TWI628956B - 應用於自電容觸控面板的自電容觸控感測電路及雜訊抑制方法 - Google Patents

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Abstract

一種自電容觸控感測電路，包含運算放大器、內部電容、第一開關及第二開關。運算放大器之第一輸入端及第二輸入端分別耦接待測電容及接地端，並由其輸出端輸出一輸出電壓。內部電容耦接於運算放大器之輸出端與第一輸入端之間。第一開關之一端耦接第一外部充電電壓且另一端耦接至待測電容與第一輸入端之間。第二開關之一端耦接第二外部充電電壓且另一端耦接至待測電容與第一輸入端之間。第一外部充電電壓高於第二外部充電電壓。第一開關與第二開關依照特定順序進行切換，致使第一外部充電電壓或第二外部充電電壓對待測電容進行充電。

Description

應用於自電容觸控面板的自電容觸控感測電路及雜訊抑制方法
本發明係與觸控面板有關，尤其是關於一種應用於自電容觸控面板的自電容觸控感測電路及雜訊抑制方法。
一般而言，自電容觸控面板可採用內嵌式(In-cell)或On-cell之結構設計來實現薄型化的自觸控面板設計。
至於先前技術所採用的自電容觸控感測電路，舉例而言，如圖1所示，傳統的自電容觸控感測電路係於第一相位下對待測電容Cext充電至第一外部充電電壓V1，使得待測電容Cext儲存的電荷量為待測電容(Cex)與第一外部充電電壓(V1)之乘積。
然而，在內嵌式(In-cell)或On-cell的自電容式觸控面板中，自電容觸控感測電路會更靠近面板而更容易受到液晶翻轉所產生的高雜訊干擾。如圖2所示，上面的曲線是在有頻率10KHz的外部雜訊之條件下所得到的頻譜響應圖，而下面的曲線則是在沒有外部雜訊之條件下所得到的頻譜響應圖。由下面的曲線可知：位於直流準位的是屬於訊號的部分；由上面的曲線可知：除 了位於直流準位的是屬於訊號部分之外，還包含具有頻率10KHz的雜訊部分。由於雜訊部分與訊號部分所處頻率太接近，導致自電容觸控感測電路難以透過簡易的低通濾波器來將雜訊部分濾除。
此外，由於自電容觸控感測電路會距離手指訊號源更遠，使得觸控感測訊號之訊雜比不佳，不僅會導致電容式觸控面板的觸控感測效能低落，還需額外透過硬體來提升觸控感測訊號之訊雜比，導致製造成本無法降低。
有鑑於此，本發明提出一種應用於自電容觸控面板的自電容觸控感測電路及雜訊抑制方法，以有效解決先前技術所遭遇到之上述種種問題。
根據本發明之一具體實施例為一種應用於自電容觸控面板的自電容觸控感測電路。於此實施例中，自電容觸控感測電路係用以感測待測電容於自電容觸控面板受觸控時所產生之電容變化量並抑制外部環境雜訊。自電容觸控感測電路包含運算放大器、內部電容、第一開關及第二開關。運算放大器具有第一輸入端、第二輸入端及輸出端。其中，第一輸入端係耦接待測電容且第二輸入端係接地，輸出端輸出一輸出電壓。內部電容係耦接於運算放大器之輸出端與第一輸入端之間。第一開關之一端耦接第一外部充電電壓且其另一端耦接至待測電容與第一輸入端之間。第二開關之一端耦接第二外部充電電壓且其另一端耦接至 待測電容與第一輸入端之間。其中，第一外部充電電壓係高於第二外部充電電壓。第一開關與第二開關係依照特定順序進行切換，致使第一外部充電電壓或第二外部充電電壓對待測電容進行充電。
於一實施例中，第一開關之另一端與第二開關之另一端均耦接至待測電容與第一輸入端之間的接點。
於一實施例中，自電容觸控感測電路進一步包含第三開關，且第三開關係耦接於接點與第一輸入端之間。
於一實施例中，自電容觸控感測電路進一步包含類比/數位轉換器及數位訊號處理器。類比/數位轉換器耦接運算放大器之輸出端。數位訊號處理器耦接類比/數位轉換器。
於一實施例中，自電容觸控感測電路進一步包含第一極性單元及第二極性單元。第一極性單元耦接於運算放大器之輸出端與類比/數位轉換器之間，用以自運算放大器之輸出端接收具有類比格式之輸出電壓並維持輸出電壓之極性後輸出至類比/數位轉換器。第二極性單元耦接於運算放大器之輸出端與類比/數位轉換器之間，用以自運算放大器之輸出端接收具有類比格式之輸出電壓並反轉輸出電壓之極性後輸出至類比/數位轉換器。
於一實施例中，自電容觸控感測電路進一步包含第一極性單元及第二極性單元。第一極性單元耦接於類比/數位轉換器與數位訊號處理器之間，用以自類比/數位轉換器接收已被類比/數位轉換器由類比格式轉換為數位格式之輸出電壓並維持輸出 電壓之極性後輸出至數位訊號處理器。第二極性單元耦接於類比/數位轉換器與數位訊號處理器之間，用以自類比/數位轉換器接收已被類比/數位轉換器由類比格式轉換為數位格式之輸出電壓並反轉輸出電壓之極性後輸出至數位訊號處理器。
於一實施例中，自電容觸控感測電路進一步包含第一極性單元及第二極性單元。第一極性單元耦接數位訊號處理器，用以自數位訊號處理器接收已依序被類比/數位轉換器由類比格式轉換為數位格式且經數位訊號處理器處理後之輸出電壓並維持輸出電壓之極性。第二極性單元耦接數位訊號處理器，用以自數位訊號處理器接收已依序被類比/數位轉換器由類比格式轉換為數位格式且經數位訊號處理器處理後之輸出電壓並反轉輸出電壓之極性。
於一實施例中，自電容觸控感測電路進一步包含另一數位訊號處理器，分別耦接第一極性單元及第二極性單元，用以分別自第一極性單元接收維持極性之輸出電壓以及自第二極性單元接收反轉極性之輸出電壓。
於一實施例中，於第奇數個相位下，若第一開關導通，但第二開關與第三開關均未導通，則由第一外部充電電壓對待測電容充電，致使待測電容所儲存之第一電荷量為待測電容與第一外部充電電壓之乘積。
於一實施例中，於第偶數個相位下，第一開關被切換為未導通且第二開關維持未導通，而第三開關被切換為導通， 致使輸出電壓為第一電荷量除以內部電容。
於一實施例中，當待測電容受觸控時，輸出電壓之第一輸出電壓變化量與內部電容之乘積等於待測電容受觸控時之電容變化量與第一外部充電電壓之乘積。
於一實施例中，於第奇數個相位下，若第二開關導通，但第一開關與第三開關均未導通，則由第二外部充電電壓對待測電容充電，致使待測電容所儲存之第二電荷量為待測電容與第二外部充電電壓之乘積。
於一實施例中，於第偶數個相位下，第二開關被切換為未導通且第一開關維持未導通，而第三開關被切換為導通，致使輸出電壓為第二電荷量除以內部電容。
於一實施例中，當待測電容受觸控時，輸出電壓之第二輸出電壓變化量與內部電容之乘積等於待測電容受觸控時之電容變化量與第二外部充電電壓之乘積。
根據本發明之另一具體實施例為一種應用於自電容觸控面板的雜訊抑制方法，用以在自電容觸控面板感測因觸控所產生之電容變化訊號時抑制外部環境雜訊。該雜訊抑制方法包含下列步驟：(a)即時感測外部環境雜訊所處之原始頻帶，其中原始頻帶係相近於電容變化訊號所處之直流頻帶；(b)根據步驟(a)之感測結果選擇相對應的電容驅動調變係數，致使外部環境雜訊由原始頻帶移至高頻頻帶，其中高頻頻帶高於原始頻帶及直流頻帶；(c)透過解調變機制將電容變化訊號拉回至直流頻帶，致使處於直 流頻帶之電容變化訊號與處於高頻頻帶之外部環境雜訊能彼此分離；以及(d)採用低通濾波器將處於高頻頻帶之外部環境雜訊濾除，以保留處於直流頻帶之電容變化訊號。
相較於先前技術，根據本發明之應用於自電容觸控面板的自電容觸控感測電路及雜訊抑制方法係透過即時調整調變係數的驅動方式將自電容感測訊號調變至環境中之相對低雜訊頻帶並將其調變為直流相位後，再透過簡單的一階低頻濾波器進行濾波處理，即可有效提高自電容感測訊號之訊雜比，其優點如下：(1)可適用於高雜訊的電容感測環境；(2)可有效縮短電容驅動的時間；(3)可有效降低電容驅動的整體耗電量；(4)可達到更好的觸控感測效果。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
OP‧‧‧運算放大器
-‧‧‧第一輸入端
+‧‧‧第二輸入端
SW1‧‧‧第一開關
SW2‧‧‧第二開關
SW3‧‧‧第三開關
Cext‧‧‧待測電容
Cf‧‧‧內部電容
Vo‧‧‧輸出電壓
V1‧‧‧第一外部充電電壓
-V1‧‧‧第二外部充電電壓
X(1)‧‧‧第一極性單元
X(-1)‧‧‧第二極性單元
ADC‧‧‧類比/數位轉換器
DSP‧‧‧數位訊號處理器
S10~S16‧‧‧步驟
圖1繪示先前技術所採用的自電容觸控感測電路之示意圖。
圖2繪示先前技術的自電容觸控感測電路所得到的自電容觸控感測訊號在有無外部雜訊之條件下的頻譜響應圖。
圖3繪示根據本發明之一較佳具體實施例中之自電容觸控感測電路的示意圖。
圖4A至圖4C分別繪示自電容觸控感測電路之不同實施例。
圖5繪示本發明的自電容觸控感測電路所得到的自電容觸控感測訊號在有外部雜訊之條件下其低頻部分可展延至高頻區域的頻譜響應圖。
圖6繪示本發明與先前技術的自電容觸控感測訊號經過簡單的一階低通濾波器進行濾波處理後之比較示意圖。
圖7繪示本發明與先前技術的自電容觸控感測訊號於時間軸的表現差異之比較示意圖。
圖8繪示本發明之一較佳具體實施例中之雜訊抑制方法的流程圖。
根據本發明之一較佳具體實施例為一種應用於自電容觸控面板的自電容觸控感測電路。於此實施例中，自電容觸控感測電路係用以感測待測電容於自電容觸控面板受觸控時所產生之電容變化量並抑制外部環境雜訊。
請參照圖3，圖3繪示根據本發明之一較佳具體實施例中之自電容觸控感測電路的示意圖。如圖3所示，自電容觸控感測電路包含運算放大器OP、待測電容Cext、內部電容Cf、第一開關SW1、第二開關SW2及第三開關SW3。
運算放大器OP具有第一輸入端-、第二輸入端+及輸出端。其中，第一輸入端-係耦接待測電容Cext且第二輸入端 +係接地，輸出端輸出一輸出電壓Vo。第一開關SW1之一端耦接第一外部充電電壓V1且其另一端耦接至待測電容Cext與運算放大器OP之第一輸入端-之間。第二開關SW2之一端耦接第二外部充電電壓-V1且其另一端耦接至待測電容Cext與運算放大器OP之第一輸入端-之間。第一開關SW1之另一端與第二開關SW2之另一端耦接於一接點。第三開關SW3係耦接於該接點與運算放大器OP之第一輸入端-之間。內部電容Cf之一端耦接至運算放大器OP之輸出端且其另一端耦接至第三開關SW3與運算放大器OP之第一輸入端-之間。
需說明的是，第一外部充電電壓V1係高於第二外部充電電壓-V1。第一開關SW1與第二開關SW2係依照特定順序進行切換，致使第一外部充電電壓V1或第二外部充電電壓-V1對待測電容Cext進行充電，但不以此為限。
接下來，將針對本發明所採用的不同驅動方式及電容轉電荷偵測機制進行詳細說明。
(1)第一種驅動方式：
於第奇數個相位(例如第一相位、第三相位、…)下，控制第一開關SW1導通且控制第二開關SW2與第三開關SW3未導通，則會由第一外部充電電壓V1對待測電容Cext充電，致使待測電容Cext所儲存之第一電荷量為待測電容Cext與第一外部充電電壓V1之乘積[(Cext)x(V1)]。
於第偶數個相位(例如第二相位、第四相位、…)下， 將第一開關SW1切換為未導通並維持第二開關SW2未導通，而第三開關SW3則被切換為導通，致使輸出電壓Vo為第一電荷量[(Cext)x(V1)]除以內部電容Cf，亦即輸出電壓Vo=[(Cext)x(V1)]/(Cf)。
當待測電容Cext受觸控時，輸出電壓Vo之第一輸出電壓變化量△Vout1與內部電容Cf之乘積會等於待測電容Cext受觸控時之電容變化量△Cfinger與第一外部充電電壓V1之乘積，亦即輸出電壓Vo之第一輸出電壓變化量△Vout1=[(△Cfinger)x(V1)]/(Cf)。
若受到外部雜訊干擾，則輸出電壓Vo之第三輸出電壓變化量△Vout3與內部電容Cf之乘積會等於受雜訊干擾時之電壓變化量△Vnoise與待測電容Cext之乘積，亦即輸出電壓Vo之第三輸出電壓變化量△Vout3=[(△Vnoise)x(Cext)]/(Cf)。
(2)第二種驅動方式：
於第奇數個相位(例如第一相位、第三相位、…)下，第二開關SW2導通，但第一開關SW1與第三開關SW3均未導通，則會由第二外部充電電壓(-V1)對待測電容Cext充電，致使待測電容Cext所儲存之第二電荷量為待測電容Cext與第二外部充電電壓(-V1)之乘積[(Cext)x(-V1)]。
於第偶數個相位(例如第二相位、第四相位、…)下，將第二開關SW2切換為未導通並維持第一開關SW1未導通，而第三開關SW3則被切換為導通，致使輸出電壓Vo為第二電荷量 [(Cext)x(-V1)]除以內部電容Cf，亦即輸出電壓Vo=[(Cext)x(-V1)]/(Cf)。
當待測電容Cext受觸控時，輸出電壓Vo之第二輸出電壓變化量△Vout2與內部電容Cf之乘積等於待測電容Cext受觸控時之電容變化量△Cfinger與第二外部充電電壓(-V1)之乘積，亦即輸出電壓Vo之第二輸出電壓變化量△Vout2=[(△Cfinger)x(-V1)]/(Cf)。
若受到外部雜訊干擾，則輸出電壓Vo之第三輸出電壓變化量△Vout3與內部電容Cf之乘積會等於受雜訊干擾時之電壓變化量△Vnoise與待測電容Cext之乘積，亦即輸出電壓Vo之第三輸出電壓變化量△Vout3=[(△Vnoise)x(Cext)]/(Cf)。
接下來，請參照圖4A至圖4C，圖4A至圖4C分別繪示自電容觸控感測電路之不同實施例。
於圖4A所示之實施例中，自電容觸控感測電路除了包含前述圖3中的電路之外，自電容觸控感測電路還可進一步包含類比/數位轉換器ADC、數位訊號處理器DSP、第一極性單元X(1)及第二極性單元X(-1)。第一極性單元X(1)與第二極性單元X(-1)並聯於運算放大器OP之輸出端與類比/數位轉換器ADC之輸入端之間。類比/數位轉換器ADC之輸出端耦接數位訊號處理器DSP之輸入端。
第一極性單元X(1)用以自運算放大器OP之輸出端接收具有類比格式之輸出電壓Vo並維持輸出電壓Vo之極性後輸出 至類比/數位轉換器ADC之輸入端。第二極性單元X(-1)用以自運算放大器OP之輸出端接收具有類比格式之輸出電壓Vo並反轉輸出電壓Vo之極性後輸出至類比/數位轉換器ADC之輸入端。當類比/數位轉換器ADC分別接收到第一極性單元X(1)所輸出之維持原本極性的類比格式之輸出電壓Vo與第二極性單元X(-1)所輸出之反轉原本極性的類比格式之輸出電壓Vo時，類比/數位轉換器ADC會分別將維持原本極性的類比格式之輸出電壓Vo及反轉原本極性的類比格式之輸出電壓Vo均轉換為數位格式後輸出至數位訊號處理器DSP進行數位訊號處理。
於圖4B所示之實施例中，類比/數位轉換器ADC之輸入端耦接至運算放大器OP之輸出端。第一極性單元X(1)與第二極性單元X(-1)並聯於類比/數位轉換器ADC之輸出端與數位訊號處理器DSP之輸入端之間。
類比/數位轉換器ADC用以自運算放大器OP之輸出端接收具有類比格式之輸出電壓Vo並將其轉換為具有數位格式之輸出電壓Vo。第一極性單元X(1)用以自類比/數位轉換器ADC之輸出端接收已被類比/數位轉換器ADC由類比格式轉換為數位格式之輸出電壓Vo並維持輸出電壓Vo之極性後輸出至數位訊號處理器DSP之輸入端。第二極性單元X(-1)用以自類比/數位轉換器ADC之輸出端接收已被類比/數位轉換器ADC由類比格式轉換為數位格式之輸出電壓Vo並反轉輸出電壓Vo之極性後輸出至數位訊號處理器DSP之輸入端。當數位訊號處理器DSP分別接收到維持 原本極性的數位格式之輸出電壓Vo與反轉原本極性的數位格式之輸出電壓Vo時，數位訊號處理器DSP會分別對維持原本極性的數位格式之輸出電壓Vo與反轉原本極性的數位格式之輸出電壓Vo進行數位訊號處理。
於圖4C所示之實施例中，類比/數位轉換器ADC之輸入端耦接至運算放大器OP之輸出端。數位訊號處理器DSP之輸入端耦接至類比/數位轉換器ADC之輸出端。第一極性單元X(1)與第二極性單元X(-1)並聯於數位訊號處理器DSP之輸出端與數位訊號處理器DSP之輸入端之間。
類比/數位轉換器ADC用以自運算放大器OP之輸出端接收具有類比格式之輸出電壓Vo並將其轉換為具有數位格式之輸出電壓Vo後輸出至數位訊號處理器DSP進行數位訊號處理。
第一極性單元X(1)用以自數位訊號處理器DSP之輸出端接收已依序被類比/數位轉換器ADC由類比格式轉換為數位格式且經數位訊號處理器DSP處理後之數位格式的輸出電壓Vo並維持輸出電壓Vo之極性後輸出至另一數位訊號處理器DSP之輸入端。第二極性單元X(-1)用以自數位訊號處理器DSP之輸出端接收已依序被類比/數位轉換器ADC由類比格式轉換為數位格式且經數位訊號處理器DSP處理後之數位格式的輸出電壓Vo並反轉輸出電壓Vo之極性後輸出至另一數位訊號處理器DSP之輸入端。
當另一數位訊號處理器DSP分別自第一極性單元X(1)接收到維持原本極性的數位格式之輸出電壓Vo與自第二極性 單元X(-1)接收到反轉原本極性的數位格式之輸出電壓Vo時，另一數位訊號處理器DSP會分別對維持原本極性的數位格式之輸出電壓Vo與反轉原本極性的數位格式之輸出電壓Vo進行數位訊號處理。
需說明的是，於上述各實施例中，每當外部充電電壓之極性改變時，例如從第一外部充電電壓(V1)切換為第二外部充電電壓(-V1)或從第二外部充電電壓(-V1)切換為第一外部充電電壓(V1)時，亦會改變輸出電壓Vo之極性。
於第奇數個相位(例如第一相位、第三相位、…)下，當正極性的第一外部充電電壓(V1)對待測電容Cext充電時，由於觸控與雜訊干擾所造成的輸出電壓變化量=[(△Cfinger)x(V1)/(Cf)]+[(△Vnoise)x(Cext)/(Cf)]；當負極性的第二外部充電電壓(-V1)對待測電容Cext充電時，觸控與雜訊干擾所造成的輸出電壓變化量=[(△Cfinger)x(-V1)/(Cf)]+[(△Vnoise)x(Cext)/(Cf)]。假設於掃瞄過程中，掃瞄頻率遠大於雜訊頻率，則正極性的第一外部充電電壓(V1)對待測電容Cext充電之次數與負極性的第二外部充電電壓(-V1)對待測電容Cext充電之次數相同，均為N/2，則由於觸控與雜訊干擾所造成的總輸出電壓變化量=(N/2) x {[(△Cfinger)x(V1)/(Cf)]+[(△Vnoise)x(Cext)/(Cf)]}-(N/2) x {[(△Cfinger)x(-V1)/(Cf)]+[(△Vnoise)x(Cext)/(Cf)]}=N x V1 x (△Cfinger)/(Cf)。
需說明的是，於圖4A所示之實施例中，第二極性單 元X(-1)係對類比的輸出電壓Vo進行極性反轉；於圖4B及圖4C所示之實施例中，第二極性單元X(-1)係對數位的輸出電壓Vo進行極性反轉。也就是說，本發明中之輸出電壓極性反轉機制可發生於類比端或數位端均可。
此外，由於上述輸出電壓極性反轉機制對於相同頻率或相近頻率之雜訊抑制效果較有限，因此，上述輸出電壓極性反轉機制可進一步配合環境偵測技巧來動態或非動態地調整相位切換的頻率。例如：於第奇數個相位(例如第一相位、第三相位、…)下，以正極性的第一外部充電電壓(V1)對待測電容Cext充電或是以負極性的第二外部充電電壓(-V1)對待測電容Cext充電之次數多寡及出現順序及關連性均無特定限制，可視實際應用環境之需求而搭配不同係數組合進行調整，以得到最佳的雜訊抑制效果。
接著，請參照圖5，上面的曲線是在有頻率10KHz的外部雜訊之條件下所得到的頻譜響應圖，而下面的曲線則是在沒有外部雜訊之條件下所得到的頻譜響應圖。相較於圖2所繪示之先前技術，由圖5可知：在有頻率10KHz的外部雜訊之條件下，本發明的自電容觸控感測電路所得到的自電容觸控感測訊號除了位於直流準位的訊號部分之外，還可將頻率10KHz的低頻部分展延至頻率240KHz的高頻區域，藉此即可將雜訊部分所處的頻率範圍與訊號部分所處的頻率範圍拉開，使得本發明之自電容觸控感測電路能夠透過簡易的低通濾波器將雜訊部分濾除。
接著，亦請參照圖6及圖7，圖6繪示本發明與先前技術的自電容觸控感測訊號經過簡單的一階低通濾波器進行濾波處理後之比較示意圖。圖7繪示本發明與先前技術的自電容觸控感測訊號於時間軸的表現差異之比較示意圖。
很明顯地，先前技術仍有低頻的雜訊部分無法去除，而本發明由於可有效濾除被移至高頻區域的雜訊部分，故可達到有效抑制雜訊之功效。需說明的是，雜訊被移至高頻區域後頻帶為(訊號翻轉頻率+雜訊頻率/訊號翻轉頻率-雜訊頻率)。本發明係先將原本相對低頻的雜訊部分移至高頻區域，再透過低通濾波器將雜訊部分加以濾除，故其雜訊濾除效能會比先前技術來得優異。
此外，上述實施例雖僅採用兩階電壓位準(亦即第一外部充電電壓(V1)與第二外部充電電壓(-V1))進行切換，但實際上亦可視實際需求採用多階電壓位準進行切換，並不以上述實施例為限。
根據本發明之另一具體實施例為一種應用於自電容觸控面板的雜訊抑制方法。於此實施例中，該雜訊抑制方法係用以在自電容觸控面板感測因觸控所產生之電容變化訊號時抑制外部環境雜訊。
請參照圖8，圖8繪示此實施例中之雜訊抑制方法的流程圖。如圖8所示，該雜訊抑制方法包含下列步驟：步驟S10：即時感測外部環境雜訊所處之原始頻帶， 其中原始頻帶係相近於電容變化訊號所處之直流頻帶；步驟S12：根據步驟S10之感測結果選擇相對應的電容驅動調變係數，致使外部環境雜訊由原始頻帶移至高頻頻帶，其中高頻頻帶高於原始頻帶及直流頻帶；步驟S14：透過解調變機制將電容變化訊號拉回至直流頻帶，致使處於直流頻帶之電容變化訊號與處於高頻頻帶之外部環境雜訊能彼此分離；以及步驟S16：採用低通濾波器(Low-pass filter)將處於高頻頻帶之外部環境雜訊濾除，以保留處於直流頻帶之電容變化訊號。
於實際應用中，該雜訊抑制方法還依照特定順序切換以第一外部充電電壓或第二外部充電電壓對待測電容進行充電，其中第一外部充電電壓係高於第二外部充電電壓，但不以此為限。
當第一外部充電電壓對待測電容進行充電時，待測電容所儲存之第一電荷量為待測電容與第一外部充電電壓之乘積；當第二外部充電電壓對待測電容進行充電時，待測電容所儲存之第二電荷量為待測電容與第二外部充電電壓之乘積。
相較於先前技術，根據本發明之應用於自電容觸控面板的自電容觸控感測電路及雜訊抑制方法係透過即時調整調變係數的驅動方式將自電容感測訊號調變至環境中之相對低雜訊頻帶並將其調變為直流相位後，再透過簡單的一階低頻濾波器 進行濾波處理，即可有效提高自電容感測訊號之訊雜比，其優點如下：(1)可適用於高雜訊的電容感測環境；(2)可有效縮短電容驅動的時間；(3)可有效降低電容驅動的整體耗電量；(4)可達到更好的觸控感測效果。
由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

Claims (12)

  1. 一種雜訊抑制方法，應用於一自電容觸控面板，用以在該自電容觸控面板感測因觸控所產生之一電容變化訊號時抑制一外部環境雜訊，該雜訊抑制方法包含下列步驟：(a)即時感測該外部環境雜訊所處之一原始頻帶，其中該原始頻帶係相近於該電容變化訊號所處之一直流(DC)頻帶；(b)根據步驟(a)之感測結果選擇相對應的電容驅動調變係數，致使該外部環境雜訊由該原始頻帶移至一高頻頻帶，其中該高頻頻帶高於該原始頻帶及該直流頻帶；(c)透過一解調變機制將該電容變化訊號拉回至該直流頻帶，致使處於該直流頻帶之該電容變化訊號與處於該高頻頻帶之該外部環境雜訊能彼此分離；以及(d)採用低通濾波器將處於該高頻頻帶之該外部環境雜訊濾除，以保留處於該直流頻帶之該電容變化訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雜訊抑制方法，進一步包含：依照一特定順序切換以一第一外部充電電壓或一第二外部充電電壓對一待測電容進行充電，其中該第一外部充電電壓係高於該第二外部充電電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之雜訊抑制方法，其中當該第一外部充電電壓對該待測電容進行充電時，該待測電容所儲存之一第一電荷量為該待測電容與該第一外部充電電壓之乘積；當該第二外部充電電壓對該待測電容進行充電時，該待測電容所儲存之一第二電荷量為該待測電容與該第二外部充電電壓之乘積。
  4. 一種自電容觸控感測電路，應用於一自電容觸控面板，用以感測一待測電容於該自電容觸控面板受觸控時所產生之一電容變化量並抑制一外部環境雜訊，該自電容觸控感測電路包含：一運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，其中該第一輸入端係耦接該待測電容且該第二輸入端係接地，該輸出端輸出一輸出電壓；一內部電容，係耦接於該運算放大器之該輸出端與該第一輸入端之間；一第一開關，其一端耦接一第一外部充電電壓且其另一端耦接至該待測電容與該第一輸入端之間；一第二開關，其一端耦接一第二外部充電電壓且其另一端耦接至該待測電容與該第一輸入端之間；一類比/數位轉換器，耦接該運算放大器之該輸出端；一數位訊號處理器，耦接該類比/數位轉換器；一第一極性單元，耦接於該類比/數位轉換器與該數位訊號處理器之間，用以自該類比/數位轉換器接收已被該類比/數位轉換器由類比格式轉換為數位格式之該輸出電壓並維持該輸出電壓之極性後輸出至該數位訊號處理器；以及一第二極性單元，耦接於該類比/數位轉換器與數位訊號處理器之間，用以自該類比/數位轉換器接收已被該類比/數位轉換器由類比格式轉換為數位格式之該輸出電壓並反轉該輸出電壓之極性後輸出至該數位訊號處理器；其中，該第一外部充電電壓係高於該第二外部充電電壓，該第一開關與該第二開關係依照一特定順序進行切換，致使該第一外部充電電壓或該第二外部充電電壓對該待測電容進行充電。
  5. 一種自電容觸控感測電路，應用於一自電容觸控面板，用以感測一待測電容於該自電容觸控面板受觸控時所產生之一電容變化量並抑制一外部環境雜訊，該自電容觸控感測電路包含：一運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，其中該第一輸入端係耦接該待測電容且該第二輸入端係接地，該輸出端輸出一輸出電壓；一內部電容，係耦接於該運算放大器之該輸出端與該第一輸入端之間；一第一開關，其一端耦接一第一外部充電電壓且其另一端耦接至該待測電容與該第一輸入端之間；一第二開關，其一端耦接一第二外部充電電壓且其另一端耦接至該待測電容與該第一輸入端之間；一類比/數位轉換器，耦接該運算放大器之該輸出端；一數位訊號處理器，耦接該類比/數位轉換器；一第一極性單元，耦接該數位訊號處理器，用以自該數位訊號處理器接收已依序被該類比/數位轉換器由類比格式轉換為數位格式且經該數位訊號處理器處理後之該輸出電壓並維持該輸出電壓之極性；以及一第二極性單元，耦接該數位訊號處理器，用以自該數位訊號處理器接收已依序被該類比/數位轉換器由類比格式轉換為數位格式且經該數位訊號處理器處理後之該輸出電壓並反轉該輸出電壓之極性；其中，該第一外部充電電壓係高於該第二外部充電電壓，該第一開關與該第二開關係依照一特定順序進行切換，致使該第一外部充電電壓或該第二外部充電電壓對該待測電容進行充電。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之自電容觸控感測電路，進一步包含：另一數位訊號處理器，分別耦接該第一極性單元及該第二極性單元，用以分別自該第一極性單元接收維持極性之該輸出電壓以及自該第二極性單元接收反轉極性之該輸出電壓。
  7. 一種自電容觸控感測電路，應用於一自電容觸控面板，用以感測一待測電容於該自電容觸控面板受觸控時所產生之一電容變化量並抑制一外部環境雜訊，該自電容觸控感測電路包含：一運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，其中該第一輸入端係耦接該待測電容且該第二輸入端係接地，該輸出端輸出一輸出電壓；一內部電容，係耦接於該運算放大器之該輸出端與該第一輸入端之間；一第一開關，其一端耦接一第一外部充電電壓且其另一端耦接至該待測電容與該第一輸入端之間；一第二開關，其一端耦接一第二外部充電電壓且其另一端耦接至該待測電容與該第一輸入端之間；以及一第三開關；其中，該第一外部充電電壓係高於該第二外部充電電壓，該第一開關與該第二開關係依照一特定順序進行切換，致使該第一外部充電電壓或該第二外部充電電壓對該待測電容進行充電，該第一開關之該另一端與該第二開關之該另一端均耦接至該待測電容與該第一輸入端之間的一接點，該第三開關耦接於該接點與該第一輸入端之間，於第奇數個相位下，若該第一開關導通，但該第二開關與該第三開關均未導通，則由該第一外部充電電壓對該待測電容充電，致使該待測電容所儲存之一第一電荷量為該待測電容與該第一外部充電電壓之乘積。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之自電容觸控感測電路，其中於第偶數個相位下，該第一開關被切換為未導通且該第二開關維持未導通，而該第三開關被切換為導通，致使該輸出電壓為該第一電荷量除以該內部電容。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之自電容觸控感測電路，其中當該待測電容受觸控時，該輸出電壓之一第一輸出電壓變化量與該內部電容之乘積等於該待測電容受觸控時之該電容變化量與該第一外部充電電壓之乘積。
  10. 一種自電容觸控感測電路，應用於一自電容觸控面板，用以感測一待測電容於該自電容觸控面板受觸控時所產生之一電容變化量並抑制一外部環境雜訊，該自電容觸控感測電路包含：一運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，其中該第一輸入端係耦接該待測電容且該第二輸入端係接地，該輸出端輸出一輸出電壓；一內部電容，係耦接於該運算放大器之該輸出端與該第一輸入端之間；一第一開關，其一端耦接一第一外部充電電壓且其另一端耦接至該待測電容與該第一輸入端之間；一第二開關，其一端耦接一第二外部充電電壓且其另一端耦接至該待測電容與該第一輸入端之間；以及一第三開關；其中，該第一外部充電電壓係高於該第二外部充電電壓，該第一開關與該第二開關係依照一特定順序進行切換，致使該第一外部充電電壓或該第二外部充電電壓對該待測電容進行充電，該第一開關之該另一端與該第二開關之該另一端均耦接至該待測電容與該第一輸入端之間的一接點，該第三開關耦接於該接點與該第一輸入端之間，於第奇數個相位下，若該第二開關導通，但該第一開關與該第三開關均未導通，則由該第二外部充電電壓對該待測電容充電，致使該待測電容所儲存之一第二電荷量為該待測電容與該第二外部充電電壓之乘積。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之自電容觸控感測電路，其中於第偶數個相位下，該第二開關被切換為未導通且該第一開關維持未導通，而該第三開關被切換為導通，致使該輸出電壓為該第二電荷量除以該內部電容。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之自電容觸控感測電路，其中當該待測電容受觸控時，該輸出電壓之一第二輸出電壓變化量與該內部電容之乘積等於該待測電容受觸控時之該電容變化量與該第二外部充電電壓之乘積。
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