[发明专利]TX-RX电容式传感器的补偿电路

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年12月14日申请的美国临时专利申请第61/013,986号的优先权。

技术领域

本发明涉及用户界面设备领域，特别是电容式传感器设备。

背景技术

计算设备，如笔记本电脑、个人数据助理系统(PDA)、自助式服务机、移动电话，均具有用户界面设备，也称为人机交互设备(HID)。一种常用用户界面设备是触摸感应板(通常也称为触控板)。基本笔记本电脑触摸感应板模拟个人电脑(PC)鼠标的功能。触摸感应板通常嵌于PC笔记本中，以提供内置便携性。触摸感应板使用二个确定轴来模拟鼠标在X/Y方向上的移动，这两个确定轴中饮食一组传感器元件，用于检测某一导电物体(如手指)的位置。使用触控板附近的二个机械按钮，或者轻击触摸感应板本身，可模拟鼠标的右/左按钮单击操作。触摸感应板提供了一种用户界面设备，用于执行诸如在显示器上定位光标或选择某一项目之类的功能。这些触摸感应板可以包括多维传感器阵列，用于检测在多个方向轴中产生的移动。传感器阵列可包括一维传感器阵列，用于检测在一个方向轴上产生的移动。传感器阵列也可以是二维的，用于检测在两个方向轴中产生的移动。

有一类触控板，其工作方式是利用电容传感器进行电容感应。由电容传感器所检测到的电容，随一导电物体相对于该传感器的相对位置而变化。例如，导电物体可以是手写笔或用户手指。在触摸感应设备中，由于导体的位置或移动，传感器阵列中X和Y方向上的各传感器检测到的电容值会发生变化，可以通过多种不同方法测量这一变化值。无论采用何种方法，通常由一处理设备处理一个代表各电容式传感器所检测电容值的电信号，该处理设备又生成电信号或光信号，表示导电物体在X和Y方向上相对于触摸感应板的位置。触摸感应条、滑块或按钮的工作方式均采用同一电容感应原理。

第一类传统触控板由行列矩阵组成。在各行或列中有多个传感器元件。然而，各行或列中的所有感应板耦合在一起，作为一个长传感器元件工作。第二类传统感应板由独立传感元件的XY阵列组成，其中，一行或一列中的各个传感器元件独立感应。在此，各行及列由多个传感元件组成，每个都能单独检测电容的存在和大小。因此，它们可用于检测任何数量的同时触摸。

界面设备(如触控板)中使用的电容式传感系统通常检测电容式传感器的电容变化，这一变化是由于导电物体邻近或接触该传感器所产生的，但是，与该传感器的电容值相比，如果该传感器所检测到电容变化非常小，电容变化检测能力会下降。例如，一电容式传感元件被设置用于检测某一输入，该输入可以是手指或其他物体接近或接触该传感器，当没有任何输入时，该传感器元件与地之间有一电容C_P。电容C_P也称为传感器的寄生电容。对于有多个传感元件的电容式传感器，二个或更多传感元件之间也可能有互电容C_M。传感器检测到的输入可能会导致电容变化C_F，该变化值远低于C_P或C_M。因此，如果用数字编码表示传感器电容，在数字编码所能表示的最小离散电容级别中，较大部分用于代表寄生或互电容，而这些离散级别的较小部分代表电容变化C_F。在这种情况下，很难以高分辨率来分辨由输入导致的电容变化C_F。

附图说明

在附图中以示例方式而非限制方式对本发明进行说明。

图1A是一种电子系统的具体实施例框图，该系统拥有一个处理设备，用于检测是否存在导电物体。

图1B是一种设备的具体实施例框图，该设备用于检测触控板上是否存在一输入以及该输入的位置。

图2A说明一种电路的具体实施例，该电路用于在电容式传感器上检测输入，同时补偿电容式传感元件的寄生电容及互电容。

图2B给出一组电压和电流波形，用于描述一种电容传感电路实施例的操作。

图3说明一种电路的一个具体实施例，该电路用于检测一个输入的大小及位置，同时补偿电容式传感器元件的寄生电容及互电容。

图4说明一种电路的一个具体实施例，该电路用于检测一个输入的大小及位置，同时补偿电容式传感器元件的寄生电容及互电容。

图5说明一种电路的一个具体实施例，该电路用于向电容传感电路提供补偿电流。

图6是一个流程图，说明了依照一个实施例，对电容传感电路中传感元件的寄生电容及互电容进行补偿的过程。

图7A是说明一个校准电路的实施例的方框图，该校准电路用于对补偿电路进行校准。