TW201250520A - Digitizer integration chip - Google Patents

Description

201250520 • 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關數位板整合晶片，尤其是將微控制器（MCU) 整合於内的一整合晶片。 【先前技術】 一般現下的數位板係由許多如放大電路、調頻電路、濾波 電路、類比數位轉換電路等特定功能積體電路晶片及微控制器 (MCU)組成，其係將數位板之感應迴路所接收到的感應訊號， 透過β亥些特疋功雜積體電路晶片做處理然後再送至Mcu晶片 來做運异，再者，或有用於數位板的特定應用積體電路晶片 (ASIC)，其並未將微控制器(MCU)整合至晶片内，而是asic 一，晶片，而MCU則為另一顆晶片，再搭配使用，且在如無 線筆、滑鼠、尖筆設備或定位盤等指標元件端又必須另開一顆 晶片與數位板端的晶片做搭配來溝通，如此必然増加生產成 本0 ▲此外，一般時下的數位板所使用的整合晶片，大多限定只 月&於固定範圍的訊號頻帶使用，且無法對頻帶進行調整，如此 將會對可接收進來的訊號之應用範圍有較大的限制。 【發明内容】 本發明之主要目的在提供使用於數位板端的一種數位板 整ί晶片，其包含一系統時脈單元、一時脈除頻電路、一微控 制器(MCU)、一電能轉換及傳輸單元、一類比開關單元、一^ 比數位轉換H(ADC)以及-減處理單元。额㈣器係㈣ 電能轉換及傳輸單元、類比開關單元及訊號處理單元°，該^能 轉換及傳輸單元係用於搭配類比開關單元將電能轉換 以提供指標元件進行共振偶合及儲能，該訊號處理單元則可 自外部接收來的感應訊號做放大、濾波及調頻等訊號處理，用 201250520 2擇乾淨鮮輯少魏預。驗喊處料 運曾ί f應峨傳f至微鋪11，該微控制11將接收到的訊號 异後產生精確的壓力值及座標值傳輸至外部裝置。 整人if明ίίτ目的，供使用於數位板端的—種數位板 = 二其包含—祕時脈單元、—時脈除頻電路、-微控 轉二輸單元、一類比開關單元、-類比數位 ^換'-别置放大裔、一第一增益控制電路、一減波哭、一 ί r~i盃控巧電路、一電壓比較器、-整流器、-時脈比較器、 傳二Ϊ選擇f70以及r積分器。該微控制器係控制電能轉換及 兩早7〇、y員比開關單元、第一增益控制電路、第二 電路:訊號選擇單元、積分器及類比數位轉換器。 玉制 ，電祕換及傳輸單元係超距地提供電源於指標元件，該 益控制電路、遽波器以及—第二增益控制 电路係依序對自外部接收來的感應訊號做放大、進行放大件 級距較大_步增益控制、*波、進行放大倍率級距較小“精 制等訊號處理，使該數位板整合晶片能處理的訊號頻 I更加廣泛、更低雜訊。經鮮訊號處理後的赠透過整流器 ，，整流訊號，以及透過電壓比較器與時脈比較器產生頻率差 訊號，再將該整流訊號及頻率差訊號個別傳輸至積分器，以個 別產生座標積分訊號及壓力積分訊號’將此座標積分訊號及壓 力積^訊號經由類比數位轉換器轉換成數位數值並傳送至微 控！?益’該微控制器將接收到的座標數位數值及壓力數位數值 運算後產生精確的座標值及壓力值傳輸至外部裝置。 、此外’該微控制器亦可提供一觸發訊號至該時比較器， 以觸如„亥時脈比車父益開始產生該頻率差訊號，用以控制自時脈 比較器傳輸至積分器之頻率差訊號的積分時間。 【實施方式】 一以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細 的δ兒明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。 201250520 方持ίί 板整合晶片之第—實施例的功能 fff 2發明提供—繼位板整合晶片1，該數位板整合晶 ^係使用於數位板2 ’並由外部電源供應單 1 頻电路20、-微控制器(MCU)3〇、一電能轉換及傳輸單元4〇、 =開5G、-類比數位轉換器(ADQ6G以及一訊號 ί ft 該系統時脈單元1GS供系統時脈給時脈除頻 =20及微控㈣3G ’該微控制㈣係提供—時脈選擇訊 除頻Ϊ路2〇，細除頻電路2〇則依據該時脈選 擇^虎對自糸統時脈單元10所接收到的系統時脈進行除頻， 二，所，:f之電源輸出時脈號並傳送至該電能轉換及 專輸早兀40，意即，該時脈除頻電路20係由微控制器3〇選 擇出的選擇織所控m麟脈進行除頻， 頻率之電源輸出時脈訊號。 號、以：號用-fb開關選擇訊 " 弟—拴制矾號，用以個別控制電能轉 巧，早，40、類比開關單元5G、訊號處理單元⑽及類 ^數位轉換盗(ADC)60。該電能轉換及傳輸單元*自制 器30接收控制域及自該時脈除頻電路2()接收電源輸^ 訊號’並依據控制訊號及電源輸出時脈 ^ 擇訊號，並根據該類比開關選擇訊號來 $汽 訊號，^能及傳輸單㈣_於搭配類比_^ ^ δ亥電^換成時變磁場以提供指標元件 場 進行共振偶^及儲能，以此達酬指標雜4提供 白m根據該類比開關選擇訊號接收 接收自外部之感應訊號傳至訊 兀 ^曰私元件4不一定需要内建電池’豆所需電 晶片1來提供，且該指標以牛4内 不而另開顆B曰片與本發明之數位板整合晶片i做配合，該指 5 201250520 標元件4僅由電容、電阻及線圈(電感)等簡單的電子元件構成 即可與本發明之數位板整合晶片做溝通，如此可節省許多生產 成本。 該訊號處理單元100係自該類比開關單元50接收自外部 感應訊號及自該微控制器30接收該第二控制訊號，並依據該 第二控制訊號對該外部感應訊號進行放大、濾波及調變等訊號 處理，轉換為類比座標訊號S1及類比壓力訊號S2並傳至類比 數位轉換器60。該類比數位轉換器60係自該訊號處理單元1〇〇 接收該類比座標訊號及類比壓力訊號，以及自該微控制器 接收s亥第二控制訊號’並依據該第三控制訊號將該類比座標訊 號S1轉換為一數位座標訊號及將該類比壓力訊號％轉換為一 數位壓力訊號，並傳至微控制器3〇，該微控制器3〇再將數位 ^標訊號及數位壓力訊號進行運算，以產生座標值與壓力值， 並透過一介面（圖中未顯示)將座標值與壓力值傳至外部裝置 (圖中未顯示）。 要/主思的疋’該指標元件4包含有線壓感筆、盔綠懕咸

⑽土微的芏少具肀之一。

"八八加，一矛一益控制電路1〇4、一 一濾、波器106、一第 、一整流器122、一

201250520 ίίΐ5 意即，领⑽f傳运至錢輯換及傳輸單元4〇， 所控制_的選擇訊號 時脈訊號。〗進赠頻，以產生所需要鮮之電源輸出 號、^ΐ;，供，訊號、-類比開關選擇訊 訊號及—類比數位繼控制訊號用以個 J傳ΪΪ元40、類比開關單元50、第-增益 ^八=、，第一*日皱控制電路108、訊號選擇單元126、 二二时及類比數位轉換11 6〇。該電能轉換及傳輸單元4〇 /出接收控制訊號及自該時脈除頻電路2G接收電源 ’並，控制訊號及電源輸出時脈訊號，將電流 類比開關單7^ 5G。該類比開關單元5G係接收該類 、、,擇峨’並根據雜關關選擇訊絲對感應迴路傳 t，流《 ’電能轉換及傳鮮元4。_於搭配類比開關 、0將§亥電流訊號轉換成時變磁場以提供指標元件4對該 、寸受磁場進行共振偶合及儲能，以此達到對指標元件4提供電 ，之以及根據該類比開關選擇訊號接收外部感應迴路之 ^應，虎的其中之一，並將該接收自外部之感應訊號傳至訊號 处理單元1〇〇。因此，該指標元件4不一定需要内建電池，其 所需電源可岭發明之触板整合；3來提供，且該指標^ 1 4』内不需另開-顆晶>j與本發明之數位板整合晶片3做配 合，該指標元件4僅由電容、電阻及線圈(電感)等簡單的電子 元件構成即可與本發明之數位板整合晶片做溝通，如此可節省 許多生產成本。 〇該前置放大器102係自類比開關單元50接收外部感應訊 號，由於接收進來的外部感應訊號較小，因此該前置放大器 =2將該外部感應訊號放大為放大訊號，並將放大訊號傳送至 第一增益控制器104。 201250520 u ，第一增益控制電路i 04係自該前置放大器i 02接收該放大訊 fu以及f該微控制器30接收該第一增益控制訊號，並依據該 第坫二控制訊號對該放大訊號進行初步之增益控制，以產生 一，一增並訊號，並將該第一增益訊號傳送至濾波器106，其 中5亥，二增益控制訊號係指該微控制器30依據微控制器30内 部ΐ設Ϊ的一固定增益值’該第一增益控制電路104係依據該 ^定增贿_放大域之放Α倍率做大範圍的織。該滤波 器106對自該第一增益控制電路〗〇4接收的第一增益訊號做濾 波，以濾波出所需頻帶的濾波訊號，並將濾波訊號傳送至第二 增益控制電路108。 〇該ff*增益控制電路1〇8係自該濾波器106接收該濾波訊 號及=該微㈣H 3G接收該第二增益控制訊號，並依據該第 . 制訊號對該遽波訊號進行一動態微調，以產生一第二 增益訊號’並將該第二增益訊號傳至整流器122及電壓比較器 ' 120，f中該動態微調係指該第二增益控制電路108依據該微 ^器30^部所設定的—訊號強職圍，對魏波訊號依該 ，號強，細作小範圍的微調，當誠波訊號㈣度小於該訊 ^強！!範圍之下限值時，該第二增益控制電路108會依據該第 ^增扭控制讯號對該濾波訊號做適當的微調來放大該濾波訊 ，之^強度，^ 5亥/慮波机號的強度超過該訊號強弱範圍之上限值 時’該第二增益控制電路108會依據第二增益控制訊號對該遽 波訊，做適當的微調來縮小該濾波訊號之強度。 〜 ^ 整流器122係對自第二增益控制電路1〇8接收的第二增 益訊巧做整流’以產生整流訊號，並將該整流訊號傳送至訊J 選擇皁！°126。該電壓比較器120係將自第二增益控制電路108 接收的第二増益訊號轉換為方波訊號，並將方波訊號傳送至 脈比較器124。該時脈比較器124係自該頓比較器12〇接收 該^波訊^虎及自該時脈除頻電路2〇接收該參考時脈訊號，並 將該錢訊號之醉與該參考時脈訊號之鮮作味，以計算 出-頻率差訊號，#將該頻率差訊號傳送至訊號選擇單元126。 201250520 該訊號選擇單元126係自频⑽器3Q接收該訊號選擇 控制甙號’並根據戎訊號選擇控制訊號在該時脈比較器1 %及 整流益122間做士刀換’當切換至該時脈比較$ 124時，則傳 自時脈比較器124接收的頻率差訊號至積分器128，當切換至 整流器.1。22時’則傳輸自整流器122接收的訊號至積分器128。 该？分器！28係自該訊號選擇單元126接收該整流訊號、自該 巧虎選擇單兀126接收該頻率差訊號以及自該微控制器3〇接 收5亥積分控制喊’當積分n 128接㈣整流訊號時，係依據 該積分控觀號將雜流訊舰積分，减生 ，並將類比座標訊號S1傳送至類比數位轉換^^積^ =128接收到頻率差訊號時’係依據該積分控制訊號將該頻率 積分’以產生—類比壓力訊號S2，並將類比壓力訊 \專送至類比數位轉換器60。該類比數位轉換器60係自 f，接收該類比座標訊號及該類比壓力訊號，以及自 3G触該雛數轉換控繼號，並依據該類比 控制訊號將該類比座標訊號S1轉換為，位座標訊 2 壓找號S2轉換為—數位壓㈣號，再將該數 哭而虎及該數位壓力訊號傳至該微控制器30，該微控制 :―糸對5亥數位座標訊號及該數位壓力訊號進行運算，以產 賴ίϊϊ與—壓力值，並透過—介_中未顯示)將座標值 /、辽力值傳至外部裝置(圖中未顯示）。 筌、ίϊί的是’該指標元件4包含有線壓感筆、無線壓感 有、、良數位板滑鼠及無線數位板滑鼠的至少其中之一。 胳意的是，該外部裝置包含個人電腦、筆記型電腦及電 月自主機的至少其中之一。 方挣ί閱f三圖，本發明數位板整合晶片之第三實施例的功能 式均位m合^5巾之構件及操作方 ;欠—7貫施例相同’此外，第三實施例中之微控制器3。 L 5-她’而_體係提供—觸發訊號至該雜比較器 ，以觸發該時脈比較器124開始產生該頻率差訊號，用以 201250520 ^制自時脈比較器124傳輸 時間，詳細說明請參閱第四圖積刀时之頻率差減的積分 該時脈比較哭3 制㈣第一程控時間T1結束後， 脈衝開始產:頻率t=3’二觸發脈衝，並依據該觸發 對㈣)後，該細_始 以ι·^、+、·^πβR政拴制态的第三程控時間Τ3)。 精神下所作古關士政aa飞之限制，疋以，凡有在相同之發明 明意圖保護任何修#或變更，皆仍應包括在本發 【圖式簡單說明】 =圖為本發魏位祕合晶k第—實施例的功能方 S圖為本發贼位板整合w H施例的功能方 S圖為本發明數位板整合晶片之第三實施例的功能方 =，數位板整合晶片之第三實施例的時脈比 孕乂益時序圖。 【主要元件符號說明】 1、2、3數位整合晶片 2數位板 4指標元件 6外部電源供應單元 201250520 - ίο系統時脈單元 20時脈除頻電路 30微控制器 40電能轉換及傳輸單元 50類比開關單元 60類比數位轉換器 100訊號處理單元 102前置放大器 104第一增益控制電路 106濾波器 108第二增益控制電路 120電壓比較器 122整流器 ' 124時脈比較器 - 126訊號選擇單元 128積分器 S1類比座標訊號 S2類比壓力訊號 S3頻率差訊號 T1第一程控時間 T2第二程控時間 T3第三程控時間

Claims (1)

1. 201250520 ' 七、申請專利範圍： 1.種數位板整合晶片，係使用於一數位板，包括： -系統時脈單元，制以提供—魏時脈； U控制Θ ’係自該系統時脈單元接收該系統時脈，並提 t日守脈選擇H -控制訊號、—第二控制訊號、一第 二控制訊號及一類比開關選擇訊號； 一時脈除_路，係純辦輯擇赠m统a械， 並依據該時脈選擇訊號對該系統時脈進行除頻，以產生所 需頻率之電源輸出時脈訊號； -電祕換及傳輸單元，係自該微控繼接收該控制訊號 及自該時脈除_路触該電輯㈣脈職，並依據該 ，峨及，電__脈贼，來產生電流訊號； "類比開關單凡，係接收該類比開關選擇訊號，並根據該 類比開關選擇訊號來接收該電流訊號及—外部感應訊號的 其中之’並將該電流訊號傳輸至外部的一指標元件以及 根據該外部訊號產生—外部切換訊號； 。nfl號處理單元，係接收料部切換訊號及該第二控制訊 5虎’亚依據$第二控制訊號對該外部切換訊號做一訊號處 理將。亥外部切換訊號轉換為一類比座標訊號及一類比壓 力訊號；以及 =類比數位轉換器，係接收軸比座標喊、該類比壓力 减以亥第二控制訊號，並依據該第三控制訊號將該 類比座標tfl賴縣—錄賴峨及將該誠壓力訊號 轉換為數位壓力訊號，並傳至該微控制器，該微控制器 係對。亥數位座標訊號及該數位麈力訊號進行運算，以產生 座;^值動值，並將該座標值與該壓力值傳送至一 12 201250520 * 外部裝置。 2.依據申請專利範圍第！項所述之數位板整合晶片，其中該 訊號處理包含放大、濾波及增益控制。 3·依據申請專利範圍第！項所述之數位板整合晶片，其中該 指標兀件包含有線壓感筆、無線壓感筆、有線數位板滑氣 及無線數位板滑鼠的至少其中之一。 4.依據^專利範M丨項所述之數位板整合；，其中該 外部t置包含-個人電腦、筆記型電腦及電腦主機的至少 其中之一。 5·種數位板整合晶片，係使用於數位板端，包括： . 一系統時脈單元，係用以提供一系統時脈； 微控㈣’係自齡統時脈單元接收該彡、統時脈，並提 (、時脈遥擇況號、一控制訊號、一第一增益控制訊號、 二第二增益控制訊號、一訊號選擇控制訊號、一積分控制 汛號、一類比數位轉換控制訊號及一類比開關選擇訊號； 脈除頻電路’係接收該g械選擇訊號及該系統時脈以 ^提供一參考時脈訊號，並依據該時脈選擇訊號對該系統 4脈進行除頻，以產生所需頻率之電源輸出時脈訊號； 電能轉換及傳輸單元，係接收該控制訊號及該電源輸出 時脈訊號，並依據該控制訊號及該電源輸出時脈訊號，來 產生電流訊號； —類比開關單元，係接收該類比開關選擇訊號，並根據該 頬比開關選擇訊號來接收該電流訊號及一指標元件所提供 之外部訊號的其中之一，再將所接收的電流訊號傳輸至該 指榡元件及根據所接收的外部訊號產生一外部切換訊號； 一前置放大器，係接收該外部訊號，並將該外部訊號放大 13 201250520 為一放大訊號； 一第一增盈控制電路’係接收該放大訊號以及該第一增益 控制訊號’並依據該第一增益控制訊號對該放大訊號之頻 帶做初始調變，以產生一第一增益訊號； 一濾波器，係接收該第一增益訊號，並對該第一增益訊號 做濾波’以產生所需頻帶的濾波訊號； 一第一增盈控制電路’係接收該濾波訊號及該第二增益控 制訊號’並依據該第二增益控制訊號對該濾波訊號進行一 動態微調，以產生一第二增益訊號； 一整流™ ’係對自該第二增益控制電路接收的第二增益訊 號做整流，以產生一整流訊號； 電壓比較器，係將自該第二增益控制電路接收的第二增 ϋ訊號轉換為一方波訊號； 士時脈比較裔’係自該電壓比較器接收該方波訊號及自該 時脈除頻電路接㈣參考時脈峨，並將财波訊號之頻 率與《•亥參考日可脈訊號之頻率作比較，以計算出一頻率差訊 號； ' 「訊號選擇單元，係自該微㈣雜收該訊號選擇控制訊 唬’並根據該訊號選擇控制訊號在該時脈比較器及整流器 間做切換，用以接收該整流訊號及該頻率差訊號的其中之 · ]係自該訊號選擇單元接收該整流訊號、自該訊 號.單兀接收該頻率差訊號以及自該微控制器接收該積 =制訊號，並依據該積分控制訊號將該整流訊號做積 產生-類比座標訊號’以及依據該積分控制訊號將 補率差峨做積分，以產生—類比勤訊號； 201250520 :以及 -類比數位轉換ϋ，係自該積分n接收麵比座標訊號及 該類比壓力減’以及自該健伽、接㈣_數位轉換 控制訊號，並依據該類比數位轉換控制訊號將該類比座標 訊號轉換為-數位鍊訊號及將該類比壓力訊號轉換為一 數位歷力訊號，再職數位座標訊號及該數位壓力訊號傳· 至該微控制H，該難制H係對該數健標訊號及該數位 麗力訊號進行運算，以產生—座標值與—壓力值，並將該 座標值與該壓力值傳送至一外部裝置。 6. 依據申請專利範圍第5項所述之數位板整合晶片，其中該 , 第坫盈控制訊號係指該微控制器所設定的一固定增益 值，該第-增雜制電路係依據_定增益值對該^訊 號之頻帶做初始調變。 7. 依據申請專利範圍第5項所述之數位板整合晶片，其中該 動態微調係指該第二增益控制電路依據該微控制器所設定 的-訊號範圍，對誠波訊號作微調，當該遽波訊號的強 度祕該峨範圍時，該第二增益控制·會依據該第二 增盈控制訊號對該渡波訊號做適當的微調來放大該遽波訊 唬之強度’當該濾波訊號的強度超過該訊號範圍時，該第 二增益控制·會依據第二增益控制訊號對域波訊號做 適當的微調來縮小該濾波訊號之強度。 8. 依據申請專利範圍第5項所述之數位板整合晶片，其中該 指標元件包含有線壓感筆、無線壓感筆、有線數位板滑鼠 及無線數位板滑鼠的至少其中之一。 9. 依據申請專利範圍第5項所述之數位板整合晶片，其中該 外部裝置包含-個人電腦、筆記型電腦及電腦主機的至少 201250520 ' 其中之一。 10.依據申請專利範圍第5項所述之數位板整合晶片，其中該 微控制器更包含一韌體，該韌體係提供一觸發訊號至該時 脈比較器，以觸發該時脈比較器開始產生該頻率差訊號。 16