用于電容感測(cè)的電流反饋技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及用于采用輸入裝置進(jìn)行電容感測(cè)的電流反饋技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 包括接近傳感器裝置（通常又稱作觸摸板或觸摸傳感器裝置）的輸入裝置廣泛 用于多種電子系統(tǒng)中。接近傳感器裝置通常包括常常通過(guò)表面來(lái)區(qū)分的感測(cè)區(qū)，其中接近 傳感器裝置確定一個(gè)或多個(gè)輸入物體的存在、位置和/或運(yùn)動(dòng)。接近傳感器裝置可用來(lái)提 供電子系統(tǒng)的接口。例如，接近傳感器裝置常常用作較大計(jì)算系統(tǒng)的輸入裝置，例如筆記本 或臺(tái)式計(jì)算機(jī)中集成的或者作為其外設(shè)的觸摸板。接近傳感器裝置還常常用于較小計(jì)算系 統(tǒng)，例如蜂窩電話或平板計(jì)算機(jī)中集成的觸摸屏中。
[0003] 接近傳感器裝置可包括一種或多種類型的電極，其配置用于傳送和/或接收輸入 感測(cè)信號(hào)。電極可耦合到處理系統(tǒng)，其確定所獲取輸入感測(cè)信號(hào)的各種特性，以便檢測(cè)輸 入物體的存在和/或位置。處理經(jīng)由電極所接收的輸入感測(cè)信號(hào)一般要求大組件、例如多 個(gè)大電容器和/或電阻器。例如，接收器組件可耦合到每個(gè)單獨(dú)電極（或者耦合到每組電 極），從而要求數(shù)十或數(shù)百個(gè)較大電容器和/或電阻器包含在接近傳感器裝置中。另外，隨 著接近傳感器裝置的特征尺寸減小，接收器組件的數(shù)量一般必須增加，從而進(jìn)一步增加接 近傳感器裝置的尺寸。
[0004] 相應(yīng)地，需要減小用來(lái)執(zhí)行接近傳感器裝置中的輸入感測(cè)的組件的尺寸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的實(shí)施例一般提供一種用于輸入裝置的處理系統(tǒng)。該處理系統(tǒng)包括具有同 相輸入、反相輸入和輸出的運(yùn)算放大器。電壓源耦合到同相輸入。該處理系統(tǒng)還包括第一 電壓控制電流源、第二電壓控制電流源和確定模塊。第一電壓控制電流源耦合在輸出與反 相輸入之間，以形成反饋通路。第二電壓控制電流源耦合到輸出，并且配置用于基于輸出處 的控制電壓來(lái)修改電容器上的電荷。確定模塊耦合到電容器，并且配置用于基于電容器上 的電荷來(lái)確定反相輸入處的電容測(cè)量。
[0006] 本發(fā)明的實(shí)施例還可提供一種用于電容感測(cè)的輸入裝置。該輸入裝置包括多個(gè)傳 感器電極和處理系統(tǒng)。處理系統(tǒng)耦合到多個(gè)傳感器電極。該處理系統(tǒng)包括具有同相輸入、 反相輸入和輸出的運(yùn)算放大器。電壓源耦合到同相輸入。該處理系統(tǒng)還包括第一電壓控制 電流源、第二電壓控制電流源和確定模塊。第一電壓控制電流源耦合在輸出與反相輸入之 間，以形成反饋通路。第二電壓控制電流源耦合到輸出，并且配置成基于輸出處的控制電壓 來(lái)修改電容器上的電荷。確定模塊耦合到電容器，并且配置成基于電容器上的電荷來(lái)確定 與多個(gè)傳感器電極中包含并且耦合到反相輸入的傳感器電極關(guān)聯(lián)的電容測(cè)量。確定模塊還 配置成基于電容測(cè)量來(lái)確定位置信息。
[0007] 本發(fā)明的實(shí)施例還可提供一種采用傳感器電極進(jìn)行輸入感測(cè)的方法。該方法包括 將輸入電壓驅(qū)動(dòng)到運(yùn)算放大器的同相輸入上。第一電壓控制電流源耦合在運(yùn)算放大器的輸 出與運(yùn)算放大器的反相輸入之間，以形成反饋通路。該方法還包括經(jīng)由耦合到輸出的第二 電壓控制電流源基于輸出處的控制電壓來(lái)修改電容器上的電荷。該方法還包括基于電容器 上的電荷來(lái)確定與耦合到反相輸入的傳感器電極關(guān)聯(lián)的電容測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 為了能夠詳細(xì)了解上述特征的方式，可參照實(shí)施例進(jìn)行以上概述的更具體描述， 實(shí)施例的一部分在附圖中示出。但是要注意，附圖僅示出本發(fā)明的實(shí)施例，因此不是要被理 解為限制其范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可容許其他同樣有效的實(shí)施例。
[0009] 圖1是按照本發(fā)明的實(shí)施例的示范輸入裝置的框圖。
[0010] 圖2是按照本發(fā)明的實(shí)施例、圖1的輸入裝置的局部示意平面圖。
[0011] 圖3是按照本發(fā)明的實(shí)施例、圖1的處理系統(tǒng)中包含的感測(cè)電路的局部示意圖。
[0012] 圖4是按照本發(fā)明的實(shí)施例、圖3的感測(cè)電路配置用于跨電容感測(cè)的局部示意圖。
[0013] 圖5是按照本發(fā)明的實(shí)施例、包括配置成執(zhí)行跨電容感測(cè)和/或絕對(duì)電容感測(cè)的 兩個(gè)感測(cè)電路的處理系統(tǒng)的局部示意圖。
[0014] 圖6是按照本發(fā)明的實(shí)施例、使用圖3的感測(cè)電路來(lái)執(zhí)行輸入感測(cè)的方法的流程 圖。
[0015] 圖7是按照本發(fā)明的實(shí)施例、使用圖5的感測(cè)電路來(lái)執(zhí)行輸入感測(cè)的方法的流程 圖。
[0016] 為了便于理解，相同的參考標(biāo)號(hào)在可能的情況下用于表示附圖共同的相同元件。 考慮到一個(gè)實(shí)施例中公開的元素可有利地用于其他實(shí)施例而無(wú)需具體說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下詳細(xì)描述實(shí)際上只是示范性的，而不是要限制本發(fā)明或者本發(fā)明的應(yīng)用和使 用。此外，并不是意在通過(guò)前面的技術(shù)領(lǐng)域、背景、概述或者以下詳細(xì)描述中提供的任何明 確表達(dá)或暗示的理論進(jìn)行限制。
[0018] 本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例一般提供用于使用電壓控制電流源（VCCS)來(lái)傳送、接收和/ 或處理輸入感測(cè)信號(hào)的方法和系統(tǒng)。使用VCCS來(lái)執(zhí)行輸入感測(cè)允許處理系統(tǒng)的尺寸被減 小。例如，代替在處理系統(tǒng)中使用大電容器和/或電阻器，VCCS可以以靈活的方式實(shí)現(xiàn)，以 傳送、接收和/或處理各種類型的輸入感測(cè)信號(hào)。相應(yīng)地，處理系統(tǒng)的總尺寸可減小。
[0019] 現(xiàn)在來(lái)看附圖，圖1是按照本發(fā)明的實(shí)施例的示范輸入裝置100的框圖。輸入裝置 100可配置成向電子系統(tǒng)（未示出）提供輸入。如本文檔所使用的術(shù)語(yǔ)"電子系統(tǒng)"或（或 "電子裝置"）廣義地表示能夠電子地處理信息的任何系統(tǒng)。電子系統(tǒng)的一些非限制性示例 包括所有尺寸和形狀的個(gè)人計(jì)算機(jī)，例如臺(tái)式計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、上網(wǎng)本計(jì)算機(jī)、平板、 萬(wàn)維網(wǎng)瀏覽器、電子書閱讀器和個(gè)人數(shù)字助理（PDA)。電子系統(tǒng)的附加示例包括合成輸入裝 置，例如包括輸入裝置100和獨(dú)立操縱桿或按鍵開關(guān)的物理鍵盤。其他示范電子系統(tǒng)包括 諸如數(shù)據(jù)輸入裝置（包括遙控和鼠標(biāo)）和數(shù)據(jù)輸出裝置（包括顯示屏幕和打印機(jī)）之類的 外圍設(shè)備。其他示例包括遠(yuǎn)程終端、信息亭和視頻游戲機(jī)（例如視頻游戲控制臺(tái)、便攜游戲 裝置等）。其他示例包括通信裝置（包括蜂窩電話、例如智能電話）和媒體裝置（包括記錄 器、編輯器和播放器、例如電視機(jī)、機(jī)頂盒、音樂播放器、數(shù)碼相框和數(shù)碼相機(jī)）。另外，電子 系統(tǒng)可以是對(duì)于輸入裝置的主機(jī)或從機(jī)。
[0020] 輸入裝置100能夠?qū)崿F(xiàn)為電子系統(tǒng)的物理部分，或者能夠與電子系統(tǒng)在物理上分 隔。適當(dāng)?shù)?，輸入裝置100可使用下列的任一個(gè)或多個(gè)與電子系統(tǒng)的部分進(jìn)行通信：總線、 網(wǎng)絡(luò)以及其他有線或無(wú)線互連（包括串行和/或并行連接）。示例包括I 2c、SPI、PS/2、通 用串行總線（USB)、藍(lán)牙、RF和IRDA。
[0021] 在圖1所示的實(shí)施例中，輸入裝置100示為接近傳感器裝置（又常常稱作"觸摸 板"或"觸摸傳感器裝置"），其配置成感測(cè)由一個(gè)或多個(gè)輸入物體140在感測(cè)區(qū)120中提供 的輸入。輸入物體140的示例包括手指和觸控筆，如圖1所示。
[0022] 感測(cè)區(qū)120包含輸入裝置100之上、周圍、之中和/或附近的任何空間，其中輸入 裝置100能夠檢測(cè)用戶輸入（例如由一個(gè)或多個(gè)輸入物體140所提供的用戶輸入）。特定 感測(cè)區(qū)的尺寸、形狀和位置可從實(shí)施例到實(shí)施例發(fā)生很大的改變。在一些實(shí)施例中，感測(cè)區(qū) 120沿一個(gè)或多個(gè)方向從輸入裝置100的表面延伸到空間中，直到信噪比充分地阻止準(zhǔn)確 的物體檢測(cè)。在各個(gè)實(shí)施例中，這個(gè)感測(cè)區(qū)120沿特定方向所延伸的距離可以是大約小于 一毫米、數(shù)毫米、數(shù)厘米或者以上，并且可隨所使用的感測(cè)技術(shù)的類型和預(yù)期的精度而極大 地改變。因此，一些實(shí)施例感測(cè)輸入，其包括沒有與輸入裝置100的任何表面相接觸、與輸 入裝置100的輸入表面（例如觸摸表面）相接觸、與耦合某個(gè)量的所施加力或壓力的輸入 裝置100的輸入表面相接觸和/或它們的組合。在各個(gè)實(shí)施例中，可由傳感器電極所在的 殼體的表面、由施加在傳感器電極或者任何殼體之上的面板等，來(lái)提供輸入表面。在一些實(shí) 施例中，感測(cè)區(qū)120在投射到輸入裝置100的輸入表面時(shí)具有矩形形狀。面板（例如LCD 透鏡）可為輸入物體提供有用的接觸表面。
[0023] 輸入裝置100可利用傳感器組件和感測(cè)技術(shù)的任何組合來(lái)檢測(cè)感測(cè)區(qū)120中的用 戶輸入。輸入裝置1〇〇包括用于檢測(cè)用戶輸入的一個(gè)或多個(gè)感測(cè)元件。一些實(shí)現(xiàn)配置成提 供跨越一維、二維、三維或更高維的空間的圖像。一些實(shí)現(xiàn)配置成提供沿特定軸或平面的輸 入的投影。光標(biāo)、菜單、列表和項(xiàng)目可作為圖形用戶界面的部分來(lái)顯示，并且可縮放、定位、 選擇、滾動(dòng)或移動(dòng)。
[0024] 在輸入裝置100的一些電容實(shí)現(xiàn)中，施加電壓或電流以創(chuàng)建電場(chǎng)。附近的輸入物 體引起電場(chǎng)的變化，并且產(chǎn)生電容耦合的可檢測(cè)變化，其可作為電壓、電流等的變化來(lái)檢 測(cè)。
[0025] -些電容實(shí)現(xiàn)利用電容感測(cè)元件的陣列或者其他規(guī)則或不規(guī)則圖案來(lái)創(chuàng)建電場(chǎng)。 在一些電容實(shí)現(xiàn)中，獨(dú)立感測(cè)元件可歐姆地短接在一起，以便形成較大的傳感器電極。一些 電容實(shí)現(xiàn)利用電阻片，其可以是電阻均