CN114499486B - 一种抗噪声的触摸按键集成电路 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种触摸按键集成电路，其特征在于：所述集成电路采用自适应校准VREF的方式以抑制噪声对集成电路正常工作的影响。本发明能够明显地降低噪声对触摸按键集成电路的影响，从而从系统层面提高整个触摸电路的SNR信噪比。

Description

一种抗噪声的触摸按键集成电路

技术领域

本发明属于芯片领域，特别涉及一种抗噪声的触摸按键集成电路。

背景技术

现有技术中，越来越多的交互型设备开始使用触摸方式来交互，而这需要使用触摸按键集成电路。

对于触摸按键集成电路而言，其核心部件是电容和比较器以及计数器。由于电容充放电和比较器的非理想性，特别是有噪声时，触摸按键集成电路每次采样值都会不同。当手指触摸时，特别当按键上有比较厚的亚克力板时，手指触摸的电容Cx的变化非常小，导致用户体验不好，尤其是当噪声比较大时，甚至出现无法正确判断此时是否有手指触摸。

因此，本领域亟需不断研究抗干扰抗噪声的触摸按键集成电路。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种触摸按键集成电路，其特征在于：

所述集成电路采用自适应校准VREF的方式以抑制噪声对集成电路正常工作的影响。

优选的，

所述集成电路规避常规的提高电路PSRR的方式。

优选的，

所述集成电路包括计数器和比较器以及自适应校准VREF电路；

所述计数器的输出端连接自适应校准VREF电路；

所述自适应校准电路的输出端连接比较器的VREF端。

优选的，

所述自适应校准VREF电路包括噪声提取单元和VREF优化单元。

优选的，

每当触摸按键集成电路上电，噪声提取单元用于根据计数器的输出提取噪声，并根据提取到的噪声的大小，使能VREF优化单元，以自适应校准VREF。

优选的，

当噪声提取单元提取到的噪声最大值低于第一阈值，则无需VREF优化单元工作，从而无需调整比较器的VREF端，也就无需校准VREF。

优选的，

当噪声提取单元提取到的噪声最大值高于第一阈值，则VREF优化单元工作，并将比较器的VREF端的VREF电压进行校准。

优选的，

当噪声提取单元提取到的噪声最大值高于第一阈值，REF优化单元将VREF电压从其默认水平的基础上至少再提高：相当于噪声最大值所对应的电压水平。

优选的，

自适应调整VREF的方式可以是实时的、动态的调整VREF。

优选的，

当噪声提取单元检测到噪声，VREF优化单元直接调整VREF的电压到感应电极的电容C1的充电最高电平和放电最高电平之间的居中电平。

本发明具备如下技术效果：

通过上述方案，本发明能够明显地降低噪声对触摸按键集成电路的影响，从而从系统层面提高整个触摸电路的SNR信噪比。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是现有技术中触摸按键集成电路的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例中的触摸按键集成电路的示意图；

图3是本发明的另一个实施例中的触摸按键集成电路的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图1至图3，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

为了方便理解，图1示意了现有技术中的触摸按键集成电路的示意图，现说明现有技术中触摸按键集成电路的工作原理：

触摸按键集成电路的核心是电容充放电、比较器和计数器。

当人手按下时相当于原有的电容C1上并联了一个电容Cx，增加了感应电极上的电容，感应电极进行充放电的时间会增加，从而检测到按键的状态。具体的，

在时钟的控制下，手指触摸的电容Cx通过VDD电压对触摸按键集成电路的等效电容C1充电，一旦C1电压大于VREF，比较器输出高，计数器加1，此时开关K3导通，电容C1放电，一旦小于VREF，比较器输出低，开关K3断开。电容Cx继续通过VDD电压对C1充电，周而复始。计数器统计固定一段时间内得到的计数值。

能够理解，该计数值代表一端时间，反映了Cx的大小。手指触摸的电容体现在Cx上，当未有触摸时，Cx电容比较小，需要在较长时间内充至VREF以上，计数器统计固定一段时间内得到的计数值，此时计数器得到的计数值比较小；当有手指触摸时，Cx电容变大，可以在较短时间充至VREF以上，计数器统计固定一段时间内得到的计数值，此时计数器得到的计数值比较大。

没有触摸时，得到的计数值，定义为基准值N；手指触摸时，得到的计数值，定义为触摸值M；(M-N)＞T时，表示有手指触摸，其中T代表判决手指触摸的阈值。

由于电容充放电和比较器的非理想性，特别是有电源噪声时，N不是一个固定值，而是N±n，噪声n从几到几百都有可能，每次采样值都会不同。当手指触摸时，特别当按键上有比较厚的亚克力板时，电容Cx的变化非常小，导致M和N的差距很小，当噪声n比较大时，无法正确判断此时是否有手指触摸。

传统的解决方案是：在前端尽量通过模拟电路的优化设计改善噪声对触摸按键集成电路的影响。但是，此种方式导致成本比较高。

为此，在一个实施例中，本发明揭示了一种触摸按键集成电路，其特征在于：

所述集成电路采用自适应校准VREF的方式以抑制噪声对集成电路正常工作的影响。

对于该实施例而言，本发明采用自适应校准VREF的方式，而非传统的其他方式，由于直接去校准VREF，所以本实施例更容易在后端实现。

典型的，在另一个实施例中，

所述集成电路规避常规的提高电路PSRR的方式。

也就是说，本发明提出了完全不同的工作原理，以常规的提高电路PSRR(电源抑制比)的方式为例，常规方式导致了集成电路成本的增加，且常规方式需要提高模拟电路的性能，尤其是前端模拟电路的优化设计。本实施例则规避此种方式，采用自适应校准VREF则是直接对后端进行处理即可。

参见图2，在另一个实施例中，

所述集成电路包括计数器和比较器以及自适应校准VREF电路；

所述计数器的输出端连接自适应校准VREF电路；

所述自适应校准电路的输出端连接比较器的VREF端。

对于所述实施例，其利用计数器的输出来直接改变比较器的VREF端，从而直接从后端去改进触摸按键集成电路的抗噪声能力。能够发现，图2与图1相比，关键恰恰在于：本发明中，图1中额外增加了后端的自适应校准VREF电路，在电路连接在计数器和比较器的VREF端之间。

参见图3，在另一个实施例中，

所述自适应校准VREF电路包括噪声提取单元和VREF优化单元。

对于该实施例而言，每当触摸按键集成电路上电，噪声提取单元用于根据计数器的输出提取噪声，并根据提取到的噪声的大小，使能VREF优化单元。换言之，如果提取到的噪声最大值低于第一阈值，则无需VREF优化单元工作，从而无需调整比较器的VREF端，也就无需校准VREF。但，如果提取到的噪声最大值高于第一阈值，则VREF优化单元工作，并将比较器的VREF端的VREF电压进行校准，且将VREF电压从其默认水平的基础上至少再提高：相当于噪声最大值所对应的电压水平。由于计数器的输出噪声可以不断变化，该实施例意味着本发明中的自适应调整VREF的方式可以是实时的、动态的调整VREF。

在另一个实施例中，

每次电容充电，触摸按键集成电路感应电极的电容C1的电压都是一个台阶、一个台阶地往上升，当调整VREF的电压在感应电极的电容C1的充电最高电平和放电最高电平之间的居中电平时，外界噪声基本不会影响比较器的输出，得到的计数器的值就非常稳定，计数器输出端的噪声接近理想值0。

能够理解，相比前一个实施例中将VREF电压从其默认水平的基础上至少再提高：相当于噪声最大值所对应的电压水平，本实施例一步到位的将比较器VREF端的VREF的电压调整到感应电极的电容C1的充电最高电平和放电最高电平之间的居中电平。这意味着，本实施例可以一次性的完成比较器VREF端的VREF的调整，因为，几乎很难有噪声对应的电压水平，超过：感应电极的电容C1的充电最高电平和放电最高电平之间的居中电平。

换言之，当噪声提取单元检测到噪声，VREF优化单元直接调整VREF的电压到感应电极的电容C1的充电最高电平和放电最高电平之间的居中电平。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种触摸按键集成电路，其特征在于：

所述集成电路采用自适应校准VREF的方式以抑制噪声对集成电路正常工作的影响；

其中，

所述集成电路包括计数器和比较器以及自适应校准VREF电路；

所述计数器的输出端连接自适应校准VREF电路；

所述自适应校准VREF电路的输出端连接比较器的VREF端；

所述自适应校准VREF电路包括噪声提取单元和VREF优化单元；

其中，

所述计数器的输出端连接噪声提取单元，所述噪声提取单元的输出端连接VREF优化单元，所述VREF的输出端反馈至比较器的VREF端；

每当触摸按键集成电路上电，噪声提取单元用于根据计数器的输出提取噪声，并根据提取到的噪声的大小，使能VREF优化单元，以自适应校准VREF；

当噪声提取单元提取到的噪声最大值低于第一阈值，则无需VREF优化单元工作，从而无需调整比较器的VREF端，也就无需校准VREF；

当噪声提取单元提取到的噪声最大值高于第一阈值，则VREF优化单元工作，并将比较器的VREF端的VREF电压进行校准；

VREF优化单元将VREF电压从其默认水平的基础上至少再提高：相当于噪声最大值所对应的电压水平；

或者，当噪声提取单元检测到噪声，VREF优化单元直接调整VREF的电压到感应电极的电容C1的充电最高电平和放电最高电平之间的居中电平；

其中，

感应电极的电容C1，其一端连接比较器的正端，另一端接地；

比较器的VREF端为比较器的负端。

2.如权利要求1所述的集成电路，其中，

自适应调整VREF的方式是实时的、动态的调整VREF。

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