CN111796726A - 电容触摸屏信号接收电路 - Google Patents

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戴超君
陈文明
吴豪杰
陈召全
章小兵
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Abstract

本发明公开了一种电容触摸屏信号接收电路，包括N个八选一多路选择器、N个运算放大器和N个十位AD转换器，其中，一个八选一多路选择器、一个运算放大器和一个十位AD转换器组成一路信号接收的基本单元；八选一多路选择器受使能控制为运算放大器输入信号，电荷转移法检测感应电容，运放输出跟随的模拟信号，经由十位AD转换器转换为位宽十位的二进制数，传输到后续进行运算，以实现多通道模拟信号并行快速高效接收转换为数字信号。该电容触摸屏信号接收电路基本单元结构简单，重复结构简单，可靠性高，传输速度快，为整个系统后续操作预留充足时间。

Description

电容触摸屏信号接收电路
技术领域
本发明涉及电容触摸屏技术领域，具体地，涉及一种电容触摸屏信号接收电路。
背景技术
在电容触摸屏大尺寸领域，为了保证屏幕较大尺寸的同时分辨率仍旧较高的要求，需要sensor感应信号的接收通道较多，因此接收信号较多，那么快速接收模拟信号和转换成数字信号，为后续复杂的运算操作等预留充足时间，是十分必要和重要的，尽量减小触摸感应时间，提高设备工作速度。
对于尺寸大，接收通道数量多的电容触摸屏，对于所有通道按顺序串行接收信号的电路，虽然元器件个数少、电路板面积小，但耗时太久，效率很低；对于所有通道同时并行接收信号的电路，一个单位时间内即可接受传输所有通道信号，耗时少，但所需元器件数量巨大，电路板面积大，资源浪费多，成本高，功耗大。
因此，急需要提供一种电容触摸屏多通道并行与串行结合高效接收信号的电路，有效降低系统功耗、提高运行响应速度。
发明内容
本发明的目的是提供一种电容触摸屏信号接收电路，该电容触摸屏信号接收电路基本单元结构简单，重复结构简单，可靠性高，传输速度快，为整个系统后续操作预留充足时间。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电容触摸屏信号接收电路，包括N个八选一多路选择器、N个运算放大器和N个十位AD转换器，其中，一个八选一多路选择器、一个运算放大器和一个十位AD转换器组成一路信号接收的基本单元；
八选一多路选择器受使能控制为运算放大器输入信号，运放输出跟随的模拟信号，经由十位AD转换器转换为位宽十位的二进制数，传输到后续进行运算，以实现多通道模拟信号并行快速高效接收转换为数字信号。
优选地，8N个通道的信号通过多路选择器分成N个部分同时传输，同时可完成接受转换N个通道信号，所耗时间为顺序接收所有通道信号的N分之一。
优选地，多通道信号分区域部分同时并行接收，如通道数不是8的整数倍，则不足8个的部分仍用一基本单元。
根据上述技术方案，本发明考虑运行速度与元器件数量、电路板尺寸、成本、功耗的合理分配，采用多个通道并行与串行结合的电路接收传输信号，如此一来，普通按顺序串行接收8N个通道的信号耗时计8N个单位时间，那么通过本发明并行与串行结合的电路，一个单位时间可传输N个信号，总共耗时为八个单位时间，即原本耗时的N分之一，耗时大大减小，效率和速度大大提高，这种优势在N越大(通道数越多)的情况下愈发显著。由此可见，该电路结构简单可靠，原理通俗易懂，容易操作，对耗时和功耗性能改进明显。
本发明基本原理在于多选器与模数转换器的组合，实现串行接收与并行接收数据相结合，达到功耗低、面积小同时速率较快的良好效果，多选器、ADC选用何种类型，基本原理都不变。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明中电容触摸屏信号接收电路的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
参见图1，本发明提供一种电容触摸屏信号接收电路，包括N个八选一多路选择器、N个运算放大器和N个十位AD转换器，其中，一个八选一多路选择器、一个运算放大器和一个十位AD转换器组成一路信号接收的基本单元；
八选一多路选择器受使能控制为运算放大器输入信号，运放输出跟随的模拟信号，经由十位AD转换器转换为位宽十位的二进制数，传输到后续进行运算，以实现多通道模拟信号并行快速高效接收转换为数字信号。
8N个通道的信号通过多路选择器分成N个部分同时传输，得益于N个多选器、运放、ADC组成的基本单元，可同时完成接受转换N个通道信号，所耗时间为顺序接收所有通道信号的N分之一。
多通道信号分区域部分同时并行接收，如通道数不是8的整数倍，则不足8个的部分仍用一基本单元。
普通按顺序串行接收8N个通道的信号耗时计8N个单位时间，那么通过本发明并行与串行结合的电路，一个单位时间可传输N个信号，总共耗时为八个单位时间，即原本耗时的N分之一，耗时大大减小，效率和速度大大提高，这种优势在N越大(通道数越多)的情况下愈发显著。
在一种具体实施方式中，电容触摸屏具有71个信号接收通道，采用九个八选一选择器，编号为MUX0至MUX8；九个运算放大器，编号U0至U8；九个十位ADC，编号为AD0至AD8。一个八选一多选器、一个运放和一个十位ADC组成一路信号接收的基本单元。
九个八选一选择器同时并行工作，接收电容触摸屏Sensor传输到接收端连接器的71路模拟信号Y0至Y70。具体工作方式为，第一个八选一选择器MUX0按顺序串行接收Y0至Y7的信号，第二个八选一选择器MUX1按顺序串行接收Y8至Y15的信号，第三个八选一选择器MUX2按顺序串行接收Y16至Y23的信号，第四个八选一选择器MUX3按顺序串行接收Y24至Y31的信号，第五个八选一选择器MUX4按顺序串行接收Y32至Y39的信号，第六个八选一选择器MUX5接收Y40至Y47的信号，第七个八选一选择器MUX6按顺序串行接收Y48至Y55的信号，第八个八选一选择器MUX7按顺序串行接收Y56至Y63的信号，第九个八选一选择器MUX8按顺序串行接收Y64至Y70的信号，多选器接收电容触摸屏感应信号通道情况如下表所示：
MUX0 Y 0、Y 1、Y 2、Y 3、Y 4、Y 5、Y 6、Y 7
MUX1 Y 8、Y 9、Y 10、Y 11、Y 12、Y 13、Y 14、Y 15
MUX2 Y 16、Y 17、Y 18、Y 19、Y 20、Y 21、Y 22、Y 23
MUX3 Y 24、Y 25、Y 26、Y 27、Y 28、Y 29、Y 30、Y 31
MUX4 Y 32、Y 33、Y 34、Y 35、Y 36、Y 37、Y 38、Y 39
MUX5 Y 40、Y 41、Y 42、Y 43、Y 44、Y 45、Y 46、Y 47
MUX6 Y 48、Y 49、Y 50、Y 51、Y 52、Y 53、Y 54、Y 55
MUX7 Y 56、Y 57、Y 58、Y 59、Y 60、Y 61、Y 62、Y 63
MUX8 Y 64、Y 65、Y 66、Y 67、Y 68、Y 69、Y 70
每个多选器的三位选择信号EN_S连接的是同一信号，即EN0_S至EN8_S相同变化，当九个选择器选择信号EN_S为000时，九个选择器的同时并行输出Y_MUX_0至Y_MUX_8为Y0、Y 8、Y 16、Y 24、Y 32、Y40、Y 48、Y 56、Y64，这9个通道的信号被同时并行传输到后端9路运算放大器；EN_S为001时，Y 1、Y 9、Y 17、Y 25、Y 33、Y41、Y 49、Y 57、Y65同时被并行传输，剩余通道信号在EN_S依次为010至111下同理并行传输至后面的运算放大器。
九个运算放大器，编号U0至U8，将Y_MUX_0至Y_MUX_8放大为AD_OUT0至AD_OUT8输出，作为ADC的输入模拟信号。实施例选用的单个运放包含两路放大电路，因此只需5个运放芯片即可。
九个十位ADC，编号为AD0至AD8，将九路模拟信号转化为十位数字信号D0_OUT～D8_OUT输出。至此，接收模拟信号并转化为数字信号部分结束，将屏感应信号高效快速的接收转换成了数字信号，传输给后续系统使用。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (3)

1.一种电容触摸屏信号接收电路，其特征在于，包括N个八选一多路选择器、N个运算放大器和N个十位AD转换器，其中，一个八选一多路选择器、一个运算放大器和一个十位AD转换器组成一路信号接收的基本单元；
八选一多路选择器受使能控制为运算放大器输入信号，运放输出跟随的模拟信号，经由十位AD转换器转换为位宽十位的二进制数，传输到后续进行运算，以实现多通道模拟信号并行快速高效接收转换为数字信号。
2.根据权利要求1所述的电容触摸屏信号接收电路，其特征在于，8N个通道的信号通过多路选择器分成N个部分同时传输，同时可完成接受转换N个通道信号，所耗时间为顺序接收所有通道信号的N分之一。
3.根据权利要求1所述的电容触摸屏信号接收电路，其特征在于，多通道信号分区域部分同时并行接收，如通道数不是8的整数倍，则不足8个的部分仍用一基本单元。
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