技術領域

本公開涉及電子電路和電子系統(tǒng)，更具體地講，涉及一種被配置為感測伴隨朝著觸摸屏的接觸或接近的動作并且處理根據(jù)該動作生成的信號的觸摸處理器電路。

背景技術：

最近正在使用各種類型的電子裝置或電子系統(tǒng)。電子裝置或電子系統(tǒng)根據(jù)包括在其中的各種電子電路的操作來執(zhí)行它自己的功能。

觸摸屏系統(tǒng)是廣泛使用的電子系統(tǒng)的示例。觸摸屏系統(tǒng)可包括顯示裝置以及設置在顯示裝置上的觸摸傳感器。觸摸傳感器用于感測諸如人的手或手寫筆的對象是否與觸摸傳感器接觸或接近觸摸傳感器。即，作為輸入裝置的一部分的觸摸傳感器可用于提供用戶接口。例如，觸摸傳感器可包括具有電容值響應于對象的接觸或接近而變化的電容組件的電容傳感器。

觸摸屏系統(tǒng)還可包括用于處理響應于觸摸傳感器的感測而生成的信號的觸摸處理器電路。例如，當觸摸傳感器包括電容傳感器時，觸摸處理器電路可將具有根據(jù)電容的變化而變化的電壓值的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。該數(shù)字值可被提供給包括在觸摸屏系統(tǒng)中或者與觸摸屏系統(tǒng)分離地提供的操作處理裝置(例如，中央處理單元(CPU)、應用處理器(AP)等)。操作處理裝置可基于數(shù)字值來計算發(fā)生接觸或接近的位置或者發(fā)生接觸或接近時的持續(xù)時間。操作處理裝置可基于計算結果執(zhí)行并處理各種操作，并且可向用戶提供服務。

觸摸屏系統(tǒng)應用在各種領域中。特別地，觸摸屏系統(tǒng)可廣泛應用于諸如便攜式終端、智能電話等的移動裝置。當觸摸屏系統(tǒng)被應用于移動裝置時，觸摸屏系統(tǒng)需要被實現(xiàn)為占據(jù)較小區(qū)域并且消耗較少的電量。

技術實現(xiàn)要素：

在一些示例實施例中，一種觸摸處理器電路可包括電容-電壓轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。電容-電壓轉(zhuǎn)換器可將從觸摸傳感器發(fā)送的輸入信號轉(zhuǎn)換為與觸摸傳感器的電容對應的轉(zhuǎn)換信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可將從電容-電壓轉(zhuǎn)換器發(fā)送的轉(zhuǎn)換信號數(shù)字化，并且可生成數(shù)字值。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可包括第一轉(zhuǎn)換器、第二轉(zhuǎn)換器和組合邏輯電路。第一轉(zhuǎn)換器可在第一時間段期間基于轉(zhuǎn)換信號計算數(shù)字值的高位。第二轉(zhuǎn)換器可在不與第一時間段重疊的第二時間段期間，基于從第一轉(zhuǎn)換器發(fā)送的殘差分量信號，來計算包括數(shù)字值中的除了高位以外的位的低位。組合邏輯電路可將高位和低位組合，并且可生成數(shù)字值。

在一些示例實施例中，一種觸摸屏系統(tǒng)可包括觸摸傳感器、電容-電壓轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。觸摸傳感器可包括具有電容組件的感測陣列。電容-電壓轉(zhuǎn)換器可將從觸摸傳感器發(fā)送的輸入信號轉(zhuǎn)換為與電容組件的電容值對應的轉(zhuǎn)換信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可在第一時間段期間通過第一模數(shù)轉(zhuǎn)換操作，計算與轉(zhuǎn)換信號對應的數(shù)字值的高位，在不與第一時間段重疊的第二時間段期間，通過與第一模數(shù)轉(zhuǎn)換操作分開的第二模數(shù)轉(zhuǎn)換操作來計算數(shù)字值的低位，并且將高位和低位組合以生成數(shù)字值。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可在第一時間段期間接收轉(zhuǎn)換信號，可在第二時間段期間不接收轉(zhuǎn)換信號。

在一些示例實施例中，一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器可生成轉(zhuǎn)換裝置的輸入信號的轉(zhuǎn)換信號的數(shù)字值。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可包括第一轉(zhuǎn)換器、第二轉(zhuǎn)換器和組合邏輯電路。第一轉(zhuǎn)換器可在第一時間段期間基于轉(zhuǎn)換信號來計算數(shù)字值的高位。第二轉(zhuǎn)換器可在第二時間段期間基于殘差分量信號來計算數(shù)字值的低位，殘差分量信號從第一轉(zhuǎn)換器被發(fā)送，第二時間段不與第一時間段重疊。組合邏輯電路可將高位和低位組合，從而生成數(shù)字值。

附圖說明

通過參照附圖詳細地描述示例性實施例，特征對于本領域技術人員而言將變得顯而易見，其中：

圖1和圖2分別示出根據(jù)示例實施例的觸摸屏系統(tǒng)的示意圖和框圖；

圖3示出圖1和圖2的觸摸處理器電路的框圖；

圖4示出圖3的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的框圖；

圖5示出描述圖4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的操作的時序圖；

圖6示出描述由圖4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成數(shù)字值的處理的示意圖；

圖7示出圖4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器的框圖；

圖8示出圖7的模擬輸入路徑的示意圖；

圖9示出描述在圖8的模擬輸入路徑中執(zhí)行的操作的時序圖；

圖10示出顯示圖4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入與圖7的積分器的輸出之間的關系的曲線圖；

圖11示出用于調(diào)節(jié)圖7的積分器的輸出的放大和偏移控制器的連接的框圖；

圖12示出顯示圖4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入與圖11的放大和偏移控制器的輸出之間的關系的曲線圖；

圖13示出描述通過從圖4的第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成的附加位生成數(shù)字值的處理的示意圖；

圖14示出采用根據(jù)示例實施例的觸摸處理器電路和觸摸屏系統(tǒng)的各種類型的電子裝置的示意圖；

圖15示出包括根據(jù)示例實施例的觸摸處理器電路及其接口的電子系統(tǒng)的框圖。

具體實施例

現(xiàn)在，將在下文參照附圖更充分地描述示例實施例；然而，它們可以不同的形式來實現(xiàn)，并且不應被解釋為受限于在此所闡述的實施例。相反，提供這些實施例，從而本公開將徹底和完整的，并且將向本領域技術人員充分地傳達示例性實現(xiàn)方式。

所有上述特征和以下描述均為用于幫助更好地理解本公開的示例性描述。即，本公開不應被解釋為受限于在此闡述的“示例”實施例，而是可以以不同的形式來具體實現(xiàn)。以下實施例僅是示例。因此，如果存在多種方式來實現(xiàn)本公開的組件，則顯而易見的是，本公開利用任何方式或其相同物來實現(xiàn)。

如果本公開中提及任何配置包括/包含特定組件或者任何處理包括/包含特定操作，這意味著還可包括其它組件或其它步驟。即，在此所使用的術語僅意在描述特定示例實施例，而非意在限制本公開的范圍。另外，為了幫助更好地理解本公開而描述的示例包括其互補實施例。

在此所使用的術語具有本領域技術人員通常理解的含義。常用的術語在本公開的上下文中將被解釋為一致的含義。另外，在此所使用的術語不應被解釋為過于理想化或形式化的含義，除非在此明確地定義。下面將參照附圖來描述本公開的實施例。

圖1和圖2是分別示出根據(jù)示例實施例的觸摸屏系統(tǒng)的示意圖和框圖。圖1和圖2將被一起參考以幫助更好地理解示例實施例。觸摸屏系統(tǒng)1000可包括觸摸傳感器1100、觸摸處理器電路1200、顯示裝置1300和顯示驅(qū)動器電路1400。在一些示例實施例中，觸摸屏系統(tǒng)1000還可包括主機1500。

參照圖1，觸摸傳感器1100可以是電子裝置或電子系統(tǒng)的輸入裝置，并且可提供用戶接口。觸摸傳感器1100可用于感測(或檢測)對象10(例如，人的手、手寫筆等)的接觸或接近。在示例實施例中，觸摸傳感器1100可包括具有電容值響應于對象10的接觸或接近而變化的電容組件的電容傳感器。

觸摸處理器電路1200可連接到觸摸傳感器1100。觸摸處理器電路1200可處理響應于觸摸傳感器1100的感測而生成的信號。在一個示例實施例中，當觸摸傳感器1100包括電容傳感器時，觸摸處理器電路1200可接收具有根據(jù)觸摸傳感器1100的電容組件的電容值的改變而變化的電壓值的模擬信號。觸摸處理器電路1200可將所接收的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。

數(shù)字值可指示所感測的電容組件的電容值。數(shù)字值可被提供給包括在觸摸屏系統(tǒng)1000中或者與觸摸屏系統(tǒng)1000分離地提供的主機裝置(例如，圖2的主機1500)。

顯示裝置1300可以是電子裝置或電子系統(tǒng)的輸出裝置，并且可提供用戶接口。顯示裝置1300可向用戶提供圖像信息。例如，顯示裝置1300可包括液晶顯示器(LCD)、發(fā)光二極管(LED)顯示器、有機LED(OLED)顯示器、有源矩陣OLED(AMOLED)顯示器或它們的任何組合中的至少一個。顯示驅(qū)動器電路1400可驅(qū)動并控制顯示裝置1300，使得顯示裝置1300恰當?shù)仫@示圖像信息。

觸摸傳感器1100可以是透明的。因此，光可穿過觸摸傳感器1100到達在觸摸傳感器1100下面的顯示裝置1300，因此，用戶可看到顯示裝置1300上所顯示的圖像信息。用戶可基于顯示在顯示裝置1300上的圖像信息，來與觸摸傳感器1100接觸或者接近觸摸傳感器1100，因此觸摸處理器電路1200可生成與觸摸傳感器1100的接觸或接近對應的數(shù)字值。

主機裝置(例如，圖2中的主機1500)可基于數(shù)字值來計算發(fā)生接觸或接近的位置和/或發(fā)生接觸或接近時的持續(xù)時間。主機裝置可基于計算結果來執(zhí)行和處理各種操作并且可向用戶提供服務。

參照圖2，觸摸傳感器1100可包括感測陣列1110。感測陣列1110可包括沿著行方向或列方向布置的導線。沿著行方向布置的導線可與沿著列方向布置的導線交叉。然而，沿著行方向布置的導線可不與沿著列方向布置的導線連接。導線可覆蓋圖1的顯示裝置1300的上表面，并且導線的各個交點可對應于顯示裝置1300上的特定坐標。

在一個示例實施例中，當觸摸傳感器1100包括電容傳感器時，在沿著行方向布置的每條導線與沿著列方向布置的每條導線之間可形成電容組件。此電容組件可具有電容值Cm。當圖1的對象10與觸摸傳感器1100接觸或者接近觸摸傳感器1100時，電容值Cm可變化?？苫陔娙葜礐m的改變來感測對象10的接觸或接近，并且觸摸處理器電路1200可恰當?shù)靥幚碜兓碾娙葜礐m。

觸摸處理器電路1200可包括行選擇器1210、列選擇器1230和感測控制器1250。行選擇器1210可連接至沿著行方向布置的導線，列選擇器1230可連接至沿著列方向布置的導線。感測控制器1250可控制觸摸處理器電路1200的總體操作，使得電容值Cm被恰當?shù)靥幚怼?/p>

例如，在感測控制器1250的控制下，行選擇器1210可將具有充放電電壓的信號提供給沿著行方向布置的導線。在感測控制器1250的控制下，列選擇器1230可從沿著列方向布置的導線讀取電容值Cm。感測控制器1250可控制選擇一條沿著行方向布置的導線、選擇一條沿著列方向布置的導線以及選擇時序。據(jù)此，可獲得導線的所有交點中的每一個交叉點的電容值Cm。

在一些示例實施例中，感測控制器1250可包括感測測量電路1270。感測測量電路1270可將電容值Cm數(shù)字化，并且可生成與電容值Cm對應的數(shù)字值。將參照圖3至圖13來描述根據(jù)一些示例實施例的感測測量電路1270的配置和操作。由感測測量電路1270生成的數(shù)字值可被提供給主機1500。

主機1500可基于數(shù)字值來計算發(fā)生接觸或接近的位置和/或發(fā)生接觸或接近時的持續(xù)時間。例如，主機1500可包括諸如中央處理單元(CPU)、應用處理器(AP)等的操作處理裝置。主機1500可通過基于計算結果執(zhí)行和處理各種操作來向用戶提供服務。為此，主機1500可執(zhí)行算術運算和/或邏輯運算。

在圖2中，感測測量電路1270被示出為包括在感測控制器1250中。然而，在一些其它示例實施例中，感測測量電路1270可與感測控制器1250分離地提供。另外，在圖2中，主機1500被示出為包括在觸摸屏系統(tǒng)1000中。然而，在一些其它示例實施例中，主機1500可與觸摸屏系統(tǒng)1000分離地提供。圖1和圖2意在幫助更好地理解示例實施例，而非限制本公開的范圍和精神。

圖3是示出圖1和圖2的觸摸處理器電路的框圖。如參照圖2所述，觸摸處理器電路1200可包括感測測量電路1270。在一些示例實施例中，感測測量電路1270可包括電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271和模數(shù)轉(zhuǎn)換器1273。感測測量電路1270可將圖2的感測陣列1110的電容組件的電容值Cm轉(zhuǎn)換為數(shù)字值DV。

在圖2的感測控制器1250的控制下，具有充放電電壓的信號Vcd(以下稱作“充放電信號”)可被提供給感測陣列1110的電容組件。例如，可從單獨的電壓生成電路(未示出)來提供充放電信號Vcd。例如，充放電信號Vcd可以是具有特定頻率的方波信號，但是本公開不限于此。感測陣列1110的電容組件可響應于充放電信號Vcd來充電或放電，并且可基于電容組件的充電和放電來識別電容值Cm。

電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271可通過圖2的列選擇器1230從圖2的觸摸傳感器1100(更具體地講，從具有電容值Cm的電容組件)接收輸入信號。此輸入信號可與電容值Cm相關聯(lián)。

電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271可將輸入信號轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換信號。該轉(zhuǎn)換信號可具有與電容值Cm對應的電壓值Vc。即，電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271可將電容值Cm轉(zhuǎn)換為電壓值Vc。隨著電容組件充電或放電，轉(zhuǎn)換信號的電壓值Vc可擺動。此外，當電容值Cm響應于對象的接觸或接近而變化時，轉(zhuǎn)換信號的電壓值Vc可根據(jù)電容值Cm的改變而改變。

電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271可使用諸如運算放大器的有源元件和/或諸如電阻器、電容器等的無源元件來實現(xiàn)。電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271的配置可根據(jù)實施例而不同地修改或改變。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器1273可從電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271接收具有電壓值Vc的轉(zhuǎn)換信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器1273可將轉(zhuǎn)換信號數(shù)字化，以生成數(shù)字值DV。數(shù)字值DV可指示所感測的電容值Cm。數(shù)字值DV可被提供給主機裝置(例如，圖2中的主機1500)，并且主機裝置可處理數(shù)字值DV以向用戶提供服務。

在一些情況下，由于電容值Cm較小，所以電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271的輸出電壓的幅度可能較小。因此，在與觸摸處理器電路1200相關聯(lián)的一些示例實施例中，電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271的輸出可被提供給模擬累加器，通過模擬累加器累加的電壓可被提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器1273。因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換器1273可接收具有較大幅度的電壓的信號。

然而，根據(jù)下面將描述的一些示例實施例，在沒有模擬累加器的情況下，觸摸處理器電路1200可直接通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器1273將電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271的輸出數(shù)字化。即，在一些示例實施例中，觸摸處理器電路1200可不包括模擬累加器。

可針對與一個電容組件對應的各個通道來提供模擬累加器。因此，當所有通道均不包括模擬累加器時，觸摸處理器電路1200所占據(jù)的總面積可顯著減小，并且觸摸處理器電路1200所消耗的電量可顯著減少。結果，采用觸摸處理器電路1200的觸摸屏系統(tǒng)1000可被有效地實現(xiàn)并且可有效地操作。

然而，當電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271的輸出被直接數(shù)字化時，模數(shù)轉(zhuǎn)換器1273可具有高分辨力(即，分辨率)特性以實現(xiàn)期望的精度。另外，模數(shù)轉(zhuǎn)換器1273可包括噪聲濾波器以充分地對低頻分量進行濾波。這是因為電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271的輸出電壓的幅度可能較小。

當模數(shù)轉(zhuǎn)換器1273具有高分辨力時，執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換所花費的時間可能增加。然而，由于分配給執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的時間有限，所以模數(shù)轉(zhuǎn)換的速度需要足夠快。因此，在一些示例實施例中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器1273可執(zhí)行分離地提供的“兩步式”模數(shù)轉(zhuǎn)換。將參照圖4來描述滿足上述條件的模數(shù)轉(zhuǎn)換器1273的配置。

圖4是示出圖3的模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000(1273)的框圖。模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000可包括第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300和組合邏輯電路2500。例如，圖3的模數(shù)轉(zhuǎn)換器1273可包括圖4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000可將具有電壓值Vc的轉(zhuǎn)換信號數(shù)字化，以生成數(shù)字值DV。在一個感測時間段期間可生成一個數(shù)字值DV。感測時間段的長度可根據(jù)設計和實現(xiàn)方式來不同地修改或改變。在一些示例實施例中，數(shù)字值DV可被生成，以被劃分為高位Bu和低位Bl。即，數(shù)字值DV的位串(bit string)可包括高位Bu和低位Bl。

高位Bu可在一個感測時間段中的第一時間段期間生成，低位Bl可在這一個感測時間段中的第二時間段期間生成。第一時間段可不與第二時間段重疊。

第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可從圖3的電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271接收具有電壓值Vc的轉(zhuǎn)換信號。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可在第一時間段期間執(zhí)行第一模數(shù)轉(zhuǎn)換操作。更具體地講，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可在第一時間段期間基于轉(zhuǎn)換信號，來計算數(shù)字值DV的高位Bu。在一些示例實施例中，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可在計算高位Bu的同時生成殘差分量(residue component)。

第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可接收與第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100所生成的殘差分量對應的殘差分量信號RC。第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可在第二時間段期間執(zhí)行與第一模數(shù)轉(zhuǎn)換操作分離的第二模數(shù)轉(zhuǎn)換操作。更具體地講，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可在第二時間段期間基于殘差分量信號RC，來計算數(shù)字值DV的低位Bl。低位Bl可包括數(shù)字值DV中的除了高位Bu之外的位。

在一些示例實施例中，可順序地生成高位Bu和低位Bl。即，在第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100生成高位Bu之后，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可生成低位Bl。

組合邏輯電路2500可接收由第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100生成的高位Bu。組合邏輯電路2500可接收由第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300生成的低位Bl。組合邏輯電路2500可對高位Bu和低位Bl執(zhí)行算術運算和/或邏輯運算。因此，組合邏輯電路2500可將高位Bu和低位Bl組合以生成數(shù)字值DV。

高位Bu的數(shù)量可至少根據(jù)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100的轉(zhuǎn)換能力來確定。例如，當?shù)谝荒?shù)轉(zhuǎn)換器2100能夠執(zhí)行6位模數(shù)轉(zhuǎn)換時，高位Bu可包括6位。另外，低位Bl的數(shù)量可至少根據(jù)第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300的轉(zhuǎn)換能力來確定。例如，當?shù)诙?shù)轉(zhuǎn)換器2300能夠執(zhí)行10位模數(shù)轉(zhuǎn)換時，低位Bl可包括10位。根據(jù)上述示例，數(shù)字值DV可包括最多16位的位串。

如上所述，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000可高速地執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并且具有高分辨力。因此，生成高位Bu的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可采用精度相對高的模數(shù)轉(zhuǎn)換方案，生成低位Bl的第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可采用速度相對高的模數(shù)轉(zhuǎn)換方案。

在一個示例實施例中，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可包括西伽馬-德爾塔(sigma-delta)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。由于西伽馬-德爾塔轉(zhuǎn)換方案具有相對高的精度，所以可采用西伽馬-德爾塔轉(zhuǎn)換方案來基于具有較小幅度的電壓值Vc生成高位Bu。

在一個示例實施例中，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可包括循環(huán)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。由于循環(huán)轉(zhuǎn)換方案以相對高的速度操作，因此可采用循環(huán)轉(zhuǎn)換方案來在短時間內(nèi)生成低位Bl。根據(jù)上述示例實施例，可以高精度和高速度來生成數(shù)字值DV。

然而，本公開的范圍和精神不限于上述示例實施例。在一些其它實施例中，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可采用Δ型轉(zhuǎn)換方案，或者第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可采用逐次逼近方案。模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000的配置可不同地修改或改變以執(zhí)行“兩步式”模數(shù)轉(zhuǎn)換。然而，為了幫助更好地理解示例實施例，下面將假設第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100采用西伽馬-德爾塔方案，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300采用循環(huán)轉(zhuǎn)換方案。

如上所述，可在第一時間段期間計算高位Bu。為此，具有電壓值Vc的轉(zhuǎn)換信號可在第一時間間隔期間被發(fā)送至第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100。另一方面，在用于生成低位Bl的第二時間段期間，轉(zhuǎn)換信號可不被發(fā)送至第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100。

在示例實施例中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000可包括開關SW1。開關SW1可控制圖3的電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271與模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000之間的連接。例如，開關SW1可在第一時間段期間將電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000。因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可在第一時間段期間接收轉(zhuǎn)換信號。

另一方面，開關SW1可在第二時間段期間將電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271與模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000斷開連接。因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可在第二時間段期間不接收轉(zhuǎn)換信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000的操作將參照圖5和圖6更詳細地描述。

在圖4中，開關SW1被示出為單個開關元件。然而，開關SW1的配置可不同地修改或改變。例如，開關SW1可利用能夠執(zhí)行開關操作的任何開關電路(諸如晶體管、緩沖電路、門電路等)來實現(xiàn)。

圖5是描述圖4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的操作的時序圖。圖6是描述通過圖4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成數(shù)字值的處理的示意圖。圖4將與圖5和圖6一起被參考以幫助更好地理解示例實施例。

在圖5中描述在一個感測時間段期間在圖4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000中執(zhí)行的操作。一個感測時間段可以是用于生成一個數(shù)字值DV的時間段。一個感測時間段可包括第一時間段TP1和第二時間段TP2。第一時間段TP1可不與第二時間段TP2重疊。

在第一時間段TP1期間，圖4的開關SW1可將圖3的電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271連接至圖4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000。因此，具有擺動的電壓值Vc的轉(zhuǎn)換信號可被提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可接收轉(zhuǎn)換信號。在第一時間段TP1期間，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可執(zhí)行第一模數(shù)轉(zhuǎn)換。

參照圖6，在第一時間段TP1期間，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可基于具有電壓值Vc的轉(zhuǎn)換信號來計算數(shù)字值DV的高位Bu。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可在計算高位Bu的操作期間生成殘差分量。例如，高位Bu可包括m位。高位Bu可被提供給組合邏輯電路2500。

例如，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可執(zhí)行“過采樣(over-sampling)”以計算高位Bu。即，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可在一個感測時間段期間執(zhí)行多次采樣操作以生成一個數(shù)字值DV。為此，在一些示例實施例中，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可響應于具有與轉(zhuǎn)換信號相同的頻率(即，發(fā)送至電容至電壓轉(zhuǎn)換器1271的輸入信號的頻率)的時鐘信號來進行操作。

例如，時鐘信號生成器可被提供，以將時鐘信號發(fā)送至第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100。時鐘信號生成器可包括用于將具有穩(wěn)定頻率的時鐘信號提供給第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100的各種電路，例如，振蕩器電路、鎖相環(huán)(PLL)電路等。時鐘信號生成器可被提供在感測測量電路1270的內(nèi)部或外部。

在一些示例實施例中，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可執(zhí)行“雙采樣(double-sampling)”。即，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可在具有電壓值Vc的轉(zhuǎn)換信號的上升沿和下降沿均執(zhí)行采樣操作。過采樣和雙采樣可使得第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100的精度增加。

參照圖5，在第二時間段TP2期間，圖4的開關SW1可將圖3的電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271與模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000斷開連接。因此，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100在第二時間段TP2期間可不接收轉(zhuǎn)換信號。開關SW1可根據(jù)圖2的感測控制器1250的控制而斷開。另外，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可根據(jù)圖2的感測控制器1250的控制來開始操作。在第二時間段TP2期間，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可執(zhí)行第二模數(shù)轉(zhuǎn)換操作。第二模數(shù)轉(zhuǎn)換操作可與第一模數(shù)轉(zhuǎn)換操作分開。

為了控制開關SW1的操作，感測控制器1250可監(jiān)測第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100和/或第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300的操作。例如，感測控制器1250還可包括用于監(jiān)測第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100和/或第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300的操作的監(jiān)測/控制電路1251。監(jiān)測/控制電路1251可監(jiān)測第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100和/或第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300是否輸出計算結果。例如，監(jiān)測/控制電路1251可響應于第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100的計算結果而使開關SW1斷開，并且響應于第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300的計算結果而使開關SW1連接。

參照圖6，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可接收與第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100所生成的殘差分量對應的殘差分量信號RC。在第二時間段TP2期間，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可基于殘差分量信號RC來計算數(shù)字值DV的低位Bl。例如，低位Bl可包括n位。低位Bl可被提供給組合邏輯電路2500。

第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可以以比第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100快的速度來操作。在一些示例實施例中，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可響應于具有比用于操作第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100的頻率高的頻率的時鐘信號來操作。為此，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可接收相對于第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100的時鐘信號獨立地提供的時鐘信號。

例如，時鐘生成器可被提供，以將時鐘信號發(fā)送至第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300。時鐘信號生成器可包括用于將具有穩(wěn)定頻率的時鐘信號提供給第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300的各種電路，例如，振蕩器電路、PLL電路等。時鐘信號生成器可被提供在感測測量電路1270的內(nèi)部或外部。用于第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300的時鐘信號生成器可與用于第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100的時鐘信號生成器一起實現(xiàn)，或者分開地實現(xiàn)。例如，當用于第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300的時鐘信號生成器可與用于第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100的時鐘信號生成器一起實現(xiàn)時，時鐘信號生成器可包括用于輸出具有不同頻率的時鐘信號的時鐘分頻器。可選地，當用于第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300的時鐘信號生成器可與用于第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100的時鐘信號生成器分開地實現(xiàn)時，用于第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300的時鐘信號生成器的PLL電路可以以與用于第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100的時鐘信號生成器的PLL電路的操作頻率不同的操作頻率進行操作。

當用于操作第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300的時鐘信號的頻率增大時，第二時間段TP2的長度可縮短。因此，感測時間段的長度可縮短，并且模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000可高速地操作。

組合邏輯電路2500可對高位Bu和低位Bl執(zhí)行任何恰當?shù)乃阈g運算和/或邏輯運算。組合邏輯電路2500可將高位Bu和低位Bl組合，并且可生成數(shù)字值DV。數(shù)字值DV可包括最多(m+n)位。

如圖6所示，當高位Bu沒有與低位Bl重疊時，數(shù)字值DV可包括(m+n)位的位串。另一方面，在一些示例實施例中，低位Bl的一部分可被設置為與高位Bu的一部分重疊。在該示例實施例中，數(shù)字值DV可包括比(m+n)位短的位串。這樣的示例實施例將參照圖13來描述。

根據(jù)參照圖4至圖6描述的處理，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000可通過“兩步式”模數(shù)轉(zhuǎn)換，將具有電壓值Vc的轉(zhuǎn)換信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值DV。在兩步式模數(shù)轉(zhuǎn)換中，數(shù)字值DV的高位Bu可與數(shù)字值DV的低位Bl分離地計算。

圖7是示例性地示出圖4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器的框圖。圖7示出第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100包括西伽馬-德爾塔模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。

在感測時間段中的第一時間段期間，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可通過開關SW1接收具有電壓值Vc的轉(zhuǎn)換信號。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可基于轉(zhuǎn)換信號來計算高位Bu。在感測時間段中的第二時間段期間，開關SW1可斷開。在第二時間段期間，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可基于殘差分量信號RC來計算低位Bl。

在一個示例實施例中，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可包括噪聲濾波器2110、減法器2120、積分器2130、比較器2140、數(shù)模轉(zhuǎn)換器2150和計數(shù)器2160。噪聲濾波器2110可對具有電壓值Vc的轉(zhuǎn)換信號的低頻分量進行濾波。噪聲濾波器2110可用于更精確地執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。低頻分量被濾波的轉(zhuǎn)換信號可被提供給減法器2120。

減法器2120可接收濾波的轉(zhuǎn)換信號和反饋信號FB。減法器2120可從濾波的轉(zhuǎn)換信號減去反饋信號FB以生成減法信號。減法信號可被提供給積分器2130。積分器2130可對減法信號執(zhí)行積分運算以生成積分信號INTG。積分器2130可輸出用于第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300的與第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100操作時所生成的殘差分量對應的殘差分量信號RC。

模擬輸入路徑AIP可包括噪聲濾波器2110、減法器2120和積分器2130。模擬輸入路徑AIP的配置的示例實施例將參照圖8來描述。

比較器2140可接收積分信號INTG。比較器2140可將參考信號REF與積分信號INTG進行比較以生成比較信號CMP。例如，可從單獨的電壓生成電路提供參考信號REF。比較信號CMP可被反饋到減法器2120以生成殘差分量。數(shù)模轉(zhuǎn)換器2150可將比較信號CMP轉(zhuǎn)換為模擬信號以生成反饋信號FB。計數(shù)器2160可基于比較信號CMP來生成高位Bu。

例如，當積分信號INTG的幅度大于或等于參考信號REF的幅度時，比較器2140可生成具有邏輯值“1”的比較信號CMP。另一方面，當積分信號INTG的幅度小于參考信號REF的幅度時，比較器2140可生成具有邏輯值“0”的比較信號CMP。計數(shù)器2160可對接收到具有邏輯值“1”的比較信號CMP的事件的數(shù)量進行計數(shù)。可根據(jù)計數(shù)器2160的運算來計算高位Bu。

“西伽馬-德爾塔(Σ-Δ)”方案可通過減法器2120和積分器2130來實現(xiàn)。用于這樣的方案的電路操作對本領域技術人員是公知的。因此，下面將省略與西伽馬-德爾塔模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的操作相關聯(lián)的詳細描述。

已參照圖7描述了采用西伽馬-德爾塔轉(zhuǎn)換方案的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100的配置。然而，在一些其它示例實施例中，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100的配置可不同地修改或改變。圖7被提供以幫助更好地理解本公開，并非意在限制本公開。

圖8是示例性地示出圖7的模擬輸入路徑的示意圖。圖9是描述在圖8的模擬輸入路徑中執(zhí)行的操作的時序圖。圖7將與圖8和圖9一起被參考以更好地理解示例實施例。

例如，模擬輸入路徑AIP可執(zhí)行圖7所示的噪聲濾波器2110、減法器2120和積分器2130的功能。具有電壓值Vc的轉(zhuǎn)換信號可被提供給模擬輸入路徑AIP。

參照圖8，轉(zhuǎn)換信號可被提供給感測電容器Cs1的一個端子。轉(zhuǎn)換信號可以是從圖3的電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271輸出的單端信號。

在一個示例實施例中，可采用差分信號系統(tǒng)以改善信號的可靠性和完整性。為了生成差分信號，可提供額外的感測電容器Cs2，并且具有共模電壓Vcom的共模信號可被施加到感測電容器Cs2的第一端子。例如，可從單獨的電壓生成電路提供共模信號。

為了控制電路的穩(wěn)定性和操作，具有共模電壓Vcom的共模信號通過開關SW2可被提供或者可不被提供給感測電容器Cs1的另一端子。另外，共模信號通過開關SW3可被提供或者不被提供給感測電容器Cs2的第二端子。

感測電容器Cs1的第二端子通過開關SW4p可連接至或者不連接至差分放大器DA的非反相輸入端子。感測電容器Cs1的第二端子通過開關SW4n可連接至或者可不連接至差分放大器DA的反相輸入端子。感測電容器Cs2的第二端子通過開關SW5p可連接至或者可不連接至差分放大器DA的非反相輸入端子。感測電容器Cs2的第二端子通過開關SW5n可連接至或者可不連接至差分放大器DA的反相輸入端子。

積分電容器Ci1可連接在差分放大器DA的反相輸入端子與非反相輸出端子之間。積分電容器Ci2可連接在差分放大器DA的非反相輸入端子與反相輸出端子之間。差分放大器DA可通過非反相輸出端子輸出具有非反相電壓Vcp的信號，可通過反相輸出端子輸出具有反相電壓Vcn的信號。具有非反相電壓Vcp的信號和具有反相電壓Vcn的信號可作為積分信號INTG(差分信號)，被提供給圖7的比較器2140。在該示例實施例中，比較器2140可利用差分比較器來實現(xiàn)。

參照圖8和圖9來描述在時間“t0”與時間“t1”之間的時間間隔中，在模擬輸入路徑AIP所執(zhí)行的操作，開關SW4n和開關SW5p可連接，開關SW4p和開關SW5n可斷開連接。因此，差分放大器DA的反相輸入端子可連接至感測電容器Cs1的第二端子，差分放大器DA的非反相輸入端子可連接至感測電容器Cs2的第二端子。

在時間“t1”與時間“t2”之間的時間間隔中，開關SW4p和開關SW5n可連接，開關SW4n和開關SW5p可斷開連接。因此，差分放大器DA的反相輸入端子可連接至感測電容器Cs2的第二端子，差分放大器DA的非反相輸入端子可連接至感測電容器Cs1的第二端子。

在時間“t2”與時間“t3”之間的時間間隔中，可執(zhí)行與在時間“t0”與時間“t1”之間的時間間隔中執(zhí)行的操作相同的操作。在時間“t3”與時間“t4”之間的時間間隔中，可執(zhí)行與在時間“t1”與時間“t2”之間的時間間隔中執(zhí)行的操作相同的操作。

根據(jù)上述操作，差分放大器DA的反相輸入端子和非反相輸入端子中的每一個可交替地接收具有電壓值Vc的轉(zhuǎn)換信號和具有共模電壓Vcom的共模信號。因此，可恰當?shù)厣勺鳛椴罘中盘柕姆e分信號INTG。例如，差分放大器DA的每個信號輸入端子可響應于與轉(zhuǎn)換信號的頻率(即，發(fā)送至電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271的輸入信號的頻率)相同的頻率依次接收轉(zhuǎn)換信號和共模信號。

將進一步描述在模擬輸入路徑AIP中執(zhí)行的功能。為了幫助更好地理解，傳遞特性將由字母“z”表示。將假設圖9的時間“t3”是當前時間點。另外，將假設感測電容器Cs1和感測電容器Cs2具有相同的電容值“Cs”。

根據(jù)上述假設，在時間“t3”，差分放大器DA的反相輸入端子中的電荷量“Q-”以及差分放大器DA的非反相輸入端子中的電荷量“Q+”可分別由下面的等式1和等式2來描述。

[等式1]

Q-|_t3＝Vc(1-z^-1)Cs

[等式2]

Q+|_t3＝Vcom(1-z^-1)Cs

因此，在時間“t3”，差分放大器DA的信號輸入端子中的電荷量可由下面的等式3來描述。

[等式3]

Q+-Q-|_t3＝-(Vc-Vcom)(1-z^-1)Cs

同時，在一個采樣之前的時間“t2”，反相輸入端子中的電荷量“Q-”和非反相輸入端子中的電荷量“Q+”可分別由下面的等式4和等式5來描述。

[等式4]

Q-|_t2＝-Vc(z^-1-z^-2)Cs

[等式5]

Q+|_t2＝-Vcom(z^-1-z^-2)Cs

因此，在時間“t2”，差分放大器DA的信號輸入端子中的電荷量可由下面的等式6來描述。

[等式6]

Q+-Q-|_t2＝(Vc-Vcom)(z^-1-z^-2)Cs

參照等式3和等式6，從時間“t2”至時間“t3”生成的總電荷量“Qtot”可由下面的等式7描述。

[等式7]

Qtot

＝(Q+-Q-|_t2)+(Q+-Q-|_t3)

＝-(Vc-Vcom)(1-2z^-1+z^-2)Cs

參照等式7中的項“1-2z^-1+z^-2”，可理解模擬輸入路徑AIP具有二階相關雙采樣(CDS)特性。因此，可在模擬輸入路徑AIP中執(zhí)行圖7的噪聲濾波器2110的功能。另外，可通過差分放大器DA的信號輸入端子來執(zhí)行圖7的減法器2120的功能。此外，可由差分放大器DA以及積分電容器Ci1和積分電容器Ci2來執(zhí)行圖7的積分器2130的功能。

圖8中所示的配置和圖9中所描述的操作僅被提供以幫助更好地理解本公開，而非意在限制本公開。在一些其它示例實施例中，可實現(xiàn)其它配置和其它操作。例如，可采用單端信號系統(tǒng)代替差分信號系統(tǒng)。本公開的實施例可不同地修改或改變。

圖10是示出圖4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入與圖7的積分器的輸出之間的關系的曲線圖。

在圖10所示的曲線圖中，水平軸標示模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000的輸入電壓的幅度(即，轉(zhuǎn)換信號的電壓值Vc)。如上所述，轉(zhuǎn)換信號的電壓值Vc可在最大輸入電壓值Vimax與最小輸入電壓值Vimin之間擺動。

在圖10所示的曲線圖中，垂直軸標示積分器2130的輸出電壓的幅度。積分器2130可基于具有擺動的電壓值Vc的轉(zhuǎn)換信號，來輸出具有包括在由電壓值Vo1和電壓值Vo2限定的電壓間隔中的電壓值的信號。如上所述，從積分器2130輸出的殘差分量信號RC可被提供給圖4的第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300。

在一些示例實施例中，圖8的模擬輸入路徑AIP可具有小增益特性。例如，考慮到諸如噪聲的影響、信號處理的效率、功耗等的系統(tǒng)設計方面，模擬輸入路徑AIP可被實現(xiàn)為具有小增益。

在一些示例實施例中，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可被設計為將具有最大轉(zhuǎn)換電壓值Vcmax與最小轉(zhuǎn)換電壓值Vcmin之間的電壓值的信號進行數(shù)字化。然而，當模擬輸入路徑AIP具有小增益特性時，在包括積分器2130的輸出電壓的電壓值的電壓間隔(即，由電壓值Vo1和電壓值Vo2限定的電壓間隔)與最大轉(zhuǎn)換電壓值Vcmax(或最小轉(zhuǎn)換電壓值Vcmin)之間可能出現(xiàn)“電壓裕度”VM(voltage margin)。

當出現(xiàn)電壓裕度VM時，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可不執(zhí)行與電壓裕度VM對應的模數(shù)轉(zhuǎn)換操作。在這種情況下，在通過第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300計算的低位Bl中可能出現(xiàn)錯誤。

為了防止發(fā)生這種錯誤，在一個示例實施例中，控制器可被實現(xiàn)為控制積分器2130的輸出電壓。將參照圖11和圖12來描述這樣的示例實施例。在另一示例實施例中，可生成用于補償錯誤的“附加位”。將參照圖13來描述這樣的示例實施例。

圖11是示出用于調(diào)節(jié)圖7的積分器的輸出的放大和偏移控制器的連接的框圖。圖12是示出圖4的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入與圖11的放大和偏移控制器的輸出之間的關系的曲線圖。

參照圖11，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2000可包括放大和偏移控制器2299。放大和偏移控制器2299可連接在積分器2130與第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300之間。放大和偏移控制器2299可從積分器2130接收殘差分量信號RC。

放大和偏移控制器2299可調(diào)節(jié)殘差分量信號RC的幅度。例如，參照圖12，放大和偏移控制器2299可調(diào)節(jié)殘差分量信號RC的幅度，使得從積分器2130輸出的殘差分量信號RC具有最大轉(zhuǎn)換電壓值Vcmax與最小轉(zhuǎn)換電壓值Vcmin之間的電壓值。放大和偏移控制器2299可將具有調(diào)節(jié)了幅度的殘差分量信號RC提供給第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300。

如圖12所示，當殘差分量信號RC的幅度被調(diào)節(jié)時，不會出現(xiàn)圖10所示的電壓裕度VM。因此，在由第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300計算的低位Bl中不會出現(xiàn)錯誤。

然而，在一些情況下，當積分器2130的輸出中存在偏移或者第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300的輸入中出現(xiàn)偏移時，殘差分量信號RC的一部分可具有大于最大轉(zhuǎn)換電壓值Vcmax或小于最小轉(zhuǎn)換電壓值Vcmin的電壓值。在這種情況下，可能由于電壓值在由最大轉(zhuǎn)換電壓值Vcmax和最小轉(zhuǎn)換電壓值Vcmin限定的電壓間隔之外的信號而導致錯誤。

為了防止錯誤，放大和偏移控制器2299可調(diào)節(jié)殘差分量信號RC的偏移。放大和偏移控制器2299可補償積分器2130的輸出的偏移或者第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300的輸入的偏移，從而防止錯誤發(fā)生。第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可基于由放大和偏移控制器2299調(diào)節(jié)的殘差分量信號RC來執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。

圖13是描述通過從圖4的第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成的附加位來生成數(shù)字值的處理的示意圖。

如上所述，在一個感測時間段的第一時間段期間，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可基于具有電壓值Vc的轉(zhuǎn)換信號，來計算數(shù)字值DV的高位Bu。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100可在計算高位Bu時生成殘差分量。例如，高位Bu可包括m位。

另外，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可接收與第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100所生成的殘差分量對應的殘差分量信號RC。在一個感測時間段的第二時間段期間，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可基于殘差分量信號RC來計算數(shù)字值DV的低位Bl。

與參照圖6描述的示例實施例相比，根據(jù)圖13所示的示例實施例的低位Bl可包括(n+1)位。在該示例實施例中，低位Bl還可包括“附加位”Bl[0]以及n位(即，Bl[1]至Bl[n])。為了計算n位的位(即，(n+1)位)，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可被設計為具有高轉(zhuǎn)換能力。

附加位Bl[0]可被計算以補償由于第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100(更具體地講，圖8所示的模擬輸入路徑AIP)的小增益特性而導致的錯誤。例如，在數(shù)字值DV中，附加位Bl[0]可與高位Bu的一部分(例如，高位Bu中的最低有效位Bu[m])重疊。

如參照圖10所述，當模擬輸入路徑AIP具有小增益特性時，可能由于電壓裕度VM而發(fā)生模數(shù)轉(zhuǎn)換錯誤。這是因為第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300可能不支持與電壓裕度VM對應的模數(shù)轉(zhuǎn)換。然而，當?shù)诙?shù)轉(zhuǎn)換器2300執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換以進一步生成附加位Bl[0]時，附加位Bl[0]可被用于補償與電壓裕度VM對應的值。

結果，當采用附加位Bl[0]時，可防止由于電壓裕度VM而導致的錯誤。此外，當采用附加位Bl[0]時，即使出現(xiàn)電壓裕度VM，轉(zhuǎn)換也會是可接受的。因此，諸如圖11的放大和偏移控制器2299的附加組件可被省略。

在圖13中，已經(jīng)描述了示例實施例，使得一個附加位Bl[0]被進一步生成。然而，附加位的數(shù)量可基于諸如電壓裕度VM的量、所需精度、電路或裝置的設計等各種因素來修改或改變。在一些示例實施例中，低位Bl可包括兩個或更多個附加位。

高位Bu和包括附加位Bl[0]的低位Bl可被提供給組合邏輯電路2500。組合邏輯電路2500可對高位Bu和包括附加位Bl[0]的低位Bl執(zhí)行任何恰當?shù)乃阈g運算和/或邏輯運算。組合邏輯電路2500可將高位Bu和包括附加位Bl[0]的低位Bl組合以生成數(shù)字值DV。

例如，組合邏輯電路2500可通過邏輯或運算的方法，將高位Bu[m]中的與附加位Bl[0]重疊的至少一位與附加位Bl[0]組合。因此，可生成包括(m+n)位的數(shù)字值DV?？赏ㄟ^第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300來生成(m+n+1)位，但是數(shù)字值DV可包括少于(m+n+1)位的(m+n)位。當生成一個或更多個附加位時，數(shù)字值DV可包括數(shù)量少于由第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2100和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器2300所生成的位的位。

圖14是示出采用根據(jù)示例實施例的觸摸處理器電路和觸摸屏系統(tǒng)的各種類型的電子裝置的示意圖。

在沒有模擬累加器的情況下，根據(jù)示例實施例的觸摸處理器電路1200(參照圖1至圖3)可直接將電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271的輸出數(shù)字化。另外，觸摸處理器電路1200可執(zhí)行兩步式模數(shù)轉(zhuǎn)換。

根據(jù)示例實施例的觸摸處理器電路1200以及包括其的觸摸屏系統(tǒng)1000可被各種類型的電子裝置所采用。例如，觸摸屏系統(tǒng)1000可被包括在使用觸摸傳感器的任何類型的電子裝置中，例如智能電話3100、平板計算機3200、筆記本計算機3300、可穿戴裝置3400、指紋傳感器3500、便攜式媒體播放器(PMP)3600、電子書3700、導航裝置3800等。

當電子裝置采用根據(jù)本公開的示例實施例的觸摸處理器電路1200或觸摸屏系統(tǒng)1000時，觸摸處理器電路1200所占據(jù)的面積可減小，并且觸摸處理器電路1200可消耗少量電力。結果，電子裝置可被有效地實現(xiàn)并且有效地操作。

圖15是示出包括根據(jù)示例實施例的觸摸處理器電路及其接口的電子系統(tǒng)的框圖?？赏ㄟ^能夠使用或支持移動產(chǎn)業(yè)處理器接口(MIPI)聯(lián)盟所提出的接口的數(shù)據(jù)處理裝置來實現(xiàn)電子系統(tǒng)4000。例如，電子系統(tǒng)4000可被實現(xiàn)于電子裝置中，諸如，便攜式通信終端、個人數(shù)字助理(PDA)、PMP、智能電話、可穿戴裝置等。

電子系統(tǒng)4000可包括應用處理器4100、顯示器4220、觸摸傳感器4222、觸摸處理器電路4227和圖像傳感器4230。應用處理器4100可包括主DigRF4110、顯示器串行接口(DSI)主機4120、相機串行接口(CSI)主機4130和物理層4140。

DSI主機4120可按照DSI與顯示器4220的DSI裝置4225通信。例如，光學串行化器SER可被實現(xiàn)于DSI主機4120中，光學解串器DES可被實現(xiàn)于DSI裝置4225中。

類似于圖1和圖2的觸摸傳感器1100，觸摸傳感器4222可用于感測對象的接觸或接近。觸摸傳感器4222可包括具有電容值響應于對象的接觸或接近而變化的電容組件的電容傳感器。例如，觸摸傳感器4222可被制造成透明的，并且可被設置在顯示器4220上。

觸摸處理器電路4227可基于參照圖1至圖14描述的示例實施例來實現(xiàn)。觸摸處理器電路4227可將由觸摸傳感器4222生成的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，并且可將數(shù)字值提供給應用處理器4100。應用處理器4100可基于數(shù)字值來計算發(fā)生接觸或接近的位置和/或發(fā)生接觸或接近時的持續(xù)時間。應用處理器4100可基于計算結果執(zhí)行并且處理各種操作，以向用戶提供服務。

觸摸處理器電路4227可在沒有模擬累加器的情況下直接將電容-電壓轉(zhuǎn)換器1271(參照圖3)的輸出數(shù)字化。此外，觸摸處理器電路4227可執(zhí)行兩步式模數(shù)轉(zhuǎn)換。根據(jù)示例實施例，觸摸處理器電路4227所占據(jù)的面積可減小，并且觸摸處理器電路4227可消耗少量的電力。結果，電子系統(tǒng)4000可被有效地實現(xiàn)并且可有效地操作。

CSI主機4130可按照CSI與圖像傳感器4230的CSI裝置4235通信。例如，光學解串器DES可被實現(xiàn)于CSI主機4130中，光學串行化器SER可被實現(xiàn)于CSI裝置4235中。

電子系統(tǒng)4000還可包括用于與應用處理器4100通信的射頻(RF)芯片4240。RF芯片4240可包括物理層4242、從DigRF 4244和天線4246。例如，RF芯片4240的物理層4242和應用處理器4100的物理層4140可按照MIPI聯(lián)盟所提出的DigRF接口來彼此交換數(shù)據(jù)。

電子系統(tǒng)4000還可包括工作存儲器4250和嵌入式/卡存儲器4255。工作存儲器4250和嵌入式/卡存儲器4255可存儲從應用處理器4100接收的數(shù)據(jù)。此外，工作存儲器4250和嵌入式/卡存儲器4255可將存儲在其中的數(shù)據(jù)提供給應用處理器4100。

工作存儲器4250可臨時存儲由應用處理器4100處理的或者將由應用處理器4100處理的數(shù)據(jù)。工作存儲器4250可包括易失性存儲器(諸如，靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)、動態(tài)RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)等)和/或非易失性存儲器(諸如，閃存、相變RAM(PRAM)、磁阻RAM(MRAM)、電阻式RAM(ReRAM)、鐵電RAM(FRAM)等)。嵌入式/卡存儲器4255可存儲數(shù)據(jù)而與供電無關。

電子系統(tǒng)4000可通過諸如全球微波互聯(lián)接入(WiMax)4260、無線局域網(wǎng)(WLAN)4262、超寬帶(UWB)4264等通信模塊來與外部系統(tǒng)通信。電子系統(tǒng)4000還可包括用于處理語音信息的揚聲器4270和麥克風4275。電子系統(tǒng)4000還可包括用于處理位置信息的全球定位系統(tǒng)(GPS)裝置4280。電子系統(tǒng)4000還可包括用于管理與外圍裝置的連接的橋芯片4290。

根據(jù)本公開的示例實施例的電路、芯片和裝置可通過各種類型的半導體封裝來封裝。例如，可利用封裝件上封裝(PoP)、球柵陣列(BGA)、芯片級封裝(CSP)、帶引線的塑料芯片載體(PLCC)、塑料雙列直插封裝(PDIP)、窩伏爾封裝件中芯片(Die in Waffle Pack)、芯片形式中的芯片(Die in Wafer Form)、板上芯片(COB)、陶瓷雙列直插封裝(CERDIP)、塑料公制四方扁平封裝(MQFP)、薄四方扁平封裝(TQFP)、小外形集成電路(SOIC)、縮小型小外形封裝(SSOP)、薄小外形封裝(TSOP)、封裝件中系統(tǒng)(SIP)、多芯片封裝(MCP)、芯片級制造封裝(WFP)、芯片級處理堆疊封裝(WSP)等中的至少一個來封裝根據(jù)示例實施例的電路、芯片和裝置。

根據(jù)本公開的示例實施例，處理響應于觸摸傳感器的感測而生成的信號的觸摸處理器電路可不包括模擬累加器，例如，由觸摸或接近傳感器生成的信號可被直接輸入至轉(zhuǎn)換器。因此，觸摸處理器電路所占據(jù)的面積可顯著減小，并且由觸摸處理器電路所消耗的電量可極大地減少。結果，采用根據(jù)示例實施例的觸摸處理器電路的觸摸屏系統(tǒng)可被有效地實現(xiàn)并且可有效地操作。

各個示意圖中所示的配置僅將從概念的角度來理解。為了幫助更好地理解本公開，各個概念圖中所示的各個組件的形式、結構、尺寸等已被夸大或縮小。實際實現(xiàn)的配置可能具有與每個概念圖中所示的物理形狀不同的物理形狀。每個概念圖并不意在限制組件的物理形狀或尺寸。

各個框圖中所示的裝置配置被提供以幫助更好地理解本公開。各個方框可根據(jù)功能由較小的方框形成。可選地，多個方框可根據(jù)功能形成更大的方框。即，本公開的精神或范圍不限于框圖所示的配置。

因此，在不脫離本公開的范圍或精神的情況下修改或更改的技術構思被包括在下面的權利要求的范圍中。本公開的范圍不限于上述示例實施例。

在此已公開了示例實施例，盡管采用了特定術語，但是僅以一般性和描述性意義來使用或者解釋特定術語，而非為了限制的目的。在一些實例中，對于本領域普通技術人員而言將顯而易見的是，在提交本申請時，除非另外具體地指示，否則結合具體實施例描述的特征、特性和/或元件可單獨地使用或者與結合其它實施例描述的特征、特性和/或元件組合地使用。因此，本領域技術人員將理解，在不脫離下面的權利要求中所闡述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進行各種形式和細節(jié)上的改變。