CN116155214A - 信号放大电路、触控芯片和电子设备 - Google Patents

信号放大电路、触控芯片和电子设备 Download PDF

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CN116155214A CN202310195101.8A CN202310195101A CN116155214A CN 116155214 A CN116155214 A CN 116155214A CN 202310195101 A CN202310195101 A CN 202310195101A CN 116155214 A CN116155214 A CN 116155214A
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谭晓枫
刘奕
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Abstract

本申请实施例提供一种信号放大电路、触控芯片和电子设备。信号放大电路应用于包括检测电极的触摸屏，用于对检测电极的检测信号进行放大处理。信号放大电路包括：多个第一级运算放大器，其输入端用于连接检测电极，其输出端输出放大信号；多个第二级运算放大器，其输入端连接所述第一级运算放大器的输出端；平均电路，用于获得多个所述第一级运算放大器输出的放大信号的平均电压；以及前馈电路。前馈电路根据平均电压产生前馈信号，并将前馈信号提供到第二级运算放大器的输入端。前馈电路减小了公共噪声对信号放大电路的影响。

Description

信号放大电路、触控芯片和电子设备
技术领域
本发明涉及一种电路，尤其涉及一种信号放大电路、触控芯片和电子设备。
背景技术
触摸屏和显示屏广泛应用于电子设备。触摸屏通常使用电容式传感器来实现触控检测。当有导体例如手指或主动笔，触摸电子设备的触摸屏时，触摸位置附近的检测电极对应的电容会发生变化，通过检测该电容的变化量，就可以确定触摸位置，以及判断用户的操作。触控屏的检测会受到噪声的影响，因此如何降低噪声对触摸屏的电容检测的影响成为亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的之一在于提供一种信号放大电路、触控芯片和电子设备以解决上述问题。
根据本发明的第一方面，提供一种信号放大电路，应用于包括多个检测电极的触摸屏。所述信号放大电路用于对所述检测电极的检测信号进行放大处理，所述信号放大电路包括：多个第一级运算放大器、多个第二级运算放大器、平均电路和前馈电路。所述第一级运算放大器的输入端用于连接所述检测电极，所述第一级运算放大器输出放大信号。所述第二级运算放大器的输入端连接所述第一级运算放大器的输出端。所述平均电路用于获得多个所述第一级运算放大器输出的放大信号的平均电压。所述前馈电路的输入端接收所述平均电压，所述前馈电路根据所述平均电压产生前馈信号，并将所述前馈信号提供到所述第二级运算放大器的输入端。
在一种可能的实现方式中，所述第一前馈路径包括：所述前馈电路包括前馈运算放大器和多个前馈电阻，所述前馈电阻的一端连接所述前馈运算放大器的输出端，所述前馈电阻的另一端连接对应的所述第二级运算放大器的输入端，所述前馈电路的输入端为所述前馈运算放大器的输入端。
在一种可能的实现方式中，所述第一级运算放大器的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端输出第一放大信号，所述第二输出端输出第二放大信号，所述第一放大信号和所述第二放大信号反相；所述第二级运算放大器的输入端包括第一输入端和第二输入端，所述第二级运算放大器的第一输入端连接所述第一级运算放大器的第一输出端连接，所述第二级运算放大器的第二输入端连接所述第一级运算放大器的第二输出端。
在一种可能的实现方式中，所述平均电路包括第一平均电路和第二平均电路，所述平均电压包括所述第一平均电路输出的第一平均电压以及所述第二平均电路输出的第二平均电压，所述第一平均电压是多个所述第一级运算放大器输出的第一放大信号的平均电压，所述第二平均电压是多个所述第一级运算放大器输出的第二放大信号的平均电压，所述前馈电路包括第一前馈电路和第二前馈电路，所述前馈信号包括所述第一前馈电路输出的第一前馈信号和所述第二前馈电路输出的第二前馈信号，所述第一前馈电路根据所述第一平均电压产生所述第一前馈信号，并将所述第一前馈信号提供到所述第二级运算放大器的第二输入端，所述第二前馈电路根据所述第二平均电压产生所述第二前馈信号，并将所述第二前馈信号提供到所述第二级运算放大器的第一输入端。
在一种可能的实现方式中，所述第一前馈电路包括第一前馈运算放大器和多个第一前馈电阻，所述第一前馈运算放大器的输入端接收所述第一平均电压，所述第一前馈电阻的一端连接所述第一前馈运算放大器的输出端，另一端连接所述第二级运算放大器的第二输入端，所述第二前馈电路包括第二前馈运算放大器和多个第二前馈电阻，所述第二前馈运算放大器的输入端接收所述第二平均电压，所述第二前馈电阻的一端连接所述第二前馈运算放大器的输出端，另一端连接所述第二级运算放大器的第一输入端。
在一种可能的实现方式中，所述第一前馈运算放大器和所述第二前馈运算放大器的增益为1。
在一种可能的实现方式中，所述信号放大电路还包括多个第一反馈路径和多个第二反馈路径，所述第二级运算放大器还包括第一输出端和第二输出端，所述第一反馈路径设置在所述第二级运算放大器的第一输入端和第一输出端之间，所述第二反馈路径设置在所述第二级运算放大器的第二输入端和第二输出端之间。
在一种可能的实现方式中，所述信号放大电路还包括多个第一输入电阻和多个第二输入电阻，所述第一级运算放大器的第一输出端通过所述第一输入电阻连接所述第二级运算放大器的第一输入端，所述第一级运算放大器的第二输出端通过所述第二输入电阻连接所述第二级运算放大器的第二输入端。
在一种可能的实现方式中，所述第一输入电阻和所述第二输入电阻具有第一电阻值，所述第一前馈电阻和所述第二前馈电阻具有第二电阻值，所述第一电阻值小于所述第二电阻值。
在一种可能的实现方式中，所述信号放大电路还包括模数转换器，所述模数转换器连接所述第二级运算放大器。
在一种可能的实现方式中，所述第一级运算放大器的输入端包括第一输入端和第二输入端，所述第一级运算放大器的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输入端连接所述检测电极，所述第二输入端连接参考电压，所述第一输出端输出第一放大信号，所述第二输出端输出第二放大信号，所述第一放大信号和所述第二放大信号反相；所述第二级运算放大器的输入端包括第一输入端和第二输入端；所述前馈信号包括第一前馈信号和第二前馈信号；所述平均电路包括第一平均电路和第二平均电路，所述第一平均电路连接所述多个第一级运算放大器的第一输出端，所述第二平均电路连接所述多个第一级运算放大器的第二输出端，所述平均电压包括所述第一平均电路输出的第一平均电压和所述第二平均电路输出的第二平均电压，所述第一平均电压是所述多个第一放大信号的平均电压，所述第二平均电压是所述多个第二放大信号的平均电压，所述前馈电路包括第一前馈电路和第二前馈电路，所述第一前馈电路连接所述第一平均电路，所述第二前馈电路连接所述第二平均电路，所述前馈信号包括所述第一前馈电路输出的第一前馈信号和所述第二前馈电路输出的第二前馈信号，所述第一前馈电路根据所述第一平均电压产生所述第一前馈信号，所述第一前馈电路包括第一前馈运算放大器和多个第一前馈电阻，所述第一前馈运算放大器的输入端接收所述第一平均电压，所述第一前馈电阻的一端连接所述第一前馈运算放大器的输出端，另一端连接所述第二级运算放大器的第一输入端；所述第二前馈电路根据所述第二平均电压产生所述第二前馈信号，所述第二前馈电路包括第二前馈运算放大器和多个第二前馈电阻，所述第二前馈运算放大器的输入端接收所述第二平均电压，所述第二前馈电阻的一端连接所述第二前馈运算放大器的输出端，另一端连接所述第二级运算放大器的第二输入端。其中，所述第一前馈运算放大器和所述第二前馈运算放大器的增益相同，并且为负值。
根据本发明的第二方面，提供一种触控芯片。所述触控芯片包括第一方面的信号放大电路。
根据本发明的第三方面，提供一种电子设备。所述电子设备包括：触摸屏，所述触摸屏包括多个检测电极；以及第二方面的触控芯片。
在本申请实施例的信号放大电路中，利用平均电路对第一级运算放大器输出的放大信号进行平均处理得到平均信号，并通过前馈电路将根据平均信号得到的前馈信号前馈到第二级运算放大器的输入端，使得第二级运算放大器对放大信号的变化量的增益大于放大信号的平均量的增益，因此减小了第二级运算放大器的输出信号中的噪声信号，提高了触控芯片检测触摸位置的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本申请实施例的电子设备的示意框图。
图2为本申请实施例的触摸屏的示意图。
图3为本申请实施例的触控芯片的示意框图。
图4为显示屏对触摸屏的显示干扰噪声的示意图。
图5为本申请实施例的信号放大电路的示意框图。
图6是本申请实施例的信号放大电路的电路图。
图7为本申请实施例的信号放大电路的电路图。
图8A为本申请实施例的第一平均电路和第一前馈运算放大器的示意图。
图8B为本申请实施例的第二平均电路和第二前馈运算放大器的示意图。
图9为第二级运算放大器的等效环路示意图。
图10A和10B分别为在没有公共噪声的情况下，无前馈电路的信号放大电路中无手指触摸的通道的输出信号的时域图和有手指触摸的通道的输出信号的时域图。
图11A和11B分别为在没有公共噪声的情况下，无前馈电路的信号放大电路中无手指触摸的通道的输出信号的频域图和有手指触摸的通道的输出信号的频域图。
图12A和12B分别为在有公共噪声的情况下，无前馈电路的信号放大电路中无手指触摸的通道的输出信号的时域图和有手指触摸的通道的输出信号的时域图。
图13A和13B分别为在有公共噪声的情况下，无前馈电路的信号放大电路中无手指触摸的通道的输出信号的频域图和有手指触摸的通道的输出信号的频域图。
图14A和14B分别为在有公共噪声的情况下，本申请实施例的信号放大电路中无手指触摸的通道的输出信号的时域图和有手指触摸的通道的输出信号的时域图。
图15A和15B分别为在有公共噪声的情况下，本申请实施例的信号放大电路中无手指触摸的通道的输出信号的频域图和有手指触摸的通道的输出信号的频域图。
图16是本申请实施例的另一种信号放大电路的电路图。
图17是作为对比的无前馈电路的信号放大电路。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，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，所描述的实施例仅是本申请实施例的一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
图1为本申请实施例的电子设备的示意框图。如图1所示，电子设备包括：触摸屏20、显示屏30、触控芯片10和显示驱动芯片40。
显示屏30包括但不限于液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)，有机发光显示器(Organic Light Emitting Display，OLED)，等离子体显示器(Plasma DisplayPanel，PDP)，Micro LED和Mini LED。触摸屏20例如是基于电容检测的触摸屏。触摸屏20位于显示屏30的上方。用户可以利用手指、主动笔、或其他导体触碰触摸屏20实现相应的触控操作。显示驱动芯片40用于向显示屏30输出显示驱动信号以驱动显示屏30显示图像。触控芯片10用于向触摸屏20输出驱动信号并接收触摸屏20产生的检测信号以实现电容检测，进而实现用户在触摸屏20上的触控操作。
在一些实施例中，触控芯片10和显示驱动芯片40为分立的两个芯片，各自具有独立的封装。在一些实施例中，触控芯片10和显示驱动芯片40集成为一个芯片，例如触控与显示驱动器集成(Touch and Display Driver Integration，TDDI)。
作为示例而非限定，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。
图2为本申请实施例的触摸屏的示意图。如图2所示，触摸屏20包括沿着第一方向延伸的第一电极TX1-TXm和沿着第二方向延伸的第二电极RX1-RXn，第一方向和第二方向交叉。触摸屏20可以采用自电容和互电容这两种电容检测方式。
在进行自电容检测时，触控芯片10向第一电极TXi(1≤i≤m)提供驱动信号，检测第一电极TXi对地的自电容Cs(即检测电容)的变化情况，第一电极TXi即是驱动电极，也是检测电极。并且，触控芯片10向第二电极RXj(1≤j≤n)提供驱动信号，检测第二电极RXj对地的自电容Cs(即检测电容)的变化情况，第二电极RXj即是驱动电极，也是检测电极。根据第一电极TXi和第二电极RXj对地的自电容Cs的变化情况识别用户的触控操作。图2以第一电极TXm的自电容Cs、第二电极RXn的自电容Cs作为示例。
在进行互电容检测时，第一电极TXi和第二电极RXj分别作为驱动电极和检测电极，第一电极TXi和第二电极RXj之间的耦合电容Cc作为检测电容。触控芯片10向第一电极TX1-TXm提供驱动信号，从第二电极RX1-RXn接收检测信号，以检测耦合电容C1的变化情况。例如，多个第一电极TX为一组，多组第一电极TX依次驱动，直到全部第一电极TX1-TXm驱动完成，其中，每个组的第一电极数量可以相同或者不同。根据耦合电容Cc的变化情况识别用户的触控操作。耦合电容Cc即为检测电容。图2以第一电极TXm-1和第二电极RX2之间的耦合电容Cc作为示例。
在进行自电容检测时，自电容Cs为检测电容，第一电极TX和第二电极RX为检测电极。在进行互电容检测时，耦合电容Cc为检测电容，第一电极TX为驱动电极，第二电极RX为检测电极。
图3是本申请实施例的触控芯片的示意框图。触控芯片10包括驱动电路300和信号放大电路100(又称为检测电路)。驱动电路300向第一电极TX提供驱动信号。信号放大电路100从检测电极接收检测信号，对检测信号进行放大，触控芯片10对放大信号进行进一步处理，并实现最终的触摸检测功能。该检测信号中包括了噪声，该噪声例如包括显示屏30对触摸屏20的显示干扰噪声。
图4是显示屏对触摸屏的显示干扰噪声的示意图。显示屏30包括扫描线、数据线等信号线。触摸屏20位于显示屏30的上方。由于耦合作用，显示屏30的信号线上的信号会对触摸屏20的信号造成干扰。例如，在显示屏30的扫描线上施加扫描信号时，扫描信号可能耦合到触摸屏20上。触摸屏20和显示屏30的距离越小，耦合作用越强。例如，显示干扰噪声通过显示屏30的系统地对触摸屏20的电容检测带来噪声干扰，降低电容检测的信噪比，影响触控检测结果。如果显示干扰噪声过大，还会造成信号放大电路的运算放大器输出饱和，导致检测不出电容Cs和/或Cc的变化。如图4所示，显示屏30的信号线和显示屏30的系统地之间存在等效电容Cd，第一电极TX和显示屏30的系统地之间存在等效电容C2，第二电极RX和显示屏30的系统地之间存在等效电容C3，显示干扰噪声通过等效电容Cd、C2和C3进入第一电极TX和第二电极RX。因此，第一电极TX接收到的信号VIN包含噪声信号和驱动电路300提供的驱动信号。
图5为本申请实施例的信号放大电路的示意图。如图5所示，信号放大电路100包括：多个第一级运算放大器60-1至60-n、多个第二级运算放大器80-1至80-n、平均电路120和前馈电路15。C11-C1n分别表示第一电极TX和第二电极RX1-RXn之间的耦合电容，或者说是驱动电极TX和检测电极RX1-RXn之间的耦合电容。检测电极RX1-RXn及对应的第一级运算放大器60-1至60-n和第二级运算放大器80-1至80-n又称为多个检测通道。应理解，本申请的信号放大电路可以用于自电容检测，也可以用于互电容检测，本申请以互电容检测为例进行说明。
第一级运算放大器60-j的输入端N1接收对应检测电极的检测信号，并对检测信号进行放大处理，第一级运算放大器60-j通过输出端O1输出放大信号VOj，其中，1≤j≤n。
放大信号VOj可以表示为平均量VO和变化量VOj_variation的和：VOj＝VO+VOj_variation。其中，VO是多个第一放大信号VO1-VOn的平均电压，VO＝(VO1+VO2+…VOn)/n。VOj_variation是该放大信号VOj相对于平均量VO的偏离量，即：放大信号VOj中大于或小于平均信号VO的部分为变化量VOj_variation。因此多个放大信号的变化量满足VO1_variation+VO2_variation+…+VOn_variation＝0。其中，平均量VO包括噪声的放大信号。变化量VOj_variation的大小可以表征该第一级运算放大器60-j对应的耦合电容C1j是否发生变化，从而确认触摸位置。第二级运算放大器80-j包括输入端N2和输出端O2。第二级运算放大器80-j的输出端N2连接对应第一级运算放大器60-j的输出端O1。
平均电路120用于获得多个第一级运算放大器60-1至60-n输出的放大信号VO1至VOn的平均信号。例如，该平均信号为平均电压。平均电路120包括多个输入端，多个输入端分别连接第一级运算放大器60-1至60-n的输出端O1。前馈电路15的输入端接收平均电路120输出的平均信号并产生前馈信号If，并将前馈信号If提供到第二级运算放大器的输入端N2。例如，前馈信号If为前馈电流。
本申请通过对信号放大电路的设置，利用平均电路对第一级运算放大器输出的放大信号进行平均处理得到平均信号，并通过前馈电路将根据平均信号得到的前馈信号前馈到第二级运算放大器的输入端，使得第二级运算放大器对放大信号的变化量VOj_variation的增益大于放大信号的平均量VO的增益，因此减小了第二级运算放大器的输出信号中的噪声信号，提高了触控芯片检测触摸位置的准确性。
在一些实施例中，如图5所示，前馈电路15包括前馈运算放大器155和多个前馈电阻150。前馈电路15的输入端为前馈运算放大器155的输入端。前馈运算放大器155产生和所述平均电压成比例的前馈电压。前馈电阻150的一端连接前馈运算放大器155的输出端，前馈电阻150的另一端连接对应的第二级运算放大器的输入端N2。前馈电阻150将前馈电压转化为电流。其中，第一级运算放大器和第二级运算放大器可以是单端输出的运算放大器，也可以是具有两个输出端的运算放大器。以下实施例以第一级运算放大器和第二级运算放大器为具有两个输出端的运算放大器为例进行说明。例如，第一级运算放大器的输出端包括第一输出端和第二输出端，第二级运算放大器的输入端包括第一输入端和第二输入端。第二级运算放大器的第一输入端连接第一级运算放大器的第一输出端连接，第二级运算放大器的第二输入端连接第一级运算放大器的第二输出端。
图6为本申请实施例的信号放大电路的示意图。如图6所示，信号放大电路100包括：多个第一级运算放大器60-1至60-n、多个第二级运算放大器80-1至80-n、第一平均电路120a、第二平均电路120b、第一前馈电路15a和第二前馈电路15b。在图6中，C11-C1n分别表示第一电极TX和第二电极RX1-RXn之间的耦合电容，或者说是驱动电极TX和检测电极RX1-RXn之间的耦合电容。
第一级运算放大器60-1至60-n为检测运算放大器，第一级运算放大器60-j包括第一输入端N11、第二输入端N12、第一输出端O11和第二输出端O12。第一输入端N11连接对应的检测电极RXj并接收所述检测电极RXj的检测信号，其中，第一级运算放大器60-j为第一级运算放大器60-1至60-n中的一者，1≤j≤n。第一输入端N11即检测输入端。第二输入端N12连接参考电压，参考电压例如为共模电压VCM。第一输入端N11和第二输入端N12中的一个是同相输入端(Non-inverting Input)，另一个是反相输入端(Inverting Input)。第一输出端O11和第二输出端O12中的一个是反相输出端，另一个是同相输出端。同相输入端的相位和同相输出端的相位相同，同相输出端的相位和反相输出端的相位相反。
第一级运算放大器60-j的第一输出端O11输出第一放大信号V1j，第二输出端O12输出第二放大信号V2j，1≤j≤n。第一放大信号V1j和第二放大信号V2j都是第一输入端N11和第二输入端N12的电压差的放大信号，第一放大信号V1j和第二放大信号V2j的相位相反，即，V2j＝-V1j。
第一级运算放大器60-1至60-n用于对检测信号进行放大。信号放大电路还包括：设置在第一输入端N11和第一输出端O11之间的反馈支路111。反馈支路111包括反馈电阻和/或反馈电容。第一级运算放大器60-j、反馈支路111以及驱动电极TX和检测电极RX1-RXn之间的耦合电容C1j构成第一放大级，1≤j≤n。第一放大级的放大系数和耦合电容C1j有关。当有手指接触触摸屏20时，耦合电容C1j的大小改变，第一放大级的放大系数改变。例如，当有手指接触触摸屏20时，耦合电容C1j的有效电容值变小，第一放大级的放大系数变小。因此，第一级运算放大器60-j的输出信号相对于多个第一级运算放大器输出信号的平均量的偏离量可以表征第一级运算放大器60-j对应的耦合电容C1j是否发生变化，进而判断出触摸位置。
第一级运算放大器60-j输出的第一放大信号V1j和第二放大信号V2j是检测信号的放大信号，该放大信号中包括噪声的放大信号。因此，第一放大信号V1j可以表示为平均量V1和变化量V1j_variation的和：V1j＝V1+V1j_variation。其中，V1是多个第一放大信号V11-V1n的平均电压，V1＝(V11+V12+…V1n)/n。V1j_variation是该第一放大信号V1j相对于平均量V1的偏离量，因此多个第一放大信号的变化量满足V11_variation+V12_variation+…+V1n_variation＝0。其中，平均量V1包括噪声的放大信号。变化量V1j_variation可以表征该第一级运算放大器60-j对应的耦合电容C1j是否发生变化，进而判断出触摸位置。类似地，第二放大信号V2j也包括平均量V2和变化量V2j_variation。
第二级运算放大器80-j包括第一输入端N21、第二输入端N22、第一输出端O21和第二输出端O22，其中，第二级运算放大器80-j为第二级运算放大器80-1至80-n中的一者，1≤j≤n。第一输入端N21和第二输入端N22中的一个是同相输入端，另一个是反相输入端。第一输出端O21和第二输出端O22中的一个是反相输出端，另一个是同相输出端。第一输出端O21输出第一输出信号VONj，第二输出端O22输出第二输出信号VOPj。第一输出信号VONj和第二输出信号VOPj类似于第一放大信号V1j和第二放大信号V2j，第一输出信号VONj和第二输出信号VOPj均是第二级运算放大器的第一输入端N21的电压VPj和第二输入端N22的电压VNj的差值的放大信号，并且具有相反的相位。
多个第二级运算放大器80-1至80-n与多个第一级运算放大器60-1至60-n对应连接。在图6所示实施例中，第二级运算放大器80-j的第一输入端N21连接第一级运算放大器60-j的第一输出端O11，第二级运算放大器80-j的第二输入端N22连接第一级运算放大器60-j的第二输出端O12。在一些实施例中，第二级运算放大器80-j的第一输入端N21是同相输入端，第一级运算放大器60-j的第一输出端O11是反相输出端，第二级运算放大器80-j的第二输入端N22是反相输入端，第一级运算放大器60-j的第二输出端O12是同相输出端。在另一些实施例中，第二级运算放大器80-j的第一输入端N21是反相输入端，第一级运算放大器60-j的第一输出端O11是反相输出端，第二级运算放大器80-j的第二输入端N22是同相输入端，第一级运算放大器60-j的第二输出端O12是同相输出端。
信号放大电路还包括多个第一输入电阻133和多个第二输入电阻134。第二级运算放大器80-j的第一输入端N21通过第一输入电阻133连接第一级运算放大器60-j的第一输出端O11，第二级运算放大器80-j的第二输入端N22通过第二输入电阻134连接第一级运算放大器60-j的第二输出端O12。第一输入电阻133和第二输入电阻134例如具有第一电阻值R1。
在一些实施例中，信号放大电路还包括：第一反馈路径131和第二反馈路径132。第一反馈路径131设置在第二级运算放大器的第一输入端N21和第一输出端O21之间，第二反馈路径132设置在第二级运算放大器的第二输入端N22和第一输出端O22之间。第一反馈路径131包括反馈电阻和反馈电容的至少之一，例如包括并联在第一输入端N21和第一输出端O21之间的反馈电阻和反馈电容。第二反馈路径132包括反馈电阻和反馈电容的至少之一，例如包括并联在第二输入端N22和第二输出端O22之间的反馈电阻和反馈电容。第一反馈路径131和第二反馈路径132例如具有等效阻抗Z3。第二级运算放大器、第一反馈路径131、第二反馈路径132、第一输入电阻133和第二输入电阻134构成低通滤波器130。
在图6的实施例中，平均电路120可以包括第一平均电路120a和第二平均电路120b，前馈电路可以包括第一前馈电路15a和第二前馈电路15b，前馈信号包括第一前馈信号I1和第二前馈信号I2。
第一平均电路120a用于获得第一平均电压V1，第一平均电压V1是多个第一放大信号V11至V1n的平均电压。第一平均电路120a例如包括多个输入端和输出端，多个输入端分别连接多个第一级运算放大器60-1至60-n的第一输出端O11，输出端输出第一平均电压V1。第二平均电路120b用于获得第二平均电压V2，第二平均电压V2是多个第一放大信号V11至V1n的平均电压。第二平均电路120b例如包括多个输入端和输出端，多个输入端分别连接多个第一级运算放大器60-1至60-n的第二输出端O12，输出端输出第二平均电压V2。
第一前馈电路15a根据第一平均电压V1产生第一前馈信号I1，并将第一前馈信号I1提供到第二级运算放大器80-1至80-n的第二输入端N22，第二前馈电路15b根据第二平均电压V2产生第二前馈信号I2，并将第二前馈信号提供到第二级运算放大器80-1至80-n的第一输入端N21。第一前馈信号I1和第二前馈信号I2是电流信号。
在本申请实施例的信号放大电路100中，第二级运算放大器80-j的第一输入端N21连接第一级运算放大器60-j的第一输出端O11，第二级运算放大器80-j的第二输入端N22连接第一级运算放大器60-j的第二输出端O12，基于第二平均电压所产生的第二前馈信号I2前馈到第二级运算放大器80-j的第一输入端N21，基于第一平均电压所产生的第一前馈信号I1前馈到第二级运算放大器80-j的第二输入端N22。因此，第二级运算放大器80-j的第一输入端N21的信号包括第一放大信号V1j产生的电流和第二前馈信号I2的电流，第二级运算放大器80-j的第二输入端N22的信号包括第二放大信号V2j产生的电流和第一前馈信号I1的电流。通过该设置，使得第二级运算放大器对第一放大信号的变化量的增益大于第二级运算放大器对第一放大信号的平均量的增益，第二级运算放大器对第二放大信号的变化量的增益大于第二级运算放大器对第二放大信号的平均量的增益，因此减小了第二级运算放大器的输出信号中的噪声信号，提高了触控芯片检测触摸位置的准确性。
图7为本申请实施例的信号放大电路的电路图。如图7所示，信号放大电路包括：多个第一级运算放大器60-1至60-n、第一平均电路120a、第二平均电路120b、多个第二级运算放大器80-1至80-n、第一前馈电路和第二前馈电路。其中，第一前馈电路包括第一前馈运算放大器1551和多个第一前馈电阻151；第二前馈电路包括第二前馈运算放大器1552和多个第二前馈电阻152。在图7中，C11-C1n分别表示第一电极TX和第二电极RX1-RXn之间的耦合电容。
图7中的第一级运算放大器60-1至60-n和第二级运算放大器80-1至80-n和图6中的第一级运算放大器60-1至60-n和第二级运算放大器80-1至80-n相同，在此不再赘述。
图8A是第一平均电路120a和第一前馈运算放大器1551的示意图。图8B是第二平均电路120b和第二前馈运算放大器1552的示意图。
第一平均电路120a包括多个输入端、多个电阻和输出端。多个输入端连接多个第一级运算放大器60-1至60-n的第一输出端O11，用于接收多个第一放大信号V11至V1n。电阻的一端连接对应的输入端，电阻的另一端连接输出端。输出端输出第一平均电压V1，第一平均电压V1是多个第一放大信号V11至V1n的平均电压(V11+V12+…V1n)/n。
第二平均电路120b包括多个输入端和输出端。多个输入端连接所述多个第一级运算放大器60-1至60-n的第二输出端O12，用于接收多个第二放大信号V21至V2n。电阻的一端连接对应的输入端，电阻的另一端连接输出端。输出端输出第二平均电压V2，第二平均电压V2是多个第二放大信号V21至V2n的平均电压(V21+V22+…V2n)/n。
第一前馈运算放大器1551的输入端接收第一平均电压V1，输出端输出电压V1_AVERAGE。V1_AVERAGE＝a*V1，其中，a是第一前馈运算放大器1551的增益。第一前馈运算放大器1551的增益为1，则V1_AVERAGE＝V1。第一前馈运算放大器1551具有低输出阻抗，例如是缓冲(Buffer)运算放大器。
第二前馈运算放大器1552的输入端接收第二平均电压V2，输出端提供电压V2_AVERAGE。V2_AVERAGE＝b*V2，其中，b是第二前馈运算放大器1552的增益。第二前馈运算放大器1552的增益为1，则V2_AVERAGE＝V2。第二前馈运算放大器1552具有低输出阻抗，例如是缓冲(Buffer)运算放大器。
如图7所示，多个第一前馈电阻151与多个第二级运算放大器的第二输入端N22对应。第一前馈电阻151的一端连接对应的第二级运算放大器的第二输入端N22，另一端连接第一前馈运算放大器1551的输出端。第一前馈电阻151用于将电压信号V1_AVERAGE转换为第一前馈电流I1(即第一前馈信号)，并将第一前馈电流I1提供到对应的所述第二级运算放大器的第二输入端N22。第一前馈电阻151两端的电压差为第二输入端N22的电压减去电压V1_AVERAGE，因此，第一前馈电流I1的大小为该电压差除以第一前馈电阻151的阻值。
多个第二前馈电阻152与多个第二级运算放大器的第一输入端N21对应。第二前馈电阻152的一端连接对应的第二级运算放大器的第一输入端N21，另一端连接第二前馈运算放大器1552的输出端。第二前馈电阻152用于将电压信号V2_AVERAGE转换为第二前馈电流I2，并将第二前馈电流I2提供到对应的所述第二级运算放大器的第一输入端N21。第二前馈电阻152两端的电压差为第一输入端N21的电压减去电压V2_AVERAGE，因此，第二前馈电流I2的大小为该电压差除以第二前馈电阻152的阻值。第一前馈电阻151和第二前馈电阻152的电阻值例如为第二电阻值R2。
如图7所示，信号放大电路100还包括多个反馈支路111、多个第一输入电阻133、多个第二输入电阻134、多个第一反馈路径131和多个第二反馈路径132，其设置方式和作用图6所示的实施例相同。
在一些实施例中，信号放大电路100还包括模数转换器(未示出)。模数转换器连接第二级运算放大器的第一输出端O21和第二输出端O22，用于将第二级运算放大器的输出信号转换为数字信号。
本申请的信号放大电路100，第一前馈电路设置在第一平均电路120a和第二级运算放大器的第二输入端之间，第二前馈电路设置在第二平均电路120b和第二级运算放大器的第一输入端之间。基于多个第二放大信号V21-V2n的平均电压V2所产生的第二前馈电流I2提供到第二级运算放大器的第一输入端N21，基于多个第一放大信号V11-V1n的平均电压V1所产生的第一前馈电流I1提供到第二级运算放大器的第二输入端N22。第二级运算放大器对第一放大信号和第二放大信号的变化量的增益大于第二级运算放大器对第一放大信号和第二放大信号的平均量的增益，进而减小了第二级运算放大器的输出信号中的公共噪声部分。
图9为第二级运算放大器的等效环路示意图。以第二级运算放大器80-j为例，结合图6-7和图9，A(F)为第二级运算放大器80-j的开环增益，从第二级运算放大器80-j的第一输出端O21到第一输入端N21的传递系数为C，从第二级运算放大器80-j的第二输出端O22到第二输入端N22的传递系数为E，VE为第二级运算放大器80-j的输入差值，即第一输入端N21的电压减去第二输入端N22的电压。从第一级运算放大器60-j的第一输出端O11到第二级运算放大器80-j的第一输入端N21的传递系数为B，从第一级运算放大器60-j的第二输出端O12到第二级运算放大器80-j的第二输入端N22的传递系数为D。
下文以第二级运算放大器80-1为例进行分析。第二级运算放大器80-1的第一输入端N21是同相输入端，第一级运算放大器60-1的第一输出端O11是反相输出端，第二级运算放大器80-1的第二输入端N22是反相输入端，第一级运算放大器60-1的第二输出端O12是同相输出端。第一前馈运算放大器1551的增益和第二前馈运算放大器1552的增益都是1。
流入第一输入端N21的电流等于流出第一输入端N21的电流。从第一输入端N21流入第二级运算放大器80-1的电流基本为0。从第一级运算放大器的第一输出端O11经过第一输入电阻133流入第二级运算放大器的第一输入端N21的电流为(V11-VP1)/R1，从第一输入端N21经由第一反馈路径131流出的电流为(VP1-VON1)/Z3，从第一输入端N21经由第二前馈电阻152流出到第二前馈运算放大器1552的电流为(VP1-V2_AVERAGE)/R2，即第二前馈电流I2。其中，R1为第一输入电阻133和第二输入电阻134的阻值，R2为第一前馈电阻151和第二前馈电阻152的阻值，Z3为第一反馈路径131和第二反馈路径132的等效阻抗，VP1为第一输入端N21的电压，V11为第一级运算放大器60-1的第一输出端O11输出的第一放大信号，VON1为第二级运算放大器的第一输出端O21的电压。因此得到公式1。
Figure BDA0004107773910000171
将V2_AVERAGE＝-V1_AVERAGE代入公式1。
Figure BDA0004107773910000172
V11、VP1和VON1都可以表示为平均量(average)部分和变化量(variation)部分。其中，VP1的平均量VP1_average＝(VP1+VP2+…+VPn)/n，VON1的平均量VON1_average＝(VON1+VON2+…+VONn)/n。VP1-VPn分别为第二级运算放大器80-1至80-n的第一输入端N21的电压，VON1-VONn分别为第二级运算放大器80-1至80-n的第一输出端O21的电压。第一前馈运算放大器1212的增益和第二前馈运算放大器1222的增益都是1，因此第一放大信号V11的平均量V1＝V1_AVERAGE。因此可以得到公式3。
Figure BDA0004107773910000181
类似地，从第二级运算放大器的第二输入端N22流入第二级运算放大器的电流基本为0，其中，从第一平均电路1210经由第二前馈电阻152流入第二输入端N22的电流为(V1_AVERAGE-VN)/R2，即第一前馈电流I1。因此得到公式4。
Figure BDA0004107773910000184
其中，VN1是第二级运算放大器80-1的第二输入端N22的电压，VOP1是第二级运算放大器80-1的第二输出端O22的电压，V21是第一级运算放大器60-1的第二输出端O12输出的电压(即，第二放大信号)。V21＝-V11代入公式4可以得到公式5。
Figure BDA0004107773910000185
进一步地，将V11、VN1和VOP1的平均量和变化量代入到公式5可以得到公式6。
Figure BDA0004107773910000186
VN1的平均量VN1_average＝(VN1+VN2+…+VNn)/n，其中，VN1-VNn分别为第二级运算放大器80-1至80-n的第二输入端N22的电压。
根据公式3和6，可以得到公式7-10。
Figure BDA0004107773910000187
Figure BDA0004107773910000188
Figure BDA0004107773910000191
Figure BDA0004107773910000192
Figure BDA0004107773910000193
参照图9的等效环路，第一输入端N21的电压可表示为VP1＝V11*B+VON1*C(公式11)，第二输入端N22的电压可表示为VN1＝V21*D+VOP1*E(公式12)。因为V21＝-V11以及VOP1＝-VON1，公式12可以改写为VN1＝-V11*D-VON1*E。进一步根据公式7-10，可以得到公
式13-16。
Figure BDA0004107773910000194
Figure BDA0004107773910000195
Figure BDA0004107773910000196
Figure BDA0004107773910000197
其中，B(average)是第一级运算放大器60-j的第一输出端O11到第二级运算放大器80-j的第一输入端N21的路径对平均量的传递系数，B(variation)是第一级运算放大器60-j的第一输出端O11到第二级运算放大器80-j的第一输入端N21的路径对变化量的传递系数；D(average)是第一级运算放大器60-j的第二输出端O12到第二级运算放大器80-j的第二输入端N22的路径对平均量的传递系数，D(variation)是第一级运算放大器60-j的第二输出端O12到第二级运算放大器80-j的第二输入端N22的路径对变化量的传递系数；C(average)是第二级运算放大器80-j的第一输出端O21到第一输入端N21的路径对平均量的传递系数，C(variation)是第二级运算放大器80-j的第一输出端O21到第一输入端N21的路径对变化量的传递系数；E(average)是第二级运算放大器80-j的第二输出端O22到第二输入端N22的路径对平均量的传递系数，E(variation)是第二级运算放大器80-j的第二输出端O22到第二输入端N22的路径对变化量的传递系数。
对于第二级运算放大器80-1，(VP1-VN1)*A(F)＝VOP1-VON1＝-2*VON1，进一步得到公式17
(V11*B+VON1*C)*AF＝-VON1 公式17
进一步得到公式18。
Figure BDA0004107773910000201
通常运算放大器的开环增益A(F)为很大的值，因此，第二级运算放大器80-1对第一放大信号V11的平均量V1_AVERAGE和变化量V11_variation的增益分别为公式19和20。
Figure BDA0004107773910000202
Figure BDA0004107773910000203
因此，第二级运算放大器80-1对第一级运算放大器60-1的第一放大信号V11中的有用信号部分(变化量)的增益大于第二级运算放大器80-1对第一级运算放大器60-1的第一放大信号V11中的公共噪声(平均量)的增益。
对于没有平均电路和前馈电路的信号放大电路，第二级运算放大器80-1对第一级运算放大器60-1的第一放大信号V11的平均量和变化量的增益都是-Z3/R1。因此，在前馈电路的前馈下，第二级运算放大器80-1对第一级运算放大器60-1的第一放大信号V11的平均量的增益减小了Z3/R2，但是对第一级运算放大器60-1的第一放大信号V11的变化量的增益不变。因此，前馈电路减少了第二级运算放大器的输出信号中的公共噪声。进一步地，可根据具体情况调节第一反馈路径131和第二反馈路径132的等效阻抗Z3，以及第一前馈电阻151和第二前馈电阻152的阻值R2，以对公共噪声进行衰减。
根据公式19，第一输入电阻133和第二输入电阻134的第一电阻值R1小于第一前馈电阻151和第二前馈电阻152的第二电阻值R2，以保证第二级运算放大器的正常极性。
无前馈电路的信号放大电路和图7的有前馈电路(第一平均电路、第二平均电路、第一前馈电路和第二前馈电路)的信号放大电路100进行了仿真和对比。图17示出了无前馈电路的信号放大电路的电路图。仿真结果如图10-图15所示。图10-图13为无前馈电路的信号放大电路的仿真结果。图14和15为本申请的有前馈电路的信号放大电路的仿真结果。在图10-图15的仿真中，驱动电路300提供的驱动信号的打码频率为210.94kHz。在仿真中，第一电阻值R1在图7的信号放大电路100和图17的信号放大电路中相同，第二电阻值R2在图7的信号放大电路100和图17的信号放大电路中相同，等效阻抗Z3在图7的信号放大电路100和图17的信号放大电路中相同。
图10A示出了无公共噪声的情况下，无前馈电路的信号放大电路中无手指触摸的检测通道的输出信号的时域图。图10B示出了无公共噪声情况下，无前馈电路的信号放大电路中有手指触摸的检测通道的输出信号的时域图。
图11A示出了无公共噪声的情况下，无前馈电路的信号放大电路中无手指触摸的检测通道的输出信号的频域图。图11B示出了无公共噪声的情况下，无前馈电路的信号放大电路中有手指触摸的检测通道的输出信号的频域图。图10A-10B和图11A-11B示出了没有公共噪声的理想情况。以第二级运算放大器的输出信号(第一输出信号或第二输出信号)为信号放大电路的输出信号进行说明。图10A-10B的横坐标为时间，纵坐标为第二级运算放大器的输出信号。如图10A-10B所示，在没有公共噪声的情况下，第二级运算放大器的输出信号在第二级运算放大器的有效输出范围(-2.5V到2.5V)内，没有发生输出饱和。图11A-11B的横坐标为频率，纵坐标为第二级运算放大器的输出信号的幅度(代表了对应频率的峰值电压)。如前所述，第二级运算放大器的输出信号的幅度能表示了驱动电极和检测电极之间的耦合电容的大小。如图11A-11B所示，在打码频率210.94kHz处，无手指触摸的检测通道的第二级运算放大器的输出信号的幅度为1.24847V，有手指触摸的检测通道的第二级运算放大器的输出信号的幅度为1.23205V，两者之差Δ为16.4mV。即，没有公共噪声的情况下，无手指触摸的检测通道的第二级运算放大器的输出信号的幅度和有手指触摸的检测通道的第二级运算放大器的输出信号的幅度相差Δ＝16.4mV。根据多个第二级运算放大器的输出信号之间的差异，可以确定触摸影响了哪些耦合电容，进而确定触摸位置。
图12A示出了有公共噪声的情况下，无前馈电路的信号放大电路中无手指触摸的检测通道的输出信号的时域图。图12B示出了有公共噪声的情况下，无前馈电路的信号放大电路中有手指触摸的检测通道的输出信号的时域图。
图13A示出了有公共噪声的情况下，无前馈电路的信号放大电路中无手指触摸的检测通道的输出信号的频域图。图13B示出了有公共噪声的情况下，无前馈电路的信号放大电路有手指触摸的检测通道的输出信号的频域图。对比图12A-12B和图10A-10B可知，无前馈电路的第二级运算放大器的输出信号超出了第二级运算放大器的有效输出范围(-2.5V到2.5V)。由于公共噪声的影响，第二级运算放大器发生输出饱和。如图13A-13B所示，在打码频率210.94kHz处，无手指触摸的检测通道的第二级运算放大器的输出信号的幅度为1.22643V，有手指触摸的检测通道的第二级运算放大器的输出信号的幅度为1.21444V，两者之差Δ为12mV，表示触摸导致的耦合电容的变化量的差Δ变小了，说明公共噪声对触摸检测的影响比较严重。图13A-13B中频率304.688kHz所对应的第二级运算放大器的输出信号的幅度表征了公共噪声的大小。
没有公共噪声的情况下，图7所示的信号放大电路的输出信号可参考图10A-10B和图11A-11B。图14A示出了有公共噪声的情况下，本申请的信号放大电路中无手指触摸的检测通道的输出信号的时域图。图14B示出了有公共噪声的情况下，本申请的信号放大电路中有手指触摸的检测通道的输出信号的时域图。图15A示出了有公共噪声的情况下，本申请的信号放大电路中无手指触摸的检测通道的输出信号的频域图。图15B示出了有公共噪声的情况下，本申请的信号放大电路中有手指触摸的检测通道的输出信号的频域图。对比图10A-10B和图14A-14B可知，在有公共噪声时，图7所示的信号放大电路的第二级运算放大器没有发生输出饱和。如图15A-15B所示，在打码频率210.94kHz处，无触摸时第二级运算放大器的输出信号的幅度为624.61mV，有触摸时第二级运算放大器的输出信号的幅度为608.443mV，两者之差Δ为16.2mV。结合图11A-11B和15A-15B，图7所示的信号放大电路的第二级运算放大器的输出信号的幅度变小了，但是图7所示的信号放大电路中无手指触摸的检测通道的第二级运算放大器的输出信号和有手指触摸的检测通道第二级运算放大器的输出信号的幅度差Δ和图15A-15B所示的幅度差Δ基本相同，说明公共噪声对触摸检测的影响很小。图15A-15B中频率304.688kHz所对应的第二级运算放大器的输出信号的幅度为802.381mV。结合图13A-13B和图15A-15B，公共噪声的幅度被衰减。
综上，第一平均电路和第一前馈电路根据多个第一运算放大器的第一放大信号的平均电压产生第一前馈信号，并将第一前馈信号前馈到每个第一运算放大器的第二放大信号；第二平均电路和第二前馈电路根据多个第一运算放大器的第二放大信号的平均电压产生第二前馈信号，并将第二前馈信号前馈到每个第一运算放大器的第一放大信号。如此，减小了第二级运算放大器的增益，使公共噪声的幅度被衰减，但是基本不改变无触摸时第二级运算放大器的输出信号和有触摸时第二级运算放大器的输出信号的差值Δ。
图16是本申请实施例的另一种信号放大电路的电路图。如图16所示，信号放大电路100包括：多个第一级运算放大器60-1至60-n、第一平均电路120a、第二平均电路120b、多个第二级运算放大器80-1至80-n、第一前馈电路和第二前馈电路。第一前馈电路包括第一前馈运算放大器1553和多个第一前馈电阻153。第二前馈电路包括第二前馈运算放大器1554和多个第二前馈电阻154。
第一级运算放大器60-1至60-n为检测运算放大器。第一级运算放大器包括第一输入端N11、第二输入端N12、第一输出端O11和第二输出端O12。第一输入端N11连接对应的检测电极RX并接收所述检测电极的检测信号。第一输入端N11即检测输入端。第二输入端N12连接参考电压，参考电压例如为共模电压VCM。第一输入端N11和第二输入端N12中的一个是同相输入端，另一个是反相输入端。第一输出端O11和第二输出端O12中的一个是反相输出端，另一个是同相输出端。
第二级运算放大器包括第一输入端N21、第二输入端N22、第一输出端O21和第二输出端O22。第一输入端N21和第二输入端N22中的一个是同相输入端，另一个是反相输入端。第一输出端O21和第二输出端O22中的一个是反相输出端，另一个是同相输出端。
第一级运算放大器的第一输出端O11通过第一输入电阻133连接对应的第二级运算放大器的第一输入端N21，第一级运算放大器的第二输出端O12通过第二输入电阻134连接对应的第二级运算放大器的第二输入端N22。
第一平均电路120a的多个输入端分别连接多个第一级运算放大器60-1至60-n的第一输出端O11，第一平均电路120a的输出端用于提供多个第一级运算放大器60-1至60-n的第一放大信号V11-V1n的平均电压V1。
第一前馈运算放大器1553的输入端连接第一平均电路120a的输出端。第一前馈运算放大器1553具有负增益。第一前馈运算放大器1553的增益例如为-1，第一前馈运算放大器1553输出电压-V1_AVERAGE＝-V1。
第二平均电路120b的多个输入端分别连接多个第一级运算放大器60-1至60-n的第二输出端O12，第二平均电路120b的输出端用于提供多个第一级运算放大器60-1至60-n的第二放大信号V21-V2n的平均电压V2。
第二前馈运算放大器1554的输入端连接第二平均电路120b的输出端。第二前馈运算放大器1554具有负增益。第二前馈运算放大器1554的增益例如为-1，第二前馈运算放大器1554输出电压-V2_AVERAGE＝-V2。
第一前馈电阻153的一端连接第一前馈运算放大器1553的输出端，另一端连接对应的第二级运算放大器的第一输入端N21。第二前馈电阻154的一端连接第二前馈运算放大器1554的输出端，另一端连接对应的第二级运算放大器的第二输入端N22。
如图16所示，信号放大电路100还包括反馈支路111、第一反馈路径131以及第二反馈路径132。反馈支路111、第一反馈路径131以及第二反馈路径132的功能和其在图6和7所示的电路中的功能相同，在此不再赘述。
由于多个第二放大信号V21-V2n的平均电压V2和多个第一放大信号V11-V1n的平均电压V1的大小相同，相位相反，因此第一前馈运算放大器1553的输出电压等于V2_AVERAGE，第二前馈运算放大器1554的输出电压等于V1_AVERAGE。因此，第一前馈电阻153将第一前馈运算放大器1553的输出电压转换为第二前馈电流I2，第二前馈电阻154将第一前馈运算放大器1554的输出电压转换为第一前馈电流I1。因此，图16所示的信号放大电路100也可以根据公式1-20进行分析。因此，图16所示的信号放大电路100也可以实现图7所示的信号放大电路的效果，即避免第二级运算放大器出现输出饱和，抑制第二级运算放大器的输出信号中的公共噪声部分。
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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种信号放大电路，其特征在于，应用于触摸屏，所述触摸屏包括多个检测电极，所述信号放大电路用于对所述检测电极的检测信号进行放大处理，所述信号放大电路包括：
多个第一级运算放大器，所述第一级运算放大器的输入端用于连接所述检测电极，所述第一级运算放大器输出放大信号；
多个第二级运算放大器，所述第二级运算放大器的输入端连接所述第一级运算放大器的输出端；
平均电路，所述平均电路用于获得多个所述第一级运算放大器输出的放大信号的平均电压；以及
前馈电路，所述前馈电路的输入端接收所述平均电压，所述前馈电路根据所述平均电压产生前馈信号，并将所述前馈信号提供到所述第二级运算放大器的输入端。
2.根据权利要求1所述的信号放大电路，其特征在于，所述前馈电路包括前馈运算放大器和多个前馈电阻，所述前馈电阻的一端连接所述前馈运算放大器的输出端，所述前馈电阻的另一端连接对应的所述第二级运算放大器的输入端，所述前馈电路的输入端为所述前馈运算放大器的输入端。
3.根据权利要求1所述的信号放大电路，其特征在于，所述第一级运算放大器的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端输出第一放大信号，所述第二输出端输出第二放大信号，所述第一放大信号和所述第二放大信号反相，
所述第二级运算放大器的输入端包括第一输入端和第二输入端，所述第二级运算放大器的第一输入端连接所述第一级运算放大器的第一输出端连接，所述第二级运算放大器的第二输入端连接所述第一级运算放大器的第二输出端。
4.根据权利要求3所述的信号放大电路，其特征在于，所述平均电路包括第一平均电路和第二平均电路，所述平均电压包括所述第一平均电路输出的第一平均电压以及所述第二平均电路输出的第二平均电压，所述第一平均电压是多个所述第一级运算放大器输出的第一放大信号的平均电压，所述第二平均电压是多个所述第一级运算放大器输出的第二放大信号的平均电压，
所述前馈电路包括第一前馈电路和第二前馈电路，所述前馈信号包括所述第一前馈电路输出的第一前馈信号和所述第二前馈电路输出的第二前馈信号，所述第一前馈电路根据所述第一平均电压产生所述第一前馈信号，并将所述第一前馈信号提供到所述第二级运算放大器的第二输入端，所述第二前馈电路根据所述第二平均电压产生所述第二前馈信号，并将所述第二前馈信号提供到所述第二级运算放大器的第一输入端。
5.根据权利要求4所述的信号放大电路，其特征在于，所述第一前馈电路包括第一前馈运算放大器和多个第一前馈电阻，所述第一前馈运算放大器的输入端接收所述第一平均电压，所述第一前馈电阻的一端连接所述第一前馈运算放大器的输出端，另一端连接所述第二级运算放大器的第二输入端，
所述第二前馈电路包括第二前馈运算放大器和多个第二前馈电阻，所述第二前馈运算放大器的输入端接收所述第二平均电压，所述第二前馈电阻的一端连接所述第二前馈运算放大器的输出端，另一端连接所述第二级运算放大器的第一输入端。
6.根据权利要求5所述的信号放大电路，其特征在于，所述第一前馈运算放大器和所述第二前馈运算放大器的增益为1。
7.根据权利要求3-6任一项所述的信号放大电路，其特征在于，所述信号放大电路还包括多个第一反馈路径和多个第二反馈路径，所述第二级运算放大器还包括第一输出端和第二输出端，
所述第一反馈路径设置在所述第二级运算放大器的第一输入端和第一输出端之间，所述第二反馈路径设置在所述第二级运算放大器的第二输入端和第二输出端之间。
8.根据权利要求3-6任一项所述的信号放大电路，其特征在于，所述信号放大电路还包括多个第一输入电阻和多个第二输入电阻，所述第一级运算放大器的第一输出端通过所述第一输入电阻连接所述第二级运算放大器的第一输入端，所述第一级运算放大器的第二输出端通过所述第二输入电阻连接所述第二级运算放大器的第二输入端。
9.根据权利要求8所述的信号放大电路，其特征在于，所述第一输入电阻和所述第二输入电阻具有第一电阻值，所述第一前馈电阻和所述第二前馈电阻具有第二电阻值，所述第一电阻值小于所述第二电阻值。
10.根据权利要求1所述的信号放大电路，其特征在于，所述第一级运算放大器的输入端包括第一输入端和第二输入端，所述第一级运算放大器的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一输入端连接所述检测电极，所述第二输入端连接参考电压，所述第一输出端输出第一放大信号，所述第二输出端输出第二放大信号，所述第一放大信号和所述第二放大信号反相，
所述第二级运算放大器的输入端包括第一输入端和第二输入端，
所述前馈信号包括第一前馈信号和第二前馈信号，
所述平均电路包括第一平均电路和第二平均电路，所述第一平均电路连接所述多个第一级运算放大器的第一输出端，所述第二平均电路连接所述多个第一级运算放大器的第二输出端，
所述平均电压包括所述第一平均电路输出的第一平均电压和所述第二平均电路输出的第二平均电压，所述第一平均电压是所述多个第一放大信号的平均电压，所述第二平均电压是所述多个第二放大信号的平均电压，
所述前馈电路包括第一前馈电路和第二前馈电路，所述第一前馈电路连接所述第一平均电路，所述第二前馈电路连接所述第二平均电路，
所述前馈信号包括所述第一前馈电路输出的第一前馈信号和所述第二前馈电路输出的第二前馈信号，
所述第一前馈电路根据所述第一平均电压产生所述第一前馈信号，所述第一前馈电路包括第一前馈运算放大器和多个第一前馈电阻，所述第一前馈运算放大器的输入端接收所述第一平均电压，所述第一前馈电阻的一端连接所述第一前馈运算放大器的输出端，另一端连接所述第二级运算放大器的第一输入端；
所述第二前馈电路根据所述第二平均电压产生所述第二前馈信号，所述第二前馈电路包括第二前馈运算放大器和多个第二前馈电阻，所述第二前馈运算放大器的输入端接收所述第二平均电压，所述第二前馈电阻的一端连接所述第二前馈运算放大器的输出端，另一端连接所述第二级运算放大器的第二输入端，其中，所述第一前馈运算放大器和所述第二前馈运算放大器的增益相同，并且为负值。
11.一种触控芯片，其特征在于，包括根据权利要求1至10中任一项所述的信号放大电路。
12.一种电子设备，其特征在于，包括：
触摸屏，所述触摸屏包括多个检测电极；
以及，
根据权利要求11所述的触控芯片。
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