CN202205179U

CN202205179U - 触控面板的控制系统

Info

Publication number: CN202205179U
Application number: CN2011203018028U
Authority: CN
Inventors: 朱浚斈; 邱瑞荣
Original assignee: TPK Touch Solutions Inc
Current assignee: TPK Touch Solutions Inc
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2011-08-18
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2021-08-18

Abstract

一种触控面板的控制系统，包括压控振荡器及信号处理模块。压控振荡器用于将对应该触控面板的一感测信号的直流电压信号转换为弦波信号。信号处理模块电连接该压控振荡器，用于计算该弦波信号的频率数。上述触控面板的控制系统的压控振荡器可将直流电压信号转换为弦波信号，而由于压控振荡器所输出的弦波信号的频率变化范围大，不易受噪音影响，致使控制系统的信号噪音比较高。

Description

触控面板的控制系统

【技术领域】

本实用新型涉及一种触控电路系统，特别是涉及一种触控面板的控制系统。

【背景技术】

传统的电子计算机的输入方式以键盘或鼠标等外围设备作为输入接口，然而这些外围输入装置的体积过大不易携带，容易造成电子产品薄型化的一大阻碍。因为薄型化电子装置的需求，触控面板在可携式电子产品逐渐受到消费者的青睐而崭露头角。另外，触控面板除了应用在个人可携式信息产品的外，应用领域也逐渐扩向信息家电、公共信息、通讯设备、办公室自动化设备、信息收集设备等。因此，触控面板的研究发展，也逐渐成为电子产业的发展重心。

触控面板通常需要通过控制系统控制而判断出触碰点位置。其中，模拟数字转换器是控制系统中重要的组件，用来直接将直流电压信号从模拟信号转换数字信号，但其容易受到周遭相近频率的噪音(如控制系统内的热噪音(Thermal Noise)与闪烁噪音(Flicker Noise))影响而降低控制系统的信号噪音比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)。另外，当控制系统的供应电压越来越小时，例如，从5伏、3伏、1.8伏、1.2伏逐步下降，信号噪音比也会越来越小。因此，为了提升触控面板的控制系统的灵敏度及触碰辨识度，如何才能有效地提高控制系统的信号噪音比，便是目前值得进一步研究改善的课题。

【实用新型内容】

鉴于上述状况，本实用新型提供一种改以弦波信号来进行信号处理的触控面板的控制系统，藉由弦波信号本身的频率变化范围大的特性，以解决信号噪音比易受噪音因素影响而降低的问题。

一种触控面板的控制系统，包括：

压控振荡器，用于将对应该触控面板的一感测信号的直流电压信号转换为弦波信号；及

信号处理模块，电连接该压控振荡器，用于计算该弦波信号的频率数。

上述触控面板的控制系统的压控振荡器可将直流电压信号转换为弦波信号，而由于压控振荡器所输出的弦波信号的频率变化范围大，不易受噪音影响，致使控制系统的信号噪音比较高。

进一步地，该触控面板的控制系统包括与该触控面板电连接的信号检测模块，用于检测该触控面板的该感测信号。

进一步地，该信号检测模块包括：

积分器，电连接该触控面板，用于将该感测信号转换为直流电压信号；

采样保持电路，电连接该积分器，用于采样和保持该直流电压信号的电压准位；及

放大器，电连接该采样保持电路，用于放大该直流电压信号的电压准位。

进一步地，该放大器为可编程增益放大器。

进一步地，该信号处理模块包括频率计数器。

进一步地，该信号处理模块还包括用于放大该弦波信号的振幅的低噪音放大器。

进一步地，该触控面板的控制系统还包括用于产生传输至该触控面板的脉冲驱动信号的脉冲信号驱动模块，该触控面板依据该脉冲驱动信号来耦合感应出该感测信号。

进一步地，该触控面板的控制系统还包括用于接收该脉冲驱动信号和该感测信号的多工器。

进一步地，该触控面板的控制系统还包括用于控制该脉冲信号驱动模块的运作、根据该频率数来判断触碰动作的微控制单元。

进一步地，该触控面板的控制系统还包括用于接收该脉冲驱动信号和该感测信号的多工器，该脉冲信号驱动模块、该信号检测模块、该多工器、该压控振荡器、该信号处理模块及该微控制单元为一单芯片系统。

【附图说明】

图1为一实施例的触控面板的控制系统的模块示意图；

图2为图1所示触控面板的控制系统的信号检测模块的模块示意图；

图3为图1所示触控面板的控制系统的信号处理模块的模块示意图；

图4为一实施例的触控面板的控制方法的流程图；

图5为图4所示触控面板的控制方法中步骤一的具体流程图。

【具体实施方式】

下面主要结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

请参阅图1，一实施例的触控面板的控制系统100，用于控制触控面板200，以判断触控面板200上的触碰动作，并进而得出实际的触碰位置。触控面板的控制系统100包括压控振荡器(VCO，voltage controlled oscillators)140与信号处理模块150，其中，压控振荡器140是用于将对应触控面板200的一感测信号的直流电压信号转换为弦波信号，而信号处理模块150是用于计算该弦波信号的频率数。该控制系统100更包括脉冲信号驱动模块110、信号检测模块120、第一多工器130、第二多工器135及一微控制单元160。关于上述组件的内部构造及其作动与连接方式，将在后续更详细说明。

微控制单元160连接脉冲信号驱动模块110，用于控制脉冲信号驱动模块110产生脉冲驱动信号，使脉冲驱动信号通过第二多工器135传输给触控面板200。触控面板200根据脉冲驱动信号来耦合感应出感测信号，其中感测信号进一步通过第一多工器130来传递给信号检测模块120。具体在本实施例中，触控面板200为投射电容式触控面板，其上设置有多个阵列分布的驱动电极(未图示)及多个阵列分布的接收电极(未图示)。脉冲驱动信号模块110输入脉冲驱动信号于驱动电极上，使驱动电极与接收电极之间产生电场，从而形成一电容。当使用者触碰触控面板200时，触碰位置的驱动电极与接收电极之间的电场受到手指的影响，使得触碰位置的电容发生变化，从而根据该脉冲驱动信号来耦合感应出的感测信号也就会有所差异。

信号检测模块120通过第一多工器130与触控面板200相连，用于检测触控面板200的感测信号，并进而输出直流电压信号。压控振荡器140用于将直流电压信号转换为弦波信号。当触控面板200未被触碰时，信号检测模块120 所输出的直流电压信号的电压准位高，经过压控振荡器140转换为高频率的弦波信号；当触控面板200被触碰时，信号检测模块120所输出的直流电压信号的电压准位低，经过压控振荡器140转换为低频率的弦波信号。信号处理模块150与压控振荡器140连接，用于计算该弦波信号的频率数。微控制单元160与信号处理模块150连接，用于根据信号处理模块150计算输出的弦波信号的频率来确定是否有触碰动作及进一步判断触碰位置。

需要说明的是，在实际设计上，脉冲信号驱动模块110、信号检测模块120、第一多工器130、第二多工器135、压控振荡器140、信号处理模块150及微控制单元160是设计为一单芯片系统，用来驱动控制触控面板200。此外，可以理解，第一多工器130及第二多工器135也可省略，此时，触控面板200直接与脉冲信号驱动模块110及信号处理模块150直接连接。脉冲信号驱动模块110也可根据触控面板200的类型而被其它信号驱动模块替换，触控面板200也可为其它类型的电容式触控面板或电阻式触控面板等。

由于上述触控面板的控制系统100的压控振荡器140可将直流电压信号转换为弦波信号，而压控振荡器140所输出的弦波信号的频率变化范围大，不易受噪音影响，致使提高整体触控面板的控制系统100的信号噪音比。

请参阅图2，在一个更具体的实施例中，信号检测模块120包括依次通讯连接的积分器124、采样保持电路126及放大器129。

积分器124用于将感测信号转换为直流电压信号。触控面板200输出的感测信号经过积分器124多次累计叠加后，输出一个高准位的直流电压信号。

采样保持电路126用于采样和保持积分器124输出的直流电压信号的电压准位。采样保持电路126对积分器124输出的直流电压信号进行采样，采集直流电压信号瞬间的电压准位，使得直流电压信号保持输出电压不变。

放大器129用于放大直流电压信号的电压准位，并将放大后的直流电压信号提供给压控振荡器140。具体在本实施例中，放大器129为可编程增益放大器(PGA，Programmable Gain Amplifier)。

请参阅图3，信号处理模块150包括依次通讯连接的低噪音放大器152、频率计数器154。

低噪音放大器152用于放大压控振荡器140输出的弦波信号的振幅。

频率计数器154用于计算放大后的弦波信号的频率数。例如，弦波信号的频率为8兆赫兹，经过频率计数器154计算得出80count。

如此一来，微控制单元160便可根据该频率计数器154所输出的频率数来判断是否有触碰动作产生，并进而判断出实际的触碰位置。当触控面板200未被触碰时，直流电压信号高，压控振荡器140输出为高频的弦波信号，频率计数器154计算出较多的频率数；当触控面板200被触碰时，直流电压信号低，压控振荡器140输出为低频的弦波信号，频率计数器154计算出较少的频率数。微控制单元160根据弦波信号的频率数多少来判断是否有触碰动作产生。

最后，补充说明本实施例信号噪音比的计算公式为：SNR＝(F1-F2)/Delta F。其中，F1为触控面板200未被触碰时，压控振荡器140输出的弦波信号频率；F2为触控面板200被触碰时，压控振荡器140输出的弦波信号频率；Delta F为噪音造成频率的偏移量。藉此，即可藉由公式来简单地验证控制系统100在各种设计环境下的信号噪音比。

由上述设计架构来看，本实施例触控面板的控制系统100具有以下优点：

(1)压控振荡器140的输入为直流电压信号，当触控面板200未被触碰时，直流电压信号高，压控振荡器140输出为高频的弦波信号；当触控面板200被触碰时，直流电压信号低，压控振荡器140输出为低频的弦波信号。弦波信号的频率变化范围大，不易受噪音影响，因此，即使当触控面板的控制系统100的供应电压越来越小时，其信号噪音比也不受影响。

(2)由于压控振荡器140可操作的频率为兆赫到吉兆之间，使得热杂讯和闪烁杂讯不会影响压控振荡器140输出的弦波信号，因此，触控面板的控制系统100内的热杂讯和闪烁杂讯不会降低整体的信号噪音比。

(3)压控振荡器140的成本相对于模拟数字转换器较低，可降低触控面板的控制系统100的成本。

(4)由于压控振荡器140本身的相位噪音(phase noise)较低，信号噪音比较高，使得触控面板的控制系统100不仅适用于小尺寸的触控面板，也可适用于大尺寸的触控面板。

(5)若需获得更大的信号噪音比，亦可进一步对积分器124及放大器129的参数进行调整。

请参阅图4及图5，一实施例的触控面板的控制方法，其包括如下步骤：

步骤S201，将对应该触控面板的一感测信号的直流电压信号转换为弦波信号。

具体的，步骤S201进一步地包括如下步骤S2011～S2013。

步骤S2011，将该感测信号转换为直流电压信号。

脉冲信号驱动模块110对触控面板200产生一脉冲驱动信号。触控面板200上设置有多个阵列分布的驱动电极(未图示)及多个阵列分布的接收电极(未图示)。脉冲驱动信号模块110输入脉冲驱动信号于驱动电极上，使驱动电极与接收电极之间产生电场，从而形成一电容。当使用者触碰触控面板200时，触碰位置的驱动电极与接收电极之间的电场受到手指的影响，使得触碰位置的电容发生变化。采用信号检测模块120检测到触控面板200上的感测信号。信号检测模块120与触控面板200相连，脉冲驱动信号被传送到触控面板200后，如果触控面板200被触碰，将导致触控面板200输出的感测信号产生变化，即触控面板200被触碰与未被触碰的感测信号将会不同。此外，本实施例是例如采用积分器124来将感测信号转换为直流电压信号。

步骤S2012，采样和保持直流电压信号的电压准位。

具体在本实施例中，采用采样保持电路126采样和保持直流电压信号的电压准位。

步骤S2013，放大该直流电压信号的电压准位。具体在本实施例中，采用放大器129放大直流电压信号。

步骤S2014，将直流电压信号转换为弦波信号。具体在本实施例中，采用压控振荡器140将感测信号转换为弦波信号。当触控面板200未被触碰时，感测信号的电压准位高，经过压控振荡器140转换为高频率的弦波信号；当触控面板200被触碰时，感测信号的电压准位低，经过压控振荡器140转换为低频率的弦波信号。

步骤S202，放大该弦波信号的振幅。具体在本实施例中，通过低噪音放大器152放大该弦波信号的振幅。

步骤S203，计算该弦波信号的频率数。具体在本实施例中，采用信号处理模块150来计算出弦波信号的频率数。压控振荡器140在触控面板200未被触碰时输出的弦波信号与触控面板200被触控时输出的弦波信号不同，此时，信号处理模块150可计算出触控面板200在被触碰和未被触碰时的弦波信号的频率数。具体的，通过频率计数器154计算弦波信号的频率数。

步骤S204，根据弦波信号的频率数来判断触碰动作。

可以理解，若将直流电压信号转换为弦波信号后的振幅已达到检测的标准，此时步骤S202也可省略。

上述触控面板的控制系统的压控振荡器可将感测信号转换为弦波信号，而由于压控振荡器所输出的弦波信号的频率变化范围大，不易受噪音影响，致使控制系统的信号噪音比较高。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种触控面板的控制系统，其特征在于，该触控面板的控制系统包括：

2.如权利要求1所述的触控面板的控制系统，其特征在于，还包括与该触控面板电连接的信号检测模块，用于检测该触控面板的该感测信号。

3.如权利要求2所述的触控面板的控制系统，其特征在于，该信号检测模块包括：

积分器，电连接该触控面板，用于将该感测信号转换为该直流电压信号；

4.如权利要求3所述的触控面板的控制系统，其特征在于，该放大器为可编程增益放大器。

5.如权利要求1所述的触控面板的控制系统，其特征在于，该信号处理模块包括频率计数器。

6.如权利要求5所述的触控面板的控制系统，其特征在于，该信号处理模块还包括用于放大该弦波信号的振幅的低噪音放大器。

7.如权利要求1所述的触控面板的控制系统，其特征在于，该触控面板的控制系统还包括用于产生传输至该触控面板的脉冲驱动信号的脉冲信号驱动模块，该触控面板依据该脉冲驱动信号来耦合感应出该感测信号。

8.如权利要求7所述的触控面板的控制系统，其特征在于，该触控面板的控制系统还包括用于接收该脉冲驱动信号和该感测信号的多工器。

9.如权利要求7所述的触控面板的控制系统，其特征在于，该触控面板的控制系统还包括用于控制该脉冲信号驱动模块的运作、根据该频率数来判断触碰动作的微控制单元。

10.如权利要求9所述的触控面板的控制系统，其特征在于，该触控面板的控制系统还包括用于接收该脉冲驱动信号和该感测信号的多工器，其中该脉冲信号驱动模块、该信号检测模块、该多工器、该压控振荡器、该信号处理模块及该微控制单元为一单芯片系统。