CN111665977A

CN111665977A - 基于驱动信号的相移的正切而进行的自电容感测

Info

Publication number: CN111665977A
Application number: CN202010144918.9A
Authority: CN
Inventors: K·A·尼格拉特; A·普特拉
Original assignee: STMicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd
Current assignee: STMicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2020-09-15
Anticipated expiration: 2040-03-04
Also published as: US20200285384A1; US10936119B2; CN111665977B

Abstract

本公开涉及基于驱动信号的相移的正切而进行的自电容感测。触摸屏控制器包括驱动电路，驱动电路通过电阻耦合到导电线，并以驱动频率利用通过电阻而传递的驱动信号来驱动该导电线。感测电路耦合到该导电线，并感测该导电线处的电压，该电压根据由该导电线所见的电容而变化。模数转换电路耦合到感测电路，并且以采样频率对感测到的电压进行采样以产生样本。处理电路耦合到模数转换电路，并从样本直接计算由电阻和电容所致的电压的相移的正切，并根据电压的相移的正切来确定针对该导电线的自触摸值。

Description

基于驱动信号的相移的正切而进行的自电容感测

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年3月5日提交的美国临时专利申请No.62/813,862的优先权，其内容以其整体通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及自电容感测的领域，并且特别地，涉及硬件以及用于在不使用开关电容器电路的情况下操作该硬件的技术。

背景技术

触摸屏设备在今天的计算环境中普遍流行。便携式计算机、桌上型计算机、平板计算机、智能电话和智能手表通常采用触摸屏来获取用户输入，以用于这些设备的导航和控制。因此，经由触摸输入辨别用户的意图是触摸屏设备的重要特征。

触摸屏通常基于电容性触摸感测进行操作，并且包括导电特征的图案化阵列。例如，导电特征的图案化阵列可以包括线、导电焊盘、重叠结构、交叉结构、菱形结构、晶格结构等的集合。通过评估不同线或多组线处的电容改变，可以检测诸如通过手指或触笔的用户触摸或悬停。

可以对触摸屏执行的两种常见的电容性触摸感测技术或模式是互电容感测和自电容感测。在互电容感测模式下，驱动信号被施加到被称为驱动线的线的子集，并且在被称为感测线的线的子集处测量电容值，其中应当理解，感测线以与其间隔开的形式与驱动线相交。驱动线和感测线的每个交叉点形成电容性节点。由于将手指或导电触笔靠近触摸屏的表面将改变局部电场，因此这导致驱动线和感测线之间的电容(“互”电容)减小，并且每个独立的电容节点处的电容改变可以被测量，以准确地确定触摸位置。因此，互电容感测的输出是值的二维矩阵，其中针对每个电容性节点(驱动线和感测线之间的交叉点)一个值。因此，可以理解，互电容感测允许可以同时准确跟踪多个手指或触笔的多点触摸操作。

然而，如也可以理解的，测量单个电容性节点时的信噪比很低。因此，互触摸感测的灵敏度对于某些情况并不理想。

在自电容感测模式下，驱动信号被施加到每一条线，而不管取向如何。将手指或触笔靠近触摸屏的表面将改变局部电场，在这个实例中，从而增加相关驱动线或感测线与接地之间的电容(“自电容”)。然而，由于所有线都被驱动，因此电容改变只能以每个线为基础而不是以每个电容性节点为基础被测量。因此，自电容感测的输出是值的两个一维数组，其中针对每个线一个值。

如可以理解的，测量整条线时的信噪比高于测量单个电容性节点时的信噪比，因此自电容感测允许更精确的测量，尽管无法准确地解决由多于单个手指进行的触摸。

在当前自电容感测设计的情况下，在驱动信号的每个周期期间只能执行一次数据采集。此外，由于测量了每个线的总电荷，并且由于信噪比高，所以相关联的感测电路需要大的工作范围。另外，对于给定的触摸屏设计，切换驱动频率是困难的，因为对于不同的触摸屏设计，由相关联的感测电路执行的、诸如补偿由信噪比引起的大电压摆动的功能可能是不同的。

因此，由于自电容感测的有用性以及上文给出的缺点，期望用于执行自电容感测的新的电路和技术。

发明内容

第一方面涉及触摸屏控制器，该触摸屏控制器包括：驱动电路，驱动电路通过电阻而耦合到导电线，并且被配置为以驱动频率利用被实施(forced)通过电阻的驱动信号来驱动该导电线；以及感测电路，感测电路耦合到该导电线，并且被配置为感测该导电线处的电压的，该电压是根据由该导电线所见的电容而变化。模数转换电路耦合到感测电路，并且被配置为以采样频率对感测到的电压进行采样以产生样本。处理电路耦合到模数转换电路，并且被配置为：从样本直接计算由电阻和电容所致的电压的相移的正切，并且根据电压的相移的切线来确定针对该导电线的自触摸值。

采样频率可以大于驱动频率。

采样频率可以是固定的。

处理电路可以被配置为通过以下操作来直接计算电压的相移的正切：根据驱动频率来执行快速傅立叶变换(FFT)以确定由样本表示的信号的实部和虚部，以及将电压的相移的正切确定为由样本表示的信号的实部与由样本表示的信号的虚部的比率。

处理电路可以被配置为通过以下操作来直接计算电压的相移的正切：将样本乘以实乘子并且乘以虚乘子，对相乘后的样本求和以产生由样本表示的信号，确定由样本表示的信号的实数和虚部，以及将电压的相移的正切确定为由样本表示的信号的实部和虚部的比率。

处理电路可以通过将处于驱动频率k的、由样本表示的信号S计算为下式来执行FFT：

其中实部包括所得到的关于余弦(cos)的表达式，并且虚部包括所得到的关于正弦(sin)的表达式。

处理电路可以将自触摸值确定为：

tan(Δphase)＝2πf(C₁-C₀)。

本文的另一方面是一种对触摸屏进行自电容感测的方法。该方法包括以驱动频率利用被实施通过电阻的驱动信号来驱动多个导电线。针对多个导电线中的每个导电线，在单个自感测帧期间，该方法包括：以采样频率对该导电线上的电压进行采样以产生样本，该电压根据由该导电线所见的电容而变化；以及从样本直接计算由电阻和电容所致的电压的相移的正切，以及根据电压的相移的正切，确定在自感测帧期间针对该导电线的自触摸值。

采样频率可以大于驱动频率。

采样频率可以是固定的。

电压的相移的正切可以通过以下操作而被直接计算：根据驱动频率来执行快速傅立叶变换(FFT)以确定由样本表示的信号的实部和虚部，以及将电压的相移的正切计算为由样本表示的信号的实部与由样本表示的信号的虚部的比率。

电压的相移的正切可以通过以下操作被确定：将样本乘以实乘子并且乘以虚乘子，对相乘后的样本求和以产生由样本表示的信号，确定由样本表示的信号的实部和虚部，以及将电压的相移的正切计算为由样本表示的信号的实部和虚部的比率。

执行FFT可以包括将处于驱动频率k的、由样本表示的信号S计算为：

其中实部包括所得到的关于余弦的表达式，并且虚部包括所得到的关于正弦的表达式。

自触摸值可以被确定为：

tan(Δphase)＝2πf(C₁-C₀)。

本文还公开了一种触摸屏控制器，该触摸屏控制器包括：驱动电路，驱动电路耦合到导电线，并且被配置为驱动该导电线；以及感测电路，感测电路耦合到该导电线，并且被配置为感测该导电线处的电压，该电压根据由该导电线所见的电容而变化。触摸屏控制器还包括：模数转换电路，模数转换电路耦合到感测电路，并且被配置为对感测到的电压进行采样以产生样本；以及处理电路，处理电路被配置为根据电压的相移的正切来确定针对该导电线的自触摸值。

处理电路可以被配置为通过以下操作来直接计算电压的相移的正切：执行快速傅立叶变换(FFT)以确定由样本表示的信号的实部和虚部，以及将电压的相移的正切确定为由样本表示的信号的实部与由样本表示的信号的虚部的比率。

本文还公开了一种对触摸屏进行触摸感测的方法。该方法包括利用驱动信号来驱动导电线。该方法还包括针对导电线中的每个导电线，在单个触摸感测帧期间：对该导电线处的电压进行采样以产生样本，该电压根据由该导电线所见的电容而变化；从样本直接计算由电容所致的电压的相移的正切，以及根据电压的相移的正切，确定在单个触摸感测帧期间针对该导电线的触摸值。

电压的相移的正切可以通过以下操作而被直接计算：执行快速傅立叶变换(FFT)以确定由样本表示的信号的实部和虚部，以及将电压的相移的正切计算为由样本表示的信号的实部与由样本表示的信号的虚部的比率。

电压的相移的正切可以通过以下操作被确定：将样本乘以实乘子并且乘以虚乘子，对相乘后的样本求和以产生由样本表示的信号，以及将电压的相移的正切计算为由样本表示的信号的实部和虚部的比率。

附图说明

图1是本文中公开的触摸屏设备的框图。

图2是图1的触摸屏设备的触摸屏的横截面视图。

图3是图1-图2的触摸屏的导电列和线的示图。

图4是操作图1的触摸屏设备以用于自电容感测的方法的流程图。

图5是理想情况下对于正弦波驱动信号，图1的RC电路的电容的电容值对跨RC电路的电压的相移的正切的第一曲线图。

图6是理想情况下对于正弦波驱动信号，图1的RC电路的电容的电容值对跨RC电路的电压的相移的正切的第二曲线图。

图7是理想情况下对于方波驱动信号，图1的RC电路的电容的电容值对跨RC电路的电压的相移的正切的第一曲线图。

图8是理想情况下对于方波驱动信号，图1的RC电路的电容的电容值对跨RC电路的电压的相移的正切的第二曲线图。

图9是真实情况下对于正弦波驱动信号，图1的RC电路的电容的电容值对跨RC电路的电压的相移的正切的第一曲线图。

图10是真实情况下对于正弦波驱动信号，图1的RC电路的电容的电容值对跨RC电路的电压的相移的正切的第二曲线图。

图11是真实情况下对于方波驱动信号，图1的RC电路的电容的电容值对跨RC电路的电压的相移的正切的第一曲线图。

图12是真实情况下对于方波驱动信号，图1的RC电路的电容的电容值对跨RC电路的电压的相移的正切的第二曲线图。

具体实施方式

以下公开内容使得本领域技术人员能够制造和使用本文公开的技术方案。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本文中描述的一般原理可以应用于除以上详述的实施例和应用之外的其他实施例和应用。本公开不旨在限于所示出的实施例，而是应被赋予与本文公开或建议的原理和特征一致的最宽范围。

图1是根据如本文公开的一个实施例的触摸屏设备100的功能框图。触摸屏设备100可以是智能电话、平板计算机、便携式计算机、智能手表、可穿戴设备或其他设备。触摸屏设备100包括耦合到触摸屏控制器120的诸如触摸屏显示器110的触觉输入表面，触摸屏控制器120又耦合到片上系统(SOC)130。触摸屏显示器110被设计成通过用户的手指或触笔接收来自用户的触摸输入。

触摸屏显示器110包括显示层113和触摸感测层111(在图2中示出)，触摸感测层111在显示层113上或通过另一层(未示出)与显示层113间隔开。触摸感测层111包括与平行的导电列(Cy)相交的平行的导电行(Rx)(在图3中示出)。该相交以间隔开的方式进行，使得导电行不与导电列进行物理接触。尽管示出并描述了平行的导电行和列，但是在一些应用中，可以使用其他形状，并且本公开不以任何形式被列和行的形状所限制，或被列和行实际上是标准意义上的列和行所限制(例如，它们可以相对于显示层113对角地取向，可以以斜角或钝角彼此交叉等)。

注意在图1中，为了简单起见，仅示出了一条导电线，行R1。还应注意，为简单起见，仅示出了驱动电路121、电阻R、放大器125和ADC 122的一个实例。然而，应注意，实际上，图1中触摸屏110包含任意数目的导电行和导电列，如图3的触摸感测层111中所示。还应注意，实际上，对于导电行和导电列的每个实例，可以存在驱动电路、电阻、放大器和ADC。这些可以在匹配的基础上存在，以使得每个导电行和每个导电列都有其自身的驱动电路、电阻、放大器和ADC，或者两行或更多行(或者两列或更多列)可以使用开关矩阵(未显示)共享驱动电路、电阻、放大器和ADC。

在处理电路124的控制下，驱动电路121产生周期性的驱动信号(方波或正弦波)，并通过电阻R将其传递到导电行R1。注意，在导电行R1与接地之间形成电容C，并且该电容C基于用户的手指或触笔与导电行R1的接近度而改变。还应注意，电阻R和电容C因此形成RC电路，并且放大器125耦合到导电行R1，以从由电阻R和电容C形成的RC电路的中心抽头接收输入。

放大器125直接电耦合到行R1，并放大和预处理行R1处的信号。模数转换器(ADC)122从放大器125接收信号并将该信号数字化。注意，ADC 122的采样频率大于驱动信号的频率。

处理电路124从ADC 122接收数字化的信号，并且从该数字化的信号计算在每个采样周期期间行R1的自电容强度值(以下简称为强度值)。所计算的强度值通过处理电路124直接传递到SOC 130，或者处理电路124从在每个采样周期期间所计算的所有强度值来确定对触摸屏110的触摸的坐标(请注意，尽管图1中仅示出了单个行R1，实际上在触摸屏110中有许多行和列，并且在每个采样周期期间确定每个行和每个列的单个强度值)，并将坐标传递到SOC 130。然后，SOC 130从接收到的数据(无论是强度值还是一个坐标或多个坐标)进行动作。

现在另外参考图4的流程图200充分描述该操作。步骤201包括子步骤202、204、206和208，这些子步骤在单个采样周期期间针对触摸屏110的每个导电行和每个导电列执行。

随着驱动电路121生成周期性驱动信号，ADC 122以高于周期性驱动信号的频率的采样频率Fs对导电线(例如，R1)采样给定次数，以产生输入样本阵列(框202)。然后，对输入样本阵列执行快速傅立叶变换(FFT)，以产生复数形式的输出(框图204)。

应注意，由电阻R和电容C形成的RC电路的传递函数为：

根据该传递函数，跨RC电路的信号的相移的正切为2πfRC。因此，通过保持驱动信号的频率f以及电阻R的值固定，如果可以计算相移的正切，则可以确定采样周期期间电容C的值——应注意，电容C的值基于手指或触笔对触摸屏110的接近度或触摸而改变。在数学上，这可以表示为：

tan(Δphase)＝2πf(C₁-C₀)

其中C₁-C₀表示由手指或触笔的触摸或接近产生的电容C的改变。

跨RC电路的信号的FFT在数学上可以表示为：

其中k等于驱动信号的频率。

这可以展开为复数形式：

应注意，所得到的包含余弦乘子的项是跨RC电路的信号的实部，并且包含正弦乘子的项是跨RC电路的信号的虚部。

跨RC电路的信号的相移的正切可以被计算为S(k)的实部之和与S(k)的虚部之和的比率(框206)。在数学上，这可以表示为：

因此，此时，由于跨RC电路的信号的相移的正切已知，由于频率f已知，并且由于电阻R已知，因此采样周期期间的电容C的值可以被计算为：

从所计算的电容C的值，可以确定由手指或触笔对触摸屏110的触摸或接近而产生的电容改变，并且从该改变，可以确定处于评估的导电行或导电列的强度值(框208)。应注意，在采样周期期间，针对每个导电行和导电列，重复框202、204、206和208一次，以便产生针对每个导电行和每个导电列的强度值。

使用在框201期间确定的这些强度值，可以计算自电容触摸坐标(框203)，并且SOC130可以基于该触摸坐标来执行指令(框205)。应注意，这些指令可以是启动应用、更改应用的操作、向应用提供输入、改变用户界面的某些方面等。

触摸屏控制器120的这种与触摸屏控制器120的操作耦合的设计代表了触摸屏技术的进步，特别是自电容感测技术的进步。在现有技术设计的情况下，每个采样周期每个导电线有且只有一个单个数据点，使得这种设计的工作范围必须很大，或者这种设计利用补偿电路。更进一步，现有技术设计需要执行自调谐过程。作为改进，操作中的触摸屏控制器120每个采样周期每个导电线采集足够的数据点，以支持FFT分析，从而产生更准确的结果，并且消除了对大工作范围的需求、补偿电路的使用和对自调谐过程的需求。因此，这些改进代表了触摸屏和自电容感测中的实质性改进，并且允许了更高的准确性。这种更高的准确性又反过来改进了利用触摸屏控制器120的触摸屏设备100的用户界面体验，从而使触摸屏设备100在商业上是特别期望的。

还应注意，流程图200中描述的步骤可以被视为规则，当被遵循时，这些规则支持在不使用开关电容器电路的情况下确定自电容触摸值，这在以前是不可能的。

图5-图8示出了理想情况下电容改变的值(其中该改变标记为Cp)对信号的相移的正切值的曲线图。在图5中示出了理想情况下，当驱动信号为250kHz正弦波、C具有20pF的起始值、以及R具有10kΩ的值时，步骤204和206的执行结果。在图6中示出了在理想情况下，当驱动信号为250kHz正弦波、C具有40pF的起始值、以及R具有10kΩ的值时，步骤204和206的执行结果。应注意，如由上述数学表达式所预测的，正切改变与电容C的改变(其中该改变标记为Cp)成线性关系。因此，本文中描述的技术得到验证。

在图7中示出了理想情况下，当驱动信号为250kHz方波、C具有20pF的起始值、以及R具有10kΩ的值时，步骤204和206的执行结果。在图8中示出了理想情况下，当驱动信号为250kHz方波、C具有40pF的起始值、以及R具有10kΩ的值时，步骤204和206的执行结果。应注意，线性度不受使用方波作为驱动信号的影响，并且当Cp改变时，对线的斜率仅有微小的影响。

图9中示出了现实情况下，当驱动信号为250kHz正弦波、C具有20pF的起始值、以及R具有10kΩ的值时，步骤204和206的执行结果。图10中示出了现实情况下，当驱动信号为250kHz正弦波、C具有40pF的起始值、以及R具有10kΩ的值时，步骤204和206的执行结果。应再次注意，某种程度的非线性通过所执行的数字处理中的量化误差而被引入到线中，但这不足以使结果不准确或无用。

图11中示出了在现实情况下，当驱动信号为250kHz方波、C具有20pF的起始值、以及R具有10kΩ的值时，步骤204和206的执行结果。图12中示出了在现实情况下，当驱动信号为250kHz方波、C具有40pF的起始值、以及R具有10kΩ的值时，步骤204和206的执行结果。注意，某种程度的非线性通过所执行的数字处理中的量化误差而被引入到线中，但这不足以使结果不准确或无用。

尽管已经关于有限数目的实施例描述了本公开，但是受益于本公开的本领域技术人员将理解，可以设想不脱离如本文中公开的本公开的范围的其他实施例。因此，本公开的范围应仅由所附的权利要求书限制。

Claims

1.一种触摸屏控制器，包括：

驱动电路，所述驱动电路通过电阻耦合到导电线，并且被配置为以驱动频率利用通过所述电阻而传递的驱动信号来驱动所述导电线；

感测电路，所述感测电路耦合到所述导电线，并且被配置为感测所述导电线处的电压，所述电压根据由所述导电线所见的电容而变化；

模数转换电路，所述模数转换电路耦合到所述感测电路，并且被配置为以采样频率对感测到的所述电压进行采样，以产生样本；

处理电路，所述处理电路耦合到所述模数转换电路，并且被配置为：

从所述样本，直接计算由所述电阻和所述电容所致的所述电压的相移的正切；并且

根据所述电压的所述相移的所述正切，确定针对所述导电线的自触摸值。

2.根据权利要求1所述的触摸屏控制器，其中所述采样频率大于所述驱动频率。

3.根据权利要求1所述的触摸屏控制器，其中所述采样频率是固定的。

4.根据权利要求1所述的触摸屏控制器，其中所述处理电路被配置为通过以下操作来直接计算所述电压的所述相移的所述正切：

根据所述驱动频率执行快速傅立叶变换(FFT)，以确定由所述样本表示的信号的实数和虚部；以及

将所述电压的所述相移的所述正切确定为由所述样本表示的所述信号的所述实部与由所述样本表示的所述信号的所述虚部的比率。

5.根据权利要求4所述的触摸屏控制器，其中所述处理电路被配置为通过以下操作来直接计算所述电压的所述相移的所述正切：

将所述样本乘以实乘子并且乘以虚乘子；

对相乘后的所述样本求和，以产生由所述样本表示的所述信号；

确定由所述样本表示的所述信号的实部和虚部；以及

将所述电压的所述相移的所述正切确定为由所述样本表示的所述信号的所述实部与所述虚部的所述比率。

6.根据权利要求4所述的触摸屏控制器，其中所述处理电路通过将处于所述驱动信号的频率k的、由所述样本表示的所述信号S计算为下式来执行所述FFT：

7.根据权利要求4所述的触摸屏控制器，其中所述处理电路通过将处于所述驱动频率k的、由所述样本表示的所述信号S计算为下式来执行所述FFT：

其中所述实部包括所得到的关于余弦的表达式，并且所述虚部包括所得到的关于正弦的表达式。

8.根据权利要求1所述的触摸屏控制器，其中所述处理电路将所述自触摸值确定为：

tan(Δphase)＝2πf(C₁-C₀)。

9.一种对触摸屏进行自电容感测的方法，所述方法包括：

以驱动频率利用被实施通过电阻的驱动信号来驱动多个导电线；以及

对于所述多个导电线的每个导电线，在单个自感测帧期间：

以采样频率对所述导电线处的电压进行采样以产生样本，所述电压根据由所述导电线所见的电容而变化；

从所述样本，直接计算由所述电阻和所述电容所致的所述电压的相移的正切；以及

根据所述电压的所述相移的所述正切，确定在所述单个自感测帧期间针对所述导电线的自触摸值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述采样频率大于所述驱动频率。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述采样频率是固定的。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述电压的所述相移的所述正切通过以下操作被直接计算：

根据所述驱动频率来执行快速傅立叶变换(FFT)，以确定由所述样本表示的信号的实部和虚部；以及

将所述电压的所述相移的所述正切计算为由所述样本表示的所述信号的所述实部与由所述样本表示的所述信号的所述虚部的比率。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述电压的所述相移的所述正切通过以下操作被确定：

将所述样本乘以实乘子并且乘以虚乘子；

确定由所述样本表示所述信号的实部和虚部；以及

将所述电压的所述相移的所述正切计算为由所述样本表示的所述信号的所述实部与所述虚部的所述比率。

14.根据权利要求12所述的方法，其中执行所述FFT包括将处于所述驱动频率k的、由所述样本表示的所述信号S计算为：

15.根据权利要求12所述的方法，其中执行所述FFT包括将处于所述驱动频率k的、由所述样本表示的所述信号S计算为：

16.根据权利要求9所述的方法，其中所述自触摸值被确定为：

tan(Δphase)＝2πf(C₁-C₀)。

17.一种触摸屏控制器，包括：

驱动电路，所述驱动电路耦合到导电线，并且被配置为驱动所述导电线；

模数转换电路，所述模数转换电路耦合到所述感测电路，并且被配置为对感测到的所述电压进行采样以产生样本；以及

处理电路，所述处理电路被配置为根据所述电压的相移的正切来确定针对所述导电线的自触摸值。

18.根据权利要求17所述的触摸屏控制器，其中所述处理电路被配置为通过以下操作来直接计算所述电压的所述相移的所述正切：

执行快速傅立叶变换(FFT)以确定由所述样本表示的信号的实部和虚部；以及

19.根据权利要求18所述的触摸屏控制器，其中所述处理电路被配置为通过以下操作来直接计算所述电压的所述相移的所述正切：

将所述样本乘以实乘子并且乘以虚乘子；

确定由所述样本表示的所述信号的实部和虚部；以及

将所述电压的所述相移的所述正切确定为由所述样本表示的所述信号的所述实部和所述虚部的所述比率。

20.一种对触摸屏进行触摸感测的方法，所述方法包括：

利用驱动信号来驱动导电线；以及

针对所述导电线中的每个导电线，在单个触摸感应帧期间：

对所述导电线处的电压进行采样以产生样本，所述电压根据由所述导电线所见的电容而变化；

从所述样本，直接计算由所述电容所致的所述电压的相移的正切；以及

根据所述电压的所述相移的所述正切，确定在所述单个触摸感测帧期间针对所述导电线的触摸值。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述电压的所述相移的所述正切通过以下操作被直接计算：

将所述电压的所述相移的所述正切计算为由所述样本表示的所述信号的所述实部与由所述样本表示的所述信号的所述实部的比率。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述电压的所述相移的所述正切通过以下操作被确定：

将所述样本乘以实乘子并且乘以虚乘子；

对相乘后的所述样本求和，以产生由所述样本表示的所述信号；以及

将所述电压的所述相移的所述正切计算为由所述样本表示的所述信号的所述实部和所述虚部的所述比率。