WO2013062128A1 - Capacitance sensor circuit, and electronic apparatus - Google Patents

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WO2013062128A1
WO2013062128A1 PCT/JP2012/077893 JP2012077893W WO2013062128A1 WO 2013062128 A1 WO2013062128 A1 WO 2013062128A1 JP 2012077893 W JP2012077893 W JP 2012077893W WO 2013062128 A1 WO2013062128 A1 WO 2013062128A1
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飯塚 邦彦
濱口 睦
明 長尾
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シャープ株式会社
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    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes

Abstract

 A capacitance sensor circuit (1) for reducing the processing time required to reset and recharge capacitance and use a sense amplifier (2) to read the capacitance is provided with: a sense amplifier (2) that reads the load accumulated by capacitances (C1-C4) by the application of a voltage; an AD converter (3) that performs sampling a plurality of times on the output from the sense amplifier (2) while a drive circuit (8) applies the voltage, and converts the output into digital values; and a digital arithmetic circuit (4) that averages the plurality of converted digital values.

Description

静電容量検出回路及び電子機器Capacitance detection circuit and electronic device
 本発明は、センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端がセンスラインに接続された1個以上の静電容量の容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路、及びこれを備えた電子機器に関する。 According to the present invention, data is acquired to estimate the capacitance value of one or more capacitances, one end of which is connected to one or more drive lines crossing the sense line and the other end connected to the sense line. The present invention relates to a capacitance detection circuit and an electronic device provided with the same.
 マトリックス状に分布した静電容量値を検出する装置、例えば、M本のドライブラインとL本のセンスラインとの間に形成される静電容量行列の静電容量値の分布を検出する容量検出装置が、特許文献1に開示されている。この容量検出装置は、指やペンでタッチパネルに触れると、触れられた静電容量の容量値が小さくなるので、容量値が小さくなった変化を検出して、指やペンのタッチを検出する。 A device for detecting capacitance values distributed in a matrix, for example, capacitance detection for detecting the distribution of capacitance values of a capacitance matrix formed between M drive lines and L sense lines An apparatus is disclosed in US Pat. When the touch panel is touched with a finger or a pen, the capacitance detection device reduces the capacitance value of the touched capacitance, and thus detects a change in the capacitance value and detects a touch of the finger or the pen.
 (従来の静電容量検出回路91の構成)
 図10は、従来の静電容量検出回路91の構成を示す回路図である。静電容量検出回路91は、センスラインSLに交差するドライブラインDL1~DL4にそれぞれ一端が接続され、他端がセンスラインSLに接続された静電容量C1~C4の容量値を推定するためのデータを取得する。
(Configuration of Conventional Capacitance Detection Circuit 91)
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional electrostatic capacitance detection circuit 91. As shown in FIG. The electrostatic capacitance detection circuit 91 has one end connected to the drive lines DL1 to DL4 intersecting the sense line SL and the other end to estimate capacitance values of the electrostatic capacitances C1 to C4 connected to the sense line SL. Get data
 静電容量検出回路91は、駆動回路8を備えている。駆動回路8は、ドライブラインDL1~DL4に電圧Vin1~Vin4を印加する。センスラインSLには、センスライン寄生容量Cpが存在する。センスライン寄生容量Cpには、外部からノイズNZが印加される。静電容量検出回路91には、センスアンプ2が設けられている。センスアンプ2は、電圧Vin1~Vin4の印加により静電容量C1~C4に蓄積された電荷を、センスラインSLを通して読み出す。 The electrostatic capacitance detection circuit 91 includes a drive circuit 8. The drive circuit 8 applies voltages Vin1 to Vin4 to the drive lines DL1 to DL4. Sense line parasitic capacitance Cp is present in sense line SL. Noise NZ is externally applied to the sense line parasitic capacitance Cp. The electrostatic capacitance detection circuit 91 is provided with a sense amplifier 2. The sense amplifier 2 reads the charges accumulated in the capacitances C1 to C4 by application of the voltages Vin1 to Vin4 through the sense line SL.
 センスアンプ2は、オペアンプ10を有している。オペアンプ10の非反転入力端子はセンスラインSLに接続されており、反転入力端子は基準電圧Vrに接続されている。センスアンプ2には、オペアンプ10の非反転入力端子とオペアンプ10の出力とに接続された積分容量Cf及びスイッチSWRが互いに並列に設けられている。 The sense amplifier 2 has an operational amplifier 10. The non-inverted input terminal of the operational amplifier 10 is connected to the sense line SL, and the inverted input terminal is connected to the reference voltage Vr. In the sense amplifier 2, an integration capacitance Cf and a switch SWR connected to the non-inversion input terminal of the operational amplifier 10 and the output of the operational amplifier 10 are provided in parallel with each other.
 (従来の静電容量検出回路91の動作)
 例えば、液晶ディスプレイ上に形成されたタッチパネルの場合、液晶ディスプレイの表面上に検出対象容量が形成されるため、センスラインSLは液晶の画素を駆動する配線との間にセンスライン寄生容量Cpが形成され、液晶の画素を駆動する電圧が該寄生容量に印加されセンスアンプの出力Voutにノイズとして重畳される。
(Operation of Conventional Capacitance Detection Circuit 91)
For example, in the case of a touch panel formed on a liquid crystal display, a capacitance to be detected is formed on the surface of the liquid crystal display, so that sense line parasitic capacitance Cp is formed between the sense line SL and a wiring for driving pixels of liquid crystal. The voltage for driving the liquid crystal pixel is applied to the parasitic capacitance and superimposed as noise on the output Vout of the sense amplifier.
 今、図10の静電容量検出回路91が、駆動電圧Vin1=Vin2=Vin3=Vin4=0とした状態でリセット用スイッチSWRを閉じて、時刻t0においてスイッチSWRを開いたとする。その後ドライブラインDL1~DL4が駆動電圧Vin1、Vin2、Vin3、及びVin4で駆動されている時刻tにおけるセンスアンプ2の出力電圧Vout(t)は、以下の式(1)で表わされる。 Now, it is assumed that the electrostatic capacitance detection circuit 91 in FIG. 10 closes the reset switch SWR in a state where the drive voltage Vin1 = Vin2 = Vin3 = Vin4 = 0 and opens the switch SWR at time t0. After that, the output voltage Vout (t) of the sense amplifier 2 at time t when the drive lines DL1 to DL4 are driven by the drive voltages Vin1, Vin2, Vin3 and Vin4 is expressed by the following equation (1).
 Vout(t)=-(Vin1・C1+Vin2・C2+Vin3・C3+Vin4・C4+(Vn(t)-Vn(t0))・Cp)/Cf+Vr  …式(1)
ここで、ノイズNZの時刻tにおける電圧をVn(t)と表わしている。
Vout (t) =-(Vin1.C1 + Vin2.C2 + Vin3.C3 + Vin4.C4 + (Vn (t) -Vn (t0)). Cp) / Cf + Vr (1)
Here, the voltage at time t of the noise NZ is represented as Vn (t).
 式(1)から判るように、ノイズ電圧の差{Vn(t)-Vn(t0)}とセンスライン寄生容量Cpとの積の絶対値が、{Vin1・C1+Vin2・C2+Vin3・C3+Vin4・C4}の絶対値に比べて十分小さくなければ、出力電圧Vout(t)を用いて静電容量C1、C2、C3、及びC4を推定する場合に誤差が生じる。 As seen from equation (1), the absolute value of the product of the noise voltage difference {Vn (t) −Vn (t0)} and the sense line parasitic capacitance Cp is {Vin1 · C1 + Vin2 · C2 + Vin3 · C3 + Vin4 · C4} If the output voltage Vout (t) is used to estimate the electrostatic capacitances C1, C2, C3 and C4, an error occurs if the absolute value is not sufficiently small.
 誤差を小さくするためリセット、駆動電圧Vin1、Vin2、Vin3、及びVin4の印加、及び出力Voutの読み出しという動作を複数回繰り返して行い出力を平均化することが知られている。この場合、出力Voutの読み出しごとに{Vn(t)-Vn(t0)}の値が無相関に分布すれば、平均化によりサンプル個数の平方根に反比例してノイズの値が減少する。 It is known that operations such as resetting, application of drive voltages Vin1, Vin2, Vin3 and Vin4 and reading of the output Vout are repeated a plurality of times in order to reduce an error and the output is averaged. In this case, if the value of {Vn (t) −Vn (t0)} is distributed without correlation every reading of the output Vout, the value of noise decreases in inverse proportion to the square root of the number of samples by averaging.
 また、特許文献1には、検出対象静電容量を駆動電圧で充電して、充電された電荷を積分アンプに積分して放電させるという過程を繰り返すことで積分アンプの出力の信号対ノイズ比が改善することが記載されている。 Further, in Patent Document 1, the signal-to-noise ratio of the output of the integration amplifier is reduced by repeating the process of charging the capacitance to be detected with the drive voltage, integrating the charged charge into the integration amplifier and discharging it. It is stated that it improves.
日本国公開特許公報特開2010-250522号公報(2010年11月4日公開)Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2010-250522 (released on November 4, 2010)
 しかしながら、静電容量C1~C4をリセットし、駆動電圧Vin1~Vin4により静電容量C1~C4を再充電して静電容量C1~C4の電荷をセンスアンプ2で読み出すという処理は、ドライブラインDL1~DL4、センスラインSLの電圧を変化させるため、この電圧変化が収束するまでにはそれらのラインの持つ時定数で律捉された時間がかかり、容量値の推測に求められる限られた時間内に行える平均化の回数が不足するという課題があった。 However, the process of resetting the electrostatic capacitances C1 to C4 and recharging the electrostatic capacitances C1 to C4 with the drive voltages Vin1 to Vin4 and reading the charges of the electrostatic capacitances C1 to C4 by the sense amplifier 2 is the drive line DL1. ~ DL4, in order to change the voltage of the sense line SL, it takes a time determined by the time constant of those lines before the voltage change converges, and within the limited time required for the estimation of the capacitance value There is a problem that the number of times of averaging that can be performed is insufficient.
 本発明の目的は、静電容量をリセットし、駆動電圧により再充電してセンスアンプで読み出すための処理時間を短縮することができる静電容量検出回路及び電子機器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a capacitance detection circuit and an electronic device capable of resetting a capacitance, recharging with a drive voltage, and shortening a processing time for reading by a sense amplifier.
 本発明に係る静電容量検出回路は、センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記センスラインに接続された1個以上の静電容量の容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、前記ドライブラインに所定の電圧を印加する駆動回路と、前記電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を、前記センスラインを通して読み出すセンスアンプと、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎にデジタル値に変換するAD変換器と、前記AD変換器により変換された複数のデジタル値を平均化するデジタル演算回路とを備えたことを特徴とする。 The capacitance detection circuit according to the present invention estimates the capacitance value of one or more capacitances, one end of which is connected to one or more drive lines crossing the sense line and the other end of which is connected to the sense line. And a drive circuit for applying a predetermined voltage to the drive line, and the charge accumulated in the capacitance by the application of the voltage through the sense line A sense amplifier to be read out, an AD converter which samples the output of the sense amplifier a plurality of times while the drive circuit applies the voltage to the drive line, and converts it to a digital value for each sampling, and the AD conversion And a digital arithmetic circuit for averaging a plurality of digital values converted by the digital signal processor.
 本発明に係る他の静電容量検出回路は、センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記センスラインに接続された1個以上の静電容量の容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、前記ドライブラインに所定の電圧を印加する駆動回路と、前記電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を、前記センスラインを通して読み出すセンスアンプと、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングするサンプリング容量回路と、前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた前記センスアンプの複数の出力を平均化するアナログ演算回路とを備えたことを特徴とする。 Another capacitance detection circuit according to the present invention is a capacitance value of one or more capacitances having one end connected to one or more drive lines crossing the sense line and the other end connected to the sense line. A capacitance detection circuit for acquiring data for estimating the capacitance, the drive circuit applying a predetermined voltage to the drive line, the charge accumulated in the capacitance by the application of the voltage, the sense circuit A sense amplifier for reading out through a line, a sampling capacitance circuit which samples the output of the sense amplifier a plurality of times while the drive circuit applies the voltage to the drive line, and the sense sampled by the sampling capacitance circuit And an analog operation circuit that averages a plurality of outputs of the amplifier.
 本発明に係るさらに他の静電容量検出回路は、センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記センスラインに接続された1個以上の静電容量の容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、前記ドライブラインに所定の第1電圧及び第2電圧をこの順番で印加する駆動回路と、前記第1電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を、前記センスラインを通して読み出した後、前記第2電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を前記センスラインを通して読み出すセンスアンプと、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第1電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎に第1デジタル値に変換した後、前記駆動回路が前記第2電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎に第2デジタル値に変換するAD変換器と、前記AD変換器により変換された複数の第1デジタル値を平均化した第1検出電圧と、前記複数の第2デジタル値を平均化した第2検出電圧との差を求めることにより前記静電容量の容量値を推定するデジタル演算回路とを備えたことを特徴とする。 In still another electrostatic capacitance detection circuit according to the present invention, a capacitance of one or more electrostatic capacitances of which one end is connected to one or more drive lines crossing the sense line and the other end is connected to the sense line A capacitance detection circuit for acquiring data for estimating a value, the drive circuit applying a first voltage and a second voltage to the drive line in this order, and applying the first voltage to the drive line. A sense amplifier for reading out the charge accumulated in the electrostatic capacitance through the sense line by applying the second voltage after reading out the electric charge accumulated in the electrostatic capacitance through the sense line; and the drive circuit While applying the first voltage to the line, the output of the sense amplifier is sampled a plurality of times, converted to a first digital value for each sampling, and An AD converter that samples the output of the sense amplifier a plurality of times while the second voltage is applied, and converts the output into a second digital value for each sampling, and a plurality of second converters converted by the AD converter A digital operation circuit for estimating the capacitance value of the capacitance by obtaining a difference between a first detection voltage obtained by averaging one digital value and a second detection voltage obtained by averaging the plurality of second digital values; It is characterized by having.
 本発明に係るさらに他の静電容量検出回路は、センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記センスラインに接続された1個以上の静電容量の容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、前記ドライブラインに所定の第1電圧及び第2電圧をこの順番で印加する駆動回路と、前記第1電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を、前記センスラインを通して読み出した後、前記第2電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を前記センスラインを通して読み出すセンスアンプと、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第1電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングした複数の第1サンプリング値を生成し、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第2電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングした複数の第2サンプリング値を生成するサンプリング容量回路と、前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた複数の第1サンプリング値を平均化した第1検出電圧と、前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた複数の第2サンプリング値を平均化した第2検出電圧との差を求めることにより前記静電容量の容量値を推定するアナログ演算回路とを備えたことを特徴とする。 In still another electrostatic capacitance detection circuit according to the present invention, a capacitance of one or more electrostatic capacitances of which one end is connected to one or more drive lines crossing the sense line and the other end is connected to the sense line A capacitance detection circuit for acquiring data for estimating a value, the drive circuit applying a first voltage and a second voltage to the drive line in this order, and applying the first voltage to the drive line. A sense amplifier for reading out the charge accumulated in the electrostatic capacitance through the sense line by applying the second voltage after reading out the electric charge accumulated in the electrostatic capacitance through the sense line; and the drive circuit Generating a plurality of first sampling values obtained by sampling the output of the sense amplifier a plurality of times while applying the first voltage to the line; A sampling capacitor circuit for generating a plurality of second sampling values obtained by sampling the output of the sense amplifier a plurality of times while applying the second voltage to the brine; and a plurality of first sampling circuits sampled by the sampling capacitor circuit The capacitance value of the capacitance is estimated by calculating the difference between the first detection voltage obtained by averaging the sampling values and the second detection voltage obtained by averaging the plurality of second sampling values sampled by the sampling capacitance circuit. And an analog operation circuit.
 本発明に係るさらに他の静電容量検出回路は、第1センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記第1センスラインに接続された1個以上の第1静電容量と、第2センスラインに交差する前記ドライブラインに一端が接続され、他端が前記第2センスラインに接続された1個以上の第2静電容量との容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、前記ドライブラインに所定の電圧を印加する駆動回路と、前記電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷を前記第1及び第2センスラインを通して読み出すセンスアンプと、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの差動出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎にデジタル値に変換するAD変換器と、前記AD変換器により変換された複数のデジタル値を平均化するデジタル演算回路とを備えたことを特徴とする。 In still another electrostatic capacitance detection circuit according to the present invention, one or more first capacitance lines each having one end connected to one or more drive lines intersecting the first sense line and the other end connected to the first sense line Estimating capacitance values of one capacitance and one or more second capacitances having one end connected to the drive line crossing the second sense line and the other end connected to the second sense line And a drive circuit for applying a predetermined voltage to the drive line, and the charge accumulated in the first and second capacitances by the application of the voltage. A sense amplifier for reading out through the first and second sense lines, and the differential output of the sense amplifier is sampled a plurality of times while the drive circuit applies the voltage to the drive line. An AD converter for converting the digital value, characterized in that said a digital arithmetic circuit for averaging the converted plurality of digital values by an AD converter.
 本発明に係るさらに他の静電容量検出回路は、第1センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記第1センスラインに接続された1個以上の第1静電容量と、第2センスラインに交差する前記ドライブラインに一端が接続され、他端が前記第2センスラインに接続された1個以上の第2静電容量との容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、前記ドライブラインに所定の電圧を印加する駆動回路と、前記電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷を前記第1及び第2センスラインを通してそれぞれ読み出すセンスアンプと、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの差動出力を複数回サンプリングするサンプリング容量回路と、前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた前記センスアンプの複数の差動出力を平均化するアナログ演算回路とを備えたことを特徴とする。 In still another electrostatic capacitance detection circuit according to the present invention, one or more first capacitance lines each having one end connected to one or more drive lines intersecting the first sense line and the other end connected to the first sense line Estimating capacitance values of one capacitance and one or more second capacitances having one end connected to the drive line crossing the second sense line and the other end connected to the second sense line And a drive circuit for applying a predetermined voltage to the drive line, and the charge accumulated in the first and second capacitances by the application of the voltage. A sense amplifier for reading out through the first and second sense lines, and a sump for sampling a differential output of the sense amplifier a plurality of times while the drive circuit applies the voltage to the drive line. And ring capacitor circuit, characterized in that a plurality of differential outputs of the sense amplifiers sampled by the sampling capacitor circuit having an analog arithmetic circuit for averaging.
 本発明に係るさらに他の静電容量検出回路は、第1センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記第1センスラインに接続された1個以上の第1静電容量と、第2センスラインに交差する前記ドライブラインに一端が接続され、他端が前記第2センスラインに接続された1個以上の第2静電容量との容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、前記ドライブラインに所定の第1電圧及び第2電圧をこの順番で印加する駆動回路と、前記第1電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷をそれぞれ前記第1及び第2センスラインを通して読み出した後、前記第2電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷をそれぞれ前記第1及び第2センスラインを通して読み出すセンスアンプと、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第1電圧を印加している間に、前記センスアンプの差動出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎に第1デジタル値に変換した後、前記駆動回路が前記第2電圧を印加している間に、前記センスアンプの差動出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎に第2デジタル値に変換するAD変換器と、前記AD変換器により変換された複数の第1デジタル値を平均化した第1検出電圧と、前記複数の第2デジタル値を平均化した第2検出電圧との差を求めることにより前記静電容量の容量値を推定するデジタル演算回路とを備えたことを特徴とする。 In still another electrostatic capacitance detection circuit according to the present invention, one or more first capacitance lines each having one end connected to one or more drive lines intersecting the first sense line and the other end connected to the first sense line Estimating capacitance values of one capacitance and one or more second capacitances having one end connected to the drive line crossing the second sense line and the other end connected to the second sense line A capacitance detection circuit for acquiring data for driving the drive line, the drive circuit applying a predetermined first voltage and a second voltage to the drive line in this order, and the application of the first voltage to the drive line. The charge stored in the second capacitance is read out through the first and second sense lines, respectively, and then the charge stored in the first and second capacitances is applied by the application of the second voltage. And second sensula A sense amplifier for reading out the signal and the differential output of the sense amplifier while the drive circuit is applying the first voltage to the drive line, and sampling the output of the sense amplifier a plurality of times and converting it into a first digital value for each sampling After that, while the drive circuit is applying the second voltage, an AD converter which samples the differential output of the sense amplifier a plurality of times and converts it into a second digital value for each sampling, and the AD converter Calculating a difference between a first detection voltage obtained by averaging a plurality of first digital values converted by the second detection voltage and a second detection voltage obtained by averaging the plurality of second digital values. And a digital operation circuit for estimating.
 本発明に係るさらに他の静電容量検出回路は、第1センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記第1センスラインに接続された1個以上の第1静電容量と、第2センスラインに交差する前記ドライブラインに一端が接続され、他端が前記第2センスラインに接続された1個以上の第2静電容量との容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、前記ドライブラインに所定の第1電圧及び第2電圧をこの順番で印加する駆動回路と、前記第1電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷をそれぞれ前記第1及び第2センスラインを通して読み出した後、前記第2電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷をそれぞれ前記第1及び第2センスラインを通して読み出すセンスアンプと、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第1電圧を印加している間に、前記センスアンプの第1差動出力を複数回サンプリングした後、前記駆動回路が前記第2電圧を印加している間に、前記センスアンプの第2差動出力を複数回サンプリングするサンプリング容量回路と、前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた前記センスアンプの複数の第1差動出力を平均化した第1検出電圧と、前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた前記センスアンプの複数の第2差動出力を平均化した第2検出電圧との差を求めることにより前記静電容量の容量値を推定するアナログ演算回路とを備えたことを特徴とする。 In still another electrostatic capacitance detection circuit according to the present invention, one or more first capacitance lines each having one end connected to one or more drive lines intersecting the first sense line and the other end connected to the first sense line Estimating capacitance values of one capacitance and one or more second capacitances having one end connected to the drive line crossing the second sense line and the other end connected to the second sense line A capacitance detection circuit for acquiring data for driving the drive line, the drive circuit applying a predetermined first voltage and a second voltage to the drive line in this order, and the application of the first voltage to the drive line. The charge stored in the second capacitance is read out through the first and second sense lines, respectively, and then the charge stored in the first and second capacitances is applied by the application of the second voltage. And second sensula After the first differential output of the sense amplifier is sampled multiple times while the drive circuit applies the first voltage to the drive line, the drive circuit performs the second operation. A sampling capacitor circuit that samples the second differential output of the sense amplifier a plurality of times while applying a voltage, and averaging a plurality of first differential outputs of the sense amplifier sampled by the sampling capacitor circuit The capacitance value of the capacitance is estimated by calculating the difference between the first detected voltage and the second detected voltage obtained by averaging the plurality of second differential outputs of the sense amplifier sampled by the sampling capacitance circuit. And an analog operation circuit.
 本発明に係る電子機器は、本発明に係る静電容量検出回路を備え、前記センスラインと前記ドライブラインと前記静電容量とは、タッチパネルを構成し、前記タッチパネルに重ねられているか、前記タッチパネルを内蔵した表示パネルをさらに備えたことを特徴とする。 An electronic device according to the present invention comprises the capacitance detection circuit according to the present invention, wherein the sense line, the drive line, and the capacitance form a touch panel, and are superimposed on the touch panel, or the touch panel And a display panel having a built-in display.
 本発明に係る静電容量検出回路は、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎にデジタル値に変換する。このため、容量をリセットして駆動電圧を与えてセンスアンプで読み出すという処理を繰り返す構成よりも処理時間を短縮することができる。 The electrostatic capacitance detection circuit according to the present invention samples the output of the sense amplifier a plurality of times while the drive circuit applies the voltage to the drive line, and converts the output into a digital value for each sampling. Therefore, the processing time can be shortened compared to the configuration in which the process of resetting the capacitance, providing the drive voltage, and reading out by the sense amplifier is repeated.
実施の形態1に係る静電容量検出回路の構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitance detection circuit according to a first embodiment. 実施の形態1に係る他の静電容量検出回路の構成を示す回路図である。5 is a circuit diagram showing a configuration of another electrostatic capacitance detection circuit according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係る静電容量検出回路の構成を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitance detection circuit according to a second embodiment. 実施の形態2に係る他の静電容量検出回路の構成を示す回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of another electrostatic capacitance detection circuit according to Embodiment 2. 実施の形態3に係る静電容量検出回路の構成を示す回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitance detection circuit according to a third embodiment. 実施の形態3に係る他の静電容量検出回路の構成を示す回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of another electrostatic capacitance detection circuit according to Embodiment 3. 実施の形態4に係る静電容量検出回路の構成を示す回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitance detection circuit according to a fourth embodiment. 実施の形態4に係る他の静電容量検出回路の構成を示す回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of another electrostatic capacitance detection circuit according to Fourth Embodiment. 実施の形態5に係る携帯電話機の構成を示すブロック図である。FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a mobile phone according to Embodiment 5. 従来の静電容量検出回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the conventional electrostatic capacitance detection circuit.
 本発明の静電容量検出回路に関する実施の一形態について図1~図9に基づいて説明すれば以下のとおりである。 One embodiment of the capacitance detection circuit of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 9.
 (実施の形態1)
 (静電容量検出回路1の構成(シングルエンド、シングルサンプリング))
 図1は、実施の形態1に係る静電容量検出回路1の構成を示す回路図である。静電容量検出回路1は、センスラインSLに交差するドライブラインDL1~DL4にそれぞれ一端が接続され、他端がセンスラインSLに接続された静電容量C1~C4の容量値を推定するためのデータを取得する。
Embodiment 1
(Configuration of capacitance detection circuit 1 (single end, single sampling))
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitance detection circuit 1 according to a first embodiment. The electrostatic capacitance detection circuit 1 has one end connected to the drive lines DL1 to DL4 crossing the sense line SL and the other end to estimate capacitance values of the electrostatic capacitances C1 to C4 connected to the sense line SL. Get data
 静電容量検出回路1は、駆動回路8を備えている。駆動回路8は、ドライブラインDL1~DL4に電圧Vin1~Vin4を印加する。センスラインSLには、センスライン寄生容量Cpが存在する。センスライン寄生容量Cpには、外部からノイズNZが印加される。静電容量検出回路1には、センスアンプ2が設けられている。センスアンプ2は、電圧Vin1~Vin4の印加により静電容量C1~C4に蓄積された電荷を、センスラインSLを通して読み出す。 The electrostatic capacitance detection circuit 1 includes a drive circuit 8. The drive circuit 8 applies voltages Vin1 to Vin4 to the drive lines DL1 to DL4. Sense line parasitic capacitance Cp is present in sense line SL. Noise NZ is externally applied to the sense line parasitic capacitance Cp. The electrostatic capacitance detection circuit 1 is provided with a sense amplifier 2. The sense amplifier 2 reads the charges accumulated in the capacitances C1 to C4 by application of the voltages Vin1 to Vin4 through the sense line SL.
 センスアンプ2は、オペアンプ10を有している。オペアンプ10の非反転入力端子はセンスラインSLに接続されており、反転入力端子は基準電圧Vrに接続されている。センスアンプ2には、オペアンプ10の非反転入力端子とオペアンプ10の出力とに接続された積分容量Cf及びスイッチSWRが互いに並列に設けられている。 The sense amplifier 2 has an operational amplifier 10. The non-inverted input terminal of the operational amplifier 10 is connected to the sense line SL, and the inverted input terminal is connected to the reference voltage Vr. In the sense amplifier 2, an integration capacitance Cf and a switch SWR connected to the non-inversion input terminal of the operational amplifier 10 and the output of the operational amplifier 10 are provided in parallel with each other.
 センスアンプ2は、集積化されており、センスラインSLに接続された入力端子9を有している。 The sense amplifier 2 is integrated and has an input terminal 9 connected to the sense line SL.
 静電容量検出回路1は、AD変換器3を備えている。AD変換器3は、駆動回路8がドライブラインDL1~DL4に電圧Vin1~Vin4を印加している間に、センスアンプ2の出力を複数回繰り返してサンプリングし、サンプリング毎にデジタル値に変換する。AD変換器3には、擬似乱数発生回路7が接続されている。擬似乱数発生回路7は、AD変換器3のサンプリング周期を制御するために、予め定められた範囲内の乱数を生成してAD変換器3に供給する。 The capacitance detection circuit 1 includes an AD converter 3. While the drive circuit 8 applies the voltages Vin1 to Vin4 to the drive lines DL1 to DL4, the AD converter 3 repeatedly samples the output of the sense amplifier 2 a plurality of times, and converts the output into digital values for each sampling. The pseudo random number generation circuit 7 is connected to the AD converter 3. The pseudo random number generation circuit 7 generates a random number within a predetermined range and supplies it to the AD converter 3 in order to control the sampling period of the AD converter 3.
 静電容量検出回路1には、デジタル演算回路4が設けられている。デジタル演算回路4は、AD変換器3により変換された複数のデジタル値を平均化する。 The electrostatic capacitance detection circuit 1 is provided with a digital arithmetic circuit 4. The digital arithmetic circuit 4 averages a plurality of digital values converted by the AD converter 3.
 (静電容量検出回路1の動作)
 静電容量C1、C2、C3、及びC4のセンスラインSLと繋がらない方の端子に、ドライブラインDL1~DL4を通して電圧Vin1、Vin2、Vin3、及びVin4を印加して、そのときのセンスアンプ2の出力電圧をAD変換器3により複数回繰り返して読み出すことで容量C1、C2、C3、及びC4の値を推定するためのデータを得る。センスラインSLの電荷をリセットするため、まずスイッチSWRを閉じて、ドライブラインDL1~DL4への印加電圧Vin1=Vin2=Vin3=Vin4=0とする。
(Operation of electrostatic capacitance detection circuit 1)
The voltages Vin1, Vin2, Vin3 and Vin4 are applied to the terminals of the capacitances C1, C2, C3 and C4 not connected to the sense line SL through the drive lines DL1 to DL4, and the sense amplifier 2 at that time is The output voltage is repeatedly read a plurality of times by the AD converter 3 to obtain data for estimating the values of the capacitors C1, C2, C3 and C4. In order to reset the charge of the sense line SL, the switch SWR is first closed to set the applied voltage Vin1 = Vin2 = Vin3 = Vin4 = 0 to the drive lines DL1 to DL4.
 AD変換器3による読み出しの繰り返し回数は、実際には、駆動方式や外来ノイズの状況、必要とされるS/Nにより、数回から1000回以上まで多様な数値を取り得る。指やペンのタッチ位置を検出するために必要とされるS/N比を実現でき、かつ一回のタッチ位置検出に許容される時間内に完了できる適切な繰り返し回数を選ぶ。 The number of repetitions of readout by the AD converter 3 can actually take various values from several times to 1000 or more times depending on the driving method, the situation of external noise, and required S / N. Choose the appropriate number of repetitions that can achieve the signal-to-noise ratio needed to detect the touch position of a finger or pen and can be completed within the time allowed for one touch position detection.
 その後、時刻t0においてスイッチSWRを開き、さらにその後、駆動電圧をVin1=Vd、Vin2=Vin3=Vin4=0にして出力が収束した後の時刻tにおける出力電圧値は、
 Vout(t)=-{Vd・C1+(Vn(t)-Vn(t0))・Cp}/Cf+Vr  …式(1)、
 となり、Vn(t)-Vn(t0)というノイズで決まる誤差を許容すると静電容量C1の値を推定できる。ノイズ電圧Vnのrms(二乗平均平方根、Root Mean Square)値をVn_rmsとすると、Vn(t)-Vn(t0)のrms値は2Vn_rmsである。ここで、ノイズによる誤差を削減するために、駆動電圧をVin1=Vd、Vin2=Vin3=Vin4=0にして、出力が収束した後の出力電圧を時刻t11、t12、…t1nにおいてAD変換器3によりn回繰り返してサンプリングしてデジタル値に変換し、デジタル演算回路4によりそれらのデジタル値の加算平均Vout_aveを求めると、
 Vout_ave=-{n・Vd・C1+(Vn(t11)+Vn(t12)+・・・+Vn(t1n)-n・Vn(t0))・Cp}/(n・Cf)+Vr、
となる。この加算平均値に含まれるノイズの項、(Vn(t11)+Vn(t12)+ ・・・+Vn(t1n))/nはサンプル間のノイズ電圧Vn(t11)、Vn(t12)、…Vn(t1n)に相関が無ければ、rms値においてノイズ電圧Vnのrms値の1/sqrt(n)に小さくなるため、Vout(t)では2Vn_rmsであったノイズのrms値が、Vn_aveではサンプリング回数nを大きくすると、Vn_rmsまで削減可能である。
Thereafter, the switch SWR is opened at time t0, and thereafter, the output voltage value at time t after the output converges by setting the drive voltage to Vin1 = Vd and Vin2 = Vin3 = Vin4 = 0 is
Vout (t) =-{Vd · C1 + (Vn (t)-Vn (t0)) · Cp} / Cf + Vr formula (1),
The value of the capacitance C1 can be estimated by accepting an error determined by noise such as Vn (t) −Vn (t0). Assuming that the rms (root mean square) value of the noise voltage Vn is Vn_rms, the rms value of Vn (t) −Vn (t0) is 2Vn_rms. Here, in order to reduce an error due to noise, the drive voltage is set to Vin1 = Vd, Vin2 = Vin3 = Vin4 = 0, and the output voltage after the output converges is AD converter 3 at time t11, t12,. The sampling is repeated n times according to and converted to digital values, and the digital arithmetic circuit 4 obtains the addition average Vout_ave of those digital values,
Vout_ave =-{n.Vd.C1 + (Vn (t11) + Vn (t12) +... + Vn (t1n) -n.Vn (t0)). Cp} / (n.Cf) + Vr,
It becomes. The term of noise included in the addition average value, (Vn (t11) + Vn (t12) +... + Vn (t1n) / n is the noise voltage between samples Vn (t11), Vn (t12),. If there is no correlation in t1n), the noise rms value becomes 1 / sqrt (n) of the rms value of the noise voltage Vn at rms value, so the noise rms value that was 2Vn_rms at Vout (t) If it is larger, it can be reduced to Vn_rms.
 一般に寄生容量Cpを介してセンスラインSLに影響するノイズ電圧Vnは、液晶ディスプレイの表示画面に依存してランダムな変化があり、サンプル間の相関は小さいことが期待される。しかしながら、ノイズ電圧が液晶ディスプレイの画面走査の周期で周期的に変動したり、あるいは、タッチパネルを操作する人体を介して混入する外部の周期的変動ノイズの場合には、周期的なサンプリングではサンプル間の相関が大きくなることもあり得る。この様な場合でも、平均化により効果的にノイズ量を削減するために、擬似乱数発生回路7によりサンプリングの時刻を非周期的にすることが推奨される。 Generally, the noise voltage Vn affecting the sense line SL through the parasitic capacitance Cp has a random change depending on the display screen of the liquid crystal display, and it is expected that the correlation between samples is small. However, in the case of external periodic fluctuation noise in which the noise voltage fluctuates periodically in the screen scanning period of the liquid crystal display or is mixed through the human body operating the touch panel, periodic sampling takes between samples There is also a possibility that the correlation of Even in such a case, in order to reduce the amount of noise effectively by averaging, it is recommended that the pseudo random number generation circuit 7 make the sampling time non-periodic.
 (静電容量検出回路1の他の駆動方法)
 静電容量検出回路1の他の駆動方法による容量値の推定方法を以下に説明する。上述した駆動方法と同様に、センスラインSLの電荷をリセットするため、まずスイッチSWRを閉じて、ドライブラインDL1~DL4への印加電圧Vin1=Vin2=Vin3=Vin4=0とする。その後、時刻t01においてスイッチSWRを開き、さらにその後、(Vin1、Vin2、Vin3、Vin4)=(Vd、Vd、Vd、Vd)を印加した時の出力を時刻t1でサンプリングした値をVout(t1)とすると、
 Vout(t1)=-Vd(C1+C2+C3+C4)/Cf-(Vn(t1)-Vn(t01))Cp/Cf+Vr  …式(2)、
となる。
(Another driving method of the electrostatic capacitance detection circuit 1)
A method of estimating the capacitance value by another driving method of the capacitance detection circuit 1 will be described below. Similar to the above-described driving method, in order to reset the charge of the sense line SL, the switch SWR is first closed to set the applied voltage Vin1 = Vin2 = Vin3 = Vin4 = 0 to the drive lines DL1 to DL4. After that, the switch SWR is opened at time t01, and thereafter, the value obtained by sampling the output at time t1 when (Vin1, Vin2, Vin3, Vin4) = (Vd, Vd, Vd, Vd) is applied is Vout (t1) If you
Vout (t1) =-Vd (C1 + C2 + C3 + C4) / Cf-(Vn (t1)-Vn (t01)) Cp / Cf + Vr formula (2),
It becomes.
 次に、センスラインSLの電荷をリセットするため、スイッチSWRを閉じて、ドライブラインDL1~DL4への印加電圧Vin1=Vin2=Vin3=Vin4=0とする。その後、時刻t02においてスイッチSWRを開き、さらにその後、(Vin1、Vin2、Vin3、Vin4)=(Vd、-Vd、Vd、-Vd)を印加した時の出力を時刻t2でサンプリングした値をVout(t2)とすると、
 Vout(t2)=-Vd(C1-C2+C3-C4)/Cf-(Vn(t2)-Vn(t02))Cp/Cf+Vr  …式(3)、
となる。
Next, in order to reset the charge of the sense line SL, the switch SWR is closed to set the applied voltage Vin1 = Vin2 = Vin3 = Vin4 = 0 to the drive lines DL1 to DL4. Thereafter, the switch SWR is opened at time t02, and thereafter, the value obtained by sampling the output at time t2 when (Vin1, Vin2, Vin3, Vin4) = (Vd, -Vd, Vd, -Vd) is applied is Vout (value t2),
Vout (t2) =-Vd (C1-C2 + C3-C4) / Cf-(Vn (t2)-Vn (t02)) Cp / Cf + Vr formula (3),
It becomes.
 次に、センスラインSLの電荷をリセットするため、スイッチSWRを閉じて、ドライブラインDL1~DL4への印加電圧Vin1=Vin2=Vin3=Vin4=0とする。その後、時刻t03においてスイッチSWRを開き、さらにその後、(Vin1、Vin2、Vin3、Vin4)=(Vd、Vd、-Vd、-Vd)を印加した時の出力を時刻t3でサンプリングした値をVout(t3)とすると、
 Vout(t3)=-Vd(C1+C2-C3-C4)/Cf-(Vn(t3)-Vn(t03))Cp/Cf+Vr  …式(4)、
となる。
Next, in order to reset the charge of the sense line SL, the switch SWR is closed to set the applied voltage Vin1 = Vin2 = Vin3 = Vin4 = 0 to the drive lines DL1 to DL4. Thereafter, the switch SWR is opened at time t03, and thereafter, the value obtained by sampling the output at time t3 when (Vin1, Vin2, Vin3, Vin4) = (Vd, Vd, -Vd, -Vd) is applied is Vout (value t3),
Vout (t3) = -Vd (C1 + C2-C3-C4) / Cf-(Vn (t3)-Vn (t03)) Cp / Cf + Vr formula (4),
It becomes.
 次に、センスラインSLの電荷をリセットするため、スイッチSWRを閉じて、ドライブラインDL1~DL4への印加電圧Vin1=Vin2=Vin3=Vin4=0とする。その後、時刻t04においてスイッチSWRを開き、さらにその後、(Vin1、Vin2、Vin3、Vin4)=(Vd、-Vd、-Vd、Vd)を印加した時の出力を時刻t4でサンプリングした値をVout(t4)とすると、
 Vout(t4)=-Vd(C1-C2-C3+C4)/Cf-(Vn(t4)-Vn(t04))Cp/Cf+Vr  …式(5)、
となる。
Next, in order to reset the charge of the sense line SL, the switch SWR is closed to set the applied voltage Vin1 = Vin2 = Vin3 = Vin4 = 0 to the drive lines DL1 to DL4. After that, the switch SWR is opened at time t04, and then the output when (Vin1, Vin2, Vin3, Vin4) = (Vd, -Vd, -Vd, Vd) is applied is sampled at time t4, and the value is Vout ( t4),
Vout (t4) =-Vd (C1-C2-C3 + C4) / Cf-(Vn (t4)-Vn (t04)) Cp / Cf + Vr formula (5),
It becomes.
 そして、式(2)、式(3)、式(4)、及び式(5)で得られた電圧値の4つの線形和を以下のように求める。 And four linear sums of the voltage value obtained by Formula (2), Formula (3), Formula (4), and Formula (5) are calculated | required as follows.
 Vout(t1)+Vout(t2)+Vout(t3)+Vout(t4)
=-4Vd・C1/Cf-(Vn(t1)+Vn(t2)+Vn(t3)+Vn(t4))・Cp/Cf+(Vn(t01)+Vn(t02)+Vn(t03)+Vn(t04))・Cp/Cf+4Vr  …式(6)、
 Vout(t1)-Vout(t2)+Vout(t3)-Vout(t4)
=-4Vd・C2/Cf-(Vn(t1)-Vn(t2)+Vn(t3)-Vn(t4))・Cp/Cf+(Vn(t01)-Vn(t02)+Vn(t03)-Vn(t04))・Cp/Cf  …式(7)、
 Vout(t1)+Vout(t2)-Vout(t3)-Vout(t4)
=-4Vd・C3/Cf-(Vn(t1)+Vn(t2)-Vn(t3)-Vn(t4))・Cp/Cf+(Vn(t01)+Vn(t02)-Vn(t03)-Vn(t04))・Cp/Cf  …式(8)、
 Vout(t1)-Vout(t2)-Vout(t3)+Vout(t4)
=-4Vd・C4/Cf-(Vn(t1)-Vn(t2)-Vn(t3)+Vn(t4))・Cp/Cf+(Vn(t01)-Vn(t02)-Vn(t03)+Vn(t04))・Cp/Cf  …式(9)、
 これらの演算結果により、ノイズ電圧Vn(t)に依存した誤差を許容すれば、静電容量C1、C2、C3、C4を推定することが可能である。ノイズ電圧を削減するためには、出力Vout(t1)、Vout(t2)、Vout(t3)、及びVout(t4)を得るためのサンプリングをそれぞれAD変換器3により複数回繰り返し行ってデジタル値に変換し、デジタル演算回路4によりそれらのデジタル値の加算平均Vout_ave1、Vout_ave2、Vout_ave3、及びVout_ave4を求めて、式(6)、式(7)、式(8)、及び式(9)における出力Vout(t1)、Vout(t2)、Vout(t3)、Vout(t4)を置き換えることでノイズを小さくすることが可能である。この場合も、平均化により効果的にノイズ量を削減するために、擬似乱数発生回路7によりサンプリングの時刻をランダム化することが推奨される。
(静電容量検出回路1Aの構成(シングルエンド、シングルサンプリング))
 図2は、実施の形態1に係る他の静電容量検出回路1Aの構成を示す回路図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
Vout (t1) + Vout (t2) + Vout (t3) + Vout (t4)
= -4 Vd · C1 / Cf-(Vn (t1) + Vn (t2) + Vn (t3) + Vn (t4) · Cp / Cf + (Vn (t01) + Vn (t02) + Vn (t03) + Vn (t04)) · Cp / Cf + 4Vr formula (6),
Vout (t1)-Vout (t2) + Vout (t3)-Vout (t4)
=-4 Vd · C 2 / C f-(V n (t 1)-V n (t 2) + V n (t 3)-V n (t 4)) · C p / C f + (V n (t 01)-V n (t 02) + V n (t 03)-V n (t 04 )) Cp / Cf formula (7),
Vout (t1) + Vout (t2) -Vout (t3) -Vout (t4)
= -4VdC3 / Cf- (Vn (t1) + Vn (t2) -Vn (t3) -Vn (t4) Cp / Cf + (Vn (t01) + Vn (t02) -Vn (t03) -Vn (t04) )) Cp / Cf formula (8),
Vout (t1)-Vout (t2)-Vout (t3) + Vout (t4)
= -4 Vd · C4 / Cf-(Vn (t1)-Vn (t2)-Vn (t3) + Vn (t4) · Cp / Cf + (Vn (t01)-Vn (t02)-Vn (t03) + Vn (t04) )) Cp / Cf equation (9),
It is possible to estimate the electrostatic capacitances C1, C2, C3, and C4 if an error depending on the noise voltage Vn (t) is allowed from these calculation results. In order to reduce the noise voltage, the sampling for obtaining the outputs Vout (t1), Vout (t2), Vout (t3), and Vout (t4) is repeated a plurality of times by the AD converter 3 to obtain digital values. Converting and calculating the addition average Vout_ave1, Vout_ave2, Vout_ave3 and Vout_ave4 of the digital values by the digital operation circuit 4, the output Vout in the equation (6), the equation (7), the equation (8) and the equation (9) It is possible to reduce noise by replacing (t1), Vout (t2), Vout (t3), and Vout (t4). Also in this case, it is recommended to randomize the sampling time by the pseudo random number generation circuit 7 in order to reduce the amount of noise effectively by averaging.
(Configuration of capacitance detection circuit 1A (single end, single sampling))
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of another electrostatic capacitance detection circuit 1A according to the first embodiment. The same components as those described above are designated by the same reference numerals. Detailed descriptions of these components are omitted.
 静電容量検出回路1Aは、複数個のサンプリング電圧の加算平均をアナログ回路により求める場合の回路例を示しており、AD変換器3、デジタル演算回路4の代わりにサンプリング容量回路5A、積分器6Aを備えている。 Capacitance detection circuit 1A shows a circuit example in the case of obtaining an addition average of a plurality of sampling voltages by an analog circuit, and in place of AD converter 3 and digital operation circuit 4, sampling capacitance circuit 5A, integrator 6A Is equipped.
 サンプリング容量回路5Aは、サンプリング容量Csを有している。サンプリング容量Csの一方の端子にはスイッチSW1及びSW3が接続されており、他方の端子にはスイッチSW2及びSW4が接続されている。スイッチSW1は、サンプリング容量Csの一方の端子の接続を、センスアンプ2の出力と基準電圧Vrとの間で切り替える。スイッチSW2は、サンプリング容量Csの他方の端子の接続を、基準電圧Vrとセンスアンプ2の出力との間で切り替える。スイッチSW3は、サンプリング容量Csの一方の端子と積分器6Aとの間の接続をオンオフする。スイッチSW4は、サンプリング容量Csの他方の端子と積分器6Aとの間の接続をオンオフする。 The sampling capacitor circuit 5A has a sampling capacitor Cs. The switches SW1 and SW3 are connected to one terminal of the sampling capacitor Cs, and the switches SW2 and SW4 are connected to the other terminal. The switch SW1 switches the connection of one terminal of the sampling capacitor Cs between the output of the sense amplifier 2 and the reference voltage Vr. The switch SW2 switches the connection of the other terminal of the sampling capacitor Cs between the reference voltage Vr and the output of the sense amplifier 2. The switch SW3 turns on and off the connection between one terminal of the sampling capacitor Cs and the integrator 6A. The switch SW4 turns on and off the connection between the other terminal of the sampling capacitor Cs and the integrator 6A.
 サンプリング容量回路5Aには、擬似乱数発生回路7Aが接続されている。擬似乱数発生回路7Aは、スイッチSW1~SW4の動作周期を制御するために、予め定められた範囲内の擬似乱数を生成してサンプリング容量回路5Aに供給する。 A pseudo random number generation circuit 7A is connected to the sampling capacitance circuit 5A. The pseudo random number generation circuit 7A generates a pseudo random number within a predetermined range and supplies it to the sampling capacitance circuit 5A in order to control the operation cycle of the switches SW1 to SW4.
 積分器6Aは、オペアンプ11を有している。オペアンプ11の非反転入力端子は、サンプリング容量回路5AのスイッチSW3に接続されている。オペアンプ11の反転入力端子は、基準電圧Vr及びサンプリング容量回路5AのスイッチSW4に接続されている。積分器6Aには、オペアンプ11の非反転入力端子及びオペアンプ11の出力に接続されて互いに並列に配置された積分容量Cint及びスイッチSWR_intが互いに並列に設けられている。 The integrator 6A has an operational amplifier 11. The noninverting input terminal of the operational amplifier 11 is connected to the switch SW3 of the sampling capacitor circuit 5A. The inverting input terminal of the operational amplifier 11 is connected to the reference voltage Vr and the switch SW4 of the sampling capacitance circuit 5A. In the integrator 6A, integration capacitors Cint and switches SWR_int connected in parallel to each other and connected to the non-inversion input terminal of the operational amplifier 11 and the output of the operational amplifier 11 are provided in parallel with each other.
 (静電容量検出回路1Aの動作)
 サンプリング容量回路5Aに設けられたサンプリング容量Csが、センスアンプ2の出力電圧Voutを、時刻t1、t2、…tnにおいてサンプリングして積分容量Cintに積分することで、平均化された出力電圧
 Vout_ave={Vout(t1)+Vout(t2)+・・・+Vout(tn)}Cs/Cint、
が得られる。AD変換でデジタル化する図1に示す構成と比較して、量子化ノイズの混入が無いという優位性がある。
(Operation of capacitance detection circuit 1A)
The sampling capacitor Cs provided in the sampling capacitor circuit 5A samples the output voltage Vout of the sense amplifier 2 at times t1, t2,..., Tn and integrates it into the integration capacitor Cint, thereby averaging the output voltage Vout_ave = {Vout (t1) + Vout (t2) +... + Vout (tn)} Cs / Cint,
Is obtained. Compared to the configuration shown in FIG. 1 which is digitized by AD conversion, there is an advantage that there is no mixing of quantization noise.
 (実施の形態2)
(静電容量検出回路1Bの構成(シングルエンド、CDS))
 図3は、実施の形態2に係る静電容量検出回路1Bの構成を示す回路図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
Second Embodiment
(Configuration of Capacitance Detection Circuit 1B (Single-Ended, CDS))
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitance detection circuit 1B according to a second embodiment. The same components as those described above are designated by the same reference numerals. Detailed descriptions of these components are omitted.
 静電容量検出回路1Bは、駆動回路8Bとセンスアンプ2BとAD変換器3Bとデジタル演算回路4Bとを備えている。 The electrostatic capacitance detection circuit 1B includes a drive circuit 8B, a sense amplifier 2B, an AD converter 3B, and a digital arithmetic circuit 4B.
 (静電容量検出回路1Bの動作)
 静電容量C1、C2、C3、C4のセンスラインSLと繋がらない方の端子に電圧Vin1、Vin2、Vin3、Vin4を印加して、そのときのセンスアンプ2Bの出力電圧を複数回繰り返して読み出すことで静電容量C1、C2、C3、及びC4を推定するためのデータを得る。センスラインSLの電荷をリセットするため、まずスイッチSWRを閉じて、ドライブラインDL1~DL4への印加電圧Vin1=Vin2=Vin3=Vin4=0とする。その後、時刻t0においてスイッチSWRを開き、さらにその後、駆動電圧を第1の駆動電圧の組Vin1=Vin11、Vin2=Vin21、Vin3=Vin31、Vin4=Vin41にして、出力が収束した後の時刻t1における出力電圧値は、
 Vout(t1)=-(Vin11・C1+Vin21・C2+Vin31・C3+Vin41・C4)/Cf-(Vn(t1)-Vn(t01))・Cp/Cf+Vr+Voff  …式(10)、
となる。ここで、Voffはセンスアンプ2Bの入力オフセット電圧である。
(Operation of electrostatic capacitance detection circuit 1B)
Apply the voltages Vin1, Vin2, Vin3 and Vin4 to the terminals of the capacitances C1, C2, C3 and C4 which are not connected to the sense line SL, and repeatedly read the output voltage of the sense amplifier 2B at that time multiple times To obtain data for estimating the capacitances C1, C2, C3 and C4. In order to reset the charge of the sense line SL, the switch SWR is first closed to set the applied voltage Vin1 = Vin2 = Vin3 = Vin4 = 0 to the drive lines DL1 to DL4. Thereafter, the switch SWR is opened at time t0, and thereafter, the drive voltage is set to the first drive voltage set Vin1 = Vin11, Vin2 = Vin21, Vin3 = Vin31, Vin4 = Vin41, and the output is converged at time t1. The output voltage value is
Vout (t1) =-(Vin11.C1 + Vin21.C2 + Vin31.C3 + Vin41.C4) / Cf- (Vn (t1) -Vn (t01)). Cp / Cf + Vr + Voff Formula (10),
It becomes. Here, Voff is an input offset voltage of the sense amplifier 2B.
 次に、駆動電圧を第2の駆動電圧の組Vin1=Vin12、Vin2=Vin22、Vin3=Vin32、Vin4=Vin42にして、出力が収束した後の時刻t2における出力電圧値は、
 Vout(t2)=-(Vin12・C1+Vin22・C2+Vin32・C3+Vin42・C4)/Cf-(Vn(t2)-Vn(t01))・Cp/Cf+Vr+Voff  …式(11)、
となる。
Next, the drive voltage is set to the second drive voltage set Vin1 = Vin12, Vin2 = Vin22, Vin3 = Vin32, Vin4 = Vin42, and the output voltage value at time t2 after the output converges is
Vout (t2) =-(Vin12-C1 + Vin22-C2 + Vin32-C3 + Vin42-C4) / Cf-(Vn (t2)-Vn (t01))-Cp / Cf + Vr + Voff Formula (11),
It becomes.
 式(10)と式(11)とより、
  Vout_cds=Vout(t2)-Vout(t1)
 =-{(Vin12-Vin11)・C1+(Vin22-Vin21)・C2+(Vin32-Vin31)・C3+(Vin42-Vin41)・C4-(Vn(t2)-Vn(t1))・Cp/Cf、
となる。
From equation (10) and equation (11),
Vout_cds = Vout (t2) -Vout (t1)
=-{(Vin12-Vin11)-C1 + (Vin22-Vin21)-C2 + (Vin32-Vin31)-C3 + (Vin 42-Vin41)-C4-(Vn (t2)-Vn (t1))-Cp / Cf,
It becomes.
 これは、相関2重サンプリングの原理により、時刻t1におけるノイズと時刻t2におけるノイズとに含まれる相関成分をキャンセルすることを目的としている。Vout_cdsに含まれるノイズの項であるVn(t2)-Vn(t1)は、時刻t1と時刻t2におけるノイズに相関があればキャンセルされる。また、上の式には表記していないが、センスアンプ2Bのノイズも時刻t1と時刻t2で相関のある部分はキャンセルされる。特に、センスアンプ2Bの入力オフセットのように時間変動のないノイズは完全にキャンセルされる。複数のセンスアンプ2Bを並列して使う場合には、個々のセンスアンプ2Bの入力オフセット電圧のばらつきが問題になるため、相関2重サンプリングの採用が望ましい。 This aims to cancel the correlation component included in the noise at time t1 and the noise at time t2 according to the principle of correlated double sampling. The noise term Vn (t2) −Vn (t1) included in Vout_cds is canceled if the noise at time t1 and time t2 is correlated. Further, although not shown in the above equation, the noise of the sense amplifier 2B is also canceled at time t1 and time t2 at portions having correlation. In particular, noise having no time variation such as the input offset of the sense amplifier 2B is completely canceled. When a plurality of sense amplifiers 2B are used in parallel, the variation of the input offset voltage of each sense amplifier 2B becomes a problem, so it is desirable to use correlated double sampling.
 ここで、第1の駆動電圧を加えた時の出力電圧をAD変換器3Bにより複数回繰り返してサンプリングしてデジタル演算回路4Bにより加算平均を取ると、式(10)より、加算平均値は、
 Vout_ave1=-(Vin11・C1+Vin21・C2+Vin31・C3+Vin41・C4)/Cf-(Vn(t1)_ave-Vn(t01))・Cp/Cf+Vr+Voff  …式(12)、
となる。ここでVn(t1)_aveは、第1の印加電圧を加えた状態で複数回サンプリングした時のノイズVn(t)の加算平均を表す。
Here, when the output voltage when the first drive voltage is applied is repeatedly sampled by the AD converter 3B a plurality of times and the digital arithmetic circuit 4B takes the addition average, according to the equation (10), the addition average value is
Vout_ave1 = − (Vin11 · C1 + Vin21 · C2 + Vin31 · C3 + Vin41 · C4) / Cf− (Vn (t1) _ave−Vn (t01)) · Cp / Cf + Vr + Voff Formula (12),
It becomes. Here, Vn (t1) _ave represents the average of noise Vn (t) when sampled a plurality of times in the state where the first applied voltage is applied.
 さらに、第2の印加電圧を加えた時の出力電圧をAD変換器3Bにより複数回サンプリングしてデジタル演算回路4Bにより加算平均を取ると、式(11)より、加算平均値は、
 Vout_ave2=-(Vin12・C1+Vin22・C2+Vin32・C3+Vin42・C4)/Cf-(Vn(t2)_ave-Vn(t01))・Cp/Cf+Vr+Voff  …式(13)、
となる。ここでVn(t2)_aveは、第2の印加電圧を加えた状態で複数回サンプリングした時のノイズVn(t)の加算平均を表す。
Further, when the output voltage when the second applied voltage is applied is sampled a plurality of times by the A / D converter 3B and the addition average is taken by the digital operation circuit 4B, the addition average value is
Vout_ave2 =-(Vin12.C1 + Vin22.C2 + Vin32.C3 + Vin42.C4) / Cf- (Vn (t2) _ave-Vn (t01)). Cp / Cf + Vr + Voff Formula (13),
It becomes. Here, Vn (t2) _ave represents the average of noise Vn (t) when sampled a plurality of times with the second applied voltage applied.
 デジタル演算回路4Bにより式(12)、式(13)で表わされる加算平均値の差をとると、
 Vout_cds_ave=Vout_ave2-Vout_ave1
=-{(Vin12-Vin11)・C1+(Vin22-Vin21)・C2+(Vin32-Vin31)・C3+(Vin42-Vin41)・C4-(Vn(t2)_ave-Vn(t1)_ave)・Cp/Cf、
となる。
When the difference of the addition average value represented by the equation (12) and the equation (13) is taken by the digital operation circuit 4B,
Vout_cds_ave = Vout_ave2-Vout_ave1
=-{(Vin12-Vin11)-C1 + (Vin22-Vin21)-C2 + (Vin32-Vin31)-C3 + (Vin42-Vin41)-C4-(Vn (t2)-ave-Vn (t1)--ave)-Cp / Cf,
It becomes.
 Vn(t1)_ave、Vn(t2)_aveともに、サンプル間の相関が小さければVn(t1)、Vn(t2)と比較して小さくなることが期待される。この場合でも、平均化により効果的にノイズ量を削減するために、擬似乱数発生回路7により、サンプリングの時刻をランダム化することが推奨される。
(静電容量検出回路1Cの構成(シングルエンド、CDS))
 AD変換によるノイズの混入を排除するためには、加算平均値の求める演算と二つの加算平均の差を求める演算とをアナログ回路で行うことも好ましい。これは図4に示す回路により以下のような動作で実現が可能である。
Both Vn (t1) _ave and Vn (t2) _ave are expected to be smaller than Vn (t1) and Vn (t2) if the correlation between samples is small. Even in this case, it is recommended to randomize the sampling time by the pseudo random number generation circuit 7 in order to reduce the amount of noise effectively by averaging.
(Configuration of capacitance detection circuit 1C (single end, CDS))
In order to eliminate mixing of noise due to AD conversion, it is also preferable to perform an operation for obtaining an addition average value and an operation for obtaining a difference between two addition averages by an analog circuit. This can be realized by the operation shown below by the circuit shown in FIG.
 図4は、実施の形態2に係る他の静電容量検出回路1Cの構成を示す回路図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は省略する。 FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of another electrostatic capacitance detection circuit 1C according to the second embodiment. The same components as those described above are designated by the same reference numerals. Detailed descriptions of these components are omitted.
 静電容量検出回路1Cは、AD変換器3B、デジタル演算回路4Bの代わりにサンプリング容量回路5C、積分器6Cを備えている。 The electrostatic capacitance detection circuit 1C includes a sampling capacitance circuit 5C and an integrator 6C instead of the AD converter 3B and the digital operation circuit 4B.
 (静電容量検出回路1Cの動作)
 まず、第1の駆動電圧の組でドライブラインDL1~DL4を駆動している状態でのセンスアンプ2Bの出力をサンプリング容量Csにより複数回繰り返してサンプリングして積分器6Cにより積分容量Cintで積分する。この時のサンプリングは、スイッチSW1をセンスアンプ2Bの出力Voutに接続し、スイッチSW2を基準電圧Vrに接続することで行う。
(Operation of capacitance detection circuit 1C)
First, the output of the sense amplifier 2B in a state where the drive lines DL1 to DL4 are driven by the first drive voltage set is repeatedly sampled a plurality of times by the sampling capacitance Cs and integrated by the integration capacitance Cint by the integrator 6C. . The sampling at this time is performed by connecting the switch SW1 to the output Vout of the sense amplifier 2B and connecting the switch SW2 to the reference voltage Vr.
 次に、第2の駆動電圧の組でドライブラインDL1~DL4を駆動している状態でのセンスアンプ2Bの出力をサンプリング容量Csにより複数回繰り返してサンプリングするが、この時のサンプリングは、スイッチSW1を基準電圧Vrに接続し、スイッチSW2を出力Voutに接続することで行う。この結果として、積分器6Cの出力は下記のように表わされ、第1の駆動電圧印加時のセンスアンプ2Bの出力の加算平均と、第2の駆動電圧印加時のセンスアンプ2Bの出力の加算平均との差が得られる。 Next, the output of the sense amplifier 2B in a state in which the drive lines DL1 to DL4 are driven by the second set of drive voltages is repeatedly sampled a plurality of times by the sampling capacitor Cs. Are connected to the reference voltage Vr, and the switch SW2 is connected to the output Vout. As a result, the output of the integrator 6C is expressed as follows, and the addition average of the output of the sense amplifier 2B when the first drive voltage is applied and the output of the sense amplifier 2B when the second drive voltage is applied The difference from the arithmetic mean is obtained.
 Vout_cds_ave=[{Vout(t11)+Vout(t12)+…+Vout(t1n)}-{Vout(t21)+Vout(t22)+…+Vout(t2n)}]・Cs/(n・Cint)
 (実施の形態3)
 (静電容量検出回路1Dの構成(差動))
 図5は、実施の形態3に係る静電容量検出回路1Dの構成を示す回路図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
Vout_cds_ave = [{Vout (t11) + Vout (t12) +... + Vout (t1n)}-{Vout (t21) + Vout (t22) +... + Vout (t2n)}] · Cs / (n · Cint)
Third Embodiment
(Configuration of electrostatic capacitance detection circuit 1D (differential))
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitance detection circuit 1D according to a third embodiment. The same components as those described above are designated by the same reference numerals. Detailed descriptions of these components are omitted.
 静電容量検出回路1Dは、センスラインSLA・SLBに交差するドライブラインDL1~DL4にそれぞれ一端が接続され、それぞれ他端がセンスラインSLA・SLBに接続された静電容量C1A~C4A、C1B~C4Bの容量値を推定するためのデータを取得する。 Capacitance detection circuit 1D has one end connected to drive lines DL1 to DL4 intersecting sense lines SLA and SLB, and the other ends connected to sense lines SLA and SLB, respectively. Obtain data to estimate C4B capacity value.
 静電容量検出回路1Dは、駆動回路8を備えている。駆動回路8は、ドライブラインDL1~DL4に電圧Vin1~Vin4を印加する。センスラインSLA・SLBには、それぞれセンスライン寄生容量CpA・CpBが存在する。センスライン寄生容量CpA・CpBには、それぞれ外部からノイズNZA・NZBが印加される。静電容量検出回路1Dには、センスアンプ2Dが設けられている。センスアンプ2Dは、電圧Vin1~Vin4の印加により静電容量C1A~C4Aに蓄積された電荷及び静電容量C1B~C4Bに蓄積された電荷の差を、センスラインSLA・SLBを通して読み出す。 The electrostatic capacitance detection circuit 1D includes a drive circuit 8. The drive circuit 8 applies voltages Vin1 to Vin4 to the drive lines DL1 to DL4. Sense line parasitic capacitances CpA and CpB exist in the sense lines SLA and SLB, respectively. Noise NZA · NZB is externally applied to the sense line parasitic capacitances CpA · CpB, respectively. The electrostatic capacitance detection circuit 1D is provided with a sense amplifier 2D. The sense amplifier 2D reads the difference between the charges accumulated in the capacitances C1A to C4A and the charges accumulated in the capacitances C1B to C4B by the application of the voltages Vin1 to Vin4 through the sense lines SLA and SLB.
 センスアンプ2Dは、差動オペアンプ11Dを有している。差動オペアンプ11Dの非反転入力端子はセンスラインSLBに接続されており、反転入力端子はセンスラインSLAに接続されている。 The sense amplifier 2D has a differential operational amplifier 11D. The noninverting input terminal of the differential operational amplifier 11D is connected to the sense line SLB, and the inverting input terminal is connected to the sense line SLA.
 センスアンプ2Dには、差動オペアンプ11Dの非反転入力端子と差動オペアンプ11Dの一方の出力とに接続された積分容量CfB及びスイッチSWRBが互いに並列に設けられており、差動オペアンプ11Dの反転入力端子と差動オペアンプ11Dの他方の出力とに接続された積分容量CfA及びスイッチSWRAが互いに並列に設けられている。 In the sense amplifier 2D, an integration capacitance CfB and a switch SWRB connected to the non-inversion input terminal of the differential operational amplifier 11D and one output of the differential operational amplifier 11D are provided in parallel with each other. An integration capacitance CfA and a switch SWRA connected to the input terminal and the other output of the differential operational amplifier 11D are provided in parallel with each other.
 静電容量検出回路1Dは、AD変換器3Dを備えている。AD変換器3Dは、駆動回路8がドライブラインDL1~DL4に電圧Vin1~Vin4を印加している間に、センスアンプ2Dの一対の出力を複数回繰り返してサンプリングし、サンプリング毎にデジタル値に変換する。AD変換器3Dには、擬似乱数発生回路7が接続されている。擬似乱数発生回路7は、AD変換器3Dのサンプリング周期を制御するために、予め定められた範囲内の乱数を生成してAD変換器3Dに供給する。 The electrostatic capacitance detection circuit 1D includes an AD converter 3D. While the drive circuit 8 applies the voltages Vin1 to Vin4 to the drive lines DL1 to DL4, the AD converter 3D repeatedly samples the pair of outputs of the sense amplifier 2D a plurality of times, and converts the outputs into digital values for each sampling. Do. The pseudo random number generation circuit 7 is connected to the AD converter 3D. The pseudo random number generation circuit 7 generates a random number within a predetermined range and supplies it to the AD converter 3D in order to control the sampling period of the AD converter 3D.
 静電容量検出回路1Dには、デジタル演算回路4Dが設けられている。デジタル演算回路4Dは、AD変換器3Dにより変換された複数のデジタル値を平均化する。 The electrostatic capacitance detection circuit 1D is provided with a digital arithmetic circuit 4D. The digital arithmetic circuit 4D averages a plurality of digital values converted by the AD converter 3D.
 (静電容量検出回路1Dの動作(差動))
 図5は、センスラインSLAとセンスラインSLBとに繋がった静電容量対(C1A、C1B)、(C2A、C2B)、(C3A、C3B)、(C4A、C4B)の容量差C1A-C1B、C2A-C2B、C3A-C3B、C4A-C4Bを推定する場合の回路例を示している。
(Operation of capacitance detection circuit 1D (differential))
FIG. 5 shows capacitance differences C1A-C1B, C2A of capacitance pairs (C1A, C1B), (C2A, C2B), (C3A, C3B), (C4A, C4B) connected to the sense line SLA and the sense line SLB. The circuit example in the case of estimating -C2B, C3A-C3B, C4A-C4B is shown.
 センスラインSLAとセンスラインSLBとの電荷をリセットするため、スイッチSWRAとSWRBとを閉じて、ドライブラインDL1~DL4への印加電圧をVin1=Vin2=Vin3=Vin4=0とする。その後、時刻t0においてスイッチSWRAとスイッチSWRBとを開き、さらにその後、駆動電圧Vin1、Vin2、Vin3、Vin4を与えて出力が収束した後のセンスアンプ2Dの出力電圧値をAD変換器3Dで複数回繰り返してサンプリングしてデジタル化し、それをデジタル演算回路4Dにより平均化して出力の推定値を得る。この平均化により、センスラインSLA・SLBに形成された寄生容量CpAおよびCpBを介したノイズ電圧Vn、Vn’の影響を軽減することができる。 In order to reset the charges of the sense line SLA and the sense line SLB, the switches SWRA and SWRB are closed, and the voltage applied to the drive lines DL1 to DL4 is set to Vin1 = Vin2 = Vin3 = Vin4 = 0. Thereafter, at time t0, the switches SWRA and SWRB are opened, and then the drive voltages Vin1, Vin2, Vin3 and Vin4 are applied, and the output voltage value of the sense amplifier 2D after the output converges is made a plurality of times by the AD converter 3D. Repeatedly sampling and digitizing it, averaging it by the digital operation circuit 4D to obtain an estimated value of the output. This averaging can reduce the influence of noise voltages Vn and Vn 'through parasitic capacitances CpA and CpB formed in the sense lines SLA and SLB.
 具体的には、サンプリング時刻tにおけるセンスアンプ2Dの差動出力電圧Vout_d(t)は、
 Vout_d(t)=-{Vin1・(C1A-C1B)+Vin2・(C2A-C2B)+Vin3・(C3A-C3B)+Vin4・(C4A-C4B)+(Vn(t)-Vn(t0))・Cp-(Vn’(t)-Vn’(t0))・Cp’}/CfA、
と表される。ただし、CfA=CfBとしている。
Specifically, the differential output voltage Vout_d (t) of the sense amplifier 2D at the sampling time t is
Vout_d (t) =-{Vin1 (C1A-C1B) + Vin2 (C2A-C2B) + Vin3 (C3A-C3B) + Vin4 (C4A-C4B) + (Vn (t) -Vn (t0)) Cp- (Vn ′ (t) −Vn ′ (t0)) · Cp ′} / CfA,
It is expressed as However, CfA = CfB.
 従って、n回サンプリングしたVout_dを加算平均すると、サンプル毎のノイズ電圧Vnに相関が無く、かつサンプル毎のノイズ電圧Vn’に相関が無ければVn(t)・Cp-Vn’(t)・Cp’は1/sqrt(n)に小さくなり、信号対ノイズ比が改善する。この場合も、平均化により効果的にノイズ量を削減するために、サンプリングの時刻をランダム化することが推奨される。 Therefore, when averaging Vout_d sampled n times, if there is no correlation in the noise voltage Vn for each sample and there is no correlation in the noise voltage Vn 'for each sample, then Vn (t) · Cp−Vn ′ (t) · Cp 'Is reduced to 1 / sqrt (n) to improve the signal to noise ratio. Also in this case, it is recommended to randomize the sampling time in order to reduce the amount of noise effectively by averaging.
 (静電容量検出回路1Eの構成(差動))
 図6は、実施の形態3に係る他の静電容量検出回路1Eの構成を示す回路図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
(Configuration of electrostatic capacitance detection circuit 1E (differential))
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of another electrostatic capacitance detection circuit 1E according to the third embodiment. The same components as those described above are designated by the same reference numerals. Detailed descriptions of these components are omitted.
 静電容量検出回路1Eは、AD変換器3D、デジタル演算回路4Dの代わりにサンプリング容量回路5E、積分器6Eを備えている。サンプリング容量回路5Eは、サンプリング容量CsA・CsBを有している。サンプリング容量CsAの一方の端子は、スイッチSW2と基準電圧Vcとの接続を切り替えるスイッチSW4に接続されている。スイッチSW2は、オペアンプ11Dの一方の出力と他方の出力とのいずれかにスイッチSW4を接続する。サンプリング容量CsAの他方の端子は、基準電圧Vcと積分器6Eとのいずれかに接続を切り替えるスイッチSW6に接続されている。 The electrostatic capacitance detection circuit 1E includes a sampling capacitance circuit 5E and an integrator 6E instead of the AD converter 3D and the digital operation circuit 4D. The sampling capacitance circuit 5E has sampling capacitances CsA and CsB. One terminal of the sampling capacitor CsA is connected to a switch SW4 that switches the connection between the switch SW2 and the reference voltage Vc. The switch SW2 connects the switch SW4 to one of the one output and the other output of the operational amplifier 11D. The other terminal of the sampling capacitor CsA is connected to a switch SW6 that switches connection to either the reference voltage Vc or the integrator 6E.
 サンプリング容量CsBの一方の端子は、スイッチSW1と基準電圧Vcとの接続を切り替えるスイッチSW3に接続されている。スイッチSW1は、オペアンプ11Dの一方の出力と他方の出力とのいずれかにスイッチSW3を接続する。サンプリング容量CsBの他方の端子は、基準電圧Vcと積分器6Eとのいずれかに接続を切り替えるスイッチSW5に接続されている。 One terminal of the sampling capacitor CsB is connected to a switch SW3 that switches the connection between the switch SW1 and the reference voltage Vc. The switch SW1 connects the switch SW3 to one of the one output and the other output of the operational amplifier 11D. The other terminal of the sampling capacitor CsB is connected to a switch SW5 that switches connection to either the reference voltage Vc or the integrator 6E.
 積分器6Eは、オペアンプ11Eを有している。オペアンプ11Eの非反転入力端子は、サンプリング容量回路5EのスイッチSW5に接続されている。オペアンプ11Eの反転入力端子は、サンプリング容量回路5EのスイッチSW6に接続されている。積分器6Eには、オペアンプ11Eの非反転入力端子及びオペアンプ11の一方の出力に接続されて互いに並列に配置された積分容量CintB及びスイッチSWR_intBと、オペアンプ11Eの反転入力端子及びオペアンプ11の他の出力に接続されて互いに並列に配置された積分容量CintA及びスイッチSWR_intAとが設けられている。 The integrator 6E has an operational amplifier 11E. The non-inverting input terminal of the operational amplifier 11E is connected to the switch SW5 of the sampling capacitance circuit 5E. The inverting input terminal of the operational amplifier 11E is connected to the switch SW6 of the sampling capacitance circuit 5E. In the integrator 6E, the integration capacitance CintB and the switch SWR_intB connected to the non-inversion input terminal of the operational amplifier 11E and one output of the operational amplifier 11 and arranged in parallel with each other, the inverting input terminal of the operational amplifier 11E and the other of the operational amplifier 11 Integral capacitors CintA and switches SWR_intA which are connected to the output and arranged in parallel with each other are provided.
 (静電容量検出回路1Eの動作(差動))
 図6は、加算平均を求める演算を、AD変換器3Dを使わずに行う回路の例を示している。センスアンプ2Dの差動出力をサンプリング容量対CsA・CsBにより複数回繰り返してサンプリングし、積分器6Eで積分することで加算平均された電圧が出力として得られる。
(Operation of Capacitance Detection Circuit 1E (Differential))
FIG. 6 shows an example of a circuit that performs an operation of obtaining an addition average without using the AD converter 3D. The differential output of the sense amplifier 2D is repeatedly sampled a plurality of times by the sampling capacitance pair CsA · CsB, and integration is performed by the integrator 6E to obtain an averaged voltage as an output.
 (実施の形態4)
 (静電容量検出回路1Fの構成(差動CDL))
 図7は、実施の形態4に係る静電容量検出回路1Fの構成を示す回路図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
Embodiment 4
(Configuration of electrostatic capacitance detection circuit 1F (differential CDL))
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitance detection circuit 1F according to a fourth embodiment. The same components as those described above are designated by the same reference numerals. Detailed descriptions of these components are omitted.
 静電容量検出回路1Fは、AD変換器3D、デジタル演算回路4Dの代わりにAD変換器3F、デジタル演算回路4Fを備えている。 The electrostatic capacitance detection circuit 1F includes an AD converter 3F and a digital arithmetic circuit 4F instead of the AD converter 3D and the digital arithmetic circuit 4D.
 (静電容量検出回路1Fの動作(差動CDL))
 図7は、センスラインSLAとセンスラインSLBとに繋がった静電容量対(C1A、C1B)、(C2A、C2B)、(C3A、C3B)、(C4A、C4B)の容量差C1A-C1B、C2A-C2B、C3A-C3B、C4A-C4Bを推定する場合の回路例を示している。
(Operation of electrostatic capacitance detection circuit 1F (differential CDL))
FIG. 7 shows capacitance differences C1A-C1B, C2A of capacitance pairs (C1A, C1B), (C2A, C2B), (C3A, C3B), (C4A, C4B) connected to the sense line SLA and the sense line SLB. The circuit example in the case of estimating -C2B, C3A-C3B, and C4A-C4B is shown.
 センスラインSLAとセンスラインSLBとの電荷をリセットするため、スイッチSWRAとSWRBとを閉じて、ドライブラインDL1~DL4への印加電圧をVin1=Vin2=Vin3=Vin4=0とする。その後、時刻t0においてスイッチSWRAとSWRBとを開き、さらにその後、第1の駆動電圧Vin1=Vin11、Vin2=Vin21、Vin3=Vin31、Vin4=Vin41でドライブラインDL1~DL4を駆動してセンスアンプ2Dの差動出力の収束値をAD変換器3Fで複数回繰り返してサンプリングおよびデジタル化して、それらをデジタル演算回路4Fにより加算平均してデジタル出力
Dout_1=-{Vin11(C1A-C1B)+Vin21(C2A-C2B)+Vin31(C3A-C3B)+Vin41(C4A-C4B)+(Vn(t1)_ave-Vn(t0))Cp-(Vn’(t1)_ave-Vn’(t0))Cp’}/Cf+Voff、
を得る。
In order to reset the charges of the sense line SLA and the sense line SLB, the switches SWRA and SWRB are closed, and the voltage applied to the drive lines DL1 to DL4 is set to Vin1 = Vin2 = Vin3 = Vin4 = 0. After that, the switches SWRA and SWRB are opened at time t0, and then the drive lines DL1 to DL4 are driven with the first drive voltage Vin1 = Vin11, Vin2 = Vin21, Vin3 = Vin31, Vin4 = Vin41, and the sense amplifier 2D The convergence value of the differential output is repeated a plurality of times by the AD converter 3F, sampled and digitized, and they are averaged by the digital operation circuit 4F, and the digital output Dout_1 =-{Vin11 (C1A-C1B) + Vin21 (C2A-C2B) ) + Vin31 (C3A-C3B) + Vin41 (C4A-C4B) + (Vn (t1) _ave-Vn (t0)) Cp-(Vn '(t1) _ave-Vn' (t0)) Cp '} / Cf + Voff,
Get
 ここで、Voffはセンスアンプ2Dの入力オフセット電圧であり、Vn(t1)_aveは第1の駆動電圧を加えた状態で複数回繰り返してサンプリングした時のノイズVn(t)の加算平均、Vn’(t1)_aveは第1の駆動電圧を加えた状態で複数回繰り返してサンプリングした時のノイズVn’(t)の加算平均を表す。 Here, Voff is an input offset voltage of the sense amplifier 2D, and Vn (t1) _ave is an average of noise Vn (t) when sampling is repeated plural times with the first drive voltage applied, Vn ' (T1) _ave represents the average of noise Vn '(t) when sampling is repeated several times with the first drive voltage applied.
 次に、第2の駆動電圧Vin1=Vin12、Vin2=Vin22、Vin3=Vin32、Vin4=Vin42でドライブラインDL1~DL4を駆動してセンスアンプ2Dの差動出力の収束値をAD変換器3Fで複数回サンプリングおよびデジタル化して、それらをデジタル演算回路4Fにより加算平均してデジタル出力
Dout_2=-{Vin12(C1A-C1B)+Vin22(C2A-C2B)+Vin32(C3A-C3B)+Vin42(C4A-C4B)+(Vn(t2)_ave-Vn(t0))Cp-(Vn’(t2)_ave-Vn’(t0))・Cp’}/CfA+Voff
を得る。
Next, the drive lines DL1 to DL4 are driven with the second drive voltage Vin1 = Vin12, Vin2 = Vin22, Vin3 = Vin32, Vin4 = Vin42, and the convergence value of the differential output of the sense amplifier 2D is plurally converted by the AD converter 3F. Times sampling and digitization, they are added and averaged by digital operation circuit 4F, and digital output Dout_2 =-{Vin12 (C1A-C1B) + Vin22 (C2A-C2B) + Vin32 (C3A-C3B) + Vin42 (C4A-C4B) + ( Vn (t2) _ave-Vn (t0)) Cp- (Vn '(t2) _ave-Vn' (t0)) Cp '} / CfA + Voff
Get
 ここで、Vn(t2)_aveは第2の駆動電圧を加えた状態で複数回繰り返してサンプリングした時のノイズVn(t)の加算平均、Vn’(t2)_aveは第2の駆動電圧を加えた状態で複数回サンプリングした時のノイズVn’(t)の加算平均を表す。デジタル演算回路4Fにより、Dout_2からDout_1を減算して、
 Dout_2-Dout_1=-{(Vin12-Vin11)(C1A-C1B)+(Vin22-Vin21)・(C2A-C2B)+(Vin32-Vin31)(C3A-C3B)+(Vin42-Vin41)(C4A-C4B)}+(Vn(t2)_ave-Vn(t1)_ave)CpA-(Vn’(t2)_ave-Vn’(t1)_ave)CpB}/CfA、
となる。したがって、相関2重サンプリングと加算平均によりノイズが有効に減少することが期待できる。
Here, Vn (t2) _ave is the average of noise Vn (t) when sampling is repeated multiple times with the second drive voltage applied, and Vn '(t2) _ave is the second drive voltage added. It represents the average of noises Vn '(t) when sampled a plurality of times in a state of. By subtracting Dout_1 from Dout_2 by the digital operation circuit 4F,
Dout_2-Dout_1 =-{(Vin12-Vin11) (C1A-C1B) + (Vin22-Vin21) · (C2A-C2B) + (Vin32-Vin31) (C3A-C3B) + (Vin42-Vin41) (C4A-C4B) } + (Vn (t2) _ave-Vn (t1) _ave) CpA-(Vn '(t2) _ave-Vn' (t1) _ave) CpB / CfA,
It becomes. Therefore, it can be expected that noise is effectively reduced by correlated double sampling and averaging.
 (静電容量検出回路1Gの構成(差動CDL))
 図8は、実施の形態4に係る他の静電容量検出回路1Gの構成を示す回路図である。静電容量検出回路1Gは、AD変換器3F、デジタル演算回路4Fの代わりにサンプリング容量回路5G、積分器6Gを備えている。
(Configuration of Capacitance Detection Circuit 1G (Differential CDL))
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of another electrostatic capacitance detection circuit 1G according to the fourth embodiment. The electrostatic capacitance detection circuit 1G includes a sampling capacitance circuit 5G and an integrator 6G instead of the AD converter 3F and the digital operation circuit 4F.
 (静電容量検出回路1Gの動作(差動))
 図8は加算平均と相関2重サンプリングにかかわる演算処理を、AD変換器を使わずにアナログ回路で行う場合の回路例を示している。センスアンプ2Dの差動出力をサンプリング容量対CsA・CsBにより複数回繰り返してサンプリングし、積分器6Gで積分することで加算平均された電圧が出力として得られる。
(Operation of capacitance detection circuit 1G (differential))
FIG. 8 shows a circuit example in the case where arithmetic processing relating to averaging and correlation double sampling is performed by an analog circuit without using an AD converter. The differential output of the sense amplifier 2D is repeatedly sampled a plurality of times by the sampling capacitance pair CsA · CsB, and integration is performed by the integrator 6G to obtain an averaged voltage as an output.
 (実施の形態5)
 (携帯電話機60の構成)
 図9は、実施の形態5に係る携帯電話機60の構成を示すブロック図である。携帯電話機60は、CPU65と、RAM73と、ROM72と、カメラ66と、マイクロフォン67と、スピーカ68と、操作キー69と、表示パネル70と、表示制御回路71と、タッチパネルシステム61とを備えている。各構成要素は、相互にデータバスによって接続されている。
Fifth Embodiment
(Configuration of mobile phone 60)
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a mobile telephone 60 according to the fifth embodiment. The mobile phone 60 includes a CPU 65, a RAM 73, a ROM 72, a camera 66, a microphone 67, a speaker 68, an operation key 69, a display panel 70, a display control circuit 71, and a touch panel system 61. . Each component is connected to each other by a data bus.
 CPU65は、携帯電話機70の動作を制御する。CPU65は、たとえばROM72に格納されたプログラムを実行する。操作キー69は、携帯電話機60のユーザによる指示の入力を受ける。RAM73は、CPU65によるプログラムの実行により生成されたデータ、または操作キー69を介して入力されたデータを揮発的に格納する。ROM72は、データを不揮発的に格納する。 The CPU 65 controls the operation of the mobile phone 70. The CPU 65 executes, for example, a program stored in the ROM 72. Operation key 69 receives an input of an instruction from the user of mobile phone 60. The RAM 73 volatileally stores data generated by execution of a program by the CPU 65 or data input through the operation key 69. The ROM 72 stores data in a non-volatile manner.
 また、ROM72は、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory)やフラッシュメモリなどの書込みおよび消去が可能なROMである。なお、図9には示していないが、携帯電話機60が、他の電子機器に有線により接続するためのインターフェイス(IF)を備える構成としてもよい。 Further, the ROM 72 is a ROM that can be written and erased, such as an erasable programmable read-only memory (EPROM) and a flash memory. Although not shown in FIG. 9, the mobile phone 60 may be configured to include an interface (IF) for connecting to another electronic device by wire.
 カメラ66は、ユーザの操作キー69の操作に応じて、被写体を撮影する。なお、撮影された被写体の画像データは、RAM73や外部メモリ(たとえば、メモリカード)に格納される。マイクロフォン67は、ユーザの音声の入力を受付ける。携帯電話機60は、当該入力された音声(アナログデータ)をデジタル化する。そして、携帯電話機60は、通信相手(たとえば、他の携帯電話機)にデジタル化した音声を送る。スピーカ68は、たとえば、RAM73に記憶された音楽データなどに基づく音を出力する。 The camera 66 captures a subject in response to the user's operation of the operation key 69. The image data of the photographed subject is stored in the RAM 73 or an external memory (for example, a memory card). The microphone 67 receives an input of the user's voice. The mobile phone 60 digitizes the input voice (analog data). Then, the mobile phone 60 sends the digitized voice to the communication partner (for example, another mobile phone). The speaker 68 outputs a sound based on, for example, music data stored in the RAM 73.
 タッチパネルシステム61は、タッチパネル62と静電容量または静電容量差を検出する静電容量検出回路1とタッチ位置検出回路64とを有している。CPU65は、タッチパネルシステム61の動作を制御する。CPU65は、例えばROM72に記憶されたプログラムを実行する。RAM73は、CPU65によるプログラムの実行により生成されたデータを揮発的に格納する。ROM72は、データを不揮発的に格納する。 The touch panel system 61 includes the touch panel 62, a capacitance detection circuit 1 that detects capacitance or a capacitance difference, and a touch position detection circuit 64. The CPU 65 controls the operation of the touch panel system 61. The CPU 65 executes, for example, a program stored in the ROM 72. The RAM 73 stores data generated by the execution of the program by the CPU 65 in a volatile manner. The ROM 72 stores data in a non-volatile manner.
 表示パネル70は、表示制御回路71により、ROM72、RAM73に格納されている画像を表示する。表示パネル70は、タッチパネル62に重ねられているか、タッチパネル62を内蔵している。 The display panel 70 causes the display control circuit 71 to display the images stored in the ROM 72 and the RAM 73. The display panel 70 is superimposed on the touch panel 62 or incorporates the touch panel 62.
 (本発明の他の局面)
 本発明に係る静電容量検出回路は、センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記センスラインに接続された1個以上の静電容量の容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、前記ドライブラインに所定の電圧を印加する駆動回路と、前記電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を、前記センスラインを通して読み出すセンスアンプと、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎にデジタル値に変換するAD変換器と、前記AD変換器により変換された複数のデジタル値を平均化するデジタル演算回路とを備えたことを特徴とする。
(Other Aspects of the Invention)
The capacitance detection circuit according to the present invention estimates the capacitance value of one or more capacitances, one end of which is connected to one or more drive lines crossing the sense line and the other end of which is connected to the sense line. And a drive circuit for applying a predetermined voltage to the drive line, and the charge accumulated in the capacitance by the application of the voltage through the sense line A sense amplifier to be read out, an AD converter which samples the output of the sense amplifier a plurality of times while the drive circuit applies the voltage to the drive line, and converts it to a digital value for each sampling, and the AD conversion And a digital arithmetic circuit for averaging a plurality of digital values converted by the digital signal processor.
 この特徴により、出力をサンプリングする瞬間にセンスライン寄生容量Cpを介して混入するノイズ成分が平均化され、信号対ノイズ比の向上が可能である。そして、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎にデジタル値に変換するので、容量をリセットして駆動電圧を与えてセンスアンプで読み出すという処理を繰り返す構成よりも処理時間を短縮することができる。 With this feature, noise components mixed in via the sense line parasitic capacitance Cp at the moment of sampling the output are averaged, and the signal to noise ratio can be improved. Then, while the drive circuit applies the voltage to the drive line, the output of the sense amplifier is sampled a plurality of times and converted to a digital value for each sampling, so that the capacitance is reset and the drive voltage is given. The processing time can be shortened compared to the configuration in which the process of repeating the process of reading by the sense amplifier is repeated.
 本発明に係る他の静電容量検出回路は、センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記センスラインに接続された1個以上の静電容量の容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、前記ドライブラインに所定の電圧を印加する駆動回路と、前記電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を、前記センスラインを通して読み出すセンスアンプと、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングするサンプリング容量回路と、前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた前記センスアンプの複数の出力を平均化するアナログ演算回路とを備えたことを特徴とする。 Another capacitance detection circuit according to the present invention is a capacitance value of one or more capacitances having one end connected to one or more drive lines crossing the sense line and the other end connected to the sense line. A capacitance detection circuit for acquiring data for estimating the capacitance, the drive circuit applying a predetermined voltage to the drive line, the charge accumulated in the capacitance by the application of the voltage, the sense circuit A sense amplifier for reading out through a line, a sampling capacitance circuit which samples the output of the sense amplifier a plurality of times while the drive circuit applies the voltage to the drive line, and the sense sampled by the sampling capacitance circuit And an analog operation circuit that averages a plurality of outputs of the amplifier.
 この特徴により、出力をサンプリングする瞬間にセンスライン寄生容量Cpを介して混入するノイズ成分が平均化され、信号対ノイズ比の向上が可能である。そして、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングするので、容量をリセットして駆動電圧を与えてセンスアンプで読み出すという処理を繰り返す構成よりも処理時間を短縮することができる。また、AD変換を介さずにアナログ回路により平均化するため、量子化ノイズの混入を排除することができる。 With this feature, noise components mixed in via the sense line parasitic capacitance Cp at the moment of sampling the output are averaged, and the signal to noise ratio can be improved. Then, while the drive circuit applies the voltage to the drive line, the output of the sense amplifier is sampled a plurality of times, so that the process of resetting the capacitance, providing the drive voltage and reading it out by the sense amplifier is repeated. Processing time can be reduced more than configuration. Further, since averaging is performed by the analog circuit without AD conversion, it is possible to eliminate the mixing of quantization noise.
 本発明に係るさらに他の静電容量検出回路は、センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記センスラインに接続された1個以上の静電容量の容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、前記ドライブラインに所定の第1電圧及び第2電圧をこの順番で印加する駆動回路と、前記第1電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を、前記センスラインを通して読み出した後、前記第2電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を前記センスラインを通して読み出すセンスアンプと、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第1電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎に第1デジタル値に変換した後、前記駆動回路が前記第2電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎に第2デジタル値に変換するAD変換器と、前記AD変換器により変換された複数の第1デジタル値を平均化した第1検出電圧と、前記複数の第2デジタル値を平均化した第2検出電圧との差を求めることにより前記静電容量の容量値を推定するデジタル演算回路とを備えたことを特徴とする。 In still another electrostatic capacitance detection circuit according to the present invention, a capacitance of one or more electrostatic capacitances of which one end is connected to one or more drive lines crossing the sense line and the other end is connected to the sense line A capacitance detection circuit for acquiring data for estimating a value, the drive circuit applying a first voltage and a second voltage to the drive line in this order, and applying the first voltage to the drive line. A sense amplifier for reading out the charge accumulated in the electrostatic capacitance through the sense line by applying the second voltage after reading out the electric charge accumulated in the electrostatic capacitance through the sense line; and the drive circuit While applying the first voltage to the line, the output of the sense amplifier is sampled a plurality of times, converted to a first digital value for each sampling, and An AD converter that samples the output of the sense amplifier a plurality of times while the second voltage is applied, and converts the output into a second digital value for each sampling, and a plurality of second converters converted by the AD converter A digital operation circuit for estimating the capacitance value of the capacitance by obtaining a difference between a first detection voltage obtained by averaging one digital value and a second detection voltage obtained by averaging the plurality of second digital values; It is characterized by having.
 この特徴により、第1の検出電圧をサンプリングする瞬間にセンスライン寄生容量Cpを介して混入するノイズ成分が平均化され、さらに第2の検出電圧をサンプリングする瞬間にセンスライン寄生容量Cpを介して混入するノイズ成分も平均化されるため、第1の検出電圧と第2の検出電圧の差に含まれるノイズ成分が減少し、信号対ノイズ比の向上が可能になる。そして、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第1電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎に第1デジタル値に変換した後、前記駆動回路が前記第2電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎に第2デジタル値に変換するので、駆動端子を第1の駆動電圧または電圧の組と、第2の駆動電圧または電圧の組により駆動することを複数回繰り返す構成よりも処理時間を短縮することができる。 By this feature, noise components mixed in via the sense line parasitic capacitance Cp at the moment of sampling the first detection voltage are averaged, and at the moment of sampling the second detection voltage via the sense line parasitic capacitance Cp. Since the mixed noise component is also averaged, the noise component included in the difference between the first detection voltage and the second detection voltage is reduced, and the signal-to-noise ratio can be improved. The output of the sense amplifier is sampled a plurality of times while the drive circuit applies the first voltage to the drive line, and the drive circuit converts the output into a first digital value for each sampling, and then the drive circuit performs the sampling. While the second voltage is applied, the output of the sense amplifier is sampled a plurality of times and converted into a second digital value every sampling, so that the drive terminal is a first drive voltage or a set of voltages, and The processing time can be shorter than in the configuration in which driving with the drive voltage or the set of voltages is repeated a plurality of times.
 本発明に係るさらに他の静電容量検出回路は、センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記センスラインに接続された1個以上の静電容量の容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、前記ドライブラインに所定の第1電圧及び第2電圧をこの順番で印加する駆動回路と、前記第1電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を、前記センスラインを通して読み出した後、前記第2電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を前記センスラインを通して読み出すセンスアンプと、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第1電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングした複数の第1サンプリング値を生成し、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第2電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングした複数の第2サンプリング値を生成するサンプリング容量回路と、前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた複数の第1サンプリング値を平均化した第1検出電圧と、前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた複数の第2サンプリング値を平均化した第2検出電圧との差を求めることにより前記静電容量の容量値を推定するアナログ演算回路とを備えたことを特徴とする。 In still another electrostatic capacitance detection circuit according to the present invention, a capacitance of one or more electrostatic capacitances of which one end is connected to one or more drive lines crossing the sense line and the other end is connected to the sense line A capacitance detection circuit for acquiring data for estimating a value, the drive circuit applying a first voltage and a second voltage to the drive line in this order, and applying the first voltage to the drive line. A sense amplifier for reading out the charge accumulated in the electrostatic capacitance through the sense line by applying the second voltage after reading out the electric charge accumulated in the electrostatic capacitance through the sense line; and the drive circuit Generating a plurality of first sampling values obtained by sampling the output of the sense amplifier a plurality of times while applying the first voltage to the line; A sampling capacitor circuit for generating a plurality of second sampling values obtained by sampling the output of the sense amplifier a plurality of times while applying the second voltage to the brine; and a plurality of first sampling circuits sampled by the sampling capacitor circuit The capacitance value of the capacitance is estimated by calculating the difference between the first detection voltage obtained by averaging the sampling values and the second detection voltage obtained by averaging the plurality of second sampling values sampled by the sampling capacitance circuit. And an analog operation circuit.
 この特徴により、第1の検出電圧をサンプリングする瞬間にセンスライン寄生容量Cpを介して混入するノイズ成分が平均化され、さらに第2の検出電圧をサンプリングする瞬間にセンスライン寄生容量Cpを介して混入するノイズ成分も平均化されるため、第1の検出電圧と第2の検出電圧の差に含まれるノイズ成分が減少し、信号対ノイズ比の向上が可能になる。そして、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第1電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングした複数の第1サンプリング値を生成し、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第2電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングした複数の第2サンプリング値を生成するので、駆動端子を第1の駆動電圧または電圧の組と、第2の駆動電圧または電圧の組により駆動することを複数回繰り返す構成よりも処理時間を短縮することができる。また、AD変換を介さずにアナログ回路により平均化するため、量子化ノイズの混入を排除することができる。 By this feature, noise components mixed in via the sense line parasitic capacitance Cp at the moment of sampling the first detection voltage are averaged, and at the moment of sampling the second detection voltage via the sense line parasitic capacitance Cp. Since the mixed noise component is also averaged, the noise component included in the difference between the first detection voltage and the second detection voltage is reduced, and the signal-to-noise ratio can be improved. Then, while the drive circuit applies the first voltage to the drive line, a plurality of first sampling values are generated by sampling the output of the sense amplifier a plurality of times, and the drive circuit generates the first drive voltage to the drive line. Since a plurality of second sampling values are generated by sampling the output of the sense amplifier a plurality of times while the second voltage is applied, the drive terminal includes a first driving voltage or a set of voltages, and a second driving voltage. Processing time can be shortened compared with the structure which repeats driving by the drive voltage or the group of voltage in multiple times. Further, since averaging is performed by the analog circuit without AD conversion, it is possible to eliminate the mixing of quantization noise.
 本発明に係るさらに他の静電容量検出回路は、第1センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記第1センスラインに接続された1個以上の第1静電容量と、第2センスラインに交差する前記ドライブラインに一端が接続され、他端が前記第2センスラインに接続された1個以上の第2静電容量との容量差を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、前記ドライブラインに所定の電圧を印加する駆動回路と、前記電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷の差を前記第1及び第2センスラインを通して読み出すセンスアンプと、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの差動出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎にデジタル値に変換するAD変換器と、前記AD変換器により変換された複数のデジタル値を平均化するデジタル演算回路とを備えたことを特徴とする。 In still another electrostatic capacitance detection circuit according to the present invention, one or more first capacitance lines each having one end connected to one or more drive lines intersecting the first sense line and the other end connected to the first sense line Estimate a capacitance difference between one capacitance and one or more second capacitances having one end connected to the drive line crossing the second sense line and the other end connected to the second sense line And a drive circuit for applying a predetermined voltage to the drive line, and a difference between charges accumulated in the first and second capacitors by the application of the voltage. A sense amplifier for reading out the first and second sense lines, and sampling a differential output of the sense amplifier multiple times while the drive circuit applies the voltage to the drive line; Wherein the AD converter for converting the digital value, that a digital arithmetic circuit for averaging the converted plurality of digital values by the AD converter for each.
 この特徴により、出力をサンプリングする瞬間にセンスライン寄生容量CpAおよびCpBを介して混入するノイズ成分が平均化され、信号対ノイズ比の向上が可能になる。そして、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの差動出力を複数回サンプリングするので、容量をリセットして駆動電圧を与えてセンスアンプで読み出すという処理を繰り返す構成よりも処理を短縮することができる。 By this feature, noise components mixed in via the sense line parasitic capacitances CpA and CpB at the moment of sampling the output are averaged, and the signal to noise ratio can be improved. Then, while the drive circuit applies the voltage to the drive line, the differential output of the sense amplifier is sampled a plurality of times, so that the capacitance is reset to give a drive voltage and read by the sense amplifier. The processing can be shortened compared to the configuration in which is repeated.
 本発明に係るさらに他の静電容量検出回路は、第1センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記第1センスラインに接続された1個以上の第1静電容量と、第2センスラインに交差する前記ドライブラインに一端が接続され、他端が前記第2センスラインに接続された1個以上の第2静電容量との容量差を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、前記ドライブラインに所定の電圧を印加する駆動回路と、前記電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷の差を前記第1及び第2センスラインを通してそれぞれ読み出すセンスアンプと、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの差動出力を複数回サンプリングするサンプリング容量回路と、前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた前記センスアンプの複数の差動出力を平均化するアナログ演算回路とを備えたことを特徴とする。 In still another electrostatic capacitance detection circuit according to the present invention, one or more first capacitance lines each having one end connected to one or more drive lines intersecting the first sense line and the other end connected to the first sense line Estimate a capacitance difference between one capacitance and one or more second capacitances having one end connected to the drive line crossing the second sense line and the other end connected to the second sense line And a drive circuit for applying a predetermined voltage to the drive line, and a difference between charges accumulated in the first and second capacitors by the application of the voltage. A sense amplifier for reading out the signal through the first and second sense lines, and a sensor for sampling a differential output of the sense amplifier a plurality of times while the drive circuit applies the voltage to the drive line. And pulling capacitor circuit, characterized in that a plurality of differential outputs of the sense amplifiers sampled by the sampling capacitor circuit having an analog arithmetic circuit for averaging.
 この特徴により、出力をサンプリングする瞬間にセンスライン寄生容量CpAおよびCpBを介して混入するノイズ成分が平均化され、信号対ノイズ比の向上が可能になる。そして、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの差動出力を複数回サンプリングするので、容量をリセットして駆動電圧を与えてセンスアンプで読み出すという処理を繰り返す構成よりも処理時間を短縮することができる。また、AD変換を介さずに平均化するため、量子化ノイズの混入を排除することができる。 By this feature, noise components mixed in via the sense line parasitic capacitances CpA and CpB at the moment of sampling the output are averaged, and the signal to noise ratio can be improved. Then, while the drive circuit applies the voltage to the drive line, the differential output of the sense amplifier is sampled a plurality of times, so that the capacitance is reset to give a drive voltage and read by the sense amplifier. The processing time can be shortened compared to the configuration in which Further, since the averaging is performed without the A / D conversion, the mixing of quantization noise can be eliminated.
 本発明に係るさらに他の静電容量検出回路は、第1センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記第1センスラインに接続された1個以上の第1静電容量と、第2センスラインに交差する前記ドライブラインに一端が接続され、他端が前記第2センスラインに接続された1個以上の第2静電容量との容量差を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、前記ドライブラインに所定の第1電圧及び第2電圧をこの順番で印加する駆動回路と、前記第1電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷の差をそれぞれ前記第1及び第2センスラインを通して読み出した後、前記第2電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷の差をそれぞれ前記第1及び第2センスラインを通して読み出すセンスアンプと、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第1電圧を印加している間に、前記センスアンプの差動出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎に第1デジタル値に変換した後、前記駆動回路が前記第2電圧を印加している間に、前記センスアンプの差動出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎に第2デジタル値に変換するAD変換器と、前記AD変換器により変換された複数の第1デジタル値を平均化した第1検出電圧と、前記複数の第2デジタル値を平均化した第2検出電圧との差を求めることにより前記第1静電容量及び前記第2静電容量の容量差を推定するデジタル演算回路とを備えたことを特徴とする。 In still another electrostatic capacitance detection circuit according to the present invention, one or more first capacitance lines each having one end connected to one or more drive lines intersecting the first sense line and the other end connected to the first sense line Estimate a capacitance difference between one capacitance and one or more second capacitances having one end connected to the drive line crossing the second sense line and the other end connected to the second sense line A capacitance detection circuit for acquiring data for driving the drive line, the drive circuit applying a predetermined first voltage and a second voltage to the drive line in this order, and the application of the first voltage to the drive line. The difference between the charges accumulated in the two capacitances is read out through the first and second sense lines, respectively, and then the difference between the charges accumulated in the first and second capacitances by the application of the second voltage is calculated. Each of the first and second The differential output of the sense amplifier is sampled multiple times while the drive circuit applies the first voltage to the drive line, and the first digital value is converted every sampling After that, while the drive circuit is applying the second voltage, an AD converter which samples the differential output of the sense amplifier a plurality of times and converts it into a second digital value for each sampling, and the AD converter Calculating a difference between a first detection voltage obtained by averaging a plurality of first digital values converted by the second detection method and a second detection voltage obtained by averaging the plurality of second digital values. And a digital arithmetic circuit for estimating a capacitance difference of the second capacitance.
 この特徴により、第1の検出電圧をサンプリングする瞬間にセンスライン寄生容量CpAおよびCpBを介して混入するノイズ成分が平均化され、さらに第2の検出電圧をサンプリングする瞬間にセンスライン寄生容量CpAおよびCpBを介して混入するノイズ成分も平均化されるため、第1の検出電圧と第2の検出電圧の差に含まれるノイズ成分が減少し、信号対ノイズ比の向上が可能になる。そして、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第1電圧を印加している間に、前記センスアンプの差動出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎に第1デジタル値に変換した後、前記駆動回路が前記第2電圧を印加している間に、前記センスアンプの差動出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎に第2デジタル値に変換するので、駆動端子を第1の駆動電圧対または電圧対の組と、第2の駆動電圧対または電圧対の組により駆動することを複数回繰り返す構成よりも処理時間を短縮することができる。 This feature averages noise components mixed via sense line parasitic capacitances CpA and CpB at the moment of sampling the first detection voltage, and sense line parasitic capacitance CpA and the moment of sampling the second detection voltage. Since the noise component mixed via CpB is also averaged, the noise component included in the difference between the first detection voltage and the second detection voltage is reduced, and the signal-to-noise ratio can be improved. Then, while the drive circuit applies the first voltage to the drive line, the differential output of the sense amplifier is sampled a plurality of times and converted into a first digital value for each sampling, and then the drive circuit While the second voltage is applied, the differential output of the sense amplifier is sampled a plurality of times and converted into a second digital value every sampling, so that the drive terminal is a first drive voltage pair or voltage pair. The processing time can be shorter than in the configuration in which driving with the second set of driving voltage pairs or voltage pairs is repeated a plurality of times.
 本発明に係るさらに他の静電容量検出回路は、第1センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記第1センスラインに接続された1個以上の第1静電容量と、第2センスラインに交差する前記ドライブラインに一端が接続され、他端が前記第2センスラインに接続された1個以上の第2静電容量との容量差を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、前記ドライブラインに所定の第1電圧及び第2電圧をこの順番で印加する駆動回路と、前記第1電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷の差をそれぞれ前記第1及び第2センスラインを通して読み出した後、前記第2電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷の差をそれぞれ前記第1及び第2センスラインを通して読み出すセンスアンプと、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第1電圧を印加している間に、前記センスアンプの第1差動出力を複数回サンプリングした後、前記駆動回路が前記第2電圧を印加している間に、前記センスアンプの第2差動出力を複数回サンプリングするサンプリング容量回路と、前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた前記センスアンプの複数の第1差動出力を平均化した第1検出電圧と、前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた前記センスアンプの複数の第2差動出力を平均化した第2検出電圧との差を求めることにより前記第1静電容量及び前記第2静電容量の容量差を推定するアナログ演算回路とを備えたことを特徴とする。 In still another electrostatic capacitance detection circuit according to the present invention, one or more first capacitance lines each having one end connected to one or more drive lines intersecting the first sense line and the other end connected to the first sense line Estimate a capacitance difference between one capacitance and one or more second capacitances having one end connected to the drive line crossing the second sense line and the other end connected to the second sense line A capacitance detection circuit for acquiring data for driving the drive line, the drive circuit applying a predetermined first voltage and a second voltage to the drive line in this order, and the application of the first voltage to the drive line. The difference between the charges accumulated in the two capacitances is read out through the first and second sense lines, respectively, and then the difference between the charges accumulated in the first and second capacitances by the application of the second voltage is calculated. Each of the first and second After the first differential output of the sense amplifier is sampled a plurality of times while the sense circuit reading out through the sense line and the drive circuit applies the first voltage to the drive line, the A sampling capacitor circuit that samples the second differential output of the sense amplifier a plurality of times while applying a voltage, and averaging a plurality of first differential outputs of the sense amplifier sampled by the sampling capacitor circuit The first capacitance and the first capacitance may be calculated by determining a difference between the first detection voltage and a second detection voltage obtained by averaging a plurality of second differential outputs of the sense amplifier sampled by the sampling capacitance circuit. And (ii) an analog operation circuit for estimating a capacitance difference between the two capacitances.
 この特徴により、第1の検出電圧をサンプリングする瞬間にセンスライン寄生容量CpAおよびCpBを介して混入するノイズ成分が平均化され、さらに第2の検出電圧をサンプリングする瞬間にCpAおよびCpBを介して混入するノイズ成分も平均化されるため、第1の検出電圧と第2の検出電圧の差に含まれるノイズ成分が減少し、信号対ノイズ比の向上が可能になる。そして、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第1電圧を印加している間に、前記センスアンプの第1差動出力を複数回サンプリングした後、前記駆動回路が前記第2電圧を印加している間に、前記センスアンプの第2差動出力を複数回サンプリングするので、駆動端子を第1の駆動電圧対または電圧対の組と、第2の駆動電圧対または電圧対の組により駆動することを複数回繰り返す構成よりも処理時間を短縮することができる。また、AD変換を介さずに平均化するため、量子化ノイズの混入を排除することができる。 Due to this feature, noise components mixed in via the sense line parasitic capacitances CpA and CpB at the moment of sampling the first detection voltage are averaged, and at the moment of sampling the second detection voltage via CpA and CpB. Since the mixed noise component is also averaged, the noise component included in the difference between the first detection voltage and the second detection voltage is reduced, and the signal-to-noise ratio can be improved. The first differential output of the sense amplifier is sampled a plurality of times while the drive circuit applies the first voltage to the drive line, and then the drive circuit applies the second voltage. Meanwhile, since the second differential output of the sense amplifier is sampled a plurality of times, the drive terminal is driven by the first drive voltage pair or the set of voltage pairs and the second drive voltage pair or the set of voltage pairs Processing time can be shortened compared with the structure which repeats several times. Further, since the averaging is performed without the A / D conversion, the mixing of quantization noise can be eliminated.
 本発明に係る静電容量検出回路では、前記AD変換器は、非周期的なサンプリングタイミングにより前記センスアンプの出力または差動出力をサンプリングすることが好ましく、前記サンプリング容量回路は、非周期的なサンプリングタイミングにより前記センスアンプの出力または差動出力をサンプリングすることが好ましい。 In the electrostatic capacitance detection circuit according to the present invention, the AD converter preferably samples the output or the differential output of the sense amplifier at non-periodic sampling timing, and the sampling capacitance circuit is non-periodic It is preferable to sample the output or differential output of the sense amplifier according to sampling timing.
 上記構成により、平均化により効果的にノイズを削減することができる。 With the above configuration, noise can be effectively reduced by averaging.
 本発明に係る静電容量検出回路では、前記センスアンプは、集積化されており、前記センスライン、または、前記第1センスライン及び前記第2センスラインに接続された入力端子を有することが好ましい。 In the electrostatic capacitance detection circuit according to the present invention, preferably, the sense amplifier is integrated, and has an input terminal connected to the sense line or the first sense line and the second sense line. .
 上記構成により、センスアンプが集積化されるので、よりコンパクトな静電容量検出回路を得ることができる。 According to the above configuration, since the sense amplifier is integrated, a more compact capacitance detection circuit can be obtained.
 本発明に係る電子機器は、本発明に係る静電容量検出回路を備え、前記センスラインと、前記ドライブラインと、前記静電容量、または、前記第1静電容量及び前記第2静電容量とは、タッチパネルを構成し、前記タッチパネルに重ねられているか、前記タッチパネルを内蔵した表示パネルをさらに備えたことを特徴とする。 An electronic device according to the present invention includes the capacitance detection circuit according to the present invention, and the sense line, the drive line, and the capacitance, or the first capacitance and the second capacitance. The display device is characterized in that it comprises a touch panel, and further includes a display panel which is superimposed on the touch panel or which incorporates the touch panel.
 この特徴により、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎にデジタル値に変換するので、容量をリセットして駆動電圧を与えてセンスアンプで読み出すという処理を繰り返す構成よりも静電容量検出の処理時間を短縮した電子機器を得ることができる。 According to this feature, while the drive circuit applies the voltage to the drive line, the output of the sense amplifier is sampled a plurality of times and converted to a digital value for each sampling, so that the capacitance is reset to drive voltage. It is possible to obtain an electronic device in which the processing time for electrostatic capacitance detection is reduced as compared with the configuration in which the processing of repeating the processing of reading by the sense amplifier is given.
 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
 本発明は、センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端がセンスラインに接続された1個以上の静電容量の容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路、及びこれを備えた電子機器に利用することができる。 According to the present invention, data is acquired to estimate the capacitance value of one or more capacitances, one end of which is connected to one or more drive lines crossing the sense line and the other end connected to the sense line. The present invention can be used for a capacitance detection circuit and an electronic device provided with the same.
 1 静電容量検出回路
 2 センスアンプ
 3 AD変換器
 4 デジタル演算回路
 5A サンプリング容量回路
 6A 積分器(アナログ演算回路)
 7 擬似乱数発生回路
 9 入力端子
 10 オペアンプ
 11 オペアンプ
1 Capacitance detection circuit 2 Sense amplifier 3 AD converter 4 Digital operation circuit 5A Sampling capacity circuit 6A Integrator (analog operation circuit)
7 pseudo random number generation circuit 9 input terminal 10 operational amplifier 11 operational amplifier

Claims (12)

  1.  センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記センスラインに接続された1個以上の静電容量の容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、
     前記ドライブラインに所定の電圧を印加する駆動回路と、
     前記電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を、前記センスラインを通して読み出すセンスアンプと、
     前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎にデジタル値に変換するAD変換器と、
     前記AD変換器により変換された複数のデジタル値を平均化するデジタル演算回路とを備えたことを特徴とする静電容量検出回路。
    Capacitance detection that acquires data for estimating the capacitance value of one or more capacitances having one end connected to one or more drive lines crossing the sense line and the other end connected to the sense line A circuit,
    A drive circuit for applying a predetermined voltage to the drive line;
    A sense amplifier for reading out the charge accumulated in the capacitance by application of the voltage through the sense line;
    An AD converter that samples the output of the sense amplifier a plurality of times while the drive circuit applies the voltage to the drive line, and converts the output into a digital value for each sampling;
    And a digital operation circuit that averages a plurality of digital values converted by the AD converter.
  2.  センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記センスラインに接続された1個以上の静電容量の容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、
     前記ドライブラインに所定の電圧を印加する駆動回路と、
     前記電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を、前記センスラインを通して読み出すセンスアンプと、
     前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングするサンプリング容量回路と、
     前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた前記センスアンプの複数の出力を平均化するアナログ演算回路とを備えたことを特徴とする静電容量検出回路。
    Capacitance detection that acquires data for estimating the capacitance value of one or more capacitances having one end connected to one or more drive lines crossing the sense line and the other end connected to the sense line A circuit,
    A drive circuit for applying a predetermined voltage to the drive line;
    A sense amplifier for reading out the charge accumulated in the capacitance by application of the voltage through the sense line;
    A sampling capacitance circuit that samples the output of the sense amplifier a plurality of times while the drive circuit applies the voltage to the drive line;
    And an analog operation circuit for averaging a plurality of outputs of the sense amplifier sampled by the sampling capacitor circuit.
  3.  センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記センスラインに接続された1個以上の静電容量の容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、
     前記ドライブラインに所定の第1電圧及び第2電圧をこの順番で印加する駆動回路と、
     前記第1電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を、前記センスラインを通して読み出した後、前記第2電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を前記センスラインを通して読み出すセンスアンプと、
     前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第1電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎に第1デジタル値に変換した後、前記駆動回路が前記第2電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎に第2デジタル値に変換するAD変換器と、
     前記AD変換器により変換された複数の第1デジタル値を平均化した第1検出電圧と、前記複数の第2デジタル値を平均化した第2検出電圧との差を求めることにより前記静電容量の容量値を推定するデジタル演算回路とを備えたことを特徴とする静電容量検出回路。
    Capacitance detection that acquires data for estimating the capacitance value of one or more capacitances having one end connected to one or more drive lines crossing the sense line and the other end connected to the sense line A circuit,
    A drive circuit that applies a predetermined first voltage and a second voltage to the drive line in this order;
    A sense amplifier for reading out the charge accumulated in the capacitance by application of the first voltage through the sense line, and reading out the charge accumulated in the capacitance by application of the second voltage through the sense line When,
    While the drive circuit applies the first voltage to the drive line, the output of the sense amplifier is sampled a plurality of times, and after conversion to a first digital value for each sampling, the drive circuit performs the second operation. An AD converter that samples the output of the sense amplifier a plurality of times while applying a voltage and converts the output into a second digital value for each sampling;
    The capacitance is obtained by obtaining a difference between a first detection voltage obtained by averaging a plurality of first digital values converted by the AD converter and a second detection voltage obtained by averaging the plurality of second digital values. And a digital operation circuit for estimating the capacitance value of the capacitance.
  4.  センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記センスラインに接続された1個以上の静電容量の容量値を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、
     前記ドライブラインに所定の第1電圧及び第2電圧をこの順番で印加する駆動回路と、
     前記第1電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を、前記センスラインを通して読み出した後、前記第2電圧の印加により前記静電容量に蓄積された電荷を前記センスラインを通して読み出すセンスアンプと、
     前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第1電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングした複数の第1サンプリング値を生成し、前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第2電圧を印加している間に、前記センスアンプの出力を複数回サンプリングした複数の第2サンプリング値を生成するサンプリング容量回路と、
     前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた複数の第1サンプリング値を平均化した第1検出電圧と、前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた複数の第2サンプリング値を平均化した第2検出電圧との差を求めることにより前記静電容量の容量値を推定するアナログ演算回路とを備えたことを特徴とする静電容量検出回路。
    Capacitance detection that acquires data for estimating the capacitance value of one or more capacitances having one end connected to one or more drive lines crossing the sense line and the other end connected to the sense line A circuit,
    A drive circuit that applies a predetermined first voltage and a second voltage to the drive line in this order;
    A sense amplifier for reading out the charge accumulated in the capacitance by application of the first voltage through the sense line, and reading out the charge accumulated in the capacitance by application of the second voltage through the sense line When,
    While the drive circuit applies the first voltage to the drive line, a plurality of first sampling values obtained by sampling the output of the sense amplifier a plurality of times are generated, and the drive circuit generates the first sampling value to the drive line. A sampling capacitance circuit that generates a plurality of second sampling values obtained by sampling the output of the sense amplifier a plurality of times while applying two voltages;
    A difference between a first detection voltage obtained by averaging a plurality of first sampling values sampled by the sampling capacitance circuit and a second detection voltage obtained by averaging a plurality of second sampling values sampled by the sampling capacitance circuit And an analog operation circuit configured to estimate a capacitance value of the capacitance by obtaining the capacitance detection circuit.
  5.  第1センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記第1センスラインに接続された1個以上の第1静電容量と、第2センスラインに交差する前記ドライブラインに一端が接続され、他端が前記第2センスラインに接続された1個以上の第2静電容量との容量差を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、
     前記ドライブラインに所定の電圧を印加する駆動回路と、
     前記電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷の差を前記第1及び第2センスラインを通して読み出すセンスアンプと、
     前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの差動出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎にデジタル値に変換するAD変換器と、
     前記AD変換器により変換された複数のデジタル値を平均化するデジタル演算回路とを備えたことを特徴とする静電容量検出回路。
    The one end is connected to one or more drive lines crossing the first sense line, and the other end intersects the one or more first capacitances connected to the first sense line and the second sense line A capacitance detection circuit for obtaining data for estimating a capacitance difference between one end connected to a drive line and one or more second capacitances connected at the other end to the second sense line, ,
    A drive circuit for applying a predetermined voltage to the drive line;
    A sense amplifier for reading out a difference between charges accumulated in the first and second capacitances by application of the voltage through the first and second sense lines;
    An AD converter that samples the differential output of the sense amplifier a plurality of times while the drive circuit applies the voltage to the drive line, and converts the differential output into a digital value for each sampling;
    And a digital operation circuit that averages a plurality of digital values converted by the AD converter.
  6.  第1センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記第1センスラインに接続された1個以上の第1静電容量と、第2センスラインに交差する前記ドライブラインに一端が接続され、他端が前記第2センスラインに接続された1個以上の第2静電容量との容量差を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、
     前記ドライブラインに所定の電圧を印加する駆動回路と、
     前記電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷の差を前記第1及び第2センスラインを通してそれぞれ読み出すセンスアンプと、
     前記駆動回路が前記ドライブラインに前記電圧を印加している間に、前記センスアンプの差動出力を複数回サンプリングするサンプリング容量回路と、
     前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた前記センスアンプの複数の差動出力を平均化するアナログ演算回路とを備えたことを特徴とする静電容量検出回路。
    The one end is connected to one or more drive lines crossing the first sense line, and the other end intersects the one or more first capacitances connected to the first sense line and the second sense line A capacitance detection circuit for obtaining data for estimating a capacitance difference between one end connected to a drive line and one or more second capacitances connected at the other end to the second sense line, ,
    A drive circuit for applying a predetermined voltage to the drive line;
    A sense amplifier for reading out a difference between charges accumulated in the first and second capacitances by application of the voltage through the first and second sense lines, respectively;
    A sampling capacitance circuit that samples the differential output of the sense amplifier multiple times while the drive circuit applies the voltage to the drive line;
    An electrostatic capacitance detection circuit comprising: an analog operation circuit that averages a plurality of differential outputs of the sense amplifier sampled by the sampling capacitance circuit.
  7.  第1センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記第1センスラインに接続された1個以上の第1静電容量と、第2センスラインに交差する前記ドライブラインに一端が接続され、他端が前記第2センスラインに接続された1個以上の第2静電容量との容量差を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、
     前記ドライブラインに所定の第1電圧及び第2電圧をこの順番で印加する駆動回路と、
     前記第1電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷の差をそれぞれ前記第1及び第2センスラインを通して読み出した後、前記第2電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷の差をそれぞれ前記第1及び第2センスラインを通して読み出すセンスアンプと、
     前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第1電圧を印加している間に、前記センスアンプの差動出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎に第1デジタル値に変換した後、前記駆動回路が前記第2電圧を印加している間に、前記センスアンプの差動出力を複数回サンプリングし、サンプリング毎に第2デジタル値に変換するAD変換器と、
     前記AD変換器により変換された複数の第1デジタル値を平均化した第1検出電圧と、前記複数の第2デジタル値を平均化した第2検出電圧との差を求めることにより前記第1静電容量及び第2静電容量の容量差を推定するデジタル演算回路とを備えたことを特徴とする静電容量検出回路。
    The one end is connected to one or more drive lines crossing the first sense line, and the other end intersects the one or more first capacitances connected to the first sense line and the second sense line A capacitance detection circuit for obtaining data for estimating a capacitance difference between one end connected to a drive line and one or more second capacitances connected at the other end to the second sense line, ,
    A drive circuit that applies a predetermined first voltage and a second voltage to the drive line in this order;
    The difference between the charges accumulated in the first and second capacitances by the application of the first voltage is read through the first and second sense lines, respectively, and then the first and second voltages are applied by the application of the second voltage. A sense amplifier for reading out the difference between the charges accumulated in the two capacitances through the first and second sense lines, respectively;
    While the drive circuit is applying the first voltage to the drive line, the differential output of the sense amplifier is sampled a plurality of times and converted into a first digital value for each sampling, and then the drive circuit performs the sampling. An AD converter that samples the differential output of the sense amplifier a plurality of times while applying a second voltage, and converts it to a second digital value for each sampling;
    The first static voltage is obtained by obtaining a difference between a first detection voltage obtained by averaging the plurality of first digital values converted by the AD converter and a second detection voltage obtained by averaging the plurality of second digital values. What is claimed is: 1. A capacitance detection circuit comprising: a digital arithmetic circuit for estimating a capacitance difference between a capacitance and a second capacitance.
  8.  第1センスラインに交差する1本以上のドライブラインに一端が接続され、他端が前記第1センスラインに接続された1個以上の第1静電容量と、第2センスラインに交差する前記ドライブラインに一端が接続され、他端が前記第2センスラインに接続された1個以上の第2静電容量との容量差を推定するためのデータを取得する静電容量検出回路であって、
     前記ドライブラインに所定の第1電圧及び第2電圧をこの順番で印加する駆動回路と、
     前記第1電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷の差をそれぞれ前記第1及び第2センスラインを通して読み出した後、前記第2電圧の印加により前記第1及び第2静電容量に蓄積された電荷の差をそれぞれ前記第1及び第2センスラインを通して読み出すセンスアンプと、
     前記駆動回路が前記ドライブラインに前記第1電圧を印加している間に、前記センスアンプの第1差動出力を複数回サンプリングした後、前記駆動回路が前記第2電圧を印加している間に、前記センスアンプの第2差動出力を複数回サンプリングするサンプリング容量回路と、
     前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた前記センスアンプの複数の第1差動出力を平均化した第1検出電圧と、前記サンプリング容量回路によりサンプリングされた前記センスアンプの複数の第2差動出力を平均化した第2検出電圧との差を求めることにより前記第1静電容量及び前記第2静電容量の容量差を推定するアナログ演算回路とを備えたことを特徴とする静電容量検出回路。
    The one end is connected to one or more drive lines crossing the first sense line, and the other end intersects the one or more first capacitances connected to the first sense line and the second sense line A capacitance detection circuit for obtaining data for estimating a capacitance difference between one end connected to a drive line and one or more second capacitances connected at the other end to the second sense line, ,
    A drive circuit that applies a predetermined first voltage and a second voltage to the drive line in this order;
    The difference between the charges accumulated in the first and second capacitances by the application of the first voltage is read through the first and second sense lines, respectively, and then the first and second voltages are applied by the application of the second voltage. A sense amplifier for reading out the difference between the charges accumulated in the two capacitances through the first and second sense lines, respectively;
    While sampling the first differential output of the sense amplifier multiple times while the drive circuit applies the first voltage to the drive line, while the drive circuit applies the second voltage A sampling capacitance circuit for sampling the second differential output of the sense amplifier a plurality of times;
    A first detection voltage obtained by averaging a plurality of first differential outputs of the sense amplifier sampled by the sampling capacitance circuit, and a plurality of second differential outputs of the sense amplifier sampled by the sampling capacitance circuit are averaged. An electrostatic capacitance detection circuit comprising: an analog operation circuit which estimates a capacitance difference between the first capacitance and the second capacitance by obtaining a difference between the second detection voltage and the second detection voltage.
  9.  前記AD変換器は、非周期的なサンプリングタイミングにより前記センスアンプの出力または差動出力をサンプリングする請求項1、3、5及び7のいずれかに記載の静電容量検出回路。 The electrostatic capacitance detection circuit according to any one of claims 1, 3, 5 and 7, wherein the AD converter samples the output or differential output of the sense amplifier at non-periodic sampling timing.
  10.  前記サンプリング容量回路は、非周期的なサンプリングタイミングにより前記センスアンプの出力または差動出力をサンプリングする請求項2、4、6及び8のいずれかに記載の静電容量検出回路。 The electrostatic capacitance detection circuit according to any one of claims 2, 4, 6, and 8, wherein the sampling capacitance circuit samples the output or differential output of the sense amplifier at non-periodic sampling timing.
  11.  前記センスアンプは、集積化されており、前記センスライン、または、前記第1センスライン及び前記第2センスラインに接続された入力端子を有する請求項1~8の何れかに記載の静電容量検出回路。 The capacitance according to any one of claims 1 to 8, wherein the sense amplifier is integrated and has an input terminal connected to the sense line or the first sense line and the second sense line. Detection circuit.
  12.  請求項11に記載の静電容量検出回路を備え、
     前記センスラインと、前記ドライブラインと、前記静電容量、または、前記第1静電容量及び前記第2静電容量とは、タッチパネルを構成し、
     前記タッチパネルに重ねられているか、前記タッチパネルを内蔵した表示パネルをさらに備えたことを特徴とする電子機器。
    A capacitance detection circuit according to claim 11;
    The sense line, the drive line, the electrostatic capacitance, or the first electrostatic capacitance and the second electrostatic capacitance constitute a touch panel.
    An electronic apparatus comprising: a display panel which is superimposed on the touch panel or which incorporates the touch panel.
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