專利名稱：模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，特別涉及一種具有一個可調(diào)整的飽和點的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊。
背景技術(shù)：
模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器已廣泛地運用于工業(yè)上，用來將模擬輸入電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出電壓。一般的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器多使用在輸入裝置，如指向裝置(Pointing Device)的應(yīng)用上。指向裝置通常用來與計算機結(jié)合使用以控制顯示屏幕上圖形光標(biāo)或指針的移動，或者在顯示屏幕上選取對象及執(zhí)行控制動作。近來，小型的膝上型與筆記型計算機愈來愈普及。膝上型與筆記型計算機可與一擴充基座(Docking Station)結(jié)合使用而使標(biāo)準(zhǔn)鍵盤、鼠標(biāo)以及陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)顯示器等裝置作為使用者接口。然而，膝上型與筆記型計算機乃是設(shè)計為可在辦公室或住家外移動使用。在這樣的環(huán)境下，使用者經(jīng)常沒有足夠平坦的表面來使用鼠標(biāo)。因此，典型的膝上型與筆記型計算機都具有內(nèi)建指向裝置，如觸控板(Touchpad)。
觸控板包含一矩形表面，以設(shè)計成對應(yīng)于一顯示屏幕。藉由碰觸觸控板上的指定位置，使用者可讓計算機移動指針至屏幕上相對應(yīng)的位置。由于典型的觸控板實際上都小于該屏幕，要去精確地定位指標(biāo)是困難的。為了便于使用，觸控板必須足夠大以允許使用者精確地定位指標(biāo)。而大尺寸的觸控板使其相對地昂貴。
請參閱圖1。圖1為現(xiàn)有觸控板輸入系統(tǒng)10的示意圖。觸控板輸入系統(tǒng)10包含一觸控板20，其可檢測點擊在觸控板20表面上的位置。觸控板20包括電阻22與24用以根據(jù)點擊在觸控板20表面上的位置來產(chǎn)生電壓值。一電壓Vp被施加于每一個電阻22與24上，電阻22與24的另一端則被連接至接地端。所點擊的位置在每個電阻22與24上所產(chǎn)生的電壓分別為Vx與Vy。電壓Vx與Vy的電壓值則直接與點擊在觸控板20上的位置相關(guān)。在圖1中，點擊接觸觸控板20的位置為(x1，y1)。觸控板輸入系統(tǒng)10包含一轉(zhuǎn)換器30，其用以交替地選擇一x軸或y軸以測量該點擊的位置。一控制器60輸出一控制信號SW_CNT以控制轉(zhuǎn)換器30接著去讀取分別由電阻22與24所產(chǎn)生的模擬電壓值Vx與Vy。一緩沖器40是電性連接至轉(zhuǎn)換器30，用于阻抗匹配及減少在觸控板輸入系統(tǒng)10中的負(fù)載效應(yīng)。從觸控板20所讀取的電壓值會被儲存至緩沖器40。一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器50從緩沖器40中讀取該模擬電壓值，并將該模擬電壓值轉(zhuǎn)換為一數(shù)字電壓值?？刂破?0接著從模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器50讀取該數(shù)字電壓值，則可得出點擊在觸控板20上的位置。
圖1中所顯示的觸控板輸入系統(tǒng)10為一常見的結(jié)構(gòu)，也被廣泛地使用于電子產(chǎn)品的輸入裝置上。觸控板20的分辨率是受到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器50的分辨率所限制。舉例來說，假設(shè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器50具有8位的分辨率，則觸控板20即具有256×256的分辨率。欲提高觸控板20的分辨率，則需使用一具有高分辨率的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器來達成。然而，具有高分辨率的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的價格較昂貴，也因此成本限制了觸控板20可提升分辨率的范圍。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的主要目的在提供一轉(zhuǎn)換模塊具有一可調(diào)整的飽和點。該轉(zhuǎn)換模塊可被使用在諸如觸控板的應(yīng)用上，以提高該觸控板的分辨率。
本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)換模塊，用以轉(zhuǎn)換一第一模擬電壓為一數(shù)字輸出值，其包含一比較器、一減法電路以及一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。該比較器用以將該第一模擬電壓與一臨界電壓相比較并產(chǎn)生一比較結(jié)果，該臨界電壓對應(yīng)于一第一數(shù)字群，該第一數(shù)字群包含至少一數(shù)字。該減法電路用以當(dāng)該比較結(jié)果指示該第一模擬電壓大于或等于該臨界電壓時，將該第一模擬電壓減去該臨界電壓以產(chǎn)生一第二模擬電壓。該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以轉(zhuǎn)換該第二模擬電壓為一第二數(shù)字群，并連接該第一數(shù)字群與該第二數(shù)字群以產(chǎn)生該數(shù)字輸出值。
本發(fā)明的優(yōu)點為當(dāng)?shù)谝荒M電壓大于或等于臨界電壓時，則減法電路將臨界電壓從第一模擬電壓中減去，使轉(zhuǎn)換模塊獲得較高分辨率而無需提高模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的分辨率。


圖1為現(xiàn)有觸控板輸入系統(tǒng)的示意圖。
圖2為一觸控板輸入系統(tǒng)使用本發(fā)明的轉(zhuǎn)換模塊的示意圖。
圖3為減法電路的示意圖。
附圖符號說明10觸控板輸入系統(tǒng) 20 觸控板22、24電阻 30 轉(zhuǎn)換器40緩沖器 50 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器60控制器 100 觸控板輸入系統(tǒng)110 觸控板 111-114 區(qū)域116、118 電阻 120 第一轉(zhuǎn)換器122 緩沖器 124 比較器125 轉(zhuǎn)換模塊 126 控制器128 減法電路 130 運算放大器132 第二轉(zhuǎn)換器 140 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器CMP 比較結(jié)果值 CNT_BUS 控制總線DATA_BUS 數(shù)據(jù)總線 SW_CNT 控制信號SW2_CNT 控制信號具體實施方式
請參閱圖2，圖2為一觸控板輸入系統(tǒng)100使用本發(fā)明的轉(zhuǎn)換模塊125的示意圖。觸控板輸入系統(tǒng)100包含一觸控板110，其可檢測點擊在觸控板110表面上的位置。觸控板110包括電阻116、118用以根據(jù)點擊在觸控板110表面上的位置來產(chǎn)生電壓值。一電壓2Vp被施加于每一個電阻116與118上，電阻116與118的另一端則被連接至接地端。所點擊的位置在每個電阻116與118上所產(chǎn)生的電壓分別為Vx與Vy。電壓Vx與Vy的電壓值則直接與點擊在觸控板110上的位置相關(guān)。
觸控板110被劃分成復(fù)數(shù)個區(qū)域111-114。雖然在圖2中僅顯示四個區(qū)域111-114，但觸控板110亦可被劃分為其它數(shù)量的區(qū)域。較佳的劃分區(qū)域數(shù)量為完全平方數(shù)，如4，9，16等依此類推。以下將詳述，在本發(fā)明中觸控板110的每個區(qū)域111-114具有與現(xiàn)有技術(shù)中整個觸控板20相同的分辨率。為了達到此目的，本發(fā)明中施加于電阻116與118上的電壓2Vp要比現(xiàn)有技術(shù)中施加于電阻22與24上的電壓Vp來的高。以電阻116為例，電壓值2Vp施加于電阻116的端點Rx2上。由于電阻116的另一端點為接地，電阻116的中央點Rx1將具有一電壓值Vp。因此，在電阻116上于端點Rx2與Rx1之間所量測而得之的跨壓值為Vp，與電阻116上端點Rx1與接地端之間所量測而得的跨壓值相同。如圖2中所示，電阻116中介于端點Rx2與Rx1之間的區(qū)域?qū)?yīng)于觸控板110的區(qū)域112與114，而電阻116中介于端點Rx1與接地端之間的區(qū)域則對應(yīng)于觸控板110的區(qū)域111與113。電阻118具有與電阻116相同的結(jié)構(gòu)。亦即，電阻118中介于端點Ry2與Ry1之間的區(qū)域?qū)?yīng)于觸控板110的區(qū)域111與112，而電阻118中介于端點Ry1與接地端之間的區(qū)域則對應(yīng)于觸控板110的區(qū)域113與114。
在圖2中，該點擊接觸觸控板110的位置為(x2，y2)。觸控板輸入系統(tǒng)100包含一第一轉(zhuǎn)換器120，其用以交替地選擇一x軸或y軸以測量該點擊的位置。轉(zhuǎn)換模塊125中的一控制器126用于發(fā)出一控制信號SW1_CNT以控制第一轉(zhuǎn)換器120接著去讀取分別由電阻116與118所產(chǎn)生的模擬電壓值Vx與Vy。一緩沖器122是電性連接至第一轉(zhuǎn)換器120，緩沖器122是用于阻抗匹配及減少在觸控板輸入系統(tǒng)100中的負(fù)載效應(yīng)。根據(jù)觸控板110被點擊接觸的區(qū)域，電壓值Vin將具有一介于0到2Vp之間的電壓值。雖然轉(zhuǎn)換模塊125中的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器140可用來將模擬電壓值Vin轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓值，但是其所能處理的模擬電壓只能介于0到Vp的范圍之間，所以電壓值Vin須先作調(diào)整以匹配模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器140的輸入要求。
當(dāng)電壓值Vin介于Vp到2Vp之間時，轉(zhuǎn)換模塊125中的減法電路128會用來將電壓值Vin減去電壓值Vp。從減法電路128所得到的輸出值被標(biāo)記為Vo1，其等于Vin減去Vp的值。
為了決定模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器140要轉(zhuǎn)換從減法電路128得到的輸出電壓Vo1或是電壓Vin，轉(zhuǎn)換模塊125另包含一比較器124，其用以將電壓值Vin與電壓Vp相比較。比較后的結(jié)果值CMP隨后被傳送至控制器126，而控制器126則依據(jù)結(jié)果值CMP以產(chǎn)生控制信號SW2_CNT，并依據(jù)控制信號SW2_CNT去操作一第二轉(zhuǎn)換器132。舉例來說，當(dāng)比較結(jié)果值CMP指示Vin小于Vp時，電壓值Vin會選為第二轉(zhuǎn)換器132的輸出值Vout。反之，當(dāng)比較結(jié)果值CMP指示Vin大于或等于Vp時，電壓值Vo1被選為第二轉(zhuǎn)換器132的輸出值Vout。當(dāng)在第二轉(zhuǎn)換器132上選定電壓值Vout之后，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器140將模擬電壓值Vout轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓值。控制器126利用一控制總線(Control Bus)CNT_BUS控制模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器140的運作，而從模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器140輸出的數(shù)字結(jié)果值則經(jīng)由一數(shù)據(jù)總線(Data Bus)DATA_BUS傳送到控制器126。
請參閱圖3。圖3為減法電路128的詳細圖標(biāo)，其用于與第二轉(zhuǎn)換器132連接以選出要被傳送到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器140的輸出電壓Vout。圖3中所示的減法電路128僅為一實施范例，并非用以限制本發(fā)明的適用范疇。減法電路128包含一運算放大器130做為一加總放大器。運算放大器130接收輸入值Vin與-Vp，并輸出Vin-Vp的差值做為電壓值Vo1。接著第二轉(zhuǎn)換器132根據(jù)控制器126輸出的控制信號SW2_CNT，以從Vin或Vo1兩者中選擇其中之一作為輸出Vout。
根據(jù)比較器124所得的比較結(jié)果值CMP，控制器126可決定電壓值Vin是否大于Vp。這樣使控制器126可決定在觸控板110的區(qū)域111-114中點擊的位置落在何處。本發(fā)明觸控板輸入系統(tǒng)100的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器140將模擬電壓值以全分辨率(full reso1ution)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓值，而得到的數(shù)字電壓值則可以用來指示在觸控板110的每個區(qū)域111-114中被點擊的位置。因此，觸控板110被分割為愈多區(qū)域，觸控板110的整體分辨率就愈高。
若電壓值Vin大于Vp，控制器126將設(shè)置一第一二進制數(shù)群用以對應(yīng)Vp的值。反之，若電壓值Vin小于Vp，則該第一二進制數(shù)群將被設(shè)為零。第一二進制數(shù)群包含至少一個二進制數(shù)。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器140接著將電壓值Vout轉(zhuǎn)換為一第二二進制數(shù)群。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器140將第一二進制數(shù)群與第二二進制數(shù)群相連接組合以形成最終數(shù)字輸出值。
舉例來說，假設(shè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器140具有8位的分辨率，即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器140可產(chǎn)生從0到255的數(shù)字輸出值。Vp的一數(shù)字代表值將具有在256個數(shù)字值中的一相對應(yīng)值。因此，若Vin的值大于Vp值，Vp值將被從Vin值中減去以產(chǎn)生Vout值。電壓值Vout隨后將被轉(zhuǎn)換為一8位數(shù)字值，且該數(shù)字值將與一開頭數(shù)字”1”連接以產(chǎn)生數(shù)字輸出值。在此范例中，本發(fā)明的觸控板110有效地增加一個位的分辨率。一般來說，若模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器140具有n個位的分辨率，則在觸控板110被劃分成四個區(qū)域111-114時，觸控板110具有n+1個位的分辨率。若觸控板110被區(qū)分成更多數(shù)量的區(qū)域，則可藉由本發(fā)明的精神來提高觸控板110的分辨率。
現(xiàn)有的觸控板20在使用具有8位分辨率的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器50時具有256×256的分辨率。若本發(fā)明的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器140亦具有8位的分辨率，則每個區(qū)域111-114都會具有256×256的分辨率。因此，觸控板110的總分辨率將為512×512。分辨率的增加不必依賴提高模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器140的分辨率，藉此可避免使用昂貴的高分辨率模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)換模塊，用以轉(zhuǎn)換一第一模擬電壓為一數(shù)字輸出值，其包含一比較器，用以將該第一模擬電壓與一臨界電壓相比較并產(chǎn)生一比較結(jié)果，該臨界電壓對應(yīng)于一第一數(shù)字群，該第一數(shù)字群包含至少一數(shù)字；一減法電路，用以當(dāng)該比較結(jié)果指示該第一模擬電壓大于或等于該臨界電壓時，將該第一模擬電壓減去該臨界電壓以產(chǎn)生一第二模擬電壓；以及一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以轉(zhuǎn)換該第二模擬電壓為一第二數(shù)字群，并連接該第一數(shù)字群與該第二數(shù)字群以產(chǎn)生該數(shù)字輸出值。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換模塊，其另包含一控制器，用以根據(jù)該比較器所產(chǎn)生的該比較結(jié)果來控制該減法電路，并控制該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的運作。
3.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換模塊，其中，該臨界電壓是與該比較器的飽和電壓相等。
4.一種用以操作一轉(zhuǎn)換模塊的方法，該方法包含接收一模擬電壓；將該模擬電壓與一臨界電壓相比并產(chǎn)生一比較結(jié)果；若該比較結(jié)果指示該第一模擬電壓大于或等于該臨界電壓時，將該模擬電壓減去該臨界電壓；以及將該模擬電壓轉(zhuǎn)換為一數(shù)字輸出電壓。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，該臨界電壓是與該比較器的飽和電壓相等。
6.一種觸控板，用以檢測一點擊接觸該觸控板表面的位置，其包含一觸控輸入變換器，用以將該點擊的位置根據(jù)其與該觸控板表面的外圍的距離成比例地轉(zhuǎn)換為模擬變換電壓；以及一轉(zhuǎn)換模塊，用以轉(zhuǎn)換該模擬變換電壓為一組數(shù)字碼，該組數(shù)字碼用以代表該點擊位于該觸控板表面的位置，該轉(zhuǎn)換模塊包含一比較器，用以將每個模擬變換電壓與一臨界電壓相比較并產(chǎn)生一比較結(jié)果；一減法電路，用以當(dāng)該比較結(jié)果指示該模擬變換電壓大于或等于該臨界電壓時，將每個模擬變換電壓減去該臨界電壓；以及一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以轉(zhuǎn)換該模擬變換電壓為一數(shù)字輸出電壓。
7.如權(quán)利要求6所述的觸控板，其中，該轉(zhuǎn)換模塊另包含一控制器，用以根據(jù)該比較器所產(chǎn)生的該比較結(jié)果來控制該減法電路，并控制該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的運作。
8.如權(quán)利要求6所述的觸控板，其中，該觸控板的表面被劃分為至少四個區(qū)域，且每個區(qū)域?qū)?yīng)該模擬變換電壓的一特定范圍。
9.如權(quán)利要求6所述的觸控板，其中，該觸控輸入變換器包含一第一電阻，其是沿著該觸控板的一第一方向配置，該第一電阻是劃分為至少一第一與一第二區(qū)域；以及一第二電阻，其是沿著該觸控板的一第二方向配置，該第二電阻是劃分為至少一第三與一第四區(qū)域，其中該第一方向是垂直于該第二方向。
10.如權(quán)利要求9所述的觸控板，其中，當(dāng)該點擊落于一對應(yīng)于該第一電阻的第一區(qū)域的區(qū)域時，則該模擬變換電壓小于該臨界電壓，而當(dāng)該點擊落于一對應(yīng)于該第一電阻的第二區(qū)域的區(qū)域時，則該模擬變換電壓大于或等于該臨界電壓。
11.如權(quán)利要求9所述的觸控板，其中，當(dāng)該點擊落于一對應(yīng)于該第二電阻的第三區(qū)域的區(qū)域時，則該模擬變換電壓小于該臨界電壓，而當(dāng)該點擊落于一對應(yīng)于該第一電阻的第四區(qū)域的區(qū)域時，則該模擬變換電壓大于或等于該臨界電壓。
12.如權(quán)利要求9所述的觸控板，其中，對應(yīng)于該觸控板第一電阻的每個第一與第二區(qū)域及第二電阻的每個第三與第四區(qū)域的一線性分辨率是等于該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的分辨率。
全文摘要
一種轉(zhuǎn)換模塊，用以轉(zhuǎn)換一第一模擬電壓為一數(shù)字輸出值，其包含一比較器、一減法電路以及一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。該比較器用以將該第一模擬電壓與一臨界電壓相比較并產(chǎn)生一比較結(jié)果，該臨界電壓對應(yīng)于一第一數(shù)字群，該第一數(shù)字群包含至少一數(shù)字。該減法電路用以當(dāng)該比較結(jié)果指示該第一模擬電壓大于或等于該臨界電壓時，將該第一模擬電壓減去該臨界電壓以產(chǎn)生一第二模擬電壓。該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以轉(zhuǎn)換該第二模擬電壓為一第二數(shù)字群，并連接該第一數(shù)字群與該第二數(shù)字群以產(chǎn)生該數(shù)字輸出值。
文檔編號H03M1/34GK1630200SQ20041008975
公開日2005年6月22日 申請日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者林奇成 申請人:明基電通股份有限公司