TWI537798B - 改良觸控螢幕控制器動態範圍方法及裝置 - Google Patents

改良觸控螢幕控制器動態範圍方法及裝置 Download PDF

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Description

改良觸控螢幕控制器動態範圍方法及裝置 相關申請案
此申請案根據35 U.S.C.§ 119(e)主張優先權於申請日2010年4月22日、以及案名“差動電容式觸控面板電路及方法”之同時申請的美國暫時專利申請案號第61/326,830號，其整體於此併入做為參考。
接下來同時擁有、同時提出申請、同時申請中的申請案的整體亦全部併入做為參考：美國專利申請案第XX/XXX,XXX號，案名“將觸控螢幕控制器電容轉為電壓的電荷轉移規劃(Charge Transfer Scheme to Convert Capacitance to Voltage for Touchscreen Controller)”，代理人檔號MAXIM-04500；美國專利申請案第XX/XXX,XXX號，案名“使用差動感測供電容式觸控螢幕控制器噪音消除技術(Noise Cancellation Technique for Capacitive Touchscreen Controller Using Differential Sensing)”，代理人檔號MAXIM-04600；美國專利申請案第XX/XXX,XXX號，案名“用於近零延遲觸覺介面播出的觸覺回饋及觸控螢幕控制器系統整合(System Integration of Tactile Feedback and Touchscreen Controller for Near-Zero Latency Haptics Playout)”，代理人檔號MAXIM-04700；美國專利申請案第XX/XXX,XXX號，案名“以隨機取樣技術降低手指耦合雜訊的使用(Use of Random Sampling Technique to Reduce Finger--Coupled Noise)”，代理人檔號 MAXIM-04800；以及美國專利申請案第XX/XXX,XXX號，案名“利用升壓轉換器產生壓電傳感器激發波長的方法及裝置(Method and Apparatus for Generating Piezoelectric Transducer Excitation Waveforms Using A Boost Converter)”，代理人檔號MAXIM-04900。
本發明相關於觸控螢幕系統的領域。更特別地是，本發明相關於利用偏移消除元件而補償寄生與感測器電容以及改善電容式觸控螢幕控制器動態範圍的領域。
觸控螢幕系統是允許使用者藉由觸碰一觸控板、或顯示器螢幕而控制一、或多個裝置的介面系統，這些系統感測什麼時候使用者利用例如單點觸控、多點觸控、擠壓、擦拭、以及其他型態觸碰等而觸控螢幕。這些不同觸控的位置以及型態是利用觸控螢幕系統而進行決定以及詮釋，以使得它們可正確地回應於觸控所呈現之使用者的指令以及輸入。有感測這些不同觸控的許多不同方法，包括電容式感測(自電容型(self)以及互電容型(mutual))、電阻感測、聲波/光波感測、以及振動感測。基本上，兩種型態的電容式感測系統皆利用耦接至用來留住電荷的一電容材料層的一、或多個感測器而運作。當一使用者觸控螢幕時，其改變了儲存在(多個)接觸點之電容材料上的電荷量。此電荷改變將對應至系統中感測器所測量之電容的改變。而當有多個感測器時，它們可被用來決定觸控的位置。
電容式系統的一個缺點是，感測器所測量的電容將不僅包括使用者觸控螢幕所造成的電容，也會包括每個感測器的感測器電容以及其他的寄生電容。再者，此感測器以及寄生電容可能隨著感測器不同以及觸控螢幕面板的不同而有所改變。因此，雖然示範性的觸控事件僅對感測器增加了1微微法拉(pico-Farad)的電容，但用來測量該電容的電荷傳遞計畫/積分器(charge transfer scheme/integrator)必須能夠掌控表示觸控電容加上感測器以及寄生電容之更大量電容。在之前，這問題已藉由選擇足夠大而不會因接收自感測器的總電容/電荷而飽和的積分電容(integrating capacitor)而獲得解決。然而，利用大的積分電容卻會令人不快地增加組件的成本以及尺寸，以及降低測量系統的增益以及解析度。
習知電容系統的另一個缺點是，即使已選擇足夠大的積分電容來補償感測器電容以及寄生電容所增加的初始電容，這些電容仍可能隨著環境改變而改變。舉例而言，伴隨著濕度的增加，在空氣中所增加的濕氣通常會增加這些不需要的電容，其可能造成先前足夠大的積分無法再掌控因環境改變而增加的受測電容。在如此的例子中，測量系統將不再能夠分辨一感測器何時被觸碰，以及該觸控螢幕系統將變得無法操作，直到環境變得比較不潮濕為止。
增加一觸控螢幕系統的動態範圍的方法以及裝置的實施例包括耦接至一電容偏移消除元件的一觸控螢幕，以及一電容測量元件。該偏移消除元件被配置為在電容中動態地改變，以使得其可補償該觸控螢幕的感測器的寄生以及感測器電容，因而僅留下待該測量元件進行測量的觸控事件電容，該偏移消除元件能夠適應每一個感測器的初始不需要電容。並且能夠動態地適應該不需要電容因環境而產生的改變。在一些實施例中，該偏移消除元件是受到一控制器控制之用於補償該不需要電容的一電容式數位類比轉換器。因此，該觸控螢幕系統能夠利用小型的積分電容器，因而可以降低成本、系統尺寸以及改善該系統的動態範圍。
本發明第一方面是針對一種用於具有一、或多個電容感測器之電容式觸控 螢幕的電容電壓轉換器，該轉換器包括一電容偏移消除元件以及一類比數位轉換器，電容偏移消除元件用以減輕一、或多個電容感測器所產生之訊號的寄生電容效應，類比數位轉換器耦接至該偏移消除元件，以將訊號轉換為數位訊號。該轉換器更包括一控制器，控制器耦接至該偏移消除元件，以動態地根據數位訊號而調整偏移消除元件減輕寄生電容效應的範圍。在一些實施例中，該電容偏移消除元件是一電容式數位類比轉換器，該轉換器更包括一測量元件，其耦接於該偏移消除元件以及該類比數位轉換器之間。在一些實施例中，該測量元件包括一電容少於20微微法拉的積分電容器。在一些實施例中，該偏移消除元件的一偏移數值被初始地設定為零，以使得沒有寄生電容效應被減輕。在一些實施例中，該控制器自該初始零數值起遞增地增加該偏移數值，直到數位訊號達到一預先決定數值為止。在一些實施例中，該控制器對數位訊號的數值進行平均，以決定一基線數值。在一些實施例中，若該基線達到一臨界數值，該控制器以一差值調整該偏移消除元件的一偏移數值，以使得該基線離開該臨界數值。在一些實施例中，該臨界數值為一上臨界值，以及該偏移數值以該差值被增加，以使得該基線下降至該上臨界值之下。在一些實施例中，該臨界數值為一下臨界值，以及該偏移數值以該差值而被減少，以使得該基線爬升至該下臨界值之上。在一些實施例中，當計算該基線數值時，該控制器在一觸控事件造成數值突然增加、及/或下降少於一預先決定觸控期間的持續期間時，忽略數位訊號的數值。在一些實施例中，該控制器藉由該差值而調整數位訊號的數值。
本發明另一方面是針對一種觸控螢幕系統。該觸控螢幕系統包括一電容式觸控螢幕(其具有一、或多個電容感測器)以及一電容電壓轉換器(其包括一電容偏移消除元件，以減輕一、或多個電容感測器所產生之訊號的寄生電 容效應)，以及一類比數位轉換器(其耦接至該偏移消除元件，以將訊號轉換為數位訊號)。該系統更包括一控制器，其耦接至該偏移消除元件，以動態地根據數位訊號而調整偏移消除元件減輕寄生電容效應的範圍。在一些實施例中，該電容偏移消除元件是一電容式數位類比轉換器。該系統更包括一測量元件，其耦接於該偏移消除元件以及該類比數位轉換器之間，其中，該測量元件包括一電容少於20微微法拉的積分電容器。在一些實施例中，該偏移消除元件的一偏移數值被初始地設定為零，以使得沒有寄生電容效應被減輕。在一些實施例中，該控制器自該初始零數值起遞增地增加該偏移數值，直到數位訊號達到一預先決定數值為止。在一些實施例中，該偏移消除元件的一偏移數值被初始地設定至一最大數值，以使得寄生電容的所有效應皆獲得減輕。在一些實施例中，該控制器自該初始最大數值起遞增地減少該偏移數值，直到數位訊號達到一預先決定數值為止。在一些實施例中，該控制器對數位訊號的數值進行平均，以決定一基線數值。在一些實施例中，若該基線達到一臨界數值，該控制器藉由一差值調整該偏移消除元件的一偏移數值，以使得該基線離開該臨界數值。在一些實施例中，該臨界數值為一上臨界值，以及該偏移數值藉由該差值而被增加，因而使得該基線下降至該上臨界值之下。在一些實施例中，該臨界數值為一下臨界值，以及該偏移數值藉由該差值而被減少，以使得該基線爬升至該下臨界值之上。在一些實施例中，當計算該基線數值時，該控制器在一觸控事件造成數值突然增加、及/或下降少於一預先決定觸控期間的持續期間時，忽略數位訊號的數值。在一些實施例中，該控制器藉由該差值而調整數位訊號的數值。
本發明另一方面是針對一種改善用於具有一、或多個電容感測器之觸控螢幕的電容電壓轉換器的動態範圍的方法。該方法包括以一控制器決定一期 間內的一平均數位輸出，以及調整該轉換器的一偏移消除元件所產生的一偏移數值，直到該轉換器的該數位輸出相等於一預先決定基線數值為止，其中，該平均數位輸出關連於該轉換器的一感測器。在一些實施例中，該電容偏移消除元件是一電容式數位類比轉換器。在一些實施例中，該方法更包括將偏移數值初始地設定為零。在一些實施例中，該方法更包括自該初始零數值起遞增地增加該偏移數值，直到該數位輸出相等於該預先決定基線數值為止。另一種方式是，該方法更包括將偏移數值初始地設定至一最大數值。另一種方式是，該方法更包括自該初始最大值起遞增地減少該偏移數值，直到該數位輸出達到該預先決定基線數值為止。在一些實施例中，該調整是回應一使用者指令、及/或在該觸控螢幕起始的時候而被週期性調整。該方法更包括以一第二測量元件決定一期間內的一第二平均數位輸出、調整該轉換器的一第二偏移消除元件所產生的一第二偏移數值直到該轉換器的該第二數位輸出相等於一第二預先決定基線數值為止、以及獲得該第一偏移數值所調整的該第一數位輸出以及該第二偏移數值所調整的該第二數位輸出之間的一差分測量，其中，該第二平均數位輸出關連於該轉換器的一第二感測器。在一些實施例中，該偏移消除元件足夠準確，以使得該調整對使用者而言為透通的(transparent)。
本發明另一方面是針對一種改善用於具有一、或多個電容感測器之觸控螢幕的電容電壓轉換器的動態範圍的方法。該方法包括平均關連於該轉換器的一感測器的數位輸出來決定一基線數值、決定一基線臨界數值、以及若該基線數值達到該基線臨界數值，以一差值動態地調整使該轉換器的一偏移消除元件的一偏移數值，以使得該基線數值遠離該臨界數值。在一些實施例中，該電容偏移消除元件是一電容式數位類比轉換器。在一些實施例中，調整該偏移數值造成該電容式數位類比轉換器的電容增加、或減少。 在一些實施例中，該基線臨界數值是該轉換器的上臨界值，以及動態調整以該差值增加該偏移數值，以使得該基線數值下降至該上臨界值之下。在一些實施例中，該基線臨界數值是下臨界值，以及動態調整以該差值減少該偏移數值，以使得該基線數值爬升至該下臨界值之上。在一些實施例中，該數位輸出的平鈞包括，當一觸控事件造成該數位輸出的數值在少於一預先決定觸控期間的時間期間內增加以及下降時，忽略該數位輸出的數值。在一些實施例中，該基線臨界數值是根據該轉換器的一測量元件的一上限、或下限而決定。該方法更包括平均關連於該轉換器的一第二感測器的一第二數位輸出來決定一第二基線數值、決定一第二基線臨界數值以及若該第二基線數值達到該第二基線臨界數值，以第二差值動態地調整該轉換器的一第二偏移消除元件的一第二偏移數值來讓該基線數值遠離該臨界數值、以及獲得該第一偏移數值所調整的該第一數位輸出以及該第二偏移數值所調整的該第二數位輸出之間的一差分測量。在一些實施例中，該偏移消除元件足夠準確，以使得該調整對使用者而言為透通的。
100‧‧‧觸控螢幕系統
102‧‧‧觸控螢幕
104‧‧‧多工器
106‧‧‧偏移消除元件
108‧‧‧測量元件
110/ADC‧‧‧類比數位轉換器
112‧‧‧控制邏輯
114‧‧‧電容式感測器
116‧‧‧感測器
C touch‧‧‧觸控電容
C xoff‧‧‧雜散/寄生偏移電容
C x‧‧‧電容
A1‧‧‧運算放大器
C off‧‧‧偏移消除電容器
V ref‧‧‧參考電壓
C int‧‧‧積分電容器
Vout‧‧‧數位電壓數值
rst‧‧‧重設訊號
meas‧‧‧測量訊號
1‧‧‧重設相期間為關閉的開關
2‧‧‧測量相期間為關閉的開關
S1A/S1B/S1C/S1D/S1E/S2A/S2B/S c1-S cn‧‧‧開關
200A/200B‧‧‧電容器電路
trim‧‧‧數位訊號
C1/CN‧‧‧平行電容式元件
C off1‧‧‧共同終端
NAND1‧‧‧邏輯-反及閘極
AND1‧‧‧邏輯-及閘極
Ca/Cb/Cz‧‧‧電容器區段
N1/P1‧‧‧活化電晶體
33A/33B/33Z‧‧‧相同切換電路
ena/enb/enz‧‧‧相對應致能訊號
I1‧‧‧反相器
t0/t1/t2/t3‧‧‧時間
302‧‧‧測量元件上限線
304‧‧‧基線
306A/306B‧‧‧觸控事件
308‧‧‧觸控臨界值
310‧‧‧飄移數值
312‧‧‧飄移偏移數值
314‧‧‧所需輸出位準
316‧‧‧臨界數值
第1A圖：其示例根據一些實施例的觸控螢幕系統的簡化方塊圖；第1B圖：其示例根據一些實施例的觸控螢幕系統的更詳細圖式；第2A圖：其示例根據一些實施例的偏移消除元件的偏移消除電容器的電容器電路；第2B圖：其為根據一些實施例之偏移消除元件的偏移消除電容器的電容器電路；第3A圖：其示例根據一些實施例的來自已選擇感測器的由控制邏輯隨時間測量之電容的圖；第3B圖：其示例根據一些實施例的來自已選擇感測器的由控制邏輯隨時間 測量之電容的第二圖；第3C圖：其示例根據一些實施例的來自已選擇感測器的由控制邏輯隨時間測量之電容的第三圖；第4圖：其示例根據一些實施例之針對初始背景電容而校正一觸控螢幕系統的方法流程圖；以及第5圖：其示例根據一些實施例之針對環境改變而動態地將一觸控螢幕系統調整到背景電容的方法流程圖。
本發明的實施例是針對觸控螢幕電容電壓轉換電路。本領域具通常知識者將可瞭解，本發明接下來觸控螢幕電路的詳細敘述僅在於示例，而非意欲於作為任何方式的限制。觸控螢幕電路的其他實施例對對受益於本揭露之具通常知識者而言將可很容易地浮現。
現在，詳細的參考將針對所附圖式中所示例的觸控螢幕電路的實行。在整份圖式以及接下來的詳細敘述中將使用相同的參考符號來代表相同、或類似的部件。為了清楚的目的，並非在此所敘述之實施例的所有常規特徵皆進行顯示以及敘述。當然，將可瞭解地是，在發展任何如此的真實實施時，為了達到發展者的特有目標(例如，與應用及商業相關的限制相符合)，必然會做出眾多實行特有的決定，而且這些特有目標則是會隨著不同的實施以及不同的發展者而有所變化。再者，將可瞭解地是，如此的發展努力可能是複雜且消耗時間的，但對於受益於本揭露的本領域通常知識者而言，將仍是工程的例行進行。
在一些實施例中，改善一觸控螢幕系統中動態範圍的方法以及裝置包括耦 接至一偏移消除元件的一觸控螢幕，以及一測量元件。該偏移消除元件被配置為動態地改變電容，以使得其可補償該觸控螢幕的感測器的寄生以及感測器電容，藉此使僅觸控事件電容以該測量元件而被測量。該偏移消除元件能夠適應每一個感測器的初始不需要電容，以及可以動態地適應起因於環境的不需要電容改變。在一些實施例中，該偏移消除元件是受到一控制器控制的電容式數位類比轉換器(capacitance digital-to-analog converter)，以補償該不需要電容。因此，該觸控螢幕系統能夠利用小的積分電容器，以藉此降低成本、系統尺寸、以及改善系統的動態範圍。可理解地是，雖然在此所敘述的系統、方法、以及裝置是參考一觸控螢幕系統，其同樣能夠操作為如習知技術中所熟知的其他電容反應以及電容測量系統中的電容電壓轉換器(capacitance-to-voltage converter)。
第1圖示例根據一些實施例的一觸控螢幕系統100的一簡單方塊圖。該觸控螢幕系統100包括一觸控螢幕102、一多工器104、一偏移消除元件106、一測量元件108、一類比數位轉換器(ADC)110、以及控制邏輯112。另一種方式是，該觸控螢幕系統100能夠包括更多、或更少的上述元件、或習知技術中所熟知的額外元件。舉例而言，在一些實施例中，可以利用多個測量元件108以及多工器104。在如此的實施例中，多個多工器能夠耦接至該觸控螢幕102的多個感測器(未顯示)，以及可選擇性地由所需的感測器輸出訊號至多個測量元件。再者，在一些實施例中，該測量元件108，該ADC 110，該控制邏輯112，以及該偏移消除元件106能夠被形成在一單一積體微晶片(single integrated microchip)(IC)上，另一種方式是，一、或多個上述元件可位在該IC的外部，及/或額外的元件能夠併入該IC中。
該觸控螢幕102可操作地耦接至該多工器104的輸入，以使得該觸控螢幕102 上的每一個感測器(未示出)都能夠被耦接至該多工器104的輸入。在一些實施例中，該觸控螢幕是具有一、或多個電容式感測器的電容式觸控螢幕。可理解地是，在此所使用觸控螢幕的用語是代表觸控板、觸控面板、觸控開關、或用於感測觸控的任何其他裝置。該多工器104可操作地耦接至測量元件108的輸入，以及該偏移消除元件106的輸出，以使得該多工器104能夠選擇性地將接收自其中一個感測器的訊號連同該偏移消除元件106的輸出輸出至該測量元件108。在一些實施例中，該偏移消除元件106是一電容式數位類比轉換器(DAC)。另一種方式是，該偏移消除元件106可以是能夠輸出各式電容、電壓、或兩者的裝置、及/或電路。該測量元件108的輸出可操作地耦接至該ADC 110的輸入。因此，結合接收自該多工器104的訊號以及接收自該偏移消除元件106的訊號後所測得的電容/電壓即可作為一類比電壓而被傳送至該ADC 110。在一些實施例中，該測量元件為一積分器。另一種方式是，該測量元件108可以是能夠接收一電容以及輸出對應於該電容的一電壓的任何電路、或裝置，正如在習知技術中所熟知的。該ADC 110的輸出可以是自該系統100至該觸控螢幕系統100所控制的一裝置(未顯示)的輸出。該控制邏輯112可操作地耦接至該多工器104、該ADC 110、該測量元件108、以及該偏移消除元件106，以使得其能夠控制該系統100的操作。
第1B圖示例根據一些實施例的一觸控螢幕系統100的詳細方塊圖。在一實施例中，該觸控螢幕系統100包括由開關S1A-S1E以及在一“重設相(reset phase)”以及一“測量相(measure phase)”之間切換的開關S2A以及S2B所形成的切換網路。正如在第1B圖中所示，在重設相期間為關閉的開關以“1”標示，以及在測量相期間為關閉的開關以“2”標示。該重設以及測量相是分別藉由該控制邏輯112所輸出的“rst”以及“meas”訊號而被起始。然而，為了清楚表示，開關之間的連接以及該控制器112所輸出的rst以 及meas訊號皆被省略。
在一些實施例中，該觸控螢幕102包括一、或多個電容式感測器114，其中，感測器116的至少其中之一會被該多工器104所選擇而耦接至該偏移消除元件106以及該測量元件108。正如在第1B圖中所示，Cx是感測器116的電容，Cxoff為感測器116的雜散偏移(stray offset)、及/或寄生電容，以及Ctouch為由於該觸控螢幕102的觸控之感測器116電容改變。可理解地是，每一個感測器114都將遭受類似的電容，且能夠替代所選擇的感測器116。亦可理解地是，雖然僅顯示四個感測器114耦接至該多工器104，但亦可預期有更多、或更少的感測器耦接至用於選擇一已選擇感測器116的任何數量多工器。藉由該多工器104對於感測器116的選擇是受到自該控制邏輯112發送至該多工器104的一控制訊號控制。
在一些實施例中，該測量元件108包括一積分電容器Cint，其藉由開關S1D以及S1E而選擇性地耦接至一運算放大器A1。在一些實施例中，該積分電容器Cint具有小於100微微法拉的電容，以及較佳地是介於15至25微微法拉的範圍。在一些實施例中，該積分電容器Cint具有20微微法拉的電容另一種方式是，該積分電容器可具有更多、或更少的電容。特別地是，在重設相期間(其中，該重設訊號rst是藉由該邏輯控制112而生效)，該開關S1A將該放大器A1的反相輸入耦接至一參考電壓Vref，且該開關S1D打開以及該開關S1E關閉，造成該積分電容器Cint受到該參考電壓Vref的充電。再者，在該重設相期間，該開關S2A關閉，藉此將該多工器104的輸出耦接至接地。因此，該已選擇感測器116的該電容Cx連同雜散/寄生偏移電容Cxoff(及/或因一觸控事件Ctouch所增加的電容)被放電成接地。
在一些實施例中，該偏移消除元件106包括偏移消除電容器Coff，其耦接至該運算放大器A1的反相輸入。在一些實施例中，該偏移消除電容器Coff以及該積分電容器Cint所具有的電容為一已選擇單元電容器(chosen unit capacitor)的多倍，以在它們之間形成良好的配對。舉例而言，若已選擇單元電容器具有電容2微微法拉，Coff以及Cint的數值可分別為60微微法拉以及20微微法拉。該偏移消除電容器Coff可藉由將該偏移消除電容器Coff的第二終端接地的該開關S1C活化而在該重設相期間充電到該參考電壓Vref。因此，在安定時間(settling time)後的重設相期間，在該觸控螢幕系統中電容的狀況是使得該積分電容器Cint以及該偏移消除電容器Coff充電到該參考電壓Vref，以及該感測電容Cx以及該偏移電容Cxoff被放電成接地。
在該重設相後，該重設訊號rst失效，以及該測量訊號meas生效，以藉此開始該測量相。此相位間的切換通常是藉由確認控制邏輯112所產生的控制訊號rst以及meas的非重疊(non-overlapping)而執行。在該測量相期間，開關S1E以及S1A打開(因為它們不再接收該重設訊號rst)，以及開關S1D藉由該測量訊號meas的生效而關閉。因此，該積分電容Cint被耦接至該運算放大器A1的輸出以及該運算放大器A1的反相輸入之間。因此，因為該積分電容器Cint相關於反相輸入終端而充電到電壓Vref，以及該運算放大器A1的非反相輸入亦參考該電壓ref，所以，該運算放大器A1的初始輸出將會是零。而且，在該測量相期間，當該重設訊號rst失效時，該開關S2B關閉並伴隨著該開關S2A被打開。再者，當該重設訊號rst的失效造成該開關S1C打開以及該測量訊號meas造成S1B關閉時，該偏移消除電容器Coff會從接地被解除耦接，並被耦接至該參考電壓Vref。這些開關的關閉以及打開的結果是，相等於COFF*Vref(其中，COFF為該偏移消除電容器Coff的電容)的正電荷自該偏移消除電容器Coff被傳送至積分電容器Cint。而且，相等於-CX*Vref的負電荷 自該多工器104的輸出被傳送至積分電容器Cint(其中，CX為在感測器Cx上的電容、任何雜散/寄生偏移電容Cxoff、及/或因觸控事件而增加的電容的總和)。
該ADC 110可操作地耦接至該測量元件108的輸出，以使得該運算放大器A1的電壓輸出自一類比電壓數值被轉換為一數位電壓數值Vout。該ADC 110亦可操作地被耦接至該控制邏輯112，以使得該控制邏輯112能夠取樣該ADC 110的該數位輸出Vout。因此，該控制邏輯112可以選擇不同的偏移消除元件106電容。此外，應該注意地是，Vo以及Vout分別代表類比以及數位型式的相同電壓，以及因此，該控制邏輯112、或在替代實施例中的其他元件的輸出Vout的任何測量，皆可以是該輸出Vo的測量，其中，該測量電路可對應地針對所呈現電壓形式而被調整。
在一些實施例中，該偏移消除元件106可包括多個電容器、及/或可變的電容器，以及相關連的電路，以使得該偏移消除元件106的電容/電壓輸出能夠動態地被調整。在一些實施例中，該偏移消除元件106為電容式數位類比轉換器。第2A圖示例根據一些實施例之該偏移消除元件106的該偏移消除電容器Coff的一電容器電路200A。正如在第2A圖中所示，該偏移消除電容器Coff包括具有共同平面的電容器C1-CN的一、或多個額外指叉(fingers)。該一、或多個電容器C1-CN可回應一、或多個數位訊號trim而受到複數個開關Sc1-Scn的選擇，該一、或多個數位訊號trim有效地提供可用來調整該偏移消除電容器Coff的電容數值的一組可選擇平行電容式元件C1-CN。可理解地是，該一、或多個數位訊號trim可藉由該控制邏輯112根據接收自該ADC 110的輸出Vout而產生。
第2B圖示例根據一替代實施例的該偏移消除元件106的偏移消除電容器Coff的一電容器電路200B。特別地是，正如在第2B圖中所示，該偏移消除電容器Coff可包括單一的第一終端以及連接至多個第二終端的多個指叉(fingers)。再者，一、或多個電容器區段Ca，Cb…-Cz可以具有一共同終端Coff1，其接著被連接至該放大器A1的非反相輸入。其他的指叉(或另一種方式是，具有共同第一終端連接的特別電容器的第二終端)取決於相對應致能訊號ena、enb…-enz的狀態而以另一種方式並且間歇地被耦接至接地、或參考電壓Vref。當該電容器電路200B被用來取代在第1B圖中所顯示Coff的單一電容器時，開關區段S1B以及S1C在其功能被執行時(雖然以不同的方式)可被該電容器電路200B省略。該等致能訊號ena-enz選擇藉由活化在一組相對應相同切換電路33A-33Z中的電晶體N1而被施加至相對應電容器區段Ca-Cz的接地、或是藉由致能電晶體P1而施加的電壓參考Vref。一邏輯-及閘極(logical-AND gate)AND1以及一邏輯-反及閘極(logical-NAND gate)NAND1，以及一反相器I1被耦接，以提供在測量控制訊號meas於一測量循環期間生效時，活化電晶體N1或P1的其中之一的一選擇電路。根據下列的等式，產生的操作可降低該放大器A1的反饋因子中的變化：(1)回饋因子(Feedback Factor)=(CX+COFF+CXOFF+CINT)/CINT
在該測量相期間，僅耦接至該電壓參考Vref的電容器區段Ca-Cz可造成電荷傳送。的確，因為耦接至地的任何電容器區段Ca-Cz的二個終端在該測量相期間維持在接地電位(ground potential)，所以沒有來自該些電容器區段的淨電荷可被傳送至Cint(雖然在顯示於等式(1)的該反饋因子計算中仍會考慮該些區段)。在該重設相期間，所有的電容器區段Ca-Cz都可被耦接至地以及該放大器A1的反相輸入終端之間。在該測量相期間，於該電容器電路200B 的終端Coff1處沒有電容變化，無論於終端Coff1處的電容在該重設相期間被設定為哪個Cxoff數值。
舉例而言，因為CX以及CXOFF的數值能夠從如4微微法拉的小數值改變至如120微微法拉的大數值，因此，若CINT是如20微微法拉的數值時，則具有等於零之COFF數值的該反饋因子變化將介於大約1至大約7之間。然而，若COFF被設定為如60微微法拉的數值時，則由該反饋因子等式可看出，該反饋因子的變化將變得介於大約4至大約10之間，因此，藉由操控COFF的數值，該反饋因子的變化可由下限(1至7)的7倍下降至僅下限(4至10)的2.5倍。此簡化了放大器A1的設計，因為若反饋範圍較小時，較容易設計以低功率運作的放大器。
該運算放大器A1的輸出電壓Vo相等於跨越積分電容器Cint的輸出相關電壓(output-referred voltage)加上Vref。此輸出相關電壓可由Vo=Qf/CINT+Vref計算(其中，Qf是在該積分電容器Cint上的電荷，以及CINT是該積分電容器Cint的電容)。因此，在該測量相期間被傳送至該積分電容器Cint的總電荷為CX*Vref-COFF*Vref=△Qf。再者，因為在該積分電容器Cint上的初始電荷為-CINT*Vref，因此，最終的電荷Qf數值為：(2)-CINT*Vref+CX*Vref-COFF*Vref；以及輸出電壓Vo可由下式得出：(3)Vo=(-CINT*Vref+CX*Vref-COFF*Vref)/CINT+Vref=Vref*(CX-COFF)/CF
可理解地是，藉由在該運算放大器A1的反相輸入終端處施行電荷保存可獲得相同的結果。
因此，可看見地是，該輸出電壓Vo成比例於該感測器Cx的電容(加上任何雜散/寄生偏移電容Cxoff、及/或因觸控事件Ctouch所增加的電容)減去該偏移消除電容器Coff的電容。因此，該偏移消除電容器Coff的電容可被調整，以使得其實質上“抵消(cancel out)”該感測器Cx的電容、及/或該雜散/寄生偏移電容Cxoff，僅或實質上僅留下該感測器116上起因於觸控事件Ctouch的電容。正如接下來的詳細敘述，此實質上動態“抵消”電容、及/或雜散電容的能力可致使該觸控螢幕系統100經歷一初始背景校正，其中，感測器的初始數值、及/或感測器116的雜散電容被測量，且該偏移消除元件106被動態地調整而於實質上抵消所測得的電容量。類似地，正如接下來所述，此能力致使該觸控螢幕系統100能夠在環境的變化改變了感測器、及/或雜散電容時調整該偏移消除元件106，以使得該偏移消除元件可對應至改變中的感測器/雜散電容。
此提供利用較小的積分電容器Cint的優勢，因為積分電容器將可在不需使積分電容器Cint飽和的情形下僅需能掌控該Ctouch電容的數值，以及因而改變該輸出Vo。相反地，在沒有此消除能力的情形下，該積分電容器Cint將需要足夠大來掌控不僅該Ctouch電容的數值，還有該Ctouch，該Cx，以及Cxoff電容加在一起的數值。再者，利用較小積分電容器Cint的能力增加了該測量元件108的解析度，因為較大的電容器無法測量接收自該感測器116的較小電荷。另外，此整體可導致改善的觸控螢幕系統100的動態範圍，因為當小電容與大電容的電容偏差值都可於實質上依需要而藉由該偏移消除元件Coff進行取 消時，則小電容與大電容兩者都可受到該系統的測量。
現在，將關連於第3A圖而敘述該觸控螢幕系統100執行背景校正時的操作，其中，第3A圖示例根據一些實施例之來自已選擇感測器116的該控制邏輯112隨時間所測量之電容的圖。應該要注意地是，雖然接下來的討論相關於上限，但本領域具通常知識者將可瞭解，該討論亦可相關於該系統100的下限，除了數值的改變顛倒(例如，增加/遞增變為減少/遞減)以外。正如在第3A圖中所示，測量元件上限線302代表，在該測量元件108的輸出飽和前(亦即，不再準確地對應於該輸入電容/電壓)，該測量元件108能夠準確測量的上限電容值。在一些實施例中，該上限線302是根據該積分電容器Cint的飽和值而決定。另一種方式是，該上限線302亦可以是根據該測量元件108的一、或多個額外的構件而決定，例如，根據習知技術中所熟知的運算放大器A1。
基線304代表在一計算期間，該測量元件108自該已選擇感測器116接收的平均總非觸控電容/電壓(average total non-touch capacitance/voltage)。換言之，該基線304代表該感測器未被使用者觸碰時，接收自該感測器116的平均電容/電壓值。在一些實施例中，該基線304是在該計算期間，藉由對接收自該已選感測器116的電容/電壓進行平均而以邏輯控制112計算。在一些實施例中，待平均的已接收電容/電壓是該ADC 110輸出至該控制邏輯112的數位數值Vout。另一種方式是，待平均的已接收電容/電壓可以是來自測量元件108的輸入或輸出Vo的一類比數值。接收自該已選擇感測器116的此平均總電容/電壓包括減去該偏移消除電容器Coff的該雜散電容Cxoff以及該感測器Cx電容。在一觸控事件306A、306B期間(參閱第3B圖以及第3C圖)所接收的電容/電壓數值(使得總和中亦包括觸控電容Ctouch)被排除在該基線304的計算 之外。因此，該基線304的斜率可在觸控事件306A、306B期間大致上維持定值，如觸控事件下方的虛線所表示的一樣(參閱第3B圖以及第3C圖)。另一種方式是，在觸控事件306A、306B期間的數值可以被包含入該基線304的計算。
在一些實施例中，觸控事件306A，306B被辨識/定義為一急遽上升(sharp jump)，並在一預先定義的觸控事件期間降到該感測器的該已感測電容/電壓，其中，在該觸控事件期間所測量的電容/電壓中的“上升(jump)”超過一預先決定電容/電壓數值的一觸控臨界值308。兩個範例顯示於第3B圖以及第3C圖，其顯示觸控事件306A以及306B。該觸控臨界值308由該邏輯控制112決定為大於已測量基線數值304的一預先決定電容/電壓數值。在一些實施例中，大於該基線304的該預先決定電容/電壓數值被選擇為低於起因於觸控事件Ctouch的平均最大增加，但大於沒有觸控事件306、306B情形下的基線304平均波動。
最後，所需輸出位準314代表所需的預先決定平均電容/電壓輸出位準。因此，在操作中，需要該基線304位準實質上相等該所需輸出位準314。在一些實施例中，此所需輸出位準314是根據上限302、或下限(未顯示)而決定。因此，正如在第3A圖中所示，在時間t0時，該基線304超過該所需輸出位準314以及上限302。因此，該測量元件108將無法準確地在t0時測量該感測器116上的電容。此常見於環境飄移(environmental drifts)改變感測器電容(CX+CXOFF)，以使得任何的設定偏移消除電容器皆變得無效的時候。當該控制邏輯112計算該基線304並決定該基線超過該所需輸出位準314時，該控制邏輯112能夠發送一訊號(例如trim、ena、enb、enz)至該偏移消除元件106，造成該偏移電容器元件Coff遞增地增加。相對應地，根據等 式(3)，該基線304藉由電容/電壓遞增312而被遞增地減少。此增加偏移電容Coff的遞增會繼續，直到該基線304相等於、或實質上相等於在時間t1如第3A圖所示的該所需輸出位準314為止。因此，藉由使用一準確的偏移消除元件106，將可以確認在感測器116輸出中的任何改變在放大器A1輸出Vo中是固定/已知(fixed/known)。此已知/固定改變在決定是否已發生一觸控事件306A、306B時受到考慮，以藉此避免系統100的觸控偵測發生錯誤。在一些實施例中，該增加的遞增是該偏移消除元件106所接收的數位碼的一個最不重要位元(LSB，least significant bit)。另一種方式是，該控制邏輯112能夠藉由每個遞增之多於一個的LSB而增加該數位碼。在該控制邏輯112決定該基線304足夠接近該所需輸出位準314後，其停止遞增該偏移消除元件106。在整個程序中，該控制邏輯112能夠調整該觸控臨界值308，以使得其維持在該基線304上的一預先決定位準。
因背景電容的環境改變而動態調整的時候的觸控螢幕系統100操作將關連於第3B圖以及第3C圖而進行討論，其中，第3B圖以及第3C圖示例來自該已選擇感測器116之控制邏輯隨112時間所測量的背景電容的圖300B、300C。再次地，應該要注意地是，雖然接下來對於第3B圖以及第3C圖的討論是相關於一上限線302以及一上飄移臨界值316，本領域中具通常知識者將可瞭解地是，討論亦能夠相關於較低的限制以及系統100的較低飄移臨界值，除了數值的改變將會相反以外(例如，增加/遞增變為減少/遞減)。第3B圖示例環境改變對該觸控螢幕系統100所造成的挑戰。特別地是，第3B圖示例在時間t0-t3時，相關於該上限線302以及該所需輸出值314的一基線304以及觸控臨界值308。在時間t0時，該基線304位在該所需輸出值324以及低於該上限線302。隨著時間前進，由t0至t3，基線值304(以及相對應的觸控臨界值308)開始因為環境改變而增加。特別地是，因為環境變化可以改變感測器 電容Cx、及/或雜散電容Cxoff數值，因此其造成該基線304的數值改變為相等於一飄移數值310。舉例而言，當該觸控螢幕102附近的濕度增加時，該感測器116的雜散電容Cx、Cxoff及/或感測器隨著時間增加，以及因此造成該基線304具有一正斜率。類似地，若濕度是減少，其造成該基線304具有一負斜率。在時間t1，該飄移310並不足以干擾測量元件108，該測量元件108藉由決定在該觸控事件期間內所接收的電容/電壓是否超過該觸控臨界值308而感測該觸控事件306A。然而，在時間t2前，該飄移數值310使得該觸控臨界值308位在該上限線302。因此，該系統100無法決定在該觸控事件期間內所接收的電容/電壓是否超過該觸控臨界值308，因為其無法準確地在該位準測量已接收的電容/電壓。在時間t3，該基線304本身由於其已經超過該上限線302而無法再準確地被計算。在過去，克服此問題的唯一方法是增加該積分電容器Cint的電容，以使得該上限線302可相對應地增加。然而，此卻會增加成本以及減少該觸控螢幕系統的動態範圍。
第3C圖舉例說明該觸控螢幕系統100如何在不增加該積分電容器Cint的尺寸的情形下克服此問題。特別地是，如在第3C圖中所示，該控制邏輯112決定一上飄移臨界值316，以避免該飄移數值310造成該觸控臨界值308超過該上限線302。在一些實施例中，該上飄移臨界值316是根據該觸控臨界值308而決定，以使得該上飄移臨界值316被設定在足夠低於該上限線302，以使得該基線304可在該觸控臨界值308達到該上限線302之前，進行較低的動態調整。另一種方式是，該上飄移臨界值316可根據低於該上限線302的一組差值而決定。在時間t0以及t1之間，類似於第3C圖，該基線304開始因為環境改變而增加該飄移數值310增加。然而，當該控制邏輯112決定該基線304已在時間t1到達、或通過該上飄移臨界值316，該控制邏輯112可發送一訊號(例如，trim，ena，enb，enz)至該偏移消除元件106，以造成該偏移消除元件 Coff的電容遞增地增加。相對應地，該基線304開始根據等式(3)而以電容/電壓飄移偏移數值312遞增地減少。該偏移消除電容器Coff的遞增增加會繼續，直到該基線304下降至低於該上飄移臨界值316、及/或等於該所需輸出位準314為止。
該控制邏輯112亦能夠將該偏移消除元件106所執行的所有數量飄移偏移312的電容/電壓傳送至該ADC 110。因此，該ADC Vout的輸出可藉由所執行的所有數量飄移偏移而進行調整，以使得該輸出Vout就像沒有進行調整一樣。換言之，對系統100以外的部分而言，調整為透通的。在一些實施例中，每一個感測器114的飄移偏移312總數皆進行儲存，以使得它們能夠在感測器114的接續差分測量期間被使用。特別地是，每一個感測器114的偏移312總數可被使用，以使得在差分測量期間僅該非觸控電容/電壓被差分測量。在一些實施例中，增加的遞增是該偏移消除元件106所接收的數位碼的一個最不重要位元(LSB)。另一種方式是，該控制邏輯112能夠在每個遞增以多於一個LSB增加該數位碼。在整個過程中，該邏輯控制112可調整該觸控臨界值308而使得其維持在高於該基線304的一預先決定基準。無論該基線304於何時到達該上飄移臨界值116，該控制邏輯112皆繼續進行這些調整。在一些實施例中，此調整是針對每一個感測器114進行。
因此，該觸控螢幕系統100的動態調整提供了增加動態範圍的優勢。特別地是，因為感測器114所經歷的所有非觸控電容皆於實質上可從由動態調整的測量而被消除，因此，該測量元件108可以利用較小的積分電容器Cint。此較小的電容器則是使得該系統在對較低電容/電壓(其中，取消是不需要的)較靈敏的同時，仍能掌控較高的電容/電壓(其中，取消是需要的)。據此，系統的解析度、及/或動態範圍可獲得改善。
根據一些實施例之針對初始背景電容校正該觸控螢幕系統100的方法將關連於第4圖中所示的流程圖400而進行敘述。在步驟402，該控制邏輯112於該系統100起始時，將偏移消除電容Coff設定為零。另一種方式是，在一些實施例中，該控制邏輯112將該偏移消除電容Coff設定至最大值、或較高的數值。另一種方式是，步驟402被省略。在步驟404，該控制邏輯為該已選擇感測器116決定該系統100在一期間中的一平均數位輸出Vout。另一種方式是，該控制邏輯112為該已選擇感測器116決定該測量元件108的一平均類比輸入、或輸出Vo。在一些實施例中，用以計算該平均的期間較一平均觸控事件306A，306B的長度更長。另一種方式是，該控制邏輯112利用習知技術中所熟知的另一種不同度量單位來測量該系統100的數位輸出Vout。在步驟406，該控制邏輯112增加該偏移消除元件106的該偏移電容，直到該數位輸出Vout相等於一所需輸出位準314為止。另一種方式是，該控制邏輯112減少該偏移消除元件106的該偏移電容，直到該數位輸出Vout相等於一所需輸出位準314為止。在步驟408，針對每個感測器114重複先前所執行的步驟。在一些實施例中，校正方法400在該觸控螢幕系統100的起始時執行。另一種方式是，該校正方法400亦可週期地執行、或根據使用者的要求而執行。
根據一些實施例之為了背景電容環境改變而動態調整觸控螢幕系統100的方法將關連於第5圖中所顯示的流程圖500而進行敘述。在步驟502，該控制邏輯112為該已選擇感測器116決定該系統100在一期間的一平均數位輸出Vout，以作為一基線304。另一種方式是，該控制邏輯112為該已選擇感測器116決定該測量元件108的一平均類比輸入、或輸出Vo，以作為一基線304。另一種方式是，該控制邏輯112利用習知技術中所熟知的不同於平均的另一種度量來測量該系統100的數位輸出Vout。在一些實施例中，於觸控事件 306A，306B期間發生的輸出數值會在校正該基線304時被忽略。在步驟504，該控制邏輯112決定一基線臨界數值316。在一些實施例中，該基線臨界數值316的決定是基於該測量元件108的一限制線302。另一種方式是，該控制邏輯112以該基線臨界數值316被預先程式化。在一些實施例中，該限制線302是該測量元件108的上限、或下限。在一些實施例中，該基線臨界數值316是一上、或下臨界值。在步驟506，若該基線304達到該基線臨界數值316，則該控制邏輯112以飄移偏移/差值數值(drift offset/delta value)312動態地調整該偏移消除元件106的該偏移消除電容器，以使得該基線數值304離開該臨界數值316。在一些實施例中，該基線304在該臨界數值316下方、或上方被移飄移偏移數值312。在一些實施例中，調整該偏移消除元件106的該偏移電容包括以LSB對該偏移消除元件106進行遞增、或遞減(de-incrementing)。另一種方式是，該遞增、或遞減可以多於一個LSB。在步驟508，該已選擇感測器116的飄移偏移數值312的總和自該控制邏輯112被傳送至該ADC 110，以重新調整該ADC 110的輸出，以使得該輸出Vout相同於該偏移消除元件106尚未進行調整的情形。另一種方式是，步驟508被省略。在步驟510，針對每個感測器104重複先前所執行的步驟。在一些實施例中，於感測器114間的接續差分測量程序期間內，每一個感測器114的飄移偏移數值312的總和會受到利用。
正如上述，改善一觸控螢幕控制器的動態範圍的方法以及裝置提供眾多的優點。特別地是，該觸控螢幕系統100因其可動態地調整偏移消除元件的電容而增加了動態的範圍，以使得其補償了感測器的寄生以及感測器電容，因此僅讓觸控事件電容由測量元件測量。該偏移消除元件能夠適應每一個感測器的初始不需要電容，並且能夠動態地適應該不需要電容因環境而產生的改變。因此，電容電壓轉換器、及/或觸控螢幕系統能夠利用小的積分 電容器，因而可以降低成本以及改善該系統的動態範圍。
改善觸控螢幕控制器的動態範圍的方法以及裝置已藉由含有助於瞭解混合訊號處理電路之配置與操作原則的詳細內容的特殊實施例而進行敘述。在此，如此之對於特殊實施例以及其詳細內容的參考並非意欲於顯示所附申請專利範圍的範疇。對本領域具通常知識者而言，清楚的是，可以在不脫離本方法及裝置之精神與範疇的情形下，而對被選來作為舉例之用的實施例做出修飾，以改善觸控螢幕控制器動態範圍。
100‧‧‧觸控螢幕系統
102‧‧‧觸控螢幕
104‧‧‧多工器
106‧‧‧偏移消除元件
110/ADC‧‧‧類比數位轉換器
112‧‧‧控制邏輯
114‧‧‧電容式感測器
116‧‧‧感測器
Ctouch‧‧‧觸控電容
Cxoff‧‧‧雜散/寄生偏移電容
Cx‧‧‧電容
S1A/S1B/S1C/S1D/S1E/S2A/S2B‧‧‧開關
A1‧‧‧運算放大器
Coff‧‧‧偏移消除電容器
Vref‧‧‧參考電壓
Cint‧‧‧積分電容器
Vout‧‧‧數位電壓數值
rst‧‧‧重設訊號
meas‧‧‧測量訊號
1‧‧‧重設相期間為關閉的開關
2‧‧‧測量相期間為關閉的開關

Claims (30)

  1. 一種電容電壓轉換器，配置以被一電容式觸控螢幕所使用，該電容式觸控螢幕具有一或多個電容感測器，該轉換器包括：一電容偏移消除元件，其被耦接，以減輕該等電容感測器的其中之一、或多個所產生之訊號的寄生電容之效應；一類比數位轉換器，其被耦接至該偏移消除元件，以將該訊號轉換為數位訊號；以及一控制器，耦接於該電容偏移消除元件，以動態地根據該數位訊號而調整該偏移消除元件減輕該寄生電容之該效應的該範圍，其中該控制器對該數位訊號的該數值進行平均，以決定一基線數值，若該基線達到該臨界數值，該控制器配置以一差值調整該偏移消除元件的一偏移數值，以使得該基線離開該臨界數值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的轉換器，其中，該電容偏移消除元件是一電容式數位類比轉換器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的轉換器，其更包括一測量元件，該測量元件被耦接於該偏移消除元件以及該類比數位轉換器之間，其中，該測量元件包括一積分電容器，該積分電容器具有少於20微微法拉的一電容。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的轉換器，其中，該偏移消除元件的一偏移數值被初始地設定為零。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的轉換器，其中，該控制器自該初始零數值起遞增地增加該偏移數值，直到該數位訊號達到一預先決定數值為止。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的轉換器，其中，該偏移消除元件的一偏移數值被初始地被設定至一最大數值，以使得該寄生電容的所有效應被減輕。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的轉換器，其中，該控制器自該初始最大值起遞增地減少該偏移數值，直到該數位訊號達到一預先決定數值為止。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的轉換器，其中，該臨界數值為一上臨界值，以及該偏移數值以該差值而被增加，以使得該基線下降至該上臨界值之下。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的轉換器，其中，該臨界數值為一下臨界值，以及該偏移數值以該差值而被減少，以使得該基線爬升至該下臨界值之上。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的轉換器，其中，當計算該基線數值時，該控制器在一觸控事件造成該數值的一增加、及/或下降的至少其中之一達一持續期間時，忽略該數位訊號的該數值，而該持續期間少於一預先決定觸控期間。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的轉換器，其中，該控制器藉由該差值而調整該數位訊號的該數值。
  12. 一種觸控螢幕系統，其包括：一電容式觸控螢幕，其具有一、或多個電容感測器；以及一電容電壓轉換器，其包括：一電容偏移消除元件，其被耦接，以減輕該等電容感測器其中之一、或多個所產生之訊號的寄生電容之效應；一類比數位轉換器，其被耦接至該偏移消除元件，以將該訊號轉換為數位訊號；以及一控制器，被耦接到該偏移消除元件，以動態地根據該數位訊號而調整該偏移消除元件減輕該寄生電容之該效應的該範圍，其中該偏移消除元件的一偏移數值被初始地設定為零或一最大值的至少其中之一，以使得在該偏移數值被初始地設定為該最大數值時該寄生電容的所有效應被減輕，其中該控制器在該偏移數值被初始地設定為零的時候自該初始零數值起遞增地增加該偏移數值，直到該數位訊號達到一預先決定數值為止，或該控制器在該偏移數值被初始地設定為該最大值的時候自該初始最大值起遞增地減少該偏移數值，直到該數位訊號達到一預先決定數值為止。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的系統，其中，該電容偏移消除元件是一電容式數位類比轉換器。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的系統，其更包括一測量元件，該測量元件被耦接於該偏移消除元件以及該類比數位轉換器之間，其中，該測量元件 包括一積分電容器，該積分電容器具有少於20微微法拉的一電容。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的系統，該控制器對該數位訊號的該數值進行平均，以決定一基線數值。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的系統，其中，當該基線達到一臨界數值，該控制器以一差值調整該偏移消除元件的一偏移數值，以使得該基線離開該臨界數值。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的系統，其中，該臨界數值為一上臨界值，以及該偏移數值以該差值而被增加，以使得該基線下降至該上臨界值之下。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的系統，其中，該臨界數值為一下臨界值，以及該偏移數值以該差值而被減少，以使得該基線爬升至該下臨界值之上。
  19. 如申請專利範圍第15項所述的系統，其中，當計算該基線數值時，該控制器在一觸控事件造成該數值的一增加、或一下降的至少其中之一達一持續期間時，忽略該數位訊號的該數值，而該持續期間少於一預先決定觸控期間。
  20. 如申請專利範圍第16項所述的系統，其中，該控制器藉由該差值而調整該數位訊號的該數值。
  21. 一種改善一電容電壓轉換器的動態範圍的方法，該電容電壓轉換器由具有一、或多個電容感測器之一觸控螢幕所使用，該方法包括：以一控制器決定一期間內的一平均數位輸出，其中，該平均數位輸出關連於該轉換器的一感測器；將一電容偏移消除元件的一偏移數值初始地設定為零或一最大值的至少其中之一；調整該轉換器的該電容偏移消除元件所產生的該偏移數值，直到該轉換器的該數位輸出相等於一預先決定基線數值為止，其中該電容偏移消除元件是一電容式數位類比轉換器；及在該偏移數值被初始地設定為零的時候自該初始零數值起遞增地增加該偏移數值，直到該數位輸出相等於該預先決定基線數值為止，或在該偏移數值被初始地設定為 該最大值的時候自該初始最大值起遞增地減少該偏移數值，直到該數位輸出相等於該預先決定基線數值為止。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的方法，其中，該調整是回應一使用者指令、及/或在該觸控螢幕之一起始的至少其中之一的時候被週期性地執行。
  23. 如申請專利範圍第21項所述的方法，其更包括：以一第二測量元件決定一期間內的一第二平均數位輸出，其中，該第二平均數位輸出關連於該轉換器的一第二感測器；調整該轉換器的一第二偏移消除元件所產生的一第二偏移數值，直到該轉換器的該第二數位輸出相等於一第二預先決定基線數值為止；以及獲得該第一偏移數值所調整的該第一數位輸出以及該第二偏移數值所調整的該第二數位輸出之間的一差分測量。
  24. 一種改善一觸控螢幕所使用之一電容電壓轉換器中的動態範圍的方法，該觸控螢幕具有一、或多個電容感測器，該方法包括下列步驟：平均關連於該轉換器的一感測器的一數位輸出，以決定一基線數值；決定一基線臨界數值；以及若該基線數值達到該基線臨界數值，以一差值動態地調整該轉換器的一偏移消除元件的一偏移數值，以讓該基線數值遠離該臨界數值，其中該平均該數位輸出包括當一觸控事件造成該數位輸出的該數值在少於一預先決定觸控期間的一時間期間內增加以及下降時，忽略該數位輸出的該數值。
  25. 如申請專利範圍第24項所述的方法，其中，該電容偏移消除元件是一電容式數位類比轉換器。
  26. 如申請專利範圍第25項所述的方法，其中，調整該偏移數值造成該電容式數位類比轉換器的該電容增加、或減少。
  27. 如申請專利範圍第24項所述的方法，其中，該基線臨界數值是該轉換器的一上臨界值，以及動態調整以該差值增加該偏移數值，以使得該基線數值下降至該上臨界值之下。
  28. 如申請專利範圍第24項所述的方法，其中，該基線臨界數值是一下臨界值，以及該動態調整以該差值減少該偏移數值，以使得該基線數值爬升至該下臨界值之上。
  29. 如申請專利範圍第24項所述的方法，其中，該基線臨界數值是根據該轉換器的一測量元件的一上限、或下限而被決定。
  30. 如申請專利範圍第25項所述的方法，其更包括：平均關連於該轉換器的一第二感測器的一第二數位輸出，以決定一第二基線數值；決定一第二基線臨界數值；若該第二基線數值達到該第二基線臨界數值，以一第二差值動態地調整該轉換器的一第二偏移消除元件的一第二偏移數值，以使得該第二基線數值遠離該第二臨界數值；以及獲得該第一偏移數值所調整的該第一數位輸出以及該第二偏移數值所調整的該第二數位輸出之間的一差分測量。
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