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压电 触觉反馈中的零功率唤醒感测电路

阅读：578发布：2020-05-08

专利汇可以提供压电触觉反馈中的零功率唤醒感测电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供了一种压电电路，包括：压电致动器，用于响应于力施加产生感测信号，并且响应于触觉电压信号产生触觉响应；驱动器电路，用于响应于唤醒信号产生触觉电压信号；唤醒电路，该唤醒电路在力没有被施加到压电致动器时不汲取功率，包括电容器、晶体管和输出，电容器耦接到压电制动器，晶体管包括第一端子、第二端子和第三端子，第一端子通过电容器电容地耦接到压电致动器以接收感测信号，第二端子连接到电压源，第三端子连接到地，其中，晶体管在感测信号有效时导通，输出连接到第二端子以用于在晶体管导通时向致动器电路提供唤醒信号；以及反馈，包括在电容器和第一端子之间提供接地路径的开关，其中，开关在晶体管导通时被闭合。，下面是压电触觉反馈中的零功率唤醒感测电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种压电电路，包括：
压电致动器，所述压电致动器用于响应于力施加产生感测信号，并且用于响应于触觉电压信号产生触觉响应；
驱动器电路，所述驱动器电路用于响应于唤醒信号产生所述触觉电压信号；
唤醒电路，所述唤醒电路在力没有被施加到所述压电致动器时不汲取功率，所述唤醒电路包括：
电容器，所述电容器耦接到所述压电致动器；
晶体管，所述晶体管包括第一端子、第二端子和第三端子，
所述第一端子通过所述电容器电容地耦接到所述压电致动器以接收所述感测信号，所述第二端子连接到电压源，所述第三端子连接到地，其中，所述晶体管在所述感测信号有效时导通；以及
输出，所述输出连接到所述第二端子，用于在所述晶体管导通时向所述致动器电路提供所述唤醒信号；以及
反馈，所述反馈包括在所述电容器和所述第一端子之间提供接地路径的开关，其中，所述开关在所述晶体管导通时被闭合，保护所述晶体管免受所述触觉电压信号或任何高到足以损坏所述晶体管的电压信号。
2.根据权利要求1所述的压电电路，还包括：
控制器，所述控制器连接到所述输出，并且能够：确定所述感测信号何时有效，在所述感测信号有效时，使所述开关闭合以在所述电容器和所述第一端子之间提供接地路径从而禁用所述压电致动器与所述第一端子之间的电容耦接，并且，启用所述驱动器电路以将所述触觉电压信号传输到所述压电致动器，从而对所述力施加提供触觉响应。
3.根据权利要求1所述的压电电路，其中，所述反馈包括连接在所述第二端子和所述第一端子之间的反馈回路。
4.根据权利要求1所述的压电电路，其中，所述反馈回路还包括延迟器，所述延迟器在所述开关被闭合以禁用所述压电致动器和所述第一端子之间的电容耦接之前提供预定的时间流逝。
5.根据权利要求1所述的压电电路，所述压电电路还在所述电容器和所述第一端子之间包括反向并联的第一和第二二极管，以用于使所述第一端子保持处于预定参考电压，同时提供高输入阻抗，以保护所述第一端子免受高于期望的上电平的电压和低于期望的下电平的电压。
6.根据权利要求4所述的压电电路，还包括：与所述第二二极管串联的电阻器，以使所述期望的上电平增加到高于所述晶体管的阈值电压。
7.根据权利要求4所述的压电电路，其中，所述第一和第二二极管被偏置到参考电压，从而将所述第一端子偏置成高于地但低于所述晶体管的阈值电压。
8.根据权利要求1所述的压电电路，其中，当所述感测信号包括高于所述晶体管的预定阈值电压的电压时，所述感测信号有效。
9.根据权利要求1所述的压电电路，其中，当所述感测信号包括高于预定电压变化的电压变化时，所述感测信号有效。
10.根据权利要求1所述的压电电路，其中，所述晶体管包括负阈值电压，其中，从所述压电致动器移除所述力施加产生所述感测信号。
11.根据权利要求1所述的压电电路，其中，所述电容器包括等于或大于最大触觉电压信号的击穿电压。
12.一种压电电路，包括：
压电致动器，所述压电致动器用于响应于力施加产生感测信号，并且用于响应于触觉电压信号产生触觉响应；
驱动器电路，所述驱动器电路用于产生所述触觉电压信号；
唤醒电路，包括：
电容器，所述电容器耦接到所述压电致动器；
晶体管，所述晶体管包括第一端子、第二端子和第三端子，所述第一端子通过所述电容器电容地耦接到所述压电致动器以接收所述感测信号，所述第二端子连接到电压源，所述第三端子连接到地，其中，所述晶体管在所述感测信号高于第一阈值电压时导通；以及输出，所述输出连接到所述第二端子；
反馈回路，所述反馈回路包括在所述电容器和所述第一端子之间提供接地路径的开关；以及
控制器，所述控制器连接到所述输出，并且能够：确定所述感测信号何时有效，当所述晶体管导通时，向所述致动器电路提供唤醒信号，使所述开关闭合以在所述电容器和所述第一端子之间提供接地路径从而禁用所述压电致动器与所述第一端子之间的电容耦接，并且，启用所述致动器电路以将所述触觉电压信号传输到所述压电致动器，从而对所述力施加提供触觉响应。
13.根据权利要求12所述的压电电路，其中，所述反馈回路还包括延迟器，所述延迟器在所述开关被闭合以禁用所述压电致动器和所述第一端子之间的所述电容耦接之前提供预定的时间流逝。
14.根据权利要求12所述的压电电路，所述压电电路还在所述电容器和所述第一端子之间包括反向并联的第一和第二二极管，以用于使所述第一端子保持处于预定参考电压，同时提供高阻抗，以保护所述第一端子免受高于期望的上电平的电压和低于期望的下电平的电压。
15.根据权利要求14所述的压电电路，还包括：与所述第二二极管串联的电阻器，以使所述期望的上电平增加到高于所述晶体管的阈值电压。
16.根据权利要求14所述的压电电路，其中，所述第一和第二二极管被偏置到参考电压，从而将所述第一端子偏置成高于地但低于所述晶体管的阈值电压。
17.根据权利要求12所述的压电电路，其中，当所述感测信号包括高于所述晶体管的预定阈值电压的电压时，所述感测信号有效。
18.一种压电电路，包括：
压电致动器，所述压电致动器用于响应于力施加产生感测信号，并且用于响应于触觉电压信号产生触觉响应；
驱动器电路，所述驱动器电路用于产生所述触觉电压信号；
唤醒电路，包括：
电容器，所述电容器耦接到所述压电致动器；
晶体管，所述晶体管包括第一端子、第二端子和第三端子，所述第一端子通过所述电容器电容地耦接到所述压电致动器以接收所述感测信号，所述第二端子连接到电压源，所述第三端子连接到地，其中，所述晶体管在所述感测信号高于第一阈值电压时导通；
输出，所述输出连接到所述第二端子，以用于在所述晶体管导通时向所述致动器电路提供唤醒信号；以及
 钳位二极管，所述钳位二极管连接在所述第一端子和参考电压之间，能够防止所述第一端子处的电压超过预定量。
19.根据权利要求18所述的压电电路，所述压电电路还在所述电容器和所述第一端子之间包括反向并联的第一和第二二极管，以用于使所述第一端子保持处于预定参考电压，同时提供高阻抗，以保护所述第一端子免受高于期望的上电平的电压和低于期望的下电平的电压。
20.根据权利要求19所述的压电电路，还包括：与所述第二二极管串联的电阻器，以将所述期望的上电平增加到高于所述晶体管的阈值电压。

说明书全文

压电触觉反馈中的零功率唤醒感测电路

技术领域

[0001] 本发明涉及一种唤醒电路，并且特别地涉及一种用于包括压电致动器的触觉反馈系统的唤醒电路。

背景技术

[0002] 压电效应是可逆过程，由此当向压电材料施加力时，产生电荷，并且当向压电材料施加电荷时，产生力。电荷可以被测量为电流或电压，并且提供一种估计施加在材料上的机械应变的好方式。一个示例应用是使用压电材料来代替机械开关。因此，当用户按压在包括压电材料的按钮上时，产生电压/电流，由此电压/电流的这种变化可以被电子设备检测到，该电子设备通知系统用户按压在按钮上。

[0003] 反向压电效应具有相反的结果。当向压电材料施加电压时，在压电材料中产生机械应变。根据应用，应变将产生力和/或压电材料的移位。示例应用是在触觉致动器中，其中期望产生感觉，例如振动，以用于向用户提供传感反馈。设备将电压波形施加到触觉致动器以产生期望的感觉。一般而言，对于有用的移动或力，需要将数十至数百伏施加到压电致动器以产生可辨别的感觉。

[0004] 对于需要感测和致动的系统而言，压电致动器是有吸引力的，因为系统可以使用将充当传感器和致动器两者的单个元件，即压电致动器。双功能元件可以实现应用，诸如机械按钮更换，其中，需要感测来向系统提供命令，并且需要触觉反馈来向系统提供自然用户接口。

[0005] 不幸的是，当试图在简单系统中组合致动和感测功能时出现问题。首先，当用户按压在致动器上时的输入信号可能限于仅个位数的电压，例如，1V至10V，而产生良好触觉感觉所需的电压可能是几十到几百伏。这提出了两个挑战：1)感测电子设备需要能够安全地接受高压信号，例如，100V或以上；2)足够敏感以检测仅具有1V幅度的信号。因此，许多感测前端电子设备具有电阻路径以按比例减小电压以使得能够例如使用ADC或其他类似装置读取电压。然而，电阻路径通过连续地使压电致动器放电并降低信号幅度来降低系统的灵敏度。第二个问题是需要有源电路来读取传感器，并且该电路需要几微安到几毫安的静态电流和/或动态电流来操作。在按钮每天被使用数次的系统中，对过电流的这种需求导致大量的功率浪费。

发明内容

[0006] 本发明的目的是通过提供一种唤醒电路来克服现有技术的缺点，该唤醒电路在不施加压力时不汲取功率但能够检测施加到压电致动器的压力，向致动电路产生加电信号，并以低延迟启动触觉反馈。

[0007] 因此，本发明涉及一种压电电路，包括：

[0008] 压电致动器，该压电致动器用于响应于力施加产生感测信号，并且用于响应于触觉电压信号产生触觉响应；

[0009] 驱动器电路，该驱动器电路用于响应于唤醒信号产生触觉电压信号；

[0010] 唤醒电路，该唤醒电路在力没有被施加到压电致动器时不汲取功率，该唤醒电路包括：电容器，该电容器耦接到压电致动器；晶体管，该晶体管包括第一端子、第二端子和第三端子，该第一端子通过电容器电容地耦接到压电致动器以接收感测信号，第二端子连接到电压源，第三端子连接到地，其中，晶体管在感测信号有效时导通；输出，该输出连接到第二端子，以用于在晶体管导通时向致动器电路提供唤醒信号；以及

[0011] 反馈，该反馈包括在电容器和第一端子之间提供接地路径的开关，其中，当晶体管导通时该开关被闭合，保护晶体管免受触觉电压信号或任何高到足以损坏晶体管的电压信号。

[0012] 本发明的另一方面涉及一种压电电路，包括：

[0013] 压电致动器，该压电致动器用于响应于力施加产生感测信号，并且用于响应于触觉电压信号产生触觉响应；

[0014] 驱动器电路，该驱动器电路用于产生触觉电压信号；

[0015] 唤醒电路，包括：电容器，该电容器耦接到压电致动器；晶体管，该晶体管包括第一端子、第二端子和第三端子，该第一端子通过电容器电容地耦接到压电致动器以接收感测信号，第二端子连接到电压源，第三端子连接到地，其中，晶体管在感测信号高于第一阈值电压时导通；以及输出，该输出连接到第二端子；

[0016] 反馈回路，该反馈回路包括在电容器和第一端子之间提供接地路径的开关；以及[0017] 控制器，该控制器连接到输出，并且能够：确定感测信号何时有效；当晶体管导通时向致动器电路提供唤醒信号，使开关闭合以在电容器与第一端子之间提供接地路径，从而禁用压电致动器与第一端子之间的电容耦接，并且，启用致动器电路以将触觉电压信号传输到压电致动器，从而响应于力施加提供触觉。

[0018] 本发明的另一特征是提供一种压电电路，包括：

[0019] 压电致动器，该压电致动器用于响应于力施加产生感测信号，并且用于响应于触觉电压信号产生触觉响应；

[0020] 驱动器电路，该驱动器电路用于产生触觉电压信号；

[0021] 唤醒电路，包括：电容器，该电容器耦接到压电致动器；晶体管，该晶体管包括第一端子、第二端子和第三端子，第一端子通过电容器电容地耦接到压电致动器以接收感测信号，第二端子连接到电压源，第三端子连接到地，其中，晶体管在感测信号高于第一阈值电压时导通；输出，该输出连接到第二端子，以用于在晶体管导通时向致动器电路提供唤醒信号；钳位二极管，该钳位二极管连接在第一端子和参考电压之间，能够防止第一端子处的电压超过预定量。附图说明

[0022] 将参考代表其优选实施方式的附图更详细地描述本发明，其中：

[0023] 图1是根据本发明的实施方式的触觉反馈电路的示意图；

[0024] 图2是图1的设备的唤醒电路的示意图；

[0025] 图3是图1的设备的唤醒电路的替代实施方式的示意图；

[0026] 图4是用于触觉反馈电路的唤醒电路的替代实施方式的示意图；

[0027] 图5是时间对电压的曲线图，示出了本发明的实施方式的触摸感测信号、唤醒脉冲和触觉反馈就绪脉冲；

[0028] 图6是根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

[0029] 虽然结合各种实施方式和示例描述了本教导，但是本教导不意图限于这些实施方式。相反，如本领域技术人员将理解的，本教导包含各种替代物和等同物。

[0030] 压电致动器电路理想地包括下述特性：1)既用作传感器又用作致动器的单个压电元件；2)当压力没有被施加到压电致动器时零功耗，即除了泄漏电流之外没有静态或动态功率，由此唤醒电路可以连续地感测压电致动器的施加压力；3)低延迟，致动电路从加电到波形产生就绪，例如，小于30ms，优选地小于10ms，更优选地小于1ms；以及4)具有电容耦接和高输入阻抗的唤醒电路，以用于：i)通过电阻分压器提高低频(信号幅度和频率)灵敏度；ii)高压信号和低压电子设备之间的安全接口。

[0031] 参考图1，本发明的压电设备1可以包括：压电材料致动器2；压电驱动器集成电路(IC)3，其能够感测和致动压电(压电式)致动器2；以及微控制器单元(MCU)4。致动器2中的压电材料可以由任何合适的材料组成，诸如：天然存在的晶体，例如石英、合成晶体，例如硅酸镧镓和锂铌酸锂，或者合成陶瓷，例如钛酸钡、钛酸铅和锆钛酸铅(PZT)。

[0032] IC 3包括：唤醒电路11，该唤醒电路用于检测压电致动器2上高于预定阈值的压力；模数转换器(ADC)13，该模数转换器用于在唤醒压电信号以进行有效性检查之后准确感测；驱动器电路12，该驱动器电路用于将触觉电压信号传输到压电致动器2，以用于响应于有效的压力激活而产生感觉。

[0033] 唤醒电路11可以通过压电IC 3和MCU 4之间延伸的中断线14来通知MCU 4在压电致动器2上发生的事件。在压电IC 3和MCU 4之间延伸的数据连接16可以在两个方向上使用，使得MCU 4能够从压电IC 3接收信号并向其发送指令。如果需要，可以在单个集成电路上提供IC 3和MCU 4。

[0034] 参考图2，唤醒电路11可以包括共源极电路，该共源电路包括任何合适的晶体管m1，例如NMOS晶体管，包括第一、第二和第三端子21、22和23，例如，栅极、漏极和源极。压电致动器2可以通过高压电容器c1AC耦接到第一端子21，理想地仅电容器c1，而没有任何电阻器。高压电容器可以是击穿电压等于或大于两个端子之间预期的最大信号例如触觉电压信号的电容器。例如，在100V压电IC 3中，将需要具有至少100V额定电压的高压电容器。如果压电IC 3用于20V信号，则电容器击穿应为至少20V。

[0035] 在替代实施方式中使用耦接电容器c1而不是电阻器使得压电致动器2能够被偏置到任何dc电压，例如压电致动器2可以被偏置到压电IC 3的电源电压，例如1V至5V的VC。而且，由于电容器c1具有大的DC阻抗，因此压电致动器2产生的电荷将在致动活动期间累积，从而形成强输入信号。对于约10Hz的典型感测信号频率，电容器c1将以接近1：1的比率传递唤醒电压信号，由此即使1V唤醒电压信号也将足以触发使用晶体管m1的晶体管阈值电压作为阈值的唤醒电路11。然而，电容器c1可能在大的触觉信号电压下增加m1的栅极电压并且破坏晶体管m1。因此，为了保护晶体管m1免受高电压的影响，可以设置保护电路来确保晶体管m1的栅极电压保持在可接受的限度内，即小于会损坏晶体管m1的电压，诸如触觉电压信号或者太高的感测电压信号，上述保护电路例如包括延迟反馈系统27，包括二极管d1和d2和/或有源开关30。反馈系统27可以在第二端子22和第一端子21之间或者在MCU 4和第一端子21之间延伸。

[0036] 电压源VC例，如用于压电IC 3的在1V至5V之间的电源，通过负载电阻器r1或其它合适的上拉电路连接到第二端子22。输出26还连接到第二端子22，用于通过中断14与驱动器电路12和MCU 4中的一者或两者连接。

[0037] 第一端子21例如晶体管m1的栅极通过延迟反馈系统27被保护免受高电压的影响，以在发出接触力信号之后或者当通过驱动器电路12将高电压波形施加到压电致动器2以产生触觉感觉时将第一端子21保持为低。延迟反馈系统27可以包括延迟器28和开关30。

[0038] 延迟器28的目的是确保存在足够的时间流逝，使得输出26处的唤醒信号具有足够长的持续时间以在保护电路27启动并移除唤醒信号即通过开关30将第一端子21拉到地之前被MCU 4或其他逻辑电路捕获。可以基于唤醒电路11的特性例如电容器c1的电容以及m1及二极管d1和d2的击穿电压来调整延迟器28的值。延迟器28的值可以在1μs至100ms的范围内；然而，一些系统可能需要更短的延迟，例如1ηs至1μs，或更长的延迟，例如>100ms，这是由于特定于应用的条件导致的，例如压电致动器2和MCU 4的类型或实现中使用的定制逻辑。

[0039] 晶体管m1的第一端子21可以被偏置到参考电压v1，同时当压力没有被施加到压电致动器2时保持晶体管m1“断开”。第一端子21可以保持在低参考电压V1(0-0.5V)，即低于晶体管m1的阈值电压Vt(0.6-0.7V)，同时当没有力被施加到压电致动器2时保持晶体管m1“断开”。

[0040] 最初，当压电致动器2上没有压力时，从MCU 4到开关30的可选使能信号低，即开关30闭合或导通，并且晶体管m1的第一端子21被下拉接地。晶体管m1“截止(off)”，将输入/输出26处的输出设置为高电平，例如，VC。

[0041] 还可以通过MCU 4将使能信号设置为高以断开开关30来启用感测电路11，由此第一端子21与地断开连接。当用户向压电元件2施加压力时，压电元件2产生电压信号，通常为1至5V，持续200至400ms。来自压电元件2的电压通过电容器c1耦接至晶体管m1的第一端子
21。第一端子21的节点的高阻抗使到晶体管m1的耦合电压信号最大化。当耦合电压信号超过预定阈值电压Vt例如大约0.7V时，晶体管m1变为“导通(ON)”，将输出26处的输出拉至低电平，同时晶体管m1通过负载电阻器r1进行传导。输出26处的低电平输出电压被驱动器电路12本身直接根据输出26或通过MCU 4检测为唤醒信号。然后，MCU 4通过ADC 13准确地感测由压电元件2产生的电压，并且确定压电元件2上的压力事件是否是触发触觉信号响应的合法事件。一旦输出26处的输出为低并且在通过延迟器28的预定义的延迟例如<10ms之后，通过使开关30闭合，晶体管m1的第一端子21被反馈回路27和/或来自MCU 4的使能信号拉回向下接地，并且当晶体管m1截止且不再导通时，输出26处的输出电压被设置回高电平。在延迟期间或之后，唤醒电路11和/或MCU 4的输出26将触觉反馈就绪信号发送到压电IC 3上的驱动器电路12，其在压电致动器2上产生高压触觉信号，从而为用户提供触觉感觉。将晶体管m1的第一端子21下拉接地从而禁止电容器c1和晶体管m1之间的电容耦接来保护低压唤醒电路11免受施加到压电元件2的高压触觉信号的影响。因此，仅电容器c1需要支持高压。

[0042] 可以在电容器c1和开关30之间提供一组反向并联的二极管d1和d2。反向并联的二极管d1和d2可以连接到地或连接到低于第一端子21的阈值电压Vt的任意参考电压V1，如上所述，这将有助于将第一端子21偏置在较高的电压。因此，唤醒电路11即晶体管m1可以检测来自压电元件2的较小电压(Vt-V1)。如果来自电容器c1的电荷将节点推到低于地或参考电压，则第一二极管d1还保护第一端子21，即钳制(clip，削减)高的(<-1V)负电压。

[0043] 第二二极管d2补偿来自电容器c1的任何泄漏电流，该泄漏电流会对第一端子21缓慢充电并产生错误检测。随着电压由于泄漏而缓慢增加，通过第二二极管d2传导的电流将根据第二二极管d2的阈值电压和限制第一端子21处的电压的部件rd2的电阻而增加。部件rd2可以与第二二极管d2串联连接以增加电压限制并检测较小的耦合信号。部件rd2可以包括任何合适的部件，例如，电阻器、二极管和连接在二极管中的晶体管。通常，第二二极管d2会节点21处的电压限制为大约其正向电压(Vf)，例如约0.7V。然而，如果第一二极管d1和第二二极管d2连接到GND，并且电阻器rd2与第二二极管d2串联连接，则第一端子21上的电压限制可以增加到Vf+Vrd2，以用于晶体管m1检测压电信号。然而，在电阻器rd2与第二二极管d2串联连接的情况下，当向压电元件2施加高电压时，第二二极管d2可能不能用作晶体管m1的保护。

[0044] 反向并联二极管d1和d2的选择也可以用于将第一端子21偏置在不同的电压。例如，传统的硅二极管通常具有0.6-0.7伏的正向电压，而肖特基二极管通常具有0.15-0.45伏的正向电压。反向并联二极管使第一端子21的节点保持在非常高的阻抗，例如，大于1GΩ，优选大于5GΩ，更优选大于10GΩ，并且使当压力被施加到压电致动器2时产生的低电压(1V)和低频(10Hz)信号被唤醒电路11耦合和检测。例如：当电容器c1包括10pF电容器并且压电信号在1到10Hz的范围内时，阻抗可以从1.6GΩ到16GΩ。

[0045] 图3示出了唤醒电路11’的替代性实施方式，其中PMOS晶体管m1代替图2的NMOS晶体管m1，由此第三端子例如源极连接到电压源VC，并且第二端子例如漏极连接到地。PMOS m1的负阈值电压使得能够检测来自压电元件的压电/电流吸收器上的负电压变化，由此压电电路可以用于其中压电致动器2被保持长时期然后被释放的系统中，或者用于其中待检测的事件产生负极性信号的系统中。例如：如果压电致动器2插入应该存在机械预载荷的某处。如果移除预载荷，例如用户从故障的设备或机械设备移除他们的手，可以通知系统采取适当的动作。

[0046] 图4示出了唤醒电路11”的替代性实施方式，其中唤醒电路11”可以包括共源电路，该共源电路包括合适的晶体管m1，例如，NMOS晶体管，包括第一、第二和第三端子21、22和23，例如，栅极、漏极和源极。压电致动器2可以通过高压电容器c1AC耦接到第一端子21。电压源VC，例如压电IC 3的1V-5V的电源，通过负载电阻器r1连接到第二端子22。输出26还连接到第二端子22，以用于通过中断14与MCU 4连接。

[0047] 代替反馈回路27，保护电路包括在第一端子21和参考电压VC之间延伸的钳位二极管d3。钳位二极管d3保护第一端子21免于接收可能会损坏晶体管m1的太高的电压，例如触觉电压信号或太高的感测电压。如果第一端子21超过参考电压Vc，则反馈二极管d3将其在第一端子21处的值钳位在接近Vc的值，例如，Vc+Vf(二极管d3的正向电压)。

[0048] 反向并联的第一二极管d1和第二二极管d2可以设置在电容器c1和第一端子21之间。反向并联的二极管d1和d2可以连接到地或者其可以连接到任意参考电压V1，这有助于将第一端子21偏置在高于地但低于晶体管m1的阈值电压Vt的电压，例如Vt-V1。然后，唤醒电路11，即晶体管m1，可以检测来自压电元件2的较小电压，即小于晶体管m1的典型阈值电压的电压。如果来自电容器c1的电荷将第一端子21推到低于地或参考电压即削减高(<-1V)负电压，则第一二极管d1还保护第一端子21。

[0049] 第二二极管d2补偿来自钳位二极管d3或电容器c1的任何泄漏电流，该泄漏电流会对第一端子21缓慢充电并产生错误检测。随着电压由于泄漏而缓慢增加，通过第二二极管d2传导的电流将根据第二二极管d2的阈值电压和限制第一端子21处的电压的与第二二极管d2串联的部件rd2的电阻值而增加。

[0050] 部件rd2可以与第二二极管d2串联连接，以增加电压限制并检测较小的耦合信号。通常，第二二极管d2将节点21处的电压限制为大约其正向电压(Vf)，例如约0.7V。然而，如果第一二极管d1和第二二极管d2连接到GND，并且电阻器rd2与第二二极管D2串联放置，则第一端子21上的电压限制可以增加到Vf+Vrd2，以用于晶体管m1检测压电信号。然而，在部件rd2与第二二极管d2串联连接的情况下，当向压电元件2施加高电压时，第二二极管d2可能不会用作晶体管m1的保护。

[0051] 参考图5，示出了触发事件例如力施加之间的等待时间，并且示出了触觉反馈，其中当用户向压电致动器2施加力时，压电致动器2产生电压信号，例如典型的1V至5V，持续200ms至400ms。当感测信号超过预定阈值电压例如约0.7V时压电IC3产生唤醒脉冲，并且驱动器电路12被加电。然后，驱动器电路12向MCU 4发送触觉反馈就绪信号，指示驱动器电路
12准备好产生高压触觉信号。因此，压电电路1准备好在小于1ms内产生触觉波形并且保护唤醒电路11免受高压触觉信号的影响。

[0052] 图6示出了用于压电电路1的决策算法：在开始100处没有功耗，并且一切事物即晶体管m1截止，压电IC 3和MCU 4处于断电模式。当在102处压电致动器2感测到用户的力并且在压电驱动器IC 3内部产生到MCU 4的触发信号时，在103处压电驱动器IC 3利用低功耗唤醒。接下来，在104处，MCU 4准确地感测由ADC 13转换的压电致动器2产生的电压。基于由压电致动器2产生的电压模式105，例如电压或电压变化即导数是否高于预定阈值，MCU 4决定：i)在106处触发触觉反馈并保持唤醒并进行到108；ii)在106处触发触觉反馈并且通过返回到101来进入睡眠；或iii)误报检测，无触觉反馈，并返回101直到检测到下一个事件。在步骤105和106期间，开关30或其他保护电路可以用于保护晶体管m1免受触觉反馈信号的影响。

[0053] 已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的一个或多个实施方式的前述描述。其并不意图是穷举的或将本发明限制于所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化都是可能的。意图是本发明的范围不受该详细描述的限制，而是受所附权利要求的限制。

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压电触觉反馈中的零功率唤醒感测电路

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