CN113407036A - 触控键盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种触控键盘,包括按键组、电容式触控传感器和压力感测电路。电容式触控传感器耦接按键组,用来产生感应电容量。压力感测电路耦接电容式触控传感器,用来产生压力感测值,并特别包括消除电路。消除电路用来产生消除信号,使得压力感测电路中的电容电压转换器是根据再加上消除信号后的感测信号来输出模拟电压信号,且感测信号的内容为电容式触控传感器所产生的感应电容量。因此,所述触控键盘能通过利用消除电路来避免电容电压转换器因收到过大的感应电容量而发生溢位,并也提升所述触控键盘的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及一种触控键盘(Touch Keyboard),尤其涉及一种能提升灵敏度(Sensitivity)的触控键盘。
背景技术
相较于传统键盘,触控键盘是将触控面板整合于键盘中,使得这键盘可同时具有触控功能,例如用户可通过将手指在键盘表面上滑动来控制光标移动。另外,目前市面上的触控面板多为采用电容式触控传感器,并对于包含电容式触控传感器的触控键盘而言,其原理就是利用电容式触控传感器会因用户按压和触摸按键组所产生的不同感应电容量,以判断用户为按压或触摸按键组。
然而,电容式触控传感器因用户按压按键组所产生的感应电容量强度远大于因用户触摸按键组所产生的感应电容量强度,所以当按压按键和触摸键盘(Touch onKeyboard,TOK)两种应用可同时存在时,现有的电容电压转换器将容易发生溢位(Overflow),并导致所述感应电容量无法被正确转换为相应电压值。也就是说,触控键盘为能同时检测按压按键和触摸键盘将需要较大的检测范围,且意味着这检测范围对于触控键盘的灵敏度非常重要。因此,本领域亟需一种能避免电容电压转换器因收到过大的感应电容量而发生溢位的触控键盘。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供一种触控键盘,包括按键组、电容式触控传感器和压力感测电路。电容式触控传感器耦接按键组,用来产生感应电容量。压力感测电路耦接电容式触控传感器,用来产生压力感测值,并包括转换器、消除电路、模拟数字转换器和数字信号处理器。转换器耦接输入引脚,用来接收自输入引脚所提供而来的感测信号,并输出模拟电压信号。消除电路耦接于转换器和输入引脚间,用来产生消除信号,使得转换器是根据再加上消除信号后的感测信号来输出模拟电压信号。模拟数字转换器耦接转换器,用来将模拟电压信号转换为数字电压信号。数字信号处理器耦接模拟数字转换器,用来根据数字电压信号,产生相应于感测信号的压力感测值。
本发明实施例另提供一种触控键盘,包括按键组、电容式触控传感器和压力感测电路。电容式触控传感器耦接按键组,用来产生感应电容量。压力感测电路耦接电容式触控传感器,用来产生压力感测值,并包括转换器、模拟数字转换器、消除电路和数字信号处理器。转换器耦接输入引脚,用来接收自输入引脚所提供而来的感测信号,并输出模拟电压信号。模拟数字转换器耦接转换器,用来将模拟电压信号转换为数字电压信号。消除电路耦接于转换器和模拟数字转换器间,用来产生消除信号,使得模拟数字转换器是根据再减去掉消除信号后的模拟电压信号来输出数字电压信号。数字信号处理器耦接模拟数字转换器,用来根据数字电压信号,产生相应于感测信号的压力感测值。
本发明实施例另提供一种触控键盘,包括按键组、电容式触控传感器和压力感测电路。电容式触控传感器耦接按键组,用来产生感应电容量。压力感测电路耦接电容式触控传感器,用来产生压力感测值,并包括转换器、抑制电路、模拟数字转换器和数字信号处理器。转换器耦接输入引脚,用来接收自输入引脚所提供而来的感测信号,并输出模拟电压信号。抑制电路耦接于转换器和输入引脚间,用来根据预设参数,对感测信号进行抑制,再将被抑制后的感测信号提供至转换器,使得转换器是根据被抑制后的感测信号来输出模拟电压信号。模拟数字转换器耦接转换器,用来将模拟电压信号转换为数字电压信号。数字信号处理器耦接模拟数字转换器,用来根据数字电压信号,产生相应于感测信号的压力感测值。
优选地,上述转换器皆为电容电压转换器,且感测信号的内容为电容式触控传感器所产生的感应电容量。另外,输入引脚用来将压力感测电路耦接至电容式触控传感器的输出端。
除此之外,本发明实施例另提供一种触控键盘,包括括按键组、电容式触控传感器和压力感测电路。电容式触控传感器耦接按键组,用来产生感应电容量。压力感测电路耦接电容式触控传感器,用来产生压力感测值,并包括转换器和消除电路。转换器耦接于输入引脚,用来接收自输入引脚所提供而来的电容感测信号,并输出与电容感测信号所感测到的压力值相应的电路信号。消除电路耦接于转换器和输入引脚间,用来产生消除信号,使得转换器是根据再加上消除信号后的电容感测信号来输出电路信号。
优选地,上述电路信号为电压信号,且电压信号的电压值正比于电容感测信号所感测到的压力值。另外,电压信号为模拟电压信号,且转换器还可耦接模拟数字转换器,用来将模拟电压信号转换为数字电压信号,而压力感测电路还包括数字信号处理器,耦接模拟数字转换器,用来根据数字电压信号,产生相应于电容感测信号的压力感测值。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图,然而所提供的附图仅用于提供参考与说明,并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1是本发明第一实施例所提供的触控键盘的功能方框示意图。
图2是图1的转换器和消除电路于第一优选实施例下的电路示意图。
图3是图1的转换器和消除电路于第二优选实施例下的电路示意图。
图4是本发明第二实施例所提供的触控键盘的功能方框示意图。
图5是图4的转换器和消除电路于第一优选实施例下的电路示意图。
图6是图4的转换器和消除电路于第二优选实施例下的电路示意图。
图7是图4的转换器和消除电路于第三优选实施例下的电路示意图。
图8是本发明第三实施例所提供的触控键盘的功能方框示意图。
图9是图8的转换器和抑制电路于第一优选实施例下的电路示意图。
图10是图8的转换器和抑制电路于第二优选实施例下的电路示意图。
图11是图8的转换器和抑制电路于第三优选实施例下的电路示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所提供的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用,本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用,在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外,本发明的附图仅为简单示意说明,并非依实际尺寸的描绘,事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容,但所提供的内容并非用以限制本发明的保护范围。
应当理解的是,虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号,但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件,或者一信号与另一信号。另外,本文中所使用的术语“或”,应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
请参阅图1,图1是本发明第一实施例所提供的触控键盘的功能方框示意图。触控键盘1包括按键组10、电容式触控传感器TK1和压力感测电路12。电容式触控传感器TK1耦接按键组10,用来产生感应电容量。请注意,本发明并不限制按键组10和电容式触控传感器TK1的具体实现方式,且为方便以下说明,本发明的电容式触控传感器TK1皆仅采用数量为1的例子,但其亦非用以限制本发明,总而言之,由于按键组10和电容式触控传感器TK1的运行原理已皆为本技术领域中技术人员所现有,因此有关按键组10和电容式触控传感器TK1的细节就不再多加赘述。
另外,压力感测电路12耦接电容式触控传感器TK1,用来产生压力感测值Pv,并包括转换器120、消除电路122、模拟数字转换器124和数字信号处理器126。转换器120耦接输入引脚P1,用来接收自输入引脚P1所提供而来的感测信号S1,并输出模拟电压信号VS1。消除电路122耦接于转换器120和输入引脚P1间,用来产生消除信号S2,使得转换器120是根据再加上消除信号S2后的感测信号S1来输出模拟电压信号VS1。模拟数字转换器124耦接转换器120,用来将模拟电压信号VS1转换为数字电压信号VS2。数字信号处理器126耦接模拟数字转换器124,用来根据数字电压信号VS2,产生相应于感测信号S1的压力感测值Pv。
然而,由于模拟数字转换器124和数字信号处理器126的运行原理也已皆为本技术领域中技术人员所现有,因此有关模拟数字转换器124和数字信号处理器126的细节就不再多加赘述。根据上述内容启示,本技术领域中技术人员应可理解到,感测信号S1的内容为电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量,且输入引脚P1用来将压力感测电路12耦接至电容式触控传感器TK1的输出端OUT。接着,以下将针对转换器120和消除电路122的实现方式作进一步介绍。
请一并参阅图2,图2是图1的转换器120和消除电路122于第一优选实施例下的电路示意图。如图2所示,转换器120可例如为电容电压转换器220,且其包括运算放大器2201和负反馈电路2202。运算放大器2201的反相输入端(Inverting Input)耦接输入引脚P1与消除电路122间的节点A,运算放大器2201的非反相输入端(Non-Inverting Input)则耦接接地电压GND,与操作放大器2201的输出端耦接模拟数字转换器124。另外,负反馈电路2202耦接于运算放大器2201的反相输入端和运算放大器2201的输出端间,且负反馈电路2202为经由相互并联的第一电容Cf和第一开关SW1所组成。在本实施例中,第一开关SW1受控于第一控制信号TS1,以决定其自身的导通或截止状态。
由于电容电压转换器220的运行原理也已为本技术领域中技术人员所现有,因此有关运算放大器2201和负反馈电路2202的细节就不再多加赘述。反正如前所述,当电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量过大时,电容电压转换器220将容易发生溢位,并导致所述感应电容量无法被正确转换为相应电压值。也就是说,电容电压转换器220将无法有效输出相应于所述感应电容量的模拟电压信号VS1。因此,本发明第一实施例的技术核心在于,借由额外增设于输入引脚P1和电容电压转换器220间的消除电路122,来使得电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量,即感测信号S1能够被衰减,以避免触控键盘1中的电容电压转换器220因收到过大的感应电容量而发生溢位,并让电容电压转换器220能够有效输出相应于经衰减后的感应电容量的模拟电压信号VS1。
值得一提的是,本发明并不限制对于感应电容量,即感测信号S1进行衰减时的具体实现方式,本技术领域中技术人员应可依据实际需求或应用来进行设计。需说明的是,上述所谓的“对于感应电容量进行衰减”可以是指通过定量化的方式,或者是非定量化的方式来实现衰减效果,但本发明亦不以此为限制。总而言之,根据上述内容启示,并通过现有技术,本技术领域中技术人员应可理解到,图2中的电容电压转换器220亦可视作为一种离散(Discrete)类型结构的电路设计。因此,图2中的压力感测电路12还可包括第二开关SW2和第三开关SW3。
在本实施例中,第二开关SW2耦接于输入引脚P1和节点A间,并受控于第二控制信号TS2,以决定其自身的导通或截止状态。另外,第三开关SW3耦接于输入引脚P1和接地电压GND间,并受控于第一控制信号TS1,以决定其自身的导通或截止状态。也就是说,第一控制信号TS1控制第一和第三开关SW1、SW3为导通状态的时间一致,且第一控制信号TS1控制第一和第三开关SW1、SW3为导通状态的时间,则与第二控制信号TS2控制第二开关SW2为导通状态的时间彼此错开,如图2有示意了第一控制信号TS1和第二控制信号TS2的部分运行时序,故于此就不再多加赘述。
然而,为更进一步说明有关如何对于感应电容量,即感测信号S1进行衰减,因此本发明提供了以下一种具体实现方式。如图2所示,消除电路122可例如为一分支接线222,耦接于节点A和接地电压GND间,并用来降低电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量,使得电容电压转换器220是根据经降低后的感应电容量来输出模拟电压信号VS1。在本实施例中,分支接线222对于感应电容量的衰减程度可以是由一个预设参数所决定,或者根据目前压力感测电路1的操作环境(例如工作温度、平均感应电容量等)所决定,但本发明皆不以此为限制。
另外,若考虑到是指通过定量化的方式来实现衰减效果的话,分支接线222还可包括定电流源电路222a。当第二控制信号TS2控制第二开关SW2为导通状态时,定电流源电路222a则用来根据一预设参数,对电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量进行衰减,使得电容电压转换器220是根据经衰减后的感应电容量来输出模拟电压信号VS1。值得一提的是,由于定电流源电路222a的运行原理也已为本技术领域中技术人员所现有,因此有关定电流源电路222a的细节就不再多加赘述,且上述所谓的“预设参数”可以是指定电流源电路222a所提供的定电流值I。因此,当定电流值I越大时,感应电容量所受到的衰减程度就越大,但本发明并不限制定电流值I的具体实现方式。
由此可见,本发明第一实施例的触控键盘1不仅可利用定电流源电路222a来定量化衰减掉电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量外,本发明第一实施例的触控键盘1还可利用交错控制第一开关SW1、第二开关SW2和第三开关SW3的时间差异,以避免电容电压转换器220内的第一电容Cf产生急遽变异,并使得电压转换器220输出更为安定的模拟电压信号VS1。请注意,上述所采用定电流源电路222a的实现方式在此只是举例,其并非用以限制本发明。另外,若考虑到电容电压转换器220也可以是一种连续(Continuous)类型结构的电路设计。因此,请参阅图3,图3是图1的转换器120和消除电路122于第二优选实施例下的电路示意图。
相较于图2的电容电压转换器220,图3的电容电压转换器320则包括运算放大器3201和负反馈电路3202。运算放大器3201的反相输入端通过一加法电路3224耦接输入引脚P1,运算放大器3201的非反相输入端则耦接参考电压Vref,与操作放大器3201的输出端耦接模拟数字转换器124。另外,负反馈电路3202耦接于运算放大器3201的反相输入端和运算放大器3201的输出端间,且负反馈电路3202为经由相互并联的第一电容Cf和第一电阻Rf所组成。由于电容电压转换器320的运行原理也已为本技术领域中技术人员所现有,因此有关运算放大器3201和负反馈电路3202的细节就不再多加赘述。
类似地,为更进一步说明有关如何对于感应电容量,即感测信号S1进行衰减,因此本发明另提供出了一种具体实现方式。如图3所示,消除电路122可包括信号产生器3222和加法电路3224。信号产生器3222用来产生消除信号S2,且信号产生器3222所产生的消除信号S2的极性,则与电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量,即感测信号S1的极性彼此相反。另外,加法电路3224用来使得电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量与信号产生器3222所产生的消除信号S2进行相加,并再将加上消除信号S2后的感应电容量提供给电容电压转换器320。请注意,上述所采用加法电路3224的实现方式在此也只是举例,其并非用以限制本发明。
举例来说,在其它实施例中,当信号产生器3222所产生的消除信号S2的极性,则与电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量的极性彼此相同时,加法电路3224就可改成由减法电路(图3未示)来取代。由此可见,所述减法电路则用来使得电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量与信号产生器3222所产生的消除信号S2进行相减,并再将减去掉消除信号S2后的感应电容量提供给电容电压转换器320。换句话说,消除电路122对于感应电容量所进行衰减时采用的运算方式,例如加或减,可以是由信号产生器3222所产生的消除信号S2的极性所决定,或者是根据目前压力感测电路12的操作需求所决定,但本发明皆不以此为限制。
也就是说,本发明第二实施例的触控键盘1可利用信号产生器3222所产生的消除信号S2,来减弱掉电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量,从而避免电容电压转换器320因收到过大的感应电容量而发生溢位,并使得电容电压转换器320能够输出相应于经衰减后的感应电容量的模拟电压信号VS1。实务上,信号产生器3222可例如为数字模拟转换器,但本发明并不以此为限制,且信号产生器3222是可根据电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量大小来可程序化设计消除信号S2的大小。总而言之,本发明并不限制对于感应电容量进行衰减时的具体实现方式。
同样地,若仍考虑到是指通过定量化的方式来实现衰减效果的话,在其它实施例中,信号产生器3222所产生的消除信号S2大小,则可例如为与电容式触控传感器TK1因未被按压时所产生的感应电容量大小彼此相同。这样一来,本发明第二实施例的触控键盘1不仅可利用信号产生器3222所产生的消除信号S2,完全抵消掉电容式触控传感器TK1因未被按压时所产生的感应电容量外,本发明第二实施例的触控键盘1还可利用消除信号S2来定量化衰减电容式触控传感器TK1因被按压时所产生的感应电容量,使得电容电压转换器320不会因收到过大的感应电容量而发生溢位。
由此可见,图2和图3的触控键盘1皆可是在电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量,即感测信号S1被输入至转换器120,亦即电容电压转换器220和320前,就先通过消除电路122来对感应电容量进行衰减,以避免转换器120因收到过大的感应电容量而发生溢位现象,并且使得转换器120能有效输出相应于经衰减后的感应电容量的模拟电压信号VS1。然而,若先不将转换器120会发生溢位的几率考虑进去,在其它实施例中,消除电路122也可是改成在转换器120已根据电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量来输出模拟电压信号VS1后,才开始对模拟电压信号VS1进行衰减,使得模拟数字转换器124是根据经衰减后的模拟电压信号VS1来输出数字电压信号VS2。因此,请参阅图4,图4是本发明第二实施例所提供的触控键盘4的功能方框示意图,且图4中部分与图1相同或相似组件以相同或相似符号表示,故于此就不再详述其细节。
简单地说,相较于图1的消除电路122,图4的消除电路422耦接于转换器120和模拟数字转换器124间,用来产生消除信号S3,使得模拟数字转换器124是根据再减去掉消除信号S3后的模拟电压信号VS1来输出数字电压信号VS2。可请一并参阅图5,图5是图4的转换器120和消除电路422于第一优选实施例下的电路示意图。
如图5所示,转换器120可例如为电容电压转换器520,且其包括运算放大器5201和负反馈电路5202。运算放大器5201的反相输入端耦接输入引脚P1,运算放大器5201的非反相输入端则耦接接地电压GND,与操作放大器5201的输出端通过减法电路4222耦接模拟数字转换器124。另外,负反馈电路5202耦接于运算放大器5201的反相输入端和运算放大器5201的输出端间。负反馈电路52020为经由相互并联的第一电容Cf和第一电阻Rf所组成。由于电容电压转换器520的运行原理也已为本技术领域中技术人员所现有,因此有关运算放大器5201和负反馈电路5202的细节就不再多加赘述。再者,图5的消除电路422可包括减法电路4222、运算放大器4224、负反馈电路4226和参考电容Cref。
减法电路4222耦接于运算放大器5201的输出端和模拟数字转换器124间。运算放大器4224的的反相输入端耦接电容式触控传感器TK1的输入端IN,运算放大器4224的非反相输入端则耦接接地电压GND,与操作放大器4224的输出端耦接减法电路4222。负反馈电路4226耦接于运算放大器4224的反相输入端和运算放大器4224的输出端间,且负反馈电路4226为经由相互并联的电容C1及电阻R1所组成。参考电容Cref则耦接于运算放大器4224的反相输入端和电容式触控传感器TK1的输入端IN间。
应当理解的是,运算放大器5201和负反馈电路4226乃可视作为另一分支线路上的电容电压转换器520。因此,上述所谓的“电容C1和电阻R1”可以是指分别相同于第一电容Cf和第一电阻Rf的电容和电阻,但本发明并不以此为限制,总而言之,本发明不限制另一分支线路上的电容电压转换器520的具体实现方式,本技术领域中技术人员应可依据实际需求或应用来进行运算放大器5201和负反馈电路4226的设计。
根据上述内容启示,本技术领域中技术人员应可理解到,运算放大器4224、负反馈电路4226、参考电容Cref和电容电压转换器520可以是共同设置于同一芯片基板上,且当一驱动信号(图5未示出)输入至电容式触控传感器TK1的输入端IN时,即使能电容式触控传感器TK1开始进行感测,消除电路422才会使得运算放大器4224开始根据参考电容Cref来输出一个参考电压信号VSf,亦即图4中的消除信号S3。另外,减法电路4222则用来使得电容电压转换器520所输出的模拟电压信号VS1与运算放大器4224所输出的参考电压信号VSf进行相减,并再将经相减后的结果提供给模拟数字转换器124。
也就是说,模拟数字转换器124是根据经衰减后的模拟电压信号VS1来输出数字电压信号VS2。需说明的是,上述所谓的“经相减后的结果”可以是指为零的结果,或者非零的结果,但本发明皆不以此为限制。因此,图5的触控键盘4可以是根据电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量大小来可程序化设计参考电容Cref的大小,以便使得运算放大器4224可根据参考电容Cref来输出一个大于、小于,或者甚至等于模拟电压信号VS1的参考电压信号VSf。
另一方面,若仍考虑到是指通过定量化的方式来实现衰减效果的话,在其它实施例中,参考电容Cref的大小则可预设为等于电容式触控传感器TK1因未被按压时所产生的感应电容量大小。这样一来,当电容式触控传感器TK1未被按压,且驱动信号输入至电容式触控传感器TK1的输入端IN时,图5的触控键盘4就可利用运算放大器4224所输出的参考电压信号VSf,完全抵消掉电容电压转换器520所输出的模拟电压信号VS1,使得模拟数字转换器124将只会收得到一个为零的模拟电压信号VS1。
同理,当电容式触控传感器TK1有被按压,即感应电容量大于参考电容Cref,且驱动信号输入至电容式触控传感器TK1的输入端IN时,图5的触控键盘4还可利用运算放大器4224所输出的参考电压信号VSf,定量化减去掉电容电压转换器520所输出的模拟电压信号VS1,使得模拟数字转换器124是根据经衰减过的模拟电压信号VS1来输出相应的数字电压信号VS2。值得注意的是,上述参考电容Cref的具体实现方式在此只是举例,其并非用以限制本发明,本技术领域中技术人员应可依据实际需求或应用来进行有关参考电容Cref的大小设计。
另外,请参阅图6,图6是图4的转换器120和消除电路422于第二优选实施例下的电路示意图。相较于图5的消除电路422,图6的消除电路则是直接被整合于转换器120,即电容电压转换器620中。因此,如图6所示,电容电压转换器620包括运算放大器6201、负反馈电路6202、正反馈电路6203和参考电容Cref。运算放大器6201的反相输入端耦接输入引脚P1,运算放大器6201的非反相输入端则通过参考电容Cref耦接电容式触控传感器TK1的输入端IN,与操作放大器6201的输出端耦接模拟数字转换器124。
负反馈电路6202耦接于运算放大器6201的反相输入端和运算放大器6201的输出端间,且负反馈电路6202为经由相互并联的第一电容Cf和第一电阻Rf所组成,而正反馈电路6203耦接于运算放大器6201的非反相输入端和运算放大器6201的输出端间,且正反馈电路6203为经由相互并联的电容C1及电阻R1所组成。由于电容电压转换器620的运行原理也已为本技术领域中技术人员所现有,因此有关运算放大器6201、负反馈电路6202和正反馈电路6203的细节就不再多加赘述。应当理解的是,图6的触控键盘4也可以是根据电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量大小来可程序化设计参考电容Cref的大小,以便使得电容电压转换器620可根据参考电容Cref来输出一个经衰减过的模拟电压信号VS1给模拟数字转换器124。
类似地,若仍考虑到是指通过定量化的方式来实现衰减效果的话,在其它实施例中,参考电容Cref的大小则可预设为等于电容式触控传感器TK1因未被按压时所产生的感应电容量大小。这样一来,当电容式触控传感器TK1未被按压,且驱动信号(图6未示出)输入至电容式触控传感器TK1的输入端IN时,图6的触控键盘4就可利用电容电压转换器620来输出一个为零的模拟电压信号VS1。同理,当电容式触控传感器TK1有被按压,即感应电容量大于参考电容Cref,且驱动信号输入至电容式触控传感器TK1的输入端IN时,图6的触控键盘4还可利用电容电压转换器620来输出经衰减过的模拟电压信号VS1,使得模拟数字转换器124是根据经衰减过的模拟电压信号VS1来输出相应的数字电压信号VS2。
另外,请参阅图7,图7是图4的转换器120和消除电路422于第三优选实施例下的电路示意图,且图7中部分与图6相同组件以相同符号表示,故于此就不再多加详述其细节。如图7所示,图7的消除电路也是直接被整合于转换器120,即电容电压转换器720中,但相较于图6的电容电压转换器620,图7的电容电压转换器720却是利用运算放大器6201的非反相输入端来直接耦接一信号产生器7204。也就是说,信号产生器7204所产生的参考信号RS的内容则表示为图6的参考电容Cref。
同理,若仍考虑到是指通过定量化的方式来实现衰减效果的话,在其它实施例中,信号产生器7204所产生的参考信号RS的大小则可预设为等于电容式触控传感器TK1因未被按压时所产生的感应电容量大小。这样一来,当电容式触控传感器TK1未被按压,且驱动信号(图7未示出)输入至电容式触控传感器TK1的输入端IN时,图7的触控键盘4就可利用电容电压转换器720来输出一个为零的模拟电压信号VS1,而当电容式触控传感器TK1有被按压,即感应电容量大于参考信号RS的大小,且驱动信号输入至电容式触控传感器TK1的输入端IN时,图7的触控键盘4还可利用电容电压转换器720来输出经衰减过的模拟电压信号VS1,使得模拟数字转换器14是根据经衰减过的模拟电压信号VS1来输出相应的数字电压信号VS2。
实务上,信号产生器7204可例如为数字模拟转换器,但本发明却并不以此为限制。总而言之,相较于图1至图3的触控键盘1,图4至图7的触控键盘4是改成在模拟电压信号VS1被输入至模拟数字转换器124前,则通过消除电路422或电容电压转换器620、720来对模拟电压信号VS1进行衰减,使得模拟数字转换器124是根据经衰减后的模拟电压信号VS1来输出数字电压信号VS2。由于细节已如同前面内容所述,故于此就不再多加赘述。
另一方面,如前所述,本发明并不限制对于感应电容量进行衰减时的具体实现方式,因此请参阅图8,图8是本发明第三实施例所提供的触控键盘的功能方框示意图,且图8中部分与图1相同组件以相同符号表示,故于此就不再多加详述其细节。如图8所示,相较于图1的触控键盘1的压力感测电路12,图8的触控键盘8的压力感测电路82除了包括转换器120、模拟数字转换器124和数字信号处理器126外,还主要包括抑制电路822。与图1的消除电路122相比,消除电路122是对感测信号S1,即感应电容量进行减法动作,以消除部分感应电容量,但图8的抑制电路822则是对感测信号S1,即感应电容量进行除法动作,使其信号大小,亦即感应电容量大小成比例降低。
仔细地说,抑制电路822耦接于转换器120和输入引脚P1间,用来对感测信号S1进行抑制,再将被抑制后的感测信号S4提供至转换器120,使得转换器是根据被抑制后的感测信号S4来输出模拟电压信号VS1。需说明的是,抑制电路822对感测信号S1,即感应电容量的抑工艺度可以是根据一个预设参数所决定,或者根据目前压力感测电路82的操作环境(例如工作温度、平均感应电容量等)所决定,但本发明皆不以此为限制。
另外,请参阅图9,图9是图8的转换器120和抑制电路822于第一优选实施例下的电路示意图。如图9所示,转换器120可例如为电容电压转换器900,且其包括运算放大器9201和负反馈电路9202。运算放大器9201的反相输入端通过抑制电路822耦接输入引脚P1,运算放大器9201的非反相输入端则耦接参考电压Vref,与操作放大器9201的输出端耦接模拟数字转换器124。另外,负反馈电路9202耦接于运算放大器9201的反相输入端和运算放大器9201的输出端间,且负反馈电路9202为经由相互并联的第一电容Cf和第一电阻Rf所组成。由于电容电压转换器920的细节已如同前面内容所述,故于此就不再多加赘述。
应当理解的是,抑制电路822可例如为一阻抗组件Z,耦接于运算放大器9201的反相输入端和输入引脚P1间。阻抗组件Z则用来根据阻抗组件Z的阻抗值作为预设参数,并借此对电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量进行抑制,使得电容电压转换器920是根据再被抑制后的感应电容量来输出模拟电压信号VS1。由于利用阻抗组件Z进行电容量抑制的原理已为本技术领域中技术人员所现有,因此有关于其细节于此就不再多加赘述。
应当也理解的是,阻抗组件Z可为经由至少一被动组件所组成。也就是说,阻抗组件Z不仅可以是单一个电阻、单一个电容或单一个电感外,还可以是上述各被动组件的任意组合。总而言之,本发明并不限制阻抗组件Z的具体实现方式,本技术领域中技术人员应可依据实际需求或应用来进行阻抗组件Z的设计。另外,阻抗组件Z还可以是整合于电容电压转换器920中,又或者是分开设置,但本发明皆不以此为限制。反正相较于图1的消除电路122,图9的抑制电路822是利用一种除法运算来进行有关感应电容量的衰减。然而,上述所采用阻抗组件Z作为抑制电路822的方式在此只是举例,其并非用以限制本发明。
请参阅图10,图10是图8的转换器120和抑制电路822于第二优选实施例下的电路示意图。如图10所示,抑制电路822也可例如为分压电路,包括电阻Rs1和电阻Rs2。电阻Rs1耦接于运算放大器9201的反相输入端和输入引脚P1间,电阻Rs2的第一端则耦接于电阻Rs1和输入引脚P1间的节点B,且电阻Rs2的第二端耦接参考电压Vref。应当理解的是,图10的抑制电路822则用来根据电阻Rs1和电阻Rs2间的阻抗比值作为预设参数,并借此对电容式触控传感器TK1所产生的感应电容量进行抑制,使得电容电压转换器920是根据再被抑制后的感应电容量来输出模拟电压信号VS1。由于分压电路的运行原理已为本技术领域中技术人员所现有,因此有关于其细节于此就不再多加赘述。
另外,若再考虑到参考电压Vref可例如为接地电压GND的话,因此请参阅图11,图11是图8的转换器120和抑制电路822于第三优选实施例下的电路示意图,且图11中部分与图10相同组件以相同符号表示,故于此就不再多加详述其细节。如图11所示,抑制电路822也可包含电阻Rs1、电阻Rs2和运算放大器1101。电阻Rs1耦接于运算放大器9201的反相输入端和输入引脚P1间。运算放大器1101的非反相输入端耦接接地电压GND,与操作放大器1101的反相输入端耦接于运算放大器1101的输出端。另外,电阻Rs2的第一端耦接于输入引脚P1和电阻Rs2间的节点C,且电阻Rs2的第二端则耦接于运算放大器1101的输出端。由于图11的抑制电路822的运行原理亦为本技术领域中技术人员所现有,因此有关于其细节于此就不再多加赘述。
综上所述,本发明实施例所提供的触控键盘,不需要引入复杂的电路设计,而是仅需要通过简单的电路设计,例如消除电路或抑制电路,就能使得电容式触控传感器所产生的感应电容量可以被衰减,以避免压力感测电路中的电容电压转换器因收到过大的感应电容量而发生溢位,且也意味着提高了检测范围,使得可检测到更大的感应电容量,并提升了触控键盘的灵敏度。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例,并非因此局限本发明的权利要求,所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化,均包含于本发明的权利要求内。
Claims (27)
1.一种触控键盘,其特征在于,所述触控键盘包括:
一按键组;
一电容式触控传感器,耦接所述按键组,用来产生一感应电容量;以及
一压力感测电路,耦接所述电容式触控传感器,用来产生一压力感测值,所述压力感测电路包括:
一转换器,耦接一输入引脚,用来接收自所述输入引脚所提供而来的一感测信号,并输出一模拟电压信号;
一消除电路,耦接于所述转换器及所述输入引脚间,用来产生一消除信号,使得所述转换器是根据再加上所述消除信号后的所述感测信号来输出所述模拟电压信号;
一模拟数字转换器,耦接所述转换器,用来将所述模拟电压信号转换为一数字电压信号;以及
一数字信号处理器,耦接所述模拟数字转换器,用来根据所述数字电压信号,产生相应于所述感测信号的所述压力感测值。
2.如权利要求1所述的触控键盘,其特征在于,所述感测信号的内容为所述电容式触控传感器所产生的所述感应电容量,且所述输入引脚用来将所述压力感测电路耦接至所述电容式触控传感器的一输出端。
3.如权利要求2所述的触控键盘,其特征在于,所述转换器为一电容电压转换器,且其包括:
一运算放大器,具有一反相输入端耦接所述输入引脚与所述消除电路间的一节点、一非反相输入端耦接一接地电压,以及一输出端耦接所述模拟数字转换器;以及
一负反馈电路,耦接于所述运算放大器的所述反相输入端及所述运算放大器的所述输出端间,其中所述负反馈电路为经由相互并联的一第一电容及一第一开关所组成,且所述第一开关受控于一第一控制信号,以决定其自身的导通或截止状态。
4.如权利要求3所述的触控键盘,其特征在于,所述压力感测电路还包括:
一第二开关,耦接于所述输入引脚及所述节点间,并受控于一第二控制信号,以决定其自身的导通或截止状态;以及
一第三开关,耦接于所述输入引脚及所述接地电压间,并受控于所述第一控制信号,以决定其自身的导通或截止状态;
其中所述第一控制信号控制所述第一及所述第三开关为导通状态的时间一致,且所述第一控制信号控制所述第一及所述第三开关为导通状态的时间,则与所述第二控制信号控制所述第二开关为导通状态的时间彼此错开。
5.如权利要求4所述的触控键盘,其特征在于,所述消除电路为一分支接线,耦接于所述节点及所述接地电压间,并用来降低所述电容式触控传感器所产生的所述感应电容量,使得所述电容电压转换器是根据经降低后的所述感应电容量来输出所述模拟电压信号。
6.如权利要求5所述的触控键盘,其特征在于,所述分支接线包括:
一定电流源电路,其中当所述第二控制信号控制所述第二开关为导通状态时,所述定电流源电路则用来根据一预设参数,对所述电容式触控传感器所产生的所述感应电容量进行衰减,使得所述电容电压转换器是根据经衰减后的所述感应电容量来输出所述模拟电压信号。
7.如权利要求2所述的触控键盘,其特征在于,所述消除电路包括:
一信号产生器,用来产生所述消除信号,其中所述信号产生器所产生的所述消除信号的极性,则与所述电容式触控传感器所产生的所述感应电容量的极性彼此相反;以及
一加法电路,用来使得所述电容式触控传感器所产生的所述感应电容量与所述消除信号进行相加,并再将加上所述消除信号后的所述感应电容量提供给所述转换器。
8.如权利要求7所述的触控键盘,其特征在于,所述转换器为一电容电压转换器,且其包括:
一运算放大器,具有一反相输入端通过所述加法电路耦接所述输入引脚、一非反相输入端耦接于一参考电压,以及一输出端耦接所述模拟数字转换器;以及
一负反馈电路,耦接于所述运算放大器的所述反相输入端及所述运算放大器的所述输出端间,其中所述负反馈电路为经由相互并联的一第一电容及一第一电阻所组成。
9.一种触控键盘,其特征在于,所述触控键盘包括:
一按键组;
一电容式触控传感器,耦接所述按键组,用来产生一感应电容量;以及
一压力感测电路,耦接所述电容式触控传感器,用来产生一压力感测值,所述压力感测电路包括:
一转换器,耦接一输入引脚,用来接收自所述输入引脚所提供而来的一感测信号,并输出一模拟电压信号;
一模拟数字转换器,耦接所述转换器,用来将所述模拟电压信号转换为一数字电压信号;
一消除电路,耦接于所述转换器及所述模拟数字转换器间,用来产生一消除信号,使得所述模拟数字转换器是根据再减去掉所述消除信号后的所述模拟电压信号来输出所述数字电压信号;以及
一数字信号处理器,耦接所述模拟数字转换器,用来根据所述数字电压信号,产生出相应于所述感测信号的所述压力感测值。
10.如权利要求9所述的触控键盘,其特征在于,所述感测信号的内容为所述电容式触控传感器所产生的所述感应电容量,且所述输入引脚用来将所述压力感测电路耦接至所述电容式触控传感器的一输出端。
11.如权利要求10所述的触控键盘,其特征在于,所述转换器为一电容电压转换器,且其包括:
一第一运算放大器,具有一反相输入端耦接所述输入引脚、一非反相输入端耦接一接地电压,以及一输出端耦接所述模拟数字转换器;以及
一第一负反馈电路,耦接于所述第一运算放大器的所述反相输入端及所述第一运算放大器的所述输出端间,其中所述第一负反馈电路为经由相互并联的一第一电容及一第一电阻所组成。
12.如权利要求11所述的触控键盘,其特征在于,所述消除电路包括:
一减法电路,耦接于所述第一运算放大器的所述输出端及所述模拟数字转换器间;
一第二运算放大器,具有一反相输入端耦接所述电容式触控传感器的一输入端、一非反相输入端耦接所述接地电压,以及一输出端耦接所述减法电路;
一第二负反馈电路,耦接于所述第二运算放大器的所述反相输入端及所述第二运算放大器的所述输出端间,其中所述第二负反馈电路为经由相互并联的一第二电容及一第二电阻所组成;以及
一参考电容,耦接所述第二运算放大器的所述反相输入端及所述电容式触控传感器的所述输入端间。
13.如权利要求12所述的触控键盘,其特征在于,所述第二运算放大器、所述第二负反馈电路、所述参考电容及所述电容电压转换器共同设置于同一芯片基板上,且当一驱动信号输入至所述电容式触控传感器的所述输入端时,所述第二运算放大器才会开始根据所述参考电容来输出一参考电压信号,所述减法电路则用来使得所述电容电压转换器所输出的所述模拟电压信号与所述第二运算放大器所输出的所述参考电压信号进行相减,并再将经相减后的结果提供给所述模拟数字转换器。
14.如权利要求10所述的触控键盘,其特征在于,所述消除电路被整合于所述转换器中,且所述转换器为一电容电压转换器,包括:
一运算放大器,具有一反相输入端耦接所述输入引脚、一非反相输入端耦接所述电容式触控传感器的一输入端,以及一输出端耦接所述模拟数字转换器;以及
一负反馈电路,耦接于所述运算放大器的所述反相输入端及所述运算放大器的所述输出端间,其中所述负反馈电路为经由相互并联的一第一电容及一第一电阻所组成。
15.如权利要求14所述的触控键盘,其特征在于,所述电容电压转换器还包括:
一正反馈电路,耦接于所述运算放大器的所述非反相输入端及所述运算放大器的所述输出端间,其中所述正反馈电路和所述负反馈电路为经由相互并联的一第二电容及一第二电阻所组成;以及
一参考电容,耦接于所述运算放大器的所述反相输入端及所述电容式触控传感器的所述输入端间。
16.如权利要求10所述的触控键盘,其特征在于,所述消除电路被整合于所述转换器中,且所述转换器为一电容电压转换器,包括:
一运算放大器,具有一反相输入端耦接所述输入引脚、一非反相输入端耦接一信号产生器,以及一输出端耦接所述模拟数字转换器;
一负反馈电路,耦接于所述运算放大器的所述反相输入端及所述运算放大器的所述输出端间,其中所述负反馈电路为经由相互并联的一第一电容及一第一电阻所组成;以及
一正反馈电路,耦接于所述运算放大器的所述非反相输入端及所述运算放大器的所述输出端间,其中所述正反馈电路和所述负反馈电路为经由相互并联的一第二电容及一第二电阻所组成。
17.一种触控键盘,其特征在于,所述触控键盘包括:
一按键组;
一电容式触控传感器,耦接所述按键组,用来产生一感应电容量;以及
一压力感测电路,耦接所述电容式触控传感器,用来产生一压力感测值,所述压力感测电路包括:
一转换器,耦接一输入引脚,用来接收自所述输入引脚所提供而来的一感测信号,并输出一模拟电压信号;
一抑制电路,耦接于所述转换器及所述输入引脚间,用来根据一预设参数,对所述感测信号进行抑制,再将被抑制后的所述感测信号提供至所述转换器,使得所述转换器是根据被抑制后的所述感测信号来输出所述模拟电压信号;
一模拟数字转换器,耦接所述转换器,用来将所述模拟电压信号转换为一数字电压信号;以及
一数字信号处理器,耦接所述模拟数字转换器,用来根据所述数字电压信号,产生相应于所述感测信号的所述压力感测值。
18.如权利要求17所述的触控键盘,其特征在于,所述感测信号的内容为所述电容式触控传感器所产生的所述感应电容量,且所述输入引脚用来将所述压力感测电路耦接至所述电容式触控传感器的一输出端。
19.如权利要求18所述的触控键盘,其特征在于,所述转换器为一电容电压转换器,且其包括:
一第一运算放大器,具有一反相输入端通过所述抑制电路耦接所述输入引脚、一非反相输入端耦接一参考电压,以及一输出端耦接所述模拟数字转换器;以及
一负反馈电路,耦接于所述第一运算放大器的所述反相输入端及所述第一运算放大器的所述输出端间,其中所述负反馈电路为经由相互并联的一第一电容及一第一电阻所组成。
20.如权利要求19所述的触控键盘,其特征在于,所述抑制电路为一阻抗组件,耦接于所述第一运算放大器的所述反相输入端及所述输入引脚间,其中所述阻抗组件用来根据所述阻抗组件的阻抗值作为所述预设参数,并借此对所述电容式触控传感器所产生的所述感应电容量进行抑制,使得所述电容电压转换器是根据再被抑制后的所述感应电容量来输出所述模拟电压信号。
21.如权利要求20所述的触控键盘,其特征在于,所述阻抗组件经由至少一被动组件所组成。
22.如权利要求19所述的触控键盘,其特征在于,所述抑制电路为一分压电路,且所述分压电路包含一第二电阻及一第三电阻,其中所述第二电阻耦接于所述第一运算放大器的所述反相输入端及所述输入引脚间,所述第三电阻的一第一端则耦接所述第二电阻与所述输入引脚间的一节点,且所述第三电阻的一第二端耦接所述参考电压。
23.如权利要求19所述的触控键盘,其特征在于,当所述参考电压为一接地电压时,所述抑制电路包括:
一第二电阻,耦接于所述第一运算放大器的所述反相输入端及所述输入引脚间;
一第二运算放大器,具有一非反相输入端耦接所述接地电压、一反相输入端耦接所述第二运算放大器的一输出端;以及
一第三电阻,具有一第一端耦接所述输入引脚与所述第二电阻间的一节点,以及一第二端耦接所述第二运算放大器的所述输出端。
24.一种触控键盘,其特征在于,所述触控键盘包括:
一按键组;
一电容式触控传感器,耦接所述按键组,用来产生一感应电容量;以及
一压力感测电路,耦接所述电容式触控传感器,用来产生一压力感测值,所述压力感测电路包括:
一转换器,耦接于一输入引脚,用来接收自所述输入引脚所提供而来的一电容感测信号,并输出与所述电容感测信号所感测到的一压力值相应的一电路信号;以及
一消除电路,耦接于所述转换器及所述输入引脚间,用来产生一消除信号,使得所述转换器是根据再加上所述消除信号后的所述电容感测信号来输出所述电路信号。
25.如权利要求24所述的触控键盘,其特征在于,所述电路信号为一电压信号,且所述电压信号的电压值正比于所述电容感测信号所感测到的所述压力值。
26.如权利要求25所述的触控键盘,其特征在于,所述电压信号为一模拟电压信号,且所述转换器更耦接一模拟数字转换器,用来将所述模拟电压信号转换为一数字电压信号。
27.如权利要求26所述的触控键盘,其特征在于,所述压力感测电路还包括一数字信号处理器,耦接所述模拟数字转换器,用来根据所述数字电压信号,产生相应于所述电容感测信号的所述压力感测值。
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