DE112021006080T5

DE112021006080T5 - Integrierte schaltung

Info

Publication number: DE112021006080T5
Application number: DE112021006080.5T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Koike
Original assignee: Wacom Co Ltd
Current assignee: Wacom Co Ltd
Priority date: 2021-06-25
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2023-09-07
Also published as: TW202300944A; US20240007126A1; WO2022269921A1; JPWO2022269921A1; CN116034330A

Abstract

[Aufgabe] Eine Delta-Sigma-Modulationsschaltung kann zur Erkennung eines Schreibstiftsignals verwendet werden.[Lösung] Eine integrierte Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Sensorsteuerung, die Schreibstiftsignale erfasst, die von einem aktiven Schreibstift übertragen werden. Die Sensorsteuerung weist eine Delta-Sigma-Modulationseinheit 50 auf, die einen Subtrahierer 51, der ein Rückkopplungssignal FB von einem empfangenen Signal VA-Eingang von einem Sensor subtrahiert, einen Integrator 53, der ein Ausgangssignal des Subtrahierers 51 integriert, einen Quantisierer 54, der ein Ausgangssignal des Integrators 53 quantisiert, und einen DAC 55, der das Rückkopplungssignal FB auf der Grundlage eines Ausgangswerts des Quantisierers 54 erzeugt, umfasst. Die Sensorsteuerung weist auch eine Verarbeitungseinheit 60 zum Erfassen eines Pegels des empfangenen Signals Va auf der Grundlage eines Ausgangswerts Vo der Delta-Sigma-Modulationseinheit 50 und eine Verstärkungssteuereinheit 70 zum Steuern des Pegels des Rückkopplungssignals FB auf der Grundlage des Pegels des empfangenen Signals Va auf, das von der Verarbeitungseinheit 60 erfasst wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung und insbesondere eine integrierte Schaltung zum Erfassen von Schreibstiftsignalen, die von einem aktiven Schreibstift übertragen werden.
Technischer Hintergrund
Eine kapazitive Detektionsvorrichtung, die passive Zeiger wie Finger und passive Schreibstifte erkennt, ist bekannt. Eine kapazitive Detektionsvorrichtung dieser Art umfasst einen Sensor mit einer Vielzahl von X-Elektroden und Y-Elektroden und weist eine integrierte Schaltung auf, die ein Detektionssignal an die Vielzahl von X-Elektroden sendet und die das Detektionssignal sequentiell an einer Vielzahl von Y-Elektroden detektiert. Die integrierte Schaltung führt eine Verarbeitung zur Ableitung der Position eines passiven Zeigers auf der Grundlage der Detektionsintensität des Detektionssignals an jeder Y-Elektrode durch.
Die Detektion des Detektionssignals in der integrierten Schaltung erfolgt über eine Analog-Digital-Wandlungsschaltung (A/D-Wandlungsschaltung). Patentdokument 1 offenbart ein Beispiel für die Verwendung einer Delta-Sigma-Modulationsschaltung als diese Art von A/D-Wandlungsschaltung. Durch die Verwendung der Delta-Sigma-Modulationsschaltung kann das in der A/D-Wandlungsschaltung erzeugte Quantisierungsrauschen verringert werden, so dass die Detektionsgenauigkeit des Detektionssignals verbessert werden kann.
Ferner ist ein aktiver Schreibstift bekannt, der ein Wechselstromsignal (AC-Signal) überträgt, indem eine Wechselspannung an eine Schreibstiftspitzenelektrode angelegt wird.
Patentdokument 2 offenbart ein Beispiel für diese Art von aktivem Schreibstift. Ein Wechselstromsignal, das vom aktiven Schreibstift übertragen wird, wird im Folgenden als „Schreibstiftsignal“ bezeichnet.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Veröffentlichung der US-Patentanmeldung Nr. 2007-0046299
Patentdokument 2: PCT-Patentveröffentlichung Nr. WO2015/111159

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Wenn hier die Delta-Sigma-Modulationsschaltung auch zur Detektion von Schreibstiftsignalen verwendet werden kann, wird davon ausgegangen, dass die Detektionsgenauigkeit von Schreibstiftsignalen verbessert werden kann. Herkömmlicherweise war es jedoch nicht praktikabel, ein Schreibstiftsignal mit Hilfe einer Delta-Sigma-Modulationsschaltung zu detektieren. Der Grund dafür wird im Folgenden näher erläutert.
Erstens umfasst eine Delta-Sigma-Modulationsschaltung als Prämisse einen Subtrahierer, der ein Rückkopplungssignal von einem Eingangssignal subtrahiert, einen Integrator, der ein Ausgangssignal des Subtrahierers integriert, einen Komparator, der das Ausgangssignal des Integrators quantisiert, und einen Verstärker zum Erzeugen des oben erwähnten Rückkopplungssignals durch Verstärkung eines Impulssignals, das durch eine Reihe von Ausgangswerten („+1“ oder „-1") des Komparators angezeigt wird. Außerdem ist der Dynamikbereich des Schreibstiftsignaleingangs zur A/D-Wandlungsschaltung viel größer als der des Signals für die passive Zeigererkennung. Dies liegt daran, dass sich der Pegel (die Amplitude) des Schreibstiftsignals, das am Sensor ankommt, je nach der Änderung des Abstands zwischen der Schreibstiftspitzenelektrode und der Touch-Oberfläche entsprechend der Bedienung des Benutzers stark ändert.
Gemäß der obigen Konfiguration der Delta-Sigma-Modulationsschaltung hört das Ausgangssignal des Subtrahierers auf zu oszillieren, wenn sich die Schreibstiftspitzenelektrode der Berührungsoberfläche nähert, und der Pegel des Schreibstiftsignals steigt über einen bestimmten Pegel hinaus an, da der Pegel des Rückkopplungssignals unabhängig vom Pegel des Schreibstiftsignals, welches das Eingangssignal ist, konstant ist. Da dann auch der Ausgangswert des Komparators nicht oszilliert, wird es unmöglich, das Schreibstiftsignal mit dem Ausgangswert der Delta-Sigma-Modulationsschaltung zu erkennen oder zu demodulieren. Um dies zu verhindern, ist es notwendig, den Pegel des Rückkopplungssignals dem Pegel des Eingangssignals folgen zu lassen, und eine Konfiguration, die im Stand der Technik zu diesem Zweck speziell in Betracht gezogen wurde, besteht darin, eine Quantisierungsschaltung in der Ausgangsstufe mit einer Multibitkonfiguration unter Verwendung einer großen Anzahl (beispielsweise 129) von Komparatoren zu konfigurieren.
Eine Delta-Sigma-Modulationsschaltung mit vielen Komparatoren ist jedoch groß und teuer. Da eine integrierte Schaltung zur Erkennung von Schreibstiftsignalen normalerweise mit einer A/D-Wandlungsschaltung für jede Elektrode im Sensor versehen ist, ist die Zunahme der Größe und der Kosten der Delta-Sigma-Modulationsschaltung von noch größerer Bedeutung. Infolgedessen wurde es herkömmlicherweise als schwierig angesehen, eine Delta-Sigma-Modulationsschaltung für die Erkennung von Schreibstiftsignalen in Bezug auf Größe und Kosten zu verwenden.
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine integrierte Schaltung bereitzustellen, die eine Delta-Sigma-Modulationsschaltung verwenden kann, um Schreibstiftsignale zu detektieren.
Technische Lösung
Eine integrierte Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine integrierte Schaltung, die ein Schreibstiftsignal erfasst, das von einem aktiven Schreibstift übertragen wird, und eine Delta-Sigma-Modulationseinheit umfasst, die einen Subtrahierer umfasst, der ein Rückkopplungssignal von dem Schreibstiftsignal subtrahiert, das von einem Sensor eingegeben wird, einen Integrator, der ein Ausgangssignal des Subtrahierers integriert, ein Quantisierer, der ein Ausgangssignal des Integrators quantisiert, und ein digitaler Analogwandler (DAC), der das Rückkopplungssignal auf der Grundlage eines Ausgangswertes des Quantisierers erzeugt. Die integrierte Schaltung umfasst auch eine Verarbeitungseinheit, die einen Pegel des Schreibstiftsignals auf der Grundlage eines Ausgangswerts der Delta-Sigma-Modulationseinheit erfasst, und eine Verstärkungssteuerungseinheit, die den Pegel des Rückkopplungssignals auf der Grundlage des Pegels des von der Verarbeitungseinheit erfassten Schreibstiftsignals steuert.
Vorteilhafte Wirkung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Pegel des Rückkopplungssignals dazu gebracht werden, dem Pegel des Schreibstiftsignals zu folgen, ohne einen Quantisierer mit einer Multibitkonfiguration zu verwenden. Daher wird es möglich, eine Delta-Sigma-Modulationsschaltung zu verwenden, um das Schreibstiftsignal zu detektieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines Positionserfassungssystems 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Konfiguration einer Empfangsschaltung darstellt, die in einer Empfangseinheit 41 angeordnet ist.
3 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel für die Konfiguration der Empfangsschaltung darstellt, die in der Empfangseinheit 41 angeordnet ist.
4 ist ein Diagramm, das die Konfiguration der Empfangsschaltung gemäß dem in 3 veranschaulichten Beispiel ausführlicher darstellt.
5A bis 5C sind Diagramme, die Simulationsergebnisse eines empfangenen Signals Va und eines Ausgangswertes Vo veranschaulichen.
6 ist ein Diagramm, das eine Empfangsschaltung darstellt, die in der Empfangseinheit 41 gemäß einer Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ist.

MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines Positionserfassungssystems 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie in 1 weist das Positionserfassungssystem 1 einen aktiven Schreibstift 2 und eine elektronische Vorrichtung 3 auf, bei der es sich um eine Positionserfassungsvorrichtung handelt, die den aktiven Schreibstift 2 erkennt. Beispiele für die elektronische Vorrichtung 3 umfassen einen Tablet-Computer und eine Vorrichtung mit einem Digitalisierer.
Die elektronische Vorrichtung 3 umfasst eine Berührungsfläche 3a, einen Sensor 30, der direkt unter der Berührungsfläche 3a angeordnet ist, eine Sensorsteuerung 31, die mit dem Sensor 30 verbunden ist, und einen Host-Prozessor 32, der jeden Teil der elektronischen Vorrichtung 3 einschließlich dieser Teile steuert.
Der Sensor 30 ist eine Vorrichtung mit einer Struktur, bei der mehrere Sensorelektroden 30x und 30y in der Berührungsfläche 3a angeordnet sind. Die mehreren Sensorelektroden 30x erstrecken sich jeweils in einer y-Richtung parallel zur Berührungsfläche 3a und sind in regelmäßigen Abständen in einer x-Richtung angeordnet, die senkrecht zur y-Richtung in der Berührungsfläche 3a liegt. Die mehreren Sensorelektroden 30y erstrecken sich jeweils in x-Richtung und sind in regelmäßigen Abständen in y-Richtung angeordnet.
Hier kann die elektronische Vorrichtung 3 eine Anzeige (nicht dargestellt) aufweisen, die so angeordnet ist, dass sie auf dem Sensor 30 angeordnet ist, und in diesem Fall kann die Vielzahl der Sensorelektroden 30x (oder die Vielzahl der Sensorelektroden 30y) auch als gemeinsame Elektrode (eine Elektrode zur Zuführung eines Massepotentials zu jedem gemeinsamen Pixel) der Anzeige verwendet werden. Die elektronische Vorrichtung 3 stellt im Falle dieser Mehrfachverwendung eine sogenannte „In-Cell-Typ“-Positionserfassungsvorrichtung dar. Andererseits stellt die elektronische Vorrichtung 3 in dem Fall, in dem die Mehrfachverwendung nicht angewendet wird, eine Positionserfassungsvorrichtung dar, die allgemein als „On-Cell-Typ“ oder „Out-Cell-Typ“ bezeichnet wird. Die vorliegende Erfindung kann in geeigneter Weise auf jede elektronische Vorrichtung 3 angewendet werden.
Die Sensorsteuerung 31 ist eine integrierte Schaltung mit Funktionen zum Ableiten der jeweiligen Positionen des aktiven Schreibstifts 2 und eines passiven Zeigers in der Berührungsfläche 3a und zum Ableiten der Neigung des aktiven Schreibstifts 2 und zum weiteren Empfangen von Daten von dem aktiven Schreibstift 2. Die Sensorsteuerung 31 ist so konfiguriert, dass sie die abgeleitete Position und Neigung sowie die empfangenen Daten nacheinander an den Host-Prozessor 32 liefert.
Die Sensorsteuerung 31 ist so konfiguriert, dass sie bidirektional mit dem aktiven Schreibstift 2 über eine Kapazität CX kommuniziert, die zwischen dem aktiven Schreibstift 2 und dem Sensor 30 erzeugt wird. Obwohl die Einzelheiten später beschrieben werden, werden die Ableitung der Position und Neigung des aktiven Schreibstifts 2 und der Empfang von Daten vom aktiven Schreibstift 2 durch diese bidirektionale Kommunikation realisiert. In der folgenden Beschreibung wird ein Signal, das von der Sensorsteuerung 31 an den aktiven Schreibstift 2 durch die vorstehend erwähnte bidirektionale Kommunikation übertragen wird, als Uplink-Signal US bezeichnet, und ein Signal, das von dem aktiven Schreibstift 2 an die Sensorsteuerung 31 übertragen wird, wird als Downlink-Signal DS (Schreibstiftsignal) bezeichnet. Obwohl die Einzelheiten später beschrieben werden, weist der aktive Schreibstift 2 außerdem zwei Elektroden zum Übertragen des Downlink-Signals DS auf und im Folgenden gibt es Fälle, wo zur Unterscheidung das Downlink-Signal DS, das von einer Schreibstiftspitzenelektrode 21 übertragen wird, die eine dieser Elektroden ist, als ein Downlink-Signal DSa bezeichnet werden kann und wo das Downlink-Signal DS, das von einer Ringelektrode 22, d.h. der anderen Elektrode, übertragen wird, als ein Downlink-Signal DSb bezeichnet werden kann.
Die Sensorsteuerung 31 ist auch so konfiguriert, dass sie eine Verarbeitung zum Bereitstellen (Senden) eines Signals zur passiven Zeigererkennung an jede der Vielzahl von Sensorelektroden 30x und eine Verarbeitung zum sequenziellen Empfangen der Signale an der Vielzahl von Sensorelektroden 30y durchführt. Obwohl die Einzelheiten später beschrieben werden, wird die Ableitung der Position des passiven Zeigers durch das passive Zeigerdetektionssignal realisiert, das auf diese Weise gesendet und empfangen wird. Das Senden und Empfangen des passiven Zeigerdetektionssignals sowie das Senden und Empfangen des Uplink-Signals US und des Downlink-Signals DS wie oben beschrieben erfolgen in einer Time-Sharing-Weise.
Der Host-Prozessor 32 ist eine zentrale Verarbeitungseinheit der elektronischen Vorrichtung 3 und ist so konfiguriert, dass er in der Lage ist, verschiedene Programme, einschließlich einer Anwendung zum Zeichnen, auszuführen. Die Anwendung zum Zeichnen ist ein Programm, das den Host-Prozessor 32 veranlasst, einen Prozess zum Erzeugen von digitaler Tinte auf der Grundlage der Position, der Neigung und der von der Sensorsteuerung 31 gelieferten Daten sowie einen Prozess zum Speichern der erzeugten digitalen Tinte im Speicher in der elektronischen Vorrichtung 3 und gleichzeitiges Anzeigen der digitalen Tinte auf dem Display auszuführen.
Wie in 1 weist die Sensorsteuerung 31 eine Schalteinheit 40, eine Empfangseinheit 41, eine Sendeeinheit 42 und eine Verarbeitungseinheit 43 auf. Die Schalteinheit 40 ist eine Funktionseinheit, die ein Verbindungsziel jeder der Vielzahl von Sensorelektroden 30x und 30y zwischen der Sendeeinheit 42 und der Empfangseinheit 41 unter der Steuerung der Verarbeitungseinheit 43 umschaltet.
Die Empfangseinheit 41 ist eine Funktionseinheit, die ein empfangenes Signal Va detektiert und demoduliert, das von jeder der Vielzahl von Sensorelektroden 30x und 30y zugeführt wird, die über die Schalteinheit 40 verbunden sind, und umfasst eine Empfangsschaltung für jede der Sensorelektroden 30x und 30y. Das empfangene Signal Va kann ein beliebiges oder mehrere des Downlink-Signals DSa, des Downlink-Signals DSb und des passiven Zeigererkennungssignals, wie oben beschrieben, umfassen. Die Frequenzen der Trägerwellensignale des Downlink-Signals DSa, des Downlink-Signals DSb und des passiven Zeiger-Erkennungssignals unterscheiden sich voneinander und jede Empfangsschaltung ist so konfiguriert, dass sie das Downlink-Signal DSa, das Downlink-Signal DSb und das passive Zeiger-Erkennungssignal separat erfasst, indem Signale für jede Frequenz erfasst werden.
Die Sendeeinheit 42 ist eine Funktionseinheit, die das Uplink-Signal US bzw. das passive Zeigerdetektionssignal an die Sensorelektroden 30x bzw. die damit verbundenen Sensorelektroden 30y über die Schalteinheit 40 unter der Steuerung der Verarbeitungseinheit 43 zuführt. Normalerweise sind die Vielzahl von Sensorelektroden 30x (oder die Vielzahl von Sensorelektroden 30y) zum Zeitpunkt der Übertragung des Uplink-Signals US gleichzeitig mit der Sendeeinheit 42 verbunden und als Ergebnis wird das gleiche Uplink-Signal US gleichzeitig von jeder der Sensorelektroden 30x (oder von jeder der Sensorelektroden 30y) übertragen. Darüber hinaus ist das passive Zeigerdetektionssignal durch eine Bitfolge mit unterschiedlichem Inhalt für jede der Sensorelektroden 30x konfiguriert und wird parallel zu jeder der Sensorelektroden 30x zugeführt.
Die Verarbeitungseinheit 43 ist eine Funktionseinheit, die die Position und Neigung des aktiven Schreibstifts 2 ableitet, Daten von dem aktiven Schreibstift 2 empfängt und die Position des passiven Zeigers durch Steuerung der Schalteinheit 40, der Empfangseinheit 41 und der Sendeeinheit 42 ableitet. Die Verarbeitung, die von der Verarbeitungseinheit 43 durchgeführt wird, wird im Folgenden ausführlich beschrieben.
Erstens, als Verarbeitung bezogen auf den aktiven Schreibstift 2, veranlasst die Verarbeitungseinheit 43 zunächst die Sendeeinheit 42, das Uplink-Signal US in regelmäßigen Abständen zu übertragen. Das Uplink-Signal US ist ein Signal, das Funktionen aufweist, den aktiven Schreibstift 2 über den Sendezeitpunkt des Downlink-Signals DS und den Empfangszeitpunkt des nächsten Uplink-Signals US zu benachrichtigen und dem aktiven Schreibstift 2 einen Befehl zu liefern. Der aktive Schreibstift 2 erzeugt das Downlink-Signal DS gemäß dem Befehl, der von dem Uplink-Signal US geliefert wird, überträgt das Signal zu dem Zeitpunkt, der durch die Mitteilung des Uplink-Signals US angegeben ist, und empfängt das nächste Uplink-Signal US zu dem Zeitpunkt, der durch die Mitteilung des Uplink-Signals US angegeben ist.
Das Downlink-Signal DSa ist ein Signal, das ein Signal der ersten Position, welches ein unmoduliertes Trägerwellensignal ist, und ein Datensignal, bei dem es sich um ein durch Daten moduliertes Trägerwellensignal handelt, aufweist. Ein Modulationsverfahren, das zur Modulation zum Erzeugen eines Datensignals verwendet wird, ist typischerweise die differentielle Quadratur-Phasenumtastung (DQPSK)-Modulation, aber auch andere Modulationsverfahren, wie z. B. die Quadraturamplitudenmodulation (QAM), können verwendet werden. Außerdem ist das Downlink-Signal DSb ein Signal, das ein zweites Positionssignal aufweist, bei dem es sich um ein unmoduliertes Trägerwellensignal handelt. Die Verarbeitungseinheit 43 leitet die Position des aktiven Schreibstifts 2 auf der Grundlage der Verteilung des Pegels (Empfangsintensität) des ersten Positionssignals an jeder der Sensorelektroden 30x und 30y ab. Darüber hinaus erfasst die Verarbeitungseinheit 43 Daten, die von dem aktiven Schreibstift 2 übertragen werden, indem sie die Schalteinheit 40 und die Empfangseinheit 41 derart ansteuert, dass die Datensignale an einer oder mehreren der Sensorelektroden 30x und 30y empfangen werden, die der abgeleiteten Position am nächsten sind. Die Verarbeitungseinheit 43 leitet ferner die Position der Ringelektrode 22 auf der Grundlage der Verteilung der Empfangsintensität des zweiten Positionssignals an jeder der Sensorelektroden 30x und 30y ab und leitet die Neigung des aktiven Schreibstifts 2 auf der Grundlage der Differenz zwischen der abgeleiteten Position der Ringelektrode 22 und der Position des aktiven Schreibstifts 2 ab, die auf der Grundlage des ersten Positionssignals abgeleitet wird.
Als Nächstes ist die Verarbeitungseinheit 43 als Verarbeitung in Bezug auf den passiven Zeiger so konfiguriert, dass sie für jede der Sensorelektroden 30y die Steuerung wiederholt, um die Sendeeinheit 42 zu veranlassen, eine im Voraus für jede der Sensorelektroden 30x vorbereitete Bitfolge an jede der Sensorelektroden 30x Bit für Bit parallel zu liefern. in dem Zustand, in dem eine Sensorelektrode 30y ausgewählt und mit der Empfangseinheit 41 verbunden ist. Die Sendeeinheit 42 unter der Steuerung der Verarbeitungseinheit 43 führt eine Phasenmodulation eines vorbestimmten Trägerwellensignals durch, um jedes Bit zu erzeugen, und versorgt jede der Sensorelektroden 30x mit dem Bit.
Die Empfangseinheit 41 ist so konfiguriert, dass sie den Pegel des von der ausgewählten Sensorelektrode 30y gelieferten Signals für jedes Bit erfasst und jedes Mal den Pegel an die Verarbeitungseinheit 43 liefert. Der Pegel des Signals, das der Verarbeitungseinheit 43 auf diese Weise zugeführt wird, spiegelt Änderungen der Kapazität wider, die an den Schnittpunkten der aktuell ausgewählten Sensorelektrode 30y und jeder der Sensorelektroden 30x gebildet wird. Daher leitet die Verarbeitungseinheit 43 die Position des passiven Zeigers auf der Grundlage des Pegels des von der Empfangseinheit 41 gelieferten Signals ab.
Als Nächstes ist der aktive Schreibstift 2 ein kapazitiver Eingabestift vom aktiven Typ, der bidirektional mit der Sensorsteuerung 31 kommuniziert und, wie in 1 gezeigt ist, einen Kernkörper 20, die Schreibstiftspitzenelektrode 21, die Ringelektrode 22, einen Drucksensor 23, eine Batterie 24, eine integrierte Schaltung 25 und einen Stoppfilter 26 umfasst.
Der Kernkörper 20 ist ein Element, das einen Schreibstiftschaft des aktiven Schreibstifts 2 bildet. Die Spitze des Kernkörpers 20 bildet die Schreibstiftspitze des aktiven Schreibstifts 2, und das hintere Ende steht in Kontakt mit dem Drucksensor 23. Die Schreibstiftspitzenelektrode 21 und die Ringelektrode 22 sind Leiter, die an voneinander unterschiedlichen Positionen angeordnet sind. Die Schreibstiftspitzenelektrode 21 ist an der Schreibstiftspitze des aktiven Schreibstifts 2 angeordnet und die Ringelektrode 22 ist an einer Position angeordnet, die näher an der Mitte des aktiven Schreibstifts 2 liegt, als die Schreibstiftspitzenelektrode 21 ist, um den Kernkörper 20 zu umfassen.
Der Drucksensor 23 ist ein Sensor, der Druck erfasst, der auf die Spitze des Kernkörpers 20 ausgeübt wird. Der von dem Drucksensor 23 erfasste Druck wird als Schreibstiftdruckwert an die integrierte Schaltung 25 geliefert und im Datensignal des Downlink-Signals DSa durch die integrierte Schaltung 25 eingestellt. Die Batterie 24 dient dazu, die Energie zuzuführen, die für den Betrieb der integrierten Schaltung 25 erforderlich ist.
Die integrierte Schaltung 25 ist eine integrierte Schaltung, die aus verschiedenen Schaltkreisen besteht, einschließlich einer Boosterschaltung, einer Sendeschaltung, einer Empfangsschaltung und einer Verarbeitungsschaltung. Die Sendeschaltung ist mit der Schreibstiftspitzenelektrode 21 und der Ringelektrode 22 verbunden und dient zur Übertragung des Downlink-Signals DS durch Anlegen einer Änderung an der Schreibstiftspitzenelektrode 21 oder der Ringelektrode 22 unter Verwendung einer Boosterschaltung.
Die Empfangsschaltung ist mit der Ringelektrode 22 verbunden und dient dazu, das Uplink-Signal US zu empfangen, indem die Ringelektrode 22 verwendet wird, um das Uplink-Signal US zu erfassen. Die Verarbeitungsschaltung erzeugt das Downlink-Signal DS auf der Grundlage des Uplink-Signals US, das von der Empfangsschaltung empfangen wird, und führt eine Verarbeitung durch, um die Sendeschaltung zu veranlassen, das erzeugte Downlink-Signal DS zu übertragen.
Der Stoppfilter 26 ist eine Filterschaltung, die zwischen der Ringelektrode 22 und der integrierten Schaltung 25 angeordnet ist, so dass die Detektion des Uplink-Signals US unter Verwendung der Ringelektrode 22 und die Übertragung des Downlink-Signals DSa von der Schreibstiftspitzenelektrode 21 gleichzeitig durchgeführt werden kann. Um genau zu sein, ist es ausreichend, wenn der Stoppfilter 26 unter Verwendung eines Bandsperrfilters (Notch-Filters) konfiguriert ist, der ein bestimmtes Frequenzband blockiert, das die Frequenz des Downlink-Signals DSa einschließt, eines Hochpassfilters, der so konfiguriert ist, dass er die Impulswelle, die das Downlink-Signal DSa bildet, blockiert, während er die Impulswelle, die das Uplink-Signal US bildet, passieren lässt oder ähnliches. Durch die Verwendung des Stoppfilters 26 wird in dem Fall, in dem der aktive Schreibstift 2 das Uplink-Signal US nicht empfängt und die Übertragungszeit des Downlink-Signals DS verliert, oder in anderen Fällen, das Downlink-Signal DSa ebenfalls übertragen, während das Uplink-Signal US weiterhin erfasst wird, und die Eingabe mit dem aktiven Schreibstift 2 kann dadurch fortgesetzt werden.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Konfiguration einer Empfangsschaltung darstellt, die in der Empfangseinheit 41 angeordnet ist. Wie in 2 veranschaulicht, weist die Empfangsschaltung in der Empfangseinheit 41 eine Delta-Sigma (ΔΣ)-Modulationseinheit 50, eine Verarbeitungseinheit 60 und eine Verstärkungssteuerungseinheit 70 auf. Von diesen Einheiten umfasst die Delta-Sigma-Modulationseinheit 50 einen Subtrahierer 51, einen Verstärker 52, einen Integrator 53, einen Quantisierer 54 und einen DAC 55. Man möge beachten, dass 2 ein Beispiel veranschaulicht, in dem die Delta-Sigma-Modulationseinheit 50 durch eine einstufige Konfiguration mit nur einem Integrator 53 gebildet ist, die Delta-Sigma-Modulationseinheit 50 jedoch durch eine mehrstufige Konfiguration mit einer Vielzahl von Integratoren 53 gebildet werden kann, wie in 4 später beschrieben wird.
Der Subtrahierer 51 ist eine Vorrichtung, die ein Rückkopplungssignal FB, das ein Ausgangssignal des DAC 55 ist, von dem empfangenen Signal Va subtrahiert, das von der entsprechenden Sensorelektrode 30x oder Sensorelektrode 30y eingegeben wird. Der Verstärker 52 dient dazu, den Pegel eines Ausgangssignals des Subtrahierers 51 zu steuern. Der Integrator 53 ist eine Vorrichtung, die das Ausgangssignal des Subtrahierers 51 integriert, wobei das Ausgangssignal über den Verstärker 52 eingegeben wird.
Der Quantisierer 54 ist eine Vorrichtung, die ein Ausgangssignal des Integrators 53 quantisiert und einen Komparator aufweist, der „1“ oder „-1“ entsprechend der Schwellenwertbestimmung des Ausgangssignals des Integrators 53 ausgibt. Daher ist die Delta-Sigma-Modulationseinheit 50 so konfiguriert, dass sie eine 1-Bit-Delta-Sigma-Modulation durchführt. Der Ausgangswert des Quantisierers 54 wird der Verarbeitungseinheit 60 als Ausgangswert Vo der Delta-Sigma-Modulationseinheit 50 zugeführt.
Der DAC 55 ist eine Vorrichtung, die das Rückkopplungssignal FB auf der Grundlage des Ausgangswertes des Quantisierers 54 erzeugt. Um genau zu sein, wird das Rückkopplungssignal FB erzeugt, indem um einen gegebenen Verstärkungsfaktor (Zuwachs) ein Impulssignal verstärkt wird, das eine Reihe von Ausgangswerten des Quantisierers 54 anzeigt. Ein spezifischer Wert für den gegebenen Verstärkungsfaktor wird in dem DAC 55 durch die Verstärkungssteuereinheit 70 eingestellt.
Die Verarbeitungseinheit 60 ist eine Funktionseinheit, die das empfangene Signal Va auf der Grundlage einer Reihe von Ausgangswerten Vo wiederherstellt, die von der Delta-Sigma-Modulationseinheit 50 ausgegeben werden, und eine Quadraturdetektion durchführt, um eine In-Phase-Komponente IOUT, eine Quadraturkomponente QOUT, einen Pegel LEVEL (Amplitude) und eine Phase PHASE des empfangenen Signals Va zu erzeugen. In einem Fall, in dem das empfangene Signal Va ein Datensignal ist, führt die Verarbeitungseinheit 60 auch eine Verarbeitung zum Erzeugen einer Symbolzeichenfolge SYMBOL durch, indem sie das empfangene Signal Va auf der Grundlage der erzeugten Phase PHASE (und des Pegel LEVEL, falls erforderlich) demoduliert. Die In-Phase-Komponente IOUT, die Quadraturkomponente QOUT, der Pegel LEVEL, die Phase PHASE und die Symbolzeichenfolge SYMBOL, die von der Verarbeitungseinheit 60 erzeugt werden, werden der Verarbeitungseinheit 43 zugeführt, die in 1 veranschaulicht ist. Die Verarbeitungseinheit 43 leitet die Position und Neigung des aktiven Schreibstiftes 2 und die Position des passiven Zeigers auf der Grundlage des auf diese Weise zugeführten Pegel LEVEL ab und erfasst andererseits die von dem aktiven Schreibstift 2 übertragenen Daten auf der Grundlage der Symbolzeichenfolge SYMBOL.
Die Verstärkungssteuereinheit 70 ist eine Funktionseinheit, die den Pegel des Rückkopplungssignals FB auf der Grundlage eines von der Verarbeitungseinheit 60 erzeugten Pegel LEVEL des empfangenen Signals Va steuert. Details zu diesem Pegel LEVEL werden später beschrieben, aber dieser Pegel wird auf der Grundlage eines Signals erzeugt, das noch keiner Rauschunterdrückung unterzogen wurde, und kann in einigen Fällen von dem oben genannten Pegel LEVEL abweichen. Die Verstärkungssteuereinheit 70 im Beispiel der 2 steuert den Pegel des Rückkopplungssignals FB durch Ansteuerung des Verstärkungsfaktors des Impulssignals im DAC 55 anhand des Pegel LEVEL.
Gemäß der obigen Konfiguration kann der Pegel des Rückkopplungssignals FB so eingestellt werden, dass er dem Pegel des empfangenen Signals Va folgt, ohne dass ein Quantisierer mit einer Multibit-Konfiguration verwendet wird. Daher wird es möglich, die Delta-Sigma-Modulationseinheit 50 zu verwenden, um das Downlink-Signal DS (Schreibstift-Signal) mit einem großen Dynamikbereich zu erfassen.
3 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel für die Konfiguration der Empfangsschaltung darstellt, die in der Empfangseinheit 41 angeordnet ist. Dieses Beispiel unterscheidet sich von dem Beispiel der 2 dadurch, dass eine Verstärkungseinstelleinheit 56 an der Ausgangsstufe des Quantisierers 54 vorgesehen ist und die Verstärkungssteuereinheit 70 die Verstärkung der Verstärkungseinstelleinheit 56 steuert. Auch auf diese Weise kann der Pegel des Rückkopplungssignals FB dazu gebracht werden, dem Pegel des empfangenen Signals Va zu folgen, ohne einen Quantisierer mit einer Multibitkonfiguration zu verwenden, so dass die gleichen Effekte wie in dem in 2 veranschaulichten Beispiel erhalten werden.
4 ist ein Diagramm, das die Konfiguration der Empfangsschaltung gemäß dem in 3 dargestellten Beispiels veranschaulicht. Man möge beachten, dass 4 ein Beispiel veranschaulicht, in dem die Delta-Sigma-Modulationseinheit 50 eine zweistufige Konfiguration aufweist. Der Aufbau und die Funktionsweise der Empfangsschaltung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 detaillierter beschrieben.
Wie in 4 veranschaulicht, weist die Delta-Sigma-Modulationseinheit 50 die Subtrahierer 51a und 51b, die Verstärker 52a und 52b, die Integratoren 53a und 53b, den Quantisierer 54 und die DACs 55a und 55b auf, die durch analoge Schaltungen gebildet sind, und die Verstärkungseinstelleinheit 56, die durch eine digitale Schaltung gebildet ist.
Der Subtrahierer 51a subtrahiert ein Rückkopplungssignal FBa, das ein Ausgangssignal des DAC 55a ist, von dem empfangenen Signal Va und liefert das Ergebnis an den Verstärker 52a. Der Verstärker 52a steuert den Pegel eines Ausgangssignals des Subtrahierers 51a und liefert das Signal an den Integrator 53a. Der Integrator 53a integriert ein Ausgangssignal des Subtrahierer 51a-Eingangs über den Verstärker 52a und liefert das Ergebnis an den Subtrahierer 51b. Der Subtrahierer 51b subtrahiert ein Rückkopplungssignal FBb, das ein Ausgangssignal des DAC 55b ist, von einem Ausgangssignal des Integrators 53a und liefert das Ergebnis an den Verstärker 52b. Der Verstärker 52b steuert den Pegel eines Ausgangssignals des Subtrahierers 51b und liefert das Signal an den Integrator 53b. Der Integrator 53b integriert das Ausgangssignal des Eingangs des Subtrahierers 51b über den Verstärker 52b und liefert das Ergebnis an den Quantisierer 54.
Der Quantisierer 54 ist ein Komparator mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss, dem ein Ausgangssignal des Integrators 53b zugeführt wird, und einem invertierenden Eingangsanschluss, dem das Massepotential zugeführt wird, und ist so konfiguriert, dass er „+1“ ausgibt, wenn das Potential des nicht-invertierenden Eingangsanschlusses größer ist als das Potential des invertierenden Eingangsanschlusses, und andernfalls „-1“ ausgibt.
Die Verstärkungseinstelleinheit 56 multipliziert den Ausgangswert des Quantisierers 54 mit einem gegebenen Multiplikationswert (Zuwachs), um den Ausgangswert Vo zu erzeugen, und liefert den Ausgangswert Vo an jede von der Verarbeitungseinheit 60 und den D/A-Wandlern 55a und 55b. Ein bestimmter Wert des gegebenen Multiplikationswertes wird in der Verstärkungseinstelleinheit 56 durch die Verstärkungssteuereinheit 70 eingestellt.
Die D/A-Wandler 55a bzw. 55b erzeugen die Rückkopplungssignale FBa und Fb, indem sie ein Impulssignal, das die Reihe der Ausgangswerte Vo anzeigt, um einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor verstärken. Ein spezifischer Wert des vorgegebenen Verstärkungsfaktors kann zwischen dem DAC 55a und dem DAC 55b gleich oder unterschiedlich sein und wird jeweils im Voraus eingestellt.
Die Verarbeitungseinheit 60 umfasst einen Tiefpassfilter 61, Quadratur-Demodulationsabschnitte 62a und 62b, einen Rauschdetektor 63, einen Rauschfilter 64, einen Akkumulator 65, einen Demodulator 66 und eine Recheneinheit 67.
Der Tiefpassfilter 61 ist ein Dezimierungsfilter, der den Ausgangswert Vo in regelmäßigen Zeitintervallen zählt (addiert), um einen Additionsmittelwert zu erfassen und auszugeben. Ein Ausgangssignal des Tiefpassfilters 61 ist ein digitales Signal, das durch Wiederherstellen des empfangenen Signals Va erhalten wird.
Der Quadratur-Demodulationsabschnitt 62a ist eine Funktionseinheit, die eine Quadraturerfassung des Ausgangssignals des Tiefpassfilters 61 bei einer vorbestimmten Frequenz Fa durchführt. Ferner ist der Quadratur-Demodulationsabschnitt 62b eine Funktionseinheit, die eine Quadraturerfassung des Ausgangssignals des Tiefpassfilters 61 bei einer vorbestimmten Frequenz Fb durchführt, die sich von der Frequenz Fa unterscheidet. Obwohl zwei Quadratur-Demodulationsabschnitte 62a und 62b in 4 dargestellt sind, wird die tatsächliche Anzahl der Quadratur-Demodulationsabschnitte, die in der Verarbeitungseinheit 60 angeordnet werden sollen, durch die Anzahl der zu verwendenden Frequenzen bestimmt. In einem typischen Beispiel ist es notwendig, drei Quadratur-Demodulationsabschnitte vorzusehen, um das Downlink-Signal DSa, das Downlink-Signal DSb und das passive Pointer-Detektionssignal bei den jeweiligen Trägerwellensignalfrequenzen zu erfassen. In dem Fall, in dem eine Neigungserkennung des aktiven Schreibstifts 2 nicht erforderlich ist, muss das Downlink-Signal DSb nicht verwendet werden, und in diesem Fall ist es ausreichend, zwei Quadratur-Demodulationsabschnitte vorzusehen, um das Downlink-Signal DSa bzw. das passive Zeiger-Detektionssignal zu erfassen. Ferner kann das Downlink-Signal DSa von jedem der Vielzahl von aktiven Schreibstiften 2 durch Frequenzmultiplex übertragen werden und in diesem Fall ist es notwendig, für jede Frequenz des Trägerwellensignals des Downlink-Signals DSa einen Quadratur-Demodulationsabschnitt vorzusehen. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass zwei Quadratur-Demodulationsabschnitte 62a und 62b verwendet werden, wie in 4 dargestellt.
Die Quadraturdetektion, die durch die Quadraturdemodulationsabschnitte 62a und 62b durchgeführt wird, ist speziell ein Verfahren zum Ermitteln der Faltungssumme (des inneren Produkts) des Ausgangssignals des Tiefpassfilters 61 und jeweils einer Sinus- und einer Kosinuswelle der entsprechenden Frequenz. Die Quadratur-Demodulationsabschnitte 62a und 62b sind so konfiguriert, dass sie dem Rauschfilter 64 die In-Phase-Komponente IOUT, die eine Faltungssumme des Ausgangssignals und einer Kosinuswelle ist, und die Quadraturkomponente QOUT, die eine Faltungssumme des Ausgangssignals und einer Sinuswelle ist, ausgeben.
Der Rauschdetektor 63 ist eine Funktionseinheit, die Impulsrauschen detektiert, das im Ausgangswert Vo enthalten ist (z. B. Flüssigkristallrauschen, das von einer Anzeige erzeugt wird) und das detektierte Impulsrauschen dem Rauschfilter 64 zuführt. Der Rauschfilter 64 führt eine Verarbeitung durch, um das Impulsrauschen zu entfernen, das von dem Rauschfilter 64 aus den Signalen geliefert wird, die von den Quadraturdemodulationsabschnitten 62a und 62b (die In-Phase-Komponente IOUT und die Quadraturkomponente QOUT) geliefert werden.
Der Akkumulator 65 ist eine Funktionseinheit, die einen Anpassungsgradvektor auf der Grundlage des Signals erhält, aus dem das Impulsrauschen durch den Rauschfilter 64 (die In-Phase-Komponente IOUT und die Quadraturkomponente QOUT) entfernt wurde, ferner den gleitenden Durchschnitt jeder Länge und die Neigung des Anpassungsgradvektors erhält, indem sie ein Fenster mit einer vorbestimmten Zeitlänge verwendet, und sequentiell den erhaltenen Mittelwert der Länge als Pegel LEVEL (Amplitude) und den Mittelwert der Neigung als Phase PHASE an die Verarbeitungseinheit 43, die in 1 dargestellt ist, ausgibt. Der Akkumulator 65 ist so konfiguriert, dass er auch das Signal selbst ausgibt, das von dem Rauschfilter 64 (die In-Phase-Komponente IOUT und die Quadraturkomponente QOUT) an die Verarbeitungseinheit 43 geliefert wird. Man beachte, dass in 4 „a“ an jeden von der In-Phase-Komponente IOUT, der Quadraturkomponente QOUT, dem Pegel LEVEL und der Phase PHASE, die dem Quadratur-Demodulationsabschnitt 62a entsprechen, angehängt wird und „b“ an jeden von der In-Phase-Komponente IOUT, der Quadraturkomponente QOUT, dem Pegel LEVEL und der Phase PHASE, die dem Quadratur-Demodulationsabschnitt 62b entsprechen, angehängt wird.
Der Demodulator 66 ist eine Funktionseinheit, die Daten erfasst, die von dem aktiven Schreibstift 2 übertragen werden, indem der Ausgangswert Vo auf der Grundlage der von dem Akkumulator 65 erfassten Daten demoduliert wird. Zum Beispiel in einem Fall, in dem das Datensignal, das in dem Downlink-Signal DSa enthalten ist, durch DQPSK-Modulation erzeugt wird, ist der Demodulator 66 so konfiguriert, dass er die von dem aktiven Schreibstift 2 übertragenen Daten auf der Grundlage der Phase PHASE erfasst, die von dem Akkumulator 65 erfasst wird. Auch beispielsweise in einem Fall, in dem das in dem Downlink-Signal DSa enthaltene Datensignal durch QAM erzeugt wird, ist der Demodulator 66 so konfiguriert, dass er die von dem aktiven Schreibstift 2 übertragenen Daten auf der Grundlage des Pegel LEVEL und der Phase PHASE erfasst, die durch den Akkumulator 65 erhalten werden. Der Demodulator 66 erzeugt die Symbolzeichenfolge SYMBOL, die die erfassten Daten anzeigt, und gibt die Symbolzeichenfolge SYMBOL an die Verarbeitungseinheit 43 aus. In 4 wird „a“ an die Symbolzeichenfolge SYMBOL angehängt, die dem Quadratur-Demodulationsabschnitt 62a entspricht, und „b“ wird an die Symbolzeichenfolge SYMBOL angehängt, die dem Quadratur-Demodulationsabschnitt 62b entspricht.
Die Recheneinheit 67 ist eine Funktionseinheit, die den Pegel Level (Amplitude) für jede Frequenz des empfangenen Signals Va ableitet, indem sie die Ergebnisse der Quadraturdetektion durch die Quadraturdemodulationsabschnitte 62a und 62b verwendet und eine statistische Verarbeitung des abgeleiteten Pegels Level durchführt. Es genügt, wenn der Pegel Level abgeleitet wird, indem die gleiche Verarbeitung durchgeführt wird, wie sie der Akkumulator 65 auf der Grundlage der jeweiligen Ausgangssignale der Quadraturdemodulationsabschnitte 62a und 62b (die In-Phase-Komponente IOUT und die Quadraturkomponente QOUT) durchführt. Bei der statistischen Verarbeitung kann es sich um eine Glättungsverarbeitung zur Glättung des abgeleiteten Pegels Level oder um eine Vorhersageverarbeitung zur Vorhersage des zukünftigen Pegels Level auf der Grundlage des bis dahin abgeleiteten Pegels Level handeln. Die Recheneinheit 67 ist so konfiguriert, dass sie den Pegel Level für jede Frequenz, die durch die statistische Verarbeitung erhalten wird, an die Verstärkungssteuereinheit 70 liefert. Im Übrigen ist in 4 „_a“ an den Pegel Level angehängt, der dem Quadraturdemodulationsabschnitt 62a (Frequenz Fa) entspricht, und „_b“ ist an den Pegel Level angehängt, der dem Quadraturdemodulationsabschnitt 62b (Frequenz Fb) entspricht.
Die Verstärkungssteuereinheit 70 weist einen Addierer 71, einen Tiefpassfilter 72 und eine Steuereinheit 73 auf. Der Addierer 71 ist eine Pegelbestimmungseinheit, die den Wert des Pegel LEVELs bestimmt, der zur Steuerung der Pegel der Rückmeldesignale FBa und Fb verwendet werden soll, und zwar auf der Grundlage einer Vielzahl von Pegeln, die von der Recheneinheit 67 zugeführt werden. Um genau zu sein, ist es ausreichend, den Wert des Pegels zu bestimmen, der für die Steuerung der Pegel der Rückmeldesignale FBa und Fb verwendet werden soll, indem ein Summierungsverfahren, bei dem die Pegel der Vielzahl von Pegeln Pegel summiert werden, oder ein Auswahlverfahren zur Auswahl eines der Vielzahl von Pegeln Pegel (z. B. der größte) durchgeführt wird.
Der Tiefpassfilter 72 ist eine Funktionseinheit, die auf der Grundlage des durch den Addierer 71 bestimmten Pegels Level eine Steuerbetrag LPinfo für die Verstärkungseinstelleinheit 56 erzeugt. In einem speziellen Beispiel kann der Tiefpassfilter 72 durch einen Dezimierungsfilter konfiguriert werden, der in regelmäßigen Zeitintervallen den von dem Addierer 71 ausgegebenen Pegel Level zählt (addiert), um einen Additionsmittelwert zu erfassen und auszugeben. Die Steuereinheit 73 steuert die Verstärkung (Multiplikationswert) der Verstärkungseinstelleinheit 56 entsprechend dem Steuerbetrag LPinfo, der von dem Tiefpassfilter 72 erzeugt wird.
Der Grund, warum der von dem Akkumulator 65 erfasste Pegel LEVEL nicht als der von der Verarbeitungseinheit 60 an die Verstärkungssteuereinheit 70 gelieferte Pegel verwendet wird, liegt darin, dass die Verstärkung der Verstärkungseinstelleinheit 56 vorzugsweise auf der Grundlage des Pegels des Signals gesteuert wird, das Rauschen enthält. Wie vorstehend beschrieben, wird es durch Steuern der Verstärkungseinstelleinheit 56 unter Verwendung des Pegels Level, der auf der Grundlage des Signals erhalten wird, das noch keiner Rauschentfernung unterzogen wurde, möglich, den Pegel des Rückkopplungssignals so zu veranlassen, dass er dem Pegel des empfangenen Signals Va folgt, das tatsächlich in die Delta-Sigma-Modulationseinheit 50 eingespeist wird (empfangenes Signal Va in einem Zustand des Einschließens von Rauschen).
5A bis 5C sind Diagramme, die Simulationsergebnisse des empfangenen Signals Va und des Ausgangswertes Vo veranschaulichen. 5A veranschaulicht ein Simulationsergebnis eines Vergleichsbeispiels, in dem eine Steuerung durch die Verstärkungssteuereinheit 70 nicht durchgeführt wird, und 5B und 5C veranschaulichen Simulationsergebnisse gemäß einer Ausführungsform, bei der die Steuerung durch die Verstärkungssteuereinheit 70 durchgeführt wird. In dieser Simulation wird angenommen, dass die Delta-Sigma-Modulationseinheit 50 in einer Stufe konfiguriert ist und das empfangene Signal Va eine Sinuswelle mit einer vorbestimmten Periode ist. Ferner wird in den 5A und 5B der Pegel (Amplitude) des empfangenen Signals Va alle zwei Zyklen erhöht, während der Pegel (Amplitude) des empfangenen Signals Va alle zwei Zyklen in 5C verringert wird. Darüber hinaus sind in jeder Figur das empfangene Signal Va, der Ausgangswert Vo und ein Ausgangssignal ΔV des Subtrahierers 51 aufgetragen.
Wie in 5A gezeigt ist, hört in einem Fall, in dem die Steuerung durch die Verstärkungssteuereinheit 70 nicht durchgeführt wird, das Ausgangssignal ΔV des Subtrahierers 51 auf zu schwingen, wenn der Pegel des empfangenen Signals Va ansteigt, wenn sich der aktive Schreibstift 2 der Berührungsfläche 3a nähert, und infolgedessen hört auch der Ausgangswert Vo auf zu oszillieren. Da in diesem Fall das empfangene Signal Va nicht aus dem Ausgangswert Vo wiederhergestellt werden kann, funktioniert die Quadraturerkennung durch die Verarbeitungseinheit 60 nicht.
Wie in 5B veranschaulicht, wird, wenn die Steuerung durch die Verstärkungssteuereinheit 70 durchgeführt wird, selbst wenn der Pegel des empfangenen Signals Va ansteigt, wenn sich der aktive Schreibstift 2 der Berührungsfläche 3a nähert, der oszillierende Zustand des Ausgangssignals ΔV des Subtrahierers 51 beibehalten und infolgedessen wird auch der oszillierende Zustand des Ausgangswerts Vo beibehalten. Daher kann die Quadraturerfassung durch die Verarbeitungseinheit 60 so gemacht werden, dass sie normal funktioniert. Es ist zu beachten, dass, da es eine gewisse Zeitverzögerung gibt, bevor der Pegel des empfangenen Signals Va von der Verarbeitungseinheit 60 erfasst wird, der Ausgangswert Vo nicht mehr für eine bestimmte Zeitspanne oszilliert, nachdem der Pegel des empfangenen Signals Va angestiegen ist, wie auch in 5B dargestellt, aber der Einfluss dieser zeitlichen Verzögerung auf die Demodulation durch den Demodulator 66 und auf die Erfassung der Position und Neigung durch die Verarbeitungseinheit 43 ist gering.
Ferner kann, wie aus 5C verstanden werden kann, gemäß der Steuerung durch die Verstärkungssteuereinheit 70 in einem Fall, in dem der Pegel des empfangenen Signals Va aufgrund der Bewegung des aktiven Schreibstifts 2 von der Berührungsfläche 3a weg kleiner wird, die Verstärkung der Verstärkungseinstelleinheit 56 verringert werden. Auch in diesem Fall bleiben die Schwingzustände des Ausgangssignals ΔV und des Ausgangswertes Vo erhalten. Aus diesem Ergebnis ist ersichtlich, dass die Steuerung durch die Verstärkungssteuereinheit 70 einen Zustand aufrechterhalten kann, in dem die Quadraturerfassung durch die Verarbeitungseinheit 60 normal durchgeführt werden kann, auch wenn der Pegel des empfangenen Signals Va unterschiedlich schwankt.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung keineswegs auf eine solche Ausführungsform beschränkt und es ist selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen implementiert werden kann, ohne vom Kern derselben abzuweichen.
6 ist ein Diagramm, das eine Empfangsschaltung darstellt, die in der Empfangseinheit 41 gemäß einer Modifikation der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist. Wie aus einem Vergleich zwischen 6 und 4 gezeigt werden kann, unterscheidet sich die vorliegende Modifikation von der vorliegenden Ausführungsform dadurch, dass die Delta-Sigma-Modulationseinheit 50 Komparatoren 57a und 57b, Verstärkungseinstelleinheiten 58a und 58b und einen Addierer 59 umfasst.
Die Komparatoren 57a und 57b sind keine Quantisierer, sondern Komparatoren, die jeweils erkennen, dass der absolute Wert des Pegels des Ausgangssignals des Integrators 53b einen vorbestimmten Wert überschreitet. In einem Beispiel ist der Komparator 57a so konfiguriert, dass er „1“ in einem Fall ausgibt, in dem der Pegel des Ausgangssignals des Integrators 53b einen vorbestimmten Wert Vref (Vref > 0) überschreitet, und andernfalls „0“ ausgibt, während der Komparator 57b so konfiguriert ist, dass er „1“ ausgibt, wenn der Pegel des Ausgangssignals des Integrators 53b unter einem vorbestimmten Wert -Vref liegt, und andernfalls „0“ ausgibt.
Die Verstärkungseinstelleinheiten 58a und 58b sind Funktionseinheiten, die die Ausgangswerte der Komparatoren 57a und 57b mit einem vorbestimmten Wert multiplizieren. In einem Beispiel ist der vorbestimmte Wert, multipliziert mit der Verstärkungseinstelleinheit 58a, 64, und der vorbestimmte Wert, multipliziert mit der Verstärkungseinstelleinheit 58a, ist -64.
Der Addierer 59 ist eine Funktionseinheit, die die Pegel der Rückkopplungssignale FBa und Fb steuert, indem die Ausgangswerte der Verstärkungseinstelleinheiten 58a und 58b zu dem Ausgangswert der Verstärkungseinstelleinheit 56 addiert werden. Da die Ausgangswerte der Verstärkungseinstelleinheiten 58a und 58b nur in einem Fall zu anderen Werten als 0 werden, wenn der absolute Wert des Pegels des Ausgangssignals des Integrators 53b einen vorbestimmten Wert überschreitet, steuert der Addierer 59 die Pegel der Rückkopplungssignale FBa und Fb in einem Fall, in dem die Komparatoren 57a und 57b erkennen, dass der absolute Wert des Pegels des Ausgangssignals des Integrators 53b einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Gemäß der vorliegenden Modifikation kann in einem Fall, in dem der Pegel des empfangenen Signals Va über den Einstellbereich der Verstärkungssteuereinheit 70 hinaus ansteigt und infolgedessen der Absolutwert des Ausgangssignals des Integrators 53b zu groß wird, der Absolutwert des Ausgangssignals des Integrators 53b durch Steuern der Pegel der Rückkopplungssignale FBa und Fb verringert werden. Selbst wenn also der Pegel des empfangenen Signals Va über den Einstellbereich der Verstärkungssteuereinheit 70 hinaus ansteigt, kann die Delta-Sigma-Modulationseinheit 50 verwendet werden, um das Downlink-Signal DS (Schreibstift-Signal) zu erfassen.
Ferner kann in der obigen Ausführungsform, obwohl der Fall, in dem der aktive Schreibstift 2 und der Sensor-Controller 31 bidirektional kommunizieren, beschrieben wurde, die vorliegende Erfindung auch auf einen Fall angewendet werden, in dem der aktive Schreibstift 2 und der Sensor-Controller 31 eine Einweg-Kommunikation mit dem Sensor-Controller 31 vom aktiven Schreibstift 2 aus durchführen.
Darüber hinaus wurde in der obigen Ausführungsform ein Beispiel für die Verwendung des Quantisierers 54 beschrieben, der aus einem Komparator besteht, aber die vorliegende Erfindung kann auch auf einen Fall der Verwendung eines Quantisierers mit Multibit-Konfiguration angewendet werden, der eine Vielzahl von Komparatoren umfasst.
BESCHREIBUNG DER REFERENZSYMBOLE

1: Positionserfassungssystem
2: Aktiver Schreibstift
3: Elektronische Vorrichtung
3a: Touch-Oberfläche
20: Kernkörper
21: Schreibstiftspitzenelektrode
22: Ringelektrode
23: Drucksensor
24: Batterie
25: Integrierte Schaltung
26: Stoppfilter
30: Sensor
30x, 30y: Sensorelektrode
31: Sensorsteuerung
32: Host-Prozessor
40: Schalteinheit
41: Empfangseinheit
42: Sendeeinheit
43: Verarbeitungseinheit
50: Delta-Sigma-Modulationseinheit
51, 51a, 51b: Subtrahierer
52, 52a, 52b: Verstärker
53, 53a, 53b: Integrator
54: Quantisierer
55, 55a, 55b: DAC
56: Verstärkungseinstelleinheit
57a, 57b: Komparator
58a, 58b: Verstärkungseinstelleinheit
59: Addierer
60: Verarbeitungseinheit
61: Tiefpassfilter
62a, 62b: Quadratur-Demodulationsabschnitt
63: Rauschdetektor
64: Rauschfilter
65: Akkumulator
66: Demodulator
67: Recheneinheit
70: Verstärkungssteuereinheit
71: Addierer
72: Tiefpassfilter
73: Steuereinheit
DS, DSa, DSb: Downlink-Signal
FB, FBa, FBb: Rückkopplungssignal
Fa, Fb: Frequenz
IOUT, IOUTa, IOUTb: In-Phase-Komponente
LEVEL, LEVELa, LEVELb: LEVEL
Level, Level_a, Level_b: Level
LPinfo: Steuerbetrag
PHASE, PHASEa, PHASEb: Phase
QOUT: Quadratur-Komponente
SYMBOL: Symbol-Zeichenfolge
US: Uplink-Signal
Va: Empfangenes Signal
Vo: Ausgabewert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 20070046299 [0005]
WO 2015/111159 [0005]

Claims

Integrierte Schaltung, die ein von einem aktiven Schreibstift übertragenes Schreibstiftsignal erfasst, wobei die integrierte Schaltung umfasst: eine Delta-Sigma-Modulationseinheit mit: einem Subtrahierer, der ein Rückkopplungssignal von dem Schreibstiftsignal subtrahiert, das von einem Sensor eingegeben wird, einem Integrator, der ein Ausgangssignal des Subtrahierers integriert, einem Quantisierer, der ein Ausgangssignal des Integrators quantisiert, und einem Digital/Analog-Wandler, der das Rückkopplungssignal auf der Grundlage eines Ausgangswertes des Quantisierers erzeugt; eine Verarbeitungseinheit, die einen Pegel des Schreibstiftsignals auf der Grundlage eines Ausgangswertes der Delta-Sigma-Modulationseinheit erfasst; und eine Verstärkungssteuerungseinheit, die einen Pegel des Rückkopplungssignals auf der Grundlage des Pegels des von der Verarbeitungseinheit erfassten Schreibstiftsignals steuert.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Delta-Sigma-Modulationseinheit so konfiguriert ist, dass sie eine 1-Bit-Delta-Sigma-Modulation durchführt, für die der Quantisierer aus einem Komparator besteht.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verstärkungssteuerungseinheit den Pegel des Rückkopplungssignals steuert, indem sie den Digital/Analog-Wandler auf der Grundlage des Pegels des von der Verarbeitungseinheit erfassten Schreibstiftsignals steuert.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: eine Verstärkungseinstelleinheit, die den Ausgangswert der Delta-Sigma-Modulationseinheit erzeugt, indem sie eine Verstärkung des Ausgangswerts des Quantisierers einstellt, wobei der Digital/Analog-Wandler das Rückkopplungssignal auf der Grundlage des Ausgangswertes der Delta-Sigma-Modulationseinheit erzeugt und wobei die Verstärkungssteuerungseinheit den Pegel des Rückkopplungssignals und den Ausgangswert der Delta-Sigma-Modulationseinheit steuert, indem sie die Verstärkung der Verstärkungseinstelleinheit auf der Grundlage des Pegels des von der Verarbeitungseinheit erfassten Schreibstiftsignals steuert.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Delta-Sigma-Modulationseinheit der Subtrahierer, der Integrator und der Quantisierer durch analoge Schaltungen konfiguriert sind und die Verstärkungsanpassungseinheit durch eine digitale Schaltung konfiguriert ist.
Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verarbeitungseinheit einen Tiefpassfilter, der das Schreibstiftsignal auf der Grundlage des Ausgangswerts der Delta-Sigma-Modulationseinheit wiederherstellt, und einen Quadratur-Demodulationsabschnitt umfasst, der eine Quadraturerkennung des durch den Tiefpassfilter wiederhergestellten Schreibstiftsignals durchführt, und wobei die Verarbeitungseinheit den Pegel anhand eines Ergebnisses der Quadraturdetektion erkennt.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 6, wobei die Verarbeitungseinheit den Pegel erfasst, indem sie eine statistische Verarbeitung eines Pegels durchführt, der unter Verwendung des Ergebnisses der Quadraturdetektion abgeleitet wird.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 7, wobei die statistische Verarbeitung eine Glättungsverarbeitung zur Glättung des abgeleiteten Pegels oder eine Vorhersageverarbeitung zur Vorhersage eines zukünftigen Pegels auf der Grundlage des abgeleiteten Pegels ist.
Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Verarbeitungseinheit einen Rauschfilter aufweist, der Rauschen aus einem Ausgangssignal des Quadratur-Demodulationsabschnitts entfernt, und wobei die Verarbeitungseinheit den Pegel auf der Grundlage des Ausgangssignals des Quadratur-Demodulationsabschnitts erfasst, wobei das Ausgangssignal erhalten wird, bevor Rauschen davon durch den Rauschfilter entfernt wird.
Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Verarbeitungseinheit eine Vielzahl von Quadratur-Demodulationsabschnitten umfasst, die Quadraturdetektion bei voneinander unterschiedlichen Frequenzen durchführen, und wobei die Verarbeitungseinheit den Pegel für jeden der Quadratur-Demodulationsabschnitte erfasst.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 10, wobei die Verstärkungssteuereinheit eine Pegelbestimmungseinheit aufweist, die den Pegel des Schreibstiftsignals bestimmt, der zur Steuerung des Pegels des Rückkopplungssignals verwendet werden soll, und zwar auf der Grundlage einer Vielzahl von Pegeln, die von der Verarbeitungseinheit erfasst werden.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 11, wobei die Pegelbestimmungseinheit einen Summierungsprozess, bei dem die Vielzahl von Pegeln, die von der Verarbeitungseinheit erfasst werden, summiert werden, oder ein Auswahlverfahren zur Auswahl einer der Vielzahl von Pegeln, die von der Verarbeitungseinheit erfasst werden, durchführt, um den Pegel des Schreibstiftsignals zu bestimmen, der zur Steuerung des Pegels des Rückkopplungssignals verwendet werden soll.
Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Vielzahl von Quadratur-Demodulationsabschnitten einen ersten Quadratur-Demodulationsabschnitt, der eine Quadraturdetektion bei einer Frequenz eines Trägerwellensignals des Schreibstiftsignals durchführt, und einen zweiten Quadratur-Demodulationsabschnitt, der eine Quadraturdetektion bei einer Frequenz eines Trägerwellensignals eines passiven Zeigerdetektionssignals durchführt, das zum Erfassen eines passiven Zeigers verwendet werden soll, umfasst.
Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Schreibstiftsignal erste und zweite Schreibstiftsignale umfasst, die unter Verwendung von Trägerwellensignalen mit voneinander unterschiedlichen Frequenzen übertragen werden, und wobei die Vielzahl von Quadratur-Demodulationsabschnitten einen ersten Quadratur-Demodulationsabschnitt, der eine Quadraturdetektion bei einer Frequenz eines Trägerwellensignals des ersten Schreibstiftsignals durchführt, und einen zweiten Quadratur-Demodulationsabschnitt, der eine Quadraturdetektion bei einer Frequenz eines Trägerwellensignals des zweiten Schreibstiftsignals durchführt, umfasst.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 14, wobei das erste und das zweite Schreibstiftsignal von aktiven Schreibstiften erzeugt werden, die sich voneinander unterscheiden.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Schreibstiftsignal von Elektroden übertragen werden, die in einem aktiven Schreibstift angeordnet sind und sich voneinander unterscheiden.
Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Delta-Sigma-Modulationseinheit ferner umfasst: einen Komparator, der erkennt, dass ein absoluter Wert eines Pegels des Ausgangssignals des Integrators einen vorbestimmten Wert überschreitet, und einen Addierer, der den Pegel des Rückkopplungssignals in einem Fall steuert, in dem der Komparator erkennt, dass der absolute Wert des Pegels des Ausgangssignals des Integrators den vorbestimmten Wert überschreitet.