个实施例中，抛物线用于近似测量的RX信号序列。根据这种方法，基于围绕最大RX信号值的测量RX信号的子集，计算对于近似抛物线函数的顶点。图9图示了根据实施例的RX信号序列900的一部分，其中最大信号901的值为Si。围绕最大值901的测量RX信号的子集包括信号Si-3至Si+3。参考以下的方程式27，近似抛物线函数由二次曲线定义，其中Sappri-j代表对应于传感器电极的抛物线函数的值，该传感器电极是与测量到最大信号的电极i相距j个电极。
Sappri-j＝a+b·j+c·j2 (方程式27)
通过将二次函数的导数设置为零来计算抛物线的极值，如以下方程式28所示。
y＝a+b·x0+c·x0 2
Figure BDA0002518438960000181
Figure BDA0002518438960000182
方程式29示出了将要根据最小二乘近似最小化的函数。
Figure BDA0002518438960000183
方程式29的偏微分产生方程式30。
Figure BDA0002518438960000184
将方程式28和方程式30组合，产生以下的方程式31。
Figure BDA0002518438960000185
图9B图示了得出的近似曲线911连同测量RX信号910的曲线图。纵轴代表RX信号910和近似曲线911的幅度，而曲线图的底部轴代表对应传感器电极的索引。如所示，使用最高测得值周围的七个电极；然而，通过在检测过程中包括更大数量的传感器电极测量，实现了用于检测悬停输入的更大的噪声抗扰性。
在一个实施例中，倒数二次曲线被用作用于近似测量的RX信号序列的预定函数。使用倒数二次曲线的近似利用了大量可用的RX测量结果，因此增加了悬停检测结果中的噪声抗扰性，因为由噪声引起的误差在大量传感器电极之间被平均。在以下的方程式32中定义了倒数二次曲线。
Figure BDA0002518438960000191
在方程式32中，Sappri是函数结果的幅度，i是对其计算函数结果的传感器电极的索引。参数a、b和c对应于最佳近似于测量的RX信号序列的曲线版本。根据方程式38计算RX信号序列与其近似倒数二次曲线之间的相关系数，如如下方程式33-38所示推导出的。对于倒数二次曲线，顶点x0等于–b/2c。因此，方程式32可以用方程式33中所示的顶点x0来表示。
Figure BDA0002518438960000192
Figure BDA0002518438960000193
在方程式33中，Sappri是对应于传感器电极索引i的近似函数的幅度。在方程式34中，顶点x0处的信号幅度被设置为变量Sp。
Figure BDA0002518438960000194
Figure BDA0002518438960000195
在方程式34中，Sp是峰值幅度的值，而p是对应于峰值幅度所在的电极的索引。根据最小二乘近似过程，将要最小化的函数在以下的方程式35中表示。
Figure BDA0002518438960000196
方程式35的偏微分产生以下方程式36。
Figure BDA0002518438960000197
Figure BDA0002518438960000198
方程式36通过表示如以下方程式37中所示的变量A和B而被简化。
Figure BDA0002518438960000201
方程式38是将A和B代入方程式36得到的。
Figure BDA0002518438960000202
根据以下的方程式39，RX信号被归一化，并且计算归一化的RX信号与它们通过倒数二次曲线的近似之间的平方相关系数。
Figure BDA0002518438960000203
Figure BDA0002518438960000204
Figure BDA0002518438960000205
如果相关系数corrCoeff大于相关阈值，则检测到悬停输入。相关阈值是范围在0和255之间的可调参数。在一个实施例中，相关阈值的值是125。
图10A图示了根据实施例的倒数二次曲线1003，其近似由传感器电极18处的悬停输入导致的RX信号序列1001。如从传感器电极0-44测量的原始RX信号序列1001被归一化，以生成归一化的RX信号序列1002。归一化的信号序列1002由曲线1003近似。曲线1003的顶点对应于传感器电极18处的悬停输入的位置。在图10A中，相关系数为246；因此，因为相关系数大于175的相关阈值，所以检测到悬停输入的存在。
图10B类似地图示了根据实施例的倒数二次曲线1013，其近似由传感器电极12处的悬停输入导致的RX信号序列1011。如从传感器电极0-44测量的原始RX信号序列1011被归一化，以生成归一化的RX信号序列1012。归一化的信号序列1012由曲线1013近似。曲线1013的顶点对应于传感器电极12处的悬停输入的位置。在图10B中，相关系数为234；因此，因为相关系数大于175的相关阈值，所以检测到悬停输入的存在。
图11图示了倒数二次曲线1103，其近似由加热传感器阵列而不是由悬停输入导致的RX信号序列1101。如从传感器电极0-44测量的原始RX信号序列1101被归一化，以生成归一化的RX信号序列1102。归一化的信号序列1102由曲线1103近似。曲线1103的顶点对应于传感器电极14处最高信号幅度的位置。在图11中，相关系数为60；因此，因为相关系数小于175的相关阈值，所以没有检测到悬停输入的存在。
在一个实施例中，围绕RX信号序列中的局部最大信号的九个信号的子集由三次曲线近似，以便确定悬停输入的位置。根据该方法，RX信号序列的微分值Diffi-1、Diffi、Diffi+1和Diffi+2(分别对应于传感器电极i-1、i、i+1和i+2)与其对应的传感器电极的索引线性相关。图12通过绘制根据实施例的相对于传感器电极索引的微分值Diffi-1、Diffi、Diffi+1和Diffi+2来图示这种线性关系。图12的顶部示出了传感器电极的信号幅度Si-4至Si+4。这条线与x轴的截距指示悬停定位。
根据方程式40计算截距x，其中N是传感器电极的数量，而ResX是传感器阵列沿X(水平)轴的长度的分辨率，单位为像素。
Figure BDA0002518438960000211
根据方程式41确定近似三次曲线的系数。
Si-j＝a-b·j-c·j2 (方程式41)
因此，在方程式42中示出该函数针对最小二乘近似被最小化。
Figure BDA0002518438960000212
方程式42的偏微分产生方程式43。
Figure BDA0002518438960000221
因此，方程式40可以表示为如方程式44所示。
Figure BDA0002518438960000222
根据以上方程式对x所计算的值根据传感器电极索引提供了对于检测到的悬停输入的坐标。
在一个实施例中，通过减少从中测量RX信号的传感器电极的数量，提高了对附近源(例如，LCD共模噪声)的噪声抗扰性。发生这种情况，是因为从LCD面板注入到感测信道的电荷与信道同时感测的电极的数量成比例，或者换句话说，与等效RX传感器电极和LCD面板之间的耦合电容成比例。图13A-13C图示了根据实施例的激励信号模式的序列，其中，TX激励信号以非循环方式施加到传感器电极，并且经由单个RX感测信道测量来自单个传感器电极的每个模式的RX信号。
参考图13A，序列1300中的激励信号模式1320(包括信号模式1320(1)-1320(10))中的每一个将正相位激励信号施加到传感器电极，该传感器电极围绕并包括从中测量出RX信号的传感器电极(用粗线轮廓指示)。例如，在模式1320(5)中，正相位激励信号被施加到电极3-7。序列1300中的信号模式中的每一个是零和模式；因此，互补负相位激励信号被施加到信号模式1320(5)中的其余电极1-2和8-10。由于被测量的传感器电极较少而导致的被测量的RX信号的幅度的减小，由外部噪声(例如，来自LCD显示器的噪声)的相关联减小所补偿。
图13B图示了包括模式1330(1)-1330(10)的信号模式1330的序列1301。对于激励信号模式1330中的每一个，没有激励信号(如“0”所指)被施加到其中一些传感器电极(包括从中测量出RX信号的传感器电极)。在每个模式中，正相位激励信号被施加到感测电极周围的传感器电极。模式1330中每一个也是零和信号模式。
图13C图示了信号模式序列1302，其中，对于激励信号模式1340中的每一个，没有激励信号被施加到更大数量的传感器电极(包括从中测量出RX信号的传感器电极)。模式1340中的每一个也是零和信号模式。
图14A-14C图示了根据实施例的用于在悬停输入的感测期间增加可测量的RX信号的方法。图14A图示了如前所述的用于检测传感器阵列103处的悬停输入1401的激励模式序列1402，其中，列传感器电极由循环旋转的零和模式的列激励模式序列1403激励。对于列模式1403中的每一个，没有激励信号施加到行传感器电极。因此，对于传感器模式1402中的每一个，行激励模式1404都为零。
如果悬停输入1401沿着纵轴的位置是已知的(例如，如果行传感器电极先前被感测到)，则可以通过将正相位激励信号施加到最靠近悬停输入1401的行传感器电极的子集，同时将负相位激励信号施加到其余的行传感器电极，来增加可测量的RX信号。图14B图示了根据实施例的该方法。六个传感器模式的序列1412被施加到传感器阵列103。对于列激励信号模式1403中的每一个，基于先前确定的悬停输入1401的位置，行激励信号模式1414之一被施加到行传感器电极。行激励信号模式1414中每一个是零和模式，并且将正相位激励信号施加到最靠近悬停输入1401的四个行传感器电极，同时将互补的负相位激励信号施加到其余的四个行传感器电极。
该测量程序增加了测量的RX信号的基线，但没有增加RX信号的动态范围。在一个实施例中，对于传感器模式1412中每一个的测量的RX信号的幅度增加了大约175fF，同时RX信号的动态范围(即，最低和最高RX信号之间的差)保持相同(大约150fF)。当TX激励信号的相位极性被切换(即，正相位激励信号与负相位激励信号切换)时，在相反的方向上出现类似的效果(即基线减小)。
图14C图示了一个实施例，其中，正相位信号和负相位信号在施加到行传感器电极的信号模式的序列1424中交替。相位极性在序列1412中的连续模式之间交替。在可替代的实施例中，相位极性在每隔一个模式、每隔两个模式等之后交替。施加于行传感器电极的信号模式的相位极性的交替增加了测量的RX信号序列的动态范围，而不增加基线。在一个实施例中，动态范围增加到大约500fF。
图15图示了根据实施例的对于不同测量方法的RX信号序列的曲线图。当没有激励信号施加到行传感器电极时，RX信号序列1501是由悬停输入1401的测量结果导致的。RX信号序列1502和1503分别代表正相位激励信号和负相位激励信号被施加到最靠近悬停输入1401的行传感器电极的情况。当交替的正相位激励信号和负相位激励信号被施加到最靠近悬停输入1401的行传感器电极时，生成RX信号序列1504，其中每隔一个模式发生交替。这种类型的驱动方法可以称为“相关双采样”，并减少接收信道中的漂移。
图16是图示根据实施例的用于感测在电容式传感器阵列103处的悬停输入的过程1600的流程图。过程1600由处理设备102中的部件执行。
在块1601处，定序器223确定TX信号模式序列中用于施加于传感器阵列103的初始TX信号模式。在块1603处，通过针对传感器电极的集合(例如，传感器阵列103中的列传感器电极)中的每个传感器电极，根据TX信号模式施加正相位激励信号或负相位激励信号，TX生成器215将初始TX信号模式施加到传感器阵列103中的TX电极的集合。负相位激励信号与正相位激励信号互补，并且正相位激励信号和负相位激励信号被施加到在传感器电极的循环序列中连续的传感器电极。
在使用零和激励模式的一个实施例中，正相位激励信号被施加到该集合中的一半的传感器电极，而负相位激励信号被施加到剩余的一半。因此，施加到传感器电极的激励信号的总和的幅度被减小到小于施加到传感器电极中的单独一个传感器电极的任何激励信号的幅度，并且理想地接近零。在使用非零和激励模式的可替代实施例中，传感器电极的激励生成的发射至少与施加激励信号的单个传感器电极一样多。在块1605处，由初始TX信号模式的施加所感应的得到的RX信号由电荷-代码转换器216中的RX信道224测量。
在块1607处，如果序列中存在任何TX信号模式还没有被施加到传感器电极，则过程1600返回到块1601。在块1601处，定序器电路223基于初始TX信号模式的循环旋转来确定TX信号模式序列中的下一个TX信号模式。在一个实施例中，正相位激励信号和负相位激励信号的当前模式循环移位一个传感器电极，以生成序列中的下一个TX信号模式。因此，对于每个TX信号模式，施加到每个传感器电极的激励信号对应于在施加前一个TX激励信号模式期间施加到在传感器电极的集合的循环序列中的前一个(即，低索引的)传感器电极的激励信号，其中，前一个TX激励信号模式是在当前信号模式之前在序列中最近施加的模式。在可替代的实施例中，当前模式移位一个以上的电极。
在循环中重复块1601-1607，以便将序列中的TX信号模式中的每一个按顺序施加于传感器电极的集合，并针对每个TX信号模式测量RX信号响应。测量的RX信号序列作为向量211存储在存储器中。在块1607处，如果已经施加了所有的TX信号模式，后处理块222计算测量的RX信号序列与RX信号序列根据预定函数(诸如正弦函数)的最小二乘近似之间的相关系数，如块1609-1613所提供的。
在块1609处，计算近似正弦函数的一些参数；例如，参数c和d是使用方程式7和8计算的。参数d代表指示悬停对象相对于传感器电极的定位的位移，并且基于测量的RX信号序列中的最高幅度信号来计算。
在块1611处，后处理块222使用最小二乘计算来近似RX信号序列，从而确定用于正弦函数的其余参数。在一个实施例中，LUT 225存储正弦函数针对多个可能的输入自变量中的每一个输入自变量的结果。当计算其余参数(例如，根据方程式18的参数b)时，后处理块222访问LUT 225。
在块1613处，后处理块222计算在测量的RX信号序列与它通过具有计算出的参数的正弦函数的近似之间的相关系数。在一个实施例中，通过相对于传感器电极索引移位正弦曲线直到根据方程式26计算的相关系数最大化，调整近似正弦曲线。
在块1615处，后处理块222将相关系数与预定的相关阈值进行比较。在块1617处，如果相关系数没有超过相关阈值，则没有检测到悬停输入，并且后处理块222在块1621处报告不存在悬停输入。过程1600从块1621回到块1601，重新开始检测过程。在块1617处，如果相关系数超过相关阈值，则过程1600在块1619处继续。在块1619处，检测到有效悬停输入的存在。根据块1619，检测到的悬停输入的存在及其位置(如位移参数d所指示的)被传输到主机设备101，主机设备101执行某个动作(例如，更新显示器104上的光标、突出显示或选择菜单项等)。过程1600返回到块1601，从序列中的初始TX激励信号模式再次开始，在下一个测量周期继续将TX激励信号模式施加于传感器电极。过程1600因此连续重复块1601-1619，以随着时间的推移，检测悬停输入的存在及其位置。
图17是图示根据实施例的用于基于测量的RX信号序列来检测悬停输入的过程1700的流程图，该过程使用非零和扫描序列和解卷积过程。在过程1700中，抛物线或倒数二次函数代替正弦函数用于最小二乘近似。过程1700由处理设备102中的部件(包括后处理块222)执行。根据过程1600中的块1607，过程1700在块1701处继续。此时，已经为TX激励模式序列中的TX激励信号模式中的每一个测量了RX信号。
在块1701处，后处理块222确定近似函数(即，抛物线或倒数二次曲线)的顶点。近似函数的顶点被设置为等于具有最高幅度的测量的RX信号。根据块1701，过程1601在块1703处继续。
在块1703处，后处理块222对测量的RX信号序列进行归一化，并使用抛物线以及在块1701处提供的抛物线的顶点集合，近似归一化的RX信号序列的一部分(例如，最接近最高幅度RX信号的七个RX信号)。可替代地，归一化序列中的所有可用RX信号都使用倒数二次曲线以及在块1701处提供的倒数二次曲线的顶点集合来近似。
在块1705处，计算相关系数，该相关系数指示归一化的RX信号(按比例缩小到全局峰值)序列和模拟的悬停轮廓近似函数之间的相关程度，该近似函数的峰值在根据抛物线函数计算的顶点处。在块1707处，将相关系数与预定的相关阈值进行比较。在块1709处，如果相关系数没有超过阈值，则没有检测到悬停输入。在块1717处报告没有任何悬停输入。过程1700返回到块1601，以继续将TX激励模式序列施加到传感器电极。
在块1709处，如果相关系数超过预定的相关阈值，则如块1711处所提供的，后处理块222检测到有效的悬停输入。在一个实施例中，根据块1713和1715，确定悬停输入相对于传感器电极的位置。在块1713处，针对最接近最高幅度RX信号的RX信号的子集计算微分的集合。在块1715处，悬停定位是根据针对该微分计算出的最佳拟合线的x轴截距来计算的。根据块1715，与主机设备101传递悬停输入的存在及其位置，该主机设备101基于悬停输入的存在和/或其位置执行某个动作。过程1700返回到块1601，并在下一个测量周期继续向传感器电极施加TX信号模式。
在前述实施例中，可以进行各种修改；例如，被描述为以高电压声明的信号可以改为以低电压声明，或者指定的部件可以用具有类似功能的其他部件替换。如本文所述，“电连接”或“电耦合”的导电电极可以被耦合，使得在导电电极之间存在相对低电阻的导电路径。被描述为“基本上”相等的量、尺寸或其他值可以是名义上相等的，但不必完全相等(由于制造公差、环境条件、量化或舍入误差和/或其他因素引起的变化)，或者可以足够接近相等以达到预期的效果或效益。
本文描述的实施例包括各种操作。这些操作可由硬件部件、软件、固件或其组合执行。如本文中所使用的，术语“耦合到”可意味着直接或通过一个或更多个中间部件间接耦合。通过本文所述的在各种总线提供的任何信号可以与其它信号时间复用并通过一个或更多个公共总线被提供。此外，在电路部件或块之间的互连可被示为总线或单信号线。总线中的每一个可以可选地是一个或更多个单信号线，并且单信号线中的每一个可以可选地是总线。
某些实施例可被实现为可包括储存在计算机可读介质上的指令的计算机程序产品。这些指令可用于对通用或专用处理器编程以执行所描述的操作。计算机可读介质包括用于存储或传输以由机器(例如计算机)可读的形式的信息的任何机制(如，软件、处理应用)。计算机可读存储介质可以包括但不限于磁存储介质(例如，软盘)；光学存储介质(例如CD-ROM)；磁光存储介质；只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；可擦除可编程存储器(例如，EPROM和EEPROM)；闪存或适合于存储电子指令的另一类型的介质。
此外，一些实施例可以在分布式计算环境中被实践，其中计算机可读介质被存储在多于一个计算机系统上和/或由多于一个计算机系统执行。另外，在计算机系统之间传送的信息可以进出于在连接计算机系统的传输介质当中。
虽然本文中的方法的操作以特定次序示出和描述，但是每种方法的操作次序可以被改变，使得特定操作可以以相反次序执行，或使得特定操作可与其他操作至少部分并行执行。在另一实施例中，指令或不同操作的子操作可以以间歇和/或交替的方式。
在前述说明书中，所要求保护的主题已参考其特定示例性实施例进行描述。然而明显的是，在不偏离如在所附权利要求中阐述的本发明的更宽的精神和范围的情况下，可对其做出各种修改和改变。说明书和附图相应地是从说明性意义上而非从限制性意义上来考虑的。

Claims (22)

1.一种电容感测设备，包括：
发射(TX)生成器，所述发射(TX)生成器被配置成通过将TX信号模式序列中的每个TX信号模式施加于传感器电极集合来生成接收(RX)信号序列，其中，对于所述TX信号模式序列中的每个TX信号模式，所述TX生成器被配置成：对于各自包括所述传感器电极集合中的三个或更多个连续传感器电极的多个子集中的每个子集，将在第一激励信号和第二激励信号中的一个激励信号施加于所述子集，其中，所述多个子集包括所述传感器电极集合中的至少一半的传感器电极；
定序器电路，所述定序器电路与所述TX生成器耦合，并且被配置成：对于所述TX信号模式序列中的每个TX信号模式，基于所述TX信号模式的循环旋转来确定所述序列中的下一个后续TX信号模式；和
处理块，所述处理块与所述TX生成器耦合，并被配置成：基于在所述RX信号序列和预定函数之间的相关性的测量值，检测所述传感器电极集合附近的对象的存在。
2.根据权利要求1所述的电容感测设备，其中，对于所述TX信号模式序列中的每个TX信号模式，对于所述传感器电极集合中的每个传感器电极，施加到所述传感器电极的激励信号对应于：在施加所述TX信号模式序列中的前一TX信号模式期间，施加到所述传感器电极集合的循环序列中的前一传感器电极的激励信号。
3.根据权利要求1所述的电容感测设备，其中：
所述第二激励信号与所述第一激励信号互补；并且
施加到所述传感器电极集合的激励信号之和的幅度小于施加到所述传感器电极集合的所述激励信号中的任何一个激励信号的幅度，其中，所述激励信号包括所述第一激励信号和所述第二激励信号。
4.根据权利要求1所述的电容感测设备，其中，所述TX生成器还被配置成，对于所述TX信号模式序列中的每个TX信号模式：
将所述第一激励信号施加到在所述传感器电极集合的循环序列中连续的连续传感器电极，其中，所述连续传感器电极包括所述传感器电极集合的至少一半。
5.根据权利要求1所述的电容感测设备，其中：
所述预定函数是正弦函数；并且
所述处理块还被配置成：通过基于所述RX信号序列的最小二乘近似来计算用于所述正弦函数的参数，计算所述相关性的测量值。
6.根据权利要求1所述的电容感测设备，其中，所述RX信号序列中的每个RX信号代表从所述传感器电极集合测量的自电容。
7.根据权利要求1所述的电容感测设备，其中：
所述处理块还被配置成：基于所述RX信号序列的最小二乘近似，计算位移；并且
所述位移指示所述对象相对于所述传感器电极集合的定位。
8.根据权利要求1所述的电容感测设备，其中：
所述相关性的测量值包括相关系数；并且
所述处理块还被配置成：
将所述相关系数与预定阈值进行比较；并且
当所述相关系数超过所述预定阈值时，检测到所述对象的存在。
9.根据权利要求1所述的电容感测设备，还包括：
RX感测信道，所述RX感测信道与所述处理块耦合，并且被配置成：对于所述传感器电极集合中的每个传感器电极，在将所述第一激励信号和所述第二激励信号中的一个激励信号施加到所述传感器电极之后，测量所述RX信号序列中的RX信号。
10.一种方法，包括：
通过将TX信号模式序列中的每个TX信号模式施加于传感器电极集合，生成RX信号序列，其中，将每个TX信号模式施加于所述传感器电极集合包括：对于各自包括所述传感器电极集合中的三个或更多个连续传感器电极的多个子集的每个子集，将在第一激励信号和第二激励信号中的一个激励信号施加到所述子集，其中，所述多个子集包括所述传感器电极集合中的至少一半的传感器电极；
对于所述TX信号模式序列中的每个TX信号模式，基于所述TX信号模式的循环旋转来确定所述序列中的下一个后续TX信号模式；和
基于在所述RX信号序列和预定函数之间的相关性的测量值，检测所述传感器电极集合附近的对象的存在。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，将每个TX信号模式施加于所述传感器电极集合还包括：对于所述传感器电极集合中的每个传感器电极，将激励信号施加到所述传感器电极，所述激励信号对应于：在施加所述TX信号模式序列中的前一TX信号模式期间，施加到所述传感器电极集合的循环序列中的前一传感器电极的激励信号，其中，所述前一TX信号模式是在施加所述TX信号模式之前最近施加到所述TX传感器电极集合的TX信号模式。
12.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述第二激励信号与所述第一激励信号互补；并且
施加到所述传感器电极集合的激励信号之和的幅度小于施加到所述传感器电极集合的所述激励信号中的任何一个激励信号的幅度，其中，所述激励信号包括所述第一激励信号和所述第二激励信号。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括，对于所述TX信号模式序列中的每个TX信号模式：
将所述第一激励信号施加到在所述传感器电极集合的循环序列中连续的连续传感器电极，其中，所述连续传感器电极包括所述传感器电极集合的至少一半。
14.根据权利要求10所述的方法，还包括：
通过基于所述RX信号序列的最小二乘近似来计算用于所述预定函数的参数，计算所述相关性的测量值，其中，所述预定函数是正弦函数。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述RX信号序列中的每个RX信号代表从所述传感器电极集合测量的自电容。
16.根据权利要求10所述的方法，还包括：
基于所述RX信号序列的最小二乘近似来计算位移，其中，所述位移指示所述对象相对于所述传感器电极集合的定位。
17.根据权利要求10所述的方法，还包括：
将所述相关性的测量值与预定阈值进行比较；和
当所述相关性的测量值超过所述预定阈值时，检测到所述对象的存在，其中，所述相关性的测量值包括相关系数。
18.一种电容感测系统，包括：
主机设备；
电容式传感器阵列，所述电容式传感器阵列包括传感器电极集合；
TX生成器，所述TX生成器被配置成通过将TX信号模式序列中的每个TX信号模式施加于所述传感器电极集合来生成RX信号序列，其中，对于所述TX信号模式序列中的每个TX信号模式，所述TX生成器被配置成：对于各自包括所述传感器电极集合中的三个或更多个连续传感器电极的多个子集的每个子集，将在第一激励信号和第二激励信号中的一个激励信号施加到所述子集，其中，所述多个子集包括所述传感器电极集合中的至少一半的传感器电极；
定序器电路，所述定序器电路与所述TX生成器耦合，并且被配置成：对于所述TX信号模式序列中的每个TX信号模式，基于所述TX信号模式的循环旋转来确定所述序列中的下一个后续TX信号模式；和
处理块，所述处理块与所述主机设备以及所述TX生成器耦合，并被配置成：基于在所述RX信号序列和预定函数之间的相关性的测量值，检测所述传感器电极集合附近的对象的存在。
19.根据权利要求18所述的电容感测系统，其中：
所述第二激励信号与所述第一激励信号互补；并且
施加到所述传感器电极集合的激励信号之和的幅度小于施加到所述传感器电极集合的所述激励信号中的任何一个激励信号的幅度，其中，所述激励信号包括所述第一激励信号和所述第二激励信号；并且
所述处理块还被配置成：
通过基于所述RX信号序列的最小二乘近似来计算用于所述正弦函数的参数，计算所述相关性的测量值；以及
当所述相关性的测量值超过预定阈值时，检测到所述对象的存在。
20.根据权利要求18所述的电容感测系统，其中，所述RX信号序列中的每个RX信号代表从所述传感器电极集合测量的自电容。
21.根据权利要求18所述的电容感测系统，还包括显示器，所述显示器与所述主机设备耦合，其中，所述电容式传感器阵列覆盖所述显示器，并且其中所述主机设备被配置成响应于所检测到的对象的存在，更新所述显示器。
22.根据权利要求18所述的电容感测系统，其中，所述处理块还被配置成：基于所述RX信号序列检测所述对象的悬停输入，并且其中所述主机设备被配置成响应于所述悬停输入执行第一子例程。
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