CN113655289A - 跨芯片传输模拟信号的模拟信号路由器 - Google Patents

Abstract

提供了跨芯片传输模拟信号的模拟信号路由器。所提供的用于跨芯片传输模拟信号到电容数字转换器的模拟信号路由器，包括连接线组、跨芯片连接线组、模拟开关矩阵与至少一个模拟信号端口；所述连接线组包括至少第一连接线；所述跨芯片连接线组包括至少第一跨芯片连接线；所述第一跨芯片连接线同所述第一连接线耦合；所述模拟开关矩阵将所述跨芯片连接线组可配置或可编程地耦合到模拟信号端口，其中在任意时刻，所述模拟开关矩阵将一个模拟信号端口至多仅耦合到所述跨芯片连接线组的一条连接线，以及所述模拟开关矩阵将所述跨芯片连接线组的一条连接线耦合到零个、一个或多个模拟信号端口；所述模拟开关矩阵还将所述连接线组可配置或可编程地耦合到所述电容数字转换器。

Description

跨芯片传输模拟信号的模拟信号路由器

技术领域

本申请涉及模拟信号路由器，特别地涉及用于为通过分布式的多个CDC(Capacitor Digital Converter，电容数字转换器)测量电容而提供电信号的模拟信号路由器。

背景技术

基于电容的传感器被广泛应用。类似于ADC(模拟数字转换器，Analog DigitalConverter)，CDC(电容数字转换器)测量电容值并转换为数字量输出。图1展示了利用CDC测量电容的电容测量单元的示意图。

CDC包括激励信号线端口(AEC)与互电容输入信号线端口(ACC)。可选地，CDC还包括自电容信号线端口(SCA)、主动屏蔽信号线端口(SHD)和/或同步时钟端口(CLK)。EXC代表激励源，例如方波信号源。

在一种工作模式中，被测量的电容(Cm)的两个极板分别与激励信号线端口(AEC)与互电容输入信号线端口(ACC)相连，构成互电容测量回路。激励源EXC连接到激励信号线端口(AEC)，CDC通过其激励信号线端口(AEC)向电容(Cm)的极板施加激励信号，并通过其互电容输入信号线端口(ACC)采集从电容(Cm)的极板获取的对激励信号的响应，并根据响应测量电容(Cm)的电容值。由于电容(Cm)的两个极板都同CDC相连，将电容(Cm)称为互电容。

在又一种工作模式，被测量电容(Cs)的一个极板同自电容信号线端口(SCA)相连，大地作为被测量电容(Cs)的另一个极板，通过CDC的接地端(AGND)构成自电容测量回路。将电容(Cs)称为自电容。激励源EXC连接到自电容信号线端口(SCA)，CDC通过自电容信号线端口(SCA)向电容(Cs)施加激励并获得响应以测量其电容值。

CDC可应用多种电容测量原理。作为举例，对于互电容(Cm)，CDC通过其激励信号线端口(AEC)向电容(Cm)充电，通过互电容输入信号线端口(ACC)获取电容(Cm)充电后的电压值，并接入Σ-Δ调制器，经低通滤波后输出代表待测量电容(Cm)的电压值的数字量。作为又一个例子，CDC内部的激励信号源(记为EXC)被动态地连接到自电容信号线端口(SCA)，同时切断自电容信号线端口(SCA)到CDC内的例如Σ-Δ调制器的连接，以向自电容(Cs)充电，以及在接下来的时刻，断开激励信号源(EXC)到自电容信号线端口(SCA)的连接，并将自电容信号线端口(SCA)同Σ-Δ调制器导通，以将电容(Cs)的电压值转换为代表其电容值的数字量。

在一些情况下，CDC的自电容信号线端口(SCA)被激励信号线端口(AEC)或互电容输入信号线端口(ACC)替代，从而CDC不提供独立的自电容信号线端口(SCA)。为了用激励信号线端口(AEC)或互电容输入信号线端口(ACC)替代自电容信号线端口(SCA)，CDC内部被设置开关。在激励信号线端口(AEC)与互电容输入信号线端口(ACC)测量互电容时，将激励信号线端口(AEC)与互电容输入信号线端口(ACC)同测量自电容的电路断开；而在用激励信号线端口(AEC)或互电容输入信号线端口(ACC)替代自电容信号线端口(SCA)测量自电容时，将测量自电容的电路(包括激励源EXC)连接到激励信号线端口(AEC)或互电容输入信号线端口(ACC)，以及将激励信号线端口(AEC)与互电容输入信号线端口(ACC)同测量互电容的电路断开。

在又一些情况下，CDC包括主动屏蔽信号线端口(SHD)。例如在CDC内部，提供给激励信号线端口(AEC)的激励信号通过跟随器提供给主动屏蔽信号线端口(SHD)。从而主动屏蔽信号线端口(SHD)的输出信号跟随激励信号线端口(AEC)的输出。主动屏蔽信号线端口(SHD)用于耦合屏蔽电极，屏蔽电极邻近、覆盖或包裹连接激励信号线端口(AEC)与电容极板的导线，从而连接激励信号线端口(AEC)与电容极板的导线上传递的信号同主动屏蔽信号线端口(SHD)传输的信号幅度相同且具有更大的驱动能力和更低的内部阻抗。屏蔽电极可以降低连接电容极板的引线产生的寄生电容干扰，避免参考电容值过大，降低电容测量的分辨率。

依然作为举例，在CDC内部，主动屏蔽信号线端口(SHD)通过跟随器同自电容信号线端口(SCA)相连，从而主动屏蔽信号线端口(SHD)的输出信号跟随自电容信号线端口(SCA)输出的信号。主动屏蔽信号线端口(SHD)提供的主动屏蔽信号，用于耦合屏蔽电极。屏蔽电极邻近、覆盖或包裹连接自电容信号线端口(SCA)与电容极板的导线，电极和地，或电极与周围导电体之间，从而连接自电容信号线端口(SCA)与电容极板的导线上传递的信号同主动屏蔽信号线端口(SHD)传输的信号幅度相同且具有更大的驱动能力和更低的内部阻抗。屏蔽电极降低连接电容极板的引线及极板周围产生的寄生电容干扰，避免或降低参考电容值过大导致的对电容测量的分辨率的影响。

可选地，CDC还包括同步时钟端口(CLK)。一个例子中，同步时钟端口(CLK)作为输入端口向CDC提供时钟信号。从CDC端口提供的时钟信号用于指示CDC内的开关切换的时序，以通过多个阶段实现对互电容和/或自电容的测量。在又一个例子中，同步时钟端口(CLK)作为CDC的输出端口向外部提供时钟信号。CDC通过向外部输出时钟信号，来同步自身与其他电路的工作时许，例如，使得自身与另一个或多个CDC同时实施测量过程。

发明内容

在诸如电容式机器人电子皮肤、地理电子皮肤、电容层析成像及如电梯按键等多种电器的接触和/或非接触式触感应用中，由CDC为核心的电容测量单元常需要对位于不同位置的多个电容进行测量，有时还需要在测量过程中动态改变电容极板的面积以根据需要适配电容式传感器的感应距离和测量灵敏度，或者用作电容式传感器的屏蔽电极以消除外界的耦合信号干扰等用途。在大的空间范围测量电容的应用中，引线的长度引入了无法忽视的干扰。大空间范围内，被检测对象的数量/种类都可能较多，还对分布式的电容测量提出需求。

为便于工业制造和部署，提供承载了电容测量单元或其部件的节点。节点具有统一的规格，以便于批量生产和在现场部署。多个节点各自被设置在待检测空间的指定位置，对待检测空间表面、附近及内部物质、物体的存在、运动及变化情况进行测量。由于待测物体或物质尺寸具有多样性或像电容层析成像应用那样需要多对电极动态配置或轮换测量，因此还需要节点的电容极板及CDC具有跨节点进行配置和测量的能力。

为满足上述应用的需求，根据本申请的实施例提供了模拟信号路由器，用于耦合位于不同位置的多个候选节点的电容极板，以及还耦合CDC，并在运行时将CDC测量由候选电容极板构成的电容所需的模拟信号路由或传递到指定的目标。模拟信号路由器例如是节点的组成部分。在进一步的包括多个节点的分布式应用中，多个模拟信号路由器形成分发或传递模拟信号的网络，模拟信号在网络中的传输路径可被动态调整。通过调整模拟信号路由器提供的模拟信号的传输路径，不仅支持单一CDC对测量一个或多个自电容或互电容的多种工作模式，还可对电容极板的面积进行灵活的扩大或减小，从而在应用现场不改变所部署的硬件的情况下，通过组合或选取既有的电容极板来适配变化的应用场景对电容测量单元的不同需求。此外，根据本申请的模拟信号路由器，还能实现多个CDC相对独立的并行或串行测量，从而实现多电容测量单元的协作测量。这种协作体现在分布于多个电容测量单元的电容极板的组合或协同，也包括多个电容测量单元对一个应用所需的多个电容的协作测量，从而增加自电容或和/互电容测量的灵活性、灵敏度、感应距离和测量速度。多个节点在待测量空间可按照平面、曲面或线条铺设，节点在平面或曲面的两个线性独立切线矢量方向上通过端口及其开关和连线彼此连接，不仅可实现对单一节点附近空间内的自电容、互电容测量，还能实现任意数量的节点的电容极板(或其组合)构成的互电容、自电容测量，进而实现对多个节点的电容极板之间或附近待测对象的监测或测量。以及根据本申请实施例的模拟信号路由器，也使得节点之一的CDC，可配置为使用任意其他一个或多个节点的电容极板测量电容的CDC。

为了解决上面一种或多种问题，提供了用于跨芯片传输模拟信号到电容数字转换器的模拟信号路由器，包括连接线组、跨芯片连接线组、模拟开关矩阵与至少一个模拟信号端口；所述连接线组包括至少第一连接线；所述跨芯片连接线组包括至少第一跨芯片连接线；所述第一跨芯片连接线同所述第一连接线耦合；所述模拟开关矩阵将所述跨芯片连接线组可配置或可编程地耦合到模拟信号端口，其中在任意时刻，所述模拟开关矩阵将一个模拟信号端口至多仅耦合到所述跨芯片连接线组的一条连接线，以及所述模拟开关矩阵将所述跨芯片连接线组的一条连接线耦合到零个、一个或多个模拟信号端口；所述模拟开关矩阵还将所述连接线组可配置或可编程地耦合到所述电容数字转换器；所述模拟信号路由器还包括接地端口。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1展示了利用CDC测量电容的电容测量单元的示意图；

图2A展示了根据本申请实施例的模拟信号路由器的框图；

图2B展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图；

图2C展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图；

图2D展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图；

图3A展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图；

图3B展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图；

图3C展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图；

图4A展示了根据本申请实施例的电容通道的示意图；

图4B展示了根据本申请又一实施例的电容通道的示意图；

图4C展示了根据本申请又一实施例的电容通道的示意图；

图5A展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框；

图5B展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图；

图5C展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图；

图5D展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图；

图6A展示了根据本申请实施例的电容传感器网络；

图6B展示了根据本申请又一实施例的电容传感器网络；

图6C展示了根据本申请又一实施例的电容传感器网络；

图6D展示了根据本申请又一实施例的电容传感器网络；

图6E展示了根据本申请又一实施例的电容传感器网络；以及

图7展示了根据本申请又一实施例的电容传感器网络。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图2A展示了根据本申请实施例的模拟信号路由器的框图。

参看图2A，根据本申请的实施例的模拟信号路由器包括自电容信号线ASC(211)、多个开关(KAS1-KAS4，KBS1-KBS4……，KDS1-KDS4，也称为电容端口耦合开关)，以及用于连接电容极板的多个电容端口(210、212、214、216……)。作为举例，CDC包括自电容信号线端口(SCA)。

图2A的例子中，电容端口耦合开关同电容端口一一对应，每个电容端口通过对应的电容端口耦合开关连接到自电容信号线ASC(211)。从而通过闭合电容端口耦合开关(例如，KAS1)，同其对应的电容端口(210)被耦合到自电容信号线ASC(211)，进而耦合到CDC的自电容信号线端口(SCA)。可以理解的，电容端口到自电容信号线ASC(211)可以直接连接或经由一种或多种元件和/或引线间接连接，使用术语“耦合”以表达包括直接连接与间接连接在内的多种连接方式，本申请并非意在限制其实施方式。从而CDC向其自电容信号线端口(SCA)施加的信号被传递到同电容端口耦合开关(例如，KAS1)对应的电容端口(例如210)，继而作用于同电容端口(210)耦合的电容极板。以及可选地，从电容端口(例如210)接收的信号也通过电容端口耦合开关(例如，KAS1)、继而自电容信号线ASC(211)而传输到CDC的自电容信号线端口(SCA)。可以理解的，电容极板与CDC可以不属于根据本申请实施例的模拟信号路由器的组成部分，而是电容极板被外部地连接到模拟信号路由器电容端口，CDC的一个或多个端口(例如，自电容信号线端口(SCA))被外部地连接到模拟信号路由器(例如，通过CDC耦合开关KSC)。从而模拟信号路由器适用于多种形状、尺寸和/或材质的电容极板，与多种规格的CDC。

在图2A的例子中，电容端口被分为多组，每组包括4个电容端口。每组电容端口分别连接对应的电容极板组(由A、B、C与D所指示)。示例性的电容单元包括4个直角扇形的电容极板，4个电容极板共同构成圆形，并对应圆形的触摸按键。从而每组4个电容端口用于连接1个触摸按键的4个电容极板。可以理解地，多个电容端口之间可以是彼此等同的，而对电容端口的分组仅为示出性的。

继续参看图2A，多个开关(例如，KAS1-KAS4)同时闭合时，自电容信号线ASC(211)被连接到多个电容端口(210、212、214与216)，从而CDC的自电容信号线端口(SCA)提供的激励信号被同时提供给同上述多个电容端口(210、212、214与216)耦合的电容极板。以此方式，使得电容端口各自耦合的电容极板具有相等的电势，从而将同多个电容端口各自耦合的电容极板拼接形成具有更大面积(或不同形状)的电容极板，作为测量电容的激励电极。更大的电容极板有助于测量距离电容极板更远的物体对电容极板所形成电容的影响。以类似的方式，通过闭合不同数量的多个开关(KAS1-KAS4，KBS1-KBS4……，KDS1-KDS4)，将不同数量的电容端口各自耦合的电容极板拼接，形成不同面积(或不同形状)的电容极板。

根据本申请实施例，模拟信号路由器还用于CDC分时测量相同或不同电容端口所连接电容极板所形成的电容。从而单一的CDC同多个电容端口所耦合的电容极板在不同时刻形成了多个相同或不同的电容测量单元。例如，在T1时刻，开关KAS1闭合，而其他开关(KAS2-KAS4，KBS1-KBS4……，KDS1-KDS4)均断开，CDC同电容端口210所耦合的电容极板形成电容测量单元；而在T2时刻，开关KAS2闭合，而其他开关(KAS1，KAS3，KAS4，KBS1-KBS4……，KDS1-KDS4)均断开，CDC同电容端口212所耦合的电容极板形成电容测量单元。可选地，在连续或不连续的多个时刻，CDC依次同相同或不同的电容极板形成电容测量单元。

在一些情况下，CDC通过其自电容信号线端口(SCA)测量自电容。通过将CDC的自电容信号线端口(SCA)耦合到例如电容端口KAS3与KAS4，CDC测量由电容端口KAS3与KAS4各自所连接的电容极板拼接形成的电容极板，相对于大地的自电容。

为了简单的目的，也将模拟信号路由器中的所有开关(KAE1，KAE3，KAE4，KBE1-KBE4……，KDE1-KDE4，以及可选的KAEC)称为模拟开关矩阵。

在图2A的例子中，CDC包括单一的端口(自电容信号线端口(SCA))，从而模拟信号路由器仅通过单一的自电容信号线ASC(211)来为CDC路由模拟信号。可选地，若CDC包括激励信号线端口(AEC)，相应地，模拟信号路由器通过激励信号线来为CDC路由模拟信号。依然可选地或进一步地，CDC包括互电容输入信号线端口(ACC)，相应地，模拟信号路由器通过互电容输入信号线来为CDC路由模拟信号。

可选地，模拟信号路由器还包括接地端口，用于连接到地。模拟信号路由器还包括例如接地信号线以及接地开关。接地信号线连接到接地端口，还通过接地开关连接到各电容端口。接地开关同电容端口例如一对一设置。从而一个或多个电容端口可被连接到接地信号线。从而通过对模拟信号路由器的配置或编程，电容端口被连接到接地端口或断开。依然可选地，模拟信号路由器还包括接地端口耦合开关，用于将接地端口同接地信号线连接或断开，进而使得模拟信号路由器可配置或可编程地连接到地。模拟信号路由器可选地也将接地端口/接地信号线可配置或可编程地连接到例如CDC。

图2B展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图。

图2B的实施例的模拟信号路由器包括激励信号线(AE)、互电容输入信号线(AC)、可选的自电容信号线(ASC)、多个开关(KAE1-KAE5，KAC1-KAC5，KAS1-KAS5，也称为电容端口耦合开关)，以及用于连接电容极板的多个电容端口(210、212、214、216与218)。在图2B的实施例中，还包括多个CDC耦合开关(KAEC、KACC与可选的KSC)。CDC包括激励信号线端口(AEC)、互电容输入信号线端口(ACC)与可选的自电容信号线端口(SCA)。

激励信号线(AE)、互电容输入信号线(AC)与可选的自电容信号线(ASC)的组合被称为连接线组。连接线组中的各连接线(激励信号线(AE)、互电容输入信号线(AC)与可选的自电容信号线(ASC))同电容端口与CDC有相同的连接方式。连接线组的每根连接线都通过各自的电容端口耦合开关连接到电容端口，以及通过CDC耦合开关连接到CDC。

连接线组的连接线同CDC的端口一对一连接。CDC耦合开关的数量同连接线组的连接线数量相同，也同CDC的端口数量相同，从而每个CDC耦合开关将其对应的连接线组的连接线耦合到CDC的对应端口。例如，激励信号线(AE)通过CDC耦合开关(KAEC)连接到激励信号线端口(AEC)，互电容输入信号线(AC)通过CDC耦合开关KACC连接到互电容输入信号线端口(ACC)，自电容信号线(ASC)通过CDC耦合开关KSC连接到自电容信号线端口(SCA)。从而连接线组的连接线仅连接到CDC的同其对应的端口，而不被连接到CDC的其他端口。可选地，为了适配具有不同端口配置的CDC，模拟信号路由器的连接线组的连接线数量不少于CDC的端口数量，使得CDC的每个端口得以被连接到连接线组的连接线之一，并且避免CDC的两个或更多端口被连接到相同的连接线。

连接线组的每条连接线(激励信号线(AE)、互电容输入信号线(AC)与可选的自电容信号线(ASC))各自通过一组电容端口耦合开关(称为子开关组)同电容端口之一耦合。这些子开关组也构成模拟开关矩阵的一部分。子开关组中的开关的数量同连接线组的连接线数量相同。

图2B中，连接线组包括3根连接线，因而每个子开关组包括3个开关。例如，电容端口210通过子开关组(KAE1，KAC1、KAS1)耦合到连接线组(的每根连接线)，电容端口212通过子开关组(KAE2，KAC2、KAS2)耦合到连接线组。通过这样的设置，使得每个电容端口能被连接到连接线组的任意连接线，进而使得电容端口可被耦合到CDC的任何一个端口(AEC、ACC或SCA)。

根据本申请的实施例，子开关组的多个开关，任意时刻至多仅一个开关闭合，而子开关组的其他开关均断开，从而使得电容端口在任意时刻至多仅耦合到连接线组的一条连接线。从而各子开关组也避免将连接线组的两条或多条连接线耦合。子开关组的所有开关在某时刻均断开是被允许的。

在某一时刻，多个子开关组将其各自对应的电容端口都耦合到连接线组的连接线之一是允许的，以将连接线组的某条连接线同时耦合到多个电容端口。例如，子开关组(KAE1，KAC1、KAS1)将电容端口210耦合到互电容输入信号线AC，子开关组(KAE2，KAC2、KAS2)将电容端口212耦合到互电容输入信号线AC，从而将互电容输入信号线AC在该时刻耦合到多个电容端口(210与212)，进而同时耦合多个电容端口(210与212)各自对应的电容极板。进而扩大耦合到互电容输入信号线AC的电容极板的面积或改变电容极板的形状。

根据图2B的实施例的模拟信号路由器，还适配于CDC的不同工作模式。在CDC工作于测量互电容的模式时，CDC通过其激励信号线端口(AEC)向被测电容施加激励信号，以及通过其互电容输入信号端口(ACC)获取被测电容对激励信号产生的响应。作为举例，被测量互电容的一个极板连接电容端口210，而另一个极板连接电容212。在CDC工作并通过激励信号线端口(AEC)输出激励信号时，通过闭合CDC耦合开关KAEC，将CDC的激励信号线端口(AEC)连接到连接线组的激励信号线AE，通过闭合开关KAE1(以及断开开关KAC1与KAS1)将激励信号线AE连接到电容端口210，从而将CDC的激励信号线端口(AEC)输出的激励信号施加到同电容端口210耦合的电容极板；以及同时闭合开关KACC与开关KAC2，以将电容端口212耦合到CDC的互电容输入信号线端口(ACC)，以及断开开关KAE2、KAS2与KSC，从而CDC通过其互电容输入信号线端口(ACC)接收同电容端口212耦合的电容极板对前述激励信号的响应。

在CDC工作于测量自电容模式时，CDC通过其自电容信号线端口(SCA)向被测电容施加激励并获取响应。作为举例，被测量自电容的电容极板连接电容端口216。电容端口216所连接的电容极板同大地形成自电容Cs。在CDC工作时，电容端口耦合开关KAS4闭合(开关KAE4与开关KAC4断开)，开关KSC闭合，以将CDC的自电容信号线端口(ASC)连接到自电容信号线ASC，进而连接到耦合电容端口216的电容极板。

在进一步可选的工作模式中，CDC通过其自电容信号线端口(SCA)测量自电容的同时，也通过其激励信号线端口(AEC)与互电容输入信号线端口(ACC)测量互电容。例如，在闭合CDC耦合开关KAEC与KACC，以及开关KAE1与KAC2(断开开关KAC1、KAS1、KAE2与KAS2)的同时，闭合CDC耦合开关KSC与开关KAS4(断开开关KAE4与KAC4)，从而同时测量连接到电容端口210与212的电容极板形成的互电容，以及连接到电容端口216的电容极板的自电容。

根据本申请的又一种实施方式，CDC仅包括激励信号线端口(AEC)与互电容输入信号线端口(ACC)，而不包括自电容信号线端口(SCA)，而是由激励信号线端口(AEC)或互电容输入信号线端口(ACC)替代自电容信号线端口(SCA)的功能。在此情况下，根据本申请实施例的模拟信号路由器的连接线组包括激励信号线(AE)与互电容输入信号线(AC)，而可以不包括自电容信号线(ASC)。相应地模拟开关矩阵中也不包括用于连接自电容信号线(ASC)的开关(KAS1-KAS5，以及KSC)。

作为又一个例子，通过对应连接线组的同一条连接线的多个电容端口耦合开关的断开或闭合，调整由CDC和电容极板所形成的电容测量单元的电容极板的面积、位置和/或形状。例如，激励信号线(AE)对应的多个电容端口耦合开关(KAE1-KAE5)被有选择的开闭(形成具有给定面积、位置和/或形状的电容极板)，使得CDC的激励信号线端口(AEC)同多个电容端口耦合开关各自耦合的电容极板形成激励通路；互电容输入信号线(AC)对应的多个电容端口耦合开关(KAC1-KAC5)被有选择的开闭(形成具有给定面积、位置和/或形状的电容极板)，使得CDC的互电容输入信号线端口(ACC)同多个电容端口耦合开关各自耦合的电容极板形成响应通路。从而两个给定面积的电容极板以如此方式与CDC连接，可构成一个完整的互电容测量单元，进行互电容的测量。并且有多种电容极板组合方式，对应多种互电容测量单元。可通过对模拟开关矩阵的分时控制，在不同时刻构建不同的互电容测量单元，并进行分时的互电容测量。进行自电容测量时，通过自电容信号线(ASC)及通过开关KAS1-KAS5等的不同组合构成不同面积的自电容极板，这些自电容极板则通过自电容信号线(ASC)与CDC耦合开关KSC的开闭接入CDC，从而形成不同的自电容测量单元，进行自电容测量。可通过对模拟开关矩阵的分时控制，在不同时刻构建不同的自电容测量单元，并进行分时的自电容测量。

作为又一个例子，用于圆形触摸按键的电容单元包括组成圆形的4个扇形极板，分别连接电容端口210、212、214与216，而电容单元还包括同极板A，同4个扇形极板相对设置，极板A连接电容端口218。极板A与4个扇形极板的每个形成互电容(记为A1、A2、A3与A4)。根据本申请实施例的模拟信号路由器，在不同时刻，将CDC连接到4个互电容(A1、A2、A3与A4)的每个，以测量每个互电容。在又一时刻，开关KAE1-KAE4都闭合，以将电容端口210、212、214与216都连接到激励信号线AE，并通过激励信号线形成等势面将4个扇形电极组合为一个整体，该组合的4个扇形电极同极板A形成互电容，以及通过CDC测量该互电容。从而，通过模拟信号路由器，实现了由单一的CDC以及固定的多个电容端口，分时测量多种电容。

图2C展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图。

图2C的实施例的模拟信号路由器，在组成上同图2B展示的模拟信号路由器相似。图2C的实施例中，给出了通过模拟信号路由器将不同的电容极板组合提供给CDC的例子。图2C的实施例的模拟信号路由器包括激励信号线(AE)、互电容输入信号线(AC)、可选的自电容信号线(ASC)、多个开关(KAE1-KAE4，KAC1-KAC4，KAS1-KAS4，KBE1-KBE4，KBC1-KBC4，KBS1-KBS4，也称为电容端口耦合开关)，以及用于连接电容极板的多个电容端口(210、212、214、216、240、242、244与246)。

在一个例子中，不相邻的电容端口(例如210与214)各自相连的电容极板(A1和A3)可组成一个电容极板A，其组合方式既可以用同时闭合开关KAE1和KAE3实现(通过激励信号线AE连接两个电容端口)，也可通过闭合开关KAC1和KAC3实现(通过互电容输入信号线AC连接两个电容端口)，还可通过闭合开关KAS1和KAS3实现(通过自电容信号线ASC连接两个电容端口)。实现该种组合时，对应电容端口的子开关组的其余开关保持断开(例如通过激励信号线AE连接两个电容端口210与214时，开关KAC1、KAS1、KAC3与KAS3保持断开)。

作为又一个例子，也可实现相邻的两个电容极板组合，如同电容端口216与240连接的电容极板A4和B1的组合，组成一个电容极板B。实现该种组合时，开关的状态类似上一个示例。

作为再一个例子，还可实现3个电容极板的组合，如同电容端口242、244与246连接的电容极板中B2、B3、B4的组合构成电容极板C。依次类推，利用连接线组和电容端口通路的对应开关组，可实现任意数量、任意组合的电容极板构成方式。这些不同组合方式可根据测量需要进行灵活的配置和分时的配置和电容测量。

图2D展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图。

作为又一个例子，CDC还包括同步时钟信号线端口(CLK)与主动屏蔽信号线端口(SHD)，图2D的实施例的模拟信号路由器，同图2C展示的模拟信号路由器相比，其还包括主动屏蔽信号线(ASH)以及同步时钟信号线(ACLK)。

可选地，主动屏蔽信号线(ASH)同电容端口耦合的方式同连接线组的其他连接线相同，即通过子开关组的开关耦合，一个电容端口在同一时刻仅耦合到连接线组的一条连接线，而主动屏蔽信号线(ASH)可同时耦合多个电容端口。此时，主动屏蔽信号线(ASH)成为连接线组的连接线之一。在连接线组包括4条连接线(激励信号线(AE)、互电容输入信号线(AC)、自电容信号线(ASC)与主动屏蔽信号线(ASH))的例子中，每个子开关组包括对应的4个开关。在图2D的例子中，还包括电容端口耦合开关(KASH1-KASH4、KBSH1-BSH4)，用于耦合电容端口与主动屏蔽信号线(ASH)。

在运行时，若主动屏蔽信号线(ASH)通过电容端口(例如214)连接屏蔽电极(230)，而激励信号线(AE)通过电容端口(216)连接电容极板，相应地开关(KASH3)与开关KAE4同时闭合，以在向同电容端口(216)连接的电容极板提供激励信号的同时向屏蔽电极(230)提供主动屏蔽信号。

可选地或进一步地，模拟信号路由器还包括主动屏蔽信号端口(260)，主动屏蔽信号线(ASH)同主动屏蔽信号端口(260)相连。主动屏蔽信号端口(260)专用于连接主动屏蔽信号线(ASH)而不连接到连接线组的其他连接线。此时，模拟信号路由器的模拟开关矩阵可不包括开关(KASH1-KASH4、KBSH1-KBSH4)。一些情况下，CDC提供的主动屏蔽信号，同激励信号相比，具有更大的幅度(电压和/或电流)，相应地主动屏蔽信号线ASH和/或主动屏蔽信号端口(260)被适配来传输主动屏蔽信号。由于主动屏蔽信号端口(260)无需连接到连接线组的其他连接线，因而主动屏蔽信号端口仅通过开关(未示出)连接到主动屏蔽信号线(ASH)或不通过开关而直接连接主动屏蔽信号线(ASH)。在运行时，若主动屏蔽信号线通过主动屏蔽信号端口(260)连接屏蔽电极(232)，而激励信号线AE通过电容端口(210)连接电容极板，相应地开关(KAE1)闭合，以在向同电容端口(210)连接的电容极板提供激励信号的同时向屏蔽电极(232)提供主动屏蔽信号。

可选地，CDC不提供主动屏蔽信号端口，而由根据本申请实施例的模拟信号路由器生成主动屏蔽信号。为此目的，模拟信号路由器包括连接激励信号线(AE)与主动屏蔽信号线(ASH)的跟随器(图2D中未示出)，以将激励信号线从CDC获取的激励信号施加到主动屏蔽信号线(ASH)。依然可选地，在激励信号线(AE)与主动屏蔽信号线(ASH)之间还设置开关，以断开或闭合二者的连接。

可选地，模拟信号路由器还包括同步时钟信号线(ACLK)以及同步时钟端口(262)。同步时钟端口262可选地相同或不同于电容端口。同步时钟信号线(ACLK)不属于连接线组。同步时钟信号线(ACLK)与同步时钟端口(262)之间包括可选的开关，以断开或闭合二者的连接。同步时钟信号线(ACLK)耦合CDC的同步时钟信号线端口(CLK)。

模拟信号路由器的CDC耦合开关还包括开关KSH与开关KCL，分别用于连接主动屏蔽信号线(ASH)与CDC的主动屏蔽信号端口(SHD)，以及同步时钟信号线(ACLK)与CDC的同步时钟信号线端口(CLK)。

在一种实施方式中，同步时钟端口(262)接收来自模拟信号路由器外部的同步时钟信号，同步时钟信号线(ACLK)将从同步时钟端口(262)获取的同步时钟信号通过CDC耦合开关KCL提供给CDC的同步时钟信号线端口(CLK)。同步时钟信号指示了CDC启动电容测量的时机。可选地，同步时钟信号还指示了CDC测量电容的多个工作阶段。

图3A展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图。

在图3A的例子中，电容测量单元包括多个CDC(示出了CDC1与CDC2)。多个CDC可同时工作，以同时测量多个电容。

参看图3A，模拟信号路由器的连接线组包括激励信号线(AE)、互电容输入信号线(AC)以及自电容信号线(ASC)。CDC1与CDC2通过各自的CDC耦合开关同连接线组相连。作为举例，CDC1对应的CDC耦合开关(KAEC1与KACC1)闭合(以及闭合开关KAE1与KAC2)，从而CDC1通过电容端口(310与312)测量由同电容端口(310与312)连接的电容极板所形成的互电容。而在CDC1测量互电容的相同时刻或不同时刻，CDC2对应的CDC耦合开关(KSC2)闭合(以及闭合开关KAS4)，从而CDC2通过电容端口(314)测量自电容。

在图3A展示的实施例中，连接线组的每根连接线为CDC1与CDC2所共享。从容CDC1与CDC2不能同时使用相同的连接线以避免冲突。从而，若CDC耦合开关KAEC1闭合时，开关KAEC2应断开，以避免将连接线AE同时连接到CDC1与CDC2的激励信号线端口(AEC)。CDC1与CDC2分时地共享连接线组的连接线。例如，CDC1在T1时刻被连接到互电容输入信号线AC，而CDC2在T1时刻则不能连接到互电容输入信号线AC，而是在不同于T1的时刻才能连接到互电容输入信号线AC。

根据图3A的实施例，模拟信号路由器通过多组CDC耦合开关(KAEC1、KACC1与KSC1，以及KAEC2、KACC2与KSC2)连接多个CDC，每组CDC耦合开关用于将连接线组连接到CDC之一。以及多个CDC分时地使用连接线组的相同连接线。而任意时刻，连接线组的一条连接线最多被连接到一个CDC。

图3B展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图。

同图3A的实施例相比，图3B的实施例中，模拟信号路由器为多个CDC提供共享的激励信号线AE，而为每个CDC提供其独占的互电容输入信号线(AC1、AC2与AC3)。

在图3B的例子中，电容测量单元包括多个CDC(示出了CDC1、CDC2、CDC3与CDC4)。多个CDC可同时工作，以同时测量多个电容。CDC1与CDC2各自包括激励信号线端口(AEC)与互电容输入信号线端口(ACC)，CDC3与CDC4各自仅包括互电容输入信号线端口(ACC)。作为举例，CDC1与CDC2的激励信号线端口彼此独立，从而CDC1与CDC2可同时输出不同的激励信号。而CDC3与CDC4没有激励信号线端口，而是借用CDC1的激励信号线端口(AEC)。以CDC3为例，其测量互电容时，通过CDC1的激励信号线端口(AEC)向被测电容提供激励信号，而从CDC3的互电容输入信号线端口(ACC)接收被测电容对激励信号的响应。可选地，各个CDC还测量自电容。CDC1或CDC2测量自电容时，其互电容输入信号线端口(ACC)向被测量电容的极板分时地施加激励并获取响应，所施加的激励由CDC1或CDC2自身的激励信号源产生。CDC3或CDC4测量自电容时，其互电容输入信号线端口(ACC)向被测量电容的极板分时地施加激励并获取响应，所施加的激励由例如CDC1的激励信号源产生。在各个CDC内部，CDC1的激励信号源被耦合到CDC3和/或CDC4。

根据图3B的实施例中，模拟信号路由器包括多个CDC耦合开关组(KAEC1与KACC1，KAEC2与KACC2，KACC3，以及KACC4)，每个CDC耦合开关组对应于CDC之一，CDC耦合开关组用于将其对应的CDC耦合到连接线组。可选地，CDC耦合开关组的开关数量同对应的CDC的端口数量相同。多个CDC分时地使用连接线组的相同连接线。而任意时刻，连接线组的一条连接线最多被连接到一个CDC。

为了适配CDC数量的变化，在图3B展示的实施例中，将激励信号线(AE)所在的组称为连接线组，而将互电容输入信号线之一(AC1、AC2或AC3)所在的组称为电容通道连接线组。图3B中，连接线组仅包括激励信号线(AE)，每个电容通道连接线组包括互电容输入信号线之一。电容通道连接线组的连接线也通过电容端口耦合开关连接电容端口。相应地，电容端口通过子开关组耦合连接线组与所有电容通道连接线组的每根连接线，从而子开关组的开关数量同连接线组与所有电容通道连接线组的所有连接线数量之和相同，且一一对应。对于一个子开关组，其多个开关，任意时刻至多仅一个开关闭合，而其他开关均断开，从而使得电容端口在任意时刻至多仅耦合到连接线组与所有电容通道连接线组的所有连接线之一。

在某一时刻，多个子开关组将其各自对应的电容端口都耦合到连接线组或电容通道连接线组的连接线之一是允许的，以将连接线组或电容通道连接线组的某条连接线同时耦合到多个电容端口。

电容通道连接线组同CDC一一对应。从而若需要耦合的CDC数量增加，则只需按CDC的数量增加电容通道连接线组。而连接线组在模拟信号路由器中仅提供一个。在一个例子中，单一的连接线组通过CDC耦合开关连接到所有的CDC。在另一个例子中，连接线组耦合到CDC之一，而多个CDC内部，共享激励信号源。

图3C展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图。

同图3B的实施例相比，图3C的实施例中，连接线组还包括主动屏蔽信号线(ASH)和/或同步时钟信号线(ACLK)。主动屏蔽信号线(ASH)同激励信号线(AE)对应。主动屏蔽信号线(ASH)通过CDC耦合开关耦合到CDC。可选地，各CDC共享主动屏蔽信号线(ASH)，从而主动屏蔽信号线(ASH)通过一个CDC耦合开关耦合到CDC之一。

可选地，同步时钟信号线(ACLK)不属于连接线组的连接线。依然可选地，各CDC共享同步时钟信号线(ACLK)

在图3C的例子中，连接线组由所有CDC共享，而电容通道连接线组同CDC一一对应。为适配CDC的增加，以同CDC相同数量增加电容通道连接线组，增加CDC耦合开关组，用于连接新增的电容通道连接线组与新增的CDC，以及为每个子开关组增加电容端口耦合开关，用于将其所在子开关组对应的电容端口耦合到该新增的电容通道连接线组。

图4A展示了根据本申请实施例的电容通道的示意图。

图4A给出了CDC利用根据本申请实施例的模拟信号路由器互电容测量的实施方式。CDC的激励信号线端口(AEC)通过开关KAEC与激励信号线(AE)相连，CDC的互电容输入信号线端口(ACC)通过开关KACC与互电容输入信号线(AC)相连，电容端口(410)通过开关KAE1与激励信号线(AE)相连，电容端口(412)通过开关KAC2与互电容输入信号线(AC)相连。同电容端口(410)与电容端口(412)各自连接的电容极板形成互电容A1。进行互电容测量时，开关KAE1、KAC2、KAEC与KACC闭合，模拟信号路由器的模拟开关矩阵的其余开关保持断开状态，从而CDC的激励信号线端口(AEC)、互电容A1和互电容输入信号线端口(ACC)及相应的连接线构成了用于测量互电容A1的通路，CDC测量该通路上的互电容A1。

根据本申请的实施例的模拟信号路由器，通过模拟开关矩阵的开关的断开或闭合，形成了不同的通路，CDC通过这些通路得以测量耦合到不同通路的不同电容。将模拟信号路由器形成的用于为CDC测量电容用的通路称为电容通道。电容通道用于耦合CDC与电容极板，使得CDC测量由电容极板所形成的电容。电容通道是动态，随着开关断开或闭合状态的改变，电容通道可被改变。电容通道是同时间关联的，随时间的改变，电容通道被创建、改变或释放。

根据本申请的实施例，一般地，电容通道是在指定时刻、由模拟开关矩阵将连接线组耦合到至少一个电容端口与电容数字转换器所形成的通路。电容通道包括由连接线组的一个或多个连接线、一个或多个电容端口与模拟开关矩阵的具有指定状态的一个或多个开关所形成的电信号的通路。通常情况下，对于单一CDC，在同一时刻，模拟信号路由器仅向该CDC提供单一的电容通道，使得该CDC通过该单一的电容通道测量电容。以及随着电容测量完成或时间改变，改变模拟信号路由器的开关状态，以向该CDC提供另一电容通道，使得该CDC通过该另一电容通道测量电容。

电容通道具有模拟信号路由器提供的指定资源，包括连接线组/电容通道连接线组的一个或多个连接线、一个或多个电容端口与模拟开关矩阵的具有指定状态的一个或多个开关。在相同时刻，资源为电容通道所独占。在不同时刻，各电容通道可共享资源。

对于多个CDC，在同一时刻，模拟信号路由器可向各CDC提供各自的电容通道。为每个CDC提供的电容通道所具有的资源彼此不同，以避免电容通道中间的干扰。

电容通道包括自电容通道与互电容通道。CDC通过自电容通道测量自电容，而通过互电容通道测量互电容。

图4A的例子展示了互电容通道(由加粗线条指示)。图4A中，互电容通道包括的资源包括激励信号线(AE)、互电容输入信号线(AC)、电容端口(410与412)、开关KAE1、KAC2、KAEC与KACC。

图4B展示了根据本申请又一实施例的电容通道的示意图。

图4B的例子展示了自电容通道(由加粗线条指示)。图4B中，自电容通道的资源包括自电容信号线(ASC)、电容端口(420与422，分别耦合电容极板A3与A4)、开关KAS3、KAS4与KSC。在图4B的例子中，CDC的自电容信号线端口(ASC)通过开关KSC与自电容信号线(ASC)，电容极板A3通过开关KAS3与自电容信号线(ASC)相连，电容极板A4通过开关KAS4与自电容信号线(ASC)相连。电容极板A3和A4构成自电容Cs的极板。进行自电容测量时，开关KAS3、KAS4与KSC闭合，模拟开关矩阵的其他开关断开，电容极板A3和A4电势相等，从而电容极板A3与A4组合形成了被测量的自电容Cs的一个极板。大地作为自电容Cs的另一个极板。自电容Cs、自电容信号线(ASC)、大地及其间的连接线构成了用于测量自电容Cs的通路，CDC测量该通路上的自电容Cs。

进一步地，通过闭合连接自电容信号线(ASC)与其他电容端口的开关(例如，KAS1、KAS2、KBS1……)，形成了进一步的电容通道，其将用于测量自电容的电容极板连接到更多的电容端口，从而该自电容的电容极板可具有更大的面积以及不同的形状。从而，根据本申请的实施例，通过配置模拟信号路由器的开关的断开或闭合形成了不同的电容通道，使得在不改变部署的硬件的情况下，CDC得以通过不同的电容通道测量不同的电容。

图4C展示了根据本申请又一实施例的电容通道的示意图。

图4C的例子展示了同时存在的两个电容通道，其一为互电容通道，其二为自电容通道。CDC1通过互电容通道测量互电容Cm，CDC2通过自电容通道测量自电容Cs。可选地，CDC1与CDC2同时实施各自的电容测量。

互电容通道中，开关KAE1、KAC2和对应CDC1的开关KAEC、KACC闭合，使得激励信号线(AE)、互电容输入信号线(AC)、电容端口(430、432)以及开关(KAE1、KAC2、KAEC与KACC)形成了互电容通道。

自电容通道中，开关KBS3、KBS4和对应CDC2的开关KSC2闭合，使得自电容信号线(ASC)、电容端口(440与442)以及开关(KBS3、KBS4与KSC2)形成了自电容通道。其中开关KBS3、KBS4同时闭合是为了扩大自电容的电容极板的面积。

模拟开关矩阵中，除了开关KAE1、KAC2、KAEC、KACC、KBS3、KBS4与KSC2，其他开关均保持断开。

从而，通过模拟信号路由器形成同时存在的多个电容通道，使得多个CDC通过各自的电容通道同时并行进行多个电容的测量。

在可选的实施例中，CDC1与CDC2内部共享激励信号源，以及CDC2利用CDC1的激励信号线端口(AEC)。在此情况下，CDC1与CDC2不能同时工作。相应地，图4C中。模拟信号路由器提供的互电容通道与自电容通道也不能同时工作，而是分时的工作。例如，T1时刻，CDC1通过互电容通道测量互电容Cm，而在之后或不同的T2时刻，CDC2通过自电容通道测量自电容Cs。

图5A展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图。

同图2A所展示的模拟信号路由器相比，图5A的模拟信号路由器还包括模拟路由控制器。模拟路由控制器耦合模拟信号路由器的模拟开关矩阵的一个或多个开关，并控制该一个或多个开关的断开或闭合。通过设置模拟路由控制器，有助于在工作现场，改变模拟信号路由器所提供的电容通道。可以理解地，模拟路由控制器不是必须的。模拟开关矩阵的开关的断开或闭合，可由现有技术的方式在模拟路由器的生产线上和/或工作现场被设置。而模拟路由控制器接管了对模拟开关矩阵的开关的控制，并可建立更高的描述层级，例如将控制对象抽象为电容通道而非开关。从而外部例如指示模拟路由控制器创建、释放指定的电容通道，而外部不必关系构建电容通道所需的各个开关的状态。

作为举例，图5A的模拟路由控制器中记录模拟信号路由器的模拟开关矩阵的所有开关的状态，模拟路由控制器与模拟开关矩阵的每个开关的控制端连接，开关的控制端根据收到的来自模拟路由控制器的控制信号，确定其开关的动作和/或状态。模拟路由控制器还接收外部的配置信息，以改变其所记录的模拟开关矩阵的一个或多个开关的状态。以及配置信息还指示模拟路由控制器将所记录的一个或多个开关的状态应用于一个或多个开关的控制端的时机。

依然作为举例。模拟路由控制器被诸如CPU的内部组件或外部组件操作，作为模拟信号路由器的控制接口。CPU或CPU所访问的程序存储器可被编程，从而设置CPU操作模拟信号路由器的方式。通过操作或配置模拟路由控制器，内部或外部组件控制模拟信号路由器形成电容通道。

作为又一个例子，模拟路由控制器包括存储器。通过对存储器编程来设置存储器所记录的模拟开关矩阵的一个或多个开关的状态，或者在不同时间模拟开关矩阵的一个或多个开关的状态。

图5B展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图。

图5B展示的例子中，模拟路由控制器包括矩阵控制寄存器组、顺序状态控制器以及选择器。

矩阵控制寄存器组包括多个寄存器，矩阵控制寄存器组的寄存器包括多个比特，每个比特对应模拟开关矩阵的开关之一的状态信息。在一个例子中，矩阵控制寄存器组的寄存器的比特数同模拟开关矩阵的开关数相同，从而寄存器的各比特同模拟开关矩阵的开关一一对应。在又一个例子中，矩阵控制寄存器组的寄存器的比特数小于模拟开关矩阵的开关数，例如寄存器为32比特寄存器。从而矩阵控制寄存器组的多个寄存器共同存储模拟开关矩阵的所有开关的状态信息。

矩阵控制寄存器组中记录了用于例如多种电容通道的模拟开关矩阵的开关的状态信息。例如，矩阵控制寄存器组的每个寄存器对应于构建电容通道之一所需的模拟开关矩阵的开关的状态信息。在又一个例子中，矩阵控制寄存器组的多个(而非全部)寄存器对应于构建电容通道之一所需的模拟开关矩阵的开关的状态信息。顺序状态控制器先后选择构建某电容通道所需的多个寄存器，用这些寄存器各比特的值设置模拟开关矩阵中的多个开关的状态。

顺序状态控制器是序列生成器、状态机或微处理器，其输出同输入对应的指定值或指定的值序列。顺序状态控制器输出的值用于指示选择矩阵控制寄存器组中的寄存器之一。可选地，矩阵控制寄存器组同选择器耦合，选择器根据顺序状态控制器的输出选择矩阵控制寄存器组的寄存器之一作为输出，并提供给模拟开关矩阵的多个开关。

在一个例子中，矩阵控制寄存器组的寄存器的比特数同模拟开关矩阵的开关数相同，相应地，为创建一个电容通道，顺序状态控制器选择矩阵控制寄存器组的单一寄存器来设置模拟开关矩阵的每个开关的状态。在又一个例子中，矩阵控制寄存器组的寄存器的比特数小于模拟开关矩阵的开关数，相应地，为创建一个电容通道，顺序状态控制器通过多个值组成的序列选择矩阵控制寄存器组的多个寄存器来设置模拟开关矩阵的多个开关的状态。

选择器将当前被选择的矩阵控制寄存器组的寄存器的各比特输出给模拟开关矩阵对应开关的控制端口，以控制对应开关的断开或闭合。

矩阵控制寄存器组可被配置，以向其写入用于控制模拟开关矩阵的开关的控制信息。例如，由外部的配置端口或处理器更新矩阵控制寄存器组的寄存器的值。

图5C展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图。

图5C展示的例子中，模拟路由控制器包括寄存器，寄存器的比特数同模拟开关矩阵的开关数相同，寄存器的比特同模拟路由控制器的模拟开关矩阵的开关一一对应，以及模拟路由控制器的寄存器的每个比特耦合到模拟路由控制器的模拟开关矩阵的开关之一，寄存器的比特用于控制对应开关的断开或闭合。例如，模拟开关矩阵有128个开关，相应地模拟路由控制器的寄存器的宽度为128位。

根据图5C的实施例，模拟路由控制器的寄存器的值，对应了模拟信号路由器在某时刻提供的一个或多个电容通道，这些电容通道同时存在。响应于模拟路由控制器的寄存器的值的更新，模拟信号路由器的模拟开关矩阵的一个或多个开关(对应发生改变的寄存器的比特)被重新设置工作状态，相应地，模拟信号路由器所提供的电容通道也发生变化。

依然作为举例，图5C的模拟路由控制器的单一寄存器对应多个总线地址。例如该寄存器宽度为128比特，对应32位总线的4个地址(例如，A0～A3)，通过每个总线地址访问该寄存器的32比特。同样耦合到总线的诸如CPU的外部组件通过访问总线地址(A0～A3)设置该寄存器，以在运行时更新模拟信号路由器所提供的电容通道。

图5D展示了根据本申请又一实施例的模拟信号路由器的框图。

图5D展示的例子中，模拟路由控制器包括矩阵控制寄存器组与选择器。同图5B的例子相比，图5D展示的模拟路由控制器不包括顺序状态控制器。

选择器根据诸如CPU的外部组件的指示，选择矩阵控制寄存器组之一作为输出。选择器选择输出的寄存器的各比特分别耦合到模拟信号路由器的模拟开关矩阵的开关之一，用来控制对应开关的断开或闭合状态。

在一些情况下，总线的宽度(诸如32位)远小于模拟开关矩阵的开关数量。通过设置矩阵控制寄存器组，使得诸如CPU的外部组件能通过单一次的总线访问来输出用于设置模拟开关矩阵所需的所有状态信息，从而同时设置模拟开关矩阵的所有开关。

可选地，为模拟开关矩阵的各开关的控制端口提供总线地址，使得外部组件得以用访问总线的方式直接设置模拟开关矩阵的开关。虽然每次设置的开关数量小等于总线宽度，但通过多个总线周期完成对模拟开关矩阵的所有开关的状态更新。以及一些情况下，相邻两次电容测量中，仅模拟开关矩阵的部分开关的状态发生变化，从而仅需更新这些开关的状态。

为了在更大空间范围内测量电容，测量可能存在于空间任何位置的(多个)电容，根据本申请的实施例，还用模拟信号路由器与CDC构建电容传感器网络。电容传感器网络包括分布于不同位置的多个节点，多个电容极板以及1个或多个CDC。CDC与电容极板被动态组合成电容测量单元。除了能改变电容极板的面积，以适配不同距离、形状、材质的待检测目标，还得以在空间/时间上协同位于不同位置的多个电容极板，以获得对待检测目标的空间/时间的区分/跟踪。

图6A展示了根据本申请实施例的电容传感器网络。

参看图6A，电容传感器网络包括两个节点。两个节点具有例如相同的配置。电容传感器网络的各节点具有相同的配置，有利于节点的大规模生产与部署。可选地，电容传感器网络的各节点具有不同的配置，例如一些节点包括CDC，而一些节点不包括CDC，以进一步降低成本。

两个节点各自包括模拟信号路由器(610与620)与CDC(CDC1与CDC2)。模拟信号路由器610连接CDC1，而模拟信号路由器620连接CDC2。作为举例，CDC包括共享的端口(ACC/SCA)，端口(ACC/SCA)既作为互电容输入信号线端口(ACC)，也可用作自电容信号线端口(SCA)。

模拟信号路由器(例如，610)包括互电容输入信号线AC、跨芯片互电容输入信号线IAC，多个开关(KIACE、KIACW、KIACS与KIACN，也称为模拟信号端口耦合开关)。将模拟信号路由器的多个开关的组合称为模拟开关矩阵。互电容输入信号线AC与跨芯片互电容输入信号线IAC是对应的，并且彼此连接。互电容输入信号线AC连接CDC的端口(ACC/SCA)。跨芯片互电容输入信号线IAC通过开关(KIACE、KIACW、KIACS与KIACN)分别耦合到模拟信号端口(IACE、IACW、IACS与IACN)。开关(KIACE、KIACW、KIACS与KIACN)同模拟信号端口(IACE、IACW、IACS与IACN)一一对应，从而将跨芯片互电容输入信号线IAC耦合到一个或多个模拟信号端口，以及模拟信号端口(例如IACW 612)仅能通过与其对应的开关(KIACW)连接到跨芯片互电容输入信号线IAC。

作为一个例子，模拟信号路由器610的四个模拟信号端口(IACE、IACW、IACS与IACN)都是用于跨芯片互电容输入信号线IAC的模拟信号端口，分别位于模拟信号路由器所属的芯片(节点所在的芯片)的东(E)西(W)南(S)北(N)四个方向，以便于在将芯片部署或安装在电路板等平面上时，向芯片外部东西南北各方向引出引线。图6A中，虽然出于绘图的简便目的，和/或平面拓扑的限制，示出了开关KIACS直接连接到互电容输入信号线AC，在可选的实施例中，互电容输入信号线AC不直接连接开关KIACS，而是将跨芯片互电容输入信号线IAC通过芯片的另一布线层延伸到芯片的另一端(南端)，并连接开关KIACS。可选地，互电容输入信号线AC直接连接开关KIACS。

模拟信号端口与跨芯片连接线被适配来连接到芯片外部，并进一步连接另一颗容纳了包括根据本申请实施例的模拟信号路由器(例如620)的节点的芯片，从而模拟信号端口与跨芯片连接线的电特性同互电容输入信号线AC可以不同。可选地，模拟信号端口也用于连接电容极板。

在图6A的例子中，模拟信号路由器610的模拟信号端口IACW(612)连接电容极板，该电容极板相对于大地形成自电容(Cs1)。模拟信号端口IACE连接电容极板。CDC1通过模拟信号路由器610的互电容输入信号线AC、跨芯片互电容输入信号线IAC、开关KIACW向连接模拟信号端口IACW(612)的电容极板施加激励并测量其自电容。模拟信号端口(IACS)(616)通过引线615连接模拟信号路由器620的模拟信号端口(IACN)(624)。

模拟信号路由器620连接CDC2。模拟信号路由器620还包括模拟信号端口(IACW(622)、IACE与IACS)。模拟信号路由器620的模拟信号端口IACW(622)连接电容极板，该电容极板相对于大地形成自电容(Cs2)。模拟信号端口IACE连接电容极板。

根据本申请的实施例，模拟信号路由器可以610与620协同工作，以使得CDC1得以使用连接到模拟信号路由器610与620的任何一个的电容极板测量电容。类似地，CDC2也能使用连接到模拟信号路由器610与620的任何一个的电容极板测量电容。作为举例，闭合模拟信号路由器610的开关KIACS、模拟信号路由器620的开关KIACN与KIACW，从而CDC1的端口(ACC/SCA)通过模拟信号路由器610的互电容输入信号线AC、跨芯片互电容输入信号线IAC(图6A中未示出互电容输入信号线AC与跨芯片互电容输入信号线IAC在模拟信号路由器610在南侧的连接)、开关KIACS与模拟信号端口IACS(616)，经由引线615，进而通过模拟信号路由器620的模拟信号端口IACN(624)、开关KIACN、跨芯片互电容输入信号线IAC、开关KIACW以及模拟信号端口IACW(622)连接到电容极板(以及断开其他开关)，从而CDC1得以测量与其不属于同一节点的电容极板所形成的自电容Cs2。

作为又一个例子，闭合模拟信号路由器620的开关KIACN、模拟信号路由器610的开关KIACS与KIACW，从而CDC2的端口(ACC/SCA)通过模拟信号路由器620的互电容输入信号线AC、跨芯片互电容输入信号线IAC、开关KIACN与模拟信号端口IACN(624)，经由引线615，进而通过模拟信号路由器610的模拟信号端口IACS(616)、开关KIACS、跨芯片互电容输入信号线IAC(图6A中未示出同开关KIACS连接的跨芯片互电容输入信号线IAC)、开关KIACW以及模拟信号端口IACW(612)连接到电容极板(以及断开其他开关)，从而CDC2得以测量自电容Cs1。

图6B展示了根据本申请又一实施例的电容传感器网络。

图6B的例子中，两个节点各自包括模拟信号路由器(630与640)、CDC(CDC1与CDC2)。模拟信号路由器630连接CDC1，而模拟信号路由器640连接CDC2。CDC(CDC1与CDC2)包括共享的端口(ACC/SCA)，端口(ACC/SCA)既作为互电容输入信号线端口(ACC)，也可用作自电容信号线端口(SCA)。

同图6A展示的电容传感器网络的节点相比，图6B中，节点的模拟信号路由器(例如630)还包括一个或多个电容端口(634、644)。电容端口用于连接节点的电容极板。节点的模拟信号路由器(例如630)还包括同电容端口一一对应的电容端口耦合开关(KAC1、KAC2、KAC3与KAC4)。电容端口耦合开关用于将其对应的电容端口连接到互电容输入信号线(AC)，或断开电容端口到互电容输入信号线(AC)的连接。通过多个电容端口耦合开关同时闭合，将互电容输入信号线(AC)同时连接到多个电容端口，进而连接同这些电容端口连接的电容极板。模拟信号路由器(例如630)还包括CDC耦合开关(KACC)，用于控制互电容输入信号线(AC)同CDC端口(ACC/SCA)的连通或断开。将节点的CDC同模拟信号路由器断开，以降低CDC所产生的干扰，有利于该节点的模拟信号路由器为其他节点提供信号。

模拟信号路由器630与模拟信号路由器640通过引线635连接。引线635连接模拟信号路由器630的模拟信号端口(IACS)(636)与模拟信号路由器640的模拟信号端口(IACN)(646)。

通过模拟信号路由器630和/或模拟信号路由器640，可配置地将CDC1/CDC2耦合到两个节点各自的电容极板的一个或多个，并测量这些电容极板对地的自电容。节点的电容极板包括通过电容端口连接到节点的电容极板，和/或通过模拟信号端口连接到节点的电容极板。

图6C展示了根据本申请又一实施例的电容传感器网络。

图6C的例子中，构成电容传感器网络的两个节点各自包括模拟信号路由器(650与660)、CDC(CDC1与CDC2)。模拟信号路由器650连接CDC1，而模拟信号路由器660连接CDC2。CDC(CDC1与CDC2)包括激励信号线端口(AEC)，与互电容输入信号线端口(ACC)。CDC通过激励信号线端口(AEC)，与互电容输入信号线端口(ACC)测量互电容，而通过其端口之一测量自电容。

同图6B展示的电容传感器网络的节点相比，图6C中，节点的模拟信号路由器(例如650)还包括激励信号线(AE)以及连接激励信号线(AE)的跨芯片激励信号线(IAE)、电容端口耦合开关(KAE1-KAE4)以及相应的电容端口、模拟信号端口(IAEE、IAEW、IAES、IAEN)以及CDC耦合开关(KAEC)。

跨芯片激励信号线(IAE)通过开关(KIAEE、KIAEW、KIAES、KIAEN)分别同对应的模拟信号端口(IAEE、IAEW、IAES、IAEN)耦合。开关(KIAEE、KIAEW、KIAES、KIAEN)同模拟信号端口(IAEE、IAEW、IAES、IAEN)耦合一一对应。虽然图6C中示出激励信号线(AE)通过开关连接模拟信号端口(IAES)，可以理解的，在可选的实施例中，激励信号线AE不直接通过连接模拟信号端口(IAES)，而是通过跨芯片激励信号线IAE经由开关再连接模拟信号端口(IAES)。

电容端口耦合开关(KAE1-KAE4)同电容端口一一对应。电容端口耦合开关(KAE1-KAE4)用于将相应的电容端口连接到激励信号线(AE)。CDC耦合开关(KAEC)将激励信号线AE连接到CDC的激励信号线端口(AEC)。

激励信号线AE与互电容输入信号线AC的组合被称为连接线组。跨芯片激励信号线IAE与跨芯片互电容输入信号线IAC的组合被称为跨芯片连接线组。

将同一电容端口分别连接到连接线组的各连接线的多个(例如两个)电容端口耦合开关(例如，KAE1与KAC1、KAE2与KAC2)被称为子开关组。在同一时刻，子开关组的多个(两个)开关，最多仅一个闭合，从而电容端口在任意时刻至多被连接到连接线组的一条连接线。以及通过子开关组的设置，电容端口在不同时刻可被连接至连接线的任意连接线。而将多个电容端口连接到连接线组的一条连接线的多个开关(例如，KAE1-KAE4)可以同时闭合，以将连接线同时连接到多个电容端口。

在图6C的实施例中，模拟信号端口仅能连接到跨芯片连接线组的跨芯片连接线之一。例如，模拟信号路由器650的模拟信号端口IAEN仅能连接到跨芯片激励信号线IAE，而模拟信号端口IACN仅能连接到跨芯片互电容输入信号线IAC。从而对于一个模拟信号端口，仅通过一个开关将其连接到跨芯片连接线组(进而仅能连接到跨芯片连接线组的跨芯片连接线之一)；而对于一个电容端口，通过包括多个开关的子开关组将其连接到连接线组，其中子开关组的多个开关的数量同连接线组的连接线数量相同，子开关组的开关同连接线组的连接线一一对应。

通过这样的布置，减少模拟信号路由器650所需要的开关数量以降低成本和复杂度，也降低模拟信号远距离传输时，开关对所传输信号的干扰。例如，模拟信号端口IACN仅通过1个开关(KIACN)就连接到激励信号线AC，而电容端口(例如654)要经过2个开关才连接到互电容输入信号线IAC。以及也为在节点之间传递模拟信号预留了充足的模拟信号端口与跨芯片连接线资源。例如两个节点之间可以同时传输激励信号与对激励信号的响应。

进一步地，跨芯片连接线(例如，IAE)通过多个开关(例如KIAEE、KIAEW、KIAES、KIAEN)分别连接多个模拟信号端口(IAEE、IAEW、IAES、IAEN)。通过同时闭合这些开关，将跨芯片连接线同时连接到多个模拟信号端口，以将跨芯片连接线同时连接到多个节点和/或电容极板。

继续参看图6C，作为举例，利用CDC2测量分别连接到电容端口654与电容端口664的电容极板所形成的互电容Cm。电容端口654与664分别位于两个节点，从而电容端口654与664所连接的电容极板在更大空间范围内形成互电容。进而根据本申请实施例的传感器网络得以检测电容端口654与664所连接的电容极板对应的空间范围内出现的物体。通过闭合模拟信号路由器660的开关KACC、KAC1，将CDC2的互电容输入信号线端口(ACC)连接到电容端口664。以及闭合模拟信号路由器660的开关KAEC、KIAEN，闭合模拟信号路由器650的开关KIEAS与开关KAE3，将CDC2的激励信号线输入端口(AEC)连接到电容端口654。CDC2向电容端口654连接的电容极板施加激励信号，以及从电容端口664连接的电容极板获得对激励信号的响应，并测量互电容Cm。

在图6C的例子中，模拟开关矩阵660的开关KAEC、激励信号线AE、跨芯片激励信号线IAE、开关KIAEN、模拟信号端口IAEN(662)、连接模拟信号端口IAEN(662)与模拟信号端口IAES(652)的引线，模拟开关矩阵660的模拟信号端口IAES(652)、跨芯片激励连接线IAEC、开关KIAES、激励信号线AE、开关KAE3与电容端口654，以及模拟开关矩阵660的开关KACC、互电容输入信号线AC与开关KAC1，形成了用于测量互电容Cm的电容通道。通过改变模拟开关矩阵650和/或模拟开关矩阵660的开关矩阵的开关的状态，创建不同的电容通道，以使得CDC1和/或CDC2通过电容通道测量电容。电容通道是动态的。电容通道与其连接的电容极板和CDC形成了电容测量单元。

图6D展示了根据本申请又一实施例的电容传感器网络。

图6D的例子中，构成电容传感器网络的两个节点各自包括模拟信号路由器(670与680)、CDC(CDC1与CDC2)。模拟信号路由器670连接CDC1，而模拟信号路由器680连接CDC2。CDC(CDC1与CDC2)包括激励信号线端口(AEC)、共享的端口(ACC/SCA)、主动屏蔽信号线端口(SHD)、同步时钟信号线端口(CLK)。共享的端口(ACC/SCA)既作为互电容输入信号线端口(ACC)，也可用作自电容信号线端口(SCA)。CDC通过激励信号线端口(AEC)，与端口(ACC/SCA)测量互电容，而通过其端口之一测量自电容。

同图6C展示的电容传感器网络的节点相比，图6D中，节点的模拟信号路由器(例如670)还包括主动屏蔽信号线(ASH)、同步时钟信号线ACLK、电容端口耦合开关(KASH1-KASH4)、开关(KASH、KCLK)、CDC耦合开关(KSH、KCL)、可选的主动屏蔽信号端口与可选的同步时钟端口。

电容端口耦合开关(KASH1-KASH4)将同其对应的电容端口连接到主动屏蔽信号线(ASH)。可选地，主动屏蔽信号线是连接线组的连接线之一，从而同电容端口之一对应的子开关组包括例如3个开关(例如KAE1、KAC1与KASH1)，将该电容端口分别连接到连接线组的三条连接线的每个。主动屏蔽信号线(ASH)还通过开关KASH连接主动屏蔽信号端口，主动屏蔽信号端口专用于传输主动屏蔽信号，而例如不用于连接电容极板。可选地，用模拟信号端口替代主动屏蔽信号端口，相应地，跨芯片连接线组还包括跨芯片主动屏蔽信号线(未示出)，以及开关将跨芯片主动屏蔽信号线耦合到模拟信号端口。CDC耦合开关(KSH)将主动屏蔽信号线(ASH)连接到CDC的主动屏蔽信号端口(SHD)。

CDC耦合开关(KCL)将同步时钟信号线(ACLK)连接到CDC的同步时钟信号线端口(CLK)。同步时钟信号线(ACLK)还通过开关(KCLK)连接同步时钟端口(ICLK)。可选地，用模拟信号端口替代同步时钟端口，相应地，跨芯片连接线组还包括跨芯片同步时钟信号线(未示出)，跨芯片同步时钟信号线与同步时钟连接线连接，以及开关将跨芯片同步时钟信号线耦合到模拟信号端口。

通过配置传感器网络的节点的模拟信号路由器的模拟开关矩阵，可实现节点的电容极板面积的扩大、缩小以及动态组合，并可实现互电容和/或自电容的配置，还可实现电容的轮换测量功能。对电容的测量，可由传感器网络的任何一个CDC完成，或者多个CDC协同完成。

作为举例，电容端口672与674各自连接的电容极板形成互电容Cm1；而电容端口682与684各自连接的电容极板形成互电容Cm2。CDC1与CDC2都可以通过模拟信号路由器670和/或模拟信号路由器680测量互电容Cm1或Cm2。又例如，模拟信号路由器670的开关KAEC、KACC、KAE3与KAC4闭合(其他开关断开)，使得CDC1通过激励信号线端口(AEC)向连接电容端口672的电容极板施加激励信号，以及通过互电容输入信号线端口(ACC)从连接电容端口674的电容极板获取互电容Cm1对激励信号产生的响应。从而实现用CDC1测量互电容Cm1。

依然作为举例，模拟信号路由器670的开关KAEC与KIAES闭合，模拟信号路由器680的开关KIAEN与KBE3闭合，使得CDC1通过激励信号线端口(AEC)向连接电容端口682的电容极板施加激励信号；以及模拟信号路由器670的开关KACC与KIACS闭合，模拟信号路由器670的开关KIACN与KBC4闭合，使得CDC1通过互电容输入信号线端口(ACC)从连接电容端口684的电容极板获取互电容Cm2对激励信号产生的响应。其余未提到开关保持断开。从而实现用CDC1测量互电容Cm2。

其他实施方式，例如两个自电容或一个自电容和一个互电容的并行测量等等跨节点协作测量电容的开关配置可同样根据需要进行开关配置。

为了便于部署时，电容传感器网络能易于覆盖多种或任意形状的待测量区域，在节点的不同方向设置模拟信号端口。例如，在节点的两个正交方向设置模拟信号端口，使得节点可沿两个方向连接到其他节点，进而形成具有网状拓扑的电容传感器网络。

图6E展示了根据本申请又一实施例的电容传感器网络。

图6E的例子中，构成电容传感器网络的四个节点各自包括模拟信号路由器(690、692、694与696)、CDC(CDC1、CDC2、CDC3与CDC4)。图6E的节点同图6D的节点相同。

通过将多个(例如四个)节点组成传感器网络，使得形成被测量电容的节点的电容极板位于更大范围的区域，其形成的电容相应地覆盖更大的区域，从而可以对更大区域实施检测。更多的节点还能实现更多种跨节点的电容极板组合方式和对更大面积范围内自电容或互电容的组合及更多数量的CDC同时参与时间上串行或并行的电容测量。可选地，在图6E的例子中，可以一些节点不工作，而一些节点工作，从而形成例如图6D的电容传感器网络。

模拟信号路由器690的模拟信号端口IACE与IAEE同模拟信号路由器692的模拟信号端口IACW与IAEW通过引线对应相连。模拟信号路由器692的模拟信号端口IACS与IAES同模拟信号路由器696的模拟信号端口IACN与IAEN通过引线对应相连。模拟信号路由器696的模拟信号端口IACW与IAEW同模拟信号路由器694的模拟信号端口IACE与IAEE通过引线对应相连。模拟信号路由器690的模拟信号端口IACS与IAES同模拟信号路由器694的模拟信号端口IACN与IAEN通过引线对应相连。

作为举例，每个节点的每根跨芯片连接线连接4个模拟信号端口，分别位于节点的东(E)西(W)南(S)北(N)(右左下上)四个方向。从而，多个节点在平面上形成电容传感器网络时，每个(非位于网络边界的)节点的跨芯片连接线得以在东西南北四个方向连接其他节点的对应跨芯片连接线。以此方式，简化了对更多数量的节点组成电容传感器网络时的部署，并且不会限制节点的数量。以及根据需要，每个节点的跨芯片连接线连接3个或其他数量的节点。

连接节点的模拟信号端口的引线可具有任意的形状，从而多个节点的部署不限于平面结构，而可以形成曲线或曲面。

虽然图6E中展示的电容传感器网络每行包括2个节点，每列包括2个节点，可以理解地，在可选的实施方式中，电容传感器网络的行与列的节点数都是任意的而没有限制。而且，电容传感器网络也可以不按行与列设置，而是根据待测量区域的形状特点，形成覆盖待测量区域的平面或曲面结构的电容传感器网络。可选地，针对某个节点，将其南(S)北(N)方向称为纵向，通过南(S)北(N)方向(纵向)的模拟信号端口在纵向连接其他节点，以及通过所连接的其他节点的纵向的模拟信号端口进一步连接其他节点，从而在某节点的纵向延申上，所连接的节点可具有任意数量。类似地，在某节点的横向(其东(E)西(W)方向)延申上，所连接的节点可具有任意数量。从而应对在不同形状的待测量区域中多种电容极板组合需要，以及在节点附近的运动测量、计算的需要等需求。

在可选的实施方式中，节点之间通过位于节点指定方向的模拟信号端口连接，以进一步简化部署，并易于配置或编程各个模拟信号路由器的模拟开关矩阵。例如，一个节点的东向的模拟信号端口仅同另一节点的西向的模拟信号端口对应连接(而不同该另一节点的东向、南向或北向的模拟信号端口连接)；一个节点的西向的模拟信号端口仅同另一节点的东向的模拟信号端口对应连接；一个节点的南向的模拟信号端口仅同另一节点的北向的模拟信号端口对应连接(而不同另一节点的南向、东向或西向的模拟信号端口连接)；一个节点的北向的模拟信号端口仅同另一节点的南向的模拟信号端口对应连接。从而，节点的模拟信号端口除了对应指定的跨芯片连接线，还带有方向属性，进而将模拟信号端口连接到跨芯片连接线的开关也带有相同的方向属性。方向属性被用于在编程或配置模拟开关矩阵时寻址所要操作的开关。

进一步地，电容传感器网络的节点形成了行与列。属于相同行的各节点，通过东向和/或西向的模拟信号端口连接(而不通过南向/北向的模拟信号端口连接)；属于相同列的各节点，通过南向和/或北向的模拟信号端口连接(而不通过东向/西向的模拟信号端口连接)。从而，节点的模拟信号端口除了对应指定的跨芯片连接线，还带有行/列属性(行号或列号)，进而将模拟信号端口连接到跨芯片连接线的开关也带有相同的行/列属性。行/列属性被用于在编程或配置模拟开关矩阵时寻址所要操作的一组开关。从而电容传感器网络的每个节点可被寻址，进一步简化了对各个模拟信号路由器的模拟开关矩阵的配置或编程。根据本申请的实施例，电容传感器网络中，节点的跨芯片连接线组的跨芯片连接线对应连接。例如，模拟信号路由器690的跨芯片激励信号线仅连接例如模拟信号路由器692的跨芯片激励信号线，而不连接模拟信号路由器692的跨芯片互电容输入信号线。从而便于在网络中路由用于测量电容的模拟信号，以及也简化对多个节点的部署。

通过构建传感器网络，节点之一的CDC得以利用传感器网络中位于各个节点的电容极板来测量电容。例如，CDC1通过电容极板690-A与690-B测量互电容，通过电容极板692-A与692-B测量互电容，通过电容极板694-A与694-B测量互电容，通过电容极板696-A与696-B测量互电容。CDC1还能通过电容极板690-A与692-B测量互电容，通过组合(等电势)的电容极板690-A与690-B，以及组合(等电势)的电容极板692-A与692-B，以测量两个组合的电容极板所形成的互电容。CDC1也能测量电容极板或组合(等电势)的多个电容极板相对于大地的自电容。CDC1还能按需要的时序，依次测量多个电容，例如，依次测量电容极板690-A与690-B形成的互电容、电容极板692-A与692-B形成的互电容、电容极板694-A与694-B形成的互电容以及电容极板696-A与696-B形成的互电容，以例如识别物体相对于各节点的位置改变。

作为又一个例子，传感器网络的各节点的CDC的同步时钟信号线端口(CLK)通过节点的同步时钟端口彼此相连，CDC1通过其同步时钟信号线端口(CLK)输出同步时钟信号，而CDC2、CDC3与CDC4各自通过其同步时钟信号线端口(CLK)接收同步时钟信号。而CDC1测量电容极板690-A与690-B所形成的互电容，CDC2测量电容极板692-A与692-B所形成的互电容，CDC3测量电容极板694-A与694-B所形成的互电容，CDC4测量电容极板696-A与696-B所形成的互电容，并且，CDC2-CDC4的每个，响应于在其同步时钟信号线端口(CLK)接收到同步时钟信号而启动自身的互电容测量，从而CDC1通过输出同步时钟信号而指示其他CDC测量电容的时机。通过多个CDC同时测量电容，以例如更准确识别物体在指定时刻相对于各节点的位置。

虽然在图6A-图6E中未示出，可以理解地，根据图6A-图6E的电容传感器网络中的模拟信号路由器也可选地包括模拟路由控制器，用于控制其所属的模拟信号路由器的模拟开关矩阵的一个或多个开关的断开或闭合。

图7展示了根据本申请又一实施例的电容传感器网络。

图7的例子中，电容传感器网络包括两个节点。每个节点各自包括模拟信号路由器与多个CDC。模拟信号路由器710与模拟信号路由器720具有例如相同的结构。

模拟信号路由器(710，720)连接3个CDC(CDC1、CDC2与CDC3)。模拟信号路由器(710，720)包括连接线组与4个电容通道连接线组，其中3个电容通道连接线组分别对应连接3个CDC。连接线组包括激励信号线AE，4个电容通道连接线组各自包括互电容输入信号线(AC1、AC2、AC3与AC4)。可选地，模拟信号路由器(710，720)还包括同步时钟信号线ACLK与主动屏蔽信号线ASH。

为使模拟信号路由器便于连接多个CDC，而区分连接线组与电容通道连接线组。在可选的实施方式中，模拟信号路由器包括单一的连接线组与多个电容通道连接线组。连接线组为多个CDC所共享，而电容通道连接线组则同CDC一一对应连接，为每个CDC提供对应的电容通道连接线组。以及对应于每个电容端口的子开关组包括同连接线组与所有电容通道连接线组的连接线一一对应的开关。可选地，模拟信号路由器提供更多数量的电容通道连接线组，以在部署时可支持更多的CDC。以及可选地，一个或多个电容通道连接线组不连接到CDC，即这些电容通道连接线组不工作。从而在部署时，模拟信号路由器与CDC可分别提供，而无需预先配置在一起，提高了部署的灵活性。

模拟信号路由器(710，720)还包括跨芯片连接线组，跨芯片连接线组同连接线组以及所有电容通道连接线组的连接线一一对应的跨芯片连接线(例如，IAE、IAC1、IAC2、IAC3与IAC4)。模拟信号路由器在东(E)西(W)南(S)北(N)每个方向的模拟信号端口同跨芯片连接线组的跨芯片连接线一一对应。例如，图7的例子中，模拟信号路由器(710，720)在东(E)方向包括对应跨芯片连接线(IAE、IAC1、IAC2、IAC3与IAC4)的模拟信号端口(IAEE、IAC1E、IAC2E、IAC3E与IAC4E)，以及在西(W)方向也包括对应跨芯片连接线(IAE、IAC1、IAC2、IAC3与IAC4)的模拟信号端口(IAEW、IAC1W、IAC2W、IAC3W与IAC4W)。

模拟信号路由器710的跨芯片连接线组同模拟信号路由器720的跨芯片连接线组的跨芯片连接线一一对应。跨芯片连接线组的跨芯片连接线连接各自模拟信号路由器(710，720)的模拟信号端口(例如，IAEE、IAC1E、IAC2E、IAC3E与IAC4E，IAEW、IAC1W、IAC2W、IAC3W与IAC4W)。模拟信号路由器710与模拟信号路由器720的模拟信号端口通过引线连接。

可选地，模拟信号路由器(710，720)还包括跨芯片同步时钟信号线ICLK与跨芯片主动屏蔽信号线IASH。跨芯片同步时钟信号线ICLK与同步时钟信号线ACLK连接，跨芯片主动屏蔽信号线IASH与主动屏蔽信号线ASH连接。

参看图7，作为举例，各模拟信号路由器(710，720)的CDC1包括主动屏蔽信号线端口(SHD)、激励信号线端口(AEC)、互电容输入信号线端口(ACC)与同步时钟信号线端口(CLKC)，CDC2包括激励信号线端口(AEC)与互电容输入信号线端口(ACC)，CDC3包括互电容输入信号线端口(ACC)。可选地，CDC1与CDC3内部共享激励信号线端口(AEC)。依然可选地，CDC1-CDC3内部共享同步时钟信号线端口(CLKC)。通过CDC耦合开关(KSH、KAEC1、KAEC2、KACC1、KACC2、KACC3、KCL)，激励信号线AE同CDC1与CDC2的激励信号线端口(AEC)相连，互电容输入信号线AC1同CDC1的互电容输入信号线端口(ACC)相连，互电容输入信号线AC2同CDC2的互电容输入信号线端口(ACC)相连，互电容输入信号线AC3同CDC3的互电容输入信号线端口(ACC)相连，同步时钟信号线CLK与CDC1的同步时钟信号线端口(CLKC)相连，而主动屏蔽信号线(ASH)同CDC1的主动屏蔽信号线端口(SHD)相连。

在图7的例子中，节点的各CDC，得以使用电容传感器网络中的一个或多个任意电容极板测量电容。所使用的电容极板可位于电容传感器网络的任何节点或为多个节点的电容极板的组合。

根据图7的实施例，通过在模拟信号路由器中设置更多的跨芯片互电容输入信号线与互电容输入信号线，使得模拟信号路由器的多个CDC各自有独占的互电容输入信号线，并且CDC可以利用其互电容输入信号线端口(ACC)独立工作。可选地，各CDC分时的测量电容。

在可选的实施方式中，节点的模拟信号路由器为每个CDC还提供其独占的激励信号线(AE)，从而各CDC得以利用其激励信号线端口(AE)与互电容输入信号线端口(AEC)独立工作。

依然作为举例，模拟信号路由器710所连接的CDC1输出同步时钟信号，经由模拟信号路由器710与720提供给模拟信号路由器720所连接的CDC1，以指示模拟信号路由器720所连接的CDC1测量电容的时机。可选地或进一步地，模拟信号路由器720所连接的CDC1通过其同步时钟信号线端口(CLKC)接收的同步时钟信号，也作用于模拟信号路由器720所连接的CDC2与CDC3。类似地，模拟信号路由器710所连接的CDC1通过其同步时钟信号线端口(CLKC)接收的同步时钟信号，也作用于模拟信号路由器710所连接的CDC2与CDC3。

可选地，图7展示的模拟信号路由器也可选地包括模拟路由控制器。

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 (92)

1.用于跨芯片传输模拟信号到电容数字转换器的模拟信号路由器，包括连接线组、跨芯片连接线组、模拟开关矩阵与至少一个模拟信号端口；

所述连接线组包括至少第一连接线；

所述跨芯片连接线组包括至少第一跨芯片连接线；

所述第一跨芯片连接线同所述第一连接线耦合；

所述模拟开关矩阵将所述跨芯片连接线组可配置或可编程地耦合到模拟信号端口，其中在任意时刻，所述模拟开关矩阵将一个模拟信号端口至多仅耦合到所述跨芯片连接线组的一条连接线，以及所述模拟开关矩阵将所述跨芯片连接线组的一条连接线耦合到零个、一个或多个模拟信号端口；

所述模拟开关矩阵还将所述连接线组可配置或可编程地耦合到所述电容数字转换器；

所述模拟信号路由器还包括接地端口。

2.根据权利要求1所述的模拟信号路由器，其中

模拟信号端口用于耦合要被所述电容数字转换器测量的电容的电容极板，或者用于耦合不同于所述模拟信号路由器的其他模拟信号路由器的模拟信号端口。

3.根据权利要求1或2所述的模拟信号路由器，其中

所述连接线组还包括第二连接线；

所述跨芯片连接线组还包括第二跨芯片连接线；

所述第二跨芯片连接线同所述第二连接线耦合。

4.根据权利要求3所述的模拟信号路由器，其中

至少一个模拟信号端口包括一个或多个用于第一跨芯片连接线的模拟信号端口与一个或多个用于第二跨芯片连接线的模拟信号端口；

所述模拟开关矩阵被配置为在任意时刻将一个用于第一跨芯片连接线的模拟信号端口至多仅耦合到所述第一跨芯片连接线，将一个用于第二跨芯片连接线的模拟信号端口至多仅耦合到所述第二跨芯片连接线，将所述第一跨芯片连接线耦合到零个、一个或多个用于第一跨芯片连接线的模拟信号端口，以及将所述第二跨芯片连接线耦合到零个、一个或多个用于第二跨芯片连接线的模拟信号端口。

5.根据权利要求4所述的模拟信号路由器，其中

以及所述模拟开关矩阵被配置为不将用于第一跨芯片连接线的模拟信号端口耦合到所述跨芯片连接线组的除所述第一跨芯片连接线之外的其他跨芯片连接线，以及不将用于第二跨芯片连接线的模拟信号端口耦合到所述跨芯片连接线组的除所述第二跨芯片连接线之外的其他跨芯片连接线。

6.根据权利要求3-5之一所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟开关矩阵将所述第一跨芯片连接线耦合到第一模拟信号端口，将所述第二跨芯片连接线耦合到第二模拟信号端口，将所述第一连接线与所述第二连接线耦合到所述电容数字转换器，以使得所述电容数字转换器根据所述第一模拟信号端口与所述第二模拟信号端口获得的信号测量互电容。

7.根据权利要求4或5所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟开关矩阵将所述第一跨芯片连接线耦合到一个或多个用于第一跨芯片连接线的模拟信号端口，将所述第二跨芯片连接线耦合到一个或多个用于第二跨芯片连接线的模拟信号端口，将所述第一连接线与所述第二连接线耦合到所述电容数字转换器，以使得所述电容数字转换器根据从所述第一连接线与所述第二连接线获得的信号测量互电容。

8.根据权利要求3-7之一所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟开关矩阵将所述第二跨芯片连接线耦合到第二模拟信号端口，将所述第二连接线耦合到所述电容数字转换器，以使得所述电容数字转换器根据所述第二模拟信号端口获得的信号测量自电容。

9.根据权利要求1-8之一所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟信号路由器还包括至少一个电容端口；

所述模拟开关矩阵将所述连接线组可配置地耦合到电容端口，其中在任意时刻，所述模拟开关矩阵将一个电容端口至多仅耦合到所述连接线组的一条连接线，以及所述模拟开关矩阵将所述连接线组的一条连接线耦合到零个、一个或多个电容端口。

10.根据权利要求9所述的模拟信号路由器，其中

电容端口仅用于耦合要被所述电容数字转换器测量的电容的电容极板。

11.根据权利要求9或10所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟开关矩阵将第一跨芯片连接线耦合到一个或多个模拟信号端口，所述第二连接线耦合到一个或多个电容端口，将所述第一连接线与所述第二连接线耦合到所述电容数字转换器，以使得所述电容数字转换器根据所述第一连接线与所述第二连接线获得的信号测量互电容。根据权利要求9-11之一所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟开关矩阵将所述第二连接线耦合到第一电容端口，将所述第一连接线耦合到所述电容数字转换器，以使得所述电容数字转换器根据所述第一电容端口获得的信号测量自电容。

12.根据权利要求1-11之一所述的模拟信号路由器，其中

所述第一连接线是激励信号线；

所述第一跨芯片连接线是跨芯片激励信号线。

13.根据权利要求4-12之一所述的模拟信号路由器，其中

所述连接线组的第二连接线是互电容输入信号线；

所述跨芯片连接线组的第二跨芯片连接线是跨芯片互电容输入信号线。

14.根据权利要求4-13之一所述的模拟信号路由器，其中

所述连接线组还包括第三连接线，所述第三连接线是自电容信号线。

15.根据权利要求14所述的模拟信号路由器，其中

所述第三连接线不耦合到所述跨芯片连接线组的任何跨芯片连接线。

16.根据权利要求14或15所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟开关矩阵将所述第三连接线耦合到一个或多个电容端口，以及将所述第三连接线耦合到所述电容数字转换器，以使得所述电容数字转换器测量耦合到所述第三连接线的电容端口的电容极板的自电容。

17.根据权利要求1-16之一所述的模拟信号路由器，其中所述电容数字转换器包括激励信号线端口与互电容输入信号线端口，所述电容数字转换器根据激励信号线端口与互电容输入信号线端口获取的信号测量互电容。

18.根据权利要求17所述的模拟信号路由器，其中所述电容数字转换器根据激励信号线端口或互电容输入信号线端口获取的信号测量自电容。

19.根据权利要求18所述的模拟信号路由器，其中所述电容数字转换器还包括自电容信号线端口，所述电容数字转换器根据自电容信号线端口获取的信号测量自电容。

20.根据权利要求17所述的模拟信号路由器，

所述模拟开关矩阵包括CDC耦合开关组，CDC耦合开关组包括开关；

CDC耦合开关组控制所述连接线组的第一连接线到电容数字转换器的激励信号线端口的耦合的闭合或断开。

21.根据权利要求19或20所述的模拟信号路由器，

所述模拟开关矩阵包括CDC耦合开关组，CDC耦合开关组包括多个开关；

CDC耦合开关组控制所述连接线组的第一连接线到电容数字转换器的激励信号线端口的耦合的闭合或断开；和/或

CDC耦合开关组控制所述连接线组的第二连接线到电容数字转换器的互电容输入信号线端口的耦合的闭合或断开。

22.根据权利要求1-21之一所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟信号路由器用于耦合多个电容数字转换器；

所述模拟开关矩阵将所述连接线组耦合到所述多个电容数字转换器。

23.根据权利要求22所述的模拟信号路由器，其中

所述连接线组的第一连接线与第二连接线分别耦合到所述多个电容数字转换器的第一电容数字转换器的激励信号线端口与互电容输入信号线端口；以及

所述连接线组的第二连接线耦合到第二电容数字转换器的互电容输入信号线端口。

24.根据权利要求22或23述的模拟信号路由器，其中

所述模拟开关矩阵包括多个CDC耦合开关组；

所述多个CDC耦合开关组的第一CDC耦合开关组，将所述连接线组的第一连接线与第二连接线分别耦合到第一电容数字转换器的激励信号线端口与互电容输入信号线端口；以及

所述多个CDC耦合开关组的第二CDC耦合开关组，将所述连接线组的第二连接线耦合到第二电容数字转换器的互电容输入信号线端口。

25.根据权利要求1-24之一所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟信号路由器提供了至少一个电容通道，电容数字转换器通过电容通道测量耦合到电容通道的电容；

电容通道是在指定时刻、由所述模拟开关矩阵将所述连接线组与所述跨芯片连接线组耦合到至少一个模拟信号端口与电容数字转换器所形成的通路。

26.根据权利要求25所述的模拟信号路由器，其中

电容通道包括由至少所述连接线组的一个或多个连接线、所述跨芯片连接线组的一个或多个跨芯片连接线、一个或多个模拟信号端口与所述模拟开关矩阵的具有指定状态的一个或多个开关所形成的通路。

27.根据权利要求25或26所述的模拟信号路由器，其中

不同的电容通道各自将相同或不同的模拟信号端口耦合到所述电容数字转换器。

28.根据权利要求25-27之一所述的模拟信号路由器，其中

电容通道包括由至少所述连接线组的一个或多个连接线、所述跨芯片连接线组的一个或多个跨芯片连接线、一个或多个模拟信号端口、一个或多个电容端口与所述模拟开关矩阵的具有指定状态的一个或多个开关所形成的通路。

29.根据权利要求28所述的模拟信号路由器，其中

不同的电容通道各自将相同或不同的模拟信号端口与相同或不同的电容端口耦合到所述电容数字转换器。

30.根据权利要求25-29之一所述的模拟信号路由器，其中

第一电容通道包括至少由耦合的第一模拟信号端口与所述跨芯片连接线组的第一跨芯片连接线所形成的通路；

第一电容通道用于使电容数字转换器通过第一电容通道测量第一模拟信号端口所耦合的电容极板的自电容。

31.根据权利要求30所述的模拟信号路由器，其中

第二电容通道包括至少由耦合的第一模拟信号端口与所述跨芯片连接线组的第一跨芯片连接线以及耦合的第二模拟信号端口与所述跨芯片连接线组的第二跨芯片连接线所形成的通路；

第二电容通道用于使电容数字转换器向第一模拟信号端口与第二模拟信号端口之一施加激励信号以及从第一模拟信号端口与第二模拟信号端口的另一个获取响应来通过第二电容通道测量第一模拟信号端口所耦合的电容极板与第二模拟信号端口所耦合的电容极板所形成的互电容。

32.根据权利要求30或31所述的模拟信号路由器，其中

第三电容通道包括至少由耦合的至少一个第一电容端口与所述连接线组的第一连接线所形成的通路；

第三电容通道用于使电容数字转换器通过第三电容通道测量至少一个第一电容端口所耦合的电容极板的自电容。

33.根据权利要求30-32之一所述的模拟信号路由器，其中

第四电容通道包括至少由耦合的第一电容端口与所述连接线组的第一连接线以及耦合的第二电容端口与所述连接线组的第二连接线所形成的通路；

第四电容通道用于使电容数字转换器向第一电容端口与第二电容端口之一施加激励信号以及从第一电容端口与第二电容端口的另一个获取响应来通过第四电容通道测量第一电容端口所耦合的电容极板与第二电容端口所耦合的电容极板所形成的互电容。

34.根据权利要求30-33之一所述的模拟信号路由器，其中

第五电容通道包括由耦合的至少第二电容端口与所述连接线组的第二连接线以及耦合的第一模拟信号端口与所述跨芯片连接线组的第一跨芯片连接线所形成的通路；

第五电容通道用于使电容数字转换器向第一模拟信号端口与第二电容端口中的一个施加激励信号，以及从第一模拟信号端口与第二电容端口中的另一个获取响应来通过第五电容通道测量第二电容端口所耦合的电容极板与第一模拟信号端口所耦合的电容极板所形成的互电容。

35.根据权利要求30-34之一所述的模拟信号路由器，其中

第六电容通道包括由至少耦合的一个或多个用于第二跨芯片连接线的模拟信号端口、所述跨芯片连接线组的第二跨芯片连接线与所述连接线组的第二连接线所形成的通路；

第六电容通道用于使电容数字转换器通过第六电容通道测量一个或多个用于第二跨芯片连接线的模拟信号端口所耦合的电容极板的自电容。

36.根据权利要求30-35之一所述的模拟信号路由器，其中

第七电容通道包括由至少耦合的一个或多个用于第一跨芯片连接线的模拟信号端口、所述跨芯片连接线组的第一跨芯片连接线与所述连接线组的第一连接线以及耦合的一个或多个用于第二跨芯片连接线的模拟信号端口、所述跨芯片连接线组的第二跨芯片连接线与所述连接线组的第二连接线所形成的通路；

第七电容通道用于使电容数字转换器向一个或多个用于第一跨芯片连接线的模拟信号端口施加激励以及从一个或多个用于第二跨芯片连接线的模拟信号端口获取响应来通过第七电容通道测量所述第一多个模拟信号端口所耦合的电容极板与所述至少一个模拟信号端口所耦合的电容极板所形成的互电容，或者第七电容通道用于使电容数字转换器向一个或多个用于第二跨芯片连接线的模拟信号端口施加激励以及从一个或多个用于第一跨芯片连接线的模拟信号端口获取响应来通过第七电容通道测量所述第一多个模拟信号端口所耦合的电容极板与所述至少一个模拟信号端口所耦合的电容极板所形成的互电容。

37.根据权利要求30-36之一所述的模拟信号路由器，其中

第八电容通道包括由至少耦合的第一多个电容端口、所述连接线组的第二连接线所形成的通路；

第八电容通道用于使电容数字转换器通过第八电容通道测量所述第一多个电容端口所耦合的电容极板的自电容。

38.根据权利要求30-37之一所述的模拟信号路由器，其中

第九电容通道包括由至少耦合的第一多个电容端口与所述连接线组的第一连接线以及耦合的至少一个模拟信号端口、所述跨芯片连接线组的第二跨芯片连接线与所述连接线组的第二连接线所形成的通路；

第九电容通道用于使电容数字转换器向所述第一多个电容端口施加激励以及从所述至少一个模拟信号端口获取响应，或者向所述至少一个模拟信号端口施加激励以及从所述第一多个电容端口获取响应来通过第九电容通道测量所述第一多个电容端口所耦合的电容极板与至少一个模拟信号端口所耦合的电容极板所形成的互电容。

39.根据权利要求30-38之一所述的模拟信号路由器，其中

第十电容通道包括由至少耦合的第二多个电容端口与所述连接线组的第二连接线以及耦合的至少一个模拟信号端口、所述跨芯片连接线组的第一跨芯片连接线与所述连接线组的第一连接线所形成的通路；

第十电容通道用于使电容数字转换器向所述第二多个电容端口施加激励以及从所述至少一个模拟信号端口获取响应，或者向所述至少一个模拟信号端口施加激励以及从所述第二多个电容端口获取响应来通过第十电容通道测量所述第二多个电容端口所耦合的电容极板与至少一个模拟信号端口所耦合的电容极板所形成的互电容。

40.根据权利要求25-39之一所述的模拟信号路由器，其中

所述电容数字转换器在同一时刻仅通过单一的电容通道测量电容；

所述电容数字转换器在不同时刻通过相同或不同的电容通道测量电容。

41.根据权利要求25-40之一所述的模拟信号路由器，其中

所述电容数字转换器通过其激励信号线端口与互电容输入信号线端口耦合电容通道之一以测量互电容；

所述电容数字转换器仅通过其自电容信号线端口或互电容输入信号线端口耦合电容通道之一以测量自电容。

42.根据权利要求25-41之一所述的模拟信号路由器，其中

在相同时刻，不同的电容通道各自独占所包括的所述连接线组的一个或多个连接线、所述跨芯片连接线组的一个或多个跨芯片连接线、一个或多个电容端口和/或一个或多个模拟信号端口，以及所述模拟开关矩阵的具有指定状态的一个或多个开关。

43.根据权利要求25-42之一所述的模拟信号路由器，其中

在不同时刻，不同的电容通道可共用各自所包括的所述连接线组的一个或多个连接线、所述跨芯片连接线组的一个或多个跨芯片连接线、一个或多个电容端口和/或一个或多个模拟信号端口，以及所述模拟开关矩阵的具有指定状态的一个或多个开关。

44.根据权利要求25-43之一所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟信号路由器用于耦合多个电容数字转换器；

在相同时刻，所述多个电容数字转换器的一个或多个电容数字转换器分别耦合不同的电容通道以通过各自耦合的电容通道同时测量电容。

45.根据权利要求25-44之一所述的模拟信号路由器，其中；

电容通道包括自电容通道和/或互电容通道；

互电容通道同时耦合所述连接线组的第一连接线与第二连接线，用于测量互电容；

自电容通道耦合所述连接线组的第二连接线，用于测量自电容。

46.根据权利要求45所述的模拟信号路由器，其中；

互电容通道耦合所述电容数字转换器的激励信号线端口与互电容输入信号线端口；

自电容通道耦合所述电容数字转换器的互电容输入信号线端口。

47.根据权利要求8-46之一所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟开关矩阵将一个或多个电容端口耦合到所述连接线组的第一连接线，将所述第一跨芯片连接线耦合到第一模拟信号端口，以将从第一模拟信号端口获得的激励信号提供给一个或多个电容端口。

48.根据权利要求40所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟开关矩阵还断开电容数字转换器的激励信号线端口同所述连接线组的第一连接线的耦合。

49.根据权利要求8-48之一所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟开关矩阵将一个或多个电容端口耦合到所述连接线组的第二连接线，将所述第二跨芯片连接线耦合到第二模拟信号端口，以将从一个或多个电容端口获得的响应提供给第二模拟信号端口。

50.根据权利要求49所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟开关矩阵还断开电容数字转换器的互电容输入信号线端口同所述连接线组的第二连接线的耦合。

51.根据权利要求1-50之一所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟开关矩阵将所述跨芯片连接线组的第一跨芯片连接线耦合到第一模拟信号端口与第三模拟信号端口；

以及将电容数字转换器的激励信号线端口同所述连接线组的第一连接线断开。

52.根据权利要求51所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟开关矩阵将所述跨芯片连接线组的第二跨芯片连接线耦合到第二模拟信号端口与第四模拟信号端口；

以及将电容数字转换器的互电容输入信号线端口同所述连接线组的第二连接线断开。

53.根据权利要求1-52之一所述的模拟信号路由器，其中；

所述连接线组还包括主动屏蔽信号线；

所述模拟开关矩阵将所述连接线组的主动屏蔽信号线耦合到电容端口或主动屏蔽信号端口。

54.根据权利要求53所述的模拟信号路由器，其中；

所述电容数字转换器包括主动屏蔽信号线端口；

所述模拟开关矩阵将所述连接线组的主动屏蔽信号线耦合到所述电容数字转换器的主动屏蔽信号线端口。

55.根据权利要求1-54之一所述的模拟信号路由器，其中；

所述模拟信号路由器还包括同步时钟信号线；

所述跨芯片连接线组还包括跨芯片同步时钟信号线，所述跨芯片同步时钟信号线同所述同步时钟信号线耦合；

所述模拟开关矩阵还将所述跨芯片时钟同步信号线耦合到一个或多个模拟信号端口或同步时钟端口。

56.根据权利要求55所述的模拟信号路由器，其中；

所述电容数字转换器还包括同步时钟信号线端口；

所述模拟开关矩阵将所述同步时钟信号线耦合到所述电容数字转换器的同步时钟信号线端口。

57.根据权利要求55或56所述的模拟信号路由器，其中；

响应于所述跨芯片同步时钟信号线所传输的信号，确定所述电容数字转换器通过其激励信号线端口互电容输入信号线端口测量互电容的时机。

58.根据权利要求1-57之一所述的模拟信号路由器，还包括模拟路由控制器；

所述模拟路由控制器耦合所述模拟开关矩阵，并控制所述模拟开关矩阵的各个开关的断开或闭合。

59.根据权利要求58所述的模拟信号路由器，其中，

所述模拟路由控制器包括寄存器组、顺序状态控制器和/或选择器；

所述寄存器组包括多个寄存器，其中所述多个寄存器的每个寄存器的每个比特的值指示所述模拟开关矩阵的开关之一的断开或闭合；

所述顺序状态控制器的输出控制所述选择器选择所述多个寄存器之一作为所述模拟路由控制器的输出。

60.根据权利要求59所述的模拟信号路由器，其中；

所述顺序状态控制器按指定顺序输出一个或多个指定状态之一。

61.根据权利要求58所述的模拟信号路由器，其中，

所述模拟路由控制器包括寄存器；

所述模拟路由控制器的寄存器的每个比特的值指示所述模拟开关矩阵的开关之一的断开或闭合。

62.根据权利要求58所述的模拟信号路由器，其中，

所述模拟路由控制器包括寄存器组与选择器；

所述寄存器组包括多个寄存器，其中所述多个寄存器的每个寄存器的每个比特的值指示所述模拟开关矩阵的开关之一的断开或闭合；

所述选择器选择所述多个寄存器之一作为所述模拟路由控制器的输出。

63.根据权利要求1-62之一所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟开关矩阵包括跨芯片连接线耦合开关组，跨芯片连接线耦合开关组包括至少一个子开关组，跨芯片连接线耦合开关组的子开关组包括至少一个开关；

跨芯片连接线耦合开关组所包括的开关同模拟信号端口一一对应；

跨芯片连接线耦合开关组所包括的子开关组同所述跨芯片连接线组的跨芯片连接线一一对应；

跨芯片连接线耦合开关组的所包括的开关用于将同其对应的模拟信号端口耦合到同其所属子开关组对应的所述跨芯片连接线组的跨芯片连接线之一。

64.根据权利要求63所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟开关矩阵包括电容端口耦合开关组，电容端口耦合开关组包括一个或多个子开关组；

电容端口耦合开关组的子开关组包括多个开关；

电容端口耦合开关组的每个子开关组所包括的多个开关同所述模拟信号路由器的连接线组的所有连接线一一对应；

电容端口耦合开关组的一个或多个子开关组同所述模拟信号路由器的一个或多个电容端口的一一对应；

在任一时刻，电容端口耦合开关组的每个子开关组的多个开关至多仅一个闭合，以将同一个子开关组对应的电容端口至多仅耦合到所述连接线组的一条连接线；

所述连接线组的一条连接线通过电容端口耦合开关组的零个、一个或多个子开关组耦合到同这些子开关组对应的零个、一个或多个电容端口。

65.根据权利要求64所述的模拟信号路由器，其中

电容端口耦合开关组的第一多个子开关组的每个子开关组的开关之一同时闭合，以将所述连接线组的连接线耦合到同第一多个子开关组对应的第一多个电容端口。

66.根据权利要求1-65之一所述的模拟信号路由器，其中，所述模拟信号路由器包括仅一个连接线组；

所述模拟信号路由器还包括至少一个电容通道连接线组，所述电容通道连接线组包括仅一条连接线；

所述模拟信号路由器还包括至少一个电容端口；

所述模拟开关矩阵将所述连接线组与所述至少一个电容通道连接线组可配置地耦合到电容端口，其中在任意时刻，所述模拟开关矩阵将一个电容端口至多仅耦合到所述连接线组或所述至少一个电容通道连接线组的一条连接线，以及所述模拟开关矩阵将所述连接线组或所述至少一个电容通道连接线组的一条连接线耦合到零个、一个或多个电容端口；

所述模拟开关矩阵还将所述连接线组与电容通道连接线组耦合到所述电容数字转换器。

67.根据权利要求66所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟信号路由器用于耦合多个电容数字转换器；

所述连接线组包括激励信号线，所述电容通道连接线组包括互电容输入信号线；

所述模拟开关矩阵将所述连接线组耦合到所述多个电容数字转换器之一或每个；

所述至少一个电容通道连接线组的数量同所述多个电容数字转换器的数量相同，所述模拟开关矩阵还将所述至少一个电容通道连接线组的每个电容通道连接线组同对应的所述多个电容数字转换器之一耦合。

68.根据权利要求66所述的模拟信号路由器，其中

所述至少一个电容通道连接线组的数量大于所述多个电容数字转换器的数量相同，所述模拟开关矩阵还将所述至少一个电容通道连接线组的第一多个电容通道连接线组的每个同所述多个电容数字转换器之一耦合；

所述模拟开关矩阵不将所述至少一个电容通道连接线组的至少一个第二电容通道连接线组同所述多个电容数字转换器的任何一个耦合，至少一个第二电容通道连接线组用于通过所述跨芯片连接线组耦合位于所述模拟信号路由器外部的电容数字转换器。

69.根据权利要求68所述的模拟信号路由器，其中

所述跨芯片连接线组的至少一条连接线同所述至少一个第二电容通道连接线组的至少一条连接线一对一耦合。

70.根据权利要求66-69之一所述的模拟信号路由器，其中

所述跨芯片连接线组还包括第二跨芯片连接线；

所述模拟开关矩阵将所述第二跨芯片连接线可配置地同一个或多个电容通道连接线组的连接线耦合；

其中在任意时刻，所述模拟开关矩阵将第二跨芯片连接线至多仅耦合到所述至少一个电容通道连接线组之一。

71.根据权利要求66-70之一所述的模拟信号路由器，其中

所述连接线组还包括主动屏蔽信号线；

所述模拟开关矩阵将所述连接线组的激励信号线与主动屏蔽信号线耦合到所述多个电容数字转换器之一或每个。

72.根据权利要求71所述的模拟信号路由器，其中

所述模拟信号路由器还包括同步时钟信号线；

所述模拟开关矩阵将所述连接线组的激励信号线与主动屏蔽信号线以及所述同步时钟信号线耦合到所述多个电容数字转换器之一或每个。

73.根据权利要求66-72之一所述的模拟信号路由器，其中

所述多个电容数字转换器的第一电容数字转换器包括激励信号线端口与互电容输入信号线端口，所述多个电容数字转换器的其他电容数字转换器仅包括互电容输入信号线端口；

每个所述电容数字转换器根据第一电容数字转换器的激励信号线端口与自身的互电容输入信号线端口获取的信号测量互电容，以及每个所述电容数字转换器根据第一电容数字转换器的互电容输入信号线端口获取的信号测量自电容。

74.根据权利要求66-73之一所述的模拟信号路由器，其中

所述多个电容数字转换器的每个包括激励信号线端口与互电容输入信号线端口，所述多个电容数字转换器的每个根据自身的激励信号线端口与互电容输入信号线端口获取的信号测量互电容，以及根据自身的互电容输入信号线端口获取的信号测量自电容。

75.一种模拟信号路由系统，包括至少2个模拟信号路由器；

所述模拟信号路由器是根据权利要求1-74之一所述的模拟信号路由器；

所述至少2个模拟信号路由器包括第一模拟信号路由器与第二模拟信号路由器；

所述第一模拟信号路由器的第一模拟信号端口耦合第二模拟信号路由器的第一模拟信号端口。

76.根据权利要求75所述的系统，其中

所述第一模拟信号路由器的第一模拟信号端口直接耦合所述第二模拟信号路由器的第一模拟信号端口。

77.根据权利要求2所述的系统，其中

所述至少2个模拟信号路由器还包括至少一个第三模拟信号路由器；

所述第一模拟信号路由器的第一模拟信号端口通过所述第三模拟信号路由器的第一模拟信号端口与第二模拟信号端口耦合所述第二模拟信号路由器的第一模拟信号端口。

78.根据权利要求77所述的系统，其中

所述第三模拟信号路由器的模拟开关矩阵将其第一模拟信号端口耦合其跨芯片连接线组的第一跨芯片连接线，以及将其第二模拟信号端口耦合其跨芯片连接线组的第一跨芯片连接线。

79.根据权利要求75-78之一所述的系统，其中

所述第一模拟信号路由器的模拟开关矩阵将其连接线组的第一连接线耦合到其一个或多个电容端口与同所述第一模拟信号路由器耦合的电容数字转换器，使得同所述第一模拟信号路由器耦合的电容数字转换器向所述第一模拟信号路由器的一个或多个电容端口施加第一激励信号；

所述第一模拟信号路由器的模拟开关矩阵将其跨芯片连接线组的第二跨芯片连接线耦合到其第一模拟信号端口，将其连接线组的第二连接线耦合到同所述第一模拟信号路由器耦合的电容数字转换器，使得同所述第一模拟信号路由器耦合的电容数字转换器从所述第一模拟信号路由器的第一模拟信号端口获取同第一激励信号对应的响应。

80.根据权利要求79所述的系统，其中

所述第二模拟信号路由器的模拟开关矩阵将其连接线组的第二连接线耦合到其一个或多个电容端口，以及将其跨芯片连接线组的第二跨芯片连接线耦合到其第一模拟信号端口，使得从所述第二模拟信号路由器的一个或多个电容端口获取同第一激励信号对应的响应，以及向所述第二模拟信号路由器的第一模拟信号端口输出同第一激励信号对应的响应。

81.根据权利要求75-80之一所述的系统，其中

所述第一模拟信号路由器的第五模拟信号端口耦合第二模拟信号路由器的第二模拟信号端口；

所述第一模拟信号路由器的模拟开关矩阵将其跨芯片连接线组的第一跨芯片连接线耦合到其第五模拟信号端口，将其连接线组的第一连接线耦合到同所述第一模拟信号路由器耦合的电容数字转换器，使得同所述第一模拟信号路由器耦合的电容数字转换器向所述第一模拟信号路由器的第五模拟信号端口提供第二激励信号；

所述第一模拟信号路由器的模拟开关矩阵将其连接线组的第二连接线耦合到其一个或多个电容端口与同所述第一模拟信号路由器耦合的电容数字转换器，使得同所述第一模拟信号路由器耦合的电容数字转换器从所述第一模拟信号路由器的一个或多个电容端口获取同第二激励信号对应的响应。

82.根据权利要求81所述的系统，其中

所述第二模拟信号路由器的模拟开关矩阵将其连接线组的第一连接线耦合到其一个或多个电容端口，以及将其跨芯片连接线组的第一跨芯片连接线耦合到其第二模拟信号端口，使得从所述第二模拟路由器的第二模拟信号端口获取所述第二激励信号，以及向所述第二模拟信号路由器的一个或多个电容端口提供第二激励信号。

83.根据权利要求75-82之一所述的系统，其中

所述多个模拟信号路由器还包括第四模拟信号路由器、第五模拟信号路由器与第六模拟信号路由器；

所述第一模拟信号路由器的第二模拟信号端口耦合所述第四模拟信号路由器的第一模拟信号端口；

所述第一模拟信号路由器的第三模拟信号端口耦合所述第五模拟信号路由器的第一模拟信号端口；以及

所述第一模拟信号路由器的第四模拟信号端口耦合所述第六模拟信号路由器的第一模拟信号端口。

84.根据权利要求75-82之一所述的系统，其中

至少2个模拟信号路由器还包括第一多个模拟信号路由器；

所述第一模拟信号路由器的第一多个模拟信号端口分别耦合所述第一多个模拟信号路由器的第一模拟信号端口。

85.根据权利要求84所述的系统，其中

所述第一模拟信号路由器的模拟开关矩阵将其跨芯片连接线组的第一跨芯片连接线耦合到其第一多个模拟信号端口与同所述第一模拟信号路由器耦合的电容数字转换器，使得同所述第一模拟信号路由器耦合的电容数字转换器向所述第一模拟信号路由器的第一多个模拟信号端口施加第三激励信号；

所述第一模拟信号路由器的模拟开关矩阵将其连接线组的第二连接线耦合到其一个或多个电容端口与同所述第一模拟信号路由器耦合的电容数字转换器，使得同所述第一模拟信号路由器耦合的电容数字转换器从所述第一模拟信号路由器的一个或多个电容端口获取同第三激励信号对应的响应。

86.根据权利要求85所述的系统，其中

第一多个模拟信号路由器的每个的模拟开关矩阵将其连接线组的第一连接线耦合到其一个或多个电容端口，以及将其跨芯片连接线组的第一跨芯片连接线耦合到其第一模拟信号端口，使得从其第一模拟信号端口获取第三激励信号，以及向其一个或多个电容端口输出第三激励信号。

87.根据权利要求83-85之一所述的系统，其中

所述第一模拟信号路由器的第二多个模拟信号端口分别耦合所述第一多个模拟信号路由器的第二模拟信号端口。

88.根据权利要求87所述的系统，其中

所述第一模拟信号路由器的模拟开关矩阵将其连接线组的第一连接线耦合到其一个或多个电容端口与同所述第一模拟信号路由器耦合的电容数字转换器，使得同所述第一模拟信号路由器耦合的电容数字转换器向所述第一模拟信号路由器的一个或多个电容端口施加第四激励信号；

所述第一模拟信号路由器的模拟开关矩阵将其跨芯片连接线组的第二跨芯片连接线耦合到其第二多个模拟信号端口与同所述第一模拟信号路由器耦合的电容数字转换器，使得同所述第一模拟信号路由器耦合的电容数字转换器从所述第一模拟信号路由器的第二多个模拟信号端口获取同第四激励信号对应的响应。

89.根据权利要求88所述的系统，其中

第一多个模拟信号路由器的每个的模拟开关矩阵将其连接线组的第二连接线耦合到其一个或多个电容端口，以及将其跨芯片连接线组的第二跨芯片连接线耦合到其第二模拟信号端口，使得从其一个或多个电容端口获取对第四激励信号的响应，以及向其第二模拟信号端口输出对第四激励信号的响应。

90.根据权利要求75-89之一所述的系统，其中，

所述至少2个模拟信号路由器的一个或多个响应于耦合到其模拟信号端口的跨芯片时钟信号线所传输的信号，确定其模拟开关矩阵的一个或多个开关断开或闭合的时机；

所述至少2个模拟信号路由器的一个或多个响应于耦合到其模拟信号端口的跨芯片时钟信号线所传输的信号，其模拟路由控制器的顺序状态控制器进行状态切换；或者

所述至少2个模拟信号路由器的一个或多个响应于接收配置数据，根据接收的配置数据设置其模拟开关矩阵的一个或多个开关的断开或闭合；

所述至少2个模拟信号路由器的一个或多个响应于接收配置数据，根据接收的配置数据设置其模拟路由控制器的寄存器组和/或顺序状态控制器

91.根据权利要求90所述的系统，其中

所述至少2个模拟信号路由器的一个或多个的响应于耦合到其模拟端口的跨芯片时钟信号线所传输的信号，启动其模拟路由控制器的顺序状态控制器；或者

所述至少2个模拟信号路由器的一个或多个的响应于根据接收的配置数据设置了其模拟路由控制器的顺序状态控制器，启动其模拟路由控制器的顺序状态控制器。

92.根据权利要求75-91之一所述的系统，其中

所述至少2个模拟信号路由器各自位于不同的芯片。

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