TWM605320U - 訊號處理電路 - Google Patents

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TWM605320U
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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n 1/2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。
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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