CN1934526A - 信号处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明能够不降低低频噪声的除去性能，并实现压敏式指示器的响应性的提高。压敏式指示器(11)的X轴方向的应变电压被运算放大电路(3)放大，通过开关(SW1)，被ADC(7)数字化，输入到数字处理电路(2)中。压敏式指示器(11)的Y轴方向的应变电压被运算放大电路(4)放大，通过开关(SW2)被ADC(7)数字化，被输入到数字处理电路(2)中。从开关(SW1)和(SW2)的切换时刻开始的规定时间内，开关(SW3)变为接通，使开关(SW1)及(SW2)的输出侧连接到大电容的电容器(6)上。由于电容器(6)以对应运算放大电路(3)、(4)的驱动能力的响应速度被充放电，因此X轴方向及Y轴方向的应变电压迅速地到达一定值。经过规定时间后，由电阻(5)及电容器(6)组成的低通滤波器实施低频噪声的除去。

Description

信号处理装置
技术领域
本发明涉及处理从指示器(pointing device)输出的信号的装置，特别涉及能够高速切换X、Y两轴或X、Y、Z三个轴的信号处理装置。
背景技术
设置在笔记本的键盘等上的压敏式指示器构成为，当用户用指尖向期望的方向按压设备的操作部时，内置于设备中的应变传感器(strain sensor)通过检测该方向的载荷，处理其检测信号，使笔记本电脑的显示装置上显示的光标等的指针(pointer)移动。此时，指针的移动方向对应于加在设备前端的载荷的方向被决定，移动速度对应载荷的大小被决定。
以往，作为处理压敏式指示器(以下有时称为指示器)的输出信号的信号处理装置，有专利文献1记载的操作输入装置。图6是表示这种装置的结构的图。
在此信号处理装置41中输入压敏式指示器51的输出信号。压敏式指示器51具备检测由未图示的操作部的操作引起的X轴的正方向(以下称为+X方向)的载荷的应变传感器51a，检测X轴负方向(以下称为-X方向)的载荷的应变传感器51b，检测Y轴的正方向(以下称为+Y方向)的载荷的应变传感器51c和检测Y轴的负方向(以下称为-Y方向)的载荷的应变传感器51d。应变传感器51a、b、c、d由压电电阻元件那样的应变测量仪表(gauge)构成，构成为当未图示的操作部分别在+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向操作时，对应其操作方向各个应变传感器51a、b、c、d向下方被按压，根据其载荷，电阻值变化。另外，应变传感器51a和51b串联连接，应变传感器51c和51d串联连接。这里，X轴是指由用户看指示器51的左右或横方向的轴，Y轴是前后或纵方向的轴。另外，此X轴与设置了指示器51的笔记本电脑等的显示器上的左右或横方向对应，Y轴与前后或纵方向对应。应变传感器51a和51b串联连接，应变传感器51c和51d串联连接。另外，串联连接电路之间都被并联连接，电源电压Vdd供给其并联连接电路。
在无载荷的状态下，4个应变传感器的电阻值相等，但当操作部分别在+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向操作时，被操作的方向的应变传感器51a、51b、51c、51d的电阻值变化，从应变传感器51a和51b之间的连接点51e，检测出X轴方向的应变(strain)作为电压变化，从应变传感器51c和51d之间的连接点51f，检测出Y轴方向的应变作为电压变化。此时，如果操作部在倾斜方向(在包含X轴及Y轴的平面内，不与X轴及Y轴平行的方向)被按下时，可检测出相对于按压方向的矢量的X轴方向的成分的应变及Y轴方向的成分的应变。如果解除载荷，各应变传感器的电阻值返回到无载荷时的状态，连接点51e、51f的电位也返回到变化前的值。
低通滤波器52、53分别由电容器52a、53a及电阻52b、53b组成，以能够从后述的运算放大电路43及44的输出信号中除去低频噪声成分的方式，将高频截断频率设定在150Hz左右。另外，低通滤波器52的输出连接到信号处理装置41的端子41a及41b上，低通滤波器53的输出连接到信号处理装置41的端子41c及41d上。
信号处理装置41含有CPU42a、ROM42b及RAM42c，其具备：实施此信号处理装置41的全部控制等的数字处理电路42；反相输入侧连接到端子41a上、非反相输入侧连接到后述的模拟—数字变换电路(以下称为DAC)46的输出侧、输出侧连接到端子41b的运算放大电路43、反相输入侧连接到端子41c、非反相输入侧连接到后述的DAC47的输出侧、输出侧连接到端子41d的运算放大电路44；连接到运算放大电路43的输出侧的模拟开关SW11；连接到运算放大电路44的输出侧的模拟开关SW12；输入侧连接到模拟开关SW11及SW12的共通的输出侧、输出侧连接到数字处理电路42的输入侧的模拟—数字变换电路(以下称为ADC)45；输入侧连接到数字处理电路42的输出侧、输出侧连接到运算放大电路43的非反相输入侧的DAC46；输入侧连接到数字处理电路42的输出侧、输出侧连接到运算放大电路44的非反相输入侧的DAC47。低通滤波器52、53分别变成了运算放大电路43、44的反馈电路。
下面说明具有以上结构的信号处理装置41的动作。
从指示器51的点51e输出的X轴方向的应变电压，从端子41a被输入到运算放大电路43的反相输入侧。同样地，从指示器51的点51f输出的Y轴方向的应变电压，从端子41c被输入到运算放大电路44的反相输入侧。从数字输出电路42输出的基准数据被DAC46变换成模拟基准电压，输入到运算放大电路43的非反相输入侧。从数字处理电路42输出的基准数据被DAC47变换成模拟基准电压，输入到运算放大电路44的非反相输入侧。这里，如果应变传感器51a、51b、51c、51d的各个无载荷时的电阻值为Rs、低通滤波器52及53中的电阻52b及53b的各个电阻值为Rf，则由于运算放大电路43及44的增益变为-{Rf/(Rs/2)}，所以能够使以输入的X轴方向及Y轴方向的应变电压的变化(±10mV左右)放大到以模拟基准电压为中心的电压变化(±1V左右)。
如图6所示的每个检测周期T1(例如10msec)内，将电平交替变化的方波(square wave)Asw11及Asw12作为切换控制信号从数字处理电路42输入到模拟开关SW11及SW12上。模拟开关SW11及SW12由于分别在方波Asw11及Asw12为高电平的期间变为接通(ON)、在低电平的期间变为断开(OFF)，所以模拟开关SW11及SW12在检测周期T1内交替地变为接通。因此，在模拟开关SW11及SW12的共通的输出侧、即ADC45的输入侧，如图7所示那样，X轴方向的应变电压Vx11及Y轴方向的应变电压Vy11会交替地出现。这些应变电压Vx11及Vy11通过ADC45被数字化，被输入到数字处理电路42中。
为了加速对于压敏式指示器51的操作的显示器上的指针响应，优选用户操作指示器51。为了加速此响应，也可缩短图7所示的周期T1。而且，在数字处理电路高速化显著的现状下，将检测周期T1缩短到2～3msec左右是充分可能的。然而，在图6所示的信号处理装置41中，当低通滤波器52及53的电容器52a及53a的各个电容为Cf时，在模拟开关SW11及SW12切换时刻，在ADC45的输入侧电压Vx11及Vy11上，会产生对应时间常数(CfRf)的响应延迟。由于该时间常数的大小具有与低通滤波器52及53的高频截止频率(1/2πCfRf)的高低相反的倾向，为了除去低频噪声，如果加大Cf，由于不能缩短检测周期T1，所以不能实现指针的响应速度的提高。
专利文献1：特开平7-319617号公报
发明内容
本发明正是为了解决这些问题点而设计的，其目的在于不降低低频噪声的除去性能，实现指示器响应性的提高。另外，本发明以同时实现指示器的响应性的提高及低频噪声除去性能的提高为目的。
关于本发明之一，为一种信号处理装置，处理从指示器输出的信号，其特征在于，具备：放大上述指示器操作部的对X轴方向的操作所产生的检测信号的第1放大电路；放大上述操作部的对Y轴方向的操作所产生的检测信号的第2放大电路；以每个给定的周期交替切换上述第1及第2放大电路的输出信号并输出的第1开关电路；和在上述第1开关电路被切换时，使上述第1开关电路的输出侧在规定时间以交流的方式接地的电路。
关于本发明之二，为有关本发明之一的信号处理装置，其特征在于，上述以交流的方式接地的电路，具有连接在上述第1开关电路的输出侧和地之间、由电阻及电容器组成的第1低通滤波器和连接在上述电阻两端的第2开关电路，当上述第1开关电路被切换时，上述第2开关电路变为接通，从切换开始经过规定时间后时变为断开。
关于本发明之三，为一种信号处理装置，处理从指示器输出的信号，其特征在于，上述指示器具备：检测机构，其输出其操作部对X轴及Y轴的正方向和负方向的操作所产生的检测信号，以使可识别对上述X轴及Y轴的正方向或负方向一方的操作和对于正方向与负方向双方的操作；第1输出机构，其从上述检测机构取出对上述X轴及Y轴的正方向或负方向的一方的操作所产生的检测信号；第2输出机构，其从上述检测机构取出对上述X轴及Y轴的正方向和负方向的双方的操作所产生的检测信号，上述信号处理装置具备：第1开关电路，其以每个给定的周期交替切换从上述第1输出机构输出的对X轴方向的操作所产生的检测信号和对Y轴方向的操作所产生的检测信号并输出；第1放大电路，其放大从上述第1开关电路输出的对上述X轴方向的操作所产生的检测信号及对Y轴方向的操作所产生的检测信号；第2放大电路，其放大上述第2输出机构的输出信号；第2开关电路，其以上述每个给定的周期交替切换上述第1及第2放大电路的输出信号并输出；和在上述第1开关电路及第2开关电路被切换时，使上述第2开关电路的输出侧在规定时间以交流的方式接地的电路。
关于本发明之四，为有关本发明之三的信号处理装置，其特征在于，上述检测机构具备：电阻值按照对X轴正方向的操作所产生的载荷而变化的第1电阻元件；与该第1电阻元件串联连接、电阻值按照对X轴负方向的操作所产生的载荷而变化的第2电阻元件；电阻值按照对Y轴正方向的操作所产生的载荷而变化的第3电阻元件；和与该第3电阻元件串联连接、电阻值按照对Y轴负方向的操作所产生的载荷而变化的第4电阻元件，在这些串联连接电路的一端供给电源，以连接在上述第1电阻元件和第2电阻元件之间的连接点上的端子及连接在上述第3电阻元件和第4电阻元件之间的连接点上的端子作为上述第1输出机构，以连接在上述串联连接电路的电源侧端的端子作为第2输出机构。
关于本发明之五，为有关本发明之三的信号处理装置，其特征在于，上述以交流的方式接地的电路具有连接在上述第2开关电路的输出侧和地之间、由电阻和电容器组成的第1低通滤波器和连接在上述电阻的两端的第3开关电路，在上述第1开关电路及第2开关电路被切换时，上述第3开关电路变为接通，从切换开始经过规定时间时变为断开。
关于本发明之六，为有关本发明之二或五所述的信号处理装置，其特征在于，具备用于除去上述第1放大电路的输出信号的低频噪声的第2低通滤波器，和用于除去上述第2放大电路的输出信号的低频噪声的第3低通滤波器，并且使上述第1低通滤波器的高频截止频率比上述第2及第3低通滤波器的高频截止频率低。
通过本发明之一，在第1开关电路被切换时，由于第1开关电路的输出侧在规定时间以交流的方式接地，所以那时从第1开关电路输出的电压上升或下降的响应波形，由第1及第2放大电路的驱动能力决定。因此，与以用于除去放大电路的输出信号的低频噪声的低通滤波器的时间常数变化的以往电路相比较，响应速度大幅提高。
通过本发明之二，由于在第1开关电路被切换时使电阻两端短路，所以那时从第1开关电路输出的电压上升或下降的响应波形，由第1及第2放大电路的驱动能力决定。因此，与以用于除去放大电路的输出信号的低频噪声的低通滤波器的时间常数变化的以往电路相比较，响应速度大幅提高。此外，经过给定时间后，由于第1低通滤波器变得进行工作，所以低频噪声被除去。
通过关于本发明之三以及四的发明，由于第1开关电路及第2开关电路被切换时，第2开关电路的输出侧在规定时间被交流地接地，所以那时从第2开关电路输出电压的上升或下降的响应波形，由第1及第2放大电路的驱动能力决定。因此，与以用于除去放大电路的输出信号的低频噪声的低通滤波器的时间常数变化的以往电路相比较，响应速度大幅提高。
通过关于本发明之五的发明，由于在第1开关电路及第2开关电路被切换时，从各切换时刻开始规定时间内使电阻的两端短路，所以其切换时由第2开关电路输出的电压的上升或下降的响应波形，由第1及第2放大电路的驱动能力决定。因此，与以用于除去放大电路的输出信号的低频噪声的低通滤波器的时间常数变化的以往电路相比较，响应速度大幅提高。另外，经过规定时间后，由于第1低通滤波器变得起作用，所以低频噪声被除去。
通过关于本发明之六的发明，由于第1低通滤波器的低频噪声除去性能比第2及第3低通滤波器的低频噪声除去性能高，所以低频噪声除去性能提高。另外，与加大第1低通滤波器的电容器的电容成反比例，能够减小第2及第3低通滤波器的各个电容器的电容。
发明效果
通过关于本发明的信号处理装置，能够实现2轴或3轴的检测周期的缩短和低频噪声除去性能的维持或提高。因此，通过利用关于本发明的信号处理装置处理指示器的输出信号，在维持或提高低频噪声的除去性能的同时，能够提高指示器的响应性。
附图说明
图1是用于说明本发明的第1实施方式相关的信号处理装置的结构的图。
图2是本发明的第1实施方式相关的信号处理装置的动作时序图。
图3是用于说明本发明的第1实施方式相关的信号处理装置的频率特性的图。
图4是用于说明本发明的第2实施方式相关的信号处理装置的结构的图。
图5是本发明的第2实施方式相关的信号处理装置的动作时序图。
图6是用于说明以往的信号处理装置的结构的图。
图7是以往的信号处理装置的动作时序图。
符号说明
1、21-信号处理装置；3、4、23、24-运算放大电路；5、25-电阻；6、26-电容器；11、31-压敏式指示器；12、13、32、33-低通滤波器；SW1～SW8-开关。
具体实施方式
以下，一边以附图为基准一边针对本发明的实施方式进行说明。
(第1实施方式)
图1是用于说明关于本发明的第1实施方式的信号处理装置的图，图2是用于说明其动作时序的一例的图，图3是用于说明其频率特性的一例的图。
本实施方式的信号处理装置1由IC构成，如图1所示，压敏式指示器11的输出信号通过低通滤波器12、13被输入。压敏式指示器11具备检测未图示的操作部的操作引起的+X方向的载荷的应变传感器11a，检测-X方向的载荷的应变传感器11b，检测+Y方向的载荷的应变传感器11c，检测-Y方向的载荷的应变传感器11d。应变传感器11a、b、c、d由压电电阻元件那样的应变测量仪表构成，构成为当未图示的操作部分别在+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向操作时，按照其操作方向各个应变传感器11a、b、c、d向下方被按压，根据其载荷电阻值变化。另外，应变传感器11a和11b串联连接，应变传感器11c和11d串联连接。还有，串联连接电路之间被并联连接，其并联连接电路上被供给对电源电压Vdd进行稳定化的恒定电位Vreg。
在无载荷的状态下，4个应变传感器的电阻值相等，但如果操作部在各个方向上被操作时，被操作的方向的应变传感器的电阻值变化，从应变传感器11a和11b之间的连接点11e检测出X轴方向的应变作为电压变化，从应变传感器11c和11d之间的连接点11f检测出Y轴方向的应变作为电压变化。解除载荷时，各应变传感器的电阻值返回到无载荷时的状态，连接点11e、11f的电位也返回到变化前的值。
低通滤波器12、13分别由电容器12a、13a及电阻12b、13b组成，以从后述的运算放大电路3及4的输出信号除去低频噪声成分的方式，设定高频截止频率。另外，低通滤波器12的输出侧连接到信号处理装置1的端子1a及1b上，低通滤波器13的输出侧连接到信号处理装置1的端子1c及1d上。这些低通滤波器12、13的基本功能和以往的低通滤波器52、53相同。即如后面所述那样，信号处理装置1具备由电阻5和电容器6组成的低通滤波器，其低通滤波器的高频截止频率设定在和以往电路相同的150Hz左右，低通滤波器12、13的高频截止频率例如也可在1500Hz左右。由此，由于能够将电容器12a、13a的电容减小到电容器52a、53a的电容的1/10左右，所以能够设置在由IC构成的信号处理装置1的内部。
信号处理装置1包括CPU2a、ROM2b及RAM2c，其具备：实施此信号处理装置1的全部控制等的数字处理电路2、反相输入侧连接到端子1a上、非反相输入侧连接到后述的DAC8的输出侧、输出侧连接到端子1b的运算放大电路3；反相输入侧连接到端子1c、非反相输入侧连接到后述的DAC9的输出侧、输出侧连接到端子1d的运算放大电路4；连接到运算放大电路3的输出侧的模拟开关SW1；连接到运算放大电路4的输出侧的模拟开关SW2；连接到模拟开关SW1及SW2的共通的输出侧的电阻5及开关SW3的并联电路；连接在此并联电路的输出侧的端子1e和地之间的电容器6；输入侧连接在上述并联电路的输出侧、输出侧连接到数字处理电路2的输入侧的ADC7；输入侧连接到数字处理电路2的输出侧、输出侧连接到运算放大电路3的非反相输入侧的DAC8；输入侧连接到数字处理电路2的输出侧、输出侧连接到运算放大电路4的非反相输入侧的DAC9。
因此，低通滤波器12、13分别变成了运算放大电路3、4的反馈电路。另外，电阻5及电容器6作为用于除去低频噪声成分的低通滤波器起作用。还有虽然未被图示，但此信号处理装置1的全部被供给了对电源电压Vdd进行稳定化的恒定电位Vreg。这样，通过供给稳定电压，运算电路3及4的偏置电压变小，所以能够使运算放大电路3及4的面积比以往的运算放大电路43及44小。
在具有以上结构的信号处理装置1中，与以往的信号处理装置41的构成要素同名的构成要素具备相同的构成及功能。因此，信号处理装置1可以说相对于以往的信号处理装置41，附加了由电阻5及电容器6组成的低通滤波器和被并联连接在电阻5上的开关SW3。
下面说明具有以上结构的信号处理装置1的动作。这里，由于从指示器11的点11e及11f输出的X轴方向的应变电压及Y轴方向的应变电压被运算放大电路3及4放大的动作，和以往的信号处理装置41相同，所以省略其说明。
如图2所示的每个检测周期T2(例如3msec)，将电平交替变化的方波Asw1及Asw2作为切换控制信号从数字处理电路2输入到模拟开关SW11及SW12上。由于模拟开关SW1及SW2分别在方波Asw1及Asw2为高电平的期间变为接通、低电平的期间变为断开，所以模拟开关SW1及SW2在检测周期T2内交替地变为接通。另外，将如图2所示的方波Asw3作为切换控制信号，从数字处理电路2输入到开关SW3上。方波Asw3从方波Asw1及Asw2的电平变化开始，在规定时间τ的期间为高电平，其以外的期间为低电平。由于开关SW3在方波Asw3为高电平的期间变为接通，低电平的期间变为断开，所以开关SW3从模拟开关SW1及SW2切换开始，只在τ期间变为接通。当开关SW3变为接通时，电阻5两端被短路，因此在ADC7的输入侧如图2所示，会交替出现X轴方向的应变电压Vx1及Y轴方向的应变电压Vy1。这些应变电压Vx1及Vy1通过ADC7被数字化，输入到数字处理电路2中。
这里，当开关SW3变为接通时，由于电容器6以对应运算放大电路3的驱动能力的响应速度被充放电，所以X轴方向的应变电压Vx1以对应运算放大电路3的驱动能力和电容器6的电容的响应速度变化。此响应速度要比对应低通滤波器52、53的时间常数的以往的信号处理装置41的响应速度充分地高速，所以Vx1的波形会迅速地到达一定值。对于Y轴方向的应变电压Vy1也是同样的。
经过规定时间τ后，开关SW3断开后，变成了在模拟开关SW1及SW2的共通的输出侧，连接了由电阻5及电容器6组成的低通滤波器的形式。因此，作为运算放大电路3的输出的X轴方向的应变电压的低频噪声，被由电阻5及电容器6组成的低通滤波器和低通滤波器12除去，作为运算放大电路4的输出的Y轴方向的应变电压的低频噪声，被电阻5及电容器6组成的低通滤波器和低通滤波器13除去。
这里，如果电阻5的电阻值为Rq、电容器6的电容为Cq，则电阻5及电容器6变为具有1/(2πCqRq)高频截止频率的一阶低通滤波器。通过将电阻值Rq设定为以往的电阻52b及53b的电阻值Rf的例如1/10，电容Cq设定为以往的电容器52及53b的电容Cf的10倍，高频截止频率变成和以往的低通滤波器52、53相同，因此能够和以往的低通滤波器52、53相同，具有低频噪声除去性能。如果低通滤波器12及13的电容器12a及13a的电容为Cf’、电阻12b及13b的电阻值为Rf’，则低通滤波器12及13就变成了具有1/(2πCf’Rf’)的高频截止频率的一阶低通滤波器。因此，运算放大电路3及4的输出电压，通过具有1/(2πCf’Rf’)的高频截止频率的一阶低通滤波器和具有1/(2πCqRq)的高频截止频率的一阶低通滤波器的组合，变成了途径两级低通滤波器。这里，通过将电容Cf’设定为比以往的电容器52b及53b的电容Cf小，使组合了两级低通滤波器的频率特性，如图3所示，高频增益的下降的程度比以往变大，所以除去高频的噪声成分的性能有所提高。
(第2实施方式)
图4是用于说明关于本发明的第2实施方式的信号处理装置的图，图5是其动作时序图。
如图4所示那样，在本实施方式的信号处理装置21上，输入压敏式指示器31的输出信号。压敏式指示器31具备检测未图示的操作部的操作引起的+X方向的载荷的应变传感器31a，检测-X方向的载荷的应变传感器31b，检测+Y方向的载荷的应变传感器31c，检测-Y方向的载荷的应变传感器31d。应变传感器31a、b、c、d由压电电阻元件那样的应变测量仪表构成，构成为当未图示的操作部分别在+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向操作时，按照其操作方向，各个应变传感器31a、b、c、d向下方被按压，根据其载荷电阻值变化。还有，如果操作部在垂直于X轴及Y轴的方向上操作时，则应变传感器31a、b、c、d的全部被向下方按压，根据其载荷全部的应变传感器31a、b、c、d的电阻值变化。应变传感器31a和31b被串联连接，应变传感器31c和31d被串联连接。另外，串联连接电路之间被并联连接，从后述的调节器(regulator)30通过电阻34，向其并联连接电路供给电源电压。电容器35用于去耦合(decoupling)。这里，电阻34的电阻值被设定为和4个应变传感器31a～31d无载荷时的电阻值相同的值。
在无载荷的状态下，4个应变传感器的电阻值相等，但当操作部分别在各个方向被按压时，被按压的方向的应变传感器的电阻值变化，从应变传感器31a和31b之间的连接点31e，检测出X轴方向的应变作为电压变化，从应变传感器31c和31d之间的连接点31f，检测出Y轴方向的应变作为电压变化。还有，从电阻34和应变传感器31a及31c之间的连接点31g，检测出Z轴方向的应变作为电压变化。这里，所谓Z轴方向是与X轴及Y轴正交的方向，是检测压入压敏式指示器11的操作部全部的载荷所引起的连接点11g的电压变化作为Z轴方向的应变的方向。解除载荷时，各应变传感器的电阻值返回到无载荷时的状态，连接点31e、31f、31g的电位也返回到变化前的值。
低通滤波器32、33分别由电容器32a、33a及电阻32b、33b组成，以从后述的运算放大电路23及24的输出信号除去低频噪声成分的方式，设定高频截止频率。另外，低通滤波器32的输出侧连接到信号处理装置21的端子21a及21b上，低通滤波器33的输出侧连接到信号处理装置21的端子21c及21d上。这些低通滤波器32、33的基本功能和第1实施方式的低通滤波器12、13相同。
信号处理装置21具有CPU22a、ROM22b及RAM22c，其具备：实施此信号处理装置21的全部控制等的数字处理电路22；反相输入侧连接到端子21b上、非反相输入侧连接到后述的DAC28的输出侧、输出侧连接到端子21c的运算放大电路23；反相输入侧连接到端子21e、非反相输入侧连接到后述的DAC29的输出侧、输出侧连接到端子21f的运算放大电路24；输入侧连接到端子21d、输出侧连接到后述的运算放大电路24的反相输入侧的模拟开关SW4；输入侧连接到端子21e、输出侧连接到运算放大电路24的反相输入侧的模拟开关SW5；连接到运算放大电路23的输出侧的模拟开关SW7；连接到运算放大电路24的输出侧的模拟开关SW8；连接到模拟开关SW7及SW8的共通的输出侧的电阻25及开关SW9的并联电路；连接在此并联电路的输出侧的端子21g和地之间的电容器26；输入侧连接在上述并联电路的输出侧、输出侧连接到数字处理电路22的输入侧的ADC27；输入侧连接到数字处理电路22的输出侧、输出侧连接到运算放大电路23的非反相输入侧的DAC28；输入侧连接到数字处理电路22的输出侧、输出侧连接到运算放大电路24的非反相输入侧的DAC29；从电源电压Vdd生成恒定电位的调节器(regulator)30；连接在调节器30的输出侧和运算放大电路23的反相输入侧之间的开关SW6。这里，压敏式指示器31的构造上、从连接点31g输出的Z轴方向的应变电压的振幅比X轴方向的应变电压及Y轴方向的应变电压的振幅小，所以与运算放大电路24相比，增大运算放大电路23的增益是合适的。
调节器30的输出侧连接在端子21a上，在端子21a上连接上述的电阻34及电容器35。另外，在端子21a和端子21b之间连接开关SW6。低通滤波器32、33分别变为运算放大电路23、24的反馈电路。另外，电阻25及电容器26作为用于除去低频噪声成分的低通滤波器发挥作用。
下面说明具有以上结构的信号处理装置21的动作。
从指示器31的点31e输出的X轴方向的应变电压，从端子21d供给到模拟开关SW4的输入侧。另外，从指示器31的点31f输出的Y轴方向的应变电压，从端子21e供给到模拟开关SW5的输入侧。还有，从指示器31的点31g输出的Z轴方向的应变电压，从端子21b供给到运算放大电路23的反相输入侧。
如图5所示的每个检测周期T3(例如4.5msec)内，将电平周期地变化的方波Asw4、Asw5及Asw6作为切换控制信号从数字处理电路22输入到模拟开关SW4及SW5和SW6上。方波Asw4及Asw5在方波Asw6为高电平的期间交替地变为高电平。模拟开关SW4及SW5和开关SW6，分别在方波Asw4、Asw5及Asw6为高电平的期间变为接通，低电平的期间变为断开，所以模拟开关SW6在每个检测周期T3内交替地变为接通，模拟开关SW4及SW5在开关SW6变为接通的期间交替地变为接通。
这里，开关SW6变为接通的期间，由于电阻34的两端被短路，所以指示器31的点31g的电位及运算放大电路23的反相输入侧的电位被固定在调节器30的输出电位上。因此，Z轴方向的应变电压不被输入到运算放大电路23的反相输入侧。在开关SW6变为接通、且模拟开关SW4变为接通的期间，从指示器31的点31e输出的X轴方向的应变电压被输入到运算放大电路24的反相输入侧，在开关SW6变为接通、且模拟开关SW5接通的期间，从指示器31的点31f输出的Y轴方向的应变电压被输入到运算放大电路24的反相输入侧。即运算放大电路24的反相输入侧，被交替地输入X轴方向的应变电压和Y轴方向的应变电压。另一方面，开关SW6断开的期间，从指示器31的点31g输出的Z轴方向的应变电压被输入到运算放大电路23的反相输入侧。
这里，说明设置电阻34的理由。如前所述，电阻34的电阻值设定为与4个应变传感器31a～31d无载荷时的电阻值相同的值。因此，如果调节器30的输出电位为Vreg，在开关SW6变为接通期间无载荷时，点31e及点31f的电位变为Vreg/2，所以X轴方向的应变电压及Y轴方向的应变电压以Vreg/2为中心变化。另外，在开关SW6变为断开期间无载荷时，点31g的电位变为Vreg/2，所以Z轴方向的应变电压从Vreg/2开始变化。即电阻34是为了使无载荷时的X轴、Y轴及Z轴的应变电压一致而设置的。
将数字处理电路22输出的基准数据利用DAC28变换成模拟基准电压，输入到运算放大电路23的非反相输入侧。数字处理电路42输出的基准数据利用DAC29被变换成模拟基准电压，被输入到运算放大电路24的非反相输入侧。因此，X轴方向的应变电压及Y轴方向的应变电压，分别在图5的方波Asw4、Asw5为高电平的期间，由运算放大电路24交替地放大，Z轴方向的应变电压，在图5的方波Asw6为低电平的期间由运算放大电路23放大。
如图5所示的每个检测周期T3内，将电平交替变化的方波Asw7、Asw8作为切换控制信号，从数字处理电路22输入到设置在运算放大电路23、24的输出侧的模拟开关SW7、SW8上。模拟开关SW7及SW8分别在方波Asw7及Asw8为高电平的期间变为接通，低电平的期间变为断开，所以模拟开关SW7及SW8在检测周期T3内交替地变为接通。另外，将如图5所示的方波Asw4、Asw5及Asw7的上升开始，在规定时间τ的期间为高电平，其以外的期间为低电平的方波Asw9作为切换控制信号，从输入处理电路22被输入到开关SW9上。开关SW9在方波Asw9为高电平的期间变为接通，低电平的期间变为断开，所以开关SW9只在从模拟开关SW7及SW8的切换开始的τ期间内变为接通。当开关SW9接通时，由于电阻25的两端被短路，所以在ADC27的输入侧，如图5所示那样，会循环地出现X轴方向的应变电压Vx2、Y轴方向的应变电压Vy2及Z轴方向的应变电压Vz2。这些应变电压Vx1、Vy2及Vz2通过ADC27被数字化，输入到数字处理电路22中。
这里，当开关SW9变为接通时，由于电阻25两端被短路，因此电容器26以对应运算放大电路24的驱动能力的响应速度被充放电。因此X轴方向的应变电压Vx1及Y轴方向的应变电压Vy1以对应运算放大电路3的驱动能力和电容器26的电容的响应速度变化。和第1实施方式相同，此响应速度要比以往的信号处理装置41的响应速度充分地高速，所以Vx1及Vy1的波形会迅速地达到一定值。
经过规定时间τ后，由开关SW9断开时的动作及电阻25和电容器26组成的低通滤波器的噪声除去特性，和第1实施方式相同，所以省略其说明。
这样，通过本实施方式，还有第1实施方式，通过采用具备X轴应变传感器及Y轴应变传感器的一般的压敏式指示器并增加将对传感器全体的载荷判断为轻击(tapping)(点击，click)的功能，而判定载荷的功能，存在能够实现指示器操作性的提高及功能扩展的优点。
还有，在本实施方式中，利用开关SW4及SW5切换X轴方向的应变电压及Y轴方向的应变电压，通过供给到单一的运算放大电路24，使运算放大电路24兼用为2轴的应变电压的放大，但也可以是设置放大X轴方向的应变电压的运算放大电路和放大Y轴方向的应变电压的运算放大电路，使其分别构成为1轴的放大专用。

Claims (6)

1、一种信号处理装置，处理从指示器输出的信号，其特征在于，
具备：放大上述指示器操作部的对X轴方向的操作所产生的检测信号的第1放大电路；放大上述操作部的对Y轴方向的操作所产生的检测信号的第2放大电路；以每个给定的周期交替切换上述第1及第2放大电路的输出信号并输出的第1开关电路；和在上述第1开关电路被切换时，使上述第1开关电路的输出侧在规定时间以交流的方式接地的电路。
2、根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，
上述以交流的方式接地的电路，具有连接在上述第1开关电路的输出侧和地之间、由电阻及电容器组成的第1低通滤波器和连接在上述电阻两端的第2开关电路，当上述第1开关电路被切换时，上述第2开关电路变为接通，从切换开始经过规定时间后时变为断开。
3、一种信号处理装置，处理从指示器输出的信号，其特征在于，
上述指示器具备：检测机构，其输出其操作部对X轴及Y轴的正方向和负方向的操作所产生的检测信号，以使可识别对上述X轴及Y轴的正方向或负方向一方的操作和对于正方向与负方向双方的操作；第1输出机构，其从上述检测机构取出对上述X轴及Y轴的正方向或负方向的一方的操作所产生的检测信号；第2输出机构，其从上述检测机构取出对上述X轴及Y轴的正方向和负方向的双方的操作所产生的检测信号，
上述信号处理装置具备：第1开关电路，其以每个给定的周期交替切换从上述第1输出机构输出的对X轴方向的操作所产生的检测信号和对Y轴方向的操作所产生的检测信号并输出；第1放大电路，其放大从上述第1开关电路输出的对上述X轴方向的操作所产生的检测信号及对Y轴方向的操作所产生的检测信号；第2放大电路，其放大上述第2输出机构的输出信号；第2开关电路，其以上述每个给定的周期交替切换上述第1及第2放大电路的输出信号并输出；和在上述第1开关电路及第2开关电路被切换时，使上述第2开关电路的输出侧在规定时间以交流的方式接地的电路。
4、根据权利要求3所述的信号处理装置，其特征在于，
上述检测机构具备：电阻值根据对X轴正方向的操作所产生的载荷进行变化的第1电阻元件；与该第1电阻元件串联连接、电阻值根据对X轴负方向的操作所产生的载荷进行变化的第2电阻元件；电阻值根据对Y轴正方向的操作所产生的载荷进行变化的第3电阻元件；和与该第3电阻元件串联连接、电阻值根据对Y轴负方向的操作所产生的载荷进行变化的第4电阻元件，
在这些串联连接电路的一端供给电源，以连接在上述第1电阻元件和第2电阻元件之间的连接点上的端子及连接在上述第3电阻元件和第4电阻元件之间的连接点上的端子作为上述第1输出机构，以连接在上述串联连接电路的电源侧端的端子作为第2输出机构。
5、根据权利要求3所述的信号处理装置，其特征在于，
上述以交流的方式接地的电路具有连接在上述第2开关电路的输出侧和地之间、由电阻和电容器组成的第1低通滤波器和连接在上述电阻的两端的第3开关电路，在上述第1开关电路及第2开关电路被切换时，上述第3开关电路变为接通，从切换开始经过规定时间时变为断开。
6、根据权利要求2或5所述的信号处理装置，其特征在于，
具备用于除去上述第1放大电路的输出信号的低频噪声的第2低通滤波器，和用于除去上述第2放大电路的输出信号的低频噪声的第3低通滤波器，并且使上述第1低通滤波器的高频截止频率比上述第2及第3低通滤波器的高频截止频率低。
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