電容式觸摸檢測電路、裝置及其防污漬致誤識別的方法
【專利摘要】一種電容式觸摸檢測電路、裝置及其防污漬致誤識別的方法，其中，電容式觸摸檢測電路包括用來選中觸摸檢測通道進(jìn)行輸入電容檢測的多路開關(guān)陣列，產(chǎn)生并輸出激勵信號將輸入電容的容值調(diào)制并轉(zhuǎn)換成電壓信號的激勵信號源，接收并處理所述電壓信號以輸出檢測結(jié)果的信號處理單元；電容式觸摸檢測電路裝置還包括與該電容式觸摸檢測電路相接的電容式觸摸單元及數(shù)字信號處理器；尤其是，本發(fā)明還采用虛擬感應(yīng)技術(shù)來將所述電壓信號復(fù)制輸往部分或全部非選中的觸摸檢測通道。采用本發(fā)明可消除寄生耦合電容對測試的影響，避免了產(chǎn)生誤識別觸摸事件，具有簡易易行的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】電容式觸摸檢測電路、裝置及其防污漬致誤識別的方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】 本發(fā)明涉及輸入檢測技術(shù)，特別涉及觸摸輸入設(shè)備的輸入檢測，尤其涉及電容觸摸輸入電容的檢測電路及方法。
[0002]【背景技術(shù)】 隨著生活水平提高和技術(shù)發(fā)展，人們生活的每一個角落都充斥著電子產(chǎn)品，尤其是計(jì)算機(jī)相關(guān)設(shè)備，如個人電腦、鍵盤、鼠標(biāo)、游戲機(jī)、智能手機(jī)等大量涌現(xiàn)。出于顯示屏最大化、輸入界面更友善、外觀更美觀等各種需求，這些計(jì)算機(jī)相關(guān)設(shè)備普遍采用觸摸產(chǎn)品作為其輸入設(shè)備，因此各種觸摸檢測技術(shù)被諸多公司所研究并相繼推出。
[0003]早期觸摸產(chǎn)品主要采用設(shè)計(jì)簡單、價(jià)格低廉的電阻式觸摸檢測輸入技術(shù)。該技術(shù)采用壓敏電阻，利用外界壓力產(chǎn)生的機(jī)械形變來改變壓敏電阻的阻值，從而依據(jù)壓敏電阻的變化來檢測觸摸。該技術(shù)需要在觸摸屏上配置軟的彈性裝置，以便壓力釋放后機(jī)械形變得以恢復(fù)，因此該技術(shù)的不足之處在于:因彈性裝置用久老化易導(dǎo)致按鍵失靈；且同一時(shí)刻只能檢測到單點(diǎn)輸入，不能識別多點(diǎn)觸摸；同時(shí)電阻式觸摸屏限于其制作材料使得屏幕的透光率不高。
[0004]基于電阻式觸摸檢測輸入技術(shù)的諸多缺點(diǎn)，近幾年人們轉(zhuǎn)而研究電容觸摸檢測輸入技術(shù)，使得各種電容式觸摸屏或觸摸鍵檢測輸入設(shè)備蜂擁而出?，F(xiàn)有電容式觸摸屏/鍵主要采用自電容檢測觸摸輸入或互電容檢測觸摸輸入技術(shù)。自電容檢測是將電容的一端接地，從電容的另一端發(fā)送信號并接收回送信號來檢測電容變化，從而判斷識別是否有觸摸輸入。因此自電容檢測在檢測單個電容的變化只需要使用芯片的一個IO端口，具有IO端口占用少的優(yōu)點(diǎn)；此外，使用該檢測技術(shù)的觸摸屏可以用單層導(dǎo)電材料來實(shí)現(xiàn)，屏的生產(chǎn)成本低?；ル娙輽z測則是在電容的一端發(fā)射信號，從電容的另一端接收信號來檢測電容的變化，從而判斷識別是否有觸摸輸入。因此互電容檢測在檢測單個電容的變化需要芯片的兩個IO端口，占用IO端口相對較多；同時(shí)使用該檢測技術(shù)的觸摸屏需要用兩層導(dǎo)電材料才可實(shí)現(xiàn)，制作屏的成本相對高昂。
[0005]上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于，使用電容檢測技術(shù)的觸摸屏都存在容易因觸摸表面污潰(例如但不限于水或油污造成)導(dǎo)致誤動作之通病，以水為例，除非觸摸表面存在的是水霧或者該觸摸表面有水但要將水擦除。正常情況下，觸摸表面有水滴或一片水則能導(dǎo)致觸摸檢測設(shè)備誤以為有觸摸事件發(fā)生而產(chǎn)生誤動作，這給終端用戶帶來使用上的不便，限制了觸摸屏應(yīng)用環(huán)境。與電阻式觸摸檢測輸入技術(shù)相比，雖然采用電容觸摸檢測輸入技術(shù)的輸入設(shè)備具有可支持多點(diǎn)觸摸識別、觸摸信噪比高等優(yōu)點(diǎn)，卻也不易解決包括水或油污在內(nèi)的污潰導(dǎo)致觸摸誤識別問題。如今觸摸相關(guān)產(chǎn)品日趨成熟，對觸摸檢測技術(shù)要求越來越高，如何防止污潰致誤識別及提高檢測信噪比是電容觸摸檢測輸入設(shè)備迫切需要解決的問題。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提出一種電容式觸摸檢測電路、裝置及方法，以達(dá)到防污潰致誤識別之目的。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的基本構(gòu)思為:基于電容檢測過程中采用的是“掃描”式原理，同一時(shí)間被檢測點(diǎn)與后端檢測處理電路建立起選中通道的話，則該被檢測點(diǎn)的周邊各點(diǎn)處于非選中通道中，當(dāng)該被檢測點(diǎn)上方臨接污潰邊緣時(shí)，則容易在選中通道與非選中通道之間形成耦合電容，進(jìn)而產(chǎn)生誤識別，為此，消除污潰存在情況下耦合電容對檢測的影響是本發(fā)明構(gòu)思方向，從而提出采用虛擬感應(yīng)技術(shù)來將正在檢測的選中通道上的電壓波形復(fù)制至其他暫時(shí)沒有檢測的非選中通道上，以消除選中通道與非選中通道的耦合電容。
[0008]作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)方案是，提供一種電容式觸摸檢測電路，包括多路開關(guān)陣列，連接有η個觸摸輸入節(jié)點(diǎn)來形成η個觸摸檢測通道并受控選中一觸摸檢測通道來連接激勵信號源，η代表2或2以上的自然數(shù)；所述激勵信號源產(chǎn)生并輸出一激勵信號往該被選中的觸摸檢測通道，來將輸入電容的容值調(diào)制并轉(zhuǎn)換成電壓信號；信號處理單元，接收并處理所述電壓信號及輸出檢測量結(jié)果；尤其是，所述多路開關(guān)陣列包括η個至少二選一開關(guān)，各個選擇端與所述η個觸摸輸入節(jié)點(diǎn)一一對應(yīng)連接，各個第一輸入端并聯(lián)連接所述激勵信號源的輸出端，各個控制端受控于輸入該電容式觸摸檢測電路的控制數(shù)據(jù)；該各個第一輸入端還并聯(lián)連接一虛擬感應(yīng)裝置的輸入端，所述η個至少二選一開關(guān)的各個第二輸入端并聯(lián)連接該虛擬感應(yīng)裝置的輸出端，從而該虛擬感應(yīng)裝置復(fù)制所述電壓信號并通過相應(yīng)切換的開關(guān)送至全部或部分非選中通道上。
[0009]上述方案中，所述多路開關(guān)陣列所包括的開關(guān)為三選一開關(guān)，各個第三輸入端并聯(lián)連接到地。所述信號處理單元包括低通濾波器，該低通濾波器的輸入端連接并聯(lián)著的所述各個第一輸入端，該低通濾波器的輸出端連接一模擬比較器的正輸入端；該模擬比較器的負(fù)輸入端接一參考電壓，輸出端連接一數(shù)字比較單元的輸入端；該數(shù)字比較單元的輸出所述檢測量結(jié)果。所述激勵信號源包括一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端連接所述數(shù)字比較單元的輸出端，輸出端連接并聯(lián)著的所述各個第一輸入端。所述數(shù)字比較單元的時(shí)鐘端口連接一定時(shí)裝置，由該定時(shí)裝置提供當(dāng)前電容檢測的放電時(shí)間和積分時(shí)間。
[0010]上述方案中，所述電容式觸摸檢測電路被集成于一集成電路中。
[0011]作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)方案還是，提供一種電容式觸摸檢測裝置，包括具有η個觸摸節(jié)點(diǎn)的電容式觸摸單元，控制對該η個觸摸節(jié)點(diǎn)的輸入電容進(jìn)行檢測的數(shù)字信號處理器；尤其是，還包括本發(fā)明電容式觸摸檢測電路，該電容式觸摸檢測電路的η個觸摸輸入節(jié)點(diǎn)與所述η個觸摸節(jié)點(diǎn)一一對應(yīng)連接；所述數(shù)字信號處理器連接該電容式觸摸檢測電路以接收所述檢測量結(jié)果及輸送所述控制數(shù)據(jù)。
[0012]具體地，所述電容式觸摸檢測裝置為自電容觸摸檢測裝置，所述電容式觸摸單元的各個觸摸節(jié)點(diǎn)的對應(yīng)端均連接信號地。
[0013]作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)方案還是，提供一種電容式觸摸檢測裝置防污潰致誤識別的方法，用于電容式觸摸檢測電路或裝置，包括步驟:
Α.根據(jù)η個觸摸輸入節(jié)點(diǎn)來設(shè)置η路觸摸檢測通道，利用受控的多路開關(guān)陣列來連接各個所述觸摸輸入節(jié)點(diǎn)以使所述η路觸摸檢測通道分時(shí)復(fù)用一個電容檢測電路，S卩，不同觸摸檢測通道通過該多路開關(guān)陣列的選擇來輪流切換接入該電容檢測電路進(jìn)行檢測；n代表2或2以上的自然數(shù)；
B.設(shè)置所述電容檢測電路，利用激勵信號源來產(chǎn)生并輸出一個激勵信號往被選中的觸摸檢測通道，來將輸入電容的容值調(diào)制并轉(zhuǎn)換成電壓信號，利用信號處理單元來接收并處理該電壓信號及輸出檢測量結(jié)果；
尤其是，在步驟B中還通過虛擬感應(yīng)來將所述電壓信號復(fù)制輸往部分或全部非選中的觸摸檢測通道。
[0014]上述方案中，采用電壓跟隨器來實(shí)現(xiàn)所述虛擬感應(yīng)，該電壓跟隨器的輸入端接所述電壓信號，輸出端通過所述多路開關(guān)陣列接通部分或全部非選中的觸摸檢測通道。
[0015]上述方案中，所述多路開關(guān)陣列包括η個至少二選一開關(guān)，各個選擇端與所述η個觸摸輸入節(jié)點(diǎn)一一對應(yīng)連接，各個第一輸入端并聯(lián)連接所述激勵信號源的輸出端，各個第二輸入端并聯(lián)連接所述虛擬感應(yīng)裝置的輸出端，各個控制端受控于來自電容式觸摸檢測裝置的數(shù)字信號處理器的控制數(shù)據(jù)。
[0016]更為具體地，所述激勵信號源采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為模擬量后以電流源的形式進(jìn)行輸出，來構(gòu)建一個可調(diào)電流源。更進(jìn)一步，多路開關(guān)陣列包括η個三選一開關(guān)，各個選擇端與所述η個觸摸輸入節(jié)點(diǎn)一一對應(yīng)連接，各個第一輸入端并聯(lián)連接所述激勵信號源的輸出端，各個第二輸入端并聯(lián)連接所述虛擬感應(yīng)裝置的輸出端，各個第三輸入端并聯(lián)接地，各個控制端受控于來自電容式觸摸檢測裝置的數(shù)字信號處理器的控制數(shù)據(jù)；所述控制數(shù)據(jù)控制各個三選一開關(guān)的切換操作，以對被選中通道的輸入電容交替進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的積分和放電，將所述電壓信號接入該被選中通道周邊的各觸摸檢測通道，將其余各觸摸檢測通道接地；每次積分結(jié)束后均根據(jù)當(dāng)前測試電壓的大小調(diào)節(jié)所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來調(diào)節(jié)下次積分電流，直到確定所述輸入電容的容值。
[0017]上述方案中，將所述當(dāng)前測試電壓與一參考電壓進(jìn)行模擬比較，根據(jù)比較結(jié)果采用逐次逼近的算法來調(diào)節(jié)所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，具體為:每次積分時(shí)間結(jié)束時(shí)，所述當(dāng)前測試電壓若高于所述參考電壓，則減小所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，否則加大該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；經(jīng)若干次積分和放電后，所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用作為該被選中通道的檢測量結(jié)果。
[0018]上述方案中，所述積分和放電的次數(shù)取決于所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位數(shù)；所述逐次逼近的算法是由該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的高位到低位進(jìn)行逐位確定的。
[0019]這些措施均可以消除選中通道與非選中通道之間的耦合電容，使得檢測電容在沒有觸摸時(shí)不受污潰影響，避免了產(chǎn)生誤識別觸摸事件；同時(shí)耦合電容的消除減小了選中通道的容性負(fù)載，檢測觸摸變化的信噪比得以提高。從技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，這些措施還具有簡易易行的優(yōu)點(diǎn)。
[0020]【專利附圖】

【附圖說明】 圖1為本發(fā)明電容式觸摸檢測電路/裝置的結(jié)構(gòu)示意框圖；
圖2為現(xiàn)有一種典型的電容觸摸屏結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3Α為圖2中觸摸屏的節(jié)點(diǎn)無觸摸時(shí)的等效電路示意圖，
圖3Β為該節(jié)點(diǎn)有觸摸時(shí)的等效電路示意圖，
圖3C為該節(jié)點(diǎn)有水滴時(shí)的等效電路示意圖，
圖3D為該節(jié)點(diǎn)引入虛擬感應(yīng)技術(shù)后無觸摸時(shí)的等效電路示意圖，
圖3Ε為該節(jié)點(diǎn)引入虛擬感應(yīng)技術(shù)后有觸摸時(shí)的等效電路示意圖，
圖3F為該節(jié)點(diǎn)引入虛擬感應(yīng)技術(shù)后有水滴時(shí)的等效電路示意圖；
圖4為圖1中虛擬感應(yīng)裝置的一種具體實(shí)施電路示例圖；
圖5Α為圖1中定時(shí)裝置的一種具體實(shí)施電路示例圖，
圖5Β為圖5Α中部分節(jié)點(diǎn)的波形示意圖；
圖6為圖1中數(shù)字比較單元的一種實(shí)施流程圖；
圖7為圖1的改進(jìn)實(shí)施例。[0021]【具體實(shí)施方式】下面，結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0022]圖2為現(xiàn)有一種典型的電容觸摸屏結(jié)構(gòu)示意圖。觸摸屏100包括有η個觸摸節(jié)點(diǎn)CHfCHN，用通道總線111表示其與觸摸檢測電路或裝置的連接，其中η代表2或2以上的自然數(shù)。對于自電容類型的結(jié)構(gòu)，各個所述觸摸節(jié)點(diǎn)的對應(yīng)端均連接到地，因不屬于本發(fā)明重點(diǎn)，接地連接端未標(biāo)示于該圖2中。該觸摸屏100的每行均包括左右交替的兩個用作為觸摸節(jié)點(diǎn)的三角形電極110。每個三角形電極的節(jié)點(diǎn)電容Cx由兩部分構(gòu)成:每個三角形電極存在的對地電容和相鄰三角形電極之間存在的寄生電容。
[0023]圖3A為圖2中觸摸屏不被觸摸時(shí)各受測觸摸節(jié)點(diǎn)的等效電路示意圖。信號源104通過通道CH1連至觸摸節(jié)點(diǎn)101的上極板，該觸摸節(jié)點(diǎn)具有對地電容Cg。與觸摸節(jié)點(diǎn)101相鄰的另一節(jié)點(diǎn)的上極板通過通道CH2接地或懸空，為信號穩(wěn)定及說明簡單起見，本系列圖示及闡述均以接地為例。由于相鄰觸摸節(jié)點(diǎn)間存在寄生電容，信號源104輸出交流信號時(shí)會通過感應(yīng)103引起相鄰節(jié)點(diǎn)間寄生電容電荷改變，相當(dāng)于增大了觸摸節(jié)點(diǎn)101的電容值，使其實(shí)際電容值大于Cg。請參閱圖3B所示的觸摸節(jié)點(diǎn)101受觸摸時(shí)的等效電路示意圖，當(dāng)人體手指106 (具有一對地電容Cb)靠近通道CH1的觸摸節(jié)點(diǎn)101時(shí)，從該上極板吸走了一部分電場，等效于增大了該觸摸節(jié)點(diǎn)101的實(shí)際電容值，檢測該通道CH1則將因?yàn)樵搶?shí)際電容值的增大而識別判斷為有觸摸事件發(fā)生。圖3C示意了觸摸節(jié)點(diǎn)101與相鄰觸摸節(jié)點(diǎn)上有水滴105時(shí)的等效電路圖，水滴105將從觸摸節(jié)點(diǎn)101的上極板吸走一部分電場并轉(zhuǎn)移到通道CH2的觸摸節(jié)點(diǎn)上，等效于增大觸摸節(jié)點(diǎn)101的電容值，檢測該通道CH1則會因此而誤認(rèn)為有觸摸事件發(fā)生。圖3D示意了為克服水滴影響而采用改進(jìn)措施后的等效電路示意圖，與圖3A相比，該圖3D通過通道CH2在觸摸節(jié)點(diǎn)101相鄰節(jié)點(diǎn)的上極板與地間引入信號源107。當(dāng)檢測觸摸節(jié)點(diǎn)101時(shí)，若使信號源107與信號源104保持同頻、同相、同幅，則兩個觸摸節(jié)點(diǎn)間耦合的寄生電容不會因信號源104的變化而使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，等效于耦合寄生電容消失了，因此可以認(rèn)為該兩相鄰?fù)ǖ篱g的互相干擾消失了。圖3E示意了在圖3D基礎(chǔ)上有觸摸事件發(fā)生時(shí)的等效電路示意圖，當(dāng)人體手指106靠近通道CH1的觸摸節(jié)點(diǎn)時(shí)，可從上極板吸走一部分電場，等效于增大觸摸節(jié)點(diǎn)101的電容值，而因?yàn)樾盘栐?07與信號源104保持同頻、同相、同幅，通道CH1的觸摸檢測將不會受到通道CH2的干擾。此外，由于通道間耦合寄生電容的等效消失，使得觸摸事件引起的電容變化部分占通道CH1總體電容的比重增加，觸摸信噪比得以增加。圖3F為圖3D基礎(chǔ)上有水滴105存在時(shí)的等效電路示意圖，因?yàn)樗问菓腋〉膶?dǎo)體，其吸收的電場必然與發(fā)射的電場相等，保持信號源107與信號源104保持同頻、同相、同幅，水滴就無法將通道CH1的電場轉(zhuǎn)移至通道CH2，檢測通道CH1時(shí)就不會因?yàn)樗蔚囊攵`認(rèn)為有觸摸事件發(fā)生。
[0024]上述闡述中，水滴僅僅是一個例子，油、膠等其它東西也可能造成觸摸誤識別。為此，本發(fā)明提出用于電容式觸摸檢測電路或裝置的一種防污潰致誤識別方法，在所述電容式觸摸檢測電路或裝置中，具有與電容式觸摸單元(例如但不限于所述自電容觸摸屏)的所述η個觸摸節(jié)點(diǎn)一一對應(yīng)連接的η個觸摸輸入節(jié)點(diǎn)?，F(xiàn)有觸摸檢測方法包括步驟:
Α.根據(jù)η個觸摸輸入節(jié)點(diǎn)來設(shè)置η路觸摸檢測通道，利用受控的多路開關(guān)陣列來連接各個所述觸摸輸入節(jié)點(diǎn)以使所述η路觸摸檢測通道分時(shí)復(fù)用一個電容檢測電路，S卩，不同觸摸檢測通道通過該多路開關(guān)陣列的選擇來輪流切換接入該電容檢測電路進(jìn)行檢測。大部分情況下，一次只能檢測一路觸摸檢測通道的待測電容，檢測完當(dāng)前通道的電容值后再通過選擇切換至下一觸摸檢測通道繼續(xù)檢測，如此輪流直至η個觸摸檢測通道被檢測完畢。當(dāng)前正在檢測的觸摸檢測通道為選中通道，其余暫時(shí)沒有檢測的為非選中通道。
[0025]B.設(shè)置所述電容檢測電路，利用激勵信號源來產(chǎn)生并輸出一個激勵信號往被選中的觸摸檢測通道，來將輸入電容的容值調(diào)制并轉(zhuǎn)換成電壓信號，利用信號處理單元來接收并處理所述電壓信號及輸出檢測量結(jié)果。
[0026]本發(fā)明方法以上述方法為基礎(chǔ)，還在步驟B中通過虛擬感應(yīng)來將所述電壓信號復(fù)制輸往部分或全部非選中的觸摸檢測通道，模擬如圖3Ε的情況，把同頻、同相、同幅的信號接入與正在檢測著的觸摸檢測通道(選中通道)周邊相鄰的或全部的其它非選中通道，來消除耦合寄生電容的檢測結(jié)果的影響。為此，將設(shè)置一個虛擬感應(yīng)裝置來實(shí)現(xiàn)所述虛擬感應(yīng)。
[0027]相應(yīng)地，本發(fā)明電容式觸摸檢測電路200如圖1所示，包括多路開關(guān)陣列201，連接有η個觸摸輸入節(jié)點(diǎn)來形成η個觸摸檢測通道并受控選中一觸摸檢測通道來連接激勵信號源；激勵信號源400，產(chǎn)生并輸出一個激勵信號往該被選中的觸摸檢測通道，來將輸入電容的容值調(diào)制并轉(zhuǎn)換成電壓信號；信號處理單元，接收并處理所述電壓信號以輸出檢測量結(jié)果，該檢測量結(jié)果例如但不限于數(shù)字形式，具體取決于觸摸檢測裝置的需要。其中，所述多路開關(guān)陣列201包括η個至少二選一開關(guān)，各個選擇端與所述η個觸摸輸入節(jié)點(diǎn)一一對應(yīng)連接，各個第一輸入端并聯(lián)連接所述激勵信號源400的輸出端，各個控制端受控于輸入該電容式觸摸檢測電路的控制數(shù)據(jù)SEL。該各個第一輸入端還并聯(lián)連接本發(fā)明所提出的虛擬感應(yīng)裝置300的輸入端，所述η個至少二選一開關(guān)的各個第二輸入端并聯(lián)連接該虛擬感應(yīng)裝置300的輸出端，從而該虛擬感應(yīng)裝置300復(fù)制所述被選中的觸摸檢測通道的電壓信號并通過相應(yīng)切換的開關(guān)送至全部或部分非選中通道上。
[0028]圖4為虛擬感應(yīng)裝置300的最佳電路實(shí)施例，包括運(yùn)算放大器301，該運(yùn)算放大器301的正輸入端為虛擬感應(yīng)裝置300的輸入端口 I，用來接所述電壓信號；與負(fù)輸入端相連接的輸出端同時(shí)為虛擬感應(yīng)裝置300的輸出端口 0，用來通過多路開關(guān)陣列接通部分或全部非選中通道。使運(yùn)算放大器301的帶寬遠(yuǎn)大于輸入信號的帶寬，加強(qiáng)輸出驅(qū)動能力，則輸入端口 I的電壓信號就可以被精確復(fù)制到輸出端口 O上。實(shí)際上還可以用現(xiàn)有技術(shù)的其它電路來完成電壓復(fù)制功能，只是本最佳實(shí)施例的電壓跟隨器具有電路較簡單且易于被集成電路實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。
[0029]為了降低對虛擬感應(yīng)裝置驅(qū)動能力的要求，通過開關(guān)接入到該虛擬感應(yīng)裝置輸出端的非選中通道越少越好，為此最好是將未被選擇接通虛擬感應(yīng)裝置的剩余非選中通道接地。故本發(fā)明最佳實(shí)施例中所述多路開關(guān)陣列201包括的η個開關(guān)優(yōu)選為三選一開關(guān)，各個第三輸入端并聯(lián)接地(一般取信號地)。具體如圖1所示，數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電流經(jīng)線網(wǎng)m連接各個第一輸入端(圖示ο號選擇端子)，多路開關(guān)陣列201受控選擇一路觸摸檢測通道來接通O號選擇端子與線網(wǎng)nl相連，其余檢測通道選部分或全部接通I號選擇端子來通過線網(wǎng)n2連接虛擬感應(yīng)裝置300的輸出端口(O端)，這樣虛擬感應(yīng)裝置300將線網(wǎng)nl上電壓復(fù)制到其輸出端口連接的線網(wǎng)n2上；剩余的各檢測通道則接通2號選擇端子并通過線網(wǎng)n3接地。
[0030]為適應(yīng)不同的測試對象，激勵信號源400最好選擇為可調(diào)電流源，可以采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)，將輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為模擬量后以電流源的形式進(jìn)行輸出，以對所述被選中通道的輸入電容進(jìn)行積分。該輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整變化來構(gòu)建所述可調(diào)電流源。
[0031]當(dāng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電流通過多路開關(guān)陣列向當(dāng)前選中通道的待測電容進(jìn)行積分，則積分后待測電容兩端電壓的大小由公式(1)決定:
【權(quán)利要求】
1.一種電容式觸摸檢測電路，包括多路開關(guān)陣列，連接有η個觸摸輸入節(jié)點(diǎn)來形成η個觸摸檢測通道并受控選中一觸摸檢測通道來連接激勵信號源，η代表2或2以上的自然數(shù)；所述激勵信號源產(chǎn)生并輸出一激勵信號往該被選中的觸摸檢測通道，來將輸入電容的容值調(diào)制并轉(zhuǎn)換成電壓信號；信號處理單元，接收并處理所述電壓信號及輸出檢測量結(jié)果；其特征在于: 所述多路開關(guān)陣列包括η個至少二選一開關(guān)，各個選擇端與所述η個觸摸輸入節(jié)點(diǎn)一一對應(yīng)連接，各個第一輸入端并聯(lián)連接所述激勵信號源的輸出端，各個控制端受控于輸入該電容式觸摸檢測電路的控制數(shù)據(jù)； 該各個第一輸入端還并聯(lián)連接一虛擬感應(yīng)裝置的輸入端，所述η個至少二選一開關(guān)的各個第二輸入端并聯(lián)連接該虛擬感應(yīng)裝置的輸出端，從而該虛擬感應(yīng)裝置復(fù)制所述電壓信號并通過相應(yīng)切換的開關(guān)送至全部或部分非選中通道上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式觸摸檢測電路，其特征在于: 所述多路開關(guān)陣列所包括的開關(guān)為三選一開關(guān)，各個第三輸入端并聯(lián)連接到地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式觸摸檢測電路，其特征在于: 所述信號處理單元包括低通濾波器，該低通濾波器的輸入端連接并聯(lián)著的所述各個第一輸入端，該低通濾波器的輸出端連接一模擬比較器的正輸入端；該模擬比較器的負(fù)輸入端接一參考電壓，輸出端連接一數(shù)字比較單元的輸入端DI ;該數(shù)字比較單元輸出所述檢測量結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求3 所述的電容式觸摸檢測電路，其特征在于: 所述激勵信號源包括一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端連接所述數(shù)字比較單元的輸出端，輸出端連接并聯(lián)著的所述各個第一輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容式觸摸檢測電路，其特征在于: 所述數(shù)字比較單元的時(shí)鐘端口連接一定時(shí)裝置，由該定時(shí)裝置來提供當(dāng)前電容檢測的放電時(shí)間和積分時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的電容式觸摸檢測電路，其特征在于: 該電容式觸摸檢測電路被集成于一集成電路中。
7.一種電容式觸摸檢測裝置，包括具有η個觸摸節(jié)點(diǎn)的電容式觸摸單元，控制對該η個觸摸節(jié)點(diǎn)的輸入電容進(jìn)行檢測的數(shù)字信號處理器；其特征在于: 還包括如權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的電容式觸摸檢測電路，該電容式觸摸檢測電路的η個觸摸輸入節(jié)點(diǎn)與所述η個觸摸節(jié)點(diǎn)一一對應(yīng)連接；所述數(shù)字信號處理器連接該電容式觸摸檢測電路以接收所述檢測量結(jié)果及輸送所述控制數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電容式觸摸檢測裝置，其特征在于: 該電容式觸摸檢測裝置為自電容觸摸檢測裝置，所述電容式觸摸單元的各個觸摸節(jié)點(diǎn)的對應(yīng)端均連接到地。
9.一種防污潰致誤識別的方法，用于電容式觸摸檢測電路或裝置，包括步驟: Α.根據(jù)η個觸摸輸入節(jié)點(diǎn)來設(shè)置η路觸摸檢測通道，利用受控的多路開關(guān)陣列來連接各個所述觸摸輸入節(jié)點(diǎn)以使所述η路觸摸檢測通道分時(shí)復(fù)用一個電容檢測電路，即，不同觸摸檢測通道通過該多路開關(guān)陣列的選擇來輪流切換接入該電容檢測電路進(jìn)行檢測；η代表2或2以上的自然數(shù)；B.設(shè)置所述電容檢測電路，利用激勵信號源來產(chǎn)生并輸出一個激勵信號往被選中的觸摸檢測通道，來將輸入電容的容值調(diào)制并轉(zhuǎn)換成電壓信號，利用信號處理單元來接收并處理該電壓信號及輸出檢測量結(jié)果；其特征在于:在步驟B中還通過虛擬感應(yīng)來將所述電壓信號復(fù)制輸往部分或全部非選中的觸摸檢測通道。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述防污潰致誤識別的方法，其特征在于:采用電壓跟隨器來實(shí)現(xiàn)所述虛擬感應(yīng)，該電壓跟隨器的輸入端接所述電壓信號，輸出端通過所述多路開關(guān)陣列接通部分或全部非選中的觸摸檢測通道。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述防污潰致誤識別的方法，其特征在于:所述多路開關(guān)陣列包括η個至少二選一開關(guān)，各個選擇端與所述η個觸摸輸入節(jié)點(diǎn)一一對應(yīng)連接，各個第一輸入端并聯(lián)連接所述激勵信號源的輸出端，各個第二輸入端并聯(lián)連接所述虛擬感應(yīng)裝置的輸出端，各個控制端受控于來自電容式觸摸檢測裝置的數(shù)字信號處理器的控制數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述防污潰致誤識別的方法，其特征在于:所述激勵信號源采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為模擬量后以電流源的形式進(jìn)行輸出來構(gòu)建一個可調(diào)電流源。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述防污潰致誤識別的方法，其特征在于:多路開關(guān)陣列包括η個三選一開關(guān)，各個選擇端與所述η個觸摸輸入節(jié)點(diǎn)一一對應(yīng)連接，各個第一輸入端并聯(lián)連接所述激勵信號源的輸出端，各個第二輸入端并聯(lián)連接所述虛擬感應(yīng)裝置的輸出端，各個第三輸入端并聯(lián)接地，各個控制端受控于來自電容式觸摸檢測裝置的數(shù)字信號處理器的控制數(shù)據(jù)；所述控制數(shù)據(jù)控制各個三選一開關(guān)的切換操作，以對被選中通道的輸入電容交替進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的積分和放電，將所述電壓信號接入該被選中通道周邊的各觸摸檢測通道，將其余各觸摸檢測通道接地；每次積分結(jié)束后均根據(jù)當(dāng)前測試電壓的大小調(diào)節(jié)所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來調(diào)節(jié)下次積分電流，直到確定所述輸入電容的容值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述防污潰致誤識別的方法，其特征在于，將所述當(dāng)前測試電壓與一參考電壓進(jìn)行模擬比較，根據(jù)比較結(jié)果采用逐次逼近的算法來調(diào)節(jié)所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，具體為:每次積分時(shí)間結(jié)束時(shí)，所述當(dāng)前測試電壓若高于所述參考電壓，則減小所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，否則加大該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；經(jīng)若干次積分和放電后，所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用作為該被選中通道的檢測量結(jié)果。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述防污潰致誤識別的方法，其特征在于:所述積分和放電的次數(shù)取決于所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位數(shù)；所述逐次逼近的算法是由該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的高位到低位進(jìn)行逐位確定的。
【文檔編號】G06F3/044GK103713784SQ201310127229
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月12日
【發(fā)明者】胡術(shù)云 申請人:深圳市匯春科技有限公司