TW201312945A - 具有可調整轉換窗之類比數位轉換器 - Google Patents

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Abstract

在一項實施例中，一種設備包含一第一電容器系統及一第二電容器系統。每一電容器系統包括來自各別複數個可選擇性地嚙合之電容器之一或多個經嚙合電容器。該第一電容器系統及該第二電容器系統分別選擇性地耦合至一第一參考電壓及一第二參考電壓。該設備進一步包含一切換器，該切換器經組態以當該切換器閉合時在該第一電容器系統與該第二電容器系統之間傳送電荷，以使得該第一電容器系統及該第二電容器系統各自儲存相同之第一電壓。該設備進一步包含一節點，該節點耦合至該第一電容器系統、該第二電容器系統及一類比數位轉換器之一差動放大器之一第一輸入。該節點經組態以將該差動放大器加偏壓至該第一電壓。

Description

具有可調整轉換窗之類比數位轉換器
本發明一般而言係關於類比數位轉換。
一類比數位轉換器(ADC)係將一連續數量轉換為一離散時間數位表示之一裝置。舉例而言，一ADC可係將一輸入類比電壓或電流轉換成與該電壓或電流之量值成比例之一數位數字之一電子裝置。通常，一ADC具有可轉換成唯一數位碼之一電壓範圍。此電壓範圍稱作一轉換窗。該ADC亦具有定義每一數位碼中之位元之數目之一解析度。
圖1圖解說明包括耦合至一控制單元150之一電容性觸控感測器105之一系統100之一實例，控制單元150包含一類比數位轉換器(ADC)180。系統100之電容性觸控感測器105可包含包括塗佈有呈一特定圖案之一透明導體之一絕緣體之一螢幕。當一手指或其他物件觸控該螢幕之表面時，存在電容之一改變。可將指示電容之此改變之一信號發送至控制單元150以用於處理以判定該觸控之位置。在各種實施例中，系統100可操作以處理任何適合類型之電容(諸如，表面電容、投射電容、互電容及自電容或絕對電容)之量測。
如所繪示，電容性觸控感測器105包含感測區105A。驅動電極103(x)及感測電極103(y)可形成於一或多個基板上之感測區105A中。如所繪示，驅動電極103(x)在一水平方 向延續，且感測電極103(y)在一垂直方向上延續。然而，感測電極與驅動電極可具有任何適合形狀及配置。電容性感測通道104可形成於感測區中驅動電極103(x)與感測電極103(y)之邊緣毗鄰之區域處。在某些實施例中，驅動電極103(x)與感測電極103(y)配置成彼此電隔離。舉例而言，電容性觸控感測器105之驅動電極103(x)及感測電極103(y)可配置於一絕緣基板之相對表面上，以便該基板提供在驅動電極與感測電極之間的電隔離。
系統100之控制單元150可與電容性觸控感測器105通信。如所繪示，控制單元150包含一驅動單元110、一感測單元120、一儲存裝置130及一處理器單元140。儲存裝置130可儲存在電腦可讀儲存媒體中用於由處理器單元140執行之程式化及在處理器單元140之操作中使用或由處理器單元140之操作產生之資料。在某些實施例中，控制單元150係一積體電路晶片，諸如一一般用途微處理器、一微控制器、一可程式化邏輯裝置/陣列、一特殊應用積體電路(ASIC)或一其組合。在其他實施例中，驅動單元110、感測單元120及/或處理器單元140可提供於單獨控制單元中。
處理器單元140控制驅動單元110以將驅動信號(諸如電脈衝)供應至驅動電極103(x)，以便在與驅動電極103(x)相交之感測電極103(y)上感應電荷。感測單元120經由感測電極103(y)感測在各個相交點104處之電荷，且感測單元120將表示節點電容之量測信號提供至處理器單元140。在所 繪示之實施例中，感測單元120包含可操作以將表示節點電容之信號轉換成發送至處理器單元140之數位值之一或多個類比數位轉換器(ADC)180。
在所繪示之實施例中，驅動電極103(x)經由一或多個第一切換元件170連接至驅動單元110，且感測電極103(y)經由一或多個第二切換元件160連接至感測單元120。切換元件160及170由處理器單元140控制。在一特定實施例中，處理器單元140控制切換元件160及170以及驅動單元110及感測單元120以在感測區105A上之所有相交點104處實施感測並提供全感測解析度。可驅動每一驅動電極103(x)，且可感測來自每一感測電極103(y)之信號。在一不同實施例中，處理器單元140控制切換元件160及170以及驅動單元110及感測單元120以經由較小數目個通道來驅動及感測。可使用驅動電極及感測電極之選定子組。在此實例中，將驅動信號施加至形成較小數目個驅動通道之驅動電極103(x)之群組，且自形成較小數目個感測通道之感測電極103(y)之群組感測信號。
在一特定實施例中，處理器單元140能夠處理自感測單元120接收之資料並判定在電容性觸控感測器105上之一觸控之存在及位置。在一特定實施例中，電容性觸控感測器105上之一觸控之存在及位置可藉由偵測該電容性觸控感測器之一或多個電容性感測通道104之電容之一改變來判定。在某些實施例中，可週期性地對一或多個電容性感測通道104之電容進行取樣以便判定該等通道之電容是否已 改變。在某些實施例中，一或多個電容性感測通道104之電容由ADC 180取樣。
在某些實施例中，指示一電容性感測通道104之一電容之一電荷可由一或多個電容器儲存且由ADC 180轉換成一數位值。在某些實施例中，ADC 180之全部或一部分可駐存於控制單元150內。在特定實施例中，ADC 180之全部或一部分駐存於感測單元120內。
ADC 180之效能可部分地由其轉換窗及其解析度來表徵。轉換窗係ADC 180可轉換成唯一數位二進制碼之值之範圍。舉例而言，ADC 180可具有用於執行一單端類比電壓之一數位轉換之0伏至10伏之一轉換窗。若輸入電壓低於0伏，則ADC 180將輸出與針對0伏相同之碼，且若輸入電壓高於10伏，則ADC 180將輸出與針對10伏相同之碼。一ADC 180之解析度係在數位輸出碼中之位元之數目。舉例而言，ADC 180可具有10個位元之一解析度。因此，ADC 180可能夠在轉換窗之範圍內產生210=1024個唯一數位碼。在連續碼中間的電壓步長可由轉換窗大小除以唯一數位碼之數目來定義。在此實例中，每一連續碼之間的電壓步長係(10伏-0伏)/1024=9.766毫伏。因此，約10毫伏之一輸入電壓可產生一輸出碼0000000001，且約20毫伏之一輸入電壓可產生一輸出碼0000000010。然而，為產生針對15毫伏之一輸入電壓之一唯一輸出碼，將必須降低ADC 180之步長大小。此可藉由增加ADC 180之解析度來完成。然而，將甚至一個解析度位元添加至ADC 180可極大 地增加ADC 180之面積。用以降低ADC 180之步長大小之另一方式係在維持相同解析度之同時降低轉換窗之大小。此導致ADC 180之有效解析度之一增益。舉例而言，若上文實例中之轉換窗降低至0伏至5伏，則步長大小將係約5 mV，且新轉換窗內之有效解析度將係11個位元而非10個。然而，若預期輸入電壓係6伏，則ADC 180將必須經加偏壓以準確地執行轉換。舉例而言，若所要轉換窗係5伏至10伏，則可將ADC 180加偏壓至5伏，因此使得能夠以11個位元之一有效解析度量測5伏與10伏之間的信號。
在典型ADC系統中，可藉由以下方式來有效地增加解析度：將一差動ADC之一個輸入耦合至一數位類比轉換器(DAC)，從而將此輸入提升至接近將被量測之電壓之一電壓，並降低一參考電壓以使ADC之轉換窗變窄。然而，DAC需要電路所需之面積及電路所耗散之功率。
在某些實施例中，ADC 180包含具有一可變電容之一第一電容器系統。第一可變電容至少部分地基於第一複數個可選擇性地嚙合之電容器中之經嚙合電容器之一數目。第一電容器系統可選擇性地耦合至一第一參考電壓。ADC 180亦可包含具有一可變電容之一第二電容器系統。第二可變電容至少部分地基於第二複數個可選擇性地嚙合之電容器中之經嚙合電容器之一數目。第二電容器系統可選擇性地耦合至一第二參考電壓。ADC 180進一步包含耦合至第一電容器系統及第二電容器系統之一切換器。該切換器經組態以當該切換器閉合時在第一電容器系統與第二電容 器系統之間傳送電荷，以使得該第一電容器系統及該第二電容器系統各自儲存相同之第一電壓。第一電壓小於第一參考電壓。ADC 180亦可包括耦合至第一電容器系統、第二電容器系統及一類比數位轉換器之一差動放大器之一第一輸入之一節點。該節點經組態以將差動放大器加偏壓至第一電壓。可使用該加偏壓連同一轉換窗重定大小技術在ADC 180之轉換窗之一所要部分上放大且有效地增加由ADC 180執行之一類比數位轉換之解析度。在某些實施例中，ADC 180係一差動ADC且偏壓電壓耦合至該差動ADC之一個輸入。然後ADC 180可執行一單端輸入電壓之數位轉換。
圖2圖解說明包含一差動演算式ADC之ADC 180之一實施例200。根據本發明之教示，圖2中所展示之實施例可經修改以包含如上文所闡述之一基於電容器之偏壓電路以產生圖3中所展示之ADC 180之實施例，其提供一可調整窗。圖4提供圖3之基於電容器之偏壓電路之一實例性實施例。圖5圖解說明用於調整ADC 180之一轉換窗之一方法。
圖2圖解說明包括一差動演算式ADC(本文稱為ADC 200)之ADC 180之一實施例。儘管將ADC 200展示為一演算式ADC，但ADC 180可係任何適合差動ADC類型，諸如快閃、逐次近似、積分、管線、差量總和或其他適合ADC類型。ADC 200可用於將一差動輸入電壓轉換成一數位值。
ADC 200包括數位類比轉換器(DAC)210、差動放大器208、ADC邏輯246、電容器214至221及切換器224至239。ADC 200可耦合至感測電路206。在某些實施例中，感測電路206可位於控制單元150內，但其未明確展示於圖1中。感測電路206可包括用於分別經由切換器224及227將一第一信號傳輸至電容器214及215以及分別經由切換器228及229將一第二信號傳輸至電容器216及217之任何適合電路。作為一實例，感測電路206可包括一或多個接收墊、放大器、反相器、傳輸線或其他適合電路。在一特定實施例中，感測電路206耦合至一電容性觸控感測器105之一電容性感測通道104且經組態以將指示電容性觸控感測器105之一區(諸如電容性感測通道104)之一電容之信號傳輸至電容器214至217。
在一取樣階段期間，閉合切換器224、227、228及229且在電容器214至217與感測電路206之間傳送電荷。此電荷傳送將產生跨越電容器214及215之一第一電壓降以及跨越電容器216及217之一第二電壓降。在取樣階段完成之後，斷開切換器224、227、228及229，閉合切換器225、226、230及231，且包括第一電壓降與第二電壓降之間的一差之差動電壓之轉換開始。
在所繪示之實施例中，差動放大器208經組態以在轉換階段期間具有一單位增益(亦即，放大器之輸出與輸入相同)。在一第一循環中，一時脈信號CK係作用的且閉合切換器233、237、235及239。跨越電容器214及215之電壓在 放大器208處接收、在連接242上輸出且儲存於電容器218及219處。類似地，跨越電容器216及217之電壓在放大器208處接收、在連接244上輸出且儲存於電容器220及221處。ADC邏輯246感測輸出差動電壓(242與244之間)且基於該差動電壓而產生一當前結果248。將當前結果248儲存為複合結果250之一部分。在DAC 210b處接收當前結果248，且DAC 210b基於當前結果248而產生一信號，且將所產生信號與由電容器218至221儲存之差動電壓相加，因此產生儲存於此等電容器中之一中間結果。在一項實施例中，DAC 210係可操作以輸出一參考電壓、該參考電壓之一負量或接地之1.5位元DAC。接著去啟動CK信號，將切換器233、237、235及239斷開，且第一循環結束。
在啟動一信號且閉合切換器232、234、236及238時，第二循環開始。跨越電容器218及219之電壓在放大器208處接收、在連接242上輸出且儲存於電容器214及215處。類似地，跨越電容器220及221之電壓在放大器208處接收、在連接244上輸出且儲存於電容器216及217處。ADC邏輯246感測輸出差動電壓(242與244之間)並基於該差動電壓而產生一第二當前結果248。將當前結果248儲存為複合結果250之一第二部分。在DAC 210a處接收當前結果248，且DAC 210a基於當前結果248而產生一信號並將所產生信號與由電容器214到217儲存之差動電壓相加。去啟動信號，斷開切換器232、234、236及238，且第二循環結束。以一類似方式執行後續循環直至複合結果表示初始輸入電 壓之一數位值為止。
ADC 200可部分地由一轉換窗來表徵。轉換窗係ADC 200可轉換成唯一數位二進制碼之值之範圍。舉例而言，ADC 200可具有用於執行一單端類比電壓之一數位轉換之0伏至10伏之一轉換窗。在某些實施例中，ADC 200之轉換窗可藉由以下方式調整：透過加偏壓於ADC使轉換窗移位及/或改變該ADC之一或多個參考電壓以降低轉換窗之大小。
圖3圖解說明ADC 180之另一實施例300。ADC 300可操作以提供一可調整轉換窗。ADC 300之結構在很大程度上類似於ADC 200之彼結構，然而，系統300包括一偏壓電路402來代替ADC 200之電容器216及217。儘管將ADC 300展示為一演算式ADC，但ADC 300之偏壓電路402可與諸如一快閃ADC、逐次近似ADC、積分ADC、管線ADC、差量總和ADC或其他適合ADC之任何適合差動ADC一起使用(例如，可耦合至該ADC之一輸入)。
感測電路306類似於感測電路206，只不過感測電路306將一單端電壓提供至電容器214及215，而非由感測電路206提供之差動電壓。偏壓電路402可操作以設定系統300之ADC之轉換窗之一極限，諸如下限。偏壓電路402包括電容器系統316及317以及切換器354。每一電容器系統可包括一或多個電容器。在所繪示之實施例中，電容器系統317經由切換器229耦合至一參考電壓Vref2。Vref2可係任何適合電壓源。在一特定實施例中，Vref2係一直流(DC) 電壓源。在所繪示之實施例中，電容器系統316經由切換器228耦合至接地(GND)。在其他實施例中，電容器系統316可耦合至除接地之外的一參考電壓，諸如具有低於Vref2之位準之一位準之一DC電壓源。
在一取樣階段期間，閉合切換器224、227至229及318。此將感測電路306耦合至電容器214及215、將電壓VCM耦合至電容器214及215以及電容器系統316及317、將Vref2耦合至電容器系統317且將GND耦合至電容器系統316。在電容器214及215對Vp進行取樣時，可在該等電容器與感測電路306之間傳送電荷。此電荷傳送將產生跨越電容器214及215中之每一者之等於Vp-VCM之一第一電壓降。同時，電容器系統317對在電容器系統317上產生Vref2-VCM之一電壓降之Vref2進行取樣。電容器系統316對在電容器系統316上產生VCM-0=VCM之一電壓降之GND進行取樣。
然後閉合切換器352及354，從而產生在電容器214與電容器215之間的一電荷傳送，以使得跨越每一電容器存在一相等電壓降(Vp)。此亦產生在電容器316與電容器317之間的一電荷傳送，以使得跨越每一電容器存在一相等電壓降。跨越電容器系統中之每一者之電壓降係放大器208將在由ADC進行之轉換之第一循環期間接收之偏壓電壓(Vbias)。在用於使電荷傳送完成之一充足時間之後，取樣階段結束，斷開切換器224、227至229、318、352及354，且Vp至一數位值之轉換開始。該轉換以類似於上文關於圖2之ADC 200所闡述之彼方式之一方式發生。在轉換期 間，電容器系統316及317執行上文所闡述之電容器216及217之功能。此組態產生一單端電壓(Vp)在具有等於由電容器系統316及317儲存之偏壓電壓之一下限之一轉換窗內之一數位類比轉換。
在產生偏壓電壓之後，可藉由降低耦合至該ADC之組件(諸如DAC 210及/或差動放大器208)之一或多個參考電壓來降低系統300之ADC之轉換窗大小。在一特定實施例中，可將參考電壓Vref2之一分率提供至系統300之一或多個組件以降低ADC之轉換窗大小且使得能夠以一經增加之有效解析度進行類比數位轉換。
因此，ADC 300可操作以提供一可調整轉換窗。一偏壓電路402可提供將轉換窗之下限移位之一偏壓電壓，且可降低ADC 300之一或多個電壓參考以減小ADC 300之轉換窗大小。在調整轉換窗之後，可藉由ADC 300將一輸入電壓以大於該ADC之實體解析度之一有效解析度轉換成一數位值。
圖4係圖3之基於電容器之偏壓電路402之一實例性實施例。在所繪示之實施例中，偏壓電路402包括電容器系統316及317。如所展示，電容器系統316包含切換器404a至404d及電容器406a至406d，且電容器系統317包含切換器405a至405d及電容器407a至407d。本文中出於圖解說明之目的，假定電容器404及405係為相等大小，然而其他實施例可包含不同大小之電容器。在某些實施例中，電容器404可包含一種以上大小之電容器。類似地，在某些實施 例中，電容器405可包含一種以上大小之電容器。特定實施例可在每一電容器系統316或317中包含更多或更少電容器、切換器或其他組件。
偏壓電路402可操作以產生可耦合至一ADC之一輸入之一偏壓電壓(Vbias)。該偏壓電壓可基於電容器系統316及317中之多少個電容器406及407被嚙合而動態調整。在所繪示之實施例中，若一電容器406經組態以在取樣階段之至少一部分期間對GND進行取樣，則嚙合該電容器。類似地，若一電容器407經組態以在取樣階段之至少一部分期間對Vref2進行取樣，則嚙合該電容器。在某些實施例中，藉由閉合串聯耦合至電容器406之一切換器404來嚙合電容器406。舉例而言，電容器406a可經組態以藉由閉合切換器404a來對GND進行取樣。類似地，在某些實施例中，藉由閉合串聯耦合至一電容器407之一切換器405來嚙合電容器407。舉例而言，電容器407a可經組態以藉由閉合切換器405a來對Vref2進行取樣。在某些實施例中，若不嚙合一電容器406或407，則使與該電容器串聯之一切換器404或405斷開。在各種實施例中，嚙合之電容器406及407之數目係基於ADC 180之一預期輸入電壓。
出於圖解說明之目的，將假定針對一輸入電壓之一特定轉換，嚙合N個電容器407，且嚙合M個電容器406。在嚙合所要數目個電容器406及407之後，經嚙合電容器406對GND進行取樣且經嚙合電容器407對Vref2進行取樣。在其對其各別電壓進行取樣時，每一經嚙合電容器406及407之 一個側經由切換器318耦合至一電壓VCM。此在每一經嚙合電容器407上產生Vref2-VCM之一電壓降且在每一經嚙合電容器406上產生VCM-0=VCM之一電壓降。雖然VCM可係任何適合電壓，但出於圖解說明之目的，將假定VCM=0。因此，每一經嚙合電容器407具有一電壓降Vref2，且每一經嚙合電容器406具有一電壓降0。在此點處，儲存於電容器系統316中之電荷之量係約0，且儲存於電容器系統317中之電荷之量係約N＊C＊Vref，其中C係每一經嚙合電容器407之電容。
然後閉合切換器354，從而允許電荷自電容器系統317傳送至電容器系統316。電荷在兩個電容器系統316與317之間傳送直至跨越每一電容器系統之電壓降相同為止。此電壓降係提供至一ADC(諸如系統300之ADC)之偏壓電壓(Vbias)。由於電荷之守恆，在切換器354閉合之前及在切換器354閉合之後兩個系統中之電荷量係相等的，因此N＊C＊Vref2=N＊C＊Vbias+M＊C＊Vbias。因此，Vbias=(N/N+M)＊Vref2。藉由使N及M之值變化(亦即，藉由嚙合不同數目個電容器以用於操作)，可針對偏壓電壓產生Vref2之各種分率位準。在此實例中，若Vref2等於10 V且嚙合4個電容器407及2個電容器406，則所得偏壓電壓將係約6.67 V。作為另一實例，若嚙合1個電容器407及4個電容器406，則所得偏壓電壓將係約2 V。偏壓電壓之位準亦可藉由改變其他因子而變化，諸如電容器系統316或317中之一或多個電容器之大小、VCM之位準、Vref2之位準及(若除GND之外 的一參考電壓經由切換器228耦合至電容器系統316)彼參考電壓之位準。在產生偏壓電壓之後，可斷開切換器228、229、318及354，且將偏壓電壓提供至一ADC之一放大器，諸如系統300之ADC之放大器208。亦可如上文所論述降低ADC(諸如系統300之ADC)之轉換窗大小，因此調整轉換窗且有效地提升該ADC之解析度。
圖5係用於調整一ADC(諸如ADC 180)之一轉換窗之一實例性方法。該方法在步驟502處開始。在步驟504處，在包括第一複數個電容器中之選定數目個電容器之一第一電容器系統上對一第一參考電壓進行取樣。作為一實例，參考圖4，可在偏壓電路402之一或多個電容器407上對Vref2進行取樣。在步驟506處，在包括第二複數個電容器中之選定數目個電容器之一第二電容器系統上對接地進行取樣。作為一實例，可藉由偏壓電路402之一或多個電容器406對GND進行取樣。在某些實施例中，可藉由偏壓電路402之選定電容器406對除接地之外的一參考電壓進行取樣。
在步驟508處，可在第一電容器系統與第二電容器系統之間傳送電荷以產生一第一輸入電壓。舉例而言，可閉合偏壓電路402之切換器354且電荷可在經嚙合電容器406與407之間傳送。此可產生跨越經嚙合電容器406及407中之每一者之一相等電壓降。然後可斷開切換器354。
在步驟510處，在一第三電容器系統上對一第二輸入電壓進行取樣。舉例而言，如圖3中所繪示，可在切換器224 及227閉合時藉由電容器214及215對Vp進行取樣。在步驟512及514處，將第一輸入電壓及第二輸入電壓提供至ADC之一部分，且將在第二輸入電壓與第一輸入電壓之間的差動電壓轉換成一數位值。作為一實例，當切換器233閉合時，將跨越電容器214及215之電壓提供至差動放大器208之反相輸入，且將跨越兩個電容器系統316及317之電壓(亦即，跨越每一經嚙合電容器406及407之電壓降)提供至差動放大器之非反相輸入。在某些實施例中，然後可降低系統300之ADC之轉換窗大小。最後，藉由系統300將跨越放大器208之輸入之差動電壓轉換成一數位值。
特定實施例可提供以下技術優點中之一或多者或者不提供以下技術優點中之任一者。特定實施例可提供具有一可調整轉換窗之一類比數位轉換器。一偏壓電路可提供將轉換窗之下限移位之一偏壓電壓。可降低一或多個電壓參考以減小類比數位轉換器之轉換窗大小。在特定實施例中，可將一電壓以大於ADC之實體解析度之一解析度轉換成一數位值。特定實施例減小以一特定解析度執行數位轉換所需之電路面積。
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性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或其他IC(諸如，舉例而言，一場可程式化閘陣列(FPGA)或一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、一磁光磁 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況下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不具有依據35 U.S.C.§ 101受專利保護之資格之任何媒體。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)，從而其不具有依據35 U.S.C.§ 101受專利保護之資格。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況下揮發性與非揮發性之一組合。
本文中，除非上下文另有明確指示或另有指示，否則「或」係包含性而非互斥性。因此，本文中，除非上下文另有明確指示或另有指示，否則「A或B」意指「A、B或兩者」。此外，除非上下文另有明確指示或另有指示，否則「及」係聯合的及各自的兩者。因此，本文中，除非上下文另有明確指示或另有指示，否則「A及B」意指「A及B，聯合地或各自地」。
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。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、系統或組件，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即可。
100‧‧‧系統
103(x)‧‧‧驅動電極
103(y)‧‧‧感測電極
104‧‧‧電容性感測通道/相交點
105‧‧‧電容性觸控感測器
105A‧‧‧感測區
110‧‧‧驅動單元
120‧‧‧感測單元
130‧‧‧儲存裝置
140‧‧‧處理器單元
150‧‧‧控制單元
160‧‧‧第二切換元件/切換元件
170‧‧‧第一切換元件/切換元件
180‧‧‧類比數位轉換器
200‧‧‧類比數位轉換器
206‧‧‧感測電路
208‧‧‧放大器/差動放大器
210a‧‧‧數位類比轉換器
210b‧‧‧數位類比轉換器
214‧‧‧電容器
215‧‧‧電容器
216‧‧‧電容器
217‧‧‧電容器
218‧‧‧電容器
219‧‧‧電容器
220‧‧‧電容器
221‧‧‧電容器
224‧‧‧切換器
225‧‧‧切換器
226‧‧‧切換器
227‧‧‧切換器
228‧‧‧切換器
229‧‧‧切換器
230‧‧‧切換器
231‧‧‧切換器
232‧‧‧切換器
233‧‧‧切換器
234‧‧‧切換器
235‧‧‧切換器
236‧‧‧切換器
237‧‧‧切換器
238‧‧‧切換器
239‧‧‧切換器
242‧‧‧連接
244‧‧‧連接
246‧‧‧類比數位轉換器邏輯
248‧‧‧當前結果/第二當前結果
250‧‧‧複合結果
300‧‧‧類比數位轉換器/系統
306‧‧‧感測電路
316‧‧‧電容器系統/電容器
317‧‧‧電容器系統/電容器
318‧‧‧切換器
352‧‧‧切換器
354‧‧‧切換器
402‧‧‧偏壓電路
404a‧‧‧切換器
404b‧‧‧切換器
404c‧‧‧切換器
404d‧‧‧切換器
405a‧‧‧切換器
405b‧‧‧切換器
405c‧‧‧切換器
405d‧‧‧切換器
406a‧‧‧電容器
406b‧‧‧電容器
406c‧‧‧電容器
406d‧‧‧電容器
407a‧‧‧電容器
407b‧‧‧電容器
407c‧‧‧電容器
407d‧‧‧電容器
‧‧‧信號
CK‧‧‧時脈信號
GND‧‧‧接地
VCM‧‧‧電壓
Vp‧‧‧相等電壓降/單端電壓
Vref2‧‧‧參考電壓
圖1圖解說明包括耦合至包含一類比數位轉換器(ADC)之一控制單元之一電容性觸控感測器之一實例性系統。
圖2圖解說明包括一差動演算式ADC之圖1之ADC之一實施例。
圖3圖解說明包括具有一可調整轉換窗之一ADC之圖1之ADC之另一實施例。
圖4係圖3之ADC之基於電容器之偏壓電路之一實例性實施例。
圖5係用於調整圖1之ADC之一轉換窗之一方法。
100‧‧‧系統
103(x)‧‧‧驅動電極
103(y)‧‧‧感測電極
104‧‧‧電容性感測通道/相交點
105‧‧‧電容性觸控感測器
105A‧‧‧感測區
110‧‧‧驅動單元
120‧‧‧感測單元
130‧‧‧儲存裝置
140‧‧‧處理器單元
150‧‧‧控制單元
160‧‧‧第二切換元件/切換元件
170‧‧‧第一切換元件/切換元件
180‧‧‧類比數位轉換器

Claims (21)

  1. 一種設備，其包括：一第一電容器系統，其具有一第一可變電容，該第一可變電容至少部分地基於第一複數個可選擇性地嚙合之電容器中之經嚙合電容器之一數目，該第一電容器系統選擇性地耦合至一第一參考電壓；一第二電容器系統，其具有一第二可變電容，該第二可變電容至少部分地基於第二複數個可選擇性地嚙合之電容器中之經嚙合電容器之一數目，該第二電容器系統選擇性地耦合至一第二參考電壓；一切換器，其耦合至該第一電容器系統及該第二電容器系統，該切換器經組態以在該切換器閉合時在該第一電容器系統與該第二電容器系統之間傳送電荷，以使得該第一電容器系統及該第二電容器系統各自儲存相同之第一電壓，該第一電壓小於該第一參考電壓；及一節點，其耦合至該第一電容器系統、該第二電容器系統及一類比數位轉換器之一差動放大器之一第一輸入，該節點經組態以將該差動放大器加偏壓至該第一電壓。
  2. 如請求項1之設備，其中：該第二參考電壓係該設備之一接地，且該第一電壓等於該第一參考電壓與該第一複數個可選擇性地嚙合之電容器中之經嚙合電容器之該數目之乘積除以該第二複數個可選擇性地嚙合之電容器中之經嚙合電容器之該數 目。
  3. 如請求項1之設備，其中：該類比數位轉換器具有一可變轉換窗，該可變轉換窗隨著該轉換窗之大小降低而在有效解析度上增加。
  4. 如請求項1之設備，其進一步包括：一第三電容器系統，其耦合至該類比數位轉換器之該差動放大器之一第二輸入且經組態以儲存一第二電壓。
  5. 如請求項4之設備，其進一步包括：一感測電路，其可操作以耦合至一電容性觸控感測器且將指示該電容性觸控感測器之一區之一所量測電容之一電荷量傳送至該第三電容器系統。
  6. 如請求項4之設備，其中：該類比數位轉換器經組態以將該第二電壓轉換成一數位值。
  7. 如請求項4之設備，其中：該第一電容器系統及該第二電容器系統可共同地操作以儲存該第二電壓之一類比數位轉換之一中間結果。
  8. 一種方法，其包括：嚙合包括第一複數個可選擇性地嚙合之電容器之一第一電容器系統之一數目個電容器；嚙合包括第二複數個可選擇性地嚙合之電容器之一第二電容器系統之一數目個電容器；將該第一電容器系統耦合至一第一參考電壓；將該第二電容器系統耦合至一第二參考電壓； 在該第一電容器系統與該第二電容器系統之間傳送電荷，以使得該第一電容器系統及該第二電容器系統各自儲存相同之第一電壓，該第一電壓小於該第一參考電壓；及藉由一節點將一類比數位轉換器之一差動放大器加偏壓至該第一電壓，該節點耦合至該第一電容器系統、該第二電容器系統及該差動放大器。
  9. 如請求項8之方法，其中：該第二參考電壓係該設備之一接地，且該第一電壓等於該第一參考電壓與該第一複數個可選擇性地嚙合之電容器中之經嚙合電容器之該數目之乘積除以該第二複數個可選擇性地嚙合之電容器中之經嚙合電容器之該數目。
  10. 如請求項8之方法，其進一步包括：藉由降低該類比數位轉換器之一轉換窗之大小來增加該類比數位轉換器之一解析度。
  11. 如請求項8之方法，其進一步包括：藉由一第三電容器系統儲存一第二電壓；及將該第三電容器系統耦合至該類比數位轉換器之該差動放大器之一第二輸入。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包括：將一感測電路耦合至一電容性觸控感測器；及將指示該電容性觸控感測器之一區之一所量測電容之一電荷量傳送至該第三電容器系統。
  13. 如請求項11之方法，其進一步包括：藉由該類比數位轉換器將該第二電壓轉換成一數位值。
  14. 如請求項11之方法，其進一步包括：藉由該第一電容器系統及該第二電容器系統儲存該第二電壓之一類比數位轉換之一中間結果。
  15. 一種設備，其包括：一電容性觸控感測器，其包括複數個節點；及一控制單元，其耦合至該電容性觸控感測器，該控制單元包括：一第一電容器系統，其具有一第一可變電容，該第一可變電容至少部分地基於第一複數個可選擇性地嚙合之電容器中之經嚙合電容器之一數目，該第一電容器系統選擇性地耦合至一第一參考電壓；一第二電容器系統，其具有一第二可變電容，該第二可變電容至少部分地基於第二複數個可選擇性地嚙合之電容器中之經嚙合電容器之一數目，該第二電容器系統選擇性地耦合至一第二參考電壓；一切換器，其耦合至該第一電容器系統及該第二電容器系統，該切換器經組態以在該切換器閉合時在該第一電容器系統與該第二電容器系統之間傳送電荷，以使得該第一電容器系統及該第二電容器系統各自儲存相同之第一電壓，該第一電壓小於該第一參考電壓；及 一節點，其耦合至該第一電容器系統、該第二電容器系統及一類比數位轉換器之一差動放大器之一第一輸入，該節點經組態以將該差動放大器加偏壓至該第一電壓。
  16. 如請求項15之設備，其中：該第二參考電壓係該設備之一接地，且該第一電壓等於該第一參考電壓與該第一複數個可選擇性地嚙合之電容器中之經嚙合電容器之該數目之乘積除以該第二複數個可選擇性地嚙合之電容器中之經嚙合電容器之該數目。
  17. 如請求項15之設備，其中：該類比數位轉換器具有一可變轉換窗，該可變轉換窗隨該轉換窗之大小降低而在有效解析度上增加。
  18. 如請求項15之設備，其進一步包括：一第三電容器系統，其耦合至該類比數位轉換器之該差動放大器之一第二輸入且經組態以儲存一第二電壓。
  19. 如請求項18之設備，其進一步包括：一感測電路，其耦合至該電容性觸控感測器且經組態以將指示該電容性觸控感測器之一區之一所量測電容之一電荷量傳送至該第三電容器系統。
  20. 如請求項18之設備，其中：該類比數位轉換器經組態以藉由該類比數位轉換器將該第二電壓轉換成一數位值。
  21. 如請求項18之設備，其中： 該第一電容器系統及該第二電容器系統可共同地操作以儲存該第二電壓之一類比數位轉換之一中間結果。
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