专利名称：模拟/数字转换模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模拟/数字转换器，特别涉及一种具有一个可调整的饱和点的模拟/数字转换模块。
背景技术：
模拟数字转换器已广泛地运用于工业上，用来将模拟输入电压转换为数字输出电压。一般的模拟/数字转换器多使用在输入装置，如指向装置(Pointing Device)的应用上。指向装置通常用来与计算机结合使用以控制显示屏幕上图形光标或指针的移动，或者在显示屏幕上选取对象及执行控制动作。近来，小型的膝上型与笔记型计算机愈来愈普及。膝上型与笔记型计算机可与一扩充基座(Docking Station)结合使用而使标准键盘、鼠标以及阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示器等装置作为使用者接口。然而，膝上型与笔记型计算机乃是设计为可在办公室或住家外移动使用。在这样的环境下，使用者经常没有足够平坦的表面来使用鼠标。因此，典型的膝上型与笔记型计算机都具有内建指向装置，如触控板(Touchpad)。
触控板包含一矩形表面，以设计成对应于一显示屏幕。藉由碰触触控板上的指定位置，使用者可让计算机移动指针至屏幕上相对应的位置。由于典型的触控板实际上都小于该屏幕，要去精确地定位指标是困难的。为了便于使用，触控板必须足够大以允许使用者精确地定位指标。而大尺寸的触控板使其相对地昂贵。
请参阅图1。图1为现有触控板输入系统10的示意图。触控板输入系统10包含一触控板20，其可检测点击在触控板20表面上的位置。触控板20包括电阻22与24用以根据点击在触控板20表面上的位置来产生电压值。一电压Vp被施加于每一个电阻22与24上，电阻22与24的另一端则被连接至接地端。所点击的位置在每个电阻22与24上所产生的电压分别为Vx与Vy。电压Vx与Vy的电压值则直接与点击在触控板20上的位置相关。在图1中，点击接触触控板20的位置为(x1，y1)。触控板输入系统10包含一转换器30，其用以交替地选择一x轴或y轴以测量该点击的位置。一控制器60输出一控制信号SW_CNT以控制转换器30接着去读取分别由电阻22与24所产生的模拟电压值Vx与Vy。一缓冲器40是电性连接至转换器30，用于阻抗匹配及减少在触控板输入系统10中的负载效应。从触控板20所读取的电压值会被储存至缓冲器40。一模拟/数字转换器50从缓冲器40中读取该模拟电压值，并将该模拟电压值转换为一数字电压值。控制器60接着从模拟/数字转换器50读取该数字电压值，则可得出点击在触控板20上的位置。
图1中所显示的触控板输入系统10为一常见的结构，也被广泛地使用于电子产品的输入装置上。触控板20的分辨率是受到模拟/数字转换器50的分辨率所限制。举例来说，假设模拟/数字转换器50具有8位的分辨率，则触控板20即具有256×256的分辨率。欲提高触控板20的分辨率，则需使用一具有高分辨率的模拟/数字转换器来达成。然而，具有高分辨率的模拟/数字转换器的价格较昂贵，也因此成本限制了触控板20可提升分辨率的范围。
发明内容
因此本发明的主要目的在提供一转换模块具有一可调整的饱和点。该转换模块可被使用在诸如触控板的应用上，以提高该触控板的分辨率。
本发明提供一种转换模块，用以转换一第一模拟电压为一数字输出值，其包含一比较器、一减法电路以及一模拟/数字转换器。该比较器用以将该第一模拟电压与一临界电压相比较并产生一比较结果，该临界电压对应于一第一数字群，该第一数字群包含至少一数字。该减法电路用以当该比较结果指示该第一模拟电压大于或等于该临界电压时，将该第一模拟电压减去该临界电压以产生一第二模拟电压。该模拟/数字转换器，用以转换该第二模拟电压为一第二数字群，并连接该第一数字群与该第二数字群以产生该数字输出值。
本发明的优点为当第一模拟电压大于或等于临界电压时，则减法电路将临界电压从第一模拟电压中减去，使转换模块获得较高分辨率而无需提高模拟/数字转换器的分辨率。
图1为现有触控板输入系统的示意图。
图2为一触控板输入系统使用本发明的转换模块的示意图。
图3为减法电路的示意图。
附图符号说明10触控板输入系统 20 触控板22、24电阻 30 转换器40缓冲器 50 模拟/数字转换器60控制器 100 触控板输入系统110 触控板 111-114 区域116、118 电阻 120 第一转换器122 缓冲器 124 比较器125 转换模块 126 控制器128 减法电路 130 运算放大器132 第二转换器 140 模拟/数字转换器CMP 比较结果值 CNT_BUS 控制总线DATA_BUS 数据总线 SW_CNT 控制信号SW2_CNT 控制信号具体实施方式
请参阅图2，图2为一触控板输入系统100使用本发明的转换模块125的示意图。触控板输入系统100包含一触控板110，其可检测点击在触控板110表面上的位置。触控板110包括电阻116、118用以根据点击在触控板110表面上的位置来产生电压值。一电压2Vp被施加于每一个电阻116与118上，电阻116与118的另一端则被连接至接地端。所点击的位置在每个电阻116与118上所产生的电压分别为Vx与Vy。电压Vx与Vy的电压值则直接与点击在触控板110上的位置相关。
触控板110被划分成复数个区域111-114。虽然在图2中仅显示四个区域111-114，但触控板110亦可被划分为其它数量的区域。较佳的划分区域数量为完全平方数，如4，9，16等依此类推。以下将详述，在本发明中触控板110的每个区域111-114具有与现有技术中整个触控板20相同的分辨率。为了达到此目的，本发明中施加于电阻116与118上的电压2Vp要比现有技术中施加于电阻22与24上的电压Vp来的高。以电阻116为例，电压值2Vp施加于电阻116的端点Rx2上。由于电阻116的另一端点为接地，电阻116的中央点Rx1将具有一电压值Vp。因此，在电阻116上于端点Rx2与Rx1之间所量测而得之的跨压值为Vp，与电阻116上端点Rx1与接地端之间所量测而得的跨压值相同。如图2中所示，电阻116中介于端点Rx2与Rx1之间的区域对应于触控板110的区域112与114，而电阻116中介于端点Rx1与接地端之间的区域则对应于触控板110的区域111与113。电阻118具有与电阻116相同的结构。亦即，电阻118中介于端点Ry2与Ry1之间的区域对应于触控板110的区域111与112，而电阻118中介于端点Ry1与接地端之间的区域则对应于触控板110的区域113与114。
在图2中，该点击接触触控板110的位置为(x2，y2)。触控板输入系统100包含一第一转换器120，其用以交替地选择一x轴或y轴以测量该点击的位置。转换模块125中的一控制器126用于发出一控制信号SW1_CNT以控制第一转换器120接着去读取分别由电阻116与118所产生的模拟电压值Vx与Vy。一缓冲器122是电性连接至第一转换器120，缓冲器122是用于阻抗匹配及减少在触控板输入系统100中的负载效应。根据触控板110被点击接触的区域，电压值Vin将具有一介于0到2Vp之间的电压值。虽然转换模块125中的模拟/数字转换器140可用来将模拟电压值Vin转换成数字电压值，但是其所能处理的模拟电压只能介于0到Vp的范围之间，所以电压值Vin须先作调整以匹配模拟/数字转换器140的输入要求。
当电压值Vin介于Vp到2Vp之间时，转换模块125中的减法电路128会用来将电压值Vin减去电压值Vp。从减法电路128所得到的输出值被标记为Vo1，其等于Vin减去Vp的值。
为了决定模拟/数字转换器140要转换从减法电路128得到的输出电压Vo1或是电压Vin，转换模块125另包含一比较器124，其用以将电压值Vin与电压Vp相比较。比较后的结果值CMP随后被传送至控制器126，而控制器126则依据结果值CMP以产生控制信号SW2_CNT，并依据控制信号SW2_CNT去操作一第二转换器132。举例来说，当比较结果值CMP指示Vin小于Vp时，电压值Vin会选为第二转换器132的输出值Vout。反之，当比较结果值CMP指示Vin大于或等于Vp时，电压值Vo1被选为第二转换器132的输出值Vout。当在第二转换器132上选定电压值Vout之后，模拟/数字转换器140将模拟电压值Vout转换成数字电压值。控制器126利用一控制总线(Control Bus)CNT_BUS控制模拟/数字转换器140的运作，而从模拟/数字转换器140输出的数字结果值则经由一数据总线(Data Bus)DATA_BUS传送到控制器126。
请参阅图3。图3为减法电路128的详细图标，其用于与第二转换器132连接以选出要被传送到模拟/数字转换器140的输出电压Vout。图3中所示的减法电路128仅为一实施范例，并非用以限制本发明的适用范畴。减法电路128包含一运算放大器130做为一加总放大器。运算放大器130接收输入值Vin与-Vp，并输出Vin-Vp的差值做为电压值Vo1。接着第二转换器132根据控制器126输出的控制信号SW2_CNT，以从Vin或Vo1两者中选择其中之一作为输出Vout。
根据比较器124所得的比较结果值CMP，控制器126可决定电压值Vin是否大于Vp。这样使控制器126可决定在触控板110的区域111-114中点击的位置落在何处。本发明触控板输入系统100的模拟/数字转换器140将模拟电压值以全分辨率(full reso1ution)转换成数字电压值，而得到的数字电压值则可以用来指示在触控板110的每个区域111-114中被点击的位置。因此，触控板110被分割为愈多区域，触控板110的整体分辨率就愈高。
若电压值Vin大于Vp，控制器126将设置一第一二进制数群用以对应Vp的值。反之，若电压值Vin小于Vp，则该第一二进制数群将被设为零。第一二进制数群包含至少一个二进制数。模拟/数字转换器140接着将电压值Vout转换为一第二二进制数群。模拟/数字转换器140将第一二进制数群与第二二进制数群相连接组合以形成最终数字输出值。
举例来说，假设模拟/数字转换器140具有8位的分辨率，即模拟/数字转换器140可产生从0到255的数字输出值。Vp的一数字代表值将具有在256个数字值中的一相对应值。因此，若Vin的值大于Vp值，Vp值将被从Vin值中减去以产生Vout值。电压值Vout随后将被转换为一8位数字值，且该数字值将与一开头数字”1”连接以产生数字输出值。在此范例中，本发明的触控板110有效地增加一个位的分辨率。一般来说，若模拟/数字转换器140具有n个位的分辨率，则在触控板110被划分成四个区域111-114时，触控板110具有n+1个位的分辨率。若触控板110被区分成更多数量的区域，则可藉由本发明的精神来提高触控板110的分辨率。
现有的触控板20在使用具有8位分辨率的模拟/数字转换器50时具有256×256的分辨率。若本发明的模拟/数字转换器140亦具有8位的分辨率，则每个区域111-114都会具有256×256的分辨率。因此，触控板110的总分辨率将为512×512。分辨率的增加不必依赖提高模拟/数字转换器140的分辨率，藉此可避免使用昂贵的高分辨率模拟/数字转换器。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种转换模块，用以转换一第一模拟电压为一数字输出值，其包含一比较器，用以将该第一模拟电压与一临界电压相比较并产生一比较结果，该临界电压对应于一第一数字群，该第一数字群包含至少一数字；一减法电路，用以当该比较结果指示该第一模拟电压大于或等于该临界电压时，将该第一模拟电压减去该临界电压以产生一第二模拟电压；以及一模拟/数字转换器，用以转换该第二模拟电压为一第二数字群，并连接该第一数字群与该第二数字群以产生该数字输出值。
2.如权利要求1所述的转换模块，其另包含一控制器，用以根据该比较器所产生的该比较结果来控制该减法电路，并控制该模拟/数字转换器的运作。
3.如权利要求1所述的转换模块，其中，该临界电压是与该比较器的饱和电压相等。
4.一种用以操作一转换模块的方法，该方法包含接收一模拟电压；将该模拟电压与一临界电压相比并产生一比较结果；若该比较结果指示该第一模拟电压大于或等于该临界电压时，将该模拟电压减去该临界电压；以及将该模拟电压转换为一数字输出电压。
5.如权利要求4所述的方法，其中，该临界电压是与该比较器的饱和电压相等。
6.一种触控板，用以检测一点击接触该触控板表面的位置，其包含一触控输入变换器，用以将该点击的位置根据其与该触控板表面的外围的距离成比例地转换为模拟变换电压；以及一转换模块，用以转换该模拟变换电压为一组数字码，该组数字码用以代表该点击位于该触控板表面的位置，该转换模块包含一比较器，用以将每个模拟变换电压与一临界电压相比较并产生一比较结果；一减法电路，用以当该比较结果指示该模拟变换电压大于或等于该临界电压时，将每个模拟变换电压减去该临界电压；以及一模拟/数字转换器，用以转换该模拟变换电压为一数字输出电压。
7.如权利要求6所述的触控板，其中，该转换模块另包含一控制器，用以根据该比较器所产生的该比较结果来控制该减法电路，并控制该模拟/数字转换器的运作。
8.如权利要求6所述的触控板，其中，该触控板的表面被划分为至少四个区域，且每个区域对应该模拟变换电压的一特定范围。
9.如权利要求6所述的触控板，其中，该触控输入变换器包含一第一电阻，其是沿着该触控板的一第一方向配置，该第一电阻是划分为至少一第一与一第二区域；以及一第二电阻，其是沿着该触控板的一第二方向配置，该第二电阻是划分为至少一第三与一第四区域，其中该第一方向是垂直于该第二方向。
10.如权利要求9所述的触控板，其中，当该点击落于一对应于该第一电阻的第一区域的区域时，则该模拟变换电压小于该临界电压，而当该点击落于一对应于该第一电阻的第二区域的区域时，则该模拟变换电压大于或等于该临界电压。
11.如权利要求9所述的触控板，其中，当该点击落于一对应于该第二电阻的第三区域的区域时，则该模拟变换电压小于该临界电压，而当该点击落于一对应于该第一电阻的第四区域的区域时，则该模拟变换电压大于或等于该临界电压。
12.如权利要求9所述的触控板，其中，对应于该触控板第一电阻的每个第一与第二区域及第二电阻的每个第三与第四区域的一线性分辨率是等于该模拟/数字转换器的分辨率。
全文摘要
一种转换模块，用以转换一第一模拟电压为一数字输出值，其包含一比较器、一减法电路以及一模拟/数字转换器。该比较器用以将该第一模拟电压与一临界电压相比较并产生一比较结果，该临界电压对应于一第一数字群，该第一数字群包含至少一数字。该减法电路用以当该比较结果指示该第一模拟电压大于或等于该临界电压时，将该第一模拟电压减去该临界电压以产生一第二模拟电压。该模拟/数字转换器，用以转换该第二模拟电压为一第二数字群，并连接该第一数字群与该第二数字群以产生该数字输出值。
文档编号H03M1/34GK1630200SQ20041008975
公开日2005年6月22日 申请日期2004年11月5日 优先权日2003年12月19日
发明者林奇成 申请人:明基电通股份有限公司