專利名稱：觸控面板的切換式電容追蹤裝置及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種觸控面板的電容讀取電路(readout circuit)，特別是涉及一種觸控面板的切換式電容追蹤裝置。
背景技術(shù)：
在許多電子產(chǎn)品中常常需要讀取某一目標(biāo)組件的電容特性(或電容值)，例如最近正熱門的觸控面板便需要讀取電路去檢測(cè)面板的電容變化。一般來(lái)說(shuō)，觸控面板可以分為電阻式觸控面板、光學(xué)式觸控面板、電容式觸控面板等。觸控面板是一種直觀、簡(jiǎn)單的輸入與輸出界面。因此，觸控面板常被應(yīng)用作為人與電子裝置之間的人機(jī)界面，以執(zhí)行控制。 藉由導(dǎo)電體(例如手指)接近或觸碰電容式觸控面板，電容式觸控面板的相對(duì)位置會(huì)發(fā)生電容變化。藉由讀取電路去檢測(cè)電容式觸控面板的電容變化，可以檢測(cè)出導(dǎo)電體或手指接近或觸碰面板的位置。圖1說(shuō)明傳統(tǒng)觸控面板的功能方塊示意圖。觸控面板14具有多個(gè)像素電容，圖1 中僅繪示了一個(gè)面板電容(即目標(biāo)電容16)為代表。目標(biāo)電容16的信息被傳送至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog to digital converter，ADC) 18，因此模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器18可以將目標(biāo)電容16的電容量轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。如圖1所示的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器18需將目標(biāo)電容16的總電容值C轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，因此耗費(fèi)極大的能力(消耗多余功耗)于轉(zhuǎn)換總電容值。假設(shè)目標(biāo)電容16的電容量范圍是OpF至50pF，而模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器18的輸出是16位。當(dāng)目標(biāo)電容 16的電容量從25pF變?yōu)?5. IpF時(shí)(其中25pF為目標(biāo)電容量的DC成分，而0. IpF為目標(biāo)電容量的AC成分)，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器18輸出的數(shù)字碼便對(duì)應(yīng)地從32768(即216X 25 + 50) 變?yōu)?2899(即216X25. 1 + 50)。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器18需一直處理目標(biāo)電容16的電容量的 DC成分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種觸控面板的切換式電容追蹤裝置及其操作方法，以自動(dòng)追蹤面板電容的電容量變化，提升感測(cè)電容變化的區(qū)別能力。本發(fā)明實(shí)施例提出一種觸控面板的切換式電容追蹤裝置，用以追蹤一面板電容的電容量變化。切換式電容追蹤裝置包括一可變電容、輔助電容、第一時(shí)鐘相位產(chǎn)生器、第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)、第四開(kāi)關(guān)、第五開(kāi)關(guān)、第六開(kāi)關(guān)以及控制電路。第一開(kāi)關(guān)的第一端耦接至第一參考電壓，第二端耦接至面板電容。第二開(kāi)關(guān)的第一端耦接至面板電容。第三開(kāi)關(guān)的第一端耦接至第二參考電壓，第二端耦接至可變電容。第四開(kāi)關(guān)的第一端耦接至可變電容，第二端耦接至第二開(kāi)關(guān)的第二端。其中，于第一時(shí)鐘信號(hào)的充電期間導(dǎo)通該第一開(kāi)關(guān)與該第三開(kāi)關(guān)并且截止該第二開(kāi)關(guān)與該第四開(kāi)關(guān)，以及于第一時(shí)鐘信號(hào)的檢測(cè)期間截止該第一開(kāi)關(guān)與該第三開(kāi)關(guān)并且導(dǎo)通該第二開(kāi)關(guān)與該第四開(kāi)關(guān)。第五開(kāi)關(guān)的第一端耦接至第二參考電壓，第二端耦接至輔助電容。第六開(kāi)關(guān)的第一端耦接至輔助電容，第二端耦接至第二開(kāi)關(guān)的第二端。控制電路耦接至第二開(kāi)關(guān)的第二端?？刂齐娐芬罁?jù)第一電容步階值設(shè)定可變電容的電容量，比較第三參考電壓與第二開(kāi)關(guān)第二端的電壓，依據(jù)比較結(jié)果控制第五與第六開(kāi)關(guān)，以及于統(tǒng)計(jì)期間累加所述比較結(jié)果。其中，若于統(tǒng)計(jì)期間所述比較結(jié)果均為第一邏輯值，則控制電路調(diào)增第一電容步階值；若于統(tǒng)計(jì)期間所述比較結(jié)果均為第二邏輯值， 則控制電路調(diào)減第一電容步階值。本發(fā)明實(shí)施例提出一種上述切換式電容追蹤裝置的操作方法。該操作方法包括 定義第一時(shí)鐘信號(hào)中多個(gè)時(shí)鐘周期的期間為第一統(tǒng)計(jì)期間；于第一統(tǒng)計(jì)期間中，依據(jù)第一電容步階值設(shè)定可變電容的電容量；于這第一時(shí)鐘信號(hào)的充電期間導(dǎo)通第一與第三開(kāi)關(guān)， 以及截止第二與第四開(kāi)關(guān)；于這第一時(shí)鐘信號(hào)的檢測(cè)期間截止第一與第三開(kāi)關(guān)，以及導(dǎo)通第二與第四開(kāi)關(guān)；比較第三參考電壓與第二開(kāi)關(guān)第二端的電壓，以獲得比較結(jié)果；依據(jù)比較結(jié)果控制第五與第六開(kāi)關(guān)；于該第一統(tǒng)計(jì)期間累加該比較結(jié)果；若于該第一統(tǒng)計(jì)期間該比較結(jié)果均為第一邏輯值，則調(diào)增第一電容步階值；以及若于該第一統(tǒng)計(jì)期間該比較結(jié)果均為第二邏輯值，則調(diào)減第一電容步階值。基于上述，依據(jù)比較第三參考電壓與第二開(kāi)關(guān)第二端電壓的比較結(jié)果而動(dòng)態(tài)地決定是否將輔助電容并聯(lián)至可變電容，以及在統(tǒng)計(jì)期間中累加前述比較結(jié)果，可以獲知可變電容與面板電容二者電容量的差異。假設(shè)面板電容的電容量為Cp，可變電容的電容量為 Ca，而輔助電容的電容量為Cb。當(dāng)Cp> (Ca+Cb)(或Cp < Ca)時(shí)，則調(diào)增(或調(diào)減)第一電容步階值，直到Ca < Cp < (Ca+Cb)。因此，本發(fā)明實(shí)施例的切換式電容追蹤裝置可以自動(dòng)追蹤面板電容的電容量變化。以觸控面板為應(yīng)用例，面板電容的電容值具有本質(zhì)成分與變異成份(即面板被碰觸時(shí)的電容變化量)。本發(fā)明實(shí)施例的切換式電容追蹤裝置可以在將可變電容Ca調(diào)整至接近面板電容Cp的本質(zhì)成分后，僅針對(duì)變異成份進(jìn)行檢測(cè)，以提升感測(cè)電容變化的區(qū)別能力(即提升分辨率)。為使本發(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，并結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1說(shuō)明傳統(tǒng)觸控面板的功能方塊示意圖。圖2是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明一種觸控面板的切換式電容追蹤裝置的電路方塊示意圖。圖3是依照本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖2中信號(hào)的時(shí)序圖。圖4是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖2中可變電容的電路示意圖。圖5是依照本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖2中電容追蹤裝置的操作方法。圖6是依照本發(fā)明另一實(shí)施例說(shuō)明圖2中電容追蹤裝置的操作方法。圖7是依照本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖2中控制電路的電路方塊示意圖。圖8是依照本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖7中邏輯運(yùn)算器的電路圖。圖9是依照本發(fā)明另一實(shí)施例說(shuō)明圖2中電容追蹤裝置的電路方塊示意圖。圖10是依照本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖9中信號(hào)的時(shí)序圖。圖11是依照本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖9中邏輯運(yùn)算器的電路圖。附圖符號(hào)說(shuō)明16、Cp:面板電容
18 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器22、24 時(shí)鐘相位產(chǎn)生器60:控制電路70 積分器76 運(yùn)算放大器80 比較器90:鎖存電路92 計(jì)數(shù)器94 邏輯運(yùn)算器96:信號(hào)處理器100 電容追蹤裝置Φ1Α、Φ1Β、Φ2Α、Φ2Β、Φ2Α，、Φ2Β，相位信號(hào)C1 CN、Ci 電容Ca:可變電容Cb:輔助電容CLKl、CLK2 時(shí)鐘信號(hào)Nc 累加結(jié)果Sffl SW6、Sffa1 SfeN 開(kāi)關(guān)VRl VR3 參考電壓t0 tl4、tOA tl4A、tOB tl4B 統(tǒng)計(jì)期間ANDl AND4:與門
具體實(shí)施例方式圖2是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明一種觸控面板的切換式電容追蹤裝置的電路方塊示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2，切換式電容追蹤裝置100可以追蹤觸控面板的面板電容Cp的電容量變化。以電容式觸控面板為應(yīng)用例，面板電容Cp可以是觸控面板中某一個(gè)像素電容。當(dāng)使用者碰觸了觸控面板，面板電容Cp可能會(huì)因?yàn)楸慌鲇|而改變了電容值。切換式電容追蹤裝置100可以自動(dòng)追蹤面板電容Cp的電容值變化。切換式電容追蹤裝置100包括可變電容Ca、輔助電容Cb、第一開(kāi)關(guān)SWl、第二開(kāi)關(guān) SW2、第三開(kāi)關(guān)SW3、第四開(kāi)關(guān)SW4、第五開(kāi)關(guān)SW5、第六開(kāi)關(guān)SW6以及控制電路60。第一開(kāi)關(guān) Sffl的第一端耦接至第一參考電壓VRl。面板電容Cp的第一端耦接第一開(kāi)關(guān)SWl的第二端， 而面板電容Cp的第二端接地。第二開(kāi)關(guān)SW2的第一端耦接至面板電容Cp的第一端。第三開(kāi)關(guān)SW3的第一端耦接至第二參考電壓VR2?？勺冸娙軨a的第一端耦接第三開(kāi)關(guān)SW3的第二端，而可變電容Ca的第二端接地?？勺冸娙軨a受控于控制電路60。也就是說(shuō)，控制電路 60可以決定/調(diào)整可變電容Ca的電容量。第四開(kāi)關(guān)SW4的第一端耦接至可變電容Ca的第一端，而第四開(kāi)關(guān)SW4的第二端耦接至第二開(kāi)關(guān)SW2的第二端。其中，于第一時(shí)鐘信號(hào)CLKl的充電期間導(dǎo)通第一開(kāi)關(guān)SWl與第三開(kāi)關(guān)SW3并且截止第二開(kāi)關(guān)SW2與第四開(kāi)關(guān)SW4，以及于第一時(shí)鐘信號(hào)CLKl的檢測(cè)期間截止第一開(kāi)關(guān)SWl與第三開(kāi)關(guān)SW3并且導(dǎo)通第二開(kāi)關(guān)SW2與第四開(kāi)關(guān)SW4。
于本實(shí)施例中，切換式電容追蹤裝置100還包括第一時(shí)鐘相位產(chǎn)生器22。第一時(shí)鐘相位產(chǎn)生器22依照第一時(shí)鐘信號(hào)CLKl產(chǎn)生第一相位信號(hào)Φ IA與第二相位信號(hào)Φ IB。 圖3是依照本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖2中信號(hào)的時(shí)序圖。于本實(shí)施例中，第二相位信號(hào)Φ IB是第一相位信號(hào)Φ IA的反相信號(hào)，且此二者不相互重迭。上述開(kāi)關(guān)SWl與SW3受控于第一相位信號(hào)Φ 1Α，而開(kāi)關(guān)SW2與SW4受控于第二相位信號(hào)Φ IB。于本實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝幌辔恍盘?hào)Φ IA為高電平(也就是第二相位信號(hào)Φ IB為低電平)時(shí)，開(kāi)關(guān)SWl與SW3為導(dǎo)通(turn on)，而開(kāi)關(guān)SW2與SW4為截止(turn off)，此時(shí)第一參考電壓VRl與第二參考電壓VR2可以分別對(duì)面板電容Cp與可變電容Ca充電。在理想情況下，面板電容Cp第一端的電壓Vp 可以被充電至與第一參考電壓VRl相同電平，而可變電容Ca第一端的電壓V1則可以被充電至與第二參考電壓VR2相同電平。當(dāng)?shù)诙辔恍盘?hào)Φ IB為高電平(也就是第一相位信號(hào)Φ IA為低電平)時(shí)，開(kāi)關(guān) Sffl與SW3為截止，而開(kāi)關(guān)SW2與SW4為導(dǎo)通，致使面板電容Cp與可變電容Ca相互并聯(lián)而進(jìn)行電荷分享(charge share)。在理想情況下，若面板電容Cp與可變電容Ca具有相同的電容量，則完成電荷分享后，第二開(kāi)關(guān)SW2第二端的電壓Vo應(yīng)為(VRl+VR2)+2。圖2中第三參考電壓VR3可以設(shè)定為(VRl+VR2)+2。因此，控制電路60藉由比較第三參考電壓VR3 與電壓Vo，便可以知道面板電容Cp與可變電容Ca 二者的電容量是否相同。若Cp > Ca，則電壓Vo會(huì)介于VR3與VRl之間。反之，若Cp < Ca，則電壓Vo會(huì)介于VR3與VR2之間。應(yīng)用本實(shí)施例者可以依據(jù)設(shè)計(jì)需求而將第三參考電壓VR3設(shè)定為任何電壓電平。 例如，在另一實(shí)施例中，第三參考電壓VR3可能被設(shè)定為QXVRl+VR2)+3。因此，控制電路60藉由比較第三參考電壓VR3與電壓Vo，便可以知道面板電容Cp的電容量是否兩倍于可變電容Ca的電容量(即Cp Ca = 2 1 )。若Cp > 2Ca，則電壓Vo會(huì)介于VR3與 VRl之間。反之，若Cp < 2Ca，則電壓Vo會(huì)介于VR3與VR2之間。也就是說(shuō)，參考電壓VRl、VR2與VR3三者是依據(jù)設(shè)計(jì)需求而決定的。參考電壓VRl、 VR2與VR3三者之間的相對(duì)關(guān)系為KX (VR1-VR3) = NX (VR3-VR2)，其中K與N為實(shí)數(shù)。于本實(shí)施例中，K與N均為1，第一參考電壓VRl為IV，第二參考電壓VR2為3V，而第三參考電壓VR3為2V?？刂齐娐?0耦接至第二開(kāi)關(guān)SW2的第二端，以接受電壓Vo?？刂齐娐?0依據(jù)其內(nèi)部所紀(jì)錄的第一電容步階值輸出對(duì)應(yīng)的N位控制信號(hào)去設(shè)定可變電容Ca的電容量。圖 4是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖2中可變電容Ca的電路示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D4，可變電容Ca包
含開(kāi)關(guān)SWai、Sffa2.....SffaN以及電容Q、C2.....(；?？刂齐娐?0依據(jù)其內(nèi)部所紀(jì)錄的第
一電容步階值，而輸出對(duì)應(yīng)的N位控制信號(hào)去控制開(kāi)關(guān)SWa1 SWiv因此，控制電路60可以將電容C1 Cn中一個(gè)或多個(gè)電容電性連接至開(kāi)關(guān)SW3與SW4，或者將電容C1 Cn全都不連接至開(kāi)關(guān)SW3與SW4。因此，控制電路60可以依據(jù)其內(nèi)部所紀(jì)錄的第一電容步階值去調(diào)整可變電容Ca的電容量。應(yīng)用本實(shí)施例者可以依據(jù)設(shè)計(jì)需求而將決定電容C1 Cn的電容量，例如，電容C1 的電容量為2°pF，電容C2的電容量為2誠(chéng)，而電容Cn的電容量為2(N_DpF。因此，當(dāng)控制電路 60所輸出N位控制信號(hào)的值為「0...01」時(shí)，可變電容Ca的電容量為2YF = IpF;當(dāng)控制電路60所輸出控制信號(hào)的值為「0. . . 10」時(shí)，可變電容Ca的電容量為2ipF = 2pF ；當(dāng)控制電路60所輸出控制信號(hào)的值為「0... 11」時(shí)，可變電容Ca的電容量為= 3pF。在本實(shí)施例中，電容C1 Cn的電容量均為一個(gè)步階電容量(例如IpF)。因此，當(dāng)控制電路 60所輸出N位控制信號(hào)的值為「0. . . 01」時(shí)，可變電容Ca的電容量為IpF ；當(dāng)控制電路60 所輸出控制信號(hào)的值為「0... 11」時(shí)，可變電容Ca的電容量為(lpF+lpF) = 2pF。請(qǐng)參照?qǐng)D2，第五開(kāi)關(guān)SW5的第一端耦接至第二參考電壓VR2。輔助電容Cb的第一端耦接第五開(kāi)關(guān)SW5的第二端，而輔助電容Cb的第二端接地。第六開(kāi)關(guān)SW6的第一端耦接至輔助電容Cb的第一端，而第六開(kāi)關(guān)SW6的第二端耦接至第二開(kāi)關(guān)SW2的第二端。應(yīng)用本實(shí)施例者可以依據(jù)設(shè)計(jì)需求而將決定輔助電容Cb的電容量。在本實(shí)施例中，輔助電容Cb 的電容量相當(dāng)于可變電容Ca的一個(gè)步階電容量。例如，若控制電路60每次(每步階)調(diào)增可變電容Ca可以使可變電容Ca增加lpF，則輔助電容Cb的電容量可以是lpF。控制電路60比較第三參考電壓VR3與第二開(kāi)關(guān)SW2的第二端的電壓Vo，而獲得比較結(jié)果?？刂齐娐?0依據(jù)此比較結(jié)果而決定是否產(chǎn)生相位信號(hào)Φ2Α’與Φ2Β’去分別控制第五開(kāi)關(guān)SW5與第六開(kāi)關(guān)SW6。當(dāng)電壓Vo大于第三參考電壓VR3時(shí)，控制電路60「不輸出」相位信號(hào)Φ2Α’與Φ2Β’(例如使相位信號(hào)Φ2Α’與Φ2Β’保持于低電平)，致使第五開(kāi)關(guān)SW5與第六開(kāi)關(guān)SW6均為截止。此時(shí)，圖2中電壓Vo、Vp與V1三者的關(guān)系為Vo = (VRl X Cp+VR2 X Ca) + (Cp+Ca)。由于本實(shí)施例假設(shè) VR1、VR2、VR3 分別為 1V、3V、2V，因此電壓Vo = (Cp+3 X Ca) + (Cp+Ca)。若Cp = Ca,則電壓Vo會(huì)等于2V (即第三參考電壓VR3)。 若Cp > Ca，則電壓Vo會(huì)小于2V。反之，若Cp < Ca，則電壓Vo會(huì)大于2V。控制電路60依據(jù)電壓Vo與第三參考電壓VR3而產(chǎn)生相位信號(hào)0 2々’與028’，以控制第五開(kāi)關(guān)SW5與第六開(kāi)關(guān)SW6。于本實(shí)施例中，相位信號(hào)Φ2Β’是相位信號(hào)Φ2Α’的反相信號(hào)，且此二者不相互重迭(如圖3所示)。當(dāng)電壓Vo小于第三參考電壓VR3，且控制電路60檢測(cè)到第一相位信號(hào)Φ1Α為上升緣時(shí)，控制電路60于相位信號(hào)Φ2Α’中產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)的脈沖。當(dāng)相位信號(hào)Φ2Α’出現(xiàn)脈沖，且控制電路60檢測(cè)到第二相位信號(hào)Φ IB為上升緣時(shí)，控制電路60會(huì)在相位信號(hào)Φ2Β’中產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)的脈沖，如圖3所示。換言之，當(dāng)該比較結(jié)果表示第三參考電壓VR3大于第二開(kāi)關(guān)SW2第二端的電壓Vo時(shí)，控制電路60可以分別以第一相位信號(hào)Φ IA與第二相位信號(hào)Φ IB控制第五開(kāi)關(guān)SW5與第六開(kāi)關(guān)SW6。當(dāng)相位信號(hào)Φ2Α’為高電平(也就是相位信號(hào)Φ2Β’為低電平)時(shí)，開(kāi)關(guān)SW5為導(dǎo)通，而開(kāi)關(guān)SW6為截止，此時(shí)第二參考電壓VR2可以對(duì)輔助電容Cb充電。當(dāng)相位信號(hào)Φ2Β’ 為高電平(也就是相位信號(hào)Φ2Α’為低電平)時(shí)，開(kāi)關(guān)SW5為截止，而開(kāi)關(guān)SW6為導(dǎo)通，致使輔助電容Cb耦接至開(kāi)關(guān)SW2的第二端。此時(shí)，圖2中電壓Vo、Vp與V1三者的關(guān)系為Vo =[VRlXCp+VR2X (Ca+Cb)] + (Cp+Ca+Cb) = [Cp+3X (Ca+Cb)] + (Cp+Ca+Cb)。也就是說(shuō)，若Ca < Cp < Ca+Cb,則在此統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)的這些比較結(jié)果不會(huì)全部為O 或全部為1。若Ca < Cp < Ca+Cb，則控制電路60會(huì)在一段預(yù)設(shè)的統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)間歇性地輸出相位信號(hào)Φ2Α’與Φ2Β’?？刂齐娐?0會(huì)在此預(yù)設(shè)的統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)(例如在第一時(shí)鐘信號(hào) CLKl的216 = 65536個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi))累加多次的比較結(jié)果(例如累計(jì)相位信號(hào)Φ2Α’的脈沖數(shù))，并輸出累加結(jié)果Ne。藉由累加結(jié)果Nc與統(tǒng)計(jì)期間的時(shí)間長(zhǎng)，可以知道面板電容Cp 的電容量。舉例來(lái)說(shuō)，若統(tǒng)計(jì)期間的時(shí)間長(zhǎng)為65536個(gè)時(shí)鐘周期，累加結(jié)果Nc為32768個(gè)時(shí)鐘，則面板電容Cp的電容量為Ca+(32768+ 65536) XCb。可變電容Ca與輔助電容Cb的電容量均屬已知，故可以求得面板電容Cp的電容量。例如，控制電路60設(shè)定可變電容Ca 的電容量為第20步階電容量(例如20 X IpF)，而輔助電容Cb的電容量為lpF，則面板電容Cp = 20+(32768 + 65536) X 1 = 20. 5pF。當(dāng)面板電容Cp的電容量發(fā)生變化時(shí)，只要Cp尚在Ca Ca+Cb范圍內(nèi)，切換式電容追蹤裝置100可以進(jìn)行上述操作而自動(dòng)追蹤面板電容Cp的電容值變化。因此，本實(shí)施例可以較高的分辨率去追蹤面板電容Cp于Ca至Ca+Cb范圍內(nèi)的電容量變化。以觸控面板為應(yīng)用例，像素電容(即面板電容Cp)的電容值具有本質(zhì)成分與變異成份(即面板被碰觸時(shí)的電容變化量)。本實(shí)施例的切換式電容追蹤裝置100可以在將可變電容Ca調(diào)整至接近面板電容Cp的本質(zhì)成分后，僅針對(duì)變異成份進(jìn)行檢測(cè)，以提升感測(cè)電容變化的區(qū)別能力(即提升分辨率)。若面板電容Cp的電容變化量太大，致使Cp超出Ca Ca+Cb范圍，則切換式電容追蹤裝置100進(jìn)行上述操作所獲得的累加結(jié)果Nc可以顯示Cp > Ca+Cb或Cp < Ca。若累加結(jié)果Nc顯示在此統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)的這些比較結(jié)果全部為第一邏輯值(例如邏輯1)，表示統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)電壓Vo均小于第三參考電壓VR3，也就是Cp > Ca+Cb,則控制電路60調(diào)增其內(nèi)部所紀(jì)錄的第一電容步階值(例如增加一步階)，也就是調(diào)增可變電容Ca的電容量(例如增加lpF)。若累加結(jié)果Nc顯示在此統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)的這些比較結(jié)果全部為第二邏輯值(例如邏輯0)，表示統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)電壓Vo均大于第三參考電壓VR3，也就是Cp < Ca,則控制電路60調(diào)減其內(nèi)部所紀(jì)錄的第一電容步階值(例如減少一步階)，也就是調(diào)減可變電容Ca的電容量 (例如減少IpF)。前述調(diào)整可變電容Ca電容量的操作會(huì)被重復(fù)進(jìn)行，直到此統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)的這些比較結(jié)果不全為1(或0)為止。因此，本實(shí)施例的切換式電容追蹤裝置100可以自動(dòng)追蹤面板電容Cp的電容量變化。圖5是依照本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖2中電容追蹤裝置100的操作方法。首先定義第一時(shí)鐘信號(hào)CLKl中多個(gè)時(shí)鐘周期(clock cycle)的期間為該統(tǒng)計(jì)期間，例如定義第一時(shí)鐘
信號(hào)CLKl中65536個(gè)時(shí)鐘周期為該統(tǒng)計(jì)期間(即圖5中所示時(shí)間t0、tl、t2.....tl3或
tl4)。于任何一個(gè)統(tǒng)計(jì)期間中，依據(jù)紀(jì)錄于控制電路60內(nèi)部的第一電容步階值設(shè)定可變電容Ca的電容量，并重復(fù)進(jìn)行前述操作。此操作包括于第一時(shí)鐘信號(hào)CLKl的多個(gè)時(shí)鐘周期中的充電期間(相位信號(hào)Φ IA為高電平期間)導(dǎo)通開(kāi)關(guān)SWl與SW3，以及截止開(kāi)關(guān)SW2與 SW4 ；于第一時(shí)鐘信號(hào)CLKl的多個(gè)時(shí)鐘周期中的檢測(cè)期間(相位信號(hào)Φ IB為高電平期間) 截止開(kāi)關(guān)SWl與SW3，以及導(dǎo)通開(kāi)關(guān)SW2與SW4 ；比較電壓VR3與Vo以獲得比較結(jié)果；依據(jù)該比較結(jié)果控制開(kāi)關(guān)SW5與SW6 ；于統(tǒng)計(jì)期間累加該比較結(jié)果；若于該統(tǒng)計(jì)期間該比較結(jié)果均為邏輯值1，則使第一電容步階值增加一步階；以及若于統(tǒng)計(jì)期間該比較結(jié)果均為邏輯值0，則使第一電容步階值減少一步階。在上述比較電壓VR3與Vo后，當(dāng)比較結(jié)果表示電壓VR3大于電壓Vo時(shí)，于第一時(shí)鐘信號(hào)CLKl的充電期間導(dǎo)通開(kāi)關(guān)SW5且截止開(kāi)關(guān)SW6，以及于第一時(shí)鐘信號(hào)CLKl的檢測(cè)期間截止開(kāi)關(guān)SW5且導(dǎo)通開(kāi)關(guān)SW6。當(dāng)該比較結(jié)果表示電壓VR3小于電壓Vo時(shí)，截止開(kāi)關(guān) SW5 與 STO0繪于圖5中各個(gè)統(tǒng)計(jì)期間的粗實(shí)線段表示當(dāng)時(shí)電容追蹤裝置100可以檢測(cè)的電容值范圍。此電容值范圍是Ca (Ca+Cb)。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2與圖5，在此假設(shè)第一電容步階值的初始值為0，因此控制電路60在統(tǒng)計(jì)期間t0時(shí)會(huì)將可變電容Ca對(duì)應(yīng)地設(shè)定為OpF。 由于輔助電容Cb的電容量為lpF，因此于統(tǒng)計(jì)期間t0，電容追蹤裝置100可以檢測(cè)到的電容值范圍是OpF lpF。切換式電容追蹤裝置100開(kāi)始進(jìn)行上述操作以追蹤面板電容Cp。如圖5所示，由于在統(tǒng)計(jì)期間t0時(shí)面板電容Cp的電容量是屬于3pF 4pF的范圍，而此時(shí) Ca+Cb小于Cp，因此在統(tǒng)計(jì)期間t0內(nèi)的所有比較結(jié)果均為邏輯值1。在統(tǒng)計(jì)期間t0結(jié)束后，控制電路60依據(jù)累加結(jié)果Nc使其內(nèi)部所紀(jì)錄的第一電容步階值增加一步階(設(shè)定為 「1」)，并依據(jù)新的第一電容步階值調(diào)整可變電容Ca的電容量(調(diào)整至IpF)。在統(tǒng)計(jì)期間t0結(jié)束后，便進(jìn)入統(tǒng)計(jì)期間tl。于統(tǒng)計(jì)期間tl，可變電容Ca的電容量為lpF，而輔助電容Cb的電容量為lpF，因此電容追蹤裝置100可以檢測(cè)到的電容值范圍是IpF 2pF?？刂齐娐?0在一次的進(jìn)行同樣的操作，而獲得另一個(gè)累加結(jié)果Ne。從圖5 可以很明顯地看出，此時(shí)期的Ca+Cb亦小于Cp。所以，在統(tǒng)計(jì)期間tl結(jié)束后，控制電路60 再一次調(diào)增第一電容步階值為「2」，并依據(jù)新的第一電容步階值將可變電容Ca的電容量對(duì)應(yīng)地調(diào)整至2pF。進(jìn)入統(tǒng)計(jì)期間t2后，電容追蹤裝置100可以檢測(cè)到的電容值范圍被調(diào)整為2pF 3pF。從圖5可以很明顯地看出，此時(shí)期的Ca+Cb亦小于Cp。所以，在統(tǒng)計(jì)期間t2結(jié)束后， 控制電路60又一次調(diào)增第一電容步階值至「3」，并依據(jù)新的第一電容步階值將可變電容Ca 的電容量對(duì)應(yīng)地調(diào)整至3pF。進(jìn)入統(tǒng)計(jì)期間t3后，電容追蹤裝置100可以檢測(cè)到的電容值范圍被調(diào)整為3pF 4pF?？刂齐娐?0會(huì)依然重復(fù)地進(jìn)行前述操作，并依據(jù)在此統(tǒng)計(jì)期間t3內(nèi)獲得新的累加結(jié)果Ne。至此，電容追蹤裝置100以自動(dòng)地追蹤到可變電容Ca的電容量。藉由累加結(jié)果Nc 與統(tǒng)計(jì)期間t3的時(shí)間長(zhǎng)，可以知道面板電容Cp的電容量。假設(shè)于統(tǒng)計(jì)期間t3至統(tǒng)計(jì)期間t6，面板電容Cp的電容量發(fā)生變化(如圖5所示)。于統(tǒng)計(jì)期間t3至統(tǒng)計(jì)期間t5，面板電容Cp的電容變化量上尚在Ca Ca+Cb范圍內(nèi)，因此控制電路60不需要改變可變電容Ca的電容量。進(jìn)入統(tǒng)計(jì)期間t6后，電容追蹤裝置100的電容值檢測(cè)范圍依然維持在與統(tǒng)計(jì)期間t5相同的范圍(即3pF 4pF)。然而， 由于統(tǒng)計(jì)期間t6的面板電容Cp已經(jīng)超出Ca Ca+Cb范圍，因此在統(tǒng)計(jì)期間t6結(jié)束后，控制電路60又再一次調(diào)增第一電容步階值至「4」，并依據(jù)新的第一電容步階值將可變電容Ca 的電容量對(duì)應(yīng)地調(diào)整至4pF。假設(shè)于統(tǒng)計(jì)期間偽至統(tǒng)計(jì)期間tlO，面板電容Cp的電容量發(fā)生變化(如圖5所示)。由于面板電容Cp的電容量于統(tǒng)計(jì)期間t9降至低于可變電容Ca，使得在統(tǒng)計(jì)期間t9 內(nèi)的所有比較結(jié)果均為邏輯值0。在統(tǒng)計(jì)期間t9結(jié)束后，控制電路60依據(jù)累加結(jié)果Nc使第一電容步階值減少一步階(即設(shè)定為「3」)，并依據(jù)新的第一電容步階值調(diào)整可變電容Ca 的電容量(調(diào)整至3pF)。其它統(tǒng)計(jì)期間的操作可以參照上述說(shuō)明，故不再贅述。應(yīng)用上述實(shí)施例者可以依據(jù)其設(shè)計(jì)需求而改變實(shí)現(xiàn)方式。例如，圖6是依照本發(fā)明另一實(shí)施例說(shuō)明圖2中電容追蹤裝置100的操作方法。圖6相似于圖5，故不再贅述相同
的部份。于圖6所示的實(shí)施例中，在第一統(tǒng)計(jì)期間(即圖6中所示時(shí)間t0A、tlA.....tl3A
或tl4A)結(jié)束后，還定義了該第一時(shí)鐘信號(hào)CLKl中另外多個(gè)時(shí)鐘周期的期間為第二統(tǒng)計(jì)期
間(即圖6中所示時(shí)間t0B、tlB.....tl3B或tl4B)。第一統(tǒng)計(jì)期間與第二統(tǒng)計(jì)期間具有相
同的時(shí)間長(zhǎng)。電容追蹤裝置100于第一統(tǒng)計(jì)期間tOA tl4A與第二統(tǒng)計(jì)期間tOB tl4B 所進(jìn)行的操作均與圖5的統(tǒng)計(jì)期間t0 tl4相同。于本實(shí)施例中，控制電路60內(nèi)部記錄著第一電容步階值與第二電容步階值，其中第一電容步階值與第二電容步階值相差半個(gè)步階。在此假設(shè)第一電容步階值的初始值為0，而第二電容步階值的初始值為0. 5。首先，電容追蹤裝置100于第一統(tǒng)計(jì)期間tOA以對(duì)面板電容Cp進(jìn)行檢測(cè)，因此控制電路60在第一統(tǒng)計(jì)期間tOA時(shí)會(huì)依據(jù)第一電容步階值將可變電容Ca對(duì)應(yīng)地設(shè)定為OpF，也就是電容追蹤裝置100的電容檢測(cè)范圍是OpF lpF。由于在第一統(tǒng)計(jì)期間tOA時(shí)Ca+Cb小于Cp，因此在第一統(tǒng)計(jì)期間tOA內(nèi)的所有比較結(jié)果均為邏輯值1。完成第一統(tǒng)計(jì)期間tOA后，接著進(jìn)入第二統(tǒng)計(jì)期間tOB?？刂齐娐?0在第二統(tǒng)計(jì)期間tOB時(shí)會(huì)依據(jù)第二電容步階值將可變電容Ca對(duì)應(yīng)地設(shè)定為0. 5pF，也就是電容追蹤裝置100的電容檢測(cè)范圍是0. 5pF 1. 5pF。由于在第二統(tǒng)計(jì)期間tOB時(shí)Ca+Cb依然小于 Cp,因此在第二統(tǒng)計(jì)期間tOB內(nèi)的所有比較結(jié)果亦均為邏輯值1。在完成第一統(tǒng)計(jì)期間tOA與第二統(tǒng)計(jì)期間tOB后，控制電路60會(huì)從此二個(gè)期間選擇其中一個(gè)的累加結(jié)果Ne，以便獲知面板電容Cp的電容量。由上述知，電容追蹤裝置100 于第一統(tǒng)計(jì)期間tOA與第二統(tǒng)計(jì)期間tOB均尚未鎖定面板電容Cp的電容量，因此控制電路 60使其內(nèi)部所紀(jì)錄的第一電容步階值與第二電容步階值均增加一步階，也就是將第一電容步階值設(shè)定為1，而將第二電容步階值設(shè)定為1. 5。于第一統(tǒng)計(jì)期間11A，控制電路60依據(jù)新的第一電容步階值調(diào)整可變電容Ca的電容量，因此電容追蹤裝置100可以檢測(cè)到的電容值范圍是IpF 2pF。第二統(tǒng)計(jì)期間tlB， 控制電路60依據(jù)新的第二電容步階值調(diào)整可變電容Ca的電容量，因此電容追蹤裝置100 可以檢測(cè)到的電容值范圍是1. 5pF 2. 5pF。電容追蹤裝置100于第一統(tǒng)計(jì)期間tlA與第二統(tǒng)計(jì)期間tlB均尚未鎖定面板電容Cp的電容量，因此控制電路60將第一電容步階值調(diào)增至2，而將第二電容步階值調(diào)增至2. 5。于第一統(tǒng)計(jì)期間t2A，控制電路60依據(jù)調(diào)整后的第一電容步階值將可變電容Ca的電容量調(diào)整至2pF，因此電容追蹤裝置100可以檢測(cè)到的電容值范圍是2pF 3pF?？刂齐娐?0于第一統(tǒng)計(jì)期間t2A所獲得的比較結(jié)果依然全為1，因此控制電路60將第一電容步階值調(diào)增至3。于第二統(tǒng)計(jì)期間t2B，控制電路60依據(jù)調(diào)整后的第二電容步階值而將可變電容Ca的電容量調(diào)整至2. 5pF，因此電容追蹤裝置100可以檢測(cè)到的電容值范圍是2. 5pF 3. 5pF。此時(shí)，電容追蹤裝置100以經(jīng)可以鎖定/檢測(cè)面板電容Cp的電容量，因此控制電路 60將第二電容步階值維持于2. 5。在完成第一統(tǒng)計(jì)期間t2A與第二統(tǒng)計(jì)期間t2B后，控制電路60選擇于第二統(tǒng)計(jì)期間t2B所獲得的累加結(jié)果Ne，以便獲知面板電容Cp的電容量。于第一統(tǒng)計(jì)期間t3A，控制電路60依據(jù)新的第一電容步階值將可變電容Ca的電容量調(diào)整至3pF，因此電容追蹤裝置100于第一統(tǒng)計(jì)期間t3A的電容檢測(cè)范圍是3pF 4pF。 此時(shí)，電容追蹤裝置100以經(jīng)可以鎖定/檢測(cè)面板電容Cp的電容量，因此控制電路60將第一電容步階值維持于3。于第二統(tǒng)計(jì)期間t3B，控制電路60依據(jù)第二電容步階值而將可變電容Ca的電容量調(diào)回2. 5pF，因此電容追蹤裝置100于第二統(tǒng)計(jì)期間t3B的電容檢測(cè)范圍是 2. 5pF 3. 5pF。此時(shí)，面板電容Cp的電容變化量尚在Ca Ca+Cb范圍內(nèi)，因此控制電路 60還是將第二電容步階值維持于2. 5。在完成第一統(tǒng)計(jì)期間t3A與第二統(tǒng)計(jì)期間UB后， 控制電路60于統(tǒng)計(jì)期間t3A與UB所獲得的兩個(gè)累加結(jié)果Nc均屬有效。由于控制電路60 先前選擇于第二統(tǒng)計(jì)期間t2B所獲得的累加結(jié)果Ne，因此現(xiàn)在選擇于第二統(tǒng)計(jì)期間UB所獲得的累加結(jié)果Nc以便獲知面板電容Cp的電容量。假設(shè)于第一統(tǒng)計(jì)期間t3A至第一統(tǒng)計(jì)期間t6A，面板電容Cp的電容量發(fā)生變化 (如圖6所示)。于統(tǒng)計(jì)期間t4A與t4B，控制電路60對(duì)應(yīng)地依據(jù)第一電容步階值與第二電
13容步階值分別調(diào)整可變電容Ca的電容量。由圖6可以知道，于第一統(tǒng)計(jì)期間t4A可以獲得有效的累加結(jié)果Ne。然而，由于在第二統(tǒng)計(jì)期間t4B面板電容Cp已經(jīng)超出Ca Ca+Cb范圍而致使所有比較結(jié)果均為邏輯1，因此控制電路60將第二電容步階值調(diào)增至3. 5。另一方面，因?yàn)榈诙y(tǒng)計(jì)期間t4B所獲得的累加結(jié)果Nc是無(wú)效的，因此控制電路60現(xiàn)在改選擇于第一統(tǒng)計(jì)期間t4A所獲得的累加結(jié)果Nc以便獲知面板電容Cp的電容量。于統(tǒng)計(jì)期間t5A與t5B，控制電路60對(duì)應(yīng)地依據(jù)第一電容步階值與第二電容步階值分別調(diào)整可變電容Ca的電容量，而獲得兩個(gè)有效的累加結(jié)果Ne。由于控制電路60先前選擇于第一統(tǒng)計(jì)期間t4A所獲得的累加結(jié)果Ne，因此現(xiàn)在選擇于第一統(tǒng)計(jì)期間t5A所獲得的累加結(jié)果Nc以便獲知面板電容Cp的電容量。由圖6可以知道，由于在第一統(tǒng)計(jì)期間t6A面板電容Cp已經(jīng)超出Ca Ca+Cb范圍而致使所有比較結(jié)果均為邏輯1，因此控制電路60將第一電容步階值調(diào)增至4。于第二統(tǒng)計(jì)期間t6B，控制電路60依然可以獲得有效的累加結(jié)果Ne。因?yàn)榈谝唤y(tǒng)計(jì)期間t6A所獲得的累加結(jié)果Nc是無(wú)效的，因此控制電路60現(xiàn)在改選擇于第二統(tǒng)計(jì)期間t6B所獲得的累加結(jié)果Nc以便獲知面板電容Cp的電容量。于統(tǒng)計(jì)期間t7A與t7B，控制電路60可以獲得兩個(gè)有效的累加結(jié)果Ne?？刂齐娐?60選擇于第二統(tǒng)計(jì)期間t7B所獲得的累加結(jié)果Ne?？刂齐娐?0于統(tǒng)計(jì)期間t8A與t8B所獲得兩個(gè)有效的累加結(jié)果Nc中選擇于第二統(tǒng)計(jì)期間t8B所獲得的累加結(jié)果Ne。值得注意的是，雖然于統(tǒng)計(jì)期間MA與t8B所獲得兩個(gè)累加結(jié)果Nc均為有效，然而由于此兩個(gè)累加結(jié)果Nc均小于中值(Ne的值域的一半)，因此控制電路60會(huì)調(diào)整第一電容步階值或第二電容步階值減少一步階。調(diào)整的方法是若第一電容步階值大于第二電容步階值，則使第一電容步階值減少一步階；反之，則使第二電容步階值減少一步階。在第二統(tǒng)計(jì)期間t8B結(jié)束時(shí)，由于第一電容步階值為4而第二電容步階值為3. 5，因此控制電路60 會(huì)將第一電容步階值調(diào)降為3。相類似地，雖然于第一統(tǒng)計(jì)期間與第二統(tǒng)計(jì)期間所獲得兩個(gè)累加結(jié)果Nc均為有效，然而由于此兩個(gè)累加結(jié)果Nc均大于中值(Ne的值域的一半)，因此控制電路60會(huì)調(diào)整第一電容步階值或第二電容步階值增加一步階。調(diào)整的方法是若第一電容步階值小于第二電容步階值，則使第一電容步階值增加一步階；反之，則使第二電容步階值增加一步階。 當(dāng)于第一統(tǒng)計(jì)期間所獲得第一累加值與第二統(tǒng)計(jì)期間所獲得第二累加值二者的一小于該中值，且二者的另一大于該中值時(shí)，保持該第一電容步階值與該第二電容步階值。如此，可以加速電容追蹤裝置100的鎖定時(shí)間。其它統(tǒng)計(jì)期間t9A tl4A與t9B tl4B的操作可以參照上述說(shuō)明，故不再贅述。因此，本實(shí)施例的切換式電容追蹤裝置100可以快速地自動(dòng)追蹤面板電容Cp的電容量變化。圖7是依照本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖2中控制電路60的電路方塊示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D 7，控制電路60包括邏輯運(yùn)算器94，其依照比較結(jié)果&而決定是否將第一相位信號(hào)Φ IA與第二相位信號(hào)Φ IB送給第五開(kāi)關(guān)SW5與第六開(kāi)關(guān)SW6。應(yīng)用本實(shí)施例者可以任何方式實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算器94。例如，圖8是依照本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖7中邏輯運(yùn)算器94的電路圖。此邏輯運(yùn)算器94包含與門ANDl與AND2。與門ANDl的兩個(gè)輸入端分別接收比較結(jié)果&與第二相位信號(hào)Φ1Β，而與門ANDl的輸出端則輸出相位信號(hào)Φ2Β’給第六開(kāi)關(guān)SW6。與門AND2 的兩個(gè)輸入端分別接收比較結(jié)果&與第一相位信號(hào)Φ1Α，而與門AND2的輸出端則輸出相位信號(hào)Φ2Α’給第五開(kāi)關(guān)SW5。圖7的控制電路60還包括積分器70、比較器80以及鎖存電路90。積分器70的輸入端耦接第二開(kāi)關(guān)SW2的第二端以接收電壓Vo。在此積分器70包括運(yùn)算放大器76以及回授電容Ci。運(yùn)算放大器76的第一輸入端(例如非反相輸入端)耦接至第三參考電壓 VR3，運(yùn)算放大器76的第二輸入端(例如反相輸入端)接收電壓Vo，而運(yùn)算放大器76的輸出端做為積分器70的輸出端以輸出積分結(jié)果S”回授電容Ci的第一端與第二端分別耦接運(yùn)算放大器76的第二輸入端與輸出端。積分器70可以對(duì)電壓Vo進(jìn)行積分運(yùn)算，然后將積分結(jié)果傳送給比較器80。比較器80的第一輸入端(例如反相輸入端)耦接至第三參考電壓VR3，第二輸入端(例如非反相輸入端)耦接至積分器70的輸出端。比較器80將積分器70的積分結(jié)果與第三參考電壓VR3進(jìn)行比較，然后將比較結(jié)果S。^.送給鎖存電路90。鎖存電路90的輸入端耦接至比較器80的輸出端。鎖存電路90的觸發(fā)端接收第一時(shí)鐘信號(hào)CLK1。依據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)CLKl的觸發(fā)時(shí)序，鎖存電路90取樣比較結(jié)果S。p，然后將已鎖存的比較結(jié)果& 提供給邏輯運(yùn)算器94。當(dāng)面板電容Cp的電容量在Ca (Ca+Cb)范圍內(nèi)時(shí)，(Cp-Ca)與Cb 的比值約略等于比較結(jié)果&為邏輯1的時(shí)間與統(tǒng)計(jì)期間的比值。例如，若在統(tǒng)計(jì)期間(100 個(gè)時(shí)鐘周期)中，比較結(jié)果&為邏輯1的時(shí)間約為50個(gè)時(shí)鐘周期，則表示(Cp-Ca)與Cb的比值約略為1 2，也就是Cp約略等于Ca+Cb/2。因此，只要統(tǒng)計(jì)比較結(jié)果&在統(tǒng)計(jì)期間中為邏輯1的次數(shù)/時(shí)間，就可以推知面板電容Cp的電容量。圖7中控制電路60還包括計(jì)數(shù)器92以及信號(hào)處理器96。計(jì)數(shù)器92的輸入端耦接至鎖存電路90的輸出端，以于統(tǒng)計(jì)期間累加比較結(jié)果、以及輸出累加結(jié)果Ne。信號(hào)處理器96依據(jù)累加結(jié)果Nc控制可變電容Ca。若累加結(jié)果Nc為最大值，表示于統(tǒng)計(jì)期間所有比較結(jié)果&均為第一邏輯值(例如邏輯1)，也就是表示Ca+Cb小于Cp。因此，當(dāng)累加結(jié)果 Nc為最大值時(shí)，信號(hào)處理器96控制可變電容Ca增加一個(gè)步階電容量(例如lpF)。反之， 若累加結(jié)果Nc為最小值，表示于統(tǒng)計(jì)期間所有比較結(jié)果&均為第二邏輯值(例如邏輯0)， 也就是表示Cp小于Ca。因此，當(dāng)累加結(jié)果Nc為最小值時(shí)，信號(hào)處理器96控制可變電容Ca 減少一個(gè)步階電容量。圖9是依照本發(fā)明另一實(shí)施例說(shuō)明圖2中電容追蹤裝置100的電路方塊示意圖。 圖9所示電容追蹤裝置100與圖7相似，二者不同之處在于圖9所示電容追蹤裝置100還包括第二時(shí)鐘相位產(chǎn)生器24。第二時(shí)鐘相位產(chǎn)生器M依照第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2產(chǎn)生互為反相的第三相位信號(hào)Φ2Α與第四相位信號(hào)Φ2Β。圖10是依照本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖9中信號(hào)的時(shí)序圖。第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2的頻率是第一時(shí)鐘信號(hào)頻率CLKl的整數(shù)倍。第二時(shí)鐘相位產(chǎn)生器M將第三相位信號(hào)Φ2Α與第四相位信號(hào)Φ2Β輸出給邏輯運(yùn)算器94。應(yīng)用本實(shí)施例者可以任何方式實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算器94。例如，圖11是依照本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖9中邏輯運(yùn)算器94的電路圖。此邏輯運(yùn)算器94包含與門AND3與AND4。與門 AND3的兩個(gè)輸入端分別接收比較結(jié)果&與第四相位信號(hào)Φ2Β，而與門AND3的輸出端則輸出相位信號(hào)Φ2Β’給第六開(kāi)關(guān)SW6。與門AND4的兩個(gè)輸入端分別接收比較結(jié)果&與第三相位信號(hào)Φ2Α，而與門AND4的輸出端則輸出相位信號(hào)Φ2Α’給第五開(kāi)關(guān)SW5。邏輯運(yùn)算器 94依照比較結(jié)果&而決定是否將第三相位信號(hào)Φ2Α與第四相位信號(hào)Φ2Β送給第五開(kāi)關(guān) SW5與第六開(kāi)關(guān)SW6。
因此，當(dāng)比較結(jié)果&表示第三參考電壓VR3大于第二開(kāi)關(guān)SW2的第二端的電壓Vo 時(shí)，于第三相位信號(hào)Φ2Α為高電平的期間(充電期間)導(dǎo)通第五開(kāi)關(guān)SW5且截止第六開(kāi)關(guān) Sff6,以及于第四相位信號(hào)Φ2Β為高電平的期間(檢測(cè)期間)截止第五開(kāi)關(guān)SW5且導(dǎo)通第六開(kāi)關(guān)SW6。當(dāng)比較結(jié)果&表示第三參考電壓VR3小于電壓Vo時(shí)，截止第五開(kāi)關(guān)SW5與第六開(kāi)關(guān)SW6。綜上所述，上述諸實(shí)施例依據(jù)對(duì)第三參考電壓VR3與第二開(kāi)關(guān)SW2第二端電壓Vo 進(jìn)行比較的結(jié)果&而動(dòng)態(tài)地決定是否將輔助電容Cb并聯(lián)至可變電容Ca，以及在統(tǒng)計(jì)期間中累加前述比較結(jié)果&，可以獲知可變電容Ca與面板電容Cp 二者電容量的差異。若Cp > (Ca+Cb)則調(diào)增第一電容步階值，若Cp < Ca則調(diào)減第一電容步階值，直到Cp介于Ca至 (Ca+Cb)的范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明實(shí)施例的切換式電容追蹤裝置100可以自動(dòng)追蹤面板電容Cp的電容量變化。以觸控面板為應(yīng)用例，面板電容Cp的電容值具有本質(zhì)成分與變異成份(即面板被碰觸時(shí)的電容變化量)。本發(fā)明實(shí)施例的切換式電容追蹤裝置100可以在將可變電容Ca調(diào)整至接近面板電容Cp的本質(zhì)成分后，僅針對(duì)變異成份進(jìn)行檢測(cè)，以提升感測(cè)電容變化的區(qū)別能力(即提升分辨率)。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍以本發(fā)明的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種觸控面板的切換式電容追蹤裝置，用以追蹤一面板電容的電容量變化，包括 一可變電容；一輔助電容；一第一開(kāi)關(guān)，其第一端耦接至一第一參考電壓，其第二端耦接至該面板電容； 一第二開(kāi)關(guān)，其第一端耦接至該面板電容；一第三開(kāi)關(guān)，其第一端耦接至一第二參考電壓，其第二端耦接至該可變電容； 一第四開(kāi)關(guān)，其第一端耦接至該可變電容，其第二端耦接至該第二開(kāi)關(guān)的第二端，其中于一第一時(shí)鐘信號(hào)的充電期間導(dǎo)通該第一開(kāi)關(guān)與該第三開(kāi)關(guān)并且截止該第二開(kāi)關(guān)與該第四開(kāi)關(guān)，以及于該第一時(shí)鐘信號(hào)的檢測(cè)期間截止該第一開(kāi)關(guān)與該第三開(kāi)關(guān)并且導(dǎo)通該第二開(kāi)關(guān)與該第四開(kāi)關(guān)；一第五開(kāi)關(guān)，其第一端耦接至該第二參考電壓，其第二端耦接至該輔助電容； 一第六開(kāi)關(guān)，其第一端耦接至該輔助電容，其第二端耦接至該第二開(kāi)關(guān)的第二端；以及一控制電路，其耦接至該第二開(kāi)關(guān)的第二端，用以依據(jù)一第一電容步階值設(shè)定該可變電容的電容量，比較一第三參考電壓與該第二開(kāi)關(guān)的第二端的電壓，依據(jù)比較結(jié)果控制該第五開(kāi)關(guān)與該第六開(kāi)關(guān)，以及于一統(tǒng)計(jì)期間累加該比較結(jié)果，其中若于該統(tǒng)計(jì)期間該比較結(jié)果均為一第一邏輯值，則該控制電路調(diào)增該第一電容步階值，以及若于該統(tǒng)計(jì)期間該比較結(jié)果均為一第二邏輯值，則該控制電路調(diào)減該第一電容步階值。
2.如權(quán)利要求1所述的切換式電容追蹤裝置，還包括一第一時(shí)鐘相位產(chǎn)生器，其依照該第一時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生一第一相位信號(hào)與一第二相位信號(hào)；其中該第一開(kāi)關(guān)與該第三開(kāi)關(guān)受控于該第一相位信號(hào)，而該第二開(kāi)關(guān)與該第四開(kāi)關(guān)受控于該第二相位信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的切換式電容追蹤裝置，其中該第一相位信號(hào)與該第二相位信號(hào)互為反相。
4.如權(quán)利要求2所述的切換式電容追蹤裝置，其中當(dāng)該比較結(jié)果表示該第三參考電壓大于該第二開(kāi)關(guān)的第二端的電壓時(shí)，該控制電路分別以該第一相位信號(hào)與該第二相位信號(hào)控制該第五開(kāi)關(guān)與該第六開(kāi)關(guān)；以及當(dāng)該比較結(jié)果表示該第三參考電壓小于該第二開(kāi)關(guān)的第二端的電壓時(shí)，該控制電路截止該第五開(kāi)關(guān)與該第六開(kāi)關(guān)。
5.如權(quán)利要求2所述的切換式電容追蹤裝置，其中該控制電路包括一邏輯運(yùn)算器，其依照該比較結(jié)果而決定是否將該第一相位信號(hào)與該第二相位信號(hào)分別送給該第五開(kāi)關(guān)與該第六開(kāi)關(guān)。
6.如權(quán)利要求5所述的切換式電容追蹤裝置，其中該控制電路還包括 一積分器，其輸入端耦接該第二開(kāi)關(guān)的第二端；一比較器，其第一輸入端耦接至該第三參考電壓，其第二輸入端耦接至該積分器的輸出端；一鎖存電路，其輸入端耦接至該比較器的輸出端，該鎖存電路的觸發(fā)端接收該第一時(shí)鐘信號(hào)，而該鎖存電路的輸出端提供該比較結(jié)果給該邏輯運(yùn)算器；一計(jì)數(shù)器，其輸入端耦接至該鎖存電路的輸出端，以于該統(tǒng)計(jì)期間累加該比較結(jié)果，以及輸出一累加結(jié)果；以及一信號(hào)處理器，其依據(jù)該累加結(jié)果控制該可變電容，其中若該累加結(jié)果表示于該統(tǒng)計(jì)期間該比較結(jié)果均為該第一邏輯值，則該信號(hào)處理器使該第一電容步階值增加一步階，以控制該可變電容增加一步階電容量，以及若該累加結(jié)果表示于該統(tǒng)計(jì)期間該比較結(jié)果均為該第二邏輯值，則該信號(hào)處理器使該第一電容步階值減少一步階，以控制該可變電容減少一步階電容量。
7.如權(quán)利要求6所述的切換式電容追蹤裝置，其中該積分器包括一運(yùn)算放大器，其第一輸入端耦接至該第三參考電壓，其第二輸入端耦接該第二開(kāi)關(guān)的第二端，而該運(yùn)算放大器的輸出端做為該積分器的輸出端；以及一回授電容，其第一端與第二端分別耦接該運(yùn)算放大器的第二輸入端與輸出端。
8.如權(quán)利要求2所述的切換式電容追蹤裝置，還包括一第二時(shí)鐘相位產(chǎn)生器，其依照一第二時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生互為反相的一第三相位信號(hào)與一第四相位信號(hào)；其中該控制電路包括一邏輯運(yùn)算器，其依照該比較結(jié)果而決定是否將該第三相位信號(hào)與該第四相位信號(hào)送給該第五開(kāi)關(guān)與該第六開(kāi)關(guān)。
9.如權(quán)利要求8所述的切換式電容追蹤裝置，其中該第二時(shí)鐘信號(hào)的頻率是該第一時(shí)鐘信號(hào)頻率的整數(shù)倍。
10.如權(quán)利要求8所述的切換式電容追蹤裝置，其中該控制電路還包括一積分器，其輸入端耦接該第二開(kāi)關(guān)的第二端；一比較器，其第一輸入端耦接至該第三參考電壓，其第二輸入端耦接至該積分器的輸出端；一鎖存電路，其輸入端耦接至該比較器的輸出端，該鎖存電路的觸發(fā)端接收該第一時(shí)鐘信號(hào)，而該鎖存電路的輸出端提供該比較結(jié)果給該邏輯運(yùn)算器；一計(jì)數(shù)器，其輸入端耦接至該鎖存電路的輸出端，以于該統(tǒng)計(jì)期間累加該比較結(jié)果，以及輸出一累加結(jié)果；以及一信號(hào)處理器，其依據(jù)該累加結(jié)果控制該可變電容，其中若該累加結(jié)果表示于該統(tǒng)計(jì)期間該比較結(jié)果均為該第一邏輯值，則該信號(hào)處理器使該第一電容步階值增加一步階，以控制該可變電容增加一步階電容量，以及若該累加結(jié)果表示于該統(tǒng)計(jì)期間該比較結(jié)果均為該第二邏輯值，則該信號(hào)處理器使該第一電容步階值減少一步階，以控制該可變電容減少一步階電容量。
11.如權(quán)利要求10所述的切換式電容追蹤裝置，其中該積分器包括一運(yùn)算放大器，其第一輸入端耦接至該第三參考電壓，其第二輸入端耦接該第二開(kāi)關(guān)的第二端，而該運(yùn)算放大器的輸出端做為該積分器的輸出端；以及一回授電容，其第一端與第二端分別耦接該運(yùn)算放大器的第二輸入端與輸出端。
12.如權(quán)利要求1所述的切換式電容追蹤裝置，其中該面板電容是一觸控面板中的一像素電容。
13.一種電容追蹤裝置的操作方法，其中該電容追蹤裝置包含如權(quán)利要求1所述的切換式電容追蹤裝置，該操作方法包括定義該第一時(shí)鐘信號(hào)中多個(gè)時(shí)鐘周期的期間為一第一統(tǒng)計(jì)期間；于該第一統(tǒng)計(jì)期間中，依據(jù)一第一電容步階值設(shè)定該可變電容的電容量； 于該第一時(shí)鐘信號(hào)的充電期間導(dǎo)通該第一開(kāi)關(guān)與該第三開(kāi)關(guān)，以及截止該第二開(kāi)關(guān)與該第四開(kāi)關(guān)；于該第一時(shí)鐘信號(hào)的檢測(cè)期間截止該第一開(kāi)關(guān)與該第三開(kāi)關(guān)，以及導(dǎo)通該第二開(kāi)關(guān)與該第四開(kāi)關(guān)；比較該第三參考電壓與該第二開(kāi)關(guān)的第二端的電壓，以獲得一比較結(jié)果； 依據(jù)該比較結(jié)果控制該第五開(kāi)關(guān)與該第六開(kāi)關(guān)； 于該第一統(tǒng)計(jì)期間累加該比較結(jié)果；若于該第一統(tǒng)計(jì)期間該比較結(jié)果均為一第一邏輯值，則調(diào)增該第一電容步階值；以及若于該第一統(tǒng)計(jì)期間該比較結(jié)果均為一第二邏輯值，則調(diào)減該第一電容步階值。
14.如權(quán)利要求13所述電容追蹤裝置的操作方法，還包括當(dāng)該比較結(jié)果表示該第三參考電壓大于該第二開(kāi)關(guān)的第二端的電壓時(shí)，于該第一時(shí)鐘信號(hào)的充電期間導(dǎo)通該第五開(kāi)關(guān)且截止該第六開(kāi)關(guān)，以及于該第一時(shí)鐘信號(hào)的檢測(cè)期間截止該第五開(kāi)關(guān)且導(dǎo)通該第六開(kāi)關(guān)；以及當(dāng)該比較結(jié)果表示該第三參考電壓小于該第二開(kāi)關(guān)的第二端的電壓時(shí)，截止該第五開(kāi)關(guān)與該第六開(kāi)關(guān)。
15.如權(quán)利要求13所述電容追蹤裝置的操作方法，還包括 提供一第二時(shí)鐘信號(hào)；當(dāng)該比較結(jié)果表示該第三參考電壓大于該第二開(kāi)關(guān)的第二端的電壓時(shí)，于該第二時(shí)鐘信號(hào)的充電期間導(dǎo)通該第五開(kāi)關(guān)且截止該第六開(kāi)關(guān)，以及于該第二時(shí)鐘信號(hào)的檢測(cè)期間截止該第五開(kāi)關(guān)且導(dǎo)通該第六開(kāi)關(guān)；以及當(dāng)該比較結(jié)果表示該第三參考電壓小于該第二開(kāi)關(guān)的第二端的電壓時(shí)，截止該第五開(kāi)關(guān)與該第六開(kāi)關(guān)。
16.如權(quán)利要求15所述電容追蹤裝置的操作方法，其中該第二時(shí)鐘信號(hào)的頻率是該第一時(shí)鐘信號(hào)頻率的整數(shù)倍。
17.如權(quán)利要求13所述電容追蹤裝置的操作方法，還包括定義該第一統(tǒng)計(jì)期間結(jié)束后該第一時(shí)鐘信號(hào)中多個(gè)時(shí)鐘周期的期間為一第二統(tǒng)計(jì)期間；于該第二統(tǒng)計(jì)期間中，依據(jù)一第二電容步階值設(shè)定該可變電容的電容量，其中該第一電容步階值與該第二電容步階值相差半個(gè)步階； 于該第二統(tǒng)計(jì)期間累加該比較結(jié)果；若于該第二統(tǒng)計(jì)期間該比較結(jié)果均為一第一邏輯值，則調(diào)增該第二電容步階值；以及若于該第二統(tǒng)計(jì)期間該比較結(jié)果均為一第二邏輯值，則調(diào)減該第二電容步階值。
18.如權(quán)利要求17所述電容追蹤裝置的操作方法，還包括當(dāng)于該第一統(tǒng)計(jì)期間累加該比較結(jié)果所得的一第一累加值，與于該第二統(tǒng)計(jì)期間累加該比較結(jié)果所得的一第二累加值，二者均小于一中值時(shí)，若該第一電容步階值大于該第二電容步階值，則調(diào)減該第一電容步階值，以及若該第一電容步階值小于該第二電容步階值，則調(diào)減該第二電容步階值。
19.如權(quán)利要求17所述電容追蹤裝置的操作方法，還包括當(dāng)于該第一統(tǒng)計(jì)期間累加該比較結(jié)果所得的一第一累加值，與于該第二統(tǒng)計(jì)期間累加該比較結(jié)果所得的一第二累加值，二者均大于一中值時(shí)，若該第一電容步階值小于該第二電容步階值，則調(diào)增該第一電容步階值，以及若該第一電容步階值大于該第二電容步階值，則調(diào)增該第二電容步階值。
20.如權(quán)利要求17所述電容追蹤裝置的操作方法，還包括當(dāng)一第一累加值與一第二累加值二者之一小于一中值，且二者的另一大于該中值時(shí)， 保持該第一電容步階值與該第二電容步階值；其中該第一累加值為于該第一統(tǒng)計(jì)期間累加該比較結(jié)果，而該第二累加值為該第二統(tǒng)計(jì)期間累加該比較結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種觸控面板的切換式電容追蹤裝置及其操作方法。該切換式電容追蹤裝置，包括可變電容、輔助電容以及多個(gè)開(kāi)關(guān)。于充電期間，使第一參考電壓對(duì)面板電容充電，且使第二參考電壓對(duì)可變電容充電。于檢測(cè)期間，使控制電路檢測(cè)面板電容與可變電容的并聯(lián)電壓?？刂齐娐繁容^第三參考電壓與并聯(lián)電壓，以及依據(jù)比較結(jié)果動(dòng)態(tài)地決定將輔助電容并聯(lián)于可變電容。其中，若于統(tǒng)計(jì)期間所述比較結(jié)果均為第一邏輯值，則控制電路調(diào)增可變電容的電容量；若于統(tǒng)計(jì)期間所述比較結(jié)果均為第二邏輯值，則控制電路調(diào)降可變電容的電容量。
文檔編號(hào)G06F3/044GK102262487SQ20101021539
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者張耀光, 許晉峰 申請(qǐng)人:奇景光電股份有限公司