[发明专利]连续时间相关器结构

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年2月25号提交的、名称为“Mutual Capacitance Touch-Screen Controller IIC Interface”、具有相同发明人的、序列号为61/446,944的美国临时申请的优先权。本申请通过引用并入序列号为61/446,944的美国临时申请的全部内容。

技术领域

本发明涉及用于将所测量的电容转换为电压的模拟前端电路。更具体地，本发明涉及具有用于从激励信号中解调所测量的电容的相关器的模拟前端电路。

背景技术

许多电子设备并入了触摸屏型的显示器。触摸屏是检测在显示区域内的触摸的存在、位置以及压力的显示器，触摸通常由手指、手、触针或其他定点设备引起。触摸屏使得用户能够在不需要任何中间设备的情况下直接与显示器面板交互，而不是利用鼠标或触摸板间接地与其交互。触摸屏可以在计算机中实现或作为用于访问网络的终端。触摸屏在销售点系统、自动柜员机(ATM)、移动电话、个人数字助理(PDA)、便携式游戏控制台、卫星导航设备以及信息装置中普遍使用。

存在许多类型的触摸屏技术。电阻式触摸屏面板由若干层组成，包括由薄空间分离的两个薄金属导电层和电阻层。当某一物体触摸到触摸屏面板时，这些层在某一点连接。响应于物体接触，面板与具有连接的输出的两个分压器在电学上类似地起作用。这引起电流改变，该电流改变被登记为触摸事件并且被发送到控制器以用于处理。

电容式触摸屏面板由跨传感器传导连续电流的材料涂覆、部分涂覆或者图形化。传感器在水平轴和竖直轴两者上均表现所存储的电子的精确受控场以实现电容。人体是导电的；因此影响存储在电容中的电场。当传感器的参考电容被另一电容场如手指更改时，位于面板的每个拐角处的电子电路测量参考电容的所得失真。与触摸事件有关的测量信息被发送到控制器来进行数学处理。可以用裸手指或者用裸手持有的传导设备来触摸电容式传感器。电容式传感器也基于接近来工作，而无需直接触摸以被触发。在多数情况下，并不发生与传导金属表面的直接接触，而是由绝缘玻璃或者塑料层将传导传感器与用户的身体隔离。经常可以通过靠近表面快速挥动手掌而不是触摸来触发具有旨在用于让手指触摸的电容式按钮的设备。

图1示出了用于电容式触摸屏面板的示例性传统电容式触摸传感器。这种传感器通常使用被形成为层的透明导体，例如ITO(铟锡氧化物)导体来形成。在图1的示例性配置中，底部导体形成驱动电极X0、X1、X2、X3，也称为驱动线，顶部导体形成感测电极Y0、Y1、Y2、Y3，也称为感测线。驱动线和感测线的每个交叉点形成具有所测量的电容Cm的电容器。目标在于确定电容式触摸传感器上的触摸位置的估计。当手指或其他接地的物体被定位在传感器的交叉点处或者其附近时，在该交叉点处的所测量的电容Cm存在改变。所测量的电容Cm是在该交叉点处的感测线和驱动线之间的电容。当在交叉点处发生触摸事件时，感测线和驱动线之间的一部分场线被转向到在感测线和手指之间。这样，所测量的电容Cm在触摸事件期间减小。

模拟前端(AFE)电路对模拟信号执行信号处理，并且通常执行模数转换。模拟前端电路可以用在多种应用中，包括测量并将电容转换为对应的电压值。图2A和图2B示出了用于测量外部电容器的电容并将所测量的电容转换为对应的电压的传统的模拟前端电路的简化示意框图。在示例性应用中，外部电容是存储在图1的电容器Cm中的电荷。图2A示出了电路的第一阶段，而图2B示出了电路的第二阶段。在阶段1期间，待测量的电荷被收集在电容器Cm上。在阶段2期间，存储在电容器Cm上的电荷被转移到电容器Cf，并输出对应的电压Vout。

参考图2A，电路包括电容器Cm、运算放大器2、开关4、反馈电容器Cf和开关6。在放大器2的负输入端的电压，并且因此也是在电容器Cm的第一端的电压，是虚拟接地Vvg。在阶段1期间，开关4连接到参考电压Vref，并且开关6闭合。使开关6闭合允许电容器Cf完全放电到已知的零状态。跨电容器Cm的电荷是Vvg-Vref乘以电容Cm。