TW201312126A - 量測電壓 - Google Patents

量測電壓 Download PDF

Info

Publication number
TW201312126A
TW201312126A TW101127005A TW101127005A TW201312126A TW 201312126 A TW201312126 A TW 201312126A TW 101127005 A TW101127005 A TW 101127005A TW 101127005 A TW101127005 A TW 101127005A TW 201312126 A TW201312126 A TW 201312126A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
capacitor
coupled
terminal
measuring
voltage
Prior art date
Application number
TW101127005A
Other languages
English (en)
Inventor
Luben Hristov Hristov
Original Assignee
Atmel Corp
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 Atmel Corp filed Critical Atmel Corp
Publication of TW201312126A publication Critical patent/TW201312126A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04166—Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0445—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using two or more layers of sensing electrodes, e.g. using two layers of electrodes separated by a dielectric layer
    • 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
    • H03K2217/96071—Capacitive touch switches characterised by the detection principle
    • H03K2217/96073—Amplitude comparison

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

在一項實施例中，一種方法包含在一比較器之一第一輸入處自一類比多工器接收多個第一電壓中之一者。該等第一電壓中之每一者至少部分地由一物件與一電容性觸控感測器之一或多個節點中之每一者之一電極之間的一相互作用而產生。該方法包含在該比較器之一第二輸入處接收跨越一量測電容器之一第二電壓，該量測電容器具有耦合至該比較器之該第二輸入之一第一端子。該方法包含：至少部分地透過串聯耦合至該量測電容器之該第一端子之一量測電阻器而充電該量測電容器；及在該量測電容器之該充電期間監測該比較器之一輸出。該比較器之該輸出在該第二電壓變為約等於或大於該等第一電壓中之該一者時改變狀態。該方法包含判定自該量測電容器之該充電之一開始至該比較器之該輸出之狀態之一改變之一時間量。

Description

量測電壓
本發明大體而言係關於量測電壓。
一導電驅動及感測電極陣列可形成具有一或多個電容性節點之一互電容觸控感測器。該互電容觸控感測器可具有一雙層組態或單層組態。在雙層組態中，驅動電極可依一圖案安置於一介電基板之一側上，及感測電極依一圖案安置於該基板之另一側上。該陣列中之一驅動電極與一感測電極之一交叉點可形成一電容性節點。在該交叉點處，該驅動電極及該感測電極可彼此靠近，但其並不彼此電接觸。而是，該感測電極電容耦合至該驅動電極。在單層組態中，驅動電極及感測電極可依一圖案安置於一基板之一側上。在此一組態中，跨越電極之間的一空間或一電介質而彼此電容耦合之一對驅動及感測電極可形成一電容性節點。
施加至驅動電極之一脈衝電壓或(在某些情形中)交變電壓可在感測電極上感應一電荷，且所感應之電荷量可易受外部影響(諸如，藉由一物件之一觸控或一物件之接近)。當藉由一介電層與驅動及感測電極分離之一物件接近該等驅動及感測電極時，電容之一改變可發生於彼電容性節點處且一控制器可將電容之改變量測為電壓之一改變。藉由量測整個陣列之電壓並對所量測信號應用一演算法，該控制器可判定觸控感測器上之觸控或接近之位置。
在用於一自電容實施方案之一單層組態中，僅一單一類型(例如，驅動)之一垂直及水平導電電極陣列可依一圖案安置於基板之一側上。該陣列中之導電電極中之每一者可形成一電容性節點，及當一物件觸控或接近該電極時，自電容之一改變可發生於彼電容性節點處且一控制器可將電容之改變量測為電壓之一改變或將電壓提升至某一預定量所需要之電荷量之一改變。如同一互電容觸控螢幕，藉由量測整個陣列之電壓，該控制器可判定觸控感測器上之觸控或接近之位置。
在一觸敏顯示器應用中，一觸控螢幕可使得一使用者能夠與顯示於該觸控螢幕下方之一顯示器上之內容直接互動，而非藉助一滑鼠或觸控墊間接互動。舉例而言，一觸控螢幕可附著至以下各項或作為以下各項之一部分而提供：一桌上型電腦、膝上型電腦、平板電腦、個人數位助理(PDA)、智慧電話、衛星導航裝置、可攜式媒體播放器、可攜式遊戲控制台、資訊亭電腦、銷售點裝置或其他適合裝置。一家用器具或其他器具上之一控制面板可包含一觸控螢幕。
圖1圖解說明用於量測電壓之一實例性系統100。在圖1之實例中，系統100包含具有一類比多工器104及一比較器106之一控制器102。控制器102耦合至一或多個感測線Y0至Yn、一或多個取樣電容器CS0至CSn、一量測電阻器RM及一量測電容器CM。取樣電容器CS0至CSn中之每一者具 有耦合至感測線Y0至Yn中之一對應者之一端子及耦合至至類比多工器104之輸入M0至Mn中之一對應者之另一端子。類比多工器104之輸出耦合至比較器106之輸入中之一者，及量測電容器CM之一端子透過端子REF耦合至至比較器106之輸入中之另一者。量測電容器CM之彼相同端子亦透過量測電阻器RM耦合至控制器102之端子MEAS。量測電容器CM之另一端子耦合至接地。儘管本發明闡述及圖解說明用於系統100之特定組件之一特定配置，但本發明涵蓋用於系統100之任何適合組件之任何適合配置。
控制器102可透過一或多個感測線Y0至Yn耦合至一觸控感測器。在特定實施例中，該觸控感測器可係包含分別耦合至對應驅動線及感測線Y0至Yn中之一者之一驅動電極及感測電極陣列之一互電容觸控感測器。一驅動電極與感測電極之每一交叉點形成一電容性節點。在其他特定實施例中，觸控感測器可係一自電容觸控感測器。該自電容觸控感測器包含沿水平及垂直方向之一或多個電極，其中每一電極可耦合至對應感測線Y0至Yn(在自電容觸控感測器應用中另外稱為SNS或SNSK)中之一者。自電容觸控感測器將一物件之一存在偵測為一物件(未展示)與由自電容觸控感測器之一或多個電極產生之一電場之間的一相互作用。儘管本發明闡述相對於特定觸控感測器具有特定功能性之一特定控制器，但本發明涵蓋相對於不使用觸控感測器之任何適合應用具有任何適合功能性之任何適合控制器。
控制器102可偵測並處理電容之一改變以判定一觸控或接近輸入之存在及位置。然後，控制器102可將關於偵測無表面接觸(「盤旋」)之一觸控位置之觸控或接近輸入之資訊傳遞至一裝置之一或多個其他組件(諸如，一或多個中央處理單元(CPU)或數位信號處理器(DSP))，該一或多個其他組件可藉由起始與該觸控或接近輸入相關聯之該裝置之一功能(或在該裝置上運行之一應用程式)來回應於該觸控或接近輸入。控制器102可係一或多個積體電路(IC)，諸如，舉例而言，一般用途微處理器、微控制器、可程式化邏輯裝置或陣列、特殊應用IC(ASIC)。儘管本發明闡述及圖解說明裝置中之一特定控制器，但本發明涵蓋裝置中之任何適合控制器。
感測線Y0至Yn經組態以將一或多個電壓傳遞至類比多工器104之輸入M0至Mn。類比多工器104自感測線Y0至Yn選擇跨越取樣電容器CS0至CSn儲存之電壓中之一者並將選定電壓傳輸至比較器106之輸入中之一者以供與跨越量測電容器CM之電壓相比較，如下文所論述。在特定實施例中，類比多工器104根據一預定序列來選擇跨越每一取樣電容器CS0至CSn之電壓。
如上文所論述，比較器106比較跨越量測電容器CM之電壓與跨越取樣電容器CS0至CSn中之選定一者之電壓。藉由透過量測電阻器RM提供電荷而增加跨越量測電容器CM之電壓。可藉由將量測電阻器RM耦合至控制器102之端子MEAS來起始量測電容器CM之充電。在特定實施例中，端 子MEAS經組態以交替地提供接地或一供應電壓。由於供應電壓、量測電阻器RM之電阻及量測電容器CM之電容係恆定的，故跨越量測電容器CM之電壓隨時間而變。
在量測電容器CM之充電期間監測比較器106之輸出。當跨越量測電容器CM之電壓實質上等於或大於跨越取樣電容器CS0至CSn中之選定一者之電壓時，比較器106之輸出改變狀態。可依據自充電量測電容器CM之一開始直至比較器106之輸出之狀態之改變所經過之一時間量來判定跨越取樣電容器CS0至CSn中之選定一者之電壓或與該電壓成比例之一值。在判定自量測電容器CM之充電之開始直至比較器106之輸出之狀態之一改變之時間量之後，可將量測電容器CM放電以為隨後電壓量測做準備。然後，可針對跨越取樣電容器CS0至CSn中之另一者之電壓來判定該時間量。
圖2圖解說明圖1之實例性系統100與一互電容觸控螢幕108之一實例性使用。如圖2之實例中所圖解說明，圖1之實例性系統100可進一步經組態以自互電容觸控螢幕108量測電壓。在特定實施例中，控制器102包含耦合至一或多個驅動線X0至Xm之一驅動器110。互電容觸控螢幕108包含分別耦合至對應驅動線X0至Xm及感測線Y0至Yn中之一者之一驅動電極及感測電極陣列。一驅動電極(電極i)與感測電極(電極j)之每一交叉點形成一電容性節點Cx00至Cxnm(Cji(i=0...n、j=0...m))。
驅動器110透過驅動線X0至Xm將一驅動信號傳輸至一或多個驅動電極行。該驅動信號透過電容性節點Cx00至Cxnm在相關聯感測電極上感應電荷。一物件(未展示)與互電容觸控螢幕108之間的相互作用可影響在一或多個感測電極上感應之電荷量。所感應電荷可透過感測線Y0至Yn自感測電極傳送至取樣電容器CS0至CSn且儲存為跨越取樣電容器CS0至CSn之一電壓，如上文所論述。在特定實施例中，可透過兩個或兩個以上電荷傳送之叢發而在感測電極上累積電荷。
表1圖解說明用於自互電容觸控感測器108量測電壓之一實例性操作序列。步驟1至步驟10將在感測電極上感應之電荷傳送至對應取樣電容器CS0至CSn。在特定實施例中，將步驟1至步驟9執行對應於與互電容觸控感測器108相關聯之一叢發長度之次數。步驟11至步驟15藉由量測自充電量測電容器CM之開始直至跨越量測電容器CM至端子REF之電壓實質上等於或高於跨越取樣電容器CS0至CSn中之選定一者之電壓所經過之時間量來量測跨越每一取樣電容器CS0至CSn之電壓，如上文所論述。在特定實施例中，步驟14針對每一驅動電極行執行步驟11至步驟13。儘管本發明闡述及圖解說明表1中之一特定步驟序列，但本發明在用於量測電壓之系統100中涵蓋任何適合步驟序列。
F=浮動，亦即，高阻抗狀態
0=邏輯低
1=邏輯高
圖3圖解說明圖1之實例性系統與一自電容觸控感測器112之一實例性使用。如上文所論述，自電容觸控感測器112包含耦合至感測線Y0至Yn中之一對應者之一或多個電極。將一物件與由自電容觸控感測器112之一或多個水平及垂直電極產生之電場之間的一相互作用量測為儲存於取樣電容器CS0至CSn上之一電壓。該電壓由形成於物件與電極之間的電容與該電極之一自由空間電容相比之一差產生。如上文所論述，依據自充電量測電容器CM之開始直至跨越量測電容器CM至端子REF之電壓實質上等於或高於跨越取樣電容器CS0至CSn中之選定一者之電壓之時間量來量測跨越取樣電容器CS0至CSn之電壓。在特定實施例中，可使用上文所論述之表1之操作11至操作13來執行自自電容觸控感測器112量測電壓。
圖4A圖解說明用於使用透過一單個電容器之電容性充電來量測電壓之一實例性系統。在實務上，可執行表1之操作之速率可受在充電量測電容器CM之開始直至跨越量測電容器CM之電壓實質上等於或高於跨越取樣電容器CS0至CSn中之選定一者之電壓之間所經過之時間量限制。減少改變比較器106之狀態所需之時間量增加可執行量測跨越取樣電容器CS0至CSn之電壓之速率。
如圖4A之實例中所圖解說明，可在透過量測電阻器RM 之電阻性充電之前自與量測電容器CM串聯耦合之一額外電容器Cz傳送一預定電荷量。如上文所論述，可透過多工器104之對應輸入M0至Mn將跨越取樣電容器CS0至CSn中之選定一者之電壓傳輸至比較器106。將供應電壓提供至端子MEAS起始量測電容器CM之充電及形成與電容器Cz及量測電容器CM之一電容性分壓器。透過量測電阻器RM對量測電容器CM之電阻性充電支配在自電容器Cz之電容性充電之後的充電過程。在其他特定實施例中，電容器Cz之電容小於量測電容器CM之電容。
圖4B圖解說明用於使用透過多個電容器之電容性充電來量測電壓之一實例性系統。如圖4B之實例中所圖解說明，可在透過量測電阻器RM之電阻性充電之前自與量測電容器CM串聯耦合之每一額外電容器C1z至Cnz傳送一電荷量。如上文所論述，透過多工器104之對應輸入M0至Mn將跨越取樣電容器CS0至CSn中之選定一者之電壓傳輸至比較器106。可藉由自耦合至電容器C1z至Cnz之一端子之端子CANCEL1至CANCELn中之一者提供一電壓來執行量測電容器CM之充電。每一電容器C1z至Cnz又將電荷傳送至量測電容器CM。由每一電容器傳送之電荷量取決於每一額外電容器C1z至Cnz與量測電容器CM之相對電容。如上文所論述，透過量測電阻器RM對量測電容器CM之電阻性充電支配在自電容器C1z至Cnz之電荷傳送之後的充電過程。
圖5圖解說明隨時間跨越圖4A之實例性系統中之量測電 容器之實例性電壓。如圖5之實例中所圖解說明，量測電容器之初始充電主要來自透過與該量測電容器串聯耦合之額外電容器Cz之電荷傳送。可依據施加至電容器Cz之供應電壓以及Cz與CM之相對值來判定自額外電容器Cz傳送之電荷量以及端子REF處之電壓110。如上文所論述，在電荷傳送之後，將量測電容器進一步充電超過電壓110主要由透過量測電阻器之電阻性充電引起。可藉由量測電阻器之電阻來判定跨越量測電容器之電壓之增加速率。如圖5之實例所圖解說明，與單獨之電阻性充電相比，對量測電容器之電阻性充電添加電容性充電達成所經過電壓量測時間之一減少。
圖6圖解說明用於使用自適應電荷消除來量測電壓之一實例性系統。如圖6之實例中所圖解說明，可以類似於圖4A之系統之一方式來組態控制器102，惟量測電容器CM可耦合於端子REF與端子CLAMP之間除外。在特定實施例中，端子CLAMP可經組態以交替地將接地或一高阻抗狀態(例如，浮動)提供至量測電容器CM之一個端子。針對每一充電循環，將自額外電容器Cz傳送一電荷量至量測電容器CM，如下文所論述。
表2圖解說明用於使用自適應電荷消除來量測電壓之一實例性操作序列。步驟1至步驟10(未展示)將在感測電極上感應之電荷傳送至相關聯取樣電容器CS0至CSn，如表1中所論述。步驟11至步驟20藉由量測使比較器106之一輸出之一狀態改變所經過之時間量來量測跨越取樣電容器 CS0至CSn中之一者之電壓。在特定實施例中，步驟20針對預定數目次電荷傳送而執行步驟11至步驟19。在其他特定實施例中，該預定數目次電荷傳送可等於一觸控感測器之一叢發長度。步驟21至步驟22藉由量測自充電量測電容器CM之開始直至跨越量測電容器CM至端子REF之電壓實質上等於或高於跨越取樣電容器CS0至CSn中之選定一者之電壓所經過之時間量來量測跨越取樣電容器CS0至CSn中之該選定一者之該電壓，如上文所論述。在其他特定實施例中，步驟23針對多工器104之每一輸入M0至Mn執行步驟11至步驟22。儘管本發明闡述及圖解說明表2中之一特定步驟序列，但本發明在用於量測電壓之系統100中涵蓋任何適合步驟序列。
F=浮動，亦即，高阻抗狀態
0=邏輯低
1=邏輯高
圖7圖解說明隨時間跨越圖6之實例性系統中之量測電容器之實例性電壓。如圖7之實例中所圖解說明，量測電容器之初始充電主要藉助透過與該量測電容器串聯耦合之額外電容器Cz之多個電荷傳送。在自電容器Cz之每一電荷傳送之後，端子REF處之電壓之遞增增加可由藉助端子 MEAS傳輸之供應電壓及電容器Cz與量測電容器之相對電容判定。在預定數目次電荷傳送之後，量測電容器自電壓120之進一步充電主要由透過量測電阻器之電阻性充電引起。如圖7之實例所圖解說明，除量測電容器之電阻性充電以外亦透過自適應電荷消除之電容性充電相對於單獨電阻性充電達成用於使端子REF之電壓實質上等於選定取樣電容器之電壓之所經過時間之一減少。
圖8A圖解說明用於使用透過一單個額外電阻器之電阻性充電來量測電壓之一實例性系統。如圖8A之實例中所圖解說明，圖1之實例性系統100可經組態以用於使用與量測電容器CM串聯耦合之一額外電阻器RF之電阻性充電。與完全透過量測電阻器RM之電阻性充電相比，可使用額外電阻器RF以一不同速率(亦即，電流)將電荷注入至量測電容器CM。在特定實施例中，電阻器RF之電阻小於量測電阻器RM之電阻。
表3圖解說明用於使用使用一單個電阻器之電阻性充電來量測電壓之一實例性操作序列。控制器102透過端子FAST將用於將電荷注入至量測電容器CM之一電壓(例如，一電源供應器電壓)傳輸至電阻器RF。步驟1至步驟10(未展示)將在感測電極上感應之電荷傳送至相關聯取樣電容器CS0至CSn，如表1中所論述。步驟11至步驟16藉由量測用於使比較器106之輸出之一狀態改變所經過之時間量來量測跨越取樣電容器CS0至CSn之電壓。步驟12至步驟13藉由量測自充電量測電容器CM之開始直至跨越量測電容 器CM至端子REF之電壓等於或高於跨越取樣電容器CS0至CSn中之選定一者之電壓所經過之時間量來量測跨越取樣電容器CS0至CSn中之該選定一者之該電壓，如上文所論述。步驟12藉由將一電壓傳輸至端子MEAS及FAST來起始量測電容器CM之充電。步驟13中斷透過電阻器RF之電阻性充電且此時透過量測電阻器RM之電阻性充電支配量測電容器CM之充電。在特定實施例中，步驟14針對多工器104之每一輸入M0至Mn執行步驟11至步驟13。儘管本發明闡述及圖解說明表3中之一特定步驟序列，但本發明在用於量測電壓之系統100中涵蓋任何適合步驟序列。
F=浮動，亦即，高阻抗狀態
0=邏輯低
1=邏輯高
圖8B圖解說明用於使用透過多個電阻器之電阻性充電來量測電壓之一實例性系統。如圖8B之實例中所圖解說明，圖8A之實例性系統100可經組態以用於使用與量測電容器CM串聯耦合之多個電阻器RF0至RFn之電阻性充電。可藉由自耦合至電阻器RF0至RFn之一端子之端子FAST1至FASTn中之一者提供一電壓來執行量測電容器CM之電阻性充電。如上文所論述，與完全透過量測電阻器RM之電阻性充電相比，可使用額外電阻器RF0至RFn以不同速率將電荷注入至量測電容器CM。在特定實施例中，每一電阻器RF0至RFn之電阻小於量測電阻器RM之電阻。控制器102透過對應端子FAST0至FASTn將用於將電荷注入至量測電容器CM之一電壓(例如，一電源供應器電壓)傳輸至電阻器RF0至RFn。在特定實施例中，以基於在端子REF處量測之跨越量測電容器CM之電壓之一序列來中斷電壓至每一電阻器RF0至RFn之施加。
圖9圖解說明隨時間跨越圖8A之實例性系統中之量測電容器之實例性電壓。如圖9之實例中所圖解說明，量測電容器之初始充電主要來自透過與該量測電容器串聯耦合之額外電阻器RF而注入至該量測電容器之電荷。可依據施加至電阻器RF之供應電壓以及電阻器RF之電阻來判定透過電阻器RF而將電荷注入至量測電容器之速率，亦即，電 流。如上文所論述，在透過電阻器RF之電荷注入之後，量測電容器自電壓130之進一步充電主要由透過量測電阻器之電阻性充電引起。可藉由量測電阻器及電阻器RF之電阻判定跨越量測電容器之電壓之增加速率。如圖9之實例所圖解說明，與透過單獨量測電阻器之電阻性充電相比，透過量測電阻器及電阻器RF之一組合之電阻性充電達成所經過電壓量測時間之一減少。
圖10A圖解說明用於使用透過一單個電阻器及電容器之電阻性及電容性充電來量測電壓之一實例性系統。如圖10A之實例中所圖解說明，圖1之實例性系統100可經組態以用於使用與量測電容器CM串聯耦合之額外電阻器RF及電容器Cz之電阻性及電容性充電之一組合。如圖8A中所論述，與完全透過量測電阻器RM之電阻性充電相比，可藉由使用額外電阻器RF以一不同速率(亦即，電流)將電荷注入至量測電容器CM。另外，如圖4A中所論述，可在透過量測電阻器RM之電阻性充電之前自與量測電容器CM串聯耦合之額外電容器Cz傳送一預定電荷量。在特定實施例中，電阻器RF之電阻小於量測電阻器RM之電阻，且電容器Cz之電容小於量測電容器CM之電容。
圖10B圖解說明用於使用透過多個電阻器及電容器之電阻性及電容性充電來量測電壓之一實例性系統。如圖10B之實例中所圖解說明，圖10A之實例性系統100可經組態以用於使用與量測電容器CM串聯耦合之多個電阻器RF0至RFn及電容器C1z至Cnz之電阻性及電容性充電。如圖4A中 所論述，與完全透過量測電阻器RM之電阻性充電相比，可使用額外電阻器RF0至RFn以不同速率將電荷注入至量測電容器CM。可藉由自耦合至電阻器RF0至RFn之一端子之端子FAST1至FASTn中之一者提供一電壓來執行量測電容器CM之電阻性充電。在特定實施例中，以基於在端子REF處量測之跨越量測電容器CM之電壓之一序列來中斷電壓至每一電阻器RF0至RFn之施加。
如圖4B中所論述，可藉由自耦合至電容器C1z至Cnz之一端子之端子CANCEL1至CANCELn中之一者提供一電壓來執行量測電容器CM之電容性充電。每一電容器C1z至Cnz又將電荷傳送至量測電容器CM。由每一電容器C1z至Cnz傳送之電荷量取決於每一額外電容器C1z至Cnz與量測電容器CM之相對電容。
圖11圖解說明隨時間跨越圖10A之實例性系統中之量測電容之實例性電壓。如圖11之實例中所圖解說明，可以三個階段來分析量測電容器之充電。一個階段主要自透過與量測電容器串聯耦合之額外電容器Cz之電荷傳送將量測電容器充電至電壓110。如圖5中所論述，可依據施加至電容器Cz之供應電壓以及電容器Cz與量測電容器之相對值來判定自額外電容器Cz傳送之電荷量。
另一階段主要自透過與量測電容器串聯耦合之額外電阻器RF而注入至量測電容器之電荷來充電該量測電容器。可依據施加至電阻器RF之供應電壓以及電阻器RF之電阻來判定透過電阻器RF而將電荷注入至量測電容器之速率。另 一階段主要自透過量測電阻器之電阻性充電而自電壓130充電量測電容器。如圖11之實例所圖解說明，與透過單獨量測電阻器之電阻性充電相比，藉助透過電容器Cz之電容性充電以及透過量測電阻器及電阻器RF之電阻性充電之一組合之電阻性充電達成所經過電壓量測時間之一減少。
圖12圖解說明用於使用透過一並聯電阻器及電容器之電阻性及電容性充電來量測電壓之一實例性系統。在特定實施例中，額外電阻器RF及額外電容器Cz之一並聯組合可與量測電容器CM串聯耦合。在量測電容器CM之充電期間，來自一電源供應器(未展示)之雜訊可透過電容器Cz而引入至系統100中。在透過額外電阻器RF之電阻性充電之後，可將額外電容器Cz與電源供應器解除耦合。將額外電容器Cz與電源供應器解除耦合屏蔽由系統100進行之電壓量測與電源供應器雜訊。
圖13圖解說明用於量測電壓之一實例性方法。該方法可在操作200處開始，一實例性系統接收一第一電壓之一者。在特定實施例中，可將每一第一電壓儲存為跨越感測電容器中之一者之一電壓。在操作202處，實例性系統充電一量測電容器。在特定實施例中，可藉助透過串聯耦合至量測電容器之一額外電阻器之電阻性充電來充電該量測電容器。在其他特定實施例中，可藉助透過串聯耦合至量測電容器之一額外電容器之電容性充電來充電該量測電容器。操作204在量測電容器之充電期間監測一比較器之輸出。在特定實施例中，該比較器輸出可基於跨越感測電容 器中之一者儲存之第一電壓及跨越量測電容器儲存之一第二電壓，如圖1中所圖解說明。取決於比較器之輸入組態，該比較器之輸出可在第二電壓變為約等於或大於跨越感測電容器中之一者儲存之第一電壓時改變狀態。在操作206處，判定自透過量測電阻器充電量測電容器之一開始直至比較器輸出之狀態之改變時之一時間量，在此時該方法可結束。儘管本發明將圖13之方法之特定操作闡述及圖解說明為以一特定次序發生，但本發明涵蓋以任何適合次序發生之圖13之方法之任何適合操作。此外，儘管本發明闡述及圖解說明實施圖13之方法之特定步驟之特定組件，但本發明涵蓋實施圖13之方法之任何適合操作之任何適合組件之任何適合組合。
本文中，對一電腦可讀儲存媒體之提及囊括擁有結構之一或多個非暫時有形電腦可讀儲存媒體。作為一實例且不以限制方式，一電腦可讀儲存媒體可包含：一基於半導體之積體電路(IC)或其他積體電路(諸如，舉例而言，一場可程式化閘陣列(FPGA)或一特殊應用IC(ASIC))、一硬碟、一HDD、一混合式硬碟機(HHD)、一光碟、一光碟機(ODD)、一磁光碟、一磁光碟機、一軟碟、一軟碟機(FDD)、磁帶、一全像儲存媒體、一固態磁碟機(SSD)、一RAM磁碟機、一安全數位卡、一安全數位磁碟機或另一適合電腦可讀儲存媒體或者在適當之情形中此等各項中之兩者或兩者以上之一組合。本文中，對一電腦可讀儲存媒體之提及不包含沒有資格依據35 U.S.C.§ 101受專利保護之 任何媒體。本文中，對一電腦可讀儲存媒體之提及不包含暫時形式之信號傳輸(諸如，一傳播之電或電磁信號自身)，從而其沒有資格依據35 U.S.C.§ 101受專利保護。一電腦可讀非暫時儲存媒體可係揮發性、非揮發性或在適當之情形中揮發性與非揮發性之一組合。
本文中，「或」係包含性而非排他性，除非上下文另有明確指示或另有指示。因此，本文中，「A或B」意指「A、B或兩者」，除非上下文另有明確指示或另有指示。此外，「及」係連帶的及各自的兩者，除非上下文另有明確指示或另有指示。因此，本文中，「A及B」意指「A及B，連帶地或各自地」，除非上下文另有明確指示或另有指示。
本發明囊括熟習此項技術者將理解之對本文中之實例性實施例之所有改變、替代、變化、更改及修改。類似地，在適當之情形中，隨附申請專利範圍囊括熟習此項技術者將理解之對本文中之實例性實施例之所有改變、替代、變化、更改及修改。此外，在隨附申請專利範圍中對經調適以、經配置以、能夠、經組態以、經啟用以、可操作以或操作以執行一特定功能之一設備或系統或者一設備或系統之一組件之提及囊括彼設備、系統、組件，不論是否將其或彼特定功能啟動、接通或解除鎖定，惟彼設備、系統或組件經如此調適、經如此配置、能夠如此、經如此組態、經如此啟用、可如此操作或如此操作。
100‧‧‧實例性系統/系統
102‧‧‧控制器
104‧‧‧類比多工器/多工器
106‧‧‧比較器/類比比較器
108‧‧‧互電容觸控螢幕/互電容觸控感測器
110‧‧‧驅動器/電壓
112‧‧‧自電容觸控感測器
120‧‧‧電壓
130‧‧‧電壓
C1z至Cnz‧‧‧電容器/額外電容器
CANCEL1至 CANCELn‧‧‧端子
CLAMP‧‧‧端子
CM‧‧‧量測電容器
CS0至CSn‧‧‧取樣電容器/對應取樣電容器/相關聯取樣電容器
Cx00至Cxnm‧‧‧電容性節點
Cz‧‧‧額外電容器/電容器
FAST‧‧‧端子
FAST0‧‧‧對應端子
FAST1‧‧‧端子/對應端子
FAST2‧‧‧端子/對應端子
FASTn‧‧‧端子/對應端子
M0至Mn‧‧‧輸入/多工器輸入/對應輸入/選定多工器輸入/所期望輸入
MEAS‧‧‧端子
REF‧‧‧端子
RF‧‧‧額外電阻器/電阻器
RF0至RFn‧‧‧電阻器/額外電阻器
RM‧‧‧量測電阻器
X0至Xm‧‧‧驅動線/對應驅動線/選定驅動線/作用驅動線
Y0至Yn‧‧‧感測線/對應感測線/線
圖1圖解說明用於量測電壓之一實例性系統。
圖2圖解說明圖1之實例性系統與一互電容觸控感測器之一實例性使用。
圖3圖解說明圖1之實例性系統與一自電容觸控感測器之一實例性使用。
圖4A圖解說明用於使用透過一單個電容器之電容性充電來量測電壓之一實例性系統。
圖4B圖解說明用於使用透過多個電容器之電容性充電來量測電壓之一實例性系統。
圖5圖解說明隨時間跨越圖4A之實例性系統中之量測電容器之實例性電壓。
圖6圖解說明用於使用自適應電荷消除來量測電壓之一實例性系統。
圖7圖解說明隨時間跨越圖6之實例性系統中之量測電容器之實例性電壓。
圖8A圖解說明用於使用透過一單個額外電阻器之電阻性充電來量測電壓之一實例性系統。
圖8B圖解說明用於使用透過多個電阻器之電阻性充電來量測電壓之一實例性系統。
圖9圖解說明隨時間跨越圖8A之實例性系統中之量測電容器之實例性電壓。
圖10A圖解說明用於使用透過一單個電阻器及電容器之電阻性及電容性充電來量測電壓之一實例性系統。
圖10B圖解說明用於使用透過多個電阻器及電容器之電 阻性及電容性充電來量測電壓之一實例性系統。
圖11圖解說明隨時間跨越圖10A之實例性系統中之量測電容之實例性電壓。
圖12圖解說明用於使用透過一並聯電阻器及電容器之電阻性及電容性充電來量測電壓之一實例性系統。
圖13圖解說明用於量測電壓之一實例性方法。
100‧‧‧實例性系統/系統
102‧‧‧控制器
104‧‧‧類比多工器/多工器
106‧‧‧比較器/類比比較器
CM‧‧‧量測電容器
CS0至CSn‧‧‧取樣電容器/對應取樣電容器/相關聯取樣電容器
M0至Mn‧‧‧輸入/多工器輸入/對應輸入/選定多工器輸入/所期望輸入
MEAS‧‧‧端子
REF‧‧‧端子
RM‧‧‧量測電阻器
Y0至Yn‧‧‧感測線/對應感測線/線

Claims (20)

  1. 一種方法，其包括：在一比較器之一第一輸入處自一類比多工器接收複數個第一電壓中之一者，該等第一電壓中之每一者至少部分地由一物件與一電容性觸控感測器之一或多個節點中之每一者之一電極之間的一相互作用而產生；在該比較器之一第二輸入處接收跨越一量測電容器之一第二電壓，該量測電容器具有耦合至該比較器之該第二輸入之一第一端子；至少部分地透過串聯耦合至該量測電容器之該第一端子之一量測電阻器來充電該量測電容器；在該量測電容器之該充電期間監測該比較器之一輸出，該比較器之該輸出在該第二電壓變為約等於或大於該等第一電壓中之該一者時改變狀態；及判定自該量測電容器之該充電之一開始至該比較器之該輸出之狀態之一改變之一時間量。
  2. 如請求項1之方法，其中將一或多個額外電阻器串聯耦合至該量測電容器之該第一端子。
  3. 如請求項1之方法，其中將一或多個額外電容器串聯耦合至該量測電容器之該第一端子。
  4. 如請求項1之方法，其中將該量測電容器之一第二端子耦合至一切換器，該切換器經組態以在將接地提供至該量測電容器之該第二端子與將一高阻抗狀態提供至該量測電容器之該第二端子之間交替。
  5. 如請求項1之方法，其中：將一或多個額外電容器串聯耦合至該量測電容器之該第一端子；且將一或多個額外電阻器串聯耦合至該量測電容器之該第一端子。
  6. 如請求項5之方法，其中將該一或多個額外電容器並聯地耦合至該一或多個額外電阻器。
  7. 如請求項1之方法，其中該等第一電壓中之每一者跨越複數個取樣電容器中之一者，該等取樣電容器中之每一者耦合至該類比多工器之複數個輸入中之一者。
  8. 一種電路，其經組態以：在一比較器之一第一輸入處自一類比多工器接收複數個第一電壓中之一者，該等第一電壓中之每一者至少部分地由一物件與一電容性觸控感測器之一或多個節點中之每一者之一電極之間的一相互作用而產生；在該比較器之一第二輸入處接收跨越一量測電容器之一第二電壓，該量測電容器具有耦合至該比較器之該第二輸入之一第一端子；至少部分地透過串聯耦合至一量測電容器之該第一端子之一量測電阻器來充電該量測電容器；在該量測電容器之該充電期間監測該比較器之一輸出，該比較器之該輸出在該第二電壓變為約等於或大於該等第一電壓中之該一者時改變狀態；及判定自該量測電容器之該充電之一開始至該比較器之 該輸出之狀態之一改變之一時間量。
  9. 如請求項8之電路，其中一或多個額外電阻器串聯耦合至該量測電容器之該第一端子。
  10. 如請求項8之電路，其中一或多個額外電容器串聯耦合至該量測電容器之該第一端子。
  11. 如請求項8之電路，其中該量測電容器之一第二端子耦合至一切換器，該切換器經組態以在將接地提供至該量測電容器之該第二端子與將一高阻抗狀態提供至該量測電容器之該第二端子之間交替。
  12. 如請求項8之電路，其中：一或多個額外電容器串聯耦合至該量測電容器之該第一端子；且一或多個額外電阻器串聯耦合至該量測電容器之該第一端子。
  13. 如請求項8之電路，其中該等第一電壓中之每一者係跨越複數個取樣電容器中之一者之一電壓，該等取樣電容器中之每一者耦合至該類比多工器之複數個輸入中之一者，該等第一電壓中之每一者至少部分地由一電容性觸控感測器之一或多個節點中之每一者之一驅動電極與一感測電極之間的電荷傳送而產生。
  14. 一種設備，其包括：一電容性觸控感測器，其包括一類比多工器之複數個輸入；及一或多個電腦可讀非暫時儲存媒體，其耦合至該電容 性觸控感測器，體現在執行時可操作以進行以下各項之邏輯：在一比較器之一第一輸入處自該類比多工器接收複數個第一電壓中之一者，該等第一電壓中之每一者至少部分地由一物件與一電容性觸控感測器之一或多個節點中之每一者之一感測電極之間的一相互作用而產生；在該比較器之一第二輸入處接收跨越一量測電容器之一第二電壓，該量測電容器具有耦合至該比較器之該第二輸入之一第一端子；至少部分地透過串聯耦合至一量測電容器之該第一端子之一量測電阻器來充電該量測電容器；在該量測電容器之該充電期間監測該比較器之一輸出，該比較器之該輸出在該第二電壓變為約等於或大於該等第一電壓中之一者時改變狀態；及判定自該量測電容器之該充電之一開始至該比較器之該輸出之狀態之一改變之一時間量。
  15. 如請求項14之設備，其中一或多個額外電阻器串聯耦合至該量測電容器之該第一端子。
  16. 如請求項14之設備，其中一或多個額外電容器串聯耦合至該量測電容器之該第一端子。
  17. 如請求項14之設備，其中該量測電容器之一第二端子耦合至一切換器，該切換器經組態以在將接地提供至該量測電容器之該第二端子與將一高阻抗狀態提供至該量測 電容器之該第二端子之間交替。
  18. 如請求項14之設備，其中：一或多個額外電容器串聯耦合至該量測電容器之該第一端子；且一或多個額外電阻器串聯耦合至該量測電容器之該第一端子。
  19. 如請求項18之設備，其中該一或多個額外電容器並聯地耦合至該一或多個額外電阻器。
  20. 如請求項14之設備，其中該等第一電壓中之每一者係跨越複數個取樣電容器中之一者之一電壓，該等取樣電容器中之每一者耦合至該類比多工器之該複數個輸入中之一者。
TW101127005A 2011-07-29 2012-07-26 量測電壓 TW201312126A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/194,282 US8624607B2 (en) 2011-07-29 2011-07-29 Measuring voltage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201312126A true TW201312126A (zh) 2013-03-16

Family

ID=47503298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101127005A TW201312126A (zh) 2011-07-29 2012-07-26 量測電壓

Country Status (4)

Country Link
US (2) US8624607B2 (zh)
CN (1) CN102902445A (zh)
DE (1) DE102012212706A1 (zh)
TW (1) TW201312126A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104914285A (zh) * 2014-03-13 2015-09-16 株式会社东芝 电压监视电路以及半导体集成电路

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI469024B (zh) * 2011-08-03 2015-01-11 Raydium Semiconductor Corp 驅動信號轉換之觸控輸入裝置
US9857394B2 (en) * 2013-10-04 2018-01-02 Microchip Technology Incorporated Multiple channel capacitive voltage divider scanning method and apparatus
CN104483529B (zh) * 2014-12-26 2017-04-12 青岛歌尔声学科技有限公司 一种负电压检测装置及检测方法
US10219166B2 (en) 2015-04-30 2019-02-26 Mist Systems, Inc. Methods and apparatus for generating, transmitting and/or using beacons
US9363784B1 (en) 2015-04-30 2016-06-07 Mist Systems Inc. Methods and apparatus relating to the use of real and/or virtual beacons
US10579193B2 (en) * 2017-12-14 2020-03-03 Cypress Semiconductor Corporation Spatial-frequency-based capacitive motion sensor and method of using the same
US10775424B2 (en) * 2018-08-31 2020-09-15 Micron Technology, Inc. Capacitive voltage divider for monitoring multiple memory components
US11302387B2 (en) * 2020-07-13 2022-04-12 Micron Technology, Inc. Input/output capacitance measurement, and related methods, devices, and systems

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7663607B2 (en) 2004-05-06 2010-02-16 Apple Inc. Multipoint touchscreen
GB2419950A (en) * 2004-11-09 2006-05-10 Sharp Kk Capacitance measuring apparatus for LCD touch screen
JP4873410B2 (ja) * 2005-07-21 2012-02-08 奇美電子股▲ふん▼有限公司 電磁デジタイザセンサアレイ構造
EP1746488A2 (en) 2005-07-21 2007-01-24 TPO Displays Corp. Electromagnetic digitizer sensor array structure
US8031174B2 (en) 2007-01-03 2011-10-04 Apple Inc. Multi-touch surface stackup arrangement
US7920129B2 (en) 2007-01-03 2011-04-05 Apple Inc. Double-sided touch-sensitive panel with shield and drive combined layer
US8049732B2 (en) 2007-01-03 2011-11-01 Apple Inc. Front-end signal compensation
TW200842681A (en) 2007-04-27 2008-11-01 Tpk Touch Solutions Inc Touch pattern structure of a capacitive touch panel
TW200844827A (en) 2007-05-11 2008-11-16 Sense Pad Tech Co Ltd Transparent touch panel device
US8040326B2 (en) 2007-06-13 2011-10-18 Apple Inc. Integrated in-plane switching display and touch sensor
JP4506785B2 (ja) 2007-06-14 2010-07-21 エプソンイメージングデバイス株式会社 静電容量型入力装置
JP2011513846A (ja) 2008-02-28 2011-04-28 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー タッチスクリーンセンサ
JP4720857B2 (ja) * 2008-06-18 2011-07-13 ソニー株式会社 静電容量型入力装置および入力機能付き表示装置
US8497690B2 (en) * 2008-10-27 2013-07-30 Microchip Technology Incorporated Automated capacitive touch scan
US8836350B2 (en) * 2009-01-16 2014-09-16 Microchip Technology Incorporated Capacitive touch sensing using an internal capacitor of an analog-to-digital converter (ADC) and a voltage reference
US8031094B2 (en) 2009-09-11 2011-10-04 Apple Inc. Touch controller with improved analog front end
US8466899B2 (en) * 2009-12-28 2013-06-18 Himax Technologies Limited Touch panel
US9178970B2 (en) 2011-03-21 2015-11-03 Apple Inc. Electronic devices with convex displays
US9866660B2 (en) 2011-03-21 2018-01-09 Apple Inc. Electronic devices with concave displays
US8934228B2 (en) 2011-03-21 2015-01-13 Apple Inc. Display-based speaker structures for electronic devices
WO2012129247A2 (en) 2011-03-21 2012-09-27 Apple Inc. Electronic devices with flexible displays
US8816977B2 (en) 2011-03-21 2014-08-26 Apple Inc. Electronic devices with flexible displays
US8665236B2 (en) 2011-09-26 2014-03-04 Apple Inc. Electronic device with wrap around display

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104914285A (zh) * 2014-03-13 2015-09-16 株式会社东芝 电压监视电路以及半导体集成电路

Also Published As

Publication number Publication date
US20130027061A1 (en) 2013-01-31
DE102012212706A1 (de) 2013-01-31
CN102902445A (zh) 2013-01-30
US8624607B2 (en) 2014-01-07
US20140111225A1 (en) 2014-04-24
US9229039B2 (en) 2016-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201312126A (zh) 量測電壓
US10031632B2 (en) Pseudo driven shield
KR101687035B1 (ko) 멀티-칩 터치 스크린
US10126340B2 (en) Method and apparatus to measure self-capacitance using a single pin
TWI485606B (zh) 觸控裝置及其觸控方法
US8896327B2 (en) Current mirror self-capacitance measurement
US20120182252A1 (en) Differential Capacitive Touchscreen or Touch Panel
JP2018502464A5 (zh)
US9535545B2 (en) Common mode noise suppression during hovering and proximity detection
US8395599B2 (en) Low voltage capacitive touchscreen charge acquisition and readout systems, circuits and methods for high system noise immunity
US20130106436A1 (en) Touch Sensor With Measurement to Noise Synchronization
US20130038338A1 (en) Parasitic Capacitive Canceling in a Sensor Interface
CN107562227A (zh) 自感测触摸面板
JP2018502464A (ja) 容量感知における接地されていない伝導性物体のアナログ排除
WO2013149024A1 (en) Sparse sensing on interactive screens
TW201248475A (en) Capacitance sensing devices and control methods
TWI662463B (zh) 單個積體電路、用於判定觸控之位置之系統及用於改善訊號雜訊比效能之方法
CN103455195A (zh) 触控屏幕装置
US20150002754A1 (en) Pattern Of Electrodes For A Touch Sensor
KR20150001487A (ko) 터치 검출 장치 및 방법
US9244570B2 (en) System and method for reducing the effects of parasitic capacitances
TW201025106A (en) Touch sensing method for capacitive touch sensing circuit
CN105117077A (zh) 用于确定感应面板上的触摸区域的方法和装置以及触摸组件
KR101625103B1 (ko) 멀티터치 감지를 위한 터치스크린 장치 및 그의 구동방법
KR20150087754A (ko) 멀티터치 감지를 위한 터치센서 및 그의 구동방법