CN111930271A - 触控芯片、触控检测信号的处理方法和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种触控芯片、触控检测信号的处理方法和电子设备，能够降低显示层的行同步信号在时域上的抖动对触控层的触控检测的影响，提高触控检测系统的信噪比。所述触控芯片包括：驱动电路，用于根据屏幕的显示层的行同步信号的行扫描周期，向所述屏幕的触控层输出打码信号；检测电路，用于接收所述触控层输出的检测信号；采样电路，用于对所述检测信号进行采样，得到采样数据，其中，所述行扫描周期是变化的，不同行扫描周期内的采样点数量均为预设值；以及，解调电路，用于根据所述采样数据进行正交解调，得到所述检测信号的解调结果。

Description

触控芯片、触控检测信号的处理方法和电子设备

技术领域

本申请实施例涉及信息技术领域，并且更具体地，涉及一种触控芯片、触控检测信号的处理方法和电子设备。

背景技术

随着电子设备的屏幕越来越薄，屏幕中的触控层与显示层之间的距离越来越近，显示层和触控层之间存在相互影响，因此可以使触控芯片获取的触控检测信号与显示层的行同步信号的行扫描周期之间同步，以降低显示层对触控层的噪声影响。但是，当显示层的行同步信号的行扫描周期不稳定时，触控芯片采集到的相应的触控检测信号也就不稳定，对触控检测信号进行采样和解调后得到的解调结果中就包括额外的噪声。这样，显示层的行同步信号的不稳定，就给触控层的触控检测带来了额外的噪声，降低了触控检测系统的信噪比，影响触控检测的结果。

发明内容

本申请实施例提供一种触控芯片、触控检测信号的处理方法和电子设备，能够降低显示层的行同步信号在时域上的抖动对触控层的触控检测的影响，提高触控检测系统的信噪比。

第一方面，提供了一种触控芯片，包括：

驱动电路，用于根据屏幕的显示层的行同步信号的行扫描周期，向所述屏幕的触控层输出打码信号；

检测电路，用于接收所述触控层输出的检测信号；

采样电路，用于根据所述行扫描周期，对所述检测信号进行采样，得到采样数据，其中，所述行扫描周期是变化的，不同行扫描周期内的采样点数量均为预设值；以及，

解调电路，用于根据所述采样数据进行正交解调，得到所述检测信号的解调结果。

基于上述技术方案，当显示层的行同步信号的行扫描周期不稳定时，由于在不同行扫描周期内按照相同采样点数对各个行扫描周期内采集到的触控检测信号进行采样，因此基于触控检测信号的采样数据所得到的解调结果也就是稳定的，降低了显示层的行同步信号在时域上的抖动对触控层的触控检测的影响，减小了检测结果中的噪声，提高了触控检测系统的信噪比。

在一种可能的实现方式中，所述采样电路具体用于：从所述行扫描周期内的所述行同步信号的上升沿的时刻起，对所述行扫描周期内的所述检测信号进行采样。

在一种可能的实现方式中，所述预设值为小于或者等于F1/F2的整数，其中，F1为用于对所述检测信号进行采样的采样频率，F2为所述行扫描信号的或者所述检测信号的频率。

在一种可能的实现方式中，所述预设值为小于或者等于F1/F2的最大整数。

在一种可能的实现方式中，所述采样电路具体用于：对所述行扫描周期的有效时间区间内的所述检测信号进行采样，其中，所述有效时间区间为有触摸信号时所述检测信号的幅值发生变化的时间区间。

由于触控检测例如对手指或笔的电容检测而言，通常包括向触控层中的触控电极充放电的过程、抵消触控电极的基础电容的过程、以及将抵消基础电容后的触控电极上的电荷量进行转移的过程。而只有在电荷转移的过程中，采样电路采集到的数据才反映了触控电极上的触摸情况，因此，在行扫描周期内，采样电路可以仅采集与该电荷转移过程对应的有效时间区间内的数据，从而提高数据采集的效率。

在一种可能的实现方式中，所述采样电路还用于：按照与所述有效时间区间内的采样频率相同的频率，在所述行扫描周期内除所述有效时间区间之外的非有效时间区间内，填充固定值作为所述非有效时间区间内的采样数据。

可以在非有效时间区间内填充固定值例如0作为采样数据，因此非有效时间区间内没有噪声，从而降低了整个周期内的噪声的占比，相当于消除了检测信号中的底噪。

在一种可能的实现方式中，所述采样电路还用于：对多个行扫描周期内得到的所述采样数据进行拼接；其中，所述解调电路具体用于：根据拼接后的采样数据进行正交解调，其中，所述拼接后的采样数据的采样周期等于每个行扫描周期内的所述采样点数量与1/F1的乘积，F1为用于对所述检测信号进行采样的采样频率。

在对采样数据进行处理时，需要将每个周期内按照预设的采样点数进行采样得到的数据进行拼接。

第二方面，提供了一种触控检测信号的处理方法，包括：

根据屏幕的显示层的行同步信号的行扫描周期，向所述屏幕的触控层输出打码信号，并接收所述触控层输出的检测信号；

根据所述行扫描周期，对所述检测信号进行采样，得到采样数据，其中，所述行扫描周期是变化的，不同行扫描周期内的采样点数量均为预设值；

根据所述采样数据进行正交解调，得到所述检测信号的解调结果。

基于上述技术方案，由于在不同行扫描周期内按照相同的采样点数对各个行扫描周期内采集到的检测信号进行采样，因此基于行扫描周期内的检测信号的采样数据，所得到的解调结果也就是稳定的，从而降低了显示层的行同步信号在时域上的抖动对触控层的触控检测的噪声影响，提高了触控检测系统的信噪比。

在一种可能的实现方式中，所述对所述检测信号进行采样，包括：从所述行扫描周期内的所述行同步信号的上升沿的时刻起，对所述行扫描周期内的所述检测信号进行采样。

在一种可能的实现方式中，所述预设值为小于或者等于F1/F2的整数，其中，F1为用于对所述检测信号进行采样的采样频率，F2为所述行扫描信号的或者所述检测信号的频率。

在一种可能的实现方式中，所述预设值为小于或者等于F1/F2的最大整数。

在一种可能的实现方式中，所述对所述检测信号进行采样，包括：对所述行扫描周期的有效时间区间内的所述检测信号进行采样，其中，所述有效时间区间为有触摸信号时所述检测信号的幅值发生变化的时间区间。

由于触控检测例如对手指或笔的电容检测而言，通常包括向触控层中的触控电极充放电的过程、抵消触控电极的基础电容的过程、以及将抵消基础电容后的触控电极上的电荷量进行转移的过程。而只有在电荷转移的过程中，采样电路采集到的数据才反映了触控电极上的触摸情况，因此，在行扫描周期内，采样电路可以仅采集与该电荷转移过程对应的有效时间区间内的数据，从而提高数据采集的效率。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：按照与所述有效时间区间内的采样频率相同的频率，在所述行扫描周期内除所述有效时间区间之外的非有效时间区间内，填充固定值作为所述非有效时间区间内的采样数据。

可以在非有效时间区间内填充固定值例如0作为采样数据，因此非有效时间区间内没有噪声，从而降低了整个周期内的噪声的占比，相当于降低了检测信号中的底噪。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：对多个行扫描周期内得到的所述采样数据进行拼接；其中，所述根据所述采样数据进行正交解调，包括：根据拼接后的采样数据进行正交解调，其中，所述拼接后的采样数据的采样周期，等于每个行扫描周期内的所述采样点数量与1/F1的乘积，F1为用于对所述检测信号进行采样的采样频率。

第三方面，提供了一种电子设备，包括上述第一方面或者第一方面的任意可能的实现方式中的触控芯片。

附图说明

图1是屏幕模组的示意图。

图2是行同步信号、像素数据、显示层噪声与触控检测信号之间的关系的示意图。

图3是行同步信号的抖动对触控检测信号的影响的示意图。

图4是本申请实施例的触控芯片的示意性框图。

图5是基于图4所示的触控芯片的采样时序的示意图。

图6是理想情况下的采样数据的示意图。

图7是本申请实施例的采样数据拼接的示意图。

图8是本申请实施例的有效时间区间的示意图。

图9是本申请实施例的采样数据拼接的示意图。

图10是本申请实施例的填充采样数据的示意图。

图11是本申请实施例的触控检测信号的处理方法的示意性流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

如今，电子设备的屏幕被设计的越来越薄，以减小电子设备的厚度，或者在相同厚度下使电子设备中有更多空间容纳其他内部器件。其中，屏幕的类型从液晶显示器（LiquidCrystal Display，LCD）到有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode，OLED）显示器的转换就是一种典型趋势。然而，OLED屏幕变薄以后，屏幕的触控层中的触控电极的基础电容变大，并且使得从显示层中耦合至触控层的噪声变大，直接影响了触控检测的性能和灵敏度。

图1所示为屏幕模组的示意图，屏幕模组中的触控层和显示层通常是两套独立且分离的系统，理论上，它们相互之间可能不存在干扰或者干扰较小。但是，由于如今的屏幕越来越薄，触控层中的触控电极相对于系统地的距离更近，使得触控电极对系统地的自电容从以前的100pF左右提升至现在的500pF左右，导致触控层和显示层之间的相互影响无法被忽略。

如图1所示，显示驱动芯片产生的信号传输至屏幕模组的显示层，并通过走线的寄生电容C_D耦合到触控层和显示层之间的系统地，再通过触控层中的触控电极的对地电容C_sg和C_dg耦合到触控层，从而使触控层上形成显示层噪声，并最终耦合到触控芯片，从而影响了触控检测的性能。

显示驱动芯片产生行同步信号（记作Hsync信号）作为时钟，更新显示层的每行像素的像素数据（或称为显示数据）。由于触控层的触控电极的基础电容变大，每行像素的像素数据刷新时，输入显示层的信号会从触控层和显示层之间的公共阴极耦合到触控层的触控电极，并最终影响触控检测。也就是说，从显示层耦合到触控层的显示层噪声与显示层的Hsync信号之间同步。

图2示出了行同步信号、像素数据、显示层噪声以及触控检测信号（以下也简称为检测信号）之间的关系。如图2所示，显示驱动芯片以Hsync信号为时钟更新显示层的各行像素的像素数据（或称为显示数据），而显示层噪声产生于像素数据刷新时，因此显示层噪声与Hsync信号同步。为了解决显示层噪声对触控层的触控检测造成的影响，可以使触控检测时输出的触控打码信号（也简称打码信号或者驱动信号）与Hsync信号之间同步，最终使得到的检测信号也与Hsync信号之间同步，即保持恒定的相位差，从而在一定程度上削弱显示层噪声对触控检测的干扰。例如图2所示，在行扫描周期内的低噪声时段获取检测信号，该检测信号与Hsync信号之间同步。基于该检测信号，就可以获得用户的触摸信息例如触摸位置、触摸压力等。

应理解，本申请实施例中所述的触控打码信号，指触控芯片在触控检测期间输出的打码信号，包括输入至触控层的打码信号；也包括触控检测期间输出的用于对触控检测中其他电路进行控制的控制信号，例如触发采样电路对检测信号进行采样的触发信号等。

显示驱动芯片通过内部RC振荡电路产生Hsync信号。由于RC振荡电路的时钟本身精度较差且温漂较大，因此产生的Hsync信号存在抖动，具体表现为Hsync信号的行扫描周期可能发生微弱的变化，因此耦合到触控层中的显示层噪声也存在抖动。当以某个Hsync信号的边沿触发触控芯片中的采样电路采集检测信号时，行扫描周期的抖动会在时域上从一个行扫描周期传递到下一个行扫描周期并进行叠加。连续采样的时间越长，采集到的检测信号的抖动就越大。

从显示层耦合到触控层中的显示层噪声变大时，检测信号仍需要有一定的信噪比，这时可以将触控芯片输出的打码信号（也称驱动信号等）与Hsync信号同步，从而在一定程度上消除显示层噪声对触控检测的干扰。

但是，当显示层的Hsync信号的行扫描周期不稳定时，触控芯片采集的检测信号也就不稳定，对检测信号进行采样和解调后的解调结果也就不稳定，具体表现为解调结果在一定范围内抖动。这样，行扫描周期的不稳定就会给触控检测带来额外的噪声，影响触控检测的结果。

例如图3所示，Hsync信号的一个行同步扫描周期在理想情况下是稳定的，不会发生抖动。假设理想情况下的行扫描周期均稳定在10us，实际应用中的行扫描周期的抖动值为±10ns，如图3的第一行所示。触控芯片中的采样电路以某个Hsync信号的上升沿作为触发，连续采样1ms的检测信号，如图3的第二行所示。在理想情况下，行扫描周期是稳定的，采样电路总共采样了100个周期的检测信号，如图3的第三行所示。但是由于行扫描周期在实际应用中存在抖动，因此采样电路实际采样的周期数为99.9~100.1。最后一个行扫描周期相对于采样触发时刻，在时域上的抖动高达±10ns×100=±1us。这样，对于2MHz的采样频率而言，最后一个周期内的检测信号存在1us/（1/2MHz）=±2个采样点的误差。由于行扫描周期的不稳定，可能导致对检测信号少采样或者多采样两个采样点的数据，分别如图3的第4行和第5行所示。

通常，在触控检测中，会将采样电路采集到的采样数据先经过正交解调（也称IQ解调或正交IQ解调），从而得到检测信号的解调结果，之后再发送给处理器进行触摸坐标的计算。图3的最后一行所示是用于对采样数据进行解调的正弦信号（Sin信号），由于本申请实施例对余弦信号（Cos信号）和正弦信号的处理相同，以下均以正弦信号为例进行描述。在这种情况下，检测信号在时域上存在抖动而用于正交解调的正弦信号在时域上不存在抖动，因此在进行正交解调的过程中，当检测信号与正弦信号和余弦信号点乘后，导致解调结果也发生抖动，具体体现为解调得到的信号幅值的抖动。对于检测信号中的有效信号而言，这种解调结果的抖动就是叠加在有效信号上的噪声。图3中忽略了电路系统的底噪，且假设没有外界物体触摸触控电极而改变检测信号的幅值。在不考虑行扫描周期的抖动时，解调结果只有一个；在考虑行扫描周期的抖动时，解调结果就会在一定范围内抖动，对于检测信号中的有效信号而言，解调结果的抖动就是噪声。

为了降低显示层的Hsync信号对触控检测的影响，本申请提出了一种处理检测信号的方案，能够降低显示层的Hsync信号对触控检测结果的影响，提高触控检测系统的信噪比。下面结合图4至图11进行详细描述。

图4是本申请实施例的触控芯片的示意性框图。如图4所示，触控芯片400包括驱动电路410、检测电路420、采样电路430和解调电路440。

其中，驱动电路410用于根据屏幕的显示层的行同步信号的行扫描周期，向屏幕的触控层输出打码信号。

检测电路420用于接收所述触控层输出的检测信号。

采样电路430用于根据行扫描周期，对该检测信号进行采样，得到采样数据。

其中，该行扫描周期是变化的，但不同行扫描周期内的采样点数量均等于预设值。

解调电路440用于根据所述采样数据进行正交解调，得到该检测信号的解调结果。

这里所述的解调结果，例如指对该检测信号进行解调后得到的检测信号的信号幅度。

应理解，在触控检测期间，驱动电路410输出打码信号以及检测电路420接收相应的检测信号可以是同步进行的。通常，在驱动电路410输出打码信号的同时，检测电路420接收从触控层输出的检测信号。该检测信号中携带用户的触摸信息，例如用户触摸引起的触控电极的电容变化量等。对该检测信号进行后续处理后，就可以得到用户的触摸信息。

还应理解，这里所述的行扫描周期是变化的，是指该行扫描周期或者行扫描信号在时域上存在抖动。也就是说，显示层的行同步信号的输出在时域上是不稳定的，或者行扫描周期在时域上是不稳定的。例如，理想情况下，行扫描周期在时域上是稳定的，每个行扫描周期的长度都是10us；而当行扫描周期在时域上不稳定时，其长度为10us±10ns，存在10ns范围内的抖动。

当行扫描周期变化时，不同的行扫描周期内的采样数据对应的采样点数量可能相同，也可能不同。

可见，当显示层的行同步信号的行扫描周期不稳定时，由于在不同行扫描周期内按照相同采样点数对各个行扫描周期内采集到的触控检测信号进行采样，因此基于触控检测信号的采样数据所得到的解调结果也就是稳定的，降低了显示层的行同步信号在时域上的抖动对触控层的触控检测的影响，减小了检测结果中的噪声，提高了触控检测系统的信噪比。

本申请实施例中，每个行扫描周期内的采样点数均为预设值，该预设值例如为小于或者等于F1/F2的整数，其中，F1为用于对检测信号进行采样的采样频率，F2为行同步信号的或者检测信号的频率。优选地，该预设值为小于或者等于F1/F2的最大整数。

采样电路430例如可以是ADC电路，采样电路430基于采样时钟按照一定采样频率获取检测信号的各个采样点上数据。如图5所示，当某个行同步信号触发后，采样电路430会进行一段时间的连续采样，基于前面的描述可知，连续采集的时间较长时，行扫描周期的抖动会依次传递，使得后面几个行扫描周期内的检测信号在时域上有明显抖动，造成正交解调后的结果也跟随着抖动。

如图5的触发信号0和采样时钟0所示，基于采样时钟0，按照一定的采样频率对检测信号进行采样，当行扫描周期存在抖动时，导致每个行扫描周期内的检测信号进行采样时的采样点数不断变化。由于正交解调的正弦信号和余弦信号是在每段采样长度中按照固定频率产生，因此行扫描周期的抖动使得正弦信号和余弦信号相对于采样数据也存在抖动，于是基于该正弦信号和余弦信号进行正交解调后得到的解调结果也跟随抖动，对于检测结果中的有效信号而言，解调结果的抖动就是噪声。

本申请实施例中，由于在不同行扫描周期内按照相同采样点数对各个行扫描周期内采集到的触控检测信号进行采样，因此基于触控检测信号的采样数据所得到的解调结果也就是稳定的，从而减小了行同步信号对触控检测的影响。

在一种实现方式中，采样电路430从行扫描周期内的行同步信号的上升沿的时刻起，对行扫描周期内的检测信号进行采样。本申请实施例中所述的行扫描周期，是以相邻两个行同步信号的脉冲的上升沿之间的时段作为一个行扫描周期为例，例如图5所示，因此可以从该行扫描周期内的行同步信号的上升沿的时刻起，对行扫描周期内的检测信号进行采样。但应理解，当以相邻两个行同步信号的脉冲的下降沿之间的时段作为一个行扫描周期时，可以从上一个行扫描周期内的行同步信号的下降沿的时刻起，对该行扫描周期内的检测信号进行采样。本申请实施例对如何划分行扫描周期不作限定，采样电路430从行扫描周期的起始时刻开始对该行扫描周期内的检测信号进行采样。

如图5中的触发信号1和采样时钟1，在某个行扫描信号即触发信号1触发采样后，基于采样时钟1在每个行扫描周期内都按照固定的采样点数量对检测信号进行采样，即每个行扫描周期内的采样点数均等于预设值。其中，总采样时间不超过单个行扫描周期的时长，不足一个采样点的时钟长度则不进行采样。图5中基于采样时钟1在每个行扫描周期的行同步信号的上升沿的时刻开始采样，并按照采样频率在每个行扫描周期内均采样6个采样点，直到到达规定的采样时间。

这种方式使采样电路430采集到的数据是稳定的。由于每个采样周期和行扫描周期同步，消除了行扫描周期的抖动所导致的检测信号的抖动。另外，由于每个行扫描周期内的采样时间小于该行扫描周期的时长，消除了行扫描周期的抖动对检测信号的影响，消除了行扫描周期的抖动对触控检测性能的影响。

图5中基于采样时钟0得到的数据就是检测信号本身，可以直接进行后续的正交解调和坐标计算；而基于采样时钟1采样到的数据需要进一步处理后，才能用于后续的正交解调和坐标计算。

在一种实现方式中，采样电路430对多个行扫描周期内得到的采样数据进行拼接。这时，解调电路440根据拼接后的采样数据进行正交解调。

其中，拼接后的采样数据的采样周期等于每个行扫描周期内的采样点数量与1/F1的乘积，F1为用于对该检测信号进行采样的采样频率。

假设行扫描信号和检测信号的频率F2=300KHz，采样频率F1=2MHz。对于采样时钟0而言，采集到的信号频率也是300KHz。后续进行正交解调时使用的正弦信号和余弦信号的频率也为300KHz，如图6所示。

而对于图5中基于采样时钟1采样到的数据，需要把多个行扫描周期内采集到的信号首尾拼接形成新的信号后，再进行后续的正交解调等。

理论上，每个行扫描周期内的采样点数为2MHz/300KHz=6.67个。实际采样时每个行扫描周期内的采样点数选择小于或等于6.67的整数，例如选择6个采样点，如图5的采样时钟1所示。于是，基于采样时钟1采样得到的多个行扫描周期内的采样数据在进行拼接后，得到的采样数据的采样周期变为（1/2MHz）×6=3us，对应的实际频率为333.33KHz，后续进行正交解调时使用的正弦信号和余弦信号的频率也需要调整为信号的实际频率。

如图7所示，基于采样时钟1在每个行扫描周期内进行采样的采样点数为6，将每个行扫描周期内采集的数据进行拼接，得到如采样时钟1’所示的采样时钟以及符合该采样时钟的采样数据1。

由于触控检测例如对手指或主动笔的电容检测而言，通常包括向触控层中的触控电极充放电的过程、抵消触控电极的基础电容的过程、以及将抵消基础电容后的触控电极上的电荷量进行转移的过程。这些过程最终可以得到因手指或主动笔触摸所引起的触控电极的电容相对于其基础电容的电容变化量。根据该电容变化量，就可以获得手指或者主动笔的触摸信息。

然而，只有在电荷转移的过程中，采样电路430采集到的数据才反映了触控电极上的触摸情况，因此，在行扫描周期内，采样电路430可以仅采集与该电荷转移过程对应的有效时间区间内的数据，从而提高数据采集的效率。

这里所述的提高数据采集的效率，一方面是指采用尽可能少的采样点数得到触控电极上的信号变化量，节省采样功耗和行扫描周期的采样时间，另一方面是指触控电极上产生信号变化量时，基于有效时间区间内的采样数据拼接形成的新的采样数据得到的该触控电极上对应的信号变化量更大。

其中，该有效时间区间为有触摸信号时检测信号的幅值发生变化的时间区间。也就是说，在触摸电极的电容因手指或主动笔的触摸而发生变化时，该检测信号的幅值发生相应变化的区间即为该有效时间区间。这里所述的幅值变化可以是指幅值的变化量大于0或者超过一定阈值。这时，采样电路430可以只对行扫描周期的有效时间区间内的检测信号进行采样。

如图8所示，在一个行扫描周期内，时间T0为有效时间区间。由于有效时间区间内的检测信号的幅值会有明显变化，因此采样电路430对时间T0内的检测信号进行采样。除此之外的时间段△t1和△t2内，采样电路430也可以采样，但是采集到的信号中仅包括电路底噪和其他干扰信号，理论上触摸触控电极后△t1和△t2内的检测信号的幅值基本不变。

如图5中的触发信号2和采样时钟2所示，某个行扫描周期的行同步信号即触发信号2触发采样的初始延时可以调整，使得仅在有效时间区间内进行采样。可见，通过调整触发采样的初始延时和采样点数，使得仅在检测信号的有效时间区间内采集固定采样点数的数据，可以避免行扫描周期的抖动对触控检测的影响。

类似地，采用这种采样方式时，采样电路430也可以对多个行扫描周期的有效时间区间内得到的采样数据进行拼接。这时，解调电路440根据拼接后的采样数据进行正交解调。

其中，拼接后的采样数据的采样周期等于每个有效时间区间内的采样点数量与1/F1的乘积，F1为用于在该有效时间区间内对该检测信号进行采样的采样频率。

如图9所示，假设行扫描信号和检测信号的频率F2=300KHz，采样频率F1=2MHz。基于采样时钟2在每个行扫描周期的有效时间区间内进行采样的采样点数为3，将每个行扫描周期的有效时间区间内采集到的数据进行拼接，得到如采样时钟2’所示的采样时钟以及符合该采样时钟的采样数据2。类似地，可知，每个行扫描周期的有效时间区间内的采样数据拼接后形成的信号频率为666.67KHz。同样，正交解调使用的正弦信号和余弦信号的频率也需要进行相应调整。

对于图5中所示的采样时钟1和采样时钟2，基于采样时钟2在每个行扫描周期内的采样点数变少，最终得到的信号周期变短，而有效时间区间和触控电极被触摸前后有效时间区间内的检测信号的幅值保持不变，相当于提升了有效信号在整个周期内的占比，因此经过解调后得到的触摸前后的信号幅值的变化更大。

可以发现，每个行扫描周期内的采样点的数量越少，最终获得的信号的频率与原始的检测信号的频率之间的差异就越大。为了使最终获得的信号的频率与实际的检测信号的频率尽可能一致，可以在每个行扫描周期内没有采集数据的时间段内补充采样点，并且将补充的采样点对应的数据设置为固定值，例如设置为0。

例如，对于仅在有效时间区间内进行采样的方案，由于最终得到的检测结果与实际的检测信号之间的频率相差较大，在一种实现方式中，采样电路430可以按照与有效时间区间内的采样频率相同的频率，在每个行扫描周期内除有效时间区间之外的非有效时间区间内，填充0作为该非有效时间区间内的采样数据。

如图10所示，在每个行扫描周期的非有效时间区间内填充0作为非有效时间区间内的采样数据，并基于采样时钟2在每个行扫描周期的有效时间区间内采集的数据进行首尾拼接，从而得到如采样时钟3’所示的采样时钟以及符合该采样时钟的采样数据3。

相比于图5中基于采样时钟1采样得到的采样数据，基于采样时钟3’在非有效时间区间内得到的采样数据为0，表示没有噪声，从而降低了整个周期内噪声的占比，降低了检测信号的底噪。而基于采样时钟1在非有效时间内得到的采样数据表示系统底噪，还可能包括显示层的干扰信号和耦合到系统的其他外部串扰信号。

相比于图5中基于采样时钟2采样得到的数据，基于采样时钟3’得到采样数据后并在非有效时间区间内填充采样数据0，可以使最终的检测结果更接近实际的检测信号的频率。

应理解，本申请实施例中均以填充0为例，但实际应用中，也可以填充其他数值例如0.01、1、50等固定值，只要能够达到使非有效时间区间内的噪声为0的目的即可。这等效于给整段采样信号一个直流偏置，最终使正交解调后得到的触控电极上的信号变化量不变，对整个触控检测系统的性能没有影响。以非有效时间区间内填充0为例仅是为了便于对本申请方案的理解，但只要填充的数据相同，都可以实现相同目的。

特殊地，在采样电路430的采样时钟和行同步信号的时钟同步，且每个行扫描周期内总是包含整数个采样点的情况下，通过给未采样的时间段内填充采样数据0，可以将处理后的检测信号的频率还原成原始的检测信号的频率。但是，触控芯片430的采样时钟很难专门去和显示驱动芯片做时钟同步，以使二者的主时钟完全一致，并且一个行扫描周期内也很难恰好包含整数个采样点。仅在某些特殊的应用中，例如触控显示驱动集成（TouchDisplay Driver Integration，TDDI）技术中，由于触控芯片和显示器驱动芯片集成在一起，那么就可以通过这种方式，将处理后的检测信号的频率还原成原始的检测信号的频率。

表一示出了采用本申请实施例的检测信号的处理方式时得到的触控检测结果。假设触控检测的时间为500us，触控检测为自容检测。如表一所示，不采用本申请的方案时，测试画面分别为低噪、中噪和高噪时，检测结果的信噪比（Signal Noise Ratio，SNR）分别为7.69、4.2和2.82；采用本申请的方案时，测试画面分别为低噪、中噪和高噪时，检测结果的信噪比分别为9.84、5.92和4.83。因此，采用本申请实施例的方案，可以在低噪、中噪和高噪场景中分别将触控检测的性能提升至原来的1.28、1.41和1.71倍。

表一

从表一可以看出，采用本申请的信号处理方式，能够有效降低行扫描周期的抖动对检测结果的影响，提高触控检测系统的信噪比。其中，对于表一中测试的电子设备的屏幕而言，显示层噪声越大的画面，行扫描周期的抖动越严重，采用本申请的信号处理方式后对触控检测系统的信噪比提升的越明显，可以提升28-71%。

表二示出了采样点数对触控检测的结果的影响。假设测试画面为高噪画面，触控检测为自容检测，并且采样时钟设置在有效时间区间，即触摸前后检测信号的幅值变化的时间段。从表二可以看出，每个行扫描周期内的采样点数越少，采样位置越接近信号幅值变化最大的时刻，触控电极被触摸前后所得到的检测信号的电压的变化量越大。但是，采样点数越少，采样位置越接近信号幅值变化最大的时刻，噪声信号也越大。例如在表二中，当采样点数为6时，信噪比最高，为4.83。因此，在确定图8所示的有效时间区间T0以及采样点数时，需要进行实际测试，扫描一遍信噪比随采样点数和采样位置△t1的变化关系，以找到最佳的配置。

表二

可见，本申请从信号采样的角度消除或者削弱了行扫描周期的抖动对检测结果的影响。行扫描周期抖动造成采样时间内靠后的行扫描周期在时域上左右抖动明显，导致后端数字解调出来的信号幅值在变化，这种变化的幅值对于有效信号而言就是噪声，即行扫描周期的抖动会给触控检测带来额外的噪声。而采用本申请的方案消除或者削弱了行扫描周期的抖动给触控检测系统造成的额外的噪声。

本申请还提供一种触控检测信号的处理方法。如图11所示，该方法1100可以由上述触控芯片600执行。该方法1100包括以下步骤中的部分或全部。

在步骤1110中，根据屏幕的显示层的行同步信号的行扫描周期，向所述屏幕的触控层输出打码信号，并接收所述触控层输出的检测信号。

在步骤1120中，根据所述行扫描周期，对所述检测信号进行采样，得到采样数据，其中，所述行扫描周期是变化的，不同行扫描周期内的采样点数量均为预设值。

在步骤1130中，根据所述采样数据进行正交解调，得到所述检测信号的解调结果。

可选地，在一种实现方式中，所述对所述检测信号进行采样，包括：从所述行扫描周期内的所述行同步信号的上升沿的时刻起，对所述行扫描周期内的所述检测信号进行采样。

可选地，在一种实现方式中，所述预设值为小于或者等于F1/F2的整数，其中，F1为用于对所述检测信号进行采样的采样频率，F2为所述行扫描信号的或者所述检测信号的频率。

可选地，在一种实现方式中，所述预设值为小于或者等于F1/F2的最大整数。

可选地，在一种实现方式中，所述对所述检测信号进行采样，包括：对所述行扫描周期的有效时间区间内的所述检测信号进行采样，其中，所述有效时间区间为有触摸信号时所述检测信号的幅值发生变化的时间区间。

可选地，在一种实现方式中，所述方法还包括：按照与所述有效时间区间内的采样频率相同的频率，在所述每个行扫描周期内除所述有效时间区间之外的非有效时间区间内，填充固定值作为所述非有效时间区间内的采样数据。

可选地，在一种实现方式中，所述方法还包括：对多个行扫描周期内得到的所述采样数据进行拼接；其中，所述根据所述采样数据进行正交解调，包括：根据拼接后的采样数据进行正交解调，其中，所述拼接后的采样数据的采样周期，等于所述每个行扫描周期内的所述采样点数量与1/F1的乘积，F1为用于对所述检测信号进行采样的采样频率。

应理解，该方法1100的具体描述可以参考前述针对触控芯片600的相关描述，为了简洁，这里不再赘述。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：屏幕；以及，上述本申请各种实施例中的触控芯片。

作为示例而非限定，本申请实施例中的电子设备可以为终端设备、手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机电脑、游戏设备、车载电子设备或穿戴式智能设备等便携式或移动计算设备，以及电子数据库、汽车、银行自动柜员机（Automated Teller Machine，ATM）等其他电子设备。该穿戴式智能设备包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或部分的功能，例如：智能手表或智能眼镜等，以及只专注于某一类应用功能，需要和其它设备如智能手机配合使用，如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等设备。

需要说明的是，在不冲突的前提下，本申请描述的各个实施例和/或各个实施例中的技术特征可以任意的相互组合，组合之后得到的技术方案也应落入本申请的保护范围。

应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本申请的保护范围内。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种触控芯片，其特征在于，包括：

驱动电路，用于根据屏幕的显示层的行同步信号的行扫描周期，向所述屏幕的触控层输出打码信号；

检测电路，用于接收所述触控层输出的检测信号；

采样电路，用于根据所述行扫描周期，对所述检测信号进行采样，得到采样数据，其中，所述行扫描周期是变化的，不同行扫描周期内的采样点数量均为预设值；以及，

解调电路，用于根据所述采样数据进行正交解调，得到所述检测信号的解调结果。

2.根据权利要求1所述的触控芯片，其特征在于，所述采样电路具体用于：

从所述行扫描周期内的所述行同步信号的上升沿的时刻起，对所述行扫描周期内的所述检测信号进行采样。

3.根据权利要求1所述的触控芯片，其特征在于，所述预设值为小于或者等于F1/F2的整数，其中，F1为用于对所述检测信号进行采样的采样频率，F2为所述行扫描信号的或者所述检测信号的频率。

4.根据权利要求3所述的触控芯片，其特征在于，所述预设值为小于或者等于F1/F2的最大整数。

5.根据权利要求1所述的触控芯片，其特征在于，所述采样电路具体用于：

对所述行扫描周期的有效时间区间内的所述检测信号进行采样，其中，所述有效时间区间为有触摸信号时所述检测信号的幅值发生变化的时间区间。

6.根据权利要求5所述的触控芯片，其特征在于，所述采样电路还用于：

按照与所述有效时间区间内的采样频率相同的频率，在所述行扫描周期内除所述有效时间区间之外的非有效时间区间内，填充固定值作为所述非有效时间区间内的采样数据。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的触控芯片，其特征在于，所述采样电路还用于：

对多个行扫描周期内得到的所述采样数据进行拼接；

其中，所述解调电路具体用于：

根据拼接后的采样数据进行正交解调，其中，所述拼接后的采样数据的采样周期等于每个行扫描周期内的所述采样点数量与1/F1的乘积，F1为用于对所述检测信号进行采样的采样频率。

8.一种触控检测信号的处理方法，其特征在于，包括：

根据屏幕的显示层的行同步信号的行扫描周期，向所述屏幕的触控层输出打码信号，并接收所述触控层输出的检测信号；

根据所述行扫描周期，对所述检测信号进行采样，得到采样数据，其中，所述行扫描周期是变化的，不同行扫描周期内的采样点数量均为预设值；

根据所述采样数据进行正交解调，得到所述检测信号的解调结果。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对所述检测信号进行采样，包括：

从所述行扫描周期内的所述行同步信号的上升沿的时刻起，对所述行扫描周期内的所述检测信号进行采样。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预设值为小于或者等于F1/F2的整数，其中，F1为用于对所述检测信号进行采样的采样频率，F2为所述行扫描信号的或者所述检测信号的频率。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述预设值为小于或者等于F1/F2的最大整数。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对所述检测信号进行采样，包括：

对所述行扫描周期的有效时间区间内的所述检测信号进行采样，其中，所述有效时间区间为有触摸信号时所述检测信号的幅值发生变化的时间区间。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

按照与所述有效时间区间内的采样频率相同的频率，在所述行扫描周期内除所述有效时间区间之外的非有效时间区间内，填充固定值作为所述非有效时间区间内的采样数据。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对多个行扫描周期内得到的所述采样数据进行拼接；

其中，所述根据所述采样数据进行正交解调，包括：

根据拼接后的采样数据进行正交解调，其中，所述拼接后的采样数据的采样周期，等于每个行扫描周期内的所述采样点数量与1/F1的乘积，F1为用于对所述检测信号进行采样的采样频率。

15.一种电子设备，其特征在于，包括上述权利要求1至7中任一项所述的触控芯片。

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