TW202127806A - 訊號處理電路 - Google Patents

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Abstract

訊號處理電路包含緩衝器、第一電容、第二電容、第一開關及第二開關。該緩衝器接收外部訊號及據以產生輸入訊號。該緩衝器包含輸入端，接收該外部訊號，及輸出端，輸出該輸入訊號。該第一開關耦接於該緩衝器之該輸出端及該第一電容之間。該第二開關耦接於該緩衝器之該輸出端及該第二電容之間。該第一開關及該第二開關係交互導通。

Description

訊號處理電路
本揭露係關於訊號處理電路，尤指可透過複數個路徑單元採樣訊號之訊號處理電路。
於面板相關的訊號處理應用，可將從面板端上得到之訊號，採樣且傳至積體電路端，以進行處理。舉例來說，面板端具有緩衝器，將擷取到之訊號傳至位於積體電路端的採樣開關。當採樣開關導通，訊號被傳至採樣電容。而後，當採樣開關截止，被採樣的訊號，傳送到後端電路進行分析處理。
上述架構雖可堪用，但因面板端常有嚴重的寄生效應，且面板端之緩衝器的推力較弱，訊號須耗費較長時間方可傳至積體電路端，且須較長時間才可儲存於採樣電容，因此，不利於訊號處理的效能，也不易改善訊號解析度。是，本領域仍須解決方案，以改善訊號處理的效能。
實施例提供一種訊號處理電路，包含一緩衝器、一第一電容、一第二電容、一第一開關及一第二開關。該緩衝器接收一外部訊號及據以產生一輸入訊號。該緩衝器包含一輸入端，接收該外部訊號，及一輸出端，輸出該輸入訊號。該第一開關耦接於該緩衝器之該輸出端及該第一電容之間。該第二開關耦接於該緩衝器之該輸出端及該第二電容之間。該第一開關及該第二開關係交互導通。
第1圖及第2圖為實施例中，訊號處理電路100的示意圖。第1圖中，輸入訊號Vin係透過路徑單元PT1被採樣；而第2圖中，輸入訊號Vin係透過路徑單元PT2被採樣，相關細節如下述。本文所述各開關及各電容可包含第一端及第二端，相關耦接方式如下述。
如第1圖及第2圖所示，訊號處理電路100可包含緩衝器105及路徑單元PT1及PT2。路徑單元PT1可包含第一開關110及第一電容C1，且路徑單元PT2可包含第二開關120及第二電容C2。
緩衝器105可包含輸入端及輸出端，其中輸入端接收外部訊號Vx，輸出端輸出輸入訊號Vin。
第一開關110及第二開關之第一端可耦接於緩衝器105之輸出端。第一電容C1之第一端可耦接於第一開關110之第二端。第二電容C2之第一端可耦接於第二開關120之第二端。第一開關110及第二開關120可交互導通，不同時導通。
如第1圖及第2圖所示，路徑單元PT1可另包含第三開關130、第五開關150及第七開關170。路徑單元PT2可另包含第四開關140、第六開關160及第八開關180。
第三開關130之第一端可耦接於第一開關110之第二端，且第二端可耦接於參考電壓端VR。第四開關140之第一端可耦接於第二開關120之第二端，且第二端可耦接於參考電壓端VR。第五開關150之第一端可耦接於操作電壓端VCM，且第二端可耦接於第一電容C1之第二端。第六開關160之第一端可耦接於第二電容C2之第二端，且第二端可耦接於操作電壓端VCM。第七開關170之第一端可耦接於第一電容C1之第二端。第八開關180之第一端可耦接於第二電容C2之第二端，且第二端可耦接於第七開關170之第二端。
如第1圖所示，當第一開關110導通時，第四開關140、第五開關150及第八開關180導通，而第二開關120、第三開關130、第六開關160及第七開關170截止。
可以理解的，如第2圖所示，當該第二開關120導通時，第一開關110、第四開關140、第五開關150及第八開關180截止，且第三開關130、第六開關160及第七開關170導通。
在另一實施例中，訊號處理電路100可另包含放大器195、回授電容Cf及積分電路198。
放大器195之第一輸入端可耦接於第七開關170之第二端，第二輸入端可耦接於操作電壓端VCM，且輸出端可輸出輸出訊號Vout，其中輸出訊號Vout對應於輸入訊號Vin。
回授電容Cf之第一端可耦接於放大器195之第一輸入端，且第二端可耦接於放大器195之輸出端。
積分電路198可根據輸出訊號Vout執行積分操作，以產生結果訊號VRR。
第3圖為第1圖及第2圖之訊號處理電路100之操作時脈圖。第3圖中，對應於第一時段T1、第二時段T2、第三時段T3之輸出訊號Vout係分別表示為Vout(1)、Vout(2)及Vout(3)。對應於第一時段T1之前的時段（下文稱為第零時段）之輸出訊號Vout可表示為Vout(0)。如第1圖、第2圖及第3圖所示，訊號處理電路100之操作可如下述。
於第一時段T1，訊號處理電路100之開關的狀態可如第1圖所示，第一開關110導通，第二開關120截止，輸入訊號Vin可透過第一開關110被傳送至第一電容C1，從而逐漸儲存於第一電容C1。
於第一時段T1，第一電容c1係採樣輸入訊號Vin，且放大器195可產生對應於第一時段T1之前的時段（即第零時段）之輸出訊號vout(0)。第零時段被採樣及儲存於第二電容C2的訊號，可透過第八開關180傳至放大器195，如第3圖所示，輸入訊號Vout(0)的位準可隨之上升。第一時段T1中，積分電路198可使用輸出訊號V(0)執行積分操作。
於第一時段T1後的第二時段T2，訊號處理電路100之開關的狀態可如第2圖所示，第一開關110截止，第二開關120導通，輸入訊號Vin可透過第二開關120被傳送至第二電容C2，從而儲存於第二電容C2。
於第二時段T2，第二電容c2可採樣對應於第二時段T2之輸入訊號Vin。於第二時段T2中，在第一時段T1採樣之訊號可透過第七開關170傳送到放大器195，放大器195可產生對應於第一時段T1之輸出訊號Vout(1)，且積分電路198可使用輸出訊號Vout(1)執行積分操作。
於第二時段T2後的第三時段T3，如第1圖及第3圖所示，相似於第一時段T1，第一開關110可導通，第二開關120可截止，輸入訊號Vin可透過第一開關110及第一電容C1被採樣。而於第三時段T3中，放大器195可產生對應於第二時段之輸出訊號Vout(2)，且積分電路198可使用輸出訊號vout(2)執行積分操作。
於第三時段T3後的第四時段T4，如第2圖及第3圖所示，相似於第二時段T2，第一開關110可截止，第二開關120可導通，輸入訊號Vin可透過第二開關120及第二電容C2被採樣。而於第四時段T4中，放大器195可產生對應於第三時段之輸出訊號Vout(3)，且積分電路198可使用輸出訊號vout(3)執行積分操作。
換言之，根據實施例，訊號處理電路100可允許使用複數個路徑單元，同步執行訊號的採樣及積分，從而達到管線化（pipeline）的同步處理。如第1圖及第2圖所示，當透過路徑單元PT1採樣訊號時，放大器195可根據前一時段透過路徑PT2採樣之訊號，產生輸出訊號Vout，以使積分電路198可據以同步執行積分操作。而當透過路徑單元PT2採樣訊號時，放大器195可根據前一時段透過路徑PT1採樣之訊號，產生輸出訊號Vout，以使積分電路198可據以同步執行積分操作。
如上述，當選擇第一開關110或第二開關120其中之一進行輸入訊號VIN的採樣時，藉由未被選擇的另一開關於前一時段中所產生之輸出訊號VOUT則被積分電路198用以執行積分。當積分電路198執行積分時，可等待訊號由緩衝器105逐漸傳來，從而達到同步操作。
於第1圖及第2圖之實施例，緩衝器105可設置於面板P，且第一開關110至第八開關180、第一電容C1、第二電容C2、回授電容Cf、放大器195及積分電路198可設置於積體電路ic，其中，積體電路ic可位於面板p之外。
一般而言，訊號於面板p之傳送速度，遠低於訊號於積體電路ic之傳送速度，不利於訊號處理。而藉由第1圖至第3圖所述之電路及操作方式，可提高訊號處理的速度，及改善解析度。
於第1圖及第2圖之實施例中，若積體電路ic須使用第一操作時間傳輸一筆資料，位於面板p之緩衝器105須使用第二操作時間傳輸同一筆資料，且第二操作時間為第一操作時間之n倍，則積分電路198可根據對應於N個時段之輸出訊號Vout執行N次積分操作。其中，n為大於零的正數，且N為不大於n的最大正整數，可表示為N=floor(n)或N=⌊n⌋。
原本於先前技術中使用單次採樣收集的資料，於此實施例中可分為N次採樣而得到，而多次採樣到的雜訊可於積分過程中互相消減，可提高訊雜比，且可等效地將輸出訊號Vout的解析度提昇至n1/2 倍。
第4圖係另一實施例中，訊號處理電路400的示意圖。訊號處理電路400可相似於第1圖及第2圖之訊號處理電路100。然而，訊號處理電路400中，緩衝器105之輸出端可耦接於面板P，且緩衝器105、第一開關110至第八開關180、第一電容C1、第二電容C2、回授電容Cf、放大器195及積分電路198可設置於積體電路ic，其中，積體電路ic可位於面板p之外。舉例而言，訊號處理電路400可用於觸控應用。
第4圖係相似於第1圖，即第一開關110導通之情境。另一情境中，第4圖之開關的狀態亦可如第2圖所示，於此不重述相關操作。
第4圖中，電容cp可表示面板p的負載。一般而言，由於面板p的負載較大，會拖累緩衝器105之訊號傳輸。藉由使用訊號處理電路400，可於採樣訊號時，同時等待面板P進入穩態，及使用對應於前一時段的輸出訊號Vout執行積分，亦可改善訊號處理的速度及解析度。
第1圖、第2圖及第4圖所述的各開關可為電晶體開關。若使用N型電晶體開關，可施加高電壓至開關的控制端，以導通開關。若使用P型電晶體開關，可施加低電壓至開關的控制端，以導通開關。
第5圖係第1圖之訊號處理電路100及第4圖之訊號處理電路400之訊號處理方法500的流程圖。訊號處理方法500可包含以下步驟：
S510：導通第一開關110、第四開關140、第五開關150及第八開關180，且截止第二開關120、第三開關130、第六開關160及第七開關170；
S520：截止第一開關110、第四開關140、第五開關150及第八開關180，導通第二開關120、第三開關130、第六開關160及第七開關170，放大器195產生對應於前一時段之輸出訊號Vout，且積分電路198根據對應於前一時段之輸出訊號Vout執行積分操作；及
S530：導通第一開關110、第四開關140、第五開關150及第八開關180，截止第二開關120、第三開關130、第六開關160及第七開關170，放大器195產生對應於前一時段之輸出訊號Vout，且積分電路198根據對應於前一時段之輸出訊號Vout執行積分操作。
其中，舉例而言，步驟S510可為初始步驟，且對應於第1圖。步驟S520可對應於第2圖及第3圖之第二時段T2及第四時段T4。步驟S530可對應於第1圖及第3圖之第一時段T1及第三時段T3。
步驟S520及S530可循環執行，從而以乒乓方式控制路徑單元PT1及PT2對應的開關。相關的原理及功效可如上文，不另重述。
第6圖係另一實施例中，訊號處理電路600之示意圖。訊號處理電路600可相似於訊號處理電路100，但另包含路徑單元PT3。第6圖中，當透過路徑單元PT1至PT3之兩路徑採樣訊號時，積分電路198可同步根據透過先前採樣之訊號，執行積分操作，從而改善處理速度與解析度。相關細節不另重述。
綜上，藉由使用實施例提供的訊號處理電路100、400及600，及訊號處理方法500，可同步採樣輸入訊號，及根據先前所得之輸出訊號執行積分，從而減低面板P及積體電路ic之訊號傳輸速度不一致所產生的問題，且可提高訊號的解析度，對於減少本領域之難題，實有助益。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100,400,600:訊號處理電路 105:緩衝器 110:第一開關 120:第二開關 130:第三開關 140:第四開關 150:第五開關 160:第六開關 170:第七開關 180:第八開關 195:放大器 198:積分電路 500:訊號處理方法 C1:第一電容 C2:第二電容 CF:回授電容 CP:電容 IC:積體電路 P:面板 PT1,PT2,PT3:路徑單元 S510,S520,S530:步驟 T1:第一時段 T2:第二時段 T3:第三時段 T4:第四時段 VCM:操作電壓端 VIN:輸入訊號 VOUT,VOUT(0),VOUT(2),VOUT(3):輸出訊號 VR:參考電壓端 VRR:結果訊號 VX:外部訊號
第1圖及第2圖為實施例中，訊號處理電路的示意圖。 第3圖為第1圖及第2圖之訊號處理電路的操作時脈圖。 第4圖為另一實施例中，訊號處理電路的示意圖。 第5圖為第1圖、第2圖及第4圖之訊號處理電路之訊號處理方法的流程圖。 第6圖為另一實施例中，訊號處理電路之示意圖。
100:訊號處理電路
105:緩衝器
110:第一開關
120:第二開關
130:第三開關
140:第四開關
150:第五開關
160:第六開關
170:第七開關
180:第八開關
195:放大器
198:積分電路
C1:第一電容
C2:第二電容
CF:回授電容
IC:積體電路
P:面板
PT1,PT2:路徑單元
VCM:操作電壓端
VIN:輸入訊號
VOUT:輸出訊號
VR:參考電壓端
VRR:結果訊號
VX:外部訊號

Claims (9)

  1. 一種訊號處理電路，包含： 一緩衝器，接收一外部訊號及據以產生一輸入訊號，該緩衝器包含一輸入端，接收該外部訊號，及一輸出端，輸出該輸入訊號； 一第一電容； 一第二電容； 一第一開關，耦接於該緩衝器之該輸出端及該第一電容之間；及 一第二開關，耦接於該緩衝器之該輸出端及該第二電容之間； 其中，該第一開關及該第二開關係交互導通。
  2. 如請求項1所述之訊號處理電路，另包含： 一第三開關，耦接於該第一開關及一參考電壓端之間； 一第四開關，耦接於該第二開關及該參考電壓端之間； 一第五開關，耦接於該第一電容及一操作電壓端之間； 一第六開關，耦接於該第二電容及該操作電壓端之間； 一第七開關，耦接於該第一電容及該第五開關；及 一第八開關，包含耦接於該第二電容及該第七開關之間。
  3. 如請求項2所述之訊號處理電路，其中當該第一開關導通時，該第四開關、該第五開關及該第八開關導通，且該第三開關、該第六開關及該第七開關截止。
  4. 如請求項2所述之訊號處理電路，其中當該第二開關導通時，該第四開關、該第五開關及該第八開關截止，且該第三開關、該第六開關及該第七開關導通。
  5. 如請求項2所述之訊號處理電路，另包含： 一放大器，包含一第一輸入端，耦接於該第七開關及該第八開關，一第二輸入端，耦接於該操作電壓端，及一輸出端，輸出一輸出訊號；及 一回授電容，耦接於該放大器之該第一輸入端及該放大器之該輸出端之間； 其中該輸出訊號係對應於該輸入訊號。
  6. 如請求項5所述之訊號處理電路，另包含： 一積分電路，耦接於該放大器，根據該輸出訊號執行一積分操作以產生一結果訊號。
  7. 如請求項1至6之任一項所述之訊號處理電路，其中該緩衝器設置於一面板，該第一開關、該第二開關、該第一電容及該第二電容設置於一積體電路，且該積體電路位於該面板之外。
  8. 如請求項1至6之任一項所述之訊號處理電路，其中該緩衝器之該輸出端耦接於一面板，該緩衝器、該第一開關、該第二開關、該第一電容及該第二電容設置於一積體電路，且該積體電路位於該面板之外。
  9. 如請求項5所述之訊號處理電路，另包含： 一積分電路，耦接於該放大器，根據對應於N個時段之該輸出訊號執行N次積分操作； 其中該緩衝器設置於一面板，該第一開關、該第二開關、該第三開關、該第四開關、該第五開關、該第六開關、該第七開關、該第八開關、該第一電容、該第二電容、該放大器及該積分電路設置於一積體電路，該積體電路位於該面板之外，該積體電路須使用一第一操作時間傳輸一筆資料，該緩衝器須使用一第二操作時間傳輸該筆資料，該第二操作時間為該第一操作時間的n倍，n為大於零的正數，且N為不大於n之最大正整數。
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