DE102013206448A1

DE102013206448A1 - Berührungssensor mit Stromspiegel zur Eigenkapazitätsmessung

Info

Publication number: DE102013206448A1
Application number: DE201310206448
Authority: DE
Inventors: Luben Hristov; Iqbal Sharif; Samuel Brunet; Trond Jarle Pedersen
Original assignee: Atmel Corp
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2013-10-17
Also published as: CN103376965A; US8896327B2; US20140292721A1; TW201351253A; DE202012103379U1; US20130271163A1; US9134871B2

Abstract

In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren das Anlegen eines ersten Stroms an einen Kondensator eines Berührungssensors. Das Anlegen des ersten Stroms an den Kondensator für eine erste Zeitdauer ändert die Spannung an dem Kondensator von einem Referenzspannungspegel auf einen ersten vorbestimmten Spannungspegel ab. Das Verfahren umfasst auch das Anlegen eines zweiten Stroms an einen Integrationskondensator. Der zweite Strom ist proportional zu dem ersten Strom. Das Anlegen des zweiten Stroms an den Integrationskondensator für die erste Zeitdauer ändert die Spannung an dem Integrationskondensator von dem Referenzspannungspegel auf einen ersten Ladespannungspegel ab. Das Verfahren umfasst auch eine Feststellung, auf Basis des ersten Ladespannungspegels, ob eine Berührungseingabe an dem Berührungssensor aufgetreten ist.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Berührungssensoren.
Hintergrund
Ein Berührungssensor kann die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder die Annäherung eines Objekts (wie z. B. den Finger eines Benutzers oder einen Stift) innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors detektieren, der z. B einem Anzeigebildschirm überlagert ist. In einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung kann es der Berührungssensor einem Nutzer ermöglichen, direkt mit dem auf dem Bildschirm dargestellten zu interagieren, und nicht nur indirekt mit einer Maus oder einem Touchpad. Ein Berührungssensor kann befestigt sein auf, oder Bestandteil sein von, einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, einem persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einem Smartphone, einem Satellitennavigationsgerät, einem tragbaren Medienabspielgerät, einer tragbaren Spielekonsole, einem Kiosk-Computer, einem Kassengerät, oder anderen geeigneten Geräten. Ein Steuerpanel auf einem Haushaltsgerät oder einer anderen Einrichtung kann ebenfalls einen Berührungssensor beinhalten.
Es gibt eine Anzahl verschiedener Arten von Berührungssensoren, wie z. B. resistive Berührungsbildschirme, Berührungsbildschirme mit akustischen Oberflächenwellen und kapazitive Berührungsbildschirme. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier ggf. einen Berührungsbildschirm mit umfassen, und umgekehrt. Wenn ein Objekt die Oberfläche des kapazitiven Berührungsbildschirms berührt oder in dessen Nähe kommt, so kann eine Kapazitätsänderung innerhalb des Berührungsbildschirms am Ort der Berührung oder der Annäherung auftreten. Eine Berührungssensorsteuereinheit kann die Kapazitätsänderung verarbeiten, um ihre Position auf dem Berührungsbildschirm zu bestimmen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor mit einer beispielhaften Berührungssensorsteuereinheit.
2A bis B zeigen ein beispielhaftes Schema einer beispielhaften Eigenkapazitätsmessung.
3 zeigt ein beispielhaftes Schaltungsdiagramm für Eigenkapazitätsmessungen.
4A bis D zeigen beispielhafte Signalformen für beispielhafte Eigenkapazitätsmessungen.
5 zeigt ein beispielhaftes Schaltungsdiagramm für Eigenkapazitätsmessungen mit Unterdrückung niederfrequentem Rauschen (LF).
6A bis D zeigen beispielhafte Signalformen für eine beispielhafte Eigenkapazitätsmessung mit Niederfrequenzrauschunterdrückung.
7 zeigt ein weiteres beispielhaftes Schaltungsdiagramm für eine beispielhafte Eigenkapazitätsmessung.
8A bis B zeigen beispielhafte Signalformen für eine beispielhafte spannungsbegrenzte Eigenkapazitätsmessung mit LF-Rauschunterdrückung.
9 zeigt ein weiteres beispielhaftes Schaltungsdiagramm für eine beispielhafte Eigenkapazitätsmessung.
10 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zur Durchführung von Eigenkapazitätsmessungen.
Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor 10 mit einer beispielhaften Berührungssensorsteuereinheit. Der Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 können die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder der Annäherung eines Objekts innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors 10 detektieren. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier ggf. sowohl den Berührungssensor als auch seine Berührungssensorsteuereinheit umfassen. In ähnlicher Weise kann eine Bezugnahme auf eine Berührungssensorsteuereinheit ggf. sowohl die Berührungssensorsteuereinheit als auch ihren Berührungssensor umfassen. Der Berührungssensor 10 kann ggf. einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche beinhalten. Der Berührungssensor 10 kann ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden (oder ein Feld von Elektroden von nur einem Typ) beinhalten, die auf einem oder auf mehreren Substraten angebracht sind, die aus einem dielektrischen Material bestehen können. Ein Bezug auf einen Berührungssensor kann hier ggf. sowohl die Elektroden auf dem Berührungssensor als auch das Substrat oder die Substrate umfassen, auf denen die Elektroden angebracht sind. Umgekehrt kann eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor ggf. die Elektroden des Berührungssensors, nicht aber die Substrate, auf denen sie angebracht sind, umfassen.
Eine Elektrode (entweder eine Masseelektrode, eine Schutzelektrode, eine Ansteuerelektrode, oder eine Ausleseelektrode) kann ein Bereich aus leitfähigem Material sein, der eine bestimmte Form hat, wie z. B. eine Kreisscheibe, ein Quadrat, ein Rechteck, eine dünne Linie, oder eine andere geeignete Form oder deren Kombinationen. Ein oder mehrere Schnitte in einer oder in mehreren Schichten aus einem leitfähigen Material können (zumindest zum Teil) die Form einer Elektrode bilden und die Fläche der Form kann (zumindest zum Teil) durch diese Schnitte begrenzt sein. In bestimmten Ausführungsformen kann das leitfähige Material einer Elektrode ungefähr 100% der Fläche ihrer Form bedecken. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus Indiumzinnoxid (ITO) bestehen und das ITO der Elektrode kann ungefähr 100% der Fläche ihrer Form bedecken (manchmal als 100%-ige Füllung bezeichnet). In bestimmten Ausführungsformen kann das leitfähige Material einer Elektrode deutlich weniger als 100% der Fläche ihrer Form bedecken. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material (FLM) bestehen, wie z. B. Kupfer, Silber oder einem kupfer- oder silberhaltigen Material, und die feinen Leitungen aus leitfähigem Material können ungefähr 5% der Fläche ihrer Form in einem schraffierten, netzartigen oder einem anderen geeigneten Muster bedecken. Eine Bezugnahme auf FLM kann hier ggf. derartige Materialien umfassen. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Elektroden bestehend aus bestimmten leitfähigen Materialien in bestimmten Formen mit bestimmten Füllungen in bestimmten Mustern beschreibt oder illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden aus jedem geeigneten leitfähigen Material in jeder geeigneten Form mit jedem geeigneten Füllprozentsatz in jedem geeigneten Muster.
Gegebenenfalls können die Formen der Elektroden (oder anderer Elemente) eines Berührungssensors im Ganzen oder zum Teil ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors bilden. Eine oder mehrere Eigenschaften der Implementierung dieser Formen (wie z. B. das leitfähige Material, die Füllung, oder die Muster innerhalb der Formen) können im Ganzen oder zum Teil ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors bilden. Ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors können eine oder mehrerer Eigenschaften seiner Funktionalität bestimmen und ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors können eine oder mehrere optische Eigenschaften des Berührungssensors, wie z. B. die Durchsichtigkeit, die Brechung oder die Reflektion bestimmen.
Ein mechanischer Stapel kann das Substrat (oder mehrere Substrate) und das leitfähige Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 bildet, enthalten. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der mechanische Stapel eine erste Schicht aus einem optisch klaren Klebstoff (OCA) unterhalb eines Abdeckpanels beinhalten. Das Abdeckpanel kann durchsichtig sein und aus einem widerstandsfähigen Material bestehen, das für eine wiederholte Berührung beeignet ist, wie z. B. Glas, Polycarbonat, oder Polymethylmethacrylat (PMMA). Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Abdeckpanele besehend aus jedem geeigneten Material. Die erste Schicht aus OCA kann zwischen dem Abdeckpanel und dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektrode bildet, angeordnet sein. Der mechanische Stapel kann auch eine zweite Schicht aus OCA und eine dielektrische Schicht (die aus PET oder einem anderen geeigneten Material besteht, ähnlich zu dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden bildet) beinhalten. Alternativ kann gegebenenfalls eine dünne Beschichtung aus einem dielektrischen Material anstelle der zweiten Schicht aus OCA und der dielektrischen Schicht angebracht werden. Die zweite Schicht aus OCA kann zwischen dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden bildet, und der dielektrischen Schicht angeordnet sein und die dielektrische Schicht kann zwischen der zweiten Schicht aus OCA und einem Luftspalt angrenzend an eine Anzeige eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 enthält, angeordnet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Abdeckpanel eine Dicke von ungefähr 1 mm haben; die erste Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben. Das Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektrode bildet, kann eine Dicke von 0,05 mm haben; die zweite Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben, und die dielelektrische Schicht kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben. Obwohl die vorliegende Offenbarung einen konkreten mechanischen Stapel mit einer konkreten Zahl von konkreten Schichten bestehend aus bestimmten Materialien mit einer bestimmten Dicke beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten mechanischen Stapel mit jeder geeigneten Zahl von geeigneten Schichten von jedem geeigneten Material mit jeder geeigneten Dicke. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann in bestimmten Ausführungsformen eine Schicht aus Klebstoff oder einem Dielektrikum, die dielektrische Schicht, die zweite Schicht aus OCA und den obenstehend beschriebenen Luftspalt ersetzen, so dass kein Luftspalt zur Anzeige hin besteht.
Ein oder mehrere Abschnitte des Substrats des Berührungssensors 10 können aus Polyethylenterephthalat (PET) oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Substrate, bei denen irgendein geeigneter Abschnitt aus irgendeinem geeigneten Material besteht. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden in dem Berührungssensor 10 ganz oder zum Teil aus ITO bestehen. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 aus dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material bestehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Kupfer oder aus einem kupferhaltigen Material bestehen und eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger haben. In einem anderen Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Silber oder einem silberhaltigen Material besehen und gleichermaßen eine Dicke von 5 μm oder weniger und eine Breite von 10 μm oder weniger haben. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Elektroden bestehend aus jedem geeigneten Material.
Der Berührungssensor 10 kann eine kapazitive Form der Berührungserfassung implementieren. In einer Gegenkapazitätserfassung kann der Berührungssensor 10 ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden beinhalten, die ein Feld von kapazitiven Knoten bilden. Eine Ansteuerelektrode und eine Ausleseelektrode können einen kapazitiven Knoten bilden. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden, die den kapazitiven Knoten bilden, können einander nahekommen, machen aber keinen elektrischen Kontakt miteinander. Stattdessen sind die Ansteuer- und Ausleselektroden kapazitiv miteinander über einen Abstand zwischen ihnen gekoppelt. Eine gepulste oder alternierende Spannung, die an die Ansteuerelektroden (durch die Berührungssensorsteuereinheit 12) angelegt wird, kann eine Ladung auf den Ausleseelektroden induzieren und die induzierte Ladungsmenge kann von externen Einflüssen (wie z. B. einer Berührung oder der Annäherung eines Objekts) abhängen. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Kapazitätsänderung an den kapazitiven Knoten auftreten und die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung messen. Durch Messung der Kapazitätsänderung über das Feld hinweg, kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 den Ort der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 bestimmen.
In einer Eigenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 ein Feld von Elektroden einer einzigen Art beinhalten, die einen kapazitiven Knoten bilden. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Änderung der Eigenkapazität an dem kapazitiven Knoten auftreten und die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung messen, z. B. als Änderung der Ladungsmenge, die erforderlich ist, um die Spannung an dem kapazitiven Knoten um einen vorbestimmten Betrag zu erhöhen. Wie bei der Gegenkapazitätsimplementierung kann durch eine Messung der Kapazitätsänderung über das Feld hinweg die Position der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 durch die Berührungssensorsteuereinheit 12 bestimmt werden. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Formen der kapazitiven Berührungserfassung.
In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere Ansteuerelektroden zusammen eine Ansteuerleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in jeder anderen geeigneten Richtung verläuft. In ähnlicher Weise können eine oder mehrere Ausleseelektroden zusammen eine Ausleseleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in jeder anderen geeigneten Richtung verläuft. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuerleitungen im Wesentlichen senkrecht zu den Ausleseleitungen verlaufen. Eine Bezugnahme auf eine Ansteuerleitung kann gegebenenfalls eine oder mehrere Ansteuerelektroden mit umfassen, die die Ansteuerleitung bilden, und umgekehrt. In ähnlicher Weise kann hier eine Bezugnahme auf eine Ausleseleitung gegebenenfalls eine oder mehrere Ausleselektroden mit umfassen, die die Ausleseleitung bilden, und umgekehrt.
Der Berührungssensor 10 kann Ansteuer- und Ausleseelektroden haben, die in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordnet sind. In einer derartigen Konfiguration kann ein Paar aus einer Ansteuer- und einer Ausleseelektrode, die miteinander über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten bilden. Bei einer Eigenkapazitätsimplementierung können Elektroden von nur einer Art in einem Muster auf einem einzigen Substrat angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ zu den Ansteuer- oder Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordnet sind, kann der Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer anderen Seite des Substrats angeordnet sind, haben. Darüber hinaus kann der Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden haben, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines anderen Substrats angeordnet sind. In derartigen Konfigurationen kann eine Kreuzungsstelle einer Ansteuerelektrode und einer Ausleseelektrode einen kapazitiven Knoten bilden. Derartige Kreuzungsstellen können Orte sein, an denen die Ansteuerungs- und Ausleseelektroden einander „kreuzen” oder einander in der jeweiligen Ebene am nächsten kommen. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden machen keinen elektrischen Kontakt miteinander, sondern sind über ein Dielektrikum an der Kreuzungsstelle kapazitiv miteinander gekoppelt. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Konfiguration konkreter Elektroden beschreibt, die konkrete Knoten ausbilden, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Konfigurationen aller geeigneten Elektroden, die irgendwelche geeigneten Knoten bilden. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden, die auf jeder geeigneten Seite von geeigneten Substraten in jedem geeigneten Muster angeordnet sind.
Wie obenstehend beschrieben, kann eine Kapazitätsänderung an einem kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 eine Berührungs- und Annäherungseingabe an dem Ort des kapazitiven Knotens anzeigen. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung erfassen und verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort der Berührungs- oder Annäherungseingabe zu bestimmen. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann dann Informationen über die Berührungs- oder Annäherungseingabe an eine oder mehrere Komponenten (wie z. B. eine oder mehrere Zentralverarbeitungseinheiten (CPUs)) eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 enthält, übertragen, das wiederum auf die Berührungs- oder Annäherungseingabe durch Initiierung einer damit verbundenen Funktion des Geräts (oder einer auf dem Gerät laufenden Anwendung) antwortet. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Berührungssensorsteuereinheit mit bestimmter Funktionalität in Bezug auf ein bestimmtes Gerät und einen bestimmten Berührungssensor beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Berührungssensorsteuereinheiten mit jeder geeigneten Funktionalität bezüglich jedes geeigneten Geräts und jedes geeigneten Berührungssensors.
Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann aus einer oder aus mehreren integrierten Schaltungen (ICs) bestehen, wie z. B. aus Universalmikroprozessoren, Mikrocontrollern, programmierbaren logischen Geräten oder Feldern, anwendungsspezifischen ICs (ASICs). In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Berührungssensorsteuereinheit 12 analoge Schaltungen, digitale Logiken und digitale nichtflüchtige Speicher. In bestimmten Ausführungsformen ist die Berührungssensorsteuereinheit 12 auf einer flexiblen gedruckten Leiterplatte (FPC) angeordnet, die mit dem Substrat des Berührungssensors 10, wie untenstehend beschrieben wird, verbunden ist. Die FPC kann ggf. aktiv oder passiv sein. In bestimmten Ausführungsformen können mehrere Berührungssensorsteuereinheiten 12 auf der FPC angeordnet sein. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann eine Verarbeitungseinheit, eine Ansteuereinheit, eine Ausleseeinheit und eine Speichereinheit beinhalten. Die Ansteuereinheit kann Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 liefern. Die Ausleseeinheit kann Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfassen und Messsignale an die Verarbeitungseinheit liefern, die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten repräsentieren. Die Verarbeitungseinheit kann das Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden durch die Ansteuereinheit steuern und Messsignale von der Ausleseeinheit verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 zu detektieren und zu verarbeiten. Die Verarbeitungseinheit kann Änderungen in der Position einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 verfolgen. Die Speichereinheit kann Programme zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit speichern, inklusive Programme zur Steuerung der Ansteuereinheit zum Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden, Programme zur Verarbeitung der Messsignale von der Ausleseeinheit, und gegebenenfalls andere geeignete Programme. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Berührungssensorsteuereinheit mit einer konkreten Implementierung mit bestimmten Komponenten beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Berührungssensorsteuereinheiten mit jeder geeigneten Implementierung mit irgendwelchen geeigneten Komponenten.
Die auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordneten Leiterbahnen 14 aus leitfähigem Material könnend die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 mit Anschlussflächen 16 verbinden, die ebenfalls auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind. Wie untenstehend beschrieben wird, ermöglichen die Anschlussflächen 16 die Verbindung der Leiterbahnen 14 mit der Berührungssensorsteuereinheit 12. Die Leiterbahnen 14 können sich in oder um (z. B. an den Kanten) die berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 erstrecken. Bestimmte Leiterbahnen 14 können Ansteuerverbindungen zur Verbindung der Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Ansteuerelektroden des Berührungssensors zur Verfügung stellen, über die die Ansteuereinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden anlegen kann. Andere Leiterbahnen 14 können Ausleseverbindungen für die Kopplung der Berührungssteuersensoreinheit 12 mit den Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 zur Verfügung stellen, über die die Ausleseeinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfassen kann. Die Leiterbahnen 14 können aus dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material gebildet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Kupfer oder kupferhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In einem anderen Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Silber oder silberhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In bestimmten Ausführungsformen können die Leiterbahnen 14 ganz oder zum Teil aus ITO bestehen, zusätzlich oder als Alternative zu den dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material. Obwohl die vorliegende Offenbarung konkrete Leiterbahnen aus einem bestimmten Material mit einer bestimmten Breite beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Leiterbahnen bestehend aus jedem geeigneten Material jeder geeigneten Breite. Zusätzlich zu den Leiterbahnen 14 kann der Berührungssensor 10 ein oder mehrere Masseleitungen beinhalten, die an einem Masseverbinder (der eine Anschlussfläche 16 sein kann) an einer Kante des Substrats des Berührungssensors 10 (ähnlich zu den Leiterbahnen 14) enden.
Die Anschlussflächen 16 können entlang eines oder mehrerer Ränder des Substrats außerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 angeordnet sein. Wie obenstehend beschrieben, kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 auf einer FPC angeordnet sein. Die Anschlussflächen 16 können aus dem gleichen Material bestehen, wie die Leiterbahnen 14 und können auf der FPC unter Verwendung eines anisotropen leitfähigen Films (ACF) befestigt sein. Die Verbindung 18 kann leitfähige Leitungen auf der FPC beinhalten, die die Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Anschlussflächen 16 verbinden, die wiederum die Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Leiterbahnen 14 und den Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 verbinden. In einer anderen Ausführungsform können die Anschlussflächen 16 mit einem elektromechanischen Verbinder (wie z. B. einem einsetzkraftfreien Leiterplattenverbinder) verbunden sein; in dieser Ausführungsform muss die Verbindung 18 keine FPC beinhalten. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Verbinder 18 zwischen der Berührungssensorsteuereinheit 12 und dem Berührungssensor 10.
2A bis B zeigen ein Schema einer beispielhaften Eigenkapazitätsmessung. In dem Beispiel der 2A ist eine Elektrode 24 des Berührungssensors mit einer Messschaltung 20 gekoppelt. Wie unten stehend beschrieben wird, bildet die Elektrode 24 eine Kapazität mit Masse, die im Raum verteilt ist. In bestimmten Ausführungsformen kann die Kapazität zur Masse mehrere Elemente beinhalten, wie z. B. eine Kapazität der Leiterbahnen im Silizium, Leiterbahnen auf der gedruckten Leiterplatte (PCB), Elektroden 24 bestehend aus leitfähigem Material (ITO, Kupfernetz, etc.), oder ein Objekt, das eine Berührungseingabe liefert. Die Elektrode 24 ist kapazitiv über Objekt in der Umgebung mit Masse gekoppelt, die galvanisch oder kapazitiv mit Masse gekoppelt sind. Wie oben stehend beschrieben, überträgt die Messschaltung 20 der Berührungssensorsteuereinheit ein Ansteuersignal und liest ein Signal, das eine Berührungs- oder Annäherungseingabe anzeigt, z. B. von einem Finger 22, über die Elektrode 24 aus. In bestimmten Ausführungsformen erzeugt die Messschaltung 20 der Berührungssensorsteuereinheit das Ansteuersignal, das an die Elektrode 24 übertragen wird, und erfasst die Kapazität bezüglich Masse. Die Kapazität der umgebenden Materialien beinhaltet zumindest zum Teil die Kapazität zwischen der Elektrode 24 und Masse, wobei der Finger 22 die Berührungs- oder Annäherungseingabe liefert. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die durch den Finger 22, der die Berührungs- oder Annäherungseingabe liefert, hinzugefügte Kapazität 5 bis 10% der durch die Elektrode 24 erfassten Kapazität ausmachen.
In dem Beispiel der 2B erzeugt das von der Elektrode 24 übertragene Ansteuersignal ein elektrisches Feld, das von der Elektrode 24 ausgeht und an einer Signalmasse des Berührungssensors endet. Die Signalmasse ist galvanisch oder kapazitiv mit Masse gekoppelt. Die Gegenwart des Fingers 22 beeinflusst das elektrische Feld, und damit den Betrag der auf der Elektrode 24 durch die Messschaltung 20 erfassten Ladungsmenge. Wenn sich der Finger 22 der Elektrode 24 annähert, erhöht sich die durch die Messschaltung 20 detektierte Kapazität zwischen der Elektrode 24 und Masse. Obwohl die vorliegende Offenbarung die Messschaltung als innerhalb einer Berührungssensorsteuereinheit integriert beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung auch Messschaltungen, die eine diskrete Schaltung oder Teil einer geeigneten Schaltung sind.
3 illustriert ein Beispielschaltdiagramm für Eigenkapazitätsmessungen. Die Eigenkapazitätsmessschaltung 20 bestimmt eine Änderung einer Berührungssensorkapazität, die schematisch in dem Beispiel der 3 durch die Messkapazität C_X dargestellt ist. In bestimmten Ausführungsformen kann die Messkapazität C_X zum Teil zwischen einer Elektrode des Berührungssensors und einem Berührungsobjekt, z. B. einem Finger, ausgebildet sein, das kapazitiv oder galvanisch mit Masse gekoppelt ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das leitfähige Material des Berührungssensors Abschnitte von Leiterbahnen, Anschlüssen oder internen Netzwerken des Berührungssensors beinhalten. Wie oben stehend beschrieben, erfasst die Elektrode des Berührungssensors die Kapazität zwischen der Elektrode und Masse, wobei der Finger die Berührungs- oder Annäherungseingabe über das elektrische Feld, das durch die Elektrode übertragen wird, liefert.
Der Teil der Messkapazität C_X, der zumindest einen Teil der Elektrode beinhaltet, ist mit einem Eingang eines Stromspiegels 30 oder mit Masse über die Schalter S₁ bzw. S₂ verbunden. In anderen Ausführungsformen kann der Schalter S₂ mit einer andere Spannung als mit Masse verbunden sein. Der Stromspiegel 30 ist ein 4-Pol, der an einem Ausgangsknoten, der als einstellbare Stromquelle dient, einen ein- oder ausfließenden Strom erzeugt, der proportional ist zu einem Strom, der an einem Eingangsknoten, der als Stromfühlermodul dient, rein oder raus fließt. Der Ausgang des Stromspiegels 30, der als Stromfühlermodul dient, ist mit einem Integrationskondensator C_S über den Schalter S₃ verbunden. Der Eingang des Stromspiegels 30, der als Stromfühlermodul dient, erfasst den an den Messkondensator C_X angelegten Strom über den Ausgang des Stromfühlermoduls des Stromspiegels 30. Ein Strom, der proportional ist zu dem an dem Stromfühlereingang des Stromspiegels 30 erfassten Strom, wird an den Integrationskondensator C_S vom Eingang der einstellbaren Stromquelle über den Stromquellenausgang des Stromspiegels 30 angelegt. In einem nicht einschränkenden Beispiel beträgt ein Verhältnis des an den Messkondensator C_X angelegten Stroms zu dem an den Integrationskondensator C_S angelegten Strom im Wesentlichen N:1, wobei N einen von 1 verschiedenen Wert haben kann. Die Spannung am Integrationskondensator C_S wird am Eingang des Analog-Digital-Wandlers (ADC) 32 angelegt. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Anordnung von bestimmten Komponenten der Eigenkapazitätsmessschaltung beschreibt und illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Anordnung aller geeigneten Komponenten für die Eigenkapazitätsmessschaltung, wie z. B. Stromquellen anstelle von Stromspiegeln. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Offenbarung das Anlegen jedes geeigneten Stroms an den Messkondensator und den Integrationskondensator, wie z. B. feste Ströme, begrenzte Ströme oder Ströme mit jedem geeigneten Verhältnis zwischen dem an den Messkondensator angelegten Strom und dem an den Integrationskondensator angelegten Strom.
4A bis D zeigen beispielhafte Signalformen für den Messkondensator und den Integrationskondensator als Funktion der Zeit für beispielhafte Eigenkapazitätsmessungen. 4A bis D zeigen zwei aufeinander folgende Ladezyklen oder Bursts zur Akkumulierung von Ladung auf dem Integrationskondensator C_S, wenn die Eigenkapazitätsmessschaltung in einem Burstmodus betrieben wird, wie unten stehend beschrieben wird. Das Zeitdiagramm einer einzelnen Ladungsübertragung ist in 4A bis D links von der Linie X dargestellt. Wie oben stehend beschrieben wurde, beeinflusst eine Berührungs- oder Annäherungseingabe auf der Elektrode des Berührungssensors die Ladungsmenge und damit wiederum die Spannung an dem Messkondensator C_X. In dem Beispiel der 4A wird die Ladung des Messkondensators C_X geändert, wodurch die Spannung am Messkondensator C_X zu einem Referenzspannungspegel wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Referenzspannungspegel Masse sein. In bestimmten Ausführungsformen wird der Messkondensator C_X über den Schalter S₂ mit Masse verbunden, wie dies in 3 dargestellt ist. In dem Beispiel der 4B wird die Ladungsmenge auf dem Integrationskondensator C_S modifiziert, wodurch die Spannung am Integrationskondensator C_S zu Masse wird. In bestimmten Ausführungsformen wird der Integrationskondensator C_S über den Schalter S₄ mit Masse gekoppelt, wie dies in dem Beispiel der 3 dargestellt ist.
In dem Beispiel der 4C wird, nach dem der Messkondensator C_X und der Integrationskondensator C_S auf den Referenzspannungspegel gesetzt wurden, ein Strom an den Messkondensator C_X angelegt. Das Anlegen des Stroms an den Messkondensator C_X ändert die Spannung am Messkondensator C_X vom Referenzspannungspegel auf einen vorbestimmten Spannungspegel, wie dies in dem Beispiel der 4A dargestellt ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist der Referenzspannungspegel am Messkondensator C_X Masse und der vorbestimmte Spannungspegel ist V_DD minus einen Spannungsabfall an dem Stromspiegel. In einem anderen Beispiel lädt der angelegte Strom den Messkondensator C_X im Wesentlichen vollständig. In bestimmten Ausführungsformen wird ein Strom an den Messkondensator C_X angelegt, in dem der Messkondensator C_X mit einer Spannungsquelle verbunden wird, wobei der angelegte Strom durch den Stromfühlereingang des Stromspiegels 30 erfasst wird, um den Messkondensator C_X im Wesentlichen vollständig zu laden, wie dies in dem Beispiel der 3 dargestellt ist.
Das Laden des Messkondensators C_X über das Stromfühlermodul des Stromspiegels 30 führt dazu, dass der Integrationskondensator C_S mit einem Strom geladen wird, der proportional ist zu der Ladungsmenge, die auf dem Messkondensator C_X aufgebracht wurde. Das Laden des Integrationskondensators C_S wird fortgeführt, bis die Spannung an C_X im Wesentlichen gleich dem vorbestimmten Spannungspegel ist, wie dies links von der Linie X in 4D dargestellt ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Messkondensator C_X auf die Versorgungsspannung des Berührungssensors oder auf eine andere Spannung aufgeladen werden. In bestimmten Ausführungsformen ist der an dem Integrationskondensator C_S angelegte Strom proportional zu dem am Messkondensator C_X angelegten Strom. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist der an dem Integrationskondensator C_S angelegte Strom kleiner als der an dem Messkondensator C_X angelegte Strom.
Der angelegte Strom ändert die Spannung am Integrationskondensator C_S vom Referenzspannungspegel auf einen Ladespannungspegel, wie dies links der Linie X in 4B dargestellt ist. Der Ladungsspannungspegel am Integrationskondensator C_S hängt zum Teil davon ab, ob eine Berührungs- oder Annäherungseingabe an der Elektrode des Berührungssensors aufgetreten ist. Wie oben stehend beschrieben wurde, erhöht eine Berührungs- oder Annäherungseingabe an der Elektrode des Berührungssensors die gemessene Kapazität des Messkondensators C_X. Die Erhöhung der gemessenen Kapazität des Messkondensators C_X erhöht die Ladungsmenge, die auf dem Messkondensator C_X aufgebracht wurde, und damit wiederum die auf dem Integrationskondensator C_S, wodurch der Ladespannungspegel an Integrationskondensator C_S beeinflusst wird. In bestimmten Ausführungsformen wird ein Strom am Integrationskondensator C_S angelegt, während ein Strom am Messkondensator C_X angelegt ist und durch den Stromfühlereingang des Stromspiegels erfasst wird, wie dies im Beispiel der 4A bis 4B dargestellt ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel wird ein Strom am Messkondensator C_X für eine Zeit angelegt, die länger ist als die Widerstands-Kondensator-Zeitkonstante (RC-Zeitkonstante) der Elektroden.
In dem Beispiel der 4C wird nach dem Anlegen des Stroms die Spannung am Messkondensator C_X von dem vorbestimmten Spannungspegel auf den Referenzspannungspegel geändert. In dem Beispiel der 3 entlädt die Eigenkapazitätsmessschaltung den Messkondensator C_X, in dem sie den Messkondensator C_X mit Masse verbindet. In bestimmten Ausführungsformen wird die Differenz zwischen dem Referenzspannungspegel und einem Ladespannungspegel am Integrationskondensator C_S durch den ADC gemessen und eine Feststellung, ob eine Berührungs- oder Annäherungseingabe aufgetreten ist, kann auf Basis dieses Unterschieds getroffen werden.
In bestimmten Ausführungsformen kann die Eigenkapazitätsschaltung in einem Burstmodus betrieben werden. In dem Burstmodus wird das Laden des Integrationskondensators C_S mehrere Male ausgeführt, während der Messkondensator C_X geladen und entladen wird. In dem Beispiel der 4D legt jeder Ladezyklus, d. h. Laden und Entladen, des Messkondensators C_X einen Strom an den Integrationskondensator C_S. In dem Beispiel der 4B erhöht jede Ladungslieferung an den Integrationskondensator C_S die Spannung am Integrationskondensator C_S. In bestimmten Ausführungsformen kann der Messkondensator C_X einige Male geladen werden, bis die Spannung am Integrationskondensator C_S im Wesentlichen mit einem vorbestimmten Schwellenspannungspegel übereinstimmt. In diesem Fall kann die Zahl der Ladezyklen am Messkondensator C_X als Signal verwendet werden, mit dem festgestellt wird, ob eine Berührungs- oder Annäherungseingabe an der Elektrode aufgetreten ist.

Tabelle 1 zeigt eine Beispielsequenz des Betriebs der beispielhaften Eigenkapazitätsmessung, die in 4A bis D dargestellt ist. Im Schritt 3 wird ein Strom an den Messkondensator C_X und an den Integrationskondensator C_S angelegt, der die Spannung am Integrationskondensator C_S auf den Ladespannungspegel abändert. Wie oben stehend beschrieben, hängt die Ladespannung des Integrationskondensators C_S zum Teil davon ab, ob eine Berührungs- oder Annäherungseingabe an der Elektrode des Berührungssensors vorliegt. Die Schritte 5 bis 6 messen den Ladespannungspegel des Integrationskondensators C_S und entladen den Messkondensator C_X, wie oben stehend beschrieben wurde. In bestimmten Ausführungsformen wird der Messkondensator C_X entladen, in dem der Schalter S₂ geschlossen wird. In anderen Ausführungsformen werden die Schritte 2 bis 5 entsprechend einer Burstlänge mehrere Male ausgeführt. Eine Wiederholung des Anlegens eines Stroms am Messkondensator C_X und am Integrationskondensator C_S erhöht die Spannung am Integrationskondensator C_S. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Reihenfolge der Schritte in Tabelle 1 beschreibt und illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Reihenfolge der Schritte zur Durchführung einer Eigenkapazitätsmessung. Tabelle 1:

Schritt	S₁	S₂	S₃	S₄	Beschreibung
1	aus	ein	aus	ein	Anfänglicher Ladezustand – alle Kondensatoren vollständig entladen
2	ein	aus	aus	aus	Schwebender Zustand
3	ein	aus	ein	aus	Strom am Messkondensator C_X und am Integrationskondensator C_S anlegen
4	aus	aus	aus	aus	Verbindung zur Stromquelle entfernen, wenn der Messkondensator C_X im Wesentlichen vollständig geladen ist
5	aus	ein	aus	aus	Messkondensator C_X entladen
6	aus	aus	aus	aus	Spannung am Integrationskondensator C_S mittels ADC messen

5 zeigt ein beispielhaftes Schaltungsdiagramm für Eigenkapazitätsmessungen mit LF-Rauschunterdrückung. Die Eigenkapazitätsmessschaltung 20 bestimmt eine Änderung an einem Berührungssensorkondensator, der in dem Beispiel der 5 schematisch durch den Messkondensator C_X dargestellt ist. Wie oben stehend beschrieben, kann der Messkondensator C_X zum Teil zwischen einer Elektrode des Berührungssensors und einem Berührungsobjekt ausgebildet sein, das kapazitiv oder galvanisch mit Masse gekoppelt ist. Der Teil des Messkondensators C_X, der die Elektrode enthält, ist mit dem Stromfühlermodul des Stromspiegels 30 oder mit Masse über die Schalter S1 bzw. S2 verbunden. Der Messkondensator C_X ist mit dem Stromfühlermodul des Stromspiegels 34 über den Schalter S₅ verbunden. Die einstellbare Stromquelle des Stromspiegels 34 ist mit dem Stromfühlermodul des Stromspiegels 36 gekoppelt.
Der Stromquellenausgang des Stromspiegels 30 und des Stromspiegels 36 liefert einen Strom an den Integrationskondensator C_S über die Schalter S₃ bzw. S₄. In bestimmten Ausführungsformen ist der an den Integrationskondensator C_S über den Stromquellenausgang des Stromspiegels 30 gelieferte Strom proportional zu dem Strom, der an den Messkondensator C_X geliefert wird und durch den Stromfühlereingang des Stromspiegels 30 erfasst wird. In anderen Ausführungsformen ist der an den Integrationskondensator C_S durch den Stromquellenausgang des Stromspiegels 36 gelieferte Strom proportional zu dem Strom, der an den Messkondensator C_X geliefert wird und durch den Stromfühlereingang des Stromspiegels 34 erfasst wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel liefert der Stromquellenausgang des Stromspiegels 36 einen Strom an den Integrationskondensator C_S in einem Verhältnis zu dem Strom, der an den Messkondensator C_X geliefert wird und durch den Stromfühlereingang des Stromspiegels 34 erfasst wird. In einem weiteren Beispiel beträgt ein Verhältnis des Stroms, der an den Messkondensator C_X geliefert wird, zu dem Strom, der an den Integrationskondensator C_S geliefert wird, im Wesentlichen N:1, wobei N ein von 1 verschiedener Wert ist. Der Integrationskondensator C_S ist über den Schalter S₆ mit Masse gekoppelt. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Anordnung bestimmter Komponenten für die Eigenkapazitätsmessschaltung beschreibt und illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Anordnung geeigneter Komponenten für die Eigenkapazitätsmessschaltung.
6A bis D illustrieren beispielhafte Signalformen des Messkondensators und des Integrationskondensators als Funktion der Zeit für eine beispielhafte Eigenkapazitätsmessung mit LF-Rauschunterdrückung. 6A bis D zeigen aufeinander folgende Ladezyklen oder Bursts zur Akkumulierung von Ladung auf dem Integrationskondensator C_S, wenn die Eigenkapazitätsmessschaltung in einem Burstmodus arbeitet, wie unten stehend beschrieben wird. Wie oben stehend beschrieben wurde, beeinflusst eine Berührungs- oder Annäherungseingabe an der Elektrode des Berührungssensors die Ladungsmenge, und damit die Spannung, an einen Messkondensator C_X. In dem Beispiel der 6A wird die Ladung des Messkondensators C_X geändert, wodurch die Spannung am Messkondensator C_X zu einem Referenzspannungspegel wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Referenzspannungspegel Masse sein. In bestimmten Ausführungsformen wird der Messkondensator C_X über den Schalter S₂ mit Masse verbunden, wie dies in 5 dargestellt ist. In dem Beispiel der 6B wird die Ladungsmenge des Integrationskondensators C_S geändert, wodurch die Spannung am Integrationskondensator C_S zu Masse wird. In bestimmten Ausführungsformen wird der Integrationskondensator C_S über den Schalter S₆ mit Masse gekoppelt, wie dies in dem Beispiel der 5 dargestellt ist.
In dem Beispiel der 6C wird, nach dem der Messkondensator C_X und der Integrationskondensator C_S auf den Referenzspannungspegel gesetzt wurden, ein Strom an den Messkondensator C_X angelegt. Das Anlegen des Stroms verändert die Spannung am Messkondensator C_X vom Referenzspannungspegel zu einem vorbestimmten Spannungspegel, wie dies in dem Beispiel der 6A dargestellt ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist der Referenzspannungspegel am Messkondensator C_X Masse und der vorbestimmte Spannungspegel ist V_DD minus einem Spannungsabfall an dem Stromspiegel. In einem anderen Beispiel lädt die an dem Messkondensator C_X angelegte Ladungsmenge die Kapazität des Messkondensators C_X im Wesentlichen vollständig. In bestimmten Ausführungsformen wird ein Strom an den Messkondensator C_X angelegt, indem der Messkondensator C_X über den Stromfühlereingang des Stromspiegels 30 mit einer Spannungsquelle verbunden wird, um den Messkondensator C_X im Wesentlichen vollständig zu laden, wie dies in dem Beispiel der 5 dargestellt ist.
Das Anlegen eines Stroms am Messkondensator C_X führt auch dazu, dass ein Strom am Integrationskondensator C_S angelegt wird, während der Strom an dem Messkondensator C_X angelegt ist, wie dies in dem Beispiel der 6D dargestellt ist. In bestimmten Ausführungsformen ist der an dem Integrationskondensator C_S angelegte Strom proportional zu dem am Messkondensator C_X angelegten Strom. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist der am Integrationskondensator C_S angelegte Strom kleiner als der am Messkondensator C_X angelegte Strom. Das Anlegen des Stroms am Integrationskondensator C_S ändert die Spannung am Integrationskondensator C_S vom Referenzspannungspegel auf einen Ladespannungspegel, wie dies in dem Beispiel der 6B dargestellt ist. Der Ladespannungspegel am Integrationskondensator C_S hängt zum Teil davon ab, ob eine Berührungs- oder Annäherungseingabe an der Elektrode des Berührungssensors aufgetreten ist. Wie oben stehend beschrieben wurde, erhöht eine Berührungs- oder Annäherungseingabe an der Elektrode des Berührungssensors die Messkapazität C_X. Die Erhöhung der Messkapazität C_X erhöht die Ladungsmenge, die an dem Messkondensator C_X und dem Integrationskondensator C_S aufgebracht wird, wodurch der Ladespannungspegel beeinflusst wird. In bestimmten Ausführungsformen wird ein Strom am Messkondensator C_X angelegt, in dem der Messkondensator C_X über den Stromfühlereingang des Stromspiegels 30 mit der Spannungsquelle verbunden wird, bis die Kapazität des Messkondensators C_X im Wesentlichen vollständig geladen ist, wie dies in dem Beispiel der 5 dargestellt ist.
In dem Beispiel der 6A wird die Spannung am Messkondensator C_X von dem vorbestimmten Spannungspegel auf den Referenzspannungspegel geändert, nachdem der Strom angelegt wurde. In dem Beispiel der 5 legt die Eigenkapazitätsmessschaltung einen Strom an dem Messkondensator C_X an und erfasst diesen über den Stromfühlereingang des Stromspiegels 34. In dem Beispiel der 6C hat der durch den Stromfühlereingang des Stromspiegels 34 erfasste Strom die umgekehrte Richtung, relativ zum Messkondensator C_X, im Vergleich zu dem Strom, der durch den Stromfühlereingang des Stromspiegels 30 erfasst wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel lädt der durch den Stromfühlereingang des Stromspiegels 30 erfasste Strom den Messkondensator C_X und der durch den Stromfühlereingang des Stromspiegels 34 erfasste Strom entlädt den Messkondensator C. In dem Beispiel der 6D führt das Anlegen des Stroms am Messkondensator C_X zum Anlegen eines Stroms am Integrationskondensator C_S. Das Anlegen eines Stroms am Integrationskondensator C_S über den Stromspiegel 36 verändert die Spannung am Integrationskondensator C_S vom Referenzspannungspegel auf einen zweiten Ladespannungspegel, wie dies in dem Beispiel der 6B dargestellt ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel beträgt ein Verhältnis des über den Stromspiegel 34 am Messkondensator C_X angelegten Stroms zu dem über den Stromspiegel 36 am Integrationskondensator C_S angelegten Strom im Wesentlichen N:1, wobei N ein von 1 verschiedener Wert ist. In einem anderen Beispiel ist der durch den Stromfühlereingang des Stromspiegels 36 erfasste Strom im Wesentlichen gleich dem Strom am Stromquellenausgang des Stromspiegels 36.
LF-Rauschen kann die durch die Elektrode des Berührungssensors detektierte Eingabe stören. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das LF-Rauschen von einer aktiven Stromleitung des Berührungssensors, der bei 50 bis 60 Hz arbeitet, herrühren. In einem anderen Beispiel kann das LF-Rauschen eine hohe Amplitude, wie z. B. 100 Volt oder mehr haben. Während einer Ladungsübertragung kann eine LF-Rauschquelle eine Ladungsmenge auf den Messkondensator C_X aufbringen. Abhängig davon, ob das LF-Rauschen auf der fallenden oder der steigenden Flanke der LF-Signalform platziert ist, wird die aufgebrachte Ladung die Ladung auf dem Messkondensator C_X erhöhen oder erniedrigen und eine Änderung der Ladung des Messkondensators C_X, die durch die Messschaltung vorgenommen wird, verschieben. Wenn aufeinander folgende Messungen durchgeführt werden, wird die durch die LF-Rauschquelle hinzugefügte oder weggenommene Ladung zu einer gleichförmigen (common-mode) Verschiebung des Signals von dem Messkondensator C_X führen. Abhängig von der Messfrequenz kann die gleichförmige Verschiebung die Amplitude oder Polarität der Signale von dem Messkondensator C_X ändern.
Das LF-Rauschen beim Laden und Entladen des Messkondensators C_X tritt als Gleichspannungsverschiebung in den Signalen der beiden Anwendungen des Stroms auf. Für Messungen, die innerhalb eines vergleichsweise kurzen Zeitraums durchgeführt werden, hat das induzierte LF-Rauschen im Wesentlichen die gleiche Polarität und Amplitude für das Anlegen der beiden Ströme. Gleichspannungsverschiebungen können eine Frequenz haben, die niedriger ist als eine Messfrequenz, und Signalfluktuationen verursachen. Wie oben stehend beschrieben wurde, wird die Rauschverschiebung der differentiellen Eigenkapazitätsmessung unterdrückt, in dem die Richtung des Stroms umgekehrt wird, d. h. der Lade- und Entladestrom, der an den Messkondensator C_X angelegt wird, wodurch das auf dem Messkondensator C_X induzierte LF-Rauschen subtrahiert wird. Die am Integrationskondensator C_S gemessene Spannung ist im Wesentlichen frei von dem LF-Rauschen, das an dem Messkondensator C_X induziert wird.

Tabelle 2 zeigt eine Beispielsequenz für die Ausführung der beispielhaften Eigenkapazitätsmessung, die in 6A bis D dargestellt ist. Im Schritt 3 wird der Strom an den Messkondensator C_X und den Integrationskondensator C_S angelegt, der die Spannung am Integrationskondensator C_S auf den Ladespannungspegel abändert. Wie oben stehend beschrieben wurde, hängt der Ladespannungspegel zum Teil davon ab, ob eine Berührungs- oder Annäherungseingabe an der Elektrode des Berührungssensors vorliegt. Im Schritt 5 wird ein Strom angelegt, um den Messkondensator C_X zu entladen und den Integrationskondensator C_S weiter zu laden, so dass die Spannung am Integrationskondensator C_S auf einen zweiten Ladespannungspegel abgeändert wird. Im Schritt 7 wird die Spannung am Integrationskondensator C_S, wie oben stehend beschrieben wurde, gemessen. In bestimmten Ausführungsformen werden die Schritte 2 bis 5 einige Male entsprechend einer Burstlänge wiederholt. Wie oben stehend beschrieben, erhöht eine Wiederholung des Anlegens des Stroms an den Messkondensator C_X und den Integrationskondensator C_S die Spannung am Integrationskondensator C_S. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Reihenfolge der Schritte in Tabelle 2 beschreibt und illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Reihenfolge der Schritte zur Durchführung einer Eigenkapazitätsmessung mit LF-Rauschunterdrückung. Tabelle 2:

Schritt	S₁	S₂	S₃	S₄	S₅	S₆	Beschreibung
1	aus	ein	aus	aus	aus	ein	Anfängliche Entladung des Messkondensators C_X und des Integrationskondensators C_S
2	aus	aus	aus	aus	aus	aus	Schwebender Zustand
3	ein	aus	ein	aus	aus	aus	Strom an den Messkondensator C_X und den Integrationskondensator C_S anlegen
4	aus	aus	aus	aus	ein	aus	Verbindung zur Stromquelle öffnen wenn der Messkondensator C_X im Wesentlichen vollständig geladen ist
5	aus	aus	aus	ein	ein	aus	Strom des Messkondensators C_X und des Integrationskondensator C_S anlegen, was zu einer Entladung des Messkondensators C_X führt
6	aus	aus	aus	aus	aus	aus	Spannung am Integrationskondensator C_S messen
7	aus	ein	aus	ein	aus	ein	Alle Kondensatoren entladen

7 zeigt ein beispielhaftes Schaltungsdiagramm für eine beispielhafte spannungsbegrenzte Eigenkapazitätsmessung mit LF-Rauschunterdrückung. Die Eigenkapazitätsmessschaltung 20 bestimmt eine Änderung einer Berührungssensorkapazität, die in dem Beispiel der 7 schematisch durch den Messkondensator C_X angedeutet ist. Wie oben stehend beschrieben wurde, kann der Messkondensator C_X zum Teil zwischen einer Elektrode des Berührungssensors und einem Berührungsobjekt ausgebildet sein, das kapazitiv oder galvanisch mit Masse gekoppelt ist. Der Teil des Messkondensators C_X, der die Elektrode enthält, ist über die Schalter S₅ und S₂ mit einem Eingang des Stromspiegels 36 bzw. mit Masse verbunden. Der Messkondensator C_X ist über die Schalter S₃ und S₁ mit einem Stromfühlermodul des Stromspiegels 34 bzw. mit der Versorgungsspannung V_DD verbunden. Die Spannung am Messkondensator C_X liegt am Eingang eines Komparators 38 an. Ein anderer Eingang des Komparators 38 ist über die Schalter S₇ und S₈ mit einer Spannung V_H bzw. einer Spannung V_L verbunden. Der Ausgang des Komparators 38 ist mit einer Steuereinheit 40 verbunden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Steuereinheit 40 asynchron sein, so dass die Steuereinheit 30 den Strom zum Integrationskondensator C_S im Wesentlichen sofort unterbricht, wenn der Zustand des Ausgangs des Komparators 38 kippt. Eine inkonsistente Verzögerung zwischen einem Komparatorkippereignis und der Unterbrechung des Stroms zum Integrationskondensator C_S kann zu einem gestörten Signal führen.
Die Stromquellenausgänge des Stromspiegels 30 und des Stromspiegels 36 liefern einen Strom über die Schalter S₄ bzw. S₆ an den Integrationskondensator C_S. In bestimmten Ausführungsformen ist der über den Stromquellenausgang des Stromspiegels 30 und des Stromspiegels 36 an den Integrationskondensator C_S gelieferte Strom proportional zu dem Strom, der an den Messkondensator C_X über einen Strom geliefert wird, der durch den Stromfühlereingang des Stromspiegels 34 bzw. des Stromspiegels 36 erfasst wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel können der Stromspiegel 36 und der Stromspiegel 36 so konfiguriert sein, dass sie einen Strom an den Integrationskondensator C_S in einem Verhältnis zu dem am Messkondensator C_X angelegten Strom liefern, der durch die Stromfühlereingänge des Stromspiegels 34 bzw. des Stromspiegels 36 erfasst wird. In einem anderen Beispiel ist ein Verhältnis der an den Messkondensator C_X und an den Integrationskondensator C_S angelegten Ströme im Wesentlichen N:1, wobei N ein von 1 verschiedener Wert ist. Der Integrationskondensator C_S ist über den Schalter S₉ mit Masse verbunden. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Anordnung von bestimmten Komponenten für die Eigenkapazitätsmessschaltung beschreibt und illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Anordnung geeigneter Komponenten für die Eigenkapazitätsmessschaltung.
8A bis B zeigen beispielhafte Signalformen des Messkondensators und des Integrationskondensators als Funktion der Zeit für ein Beispiel einer spannungsbegrenzten Eigenkapazitätsmessung mit LF-Rauschunterdrückung. In dem Beispiel der 8A wird die Ladungsmenge auf dem Messkondensator C_X geändert, wodurch die Spannung am Messkondensator C_X auf eine Referenzspannung gesetzt wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Referenzspannung Masse sein. In bestimmten Ausführungsformen wird der Messkondensator C_X über den Schalter S₂ mit Masse gekoppelt, wie dies in 7 dargestellt ist. In dem Beispiel der 8B wird die Ladung auf dem Integrationskondensator C_S geändert, wodurch die Spannung an Integrationskondensator C_S auf Masse gesetzt wird. In bestimmten Ausführungsformen ist der Integrationskondensator über den Schalter S₉ mit Masse verbunden, wie dies in dem Beispiel der 7 dargestellt ist.
Nachdem der Messkondensator C_X und der Integrationskondensator C_S auf den Referenzspannungspegel gesetzt wurden, wird ein Strom an den Messkondensator C_X angelegt. Das Anlegen des Stroms an den Messkondensator C_X ändert die Spannung an dem Messkondensator C_X vom Referenzspannungspegel auf einen vorbestimmten Spannungspegel, wie dies in dem Beispiel der 8A dargestellt ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist der Referenzspannungspegel am Messkondensator C_X Masse und der vorbestimmte Spannungspegel ist V_DD minus einen Spannungsabfall am Stromspiegel. In einem anderen Beispiel lädt die an den Messkondensator C_X angelegte Ladungsmenge den Messkondensator C_X im Wesentlichen vollständig. In anderen Ausführungsformen wird ein Strom angelegt, indem der Messkondensator C_X mit einer Spannungsquelle über den Stromfühlereingang des Stromspiegels 36 gekoppelt wird, um den Messkondensator C_X im Wesentlichen vollständig zu laden, wie dies in dem Beispiel der 7 dargestellt ist.
Ein Strom wird an den Integrationskondensator C_S angelegt, während ein Strom an den Messkondensator C_X angelegt ist, und die Spannung V_H ist mit einem Eingang des Komparators gekoppelt. Sobald die Spannung am Messkondensator C_X sich vom Referenzspannungspegel auf einen Wert im Wesentlichen gleich dem Spannungspegel V_H geändert hat, schaltet der Ausgang des Komparators seinen Zustand um und die Steuereinheit unterbricht das Anlegen des Stroms an den Integrationskondensator C_S. Das Anlegen des Stroms an den Integrationskondensator C_S führt zu einer Änderung der Spannung am Integrationskondensator C_S von dem Referenzspannungspegel auf einen Ladespannungspegel, wie dies in dem Beispiel der 6B dargestellt ist. Der Ladespannungspegel des Integrationskondensators C_S hängt zum Teil davon ab, ob eine Berührungs- oder Annäherungseingabe an der Elektrode des Berührungssensors vorliegt, und vom Wert der Spannung V_H. In bestimmten Ausführungsformen ist die an den Messkondensator C_X angelegte Spannung proportional zu dem Strom, der an den Integrationskondensator C_S angelegt ist. In bestimmten Ausführungsformen wird ein Strom an den Integrationskondensator C_S angelegt, indem der Messkondensator C_X über den Stromfühlereingang des Stromspiegels 30 mit der Spannungsquelle verbunden wird, wie dies in dem Beispiel der 7 dargestellt ist. Ein Strom wird weiterhin an den Messkondensator C_X angelegt, bis der Messkondensator C_X im Wesentlichen vollständig geladen ist und die Spannung am Messkondensator C_X im Wesentlichen gleich dem vorbestimmten Spannungspegel ist.
In dem Beispiel der 8A wird die Spannung am Messkondensator C_X nach dem Anlegen der Ladung von dem vorbestimmten Spannungspegel auf den Referenzspannungspegel abgeändert. In dem Beispiel der 7 legt die spannungsbegrenzte Eigenkapazitätsmessschaltung einen Strom an den Messkondensator C_X an, der durch den Stromfühlereingang des Stromspiegels 34 erfasst wird. Ein Strom wird an den Integrationskondensator C_S angelegt, während ein Strom an den Messkondensator C_X angelegt wird, und die Spannung V_L ist mit einem Eingang des Komparators verbunden. Das Anlegen des Stroms an den Integrationskondensator C_S über den Ausgang des Stromspiegels 36 führt zu einer Änderung der Spannung am Integrationskondensator C_S vom Referenzspannungspegel auf den ersten Ladespannungspegel, wie dies in dem Beispiel der 8B dargestellt ist.
Sobald sich die Spannung am Messkondensator C_X von dem vorbestimmten Spannungspegel auf einen Wert im Wesentlichen gleich der Spannung V_L geändert hat, schaltet der Ausgang des Komparators seinen Zustand um, und die Steuereinheit unterbricht das Anlegen des Stroms an den Integrationskondensator C_S. Das Anlegen des Stroms an den Integrationskondensator C_S über den Stromquellenausgang des Stromspiegels 30 führt zu einer Änderung der Spannung am Integrationskondensator C_S von dem ersten Ladespannungspegel auf einen zweiten Ladespannungspegel, wie dies in dem Beispiel der 8B dargestellt ist. Der Strom wird weiterhin an den Messkondensator C_X angelegt, bis die Spannung am Messkondensator C_X im Wesentlichen gleich dem Referenzspannungspegel ist. Der durch den Stromfühlereingang des Stromspiegels 34 erfasste Strom bezüglich des Messkondensators C_X hat im Vergleich zu dem Strom, der durch den Stromfühlereingang des Stromspiegels 30 erfasst wird, das umgekehrte Vorzeichen. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist ein Verhältnis der Ströme, die an den Messkondensator C_X und an den Integrationskondensator C_S angelegt werden, im Wesentlichen N:1, wobei N ein von 1 verschiedener Wert ist.
Wie oben stehend beschrieben wurde, kann LF-Rauschen das Signal von dem Messkondensator C_X stören. In dem Fall, in dem sequentielle Messungen durchgeführt werden, treten die addierten oder subtrahierten Ladungen von der LF-Rauschquelle als Gleichspannungsverschiebung des Signals von dem Messkondensator C_X auf. Abhängig von der Messfrequenz kann die Gleichspannungsverschiebung die Amplitude oder Polarität der Signale von dem Messkondensator C_X ändern. Wie oben stehend beschrieben wurde, wird die Rauschverschiebung der differentiellen Eigenkapazitätsmessung unterdrückt, in dem die Richtung des Stroms, d. h. der Lade- und Entladestrom, der an den Messkondensator C_X angelegt wird, umgedreht wird und die Spannung am Integrationskondensator C_S gemessen wird.

Tabelle 3 zeigt eine Beispielsequenz für die Ausführung der beispielhaften spannungsbegrenzten Eigenkapazitätsmessung mit LF-Rauschunterdrückung, die in 8A bis B dargestellt ist. In den Schritten 3 bis 5 wird ein Strom an den Messkondensator C_X und den Integrationskondensator C_S angelegt, der die Spannung am Messkondensator C_X auf den vorbestimmten Spannungspegel und die Spannung am Integrationskondensator C_S auf den Ladespannungspegel abändert. Wie oben stehend beschrieben wurde, wird der Strom an den Integrationskondensator C_S unterbrochen, wenn die Spannung am Messkondensator C_X im Wesentlichen gleich ist zur Spannung V_H. Die Schritte 7 bis 9 legen einen Strom an, um den Messkondensator C_X zu entladen und den Integrationskondensator C_S weiter zu laden, so dass die Spannung am Messkondensator C_X auf den Referenzspannungspegel abgeändert wird und die Spannung am Integrationskondensator C_S einen zweiten Ladespannungspegel annimmt. Wie oben stehend beschrieben wurde, wird der Strom an den Integrationskondensator C_S unterbrochen, wenn die Spannung am Messkondensator C_X im Wesentlichen gleich der Spannung V_L ist. In bestimmten Ausführungsformen werden die Schritte 2 bis 9 einige Male entsprechend einer Burstlänge wiederholt. Wie oben stehend beschrieben wurde, erhöht eine Wiederholung des Anlegens der Ströme an den Messkondensator C_X und den Integrationskondensator C_S die Spannung am Integrationskondensator C_S. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Reihenfolge der Schritte in Tabelle 3 beschreibt und illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Reihenfolge der Schritte zur Ausführung einer spannungsbegrenzten Eigenkapazitätsmessung mit LF-Rauschunterdrückung. Tabelle 3:

Schritt	S₁	S₂	S₃	S₄	S₅	S₆	S₇	S₈	S₉	Beschreibung
1	aus	ein	aus	aus	aus	aus	ein	aus	ein	Anfänglicher Entladezustand
2	aus	aus	aus	aus	aus	aus	ein	aus	aus	Schwebender Zustand
3	aus	aus	ein	aus	ein	ein	ein	aus	aus	Anlegen eines Stroms an den Messkondensator C_X und den Integrationskondensator C_S
4	ein	aus	aus	aus	aus	aus	ein	aus	aus	Die Spannung am Messkondensator C_X erreicht V_H; Strom am Integrationskondensator C_S wird beendet
5	aus	aus	aus	aus	aus	aus	ein	aus	aus	Messkondensator C_X vollständig geladen
6	aus	aus	aus	aus	aus	aus	aus	ein	aus	Komparatoreingang wird auf V_L gesetzt
7	aus	aus	ein	ein	aus	aus	aus	ein	aus	Strom wird angelegt, um den Messkondensator C_X zu entladen und den Integrationskondensator C_S aufzuladen
8	aus	ein	aus	aus	aus	aus	aus	ein	aus	Spannung am Messkondensator C_X erreicht V_L; Strom am Integrationskondensator C_S wird beendet
9	aus	aus	aus	aus	aus	aus	aus	ein	aus	Vollständige Entladung des Messkondensators C_X; Spannung am Integrationskondensator C_S wird gemessen

9 zeigt ein beispielhaftes Schaltungsdiagramm für Eigenkapazitätsmessungen unter Verwendung eines differentiellen ADC. Die Eigenkapazitätsmessschaltung 20 mit einem differentiellen ADC 42 bestimmt eine Änderung einer Berührungssensorkapazität, die in dem Beispiel der 9 schematisch durch den Messkondensator C_X angedeutet ist. Wie oben stehend beschrieben wurde, kann der Messkondensator C_X zum Teil zwischen einer Elektrode des Berührungssensors und anderen umgebenden leitfähigen Materialien des Berührungssensors (nicht dargestellt) gebildet sein, die kapazitiv oder galvanisch mit Masse gekoppelt sind. Der Teil des Messkondensators C_X, der die Elektrode enthält, ist über die Schalter S₁ und S₂ mit einem Stromspiegel 30 bzw. mit Masse verbunden.
Der Integrationskondensator C_S ist über die Schalter S₃ und S₄ mit dem Stromquellenausgang des Stromspiegels 30 bzw. mit Masse verbunden. In bestimmten Ausführungsformen ist der an den Integrationskondensator C_S über den Stromquellenausgang des Stromspiegels 30 angelegte Strom proportional zu dem Strom, der an den Messkondensator C_X angelegt wird und durch den Stromfühlereingang des Stromspiegels 30 erfasst wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Stromspiegel 30 dazu eingerichtet sein, einen Strom an den Integrationskondensator C_S anzulegen, der in einem Verhältnis zu einem Strom steht, der an den Messkondensator C_X angelegt wird. In einem anderen Beispiel ist das Verhältnis der Ströme, die an den Messkondensator C_X und an den Integrationskondensator C_S angelegt werden, im Wesentlichen N:1, wobei N ein von 1 verschiedener Wert ist. Die Spannung am Integrationskondensator C_S liegt an einem Eingang eines differentiellen ADC 42 an. Andere Eingaben an den differentiellen ADC 42 sind die Spannungen V_MAX und die Spannung V_REF.
Der differentielle ADC 42 ist dazu eingerichtet, eine Analog-Digital-Wandlung auf Daten innerhalb eines Bereichs oberhalb einer Wandlerschwelle durchzuführen. Der differentielle ADC 42 kompensiert die Effekte einer konstanten Kapazitätskomponente des Messkondensators C_X und reduziert die erforderliche Auflösung des differentiellen ADC 42. In einem nicht einschränkenden Beispiel führt das Setzen eines Eingangs des differentiellen ADC 42 auf einen Wandlerschwellenpegel dazu, dass der differentielle ADC 42 den Wandlerschwellenpegel von dem Messsignal abzieht. In bestimmten Ausführungsformen ist der Wandlerschwellenpegel durch die Spannung V_REF definiert und der Bereich ist durch die Spannung V_MAX definiert. Durch eine Begrenzung des Bereichs, in dem Daten digital gewandelt werden, ist der differentielle ADC 40 dazu in der Lage, die Auflösung der Daten innerhalb des begrenzten Bereichs zu erhöhen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Wandlerschwellenpegel auf einen Wert gesetzt werden, der einem Berührungswert entspricht. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Differenz an der Spannung am Integrationskondensator C_S mit einer Berührungseingabe 1,6 V betragen, und der Wandlerschwellenpegel, der durch die Spannung V_REF definiert wird, und der Bereich, der durch die Spannung V_MAX definiert wird, können auf 1,5 V bzw. 0,5 V gesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Anordnung bestimmter Komponenten für die Eigenkapazitätsmessschaltung unter Verwendung eines differentiellen ADC beschreibt und illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Anordnung geeigneter Komponenten für die spannungsbegrenzte differentielle Eigenkapazitätsmessschaltung.
10 illustriert ein Beispielverfahren zur Durchführung von Eigenkapazitätsmessungen. Das Verfahren kann im Schritt 100 beginnen, in dem ein erster Strom an einen Kondensator eines Berührungssensors angelegt wird. Das Anlegen des ersten Stroms an den Kondensator für eine erste Zeitdauer ändert die Spannung an dem Kondensator vom Referenzspannungspegel auf einen ersten vorbestimmten Spannungspegel. Im Schritt 102 wird ein zweiter Strom an einen Integrationskondensator angelegt. Der zweite Strom ist proportional zu dem ersten Strom und das Anlegen des zweiten Stroms an den Integrationskondensator für die erste Zeitdauer ändert die Spannung an dem Integrationskondensator von dem Referenzspannungspegel auf einen ersten Ladespannungspegel. Im Schritt 104 wird auf Basis des ersten Ladespannungspegels bestimmt, ob eine Berührungseingabe an dem Berührungssensor aufgetreten ist, womit das Verfahren enden kann. Obwohl die vorliegende Offenbarung die Schritte des Verfahrens aus 10 als in einer bestimmten Reihenfolge auftretend beschreibt und illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Schritte des Verfahrens aus 10 in jeder geeigneten Reihenfolge. Obwohl die vorliegende Offenbarung darüber hinaus bestimmte Komponenten beschreibt und illustriert, die bestimmten Schritte des Verfahrens aus 10 ausführen, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Kombination geeigneter Komponenten, die geeignete Schritte des Verfahrens aus 10 ausführen.
Ein Bezug auf ein computerlesbares Speichermedium kann hier ein oder mehrere, nicht-transitorische Strukturen mit einem computerlesbaren Speichemedium umfassen. In einem nicht-einschränkenden Beispiel kann ein computerlesbares Speichermedium eine halbleiterbasierte oder eine andere integrierte Schaltung (IC) (wie z. B. ein Feld-programmierbares Gatterarray (FPGA) oder ein anwendungsspezifisches IC (ASIC)), eine Festplatte, eine HDD, eine Hybridfestplatte (HHD), eine optische Platte, ein optisches Plattenlaufwerk (ODD), eine magnetooptische Platte, ein magnetooptisches Laufwerk, eine Floppydisk, ein Floppydisklaufwerk (FDD), ein Magnetband, ein holographisches Speichermedium, ein Festkörperlaufwerk (SSD), ein RAM-Laufwerk, eine SD-Karte, ein SD-Laufwerk oder andere geeignete computerlesbare Speichermedien oder Kombinationen aus zwei oder mehreren dieser Speichermedien beinhalten.
Unter „oder” wird hier ein inklusives und nicht ein exklusives Oder verstanden, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A oder B” bedeutet daher „A, B oder beides”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. Darüber hinaus bedeutet „und” sowohl einzeln als auch insgesamt, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A und B” bedeutet daher „A und B, einzeln oder insgesamt”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt.
Die vorliegende Offenbarung umfasst alle Änderungen, Ersetzungen, Variationen, Abwandlungen und Modifikationen an den beispielhaften Ausführungsformen, die der Fachmann in Betracht ziehen würde. Darüber hinaus umfasst eine Bezugnahme in den beigefügten Ansprüchen auf eine Vorrichtung oder ein System oder eine Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems, die/das dazu eingerichtet ist, eine bestimmte Funktion auszuführen, diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente unabhängig davon, ob die bestimmte Funktion aktiviert, eingeschaltet oder entsperrt ist, solange diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente dazu eingerichtet ist, diese Funktion auszuführen.

Claims

Verfahren, umfassend die Schritte: Anlegen eines ersten Stroms an einen Kondensator eines Berührungssensors, wobei das Anlegen des ersten Stroms an den Kondensator für eine erste Zeitdauer die Spannung an dem Kondensator von einem Referenzspannungspegel auf einen ersten vorbestimmten Spannungspegel abändert; Anlegen eines zweiten Stroms an einen Integrationskondensator, wobei der zweite Strom proportional zu dem ersten Strom ist und das Anlegen des zweiten Stroms an den Integrationskondensator für die erste Zeitdauer die Spannung an dem Integrationskondensator von dem Referenzspannungspegel auf einen ersten Ladespannungspegel abändert; und Feststellen, auf Basis des ersten Ladespannungspegels, ob eine Berührungseingabe an dem Berührungssensor aufgetreten ist.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend die Schritte: Anlegen eines dritten Stroms an den Kondensator, wobei das Anlegen des dritten Stroms an den Kondensator für eine zweite Zeitdauer die Spannung an dem Kondensator von dem ersten vorbestimmten Spannungspegel auf den Referenzspannungspegel abändert; Anlegen eines vierten Stroms an den Integrationskondensator, wobei der vierte Strom proportional zu dem dritten Strom ist und das Anlegen des vierten Stroms an den Integrationskondensator für die zweite Zeitdauer die Spannung an dem Integrationskondensator von dem ersten Ladespannungspegel auf einen zweiten Ladespannungspegel abändert; und Feststellen, auf Basis des zweiten Ladespannungspegels, ob eine Berührungseingabe an dem Berührungssensor aufgetreten ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der dritte Strom und der erste Strom bezüglich des Kondensators eine umgekehrte Polarität haben.
Verfahren nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend die Schritte: Unterbrechen des Anlegens des zweiten Stroms, wenn die Spannung an dem Kondensator im Wesentlichen einer ersten Grenzspannung entspricht, wobei die erste Grenzspannung niedriger ist als der erste vorbestimmte Spannungspegel; und Unterbrechen des Anlegens des vierten Stroms, wenn die Spannung an dem Kondensator im Wesentlichen einer zweiten Grenzspannung entspricht, wobei die zweite Grenzspannung höher ist als ein zweiter vorbestimmter Spannungspegel.
Verfahren nach Anspruch 1, die des Weiteren umfassend die Schritte: Durchführen einer Analog-Digital-Wandlung (ADC) der Spannung an dem Integrationskondensator, wenn die Spannung an dem Integrationskondensator höher ist als ein Wandlerschwellenpegel.
Verfahren nach Anspruch 1, die des Weiteren umfassend die Schritte: Entladen des Kondensators des Berührungssensors und Anlegen des zweiten Stroms für eine vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen an den Integrationskondensator.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anlegen des ersten Stroms für die erste Zeitdauer den Kondensator des Berührungssensors sättigt und das Anlegen des zweiten Stroms für die erste Zeitdauer dazu führt, dass der Integrationskondensator unterhalb eines Kondensatorsättigungspegels bleibt.
Computer-lesbares, nicht transitorisches Speichermedium mit einer Logik, die dazu eingerichtet ist, bei ihrer Ausführung: einen ersten Strom an einen Kondensator eines Berührungssensors anzulegen, wobei das Anlegen des ersten Stroms an den Kondensator für eine erste Zeitdauer die Spannung an dem Kondensator von einem Referenzspannungspegel auf einen ersten vorbestimmten Spannungspegel abändert; einen zweiten Strom an einen Integrationskondensator anzulegen, wobei der zweite Strom proportional zu dem ersten Strom ist und das Anlegen des zweiten Stroms an den Integrationskondensator für die erste Zeitdauer die Spannung an dem Integrationskondensator von dem Referenzspannungspegel auf einen ersten Ladespannungspegel abändert; und auf Basis des ersten Ladespannungspegels festzustellen, ob eine Berührungseingabe an dem Berührungssensor aufgetreten ist.
Medium nach Anspruch 8, wobei die Logik des Weiteren dazu eingerichtet ist: einen dritten Strom an den Kondensator anzulegen, wobei das Anlegen des dritten Stroms an den Kondensator für eine zweite Zeitdauer die Spannung an dem Kondensator von dem ersten vorbestimmten Spannungspegel auf den Referenzspannungspegel abändert; einen vierten Strom an den Integrationskondensator anzulegen, wobei der vierte Strom proportional zu dem dritten Strom ist und das Anlegen des vierten Stroms an den Integrationskondensator für die zweite Zeitdauer die Spannung an dem Integrationskondensator von dem ersten Ladespannungspegel auf einen zweiten Ladespannungspegel abändert; und auf Basis des zweiten Ladespannungspegels festzustellen, ob eine Berührungseingabe an dem Berührungssensor aufgetreten ist.
Medium nach Anspruch 9, wobei der dritte Strom und der erste Strom bezüglich des Kondensators eine umgekehrte Polarität haben.
Medium nach Anspruch 9, wobei die Logik des Weiteren dazu eingerichtet ist: das Anlegen des zweiten Stroms zu unterbrechen, wenn die Spannung an dem Kondensator im Wesentlichen einer ersten Grenzspannung entspricht, wobei die erste Grenzspannung niedriger ist als der erste vorbestimmte Spannungspegel; und das Anlegen des vierten Stroms zu unterbrechen, wenn die Spannung an dem Kondensator im Wesentlichen einer zweiten Grenzspannung entspricht, wobei die zweite Grenzspannung höher ist als ein zweiter vorbestimmter Spannungspegel.
Medium nach Anspruch 8, wobei die Logik des Weiteren dazu eingerichtet ist, eine Analog-Digital-Wandlung (ADC) der Spannung an dem Integrationskondensator durchzuführen, wenn die Spannung an dem Integrationskondensator höher ist als ein Wandlerschwellenpegel.
Medium nach Anspruch 8, wobei die Logik des Weiteren dazu eingerichtet ist, den Kondensator des Berührungssensors zu entladen und den zweiten Strom für eine vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen an den Integrationskondensator anzulegen.
Medium nach Anspruch 8, wobei das Anlegen des ersten Stroms für die erste Zeitdauer den Kondensator des Berührungssensors sättigt und das Anlegen des zweiten Stroms für die erste Zeitdauer dazu führt, dass der Integrationskondensator unterhalb eines Kondensatorsättigungspegels bleibt.
Vorrichtung, umfassend: eine Messschaltung; und ein computer-lesbares, nicht transitorisches Speichermedium, das mit der Messschaltung gekoppelt ist und eine Logik enthält, die dazu eingerichtet ist, bei ihrer Ausführung: einen ersten Strom an einen Kondensator eines Berührungssensors anzulegen, wobei das Anlegen des ersten Stroms an den Kondensator für eine erste Zeitdauer die Spannung an dem Kondensator von einem Referenzspannungspegel auf einen ersten vorbestimmten Spannungspegel abändert; einen zweiten Strom an einen Integrationskondensator anzulegen, wobei der zweite Strom proportional zu dem ersten Strom ist und das Anlegen des zweiten Stroms an den Integrationskondensator für die erste Zeitdauer die Spannung an dem Integrationskondensator von dem Referenzspannungspegel auf einen ersten Ladespannungspegel abändert; und auf Basis des ersten Ladespannungspegels festzustellen, ob eine Berührungseingabe an dem Berührungssensor aufgetreten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Logik des Weiteren dazu eingerichtet ist: einen dritten Strom an den Kondensator anzulegen, wobei das Anlegen des dritten Stroms an den Kondensator für eine zweite Zeitdauer die Spannung an dem Kondensator von dem ersten vorbestimmten Spannungspegel auf den Referenzspannungspegel abändert; einen vierten Strom an den Integrationskondensator anzulegen, wobei der vierte Strom proportional zu dem dritten Strom ist und das Anlegen des vierten Stroms an den Integrationskondensator für die zweite Zeitdauer die Spannung an dem Integrationskondensator von dem ersten Ladespannungspegel auf einen zweiten Ladespannungspegel abändert; und auf Basis des zweiten Ladespannungspegels festzustellen, ob eine Berührungseingabe an dem Berührungssensor aufgetreten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der dritte Strom und der erste Strom bezüglich des Kondensators eine umgekehrte Polarität haben.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Logik des Weiteren dazu eingerichtet ist: das Anlegen des zweiten Stroms zu unterbrechen, wenn die Spannung an dem Kondensator im Wesentlichen einer ersten Grenzspannung entspricht, wobei die erste Grenzspannung niedriger ist als der erste vorbestimmte Spannungspegel; und das Anlegen des vierten Stroms zu unterbrechen, wenn die Spannung an dem Kondensator im Wesentlichen einer zweiten Grenzspannung entspricht, wobei die zweite Grenzspannung höher ist als ein zweiter vorbestimmter Spannungspegel.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Logik des Weiteren dazu eingerichtet ist, den Kondensator des Berührungssensors zu entladen und den zweiten Strom für eine vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen an den Integrationskondensator anzulegen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Anlegen des ersten Stroms für die erste Zeitdauer den Kondensator des Berührungssensors sättigt und das Anlegen des zweiten Stroms für die erste Zeitdauer dazu führt, dass der Integrationskondensator unterhalb eines Kondensatorsättigungspegels bleibt.