用于自电容测量的方法和装置
阅读：370发布：2023-03-04
专利汇可以提供用于自电容测量的方法和装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 案涉及用于自电容测量的方法和装置。在一个 实施例 中，一种方法包含 修改 触摸 传感器 的电容的电荷量。所述经修改的电荷量使得所述电容处的 电压 为第一预定电压电平。所述方法还包含将第一预定量的电荷施加到所述电容。所述将所述第一预定量的电荷施加到所述电容将所述电容处的所述电压从所述第一预定电压电平修改为第一充电电压电平。所述方法还包含确定所述第一充电电压电平与参考电压电平之间的第一差；以及基于所述第一差来确定是否已发生到所述触摸传感器的触摸输入。，下面是用于自电容测量的方法和装置专利的具体信息内容。
1.一种方法，其包括：
修改触摸传感器的电容的电荷量，所述经修改的电荷量使得所述电容处的电压为第一预定电压电平；
将第一预定量的电荷施加到所述电容，所述将所述第一预定量的电荷施加到所述电容将所述电容处的所述电压从所述第一预定电压电平修改为第一充电电压电平；
确定所述第一充电电压电平与参考电压电平之间的第一差；以及
基于所述第一差确定是否已发生到所述触摸传感器的触摸输入。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
修改所述电容的所述电荷量，所述经修改的电荷量使得所述电容处的所述电压为第二预定电压电平；
将第二预定量的电荷施加到所述电容，所述将所述第二预定量的电荷施加到所述电容将所述电容处的所述电压从所述第二预定电压电平修改为第二充电电压电平；
确定所述第二充电电压电平与所述参考电压电平之间的第二差；以及基于所述第一和第二差确定是否已发生到所述触摸传感器的触摸输入。
3.根据权利要求1所述的方法，其中施加所述第一预定量的电荷包括：
在第一预定量的时间内，施加所述第一预定量的电荷的具有第一预定电流的部分；以及
在第二预定量的时间内，施加所述第一预定量的电荷的具有第二预定电流的另一部分，所述第二预定电流大于所述第一预定电流。
4.根据权利要求1所述的方法，其中施加所述预定量的电荷包括在预定量的时间内施加预定电流，所述预定电流为参考电流的函数。
5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括基于所述第一差来周期性地调整所述预定量的时间。
6.根据权利要求4所述的方法，其中进一步包括基于所述第一差周期性地调整所述参考电流。
7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
将第二预定量的电荷施加到所述电容，所述将所述第二预定量的电荷施加到所述电容将所述电容处的所述电压从所述参考电压电平修改为第二充电电压电平；
确定所述第二充电电压电平与第二预定电压电平之间的第二差；以及基于所述第一和第二差确定是否已发生到所述触摸传感器的触摸输入。
8.一种体现逻辑的计算机可读非暂时存储媒体，所述逻辑经配置以在执行时：
修改触摸传感器的电容的电荷量，所述经修改的电荷量使得所述电容处的电压为第一预定电压电平；
将第一预定量的电荷施加到所述电容，所述将所述第一预定量的电荷施加到所述电容将所述电容处的所述电压从所述第一预定电压电平修改为第一充电电压电平；
确定所述第一充电电压电平与参考电压电平之间的第一差；以及
基于所述第一差确定是否已发生到所述触摸传感器的触摸输入。
9.根据权利要求8所述的媒体，其中所述逻辑进一步经配置以：
修改所述电容的所述电荷量，所述经修改的电荷量使得所述电容处的所述电压为第二预定电压电平；
将第二预定量的电荷施加到所述电容，所述将所述第二预定量的电荷施加到所述电容将所述电容处的所述电压从所述第二预定电压电平修改为第二充电电压电平；
确定所述第二充电电压电平与所述参考电压电平之间的第二差；以及基于所述第一和第二差确定是否已发生到所述触摸传感器的触摸输入。
10.根据权利要求8所述的媒体，其中所述逻辑进一步经配置以：
在第一预定量的时间内，施加所述第一预定量的电荷的具有第一预定电流的部分；以及
在第二预定量的时间内，施加所述第一预定量的电荷的具有第二预定电流的另一部分，所述第二预定电流大于所述第一预定电流。
11.根据权利要求8所述的媒体，其中所述逻辑进一步经配置以在预定量的时间内施加预定电流，所述预定电流为参考电流的函数。
12.根据权利要求11所述的媒体，其中所述逻辑进一步经配置以基于所述第一差来周期性地调整所述预定量的时间。
13.根据权利要求11所述的媒体，其中所述逻辑进一步经配置以基于所述第一差来周期性地调整所述参考电流。
14.根据权利要求8所述的媒体，其中所述逻辑进一步经配置以：
将第二预定量的电荷施加到所述电容，所述将所述第二预定量的电荷施加到所述电容将所述电容处的所述电压从所述参考电压电平修改为第二充电电压电平；
确定所述第二充电电压电平与第二预定电压电平之间的第二差；以及基于所述第一和第二差确定是否已发生到所述触摸传感器的触摸输入。
15.一种装置，其包括：
测量电路；以及
计算机可读非暂时存储媒体，其耦合到所述测量电路且体现逻辑，所述逻辑经配置以在执行时：
修改触摸传感器的电容的电荷量，所述经修改的电荷量使得所述电容处的电压为第一预定电压电平；
将第一预定量的电荷施加到所述电容，所述将所述第一预定量的电荷施加到所述电容将所述电容处的所述电压从所述第一预定电压电平修改为第一充电电压电平；
确定所述第一充电电压电平与参考电压电平之间的第一差；以及
基于所述第一差确定是否已发生到所述触摸传感器的触摸输入。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述逻辑进一步经配置以：
修改所述电容的所述电荷量，所述经修改的电荷量使得所述电容处的所述电压为第二预定电压电平；
将第二预定量的电荷施加到所述电容，所述将所述第二预定量的电荷施加到所述电容将所述电容处的所述电压从所述第二预定电压电平修改为第二充电电压电平；
确定所述第二充电电压电平与所述参考电压电平之间的第二差；以及基于所述第一和第二差确定是否已发生到所述触摸传感器的触摸输入。
17.根据权利要求15所述的装置，其中所述逻辑进一步经配置以：
在第一预定量的时间内，施加所述第一预定量的电荷的具有第一预定电流的部分；以及
在第二预定量的时间内，施加所述第一预定量的电荷的具有第二预定电流的另一部分，所述第二预定电流大于所述第一预定电流。
18.根据权利要求15所述的装置，其中所述逻辑进一步经配置以在预定量的时间内施加预定电流，所述预定电流为参考电流的函数。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述逻辑进一步经配置以基于所述第一差来周期性地调整所述参考电流。
20.根据权利要求15所述的装置，其中所述逻辑进一步经配置以：
将第二预定量的电荷施加到所述电容，所述将所述第二预定量的电荷施加到所述电容将所述电容处的所述电压从所述参考电压电平修改为第二充电电压电平；
确定所述第二充电电压电平与第二预定电压电平之间的第二差；以及基于所述第一和第二差确定是否已发生到所述触摸传感器的触摸输入。
用于自电容测量的方法和装置
技术领域
背景技术
[0002] 触摸传感器可检测(例如)上覆于显示屏上的触摸传感器的触敏区域内触摸以及物体(例如，用户的手指或手写笔)的接近的存在和位置。在触敏显示器应用中，触摸传感器可使用户能够直接与显示在屏幕上的内容交互，而不是用鼠标或触摸板来间接地交互。触摸传感器可附接到桌上型计算机、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、销售点装置或其它合适装置，或提供作为这些装置的一部分。家用或其它器具上的控制面板可包含触摸传感器。
[0003] 在本文中，在适当的情况下，对触摸传感器的参考可包含触摸屏，且反之亦然。当物体触摸或进入电容性触摸屏的表面附近时，所述电容性触摸屏内在触摸或接近的位置处可发生电容变化。电容性触摸传感器控制器可处理电容变化以确定其在电容性触摸屏上的位置。
发明内容
[0004] 在一个实施例中，本发明提供一种方法，其包括：修改触摸传感器的电容的电荷量，所述经修改的电荷量使得所述电容处的电压为第一预定电压电平；将第一预定量的电荷施加到所述电容，所述将所述第一预定量的电荷施加到所述电容将所述电容处的所述电压从所述第一预定电压电平修改为第一充电电压电平；确定所述第一充电电压电平与参考电压电平之间的第一差；以及基于所述第一差确定是否已发生到所述触摸传感器的触摸输入。
[0005] 在另一实施例中，本发明提供一种体现逻辑的计算机可读非暂时存储媒体，所述逻辑经配置以在执行时：修改触摸传感器的电容的电荷量，所述经修改的电荷量使得所述电容处的电压为第一预定电压电平；将第一预定量的电荷施加到所述电容，所述将所述第一预定量的电荷施加到所述电容将所述电容处的所述电压从所述第一预定电压电平修改为第一充电电压电平；确定所述第一充电电压电平与参考电压电平之间的第一差；以及基于所述第一差确定是否已发生到所述触摸传感器的触摸输入。
[0006] 在又一实施例中，本发明提供一种装置，其包括：测量电路；以及计算机可读非暂时存储媒体，其耦合到所述测量电路且体现逻辑，所述逻辑经配置以在执行时：修改触摸传感器的电容的电荷量，所述经修改的电荷量使得所述电容处的电压为第一预定电压电平；将第一预定量的电荷施加到所述电容，所述将所述第一预定量的电荷施加到所述电容将所述电容处的所述电压从所述第一预定电压电平修改为第一充电电压电平；确定所述第一充电电压电平与参考电压电平之间的第一差；以及基于所述第一差确定是否已发生到所述触摸传感器的触摸输入。
附图说明
附图说明
[0007] 图1说明具有实例触摸传感器控制器的实例电容性触摸传感器。
[0008] 图2A到2B说明实例自电容测量的示意图。
[0009] 图3说明用于自电容测量的实例电路示意图。
[0010] 图4A到4B说明对于实例自电容测量随时间的测量电容下的电压。
[0011] 图5A到5B说明具有双充电的自电容测量的实例电路示意图。
[0012] 图5C说明依据机器循环而变的测量电容下的电压。
[0013] 图6说明用于具有低频(LF)噪声抑制的自电容测量的实例电路示意图。
[0014] 图7A到7C说明对于具有LF噪声抑制的实例自电容测量随时间的测量电容下的电压。
[0015] 图8说明用于使用双参考电压的具有LF噪声抑制的自电容测量的实例电路示意图。
[0016] 图9A到9C说明对于使用双参考电压电平的具有LF噪声抑制的实例自电容测量的随时间的测量电容下的电压。
[0017] 图10说明用于自电容测量的参考电路的实例电路示意图。
[0018] 图11说明随时间的实例参考偏置电路的参考电容器处的电压。
[0019] 图12说明用于自电容测量的实例方法。
具体实施方式
[0020] 图1说明具有实例触摸传感器控制器12的实例电容性触摸传感器10。触摸传感器10和触摸传感器控制器12可检测触摸传感器10的触敏区域内触摸或物体的接近的存在和位置。在本文中，在适当的情况下，对触摸传感器的参考可包含触摸传感器及其触摸传感器控制器两者。类似地，在适当的情况下，对触摸传感器控制器的参考可包含触摸传感器控制器及其触摸传感器两者。在适当的情况下，触摸传感器10可包含一个或一个以上触敏区域。触摸传感器10可包含安置在一个或一个以上衬底上的驱动和感测电极阵列(或单一类型的电极的阵列)，所述衬底可由电介质材料制成。在本文中，在适当的情况下，对触摸传感器的参考可包含触摸传感器的电极及其安置于其上的衬底两者。或者，在适当的情况下，对触摸传感器的参考可包含触摸传感器的电极，但不包含其安置于其上的衬底。
[0021] 电极(不管是接地电极、保护电极、驱动电极还是感测电极)可为形成某一形状(例如圆盘形、正方形、矩形、薄线、其它合适形状，或这些形状的合适组合)的导电材料区域。一个或一个以上导电材料层中的一个或一个以上切口可(至少部分地)形成电极的形状，且所述形状的区域可(至少部分地)由那些切口定界。在特定实施例中，电极的导电材料可大约占据其形状的面积的100%。作为实例而非限制，在适当的情况下，电极可由氧化铟锡(ITO)制成，且所述电极的ITO可大约占据其形状的面积的100%(有时称为100%填充)。在特定实施例中，电极的导电材料可大体上占据其形状的面积的小于100%。作为实例而非限制，电极可由金属或其它导电材料(FLM)的细线制成，例如铜、银或基于铜或银的材料，且导电材料的细线可大约占据影线、网格或其它合适图案中的其形状的面积的5%。在本文中，在适当的情况下，对FLM的参考包含此材料。尽管本发明描述或说明由形成具有特定图案的有特定填充百分比的特定形状的特定导电材料制成的特定电极，但本发明包含由形成具有任何合适图案的有任何合适填充百分比的任何合适形状的任何合适导电材料制成的任何合适电极。
[0022] 在适当的情况下，触摸传感器的电极(或其它元件)的形状可整个或部分地组成触摸传感器的一个或一个以上宏特征。那些形状的实施方案的一个或一个以上特性(例如，形状内的导电材料、填充物或图案)可整体或部分地组成触摸传感器的一个或一个以上宏特征。触摸传感器的一个或一个以上宏特征可确定其功能性的一个或一个以上特性，且触摸传感器的一个或一个以上宏特征可确定触摸传感器的一个或一个以上光学特征，例如透射率、折射率或反射率。
[0023] 机械堆叠可含有衬底(或多个衬底)，以及形成触摸传感器10的驱动或感测电极的导电材料。作为实例而非限制，机械堆叠可在覆盖面板下面包含光学透明粘合剂(OCA)的第一层。覆盖面板可为透明的，且由适合重复触摸的弹性材料(例如玻璃、聚碳酸酯或聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA))制成。本发明包含由任何合适材料制成的任何合适覆盖面板。OCA的第一层可安置于覆盖面板与具有形成驱动或感测电极的导电材料的衬底之间。机械堆叠还可包含第二OCA层以及电介质层(其可由PET或另一合适材料制成，类似于具有形成驱动或感测电极的导电材料的衬底)。作为替代方案，在适当的情况下，可涂覆电介质材料的薄涂层，而不是第二OCA层和电介质层。第二OCA层可安置在具有组成驱动或感测电极的导电材料的衬底与电介质层之间，且电介质层可安置在第二OCA层与到包含触摸传感器10和触摸传感器控制器12的装置的显示器的气隙之间。仅作为实例而非限制，覆盖面板可具有大约为1毫米(mm)的厚度；第一OCA层可具有大约0.05mm的厚度；具有形成驱动或感测电极的导电材料的衬底可具有大约0.05mm的厚度；第二OCA层可具有大约0.05mm的厚度；且电介质层可具有大约0.05mm的厚度。尽管本发明描述具有由特定材料制成且具有特定厚度的特定数目个特定层的特定机械堆叠，但本发明包含具有由任何合适材料制成且具有任何合适厚度的任何合适数目个任何合适层的任何合适机械堆叠。作为实例而非限制，在特定实施例中，粘合剂或电介质的层可代替上文所述的电介质层、第二OCA层和气隙，其中不存在到显示器的气隙。
[0024] 触摸传感器10的衬底的一个或一个以上部分可由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或另一合适材料制成。本发明包含具有由任何合适材料制成的任何合适部分的任何合适衬底。在特定实施例中，触摸传感器10中的驱动或感测电极可整体或部分地由ITO制成。在特定实施例中，触摸传感器10中的驱动或感测电极可由金属或其它导电材料的细线制成。作为实例而非限制，导电材料的一个或一个以上部分可为铜或基于铜的，且具有大约5微米(μm)或以下的厚度以及大约10μm或以下的宽度。作为另一实例，导电材料的一个或一个以上部分可为银或基于银的，且类似地具有大约5μm或以下的厚度以及大约10μm或以下的宽度。本发明包含由任何合适材料制成的任何合适电极。
[0025] 触摸传感器10可实施电容形式的触摸感测。在互电容实施方案中，触摸传感器10可包含形成电容性节点阵列的驱动和感测电极阵列。驱动电极和感测电极可形成电容性节点。形成电容性节点的驱动和感测电极可彼此靠近，但彼此不形成电接触。实情为，驱动和感测电极可在其之间的空间上彼此电容性地耦合。施加到驱动电极(通过触摸传感器控制器12)的脉冲或交流电压可在感测电极上感应电荷，且所感应的电荷的量可易受外部影响(例如，触摸或物体的接近)。当物体触摸或接近电容性节点时，可在电容性节点处发生电容变化，且触摸传感器控制器12可测量电容变化。通过测量整个阵列上的电容变化，触摸传感器控制器12可确定触摸传感器10的触敏区域内的触摸或接近的位置。
[0026] 在自电容实施方案中，触摸传感器10可包含可各自形成电容性节点的电极的阵列。当物体触摸或接近电容性节点时，可在电容性节点处发生自电容变化，且触摸传感器控制器12可测量电容变化，例如使电容性节点处的电压升高预定量所需的电荷量的变化。对于互电容实施方案，通过测量整个阵列上的电容变化，触摸传感器控制器12可确定触摸传感器10的触敏区域内的触摸或接近的位置。在适当的情况下，本发明包含任何合适形式的电容性触摸感测。
[0027] 在特定实施例中，一个或一个以上驱动电极可一起形成水平或垂直或在任何合适定向上铺设的驱动线。类似地，一个或一个以上感测电极可一起形成水平或垂直或在任何合适定向上铺设的感测线。在特定实施例中，驱动线可大体上垂直于感测线铺设。在本文中，在适当的情况下，对驱动线的参考可包含组成驱动线的一个或一个以上驱动电极，且反之亦然。类似地，在适当的情况下，对感测线的参考可包含组成感测线的一个或一个以上感测电极，且反之亦然。
[0028] 触摸传感器10可具有以某一图案安置在单个衬底的一侧上的驱动和感测电极。在此配置中，越过其间的空间彼此电容性耦合的一对驱动和感测电极可形成电容性节点。
对于自电容实施方案，电极可以某一图案安置在单个衬底上。除具有以某一图案安置在单个衬底的一侧上的驱动和感测电极之外或作为其替代方案，触摸传感器10可具有以某一图案安置在衬底的一侧上的驱动电极以及以某一图案安置在衬底的另一侧上的感测电极。
此外，触摸传感器10可具有以某一图案安置在一个衬底的一侧上的驱动电极以及以某一图案安置在另一衬底的一侧上的感测电极。在此些配置中，驱动电极与感测电极的交叉点可形成电容性节点。此交叉点可为驱动电极和感测电极在其相应的平面中彼此“交叉”或最接近的位置。驱动和感测电极不彼此电接触，而是其越过交叉点处的电介质彼此电容性耦合。尽管本发明描述形成特定节点的特定电极的特定配置，但本发明包含形成任何合适节点的任何合适电极的任何合适配置。此外，本发明包含以任何合适图案安置在任何合适数目的任何合适衬底上的任何合适电极。
对于自电容实施方案，电极可以某一图案安置在单个衬底上。除具有以某一图案安置在单个衬底的一侧上的驱动和感测电极之外或作为其替代方案，触摸传感器10可具有以某一图案安置在衬底的一侧上的驱动电极以及以某一图案安置在衬底的另一侧上的感测电极。
此外，触摸传感器10可具有以某一图案安置在一个衬底的一侧上的驱动电极以及以某一图案安置在另一衬底的一侧上的感测电极。在此些配置中，驱动电极与感测电极的交叉点可形成电容性节点。此交叉点可为驱动电极和感测电极在其相应的平面中彼此“交叉”或最接近的位置。驱动和感测电极不彼此电接触，而是其越过交叉点处的电介质彼此电容性耦合。尽管本发明描述形成特定节点的特定电极的特定配置，但本发明包含形成任何合适节点的任何合适电极的任何合适配置。此外，本发明包含以任何合适图案安置在任何合适数目的任何合适衬底上的任何合适电极。
[0029] 如上文所述，触摸传感器10的电容性节点处的电容变化可指示电容性节点的位置处的触摸或接近性输入。触摸传感器控制器12可检测并处理电容变化，以确定触摸或接近性输入的存在和位置。触摸传感器控制器12可接着将关于触摸或接近性输入的信息传送到包含触摸传感器10和触摸传感器控制器12的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))，其可通过起始装置的功能(或在装置上运行的应用程序)来响应所述触摸或接近性输入。尽管本发明描述相对于特定装置和特定触摸传感器具有特定功能性的特定触摸传感器控制器，但本发明包含相对于任何合适装置和任何合适触摸传感器具有任何合适功能性的任何合适触摸传感器控制器。
[0030] 触摸传感器控制器12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)。在特定实施例中，触摸传感器控制器12包括模拟电路、数字逻辑以及数字非易失性存储器。在特定实施例中，如下文所述，触摸传感器控制器12安置在接合到触摸传感器10的衬底的柔性印刷电路(FPC)上。在适当的情况下，FPC可为有源的或无源的。在特定实施例中，多个触摸传感器控制器12安置在FPC上。触摸传感器控制器12可包含处理器单元、驱动单元、感测单元和存储单元。驱动单元可将驱动信号供应到触摸传感器10的驱动电极。感测单元可感测触摸传感器10的电容性节点处的电荷，且将表示电容性节点处的电容的测量信号提供给处理器单元。处理器单元可控制驱动单元将驱动信号供应到驱动电极，且处理来自感测单元的测量信号以检测并处理触摸传感器10的触敏区域内触摸或接近性输入的存在和位置。处理器单元还可跟踪触摸传感器10的触敏区域内的触摸或接近性输入的位置的变化。存储单元可存储编程以供处理器单元执行，在适当的情况下，包含用于控制驱动单元将驱动信号供应到驱动电极的编程、用于处理来自感测单元的测量信号的编程，以及其它合适编程。尽管本发明描述具有具特定组件的特定实施方案的特定触摸传感器控制器，但本发明包含具有具任何合适组件的任何合适实施方案的任何合适触摸传感器控制器。
[0031] 安置在触摸传感器10的衬底上的导电材料迹线14可将触摸传感器10的驱动或感测电极耦合到连接垫16，连接垫16也安置在触摸传感器10的衬底上。如下文所述，连接垫16促进迹线14到触摸传感器控制器12的耦合。迹线14可延伸到触摸传感器10的触敏区域中或周围(例如，在其边缘处)。特定迹线14可提供用于将触摸传感器控制器12耦合到触摸传感器10的驱动电极的驱动连接，通过所述驱动连接，触摸传感器控制器12的驱动单元可将驱动信号供应到驱动电极。其它迹线14可提供用于将触摸传感器控制器12耦合到触摸传感器10的感测电极的感测连接，通过所述感测连接，触摸传感器控制器12的感测单元可感测触摸传感器10的电容性节点处的电荷。迹线14可由金属或其它导电材料的细线制成。作为实例而非限制，迹线14的导电材料可为铜或基于铜，且具有大约100μm或以下的宽度。作为另一实例，迹线14的导电材料可为银或基于银，且具有大约100μm或以下的宽度。在特定实施例中，除金属或其它导电材料的细线之外或作为其替代方案，迹线14可整体或部分地由ITO制成。尽管本发明描述由具有特定宽度的特定材料制成的特定迹线，但本发明包含由具有任何合适宽度的任何合适材料制成的任何合适迹线。除迹线14之外，触摸传感器10可包含终止于触摸传感器10的衬底的边缘处的接地连接件(其可为连接垫16)的一个或一个以上接地线(类似于迹线14)。
[0032] 连接垫16可在触摸传感器10的触敏区域外部，沿衬底的一个或一个以上边缘定位。如上文所述，触摸传感器控制器12可在FPC上。连接垫16可由与迹线14相同的材料制成，且可使用各向异性导电膜(ACF)接合到FPC。连接18可包含FPC上将触摸传感器控制器12耦合到连接垫16的导电线，连接垫16又将触摸传感器控制器12耦合到迹线14，且耦合到触摸传感器10的驱动或感测电极。在另一实施例中，连接垫16可连接到机电连接件(例如，零插入力线到板连接件)；在此实施例中，连接18可能不需要包含FPC。本发明包含触摸传感器控制器12与触摸传感器10之间的任何合适连接18。
[0033] 图2A到2B说明实例自电容测量的示意图。在图2A的实例中，触摸传感器的电极24耦合到测量电路20。如下文所述，电极24形成到接地的电容，其分布在空间中。在特定实施例中，到接地的电容可包含多个元素，例如硅中的迹线的电容、印刷电路板(PCB)上的迹线、由导电材料(ITO，铜网格等)制成的电极24，或提供触摸输入的物体。电极24具有通过流电或电容性连接到接地的周围物体的到接地的电容性耦合。如上文所述，触摸传感器控制器的测量电路20发射驱动信号，并通过电极24感测指示例如来自手指22的触摸或接近性输入的信号。在特定实施例中，触摸传感器控制器的测量电路20产生由电极24发射的驱动信号，并感测到接地的电容。周围材料的电容至少部分地包含电极24与接地之间的电容，其中手指22提供触摸或接近性输入。作为实例而非限制，由提供触摸或接近性输入的手指22提供的电容可增加电极24所感测的电容的5到10%。
[0034] 在图2B的实例中，由电极24发射的驱动信号产生出从电极24到触摸传感器的信号接地的电场。所述信号接地流电或电容性地耦合到接地。手指22的存在影响电场，且又影响测量电路20在电极24处感测到的电荷的量。随着手指22接近电极24，测量电路20所检测到的电极24与接地之间的电容增加。尽管本发明描述与触摸传感器控制器集成的测量电路，但本发明包含作为离散电路或任何合适电路的部分的测量电路。
[0035] 图3说明用于自电容测量的实例电路示意图。自电容测量电路20通过测量电容CX来确定图3的实例中示意性地说明的触摸传感器电容的变化。在特定实施例中，测量电容CX至少部分地形成于触摸传感器的电极与电容性地或流电耦合到接地的触摸传感器的其它导电材料(未图示)之间。作为实例而非限制，触摸传感器的导电材料可包含触摸传感器的迹线、引脚或内部网络的部分。如上文所述，触摸传感器的电极通过由电极发射的电场来感测电极与接地之间的电容，其中手指22提供触摸或接近性输入。
[0036] 测量电容CX包含电极的至少一部分且耦合到电流源30，或分别通过开关S1和S2接地。在特定实施例中，电流源30经配置以产生电流I。在其它特定实施例中，开关S2可耦合到电压而不是接地。在特定实施例中，开关S3通过电阻器R将测量电容CX的电极部分耦合到积分器电路38。电阻器R可降低噪声对自电容测量电路20的影响，且稳定积分器电路38。在特定实施例中，积分器电路38包含通过开关S3耦合到测量电容Cx的运算放大器(op-amp)32。取样电容器CS的一个端子耦合到运算放大器32的负输入，且取样电容器CS的另一端子耦合到运算放大器32的输出。开关S4将取样电容器CS的一个端子耦合到所述另一端子。参考电压VREF耦合到运算放大器32的正输入。积分器电路38的输出耦合到模/数转换器(ADC)34。在特定实施例中，积分器电路38放大测量电容CX处的电压与参考电压VREF之间的差。在其它特定实施例中，可通过使用高增益放大器来放大测量电容CX处的电压与参考电压VREF之间的差。尽管本发明描述并说明用于自电容测量电路和积分器电路的特定组件的特定布置，但本发明包含用于自电容测量电路和积分器电路的任何合适组件的任何合适布置。
[0037] 图4A到4B说明对于实例自电容测量随时间的测量电容下的电压。如上文所述，触摸传感器的电极上的触摸或接近性输入影响测量电容CX处的电荷量，且又影响电压。经修改的电荷量使得当开关S2在时间点1之前闭合时，测量电容CX处的电压为预定电压电平。作为实例而非限制，时间点1时测量电容CX处的预定电压电平为接地。在时间点1与2之间，当开关S1闭合时，通过电流源将预定量的电荷施加到测量电容CX。在特定实施例中，所述预定量的电荷由电流源产生，所述电流源在开关S1闭合预定时间量的情况下产生预定电流。
[0038] 在图4A的实例中，在时间点2处，在施加预定量的电荷之后测量电容CX处的电压为低于参考电压电平VREF的充电电压电平。在图4B的实例中，在时间点2处，在施加预定量的电荷之后测量电容CX处的电压为高于参考电压电平VREF的充电电压电平。在时间点2测量电容CX处的充电电压电平至少部分地取决于预定电荷量，以及触摸传感器的耦合到测量电容CX的电极处是否发生触摸或接近性输入。作为实例而非限制，当发生触摸或接近性输入时，所施加的预定量的电荷在测量电容CX与手指和电极之间的电容之间划分。在此情况下，测量电容Cx处的所得充电电压电平与电极处无触摸或接近性输入情况下的充电电压电平相比较低。尽管本发明描述并说明充电电压电平相对于参考电压电平的特定关系，但本发明包含充电电压电平相对于参考电压电平的任何合适关系，例如充电电压电平高于、低于或大体上等于参考电压电平。
[0039] 在特定实施例中，在时间点2处，开关S3闭合，从而通过运算放大器的负端子来修改测量电容CX的电荷量。作为实例而非限制，将运算放大器的负端子处的电压设定为参考电压电平VREF。对测量电容CX的电荷量的修改将测量电容CX处的电压从充电电压电平修改为参考电压电平VREF。在特定实施例中，将测量电容CX的电荷转移到积分器电路的取样电容器CS。
[0040] 在测量电容CX与取样电容器CS之间转移的电荷由积分器电路积分，直到时间点3为止，此时测量电容CX处的电压大体上等于参考电压电平VREF。作为实例而非限制，在图
4A的实例中，测量电容CX与取样电容器CS之间的电荷转移使测量电容CX处的电压增加到参考电压电平VREF。作为另一实例，在图4B的实例中，测量电容CX与取样电容器CS之间的电荷转移使测量电容CX处的电压减小到参考电压电平VREF。在特定实施例中，积分器电路测量所转移的电荷量，其将测量电容Cx处的电压从充电电压电平修改为参考电压电平VREF。
取样电容器CS处的电压改变了与所转移的电荷量成比例的量。对所转移的电荷量求积分放大了充电电压电平与参考电压电平VREF之间的差。在特定实施例中，可直接使用ADC输出或间接地通过积分器电路的输出来测量充电电压电平与参考电压电平VREF之间的差。相对于测得充电电压电平与无触摸或接近性输入情况下的参考电压电平VREF之间的校准电压差来确定触摸或接近性输入。
4A的实例中，测量电容CX与取样电容器CS之间的电荷转移使测量电容CX处的电压增加到参考电压电平VREF。作为另一实例，在图4B的实例中，测量电容CX与取样电容器CS之间的电荷转移使测量电容CX处的电压减小到参考电压电平VREF。在特定实施例中，积分器电路测量所转移的电荷量，其将测量电容Cx处的电压从充电电压电平修改为参考电压电平VREF。
取样电容器CS处的电压改变了与所转移的电荷量成比例的量。对所转移的电荷量求积分放大了充电电压电平与参考电压电平VREF之间的差。在特定实施例中，可直接使用ADC输出或间接地通过积分器电路的输出来测量充电电压电平与参考电压电平VREF之间的差。相对于测得充电电压电平与无触摸或接近性输入情况下的参考电压电平VREF之间的校准电压差来确定触摸或接近性输入。
[0041] 表1说明图4A到4B中所说明的实例自电容测量的实例操作序列。步骤1到3将电容器处的电压修改为预定电压电平，并将预定量的电荷施加到测量电容CX。电荷的施加将测量电容CX处的电压修改为充电电压电平。在特定实施例中，电荷量对于预定电压电平、目标充电电压电平以及测量电容CX的电容值来说可为预定的。如上文所述，充电电压电平部分地取决于触摸传感器的电极上是否存在触摸或接近性输入。步骤5到9测量如上文所述将测量电容CX处的电压从充电电压电平修改为参考电压电平VREF的电荷量。在特定实施例中，将步骤2到9执行对应于突发长度的次数。重复将预定量的电荷施加在测量电容CX上并将电荷转移到取样电容器CS增加了取样电容器CS上的电荷量。步骤11通过在时间点3闭合开关S2来使测量电容CX放电。尽管本发明描述并说明表1中的特定步骤序列，但本发明包含用于执行自电容测量的任何合适步骤序列。
[0042]
[0043]
[0044] 开=闭合开关
[0045] 关=断开开关
[0046] 表1
[0047] 图5A到5B说明具有双充电的自电容测量的实例电路示意图。在图5A的实例中，自电容测量电路20通过可控电流源施加预定量。测量电容CX通过开关S2耦合到接地，且通过开关S1耦合到可控电流源30。在特定实施例中，可控电流源30经配置以将可调整电流I施加到测量电容CX。在特定实施例中，可由触摸传感器控制器通过发射到可控电流源30的控制信号Cntr来修改电流I的值。开关S3通过电阻器R将测量电容CX耦合到积分器电路38。积分器电路38的输出耦合到模/数转换器(ADC)34。尽管本发明描述并说明自电容测量电路和积分器电路的特定组件的特定布置，但本发明包含自电容测量电路和积分器电路的任何合适组件的任何合适布置。
[0048] 在图5B的实例中，自电容测量电路20通过双电流源施加预定量。测量电容Cx的包含电极的部分通过开关S2耦合到接地。测量电容CX通过开关S1H和S1L耦合到电流源30A和30B。电流源30A和30B经配置以分别将电流I1H和I1L施加到测量电容CX。在特定实施例中，电流I1H高于电流I1L。开关S3通过电阻器R将测量电容CX耦合到积分器电路38。积分器电路38的输出耦合到模/数转换器(ADC)34。尽管本发明描述并说明自电容测量电路和积分器电路的特定组件的特定布置，但本发明包含自电容测量电路和积分器电路的任何合适组件的任何合适布置。
[0049] 图5C说明依据具有双电流值的实例自电容测量的机器循环而变的测量电容处的电压。如上文所述，在时间点1处，闭合开关S2，从而修改测量电容CX的电荷量，且使得测量电容CX处的电压为预定电压电平。在时间点1与3之间，将预定量的电荷施加到测量电容CX。在图5A的实例中，当开关S1闭合时，通过可控电流源30来施加预定电流。在图5B的实例中，当开关S1L和S1H闭合时，通过电流源30A和30B来施加预定电流。最小化充电电压电平与参考电压电平VREF之间的差的能力至少部分地由将预定电荷量施加到测量电容CX的精度决定。
[0050] 在特定实施例中，所述预定电荷量由可控电流源30产生，当开关S1闭合预定时间量时，可控电流源30施加电流I，如图5A的实例中所说明。在特定实施例中，所述预定电荷量由电流源30A和30B产生，当开关S1L和S1H闭合预定时间量时，电流源30A和30B施加电流I1H和I1L，如图5B的实例中所说明。至少部分地根据触摸传感器控制器的时钟频率来确定施加预定时间量电流的分辨率。
[0051] 对于给定时钟频率，可通过调整可控电流源30的电流I或使用产生不同量的电流I1H和I1L的电流源30A和30B来确定预定电荷量的分辨率。在特定实施例中，如图5A的实例中所说明，通过施加在时间点1与2之间具有第一值的电流I来修改测量电容Cx的电荷。在时间点2与3之间，通过将电流I调整为可小于第一值的第二值来修改测量电容CX的电荷。在特定实施例中，如图5B的实例中所说明，通过在时间点1与2之间施加电流I1H和I1L来修改测量电容CX的电荷。在时间点2与3之间，断开开关S1L，且通过施加电流I1H来修改测量电容CX的电荷。在时间点3处，不再将电荷施加到测量电容CX，且测量电容CX处的电压为充电电压电平。尽管本发明描述并说明了施加预定电流量的特定方法，但本发明包含在电容器上施加预定电荷量的任何合适方法。
[0052] 图6说明用于具有LF噪声抑制的自电容测量的实例电路示意图。自电容测量电路20通过测量电容CX来确定图6的实例中示意性地说明的触摸传感器电容的变化。如上文所述，测量电容CX可部分地形成于触摸传感器的电极与电容性地或流电耦合到接地的触摸传感器的其它周围导电材料(未图示)之间。作为实例而非限制，测量电容Cx可包含与触摸传感器的设计相关联的某一固有电容。测量电容CX包含电极的至少一部分且分别通过开关S1和S2耦合到电压源VH或电流源36。测量电容CX分别通过开关S3和S4耦合到第二电流源30或接地。在特定实施例中，电流源30和电流源36经配置以分别产生电流IZH和IZL。开关S5通过电阻器R将测量电容CX耦合到积分器电路38。
[0053] 在特定实施例中，积分器电路38包含通过开关S5耦合到测量电容CX的运算放大器32。取样电容器CS的一个端子耦合到运算放大器32的负输入，且取样电容器CS的另一端子耦合到运算放大器32的输出。开关S6将取样电容器CS的一个端子耦合到所述另一端子。在特定实施例中，参考电压VREF耦合到运算放大器32的正输入。积分器电路38的输出耦合到ADC34。
[0054] 开关S7和S8具有确定取样电容器CS相对于运算放大器32的负输入和输出的配置的两个位置。在开关S7和S8处于第一位置的情况下，取样电容器CS的端子以特定方式耦合到运算放大器32的负输入和输出。在开关S7和S8处于第二位置的情况下，取样电容器CS的端子以与第一位置的配置相反的方式耦合。在测量之间使取样电容器CS的端子的配置相反用以通过使电荷从测量电容CX转移到取样电容器CS的方向反转来将一个测量从另一测量减去。如下文所述，使一个测量的极性反转且减去初始和后续测量大体上抑制了两个测量共有的LF噪声。尽管本发明描述并说明用于自电容测量电路和积分器电路的特定组件的特定布置，但本发明包含用于自电容测量电路和积分器电路的任何合适组件的任何合适布置。此外，可在模拟域中或在以数学方式测量和减去信号的数字域中执行将后续测量从初始测量减去。
[0055] 图7A到7C说明对于具有LF噪声抑制的实例自电容测量随时间的测量电容下的电压。如上文所述，触摸传感器的电极上的触摸或接近性输入影响至少部分地从触摸传感器的电极形成的测量电容CX处的电荷量，且又影响电压。经修改的电荷量使得当开关S4在时间点1处闭合时，测量电容CX处的电压为预定电压。作为实例而非限制，时间点1时测量电容CX处的预定电压为接地。在时间点1与2之间，当开关S3闭合时，通过电流源30将预定量的电荷施加到测量电容CX。在特定实施例中，所述预定量的电荷是通过电流源30施加，所述电流源在开关S3闭合预定时间量的情况下产生预定电流IZH。
[0056] 在图7A的实例中，在时间点2处，在施加预定量的电荷之后测量电容CX处的电压为低于参考电压电平VREF的电压电平。在图7B的实例中，在时间点2处，电压为高于参考电压电平VREF的电压电平。如上文所述，充电电压电平(即在施加预定量的电荷之后测量电容CX上的电压)在时间点2处部分地取决于所述预定电荷量，以及触摸传感器的电极处是否发生触摸或接近性输入。
[0057] 在时间点2处，将测量电容Cx耦合到运算放大器的负输入的开关S5闭合，从而修改测量电容CX的电荷量。作为实例而非限制，将运算放大器的负端子处的电压设定为参考电压电平VREF。如上文所述，对测量电容CX的电荷量的修改将测量电容CX处的电压从充电电压电平修改为参考电压电平VREF。在特定实施例中，在测量电容CX与到积分器电路的取样电容器CS之间转移电荷。作为实例而非限制，将运算放大器32的负端子处的电压设定为参考电压电平VREF。
[0058] 作为实例而非限制，在图7A的实例中，测量电容Cx与取样电容器CS之间的电荷转移使测量电容Cx处的电压从充电电压电平增加到参考电压电平VREF。作为另一实例，在图7B的实例中，测量电容Cx与取样电容器CS之间的电荷转移使测量电容Cx处的电压从充电电压电平减小到参考电压电平VREF。
[0059] 所转移的电荷由积分器电路积分，直到时间点3为止，此时测量电容CX处的电压大体上等于参考电压VREF。在特定实施例中，积分器电路测量所转移的电荷量，其将测量电容Cx处的电压从充电电压电平修改为参考电压VREF。在特定实施例中，参考电压VREF大体上等于电力供应电压的一半。取样电容器CS处的电压改变了与所转移的电荷量成比例的量。
[0060] 在时间点4处，通过闭合开关S1来修改测量电容CX的电荷量，使得测量电容CX处的电压为电压VH。作为实例而非限制，电压VH为触摸传感器的电力供应电压。通过在时间点5到时间点6之间断开开关S1且闭合开关S2，经由触摸传感器的电极将另一预定量的电荷施加到测量电容CX。作为实例而非限制，所述另一预定量的电荷由电流源36产生，电流源36经配置以在开关S2闭合预定时间量的情况下提供预定电流IZL。在特定实施例中，预定电流IZH的极性与预定电流IZL的极性相反。在图7A的实例中，在时间点6处，在施加预定量的电荷之后测量电容CX处的电压为高于参考电压电平VREF的电压电平。在图7B的实例中，在时间点6处，电压测量电容CX为低于参考电压电平VREF的电压电平。尽管本发明描述并说明充电电压电平相对于参考电压电平之间的特定差，例如相对于参考电压较高或较低，但本发明包含充电电压电平相对于参考电压电平之间的任何合适差，包含大体上等于参考电压的充电电压电平。
[0061] 在时间点6处，如上文所述，将测量电容CX的电极部分耦合到运算放大器的负输入的开关S5闭合，从而修改测量电容CX的电荷量。对测量电容CX的电荷量的修改将测量电容CX处的电压从充电电压电平修改为参考电压电平VREF。在特定实施例中，在测量电容CX与积分器电路的取样电容器CS之间转移电荷。对测量电容CX的电荷量的修改将测量电容CX处的电压从第二充电电压电平修改为参考电压电平VREF。作为实例而非限制，在图7A的实例中，测量电容CX与取样电容器CS之间的电荷转移使测量电容CX处的电压从第二充电电压电平降低到参考电压电平VREF。作为另一实例，在图7B的实例中，测量电容CX与取样电容器CS之间的电荷转移使测量电容CX处的电压从第二充电电压电平增加到参考电压电平VREF。
[0062] 由时间点2和3说明的第一充电电压与参考电压电平VREF之间的差具有与由时间点6和7说明的第二充电电压电平与参考电压电平VREF之间的第二差相反的极性。作为实例而非限制，在图7A的实例中，时间2处的第一充电电压电平与时间3处的参考电压电平VREF之间的差为正，即参考电压电平VREF高于第一充电电压电平。时间6处的第二充电电压电平与时间7处的参考电压电平VREF之间的差为负，即参考电压电平VREF低于第一充电电压电平。在特定实施例中，使来自电极的信号恶化的LF噪声可在时间点1到3期间以及时间点5到7期间发生。在时间点1到3期间以及在时间点5到7期间，LF噪声具有相同极性和振幅，而在相同时间周期期间测得的差具有相同振幅但相反极性，如上文所述。将时间周期1到3期间获取的信号从时间周期5到7期间获取的信号减去大体上抑制了两个信号共有的LF噪声，且保持测得信号。
[0063] 在图7C的实例中，将取样电容器的绝对电压说明为时间的函数。在时间点2与3之间，取样电容器CS处的绝对电压依据测量电容CX处的第一充电电压电平与参考电压电平VREF之间的电压差而增加。作为实例而非限制，测量电容CX处的第一充电电压电平与参考电压电平VREF之间的电压差同预定电压与参考电压电平VREF之间的差以及测量电容CX与取样电容器CS之间的比率成比例。当电荷不在测量电容CX与取样电容器CS之间转移时，取样电容器CS处的电压保持稳定，直到时间点6为止。在时间点6与7之间，取样电容器CS处的绝对电压依据测量电容CX处的第二充电电压电平与参考电压VREF之间的电压差而增加。取样电容器CS处的绝对电压的增加是归因于测量电容CX与取样电容器CS之间的电荷转移。
[0064] 图6的实例自电容测量电路可经配置以执行双积分测量。在图6的实例中，积分器电路的取样电容器CS是通过具有第一和第二位置的开关S7和S8来配置。通过来回切换开关S7和S8的位置，积分器电路减去第二充电电压电平与参考电压电平VREF之间的差。如上文所述，将来自在测量电容CX与取样电容器CS之间转移的电荷的此贡献从来自先前电荷转移的取样电容器CS的电荷量减去，如图6C的实例中所说明。
[0065] LF噪声可破坏通过触摸传感器的电极检测的输入。作为实例而非限制，LF噪声可源自以50到60Hz操作的触摸传感器的电力供应。作为另一实例，LF噪声可具有较大振幅，例如100伏或以上。在电荷转移期间，LF噪声源可在测量电容CX上注入某一量的电荷。取决于LF噪声是位于LF波形的下降斜坡还是上升斜坡上，所注入的电荷向测量电容CX中添加或减去电荷，作为对由测量电路执行的对测量电容CX的电荷的修改的抵消。在执行循序测量时的情况下，由LF噪声源添加或减去的电荷表现为信号从测量电容CX的共模移位。
取决于测量频率，共模移位可修改来自测量电容CX的信号的振幅或极性。
取决于测量频率，共模移位可修改来自测量电容CX的信号的振幅或极性。
[0066] 观察时间点2和3处以及时间点6和7处存在的LF噪声，作为两个测量中的共模偏移。在相对较短时间周期内执行的测量中，所引起的噪声具有相同极性和振幅，而测得信号具有相同振幅和相反极性。如上文所述，共模偏移可具有低于测量频率的频率且导致信号波动。通过经由开关S7和S8的配置使第二电压差和相关联的噪声分量反转且减去具有第一电压差的信号来抑制自电容测量的噪声偏移。为了避免消除测得信号，可在减去信号之前，在测量电容CX处使测量中的一者的信号的极性反转。如上文所述，相对于第一和第二充电电压电平与不具有触摸或接近性输入情况下的参考电压电平VREF的校准差确定所述触摸或接近性输入。
[0067] 表2说明用于图7A到7C中所说明的实例自电容测量的实例操作序列。步骤2到4将电荷施加到测量电容CX，其将测量电容CX处的电压修改为充电电压电平。如上文所述，充电电压电平部分地取决于触摸传感器的电极上是否存在触摸或接近性输入。步骤5到7检测如上文所述将测量电容CX处的电压从充电电压电平修改为参考电压电平VREF的电荷。
步骤6到7将电荷施加到测量电容CX，其将测量电容CX处的电压修改为第二充电电压电平。
步骤8到10检测将测量电容CX处的电压从第二充电电压电平修改为参考电压电平VREF的电荷。在特定实施例中，将步骤2到11执行对应于突发长度的次数。重复将预定量的电荷施加在测量电容CX上并将电荷转移到取样电容器CS增加了取样电容器CS上的电荷量。尽管本发明描述并说明表2中的步骤的特定序列，但本发明包含用于执行具有LF噪声抑制的自电容测量的步骤的任何合适序列。
步骤6到7将电荷施加到测量电容CX，其将测量电容CX处的电压修改为第二充电电压电平。
步骤8到10检测将测量电容CX处的电压从第二充电电压电平修改为参考电压电平VREF的电荷。在特定实施例中，将步骤2到11执行对应于突发长度的次数。重复将预定量的电荷施加在测量电容CX上并将电荷转移到取样电容器CS增加了取样电容器CS上的电荷量。尽管本发明描述并说明表2中的步骤的特定序列，但本发明包含用于执行具有LF噪声抑制的自电容测量的步骤的任何合适序列。
[0068]
[0069] 开=闭合开关
[0070] 关=断开开关
[0071] 表2
[0072] 图8说明用于使用双参考电压的具有LF噪声抑制的自电容测量的实例电路示意图。具有使用双参考电压的LF噪声抑制的自电容测量电路20通过测量电容CX来确定图8的实例中示意性地说明的触摸传感器电容的变化。测量电容CX包含电极的至少一部分且分别通过开关S1和S2耦合到电压源VH或电流源36。测量电容CX分别通过开关S3和S4耦合到第二电流源30或接地。在特定实施例中，电流源30和电流源36经配置以分别产生电流IZH和IZL。
[0073] 开关S5通过电阻器R将测量电容CX的电极部分耦合到积分器电路38。取样电容器CS的一个端子耦合到积分器电路38的运算放大器32的负输入，且取样电容器CS的另一端子耦合到运算放大器32的输出。开关S6将取样电容器CS的一个端子耦合到另一端子。在特定实施例中，参考电压VREF1和VREF2通过开关S9耦合到运算放大器32的正输入。开关S9具有两个位置，其确定将哪一参考电压电平VREF1和VREF2发射到运算放大器32的正端子。
积分器电路38的输出耦合到ADC34。作为实例而非限制，积分器电路放大测量电容CX处的电压。作为另一实例，可使用高增益运算放大器来放大测量电容CX处的电压。
积分器电路38的输出耦合到ADC34。作为实例而非限制，积分器电路放大测量电容CX处的电压。作为另一实例，可使用高增益运算放大器来放大测量电容CX处的电压。
[0074] 开关S7和S8具有确定取样电容器CS相对于运算放大器32的负输入和输出的配置的两个位置。在开关S7和S8处于第一位置的情况下，取样电容器CS的端子以特定方式耦合到运算放大器32的负输入和输出。在开关S7和S8处于第二位置的情况下，取样电容器CS的端子以与第一位置的配置相反的方式耦合。尽管本发明描述并说明用于自电容测量电路和积分器电路的特定组件的特定布置，但本发明包含用于自电容测量电路和积分器电路的任何合适组件的任何合适布置。
[0075] 图9A到9C说明对于使用双参考电压电平的具有LF噪声抑制的实例自电容测量随时间的测量电容下的电压。如上文所述，当开关S4在时间点1闭合时，修改测量电容CX的电荷量。通过闭合开关S4来修改电荷量使得测量电容CX处的电压为预定电压电平。在时间点1与2之间，当开关S3闭合时，通过电流源30将预定量的电荷施加到测量电容Cx。在特定实施例中，所述预定量的电荷是由电流源30产生，所述电流源在开关S3闭合预定时间量的情况下产生预定电流IZH。
[0076] 在图9A的实例中，在时间点2处，在施加预定量的电荷之后测量电容CX处的电压为低于参考电压VREF2的电压电平。在图9B的实例中，在时间点2处，电压为高于参考电压电平VREF2的电压电平。如上文所述，在时间点2测量电容CX处的充电电压电平部分地取决于预定电荷量，以及触摸传感器的耦合到测量电容Cx的电极处是否发生触摸或接近性输入。
[0077] 如上文所述，在时间点2处，将测量电容Cx耦合到运算放大器的负输入的开关S5闭合，从而修改测量电容Cx的电荷量。作为实例而非限制，通过将开关S9来回切换到第二位置来将运算放大器32的负端子处的电压设定为参考电压电平VREF2。对测量电容CX的电荷量的修改将测量电容CX处的电压从充电电压电平修改为参考电压电平VREF2。在特定实施例中，在积分器电路的取样电容器CS与测量电容CX之间转移电荷。对测量电容CX的电荷量的修改导致测量电容CX处的电压从充电电压电平修改为参考电压电平VREF2。作为实例而非限制，在图9A的实例中，电荷量的修改使测量电容Cx处的电压从充电电压电平增加到参考电压电平VREF2。作为另一实例，在图9B的实例中，电荷量的修改使测量电容Cx处的电压从充电电压电平降低到参考电压电平VREF2。
[0078] 来自测量电容Cx的电荷由积分器电路积分，直到时间点3为止，此时测量电容CX处的电压大体上等于参考电压电平VREF2。通过在时间点4到时间点5之间闭合开关S2来将第二预定量的电荷施加到测量电容CX。作为实例而非限制，所述另一预定量的电荷由电流源产生，所述电流源经配置以在开关S2闭合预定时间量的情况下提供预定电流IZL。在图9A的实例中，在时间点5处，在施加预定量的电荷之后测量电容CX处的电压为高于参考电压电平VREF1的电压电平。在图9B的实例中，在时间点5处，电压测量电容CX为低于参考电压电平VREF1的电压电平。
[0079] 通过将开关S9来回切换到第一位置来将运算放大器32的负端子处的电压设定为参考电压VREF1。在特定实施例中，参考电压电平VREF1。在时间点5处，开关S5闭合，从而将测量电容CX耦合到运算放大器的负输入，且修改测量电容CX的电荷量，如上文所述。对测量电容CX的电荷量的修改将测量电容CX处的电压从第二充电电压电平修改为参考电压VREF1。在特定实施例中，在测量电容CX与积分器电路的取样电容器CS之间转移电荷。对测量电容CX的电荷量的修改将测量电容CX处的电压从第二充电电压电平修改为参考电压电平VREF1。
在特定实施例中，将测量电容Cx的电荷转移到积分器电路的取样电容器CS。作为实例而非限制，在图9A的实例中，测量电容CX与取样电容器CS之间的电荷转移使测量电容CX处的电压从第二充电电压电平降低到参考电压电平VREF1。作为另一实例，在图9B的实例中，测量电容CX与取样电容器CS之间的电荷转移使测量电容CX处的电压从第二充电电压电平增加到参考电压电平VREF1。
在特定实施例中，将测量电容Cx的电荷转移到积分器电路的取样电容器CS。作为实例而非限制，在图9A的实例中，测量电容CX与取样电容器CS之间的电荷转移使测量电容CX处的电压从第二充电电压电平降低到参考电压电平VREF1。作为另一实例，在图9B的实例中，测量电容CX与取样电容器CS之间的电荷转移使测量电容CX处的电压从第二充电电压电平增加到参考电压电平VREF1。
[0080] 由时间点2和3说明的第一充电电压电平与参考电压电平VREF之间的差具有与由时间点6和7说明的第二充电电压电平与参考电压电平VREF1之间的第二差相反的极性。作为实例而非限制，在图9A的实例中，时间2处的第一充电电压电平与时间3处的参考电压VREF1之间的差为正，即参考电压电平VREF2高于第一充电电压电平。时间6处的第二充电电压电平与时间7处的参考电压VREF1之间的差为负，即参考电压电平VREF低于第一充电电压电平。尽管本发明描述并说明充电电压电平相对于参考电压电平之间的特定差，例如相对于参考电压较高或较低，但本发明包含充电电压电平相对于参考电压电平之间的任何合适差，包含大体上等于参考电压的充电电压电平。
[0081] 在图9C的实例中，将取样电容器处的绝对电压说明为时间的函数。在时间点2与3之间，取样电容器CS处的绝对电压依据测量电容CX处的第一充电电压电平与参考电压电平VREF2之间的电压差而增加。当电荷不在测量电容CX与取样电容器CS之间转移时，取样电容器CS处的电压保持稳定，直到时间6为止。在时间点6与7之间，取样电容器CS处的绝对电压依据测量电容CX处的第二充电电压电平与参考电压VREF1之间的电压差而增加。取样电容器CS处的绝对电压的增加是归因于测量电容CX与取样电容器CS之间的电荷转移。
[0082] 图8的实例差分自电容测量电路可经配置以执行具有LF噪声抑制的自电容测量。在图8的实例中，积分器电路的取样电容器CS是通过具有第一和第二位置的开关S7和S8来配置。通过来回切换开关S7和S8的位置，积分器电路的方向使测量电容CX处的第二充电电压电平与参考电压电平VREF之间的电压差反转。将来自在测量电容CX与取样电容器CS之间转移的电荷的此贡献与来自先前电荷转移的取样电容器CS的电荷相加，如图9C的实例中所说明。在特定实施例中，LF噪声可破坏通过触摸传感器的电极检测的信号。如上文所述，存在于时间点2和3处以及时间点5和6处测得的差中的LF噪声被视为两次测量的电压差中存在的共模偏移。通过经由开关S7和S8的配置使第二电压差和相关联的噪声分量反转且使信号与第一电压差相加来抑制自电容测量的噪声偏移。如上文所述，相对于无触摸或接近性输入的校准差来确定所述触摸或接近性输入。
[0083] 表3说明用于图9A到9C中所说明的使用双参考电压的实例自电容测量的实例操作序列。步骤2到4将预定量的电荷施加到测量电容CX，其将测量电容CX处的电压修改为充电电压电平。如上文所述，充电电压电平部分地取决于触摸传感器的电极上是否存在触摸或接近性输入。步骤4到5测量如上文所述将测量电容CX处的电压从充电电压电平修改为参考电压电平VREF2的电荷量。步骤6到7将预定量的电荷施加到测量电容CX，其将测量电容CX处的电压修改为第二充电电压电平。步骤8到9测量用于将测量电容CX处的电压从第二充电电压电平修改为参考电压电平VREF1的电荷量。在特定实施例中，将步骤2到9执行对应于突发长度的次数。重复将预定量的电荷施加在测量电容CX上并将电荷转移到取样电容器CS增加了取样电容器CS上的电荷量。尽管本发明描述并说明表3中的步骤的特定序列，但本发明包含用于执行使用双参考电压电平的具有LF噪声抑制的自电容测量的步骤的任何合适序列。
[0084]
[0085]
[0086] 开=闭合开关
[0087] 关=断开开关
[0088] 表3
[0089] 图10说明用于自电容测量的参考电路的实例电路示意图。在特定实施例中，用以将预定量的电荷提供给测量电容CX的电流可具有归因于温度等的变化。如上文所述，自电容测量的充电电压电平至少部分地由施加在测量电容CX上的预定电荷量决定。预定电荷量的变化可导致电压充电电平的变化。触摸或接近性输入的存在的确定可受充电电压电平的变化影响。在特定实施例中，预定电流IZH和IZL可分别为参考电流IZHREF和IZLREF的函数。
[0090] 参考偏置电路54包含参考电容器CREF，其具有预定值，且分别通过开关S1和S2耦合到电压源VH或参考电流源36A。参考电容器CREF还分别通过开关S3和S4耦合到第二参考电流源30A或接地。在特定实施例中，参考电流源30A和电流源36A经配置以分别产生参考电流IZHREF和IZLREF。开关S5将参考电容器CREF耦合到积分器电路38。作为实例而非限制，参考电容器CREF的电容模拟触摸传感器的电极处不具有触摸或接近性输入情况下的测量电容的电容。参考取样电容器CSREF的一个端子耦合到积分器电路38的运算放大器56的负输入，且参考取样电容器CSREF的另一端子耦合到运算放大器56的输出。开关S6将参考取样电容器CSREF的一个端子耦合到所述另一端子。积分器电路38的输出耦合到经配置以减去两个电压差的减法电路52的输入。运算放大器56的负端子耦合到减法电路52。运算放大器56的正端子耦合到参考电压电平VIREF，且运算放大器56的输出耦合到控制器50。控制器50耦合到电流源30A和36A。在特定实施例中，控制器50可为比例-积分-微分(PID)控制器。尽管本发明描述并说明用于参考偏置电路和积分器电路的特定组件的特定布置，但本发明包含用于参考偏置电路和积分器电路的任何合适组件的任何合适布置。
[0091] 在特定实施例中，参考电路54以与上文所述的具有LF噪声抑制的自电容测量电路类似的方式来操作。通过闭合开关S4且使得参考电容器CREF处的电压接地来修改参考电容器CREF的电荷量。通过闭合开关S3来将预定量的电荷施加到参考电容器CREF，从而使得参考电容器CREF处的电压为充电电压电平。闭合开关S5在参考电容器CREF与参考取样电容器CSREF之间转移电荷，从而使得参考电容器CREF处的电压为参考电压电平VREF。充电电压电平与参考电压电平VREF之间的差由减法电路52存储。
[0092] 通过闭合开关S1且使得参考电容器CREF处的电压为VH来修改参考电容器CREF的电荷量。通过闭合开关S2来将第二预定量的电荷施加到参考电容器CREF，从而使得参考电容器CREF处的电压从VH修改为第二充电电压电平。闭合开关S5在参考电容器CREF与取样电容器CSREF之间转移电荷，从而使得参考电容器CREF处的电压为参考电压电平VREF。通过减法电路52将充电电压电平与参考电压电平VREF之间的第二差从所存储的第一差减去。作为实例而非限制，减法电路52的输出可用作上文所述的不具有触摸或接近性输入情况下的校准差。
[0093] 图11说明随时间的实例参考偏置电路的参考电容器处的电压。在图11的实例中，参考电路的参考电压电平VIREF大体上等于自电容测量电路的参考电压电平VREF。在特定实施例中，参考电流IZHREF和IZLREF可经配置以彼此相等，使得第一充电电压电平与参考电压电平VREF之间的差等于第二充电电压电平与参考电压电平VREF之间的差。将两个电压差之间的任何偏移发射到运算放大器，并将其与运算放大器的正输入上的参考电压电平VIREF进行比较。在特定实施例中，运算放大器经配置以发射指示电压差与参考电压电平VIREF之间的偏移的信号。
[0094] 实例参考偏置电路的控制器递归地调整参考电流IZHREF和IZLREF，使得电压差在参考电压电平VIREF的误差界限内。换句话说，电压差在参考电压电平VIREF±δ内，其中δ为小电压值。作为实例而非限制，递归地调整参考电流IZHREF和IZLREF，使得时间点2和6处的充电电压电平大体上等于参考电压VIREF。在图11的实例中，参考电容器CREF处的电压大体上等于时间点1与2之间和时间点3与4之间的参考电压VIREF。调整参考电流IZHREF和IZLREF又可调整图6的实例差分自电容测量电路的电流IZH和IZL，使得差分自电容测量电路的充电电压电平大体上等于无触摸或接近性输入情况下的参考电压。在调整电流IZH和IZL之后，实例差分自电容测量电路的测量电容处的电压从参考电压的调制大体上归因于发生在触摸传感器的电极处的触摸或接近性输入。
[0095] 图12说明用于自电容测量的实例方法。所述方法可开始于步骤100，其中修改触摸传感器的电容的电荷量。经修改的电荷量使得所述电容处的电压为第一预定电压电平。在特定实施例中，第一预定电压为接地。步骤102将第一预定量的电荷施加到电容。施加第一预定量的电荷将电容处的电压从第一预定电压电平修改为第一充电电压电平。在特定实施例中，通过在预定量的时间内将预定电流施加到电容器来产生预定量的电荷。在步骤
104中，确定第一充电电压电平与参考电压电平之间的第一差。在特定实施例中，参考电压电平为电力供应电压的一半。在步骤106处，其中基于第一差来确定是否已发生到触摸传感器的触摸输入，此时方法可结束。第一充电电压电平至少部分地归因于触摸传感器处是否已发生触摸或接近性输入。尽管本发明将图12的方法的特定步骤描述并说明为以特定次序发生，但本发明包含图12的方法的任何合适步骤以任何合适次序发生。此外，尽管本发明描述和说明特定组件实行图12的方法的特定步骤，但本发明包含任何合适组件的任何合适组合实行图12的方法的任何合适步骤。
104中，确定第一充电电压电平与参考电压电平之间的第一差。在特定实施例中，参考电压电平为电力供应电压的一半。在步骤106处，其中基于第一差来确定是否已发生到触摸传感器的触摸输入，此时方法可结束。第一充电电压电平至少部分地归因于触摸传感器处是否已发生触摸或接近性输入。尽管本发明将图12的方法的特定步骤描述并说明为以特定次序发生，但本发明包含图12的方法的任何合适步骤以任何合适次序发生。此外，尽管本发明描述和说明特定组件实行图12的方法的特定步骤，但本发明包含任何合适组件的任何合适组合实行图12的方法的任何合适步骤。
[0096] 在本文中，对计算机可读存储媒体的参考包含一个或一个以上非暂时、有形计算机可读存储媒体处理结构。作为实例而非限制，在适当的情况下，计算机可读存储媒体可包含基于半导体的或其它IC(例如现场可编程门阵列(FPGA)或ASIC)、硬盘、HDD、混合硬盘驱动器(HHD)、光盘、光盘驱动器(ODD)、磁光盘、磁光驱动器、软盘、软盘驱动器(FDD)、磁带、全息存储媒体、固态驱动器(SSD)、RAM驱动器、安全数字卡、安全数字驱动器，或另一合适计算机可读存储媒体或这些媒体中的两者或两者以上的组合。
[0097] 在本文中，“或”是包含性的而不是排它性的，除非另有明确指示，或上下文另有指示。因此，在本文中，“A或B”表示“A、B或两者”，除非另有明确指示，或上下文另有指示。此外，“和”是联合和若干两者，除非另有明确指示，或上下文另有指示。因此，在本文中，“A和B”表示“A和B，联合地或各自地”，除非另有明确指示，或上下文另有指示。
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