专利名称：用于测量电压的方法及电路的制作方法
技术领域：
本发明大体来说涉及测量电压。
背景技术：
导电驱动与感测电极的阵列可形成具有一个或一个以上电容性节点的互电容触摸传感器。所述互电容触摸传感器可具有双层配置或单层配置。在双层配置中，驱动电极可以一图案安置于电介质衬底的一侧上，且感测电极可以一图案安置于所述衬底的另一侧上。所述阵列中的驱动电极与感测电极的相交点可形成电容性节点。在所述相交点处，所述驱动与感测电极可彼此靠近，但其并不彼此进行电接触。而是，所述感测电极电容性地耦 合到所述驱动电极。在单层配置中，驱动及感测电极可以一图案安置于衬底的一侧上。在此配置中，跨越电极之间的间隔或电介质而彼此电容性耦合的一对驱动与感测电极可形成电容性节点。施加到驱动电极的脉冲电压或(在一些情况下)交变电压可在感测电极上感应电荷，且所感应的电荷量可易受到外部影响(例如由物件所做的触摸或物件的接近)。当通过电介质层而与驱动及感测电极分离的物件接近所述驱动及感测电极时，可在所述电容性节点处发生电容改变且控制器可将所述电容改变测量为电压改变。通过测量整个阵列中的电压并对所测量信号应用算法，所述控制器可确定触摸传感器上的触摸或接近的位置。在用于自电容实施方案的单层配置中，仅单个类型(例如，驱动)的垂直与水平导电电极的阵列可以一图案安置于衬底的一侧上。所述阵列中的导电电极中的每一者可形成电容性节点，且当物件触摸或接近电极时，可在所述电容性节点处发生自电容改变且控制器可将所述电容改变测量为电压改变或将电压提升到某一预定量所需要的电荷量的改变。与互电容触摸屏一样，通过测量整个阵列中的电压，所述控制器可确定触摸传感器上的触摸或接近的位置。在触敏显示器应用中，触摸屏可使得使用者能够与显示在所述触摸屏下方的显示器上的内容直接交互作用而非借助鼠标或触摸垫间接交互作用。举例来说，触摸屏可附接到以下各项或作为以下各项的一部分而提供桌上型计算机、膝上型计算机、平板计算机、个人数字助理(PDA)、智能电话、卫星导航装置、便携式媒体播放器、便携式游戏控制台、信息亭计算机、销售点装置或其它适合装置。家用器具或其它器具上的控制面板可包含触摸屏。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种用于测量电压的方法。所述方法包括在比较器的第一输入处，从模拟多路复用器接收多个第一电压中的一者，所述第一电压中的每一者至少部分地由物件与电容性触摸传感器的一个或一个以上节点中的每一者的电极之间的交互作用产生；在所述比较器的第二输入处，接收跨越测量电容器的第二电压，所述测量电容器具有耦合到所述比较器的所述第二输入的第一端子；至少部分地经由串联耦合到测量电容器的所述第一端子的测量电阻器将所述测量电容器充电；在所述测量电容器的所述充电期间监视所述比较器的输出，所述比较器的所述输出在所述第二电压变为约等于或大于所述第一电压中的所述一者时改变状态；及确定从所述测量电容器的所述充电的开始到所述比较器的所述输出的状态的改变的时间量。本发明的另一方面涉及一种用于测量电压的电路。所述电路经配置以在比较器的第一输入处，从所述模拟多路复用器接收多个第一电压中的一者，所述第一电压中的每一者至少部分地由物件与电容性触摸传感器的一个或一个以上节点中的每一者的电极之间的交互作用产生；在所述比较器的第二输入处，接收跨越测量电容器的第二电压，所述测量电容器具有耦合到所述比较器的所述第二输入的第一端子；至少部分地经由串联耦合到测量电容器的所述第一端子的测量电阻器将所述测量电容器充电；在所述测量电容器的所述充电期间监视所述比较器的输出，所述比较器的所述输出在所述第二电压变为约等于或大于所述第一电压中的所述一者时改变状态；及确定从所述测量电容器的所述充电的开始到所述比较器的所述输出的状态的改变的时间量。
图I图解说明用于测量电压的实例性系统。图2图解说明图I的实例性系统与互电容触摸传感器的一起实例性使用。图3图解说明图I的实例性系统与自电容触摸传感器的一起实例性使用。图4A图解说明用于使用经由单个电容器进行的电容性充电来测量电压的实例性系统。图4B图解说明用于使用经由多个电容器进行的电容性充电来测量电压的实例性系统。图5图解说明随时间跨越图4A的实例性系统中的测量电容器的实例性电压。图6图解说明用于使用自适应电荷抵消来测量电压的实例性系统。图7图解说明随时间跨越图6的实例性系统中的测量电容器的实例性电压。图8A图解说明用于使用经由单个额外电阻器进行的电阻性充电来测量电压的实例性系统。图SB图解说明用于使用经由多个电阻器进行的电阻性充电来测量电压的实例性系统。图9图解说明随时间跨越图8A的实例性系统中的测量电容器的实例性电压。图IOA图解说明用于使用经由单个电阻器与电容器进行的电阻性与电容性充电来测量电压的实例性系统。IOB图解说明用于使用经由多个电阻器与电容器进行的电阻性与电容性充电来测量电压的实例性系统。图11图解说明随时间跨越图IOA的实例性系统中的测量电容的实例性电压。图12图解说明用于使用经由并联电阻器与电容器进行的电阻性与电容性充电来测量电压的实例性系统。图13图解说明用于测量电压的实例性方法。
具体实施例方式图I图解说明用于测量电压的实例性系统100。在图I的实例中，系统100包含具有模拟多路复用器104及比较器106的控制器102。控制器102耦合到一个或一个以上感测线YO到Yn、一个或一个以上取样电容器CSO到CSn、测量电阻器RM及测量电容器CM。取样电容器CSO到CSn中的每一者具有耦合到感测线YO到Yn中的对应一者的端子及耦合到模拟多路复用器104的输入MO到Mn中的对应一者的另一端子。模拟多路复用器104的输出耦合到比较器102的输入中的一者，且测量电容器CM的端子经由端子REF耦合到比较器106的输入中的另一者。测量电容器CM的所述同一端子还经由测量电阻器RM耦合到控制器102的端子MEAS。测量电容器CM的另一端子耦合到接地。虽然本发明描述及图解说明用于系统100的特定组件的特定布置，但本发明涵盖用于系统100的任何适合组件的任何适合布置。控制器102可经由一个或一个以上感测线YO到Yn耦合到触摸传感器。在特定实施例中，所述触摸传感器可为包含分别耦合到对应驱动线与感测线YO到Yn中的一者的驱 动电极与感测电极的阵列的互电容触摸传感器。驱动电极与感测电极的每一相交点形成电容性节点。在其它特定实施例中，触摸传感器可为自电容触摸传感器。所述自电容触摸传感器包含沿水平及垂直方向的一个或一个以上电极，其中每一电极可耦合到对应感测线YO到Yn (在自电容触摸传感器应用中另外称为SNS或SNSK)中的一者。自电容触摸传感器将物件的存在检测为物件(未展示)与由自电容触摸传感器的一个或一个以上电极产生的电场之间的交互作用。虽然本发明描述关于特定触摸传感器具有特定功能性的特定控制器，但本发明涵盖关于不使用触摸传感器的任何适合应用具有任何适合功能性的任何适合控制器。控制器102可检测并处理电容改变以确定触摸或接近输入的存在及位置。控制器102可接着将关于检测无表面接触(“盘旋”)的触摸位置的触摸或接近输入的信息传递到装置的一个或一个以上其它组件(例如一个或一个以上中央处理单元(CPU)或者数字信号处理器(DSP))，所述一个或一个以上其它组件可通过起始所述装置的与所述触摸或接近输入相关联的功能(或在所述装置上运行的应用程序)来对所述触摸或接近输入做出响应。控制器102可为一个或一个以上集成电路(IC)，例如通用微处理器、微控制器、可编程逻辑装置或阵列、专用IC(ASIC)。虽然本发明描述及图解说明装置中的特定控制器，但本发明涵盖装置中的任何适合控制器。感测线YO到Yn经配置以将一个或一个以上电压传递到模拟多路复用器104的输入MO到Mn。模拟多路复用器104从感测线YO到Yn选择跨越取样电容器CSO到CSn存储的电压中的一者并将选定电压传输到比较器106的输入中的一者以供与跨越测量电容器CM的电压进行比较，如下文所论述。在特定实施例中，模拟多路复用器104根据预定序列来选择跨越每一取样电容器CSO到CSn的电压。如上文所论述，比较器106将跨越测量电容器CM的电压与跨越取样电容器CSO到CSn中的选定一者的电压进行比较。通过经由测量电阻器RM提供电荷而增加跨越测量电容器CM的电压。可通过将测量电阻器RM耦合到控制器102的端子MEAS来起始测量电容器CM的充电。在特定实施例中，端子MEAS经配置以交替地提供接地或供应电压。由于供应电压、测量电阻器RM的电阻及测量电容器CM的电容为恒定的，因此跨越测量电容器CM的电压随时间而变。在测量电容器CM的充电期间监视比较器106的输出。当跨越测量电容器CM的电压大致等于或大于跨越取样电容器CSO到CSn中的选定一者的电压时，比较器106的输出改变状态。可依据从将测量电容器CM充电的开始直到比较器106的输出的状态改变所过去的时间量来确定跨越取样电容器CSO到CSn中的选定一者的电压或与所述电压成比例的值。在确定从测量电容器CM的充电的开始直到比较器106的输出的状态改变的时间量之后，可将测量电容器CM放电以为后续电压测量做准备。可接着针对跨越取样电容器CSO到CSn中的另一者的电压来确定所述时间量。图2图解说明图I的实例性系统100与互电容触摸屏108的一起实例性使用。如图2的实例中所图解说明，图I的实例性系统100可进一步经配置以从互电容触摸屏108测量电压。在特定实施例中，控制器102包含耦合到一个或一个以上驱动线XO到Xm的驱动器110。互电容触摸屏108包含分别耦合到对应驱动线XO到Xm与感测线YO到Yn中的一者的驱动电极与感测电极的阵列。驱动电极(电极i)与感测电极(电极P的每一相交点形成电容性节点Cxtltl到Cxnm (CjiQ=O…n、j=0-m))o驱动器110经由驱动线XO到Xm将驱动信号传输到一个或一个以上驱动电极列。 所述驱动信号经由电容性节点Cxtltl到Cxnm在相关联感测电极上感应电荷。物件(未展示)与互电容触摸屏108之间的交互作用可影响在一个或一个以上感测电极上感应的电荷量。所感应电荷可经由感测线YO到Yn从感测电极传送到取样电容器CSO到CSn且存储为跨越取样电容器CSO到CSn的电压，如上文所论述。在特定实施例中，可经由两个或两个以上电荷传送的突发而在感测电极上积累电荷。表I图解说明用于从互电容触摸传感器108测量电压的实例性操作序列。步骤I到10将在感测电极上感应的电荷传送到对应取样电容器CSO到CSn。在特定实施例中，执行步骤I到9对应于与互电容触摸传感器108相关联的突发长度的次数。步骤11到15通过测量从将测量电容器CM充电的开始直到跨越测量电容器CM到端子REF的电压大致等于或高于跨越取样电容器CSO到CSn中的选定一者的电压所过去的时间量来测量跨越每一取样电容器CSO到CSn的电压，如上文所论述。在特定实施例中，步骤14针对每一驱动电极列执行步骤11到13。虽然本发明描述及图解说明表I中的特定骤序列，但本发明在用于测量电压的系统100中涵盖任何适合步骤序列。
步骤 XYM REF MEAS__
10 0 0 0 0 初始放电状态-所有电容器将被完全放电
2〗 O O O O 准备驱动线XO到Xm以用于电荷传送
3I OFOO 使多路复用器输入MO到Mn浮动_
权利要求
1.一种方法，其包括 在比较器的第一输入处，从模拟多路复用器接收多个第一电压中的一者，所述第一电压中的每一者至少部分地由物件与电容性触摸传感器的一个或一个以上节点中的每一者的电极之间的交互作用产生； 在所述比较器的第二输入处，接收跨越测量电容器的第二电压，所述测量电容器具有耦合到所述比较器的所述第二输入的第一端子； 至少部分地经由串联耦合到所述测量电容器的所述第一端子的测量电阻器将所述测量电容器充电； 在所述测量电容器的所述充电期间监视所述比较器的输出，所述比较器的所述输出在所述第二电压变为约等于或大于所述第一电压中的所述一者时改变状态；及 确定从所述测量电容器的所述充电的开始到所述比较器的所述输出的状态改变的时间量。
2.根据权利要求I所述的方法，其中将一个或一个以上额外电阻器串联耦合到所述测量电容器的所述第一端子。
3.根据权利要求I所述的方法，其中将一个或一个以上额外电容器串联耦合到所述测量电容器的所述第一端子。
4.根据权利要求I所述的方法，其中将所述测量电容器的第二端子耦合到开关，所述开关经配置以在向所述测量电容器的所述第二端子提供接地与提供高阻抗状态之间交替。
5.根据权利要求I所述的方法，其中 将一个或一个以上额外电容器串联耦合到所述测量电容器的所述第一端子；且 将一个或一个以上额外电阻器串联耦合到所述测量电容器的所述第一端子。
6.根据权利要求5所述的方法，其中将所述一个或一个以上额外电容器并联耦合到所述一个或一个以上额外电阻器。
7.根据权利要求I所述的方法，其中所述第一电压中的每一者是跨越多个取样电容器中的一者，将所述取样电容器中的每一者耦合到所述模拟多路复用器的多个输入中的一者。
8.一种电路，其经配置以 在比较器的第一输入处，从模拟多路复用器接收多个第一电压中的一者，所述第一电压中的每一者至少部分地由物件与电容性触摸传感器的一个或一个以上节点中的每一者的电极之间的交互作用产生； 在所述比较器的第二输入处，接收跨越测量电容器的第二电压，所述测量电容 器具有耦合到所述比较器的所述第二输入的第一端子； 至少部分地经由串联耦合到测量电容器的所述第一端子的测量电阻器将所述测量电容器充电； 在所述测量电容器的所述充电期间监视所述比较器的输出，所述比较器的所述输出在所述第二电压变为约等于或大于所述第一电压中的所述一者时改变状态；及 确定从所述测量电容器的所述充电的开始到所述比较器的所述输出的状态改变的时间量。
9.根据权利要求8所述的电路，其中一个或一个以上额外电容器串联耦合到所述测量电容器的所述第一端子；且 一个或一个以上额外电阻器串联耦合到所述测量电容器的所述第一端子。
10.根据权利要求8所述的电路，其中所述第一电压中的每一者是跨越多个取样电容器中的一者的电压，所述取样电容器中的每一者耦合到所述模拟多路复用器的多个输入中的一者，所述第一电压中的每一者至少部分地由电容性触摸传感器的一个或一个以上节点中的每一者的驱动电极与感测电极之间的电荷传送产生。
全文摘要
本发明涉及用于测量电压的方法及电路。在一个实施例中，一种方法包含在比较器的第一输入处，从模拟多路复用器接收多个第一电压中的一者。所述第一电压中的每一者至少部分地由物件与电容性触摸传感器的一个或一个以上节点中的每一者的电极之间的交互作用产生。所述方法包含在所述比较器的第二输入处，接收跨越测量电容器的第二电压，所述测量电容器具有耦合到所述比较器的所述第二输入的第一端子。所述方法包含至少部分地经由串联耦合到所述测量电容器的所述第一端子的测量电阻器将所述测量电容器充电；及在所述测量电容器的所述充电期间监视所述比较器的输出。所述比较器的所述输出在所述第二电压变为约等于或大于所述第一电压中的所述一者时改变状态。所述方法包含确定从所述测量电容器的所述充电的开始到所述比较器的所述输出的状态改变的时间量。
文档编号G06F3/044GK102902445SQ20121026518
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月27日 优先权日2011年7月29日
发明者卢本·赫里斯托夫·赫里斯托夫 申请人:爱特梅尔公司