JP6524016B2 - 多段階漸進的スイッチングスキーム - Google Patents
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Description
[0001]実施形態は、一般には入力感知、詳細には静電容量感知(capacitance sensing:キャパシタンスセンシング)に関する。
多段階漸進的スイッチング技法
チャージポンプ回路のためのスイッチングスキーム
[発明の項目]
[項目1]
静電容量感知装置のための処理システムであって、当該処理システムは、
センサ電極からの静電容量を測定するために前記センサ電極に結合されるように構成された静電容量測定回路であって、
前記センサ電極に結合された第1の入力部、第2の入力部、及び出力部を有する差動増幅器、
前記差動増幅器の前記第1の入力部と前記差動増幅器の前記出力部との間に結合されたフィードバックコンデンサ、並びに
前記フィードバックコンデンサと前記差動増幅器の前記出力部との間に直列に結合された第1のスイッチ及び第2のスイッチ、
を備える、静電容量測定回路と、
制御モジュールであって、
前記第1のスイッチをオンし、第1の抵抗を前記フィードバックコンデンサと直列に適用すること、及び
ある時間遅延の後に、前記第2のスイッチをオンし、第2の抵抗を前記第1の抵抗と並列に配置し、それによって前記フィードバックコンデンサと直列の総抵抗を低下させること、
を実行するように構成された制御モジュールと、
を備える、処理システム。
[項目2]
前記フィードバックコンデンサと直列の前記第1の抵抗が前記第2の抵抗よりも大きい、項目1に記載の処理システム。
[項目3]
前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチが、ソース端子、ドレイン端子、及びゲート端子を有する複数のトランジスターを備えており、前記第1のスイッチの前記ソース端子及び前記第2のスイッチの前記ソース端子が並列に接続されており、前記第1のスイッチの前記ドレイン端子及び前記第2のスイッチの前記ドレイン端子が並列に接続されており、
前記制御モジュールが前記第1のスイッチの前記ゲート端子及び前記第2のスイッチの前記ゲート端子に異なる制御信号を印加するように構成されている、
項目1に記載の処理システム。
[項目4]
前記第1のスイッチをオンすること、及び、前記第1の抵抗を前記フィードバックコンデンサと直列に適用することによって、前記静電容量測定回路のセトリング応答を向上させ、
前記第2のスイッチをオンすること、及び、前記第2の抵抗を前記第1の抵抗と並列に配置することによって、前記静電容量測定回路の前記セトリング応答を低下させる、
項目1に記載の処理システム。
[項目5]
前記フィードバックコンデンサが第1のフィードバックコンデンサであり、前記静電容量測定回路が前記第1のフィードバックコンデンサと並列の第2のフィードバックコンデンサと、第3のスイッチと、をさらに備える、項目1に記載の処理システム。
[項目6]
前記静電容量測定回路が第3のスイッチをさらに備えており、該第3のスイッチは、リセットフェーズ中に前記フィードバックコンデンサをある電圧レベルに接続し、前記フィードバックコンデンサをプリチャージしてバックグラウンド静電容量を消去するように動作可能である、項目1に記載の処理システム。
[項目7]
前記第1のスイッチをオンすること、及び、前記第1の抵抗を前記フィードバックコンデンサと直列に適用することによって、リセットフェーズから積分フェーズにスイッチングするときの前記フィードバックコンデンサの電荷リークを低減させる、項目1に記載の処理システム。
[項目8]
静電容量感知装置のための処理システムであって、当該処理システムは、
センサ電極からの静電容量を測定するために前記センサ電極に結合されるように構成された静電容量測定回路であって、
前記センサ電極に結合された第1の入力部、第2の入力部、及び出力部を有する差動増幅器、
前記差動増幅器の前記第1の入力部と前記差動増幅器の前記出力部との間に結合された第1のフィードバック静電容量、並びに
前記第1のフィードバック静電容量と並列に結合された第2のフィードバック静電容量であり、複数の関連付けられたスイッチと直列の複数のコンデンサを備える、第2のフィードバック静電容量、
を備える、静電容量測定回路と、
制御モジュールであって、積分フェーズ中に、前記複数のスイッチの各スイッチを制御して、前記関連付けられたコンデンサを順次遅延の後に前記差動増幅器の前記出力部に結合するように構成された制御モジュールと、
を備える、処理システム。
[項目9]
前記第2のフィードバック静電容量を備える前記複数のコンデンサが並列に配置されている、項目8に記載の処理システム。
[項目10]
前記制御モジュールがカウンターに基づいて前記順次遅延を決定するように構成されている、項目8に記載の処理システム。
[項目11]
前記積分フェーズ中に前記複数のスイッチの各スイッチを制御するように構成された前記制御モジュールが、
前記複数のコンデンサの第1のコンデンサに関連付けられた第1のスイッチを閉じて、前記第1のコンデンサを前記差動増幅器の前記第1の入力部と前記出力部との間に結合すること、並びに
前記複数のコンデンサの第2のコンデンサに関連付けられた第2のスイッチを閉じて、前記第2のコンデンサを、前記差動増幅器の前記第1の入力部と前記出力部との間に且つ前記第1のコンデンサ及び前記第1のフィードバック静電容量と並列に結合すること
を実行するようにさらに構成されている、項目8に記載の処理システム。
[項目12]
前記第2のフィードバック静電容量の前記複数のコンデンサがサブセットで配置され、各サブセットが積分フェーズ中に同時にオンに切り換えされる、項目8に記載の処理システム。
[項目13]
前記第2のフィードバック静電容量は、前記複数のスイッチと並列に結合された複数のプリチャージスイッチをさらに備えており、各プリチャージスイッチが、リセットフェーズ中に、前記関連付けられたコンデンサをある電圧レベルに接続し、前記関連付けられたコンデンサをプリチャージしてバックグラウンド静電容量を消去するように動作可能である、項目8に記載の処理システム。
[項目14]
前記複数のスイッチの各スイッチを制御して、前記順次遅延の後に前記関連付けられたコンデンサを前記差動増幅器の前記出力部に結合することによって、リセットフェーズから積分フェーズにスイッチングするときの前記第1のフィードバック静電容量の電荷リークを低減させる、項目8に記載の処理システム。
[項目15]
静電容量測定の方法であって、当該方法は、
静電容量測定回路のフィードバックコンデンサを第1の電圧レベルにリセットするステップであって、前記フィードバックコンデンサが差動増幅器の第1の入力部と前記差動増幅器の出力部との間に結合されている、ステップと、
前記フィードバックコンデンサと前記差動増幅器の前記出力部との間の複数のスイッチを開くステップと、
測定フェーズを開始するためにセンサ電極と前記差動増幅器の前記第1の入力部とを結合するステップと、
前記フィードバックコンデンサと前記差動増幅器の前記出力部との間の前記複数のスイッチの第1のスイッチを閉じるステップと、
前記第1のスイッチを閉じてからある遅延の後に前記複数のスイッチの残りを閉じるステップと、
前記センサ電極と入力物体との間の結合に相当する絶対静電容量が測定されるように前記センサ電極の電荷を積分するために前記差動増幅器を動作させるステップと、
を含む、方法。
[項目16]
前記静電容量測定回路の前記フィードバックコンデンサを前記第1の電圧レベルにリセットするステップが、
前記フィードバックコンデンサを第2の電圧レベルに結合し前記フィードバックコンデンサをバックグラウンド静電容量消去のためにプリチャージするように、プリチャージスイッチを動作させるサブステップと、
をさらに含む、項目15に記載の方法。
[項目17]
前記フィードバックコンデンサと前記差動増幅器の前記出力部との間の前記複数のスイッチが、
第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する第1のトランジスター及び第2のトランジスターであって、前記第1のスイッチの前記第1の端子及び前記第2のスイッチの前記第1の端子が並列に接続され、前記第1のスイッチの前記第2の端子及び前記第2のスイッチの前記第2の端子が並列に接続されており、前記第1のトランジスター及び前記第2のトランジスターが、前記第1のトランジスターの前記第3の端子及び前記第2のトランジスターの前記第3の端子で複数の制御信号を受信するように構成されている、第1のトランジスター及び第2のトランジスター、
を備えている、項目15に記載の方法。
[項目18]
前記フィードバックコンデンサと前記差動増幅器の前記出力部との間の前記複数のスイッチの前記第1のスイッチを閉じるステップが、
前記第1のスイッチを、前記第1のスイッチに第1の抵抗を生じさせる線形モードへと動作させるサブステップをさらに含み、
前記第1のスイッチを閉じてから前記遅延の後に前記複数のスイッチの前記残りを閉じるステップが、
第2のスイッチを、前記第1の抵抗と並列に第2の抵抗を生じさせる飽和モードへと動作させるサブステップであって、前記第1の抵抗が前記第2の抵抗よりも大きい、サブステップをさらに含む、
項目15に記載の方法。
[項目19]
前記フィードバックコンデンサが複数のフィードバックコンデンサを備えており、前記複数のフィードバックコンデンサのそれぞれが前記複数のスイッチの関連付けられたスイッチと直列に配置されている、項目15に記載の方法。
[項目20]
前記フィードバックコンデンサと前記差動増幅器の前記出力部との間の前記複数のスイッチの各スイッチが、前記差動増幅器の前記第1の入力部と前記差動増幅器の前記出力部との間に前記関連付けられたフィードバックコンデンサを結合するように構成されている、項目15に記載の方法。
110 処理システム
120 感知領域
130 ボタン
140 入力物体
202 センサモジュール
204 決定モジュール
210 センサ電極
220 センサ電極
300 静電容量測定回路
302 差動増幅器
304 フィードバックコンデンサ
306 フィードバックコンデンサ
308 スイッチ
310 ノード
312 ノード
314 スイッチ
316 抵抗器
320 スイッチ
340 線グラフ
350 線グラフ
400 静電容量測定回路
402 差動増幅器
404 フィードバックコンデンサ
406 フィードバックコンデンサ
408 スイッチ
410 ノード
412 ノード
420 スイッチ
422 スイッチ
424 スイッチ
426 制御モジュール
600 静電容量測定回路
602 差動増幅器
604 フィードバック静電容量
606 フィードバック静電容量
608 スイッチ
610 スイッチ
612 スイッチ
614 スイッチ
620 スイッチ
700 回路
702 電荷生成回路
704 抵抗器
706 抵抗器
708 抵抗器
710 バッファー
712 スイッチ
714 スイッチ
716 コンデンサ
720 電流コンベヤ
730 電流増幅器
800 波形
900 チャージポンプ回路
902 スイッチング素子
904 スイッチング素子
910 遅延回路
Claims (7)
- 静電容量感知装置のための処理システムであって、当該処理システムは、
センサ電極からの静電容量を測定するために前記センサ電極に結合されるように構成された静電容量測定回路であって、
前記センサ電極に結合された第1の入力部、第2の入力部、及び出力部を有する差動増幅器と、
前記差動増幅器の前記第1の入力部と前記差動増幅器の前記出力部との間に結合された第1のフィードバックコンデンサと、
前記第1のフィードバックコンデンサに並列に配置される第2のフィードバックコンデンサと、
前記第1のフィードバックコンデンサと前記差動増幅器の前記出力部との間に直列に結合された第1のスイッチと、
前記第1のフィードバックコンデンサと前記差動増幅器の前記出力部との間に直列に結合された第2のスイッチと、
を備える、静電容量測定回路と、
制御モジュールであって、
前記第1のスイッチをオンし、前記第1のフィードバックコンデンサと直列に結合された前記第1のスイッチに第1の抵抗値を適用すること、及び
ある時間遅延の後に、前記第2のスイッチをオンし、前記第1のスイッチと並列に結合される前記第2のスイッチにおいて第2の抵抗値を生じさせ、それによって前記第1のフィードバックコンデンサと直列の総抵抗値を低下させること、
を実行するように構成された制御モジュールと、
を備える、処理システム。 - 前記第1の抵抗値は、前記第2の抵抗値よりも大きい、請求項1に記載の処理システム。
- 前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチが、ソース端子、ドレイン端子、及びゲート端子を有する複数のトランジスターを備えており、前記第1のスイッチの前記ソース端子及び前記第2のスイッチの前記ソース端子が並列に接続されており、前記第1のスイッチの前記ドレイン端子及び前記第2のスイッチの前記ドレイン端子が並列に接続されており、
前記制御モジュールが前記第1のスイッチの前記ゲート端子及び前記第2のスイッチの前記ゲート端子に異なる制御信号を印加するように構成されている、
請求項1に記載の処理システム。 - 前記第1のスイッチをオンし、前記第1のスイッチに前記第1の抵抗値を適用することによって、前記静電容量測定回路のセトリング応答を向上させ、
前記第2のスイッチをオンし、前記第2のスイッチにおいて前記第2の抵抗値を生じさせることによって、前記静電容量測定回路の前記セトリング応答を低下させる、
請求項1に記載の処理システム。 - 前記静電容量測定回路は、第3のスイッチをさらに備える、請求項1に記載の処理システム。
- 前記第3のスイッチは、リセットフェーズ中に前記第1のフィードバックコンデンサをある電圧レベルに接続し、前記第1のフィードバックコンデンサをプリチャージしてバックグラウンド静電容量を消去するように動作可能である、請求項5に記載の処理システム。
- 前記第1のスイッチをオンし、前記第1のスイッチに前記第1の抵抗値を適用することによって、リセットフェーズから積分フェーズにスイッチングするときの前記第1のフィードバックコンデンサの電荷リークを、前記積分フェーズにスイッチングする前の電荷リークから低減させる、請求項1に記載の処理システム。
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