放大电路以及触控侦测系统 |
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申请号 | CN201410457467.9 | 申请日 | 2014-09-10 | 公开(公告)号 | CN104811145A | 公开(公告)日 | 2015-07-29 |
申请人 | 原相科技股份有限公司; | 发明人 | 林炜绩; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种放大 电路 以及触控侦测系统,所述放大电路包括: 放大器 ,放大器包含 信号 输入端以及信号输出端;第一 电流 提供模 块 ,用以提供第一电流至所述信号输入端;以及噪声侦测模块,用以侦测来自所述信号输出端的 输出 电压 位准,若所述输出电压位准小于第一低临界值则控制所述第一电流提供模块来提供所述第一电流,若所述输出电压位准大于所述第一低临界值则控制所述第一电流提供模块不提供所述第一电流。 | ||||||
权利要求 | 1.一种放大电路,其特征在于,包含: |
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说明书全文 | 放大电路以及触控侦测系统技术领域[0001] 本发明涉及一种放大电路以及触控侦测系统,特别有关一种可抑制噪声的放大电路以及触控侦测系统。 背景技术[0002] 触控侦测系统常被使用在各种不同的电子装置上,举例来说,移动电话、平板计算机或是笔记本电脑。许多侦测机制可被施行在触控侦测系统上以侦测接触动作,举例来说,电阻式侦测、电容式侦测或是光学侦测。 [0003] 图1绘示了一现有技术的触控侦测系统100。触控侦测系统100包含了一触控面板101以及一放大电路103。为了方便说明,许多元件在这个图中并未绘示。在这个系统中,驱动频率DS(包含驱动频率DS1、DS2..)被输入至触控面板101且在接触扫瞄时会有脉冲产生。电流(例如侦测电流信号SC)将在驱动频率DS的正缘或负缘时产生。 [0004] 放大电路103包含一放大器105、一低通滤波器107(例如一去迭频滤波器,anti-alias filter),以及一模拟数字转换器109。侦测电流信号SC将被放大器105处理以产生一侦测电压信号SV至低通滤波器107。低通滤波器107的输出将传送至模拟数字转换器109以转成数字信号供后续处理。若一物体(例如手指)接触了触控面板101,物体与触控面板101间将产生电容。在这个状况下,驱动频率DS所产生的侦测电流信号SC的一部分将被放大电容Cf所吸收。因此侦测电压信号SV降低且会判断一”接触”产生在触控侦测系统100上。 [0005] 通常触控面板101中的单元电容Cc的电容值大约是3pf,因此放大器105的输出是Vdrv*(3p/Cf)。Vdrv代表了驱动频率DS的驱动电压。然而,不管触控侦测系统100是施行在何种电子装置上,噪声(例如共模地,common mode ground)可能会影响到电容式触控侦测的表现。举例来说,若存在着高振幅的噪声,侦测电压信号SV可能会增强并达到饱和。在这个状态下,侦测电压信号SV等同于Vdrv*(3p/Cf)+Vnoise*(Cnoise/Cf)。Cnoise代表不应存在的电容,例如电路所产生的电容。为了抑制噪声,放大电容Cf的电容必须被设定成较大的值。然而,大电容值的放大电容Cf将使放大器105具有较小的增益。此外,大电容值的放大电容Cf会使芯片具有较大的尺寸,而且若放大电容Cf具有较大电容值,噪声被抑制时也会抑制信号,因此会降低信号噪声比(Signal to Noise Ration,SNR)。 [0006] 一些技术被发展出来以得到较佳的信号噪声比。举例来说,每一个频率周期会收集128笔数据以决定是否有接触动作发生。然而这种动作会需要32个驱动频率,且每一频率周期需要取样4次,以产生128个取样。这一类方法不仅需要高数据回报率,且需要更多的电能。 发明内容[0007] 因此,本发明一目的是公开一种具噪音抑制机制的放大电路。 [0008] 本发明另一目的是公开一种具噪音抑制机制的触控侦测系统。 [0009] 本发明一实施例公开了一种放大电路,包含:放大器,包含信号输入端以及信号输出端;第一电流提供模块,用以提供第一电流至所述信号输入端;以及噪声侦测模块,用以侦测来自所述信号输出端的输出电压位准,若所述输出电压位准小于第一低临界值则控制所述第一电流提供模块来提供所述第一电流,若所述输出电压位准大于所述第一低临界值则控制所述第一电流提供模块不提供所述第一电流。 [0010] 本发明另一实施例公开了一种放大电路,包含:放大器,包含信号输入端以及信号输出端;第一电流汲取模块,用以自所述信号输入端汲取第三电流;以及噪声侦测模块,用以侦测所述信号输出端的输出电压位准,若所述输出电压位准大于第一高临界值则控制所述第一电流汲取模块来自所述信号输入端汲取所述第三电流,若所述输出电压位准小于所述第一高临界值则控制所述第一电流汲取模块不汲取所述第三电流。 [0011] 本发明其他实施例公开了使用前述放大电路来放大一接触侦测信号的触控侦测系统。由于动作与前述放大电路相似,故在这里不再赘述。 [0013] 图1绘示了一现有技术的触控侦测系统。 [0014] 图2至图6绘示了根据本发明实施例的放大电路的方块图。 [0015] 图7绘示了图6中所示的放大电路的详细结构的电路图。 [0016] 图8绘示了根据本发明实施例的触控侦测电路的电路图。 [0017] 图9绘示了如何通过本发明的实施例抑制噪声的示意图。 [0018] 其中,附图标记说明如下: [0019] 100、800 触控侦测系统 [0020] 101、801 触控面板 [0021] 103、200、400、600、803 放大电路 [0022] 105、201、401、601、805 放大器 [0023] 107、807 低通滤波器 [0024] 109、809 模拟数字转换器 [0025] 403、603、806 噪声侦测模块 [0026] p1 第一电流提供模块 [0027] p2 第二电流提供模块 [0028] n1 第一电流汲取模块 [0029] n2 第二电流汲取模块 [0030] CS_p1、CS_p2、CS_n1以及CS_n2 控制信号 [0031] Ot 信号输出端 [0032] Vo 输出电压位准 [0033] Vref 参考电压 [0034] Int1、Int2 信号输入端 [0035] DS、DS1、DS2 驱动频率 [0036] I_1 第一电流 [0037] I_2 第二电流 [0038] I_3 第三电流 [0039] I_4 第三电流 [0040] Cf 放大电容 [0041] SV 侦测电压信号 [0042] SC 侦测电流信号 [0043] Rf 放大电阻 [0044] Cc 单元电容 [0045] Com1、Com2、Com3、Com4 比较器 [0046] Vtl1 第一低临界值 [0047] Vtl2 第二低临界值 [0048] Vth1 第一高临界值 [0049] Vth2 第二高临界值 具体实施方式[0050] 图2至图6绘示了根据本发明实施例的放大电路的方块图。在下列实施例中,是假设放大电路被运用在图1中的触控侦测系统,但放大电路也可运用在其他电子装置。此外,在下列实施例中,放大器是一个差动放大器,用以放大传送至这个放大器的输入信号以及一参考输出电压位准间的差异。而且,下列实施例中的放大器可为图1中的充电放大器105。在这个例中,放大器可包含放大电阻Rf以及放大电容Cf,但这两元件未绘示在下列实施例中。 [0051] 如图2所示,放大电路200包含了一放大器201,一噪声侦测模块203以及一电流提供模块p1。放大器201包含一信号输入端Int1以及一信号输出端Ot,信号输入端Int1接收一输入信号(例如图1中的侦测电流信号SC)。噪声侦测模块203侦测信号输出端Ot的一输出电压位准Vo(例如图1中的侦测电压信号SV),若输出电压位准Vo小于一第一低临界值(图7中的Vt11)则通过控制信号CS_p1控制所述第一电流提供模块p1来提供第一电流I_1,若输出电压Vo位准大于第一低临界值Vt11则通过控制信号CS_p1控制第一电流提供模块p1不提供第一电流I_1。若输出电压位准Vo因为噪声而变得太小,则通过这个方法可拉升输出电压位准Vo。而在一实施例中,信号输入端Int2可接收参考电压位准Vref。 [0052] 然而,若输出电压位准Vo相当小,则第一电流I_1可能不足以拉升输出电压位准Vo。因此,如图3所示般可进一步包括一第二电流提供模块p2。噪声侦测模块203在输出电压位准Vo小于一第二低临界值时(例如图7中的Vtl2)则控制第一电流提供模块p1提供第一电流I_1以及控制第二电流提供模块p2提供第二电流I_2,并在输出电压位准Vo位于第一低临界值和第二低临界值之间时控制所述第二电流提供模块p2不提供第二电流I_2,其中第二低临界值小于第一低临界值。通过这样的方法,可增强拉升输出电压位准Vo的力量。 [0053] 在图4的实施例中,放大电路400包含一放大器401、一噪声侦测模块403以及一第一电流汲取模块n1。噪声侦测模块403侦测信号输出端的一输出电压位准Vo,若输出电压位准Vo大于一第一高临界值(例如图7中的Vth1)则控制第一电流汲取模块n1来自信号输入端Int1汲取第三电流I_3,若输出电压位准Vo小于第一高临界值则控制第一电流汲取模块403不汲取第三电流I_3。若输出电压位准Vo因为噪声而变得太大,则通过这个方法可拉低输出电压位准Vo。 [0054] 然而,若输出电压位准Vo相当大,则第三电流I_3可能不足以拉低输出电压位准Vo。因此,如图5所示般可进一步包括一第二电流汲取模块n2。噪声侦测模块403在输出电压位准Vo大于一第二高临界值时(例如图7中的Vth2)则控制第一电流汲取模块n1汲取第三电流I_3以及控制第二电流汲取模块n2汲取第四电流I_4,并在输出电压位准Vo位于第一高临界值和第二高临界值之间时控制所述第二电流汲取模块n2不汲取第四电流I_4,其中第二高临界值大于第一高临界值。通过这样的方法,可增强拉低输出电压位准Vo的力量。 [0055] 在图6的实施例中,放大电路600包含一放大器601、一噪声侦测模块603、一第一电流提供模块p1、一第二电流提供模块p2、一第一电流汲取模块n1以及一第二电流汲取模块n2。第一电流提供模块p1、第二电流提供模块p2、第一电流汲取模块n1以及第二电流汲取模块n2可如图2至图6的实施例般由控制信号CS_p1、CS_p2、CS_n1以及CS_n2来控制。因此图6的实施例不再详述。 [0056] 根据前述实施例,本发明所公开的放大器可包含电流提供模块/电流汲取模块的不同组合,来拉升/拉低输出电压位准Vo。举例来说,可以仅有n1、有n1+n2、仅有p1、有n1+p1,以及n1+n2+p1+p2,或者任何在这未描述的组合。 [0057] 图7绘示了图6中所示的放大电路的详细结构的电路图。请留意虽然以图6来举例说明,但图7的结构可以使用在任何实施例。如图7所示,噪声侦测模块603包含了比较器Com1、Com2、Com3以及Com4,这些比较器分别比较输出电压位准Vo跟第一低临界值Vtl1、第二低临界值Vtl2、第一高临界值Vth1以及第二高临界值Vth2。藉此可依据输出电压位准Vo来产生控制信号CS_p1、CS_p2、CS_n1以及CS_n2。 [0058] 若前述放大电路被运用在图1中所示的触控侦测系统,可得到根据本发明一实施例的触控侦测系统。图8绘示了根据本发明实施例的触控侦测电路的电路图。触控侦测系统800包含一触控面板801以及一放大电路803。触控面板801产生一接触侦测信号(例如侦测电流信号SC)。放大电路803包含:一放大器805、一第一电流提供模块p1以及一噪声侦测模块806。放大器805包含一信号输入端In、一参考电压接收端Inr以及一信号输出端Ot。信号输入端In接收接触侦测信号,参考电压接收端Inr接收一参考电压Vref。放大器805根据接触侦测信号的一电压位准以及参考电压Vref的差异产生一接触判断信号(例如:侦测电压信号SV)。噪声侦测模块806侦测接触判断信号的所述电压位准,若接触判断信号的所述电压位准小于一第一低临界值则控制第一电流提供模块来提供第一电流I_1,若接触判断信号的电压位准大于一第一低临界值则控制第一电流提供模块806不提供第一电流I_1。低通滤波器807以及模拟数字转换器809的功能如同图1的低通滤波器107以及模拟数字转换器109。 [0059] 电流提供模块/电流汲取模块的不同组合均可运用在图8所示的触控侦测系统中,由于各组合的动作均可由前述实施例推得,故在这里不再赘述。 [0060] 图9绘示了如何通过本发明的实施例抑制噪声的示意图。如图9所示,现有技术中的输出电压位准Vo因为噪声会有较大的变动范围。在经过本发明所公开的程序处理后,低于第一低临界值Vtl1、第二低临界值Vtl2,以及高于第一高临界值Vth1、第二高临界值Vth2的信号可被消除。通过这样的处理方式,即使放大器是一个具有较小电容值的放大电容的充电放大器或是没办法扫瞄大量数据的放大器,也可以消除噪声。通过这个方法,可减少芯片面积且可以降低电能消耗。 [0061] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。 |