專利名稱：觸控感測系統(tǒng)、電容感測電路及電容感測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種感測電路及其方法，且特別涉及一種電容感測電路及其方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今信息時代中，人類對于電子產(chǎn)品的依賴性與日俱增。筆記型計算機(jī)、行動電話、個人數(shù)字助理器(personal digital assistant，PDA)、數(shù)字隨身聽等電子產(chǎn)品均已成為現(xiàn)代人生活及工作中不可或缺的應(yīng)用工具。上述的電子產(chǎn)品均具有一輸入接口，用以輸入使用者所須指令，以使電子產(chǎn)品的內(nèi)部系統(tǒng)自動執(zhí)行此項指令。目前使用最廣泛的輸入接口裝置包括鍵盤(keyboard)以及鼠標(biāo)(mouse)。對于使用者來說，使用鍵盤、鼠標(biāo)等傳統(tǒng)的輸入接口在部分的場合無疑會造成相當(dāng)大的不便。為了解決這樣的問題，制造商便開始電子裝置上配置觸控板(touch pad)或觸控面板(touch panel)等的觸控輸入接口，進(jìn)而通過觸控板或觸控面板來取代鍵盤或鼠標(biāo)的功能。就觸控輸入接口而言，目前使用者大都是利用手指或觸控筆與觸控輸入接口之間所產(chǎn)生的接觸或感應(yīng)行為來進(jìn)行點(diǎn)選動作。以電容式觸控輸入接口而言，可多點(diǎn)觸控的特性提供更人性化的操作模式而使得電容式觸控面板逐漸受到市場的青睞。不過，在電容式觸控輸入接口中，若是使用單端式感測電路在量測待測電容的感應(yīng)變化前，都必須先量測并儲存待測電容的電容值，以作為基底(baseline)。之后，再把實(shí)際量測到的待測電容值減去基底，以取得待測電容的感應(yīng)變化。同時，單端式感測電路的待測電容的量測參考值為固定，使其無法有效抵銷來自外界的噪聲，進(jìn)而使得單端式感測電路的噪聲信號比(Noise-to-Signal Ratio，NSR)無法有效提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電容感測電路，可有效提升其噪聲信號比，并利用交替電容的方式來克服其內(nèi)部電路組件與跑線的不對稱性。本發(fā)明提供一種觸控感測系統(tǒng)，可有效提升其電容感測電路的噪聲信號比，并利用交替電容的方式來克服其內(nèi)部電路組件與跑線的不對稱性。本發(fā)明提供一種電容感測方法，可有效提升其噪聲信號比，并利用交替電容的方式來克服其內(nèi)部電路組件與跑線的不對稱性。本發(fā)明提供一種電容感測電路，其包括一第一感測通道、一第二感測通道及一差值比較單元。第一感測通道用以感測一待測電容值或一參考電容值。第二感測通道用以感測待測電容值或參考電容值。其中，在一感測期間的至少一個第一時序期間，第一感測通道感測待測電容值，且第二感測通道感測參考電容值。在感測期間的至少一個第二時序期間， 第一感測通道感測參考電容值，且第二感測通道感測待測電容值。差值比較單元具有一第一輸入端及一第二輸入端。第一輸入端接收第一感測通道的一輸出。第二輸入端接收第二感測通道的一輸出。差值比較單元依據(jù)待測電容值與參考電容值輸出一第一差值。本發(fā)明提供一種觸控感測系統(tǒng)，其包括一觸控輸入接口以及一電容感測電路。觸控輸入接口包括多個感測電容，其用以輸出至少一個待測電容值及至少一個參考電容值。 電容感測電路包括一第一感測通道、一第二感測通道及一差值比較單元。第一感測通道用以感測待測電容值或參考電容值。第二感測通道用以感測待測電容值或參考電容值。其中，在一感測期間的至少一個第一時序期間，第一感測通道感測待測電容值，且第二感測通道感測參考電容值。在感測期間的至少一個第二時序期間，第一感測通道感測參考電容值， 且第二感測通道感測待測電容值。差值比較單元具有一第一輸入端及一第二輸入端。第一輸入端接收第一感測通道的一輸出。第二輸入端接收第二感測通道的一輸出。差值比較單元依據(jù)待測電容值與參考電容值輸出一第一差值。在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述的第一感測通道包括一第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元，其用以轉(zhuǎn)換待測電容值為一待測電壓值，或轉(zhuǎn)換參考電容值為一參考電壓值。第二感測通道包括一第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元，其用以轉(zhuǎn)換待測電容值為待測電壓值，或轉(zhuǎn)換參考電容值為參考電壓值。其中，在第一時序期間，第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換待測電容值為待測電壓值，且第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換參考電容值為參考電壓值。在第二時序期間，第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換參考電容值為參考電壓值，且第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換待測電容值為待測電壓值。差值比較單元依據(jù)待測電壓值與參考電壓值輸出第一差值。在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述的差值比較單元的第一輸入端接收待測電壓值，且第二輸入端接收參考電壓值。在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述的電容感測電路更包括一切換單元。切換單元用以切換第一感測通道感測待測電容值或參考電容值，以及切換第二感測通道感測待測電容值或參考電容值。在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述的切換單元包括一第一開關(guān)單元以及一第二開關(guān)單元。在第一時序期間，第一開關(guān)單元使第一感測通道接收待測電容值，并使第二感測通道接收參考電容值。在第二時序期間，第一開關(guān)單元使第一感測通道接收參考電容值，并使第二感測通道接收待測電容值。在第一時序期間，第二開關(guān)單元傳送第一感測通道的輸出至第一輸入端，并傳送第二感測通道的輸出至第二輸入端。在第二時序期間，第二開關(guān)單元傳送第一感測通道的輸出至第二輸入端，并傳送第二感測通道的輸出至第一輸入端。在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述的感測期間的第一時序期間及第二時序期間交錯排列。在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述的第一感測通道的輸出與第二感測通道的輸出在每一第一時序期間及每一第二時序期間形成一第二差值。差值比較單元積分放大第二差值，以輸出第一差值。在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述的差值比較單元為一差動放大器、一比較器或一積分器。本發(fā)明提供一種電容感測方法，其包括如下步驟。在一感測期間的至少一個第一時序期間，藉由一第一感測通道感測一待測電容值，并藉由一第二感測通道感測一參考電容值。在感測期間的至少一個第二時序期間，藉由第一感測通道感測參考電容值，并藉由第二感測通道感測待測電容值。依據(jù)待測電容值與參考電容值，產(chǎn)生一第一差值。在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述的第一感測通道包括一第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元，且第二感測通道包括一第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元。上述的電容感測方法更包括如下步驟。在第一時序期間，藉由第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換待測電容值為待測電壓值，并藉由第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換參考電容值為參考電壓值。在第二時序期間，藉由第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換參考電容值為參考電壓值，并藉由第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換待測電容值為待測電壓值。其中，在產(chǎn)生第一差值的步驟中，比較待測電壓值與參考電壓值，以產(chǎn)生第一差值。在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述的第一感測通道的輸出與第二感測通道的輸出在每一第一時序期間及每一第二時序期間形成一第二差值。在產(chǎn)生第一差值的步驟中，積分放大第二差值，以輸出第一差值?；谏鲜觯诒景l(fā)明的實(shí)施例中，電容感測電路利用一參考信號作為待測信號的量測參考值，可有效抵銷來自外界的噪聲，進(jìn)而提升其噪聲信號比。另外，在感測期間的不同時序期間內(nèi)，電容感測電路利用不同的感測通道感測待測電容值及參考電容值，以克服其內(nèi)部電路組件與跑線的不對稱性。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明如下。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的觸控感測系統(tǒng)的方塊示意圖。圖2為圖1的觸控輸入接口的電路示意圖。圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的電容感測電路示意圖。圖4為電容感測電路的控制信號的時序圖。圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例的電容感測電路示意圖。圖6為電容感測電路的控制信號的時序圖。圖7為本發(fā)明一實(shí)施例的電容感測方法的步驟流程圖。主要組件符號說明100 觸控感測系統(tǒng)110:電容感測裝置112:信號選擇單元114:信號感測單元120:觸控輸入接口122 驅(qū)動線124 感測線130 控制單元132 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器134 控制器300、500 電容感測電路310、510 第一感測通道312、512 第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元322、522 第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元320,520 第二感測通道330,530 差值比較單元
332,532 運(yùn)算放大器540 切換單元542 第一開關(guān)單元544 第二開關(guān)單元S700, S702, S704.706 步驟Y1-Yp 感測信號Yn 待測信號Yffl 參考信號Yd 差值信號A-XpXmJg動信號VX13 第一輸入端VX23 第二輸入端T 感測期間P:時序期間Pl 第一時序期間P2:第二時序期間C⑴-C (ρ)感測電容C0N, Cop 電容C1N、C1P:儲存電容C2N、C2P 積分電容Δ C 電容變化Φ。、Φ” Φ2、Φη、Φ12、Φ21、Φ22 頻率信號V^^VAJqnJQP 接墊
具體實(shí)施例方式在電容式觸控輸入接口中，感測電容的電容值是依據(jù)感測電容對應(yīng)于觸控輸入接口上的位置是否被觸碰而決定。當(dāng)感測電容對應(yīng)于觸控輸入接口上的位置被觸碰時，觸碰物體會產(chǎn)生一對應(yīng)的電容變化，而與感測電容形成一待測電容。在本發(fā)明的實(shí)施例中，除了待測電容以外，其它的感測電容的電容值可作為量測待測電容時的參考值。因此，在比較待測電容值與參考電容值后，便可決定觸碰物體對應(yīng)于觸控輸入接口的觸碰位置。在下面的實(shí)施例中，將以觸控面板做為觸控輸入接口的范例實(shí)施例，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者當(dāng)知觸控面板并非用以限定本發(fā)明的觸控輸入接口。同時，本發(fā)明也不限定于觸控式的輸入接口，舉凡任何以電容感測方式的輸入接口皆為本發(fā)明所欲保護(hù)的范疇。圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的觸控感測系統(tǒng)的方塊示意圖。請參照圖1，在本實(shí)施例中，觸控感測系統(tǒng)100包括一電容感測裝置110、一觸控輸入接口 120及一控制單元130，其中觸控輸入接口 120例如是顯示器的觸控面板或其它具觸控感測功能的觸控板，其包括多個感測電容，用以輸出多個感測信號Yl-辦。
圖2為圖1的觸控輸入接口 120的電路示意圖。請同時參照圖1及圖2，在本實(shí)施例中，感測電容的電容值是依據(jù)感測電容對應(yīng)于觸控輸入接口上的位置是否被觸碰而決定。以感測電容C(n)為例，當(dāng)感測電容C(n)對應(yīng)于觸控輸入接口上的位置被觸碰時，觸碰物體會產(chǎn)生一對應(yīng)的電容變化AC。此時，感測電容C (η)與電容變化Δ C形成一待測電容 C (η) + Δ C，并通過對應(yīng)的感測線IM輸出一待測信號Υη。接著，待測電容C (η) + Δ C的電容值可藉由電容感測裝置110感測而得知其變化。之后，控制單元130依據(jù)此一變化便可決定待測電容對應(yīng)于觸控輸入接口上的觸碰位置。也就是說，控制單元130依據(jù)此變化來判斷觸碰動作發(fā)生在對象感測單元120的位置。值得注意的是，在本實(shí)施例中，除了待測電容C(n) + AC以外，其它的感測電容的電容值可作為量測待測電容時的參考信號，以有效抵銷來自外界的噪聲，進(jìn)而提升其噪聲信號比。詳細(xì)而言，以互電容型的觸控感測系統(tǒng)為例，在操作期間，觸控輸入接口 120上的待測電容會藉由對應(yīng)的驅(qū)動線接收來自一驅(qū)動單元(未繪示)的驅(qū)動信號X1-Xtl,進(jìn)而在對應(yīng)的感測在線產(chǎn)生感測信號Y1-Yp其中，P、q各為一正整數(shù)，且l<P、l<q。例如，在受驅(qū)動時，施加于驅(qū)動線122上的驅(qū)動信號Xm可通過感測電容C(n)耦合至與其交叉的感測線124，進(jìn)而在感測線IM上產(chǎn)生感測信號Yn。其中，n、m各為一正整數(shù)，且1 <η<ρ、 1 < m < q。因此，在操作期間，藉由施加驅(qū)動信號Xm于驅(qū)動線122上，電容感測裝置110可得到感測電容C(I)-C(P)的電容值分布的函數(shù)關(guān)系。所以，當(dāng)觸碰物體(例如是手指或觸控筆)接近或觸碰感測電容C(η)對應(yīng)于觸控輸入接口 120上的位置時，其會產(chǎn)生對應(yīng)的電容變化AC，進(jìn)而改變該函數(shù)關(guān)系。之后，觸控感測系統(tǒng)100藉由電容感測裝置110及控制單元130便可決定待測電容C(η) + Δ C對應(yīng)于觸控輸入接口 120上的觸碰位置。在本實(shí)施例中，電容感測裝置110包括一信號選擇單元112及一信號感測單元 114?？刂茊卧?30包括一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器132及一控制器134。信號選擇單元112用以接收感測信號Y1-Yp,并從感測信號Y1-Yp中選擇至少一個待測信號及至少一個參考信號。之后，信號選擇單元112再將所選擇的待測信號及參考信號傳送至信號感測單元114進(jìn)行一差值比較。例如，在一感測期間內(nèi)，信號選擇單元112選擇將感測信號Yn、Yffl傳送至信號感測單元114進(jìn)行差值比較。在此，m為一正整數(shù)，且l<m<p、m興η。也就是說，信號選擇單元112選擇感測信號Ym作為量測待測電容時的參考信號，并將其輸出至信號感測單元114 與感測信號Yn進(jìn)行差值比較。接著，信號感測單元114在完成差值比較后，產(chǎn)生一差值信號YD，并輸出至控制單元130?？刂茊卧?30用以依據(jù)差值信號YD，判斷觸碰動作發(fā)生在對象感測單元120的位置。因此，在本實(shí)施例中，除了待測信號Yn以外，信號選擇單元112從未被選擇的感測信號中選擇感測信號Ym作為量測待測電容時的參考信號，可有效抵銷來自觸控輸入接口 120上的噪聲，進(jìn)而提升其噪聲信號比。也就是說，來自觸控輸入接口 120上的噪聲可視為共模噪聲(commonmode noise)，因此藉由從未被選擇的感測信號中選擇至少一個感測信號作為量測待測電容時的參考信號，可抑制感測電路中的共模噪聲，以提高感測系統(tǒng)的噪聲信號比。在本實(shí)施例中，信號感測單元114例如是一比較器(未繪示)，用以接收并比較信號選擇單元112所傳送的待測信號及參考信號，以產(chǎn)生對應(yīng)的差值信號Yd至控制單元130， 但本發(fā)明并不限于此。在另一實(shí)施例中，信號感測單元114例如是一差動放大器。當(dāng)信號感測單元114為差動放大器時，其可比較并放大待測信號及參考信號的電壓差值，并輸出至控制單元130，以提升判斷觸碰位置的準(zhǔn)確率。另外，在另一實(shí)施例中，信號感測單元114 也可用一積分器來實(shí)施。此時，積分器可積分放大待測信號及參考信號的電壓差值，以輸出對應(yīng)的差值信號Yd至控制單元130。在本實(shí)施例中，信號感測單元114所產(chǎn)生的差值信號Yd例如是一模擬信號。因此在接收到此模擬信號后，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器132會將其轉(zhuǎn)換為一數(shù)字信號。接著，控制器134 再對此數(shù)字信號進(jìn)行一數(shù)字運(yùn)算，以得到觸控輸入接口 120上對應(yīng)于該待測電容C(n) + AC 的觸碰位置。也就是說，控制器134可依據(jù)差值信號\，判斷觸碰動作發(fā)生在對象感測單元 120的位置。應(yīng)注意的是，在本實(shí)施例中，觸控感測系統(tǒng)100是以互電容型的觸控系統(tǒng)為例，但本發(fā)明并不限于此。在其它實(shí)施例中，觸控感測系統(tǒng)100也可以是自電容型的觸控系統(tǒng)或任何其它形式的觸控系統(tǒng)。另外，在本實(shí)施例中，信號選擇單元112是從未被選擇的感測信號中選擇其中之一感測信號作為量測待測電容時的參考信號。在另一實(shí)施例中，信號選擇單元也可從未被選擇的感測信號中同時選擇其中的兩個感測信號作為量測待測電容時的參考信號。圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的電容感測電路示意圖。請參考圖3，在本發(fā)明的實(shí)施例中，信號感測單元包括例如是圖3的電容感測電路，其用以感測對應(yīng)于待測信號及參考信號的電壓值或電容值。在本實(shí)施例中，電容感測電路300包括一第一感測通道310、一第二感測通道320 及一差值比較單元330。第一感測通道310用以感測對應(yīng)于待測電容的待測信號(例如是圖1的待測信號Yn)。第二感測通道用以感測對應(yīng)于參考電容的參考信號(例如是圖1的參考信號Ym)。差值比較單元330具有一第一輸入端VX13及一第二輸入端VX23。第一輸入端VX13接收第一感測通道310的輸出。第二輸入端VX23接收第二感測通道320的輸出。因此，差值比較單元330可依據(jù)待測電容值與參考電容值輸出一差值信號YD。詳細(xì)而言，圖4為電容感測電路的控制信號的時序圖。請參考圖1、圖3及圖4，在本實(shí)施例中，第一感測通道310包括一第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元312，第二感測通道320包括一第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元322，而差值比較單元330包括一運(yùn)算放大器332。在此，差值比較單元330是以積分器的電路架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，但本發(fā)明不限于此。以第一感測通道310為例，在感測期間T的每一個時序期間P內(nèi)，驅(qū)動信號Xm施加于驅(qū)動線122，并通過待測電容C (η) + Δ C耦合至與其交叉的感測線124，以產(chǎn)生待測信號 Υη。接著，第一感測通道310藉由接墊VX1接收感測信號Υη，以感測對應(yīng)于待測電容的待測信號Υη。因此，在第一個時序期間P內(nèi)，當(dāng)頻率信號Φ2為高電平時，對應(yīng)于待測電容的電荷儲存在儲存電容C1N。接著，當(dāng)頻率信號O1為高電平時，儲存在儲存電容Cin的電荷會經(jīng)由第一輸入端VX13被傳送至差值比較單元330，并儲存在積分電容C2N。也就是說，藉由儲存電容Cin，第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元312可將其所接收的電荷轉(zhuǎn)換為一待測電壓值，并傳送至差值比較單元330。于此同時，第二感測通道320藉由接墊VX2接收參考信號Ym，以感測對應(yīng)于參考電容的參考信號Ym。之后，第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元322再將其所接收的電荷轉(zhuǎn)換為一參考電壓值，并傳送至差值比較單元330。因此，藉由運(yùn)算放大器332及積分電容C2N、C2P，差值比較單元330的可積分放大待測信號及參考信號的電壓差值，而其放大比例分別為C1N/C2N&C1P/C2P。在此，可假設(shè)Cin = Cip且C2N = C2p，但本發(fā)明并不限于此。在本實(shí)施例中，感測期間T例如包括四個時序期間P。在每一個時序期間P內(nèi)，差值比較單元330可積分放大待測信號及參考信號的電壓差值。因此，當(dāng)頻率信號Otl為高電平時，每一個時序期間P被積分放大的電壓差值可被儲存于電容Cc^Ccip,并在接墊V-Vtff 輸出對應(yīng)的差值信號YD。因此，差值比較單元330依據(jù)待測電壓值與參考電壓值輸出對應(yīng)于電壓差值的差值信號YD。在本實(shí)施例中，感測期間T是以包括四個時序期間P為例，但本發(fā)明并不限于此。 在另一實(shí)施例中，感測期間T例如僅包括一個時序期間P。值得注意的是，在本實(shí)施例中，是以兩個感測信道作為范例實(shí)施例，分別用以感測待測電容值及參考電容值，在其它實(shí)施例中，電容感測電路可包括三個以上的感測通道，其中之一感測通道用以感測待測電容值，而其它的感測通道用以感測參考電容值。也就是說， 信號選擇單元從未被選擇的感測信號中同時選擇其中的兩個感測信號作為量測待測電容時的參考信號。另外，在本實(shí)施例中，差值比較單元330是以是積分器的電路架構(gòu)為例，但本發(fā)明并不限于此。在另一實(shí)施例中，差值比較單元330例如是一差動放大器或一比較器。圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例的電容感測電路示意圖。圖6為電容感測電路的控制信號的時序圖。請參照圖5及圖6，在本實(shí)施例中，電容感測電路500包括感測信道510、520、 一差值比較單元530及一切換單元M0。第一感測通道510用以感測待測電容值或參考電容值。第二感測通道520用以感測待測電容值或參考電容值。值得注意的是，在本實(shí)施例中，在感測期間T的第一時序期間P1，第一感測通道 510感測待測電容值，且第二感測通道520感測參考電容值。在感測期間T的第二時序期間P2，第一感測通道510感測參考電容值，且第二感測通道520感測待測電容值。切換單元 540用以切換第一感測通道510感測待測電容值或參考電容值，以及切換第二感測通道520 感測待測電容值或參考電容值。進(jìn)一步來說，切換單元540包括一第一開關(guān)單元542及一第二開關(guān)單元M4。第一開關(guān)單元542在第一時序期間Pl使第一感測通道510接收待測電容值，并使第二感測通道520接收參考電容值，且在第二時序期間P2使第一感測通道510接收參考電容值，并使第二感測通道520接收待測電容值。第二開關(guān)單元544在第一時序期間Pl傳送第一感測通道510的輸出至差值比較單元530的輸入端VX13,并傳送第二感測通道520的輸出至輸入端VX23,且在第二時序期間P2傳送第一感測通道510的輸出至輸入端VX23,并傳送第二感測通道520的輸出至輸入端VX13。詳細(xì)而言，以感測通道510為例，其包括電荷電壓轉(zhuǎn)換單元512。在感測期間T的每一個時序期間Pl內(nèi)，感測通道510藉由接墊VX1接收感測信號Yn，以感測對應(yīng)于待測電容的待測信號Υη。因此，在時序期間Ρ1，當(dāng)頻率信號。2為高電平時，頻率信號Φ21也為高電平，使得對應(yīng)于待測電容的電荷可儲存在儲存電容c1N。接著，當(dāng)頻率信號O1為高電平時，頻率信號 φ η也為高電平，使得儲存在儲存電容Cin的電荷可經(jīng)由輸入端VX13被傳送至差值比較單元 530，并儲存在積分電容C2n。另一方面，就第二感測通道520而言，其包括電荷電壓轉(zhuǎn)換單元522。在感測期間 T的每一個時序期間Pl內(nèi)，第二感測通道520藉由接墊VX2接收感測信號Ym，以感測對應(yīng)于參考電容的參考信號Ym。因此，在時序期間P1，當(dāng)頻率信號Φ2、Φ21為高電平時，對應(yīng)于參考電容的電荷可儲存在儲存電容‘。接著，當(dāng)頻率信號ΦΙ、φ 11為高電平時，儲存在儲存電容Cip的電荷可經(jīng)由輸入端VX23被傳送至差值比較單元530，并儲存在積分電容C2P。因此，藉由運(yùn)算放大器532及積分電容C2N、C2P，差值比較單元530的可積分放大待測信號及參考信號的電壓差值，而其放大比例分別為C1N/C2N&C1P/C2P。在此，可假設(shè)Cin = Cip且C2N = C2p，但本發(fā)明并不限于此。接著，在時序期間P2，當(dāng)頻率信號。2為高電平時，頻率信號為高電平。應(yīng)注意的是，此時對應(yīng)于待測電容的電荷是儲存在第二感測通道520的儲存電容C1P。之后，當(dāng)頻率信號O1為高電平時，頻率信號Φ12為高電平，使得儲存在儲存電容Cip的電荷經(jīng)由輸入端VX13被傳送至差值比較單元530，并儲存在積分電容C2N。另一方面，就參考電容值而言，在時序期間P2，當(dāng)頻率信號Φ2、O^2為高電平時， 此時對應(yīng)于參考電容的電荷是儲存在第一感測通道510的儲存電容C1N。接著，當(dāng)頻率信號 Φ i、Φ12為高電平時，儲存在儲存電容Cin的電荷可經(jīng)由輸入端VX23被傳送至差值比較單元 530，并儲存在積分電容C2p。也就是說，在本實(shí)施例中，第一開關(guān)單元542在第一時序期間Pl使第一感測通道 510接收待測電容值，并使第二感測通道520接收參考電容值。相反地，第一開關(guān)單元542 在第二時序期間Ρ2使第一感測通道510接收參考電容值，并使第二感測通道520接收待測電容值。值得注意的是，在本實(shí)施例中，第二開關(guān)單元544在第一時序期間Pl傳送第一感測通道510的輸出至差值比較單元530的輸入端VX13,并傳送第二感測通道520的輸出至輸入端VX23,且在第二時序期間Ρ2傳送第一感測通道510的輸出至輸入端VX23,并傳送第二感測通道520的輸出至輸入端VX13。也就是說，無論是在第一時序期間Pl或第二時序期間 P2，差值比較單元530的輸入端VX13都是接收待測電壓值，而輸入端VX23都是接收參考電壓值。之后，藉由運(yùn)算放大器532及積分電容C2N、C2P，差值比較單元530的可積分放大待測信號及參考信號的電壓差值，而其放大比例分別為C1N/C2N&C1P/C2P。在此，可假設(shè)Cin = Cip且C2N = C2p，但本發(fā)明并不限于此。在感測期間T的每一個時序期間內(nèi)，差值比較單元530可積分放大待測信號及參考信號的電壓差值。因此，當(dāng)頻率信號Φο為高電平時，每一個時序期間P被積分放大的電壓差值可被儲存于電容C, Cop,并在接墊vM、Vop輸出對應(yīng)的差值信號YD。因此，差值比較單元530可依據(jù)待測電壓值與參考電壓值輸出對應(yīng)于電壓差值的差值信號YD。在本實(shí)施例中，由于感測期間T包括多個交錯排列時序期間P1、P2，因此在感測期間τ的時序期間內(nèi)，電容感測電路500隨著時序的進(jìn)行可利用不同的感測通道感測待測電容值及參考電容值，以克服其內(nèi)部電路組件與跑線的不對稱性。在本實(shí)施例中，感測期間T是以包括多個交錯排列的時序期間P1、P2為例，但本發(fā)明并不限于此。在另一實(shí)施例中，感測期間T例如僅包括一個時序期間Pl及一個時序期間 P2。圖7為本發(fā)明一實(shí)施例的電容感測方法的步驟流程圖。請同時參照圖5-7，本實(shí)施例的電容感測方法包括如下步驟。首先，在步驟S700中，在第一時序期間P1，分別藉由第一及第二感測通道510、520感測待測電容值及參考電容值。接著，在步驟S702中，在第二時序期間P2，分別藉由第一及第二感測通道510、520感測參考電容值及待測電容值。之后，在步驟S704中，在感測期間T內(nèi)重復(fù)步驟S700、S702。繼之，在步驟S706中，依據(jù)待測電容值與參考電容值，產(chǎn)生對應(yīng)的一差值。另外，本發(fā)明的實(shí)施例的電容感測方法可以由圖1 圖6實(shí)施例的敘述中獲致足夠的教示、建議與實(shí)施說明，因此不再贅述。此外，在本發(fā)明的實(shí)施例中，雖然對象感測裝置是以觸控感測系統(tǒng)為例，但本發(fā)明并不限于此。任何可用以感測并決定對象位置的對象感測裝置皆為本發(fā)明所欲保護(hù)及涵蓋的范疇。綜上所述，在本發(fā)明的實(shí)施例中，電容感測電路利用一參考信號作為待測信號的量測參考值，可有效抵銷來自外界的噪聲，進(jìn)而提升其噪聲信號比。另外，在感測期間的不同時序期間內(nèi)，電容感測電路利用不同的感測通道感測待測電容值及參考電容值，以克服其內(nèi)部電路組件與跑線的不對稱性。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電容感測電路，包括一第一感測通道，用以感測一待測電容值或一參考電容值； 一第二感測通道，用以感測該待測電容值或該參考電容值；以及一差值比較單元，具有一第一輸入端及一第二輸入端，該第一輸入端接收該第一感測通道的一輸出，該第二輸入端接收該第二感測通道的一輸出，且該差值比較單元依據(jù)該待測電容值與該參考電容值輸出一第一差值，其中在一感測期間的至少一個第一時序期間，該第一感測通道感測該待測電容值，該第二感測通道感測該參考電容值，且在該感測期間的至少一個第二時序期間，該第一感測通道感測該參考電容值，該第二感測通道感測該待測電容值。
2.如權(quán)利要求1所述的電容感測電路，其中該第一感測通道包括一第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元，用以轉(zhuǎn)換該待測電容值為一待測電壓值，或轉(zhuǎn)換該參考電容值為一參考電壓值；該第二感測通道包括一第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元，用以轉(zhuǎn)換該待測電容值為該待測電壓值，或轉(zhuǎn)換該參考電容值為該參考電壓值；以及該差值比較單元依據(jù)該待測電壓值與該參考電壓值輸出該第一差值， 其中在該第一時序期間，該第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換該待測電容值為該待測電壓值，該第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換該參考電容值為該參考電壓值，且在該第二時序期間，該第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換該參考電容值為該參考電壓值，該第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換該待測電容值為該待測電壓值。
3.如權(quán)利要求2所述的電容感測電路，其中該差值比較單元的該第一輸入端接收該待測電壓值，該第二輸入端接收該參考電壓值。
4.如權(quán)利要求1所述的電容感測電路，更包括一切換單元，用以切換該第一感測通道感測該待測電容值或該參考電容值，以及切換該第二感測通道感測該待測電容值或該參考電容值。
5.如權(quán)利要求4所述的電容感測電路，其中該切換單元包括一第一開關(guān)單元，在該第一時序期間使該第一感測通道接收該待測電容值，并使該第二感測通道接收該參考電容值，且在該第二時序期間使該第一感測通道接收該參考電容值，并使該第二感測通道接收該待測電容值；以及一第二開關(guān)單元，在該第一時序期間傳送該第一感測通道的該輸出至該第一輸入端， 并傳送該第二感測通道的該輸出至該第二輸入端，且在該第二時序期間傳送該第一感測通道的該輸出至該第二輸入端，并傳送該第二感測通道的該輸出至該第一輸入端。
6.如權(quán)利要求1所述的電容感測電路，其中該感測期間的該些第一時序期間及該些第二時序期間交錯排列。
7.如權(quán)利要求6所述的電容感測電路，其中該第一感測通道的該輸出與該第二感測通道的該輸出在每一該第一時序期間及每一該第二時序期間形成一第二差值，且該差值比較單元積分放大該些第二差值，以輸出該第一差值。
8.如權(quán)利要求1所述的電容感測電路，其中該差值比較單元為一差動放大器、一比較器或一積分器。
9.一種觸控感測系統(tǒng)，包括一觸控輸入接口，包括多個感測電容，用以輸出至少一個待測電容值及至少一個參考電容值；以及一電容感測電路，包括一第一感測通道，用以感測該待測電容值或該參考電容值； 一第二感測通道，用以感測該待測電容值或該參考電容值；以及一差值比較單元，具有一第一輸入端及一第二輸入端，該第一輸入端接收該第一感測通道的一輸出，該第二輸入端接收該第二感測通道的一輸出，且該差值比較單元依據(jù)該待測電容值與該參考電容值輸出一第一差值，其中在一感測期間的至少一個第一時序期間，該第一感測通道感測該待測電容值，該第二感測通道感測該參考電容值，且在該感測期間的至少一個第二時序期間，該第一感測通道感測該參考電容值，該第二感測通道感測該待測電容值。
10.如權(quán)利要求9所述的電容感測電路，其中該第一感測通道包括一第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元，用以轉(zhuǎn)換該待測電容值為一待測電壓值，或轉(zhuǎn)換該參考電容值為一參考電壓值；該第二感測通道包括一第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元，用以轉(zhuǎn)換該待測電容值為該待測電壓值，或轉(zhuǎn)換該參考電容值為該參考電壓值；以及該差值比較單元依據(jù)該待測電壓值與該參考電壓值輸出該第一差值， 其中在該第一時序期間，該第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換該待測電容值為該待測電壓值，該第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換該參考電容值為該參考電壓值，且在該第二時序期間，該第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換該參考電容值為該參考電壓值，該第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換該待測電容值為該待測電壓值。
11.如權(quán)利要求10所述的觸控感測系統(tǒng)，其中該差值比較單元的該第一輸入端接收該待測電壓值，該第二輸入端接收該參考電壓值。
12.如權(quán)利要求9所述的觸控感測系統(tǒng)，更包括一切換單元，用以切換該第一感測通道感測該待測電容值或該參考電容值，以及切換該第二感測通道感測該待測電容值或該參考電容值。
13.如權(quán)利要求12所述的觸控感測系統(tǒng)，其中該切換單元包括一第一開關(guān)單元，在該第一時序期間使該第一感測通道接收該待測電容值，并使該第二感測通道接收該參考電容值，且在該第二時序期間使該第一感測通道接收該參考電容值，并使該第二感測通道接收該待測電容值；以及一第二開關(guān)單元，在該第一時序期間傳送該第一感測通道的該輸出至該第一輸入端， 并傳送該第二感測通道的該輸出至該第二輸入端，且在該第二時序期間傳送該第一感測通道的該輸出至該第二輸入端，并傳送該第二感測通道的該輸出至該第一輸入端。
14.如權(quán)利要求9所述的觸控感測系統(tǒng)，其中該感測期間的該些第一時序期間及該些第二時序期間交錯排列。
15.如權(quán)利要求14所述的觸控感測系統(tǒng)，其中該第一感測通道的該輸出與該第二感測通道的該輸出在每一該第一時序期間及每一該第二時序期間形成一第二差值，且該差值比較單元積分放大該些第二差值，以輸出該第一差值。
16.如權(quán)利要求9所述的觸控感測系統(tǒng)，其中該差值比較單元為一差動放大器、一比較器或一積分器。
17.一種配置如權(quán)利要求9所述的觸控感測系統(tǒng)的觸控顯示器。
18.一種配置如權(quán)利要求9所述的觸控感測系統(tǒng)的可攜式電子裝置。
19.一種電容感測方法，包括在一感測期間的至少一個第一時序期間，藉由一第一感測通道感測一待測電容值，并藉由一第二感測通道感測一參考電容值；在該感測期間的至少一個第二時序期間，藉由該第一感測通道感測該參考電容值，并藉由該第二感測通道感測該待測電容值；以及依據(jù)該待測電容值與該參考電容值，產(chǎn)生一第一差值。
20.如權(quán)利要求19所述的電容感測方法，其中第一感測通道包括一第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元，該第二感測通道包括一第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元，該電容感測方法更包括在該第一時序期間，藉由該第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換該待測電容值為該待測電壓值，藉由該第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換該參考電容值為該參考電壓值；以及在該第二時序期間，藉由該第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換該參考電容值為該參考電壓值，藉由該第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換該待測電容值為該待測電壓值，其中在產(chǎn)生該第一差值的步驟中，比較該待測電壓值與該參考電壓值，以產(chǎn)生該第一差值。
21.如權(quán)利要求19所述的電容感測方法，其中該感測期間的該些第一時序期間及該些第二時序期間交錯排列。
22.如權(quán)利要求21所述的電容感測方法，其中該第一感測通道的該輸出與該第二感測通道的該輸出在每一該第一時序期間及每一該第二時序期間形成一第二差值，且在產(chǎn)生該第一差值的步驟中，積分放大該些第二差值，以輸出該第一差值。
全文摘要
一種觸控感測系統(tǒng)，其包括一觸控輸入接口以及一電容感測電路。觸控輸入接口包括多個感測電容，其用以輸出待測電容值及參考電容值。電容感測電路包括一第一感測通道、一第二感測通道及一差值比較單元。在感測期間的第一時序期間，第一感測通道感測待測電容值，且第二感測通道感測參考電容值。在感測期間的第二時序期間，第一感測通道感測參考電容值，且第二感測通道感測待測電容值。差值比較單元依據(jù)待測電容值與參考電容值輸出一差值。另外，也提供了一種電容感測方法。
文檔編號G06F3/044GK102156594SQ20101011576
公開日2011年8月17日 申請日期2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者張岑瑋, 林奕良, 林清淳, 洪敬和, 蔡竣杰, 鄧永佳 申請人:聯(lián)詠科技股份有限公司