TWI478014B - Low cost, high resolution touch circuit and its method - Google Patents

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TWI478014B
TWI478014B TW097115072A TW97115072A TWI478014B TW I478014 B TWI478014 B TW I478014B TW 097115072 A TW097115072 A TW 097115072A TW 97115072 A TW97115072 A TW 97115072A TW I478014 B TWI478014 B TW I478014B
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Yu Jen Tsai
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Description

低成本、高解析度的觸控電路及其方法
本發明係有關一種觸控電路，特別是關於一種輸入/輸出型觸控按鍵。
圖1係使用微控制器的輸入/輸出(I/O)來實現I/O型觸控按鍵的示意圖，在這種架構中，微控制器10的I/O埠12提供起始電壓給觸控板20，並對觸控板20施加觸發波形18，觸發波形18打到觸控板20上，經由觸控板20內的動態電容(圖中未示)迴授到電路上的電容22，製造出迴授波形以供微控制器10偵測。由於微控制器10使用電源電壓VDD及接地電壓GND，且其電路係由MOS元件組成，因此最節省成本的做法是將電容22連接在微控制器10的兩個I/O腳14之間，將提供給微控制器10的電源電壓VDD或接地電壓GND直接提供觸控板20做為起始電壓。
然而，使用上述架構的觸控電路在實際的硬體上會受到限制。由於MOS元件可能是PMOS或NMOS，因此在硬體上存在一個PN接面的壓差±0.7V的限制。參照圖2，如果電源電壓VDD為5V，接地電壓GND為0V，當I/O腳14上的電壓超過5.7V或低於-0.7V時，多餘的電壓將經由MOS元件漏失。觸控電路的可感測電壓範圍係在以起始電壓為中心上下對稱的區段內，在起始電壓不是電源 電壓VDD便是接地電壓GND的架構下，這種觸控電路的可感測電壓範圍僅有M1區段(5.7V~4.3V)或M2區段(-0.7~0.7V)，幅度只有1.4V。由於能提供的電壓感測範圍受限，因此觸控電路可感測的深度淺，解析度低，且觸控板20的厚度受到限制，一般須在2mm以內。
本發明的目的之一，在於提出一種低成本、高解析度的觸控電路。
本發明的目的之一，於提出一種低成本卻可使觸控電路具有高解析度的方法。
根據本發明，一種低成本、高解析度的觸控電路係由微控制器提供介於電源電壓及接地電壓之間的起始電壓給觸控電路，以擴大該觸控電路的可感測電壓範圍。
由於可感測範圍較大，因此該觸控電路的感測解析度較高。
參照圖3，本發明將觸控板30的起始電壓Vref訂在介於電源電壓VDD及接地電壓GND之間，因而擴大觸控板30可感測的電壓範圍。較佳者，此起始電壓Vref為電源電壓VDD及接地電壓GND的中間值，如此實施例中的VDD/2，因此其可感測電壓範圍為0~VDD。在此實施例中，如果電源電壓VDD為5V的話，則觸控板30的可感 測電壓範圍為-0.7~5.7V，幅度為6.4V，遠大於習知技術的1.4V，因此觸控板30的感測解析度大幅提高。
圖4係本發明一實施例。在微控制器40中，算術邏輯運算單元(Arithmetic and Logic Unit；ALU)、唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)與習知技術相同，但I/O埠42與習知技術不同。圖4下方繪示連接觸控板30的I/O腳44。習知的I/O埠12只能提供電源電壓輸出VDD、輸入埠INPUT以及接地電壓輸出GND，而本實施例之I/O埠42增加參考電壓輸出埠IO_Vref，其提供之輸出介於電源電壓VDD及接地電壓GND之間，用來決定觸控板30的起始電壓Vref。電容經I/O腳44連接參考電壓輸出埠IO_Vref，電容電壓VC 的初始電壓VC(t=0) 即為參考電壓Vref，用來做為觸控板30的起始電壓。
參照圖5，在觸控板30的起始電壓由0或VDD改為Vref以後，V1及V2可變動的範圍變大，換言之，當使用者的手指觸碰到觸控板時，觸碰力道的深淺造成之電壓變化的可變化範圍變大，因此可供進行插補計算的資料增加，解析度便提高了。此外，由於電壓可變化之範圍變大，因此觸碰造成的電壓變化更明顯，觸控板的厚度限制得以放寬。
在其他的實施例中，參考電壓輸出埠IO_Vref可以提供的輸出是可變的或可調整的，因此觸控電路的可感測電壓範圍及解析度也是可變的或可調整的。
10‧‧‧微控制器
12‧‧‧I/O埠
14‧‧‧I/O腳
18‧‧‧觸發波形
20‧‧‧觸控板
22‧‧‧電容
30‧‧‧觸控板
40‧‧‧微控制器
42‧‧‧I/O埠
44‧‧‧I/O腳
圖1係使用微控制器的I/O來實現觸控按鍵的示意圖；圖2繪示習知觸控電路的可感測電壓範圍；圖3繪示本發明的觸控電路的可感測電壓範圍；圖4係本發明的觸控電路架構；以及圖5繪示圖4之實施例的可感測電壓範圍。
30‧‧‧觸控電路

Claims (4)

  1. 一種觸控電路，包括：電容；一微控制器，具有一參考電壓埠連接該電容，用來提供一介於電源電壓及接地電壓之間的參考電壓，並產生觸發波形；以及一觸控板，連接該電容，並以該參考電壓做為起始電壓；其中該觸發波形經由該觸控板內的動態電容迴授到該電容，製造出迴授波形以供該微控制器偵測，以在該觸控板的可感測電壓範圍變大時，提高解析度。
  2. 如請求項1之觸控電路，其中該參考電壓為該電源電壓及接地電壓之中間值。
  3. 一種使觸控電路具有高解析度的方法，該觸控電路包括一電容及一觸控板以接受觸碰，該方法包括：提供一介於電源電壓及接地電壓之間的參考電壓，並產生觸發波形；將該參考電壓提供給該電容及該觸控板，以做為該觸控板的起始電壓；以及根據該觸發波形經由該觸控板內的動態電容迴授到該電容，製造出迴授波形以供偵測，以在該觸控板的可感測電壓範圍變大時，提高解析度。
  4. 如請求項3之方法，其中該參考電壓為該電源電壓及接地電壓之中間值。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6583676B2 (en) * 2001-06-20 2003-06-24 Apple Computer, Inc. Proximity/touch detector and calibration circuit
TW200722811A (en) * 2005-11-30 2007-06-16 Samsung Electronics Co Ltd Display device and a method for testing the same

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