DE102012213752A1

DE102012213752A1 - Aufhebung einer parasitären Kapazität in einer Sensorschnittstelle

Info

Publication number: DE102012213752A1
Application number: DE102012213752A
Authority: DE
Inventors: Lauri Ilmari Lipasti; Jukka Sakari Riihiaho
Original assignee: Atmel Corp
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2013-02-14
Also published as: TW201308159A; US20130038338A1; CN102955608A

Abstract

In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren: das Kommunizieren einer ersten Spannung zu einer Treiberleitung eines Berührungssensors; das Setzen einer Messleitung des Berührungssensors auf eine vorbestimmte Spannung; und das Kommunizieren einer zweiten Spannung zu der Treiberleitung. Der resultierende Übergang an der Treiberleitung von der ersten Spannung zu der zweiten Spannung veranlasst, dass eine an der Messleitung akkumulierte Ladungsmenge zu einem Integrator kommuniziert wird. Das Verfahren umfasst weiterhin an dem Integrator: das Integrieren der von der Messleitung kommunizierten Ladungsmenge, um die Ladungsmenge zu einer Ausgangsspannung zu wandeln. Das Verfahren umfasst weiterhin das Zurückversetzen der Messleitung zu der vorbestimmten Spannung.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft allgemein das Messen einer Kapazität.
Stand der Technik
Eine Anordnung aus leitenden Treiber- und Messelektroden kann einen Gegenkapazitäts-Berührungsbildschirm mit einem oder mehreren kapazitiven Knoten bilden. Eine Kreuzung aus einer Treiberelektrode und einer Messelektrode in der Anordnung kann einen kapazitiven Knoten bilden. An der Kreuzung können die Treiber- und die Messelektrode nahe zueinander angeordnet sein, wobei sie jedoch keinen elektrischen Kontakt herstellen. Statt dessen ist die Messelektrode kapazitiv mit der Treiberelektrode gekoppelt. Eine an der Treiberelektrode angelegte pulsierende oder wechselnde Spannung kann eine Ladung an der Messelektrode induzieren, wobei die induzierte Ladungsmenge einem externen Einfluss (wie etwa einer Berührung oder Nähe eines Objekts) unterliegen kann. Wenn ein Objekt die Treiber- und Messelektroden berührt oder in deren Nähe kommt, kann eine Änderung in der Kapazität an dem kapazitiven Knoten auftreten. Indem die Änderungen in der Kapazität über die gesamte Anordnung gemessen werden, kann die Steuereinrichtung die Position der Berührung oder der Nähe an dem Berührungssensor bestimmen.
Eine Anordnung aus leitenden Elektroden eines einzelnen Typs (z. B. des Treibertyps) kann einen Eigenkapazitäts-Berührungsbildschirm bilden. Jede der leitenden Elektroden in der Anordnung kann eine kapazitiven Knoten bilden. Wenn ein Objekt die Elektrode berührt oder in deren Nähe kommt, kann eine Änderung in der Eigenkapazität an diesem kapazitiven Knoten auftreten und kann eine Steuereinrichtung die Kapazitätsänderung als eine Änderung in der Spannung oder eine Änderung in der zum Heben der Spannung um eine vorbestimmte Größe benötigten Ladungsmenge messen. Wie bei dem Gegenkapazitäts-Berührungsbildschirm kann die Steuereinrichtung durch das Messen der Änderungen in der Spannung über die gesamte Anordnung die Position der Berührung oder der Nähe an dem Berührungssensor bestimmen.
In einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung ermöglicht ein Berührungsbildschirm einem Benutzer eine direkte Interaktion mit den unter dem Berührungsbildschirm angezeigten Inhalten anstelle einer indirekten Interaktion über eine Maus oder ein Touchpad. Ein Berührungsbildschirm kann in Verbindung mit oder als Teil von zum Beispiel einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, einem PDA, einem Smartphone, einem Satellitennavigationsgerät, einem tragbaren Medien-Player, einer tragbaren Spielekonsole, einem Informationsterminal, einem Verkaufsautomaten oder einer ähnlichen Vorrichtung vorgesehen sein. Auch ein Steuerpaneel an einem Haushaltsgerät oder anderem Gerät kann einen Berührungsbildschirm enthalten.
1 zeigt ein beispielhaftes System zum Aufheben einer parasitären Kapazität in einer Sensorschnittstelle.
2 zeigt beispielhafte Wellenformen für das beispielhafte System von 1.
3 zeigt eine beispielhafte Nutzung des beispielhaften Systems von 1.
4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Aufheben einer parasitären Kapazität in einer Sensorschnittstelle.
1 zeigt ein beispielhaftes System 100 zum Aufheben einer parasitären Kapazität in einer Sensorschnittstelle. In dem Beispiel von 1 umfasst das System 100 einen Mikrocontroller (MCU) 102 und einen Berührungssensor 104. Der Mikrocontroller 102 umfasst einen Multiplexer 108, eine Parasitärkapazitäts-Aufhebungsschaltung 110, einen Treiber 114 und einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) 112 oder einen beliebigen anderen Spannungspegeldetektor. Die Parasitärkapazitäts-Aufhebungsschaltung 110 umfasst einen Operationsverstärker 116 und einen Multiplexer 118. Mit einem negativen Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 116 ist ein Integrationskondensator C_int parallel zu einem Schalter 120 verbunden. Ein positiver Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 116 ist mit einer Spannung wie z. B. der halben Bezugsspannung V_ref/2 gekoppelt. Die parallele Kombination des Integrationskondensators C_int mit dem Schalter 120 bildet eine Rückkopplungsschleife mit dem Operationsverstärker 116. Der Mikrocontroller 102 kann mit einem Berührungssensor 104 über eine oder mehrere Messleitungen Y gekoppelt sein.
In bestimmten Ausführungsformen kann der Berührungssensor 104 ein Gegenkapazitäts-Berührungssensor sei, der eine Anordnung aus Treiberelektroden und Messelektroden umfasst, die jeweils mit entsprechenden Treiberleitungen X und Messleitungen Y verbunden sind. Jede Kreuzung einer Treiberelektrode mit einer Messelektrode bildet einen kapazitiven Knoten C_x,y. In bestimmten Ausführungsformen kann der Berührungssensor 104 ein Eigenkapazitäts-Berührungssensor 104 sein. Der Eigenkapazitäts-Berührungssensor 104 enthält eine oder mehrere Elektroden, die mit einer assoziierten Messleitung Y verbunden sind. Der Eigenkapazitäts-Berührungssensor 104 erfasst das Vorhandensein eines Objekts durch eine Interaktion zwischen dem Objekt und einem elektrischen Feld, das durch eine oder mehrere Elektroden des Eigenkapazitäts-Berührungssensors 104 erzeugt wird. In bestimmten Ausführungsformen ist die Kapazität der kapazitiven Knoten C_x,y wesentlich kleiner als ein Wert der parasitären Kapazitäten C_py und C_px, die mit den Messleitungen Y und den Treiberleitungen X assoziiert sind (siehe 1). Es wird hier ein bestimmter Mikrocontroller mit bestimmten Funktionen in Bezug auf bestimmte Berührungssensoren beschrieben, wobei jedoch auch ein beliebiger anderer Mikrocontroller mit beliebigen anderen Funktionen in Bezug auf beliebige andere Anwendungen ohne Berührungssensoren verwendet werden kann.
Der Mikrocontroller 102 kann die Änderung in der Kapazität erfassen und verarbeiten, um das Vorhandensein und die Position einer Berührungs- oder Näheeingabe zu bestimmen. Der Mikrocontroller 102 kann durch eine oder mehrere integrierte Schaltungen (ICs) wie etwa Universalmikroprozessoren, Mikrocontroller, programmierbare Logik-Schaltungen oder Logik-Anordnungen der anwendungsspezifische ICs (ASICs) gebildet werden. Es wird hier ein bestimmter Mikrocontroller in dem System 100 beschrieben, wobei jedoch auch ein beliebiger anderer Mikrocontroller in dem System 100 verwendet werden kann.
Der Treiber 114 sendet ein Treibersignal zu einer oder mehreren Treiberelektroden über die Treiberleitungen X. Das Treibersignal induziert eine Ladung an der assoziierten Messelektrode über kapazitive Knoten C_x,y. Zum Beispiel kann der Treiber 114 als ein Wechselrichter mit einem PMOS-Transistor p_x (Metalloxidhalbleiter des P-Typs) und einem NMOS-Transistor n_x (Metalloxidhalbleiter des N-Typs) implementiert werden. Der Treiber 114 kann auch durch andere Schaltungen wie etwa einen analogen Puffer zum Vorsehen von vorbestimmten Spannungspegeln realisiert werden. Eine Interaktion zwischen einem Objekt 122 und dem Berührungssensor 104 kann die an einer oder mehreren Messelektroden induzierte Ladung beeinflussen. Die induzierte Ladung wird durch den Mikrocontroller 102 als eine Änderung in der Kapazität erfasst.
In bestimmten Ausführungsformen ist die Änderung in der Kapazität zwischen der Freiraumkapazität der kapazitiven Knoten C_x,y („nicht-Berührung”) und der Kapazität, die aus einer Interaktion mit einem Objekt in der Nähe zu dem Berührungssensor 104 resultiert („Berührung”), viel kleiner als der Wert der parasitären Kapazitäten C und C. Der Wert der parasitären Kapazitäten C_py und C_px kann in Abhängigkeit von der Temperatur und von dem Empfang einer Interferenz von anderen Schaltungen variieren. Aus wenigstens drei Gründen kann das Bestimmen einer Änderung in der Kapazität in Verbindung mit einer „Berührung” im Vergleich zu einer Änderung in der Kapazität in Verbindung mit einer „nicht-Berührung” in dem Berührungssensor 104 aufgrund der parasitären Kapazitäten C_py und C_px problematisch sein. Es wird hier eine bestimmte Anordnung von bestimmten Komponenten für das System 100 beschrieben, wobei jedoch auch eine beliebige andere Anordnung von beliebigen anderen Komponenten für das System 100 verwendet werden kann.
Der Multiplexer 118 der Parasitärkapazitäts-Aufhebungsschaltung 110 wählt eine der Messleitungen Y. die mit dem Eingang des Multiplexers 118 gekoppelt sind. Der Multiplexer 118 kommuniziert die Spannung über den mit der ausgewählten Messleitung Y gekoppelten kapazitiven Knoten C_x,y zu dem Operationsverstärker 116. Der Multiplexer 118 wählt dann eine andere der Messleitungen Y, nachdem die Spannung der gewählten Messleitung Y gemessen wurde. In bestimmen Ausführungsformen wählt der Multiplexer 118 die Spannung an jeder Messleitung Y in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Sequenz.
Die Parasitärkapazitäts-Aufhebungsschaltung 110 weist zwei Betriebsmodi auf. In dem ersten Modus wird der Schalter 120 geschlossen, um den Integrationskondensator C_int zu umgeben. Durch das Umgeben des Integrationskondensators C_int wirkt der Operationsverstärker 116 als ein Einheitsverstärker, der die Spannung an dem negativen Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 116 und auch die Ausgabe einer gewählten Eingabe des Multiplexers 118 zu der Spannung eines positiven Anschlusses des Operationsverstärkers 116, d. h. zu der halben Bezugsspannung (V_ref/2), treibt. Außerdem wird durch das Schließen der Rückkopplungsschleife des Operationsverstärkers 116 Ladung aus dem Integrationskondensator C_int abgeführt.
In dem zweiten Modus wird der mit der Rückkopplungsschleife des Operationsverstärkers 116 gekoppelte Schalter geöffnet, um einen Integrator unter Verwendung des Integrationskondensators C_int und des Operationsverstärkers 116 zu bilden. Durch das Öffnen des Schalters 120 wird der Integrationskondensator C_int zwischen dem negativen Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss des Integrators gekoppelt. Der Integrator erzeugt eine Spannung, die von der Ladungsmenge abhängig ist, die von der ausgewählten Messleitung Y übertragen wird. In bestimmten Ausführungsformen kann die Spannung aus der Ladungsmenge zu dem Analaog-zu-Digital-Wandler 112 übertragen werden, um zu einer digitalen Wiedergabe der Spannung gewandelt zu werden.
2 zeigt beispielhafte Wellenformen für das beispielhafte System von 1. In dem Beispiel von 2 enthalten die beispielhaften Wellenformen die Spannung der Treiberleitungen V(Cp_x), die Spannung der gewählten Messleitung V(Cp_y) und die Ausgangsspannung der Parasitärkapazitäts-Aufhebungsschaltung V(MUX) an dem gewählten Eingang des Multiplexers 108. Das Verhalten der Wellenformen V(Cp_x), V(Cp_y) und V(MUX) kann mit Bezug auf zwei verschiedene Phasen beschrieben werden.
Während der Phase 1 legt das Treibersignal V(Cp_x) eine Versorgungsspannung Vcc an den Treiberleitungen an. Wie weiter oben genannt, induziert das über die Treiberleitungen übertragene Treibersignal V(Cp_x) eine Ladung an der Messelektrode der kapazitiven Knoten. Ungefähr gleichzeitig wird der mit dem Operationsverstärker gekoppelte Schalter geschlossen. Durch das Schließen der Rückkopplungsschleife des Operationsverstärkers wirkt der Operationsverstärker als ein Einheitsverstärker, der die Spannung an dem negativen Eingangsanschluss des Operationsverstärkers und die Ausgabe des Multiplexers V(MUX) 108 zu der Spannung V_ref/2 eines positiven Eingangsanschlusses des Operationsverstärkers treibt. Außerdem wird die Spannung des positiven Anschlusses des Operationsverstärkers zu gewählten Messleitungen Y über den Multiplexer der Parasitärkapazitäts-Aufhebungsschaltung kommuniziert, wie durch die Spannung V(Cp_y) gesehen.
Während der Phase 2 wird der mit der Rückkopplungsschleife des Operationsverstärkers gekoppelte Schalter geöffnet. Wie zuvor genannt, wird durch das Öffnen des Schalters der Integrationskondensator zwischen dem negativen Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers gekoppelt. Ungefähr gleichzeitig legt das Treibersignal V(Cp_x) eine niedrige Spannung wie z. B. die Erde an den Treiberleitungen der kapazitiven Knoten an. Die an der Messelektrode der kapazitiven Knoten während der Phase 1 induzierte Ladung wird zu dem mit dem Operationsverstärker gekoppelten Induktionskondensator übertragen. Die Übertragung der Ladung kann zu Beginn als ein Abfall in der Spannung der Messleitung V(Cp_y) und als eine Erhöhung der Spannung an dem Ausgang des Multiplexers V(MUX) 108 gesehen werden. Die negative Rückkopplung von der Ladungsübertragung veranlasst die Integratorschaltung zu einer Kompensation, indem ein Strom zu der Messleitung gegeben wird, bis die Spannung der Messleitung zu V_ref/2 zurückkehrt. Daraus resultiert, dass die an der ausgewählten Messelektrode induzierte Ladung durch den Integrationskondensator integriert wird, wobei die integrierte Ladung durch die folgende Gleichung angenähert werden kann: Q = (V_low – V_high) × C_xy (1)
Q ist die von der ausgewählten Messelektrode übertragene Ladung, V_high ist der hohe Ausgabewert des Treiberleitungstreibers 114 während der Phase 1 (z. B. V_cc), V_low ist der niedrige Wert des Treiberleitungstreibers 114 während der Phase 2 (z. B. Erde), und C_xy ist die Kapazität eines der gewählten kapazitiven Knoten. Unter Verwendung des Ergebnisses aus der Gleichung (1) kann die Ausgangsspannung V_out der Integratorschaltung durch die folgende Gleichung angenähert werden, wobei C_int die Kapazität des Integrationskondensators ist:
Indem die Spannung der ausgewählten Treiberleitung V(Cp_y) bei im Wesentlichen V_ref/2 während des Beginns der Ladungsübertragung (Ende der Phase 1) und während des Endes der Ladungsübertragung (Ende der Phase 2) gehalten wird, wird die Wirkung von parasitären Kapazitäten auf den Messleitungen aus der zu dem Integrator übertragenen Spannung V(Cp_y) aufgehoben. Deshalb resultiert eine Änderung in der Ausgangsspannung V(MUX) während der Phase 2 im Wesentlichen nur aus der an der Messelektrode induzierten Ladung. Jede Änderung in der Spannung V(MUX) von der anfänglichen Spannung V_ref/2 ist vorwiegend das Ergebnis der an der Messelektrode induzierten Ladung. Die an der Messelektrode induzierte Ladung hängt von dem Vorhandensein oder der Nähe eines zu erfassenden Objekts 122 ab. Es wird hier eine bestimmte Änderung einer Spannung von einem bestimmten Berührungssensor beschrieben, wobei aber auch beliebige andere Änderungen von Spannungen von beliebigen anderen Einrichtungen mit oder ohne Berührungssensoren gemessen werden können.
3 zeigt eine beispielhafte Nutzung des beispielhaften Systems von 1. In dem Beispiel von 3 kann der Berührungssensor 104 (zusammen mit der Steuereinrichtung 102) das Vorhandensein und die Position einer Berührung durch ein Objekt oder die Nähe eines Objekts in einem Bereich des Berührungssensors 104 erfassen. Der Berührungssensor 104 kann eine kapazitive Form der Berührungserfassung implementieren. Zum Beispiel kann der Berührungssensor 104 eine Anordnung aus Treiberelektroden und Messelektroden enthalten, die kapazitive Knoten bilden. Eine Änderung in der Kapazität an einem kapazitiven Knoten des Berührungssensors 104 kann eine Berührung oder eine Nähe eines Objekts an der Position des Knotens angeben. In einer einschichtigen Konfiguration können die Treiber- und Messelektroden in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sein. In einer derartigen Konfiguration kann ein Paar von miteinander gekoppelten Treiber- und Messelektroden, die über einen Zwischenraum kapazitiv miteinander gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten bilden. In einer Alternative können in einer zweischichtigen Konfiguration die Treiberelektroden in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sein und können die Messelektroden in einem Muster auf einer anderen Seite des Substrats angeordnet sein. Bei einer derartigen Konfiguration kann eine Kreuzung aus einer Treiberelektrode und einer Messelektrode einen kapazitiven Knoten bilden. Eine derartige Kreuzung kann eine Position sein, an der die Treiberelektrode und die Messelektrode einander „kreuzen”, d. h. in ihren entsprechenden Ebenen einander am nächsten kommen. Die Treiber- und Messelektroden stellen an der Kreuzung keinen elektrischen Kontakt zueinander her, sondern sind kapazititiv über das Substrat miteinander gekoppelt. Es werden hier bestimmte Konfigurationen von bestimmten Elektroden für das Bilden von bestimmten Knoten beschrieben, wobei jedoch auch andere geeignete Konfigurationen von anderen geeigneten Elektroden für das Bilden von anderen geeigneten Knoten verwendet werden können. Außerdem können beliebige geeignete Elektroden auf einer beliebigen geeigneten Anzahl von beliebigen geeigneten Substraten in beliebigen geeigneten Mustern angeordnet werden.
Die Treiberelektroden des Berührungssensors 104 können mit Treiberleitungen X gekoppelt sein, und die Messelektroden des Berührungssensors 104 können mit Messleitungen Y gekoppelt sein. Die Treiberleitungen X und die Messleitungen Y können über Kontaktinseln 630 auf dem Substrat und über ein Verbindungsglied 670, das in der Form von Drähten auf einer flexiblen Leiterplatte (FPC), auf der sich auch die Steuereinrichtung 102 befindet, vorgesehen sein kann, mit dem Berührungssensor 104 gekoppelt sein. Die Kontaktinseln 630 können unter Verwendung eines anisotropischen Leitungsfilms (ACF) verbunden sein. Zusätzlich zu den Treiberleitungen X und den Messleitungen Y kann auch eine Erdungsleitung 610 mit einem assoziierten Erdungsverbindungsglied 640 vorgesehen sein. Die Treiberleitungen X und die Messleitungen Y enden an den Kontaktinseln 630.
Die Steuereinrichtung 102 (die ein Mikrocontroller sein kann) kann das Vorhandensein und die Position einer Berührung durch ein Objekt oder die Nähe eines Objekts in einem Bereich des Berührungssensors 104 erfassen und verarbeiten. Wie zuvor beschrieben, kann eine Änderung in der Kapazität eines kapazitiven Knotens des Berührungssensors 104 eine Berührungs- oder Näheeingabe an der Position der Kapazität angeben. Die Steuereinrichtung 102 kann die Änderung in der Kapazität erfassen und verarbeiten, um das Vorhandensein oder die Position der Berührungs- oder Näheeingabe zu bestimmen. Die Steuereinrichtung 102 kann dann Informationen zu der Berührungs- oder Näheeingabe zu einer oder mehreren Komponenten (wie etwa einer oder mehreren zentralen Verarbeitungseinheiten (CPUs) oder Digitalsignalprozessoren (DPSs)) einer Vorrichtung (wie etwa eines Smartphones, eines PDA, eines Tablet-Computers, eines Laptop-Computers, eines Desktop-Computers, eines Informationsterminals, eines Satellitennavigationsgeräts, eines tragbaren Medien-Players, einer tragbaren Spielekonsole, eines Verkaufsautomaten, einer anderen geeigneten Vorrichtung, einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Vorrichtungen oder eines Teils von einer oder mehreren der Vorrichtungen) kommunizieren, die auf die Berührungs- oder Näheeingabe reagieren können, indem sie eine damit assoziierte Funktion des Systems (oder einer auf der Vorrichtung ausgeführten Anwendung) einleiten. Es wird hier eine bestimmte Steuereinrichtung mit bestimmten Funktionen in Bezug auf bestimmte Vorrichtungen und bestimmte Berührungssensoren beschrieben, wobei jedoch auch eine andere geeignete Steuereinrichtung mit anderen geeigneten Funktionen in Bezug auf eine andere geeignete Vorrichtung und einen anderen geeigneten Berührungssensor verwendet werden kann.
Die Steuereinrichtung 102 kann aus einem oder mehreren ICs wie etwa Universal-Mikroprozessoren, Mikrocontrollern, programmierbaren Logik-Schaltungen oder Logik-Anordnungen oder ASICs bestehen. Die Steuereinrichtung 102 kann eine Prozessoreinheit 740, eine Treibereinheit 710, eine Messeinheit 720 und eine Speichereinheit 730 enthalten. Die Treibereinheit 710 kann Treiber zum Kommunizieren von Treibersignalen zu den Treiberelektroden des Berührungssensors 104 umfassen. Die Messeinheit 720 kann eine Ladung an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 104 (die wie weiter oben beschrieben durch Kreuzungen von Treiber- und Messelektroden oder durch Paare von kapazitiv miteinander gekoppelten Treiber- und Messelektroden gebildet werden) erfassen und Messsignale, die die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten wiedergeben, zu der Prozessoreinheit 740 geben. Die Messeinheit 720 kann wie zuvor genannt eine Parasitärkapazitäts-Aufhebungsschaltung enthalten. Die Prozessoreinheit 740 kann die Kommunikation von Treibersignalen zu den Treiberelektroden durch die Treibereinheit 710 steuern und die Messsignale aus der Messeinheit 720 verarbeiten, um das Vorhandensein und die Position einer Berührungs- und Näheeingabe an dem Berührungssensor 104 zu erfassen und zu verarbeiten. Die Prozessoreinheit 740 kann auch Änderungen in der Position einer Berührungs- oder Näheeingabe an dem Berührungssensor 104 verfolgen. Die Speichereinheit 730 kann eine Programmierung für die Ausführung durch die Prozessoreinheit 740 speichern, einschließlich einer Programmierung zum Steuern der Treibereinheit 710 für das Kommunizieren der Treibersignale zu den Treiberelektroden, einer Programmierung zum Verarbeiten von Messsignalen von der Messeinheit 720 und anderen geeigneten Programmierungen. Es wird hier eine bestimmte Steuereinrichtung 102 mit einer bestimmten Implementierung und mit bestimmten Komponenten beschrieben, wobei aber auch eine andere geeignete Steuereinrichtung mit einer anderen geeigneten Implementierung und anderen geeigneten Komponenten verwendet werden kann.
4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Aufheben einer parasitären Kapazität in einer Sensorschnittstelle. Das Verfahren kann in Schritt 500 starten, in dem eine erste Spannung zu einer Treiberleitung kommuniziert wird. In bestimmten Ausführungsformen kann die erste Spannung durch eine Treibereinheit wie in 3 gezeigt erzeugt werden. In Schritt 502 kann eine Messleitung auf eine vorbestimmte Spannung gesetzt werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die vorbestimmte Spannung durch eine Stromversorgung vorgesehen werden, die wie in 1 gezeigt mit einem negativen Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers gekoppelt ist. In Schritt 504 wird eine zweite Spannung zu der Treiberleitung kommuniziert. In bestimmten Ausführungsforen kann die zweite Spannung wie in 2 gezeigt logisch niedrig sein. In bestimmten Ausführungsformen kann das Kommunizieren der zweiten Spannung zu der Treiberleitung eine Ladung an einer entsprechenden Messelektrode induzieren, was wie in 2 gezeigt einen Spannungsabfall auf der Messleitung zur Folge hat.
In Schritt 506 wird eine an der Messelektrode induzierte Ladung integriert. In bestimmten Ausführungsformen kann die an der Messelektrode induzierte Ladung durch einen Kondensator integriert werden, der wie in 1 gezeigt zwischen dem negativen Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers gekoppelt ist. In bestimmten Ausführungsformen kann die integrierte Ladung als eine Spannungsdifferenz zwischen der vorbestimmten Spannung und der Spannung nach dem Integrieren der induzierten Ladung gemessen werden. In Schritt 508 kann die Spannung der Messleitung zu der vorbestimmten Spannung zurückversetzt werden, wobei das Verfahren dann beendet werden kann. In bestimmten Ausführungsformen kann eine zu der integrierten Ladung proportionale Spannung einer weiteren Verarbeitung wie etwa einer Schwellwertverarbeitung unterzogen werden. Es werden hier bestimmte Schritte in einer bestimmten Reihenfolge für das Verfahren von 4 beschrieben, wobei aber auch andere geeignete Schritte in einer anderen geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden können. Weiterhin werden hier bestimmte Komponenten zum Ausführen von bestimmten Schritten des Verfahrens von 4 genannt, wobei aber auch eine andere geeignete Kombination von geeigneten Komponenten verwendet werden kann, um die Schritte des Verfahrens von 4 auszuführen.
Unter einem computerlesbaren Speichermedium ist hier ein nicht-transistorisches, dinghaftes und durch einen Computer lesbares Speichermedium zu verstehen. Zum Beispiel kann ein computerlesbares Speichermedium einen Halbleiter-basierten oder anderen IC (wie etwa eine feldprogrammierbare Gatteranordnung (FPGA) oder einen ASIC), eine Festplatte, ein Festplattenlaufwerk, ein hybrides Festplattenlaufwerk, eine optische Platte, ein Optikplattenlaufwerk, eine magnetooptische Platte, ein magnetooptisches Laufwerk, eine Diskette, ein Diskettenlaufwerk, ein Magnetband, ein holografisches Speichermedium, ein Festkörperlaufwerk, ein RAM-Laufwerk, eine SECURE DIGITAL-Karte, ein SECURE DIGITAL-Laufwerk oder ein anderes geeignetes, computerlesbares Speichermedium oder eine Kombination aus zwei oder mehr derselben sein. Die Bezugnahme auf ein computerlesbares Medium schließt jedoch Medien aus, die gemäß 35 U.S.C. §101 nicht für einen Patentschutz zulässig sind. Weiterhin schließt die Bezugnahme auf ein computerlesbares Medium transitorische Formen der Signalübertragung (wie etwa einer Fortpflanzung eines elektrischen oder elektromagnetischen Signals per se) aus, sofern diese nicht für einen Patentschutz gemäß 35 U.S.C. §101 zulässig sind. Ein computerlesbares, nicht-transistorisches Medium kann flüchtig und/oder nicht-flüchtig sein.
Das Wort „oder” ist einschließend und nicht ausschließend zu verstehen, sofern dies nicht eigens anders angegeben ist oder anders durch den Kontext zu verstehen ist. Eine Formulierung „A oder B” bedeutet also „A und/oder B”, sofern dies nicht anderes angegeben oder anders durch den Kontext zu verstehen ist. Weiterhin kann das Wort „und” eine gemeinsame oder jeweils einzelne Beziehung bezeichnen, sofern dies nicht eigens anders angegeben ist oder anders durch den Kontext zu verstehen ist. Eine Formulierung „A und B” bedeutet also „A und B, gemeinsam oder einzeln”, sofern dies nicht eigens anders angegeben ist oder anders durch den Kontext zu verstehen ist.
Die Offenbarung umfasst alle für den Fachmann verständlichen Änderungen, Ersetzungen, Variationen und Modifikationen an den hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen. Entsprechend umfassen auch die beigefügten Ansprüche alle für den Fachmann verständlichen Änderungen, Ersetzungen, Variationen und Modifikationen an den hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen. Weiterhin schließt eine Bezugnahme in den beigefügten Ansprüchen auf eine Vorrichtung oder ein System oder auf eine Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems, die bzw. das ausgebildet, angeordnet, befähigt, konfiguriert, aktiviert oder betriebsbereit für die Ausführung einer bestimmten Funktion ist, diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente unabhängig davon ein, ob die Vorrichtung, das System oder die Komponente oder die bestimmte Funktion aktiviert, eingeschaltet oder entriegelt ist, solange die Vorrichtung, das System oder die Komponente derart ausgebildet, angeordnet, befähigt, konfiguriert, aktiviert oder betriebsbereit ist.

Claims

Verfahren, das umfasst: Kommunizieren einer ersten Spannung zu einer Treiberleitung eines Berührungssensors, Setzen einer Messleitung des Berührungssensors auf eine vorbestimmte Spannung, Kommunizieren einer zweiten Spannung zu der Treiberleitung, wobei ein resultierender Übergang an der Treiberleitung von der ersten Spannung zu der zweiten Spannung veranlasst, dass eine an der Messleitung akkumulierte Ladungsmenge zu einem Integrator kommuniziert wird, an dem Integrator, Integrieren der von der Messleitung kommunizierten Ladungsmenge, um die Ladungsmenge zu einer Ausgangsspannung zu wandeln, und Zurückversetzen der Messleitung zu der vorbestimmten Spannung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zurückversetzen der Messleitung zu der vorbestimmten Spannung das Kommunizieren eines Stroms über den Integrator zu der Messleitung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch das Auswählen der Messleitung aus einer Vielzahl von Messleitungen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Integrieren der Ladungsmenge das Koppeln eines Integrationskondensators des Integrators zwischen einem negativen Anschluss und einem Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Spannung der Hälfte einer Bezugsspannung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch das Abführen von Ladung aus dem Integrator durch das Umgehen eines Integrationskondensators des Integrators.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch das Kommunizieren der Ausgangsspannung zu einem Analog-zu-Digital-Wandler und das Wandeln der Ausgangsspannung zu einer digitalen Wiedergabe.
Schaltung, die konfiguriert ist zum: Kommunizieren einer ersten Spannung zu einer Treiberleitung (X) eines Berührungssensors (104), Setzen einer Messleitung (Y) des Berührungssensors (104) auf eine vorbestimmte Spannung, Kommunizieren einer zweiten Spannung zu der Treiberleitung (X), wobei der resultierende Übergang an der Treiberleitung (X) von der ersten Spannung zu der zweiten Spannung veranlasst, dass eine an der Messleitung (Y) akkumulierte Ladungsmenge zu einem Integrator kommuniziert wird, Integrieren der von der Messleitung (Y) kommunizierten Ladungsmenge an dem Integrator, um die Ladungsmenge zu einer Ausgangsspannung zu wandeln, und Zurückversetzen der Messleitung (X) zu der vorbestimmten Spannung.
Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung weiterhin konfiguriert ist, um den Strom über den Integrator zu der Messleitung (X) zu kommunizieren.
Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung weiterhin konfiguriert ist, um die Messleitung (X) aus einer Vielzahl von Messleitungen auszuwählen.
Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung weiterhin konfiguriert ist, um einen Integrationskondensator (C_int) des Integrators zwischen einem negativen Anschluss und einem Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers (116) zu koppeln.
Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung weiterhin konfiguriert ist, um eine Ladung aus dem Integrator abzuführen, indem ein Integrationskondensator (C_int) des Integrators umgangen wird.
Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung weiterhin konfiguriert ist zum: Kommunizieren der Ausgangsspannung zu einem Analog-zu-Digital-Wandler (112), und Wandeln der Ausgangsspannung zu einer digitalen Wiedergabe.
Vorrichtung, die umfasst: einen Berührungssensor (104), und eine oder mehrere computerlesbare, nicht-transistorische Speichermedien, die mit dem Berührungssensor (104) gekoppelt sind und eine Logik verkörpern, die bei ihrer Ausführung betrieben werden kann zum: Kommunizieren einer ersten Spannung zu einer Treiberleitung (X) des Berührungssensors (104), Setzen der Messleitung (Y) des Berührungssensors (104) auf eine vorbestimmte Spannung, Kommunizieren einer zweiten Spannung zu der Treiberleitung (X), wobei ein resultierender Übergang an der Treiberleitung (X) von der ersten Spannung zu der zweiten Spannung veranlasst, dass eine an der Messleitung (Y) akkumulierte Ladungsmenge zu einem Integrator kommuniziert wird, Integrieren der von der Messleitung (Y) kommunizierten Ladungsmenge an dem Integrator, um die Ladungsmenge zu einer Ausgangsspannung zu wandeln, und Zurückversetzen der Messleitung zu der vorbestimmten Spannung.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Logik weiterhin konfiguriert ist, um einen Strom über den Integrator zu der Messleitung (Y) zu kommunizieren.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Logik weiterhin konfiguriert ist, um die Messleitung (Y) aus einer Vielzahl von Messleitungen auszuwählen.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Logik weiterhin konfiguriert ist, um einen Integrationskondensator (C_int) des Integrators zwischen einem negativen Anschluss und einem Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers (116) zu koppeln.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Logik weiterhin konfiguriert ist, um Ladung aus dem Integrator abzuführen, indem ein Integrationskondensator (C_int) des Integrators umgangen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Logik weiterhin konfiguriert ist zum: Kommunizieren der Ausgangsspannung zu einem Analog-zu-Digital-Wandler (112), und Wandeln der Ausgangsspannung zu einer digitalen Wiedergabe.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Spannung der Hälfte einer Bezugsspannung entspricht.