CN114265522A - 压力反馈装置和触控板 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种压力反馈装置和触控板，该压力反馈装置包括：检测电路，用于检测压电陶瓷输出的压力信号；驱动电路，包括差分放大器，用于根据压力信号向压电陶瓷输出驱动信号，驱动信号正弦差分信号；第一开关电路，连接在差分放大器的第一输出端与压电陶瓷的第一端之间，差分放大器的第二输出端连接压电陶瓷的第二端，第一开关电路包括第一开关管和第二开关管，第一开关管的集电极和第二开关管的发射集连接，第一开关管的发射集和第二开关管的集电极连接；控制电路，用于在检测电路检测压力信号时控制第一开关管和第二开关管断开，并在驱动电路输出驱动信号时控制第一开关管和第二开关管导通。该压力反馈装置能够实现压力检测和触觉反馈功能。

Description

压力反馈装置和触控板

技术领域

本申请实施例涉及触控领域，并且更具体地，涉及一种压力反馈装置和触控板。

背景技术

触控板通过触摸传感器感知用户手指的位置和移动，并在显示界面上控制指针移动。传统的触控板通过物理按键检测用户的按压动作，执行确认或者调出菜单等功能。但是用户的按压动作只能在触控板的1/2以下的区域执行，无法在整个面板的任意区域执行按压动作。

为了延续用户对传统触控板的使用习惯，压力触控板一般会使用触觉反馈装置来模拟物理按键的按压和弹起的手感，解决了传统触控板只能局部按压的问题。压力触控板可以根据用户的使用习惯，调节对用户按压动作的响应力度和震动反馈强度，用户体验的好坏很大程度上取决于压力触控板中的压力反馈装置的设计，该压力反馈装置能够实现触控板的压力检测和触觉反馈功能。因此，如何提升压力触控板中的压力反馈装置的性能，成为需要解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种压力反馈装置和触控板，具有更优的性能。

第一方面，提供了一种压力反馈装置，应用于触控板，所述触控板包括多个压电陶瓷，所述压力反馈装置包括：

检测电路，与所述压电陶瓷连接，用于检测用户按压所述触控板时所述压电陶瓷输出的压力信号；

驱动电路，包括差分放大器，用于根据所述压力信号，向所述压电陶瓷输出差分的驱动信号，以驱动所述压电陶瓷产生震动，所述驱动信号是基于正弦信号生成的；

第一开关电路，连接在所述差分放大器的第一输出端与所述压电陶瓷的第一端之间，所述差分放大器的第二输出端连接所述压电陶瓷的第二端，所述第一开关电路包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管并联，所述第一开关管的集电极和所述第二开关管的发射集连接，所述第一开关管的发射集和所述第二开关管的集电极连接；

控制电路，用于在所述检测电路检测所述压力信号时，控制所述第一开关管和所述第二开关管断开，并在所述驱动电路输出所述驱动信号时，控制所述第一开关管和所述第二开关管导通，以传输所述驱动信号。

基于该技术方案，压力反馈装置包括检测电路、驱动电路、连接在检测电路与驱动电路之间的第一开关电路、以及控制第一开关电路的导通和断开的控制电路。其中，在检测电路检测压电陶瓷输出的压力信号时，第一开关电路断开，而在需要驱动电路向压电陶瓷输出驱动信号时，第一开关电路导通，以使驱动电路和压电陶瓷之间连通。这样，便通过第一开关电路实现了对压力检测过程和触觉反馈过程的控制。驱动电路输出的驱动信号可以是基于正弦信号生成的，相比于脉冲信号，其频率成分集中在200-300Hz，能够提升压电陶瓷的震动强度，且压电陶瓷震动产生的噪音更低。并且由于采用了差分放大器输出差分的驱动信号，能够提升压电陶瓷的震动效果，并改善了驱动电路的性能，使得输出的驱动信号能够获得更大的电压峰峰值。相应地，第一开关电路中包括并联的第一开关管和第二开关管，其中第一开关管的集电极和第二开关管的发射集连接，第一开关管的发射集和第二开关管的集电极连接，能够实现电流的双向传输，以便于差分正弦信号的传输，使该驱动信号能够被传输至压电陶瓷。因此，该压力反馈装置能够实现触控板的压力检测和触觉反馈的功能，且具有更优的性能。

在一种实现方式中，所述差分放大器的第一输出端的电压，大于所述压电陶瓷的第一端对应的电压时，所述第一开关管导通；所述差分放大器的第一输出端的电压，小于所述压电陶瓷的第一端对应的电压时，所述第二开关管导通。

该实施例中，当驱动电路向压电陶瓷输出驱动信号时，基于驱动电路和压电陶瓷之间的电压的不同，电流能够在第一开关管和第二开关管之间交替传输。这样，第一开关电路实现了电流的双向传输，使得驱动电路输出的差分正弦信号时能够被传输至压电陶瓷。

在一种实现方式中，所述第一开关电路还包括第三开关管和第四开关管。所述第一开关管的基极连接所述第三开关管的集电极，所述第三开关管的发射极接地，所述第三开关管的基极连接所述控制电路；所述第二开关管的基极连接所述第四开关管的集电极，所述第四开关管的发射极接地，所述第四开关管的基极连接所述控制电路。

在一种实现方式中，所述控制电路具体用于：在所述检测电路检测所述压力信号时，向所述第三开关管的基极和所述第四开关管的基极输入低电平，以使所述第一开关管和所述第二开关管断开；在所述驱动电路输出所述驱动信号时，向所述第三开关管的基极和所述第四开关管的基极输入高电平，以使所述第一开关管和所述第二开关管导通。

该实施例中，控制电路通过向第一开关电路中的第三开关管的基极和第四开关管的基极输入低电平和高电平的信号，以控制该第一开关电路中的第一开关管和第二开关管的断开和导通，从而实现对压力检测过程和触觉反馈过程的控制。

在一种实现方式中，所述第一开关电路还包括第三开关管。所述第一开关管的基极和所述第二开关管的基极均连接所述第三开关管的集电极，所述第三开关管的发射极接地，所述第三开关管的基极连接所述控制电路。

在一种实现方式中，所述控制电路具体用于：在所述检测电路检测所述压力信号时，向所述第三开关管的基极输入低电平，以使所述第一开关管和所述第二开关管断开；在所述驱动电路输出所述驱动信号时，向所述第三开关管的基极输入高电平，以使所述第一开关管和所述第二开关管导通。

在该实施例中，仅采用第三开关管，通过向第三开关管的基极输入低电平和高电平的信号，以控制该第一开关电路中的第一开关管和第二开关管的断开和导通，从而实现对压力检测过程和触觉反馈过程的控制。

在一种实现方式中，所述压力反馈装置还包括：第二开关电路，连接在所述压电陶瓷与所述第一开关电路之间，所述第二开关电路包括第五开关管和第六开关管，所述第五开关管和所述第六开关管分别连接在所述压电陶瓷的两端。

在该实施例中，压电陶瓷组件包括多个压电陶瓷，可以基于用户在触控板上的按压位置，选择当前需要产生震动的一个或多个压电陶瓷。这时，与被选择的压电陶瓷连接的第二开关电路中的第五开关管和第六开关管被导通，从而使驱动电路的两个输出端输出的驱动信号，通过第五开关管和第六开关管传输至该压电陶瓷。

在一种实现方式中，所述第二开关电路还包括第七开关管和第八开关管。所述第五开关管的基极连接所述第七开关管的集电极，所述第七开关管的发射极接地，所述第七开关管的基极连接所述控制电路；所述第六开关管的基极连接所述第八开关管的集电极，所述第八开关管的发射极接地，所述第八开关管的基极连接所述控制电路。

该实施例中，控制电路通过向第二开关电路中的第七开关管的基极和第八开关管的基极输入低电平和高电平的信号，以控制第一开关电路中的第五开关管和第六开关管的断开和导通，从而实现对多个压电陶瓷的选择性驱动。

在一种实现方式中，所述控制电路具体用于：若所述压电陶瓷为所述多个压电陶瓷中被选择驱动的压电陶瓷，在所述驱动电路输出所述驱动信号时，向所述第七开关管和所述第八开关管的基极输入高电平，以使所述第五开关管和所述第六开关管导通；若所述压电陶瓷为所述多个压电陶瓷中未被选择驱动的压电陶瓷，向所述第七开关管的基极和所述第八开关管的基极输入低电平，以使所述第五开关管和所述第六开关管断开。

在一种实现方式中，所述第五开关管的两端和所述第六开关管的两端均并联有续流二极管。

该实施例中，当需要驱动电路向被选择的一个或几个压电陶瓷输出驱动信号时，控制电路控制与该压电陶瓷连接的第二开关电路中的第五开关管和第六开关管导通，以使驱动信号通过第五开关管和第六开关管传输至该压电陶瓷，而对于其他未被选择的压电陶瓷，控制电路控制与这些压电陶瓷连接的第二开关电路中的第五开关管和第六开关管断开，以使该驱动信号无法传输至这些压电陶瓷。这样就实现了对多个压电陶瓷的选择性驱动。

在一种实现方式中，所述第一开关单元还包括第十一开关管和第十二开关管，所述第十一开关管和所述第十二开关管并联，所述第十一开关管的集电极和所述第十二开关管的发射集连接，所述第十一开关管的发射集和所述第十二开关管的集电极连接；所述控制电路还用于，在所述驱动电路输出所述驱动信号时，控制所述第十一开关管和所述第十二开关管导通，以传输所述驱动信号。

在一种实现方式中，所述第一开关单元还包括第十三开关管。所述第十一开关管的基极和所述第十二开关管的基极均连接所述第十三开关管的集电极，所述第十三开关管的发射极接地，所述第十三开关管的基极连接所述控制电路。

在一种实现方式中，所述控制电路具体用于：在所述驱动电路输出所述驱动信号时，向所述第十三开关管的基极输入高电平，以使所述第十一开关管和所述第十二开关管导通。

在一种实现方式中，所述检测电路包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端分别连接所述压电陶瓷的第一端和第二端，所述第一电阻的另一端连接所述第三电阻的一端和处理电路，所述第二电阻的另一端连接所述第三电阻的另一端和参考电压。

第一电阻和第三电阻可以其到分压作用，使压电陶瓷输出的压力信号经过第一电阻和第三电阻的分压后到达处理电路，避免压力信号过大而超出处理电路的动态电压范围。

在一种实现方式中，所述压力反馈装置还包括：放电电路，包括第九开关管和第十开关管，所述第九开关管连接在所述压电陶瓷的第一端与地之间，所述第十开关管连接在所述压电陶瓷的第二端与地之间，所述放电电路用于在所述检测电路检测所述压力信号之前，释放所述压电陶瓷中存储的电量。

该实施例中，在对压力检测过程和触觉反馈过程进行切换时，需要释放压电陶瓷中多余的电量。当驱动电路向压电陶瓷输出驱动信号并引起压电陶瓷产生震动后，压电陶瓷中可能会有剩余电量，将剩余电量通过放电电路迅速释放，避免了剩余电量对压力检测的影响，提高了压力检测的准确性。

在一种实现方式中，所述第九开关管的两端和所述第十开关管的两端均并联有续流二极管。所述第九开关管的集电极连接所述压电陶瓷的第一端，所述第九开关管的发射极接地，所述第九开关管的基极连接所述控制单元；所述第十开关管的集电极连接所述压电陶瓷的第二端，所述第十开关管的发射极接地，所述第十开关管的基极连接所述控制单元。

在一种实现方式中，所述压力反馈装置还包括：处理电路，包括模数转换器ADC，所述ADC与所述检测电路连接，用于对所述压电陶瓷输出的所述压力信号进行处理。

第二方面，提供了一种触控板，包括：电容检测阵列；触摸芯片，与所述电容检测阵列连接，用于检测用户在所述触控板上的触摸信息；压电陶瓷组件；以及，第一方面或第一方面的任一实现方式中的压力反馈装置。

附图说明

图1是采用两种驱动信号时压电陶瓷震动产生的噪声的频谱的示意图。

图2是本申请实施例的触控板的示意性框图。

图3是本申请实施例的压力反馈装置的示意性框图。

图4是本申请实施例的驱动电路的示意性框图。

图5是本申请一个实施例的第一开关电路的示意性框图。

图6是本申请另一实施例的第一开关电路的示意性框图。

图7是本申请实施例的第二开关电路的示意性框图。

图8是本申请再一实施例的第一开关电路的示意性框图。

图9是本申请实施例的放电电路的示意性框图。

图10是本申请实施例的各个信号的时序的示意图。

图11是本申请实施例的一种驱动信号的波形的示意图。

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。

压力触控板中通常利用压电陶瓷的压电效应，来模拟传统触控板中物理按键的按压和弹起的手感。压力触控板中设置有压电陶瓷，当用户按压在压力触控板时，压力触控板中的压电陶瓷发生形变，基于压电陶瓷的正压电效应产生电流信号，基于该电流信号即可检测用户在压力触控板上的按压力。基于该按压力，可以向压电陶瓷输出驱动信号，基于压电陶瓷的逆压电效应，压电陶瓷在其极化方向上产生电场，进而引起机械形变，达到震动的效果。

这里，正压电效应和逆压电效应统称为压电效应。某些物质沿其一定的方向施加压力或拉力时，随着形变的产生，会在其某两个相对的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉、形变消失后，又重新回到不带电荷的状态，这种现象称为正压电效应；反之，在这些物质的极化方向上施加电场，又会使其产生机械形变，当去掉电场，形变也随之消失，这种现象称为逆压电效应。具备压电效应的物质我们称之为压电材料，压电陶瓷就是压电材料的一种。

通常，可以采用脉冲信号驱动压电陶瓷以使产生震动，但是脉冲信号的高频成分较多，导致压电陶瓷的震动强度较低，且震动过程中产生了高频的刺耳噪声。而采用正弦信号则可以获得更强的震感以及更小的噪声。图1示出了驱动信号为正弦波和方波时压电陶瓷震动引起的噪声的频谱分布情况，其中横轴标识频率，纵轴标识频谱分量。其中，曲线A是驱动信号为正弦波时对应的噪声信号的频谱分布，曲线B是驱动信号为方波时对应的噪声信号的频谱分布。通常，可以利用麦克风在压电陶瓷震动时采集该噪声，并对该噪声进行频谱分析，从而得到图1所示的结果。从图1可以看出，采用正弦波作为压电陶瓷的驱动信号，引起的高频噪声更小，能够为用户提供更好的触觉反馈。

本申请实施例基于正弦信号生成驱动信号，以驱动压电陶瓷产生震动。并且，为了提高压电陶瓷的震动效果，并提升驱动电路的性能，本申请采用了差分的驱动信号。为此，本申请实施对压力触控板中的压力反馈装置中的电路结构进行了适应性的改善，以使其能够满足差分正弦波信号的传输需求。

图2是本申请实施例的触控板的示意性框图。如图2所示，触控板10包括压力反馈装置100、压电陶瓷组件200、触摸芯片300和电容检测阵列400。可以理解，本申请涉及的触控板为压力触控板，以下简称为触控板。

触摸芯片300与电容检测阵列400连接，用于检测用户在触控板10上的触摸信息，例如触摸位置的坐标等。

压力反馈装置100与压电陶瓷组件200连接，用于检测用户在触控板10上的按压力、以及驱动压电陶瓷组件200向用户输出与该按压力对应的震动。

压力反馈装置100包括第一I²C接口和第二I²C接口，压力反馈装置100通过第一I²C接口与触摸芯片300连接，并通过第二I²C接口与电子设备的主控例如CPU之间连接。压力反馈装置100检测压电陶瓷组件200输出的压力信号，并在压力信号达到阈值时向压电陶瓷组件200输出驱动信号，以使压电陶瓷组件200产生震动。压力反馈装置100还可以通过第一I²C接口从触摸芯片300获取用户的触摸信息，处理触摸信息以及采集压力信号，并通过第二I2C接口向主控上报触摸时间、压力信息和按键事件等。

图3示出了本申请实施例的压力反馈装置100的示意性框图。压力反馈装置100可以应用于上述的触控板10，触控板10包括压电陶瓷组件200，压电陶瓷组件200中包括多个压电陶瓷，以下，以多个压电陶瓷中的一个压电陶瓷210为例。如图3所示，压力反馈装置100包括检测电路110、驱动电路120、第一开关电路130和控制电路140。该控制电路140例如可以是单片机MCU。

检测电路110与压电陶瓷210连接，用于检测用户按压触控板10时压电陶瓷210输出的压力信号。该压力信号例如可以是用户按压引起的压电陶瓷210形变而产生的电流信号或者电压信号。该压力信号与压电陶瓷210的形变程度相关联。

驱动电路120包括差分放大器121，用于根据该压力信号向压电陶瓷210输出差分的驱动信号，以驱动压电陶瓷210产生震动。例如图4所示，差分放大器121可以是高压可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier，PGA)，能够输出差分信号。其中，该驱动信号是基于正弦信号生成的。例如，该驱动信号可以是正弦信号、余弦信号、或者正弦信号和余弦信号的合成信号。

第一开关电路130连接在差分放大器121的第一输出端与压电陶瓷210的第一端之间，差分放大器121的第二输出端连接压电陶瓷210的第二端。例如图5所示，第一开关电路130包括第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2并联，其中第一开关管Q1的集电极和第二开关管Q2的发射集连接，第一开关管Q1的发射集和第二开关管Q2的集电极连接。

控制电路140用于在检测电路110检测该压力信号时，控制第一开关管Q1和第二开关管Q2断开，并在驱动电路120输出驱动信号时，控制第一开关管Q1和第二开关管Q2导通，以传输该驱动信号，该驱动信号为差分正弦信号。

可见，本申请实施例中，压力反馈装置100包括检测电路110、驱动电路120、连接在检测电路110与驱动电路120之间的第一开关电路130、以及控制第一开关电路130的导通和断开的控制电路140。其中，在检测电路110检测压电陶瓷210输出的压力信号时，第一开关电路130断开，而在需要驱动电路120向压电陶瓷210输出驱动信号时，第一开关电路130导通，以使驱动电路120和压电陶瓷210之间连通。这样，便通过第一开关电路130实现了对压力检测过程和触觉反馈过程的控制。驱动电路120输出的驱动信号可以是基于正弦信号生成的，相比于脉冲信号，其频率成分集中在200-300Hz，能够提升压电陶瓷210的震动强度，且压电陶瓷210震动产生的噪音更低。并且由于采用了差分放大器121输出差分的驱动信号，能够提升压电陶瓷210的震动效果，并改善了驱动电路的性能，使得输出的驱动信号能够获得更大的电压峰峰值。相应地，第一开关电路130中包括并联的第一开关管Q1和第二开关管Q2，其中第一开关管Q1的集电极和第二开关管Q2的发射集连接，第一开关管Q1的发射集和第二开关管Q2的集电极连接，能够实现电流的双向传输，以便于差分放大器输出的差分正弦信号的传输，使该驱动信号能够被传输至压电陶瓷210。因此，该压力反馈装置100能够实现触控板10的压力检测和触觉反馈的功能，且具有更优的性能。

本申请实施例中，差分放大器121的第一输出端的电压为OUT+，差分放大器121的第二输出端的电压为OUTN。压电陶瓷210的第一端对应的电压为OUTP，压电陶瓷210的第二端对应的电压为OUTN。

如图4所示，差分放大器121的一个输入端用于输入信号Vin，信号Vin为控制电路140输出的低压模拟信号。差分放大器121的另一个输入端为直流共模输入端，其中，VCM为稳压源输出的参考信号。差分放大器121的放大倍数可以通过电阻R_f进行反馈调节。差分放大器121输出双端的差分信号OUT+和OUTN。通常，经差分放大器121放大后输出的该差分信号的电压峰峰值例如可以为210Vpp。

进一步地，在一种实现方式中，如图5所示，第一开关电路130还包括第三开关管Q3和第四开关管Q4。第一开关管Q1的基极连接第三开关管Q3的集电极，第三开关管Q3的发射极接地，第三开关管Q3的基极连接控制电路140；第二开关管Q2的基极连接第四开关管Q4的集电极，第四开关管Q4的发射极接地，第四开关管Q4的基极连接控制电路140。

这时，控制电路140用于：

在检测电路110检测压力信号时，向第三开关管Q3的基极和第四开关管Q4的基极输入低电平，以使第一开关管Q1和第二开关管Q2断开；

在驱动电路120输出驱动信号时，向第三开关管Q3的基极和第四开关管Q4的基极输入高电平，以使第一开关管Q1和第二开关管Q2导通。

这样，控制电路140通过向第一开关电路130中的第三开关管Q3的基极和第四开关管Q4的基极输入低电平和高电平的信号，以控制该第一开关电路130中的第一开关管Q1和第二开关管Q2的断开和导通，从而实现对压力检测过程和触觉反馈过程的控制。

其中，差分放大器121的第一输出端的电压OUT+，大于压电陶瓷210的第一端对应的电压OUTP时，驱动压电陶瓷210产生震动的电流从的第一开关管Q1的集电极流向发射极；差分放大器121的第一输出端的电压OUT+，小于压电陶瓷210的第一端对应的电压OUTP时，驱动压电陶瓷210震动的电流从第二开关管Q2的集电极流向发射极。

例如，如图5所示，第一开关电路130包括四个开关管，即第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4，这些开关管可以为高压三极管。其中，当检测电路110对压电陶瓷210输出的压力信号进行检测时，控制电路140控制Power_EN为低电平，第三开关管Q3和第四开关管Q4断开，相应地，第一开关管Q1和第二开关管Q2也无法导通，那么，如图5所示，OUT+端与OUTP端之间完全切断；当需要驱动电路120向压电陶瓷210输出驱动信号时，控制电路140控制Power_EN为高电平例如3.3V，第三开关管Q3和第四开关管Q4导通，第一开关管Q1的基极和第二开关管Q2的基极相当于接地，第一开关管Q1和第二开关管Q2导通，那么，如图5所示，OUT+端与OUTP端之间可以实现电流的双向传输。

由于本申请采用差分正弦信号作为驱动信号，基于该驱动信号的特性，正弦信号的幅值是正负交替的，为了采用差分方式传输该正弦信号，驱动电路210向压电陶瓷210输出的电流的方向就会变化，因此需要利用第一开关电路130来实现电流的双向传输。第一开关电路130中采用并联且电流传输方向相反的第一开关管Q1和第二开关管Q2，实现了电流的双向传输，能够在驱动信号为差分的正弦信号、或者为差分的正弦信号和余弦信号的合成信号时，也能够被传输至压电陶瓷210。

本申请实施例中的各个开关管均采用三极管。例如第一开关电路中的第一开关管和第二开关管都为三极管。当然，第一开关电路130中的一个开关管也可以替换为续流二极管，但考虑到检测电路110在检测电陶瓷210输出的压力信号时，该压力信号不能向驱动电路120输出漏电流以防止压力检测的不准确，因此采用可控其通断的三极管效果更好。

具体地，当OUT+端的电压大于OUTP端的电压，即OUT+＞OUTP，且第一开关管Q1导通时，OUT+端的电流信号经过第一开关管Q1传输到OUTP端；当OUT+端的电压小于OUTP端的电压，即OUT+＜OUTP时，第二开关管Q2导通，OUTP端的电流信号经过第二开关管Q2传输到OUT+端。

可见，当需要驱动电路120向压电陶瓷输出驱动信号时，基于驱动电路120和压电陶瓷210之间的电压的不同，电流能够在第一开关管Q1和第二开关管Q2之间交替传输。其中，当差分放大器121的第一输出端输出的驱动信号的电压OUT+大于压电陶瓷210的第一端对应的电压OUTP时，驱动压电陶瓷210震动的电流从第一开关管Q1的集电极流向发射极；而当差分放大器121的第一输出端输出的驱动信号的电压OUT+小于压电陶瓷210的第一端对应的电压OUTP时，驱动压电陶瓷震动的电流从第二开关管Q2的集电极流向发射极。这样，第一开关电路130实现了电流的双向传输，使得驱动电路120输出的差分正弦信号能够被传输至压电陶瓷210。

在一种实现方式中，如图6所示，第一开关电路130还包括第三开关管Q3。第一开关管Q1的基极和第二开关管Q2的基极均连接第三开关管Q3的集电极，第三开关管Q3的发射极接地，第三开关管Q3的基极连接控制电路。

这时，控制电路140用于：在检测电路110检测压力信号时，向第三开关管Q3的基极输入低电平，以使第一开关管Q1和第二开关管Q2断开；在驱动电路120输出驱动信号时，向第三开关管Q3的基极输入高电平，以使第一开关管Q1和第二开关管Q2导通。

可见，也可以仅采用第三开关管Q3，通过向第三开关管Q3的基极输入低电平和高电平的信号，也可以控制该第一开关电路130中的第一开关管Q1和第二开关管Q2的断开和导通，从而实现对压力检测过程和触觉反馈过程的控制。

在一种实现方式中，如图3所示，压力反馈装置100还包括第二开关电路150。第二开关电路150连接在压电陶瓷210与第一开关电路130之间。例如图7所示，第二开关电路150例如可以包括第五开关管Q5和第六开关管Q6，第五开关管Q5和第六开关管Q6分别连接在压电陶瓷210的两端。

在该实施例中，压电陶瓷组件200包括多个压电陶瓷，可以基于用户在触控板上的按压位置，选择当前需要产生震动的一个或多个压电陶瓷。这时，与被选择的压电陶瓷连接的第二开关电路150中的第五开关管Q5和第六开关管Q6被导通，从而使驱动电路120的两个输出端输出的驱动信号，通过第五开关管Q5和第六开关管Q6传输至压电陶瓷210的两端。

进一步地，例如图7所示，第二开关电路150还可以包括第七开关管Q7和第八开关管Q8。第五开关管Q5的基极连接第七开关管Q7的集电极，第七开关管Q7的发射极接地，第七开关管Q7的基极连接控制电路140；第六开关管Q6的基极连接第八开关管Q8的集电极，第八开关管Q8的发射极接地，第八开关管Q8的基极连接控制电路140。

此外，第五开关管Q5的两端和第六开关管Q6的两端还可以并联有续流二极管。例如图7所示，第五开关管Q5的两端并联有续流二极管D5，第六开关管Q6的两端并联有续流二极管D6。

这时，控制电路140用于：

若压电陶瓷210为多个压电陶瓷中被选择驱动的压电陶瓷，在驱动电路120输出驱动信号时，向第七开关管Q7和第八开关管Q8的基极输入高电平，以使第五开关管Q5和第六开关管Q6导通，从而通过第五开关管Q5和第六开关管Q6将差分放大器121输出的差分信号传输至压电陶瓷210；

若压电陶瓷210为多个压电陶瓷中未被选择驱动的压电陶瓷，向第七开关管Q7的基极和第八开关管Q8的基极输入低电平，以使第五开关管Q5和第六开关管Q6断开。

这样，控制电路140通过向第二开关电路150中的第七开关管Q7和第八开关管Q8的基极输入低电平和高电平的信号，以控制第二开关电路150中的第五开关管Q5和第六开关管Q6的断开和导通，从而实现对多个压电陶瓷的选择性驱动。

例如，如图7所示，第二开关电路150包括四个开关管，即第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7和第八开关管Q8。压电陶瓷组件200中包括多个压电陶瓷，应理解，在本申请实施例中，并非多个压电陶瓷中所有的压电陶瓷同时被驱动，而是可以基于用户的按压位置选择部分压电陶瓷被驱动，以使触控板10上产生局部震动。

若压电陶瓷210为多个压电陶瓷中被选择驱动的压电陶瓷时，控制电路140向IO1输入高电平，第七开关管Q7和第八开关管Q8的基极为高电平，于是第五开关管Q5和第六开关管Q6导通，第一开关电路130的第一输出端和差分放大器121的第二输出端输出的差分信号，被传输至压电陶瓷210；若该压电陶瓷210为多个压电陶瓷中未被选择驱动的压电陶瓷时，控制电路140向IO1输入低电平，第七开关管Q7和第八开关管Q8的基极为低电平，第五开关管Q5和第六开关管Q6断开，压电陶瓷210与驱动电路120之间断开连接。

可见，当需要驱动电路120向被选择的一个或几个压电陶瓷输出驱动信号时，控制电路140控制与这些压电陶瓷连接的第二开关电路150中的第五开关管Q5和第六开关管Q6导通，以使驱动信号通过第五开关管Q5和第六开关管Q6传输至这些压电陶瓷，而对于其他未被选择的压电陶瓷，控制电路140控制与这些压电陶瓷连接的第二开关电路150中的第五开关管Q5和第六开关管Q6断开，以使该驱动信号无法传输至这些压电陶瓷。这样，就实现了对多个压电陶瓷的选择性驱动。这里，第二开关管150的作用相当于多路选择器，用于选通压电陶瓷。

在一种实现方式中，本申请实施例中的压力反馈装置100中也可以不包括第二开关电路150。这时，第一开关单元130还包括第十一开关管Q11和第十二开关管Q12，第十一开关管Q11和第十二开关管Q12并联，第十一开关管Q11的集电极和第十二开关管Q12的发射集连接，第十一开关管Q11的发射集和第十二开关管Q12的集电极连接。相应地，控制电路140还用于，在驱动电路120输出驱动信号时，控制第十一开关管Q11和第十二开关管Q1导通，以传输该驱动信号，该驱动信号为差分正弦信号。

例如，如图8所示，第一开关电路130包括两组开关管，其中第一组开关管包括第一开关管Q1、第二开关管Q2和第三开关管Q3。其中，第一开关管Q1的集电极和第二开关管Q2的发射集连接，第一开关管Q1的发射集和第二开关管Q2的集电极连接，第一开关管Q1的基极和第二开关管Q2的基极均连接第三开关管Q3的集电极，第三开关管Q3的发射极接地，第三开关管Q3的基极连接控制电路140。

第二组开关管包括第十一开关管Q11、第十二开关管Q12和第十三开关管Q13。其中，第十一开关管Q11的集电极和第十二开关管Q12的发射集连接，第十一开关管Q11的发射集和第十二开关管Q12的集电极连接，第十一开关管Q11的基极和第十二开关管Q12的基极均连接第十三开关管Q13的集电极，第十三开关管Q13的发射极接地，第十三开关管Q13的基极连接控制电路140。

这时，控制电路140用于：

在检测电路110检测压力信号时，向第三开关管Q3的基极输入低电平和/或向第十三开关管Q13的基极输入低电平，以使第一开关管Q1和第二开关管Q2断开；在驱动电路120输出驱动信号时，向第三开关管Q3的基极输入高电平，以使第一开关管Q1和第二开关管Q2导通，并向第十三开关管Q13的基极输入高电平，以使第十一开关管Q11和第十二开关管Q12导通。

可以理解，第一开关电路130包括两组开关管时，两组开关管分别连接至压电陶瓷210的两端，图8所示的第一开关电路130相比于图6所示的第一开关电路，多增加了一组开关管，相当于是对图6所示的第一开关电路130和图7所示的第二开关电路150的功能的结合，省去了第二开关电路150，降低了电路结构的复杂性。

换一种理解，也可以看作是图7中第二开关管150的续流二极管D5替换为与第五开关管Q5传输方向相反的三极管，将续流二极管D6替换为与第六开关管Q6传输方向相反的三极管，同样相当于是对图6所示的第一开关电路130和图7所示的第二开关电路150的功能的结合，省去了第一开关电路130，降低了电路结构的复杂性。

应理解，在同时存在第一开关电路130和第二开关电路150的情况下，压电陶瓷210的第一端为连接第二开关电路150的一端，压电陶瓷210的第一端对应的电压可以是第二开关电路150的输入端的电压OUTP，也即第一开关电路130的输出端的电压OUTP；压电陶瓷210的第二端为连接差分放大器121的第二输出端的一端，压电陶瓷210的第二端对应的电压可以是差分放大器121的第二输出端的电压OUTN。

在仅存在第一开关电路130的情况下，压电陶瓷210的第一端为连接第一开关电路130中的第一组开关管的一端，压电陶瓷210的第一端对应的电压可以是第一组开关管的输入端的电压OUTP，也即差分放大器121的第一输出端的电压OUTP；压电陶瓷210的第二端为连接第一开关电路130中的第二组开关管的一端，压电陶瓷210的第二端对应的电压可以是第二组开关管的输入端的电压OUTN，也即差分放大器121的第一输出端的电压OUTN。这时，图4中的OUT+可以被修改为OUTN，为了简洁，此处不再单独示意。

在一种实现方式中，例如图7和图8所示，检测电路110包括第一电阻R7、第二电阻R8和第三电阻R9，第一电阻R7的一端和第二电阻R8的一端分别连接压电陶瓷的第一端和第二端，第一电阻R7的另一端连接第三电阻R9的一端和处理电路160，第二电阻R8的另一端连接第三电阻R9的另一端和参考电压REF。

如图7和图8所示，第一电阻R7和第三电阻R9可以其到分压作用，使压电陶瓷210输出的压力信号经过第一电阻R7和第三电阻R9的分压后到达处理电路160，避免压电陶瓷的电压过大而超出处理电路160的动态电压范围。REF为参考源的直流电压信号，为压电陶瓷210的压力检测提供直流偏置。

在一种实现方式中，压力反馈装置100还包括处理电路160，用于对压电陶瓷210输出的压力信号进行处理。例如，处理电路160包括模数转换器ADC，该ADC与检测电路110连接，用于对压电陶瓷输出的压力信号进行处理。

在一种实现方式中，压力反馈装置100还包括放电电路170。其中，放电电路170包括第九开关管Q9和第十开关管Q10，第九开关管Q9连接在压电陶瓷210的第一端与地之间，第十开关管Q10连接在压电陶瓷210的第二端与地之间，放电电路170用于在检测电路110检测压力信号之前，释放压电陶瓷210中存储的电量。

在对压力检测过程和触觉反馈过程之间进行切换时，需要释放压电陶瓷210中多余的电量。当驱动电路120向压电陶瓷210输出的驱动信号并引起压电陶瓷210产生震动后，压电陶瓷210中可能会有剩余电量，将剩余电量通过放电电路170迅速释放，可以避免剩余电量对压力检测的影响，提高了压力检测的准确性。

在一种实现方式中，如图9所示，第九开关管Q9的集电极连接压电陶瓷210的第一端，第九开关管Q9的发射极接地，第九开关管Q9的基极连接控制单元140；第十开关管Q10的集电极连接压电陶瓷210的第二端，第十开关管Q10的发射极接地，第十开关管Q10的基极连接控制单元140。

此外，第九开关管Q9的两端和第十开关管Q10的两端均并联有续流二极管。例如图9所示，第九开关管Q9的两端并联有续流二极管D9，第十开关管Q10的两端并联有续流二极管D10。

当然，也可以利用检测电路110中的第一电阻R7、第二电阻R8和第三电阻R9吸收压电陶瓷210中多余的电量，但是第一电阻R7、第二电阻R8和第三电阻R9通常为MΩ级别，使得压电陶瓷210的放电速度太慢，从而影响压力检测的效率。因此，设置放电电路170可以使压电陶瓷210快速放电，还能使第一开关电路130和第二开关电路150快速放电。

如图9所示，当需要对压电陶瓷210进行快速放电时，控制电路140向IO_DIS输入高电平，第九开关管Q9和第十开关管Q10导通，从而在压电陶瓷产生震动后，能够为高压的驱动信号提供快速放电的路径。

图10示出了驱动电路120的输出信号OUT(包括实线表示的OUT+和虚线表示的OUTN)、第一开关电路130的控制端的Power_EN信号、第二开关电路150的IO1端口的信号、以及放电电路170的IO_IDS端口的信号的时序。其中，在T0时刻，Power_EN信号使能，开关单元130中的第一开关管Q1和第二开关管Q2能够实现OUT+端与OUTP端之间的电流的双向导通。T0至T1之间为驱动电路120驱动压电陶瓷210产生震动过程，驱动电路120输出的驱动信号的波形可以是正弦信号或其合成信号的波形，且为差分信号。在T2时刻，放电电路170使压电陶瓷210、第一开关电路130和第二开关电路150开始快速放电。T2至T5之间为压电陶瓷210的死区控制时段，其中T3为IO1端口的信号的结束时刻，此时第二开关电路150中的开关管与压电陶瓷210的两端断开，T4为Power_EN信号的结束时刻，T5为IO_IDS端口的信号的结束时刻。

作为示例，图10中驱动电路120的输出信号OUT的波形为正弦波形。在实际应用中，驱动电路120的输出信号OUT的波形，也可以是正弦和余弦信号的合成波形，例如图11所示，其中，实线表示的OUT+，虚线表示OUTN。

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。

本申请实施例中所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例的一些特征可以忽略或者不执行。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，单元的划分仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统。另外，各单元之间的耦合或各个组件之间的耦合可以是直接耦合，也可以是间接耦合，上述耦合包括电的、机械的或其它形式的连接。

本领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和设备的具体工作过程以及产生的技术效果，可以参考前述方法实施例中对应的过程和技术效果，在此不再赘述。

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 (18)

1.一种压力反馈装置，其特征在于，应用于触控板，所述触控板包括多个压电陶瓷，所述压力反馈装置包括：

检测电路，与所述压电陶瓷连接，用于检测用户按压所述触控板时所述压电陶瓷输出的压力信号；

驱动电路，包括差分放大器，用于根据所述压力信号向所述压电陶瓷输出差分的驱动信号，以驱动所述压电陶瓷产生震动，所述驱动信号是基于正弦信号生成的；

第一开关电路，连接在所述差分放大器的第一输出端与所述压电陶瓷的第一端之间，所述差分放大器的第二输出端连接所述压电陶瓷的第二端，所述第一开关电路包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管并联，所述第一开关管的集电极和所述第二开关管的发射集连接，所述第一开关管的发射集和所述第二开关管的集电极连接；

控制电路，用于在所述检测电路检测所述压力信号时，控制所述第一开关管和所述第二开关管断开，并在所述驱动电路输出所述驱动信号时，控制所述第一开关管和所述第二开关管导通，以传输所述驱动信号。

2.根据权利要求1所述的压力反馈装置，其特征在于，

所述差分放大器的第一输出端的电压，大于所述压电陶瓷的第一端对应的电压时，所述第一开关管导通；

所述差分放大器的第一输出端的电压，小于所述压电陶瓷的第一端对应的电压时，所述第二开关管导通。

3.根据权利要求1或2所述的压力反馈装置，其特征在于，所述第一开关电路还包括第三开关管和第四开关管，

所述第一开关管的基极连接所述第三开关管的集电极，所述第三开关管的发射极接地，所述第三开关管的基极连接所述控制电路；

所述第二开关管的基极连接所述第四开关管的集电极，所述第四开关管的发射极接地，所述第四开关管的基极连接所述控制电路。

4.根据权利要求3所述的压力反馈装置，其特征在于，所述控制电路具体用于：

在所述检测电路检测所述压力信号时，向所述第三开关管的基极和所述第四开关管的基极输入低电平，以使所述第一开关管和所述第二开关管断开；

在所述驱动电路输出所述驱动信号时，向所述第三开关管的基极和所述第四开关管的基极输入高电平，以使所述第一开关管和所述第二开关管导通。

5.根据权利要求1或2所述的压力反馈装置，其特征在于，所述第一开关电路还包括第三开关管，

所述第一开关管的基极和所述第二开关管的基极均连接所述第三开关管的集电极，所述第三开关管的发射极接地，所述第三开关管的基极连接所述控制电路。

6.根据权利要求5所述的压力反馈装置，其特征在于，所述控制电路具体用于：

在所述检测电路检测所述压力信号时，向所述第三开关管的基极输入低电平，以使所述第一开关管和所述第二开关管断开；

在所述驱动电路输出所述驱动信号时，向所述第三开关管的基极输入高电平，以使所述第一开关管和所述第二开关管导通。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的压力反馈装置，其特征在于，所述压力反馈装置还包括：

第二开关电路，连接在所述压电陶瓷与所述第一开关电路之间，所述第二开关电路包括第五开关管和第六开关管，所述第五开关管和所述第六开关管分别连接在所述压电陶瓷的两端。

8.根据权利要求7所述的压力反馈装置，其特征在于，所述第二开关电路还包括第七开关管和第八开关管，

所述第五开关管的基极连接所述第七开关管的集电极，所述第七开关管的发射极接地，所述第七开关管的基极连接所述控制电路；

所述第六开关管的基极连接所述第八开关管的集电极，所述第八开关管的发射极接地，所述第八开关管的基极连接所述控制电路。

9.根据权利要求8所述的压力反馈装置，其特征在于，所述控制电路具体用于：

若所述压电陶瓷为所述多个压电陶瓷中被选择驱动的压电陶瓷，在所述驱动电路输出所述驱动信号时，向所述第七开关管和所述第八开关管的基极输入高电平，以使所述第五开关管和所述第六开关管导通；

若所述压电陶瓷为所述多个压电陶瓷中未被选择驱动的压电陶瓷，向所述第七开关管的基极和所述第八开关管的基极输入低电平，以使所述第五开关管和所述第六开关管断开。

10.根据权利要求9所述的压力反馈装置，其特征在于，所述第五开关管的两端和所述第六开关管的两端均并联有续流二极管。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的压力反馈装置，其特征在于，所述第一开关单元还包括第十一开关管和第十二开关管，所述第十一开关管和所述第十二开关管并联，所述第十一开关管的集电极和所述第十二开关管的发射集连接，所述第十一开关管的发射集和所述第十二开关管的集电极连接，

所述控制电路还用于，在所述驱动电路输出所述驱动信号时，控制所述第十一开关管和所述第十二开关管导通，以传输所述驱动信号。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的压力反馈装置，其特征在于，所述第一开关单元还包括第十三开关管，

所述第十一开关管的基极和所述第十二开关管的基极均连接所述第十三开关管的集电极，所述第十三开关管的发射极接地，所述第十三开关管的基极连接所述控制电路。

13.根据权利要求12所述的压力反馈装置，其特征在于，所述控制电路具体用于：

在所述驱动电路输出所述驱动信号时，向所述第十三开关管的基极输入高电平，以使所述第十一开关管和所述第十二开关管导通。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的压力反馈装置，其特征在于，所述检测电路包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端分别连接所述压电陶瓷的第一端和第二端，所述第一电阻的另一端连接所述第三电阻的一端和处理电路，所述第二电阻的另一端连接所述第三电阻的另一端和参考电压。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的压力反馈装置，其特征在于，所述压力反馈装置还包括：

放电电路，包括第九开关管和第十开关管，所述第九开关管连接在所述压电陶瓷的第一端与地之间，所述第十开关管连接在所述压电陶瓷的第二端与地之间，所述放电电路用于在所述检测电路检测所述压力信号之前，释放所述压电陶瓷中存储的电量。

16.根据权利要求15所述的压力反馈装置，其特征在于，所述第九开关管的两端和所述第十开关管的两端均并联有续流二极管，

所述第九开关管的集电极连接所述压电陶瓷的第一端，所述第九开关管的发射极接地，所述第九开关管的基极连接所述控制单元；

所述第十开关管的集电极连接所述压电陶瓷的第二端，所述第十开关管的发射极接地，所述第十开关管的基极连接所述控制单元。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的压力反馈装置，其特征在于，所述压力反馈装置还包括：

处理电路，包括模数转换器ADC，所述ADC与所述检测电路连接，用于对所述压电陶瓷输出的所述压力信号进行处理。

18.一种触控板，其特征在于，包括：

电容检测阵列；

触摸芯片，与所述电容检测阵列连接，用于检测用户在所述触控板上的触摸信息；

压电陶瓷组件；以及，

根据权利要求1至17中任一项所述的压力反馈装置。

Images