KR101948664B1 - 가드 링 구동을 위한 아날로그 출력을 갖는 마이크로컨트롤러에 의한 용량형 센서의 용량 측정 - Google Patents

가드 링 구동을 위한 아날로그 출력을 갖는 마이크로컨트롤러에 의한 용량형 센서의 용량 측정 Download PDF

Info

Publication number
KR101948664B1
KR101948664B1 KR1020147012337A KR20147012337A KR101948664B1 KR 101948664 B1 KR101948664 B1 KR 101948664B1 KR 1020147012337 A KR1020147012337 A KR 1020147012337A KR 20147012337 A KR20147012337 A KR 20147012337A KR 101948664 B1 KR101948664 B1 KR 101948664B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
capacitive sensor
coupled
analog
external
Prior art date
Application number
KR1020147012337A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140079816A (ko
Inventor
제크 런드스트럼
케이스 커티스
버크 데이비슨
신 스테드만
얀 리파우
Original Assignee
마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드 filed Critical 마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드
Publication of KR20140079816A publication Critical patent/KR20140079816A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101948664B1 publication Critical patent/KR101948664B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/962—Capacitive touch switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/962—Capacitive touch switches
    • H03K17/9622—Capacitive touch switches using a plurality of detectors, e.g. keyboard
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960705—Safety of capacitive touch and proximity switches, e.g. increasing reliability, fail-safe
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches
    • H03K2217/960765—Details of shielding arrangements

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

마이크로컨트롤러(101b)는 그와 관련되는 가드 링들(320)을 갖는 용량형 센서들(704a-d)의 용량을 측정한다. 가드 링이 각 용량형 센서 플레이트 주위에 제공되고, 또한 관련 용량형 센서 플레이트의 전압과 실질적으로 동일한 전압으로 충전된다. 가드 링은 용량형 센서 플레이트와 인접 회로 도체들, 그라운드 평면들 및 전원 평면들 사이의 전압 포텐셜들의 차이에 의해 야기된 용량형 센서 플레이의 기생 용량들을 저감한다. 아날로그 출력(726)은 버퍼링되고(714) 또한 용량형 센서 플레이트에 결합되는 아날로그 입력에 결합되고, 또한 상기 가드 링 전압을 상기 용량형 센서 플레이의 전압과 실질적으로 동일한 전압으로 구동하는데 사용된다.

Description

가드 링 구동을 위한 아날로그 출력을 갖는 마이크로컨트롤러에 의한 용량형 센서의 용량 측정{MEASURING CAPACITANCE OF A CAPACITIVE SENSOR WITH A MICROCONTROLLER HAVING AN ANALOG OUTPUT FOR DRIVING A GUARD RING}
본 출원은 Zeke Lundstrum, Keith Cutris, Burke Davison, Sean Steedman과 Yann LeFaou에 의해 2011년 10월 7일 출원되고, 발명의 명칭이 "Microcontroller ADC with External Access to the Analog Input Bus"인 미국 가 출원 제61/544,363호의 우선권의 이익을 주장하고, 그 전체가 여기에서 참조로 통합된다.
본 발명은 특히 마이크로컨트롤러에 사용을 위한 아날로그-디지털 및 주파수 변환기들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 용량형 터치 검출 능력들을 갖는 마이크로컨트롤러에 사용을 위한 아날로그-디지털 및 주파수 변환기들에 관한 것이다.
오브젝트, 예를 들면 금속 조각, 손가락, 손, 발, 다리 등에 의한 용량형 센서의 터치 또는 용량형 근접 센서의 접근은 그 센서의 임의의 파라미터들, 특히 인간 대 기계 인터페이스 장치들 예를 들어, 키패드 또는 키보드에 사용되는 터치 센서에 내장되는 커패시터의 용량값을 변화시킨다. 현재 마이크로컨트롤러들은 전술한 용량형 센서들의 검출 및 평가를 향상시키는 주변 장치들을 포함한다. 이러한 애플리케이션 중 하나는 용량형 전압 분배(CVD;capacitive voltage division)를 이용하여 용량형 터치 소자가 터치되었는지 여부를 평가한다. 또 하나의 애플리케이션은 충전 시간 측정 유닛(CTMU)을 이용하여 용량형 터치 소자를 정전류원으로 정확한 시간(precise time) 동안 충전한 다음 이 정확한 시간의 종료 시에 상기 용량형 터치 소자의 결과적으로 생긴 전압을 측정한다. 다른 또 하나의 애플리케이션은 상기 용량형 터치 소자의 용량의 변화에 비례하는 주파수의 변화를 용량 감지 모듈(CSM)에 의해 측정하는 것이다. 그러나 이러한 센서들이 높은 노이즈 환경들에서 동작될 때, 종래의 시스템들의 분해능 또는 검출능력은 충분치 않을 수 없다.
특히 기생용량은 많은 용량형 센서 애플리케이션들에 있어서 문제를 야기할 수 있다. 센서에 인접한 도체(또는 도체의 마이크로컨트롤러에의 연결)가 센서와는 다른 전압 포텐셜에 있을 때 항상 기생 용량이 생성된다. 따라서 기생용량이 용량형 센서의 감도를 저하시킬 수 있고, 이에 따라 결과적으로 용량 변환 처리 예를 들어 CVD, CTMU 또는 CSM의 분해능을 저하시킬 수 있을 거라는 가정하에서 용량형 센서들과 관련된 기생용량을 저감하는 것이 바람직하다.
따라서 용량형 센서와 관련된 기생용량을 저감함으로써 상기 용량형 센서의 동작 동안 용량형 센서의 용량 측정 변화 감도를 증가시키는 유효한 방식이 필요하다.
일 실시예에 따르면, 마이크로컨트롤러는, 메모리를 구비한 디지털 프로세서; 아날로그 노드들로서 기능하도록 프로그램될 수 있는 복수의 외부 입력/출력 노드들; 상기 아날로그 노드들 중 하나의 아날로그 노드를 선택하고 또한 상기 아날로그 노드를 아날로그 버스에 결합시키기 위해 상기 디지털 프로세서에 의해 제어되는 멀티플렉서; 상기 아날로그 버스의 아날로그 전압을 그의 디지털 표현값으로 변환하기 위해 상기 아날로그 버스에 결합되고 또한 상기 디지털 표현값을 전달하기 위해 상기 디지털 프로세서에 결합되는 디지털 출력단을 갖는 아날로그-디지털 변환기(ADC); 및 상기 디지털 프로세서에 의해 제어되는 프로그램가능한 스위치에 의해 상기 멀티플렉서로부터 독립적으로 아날로그 버스에 연결될 수 있는 또 하나의 외부 노드를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 마이크로컨트롤러는, 적어도 하나의 아날로그 출력 드라이버; 상기 ADC와 관련되는 샘플 및 홀드 커패시터; 상기 마이크로컨트롤러의 제1 아날로그 버스에 결합되는 제1 아날로그 노드; 상기 마이크로컨트롤러의 제2 아날로그 버스에 결합되는 제2 아날로그 노드 및 상기 적어도 하나의 아날로그 출력 드라이버 중 각각의 아날로그 출력 드라이버에 결합되는 적어도 하나의 제3 아날로그를 더 포함할 수 있고, 상기 제2 아날로그 버스는 상기 적어도 하나의 아날로그 출력 드라이버의 입력에 결합될 수도 있으며, 상기 제1 아날로그 버스는 전원 공통단, 전원 전압, 상기 샘플 및 홀드 커패스터 또는 상기 제2 아날로그 버스에 스위칭 가능하게 결합될 수 있고; 상기 제2 아날로그 버스는 상기 전원 공통단, 상기 전원 전압, 또는 상기 제1 아날로그 버스에 스위칭 가능하게 결합될 수 있고; 그리고 상기 샘플 및 홀드 커패시터는 상기 제1 아날로그 버스 및 상기 ADC의 입력 중 어느 하나에 스위칭 가능하게 결합될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 아날로그 노드는 용량형 센서에 결합되도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 제3 아날로그 출력 노드는 상기 용량형 센서와 관련되는 가드 링에 결합되도록 구성될 수 있고, 상기 가드 링의 전압은 상기 용량형 센서의 전압과 실질적으로 동일할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 아날로그 노드는 외부 커패시터에 결합되도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 내부 커패시터가 상기 제1 아날로그 버스에 스위칭 가능하게 결합될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 마이크로컨트롤러는 복수의 스위치들을 포함할 수 있고, 여기서 상기 복수의 스위치들 중 제1 스위치는 폐쇄시 제1 및 제2 아날로그 버스들을 함께 결합하고, 상기 복수의 스위치들 중 제2 스위치는 폐쇄시 제1 아날로그 버스를 전원 공통단에 결합시키고, 상기 복수의 스위치들 중 제3 스위치는 폐쇄시 제2 아날로그 버스를 전원 전압에 결합시키고, 상기 복수의 스위치들 중 제4 스위치는 폐쇄시 제1 아날로그 버스를 전원 전압에 결합시키고, 그리고 상기 복수의 스위치들 중 제5 스위치는 폐쇄시 제2 아날로그 버스를 전원 공통단에 결합시킨다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 디지털 프로세서는 상기 복수의 스위치들을 제어한다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 복수의 스위치들은 복수의 전계 효과 트랜지스터(FET) 스위치들일 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 마이크로컨트롤러는, 상기 디지털 프로세서에 결합되는 정밀 타이머; 복수의 스위치들; 상기 복수의 스위치들에 결합되고, 또한 외부 용량형 커패시터에 결합되도록 구성될 수 있는 제1 노드; 상기 정밀 타이머에 결합되는 제어 입력단, 상기 제1 노드에 결합되는 아날로그 입력단 및 상기 ADC의 입력에 결합되는 아날로그 출력단을 갖는 샘플 및 홀드 회로; 상기 복수의 스위치들에 결합되는 정전류원; 제2 노드; 상기 제1 노드에 결합되는 아날로그 입력단 및 상기 제2 노드에 결합되는 아날로그 출력단을 갖고, 이에 의해 상기 제2 노드의 전압이 상기 제1 노드의 전압과 실질적으로 동일하게 될 수 있는 아날로그 드라이버를 포함하고, 여기서 상기 복수의 스위치들은 상기 제1 노드를 전원 공통단 또는 정전류원에 결합시키기 위해 상기 정밀 타이머에 의해 제어될 수 있고, 상기 제2 노드는 외부 용량형 센서과 관련된 외부 가드 링에 결합되도록 구성될 수 있고, 상기 제1 노드는 상기 정밀 타이머에 의해 결정된 정밀 시간주기의 개시시까지는 상기 복수의 스위치들을 통해 상기 전원 공통단에 결합되고 그 후에는 정전류원에 결합될 수 있으며, 이에 의해 상기 외부 용량형 센서는 외부 용량형 센서가 상기 정밀 타이머에 의해 결정된 정밀 시간주기의 종료시까지 정전류원에 의해 충전될 수 있고; 상기 정밀 타이머의 상기 종료가 발생한 후, 상기 외부 용량형 센서의 전압 충전량의 샘플(a sample of voltage charge)이 상기 샘플 및 홀드 회로에 의해 취해지고 이 샘플 및 홀드 회로에 저장될 수 있으며; 상기 샘플링되고 저장된 전압 충전량이 ADC 변환기에 의해 그의 디지털 표현값으로 변환될 수 있으며; 그리고 상기 디지털 프로세서는 상기 ADC로부터의 상기 디지털 표현값을 판독하여 상기 정밀 시간주기 및 상기 전압 충전량의 디지털 표현값으로부터 상기 외부 용량형 센서의 용량값을 결정한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 복수의 스위치들에 결합되는 정전류 싱크를 포함할 수 있는 마이크로컨트롤러로서; 여기서 상기 제1 노드는 상기 정밀 타이머에 의해 결정된 또 하나의 정밀 시간주기의 개시시까지 상기 복수의 스위치들을 통해 상기 전원 전압에 결합되고 그 후에는 상기 제1 노드는 상기 정전류 싱크에 결합될 수 있고, 이에 의해 외부 용량형 센서가 상기 정밀 타이머에 의해 결정된 또 하나의 정밀 시간주기의 또 하나의 종료시까지 상기 정전류 싱크에 의해 방전될 수 있으며; 상기 정밀 타이머의 상기 또 하나의 종료가 발생한 후, 상기 외부 용량형 센서의 또 하나의 전압 충전량의 샘플이 상기 샘플 및 홀드 회로에 의해 취해져서 이 샘플 및 홀드 회로에 저장될 수 있고; 상기 샘플링되고 저장된 전압 충전량이 ADC 변환기에 의해 상기 또 하나의 디지털 표현값으로 변환될 수 있고, 상기 디지털 프로세서는 상기 ADC로부터 상기 또 하나의 디지털 표현값을 판독하여 상기 또 하나의 정밀 시간주기 및 상기 또 하나의 전압 충전량의 또 하나의 디지털 표현값으로부터 상기 외부 용량형 센서의 용량값을 결정한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 마이크로컨트롤러는, 가변 주파수 발진기; 상기 디지털 프로세서에 결합되는 출력단 및 상기 가변 주파수 발진기에 결합되는 입력단을 갖는 주파수 측정 회로; 상기 가변 주파수 발진기에 결합되고 또한 외부 용량형 센서에 결합되도록 구성된 제1 노드; 상기 외부 용량형 센서와 관련된 외부 가드 링에 결합되도록 구성된 제2 노드; 및 상기 제1 노드에 결합되는 아날로그 입력단 및 상기 제2 노드에 결합되는 아날로그 출력단을 갖고, 이에 의해 상기 제2 노드의 전압이 상기 제1 노드의 전압과 실질적으로 동일하게 될 수 있는 아날로그 드라이버를 포함하고; 여기서 상기 외부 용량형 센서는 상기 가변 주파수 발진기의 주파수 결정 회로의 일부일 수 있고, 이에 의해 상기 외부 용량형 센서의 용량값이 변할 때 상기 가변 주파수 발진기의 주파수가 변화하고; 상기 주파수 측정 회로는 상기 가변 주파수 발진기의 주파수를 측정하여 그의 디지털 표현값으로 변환하며; 그리고 상기 디지털 프로세서는 상기 주파수의 디지털 표현값을 판독하여 상기 외부 용량형 센서의 용량 값을 결정한다.
또 하나의 실시예에 따르면, 용량형 센서 시스템은, 용량형 센서: 상기 용량형 센서와 관련되는 가드 링: 마이크로컨트롤러를 포함하고, 상기 마이크로컨트롤러는 메모리를 구비한 디지털 프로세서; 아날로그 노드들로서 기능하도록 프로그램될 수 있는 복수의 외부 입력/출력 노드들; 상기 아날로그 노드들 중 하나의 아날로그 노드를 선택하고 또한 상기 아날로그 노드를 아날로그 버스에 결합시키기 위해 상기 디지털 프로세서에 의해 제어되는 멀티플렉서; 상기 아날로그 버스의 아날로그 전압을 그의 디지털 표현값으로 변환하기 위해 상기 아날로그 버스에 결합되고 또한 상기 디지털 표현값을 전달하기 위해 상기 디지털 프로세서에 결합되는 디지털 출력단을 갖는 아날로그-디지털 변환기(ADC); 상기 디지털 프로세서에 의해 제어될 수 있는 프로그램가능한 스위치에 의해 상기 멀티플렉서로부터 독립적으로 아날로그 버스에 연결될 수 있는 또 하나의 외부 노드; 복수의 스위치들에 결합되는 샘플 및 홀드 커패시터; 상기 복수의 스위치들에 결합되는 제1 노드; 상기 복수의 스위치들 및 상기 용량형 센서에 결합되는 제2 노드; 상기 용량형 센서와 관련되는 가드 링에 결합되는 제3 노드; 및 상기 제2 노드에 결합되는 아날로그 입력단 및 상기 제3 노드에 결합되는 아날로그 출력단을 갖고, 이에 의해 상기 제3 노드의 전압이 상기 제2 노드의 전압과 실질적으로 동일할 수 있는 아날로그 드라이버를 포함할 수 있고, 여기서 상기 복수의 스위치들 중 제1 스위치는 상기 샘플 및 홀드 커패시터를 상기 ADC의 입력단과 상기 제1 노드 중 어느 하나에 결합시키고; 상기 복수의 스위치들 중 제1 스위치는 폐쇄시 상기 제1 및 제2 노드들을 함께 결합시키고, 상기 복수의 스위치들 중 제2 스위치는 폐쇄시 상기 제1 노드를 전원 공통단에 결합시키고, 상기 복수의 스위치들 중 제3 스위치는 폐쇄시 제2 노드를 전원 전압에 결합시키고, 상기 복수의 스위치들 중 제4 스위치는 폐쇄시 제1 노드를 전원 전압에 결합시키고, 그리고 상기 복수의 스위치들 중 제5 스위치는 폐쇄시 제2 노드를 상기 전원 공통단에 결합시킨다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 용량형 센서 시스템은 상기 제1 노드에 결합되는 패딩 커패시터(padding capacitor)를 더 포함할 수 있고, 여기서 상기 패딩 커패시터와 상기 샘플 및 홀드 커패시터의 결합 용량값은 상기 용량형 센서의 상기 용량값과 대략 동일할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 디지털 프로세서는 상기 복수의 스위치들을 제어한다.
또 하나의 실시예에 따르면, 용량형 센서 시스템은, 용량형 센서: 상기 용량형 센서와 관련되는 가드 링: 및 마이크로컨트롤러를 포함하며, 상기 마이크로컨트롤러는 메모리를 구비한 디지털 프로세서; 상기 디지털 프로세서에 결합되는 정밀 타이머; 상기 디지털 프로세서에 결합되는 출력단을 갖는 아날로그-디지털 변환기(ADC); 상기 복수의 스위치들 및 상기 용량형 센서에 결합되는 제1 노드; 상기 정밀 타이머에 결합되는 제어 입력단, 상기 제1 노드에 결합되는 아날로그 입력단 및 상기 ADC의 입력단에 결합되는 아날로그 출력단을 갖는 샘플 및 홀드 회로; 복수의 스위치들에 결합되는 정전류원; 상기 가드 링에 결합되는 제2 노드; 및 상기 제1 노드에 결합되는 아날로그 입력단 및 상기 제2 노드에 결합되는 아날로그 출력단을 갖고, 이에 의해 상기 제2 노드의 전압이 상기 제1 노드의 전압과 실질적으로 동일하게 될 수 있는 아날로그 드라이버를 포함할 수 있고, 상기 복수의 스위치들은 상기 제1 노드를 전원 공통단과 상기 정전류원 중 어느 하나에 결합시키기 위해 상기 정밀 타이머에 의해 제어될 수 있고; 상기 제1 노드는 상기 정밀 타이머에 의해 결정된 정밀 시간주기의 개시시까지 상기 복수의 스위치들을 통해 상기 전원 공통단에 결합되고 그 후에는 상기 제1 노드가 상기 정전류원에 결합될 수 있고 이에 의해 상기 외부 용량형 센서가 상기 정밀 타이머에 의해 결정된 상기 정밀 시간주기의 종료시까지 상기 정전류원에 의해 충전될 수 있고; 상기 정밀 타이머의 상기 종료가 발생한 후, 상기 외부 용량형 센서의 전압 충전량의 샘플이 상기 샘플 및 홀드 회로에 의해 취해져서 이 샘플 및 홀드 회로에 저장될 수 있고; 상기 샘플링되고 저장된 전압 충전량이 ADC 변환기에 의해 그의 디지털 표현값으로 변환될 수 있고; 그리고 상기 디지털 프로세서는 상기 ADC로부터의 상기 디지털 표현값을 판독하여 상기 정밀 시간주기 및 상기 전압 충전량의 디지털 표현값으로부터 상기 외부 용량형 센서의 용량값을 결정한다.
또 하나의 실시예에 따르면, 용량형 센서 시스템은, 용량형 센서: 상기 용량형 센서와 관련되는 가드링: 및 마이크로컨트롤러를 포함하며, 상기 마이크로컨트롤러는 메모리를 구비한 디지털 프로세서; 가변 주파수 발진기; 상기 디지털 프로세서에 결합되는 출력단 및 상기 가변 주파수 발진기에 결합되는 입력단을 갖는 주파수 측정 회로; 상기 가변 주파수 발진기 및 상기 외부 커패시터 센서에 결합되는 제1 노드; 상기 가드 링에 결합되는 제2 노드; 및 상기 제1 노드에 결합되는 아날로그 입력단 및 상기 제2 노드에 결합되는 아날로그 출력단을 갖고, 이에 의해 상기 제2 노드의 전압이 상기 제1 노드의 전압과 실질적으로 동일할 수 있는 아날로그 드라이버를 포함할 수 있고: 상기 외부 용량형 센서는 상기 가변 주파수 발진기의 주파수 결정 회로의 일부일 수 있고, 이에 의해 상기 외부 용량형 센서의 용량값이 변할 때 상기 가변 주파수 발진기의 상기 주파수가 변화하고; 상기 주파수 측정 회로는 상기 가변 주파수 발진기의 주파수를 측정하여 그의 디지털 표현값으로 변환하며; 그리고 상기 디지털 프로세서는 상기 주파수의 디지털 표현값을 판독하여 상기 외부 용량형 센서의 용량 값을 결정한다.
또 하나의 실시예에 따르면, 용량형 센서의 용량을 측정하고 또한 상기 용량형 센서와 관련되는 가드 링의 전압을 제어하는 방법은, 용량형 센서를 제공하는 단계: 상기 용량형 센서와 관련되는 가드 링을 제공하는 단계: 상기 가드 링에 상기 용량형 센서의 전압과 실질적으로 동일할 수 있는 전압을 제공하는 단계: 마이크로컨트롤러를 제공하는 단계 - 여기서 상기 마이크로컨트롤러는, 메모리를 구비한 디지털 프로세서; 상기 디지털 프로세서에 결합되는 출력단을 갖는 아날로그-디지털 변환기(ADC); 복수의 스위치들에 결합되는 샘플 및 홀드 커패시터; 상기 복수의 스위치들 및 상기 용량형 센서에 결합되는 제2 노드; 상기 용량형 센서와 관련되는 상기 가드 링에 결합되는 제3 노드; 및 상기 제2 노드에 결합되는 아날로그 입력단 및 상기 제3 노드에 결합되는 아날로그 출력단을 갖고, 이에 의해 상기 제3 노드의 전압이 상기 제2 노드의 전압과 실질적으로 동일할 수 있는 아날로그 드라이버를 포함할 수 있고; 상기 복수의 스위치들 중 제1 스위치가 상기 샘플 및 홀드 커패시터를 상기 ADC의 입력단과 제1 노드 중 어느 하나에 결합시킴 -: 상기 샘플 및 홀드 커패시터를 상기 제1 노드에 결합시키는 단계: 상기 제1 노드를 전원 전압에 결합시키는 단계: 상기 제2 노드를 전원 공통단에 결합시키는 단계: 상기 제1 및 제2 노드들 사이에서 제1 충전량이 정착될 정도로 길게 상기 제1 및 제2 노드들을 함께 결합시키는 단계: 상기 샘플 및 홀드 커패시터를 상기 제1 노드로부터 분리하는 단계: 상기 제2 노드를 상기 전원 공통단에 결합시키는 단계: 상기 제2 노드를 상기 전원 전압에 결합시키는 단계: 상기 샘플 및 홀드 커패시터에 정착된 제1 충전량을 상기 ADC에 의해 그의 제1 디지털 표현값으로 변환하는 단계: 상기 디지털 프로세서에서 상기 ADC로부터의 상기 제1 디지털 표현값을 판독하는 단계: 상기 제1 노드를 상기 전원 공통단에 결합시키는 단계: 상기 제1 및 제2 노드들 사이에서 제2 충전량이 정착될 정도로 길게 상기 제1 및 제2 노드들을 함께 결합시키는 단계: 상기 샘플 및 홀드 커패시터를 상기 제1 노드로부터 분리하는 단계: 상기 제2 노드를 상기 전원 전압에 결합시키는 단계: 상기 제2 노드를 상기 전원 공통단에 결합시키는 단계: 상기 ADC에서 상기 샘플 및 홀드 커패시터에 정착된 제2 충전량을 그의 제2 디지털 표현값으로 변환하는 단계: 및 상기 디지털 프로세서에서 상기 ADC로부터의 상기 제2 디지털 표현값을 판독하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 디지털 프로세서에서 상기 제1 및 제2 디지털 표현값들을 처리하는 단계는 공통 모드 노이즈를 실질적으로 저감할 수 있다.
상기 방법의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 방법은, 상기 디지털 프로세서와 관련된 메모리에 상기 제1 및 제2 디지털 표현값들을 저장하는 단계; 및 상기 저장된 제1 및 제2 디지털 표현값들과 다음의 제1 및 제2 디지털 표현값들을 비교하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서 상기 저장된 제1 및 제2 디지털 표현값들이 다음의 제1 및 제2 디지털 표현값들과 실질적으로 동일하면, 용량형 센서가 동작되어 있지 않으며, 그리고 상기 저장된 제1 및 제2 디지털 표현값들이 다음의 제1 및 제2 디지털 표현값들과 실질적으로 동일하지 않으면, 상기 용량형 센서가 동작되어 있다.
다른 또 하나의 실시예에 따르면, 용량형 센서의 용량을 측정하고 또한 상기 용량형 센서와 관련되는 가드 링의 전압을 제어하는 방법은, 용량형 센서와 관련되는 가드 링에 상기 용량형 센서의 전압과 실질적으로 동일할 수 있는 전압을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 방법은, a) 용량형 센서를 제2 전압으로 충전하는 단계; b) 샘플 및 홀드 커패시터를 제1 전압으로 충전하는 단계; c) 상기 샘플 및 홀드 커패시터와 용량형 센서 사이에서 제1 충전량이 정착될 정도로 길게 상기 샘플 및 홀드 커패시터와 상기 용량형 센서를 함께 결합하는 단계; d) 상기 샘플 및 홀드 커패시터를 상기 용량형 센서로부터 분리하는 단계; e) 아날로그-디지털 변환기(ADC)에서 상기 샘플 및 홀드 커패시터에 정착된 제1 충전량을 그의 제1 디지털 표현값으로 변환하는 단계; f) 상기 용량형 센서를 상기 제2 전압으로 충전하는 단계; g) 상기 용량형 센서를 상기 제1 전압으로 충전하는 단계; h) 디지털 프로세서에서 상기 ADC로부터의 제1 충전량의 상기 제1 디지털 표현값을 판독하는 단계; i) 상기 샘플 및 홀드 커패시터와 상기 용량형 센서 사이에서 제2 충전량이 정착될 정도로 길게 상기 샘플 및 홀드 커패시터와 상기 용량형 센서를 함께 결합시키는 단계; j) 상기 샘플 및 홀드 커패시터를 상기 용량형 센서로부터 분리하는 단계;k) 아날로그-디지털 변환기(ADC)에서 상기 샘플 및 홀드 커패시터에 정착된 제2 충전량을 그의 제2 디지털 표현값으로 변환하는 단계; l) 상기 용량형 센서를 상기 제1 전압으로 충전하는 단계; m) 상기 용량형 센서를 상기 제2 전압으로 충전하는 단계; n) 디지털 프로세서에서 상기 ADC로부터의 제2 충전량을 상기 제2 디지털 표현값을 판독하는 단계; o) 단계 b)로 복귀하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 전압은 대략 전원전압일 수 있고, 또한 상기 제2 전압은 대략 전원 공통단 전압일 수 있다. 상기 방법의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 전압은 대략 전원 공통단 전압일 수 있고, 또한 상기 제2 전압은 대략 전원전압일 수 있다. 상기 방법의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 가드 링의 전압은 상기 용량형 센서의 전압과 실질적으로 동일할 수 있다.
또 하나의 실시예에 따르면, 용량형 센서의 용량을 측정하고 또한 상기 용량형 센서와 관련되는 가드 링의 전압을 제어하는 방법은, 용량형 센서를 제공하는 단계: 상기 용량형 센서와 관련되는 가드 링을 제공하는 단계: 상기 가드 링에 상기 용량형 센서의 전압과 실질적으로 동일할 수 있는 전압을 제공하는 단계: 혼합 신호 집적 회로를 제공하는 단계 - 여기서 상기 혼합 신호 집적 회로는, 메모리를 구비한 디지털 프로세서; 상기 디지털 프로세서에 결합되는 정밀 타이머; 상기 디지털 프로세서에 결합되는 출력단을 갖는 아날로그-디지털 변환기(ADC); 복수의 스위치들 및 상기 용량형 센서에 결합되는 제1 노드; 상기 정밀 타이머에 결합되는 제어 입력단, 상기 제1 노드에 결합되는 아날로그 입력단 및 상기 ADC의 입력단에 결합되는 아날로그 출력단을 갖는 샘플 및 홀드 회로; 복수의 스위치들에 결합되는 정전류원; 상기 가드 링에 결합되는 제2 노드; 및 상기 제1 노드에 결합되는 아날로그 입력단 및 상기 제2 노드에 결합되는 아날로그 출력단을 갖고, 이에 의해 상기 제2 노드의 전압이 상기 제1 노드의 전압과 실질적으로 동일할 수 있는 아날로그 드라이버를 포함하고, 상기 복수의 스위치들은 상기 제1 노드를 전원 공통단과 상기 정전류원 중 어느 하나에 결합시키기 위해 상기 정밀 타이머에 의해 제어될 수 있음 -: 상기 정밀 타이머에 의해 결정되는 정밀 시간주기의 개시시까지 상기 복수의 스위치들을 통해 상기 제1 노드를 상기 전원 공통단에 결합시키고, 그 후에 상기 제1 노드를 상기 정전류원에 결합시키고, 이에 의해 상기 외부 용량형 센서는 상기 정밀 타이머에 의해 결정되는 정밀 시간주기의 종료시까지 상기 정전류원에 의해 충전되는 단계: 상기 정밀 타이머의 상기 종료가 발생한 후, 상기 샘플 및 홀드 회로에 의해 상기 외부 용량형 센서의 전압 충전량을 샘플링하고 또한 저장하는 단계: 상기 샘플링되고 저장된 전압 충전량이 ADC 변환기에 의해 그의 디지털 표현값으로 변환하는 단계: 및 상기 디지털 프로세서에 의해 상기 ADC로부터의 상기 디지털 표현값을 판독하는 단계: 상기 전압 충전량의 상기 디지털 표현값으로부터 상기 외부 용량형 센서의 용량값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또 하나의 실시예에 따르면, 용량형 센서의 용량을 측정하고 또한 상기 용량형 센서와 관련되는 가드 링의 전압을 제어하는 방법은, 용량형 센서를 제공하는 단계: 상기 용량형 센서와 관련되는 가드 링을 제공하는 단계: 상기 가드 링에 상기 용량형 센서의 전압과 실질적으로 동일한 전압을 제공하는 단계: 마이크로컨트롤러를 제공하는 단계 - 상기 마이크로컨트롤러는 메모리를 구비한 디지털 프로세서; 가변 주파수 발진기; 상기 디지털 프로세서에 결합되는 출력단 및 상기 가변 주파수 발진기에 결합되는 입력단을 갖는 주파수 측정 회로; 상기 가변 주파수 발진기 및 상기 외부 커패시터 센서에 결합되는 제1 노드; 상기 가드 링에 결합되는 제2 노드; 및 상기 제1 노드에 결합되는 아날로그 입력단 및 상기 제2 노드에 결합되는 아날로그 출력단을 갖고, 이에 의해 상기 제2 노드의 전압이 상기 제1 노드의 전압과 실질적으로 동일할 수 있는 아날로그 드라이버를 포함함 - : 상기 주파수 결정 회로에 의해 상기 가변 주파수 발진기의 주파수를 측정하는 단계: 상기 측정된 주파수의 디지털 표현값을 상기 디지털 프로세서에 제공하는 단계: 및 상기 주파수의 디지털 표현값으로부터 상기 용량형 센서의 용량값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 용량형 센서와 관련된 기생용량을 저감함으로써 상기 용량형 센서의 동작 동안 용량형 센서의 용량 측정 변화 감도를 증가시키는 유효한 방식이 제공된다.
도 1은 본 발명의 교시들에 따른 용량형 터치 패드, 용량형 터치 아날로그 프런트 엔드(analog front end) 및 디지털 프로세서를 갖는 전자 시스템의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 용량형 센서 키들의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 특정 예시의 실시예에 따른 도 1에 도시되고 또한 각 용량형 센서들의 주위에 가드 링들을 갖는 용량형 센서 키들의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 특정 예시의 실시예에 따른 도 1에 도시되고 또한 각 용량형 센서의 주위에 가드 링들을 갖는 용량형 센서 키들의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5는 용량형 센서 및 그라운드된 차폐부를 에워싸는 정전계 라인들의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 교시들에 따른 용량형 센서, 가드 링 및 그라운드된 차폐부를 에워싸는 정전계 라인들의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 특정 예시의 실시예에 따른 용량형 센서 및 관련 가드 링에 대한 CVD 처리 능력들을 갖는 혼합 신호 집적 회로 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 7a는 본 발명의 또 다른 특정 예시의 실시예에 따른 복수의 용량형 센서들 및 가드 링에 대한 CVD 처리 능력들을 갖는 혼합 신호 집적 회로 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 교시들에 따른 용량 변환들의 개략 전압-시간 관계도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 특정 일례의 실시예에 따른 용량형 변환들과 상기 변환들 동안의 가드 링 전압 제어의 개략 전압-시간 관계도를 도시한다.
도 10은 도 7 및 도 7a에 도시한 용량형 변환 시스템의 개략 타이밍도를 도시한다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 특정 예시의 실시예에 따른 용량형 변환들의 개략적인 처리 흐름도를 도시한다.
도 13은 정전류원으로부터 충전되는 커패시터의 시간-전압 그래프를 도시한다.
도 14는 본 발명의 또 다른 특정 예시의 실시예에 따른 복수의 용량형 센서들 및 가드 링에 대한 CTMU 처리 능력들을 갖는 혼합 신호 집적 회로 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 15는 본 발명의 또 다른 특정 예시의 실시예에 따른 용량형 센서 및 관련 가드 링에 대한 그 스테이지의 CTMU 처리 능력들을 갖는 혼합 신호 집적 회로 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 16는 본 발명의 또 다른 특정 예시의 실시예에 따른 복수의 용량형 센서들 및 가드 링에 대한 CSM 처리 능력들을 갖는 혼합 신호 집적 회로 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 17은 본 발명의 교시들에 따라 아날로그 통과 게이트 스위치를 통해 디지털 I/O와 아날로그 기능을 지원하는 다기능 포트 로직의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 18은 본 발명의 교시들에 따라 아날로그 통과 게이트 스위치를 통해 디지털 I/O와 아날로그 기능을 지원하는 다기능 포트 로직의 개략적인 블록도를 도시하는데, 아날로그 기능은 ADC 제어기 로직에 의해 상기 포트에 연결된 용량형 터치 센서를 프리차지하고 또한 방전하도록 오버라이드될 수 있다.
도 19는 본 발명의 특정 예시의 일시예들에 따른 아날로그 및 디지털 연결 구성들의 개략적인 블록도를 도시한다.
본 발명은 첨부 도면들과 결합된 하기의 설명을 참조하면 보다 완전하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 다양한 변형들 및 대안적인 형태들로 될 수 있으며, 그 특정 예시의 실시예들은 도면에서 도시되고 또한 여기에서 상세히 설명된다. 그러나 특정 예시의 실시예들에 대한 여기서의 설명은 여기에서 개시된 특정 형태들로 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니고 오히려, 본 발명은 부속 청구범위들에 정의된 바와 같은 변형들 및 균등물들을 망라해야 한다는 것으로 이해해야 할 것이다.
마이크로컨트롤러들은 현재는 용량형 센서들의 검출 및 평가를 향상시키는 주변장치들을 포함한다. 일 실시예에 따르면, 용량형 전압 분배(CVD)는 용량형 터치 소자가 터치되는지 여부를 평가하는데 사용될 수 있다. 또 하나의 실시예에 따르면, 충전 시간 측정 유닛(CTMU)은 용량형 터치 소자가 터치되었는지 여부를 평가하는데 사용될 수 있다. 또 다른 하나의 실시예에 따르면, 용량형 감지 모듈(CSM)이 용량형 터치 소자가 터치되었는지 여부를 평가하는데 사용될 수 있다. 그러나 이것들과 관련된 용량형 센서들이 심한 노이즈 환경들에서 동작될 때, 이 용량형 측정 시스템들의 분해능 또는 용량형 변화 검출은 충분치 않을 수 있다.
특히 기생용량은 많은 용량형 센서 애플리케이션들에서 문제를 야기시킬 수 있다. 센서에 인접한 도체(또는 도체의 마이크로컨트롤러에의 연결)가 센서와는 다른 전압 포텐셜에 있을 때마다 항상 기생 용량이 생성된다. 따라서 결과적인 용량 변화 변환 처리의 분해능을 증가시키기 위해 용량형 센서들의 기생용량을 저감시킬 필요가 있다. 여기에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 센서 용량의 근사치를 얻게 만들고 또한 센서들(및 그 연결부)과 다른 도체들 및/또는 그에 근접하는 그라운드 평면 사이에 배치된 도전 궤적들을 구동하는 전압이 생성될 수 있다.
이제 도면들을 보면, 특정예의 구현예들에 대한 상세가 개략적으로 도시되어 있다. 도면들에 있어서, 동일한 요소들은 동일한 번호들로 나타내고, 또한 유사한 요소들은 다른 소문자 첨자를 붙여서 나타낸다.
도 1을 보면, 본 발명의 개시에 따른, 용량형 터치 키패드, 용량형 터치 프런트 엔드 및 디지털 프로세서를 갖는 전자 시스템의 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 마이크로컨트롤러 집적 회로 디바이스(101)는 디지털 프로세서(106), 메모리, 하나 이상의 입출력(I/O) 포트들(노드들), 아날로그-디지털 변환기(ADC), 정밀 타이머들, 다기능 입출력 노드들, 충전 시간 측정 유닛(CTMU), 멀티플렉서들, 디지털-아날로그 변환기(DAC), 또는 이것들의 결합을 포함할 수 있다. 용량형 터치 아날로그 프런트 엔드(AFE)(104)는 마이크로프로세서(101)의 전술한 기능들 중 일부와 함께하여 구현될 수 있다. 용량형 터치 AFE(104)는 아날로그 멀티플렉서(도시 않음)를 통해 예를 들어, 푸시버튼들, 레버들, 토글들, 핸들들, 노브들 등의 용량형 센서 키들(102)의 매트릭스에 결합될 수 있다.
용량형 터치 AFE(104)는 이에 한정되는 것은 아니지만 예를 들어 관련 용량형 센서의 용량 값을 변화시키는 예를 들어, 타겟 키의 누름 및 편향에 의해 용량형 센서들이 동작하는 때를 결정하는데 사용되는 모든 동적 기능들을, 단일의 저비용 집적 회로 마이크로컨트롤러로 용이하게 한다. 용량형 터치 AFE(104)는 용량형 센서 키들(102)의 매트릭스의 각각의 센서의 용량값을 측정하고, 또한 이 용량값을 각각의 아날로그 직류(DC) 전압들 또는 주파수들로 변환하는데, 이 전압들 또는 주파수들은 아날로그-디지털 변환기(ADC)(도시 않음) 또는 주파수 측정 디바이스(도시 않음)에 의해 판독되어 디지털 값들로 변환되고 또한 디지털 프로세서(106)에 전달된다.
디지털 프로세서(106)는 용량형 터치 AFE(104)에 클럭 및 제어 기능을 공급하고, 용량형 터치 AFE(104)의 아날로그 전압 검출기 출력을 판독하고 또한 용량형 센서 키들(102)의 매트릭스의 각 키를 선택한다. 용량형 센서 키들(102)의 매트릭스의 한 키의 작동이 결정되면, 디지털 프로세서(106)는 적절한 조치를 수행할 것이다. 각각의 용량형 터치 시스템들에 대한 보다 상세한 설명은 마이크로칩 테크놀리지 인코포레이티드 애플리케이션 노트 AN1298, AN1325 및 AN1334에 보다 완전하게 개시되어 있는데, www.microchip.com에서 입수가능하며, 여기에서 모든 목적을 위해 참조로 통합된다.
도 2를 보면, 도 1에 도시된 용량형 센서 키들의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 기판(204) 예를 들어, 인쇄 회로 기판(PCB)는 전자기 간섭(EMI) 차폐에 사용될 수 있는 그라운드 평면(206)(선택임)을 가질 수 있다. 용량형 센서 플레이트들(208)이 기판(204)의 표면 상에 그리고 그라운드 평면(206)(선택임) 근처에 놓여질(transpose) 수 있다. 다른 회로 도체들(210)(예를 들어 PCB 궤적들)이 또한 용량형 센서 플레이트들(208)에 인접하게 위치할 수 있다. 터치 타겟들(212)은 용량형 센서 플레이트들(208) 중 각 용량형 플레이트 위에(above) 위치할 수 있고, 또한 그것들 사이에는 공기 갭(214)을 가질 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 개시의 범위 내에서 터치 타겟(212)은 용량형 센서 플레이트(208)의 용량을 변화시키는 임의의 오브젝트 예를 들어, 금속 피스, 손가락, 손, 발, 다리 등으로 대체될 수 있음을 이해할 것이다. 커버링들(216)은 용량형 센서 플레이트(208) 위에(above) 배치될 수 있고, 및/또는 터치 타겟들(212)의 부분(선택임)일 수 있고, 또한 그 위에 새겨진 문자숫자 정보를 가질 수 있다. 용량형 터치 키들(108) 각각은 센서 플레이트(208) 및 커버링(216)을 포함할 수 있다. 유전체 스페이서들(218)이 용량형 터치 키들(108) 각각 사이에 위치한다. 선택적으로, 터치 타겟(212)이 각각의 센서 플레이트(208) 위에 추가될 수 있다.
그라운드 평면(선택임) 및/또는 회로 도체들(210)은 용량형 센서 플레이트들(208)과는 다른 전압 포텐셜에 있을 수 있다. 이에 의해 용량형 센서 플레이트(208)와 그라운드 평면(206)(선택임)의 부분들 및/또는 용량형 센서 플레이트(208)와 인접한 회로 도체들(210) 사이에 기생용량이 발생한다. 다른 전압 포텐셜들에 있는 용량형 센서 플레이트(208)와 둘러싼 도체들 사이의 정전계들의 개략 표현에 대해서는 도 5를 참조하라. 용량형 센서 플레이트(208)와 둘러싼 도체들 사이의 강전계 라인들을 유의하라. 이 기생용량은 용량형 센서 플레이트(208)에 터치하는 동안 발생하는 용량 센서 플레이트(208)의 용량값의 변화에 대한 검출 분해능을 제한한다. 기생용량은 유사하게 용량형 센서 플레이트들(108)과 AFE(104) 사이의 연결들에 영향을 미친다. 이는 또한 용량형 터치 시스템들에 사용될 수 있는 노이즈 차폐량을 제한한다.
도 3을 보면, 본 발명의 특정 예시의 실시예에 따른 도 1에 도시되고 그리고 각 용량형 센서들 각각의 주위에 가드 링들을 구비한 용량성 센서 키들의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 용량형 센서 키들(102a)에 각 용량형 센서 플레이트들(208) 둘레의 가드 링(320)이 부가된다. 이 외의 다른 모든 요소들은 실질적으로 도 2에 도시한 용량형 센서 키들(102)과 동일하다. 각각의 용량형 센서 플레이트(208)의 전압과 실질적으로 동일한 전압으로 가드 링들(320)의 전압을 유지함으로써, 기생용량들이 크게 감소된다. 따라서 용량형 센서 플레이트(208)의 터치동안 발생하는 그 용량값 변화에 대한 검출 분해능을 증가시킨다. 또한, 개선된 노이즈 차폐를 제공함으로써, 도 2에 도시한 구성에서 검출 분해능에 영향을 미치는 것과 같이 검출 분해능에 영향을 미치지 않게 된다. 용량형 센서 플레이트(208), 가드 링(320), 둘러싼 그라운드 평면(선택임) 및 도체들(210)(도시 않음) 사이의 정전계의 개략 표현에 대해서는 도 6을 참조하라, 여기서 용량선 센서 플레이트(208)와 가드 링(320)은 실질적으로 동일한 전압 포텐셜에 있다. 용량형 센서 플레이트(208)와 둘러싼 도체들 및 그라운드 평면(선택임) 사이의 정전계 라인들(긴 라인들)이 훨씬 약해짐에 유의하라. 용량형 센서 플레이트(208)와 가드 링(320) 사이의 기생용량은 이들이 실질적으로 동일한 전압 포텐셜에 있기 때문에 실질적으로 없다.
도 4를 보면, 본 발명의 또 다른 특정 예시의 실시예에 따른 도 1에 도시되고 그리고 각 용량형 센서들 주위에 가드 링들을 갖는 용량성 센서 키들의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 터치 키들(108)의 각각의 용량형 센서 플레이트들(208)은 전기적으로 함께 결합되고, 또는 동일한 전압 포텐셜을 갖는 가드 링들(420)로 에워싸여진다. 이러한 구성에서는 이하에 상세하게 기술하는 바와 같이, 단지 한 용량형 센서(208)의 용량값만이 한번에 결정되며, 따라서 가드 링들(420)의 전체 매트릭스는 AFE(104) 및 디지털 프로세서(106)에 의해 결정되는 용량값을 갖는 용량형 센서 플레이트(208)의 전압 포텐셜을 갖는다.
도 3에 도시된 각각의 가드 링(320)은 서로 독립될 수 있고 또한 다른 전압들을 가질 수 있지만, 디지털 프로세서(106)에 많은 연결들을 필요로 할 것이다. 따라서 하나 이상의 용량형 센서 플레이트(208)의 용량에 대한 동시 판독이 동시에 결정될 필요가 없는 한, 단일 전압 포텐셜 가드 링들(420)(도 4)로 충분할 것이고, 또한 디지털 프로세서(206)에 더 작은 회로 연결들을 필요로 할 것이다.
도 7을 보면, 본 발명의 특정 예의 실시예에 따른, 용량형 센서 및 관련 가드 링에 대한 CVD 처리 능력들을 갖는 혼합 신호 집적 회로 디바이스의 개략도가 도시되어 있다. 도 7에 도시된 혼합 신호 집적 회로 디바이스(101a) 예를 들어 마이크로컨트롤러는 용량형 센서 플레이트(208)의 용량값을 결정하는 용량형 전압 분배(CVD) 방법을 이용할 때 적용가능하다. 먼저, 비터치된 용량형 센서 플레이트(208)의 용량값을 먼저 결정하고 이어서 터치된 용량형 센서 플레이트(208)의 다음 용량값을 결정함으로써, 용량형 센서 플레이트(208)에 대한 터치가 그 용량의 변화를 기초로 결정될 수 있다. CVD에서, 두 개의 커패시터들은 반대의 전압값들로 충전/방전된다. 그 다음, 두 개의 반대로 충전된 커패시터들이 함께 결합되고 그 결과 생긴 전압이 연결된 두 개의 커패시터들에서 측정된다. CVD에 대한 보다 상세한 설명은, 모든 목적으로 이 출원에 참조로 통합되는 공동 소유의 미국 특허 출원 공개번호 US2010/01180에 제공된다. 도 7에 도시한 스위치들은 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(FET) 스위치들일 수 있지만, 이들에 한정되지는 않는다. 노드들(728 및 730) 각각은 각 내부 단일 라인(도체) 아날로그 버스들(732 및 734)에 각각 결합되는 아날로그 버스들이다.
용량형 센서 플레이트(208)의 용량은 가변 커패시터(704)(제1 CVD 커패시터)로 표시되고, 또한 제2 CVD 커패시터는 이들 두 개의 커패시터들이 아주 유사한 용량값 예를 들어 1:1 내지 약 3:1을 가지면, 샘플 및 홀드 커패시터(716)일 수 있다. CVD에서 그 이유는 한 커패시터로부터의 충전량의 일부가 어떠한 전하도 갖지 않거나 또는 반대 전하를 가지는 다른 하나의 커패시터로 이동되기 때문이다. 예를 들어, 두 개의 CVD 커패시터들의 그 값이 같을 때, 한 커패시터의 충전량의 절반이 다른 하나의 커패시터로 이동될 것이다. 2:1 커패시터스 비율은 커패시터들 중 어느 것이 최초로 충전되는지에 따라서 충전량의 1/3이 더 작은(1/2C) 커패시터로 이동되게 하거나 또는 그 커패시터로부터 가져오게 될 것이다. 샘플 및 홀드 커패시터(716)가 용량형 센서 커패시터(704)보다 실질적으로 작을 때는, 추가 커패시터(706a)가 외부에 의해 노드(728)에 추가될 수 있고 및/또는 내부 커패시터(706b)가 노드(728)로부터 독립적으로 추가될 수 있는데 이에 의해 커패시터들(716, 706a 및/또는 706b)의 결합 용량은 전술한 기준을 만족시키기 위하여 용량형 센서 커패시터(704)에 용량값과 비교하여 충분한 용량을 갖게 된다. 이것은 CVD를 사용하여 용량값을 결정할 때 최적 분해능을 가져다 준다. 커패시터(716)는 또한 충전량이 상기 두 개의 CVD 커패시터들 사이에 이동된 후에 생기는 아날로그 전압을 샘플 및 홀드하는데 사용되는 샘플 및 홀드 커패시터이다. 일단 전하 이동이 완료되면, 아날로그-디지털 변환기(ADC)(718)가 그 결과로 생긴 충전량을 디지털 값으로 변환하는데, 이 디지털 값은 터치 센서 커패시터(704)의 용량값의 추가 처리 및 결정을 위해 디지털 프로세서(106)에 의해 판독된다.
이하에 제공되는 예에서, 커패시터(704)(제1 CDV 커패시터), 커패시터(706)(외부로부터 연결된 커패시터) 및/또는 커패시터(706b)의 용량값들은 샘플 및 홀드 커패시터(716)와 조합하여 선택되어 제1 CVD 커패시터(704)가 Vss로 방전되느냐 또는 Vdd로 충전되는지 그리고 커패시터들(706 및 716)의 결합이 Vdd로 충전되느냐 또는 Vss로 방전되는지 여부에 따라서 각각, Vdd 전압의 1/3 또는 2/3의 결합된 충전 전압을 생성한다. 이 예에서, 커패시터(704)는 커패시터(706 및 716)의 병렬 연결된 결합의 용량의 약 2배의 용량이다. 두 개의 반대 극성으로 충전된 CVD 커패시터들을 함께 결합한 후에 결과적으로 생긴 대기 휴지 전압(quiescent voltage)은, 커패시터(704)가 최초로 Vss로 방전되었을 때는 약 1/3*Vdd이고, 또한 커패시터(704)가 최초로 Vdd로 충전되었을 때는 약 2/3*Vdd일 것이다.
선택적으로, 고 임피던스를 갖는 아날로그 버퍼 드라이버(714)는, 커패시터(704)도 결합되는 노드(730)에 결합될 수 있다. 아날로그 버퍼 드라이버(714)는, 스위치(J)를 통해 가드 링 커패시터(702)도 결합되는 노드(726)에 스위칭 가능하게 결합될 수 있다. 아날로그 버퍼 드라이버(714)의 출력 전압은 그 입력단의 전압을 충실하게 따른다. 따라서 가드 링(320 또는 420)의 전압은, 디지털 프로세서(106)에 의해 용량값으로 평가되는 각각의 센서 플레이트(208)의 전압을 실질적으로 따른다.
도 7a를 보면, 본 발명의 또 다른 특정 예시의 실시예에 따른 복수의 용량형 센서들 및 가드 링에 대한 CVD 처리 능력들을 갖는 혼합 신호 집적 회로 디바이스의 개략도가 도시되어 있다. 도 7a에 도시된 혼합형 신호 집적 회로 디바이스(101b) 예를 들어 마이크로컨트롤러는 도 7에 도시된 디바이스(101a)와는 단일 와이어 아날로그 버스(732a)가 있고, 여기서, 내부 커패시터들(706b 및 706c)이 스위치들(H)에 의해 버스(732a)에 결합되고, 외부 노드(728)가 스위치(G)에 의해 버스(732a)와 결합/분리되고, 또한 노드(726)가 스위치(J)에 의해 버스(732a)와 결합/분리되어 있는 것을 제외하고는 사실상 도 7에 도시된 디바이스(101a)와 동일한 기능을 수행한다. 한 세트의 Vdd/Vss 스위치들(D 및 C) 만이 사용되는데, 여기서 제1 CVD 커패시터(704)는 제2 커패시터(716 및 706)가 방전/충전되는 시간주기와는 다른 시간주기 동안 충전/방전된다. 이로 인해 한 세트의 스위치들과 제2 내부 아날로그 버스(도 7의 버스 734)를 절감할 수 있다.
또한 복수의 스위치들(I)(멀티플렉서들)이 도 1에 도시된 용량형 터치 키들(108)에 사용된 각각의 용량형 센서들(704)을 다중화하는데 사용된다. 이들 회로 특징들은 또한 도 7의 회로 내로 통합될 수 있다. 용량형 터치 아날로그 프런트 엔드(104)가 용량형 터치 키들(108)을 스캔하는 동안, 아날로그 멀티플렉서 스위치들(I)은 복수의 센서 커패시터들(704) 중 각자의 커패시터들을 선택한다. 복수의 노드들(730)은 전형적으로 다목적 프로그램가능한 아날로그 또는 디지털 입력단들 및/또는 출력단들이다. 본 개시에서 설명의 명확화를 위해, 단지 하나의 아날로그 입력/출력(두 경로)으로 구성된 노드들을 도시한다.
선택적으로, 고 임피던스를 갖는 아날로그 버퍼 드라이버(714)는 복수의 커패시터들(704) 중 선택된 커패시터가 충전/방전되어지고 있을 때는, 스위치(J)를 통해서 노드(726)와 단일 와이어 아날로그 버스(732a) 사이에서 결합될 수 있다. 아날로그 버퍼 드라이버(714)는 가드 링 커패시터(702)에도 결합되는 노드(726)에 결합되는 저 임피던스 출력단을 갖는다. 아날로그 버퍼 드라이버(714)의 출력 전압은 복수의 커패시터들(704) 중 선택된 커패시터의 전압을 충실하게 따른다.
도 7 및 도 7a를 보면, 본 발명의 범위 내에서 마이크로컨트롤러의 다양한 실시예들은 전술한 바와 같이 외부 커패시터(706a)의 연결을 허용하는 외부 노드(728)를 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 추가의 조정가능한 커패시터(들)(706b 및 706c)이 내부에 제공될 수 있으며 또한 아날로그 버스(732a)에 스위칭 가능하게 결합될 수 있다. 그러나 또 다른 실시예들은 그러한 외부 노드(728)를 제공하지 않을 수 있다. 그 대신에 커패시터(716)가 적절한 값을 가질 수 있거나 또는 추가의 내부 커패시터(706b) 예를 들어 가변 커패시터가 버스(732)에 연결되거나 연결될 수 있다. 또한, 각 외부 노드(726, 728 및 730)가 다수의 기능들을 지원하도록 프로그램될 수 있으므로, 추가의 스위치들(도 7에 도시않음)은 다른 기능들을 위해 노드들(726, 728 및 730)의 사용을 허용하는데 사용될 수 있는데, 도 17 및 도 18을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명한다.
도 8 및 도 9를 보면, 본 발명의 특정 예시의 실시예에 따른 용량 변환들의 개략적인 전압-시간 관계도가 도시되어 있고(도 8) 또한 상기 변환들 동안의 가드 링 전압 제어의 개략적인 전압-시간 관계도가 도시되어 있다(도 9). 부분(I)에서, 커패시터들(706 및 716)(샘플 및 홀드 커패시터)은 Vdd로 충전되고, 용량형 센서 커패시터(704) 및 가드 링 커패시터(702)는 Vss로 방전된다. 부분(Ⅱ)에서 커패시터들(706, 716 및 704)은 함께 결합되고, 또한 용량형 터치 키(108)가 눌려져 있지 않으면 약 1/3*Vdd의 대기 휴지 전압이 생성되고, 상기 터치 키가 눌려져 있으면 1/3*Vdd보다 약간 작은 전압이 생성된다. 가드 링 커패시터(702)는 커패시터(704)(용량 센서)와의 사이의 임의의 기생용량들을 최소화하기 위해 상기 커패시터(704)의 전압을 따른다. 부분(Ⅱ)의 종단쪽에서는 상기 샘플 및 홀드 커패시터(716)는 커패시터들(706 및 704)로부터 분리되어 부분(Ⅱ) 동안에 얻어진 대기 휴지 전압을 유지한다. 부분(Ⅲ)에서는, 커패시터(704)(용량형 센서)의 임의의 충전 전압이 실질적으로 Vss로 방전되고, 그 후에 부분(Ⅳ)의 시작에서, 커패시터(704)(용량형 센서) 및 가드 링 커패시터(702)는 실질적으로 Vdd로 충전된다. 한편, 또한 부분(Ⅳ) 동안에, 샘플 및 홀드 커패시터(716)에 저장된 대기 휴지 전압이 ADC(718)에 의해 대기 휴지 전압을 나타내는 디지털 값으로 변환되고, 이 디지털 값은 디지털 프로세서(106)에 의해 판독된다. ADC(718)로부터의 디지털 값이 용량형 센서가 작동되고 있었는(터치되고 있었는)지 여부를 판단하는데 사용되는데 예를 들어, 대기 휴지 전압이 비작동된 터치 센서로부터 예상되는 것보다 낮은지 여부를 결정하는데 사용된다. 터치 센서 커패시터(704)의 용량값이 작동(터치)되었을 때, 그의 용량은 증가하고 또한 그것으로 의해 다음의 대기 휴지 전압도 작동되지 않았을 때 보다 낮게 될 것이다. 이는 커패시터(704)가 Vss로 초기화될 때 해당된다. 커패시터(704)가 Vdd로 초기화되면, 다음의 대기 휴지 전압은 용량형 센서가 작동하지 않았을 때는 약 2/3*Vdd이다.
부분(Ⅴ)에서는, 커패시터들(706 및 716)(샘플 및 홀드 커패시터)은 Vss로 방전되고, 용량형 센서 커패시터(704)는 및 가드 링 커패시터(702)는 이미 Vdd로 충전되어 있다. 부분(Ⅵ)에서는 커패시터들(706, 716 및 704)은 함께 결합되고, 또한 용량형 터치 키(108)가 눌려지지 않았을 때 약 2/3*Vdd의 대기 휴지 전압이 생성되고, 상기 터치 키가 눌려졌을 때 2/3*Vdd보다 약간 큰 전압이 생성된다. 가드 링 커패시터(702)는 커패시터(704)(용량 센서)와의 사이의 임의의 기생용량들을 최소화하기 위해 상기 커패시터(704)의 전압을 따른다. 부분(Ⅵ)의 종단쪽에서는 상기 샘플 및 홀드 커패시터(716)는 커패시터들(706 및 704)로부터 분리되어 부분(Ⅵ) 동안 얻어진 대기 휴지 전압을 유지한다. 부분(Ⅶ)에서는, 커패시터(704)(용량형 센서)는 실질적으로 Vdd로 충전되고 그 후에, 부분(Ⅷ)의 시작에서, 커패시터(704)(용량형 센서) 및 가드 링 커패시터(702)는 실질적으로 Vss로 방전된다. 또한 부분(Ⅷ)에서는, 샘플 및 홀드 커패시터(716)에 저장된 대기 휴지 전압이 ADC(718)에 의해 대기 휴지 전압을 나타내는 디지털 값으로 변환되고, 디지털 프로세서(106)에 의해 판독된다. ADC(718)로부터의 디지털 값이 용량형 센서가 작동되고 있었는(터치되고 있었는)지 여부를 판단하는데 사용되는데 예를 들어, 대기 휴지 전압이 비작동된 터치 센서로부터 예상되는 것보다 낮은지 여부를 결정하는데 사용된다. 터치 센서 커패시터(704)의 용량값이 작동(터치)되었을 때, 그의 용량은 감소하고 또한 그것에 의해 다음의 대기 휴지 전압은 작동되지 않았을 때 보다 크게 될 것이다. 이는 커패시터(704)가 Vdd로 초기화될 때 해당된다. 커패시터(704)가 Vss로 초기화되면, 다음의 대기 휴지 전압은 위에서 설명한 바와 같이 용량형 센서가 작동하지 않았을 때 약 1/3*Vdd이다. 이러한 시퀀스들은 터치 키들(108)의 각각에 대하여 반복된다. 또한, 용량형 측정 사이클을 하나 걸러서 전압 충전량 극성들을 반전시키고, 용량형 측정 값들을 평균화함으로써, 공통 모드 노이즈 및 간섭을 최소화하는 예를 들어, 60Hz 전력 라인 간섭을 최소화하는 서로 다른 동작 유형이 얻어진다.
도 10을 보면, 도 7에 도시한 용량형 변환 시스템의 개략 타이밍도가 도시되어 있다. 이 개략 타이밍도는 도 7에 도시한 회로의 특정 예시의 동작 실시예를 명백하게 나타낸다. 노드들(726, 728 및 730)의 전압들을 스위치들(A-F)의 개방 및 폐쇄 동작의 결합과 관련하여 도시한다. 도 10은 기본적으로 도 9에 도시한 것과 동일한 전압 및 타이밍 파형들을 나타낸다. 본 발명의 범위 내에서 기타 및 또 다른 회로 설계들와 타이밍도들이 동일한 효과로 사용될 수 있고 또한 전자 회로 설계에서 통상의 지식을 갖고 본 발명의 이익을 갖는 자라면 여기에서 기술된 결과들을 재현할 수 있음을 이해할 것이다.
도 11 및 도 12를 보면, 본 발명의 특정 예시의 실시예에 따른 용량형 변환들의 개략적인 처리 흐름도가 도시되어 있다. 단계(1102)에서, 용량값 변환이 개시된다. 단계(1104)에서, 커패시터들(706과 716)의 샘플 및 홀드 커패시터 결합이 제1 전압으로 충전된다. 단계(1106)에서, 용량형 센서 및 용량형 센서 가드 링은 제2 전압으로 충전된다. 제1 전압은 Vdd일 수 있고 또한 제2 전압은 Vss일 수 있고 또는 그 반대일 될 수 있다. 용량형 센서 가드 링은 기생용량을 최소화하도록 제2 전압으로 충전되고, 그렇지 않으면 용량형 센서와 인접 도체들 사이의 전압 포텐셜에 의해 유발되는 정전하로 인해 용량형 센서에서 기생용량이 생긴다.
단계(1112)에서 제1 전압으로 이미 충전된 샘플 및 홀드 커패시터 결합이 제2 전압으로 이미 충전된 커패시터 센서에 결합된다. 단계(1114)에서 샘플 및 홀드 커패시터 및 용량형 센서가 대기 휴지 제1 충전량으로 완전하게 정착하는 정도로 긴 시간동안 함께 결합된다. 이어서 단계(1116)에서, 샘플 및 홀드 커패시터가 상기 용량형 센서로부터 분리되고, 또한 샘플 및 홀드 커패시터가 이후 정착된 제1 충전량을 유지한다. 단계(1118)에서, 샘플 및 홀드 커패시터에 저장된 제1 충전량의 디지털 표현값으로의 변환이 시작된다.
단계(1120)에서, 용량형 센서 및 가드 링은 제2 전압으로 일시적으로 방전된다. 단계(1122)에서, 용량형 센서 및 가드 링은 제1 전압으로 충전된다. 용량형 센서 가드 링은 기생용량을 최소화하도록 제1 전압으로 충전되고, 그렇지 않으면 용량형 센서와 인접 도체들 사이의 전압 포텐셜에 의해 유발되는 정전하로 인해 용량형 센서에서 기생용량이 생긴다. 단계(1126)에서, 제1 충전량의 그의 디지털 표현값으로의 변환이 종료하고, 이어서 용량형 센서(108)의 용량값을 결정하기 위해 디지털 프로세서(106)에 의해 판독된다.
단계(1128)에서 커패시터들(706 및 716)의 샘플 및 홀드 커패시터 결합이 제2 전압으로 충전된다. 단계(1130)에서, 용량형 센서 및 용량형 센서 가드 링은 제1 전압으로 충전된다. 용량형 센서 가드 링은 기생용량을 최소화하도록 제1 전압으로 충전되고, 그렇지 않으면 용량형 센서와 인접 도체들 사이의 전압 포텐셜에 의해 유발되는 정전하로 인해 용량형 센서에서 기생용량이 생긴다.
단계(1136)에서 제2 전압으로 이미 충전된 샘플 및 홀드 커패시터 결합이 제1 전압으로 이미 충전된 커패시터 센서에 결합된다. 단계(1138)에서 샘플 및 홀드 커패시터 및 용량형 센서가 대기 휴지 제2 충전량으로 완전하게 정착할 정도로 긴 시간 동안 함께 결합된다. 이어서 단계(1140)에서, 샘플 및 홀드 커패시터가 상기 용량형 센서로부터 분리되고, 또한 샘플 및 홀드 커패시터가 이후 정착된 제2 충전량을 유지한다. 단계(1142)에서, 샘플 및 홀드 커패시터에 저장된 제2 충전량의 디지털 표현값으로의 변환이 시작된다.
단계(1144)에서, 용량형 센서 및 가드 링은 제1 전압으로 일시적으로 방전된다. 단계(1146)에서, 용량형 센서 및 가드 링은 제2 전압으로 충전된다. 용량형 센서 가드 링은 기생용량을 최소화하도록 제2 전압으로 충전되고, 그렇지 않으면 용량형 센서와 인접 도체들 사이의 전압 포텐셜에 의해 유발되는 정전하로 인해 용량형 센서에서 기생용량이 생긴다. 단계(1150)에서, 제1 충전량의 그의 디지털 표현값으로의 변환이 종료하고, 이어서 용량형 센서(108)의 용량값을 결정하기 위해 디지털 프로세서(106)에 의해 판독된다. 제1 및 제2 충전량들의 디지털 표현값은 공통 모드 노이즈 및 간섭 예를 들어 60Hz 전력 라인 간섭을 저감하도록 처리될 수 있다.
도 14를 보면, 본 발명의 또 다른 특정 예시의 실시예에 따른 복수의 용량형 센서들 및 가드 링에 대한 CTMU 처리 능력들을 갖는 혼합 신호 집적 회로 디바이스의 개략도가 도시되어 있다. 도 14에 도시된 상기 혼합 신호 집적 회로 디바이스(101c) 예를 들어 마이크로컨트롤러는 정밀 타이머(1420), 샘플 및 홀드 회로(1416), 정전류 원(1422), 및 전류 조정 스위치들(1424)를 포함하는 충전 시간 측정 장치(CTMU), 아날로그-디지털 변환기(ADC)(1418), 및 메모리를 구비한 디지털 프로세서(1406)를 포함할 수 있다. 노드(726)의 전압은 위에서 상세히 기술한 바와 같이 신호 와이어 아날로그 버스(1432) 상의 전압을 따를 것이다. 선택적으로, 고 입력 임피던스를 갖는 아날로그 버퍼 드라이버(714)가 노드(726)와 단일 와이어 아날로그 버스(1432) 사이에 결합될 수 있다. 아날로그 버퍼 드라이버(714)는 가드 링 커패시터(702)와 결합되는 노드(726)에 결합되는 저 임피던스 출력을 갖는다. 아날로그 버퍼 드라이버(714)의 출력 전압은 복수의 커패시터들(704) 중 선택된 하나의 전압을 충실히 따른다.
복수의 스위치들(I)(멀티플렉서)는 도 1에 도시된 용량형 터치 키들(108)에 사용되는 용량형 센서들(704) 각각을 다중화하는데 사용된다. 아날로그 멀티플렉서 스위치들(I)은 용량형 터치 아날로그 프런트 엔드(104)가 용량형 터치 키들(108)을 스캔하는 동안에 복수의 센서 커패시터들(704) 중 각각의 센서 커패시터를 선택한다. 복수의 노드들(730)은 전형적으로 다목적 프로그램가능한 아날로그 또는 디지털 입력단들 및/또는 출력단들이다. 노드(726) 및 복수의 노드들(730)은 이하 도 17 및 도 18에 도시된 회로들에서 보다 상세히 기술되는 바와 같이 복수의 기능들을 지원하도록 프로그램될 수 있다. 본 발명의 설명을 명확히 하기 위해, 단지 아날로그 입력/출력(두 경로) 구성된 노드들만을 도시한다.
CTMU의 기능은 도 13을 참조하면 더 잘 이해될 수 있는데, 정전류원으로부터 충전되는 커패시터의 시간-전압 그래프가 도시되어 있다. 커패시터(704)가 정전류원(1422)를 통해 충전될 때, 커패시터 양단의 전압(V)은 다음 식 (1)에 의해 시간에 따라 선형적으로 증가한다.
I = C * dV/dT 식(1)
여기서 C는 커패시터(704)의 용량 값이고, I는 정전류원(1422)로부터의 전류이고, 또한 V는 시간(T)에서의 커패시터(704)의 전압이다. 전류(I), 시간(T) 및 전압(V) 중 임의의 두 값을 알고 있다면, 다른 미지의 값은 상기 두 개의 기저 값으로부터 계산될 수 있다. 예를 들어, 정전류원(1422)로부터의 충전 전류 및 전압 (V1)에서의 시간(T1)과 전압 (V2)에서의 시간(T2) 사이의 시간 간격을 알고 있다면, 커패시터(704)의 용량은 윗 식(1)을 사용하여 결정될 수 있다.
디지털 프로세서(1406)는 CTMU의 정밀 타이머(1420)을 인에이블시켜서 커패시터(730)를 충전하는 정전류원(1422)에 대해 정밀 타이밍을 개시하게 한다. 제1 시간에서 정밀 타이머(1420)는 스위치(1424a)를 폐쇄하고, 스위치들(1424b 및 1424c)을 개방함으로써 커패시터(704)의 정전류 충전을 개시한다. 정전류원(1422)은 커패시터(704)를 충전하고 그 결과 커패시터의 전압이 선형적으로 증가한다(도 13의 제2 시간까지의 전압-시간 그래프 참조). 제2 시간에서 상기 샘플 및 홀드 회로(1416)는 커패시터(730)의 전압 충전량의 전압 샘플링을 수행한다. 이후 정밀 타이머(1420)가 스위치(1424a)를 개방하고 또한 스위치들(1424b 및 1424c)를 폐쇄한다. 커패시터(704)의 전압 충전량은 제로 전압에서 시작하며 또한 스위치(1424c)가 폐쇄됨으로 인해 다시 제로 전압으로 복귀한다. 정밀 타이머(1420)로부터의 경과 시간은 디지털 프로세서(1406)로 전송된다. ADC(1418)는 샘플 및 홀드 회로(1416)로부터의 샘플링된 전압을 그의 디지털 표현값으로 변환하고 그의 디지털 표현값을 디지털 프로세서(1406)로 전송한다. 디지털 프로세서(1406)는 상기 정밀 타이머(1420)로부터의 경과 시간과 상기 ADC(1418)로부터의 샘플링된 전압의 디지털 표현값을 이용하여 상기 식(1)에 따라 커패시터(704)에 대한 용량값을 결정한다. 이러한 처리는 커패시터 터치 키들(108)의 각 터치 키에 대해 반복적으로 지속된다.
CTMU는 www.microchip.com에서 입수가능한 마이크로칩 애플리케이션 노트 AN1250 및 AN1375, 및 공동 소유의 James E. Bartlig의 발명의 명칭이 "Measuring a long time period"인 미국 특허 제7,460,441B2 및 발명의 명칭이 "Current-time digital-to-analog converter"인 미국 특허 US7,764,213B2에 상세하게 기재되어 있는데, 모든 목적을 위해 여기에서 참조로 통합된다.
혼합 신호 집적 회로 디바이스(101c)는 또한 복수의 입력/출력 노드들(742), 상기 입력/출력 노드들(742)에 결합되는 프로그램가능한 수신기들/드라이버들(740), 상기 프로그램가능한 수신기들/드라이버들(740)과 결합되는 아날로그 멀티플렉서들(738)을 포함할 수 있다. 디지털 프로세서(106)는 프로그램가능한 수신기들/드라이버들(740)을 제어하고, 이에 의해 임의의 하나 이상의 복수의 입력/출력 노드들(742)을 아날로그 입력들, 디지털 입력들, 아날로그 출력들(DAC 도시 않음) 및/또는 디지털 출력들로서 구성할 수 있다. 멀티플렉서(738)는 디지털 프로세서(106)에 의해 제어될 수 있으며, ADC(718)의 입력을 아날로그 입력으로서 구성된 복수의 입력/출력 노드들(742) 중 임의의 하나에 결합하는데 사용될 수 있다. 멀티플렉서(738)는 또한 아날로그 모듈(도시 않음) 예를 들어, ADC, 디지털-아날로그 변환기(DAC), 비교기, 연산 증폭기 등을 아날로그 입력 또는 출력으로서 적절하게 구성된 복수의 입력/출력 노드들(742) 중 하나 이상에 결합하는데 사용될 수 있다.
도 15를 보면, 본 발명의 또 다른 특정 예시의 실시예에 따른 용량형 센서 및 관련 가드 링에 대한 그 스테이지의 CTMU 처리 능력들을 갖는 혼합 신호 집적 회로 디바이스의 개략도가 도시되어 있다. 도 15에 도시된 상기 혼합 신호 집적 회로 디바이스(101d) 예를 들어 마이크로컨트롤러는 정밀 타이머(1420), 샘플 및 홀드 회로(1416), 제1 정전류원(1422), 제1 전류 조정 스위치들(1424), 제2 정전류원(1536) 및 제2 전류 조정 스위치들(1534)을 포함하는 충전 시간 측정 장치(CTMU), 변환 스위치(1532), 아날로그-디지털 변환기(ADC)(1418), 및 메모리를 구비하는 디지털 프로세서(1406)를 포함할 수 있다. 노드(726)의 전압은 위에서 상세히 기술한 바와 같이 노드(730)의 전압을 따른다. 도 14에 도시한 회로 특징들은 또한 도 15의 회로 내에 통합될 수 있다.
디지털 프로세서(1406)는 도 14에 도시한 회로에 대해 기술한 바와 같이 제1 용량 측정 시퀀스를 수행한다. 이어 디지털 프로세스(1406)는 용량 측정 변환 스위치(1532)를 위치 a(도 14에 도시된 회로와 동일하게 동작함)로부터 위치 b로 변화시킨다. 이제 스위치들(1534b 및 1534c)이 폐쇄되어 커패시터(704)를 Vdd로 충전한다. 이어서 디지털 프로세서(1406)는 CTMU의 정밀 타이머(1420)를 인에이블시켜서 커패시터(730)를 방전시키는 정전류원(1536)에 대한 정밀 타이밍을 개시하게 한다.
제1 시간에서 정밀 타이머(1420)는 스위치(1534a)를 폐쇄하고, 스위치들(1534b 및 1534c)을 개방함으로써 커패시터(704)의 정전류 방전을 개시한다. 정전류원(1536)은 커패시터(704)를 방전하고 그 결과 커패시터의 전압이 선형적으로 감소한다. 제2 시간에서 상기 샘플 및 홀드 회로(1416)는 커패시터(730)의 전압 충전량의 전압 샘플링을 수행한다. 이후 정밀 타이머(1420)가 스위치(1534a)를 개방하고 또한 스위치들(1534b 및 15344c)를 폐쇄한다. 커패시터(704)의 전압 충전량은 Vdd 전압에서 시작하며 또한 스위치(1534c)가 폐쇄됨으로 인해 다시 제로 전압으로 복귀한다. 정밀 타이머(1420)로부터의 경과 시간은 디지털 프로세서(1416)로 전송된다. ADC(1418)는 샘플 및 홀드 회로(1416)로부터의 샘플링된 전압을 그의 디지털 표현값으로 변환하고 그(제2 변환) 디지털 표현값을 디지털 프로세서(1406)로 전송한다. 디지털 프로세서(1406)는 상기 정밀 타이머(1420)로부터의 경과 시간과 상기 ADC(1418)로부터의 샘플링된 전압의 디지털 표현값을 이용하여 상기 식(1)에 따라 커패시터(704)에 대한 용량값을 결정한다. 이후, 상기 제1 및 제2 변환들(제1 충전량, 제2 방전)로부터의 디지털 표현값들은 공통 노이즈 및 간섭 예를 들어, 60Hz 전력 라인 간섭을 저감하도록 처리될 수 있다. 이러한 프로세스는 커패시터 터치 키들(108)의 각 터치 키에 대해 반복적으로 지속된다.
도 16을 보면, 본 발명의 또 다른 특정 예시의 실시예에 따른 복수의 용량형 센서들 및 가드 링에 대한 CSM 처리 능력들을 갖는 혼합 신호 집적 회로 디바이스의 개략도가 도시되어 있다. 도 16에 도시된 상기 혼합 신호 집적 회로 디바이스(101e) 예를 들어 마이크로컨트롤러는 가변 주파수 발진기(1618), 주파수 측정 회로(1620) 및 디지털 프로세서(1620)를 포함할 수 있다. 선택적인 아날로그 버퍼 드라이버(714)는 위에서 상세하게 설명한 바와 같이 기능한다. 복수의 커패시터들(704) 중 선택된 하나는 가변 주파수 발진기(1618)의 주파수 결정 회로의 일부이고, 또한 그 용량값이 변화함에 따라서 결과적으로 주파수도 변화한다. 주파수 측정 회로(1620)는 가변 주파수 발진기(1618)로부터의 주파수들을 측정하고, 또한 측정된 주파수를 디지털 프로세서(1620)에 의해 판독될 디지털 포맷으로 제공하는데, 이 디지털 프로세서(1620)가 주파수 변화의 양을 결정한다. 주파의 변화가 충분히 크면, 선택된 커패시터(704)의 용량값이 변화되었음을 나타내고, 이 변화는 관련 용량 터치 키(108)가 작동되었다는 것을 나타낸다. 주파수를 이용하는 용량 측정 시스템은 공동 소유인 Jerry Hananuer와 Todd O'Connor에 의한 발명의 명칭이 "Mutual Capacitance Measurement in a Multi-Touch Input Device"인 미국 특허 출원 공개공보 US2011/0267309에 상세하게 기술되어 있다.
또한 복수의 스위치들(I)(멀티플렉서들)은 도 1에 도시된 용량형 터치 키들(108)에 사용되는 각각의 용량형 센서들(704)을 다중화하는데 사용된다. 아날로그 멀티플렉서 스위치들(I)은 용량형 터치 아날로그 프런트 엔드(104)가 용량형 터치 키들(108)을 스캔하는 동안에 복수의 센서 커패시터들(704) 중 각각의 센서 커패시터를 선택한다. 복수의 노드들(730)은 전형적으로 다목적 프로그램가능한 아날로그 또는 디지털 입력단들 및/또는 출력단들이다. 본 발명에서 설명의 명확화를 위해, 단지 하나의 아날로그 입력/출력(두 경로) 구성된 노드들만을 도시한다.
도 17을 보면, 본 발명의 교시들에 따라 아날로그 통과 게이트 스위치를 통해 디지털 I/O와 아날로그 기능을 지원하는 다기능 포트 로직의 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 3 상태 출력을 갖는 디지털 드라이버(1754)는 외부 노드(728)에 결합되고, 또한 예를 들어, 이에 한정하는 것은 아니지만 디지털 프로세서(106)로부터의 3 상태 신호에 의해 제어된다. 예를 들어,, 이에 한정하는 것은 아니지만 디지털 프로세서(106)로부터의 디지털 출력 신호는 디지털 드라이버(1754)의 입력에 결합된다.
예를 들어 도 7a의 스위치(G)를 구현할 수 있는 아날로그 통과 게이트 스위치(1750)는, 예를 들어, 이에 한정하는 것은 아니지만 디지털 프로세서(106)로부터의 ADC 채널 선택으로부터 독립적으로 아날로그 버스 제어 신호에 의해 제어될 수 있는 아날로그 스위치 로직(1752)에 의해 제어된다. 일반적으로, 내부 ADC를 위한 아날로그 멀티플렉서는 한 번에 외부 핀들 중 하나만이 내부 ADC에 연결되도록 다수의 스위치들 중 하나만을 폐쇄시키도록 구성된다. 그러나 또 하나의 실시예에 따르면, ADC를 위한 아날로그 멀티플렉서는 하나 이상의 스위치들이 아날로그 버스에 외부 핀을 연결하도록 제어될 수 있게 구성될 수 있다. 따라서 제어 로직(1752) 및 아날로그 통과 게이트 스위치들(1750)은 아날로그 멀티플렉서와는 독립적으로 제어될 수 있거나 또는 아날로그 멀티플렉서의 일부일 수 있다. 아날로그 통과 게이트 스위치(1750)는 위에서 상세히 설명한 바와 같이, 폐쇄시 아날로그 버스(732)에의 노드(728)의 직접 결합을 가능하게 한다. 아날로그 통과 게이트 스위치(1750)가 폐쇄되면, 디지털 드라이버(1754)의 출력은 3 상태 제어에 의해 고 임피던스 상태에 있게 되므로, 노드(728)이 아날로그 포트로서 사용될 때 노드(728)에 최소한으로 영향을 미친다. 본 발명의 범위내에서 다른 기능들이 여기에 개시된 또 다른 실시예들에 따라 포함될 수 있음을 이해할 것이다.
도 18을 보면, 본 발명의 교시들에 따라 아날로그 통과 게이트 스위치를 통해 디지털 I/O와 아날로그 기능을 지원하는 다기능 포트 로직의 개략적인 블록도가 도시되어 있는데, 아날로그 기능은 ADC 제어기 로직으로 상기 포트에 연결된 용량형 터치 센서를 프리차지하고 또한 방전하도록 오버라이드될 수 있다. 이러한 포트 로직은 임의의 외부 핀들(730)에 사용될 수 있고 또한 아날로그 멀티플렉서가 이후 핀728)에 대해 하나 이상의 스위치가 폐쇄될 수 있도록 구성될 때 사용될 수 있다. 위에서 상세히 설명한 바와 같이, 노드(730)에서의 디지털 및 아날로그 기능들 사이의 스위칭은 프로세서 집약적일 수 있고, 또한 노드(730)의 필요한 모든 관련된 디지털 및 아날로그 기능들을 적절하게 처리하는 복잡한 프로그램을 필요로 할 수 있다. 예를 들어 도 8 내지 도 12의 각 용량형 센서의 용량 값의 셋업 및 결정 동안에, 프로세서(106)로부터 로드, 예를 들어, 프로그램 단계들 및/또는 제어 기능들을 제거하기 위해, ADC 오버라이드 특징이 여기에 기술된 용량형 터치 결정 회로들 내에 통합될 수 있다. 도 18에 도시된 회로 기능을 통합하는 전용 ADC 제어기를 사용하면, 디지털 프로세서 프로그램 단계들이 줄어들게 되고, 또한 프로세서는 용량형 센서 커패시터의 결정 동안 다른 기능들을 수행할 수 있다. 그러나 또 다른 실시예들에 따르면, 오버라이드 기능은 또한 생략될 수 있다. 또한 또 다른 실시예들에 따르면, 도 17 및 도 18에 도시된 포트 로직은 예를 들어 도 7a에서와 같이 각 외부 핀에 대한 범용 포트 로직을 생성하도록 결합될 수 있다. 따라서 모든 외부 핀들을 위한 범용 포트 로직은 아날로그 버스에 독립적으로 연결되도록 제어될 수 있는 두 개의 통과 게이트들을 가질 수 있거나 또는 독립 인에이블 신호에 의해 제어를 허용하는 아날로그 멀티플렉서의 일부인 단일 통과 게이트를 가질 수 있다.
3 상태 출력을 갖는 디지털 드라이버(1854)는 외부 노드(730)에 결합되고 또한 멀티플렉서(1858)로부터의 3 상태 제어 신호에 의해 제어된다. 멀티플렉서(1860)로부터의 디지털 출력 신호는 디지털 드라이버(1854)의 입력에 결합된다. 도 7a에서 스위치(I)를 구현할 수 있는 아날로그 통과 게이트 스위치(1850)는 아날로그 스위치 로직(1852)에 의해 제어된다. ADC 오버라이드 인에이블 신호가 로직 로우에 있을 때에는, 멀티플렉서(1858)는 디지털 드라이버(1854)의 3 상태 출력을 제어하도록 3 상태 제어 신호를 결합하고, 멀티플렉서(1860)는 디지털 출력 신호를 디지털 드라이버(1854)의 입력에 결합한다. ADC 채널 선택(아날로그 버스 제어)는 위에서 상세히 기술한 바와 같이, 노드(730)를 아날로그 버스(732)에 직접적으로 결합하도록 아날로그 통과 게이트 스위치(1850)를 제어한다. 이 구성에서, 도 18에 도시한 회로는 도 17에 도시한 회로와 실질적으로 동일한 방식으로 기능한다.
그러나 ADC 오버라이드 인에이블 신호가 로직 하이일 때에는, 상기 멀티플렉서(1858)는 디지털 드라이브(1854)의 3 상태 출력을 제어하도록 ADC 오버라이드 데이터 인에이블 신호를 결합하고, 또한 멀티플렉서(1860)는 ADC 오버라이드 데이터 신호를 디지털 드라이버(1854)의 입력단에 결합한다. 아날로그 통과 게이트 스위치(1850)로 인해, 아날로그 버스(732)는 노드(730)로부터 분리된다. 이러한 구성에서, 디지털 프로세서(106)로부터의 프로그램 집약적인 조치들의 필요 없이 ADC 오버라이드 데이터 인에이블 및 ADC 오버라이드 데이터 신호들은 ADC 로직 제어기(도시 않음)에 의해 제공될 수 있고, 또한 노드(730)에 결합되는 용량형 터치 센서을 충전 또는 방전시키는데 사용될 수 있다.
노드(728)용의 포트 로직은 전술한 바와 같이 도 17 또는 도 18에 도시된 바와 같이 구현될 수 있다. 복수의 노드들(730)은 도 18에 도시된 바와 같이 구현될 수 있다. 전술한 바와 같이, 범용 포트가 모든 외부 핀들에 사용될 수 있다. 각각의 외부 핀에 따른 다른 기능성들을 지원하도록 추가 드라이버들(714) 또는 다른 로직 또는 회로와 같은 추가의 기능들이 구현될 수 있다.
도 19를 보면, 본 발명의 특정 예시의 일시예들에 따른 아날로그 및 디지털 연결 구성들의 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 복수의 아날로그 통과 게이트 스위치들(1938)은 아날로그 멀티플렉서를 구현할 수 있고, 또한 복수의 노드들(730x)을 아날로그 버스(732)에 결합하고 또한 아날로그 버스(732)로부터 복수의 노드들(730x)을 분리, 예를 들어 복수의 용량형 터치 센서들 각각을 선택할 수 있다. 직접 연결로 노드(728) 및 아날로그 버스(732)(예를 들어 도 7)를 함께 결합시키나 또는 선택적인 아날로그 통과 게이트 스위치(1936)가 노드(728)를 아날로그 버스(732)에 결합하고 또한 아날로그 버스(732)로부터 노드(728)를 분리한다(예를 들어 도 7a 참조). 전술한 바와 같이, 추가의 통과 게이트 스위치(1936)은 아날로그 멀티플렉서의 일부일 수 있는데, 이 경우 아날로그 멀티플렉서는 하나 이상의 스위치들을 폐쇄하도록 설계된다. 복수의 스위치들(1934)은 추가의 샘플 및 홀드 커패시터들(1944)을 아날로그 버스(732)에 결합하고 또한 아날로그 버스(732)로부터 추가의 샘플 및 홀드 커패시터들(1944)을 분리할 수 있다. 스위치(1940)는 아날로그 버스(732)를 Vdd로 충전하는데 사용될 수 있고, 스위치(1942)는 아날로그 버스(732)를 Vss로 방전하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 본 개시의 특정 실시예를 참조하여 묘사되고, 설명되고, 정의되어 있지만, 이러한 참조는 본 발명의 한정을 의미하지 않고 이러한 한정이 추정되지도 않는다. 개시된 본 발명은 이 기술분야의 당업자 및 본 발명의 이익을 갖는 자들에 의해 형태와 기능에 있어서 수정물, 대체물, 및 등가물이 가능하다. 본 발명의 묘사되고 설명된 실시예들은 단지 예로서, 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.

Claims (26)

  1. 메모리를 구비한 디지털 프로세서;
    아날로그 핀들로서 기능하도록 프로그램될 수 있는 복수의 외부 입력/출력 핀들;
    상기 외부 입력/출력 핀들 중 하나의 핀을 선택하고 그리고 상기 외부 입력/출력 핀을 아날로그 버스에 결합시키기 위해 상기 디지털 프로세서에 의해 제어되는 멀티플렉서;
    상기 아날로그 버스의 아날로그 전압을 그것의 디지털 표현값으로 변환하기 위해 상기 아날로그 버스와 결합되고 그리고 상기 디지털 표현값을 전달하기 위해 상기 디지털 프로세서에 결합되는 디지털 출력부를 구비한 아날로그-디지털 변환기(ADC); 및
    상기 디지털 프로세서에 의해 제어되는 프로그램 가능한 스위치에 의해, 상기 외부 입력/출력 핀의 전압을 뒤따르는 전압에의 접근을 외부에서 제공하기 위해 상기 멀티플렉서와는 독립하여 외부 용량형 센서와 연결되도록 동작 가능한 상기 외부 입력/출력 핀들 중 하나의 핀에 결합되도록 동작 가능한 또 하나의 입력/출력 핀을 포함하고,
    상기 또 하나의 외부 입력/출력 핀은 상기 외부 용량형 센서와 관련된 가드 링과 연결되도록 동작 가능한, 마이크로컨트롤러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 또 하나의 외부 입력/출력 핀과 상기 외부 입력/출력 핀 간에 결합된 적어도 하나의 아날로그 출력 드라이버를 더 포함하는, 마이크로컨트롤러.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 또 하나의 외부 입력/출력 핀과 상기 아날로그 버스 간에 결합된 적어도 하나의 아날로그 출력 드라이버를 더 포함하는, 마이크로컨트롤러.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아날로그 디지털 변환기와 관련된 샘플 및 홀드 커패시터;
    상기 아날로그 버스를 공급 전압 또는 그라운드에 각각 결합시키기 위해 상기 아날로그 버스에 결합된 제1 스위치 및 제2 스위치; 및
    상기 외부 입력/출력 핀을 상기 공급 전압 또는 상기 그라운드에 각각 결합시키기 위해 상기 외부 입력/출력 핀과 결합된 제3 스위치 및 제4 스위치를 더 포함하고,
    상기 샘플 및 홀드 커패시터는 상기 아날로그 버스 및 상기 아날로그 디지털 변환기의 입력부 중 어느 하나에 스위칭에 의해 결합되는, 마이크로컨트롤러.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아날로그 버스에 스위칭에 의해 결합되는 적어도 하나의 추가 내부 커패시터를 더 포함하는 마이크로컨트롤러.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 외부 입력/출력 핀에 결합된 제3 스위치 및 제4 스위치는 프로그램 가능한 디지털 출력 값 및 디지털 오버라이드 값 중에서 선택하도록 동작 가능한 멀티플렉서와 결합된 디지털 출력 드라이버를 통해 제공되고, 오버라이드 인에이블 신호는 상기 외부 입력/출력 핀을 상기 아날로그 버스로부터 분리시키고 그리고 상기 외부 입력/출력 핀에서 상기 디지털 출력 드라이버를 통해 상기 디지털 오버라이드 값을 출력하도록 상기 멀티플렉서를 제어하는, 마이크로컨트롤러.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 디지털 프로세서는 상기 오버라이드 인에이블 신호를 제어하는, 마이크로컨트롤러.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 프로세서에 결합되는 정밀 타이머; 및
    복수의 스위치들 - 상기 하나의 외부 입력/출력 핀은 상기 복수의 스위치들에 결합됨 -;
    상기 아날로그 버스와 결합되고 그리고 상기 정밀 타이머에 결합되는 제어 입력부를 구비한 샘플 및 홀드 회로;
    상기 복수의 스위치들에 결합되는 정전류원 - 상기 복수의 스위치들은 상기 하나의 외부 입력/출력 핀을 전원 공통부 또는 상기 정전류원 중 어느 하나에 결합시키기 위해 상기 정밀 타이머에 의해 제어됨 -;
    상기 하나의 입력/출력 핀에 결합되는 아날로그 입력부 및 상기 또 하나의 입력/출력 핀에 결합되는 아날로그 출력부를 구비한 아날로그 드라이버 - 이로써 상기 또 하나의 외부 입력/출력 핀의 전압이 상기 하나의 외부 입력/출력 핀의 전압과 동일함 -를 포함하고,
    상기 하나의 외부 입력/출력 핀은 상기 정밀 타이머에 의해 결정되는 정밀 시간주기의 개시시까지 상기 복수의 스위치들을 통해 상기 전원 공통부에 결합되고 그 후에는 상기 하나의 외부 입력/출력 핀이 상기 정전류원에 결합되고 이로써 상기 외부 용량형 센서가 상기 정밀 타이머에 의해 결정되는 상기 정밀 시간주기의 종료시까지 상기 정전류원에 의해 충전되고;
    상기 정밀 타이머의 종료가 발생한 후, 상기 샘플 및 홀드 회로에 의해 상기 외부 용량형 센서의 전압 충전량의 샘플링이 수행되어 상기 샘플 및 홀드 회로에 저장되고,
    샘플링되고 저장된 전압 충전량이 상기 아날로그 디지털 변환기에 의해 그것의 디지털 표현값으로 변환되고,
    상기 디지털 프로세서는 상기 아날로그 디지털 변환기로부터의 상기 디지털 표현값을 판독하여 상기 정밀 시간주기 및 상기 전압 충전량의 디지털 표현값으로부터 상기 외부 용량형 센서의 용량값을 결정하는, 마이크로컨트롤러.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 스위치들에 결합되는 정전류 싱크를 포함하고,
    상기 하나의 외부 입력/출력 핀은 상기 정밀 타이머에 의해 결정되는 또 하나의 정밀 시간주기의 개시시까지 상기 복수의 스위치들을 통해 전원 전압에 결합되고 그 후에는 상기 하나의 외부 입력/출력 핀이 상기 정전류 싱크에 결합되고 이로써 상기 외부 용량형 센서가 상기 정밀 타이머에 의해 결정되는 또 하나의 정밀 시간주기의 또 하나의 종료시까지 상기 정전류 싱크에 의해 방전되고;
    상기 정밀 타이머의 또 하나의 종료가 발생한 후, 상기 샘플 및 홀드 회로에 의해 상기 외부 용량형 센서의 또 하나의 전압 충전량의 샘플링이 수행되어 상기 샘플 및 홀드 회로에 저장되고;
    샘플링되고 저장된 전압 충전량이 아날로그 디지털 변환기에 의해 그것의 또 하나의 디지털 표현값으로 변환되고,
    상기 디지털 프로세서는 상기 아날로그 디지털 변환기로부터 상기 또 하나의 디지털 표현값을 판독하여 상기 또 하나의 정밀 시간주기 및 상기 전압 충전량의 또 하나의 디지털 표현값으로부터 상기 외부 용량형 센서의 용량값을 결정하는, 마이크로컨트롤러.
  10. 제1항에 있어서,
    가변 주파수 발진기 - 상기 하나의 입력/출력 핀은 상기 가변 주파수 발진기에 결합됨 -;
    상기 디지털 프로세서에 결합되는 출력부 및 상기 가변 주파수 발진기에 결합되는 입력부를 구비한 주파수 측정 회로; 및
    상기 하나의 외부 입력/출력 핀에 결합되는 아날로그 입력부 및 상기 또 하나의 외부 입력/출력 핀에 결합되는 아날로그 출력부를 구비한 아날로그 드라이버 - 이로써 상기 또 하나의 외부 입력/출력 핀의 전압이 상기 하나의 외부 입력/출력 핀의 전압과 동일함 -를 포함하고;
    상기 외부 용량형 센서는 상기 가변 주파수 발진기의 주파수 결정 회로의 일부이고, 이로써 상기 외부 용량형 센서의 용량값이 변할 때 상기 가변 주파수 발진기의 주파수가 변화하고;
    상기 주파수 측정 회로는 상기 가변 주파수 발진기의 주파수를 측정하여 그것의 디지털 표현값으로 변환하며; 그리고
    상기 디지털 프로세서는 상기 주파수의 디지털 표현값을 판독하여, 상기 외부 용량형 센서의 용량 값을 결정하는, 마이크로컨트롤러.
  11. 용량성 센서 시스템으로서,
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 마이크로컨트롤러를 포함하고,
    상기 외부 용량형 센서는 상기 하나의 외부 입력/출력 핀과 연결되고,
    상기 가드 링은 상기 외부 용량형 센서와 관련되고 그리고 상기 또 하나의 외부 입력/출력 핀에 결합되는, 용량형 센서 시스템.
  12. 용량성 센서 시스템으로서,
    제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 마이크로컨트롤러;
    상기 마이크로컨트롤러의 제3 외부 핀에 결합되는 패딩 커패시터를 포함하고,
    상기 외부 용량형 센서는 상기 하나의 외부 입력/출력 핀과 연결되고,
    상기 가드 링은 상기 외부 용량형 센서와 관련되고 그리고 상기 또 하나의 외부 입력/출력 핀과 결합되고,
    상기 제3 외부 핀은 상기 아날로그 버스와 스위칭에 의해 연결되고, 상기 패딩 커패시터와 상기 샘플 및 홀드 캐패시터의 결합된 용량 값은 상기 외부 용량형 센서의 상기 용량 값과 동일한, 용량형 센서 시스템.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 마이크로컨트롤러를 사용하여 외부 용량형 센서의 용량을 측정하고 그리고 상기 외부 용량형 센서와 관련된 가드 링의 전압을 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 외부 용량형 센서를 상기 하나의 외부 입력/출력 핀과 연결하는 단계: 및
    상기 가드 링을 상기 또 하나의 외부 입력/출력 핀에 연결하고, 이로써 상기 외부 용량형 센서에 존재하는 전압을 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가드 링은 드라이버에 의해 상기 또 하나의 외부 입력/출력 핀과 연결되는, 방법.
  15. 제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 마이크로컨트롤러를 사용하여 외부 용량형 센서의 용량을 측정하고 또한 상기 외부 용량형 센서와 관련된 가드 링의 전압을 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 외부 용량형 센서를 상기 하나의 외부 입력/출력 핀과 연결하는 단계: 및
    상기 가드 링을 상기 또 하나의 외부 입력/출력 핀에 연결하고, 이로써 상기 용량 상에 존재하는 전압을 인가하는 단계를 포함하고,
    상기 외부 용량형 센서의 측정은 용량형 전압 분배 방법을 사용하여 먼저, 상기 외부 용량형 센서를 제1 전압으로 그리고 상기 아날로그 디지털 변환기의 샘플 및 홀드 캐패서터를 제2 전압으로 충전함으로써 수행되고, 이후에 상기 외부 용량형 센서를 상기 샘플 및 홀드 커패시터와 결합시키고 그 결과로서 상기 샘플 및 홀드 커패시터의 양단에 정착(settling) 전압을 결정하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 전압은 공급 전압인, 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제2 전압은 그라운드 전위인, 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    차이 측정은 2개의 후속(subsequent) 측정들을 수행함으로써 수행되고,
    제2 측정 동안에는 상기 외부 용량형 센서는 먼저, 상기 제2 전압으로 그리고 상기 샘플 및 홀드 커패시터는 상기 제1 전압으로 충전되는, 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
KR1020147012337A 2011-10-07 2012-10-04 가드 링 구동을 위한 아날로그 출력을 갖는 마이크로컨트롤러에 의한 용량형 센서의 용량 측정 KR101948664B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161544363P 2011-10-07 2011-10-07
US61/544,363 2011-10-07
US13/633,429 2012-10-02
US13/633,429 US9467141B2 (en) 2011-10-07 2012-10-02 Measuring capacitance of a capacitive sensor with a microcontroller having an analog output for driving a guard ring
PCT/US2012/058691 WO2013052623A1 (en) 2011-10-07 2012-10-04 Measuring capacitance of a capacitive sensor with a microcontroller having an analog output for driving a guard ring

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140079816A KR20140079816A (ko) 2014-06-27
KR101948664B1 true KR101948664B1 (ko) 2019-02-18

Family

ID=48042613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147012337A KR101948664B1 (ko) 2011-10-07 2012-10-04 가드 링 구동을 위한 아날로그 출력을 갖는 마이크로컨트롤러에 의한 용량형 센서의 용량 측정

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9467141B2 (ko)
EP (1) EP2764620B1 (ko)
JP (1) JP6134723B2 (ko)
KR (1) KR101948664B1 (ko)
CN (1) CN103918183B (ko)
TW (1) TWI579532B (ko)
WO (1) WO2013052623A1 (ko)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9257980B2 (en) * 2011-10-06 2016-02-09 Microchip Technology Incorporated Measuring capacitance of a capacitive sensor with a microcontroller having digital outputs for driving a guard ring
US9467141B2 (en) 2011-10-07 2016-10-11 Microchip Technology Incorporated Measuring capacitance of a capacitive sensor with a microcontroller having an analog output for driving a guard ring
US9252769B2 (en) 2011-10-07 2016-02-02 Microchip Technology Incorporated Microcontroller with optimized ADC controller
US9437093B2 (en) 2011-10-06 2016-09-06 Microchip Technology Incorporated Differential current measurements to determine ION current in the presence of leakage current
US9176088B2 (en) 2011-12-14 2015-11-03 Microchip Technology Incorporated Method and apparatus for detecting smoke in an ion chamber
US9189940B2 (en) 2011-12-14 2015-11-17 Microchip Technology Incorporated Method and apparatus for detecting smoke in an ion chamber
US9207209B2 (en) 2011-12-14 2015-12-08 Microchip Technology Incorporated Method and apparatus for detecting smoke in an ion chamber
US9823280B2 (en) 2011-12-21 2017-11-21 Microchip Technology Incorporated Current sensing with internal ADC capacitor
US9607786B2 (en) * 2012-11-20 2017-03-28 Pass & Seymour, Inc. Electronic switching device and system
US10402000B2 (en) * 2013-03-04 2019-09-03 Apple Inc. Display with integrated pressure sensing utilizing capacitive coupling to circuit elements
CN105074863B (zh) * 2013-04-01 2017-03-08 株式会社电装 静电电容式开关
FR3008809B1 (fr) * 2013-07-18 2017-07-07 Fogale Nanotech Dispositif accessoire garde pour un appareil electronique et/ou informatique, et appareil equipe d'un tel dispositif accessoire
FR3013472B1 (fr) 2013-11-19 2016-07-08 Fogale Nanotech Dispositif accessoire couvrant pour un appareil portable electronique et/ou informatique, et appareil equipe d'un tel dispositif accessoire
US9739816B2 (en) * 2013-11-27 2017-08-22 Analog Devices, Inc. Capacitive sensor with differential shield
EP2887185B1 (en) * 2013-12-20 2016-11-09 LG Display Co., Ltd. Display device integrated with touch screen panel and method of driving the same
US10260983B2 (en) * 2014-01-20 2019-04-16 Lear Corporation Apparatus and method for diagnostics of a capacitive sensor with plausibility check
JP6400944B2 (ja) * 2014-05-26 2018-10-03 シナプティクス・ジャパン合同会社 容量検出回路、タッチ検出回路及びそれを備える半導体集積回路
US9542051B2 (en) * 2014-10-24 2017-01-10 Microchip Technology Incorporated Analog elimination of ungrounded conductive objects in capacitive sensing
DE102014016422A1 (de) * 2014-11-07 2016-05-12 Trw Automotive Safety Systems Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung einer Lenkradberührung
US9542050B2 (en) * 2014-12-04 2017-01-10 Semtech Corporation Multi-shield capacitive sensing circuit
US20160371216A1 (en) * 2015-06-17 2016-12-22 Intel Corporation Capacitor interconnections and volume re-capture for voltage noise reduction
US10290573B2 (en) * 2015-07-02 2019-05-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and electronic device
EP3851162A1 (en) * 2015-07-28 2021-07-21 KNOW Bio, LLC Phototherapy devices for treatment of dermatological disorders of the scalp
RU2690112C1 (ru) * 2018-05-17 2019-05-30 Евгений Владимирович Круглов USB-устройство регистрации электрокардиограмм
CN111694440A (zh) * 2019-03-13 2020-09-22 密克罗奇普技术公司 用于安全数据输入的键盘
US11975215B2 (en) 2020-05-26 2024-05-07 Know Bio, Llc Devices and related methods for phototherapeutic treatment of skin
CN112697174B (zh) * 2020-12-14 2022-11-29 潍柴动力股份有限公司 一种测量方法及测量电路
TWI756143B (zh) * 2021-06-16 2022-02-21 英業達股份有限公司 晶體振盪器之負載電容計算系統與負載電容計算方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100102832A1 (en) 2008-10-27 2010-04-29 Microchip Technology Incorporated Automated Capacitive Touch Scan
US20100181180A1 (en) 2009-01-16 2010-07-22 Microchip Technology Incorporated Capacitive touch sensing using an internal capacitor of an analog-to-digital converter (adc) and a voltage reference
DE102009030495A1 (de) 2009-06-24 2011-01-05 Ident Technology Ag System zur Näherungs- und Gestendetektion

Family Cites Families (95)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK101900C (da) 1961-12-30 1965-06-08 Danske Securitas As Elektrisk alarmanlæg, fortrinsvis til brandalarmering.
SE402660B (sv) 1970-11-12 1978-07-10 Securitas Int Ab Brandalarmanleggning
GB1598821A (en) 1978-04-13 1981-09-23 Plessey Co Ltd Ionization detectors
US4213047A (en) 1978-10-25 1980-07-15 General Signal Corporation Smoke detector having unipolar ionization chamber
US4401978A (en) 1979-02-21 1983-08-30 The Gamewell Corporation Combination detector
US4260984A (en) 1979-03-17 1981-04-07 Hochiki Corporation Count discriminating fire detector
US4222045A (en) 1979-05-04 1980-09-09 Firetek Corporation Capacitive shift fire detection device
US4266220A (en) 1979-07-27 1981-05-05 Malinowski William J Self-calibrating smoke detector and method
FR2473201A1 (fr) 1980-01-02 1981-07-10 Gamma Electronic Detecteur de fumees capacitif a faible source d'ionisation
FR2523309A1 (fr) 1982-03-09 1983-09-16 Hugon Emile Nouveau detecteur de fumees capacitif a modules interchangeables
CH666135A5 (de) 1982-12-03 1988-06-30 Slm Investissements S A Brandmelder.
US4538137A (en) 1983-01-20 1985-08-27 Nittan Company, Limited Fire detector
JPS60186994A (ja) 1984-03-05 1985-09-24 ホーチキ株式会社 火災感知器
NL8401173A (nl) 1984-04-12 1985-11-01 Philips Nv Vlambeveiligingsschakeling.
CH681932A5 (ko) 1990-12-04 1993-06-15 Cerberus Ag
US5173683A (en) 1991-04-22 1992-12-22 Simplex Time Recorder Co. Apparatus and method for multiplexing multiple data and analog values in a peripheral device
US5422807A (en) 1992-08-31 1995-06-06 Microchip Technology Incorporated Microcontroller with improved A/D conversion
JPH06345666A (ja) 1993-06-10 1994-12-20 Agency Of Ind Science & Technol 肝機能改善剤
CN1087739A (zh) 1993-11-26 1994-06-08 陆基 能可靠发现失效的离子感烟探测器
AU2297495A (en) * 1994-04-19 1995-11-10 Gas Research Institute Breakdown voltage measurement apparatus and method
CA2170561C (en) 1996-02-28 2001-01-30 Raymond Wood Gas, fire and earthquake detector
US5705988A (en) * 1996-07-08 1998-01-06 Detection Systems, Inc. Photoelectric smoke detector with count based A/D and D/A converter
US5966078A (en) 1997-02-19 1999-10-12 Ranco Inc. Battery saving circuit for a dangerous condition warning device
JP2000049608A (ja) 1998-07-28 2000-02-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ａｄ変換器およびａｄ変換装置
JP2000278131A (ja) 1999-03-26 2000-10-06 Keihin Corp アナログ／ディジタル変換装置
US6257049B1 (en) 1999-08-31 2001-07-10 Lucent Technologies, Inc. Ambient humidity measurement using microwaves
JP2001223586A (ja) 2000-02-08 2001-08-17 Denso Corp 多チャンネルａ／ｄ変換方法及び装置
US6981090B1 (en) 2000-10-26 2005-12-27 Cypress Semiconductor Corporation Multiple use of microcontroller pad
US6591674B2 (en) 2000-12-21 2003-07-15 Honeywell International Inc. System for sensing the motion or pressure of a fluid, the system having dimensions less than 1.5 inches, a metal lead frame with a coefficient of thermal expansion that is less than that of the body, or two rtds and a heat source
US6469623B2 (en) 2001-01-26 2002-10-22 Gentex Corporation Smoke detector maintenance and verification tool
US6509758B2 (en) 2001-04-18 2003-01-21 Cygnal Integrated Products, Inc. IC with digital and analog circuits and mixed signal I/O pins
US6433712B1 (en) 2001-07-25 2002-08-13 Texas Instruments Incorporated Offset error compensation of input signals in analog-to-digital converter
US7333129B2 (en) 2001-09-21 2008-02-19 Rosemount Aerospace Inc. Fire detection system
US7030766B2 (en) 2003-06-18 2006-04-18 Edwards Systems Technology, Inc. Ambient condition detector with multi-function test
US7129847B2 (en) 2003-08-06 2006-10-31 Edwards Systems Technology, Inc. Detector with dust filter and airflow monitor
DE10357371A1 (de) 2003-12-09 2005-07-07 E.T.R. Elektronik Technologie Rump Gmbh Apparat und physikalisches Verfahren zur Detektion von Bränden und Brandgasen
JP2005301974A (ja) 2004-03-15 2005-10-27 Sharp Corp 座標位置検出装置
EP1719947B1 (de) 2005-05-06 2010-04-14 Siemens Building Technologies HVAC Products GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Flammenüberwachung
US7733234B2 (en) 2005-05-16 2010-06-08 Tony Chavers Montgomery Microprocessor operated, portable early fire detection and prevention device
US7288946B2 (en) 2005-06-03 2007-10-30 Synaptics Incorporated Methods and systems for detecting a capacitance using sigma-delta measurement techniques
CN101213461B (zh) 2005-06-03 2013-01-02 辛纳普蒂克斯公司 使用sigma-delta测量技术检测电容的方法和系统
JP5395429B2 (ja) 2005-06-03 2014-01-22 シナプティクス インコーポレイテッド シグマデルタ測定法を使用してキャパシタンスを検出するための方法およびシステム
US7161512B1 (en) 2005-06-16 2007-01-09 Qualcomm Inc. Gain error correction in an analog-to-digital converter
GB0512871D0 (en) 2005-06-24 2005-08-03 Hyland Alastair M Apparatus for playing a balloon bursting game
KR100713841B1 (ko) * 2005-09-30 2007-05-04 싱클레어 월드와이드 인코포레이티드 포집봉투를 구비한 문서 세단기
US7307485B1 (en) 2005-11-14 2007-12-11 Cypress Semiconductor Corporation Capacitance sensor using relaxation oscillators
US8067948B2 (en) 2006-03-27 2011-11-29 Cypress Semiconductor Corporation Input/output multiplexer bus
DE102006019187A1 (de) 2006-04-21 2007-10-31 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Verfahren und Schaltungsanordnung zum Messen einer Kapazität
US20080079148A1 (en) 2006-09-30 2008-04-03 Silicon Laboratories Inc. Package for mixed signal mcu with minimal pin count
US8547114B2 (en) * 2006-11-14 2013-10-01 Cypress Semiconductor Corporation Capacitance to code converter with sigma-delta modulator
US7460441B2 (en) 2007-01-12 2008-12-02 Microchip Technology Incorporated Measuring a long time period
JP4980101B2 (ja) 2007-03-08 2012-07-18 能美防災株式会社 煙感知器
US8065544B2 (en) 2007-05-03 2011-11-22 Microchip Technology Incorporated Interrupt/wake-up of an electronic device in a low power sleep mode when detecting a sensor or frequency source activated frequency change
ES2335148T3 (es) 2007-12-10 2010-03-22 Mtronix Precision Measuring Instruments Gmbh Dispositivo y procedimiento para la generacion de un umpulso de carga definido para la realizacion de una medicion de la descarga parcial.
US8143584B2 (en) 2008-02-04 2012-03-27 Radon Technologies, Inc. Radon monitor
US8766925B2 (en) * 2008-02-28 2014-07-01 New York University Method and apparatus for providing input to a processor, and a sensor pad
US9367179B2 (en) 2008-05-27 2016-06-14 Microchip Technology Incorporated Capacitive voltage divider touch sensor
US8193822B2 (en) 2009-02-12 2012-06-05 Silicon Laboratories Inc. System and method for determining capacitance value
US7764213B2 (en) 2008-07-01 2010-07-27 Microchip Technology Incorporated Current-time digital-to-analog converter
JP2010061405A (ja) 2008-09-03 2010-03-18 Rohm Co Ltd 静電容量センサ、その検出回路、入力装置および容量センサの制御方法
US8592697B2 (en) * 2008-09-10 2013-11-26 Apple Inc. Single-chip multi-stimulus sensor controller
US8237667B2 (en) * 2008-09-10 2012-08-07 Apple Inc. Phase compensation for multi-stimulus controller
JP5324297B2 (ja) 2009-04-15 2013-10-23 株式会社ジャパンディスプレイ 座標入力装置、およびそれを備える表示装置
EP2177880A1 (en) 2008-10-16 2010-04-21 Dialog Imaging Systems GmbH Distance measurement with capacitive sensor
WO2010069353A1 (de) 2008-12-19 2010-06-24 Minimax Gmbh & Co. Kg Verfahren und vorrichtung zur früherkennung von bränden
US8427450B2 (en) 2009-01-12 2013-04-23 Microchip Technology Incorporated Capacitive touch sensing and light emitting diode drive matrix
JP2010191834A (ja) 2009-02-20 2010-09-02 Renesas Electronics Corp データ処理システム及びマイクロコンピュータ
US7982471B2 (en) 2009-03-16 2011-07-19 Texas Instruments Incorporated Capacitance measurement system and method
US8658958B2 (en) 2009-04-06 2014-02-25 Himax Display, Inc. Light sensing circuit having programmable current source and method thereof
US8487655B1 (en) 2009-05-05 2013-07-16 Cypress Semiconductor Corporation Combined analog architecture and functionality in a mixed-signal array
US8358285B2 (en) 2009-05-06 2013-01-22 Silicon Laboratories Inc. Method and apparatus for scanning a touchscreen with multi-touch detection using master/slave devices
US20120005693A1 (en) * 2010-01-08 2012-01-05 Cypress Semiconductor Corporation Development, Programming, and Debugging Environment
US20100287571A1 (en) * 2009-05-07 2010-11-11 Cypress Semiconductor Corporation Development, programming, and debugging environment
WO2010129071A1 (en) * 2009-05-08 2010-11-11 Computer Performance, Inc. Reduced parts count isolated ac current switching and sensing
US8981754B1 (en) * 2009-05-10 2015-03-17 Cypress Semiconductor Corporation Programmable reference signal selection
JP5369888B2 (ja) 2009-05-19 2013-12-18 トヨタ紡織株式会社 静電容量センサの電極構造及びそれを用いた車両用近接センサ
US8723833B2 (en) 2009-07-13 2014-05-13 Microchip Technology Incorporated Capacitive touch system with noise immunity
US8547135B1 (en) 2009-08-28 2013-10-01 Cypress Semiconductor Corporation Self-modulated voltage reference
US8031094B2 (en) * 2009-09-11 2011-10-04 Apple Inc. Touch controller with improved analog front end
CN102063774B (zh) 2009-11-17 2013-03-20 无锡华润矽科微电子有限公司 一种感烟报警电路
JP5008712B2 (ja) 2009-12-10 2012-08-22 能美防災株式会社 光電式煙感知器
US8659694B2 (en) 2009-12-31 2014-02-25 Omnivision Technologies, Inc. Pausing column readout in image sensors
JP5422437B2 (ja) 2010-02-24 2014-02-19 株式会社ルネサスエスピードライバ 容量検出装置
TWM384374U (en) 2010-03-05 2010-07-11 Wei-Cheng Lin Warning and illuminating device
US8456243B2 (en) 2010-03-26 2013-06-04 Microchip Technology Incorporated Failsafe oscillator monitor and alarm
US8542215B2 (en) 2010-04-30 2013-09-24 Microchip Technology Incorporated Mutual capacitance measurement in a multi-touch input device
US8599155B2 (en) 2010-04-30 2013-12-03 Microchip Technology Incorporated Touch sense using time domain reflectometry
TW201218644A (en) 2010-10-26 2012-05-01 Ping-Ying Wang Voltage converter
US8847802B2 (en) 2011-10-06 2014-09-30 Microchip Technology Incorporated Microcontroller ADC with a variable sample and hold capacitor
US9252769B2 (en) 2011-10-07 2016-02-02 Microchip Technology Incorporated Microcontroller with optimized ADC controller
US9467141B2 (en) 2011-10-07 2016-10-11 Microchip Technology Incorporated Measuring capacitance of a capacitive sensor with a microcontroller having an analog output for driving a guard ring
US8890050B2 (en) 2011-11-21 2014-11-18 Tyco Electronics Corporation Photosensor circuits including a regulated power supply comprising a power circuit configured to provide a regulated power signal to a comparator of a pulse-width modulator
US8640081B2 (en) * 2012-05-07 2014-01-28 Cypress Semiconductor Corporation Graphical user interface for display of system resistance
EP2672393A1 (en) 2012-06-04 2013-12-11 Dialog Semiconductor B.V. Circuit and methods to use an audio interface to program a device within an audio stream
US8884771B2 (en) 2012-08-01 2014-11-11 Microchip Technology Incorporated Smoke detection using change in permittivity of capacitor air dielectric

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100102832A1 (en) 2008-10-27 2010-04-29 Microchip Technology Incorporated Automated Capacitive Touch Scan
US20100181180A1 (en) 2009-01-16 2010-07-22 Microchip Technology Incorporated Capacitive touch sensing using an internal capacitor of an analog-to-digital converter (adc) and a voltage reference
DE102009030495A1 (de) 2009-06-24 2011-01-05 Ident Technology Ag System zur Näherungs- und Gestendetektion

Also Published As

Publication number Publication date
TW201326759A (zh) 2013-07-01
KR20140079816A (ko) 2014-06-27
US20130090873A1 (en) 2013-04-11
CN103918183B (zh) 2017-09-29
JP6134723B2 (ja) 2017-05-24
JP2014534504A (ja) 2014-12-18
EP2764620B1 (en) 2019-11-27
TWI579532B (zh) 2017-04-21
EP2764620A1 (en) 2014-08-13
WO2013052623A1 (en) 2013-04-11
CN103918183A (zh) 2014-07-09
US9467141B2 (en) 2016-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101948664B1 (ko) 가드 링 구동을 위한 아날로그 출력을 갖는 마이크로컨트롤러에 의한 용량형 센서의 용량 측정
KR101948667B1 (ko) 가드 링 구동을 위한 디지털 출력들을 갖는 마이크로컨트롤러를 구비한 용량형 센서의 용량 측정
KR101944938B1 (ko) 최적화된 adc 제어기를 구비하는 마이크로컨트롤러
KR101981197B1 (ko) 시퀀서 구동 아날로그 디지털 변환기를 구비한 마이크로컨트롤러
JP6628766B2 (ja) 可変サンプルホールドキャパシタを有するマイクロコントローラａｄｃ

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant