TWI734069B - 頻率偵測電路 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種頻率偵測電路，其包含一數位訊號處理電路及一運算電路。數位訊號處理電路根據一數位輸入訊號及複數組參考訊號產生複數參考強度，該些組參考訊號各具有一訊號頻率，該些組參考訊號之訊號頻率係不相同。運算電路耦接數位訊號處理電路，並根據該些參考強度與該些組參考訊號之訊號頻率運算出數位輸入訊號之一訊號頻率。

Description

頻率偵測電路

本發明係有關於一種偵測電路，特別是一種頻率偵測電路。

隨著科技快速發展，觸控技術已廣泛應用於各種電子裝置，而供使用者操控電子裝置，尤其應用於智能行動電話、平板電腦以及各種攜帶式電子裝置，主要原因在於這些攜帶式電子裝置基於便攜性而尺寸不大特性，所以通常不會外接鍵盤或者其它佔用面積大之輸入周邊裝置，因而觸控輸入可提供使用者莫大的輸入便利性。基於近年來觸控輸入技術的蓬勃發展，而發展出諸多類型觸控輸入技術，例如電容式、電阻式、電磁式等。

現今觸控筆即可應用上述電磁式觸控技術，觸控筆可發出預定電磁訊號，例如特定頻率的電磁訊號，而攜帶式電子裝置之面板內則設置可接收電磁訊號的接收元件，例如陣列天線。如此，使用觸控筆時，面板即會接收觸控筆所發出的電磁訊號，如此藉由觸控偵測電路判斷面板之何處天線接收到電磁訊號，即可判斷出觸控筆觸碰面板的位置，而可執行對應事件。此外，當觸控筆觸碰面板時，面板接收之電磁訊號即會有所變化而不同於電磁觸控筆原先所發出的特定電磁訊號，例如觸控筆觸碰面板的力道會影響電磁訊號的頻率，又或者觸控筆觸碰面板的角度會影響電磁訊號的相位等，如此藉由後續的觸控偵測電路偵測面板所接收之電磁訊號的頻率，即可對應推知觸控筆觸碰面板的力道，而可進一步作為觸控輸入的多方面應用。例如，觸控筆供使用者書寫或者畫圖時，可依據使用者操控觸控筆之力道，而使線條有粗細之分別，力道越大線條越粗，而讓觸控筆之應用更為多元化。

現今觸控偵測技術多採用快速傅立葉轉換（FFT）對面板所接收之電磁訊號進行轉換處理，進而得知面板所接收之電磁訊號的頻率。然而，執行快速傅立葉轉換需要複雜的硬體架構，因此會大幅增加偵測電路的成本，若要提高偵測的準確度，則需要數量更大的取樣點，如此更耗費硬體資源，故也因此需要較長的取樣時間，而降低偵測電路的偵測效率。雖然先前有提出諸多偵測方案，但仍有再改善的空間，如中華人民共和國發明專利申請第201410118241.6號。

因此，如何提出一種頻率偵測電路，能夠有效改善習知技藝之頻率偵測電路的各種限制已成為一個刻不容緩的問題。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種頻率偵測電路，以解決習知技藝的各種問題。

根據本發明之其中一目的，提出一種頻率偵測電路，其包含數位訊號處理電路及運算電路。數位訊號處理電路根據一數位輸入訊號及複數組參考訊號產生複數參考強度，該些組參考訊號各具有一訊號頻率，該些組參考訊號之訊號頻率係不相同。運算電路耦接數位訊號處理電路，並根據該些參考強度與該些組參考訊號之訊號頻率運算出數位輸入訊號之一訊號頻率。

承上所述，依本發明之頻率偵測電路，其可具有一或多個下述優點：

本發明之一實施例中，頻率偵測電路可不需執行快速傅立葉轉換，即可偵測輸入訊號之訊號頻率，因此可透過簡單的硬體架構實現，大幅減少頻率偵測電路之成本。

本發明之一實施例中，頻率偵測電路可不需要對輸入訊號取太多的取樣數，因此可較不會耗費硬體資源，也可不需要太長的取樣時間，以可提高偵測效率。

本發明之一實施例中，頻率偵測電路可包含多級電路，故可有效地提升頻率偵測電路的準確度。

以下將參照相關圖式，說明本發明之頻率偵測電路及其頻率偵測方法之實施例，為了清楚與方便圖式說明之故，圖式中的各部件在尺寸與比例上可能會被誇大或縮小地呈現。在以下描述及/或申請專利範圍中，當提及元件「連接」或「耦合」至另一元件時，其可直接連接或耦合至該另一元件或可存在介入元件；而當提及元件「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時，不存在介入元件，用於描述元件之間之關係之其他字詞應以相同方式解釋。為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示說明。

請參閱第1圖，其係為本發明之頻率偵測電路之第一實施例之方塊圖。如圖所示，頻率偵測電路2包含一輸入電路21、一數位訊號處理電路22、一判斷電路23及一運算電路24，而用於偵測輸入訊號之訊號頻率，且可進一步偵測輸入訊號之相位且可估測輸入訊號之強度，頻率偵測電路2可應用於觸控筆（電磁諧振筆）之外，亦可應用於需要偵測輸入訊號之頻率、相位或者強度等電子裝置。

輸入電路21接收一類比輸入訊號Ain，例如電子裝置之觸控面板接收觸控筆所發出之電磁訊號，進而傳送至頻率偵測電路2之輸入電路21，輸入電路21轉換類比輸入訊號Ain為一數位輸入訊號Din。由上述說明可知，類比輸入訊號Ain與數位輸入訊號Din相當於一觸控輸入訊號。數位訊號處理電路22耦接輸入電路21，而可接收數位輸入訊號Din；數位訊號處理電路22根據數位輸入訊號Din及複數組參考訊號產生複數參考強度。該些組參考訊號各具有一訊號頻率，該些組參考訊號之訊號頻率係不相同。於此實施例中，數位訊號處理電路22根據數位輸入訊號Din及兩組參考訊號產生一第一參考強度D1、一第二參考強度D2，此兩組參考訊號分別具有一第一訊號頻率f1與一第二訊號頻率f2，第二訊號頻率f2大於第一訊號頻率f1。

運算電路24與數位訊號處理電路22耦接；運算電路24計算第一參考強度D1及第二參考強度D2的和值，以獲得一訊號參考強度At，訊號參考強度At會近似於類比輸入訊號Ain與數位輸入訊號Din之訊號強度。

此外，運算電路24根據第一參考強度D1及第二參考強度D2與兩組參考訊號之第一訊號頻率f1與第二訊號頻率f2運算出數位輸入訊號Din之訊號頻率Ft，其也相當於類比輸入訊號Ain之訊號頻率。此外，數位訊號處理電路22可進一步運算出類比輸入訊號Ain與數位輸入訊號Din之訊號相位Pt。

判斷電路23與運算電路24耦接；判斷電路23將訊號參考強度At與預設之一門檻值比較以判斷數位輸入訊號Din是否為觸碰控制輸入訊號，即判斷觸控筆是否有觸碰觸控面板，進而可判斷使用者之觸控動作是否有效；若判斷電路23判斷訊號參考強度At超過此門檻值，判斷電路23判斷此數位輸入訊號Din為觸碰控制輸入訊號，即表示觸控筆有觸碰到觸控面板；相反的，若判斷電路23判斷訊號參考強度At未超過此門檻值，判斷電路23判斷數位輸入訊號Din並非為觸碰控制輸入訊號，所以觸控筆並未觸碰到觸控面板。

由上述可知，頻率偵測電路2可根據數位輸入訊號Din、複數組參考訊號以及參考訊號之訊號頻率運算出數位輸入訊號Din的訊號頻率Ft，並不需要透過快速傅立葉轉換，因此可透過簡單的硬體架構實現，大幅減少了頻率偵測電路2之成本，並相對於執行快速傅立葉轉換的取樣數而言，頻率偵測電路2可不需要對類比輸入訊號Ain進行太多取樣次數，因而也不需要太長的取樣時間，故頻率偵測電路2不會過度耗費硬體資源且可達較佳偵測效率。

當然，上述僅為舉例，頻率偵測電路2之電路構造、各元件之功能及其協同關係均可依實際需求變化，本發明並不以此為限。

請參閱第2圖，其係為本發明之頻率偵測電路之第二實施例之電路圖。如圖所示，頻率偵測電路2包含輸入電路21、數位訊號處理電路22、判斷電路23及運算電路24。

輸入電路21可包含一放大器Ap及一類比數位轉換電路ADC，放大器Ap耦接類比數位轉換電路ADC；類比輸入訊號Ain經由放大器Ap放大後提供至類比數位轉換電路ADC；然後，類比數位轉換電路ADC則將類比輸入訊號Ain轉換為數位輸入訊號Din。於本發明之一實施例中，類比數位轉換電路ADC根據一取樣頻率取樣類比輸入訊號Ain並轉換為數位輸入訊號Din，其表示數位輸入訊號Din包含複數訊號而依序提供至數位訊號處理電路22。類比數位轉換電路ADC取樣類比輸入訊號Ain之取樣數可依據需求而設定。

數位訊號處理電路22可包含至少一數位訊號處理單元，於本實施例中包含一個數位訊號處理單元，其可包含一第一解調變單元、一第二解調變單元、一第一濾波器、一第二濾波器、一第一運算單元C1、一第二運算單元C2；其中，各個解調變單元可包含二個乘法器M；各個濾波器包含兩個乘法器M1及兩個加總器S，而其濾波係數fc提供至每一個乘法器M1；在一實施例中，此濾波器可為低通濾波器（Low-Pass Filter）。第一解調變單元可為一第一混波電路，第二解調變單元可為一第二混波電路。

數位訊號處理電路22根據具有第一訊號頻率f1之第一組參考訊號及具有第二訊號頻率f2之第二參考訊號對數位輸入訊號Din進行解調變處理，而產生一第一組解調變訊號與一第二組解調變訊號。其中，每一組參考訊號包含一正弦訊號sin與一餘弦訊號cos，且同一組參考訊號之正弦訊號sin之訊號頻率與餘弦訊號cos之訊號頻率相同。第一解調變單元（位於圖面之上半部）之第一個乘法器M相乘數位輸入訊號Din與具有第一訊號頻率f1之正弦訊號sin而產生第一組解調變訊號之第一訊號，第一解調變單元（位於圖面之上半部）之第二個乘法器M相乘數位輸入訊號Din與具有第一訊號頻率f1之餘弦訊號cos而產生第一組解調變訊號之第二訊號，第一解調變單元之兩個乘法器M所得之第一組解調變訊號傳送至第一濾波器（位於圖面之上半部），以進行濾波而產生一第一組濾波訊號，例如濾除乘法器M所得之訊號的高頻成份。

第一濾波器（位於圖面之上半部）耦接第一解調變單元，並包含兩個濾波單元，每一濾波單元各別具有一乘法器M1與一加總器S。第一濾波器之第一濾波單元之乘法器M1相乘濾波係數fc與第一解調變單元之第一個乘法器M所得之第一訊號，第一濾波單元之乘法器M1所得之結果傳送至第一濾波單元的加總器S，此加總器S即依序加總第一濾波單元之乘法器M1所得之結果，而輸出第一組濾波訊號之第一訊號D1_sin。第一濾波器之第二濾波單元之乘法器M1相乘濾波係數fc與第一解調變單元之第二個乘法器M所得之第二訊號，第二濾波單元之乘法器M1所得之結果傳送至第二濾波單元的加總器S，此加總器S即依序加總第二濾波單元之乘法器M1所得之結果，而輸出第一組濾波訊號之第二訊號D1_cos。第一濾波器（位於圖面之上半部）所產生之第一組濾波訊號（第一訊號D1_sin與第二訊號D1_cos）傳輸至第一運算單元C1。第一運算單元C1耦接第一濾波器，並根據第一濾波器濾波後之第一組解調變訊號（第一組濾波訊號）運算出一第一參考強度D1，其為濾波後之第一組解調變訊號之訊號強度。

於本發明之一實施例中，第一運算單元C1可分別平方第一組濾波訊號之第一訊號D1_sin與第二訊號D1_cos，並計算第一訊號D1_sin與第二訊號D1_cos平方後之總和，再進而對此總合進行平方根運算即可運算出第一參考強度D1。此外，第一運算單元C1可根據第一組濾波訊號之第一訊號D1_sin與第二訊號D1_cos運算出訊號相位Pt。於本發明之一實施例中，第一運算單元C1計算第一訊號D1_sin與第二訊號D1_cos之比值，此比值為正切（tangent），進而根據此正切值運算反正切（arctangent）即可計算出訊號相位Pt，其可表示類比輸入訊號Ain與數位輸入訊號Din之訊號相位。

基於上述可知，數位訊號處理電路22也可以透過相同的方式運算出第二參考強度D2。數位訊號處理電路22根據具有第二訊號頻率f2之第二組參考訊號對數位輸入訊號Din進行解調變處理，而產生第二組解調變訊號。第二解調變單元（位於圖面之下半部）之第一個乘法器M相乘數位輸入訊號Din與具有第二訊號頻率f2之正弦訊號sin而產生第二組解調變訊號之第一訊號，第二解調變單元（位於圖面之下半部）之第二個乘法器M相乘數位輸入訊號Din與具有第二訊號頻率f2之餘弦訊號cos而產生第二組解調變訊號之第二訊號，第二解調變單元之兩個乘法器M所得之第二組解調變訊號傳送至第二濾波器（位於圖面之下半部），以進行濾波而產生一第二組濾波訊號。

第二濾波器（位於圖面之下半部）耦接第二解調變單元，並包含兩個濾波單元，每一濾波單元各別具有一乘法器M1與一加總器S。第二濾波器之第一濾波單元之乘法器M1相乘濾波係數fc與第二解調變單元之第一個乘法器M所得之第二解調變訊號之第一訊號，第二濾波器之第一濾波單元之乘法器M1所得之結果傳送至第二濾波器之第一濾波單元的加總器S，此加總器S即依序加總第二濾波器之第一濾波單元之乘法器M1所得之結果，而輸出第二組濾波訊號之第一訊號D2_sin。第二濾波器之第二濾波單元之乘法器M1相乘濾波係數fc與第二解調變單元之第二個乘法器M所得之第二解調變訊號之第二訊號，第二濾波器之第二濾波單元之乘法器M1所得之結果傳送至第二濾波器之第二濾波單元的加總器S，此加總器S即依序加總第二濾波器之第二濾波單元之乘法器M1所得之結果，而輸出第二組濾波訊號之第二訊號D2_cos。第二濾波器（位於圖面之下半部）所產生之第二組濾波訊號（第一訊號D2_sin與第二訊號D2_cos）傳輸至第二運算單元C2。第二運算單元C2耦接第二濾波器，並根據第二濾波器濾波後之第二組解調變訊號（第二組濾波訊號）運算出一第二參考強度D2，其為濾波後之第二組解調變訊號之訊號強度。上述之濾波係數fc並非為固定值，其可依據需求而設定。

於本發明之一實施例中，第二運算單元C2可分別平方第二組濾波訊號之第一訊號D2_sin與第二訊號D2_cos，並計算第一訊號D2_sin與第二訊號D2_cos平方後之總和，再進而對此總合進行平方根運算即可運算出第二參考強度D2。此外，同於上述，第二運算單元C2亦可根據第二組濾波訊號之第一訊號D2_sin與第二訊號D2_cos運算出訊號相位Pt。於本發明之一實施例中，第二運算單元C2計算第一訊號D2_sin與第二訊號D2_cos之比值，此比值為正切（tangent），進而根據此正切值運算反正切（arctangent）即可計算出訊號相位Pt。

由於本實施例之數位訊號處理電路22僅為本發明之一實施例，並非限制數位訊號處理電路22僅可為上述實施例之電路，例如上述第一解調變單元、第二解調變單元可由其他類型之解調變電路實施，而第一濾波器、第二濾波器亦可由其他類型之濾波電路實施。

此外，上述之第一訊號頻率f1可根據一目標解析頻帶及類比數位轉換電路ADC之取樣頻率與取樣數進行設定。例如，第一訊號頻率f1可為目標解析頻帶之一中央頻率與輸入電路21之類比數位轉換電路ADC之取樣頻率與取樣數之1/2倍比值的的差值，如下式（1）所示： f1 = fmid - 1/2（fs/SN）………………………………………………………（1）

在式（1）中，f1表示第一訊號頻率；fmid表示目標解析頻帶之中央頻率；fs表示類比數位轉換電路ADC之取樣頻率；SN表示類比數位轉換電路ADC之取樣數。

同樣的，上述之第二訊號頻率f2可根據目標解析頻帶及輸入電路21之類比數位轉換電路ADC之取樣頻率與取樣數進行設定。例如，第二訊號頻率f2可為目標解析頻帶之中央頻率與類比數位轉換電路ADC之取樣頻率與取樣數之1/2倍比值的和值，如下式（2）所示： f2 = fmid + 1/2（fs/SN）…………………………………………………（2）

在式（2）中，f2表示第二訊號頻率；fmid表示目標解析頻帶之中央頻率；fs表示類比數位轉換電路ADC之取樣頻率；SN表示類比數位轉換電路ADC之取樣數。當然，上述第一訊號頻率f1及第二訊號頻率f2的設定方式僅為舉例，其可依實際需求變化，本發明並不以此為限。

運算電路24可包含一加法器Ad及一運算器CT。加法器Ad計算第一參考強度D1及第二參考強度D2的和值以獲得訊號參考強度At。判斷電路23與運算電路24耦接，判斷電路23將訊號參考強度At與預設之門檻值比較以判斷數位輸入訊號Din是否為觸碰控制輸入訊號，即判斷觸控筆是否有觸碰觸控面板，進而可判斷使用者之觸控動作是否有效。上述之門檻值可依據設計需求而設定。

運算器CT根據第一參考強度D1、第二參考強度D2、訊號參考強度At、第一訊號頻率f1、第二訊號頻率f2可運算出類比輸入訊號Ain與數位輸入訊號Din之訊號頻率Ft。以下配合第三圖說明，運算電路24之運算器CT運算出訊號頻率Ft之方式。上述數位訊號處理電路22之第一解調變單元（位於圖面之上半部）根據具第一訊號頻率f1之第一組參考訊號對數位輸入訊號Din進行解調變而產生第一組解調變訊號，此第一組解調變訊號之低頻成份之訊號頻率為數位輸入訊號Din之訊號頻率與第一訊號頻率f1之差值。當此第一組解調變訊號經過第一濾波器（位於圖面之上半部）濾波後，第一組解調變訊號之高頻成份會被濾除，而輸出低頻成份，即第一組濾波訊號之第一訊號D1_sin與第二訊號D1_cos，其低頻成份之訊號強度即為第一參考強度D1。根據濾波器之特性，解調變訊號之低頻成份之訊號頻率越低，經過濾波器濾波後所得之濾波訊號的訊號強度越高，其表示數位輸入訊號Din之訊號頻率與第一訊號頻率f1之差值越小，也就是數位輸入訊號Din之訊號頻率越接近第一訊號頻率f1，則第一參考強度D1越高，可近似於線性，相反的，其表示數位輸入訊號Din之訊號頻率與第一訊號頻率f1之差值越大，則第一參考強度D1越低，可近似於線性，其如第3圖所示之曲線SD1，曲線SD1表示第一參考強度D1，第3圖所示之橫軸為頻率，而縱軸為強度。

同於上述，上述數位訊號處理電路22之第二解調變單元（位於圖面之下半部）根據具第二訊號頻率f2之第二組參考訊號對數位輸入訊號Din進行解調變而產生第二組解調變訊號，此第二組解調變訊號之低頻成份之訊號頻率為數位輸入訊號Din之訊號頻率與第二訊號頻率f2之差值。當此第二組解調變訊號經過第二濾波器（位於圖面之下半部）濾波後，第二組解調變訊號之高頻成份會被濾除，而輸出低頻成份，即第二組濾波訊號之第一訊號D2_sin與第二訊號D2_cos，其低頻成份之訊號強度即為第二參考強度D2。根據濾波器之特性，數位輸入訊號Din之訊號頻率與第二訊號頻率f2之差值越小，也就是數位輸入訊號Din之訊號頻率越接近第二訊號頻率f2，則第二參考強度D2越高，可近似於線性，相反的，其表示數位輸入訊號Din之訊號頻率與第二訊號頻率f2之差值越大，則第二參考強度D2越低，可近似於線性，其如第3圖所示之曲線SD2，曲線SD2表示第二參考強度D2。曲線SD3則表示第一參考強度D1與第二參考強度D2之總和，即為訊號參考強度At。

基於上述可知，由於第一訊號頻率f1與第二訊號頻率f2係不相同，所以若數位輸入訊號Din之訊號頻率Ft較接近於第一訊號頻率f1，相對則較遠離第二訊號頻率f2。相反的，若數位輸入訊號Din之訊號頻率Ft較接近於第二訊號頻率f2，相對則較遠離第一訊號頻率f1。因此，如第3圖所示，曲線SD1與曲線SD2互為相反。

基於上述說明，根據第一參考強度D1、第二參考強度D2、訊號參考強度At、第一訊號頻率f1、第二訊號頻率f2之相互關係即可運算出類比輸入訊號Ain與數位輸入訊號Din之訊號頻率Ft，例如運用內插運算。在本實施例中，運算電路24之運算器CT可執行內插運算計算第二參考強度D2與訊號參考強度At之比值及第二訊號頻率f2與第一訊號頻率f1之差值，再計算此比值與此差值之乘積與第一訊號頻率f1之和值，以獲得訊號頻率Ft，如下式（3）所示： Ft = f1 +（D2/At）*（f2-f1）………………………..………………………（3）

同時，運算器CT亦可執行內插運算進一步計算第一參考強度D1與訊號參考強度At之比值及第二訊號頻率f2與第一訊號頻率f1之差值，再計算此比值與此差值之乘積與第二訊號頻率f2之差值，以獲得訊號頻率Ft，如下式（4）所示： Ft = f2 -（D1/At）*（f2-f1）………………………..……………………….（4）

當然，上述僅為舉例，運算器CT也可以採用其它的運算方式計算出訊號頻率Ft。

同樣的，上述之內插運算也僅為舉例，運算器CT也可採用其它的線性運算方式，而根據第一參考強度D1、第二參考強度D2、第一訊號頻率f1、第二訊號頻率f2計算出數位輸入訊號Din之訊號頻率Ft，均應包含在本發明之專利範圍中。

由上述可知，頻率偵測電路2可透過內插運算或其它的線性運算方式根據第一參考強度D1及第二參考強度D2、第一訊號頻率f1、第二訊號頻率f2計算出數位輸入訊號Din之訊號頻率Ft，並不需要透過快速傅立葉轉換，因此確實可以改善現有的頻率偵測電路的缺點，以降低成本並提升效能及效率。

當然，上述僅為舉例，頻率偵測電路2之電路構造、各元件之功能及其協同關係均可依實際需求變化，本發明並不以此為限。

現有的頻率偵測電路需要執行快速傅立葉轉換而偵測輸入訊號的頻率，其所需要的取樣數多，故若要達到較高準確度，則需要數量更大的取樣點，如此極為耗費硬體資源，即成本較高，且也因此需要較長的取樣時間，而降低偵測電路的偵測效率。相反的，根據本發明之實施例，頻率偵測電路可不需要太多的取樣數即可偵測輸入訊號的頻率，因此較不會耗費硬體資源，且可不需要太長的取樣時間，故頻率偵測電路可達較佳的偵測效率。由上述可知，本發明實具進步性之專利要件。

請參閱第4圖，其係為本發明之頻率偵測電路之第三實施例之電路圖。如圖所示，頻率偵測電路2包含輸入電路21、數位訊號處理電路22、判斷電路23及運算電路24。

本實施例與前述實施例不同的是，頻率偵測電路2包含多級電路L1~Ln，而各級電路之構造及運作方式與前述實施例相似，故不在此多加贄述。

第一級電路L1根據具第一訊號頻率f1之參考訊號及具第二訊號頻率f2之參考訊號對數位輸入訊號Din進行處理，以可獲得訊號參考強度At1、訊號頻率Ft1及訊號相位Pt。

第二級電路L2根據具第二訊號頻率f2之參考訊號及具第三訊號頻率f3之參考訊號對數位輸入訊號Din進行處理，以可獲得訊號參考強度At2、訊號頻率Ft2及訊號相位Pt，第三訊號頻率f3大於第二訊號頻率f2。

依此類推，第n級電路Ln根據具第n訊號頻率fn之參考訊號及具第n+1訊號頻率fn+1之參考訊號對數位輸入訊號Din進行處理，以獲得訊號參考強度Atn、訊號頻率Ftn及訊號相位Pt。

因此，本實施例之頻率偵測電路2能獲得n組不同的訊號參考強度At1~Atn、訊號頻率Ft1~Ftn。頻率偵測電路2可計算訊號頻率Ft1~Fn之平均值而視為數位輸入訊號Din之訊號頻率，又或者透過其它的運算方式計算訊號頻率Ft1~Ftn，而運算出數位輸入訊號Din之訊號頻率。

此外，當該些多級電路L1~Ln之任一級電路的判斷電路23根據訊號參考強度At1~Atn與門檻值判斷出數位輸入訊號Din為觸碰控制輸入訊號，即判斷數位輸入訊號Din為觸碰控制輸入訊號，而可判斷觸控筆有觸碰觸控面板。若所有多級電路L1~Ln的判斷電路23根據訊號參考強度At1~Atn與門檻值判斷出數位輸入訊號Din並非為觸碰控制輸入訊號，即判斷數位輸入訊號Din並非為觸碰控制輸入訊號，而可判斷觸控筆並未觸碰觸控面板。於本發明之一實施例中，該些多級電路L1~Ln可共用判斷電路23，即訊號參考強度At1~Atn可傳輸至共用判斷電路23，如此可簡化電路架構。

如同前述，本實施例之頻率偵測電路2可包含多級電路L1~Ln，故可更精確地的解析目標解析頻帶範圍，因此上述之電路結構可有效提升頻率偵測電路2的偵測精確度。

綜上所述，根據本發明之實施例，頻率偵測電路可透過簡單計算，而得知輸入訊號的訊號頻率，並不需執行快速傅立葉轉換，因此可透過簡單的硬體架構實現，大幅減少了頻率偵測電路之成本，且可增加偵測效率。

可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利範圍中。

2‧‧‧頻率偵測電路 21‧‧‧輸入電路 22‧‧‧數位訊號處理電路 23‧‧‧判斷電路 24‧‧‧運算電路 ADC‧‧‧類比數位轉換電路 Ain‧‧‧類比輸入訊號 Ap‧‧‧放大器 At1~Atn‧‧‧參考強度 C1‧‧‧第一運算單元 C2‧‧‧第二運算單元 C3‧‧‧第三運算單元 cos‧‧‧餘弦訊號 CT‧‧‧運算器 D1‧‧‧第一參考強度 D2‧‧‧第二參考強度 D1_sin‧‧‧第一訊號 D1_cos‧‧‧第二訊號 D2_sin‧‧‧第一訊號 D2_cos‧‧‧第二訊號 D3_sin‧‧‧第一訊號 D3_cos‧‧‧第二訊號 Din‧‧‧數位輸入訊號 f1~f3‧‧‧訊號頻率 fc‧‧‧濾波係數 Ft1~Ftn‧‧‧訊號頻率 Pt‧‧‧訊號相位 L1~Ln‧‧‧第一級電路~第n級電路 M、M1‧‧‧乘法器 S‧‧‧加總器 SD1~SD3‧‧‧曲線 sin‧‧‧正弦函數

第1圖係為本發明之頻率偵測電路之第一實施例之方塊圖。

第2圖係為本發明之頻率偵測電路之第二實施例之電路圖。

第3圖係為本發明之頻率偵測方式之示意圖。

第4圖係為本發明之頻率偵測電路之第三實施例之電路圖。

2‧‧‧頻率偵測電路

21‧‧‧輸入電路

22‧‧‧數位訊號處理電路

23‧‧‧判斷電路

24‧‧‧運算電路

Ain‧‧‧類比輸入訊號

Din‧‧‧數位輸入訊號

f1、f2‧‧‧訊號頻率

D1‧‧‧第一參考強度

D2‧‧‧第二參考強度

At‧‧‧訊號參考強度

Ft‧‧‧訊號頻率

Pt‧‧‧訊號相位

Claims (11)

1. 一種頻率偵測電路，係包含：一輸入電路，係轉換一類比輸入訊號為該數位輸入訊號；一數位訊號處理電路，耦接該輸入電路，並由該輸入電路接收該數位輸入訊號，且根據該數位輸入訊號及複數組參考訊號產生複數參考強度，該些組參考訊號各具有一訊號頻率，該些組參考訊號之該訊號頻率係不相同；以及一運算電路，耦接該數位訊號處理電路，並根據該些參考強度與該些組參考訊號之該訊號頻率運算出該數位輸入訊號之一訊號頻率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之頻率偵測電路，其中該數位訊號處理電路包含至少一數位訊號處理單元，每一該數位訊號處理單元包含：一第一解調變單元，根據該數位輸入訊號與該些組參考訊號之一組參考訊號產生一第一組解調變訊號；一第一濾波器，耦接該第一解調變單元，並濾波該第一組解調變訊號；一第一運算單元，耦接該第一濾波器，並根據濾波後之該第一組解調變訊號運算出該些參考強度之一參考強度；一第二解調變單元，根據該數位輸入訊號與該些組參考訊號之另一組參考訊號產生一第二組解調變訊號；一第二濾波器，耦接該第二解調變單元，並濾波該第二組解調變訊號；以及一第二運算單元，耦接該第二濾波器，並根據濾波後之該第二組解調變訊號運算出該些參考強度之另一參考強度。
3. 如申請專利範圍第2項所述之頻率偵測電路，其中該第一解調變單元為一第一混波電路，該第二解調變單元為一第二混波電路。
4. 如申請專利範圍第1項所述之頻率偵測電路，更包含：一判斷電路，耦接該運算電路，該運算電路根據該些參考強度運算出至少一訊號參考強度，該判斷電路根據該至少一訊號參考強度與一門檻值判斷該數位輸入訊號為一觸碰控制輸入訊號。
5. 如申請專利範圍第1項所述之頻率偵測電路，其中該運算電路根據該些參考強度與該些組參考訊號之該訊號頻率執行一內插運算而運算出該數位輸入訊號之該訊號頻率。
6. 如申請專利範圍第5項所述之頻率偵測電路，其中該些組參考訊號包含一第一組參考訊號與一第二組參考訊號，該第一組參考訊號具有一第一訊號頻率，該第二組參考訊號具有一第二訊號頻率，該第二訊號頻率大於該第一訊號頻率，該些參考強度包含第一參考強度與一第二參考強度，該運算電路計算該第一參考強度及該第二參考強度的和值以獲得一訊號參考強度，該運算電路執行該內插運算係計算該第二參考強度與該訊號參考強度之一比值及該第二訊號頻率與該第一訊號頻率之一差值，再計算該比值與該差值之一乘積與該第一訊號頻率之和值，以運算出該數位輸入訊號之該訊號頻率。
7. 如申請專利範圍第5項所述之頻率偵測電路，其中該些組參考訊號包含一第一組參考訊號與一第二組參考訊號，該第一組參考訊號具有一第一訊號頻率，該第二組參考訊號具有一第二訊號頻率，該第二訊號頻率大於該第一訊號頻率，該些參考強度包含第一參考強度與一第二參考強度，該運算 電路計算該第一參考強度及該第二參考強度的和值以獲得一訊號參考強度，該運算電路執行該內插運算係計算該第一參考強度與該訊號參考強度之一比值及該第二訊號頻率與該第一訊號頻率之一差值，再計算該比值與該差值之一乘積與該第二訊號頻率之一差值以運算出該數位輸入訊號之該訊號頻率。
8. 如申請專利範圍第6或7項所述之頻率偵測電路，更包含：一輸入電路，耦接該數位訊號處理電路，並轉換一類比輸入訊號為該數位輸入訊號，而提供至該數位訊號處理電路，該第一訊號頻率係為一目標解析頻帶之一中央頻率與該輸入電路之一取樣頻率與一取樣數之1/2倍比值的差值，該第二訊號頻率係為該目標解析頻帶之該中央頻率與該輸入電路之該取樣頻率與該取樣數之1/2倍比值的和值。
9. 如申請專利範圍第1項所述之頻率偵測電路，其中每一組該參考訊號包含一正弦訊號與一餘弦訊號。
10. 如申請專利範圍第9項所述之頻率偵測電路，其中該數位訊號處理電路根據該數位輸入訊號與該些組參考訊號之至少一組參考訊號的該正弦訊號與該餘弦訊號產生至少一組解調變訊號，每一組該解調變訊號包含一第一訊號與一第二訊號，該數位訊號處理電路濾波該至少一組解調變訊號，該數位訊號處理電路根據濾波後之該至少一組解調變訊號之該第一訊號與該第二訊號運算出該數位輸入訊號之一訊號相位。
11. 如申請專利範圍第1項所述之頻率偵測電路，其中該輸入電路係包含一類比數位轉換電路，該類比數位轉換電路轉換該類比輸入訊號為該數位輸入訊號。

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