[发明专利]一种投射式电容触摸屏控制芯片

说明书

技术领域

本发明涉及电容电感工艺产品领域，具体涉及一种投射式电容触摸屏控制芯片。

背景技术

在当今的信息技术时代，触摸屏因为其便捷舒适的用户体验和快速直观的用户接口，越来越受广大消费者的青睐。如今，触摸屏已广泛应用于手机、PDA和电脑上，而触摸感应方法也成为学术界和产业界的研究开发重点。

触摸屏依据感应原理可以分为：电阻式、电容式、红外式和表面声波式。其中，只有电阻式和电容式触摸屏被广泛应用于消费电子产品中，并顺利实现了产业化。电阻触摸屏透光率低、闪光效应严重，且只支持单点触摸，已逐渐被电容触摸屏取

代。投射式电容触摸屏具有经久耐用、灵敏度高、噪声抑制能力强和支持多点触摸等优点，已被越来越多的模组厂商和芯片设计者采用。当手指或者其他导体接近投射式电容触摸屏时，该处的电场就会受到影响，导致自电容增加、互电容减小。

发明内容

本发明旨在提出一种新的触摸信号检测方案。

一种投射式电容触摸屏控制芯片，芯片由端口配置单元(CFG)，多路选择器(MUX1，MUX2),驱动电路(Driving Unit)，放大器(Amplifier)，基准电压产生器(LDO)，逐次逼近模数转换器(SAR ADC)和数字控制逻辑(Digital Logic)组成。

优选地，端口配置单元CFG可以将未扫描到的端口接电源、基准电压接地或者悬浮。

优选地，多选一多路选择器MUXl在数字控制逻辑的控制下，依次选通感应电极到放大器的输入端。

优选地，多选二多路选择器MUX2在数字控制逻辑控制下，依次选通两条相邻的电极作驱动线。

该方案采用双端差分驱动单端感应方法，可以检测手指触摸导致的互电容变化，检测灵敏度高，软件开销小，可轻松实现多点触摸信号检测。

附图说明

图1为一种投射式电容触摸屏控制芯片的结构示意图。

具体实施方式

一种投射式电容触摸屏控制芯片。芯片由端口配置单元 (CFG)，多路选择器(MUXl，MUX2)，驱动电路 (Driving Unit)，放大器(Amplifier)，基准电压产生器(LDO)，逐次逼近模数转换器(SAR ADC)和数字控制逻辑(Digital Logic)组成。面板由N根横电极和M根竖电极组成，C₁₁～C_NM代表触摸屏面板上横竖电极之间的互电容。

端口配置单元CFG可以按照需要将未扫描到的端口接电源、基准电压接地或者悬浮。多选一多路选择器MUXl在数字控制逻辑的控制下，依次选通感应电极到放大器的输入端。多选二多路选择器MUX2在数字控制逻辑控制下，依次选通两条相邻的电极作驱动线。驱动电路可以按照测量需求，对选择出的驱动电极进行差分驱动。放大器将感应电极上的感应电压进行放大，可以显著提高芯片的信噪比。C_A是放大器的反馈电容。LDO可以产生芯片需要的基准电压V_ref。

SAR ADC具有8～16位的精度，功耗低、面积小，是采样频率低于5 MS/s的中/高分辨率应用的常见结构。手指触摸信号的频率并不高，因此， SAR ADC成为本文触控芯片的首选结构。SAR ADC将放大器的输出电压转换成数字值，发送给MCU进行处理。数字逻辑控制整个芯片的工作时序。

芯片工作原理如下：首先，多路选择器MUX2选通Rowl和Row2，使其为差分驱动端，MUXl选通Column1，使其为感应端。驱动电路进行驱动。在预充阶段，预充开关St闭合，放大器成为单位增益缓冲器，Columnl1因此被预充到参考电压V_ref、。在测量阶段，开关St断开， Column1上的电压会根据电荷守恒和电荷重分配原理而变化为V₁。电压V₁经过电荷放大器放大后，再经过SAR ADC量化输出。Column1上的电压量化输出后，Column2被选择为感应线，此时驱动线保持不变。上述过程重复进行，直到Column M上的电压量化输出完毕。然后，MUX2选通Row2和Row3，使其为差分驱动端，上述过程重复进行，直到Row(N-1)和Row N作为驱动端,Column M的数据量化输出完毕。此时，一帧的数据测量结束。