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1、(10)申请公布号 CN 103838446 A (43)申请公布日 2014.06.04 CN 103838446 A (21)申请号 201310611584.1 (22)申请日 2013.11.26 13/684,702 2012.11.26 US G06F 3/044(2006.01) (71)申请人 马克西姆综合产品公司 地址 美国加利福尼亚州 (72)发明人 R蒂鲁武鲁 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 陈松涛 夏青 (54) 发明名称 触控面板传感器中的双模电容感测 (57) 摘要 公开了一种配置成测量互电容和自电容的触 控面板传感器系统。该触控。
2、面板传感器系统包括 传感器和测量部件， 所述传感器被配置成检测与 触控面板上的触摸事件相关联的电容变化。所述 测量部件被配置成在第一操作模式期间检测互电 容， 在第二操作模式期间检测自电容。 该系统还包 括选择部件， 被配置成接收选择信号， 以导致选择 操作模式。该系统还包括耦合到所述选择部件的 驱动器部件， 所述驱动器部件被配置成产生驱动 信号， 在所述第一操作模式期间将所述驱动信号 提供给传感器， 在所述第二操作模式期间将所述 驱动信号提供给测量模块。驱动信号的幅度特性 可以具有针对第一和第二操作模式不同的值。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 9 页。
3、 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103838446 A CN 103838446 A 1/3 页 2 1. 一种系统， 包括 ： 传感器， 所述传感器被配置成检测与触控面板上的触摸事件相关联的电容变化 ； 耦合到所述传感器的测量部件， 所述测量部件被配置成在第一操作模式期间检测与所 述传感器相关联的互电容， 并且在第二操作模式期间检测与所述传感器相关联的自电容 ； 耦合到所述传感器和所述测量部件的选择部件， 所述选择部件被配置成接收选择信 号， 以导致至少选择所述第一操作模式或所述第二操。
4、作模式 ； 以及 耦合到所述选择部件的驱动器部件， 所述驱动器部件被配置成产生驱动信号， 所述驱 动信号在所述第一操作模式期间被提供给所述传感器并且在所述第二操作模式期间被提 供给所述测量模块， 其中所述驱动信号包括所述第一操作模式期间的第一幅度特性， 并且包括所述第二操 作模式期间的第二幅度特性， 所述第二幅度特性与所述第一幅度特性不同。 2. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述测量部件包括多个积分器， 所述多个积分器 中的每个积分器都包括电荷放大器， 所述电荷放大器具有设置于所述电荷放大器的反相端 子和输出端之间的积分电容器， 其中所述电荷放大器在所述第一操作模式期间输出幅度特 性与。
5、与所述触摸事件相关联的互电容变化成比例的信号， 并且在所述第二操作模式期间输 出幅度特性与与所述触摸事件相关联的自电容变化成比例的信号。 3. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述驱动器部件包括耦合到缓存的数模转换器， 所述缓存耦合到所述传感器。 4. 根据权利要求 1 所述的系统， 还包括耦合到所述测量部件的解调器部件， 所述解调 器部件被配置成对所述测量部件提供的模拟信号进行解调， 所述模拟信号在第一操作模式 期间代表与所述触摸事件对应的互电容变化， 并且在所述第二操作模式期间代表与所述触 摸事件对应的自电容变化。 5. 根据权利要求 4 所述的系统， 其中所述解调器部件包括模数转换器。
6、。 6. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述传感器包括多条驱动线以及与所述多条驱动 线交叉的多条感测线， 所述多条驱动线和所述多条感测线界定坐标系， 其中每个坐标位置 包括电容器。 7. 根据权利要求 1 所述的系统， 还包括耦合到所述选择部件的控制部件， 所述控制部 件被配置成导致向所述选择部件发出所述选择信号， 以导致选择所述第一操作模式或所述 第二操作模式中的至少之一。 8. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述选择部件包括第一复用器和第二复用器， 其 中所述第一复用器耦合到所述传感器， 并且所述第二复用器耦合到所述测量部件。 9. 一种系统， 包括 ： 传感器， 所述传感器被。
7、配置成检测与触控面板上的触摸事件相关联的电容变化 ； 耦合到所述传感器的测量部件， 所述测量部件被配置成在第一操作模式期间检测与所 述传感器相关联的互电容， 并且在第二操作模式期间检测与所述传感器相关联的自电容 ； 耦合到所述传感器和所述测量部件的选择部件， 所述选择部件被配置成接收选择信 号， 以导致至少选择所述第一操作模式或所述第二操作模式 ； 耦合到所述选择部件的驱动器部件， 所述驱动器部件被配置成产生驱动信号， 所述驱 动信号在所述第一操作模式期间被提供给所述传感器并且在所述第二操作模式期间被提 权 利 要 求 书 CN 103838446 A 2 2/3 页 3 供给所述测量模块 ；。
8、 以及 耦合到所述选择部件的控制部件， 所述控制部件被配置成导致向所述选择部件发出选 择信号， 以导致选择所述第一操作模式或所述第二操作模式中的至少之一， 其中所述驱动信号包括所述第一操作模式期间的第一幅度特性， 并且包括所述第二操 作模式期间的第二幅度特性， 所述第二幅度特性与所述第一幅度特性不同。 10. 根据权利要求 9 所述的系统， 其中所述测量部件包括多个积分器， 所述多个积分器 中的每个积分器都包括电荷放大器， 所述电荷放大器具有设置于所述电荷放大器的反相端 子和输出端之间的积分电容器， 其中所述电荷放大器在所述第一操作模式期间输出幅度特 性与与所述触摸事件相关联的互电容变化成比例。
9、的信号， 并且在第二操作模式期间输出幅 度特性与与所述触摸事件相关联的自电容变化成比例的信号。 11. 根据权利要求 9 所述的系统， 其中所述驱动器部件包括耦合到缓存的数模转换器， 所述缓存耦合到所述传感器。 12. 根据权利要求 9 所述的系统， 还包括耦合到所述测量部件的解调器部件， 所述解调 器部件被配置成对所述测量部件提供的模拟信号进行解调， 所述模拟信号在所述第一操作 模式期间代表与所述触摸事件对应的互电容变化， 并且在所述第二操作模式期间代表与所 述触摸事件对应的自电容变化。 13. 根据权利要求 12 所述的系统， 其中所述解调器部件包括模数转换器。 14. 根据权利要求 9 。
10、所述的系统， 其中所述传感器包括多条驱动线以及与所述多条驱 动线交叉的多条感测线， 所述多条驱动线和所述多条感测线界定坐标系， 其中每个坐标位 置包括电容器。 15. 根据权利要求 9 所述的系统， 其中所述选择部件包括第一复用器和第二复用器， 其 中所述第一复用器耦合到所述传感器， 并且所述第二复用器耦合到所述测量部件。 16. 根据权利要求 9 所述的系统， 其中所述第二幅度特性至少比所述第一幅度特性小 大致十倍。 17. 一种方法， 包括 ： 使得向选择部件发出选择信号， 以选择第一操作模式来测量与传感器相关联的互电 容， 或选择第二操作模式来测量与所述传感器相关联的自电容， 所述传感器。
11、被配置成检测 与触控面板上的触摸事件相关联的电容变化 ； 调节由偏移部件提供的偏移消除电容， 直到所述偏移消除电容至少大致等于与驱动通 道和所述传感器相关联的电容， 以至少部分消除与所述驱动通道和所述传感器相关联的电 容 ； 调节第一信号的相位为至少是第二信号的相位的大致一百八十度 （180） ， 以至少部 分消除所述第二信号、 由偏移消除驱动器部件产生的所述第一信号以及由所述驱动通道的 传感器驱动器部件产生的第二信号 ； 以及 调节所述第一信号的幅度为等于所述第二信号的幅度的至少一部分， 以至少部分消除 所述第二信号的剩余部分， 所述第二信号的剩余部分包括所述第二信号中未通过调节所述 第一信。
12、号的相位而消除的部分。 18. 根据权利要求 17 所述的方法， 还包括在所述第一操作模式期间， 在测量部件处测 量与所述触摸事件相关联的互电容变化， 并且在所述第二操作模式期间测量与所述触摸事 权 利 要 求 书 CN 103838446 A 3 3/3 页 4 件相关联的自电容。 19. 根据权利要求 17 所述的方法， 其中所述传感器驱动器部件或所述偏移消除驱动器 部件中的至少之一是数模转换器。 20. 根据权利要求 17 所述的方法， 其中所述测量部件包括多个积分器， 所述多个积分 器中的每个积分器都耦合到所述传感器的对应驱动线和感测线。 权 利 要 求 书 CN 103838446 。
13、A 4 1/9 页 5 触控面板传感器中的双模电容感测 背景技术 0001 触控面板是允许电子装置的操作者通过使用工具， 例如手指、 触针等向装置提供 输入的人机接口 （HMI） 。 例如， 操作者可以使用他或她的手指在诸如附着到移动计算装置的 显示器的电子显示器、 个人计算机 （PC） ， 或连接到网络的终端上操作图像。在某些情况下， 操作者可以同时使用两个或多个手指提供独特的命令， 例如通过移动使两指彼此分开来执 行缩放命令 ； 通过移动使两指彼此靠近来执行收缩命令 ； 等等。 0002 触摸屏是电子视觉显示器， 其并入了在显示器上方的触控面板， 用于检测屏幕显 示区域内触摸的存在和 / 。
14、或位置。触摸屏在例如一体式计算机、 平板电脑、 卫星导航装置、 游戏装置、 媒体装置， 以及智能手机等装置中是常见的。 触摸屏使操作者能够直接与在触控 面板下的显示屏显示的信息交互， 而不是间接与鼠标或触控板控制的指针交互。电容式触 控面板经常用于触控面板装置。 电容式触控面板通常包括绝缘体， 例如涂布有透明导体， 比 如氧化铟锡 （ITO） 的玻璃。由于人体也是电导体， 触控面板的表面引起面板的静电场变形， 可以测量其作为电容的变化。 发明内容 0003 公开了一种触控面板传感器系统， 其被配置成在第一操作模式期间提供互电容感 测能力， 在第二操作模式期间提供自电容感测能力。 该触控面板传感。
15、器系统包括传感器， 其 被配置成检测与触控面板上的触摸事件相关联的电容变化。 该系统包括耦合到传感器的测 量部件。所述测量部件被配置成在第一操作模式期间检测互电容， 在第二操作模式期间检 测自电容。该系统还包括耦合到传感器和测量部件的选择部件。所述选择部件被配置成接 收选择信号， 以导致选择第一操作模式或第二操作模式。该系统还包括耦合到所述选择部 件的驱动器部件， 所述驱动器部件被配置成产生驱动信号。在第一操作模式期间将驱动信 号提供给传感器， 在第二操作模式期间将驱动信号提供给测量模块。所述驱动信号的幅度 特性可以具有针对第一操作模式和第二操作模式不同的值。 例如， 第二操作模式期间 （例如。
16、 自电容感测） 的驱动信号的幅度特性可以至少比第一操作模式 （例如互电容感测） 期间驱动 信号的幅度特性小十倍。 0004 提供本发明内容以通过简化形式介绍概念的选择， 下面将在具体实施方式中进一 步描述。本发明内容并非意在标识所主张主题的关键特征或基本特征， 也并非要用于辅助 确定所主张主题的范围。 附图说明 0005 参照附图描述详细说明。 在说明书和附图的不同实例中使用相同参考数字可以表 示相似或相同的项目。 0006 图 1A 是示出了根据本公开的范例实施方式的触控面板传感器系统的方框图。 0007 图 1B 是示出了图 1A 中示出的触控面板传感器系统的电路图。 0008 图 1C 。
17、是示出了本公开的触控面板传感器系统之内存在的电容的可能类型的图表 说 明 书 CN 103838446 A 5 2/9 页 6 电路图。 0009 图 2 是示出了根据本公开的另一范例实施方式的触控面板传感器系统的电路图， 其中该触控面板传感器系统进一步包括偏移消除部件。 0010 图3A和3B是触控面板传感器系统的测量部件的图表电路图， 其中， 测量部件在图 3A 中被示为基于互电容的变化来输出信号， 在图 3B 中被示为基于自电容的变化来输出信 号。 0011 图 4 是流程图， 其示出了根据本公开的范例实施方式用于在触控面板传感器系统 中感测互电容的变化及自电容的变化的范例方法。 具体实。
18、施方式 0012 概述 0013 电容式触控面板检测由用户触摸屏幕 （例如， 触控传感器中互电容的变化） ， 触控 传感器的传感器电容， 以及其他环境的 （例如， 寄生） 电容引起的电容变化。这些传感器及寄 生电容可以在传感器间以及在触控面板间发生变化。此外， 触控传感器配置不提供自电容 感测能力。 0014 在一种或多种实施方式中， 触摸事件电容 （C） 大约为传感器电容 （Cs） 的百分之十 到百分之十五 （10% 到 15%）（例如 C=1 皮法和 Cs=10 皮法） 。因此， 用于测量触控面板电容 的电荷转移方案 / 积分器通常必须能容纳代表除传感器电容及寄生电容 （例如， C+Cs+。
19、 寄 生电容） 之外的触摸事件电容的更大量电容。这种更大的电容可以防止使用设计用于产生 改进的信噪比的更大增益电路， 以及要求低效使用模数转换器 （ADC） 范围。 某些电荷转移方 案/积分器可以包括积分电容器， 其足够大以便不能被从传感器接收的总电容/电荷饱和。 然而， 使用大的积分电容增加了部件的成本和尺寸， 也降低了测量系统的增益及分辨率。 0015 因此， 触控面板传感器系统被描述成在第一操作模式中提供互电容感测能力并且 在第二操作模式中提供自电容感测能力。 此外， 触控面板传感器系统可以包括以使环境 （例 如， 寄生的） 及传感器电容最小化的部件 （例如， 电路） ， 这样可以改善触。
20、控面板传感器系统 的动态范围。在一种或多种实施方式中， 触控面板传感器系统包括被配置成检测与触控面 板上的触摸事件相关联的电容变化的传感器。该系统还包括耦合 （例如， 电连接） 到传感器 的测量部件。配置测量部件以在第一操作模式中检测与传感器相关联的互电容， 并在第二 操作模式中检测与传感器相关联的自电容。在实施方式中， 测量部件包括多个积分器。每 个积分器耦合到传感器的对应感测线和 / 或驱动线。系统还包括耦合到传感器及测量部件 的选择部件。 配置选择部件以接收选择信号用以引起选择至少第一操作模式或第二操作模 式。系统还包括耦合到选择部件的驱动器部件。配置驱动器部件以产生驱动信号， 并在第 。
21、一操作模式中向传感器提供驱动信号， 且在第二操作模式中向测量模块提供驱动信号。 0016 范例实施方式 0017 图1A示出了根据本公开的范例实施方式的触控面板传感器系统100。 触控面板传 感器系统100包括触控面板传感器102、 传感器驱动器部件 （例如， 传感器驱动器104） 、 测量 部件 106， 以及解调器部件 108。在实施方式中， 根据系统 100 的要求 （例如， 空间约束、 功能 要求等） ， 触控面板传感器系统 100 可以包括更大数量或更少数量的以上部件。触控面板传 感器系统 100 还可以包括额外的部件， 例如复用器、 控制器等， 如本文更为详细所述。在某 说 明 书。
22、 CN 103838446 A 6 3/9 页 7 些实施方式中， 可以将传感器驱动器104、 测量部件106， 以及解调器部件108制作到单个集 成电路芯片 （IC） 装置上 （例如， 在单个管芯上制造每个部件） 。在其他实施方式中， 上述一 个或多个部件可以在 IC 外部 （例如， 在另一个 IC 装置上制造） 。 0018 传感器驱动器 104 耦合 （例如， 电连接） 到触控面板传感器 102 的一个或多个传感 器， 以便传感器驱动器 104 输出具有驱动所耦合的传感器的波形特征的驱动信号。在具体 实施方式中， 传感器驱动器104可以是数模转换器 （DAC） 。 然而， 在某些实施方式。
23、中， 传感器 驱动器 104 可以包括其他能产生驱动信号的适当装置。 0019 触控面板传感器 102 耦合到传感器驱动器 104 的输出端和测量部件 106 的输入 端。 使用传感器102检测触控面板表面上的触摸事件。 例如， 触控面板传感器102可以包括 电容感测介质， 其具有多排迹线 （例如， 电极） 或驱动线以及多列迹线或感测线， 用于检测由 于在触控面板表面上执行触摸事件而导致的电容变化。可以由透明导电材料， 例如氧化锡 （ITO） 或氧化锑锡 （ATO） 形成行和列迹线， 但可以使用其他透明以及不透明材料， 例如铜。 在某些实施方式中， 行及列迹线可以互相垂直， 以使行及列迹线定义。
24、坐标系， 且每个坐标位 置包括在行及列迹线的交叉点形成的电容器。在其他实施方式中， 其他非笛卡尔取向也是 可能的。 0020 结果， 当传感器驱动器 104 产生具有驱动触控面板传感器 102 上的一个或多个传 感器的波形特征的信号时， 来自传感器的电荷被转移到节点 （N1） 110 处的测量部件 106 的 输入端。测量部件 106 的输出端耦合到解调器部件 108 的输入端。在节点 （N1） 110 处测 量的电容电荷可以被表示为提供给解调器部件 108 的模拟电压值。在一种或多种实施方式 中， 测量部件 106 可以包括多个积分器装置 112。如图所示， 每个积分器装置 112 都耦合到。
25、 对应的驱动线和 / 或对应的感测线。如图所示， 积分器装置 112 包括电荷放大器 114， 其具 有跨过电荷放大器 114 的反相端子 118 和输出端子 120 电连接的积分电容器 （Cint） 116。电 荷放大器 114 还包括在此更详细描述的非反相端子 122。配置电荷放大器 114 以把输入电 荷 （例如， 来自传感器 102 的电荷） 转移到积分电容器 116， 并在输出端 120 产生至少约等于 电容器 116 两端电压的输出电压。因此， 输出电压与积分电容器 116 处的电荷成比例， 且相 应地与输入电荷成比例。然而， 在另一个实施方式中， 测量部件 106 可以包括能接收。
26、电容并 输出对应于电容的电压的任何装置 （例如， 电路） 。 0021 电荷放大器 114 的输出端 120 电连接到解调器部件 108。在一种或多种实施方式 中， 解调器部件 108 包括模数转换器 （ADC） 。解调器部件 108 的输出从系统 100 向可以由触 控面板传感器系统 100 控制的装置输出。 0022 如图 1A 和 1B 所示， 系统 100 还包括一个或多个选择部件 124。选择部件 124 （1） 电连接到一列或多列 126 的传感器 102 和电荷放大器 114 的非反相端子 122。在一种或多 种实施方式中， 选择部件 124 包括多个复用器 128、 130， 。
27、每个复用器 128、 130 包括第一输入 端子 132、 第二输入端子 134 和输出端子 136。如图所示， 复用器 128 的第一输入端子 132 和复用器 130 的第二输入端子 134 电连接到传感器驱动器 104 ； 复用器 128 的第二输入端 子 134 和复用器 130 的第一输入端子 132 连接到地电势。复用器 128 的输出端子 136 电连 接到传感器 102 的列 126， 复用器 130 的输出端子电连接到电荷放大器 114 的非反相端子 122。 每个复用器128、 130还包括选择端子138， 其被配置成供应选择信号， 以使得复用器在 输出第一输入端子 132。
28、 处的信号或第二输入端子 134 处的信号之间进行选择。 说 明 书 CN 103838446 A 7 4/9 页 8 0023 图 1C 示出了系统 100 之内的潜在电容的表达。互电容 （CM） 是产生于两个电荷保 持物体 （例如导体） 之间的电容。在这种情况下， 互电容是包括传感器 102 的列 126 和行 140 之间的电容。如上所述， 列 126 和行包括代表驱动线和对应感测线的迹线， 以检测由于在触 控面板表面上进行的触摸事件导致的互电容变化。应该理解， 在一些实施方式中， 列 126 可 以代表驱动线， 行 140 代表感测线， 在其他实施方式中， 列 126 可以代表感测线，。
29、 行 140 代表 驱动线。自电容是与相应列 126（CSC） 和相应行 140（CSR） 相关联的电容， 代表要提供给相 应列 126 或行 140 以将其电势提高一个单位 （例如一伏等） 的电荷量。噪声电压源 142 代表 与系统 100 相关联的噪声 （例如， 传感器 102 之内的噪声等） 。 0024 选择端子 138 接收表示电容选择操作模式的信号 （由 “M” 表示用于互电容感测操 作模式的对应输入端子， 由 “S” 表示用于自电容感测操作模式的对应输入端子） 。例如， 选 择信号可以使得系统 100 转换到互电容感测操作模式。在本范例中， 选择信号使得选择部 件 124（1） 。
30、的复用器 128 向列 126 输出由传感器驱动器 104 产生的驱动信号， 使得复用器 130将电荷放大器114的非反相端子122连接到地。 在另一个范例中， 选择信号可以使得系 统 100 转换到自电容感测操作模式。在本范例中， 选择信号使得复用器 130 向电荷放大器 114 的非反相端子 122 输出由传感器驱动器 104 产生的驱动信号， 使得复用器 128 将列 126 连接到地。在这种配置中， 在自电容感测操作模式期间， 测量部件 106 被配置成测量对应行 140 的自电容。 0025 如图 1B 所示， 另一选择部件 124 （2） 耦合到行 140。于是， 选择端子 138。
31、 接收到表 示电容选择操作模式的信号。例如， 选择信号可以使得系统 100 转换到互电容感测操作模 式。在本范例中， 选择信号使选择部件 124（2） 的复用器 128 向行 140 输出由传感器驱动 器104产生的驱动信号， 使得复用器130将电荷放大器114的非反相端子122连接到地。 在 另一个范例中， 选择信号可以使得系统 100 转换到自电容感测操作模式。在本范例中， 选择 信号使得复用器 130 向电荷放大器 114 的非反相端子 122 输出由传感器驱动器 104 产生的 驱动信号， 使得复用器 128 将对应行 140 连接到地。在这种配置中， 在自电容感测操作模式 期间， 测。
32、量部件 106 被配置成测量对应列 126 的自电容。设想过在感测互电容 （第一操作模 式） 时可以不利用第二选择部件 124（2） 和对应的测量部件 106（例如， 连接到传感器 102 的列 126 的积分器 112） 。此外， 为了感测列 126 的自电容， 可以在第二操作模式期间重复 使用第一选择部件 124（1） 和对应的测量部件 106。应该理解， 不可能基本同时感测列 126 和行 140 的自电容。例如， 在测量 （例如确定） 行 140 的自电容时， 通过相应的复用器 128 将 列 126 接地， 反之亦然。 0026 在实施方式中， 如图 2 所示， 系统 100 还可以。
33、包括偏移消除模块 202 和偏移消除驱 动器部件 （例如偏移消除驱动器 204） 。偏移消除驱动器 204 耦合到偏移消除部件 202， 并产 生具有驱动偏移消除部件202的波形特征的偏移消除信号。 如图所示， 偏移消除驱动器204 是 DAC。不过， 在实施中， 偏移消除驱动器 204 可以包括能够产生驱动信号的适当装置。此 外， 可以由偏移消除驱动器 204 共享传感器驱动器 104 的一个或多个部件。偏移消除部件 202耦合到偏移消除驱动器204的输出端和测量部件106的输入端。 结果， 在偏移消除驱动 器 204 输出驱动偏移消除模块 202 的偏移消除信号时， 将来自偏移消除模块 2。
34、02 的电荷传 输到节点 （N1） 110 处的测量部件 106 的输入端。于是， 在节点 （N1） 110 处组合了从传感器 （例如传感器驱动器 104 和触控面板传感器 102） 输出的电荷和从偏移消除部件 202 输出的 说 明 书 CN 103838446 A 8 5/9 页 9 电荷并输入到测量部件 106。可以利用从偏移消除部件 202 输出的电荷至少基本消除节点 （N1） 110 处的寄生电容和 / 或传感器 102 的电容， 使得测量模块 106 至少基本测量由于触 摸事件导致的电容变化。 0027 在实施方式中， 控制部件 125（例如控制逻辑电路） 可以耦合到触控面板传感器。
35、 102、 传感器驱动器 104、 解调器部件 108、 测量部件 106 和偏移消除部件 202， 使得控制逻辑 可以控制系统100的工作。 例如， 如本文所述， 控制部件125被配置成控制选择部件124、 偏 移消除驱动器 204、 偏移消除部件 202 等的各个方面。在另一实施方式中， 系统 100 可以被 配置为开环系统。在实施方式中， 控制模块 124 被配置成导致向选择部件 124 发出选择信 号， 这会导致自电容测量操作模式或互电容测量操作模式。 0028 如上所述， 图 1B 示出了图 1A 中所示的触控面板传感器系统 100 的特定实施方式。 在图 1B 中， 传感器驱动器 。
36、104 包括耦合到缓存 146 的传感器 DAC144。缓存 146 被配置成 缓存由传感器 DAC144 产生的信号并向传感器 102 输出缓存的驱动信号 （例如， 驱动传感器 102的驱动线） 。 在实施方式中， 传感器DAC144可以产生具有由如下方程表达的波形特征的 信号 ： 0029 方程 1 0030 其中 A1 代表信号的幅度， 代表信号的角频率， t 代表时间。不过， 在其他实施方 式中， 传感器 DAC144 可以被配置成输出具有其他波形特征的其他信号， 例如具有矩形波形 特征的信号等。 0031 在一种或多种实施方式中， 如图 2 所示， 偏移消除驱动器 204 包括耦合到。
37、缓存 208 的偏移消除 DAC206， 其中缓存 208 缓存由偏移消除 DAC206 产生的偏移消除信号并向偏移 消除部件 202 的偏移消除电容器 （Coff） 210 输出偏移消除信号， 以便驱动偏移消除电容器 （Coff） 210。在实施例中， 偏移消除 DAC206 被配置成产生波形特征可以由以下方程表达的信 号 ： 0032 方程 2 0033 其中 （A2） 代表信号的幅度， 代表信号的角频率， t 代表时间， 代表信号的相 位。在另一实施方式中， 偏移消除 DAC206 可以被配置成输出具有其他波形特征的信号 （例 如， 具有方形波形特征的信号等） 。 0034 偏移消除部件。
38、 202 包括偏移消除电容器 （Coff） 210， 其在节点 （N1） 110 处耦合到传 感器 102 的输出端和测量部件 106 的输入端。在一种或多种实施方式中， 偏移消除电容器 （Coff） 210 可以包括数字控制的可变电容器， 例如电容性数模转换器。例如， 偏移消除电容 器 （Coff） 210 的电容可以在大约 8 皮法 （8pF） 到小于 1 皮法 （1pF） 的范围中。在一种或多 种实施方式中， 偏移消除部件202可以包括多个电容器和/或可变电容器及关联电路， 从而 可以调节偏移消除部件 202 输出的电容电荷 / 电压的值。不过， 设想过偏移消除部件 202 可以包括其他。
39、能够产生可调节电容的装置。偏移消除电容器 （Coff） 210 和积分电容器 （C1） 127 可以具有选定单元电容器倍数的电容， 以形成它们之间的良好匹配。例如， 如果选定的 单元电容器具有两皮法 （2pF） 的电容， 电容器 （Coff） 210 和 （Cint） 127 可以分别具有六十皮 法 （60pF） 和二十皮法 （20pF） 的值。在另一个范例中， 偏移电容器 （Coff） 210 和积分电容器 说 明 书 CN 103838446 A 9 6/9 页 10 （C1） 116 可以包括无关的电容值。 0035 解调器部件 108 耦合到测量部件 106 的输出端， 从而将电荷放大。
40、器 114 输出的电 压从模拟电压值转换成数字电压值。在特定实施方式中， 解调器部件 108 包括模数转换器 （ADC） 。解调器部件 108 也可以耦合到控制逻辑 （例如控制模块 125） 以对解调器部件 108 的数字输出进行采样， 并基于采样的值来选择不同的偏移消除部件 202 电容。解调器部件 108 被配置成将测量部件 106 提供的模拟信号解调 （例如转换） 成代表该模拟信号的数字信 号。 0036 可以调节偏移消除部件202的电容和偏移消除驱动器204输出的信号的幅度 （A2） 和 / 或相位以至少基本消除 （即偏移） 节点 （N1） 110 处的静态传感器电容 （和任何寄 生电。
41、容） 。这种消除可以使测量部件 106 能够测量由触摸事件引起的电容的变化。 0037 能够调节偏移消除信号的幅度 （A2） 和相位允许系统 100 即使在偏移消除部 件 202 不能恰好匹配静态电容值时也至少部分消除掉静态传感器电容。例如， 可以调节偏 移消除信号的幅度 （A2） 和相位以至少基本消除 （例如大部分） 传感器电容。因此， 使 得系统100的噪声容限 （例如噪声净空） 最大化， 允许使用更大的增益并提供更好的信噪比。 此外， 可以使用更小的积分电容器 （Cint） 116， 因为可以针对触摸事件电容的值配置积分电 容器而不使得积分电容器 （Cint） 116 饱和， 由此修改 。
42、（改变） 输出电压。不过， 不经过消除， 积 分电容器 （Cint） 116 可能需要充分大的电容值以不仅适应触摸事件的电容， 而且适应静态传 感器电容的值， 以及寄生电容。此外， 能够利用更小的积分电容器 （Cint） 116 提高了测量部 件 106 的分辨率， 因为更大的电容器不能测量从传感器 102 接收的更小电荷。此外， 提供了 触控面板传感器系统100的改进动态范围， 因为系统100可以测量小的和大的电容， 因为它 们的电容偏移值至少基本被偏移消除电容器 （Coff） 210 消除。 0038 图 3A 和 3B 分别示出了系统 100 在测量传感器 102 之内互电容和自电容时的。
43、测量 部件 106。具体而言， 图 3A 和 3B 示出了影响测量部件 106 输入端处信号的部件以及基于部 件的所得输出信号。如表示互电容操作模式的图 3A 所示， 从来自传感器驱动器 104 的信号 1（VS1） 、 来自偏移消除部件 202 的信号 2（VS1+180） 以及来自传感器 102 的噪声 （由给定 频率 f（VN(f)） 处的电压表示） 和频率 f（ （N(f)） 处噪声值的相位提供节点 （N1） 110 处 的电荷 （例如， 反相端子 118 处的电荷） 。可以由 CM+dCM（由于触摸事件导致的互电容变化） 代表测量的互电容。如上所述， 在互电容操作模式期间将非反相端子。
44、 122 接地。于是， 可以 由下式表示电荷放大器 114 的输出端子 120 处的输出电荷值 0039 方程 3 0040 在方程3中， Vs1代表信号1的幅度， 180代表与相应信号相关联的相位值。 于是， 对于互电容感测操作模式， 信号 2 的极性至少基本与信号 1 相反 （例如， 至少与其相差大约 180） 。应该理解， 可以利用 CSC代替系统 100 其他配置中的 CSR来对方程 3 建模。如方程 3 中所示， 输出端子 120 处信号的幅度与测量时触摸导致的互电容的变化成比例。 0041 如代表自电容操作模式的图 3B 所示， 从来自传感器驱动器 104 的信号 1 （VS2） 。
45、提供 非反相端子 122 处的电荷。从来自偏移消除部件 202 的信号 2（VS2+0） 和来自传感器 102 说 明 书 CN 103838446 A 10 7/9 页 11 的噪声 （由给定频率 f（VN(f)） 处的电压值以及频率 fN(f) 处的噪声值相位表示） 提供节 点 （N1） 110 处的电荷。可以由 CSR+dCSR（由于触摸事件导致的自电容变化） 表示与行 140 相 关联的测量自电容。应该理解， 测量的自电容也可以与列相关联， 这将由 CSC+dCSC表示。于 是， 可以由下式表示电荷放大器 114 的输出端子 120 处的输出电荷值 ： 0042 方程 4 0043 如。
46、上所述， 在互电容感测操作模式期间， 信号2与信号1极性相反。 不过， 如方程4 中所示， 在自电容感测操作模式期间， 信号 2 和信号 1 具有至少基本相同的极性。此外， 如 方程 4 中所示， 输出端子 120 处信号的幅度与测量时触摸导致的自电容的变化成比例。在 一种或多种实施方式中， 由传感器驱动器 104 产生的驱动信号的幅度特性在第一操作模式 期间， 与第二操作模式相比有所变化。例如， 与触摸事件导致的互电容变化相比， 自电容的 变化大约为十倍 （10） 。于是， 第一操作模式 （例如感测互电容） 期间的驱动信号幅度特性 至少是第二操作模式 （例如感测自电容） 期间驱动信号幅度特性。
47、的十倍 （10） ， 以便能够感 测系统 100 之内的自电容。 0044 范例方法 0045 图 4 示出了根据本公开的范例实施方式用于测量触控面板传感器系统之内互电 容和自电容的方法400。 向选择部件发出 （例如产生和提供） 选择信号， 以选择第一操作模式 （例如， 互电容感测） 或第二操作模式 （例如， 自电容感测） （方框 402） 。在实施中， 控制部件 125 导致产生并向选择部件 124（例如选择部件 124（1） ， 124（2） ） 发出选择信号。基于选 择信号， 选择部件 124 输出与第一操作模式或第二操作模式对应的信号。例如， 在第一操作 模式期间， 每个选择部件12。
48、4的相应复用器128、 130向电荷放大器114的非反相放大器122 输出代表地信号的信号， 并向传感器 102（例如列 126， 行 140） 输出表示驱动信号的信号。 在另一个范例中， 在第二操作模式期间， 每个选择部件124的相应复用器128、 130向传感器 102 （例如列 126， 行 140） 输出代表地信号的信号， 并向电荷放大器 114 的非反相放大器 122 输出驱动信号。如上所述， 测量部件 106 被配置成在第一操作模式期间确定 （例如测量） 与 触摸事件相关联的互电容变化， 或在第二操作模式期间确定与触摸事件相关联的自电容变 化。在一种或多种实施方式中， 控制部件 1。
49、25 可以基于如下条件， 但不限于如下条件， 导致 发出选择信号 ： 基于事件的切换 （例如， 基于事件的开关操作模式） ， 基于应用的切换 （例如， 与其中利用系统 100 的计算装置 （例如智能电话、 平板计算机等） 相关联的应用软件） ， 或帧 速率 / 扫描速率切换 （例如， 在其中利用该系统的计算装置改变计算装置之内的帧速率和 / 或扫描速率时改变操作模式） 。 0046 如图 4 中所示， 调节偏移消除模块的偏移消除模块电容， 直到偏移消除电容的值 近似等于与节点 （N1） 处的驱动通道相关联的电容， 以至少部分消除与驱动通道相关联的电 容 （方框404） 。 在一种或多种实施方式中， 控制模块125使得偏移消除模块202调节偏移电 容值 （例如， 电容器 （Coff） ） ， 直到偏移消除电容至少近似等于与节点 （N1） 110 处的系统 100 的驱动通道相关联的电容相等。例如， 系统 100 可以包括耦合到节点 （N1） 110 的多个驱动 通道。在实施方式中， 每个驱动通道可以包括触控面板传感器 102 和传感器驱动器 104， 每 个驱动通道都具。