[发明专利]用于提高触摸屏控制器的动态范围的方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年4月22日提交的、标题为“Differential Capacitive Touchpad Circuit and Method”、序列号为61/326,830的共同未决的美国临时专利申请的优先权，据此将其全部内容通过引用结合于此。

以下共同拥有、共同提交且共同未决的申请也都通过引用整体结合于此：第XX/XXX,XXX号美国专利申请，标题为“System for and Method of Transferring Charge to Convert Capacitance to Voltage for Touchscreen Controllers”，代理人案卷号为MAXIM-04500；第XX/XXX,XXX号美国专利申请，标题为“Noise Cancellation Technique for Capacitive Touchscreen Controller Using Differential Sensing”，代理人案卷号为MAXIM-04600；第XX/XXX,XXX号美国专利申请，标题为“System Integration of Tactile Feedback and Touchscreen Controller for Near-Zero Latency Haptics Playout”，代理人案卷号为MAXIM-04700；第XX/XXX,XXX号美国专利中请，标题为“Use of Random Sampling Technique to Reduce Finger-Coupled Noise”，代理人案卷号为MAXIM-04800；以及第XX/XXX,XXX号美国专利申请，标题为“Method and Apparatus for Generating Piezoelectric Transducer Excitation Waveforms Using a Boost Converter”，代理人案卷号为MAXIM-04900。

技术领域

本发明涉及触摸屏系统领域。更具体而言，本发明涉及使用偏移取消元件以抵消寄生电容和传感器电容并且提高电容式触摸屏控制器的动态范围这一领域。

背景技术

触摸屏系统是允许用户通过触摸显示屏或者触摸板来控制一个或者更多个设备的接口系统。这些系统感测用户何时比如用单次触摸、多次触摸、挤压、擦碰和其它类型的触摸来触摸屏幕。触摸屏系统确定并解释这些各种触摸的位置和类型，从而它们可以准确地响应于触摸所代表的用户命令和输入。有感测这些各种触摸的许多不同方法(包括电容感测(自感测和互感测)、电阻感测、声/光波感测和振动感测)。两类电容式感测系统实质上通过使用一个或者更多个如下传感器来工作，这些传感器耦合到适于保持电荷的电容材料层。当用户触摸屏幕时，它改变在接触点存储于电容材料上的电荷量。电荷的这一改变将对应于系统中的传感器测量的电容的改变。当有多个传感器时，它们可以用来确定触摸的位置。

电容式系统的一个缺点在于，传感器测量的电容将不仅包括用户触摸屏幕所引起的电容，而且还包括各传感器的传感器电容以及其它寄生电容。另外，这一传感器和寄生电容可以随着传感器和随着触摸屏面板而改变。结果，虽然示例触摸事件仅向传感器添加1皮法拉的电容，但是用来测量电容的电荷传送机制/积分器必须能够处理数量大得多的如下电容，该电容代表传感器电容和寄生电容加上触摸电容。先前已经通过选择如下积分电容器来解决该问题，该积分电容器大到足以不因从传感器接收的总电容/电荷而饱和。然而使用大积分电容器不合期望地增加部件的成本和尺寸以及降低测量系统的增益和分辨率。

现有电容式系统的另一缺点在于，即使选择足够大的积分电容器以补偿因传感器电容和寄生电容而添加的初始电容，这些电容仍然可能随着环境变化而改变。例如随着湿度增加，空气中添加的湿气通常增加这些非所需电容，这可能引起先前足够大的积分上限(integration cap)不再能够处理由于环境改变而增加的测量电容。在这样的情况下，测量系统将不再能够辨别传感器何时被触摸，并且触摸屏系统在环境变得不那么潮湿之前将变得不可操作。

发明内容