[发明专利]保护用于接近性检测的电荷转移电容传感器的方法和系统

说明书

优先权数据

本申请要求于2005年6月3日提交的美国临时专利申请序列号60/687,012、60/687,166、60/687,148、60/687,167、60/687,039和60/687,037以及2006年2月16日提交的序列号60/774,843的优先权，并且在此将它们引入以供参考。

技术领域

本发明一般涉及电容感测，并且更加特别地涉及利用转换的电荷转移技术能够检测可测量电容的装置、系统和方法。

背景技术

响应电荷、电流或电压的电容传感器/感测系统可以用于检测位置或接近性(或运动或存在或一些类似信息)，并且一般用作计算机、个人数字助理(PDA)、媒体播放机和记录器、电视游戏计算机、消费电子设备、蜂窝电话、投币式公用电话、销售点终端、自动柜员机、公用电话亭等的输入装置。电容感测技术用在例如用户输入按钮、滑动控制、滚动环、滚动带和其它类型的输入和控制的应用中。在这种应用中所使用的一种类型的电容传感器是按钮型传感器，其可以用于提供关于输入接近性或存在的信息。在这种应用中所使用的另一类型的电容传感器是触摸板传感器，其可以用于提供关于输入的信息，例如位置、运动；和/或沿着一个轴(1-D传感器)、两个轴(2-D传感器)或更多轴的类似信息。按钮型传感器和触摸板传感器还可以任选地被配置以提供另外的信息，例如与输入相关联的力、持续时间或电容耦合量的一些指示。基于电容感测技术的1-D和2-D触摸板传感器的实例在Trent等人的美国公布申请2004/0252109 A1和在1999年3月9日授权给Gillespie等人的美国专利号5,880,411中有所描述。例如，在包括手持型计算机和笔记本型计算机的电子系统的输入装置中容易发现这种1-D和2-D传感器。

用户一般通过在位于输入装置之上或输入装置之中的一个或多个传感器的感测区域中放置或移动一个或多个指状物、触针和/或物体靠近输入装置来操作电容输入装置。一旦载波信号施加到可以被检测的感测区域和关于感测区域与激励/刺激的位置信息(例如一个(或多个)位置、接近性、一个(或多个)运动和/或类似信息)相关，这就会产生电容效应。该位置信息可以又用于选择、移动、滚动或操作显示屏上的文本、图形、指针、高亮部分和/或任何其它指示器的任意组合。该位置信息还可以用于能够使用户与接口相互作用，例如控制音量、调节亮度、或实现任何其它的目的。

尽管已经广泛采用了电容传感器，但是传感器设计者仍继续寻找提高传感器的功能性和效能的方式。尤其是，工程师继续争取减少寄生噪声对这种传感器的影响。例如，许多电容传感器当前都包括屏蔽感测区域使之不受到外部噪声信号和内部噪声信号影响的地平面或其它结构。虽然在粗略恒定电压上保持的地平面和其它类型的屏蔽可以有效地防止一些寄生噪声干扰传感器操作，但它们也可以例如通过增加寄生电容来减小传感器分辨率或增加寄生效应。因此，这种装置的性能决不是理想的。

因此，希望提供用于快速地、有效地且高效地检测可测量电容同时防止由寄生噪声信号和/或增强分辨率产生的至少一些不利效应的系统和方法。而且，希望创建一种可以利用容易获得的部件例如标准IC、微控制器和无源部件实施的方案。结合附图和前述的技术领域和背景技术，从随后的详细描述和所附的权利要求中，其它希望的特征和特性将是显而易见的。

发明内容

描述这样的方法、系统和装置，用于在具有多个感测电极和至少一个保护电极(guarding electrode)的传感器中确定用于接近性检测的可测量电容。电荷转移处理执行至少两次。电荷转移处理包括利用第一开关将预定电压施加到多个感测电极中的至少一个，利用第二开关将第一保护电压施加到至少一个保护电极，共享在多个感测电极中的至少一个和滤波电容之间的电荷，以及将不同于第一保护电压的第二保护电压施加到至少一个保护电极。在滤波电容上测量电压，测量数目等于至少一次，以产生至少一个结果从而确定用于接近性检测的可测量电容。

利用这里描述的技术，保护电容检测方案可利用容易获得的部件便利地实施，并且在感测实施按钮、滑块、光标控制、或用户接口导航功能或任何其它功能的指状物、触针或与电容传感器相关的其它物体的位置方面尤其有用。

附图说明

在下文将结合以下附图描述本发明的各个方面，其中相同的附图标记表示相同的元件，以及：

图1A是用于利用具有保护的转换电荷转移技术检测电容的示范性技术的流程图；

图1B是包括保护电路的示范性电容接近传感器的方块图；