CN116700527B - 一种触摸信号识别电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种触摸信号识别电路，包括：脉冲生成电路；所述脉冲生成电路用于生成PWM信号；触摸感应电路；所述触摸感应电路与所述脉冲生成电路连接，以输入PWM信号到内部的触摸板，触摸板与地间构成等效电容C0，并输出反馈等效电容C0充电时间的感应信号Vo；预处理电路；所述预处理电路与所述触摸感应电路连接，用于对触摸感应电路输出的感应信号Vo进行预处理，并输出预处理信号Va；信噪比提升电路；所述信噪比提升电路与所述预处理电路连接，通过对预处理信号Va进行降噪处理，以消除各过程中的干扰信号并获得触摸信号Vout。

Description

一种触摸信号识别电路及电子设备

技术领域

本发明涉及触摸信号检测领域，尤其涉及一种触摸信号识别电路及电子设备。

背景技术

现有的触摸检测或识别技术，多采用在触摸板上预先设置有电容元件并检测电容元件的电压，在手指触摸到屏幕时，手指与屏幕间形成另一个等效电容，通过检测原有电容元件加上等效电容后电压的变化情况，来判断手指是否有接触，采用电容变化来检测触摸的优点是检测准确、可靠、稳定性高，而且器件小。如申请号为202111224836.6的中国发明申请，公开的人体触摸识别电路、方法及装置技术方案中，就公开了PWM控制单元输出第一PWM信号到电压检测电路中的电容C1，在触摸器件出现触摸时人体与地构成等效电容，进而改变总体的电容值导致PWM信号在输入时，反馈的电压出现变化，进而可以判断是否有手指接触。上述公开的方案中，需要在触摸屏中预先设置有电容元器件，不但增加成本，而且检测电路的寿命和可靠性受电容质量和性能影响；如果去掉电容直接采用等效电容来进行触摸检测，因等效电容容量微小、相对的干扰信号大，又达不到准确、可靠、稳定性高的效果。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供一种触摸信号识别电路及电子设备，不但可以去除掉触摸屏中预设的电容器件，简化结构，降低成本，而且还可以保持检测的准确、可靠、稳定性高和器件小的效果。

为达到上述目的，本申请采取的技术方案如下：

一种触摸信号识别电路，包括

脉冲生成电路；所述脉冲生成电路用于生成PWM信号；

触摸感应电路；所述触摸感应电路与所述脉冲生成电路连接，以输入PWM信号到内部的触摸板，触摸板与地间构成等效电容C0，并输出反馈等效电容C0充电时间的感应信号Vo；

预处理电路；所述预处理电路与所述触摸感应电路连接，用于对触摸感应电路输出的感应信号Vo进行预处理，并输出预处理信号Va；

信噪比提升电路；所述信噪比提升电路与所述预处理电路连接，通过对预处理信号Va进行降噪处理，以消除各过程中的干扰信号并获得触摸信号Vout；所述信噪比提升电路包括运算放大器U3、电阻R4和电容C7；所述电阻R4的第一端接偏置电压Vos，第二端与所述电容C7的第一端、运算放大器U3的反向输入端连接；所述运算放大器U3的同相输入端作为输入端Va接入预处理信号Va；所述运算放大器U3的输出端与所述电容C7的第二端连接后作为输出端Vout以输出触摸信号Vout。

进一步的，所述触摸感应电路包括触摸板、电阻R2和比较器U1；所述电阻R2的第一端接入PWM信号；所述电阻R2的第二端与所述触摸板连接后接入所述比较器U1的输入端Vi-；所述比较器U1的输入端Vi+接入基准电压Ref，输出端Vo输出感应信号Vo。

进一步的，所述脉冲生成电路包括晶振Y1和反相触发器D1；所述晶振Y1与所述反相触发器D1的输入端连接；所述反相触发器D1的输出端与所述电阻R2的第一端连接。

进一步的，所述获得触摸信号Vout满足如下公式：

上式中，Vos为偏置电压，R为电阻R4的电阻；C为电容C7容值；t1为未触摸时等效电容C0单次从低电平充电到目标电平的时间，t2为触摸时等效电容C0单次从低电平充电到目标电平的时间。

进一步的，所述脉冲生成电路包括反相触发器D2、反相触发器D3、电容C6和电阻R1；所述电容C6的第一端接地；所述电容C6的第二端与所述反相触发器D2的输入端、电阻R1的第一端以及反相触发器D3的输入端连接；所述反相触发器D2的输出端与所述电阻R1的第二端连接；所述反相触发器D3的输出端与所述电阻R2的第一端连接。

进一步的，所述预处理电路包括MOS管Q2和电阻R3；所述MOS管Q2的漏极接PWM信号；所述MOS管Q2的栅极作为输入端Vo输入感应信号Vo；所述MOS管Q2的源极与所述电阻R3的第一端连接后作为输出端Va输出预处理信号Va；所述电阻R3的第二端接地。

进一步的，所述预处理电路包括与门U2；所述与门U2设有两个输入端，其中一个输入端接PWM信号，另一个输入端作为输入端Vo输入感应信号Vo；所述与门U2的输出端作为输出端Va输出预处理信号Va。

进一步的，所述触摸信号识别电路还包括信号检测电路；所述信号检测电路包括延时模块和第二比较模块；所述延时模块的输入端与第二比较模块的第一输入端连接后，接入触摸信号Vout；所述第二比较模块的第二输入端接延时模块的输出端。

进一步的，所述信号检测电路还包括第一比较模块和或门U4；所述第一比较模块的第一输入端接入触摸信号Vout，第二输入端接饱和电压Vy；所述或门U4的两个输入端分别接第一比较模块和第二比较模块的输出端；所述或门U4的输出端输出触摸信号Vk。

一种电子设备，包括以上所述的触摸信号识别电路。

一种触摸信号识别电路，包括：脉冲生成电路；所述脉冲生成电路用于生成PWM信号；触摸感应电路；所述触摸感应电路与所述脉冲生成电路连接，以输入PWM信号到内部的触摸板，触摸板与地间构成等效电容C0，并输出反馈等效电容C0充电时间的感应信号Vo；预处理电路；所述预处理电路与所述触摸感应电路连接，用于对触摸感应电路输出的感应信号Vo进行预处理，并输出预处理信号Va；信噪比提升电路；所述信噪比提升电路与所述预处理电路连接，通过对预处理信号Va进行降噪处理，以消除各过程中的干扰信号并获得触摸信号Vout。

在本方案中，去掉了传统方案中触摸屏预设的电容器件，代以检测触摸板相对地的等效电容C0，不但简化了整个信号识别电路的结构、降低了成本，而且通过信噪比提升电路对触摸信号进行积分降噪处理，采集的触摸信号是由信号和噪声二者叠加而成的，将信号和噪声进行多次的积分累加取平均的方法，信号经过积分累加以后可以达到信号放大的效果，而噪声经过累加取平均以后可以滤除高频的噪声从而达到降低噪声的效果，保持了检测的准确、可靠、稳定性高的特点。如何最大限度的提升信号的同时又要降低噪声，是信号处理的核心技术指标，即提升信噪比。通过将信号检测电路与信噪比提升电路进行配合，不但可以排除噪声干扰，还可以最快在触摸发生或消失的一个PWM信号周期内快速灵敏地检测出来，提高检测灵敏度的同时也提高了抗干扰能力。

附图说明

图1为第一种触摸信号识别电路的结构示意图；

图2为等效电容的结构示意图；

图3为触摸板的充电时间示意图；

图4为各信号波形的对应示意图；

图5为第二种触摸信号识别电路的结构示意图；

图6为触摸信号Vout的波形示意图；

图7为信号检测电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

实施例一

如图1至图7所示为一种触摸信号识别电路的结构示意图，包括：

脉冲生成电路；所述脉冲生成电路用于生成PWM信号；

触摸感应电路；所述触摸感应电路与所述脉冲生成电路连接，以输入PWM信号到内部的触摸板，触摸板与地间构成等效电容C0，并输出反馈等效电容C0充电时间的感应信号Vo；

预处理电路；所述预处理电路与所述触摸感应电路连接，用于对触摸感应电路输出的感应信号Vo进行预处理，并输出预处理信号Va；

信噪比提升电路；所述信噪比提升电路与所述预处理电路连接，通过对预处理信号Va进行降噪处理，以消除各过程中的干扰信号并获得触摸信号Vout。

具体实施中，所述触摸感应电路包括触摸板、电阻R2和比较器U1；所述电阻R2的第一端接入PWM信号；所述电阻R2的第二端与所述触摸板连接后接入所述比较器U1的输入端Vi-；所述比较器U1的输入端Vi+接入基准电压Ref，输出端Vo输出感应信号Vo。所述等效电容C0包括触摸板(图中的触摸板)对地的电容C2、触摸板对控制面板(图示中的印刷电路板)的电容C1和控制面板对地的电容C5；所述触摸板分别作为电容C2、电容C1(也是等效电容C0)的第一端；所述控制面板分别作为所述电容C1的第二端和电容C5的第一端；所述电容C2、电容C5的第二端为等效电容C0的第二端且为地。进一步的，在手触摸到触摸板时，所述等效电容C0还包括触摸板对手的电容C4和手指(图示中手指)对地的电容C3；所述触摸板作为电容C4的第一端；手作为电容C4的第二端和电容C3的第一端；所述电容C3的第二端为地。

本方案中，借助PWM信号对电阻R2和等效电容C0构成的RC电路进行充放电，人体接触触摸板时，等效电容C0改变电容量从而改变RC充电时间，然后通过比较器U1将触摸板上电压(Vdet)与基准电压Ref相比较，输出端Vo电平的翻转快慢直接体现了等效电容C0的充电时间差异，由此将人体的接触动作信号转换成由电信号体现的时间差异。

人体触摸触摸板前，触摸板的对地等效电容C0为主要由电容C1、C2、C5构成的基准电容量(Cb)，亦可通过并联电容的方式调整基准电容量。基准电容量(Cb)一般维持在pf级别，主要是考虑到人体到地等效电容(Ce)(Ce＝C3+C4)在pf级，其中C4主要取决于覆盖膜的厚度、手指与触摸板之间的相对面积以及介电常数，这将是实际运用过程中非常重要的一个参数，会直接影响到识别的灵敏度。触摸后，触摸板对地等效电容量C0＝Cb+Ce。对于单次充电，充电过程中触摸板从低电平状态上升到目标电平所需的时间τ取决于充电回路上阻抗与容值：

τRC；

C＝(Cb+Ct；

上式中，C为等效电容C0的电容量，Cb为等效电容C0的基准电容量，Ct为等效电容C0的变化电容量(也即上述中的Ce)，R为电阻R2的阻值。

R2和Cb影响充电基准时间T1-T0，R2的取值不宜过大，否则将拉低比较器输入端Vi-电压，同时考虑到阻值误差的因素，大阻值电阻误差的绝对值会很大程度上影响时间差。Ct将是充电过程中的唯一变量,决定了T2-T1(ΔT)，Ct越大将更利于触摸信号的识别，ΔT由输出端Vo电平的翻转快慢直接体现。同时，在本实施例中，考虑到ΔT较小(us)，比较器U1需要有较快的输出边沿(小于50ns)，PWM信号频率10Khz左右。在本方案中，去掉了传统方案中触摸屏预设的电容器件，代以检测触摸板相对地的等效电容C0，不但简化了整个信号采集电路的结构、降低了成本，而且还可以通过信噪比提升电路保持检测的准确、可靠、稳定性高和器件小的特点，同时通过信噪比提升电路将感应信号Vo翻转快慢信息，转换成电压高低的信息，不需要采用数字电路进行处理即可识别是否有触摸发生(如果想通过感应信号Vo翻转快慢来反馈触摸信号，则需要采用数字电路进行采集处理)，可以适应于一些要求成本低、性价比较高、不需要主控处理模块的场景。

具体实施中，所述电阻R2第一端接入的脉冲信号可以是外部信号也可以是内部脉冲生成电路的PWM信号，周期性地给RC电路充电，等效电容的容值将直接影响电容远地端(等效电容C0的第一端)的上升沿时间。时间差Δt超过阈值则体现了一次触摸动作。

具体实施中，所述脉冲生成电路包括晶振Y1和反相触发器D1；所述晶振Y1与所述反相触发器D1的输入端连接；所述反相触发器D1的输出端与所述电阻R2的第一端连接。进一步的，所述反相触发器D1采用反相施密特触发器。进一步的，所述晶振Y1采用有源晶振。有源晶振+反相施密特触发器方案的优点是PWM信号输出较为稳定，且部署简单，输出的方波一般情况下非50％占空比，可通过调整有源晶振的输入电压间接调整其输出的直流偏置，与反相触发器的VT+(正向阈值电压)、VT-(负向阈值电压)相配合调整输出占空比，占空比可以灵活调整，要注意有源晶振的输入电压需要严格参照规格配置。

具体实施中，因感应信号Vo的占空比总是超过50％，因此如果运算放大器U3的同相输入端直接接入输出端Vo对感应信号Vo进行积分，运算放大器U3将直接饱和。为了能使用信噪比提升电路对感应信号Vo进行积分，以用固定电平形式反馈触摸信号但又不至于出现运算放大器饱和的现像，即要让运算放大器在积分时间段内不达到饱和，同时最大化体现两种状态下的积分结果差异，需要对感应信号Vo做相应的预处理。本方案还提供了一种预处理电路，以对感应信号Vo做预处理。

所述预处理电路包括MOS管Q2和电阻R3；所述MOS管Q2的漏极接PWM信号；所述MOS管Q2的栅极作为输入端Vo输入感应信号Vo；所述MOS管Q2的源极与所述电阻R3的第一端连接后作为输出端Va输出预处理信号Va；所述电阻R3的第二端接地。进一步的，所述MOS管Q2采用N沟道MOS管。

在PWM信号为低电平，感应信号Vo为高电平时，此时预处理信号Va为低电平。而在PWM信号为高电平且感应信号Vo也为高电平时，预处理信号Va也为高电平；而在PWM信号为高电平且感应信号Vo为低电平时，预处理信号Va为低电平；也即是在PWM信号为低电平时预处理信号Va为低电平，在PWM信号为高电平时预处理信号Va与感应信号Vo保持相位同步。这样就把感应信号Vo占空比在50％以上、再大到超过阀值就表示有触摸，转换为预处理信号Va占空比在50％以下，在50％的范围内大到超过阀值就表示有触摸(当然，以上的50％是在PWM信号占空比为50％的情况下举例，如果PWM信号的占空比有变化，上述举例的数值也相应有变化，此处数值不作为限定)。使得信噪比提升电路由原来的对占空比50％以上的信号进行积分，变为对占空比50％以下的信号进行积分，实现了最大化体现两种状态下的积分结果差异，又让运算放大器在积分时间段内不达到饱和。需要注意的是，输出端Vo电源域需要高于PWM电源域，PWM可源于外部主控3.3V GPIO，本文中比较器和运放均采用5V电源域。

具体实施中，如果直接通过感应信号Vo翻转快慢来反馈触摸信号，则需要采用数字电路进行采集处理，数字电路中通常采用各种规格的处理器进行处理后才识别出触摸信号，不但结构复杂、成本高(如需进行AD转换、采集、处理和输出等)，而且功耗也高，一旦后期使用出现故障时，对电路的分析、重构、维护等较为不便。同时，由于去掉了电容，只对等效电容检测，感应信号Vo变化微弱，相应的干扰信号偏大，如果直接采用数信电路采集感应信号Vo，难以识别出感应信号Vo的变化。如何构建简易实用、性价比高、维护简单的信号处理电路，成为一个难点。

本方案采用信噪比提升电路不但将输出端Vo的电平翻转快慢的时间信号，通过固定电平体现出来，而且通过积分方法消除干扰信号，不需要数字电路即可识别出触摸信号。所述信噪比提升电路包括运算放大器U3、电阻R4和电容C7；所述电阻R4的第一端接偏置电压Vos，第二端与所述电容C7的第一端、运算放大器U3的反向输入端连接；所述运算放大器U3的同相输入端作为输入端Va接入预处理信号Va；所述运算放大器U3的输出端与所述电容C7的第二端连接后作为输出端Vout以输出触摸信号Vout。进一步的，运算放大器U3采用正向运算放大器做信号的处理。通过正向运算放大器对Va信号进行积分，考虑到运放本身的失调参数，运算放大器U3的反向输入端需加偏置电压Vos。

本方案里在PWM信号为高电平期间，利用感应信号Vo低电平占比来判断是否发生触摸，当PWM信号高电平期间，感应信号Vo低电平占比小到超过阀值就说明有触摸。而PWM信号为低电平期间感应信号Vo均为高电平。也就是说在PWM信号占空比为50％时，感应信号Vo在信号周期中占空比总是大于50％，当大到超过一定的阀值就说明有触摸。

具体的通过PWM信号和运算放大器的架构，可以达到对被测的等效电容C0进行N次充电和检测的作用，N的次数是可以调节的，N越多检测的信号的信噪比越高，相应的检测时间越长，检测的信号也容易饱和而失真。所以为了达到最好的系统表现，需要在检测信号不饱和的情况下，应用最多次的N的充电。

具体实施中，各部分的降噪处理公式如下：

Va＝Vos+Vr；

Vr＝Ir*R；

上式中，Va为输入端Va的电压，Vos为偏置电压，Vr电阻R4的电压，Ir为电阻R4的电流；R为电阻R4的电阻；C为电容C7容值；Vout为输出端Vout的电压。

如图6所示，触摸信号Vout在一个积分周期内，有Rising(高电平)与Falling(低电平)两个过程,触摸板在触摸与非触摸状态下，Rising和Falling所占周期内的占空比会有所差异(Duty_touch>Duty_nonTouch)。因此，存在这样一个临界状态，使得占空比超过该临界状态，触摸信号Vout无法完全下降到0V，接下来的周期将会在初始电压的基础上不断抬升电压，最终饱和输出。也即，在没有触摸情况发性时，触摸信号Vout按一定的占空比出现。在触摸情况发生时，触摸信号Vout的变化分以下几个阶段：

第一阶段是占空比开始出现变化，或者说占空比慢慢变大，此阶段触摸信号Vout低电平时还可以下降到0V。

第二阶段是触摸信号Vout的占空比继续变大，但在低电平阶段已无法下降到0V，并且每个周期的初始电压在慢慢抬升，此时可以将初始电压与设定的阈值电压相比较，若超出阈值电压则判断为出现触摸现像，在本方案中也是追求尽量将这一阶段延长。

第三阶段是出现积分饱和，即触摸信号Vout已经无低电平阶段。

相反，触摸情况消失后，触摸信号Vout从饱和阶段开始重新出现低电平阶段，并且占空比会慢慢降低，随着占空比降低每个周期的初始电压会慢慢降低，在初始电压低于设定阈值时则判断无触摸，随着时间继续推移，初始电压下降到0V且信号回到一定的占空比。

通过信噪比提升电路对触摸信号进行积分，信号经过积分累加以后可以达到信号放大的效果，不用经过数字电路采集即可与阈值电压比较，进而判断是否出现触摸，简化了电路结构。同时，干扰的噪声经过累加取平均以后可以滤除高频的噪声从而达到降低噪声的效果，保持了检测的准确、可靠、稳定性高的特点。

实施例二

如图5所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，所述脉冲生成电路包括反相触发器D2、反相触发器D3、电容C6和电阻R1；所述电容C6的第一端接地；所述电容C6的第二端与所述反相触发器D2的输入端、电阻R1的第一端以及反相触发器D3的输入端连接；所述反相触发器D2的输出端与所述电阻R1的第二端连接；所述反相触发器D3的输出端与所述电阻R2的第一端连接。进一步的，所述反相触发器D2和反相触发器D3均采用反相施密特触发器。

相比采用晶振，在于输出频率依赖于晶振固有的输出频率，频率范围比较局限。而本方案采用双施密特反相触发器方案可通过调整RC(此RC是指脉冲生成电路中的RC)参数灵活配置输出频率，参考计算方式：

仅仅依靠单触发器也能产生方波信号，不过在输出幅值上会有一定程度跌落，因此本方案中采用反相触发器D2和反相触发器D3相互配合，以防止输出幅值跌落。

同时为防止电容受温漂影响较大，电容C6优选选用NPO电容。

实施例三

如图5所示，本实施例与实施例二的不同之处在于，所述预处理电路包括与门U2；所述与门U2设有两个输入端，其中一个输入端接PWM信号，另一个输入端作为输入端Vo输入感应信号Vo；所述与门U2的输出端作为输出端Va输出预处理信号Va。本实施例方案采用的器件更少，结构也更简单，成本更低。

实施例四

实施例一中的方案，需要在触摸发生的若干周期后，触摸信号Vout的电压超过阈值电压后才能判断出现触摸情况，或者同样触摸消失的若干周期后，才可以判断触摸消失，虽然结构简单但灵敏度也较差。如图7所示，本实施例在以上实施例的基础上，增加了信号检测电路。所述触摸信号识别电路还包括信号检测电路；所述信号检测电路包括延时模块、第一比较模块、第二比较模块和或门U4；所述延时模块的输入端与所述第一比较模块的第一输入端、第二比较模块的第一输入端连接后，接入触摸信号Vout；所述第一比较模块的第二输入端接饱和电压Vy；所述第一比较模块的第二输入端接延时模块的输出端；所述或门U4的两个输入端分别接第一比较模块和第二比较模块的输出端；所述或门U4的输出端输出触摸信号Vk。

信噪比提升电路输出的触摸信号Vout分两路，一路直接输出到第二比较模块，另一路由延时模块延时一个周期才输出到第二比较模块。第二比较模块通过比较两路信号的占空比(也即是比较触摸信号Vout前后两个波形的占空比)，如果触摸信号Vout的占空比变大，则输出高电平表示出现触摸现像，如果占空比变小则输出低电平表示触摸现像消失(因经过信噪比提升电路消除噪声，因此可以通过占空比微小变化来判断触摸)，而占空比不变时输出低电平。占空比不变时有两种，一种是未出现触摸时触摸信号Vout占空比不变，另一种是长时间触摸导致积分饱和、占容比为100％。触摸信号Vout与饱和电压Vy在第一比较模块进行比较，若低于饱和电压Vy则输出低电平，若高于饱和电压Vy则输出高电平。

因此，综上所述，在使用过程中的各阶段输出信号如下：

在未出现触摸时，第一比较模块输出低电平，第二比较模块输出低电平，或门U4输出的触摸信号Vk为低电平，表示未出现触摸。

在触摸出现后、未饱和前，第一比较模块输出低电平，第二比较模块输出高电平(只要不松手，触摸信号Vout占空比就会逐步变大)，或门U4输出的触摸信号Vk为高电平，表示出现触摸。

在达到饱和前触摸消失，第一比较模块输出低电平，第二比较模块输出低电平，或门U4输出的触摸信号Vk为低电平，表示出现触摸消失。

在达到饱和后、触摸未消失前，第一比较模块输出高电平，第二比较模块输出低电平，或门U4输出的触摸信号Vk为高电平，表示触摸持续。

在达到饱和后触摸消失，第一比较模块输出低电平(触摸消失即会出现不饱和)，第二比较模块输出低电平，或门U4输出的触摸信号Vk为低电平，表示出现触摸消失。

具体实施中，各比较模块可以采取现有的模拟电路或数字电路实现，在此不再详细描述。所述延时模块可以采用模拟电路，如选择一个适当的运算放大器，它能提供高增益和低偏移，以实现精确的电压采样。连接一个开关电路到运算放大器的输入端，该开关电路可以在一个确定的时间间隔内打开并将器件的电压输入到运算放大器中；其中一种常用的开关电路是使用MOSFET实现的。再连接一个保持电容器(Hold.Capacitor)到运算放大器的输出端和负反馈输入端，当开关电路打开时，运算放大器会将采样到的电压存储在保持电容器中。最后再连接一个延迟元件到保持电容器的输出端。这个延迟元件可以是一个延迟线或者RC延迟电路。所述延时模块会将采样到的电压延迟一个采样周期后输出。当然，延时模块也可以采用其他现有的延时电路结构或者采用数字电路实现，甚至也可以采用移相电路替代，在此不再做详细描述以及提供电路结构图。

通过将信号检测电路与信噪比提升电路进行配合，不但可以排除噪声干扰，还可以最快在触摸发生或消失的一个PWM信号周期内快速灵敏地检测出来，提高检测灵敏度的同时也提高了抗干扰能力，同时，本发明电路还能根据检测PWM的周期数量快速、准确地判断出触摸时间等触摸参数。

实施例五

一种电子设备，包括如上所述的触摸信号识别电路。

一种触摸信号识别电路，包括：脉冲生成电路；所述脉冲生成电路用于生成PWM信号；触摸感应电路；所述触摸感应电路与所述脉冲生成电路连接，以输入PWM信号到内部的触摸板，触摸板与地间构成等效电容C0，并输出反馈等效电容C0充电时间的感应信号Vo；预处理电路；所述预处理电路与所述触摸感应电路连接，用于对触摸感应电路输出的感应信号Vo进行预处理，并输出预处理信号Va；信噪比提升电路；所述信噪比提升电路与所述预处理电路连接，通过对预处理信号Va进行降噪处理，以消除各过程中的干扰信号并获得触摸信号Vout。

在本方案中，去掉了传统方案中触摸屏预设的电容器件，代以检测触摸板相对地的等效电容C0，不但简化了整个信号识别电路的结构、降低了成本，而且通过信噪比提升电路对触摸信号进行积分，采集的触摸信号是由信号和噪声二者叠加而成的，将信号和噪声进行多次的积分累加取平均的方法，信号经过积分累加以后可以达到信号放大的效果，而噪声经过累加取平均以后可以滤除高频的噪声从而达到降低噪声的效果，保持了检测的准确、可靠、稳定性高的特点。如何最大限度的提升信号的同时又要降低噪声，即提升信噪比，是信号处理的核心技术指标。再结合信号检测电路，提高检测灵敏度的同时也提高了抗干扰能力。通过在脉冲生成电路中应用反相施密特触发器进行脉冲整形和脉冲鉴幅，稳定脉冲生成电路输出的PWM信号，避免比较器U1的输入电压出现波动导致输出电压出现跃变，提高触摸信号识别电路的抗干扰能力。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”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，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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种触摸信号识别电路，其特征在于，包括

脉冲生成电路；所述脉冲生成电路用于生成PWM信号；

触摸感应电路；所述触摸感应电路与所述脉冲生成电路连接，以输入PWM信号到内部的触摸板，触摸板与地间构成等效电容C0，并输出反馈等效电容C0充电时间的感应信号Vo；

预处理电路；所述预处理电路与所述触摸感应电路连接，用于对触摸感应电路输出的感应信号Vo进行预处理，并输出预处理信号Va；

信噪比提升电路；所述信噪比提升电路与所述预处理电路连接，通过对预处理信号Va进行降噪处理，以消除各过程中的干扰信号并获得触摸信号Vout；所述信噪比提升电路包括运算放大器U3、电阻R4和电容C7；所述电阻R4的第一端接偏置电压Vos，第二端与所述电容C7的第一端、运算放大器U3的反向输入端连接；所述运算放大器U3的同相输入端作为输入端Va接入预处理信号Va；所述运算放大器U3的输出端与所述电容C7的第二端连接后作为输出端Vout以输出触摸信号Vout；

还包括信号检测电路；所述信号检测电路包括延时模块和第二比较模块；所述延时模块的输入端与第二比较模块的第一输入端连接后，接入触摸信号Vout；所述第二比较模块的第二输入端接延时模块的输出端；

所述信号检测电路还包括第一比较模块和或门U4；所述第一比较模块的第一输入端接入触摸信号Vout，第二输入端接饱和电压Vy；所述或门U4的两个输入端分别接第一比较模块和第二比较模块的输出端；所述或门U4的输出端输出触摸信号Vk；

所述获得触摸信号Vout满足如下公式：

上式中，Vos为偏置电压，R为电阻R4的电阻；C为电容C7容值；t1为未触摸时等效电容C0单次从低电平充电到目标电平的时间，t2为触摸时等效电容C0单次从低电平充电到目标电平的时间。

2.根据权利要求1所述的触摸信号识别电路，其特征在于，所述触摸感应电路包括触摸板、电阻R2和比较器U1；所述电阻R2的第一端接入PWM信号；所述电阻R2的第二端与所述触摸板连接后接入所述比较器U1的输入端Vi-；所述比较器U1的输入端Vi+接入基准电压Ref，输出端Vo输出感应信号Vo。

3.根据权利要求2所述的触摸信号识别电路，其特征在于，所述脉冲生成电路包括晶振Y1和反相触发器D1；所述晶振Y1与所述反相触发器D1的输入端连接；所述反相触发器D1的输出端与所述电阻R2的第一端连接。

4.根据权利要求2所述的触摸信号识别电路，其特征在于，所述脉冲生成电路包括反相触发器D2、反相触发器D3、电容C6和电阻R1；所述电容C6的第一端接地；所述电容C6的第二端与所述反相触发器D2的输入端、电阻R1的第一端以及反相触发器D3的输入端连接；所述反相触发器D2的输出端与所述电阻R1的第二端连接；所述反相触发器D3的输出端与所述电阻R2的第一端连接。

5.根据权利要求1所述的触摸信号识别电路，其特征在于，所述预处理电路包括MOS管Q2和电阻R3；所述MOS管Q2的漏极接PWM信号；所述MOS管Q2的栅极作为输入端Vo输入感应信号Vo；所述MOS管Q2的源极与所述电阻R3的第一端连接后作为输出端Va输出预处理信号Va；所述电阻R3的第二端接地。

6.根据权利要求1所述的触摸信号识别电路，其特征在于，所述预处理电路包括与门U2；所述与门U2设有两个输入端，其中一个输入端接PWM信号，另一个输入端作为输入端Vo输入感应信号Vo；所述与门U2的输出端作为输出端Va输出预处理信号Va。

7.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的触摸信号识别电路。