[发明专利]应用于触控检测的积分互容电路及其数据处理方法

说明书

应用于触控检测的积分互容电路及其数据处理方法，电路包括依次设置的CA前置单元、CA单元、积分单元、模数转换单元。本申请的优点在于：可以在保证检测精度的前提下大幅降低模数转换器ADC的工作时间，从而降低了系统的整体功耗。此外，积分之后正负沿数据相减的数据处理方式也大幅提高了系统的抗噪声能力，提高了系统的整体性能。

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，尤其涉及应用于触控检测的积分互容电路及其数据处理方法。

背景技术

随着时代的不断进步，互容式的TP触控检测技术越来越广泛地应用于各种应用领域。互容式TP触控检测是需要一组TX信号用于信号发送，另外一组RX信号则用于信号接收。由于TX与RX之间存在寄生电容CM，因此RX接收端可以根据TX端发送过来的信号量大小来判断是否有手指触摸：当没有手指触摸时，RX接收端接收到的信号量始终会保持一个相对稳定的值，而当有手指触摸时，由于会造成TX与RX之间的CM电容的容值发生变化，因此会造成RX接收端接收到的信号量也相应发生变化，而当信号的变化量超过一定的阈值之后，则判断出是有手指触摸。

然而手指触摸造成TX与RX之间的寄生电容CM的容值改变量通常较小，特别是盖板厚度较大的应用场合下，手指触摸造成的CM容值的改变量会更小，因此会造成RX接收端接收到的信号变化量也随之减少，从而会增加互容TP检测的难度与精度。

由于互容TP的检测原理是利用两组正向交叉的TX/RX实现对手指触摸的检测，当启动TP检测时，TX端会依次发送方波信号，所有RX端则实时检测该TX发送来的信号，并且根据检测到的信号量大小来判断是否有手指触摸，其互容TP检测的架构原理图如图1所示，总共有n条TX以及m条RX线，其中TX依次发送方波信号，m条RX同时进行信号采集，其中TX1与RX1之间的寄生电容命名如图所示为CM11，TX1与RX2之间的寄生电容命名如图所示为CM12，以此类推。n条TX与m条RX在触摸屏上形成n×m个交点，m条RX接收端同时对信号进行采集，当没有手指触摸时，m条RX接收端采集到的信号量始终保持一个相对稳定的值，也就是前后两次采集的信号量不会有太大的差异，而当有手指触摸时，比如手指触摸到TX1与RX2交叉的位置，那么CM12的电容容值就会由于手指触摸的原因而发生改变(实际会造成CM电容容值减小)，这样当TX1再产生方波信号时，RX2接收端接收到的信号量就会相对没有手指触摸时接收到的信号量要小，从而产生信号量的差异。

因此从手指触摸检测的角度来看，设计上希望手指触摸导致的信号量的差异越大越好，然而手指触摸所造成的CM电容容值的改变量通常都较小，加之很多厚盖板的应用场合，会造成手指触摸所造成的CM电容容值的改变量相对来说更小，从而加大了手指检测的难度与检测精度。

传统的TP互容检测采用如图2的电路架构，CM是外部TX与RX之间的寄生电容，CMB则是内部用于补偿CM电容的BASE电容，通常情况下，CMB电容的容值可调，在实际的应用中，需要将CMB电容调整到与CM电容容值相当，传统的互容检测原理如下：

当启动互容检测时，TX端不断发送方波信号，RX端接收TX端传递来的信号，并且通过后续的电路处理产生VOUT电压，之后ADC对VOUT电压进行模数转换，产生对应的转换码值给到数字端进行后续判断与处理。

传统的互容检测通常采用双边采样的检测方式，其对应的时序控制如图3所示：当没有手指触摸时，在一个TX的扫描周期内，ADC会对VOUT电压采样两次，其中VOUT1通常被称为正沿采样电压，VOUT2通常被称为负沿采样电压，ADC的采样信号ADC_SH分别对正沿采样电压VOUT1与负沿采样电压VOUT2进行采样保持处理，之后ADC工作，将这两个模拟信号分别转换为对应的两组数字码值CODE1与CODE2，之后在数字端将这两组数字码值做差，并将差值△CODE保存。当上述信号采样重复N次之后，ADC也会相应重复N次的数据处理，这样可以得到N次的累和值N×△CODE。