[发明专利]用于电容感应阵列的有源积分器

说明书

相关申请

本申请要求于2011年4月5日提交的美国临时专利申请No.61/472，161的优先权，本文通过引用整个地并入其公开的全部内容。

技术领域

本发明一般涉及电容触摸感应阵列，并且更特别是，涉及用于触摸感应阵列的接收电路的有源积分器。

背景技术

计算设备，诸如笔记本电脑、个人数据助理（PDA）、自助服务终端和移动手机，具有用户接口设备，其也被称为人机接口设备（HID）。已变得更加常见的一个用户接口设备是触摸传感器板（也通常称为触摸板）。基本笔记本电脑的触摸传感器板模拟了个人计算机（PC）鼠标的功能。触摸传感器板为了内置便携性通常嵌入到PC笔记本中。触摸传感器板通过使用两个定义轴复制鼠标X/Y移动，这两个定义轴包含检测一个或多个导电体（例如手指）的位置的一批传感器元件。鼠标左/右键按钮的点击，可以通过位于触摸板附近的两个机械按钮，或者通过触摸传感器板本身上面的敲击命令，被复制。触摸传感器板提供用户接口设备用于执行这些功能：定位指针或者选择显示器上的项目。这些触摸传感器板可以包括多维传感器阵列用于检测多个轴上的运动。传感器阵列可以包括一维传感器阵列，检测一个轴上的运动。传感器阵列也可以是二维，检测两个轴上的运动。

已变得更加常见的另一用户接口设备是触摸屏。触摸屏，也称为触摸屏幕、触摸窗口、触摸面板或触摸屏幕面板，是透明的显示器覆盖层，其通常是压敏（电阻或压电）、电敏感（电容式）、声敏（表面声波（SAW））或光敏（红外线）。这样的覆盖层的作用是允许显示器被作为输入设备使用，移除作为与显示器的内容交互的主要输入设备的键盘和/或鼠标。这些显示器可以连接到计算机，或者作为终端连接到网络。触摸屏已经在零售装置中、在销售点系统上、在ATM上、在移动手机上、在自助服务终端上、在游戏控制台上和在PDA上变得很熟悉，其中，触笔有时被用于操纵图形用户接口（GUI）和输入数据。用户可以触摸触摸屏或触摸传感器板以操纵数据。例如，用户能够通过使用手指触摸触摸屏表面应用单一触摸从菜单中选择项目。

某一类触摸感应阵列包括第一组隔开的线状电极以及排成直角且被介电层隔开的第二组电极。所得的交叉形成电容器的二维阵列，称为感应元件。触摸感应阵列可以用若干种方式进行扫描，其中之一（互电容感应）允许单个电容性元件被测量。另一方法（自电容感应）可以测量整个传感器带，或者甚至是整个传感器阵列，关于具体位置的信息较少，但是执行一个读取操作。

当二维阵列的电容器靠近放置时，提供用于感应触摸的装置。导电体（例如手指或触笔）靠近触摸感应阵列，引起导电体附近的感应元件的总电容发生变化。可以测量这些电容的变化以产生“二维图”指示阵列上的触摸发生在何处。

一种测量这种电容变化的方式是形成电路，其包括以复用方式被应用到每一水平对齐的导体中的信号驱动器（如AC电流或电压源（“发射（TX）信号））。在每个垂直对齐的电极处，与应用的电流/电压电源同步地感应和类似地扫描每个电容的交叉部上累积的电荷。然后，通常使用电荷电压转换器（即，接收或“RX信号”）的形式测量该电荷，其被采样和保持，用于A/D转换器转换为输入到处理器的数字形式。处理器依次描绘电容图并确定触摸的位置。

常规的电容感应接收电路具有许多不足。由于导电体触摸所导致的电容变化通常很小。结果，出现在ADC处的很多电压表示感应元件阵列的基线电容，这样产生大型DC组件。由触摸引起的电容变化仅占基线电容的1%。此外，源电路通常是有噪声的，进而使精确的电容变化测量变得复杂化，并且产生低信噪比（SNR）。

附图简述

本发明的实施方式，根据以下考虑结合附图提出的示例性实施方式的详细描述，将更容易被理解，其中相同的附图标记指的是相同的元件，其中：

图1示出了电子系统的一个实施方式的框图，该实施方式包括处理设备，其可以被配置为测量来自柔性触摸感应表面的电容和计算或检测应用于柔性触摸感应表面的力的大小。

图2示出了电容式触摸传感器阵列和将测量的电容转换成坐标的电容传感器的一个实施方式的框图。

图3示出了有源积分电路的一个实施方式的电框图，该有源积分电路被配置为从接收电极接收RX信号以测量图2的触摸感应阵列的电容。

图4是根据实施方式的图3的有源积分电路中采用的有源积分器、基线补偿电路以及抽样-保持（S/H）电路的组件的框图。

图5是图3和4的有源积分电路中采用的S/H电路的组件的一个实施方式的示意图。