混合大动态范围电容感测制造技术

处理系统，包括电荷积分器、补偿单元、和精细信号处理单元。补偿单元检测何时电荷积分器的输出在与电荷积分器的动态范围关联的某个范围之外，并且从电荷积分器的输入增加或减去电荷作为响应。补偿单元记录电荷被增加或减去的次数的计数，并且从该计数产生粗略感测结果。精细信号处理单元在电荷被增加或移除之后，处理电荷积分器的输出。补偿单元处理粗略感测结果，并且将处理过的值加至来自精细信号处理单元的精细感测结果，以获得最终输出值。该最终输出为好像使用了具有更大动态范围的电荷积分器一样的值。

【技术实现步骤摘要】

实施例普遍涉及输入感测以及，特别地，涉及用于混合大动态范围电容感测的技术。
技术介绍
包括接近传感器装置的输入装置（通常也被称为触摸垫或者触摸传感器装置）被广泛应用于多种电子系统中。接近传感器装置典型地包括感测区，其通常由表面区分，在其中接近传感器装置确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器装置可用于为电子系统提供接口。例如，接近传感器装置通常作为输入装置用于较大计算系统中（诸如集成在或外设于笔记本或桌上型计算机的不透明触摸垫）。接近传感器装置也经常用于较小的计算系统中（诸如集成在蜂窝电话中的触摸屏）。输入装置包括处理电路，其可包括电荷积分器和其他处理组件。电荷积分器对提供给电荷积分器的输入的电荷的变化，其作为采用信号驱动传感器电极用于电容性感测的结果而发生，进行积分。电荷积分器具有动态范围，其指示可由电荷积分器适应的电荷变化的范围。在这个范围之外，电荷积分器的输出不随输入至电荷积分器的电荷的变化而线性改变。电荷积分器的动态范围可以通过增加电荷积分器的反馈电容器的尺寸而增加。然而，在集成电路中，由电容器消耗的区域的量取决于电容器的电容值。因此，如果存在减少集成电路（其用于处理与电容性感测相关的感测信号）的尺寸的期望，则需要一种解决方案而不是简单地增加电容器的尺寸。
技术实现思路
提供一种用于处理信号的处理系统，该信号从由感测信号驱动的电容性触摸传感器接收。处理单元包括电荷积分器，其在第一节点耦合于电容性触摸传感器。处理单元也包括精细信号处理单元，其配置成对电荷积分器的输出执行信号处理，以生成精细逻辑输出。处理单元进一步包括补偿单元。补偿单元配置成在感测信号的感测半周期期间，按电荷的离散量从第一节点减去电荷或者向第一节点增加电荷。补偿单元也配置成对粗略感测结果执行信号处理，该粗略感测结果基于在感测半周期期间向第一节点增加或者从第一节点减去的电荷，以生成粗略逻辑输出。补偿单元进一步配置成将粗略逻辑输出加到精细逻辑输出，以生成处理过的信号输出。提供一种用于处理信号的方法，该信号从由感测信号驱动的电容性触摸传感器接收。该方法包括在耦合于电容性触摸感测器的第一节点处，通过电荷积分器，对电荷进行积分。该方法也包括对电荷积分器的输出执行信号处理，以生成精细逻辑输出。该方法进一步包括在感测信号的感测半周期期间，按电荷的离散量从第一节点减去电荷或者向第一节点增加电荷。该方法也包括对粗略感测结果执行信号处理，该粗略感测结果基于在感测半周期期间向第一节点增加或者从第一节点减去的电荷，以生成粗略逻辑输出。该方法进一步包括将粗略逻辑输出加到精细逻辑输出，以生成处理过的信号输出。提供一种输入装置。输入装置包括电容性触摸传感器和耦合于电容性触摸传感器的处理单元。处理单元包括电荷积分器，其在第一节点耦合于电容性触摸传感器。处理单元也包括精细信号处理单元，其配置成对电荷积分器的输出执行信号处理，以生成精细逻辑输出。处理单元进一步包括补偿单元。补偿单元配置成在感测信号的感测半周期期间，按电荷的离散量从第一节点减去电荷或者向第一节点增加电荷。补偿单元也配置成对粗略感测结果执行信号处理，该粗略感测结果基于在感测半周期期间向第一节点增加或者从第一节点减去的电荷，以生成粗略逻辑输出。补偿单元进一步配置成将粗略逻辑输出加到精细逻辑输出，以生成处理过的信号输出。附图说明为了使实施例的上述特征能够以详细的方式来理解，通过参考实施例作出在上面简要总结的、实施例的更具体的描述，其中一些实施例在附图中例示。但要注意，由于可容许其他有效的实施例，这些附图仅例示典型实施例并且不应因此被认为范围的限定。图1是依照示例的、包括输入装置的系统的框图。图2A是依照示例的、描绘电容性传感器装置的框图。图2B是依照示例的、描绘另一种电容性传感器装置的框图。图3A是依照示例的、混合动态范围处理系统的框图。图3B是依照示例的、示例混合动态范围处理系统的电路图，该示例混合动态范围处理系统是图3A中混合动态范围处理系统的实现。图4是依照示例的、例示混合动态范围处理系统内各种信号的图。图5是依照示例的、可作为图3B中电荷修改单元使用的、直接电荷传输电路的图示。图6是依照示例的、可作为图3B中电荷修改单元使用的、基于缓冲的电荷传输电路的图示。图7是依照示例的、处理信号的方法的流程图，该信号从以感测信号驱动的电容性触摸传感器接收。为促进理解，已尽可能使用同样的参考标号，来标明对附图而言是共同的同样元件。应预期到，一个实施例中的元件可以获益地、结合到其他实施例中。具体实施方式下列详细描述本质上仅仅是示范性的，并不意图限制实施例或此类实施例的应用和使用。而且，不存在由先前
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技术介绍
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技术实现思路
或以下详细描述中提出的任何已表达或暗示的理论所约束的意图。各种实施例提供一种处理系统，其包括电荷积分器、补偿单元和精细信号处理单元。补偿单元检测何时电荷积分器的输出超出与电荷积分器的动态范围相关的某个范围，并且从电荷积分器的输入增加或减去电荷作为响应。补偿单元记录电荷被增加或减去的次数的计数，并且从该计数产生粗略感测结果。精细信号处理单元在增加或移除电荷之后，处理电荷积分器的输出。补偿单元处理粗略感测结果，并且将处理后的值加到来自精细信号处理单元的精细感测结果，以获得最终输出值。该最终输出值是与如同使用了具有更大动态范围的电荷积分器相同的值。现在转向附图，图1是依照专利技术的实施例的、示范性输入装置100的框图。输入装置100可配置成向电子系统（未示出）提供输入。正如此文档中使用的，术语“电子系统”（或“电子装置”）广义地指能够电子地处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制性示例包括所有尺寸和形状的个人计算机，诸如桌上型计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板、网页浏览器、电子书籍阅读器，和个人数字助手（PDA）。另外的示例电子系统包括复合输入装置，诸如包括输入装置100和独立的操纵杆或按键开关的物理键盘。进一步的示例电子系统包括诸如数据输入装置（包括远程控制和鼠标），和数据输出装置（包括显示屏和打印机）的外部设备。其他示例包括远程终端、广告亭，和视频游戏机（例如，视频游戏控制台、便携式游戏装置等）。其他示例包括通讯装置（包括蜂窝电话，诸如智能手机），和媒体装置（包括录制器、编辑器、和诸如电视的播放器、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机）。另外，电子系统可以是输入装置的主机或从机。输入装置100能够被实现为电子系统的物理部件或者能与电子系统物理地分离。适当情况下，输入装置100能使用下列方式的任何一个或多个与电子系统的部件通信：总线、网络，和其他有线或无线互连。示例包括：I2C、SPI、PS/2、通用串行总线（USB）、蓝牙、RF和IRDA。在图1中，输入装置100示出为接近传感器装置（通常也称为“触摸垫”或“触摸传感器装置”），其配置成感测由一个或多个输入对象140在感测区域120中提供的输入。示例输入对象包括手指和触控笔，如图1所示。感测区域120包含在输入装置100之上、周围、之中和/或附近的任何空间，在其中输入装置100能够检测用户输入（例如，由一个或多个输入对象140提供的用户输入）。特定感测区域的大小、形状和位置可能逐个实施例广泛变化。在一些实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理信号的处理系统，所述信号从由感测信号驱动的电容性触摸传感器接收，所述处理单元包括：电荷积分器，其在第一节点耦合于所述电容性触摸传感器；精细信号处理单元，其配置成对所述电荷积分器的输出执行信号处理，以生成精细逻辑输出；以及补偿单元，其配置成：在所述感测信号的感测半周期期间，按电荷的离散量从所述第一节点减去电荷或者向所述第一节点增加电荷，对粗略感测结果上执行信号处理，所述粗略感测结果基于在所述感测半周期期间向所述第一节点增加或者从所述第一节点减去的电荷，以生成粗略逻辑输出，以及将所述粗略逻辑输出加到所述精细逻辑输出，以生成处理过的信号输出。

【技术特征摘要】
2015.05.29 US 14/7260811.一种用于处理信号的处理系统，所述信号从由感测信号驱动的电容性触摸传感器接收，所述处理单元包括：电荷积分器，其在第一节点耦合于所述电容性触摸传感器；精细信号处理单元，其配置成对所述电荷积分器的输出执行信号处理，以生成精细逻辑输出；以及补偿单元，其配置成：在所述感测信号的感测半周期期间，按电荷的离散量从所述第一节点减去电荷或者向所述第一节点增加电荷，对粗略感测结果上执行信号处理，所述粗略感测结果基于在所述感测半周期期间向所述第一节点增加或者从所述第一节点减去的电荷，以生成粗略逻辑输出，以及将所述粗略逻辑输出加到所述精细逻辑输出，以生成处理过的信号输出。2.如权利要求1所述的处理系统，其中所述补偿单元包括：高电压比较器，其配置成将所述电荷积分器的输出与高参考电压比较，并且输出高电压比较信号；低电压比较器，其配置成将所述电荷积分器的输出与低参考电压比较，并且输出低电压比较信号；以及电荷修改单元，其配置成：当所述低电压比较信号指示所述电荷积分器的所述输出低于所述低电压参考信号时，从所述第一节点减去电荷，以及当所述高电压比较信号指示所述电荷积分器的所述输出高于所述高电压参考信号时，从所述第一节点增加电荷。3.如权利要求2所述的处理系统，其中：所述电荷修改单元包括电流传送器、开关电容器、电流源、和直接电荷传输单元。4.如权利要求3所述的处理系统，其中：所述电荷修改单元独立于所述电荷积分器的反相输入端的电压进行工作。5. 如权利要求1所述的处理系统，其中所述精细信号处理单元包括：一个或多个精细信号处理元件，其配置成处理所述电荷积分器的所述输出；以及模拟数字转换器，其配置成将所述精细信号处理元件的输出转换成所述精细逻辑输出。6. 如权利要求1所述的处理系统，其中所述精细信号处理单元包括：模拟数字转换器，其配置成将所述电荷积分器的所述输出转换成数字电荷积分器输出；以及一个或多个精细信号处理元件，其配置成处理所述数字电荷积分器输出以生成所述精细逻辑输出。7. 如权利要求1所述的处理系统，其中：所述粗略感测结果包括数字值；并且所述补偿单元配置成通过将感测半周期期间电荷被增加或移除的次数乘以每次增加或移除的电荷量，来计算所述粗略感测结果。8.如权利要求1所述的处理系统，其中所述补偿单元配置成通过以下方式执行自校准：在所述电容性触摸传感器未由感测信号驱动时，从所述第一节点减去所述电荷的离散量或者向所述第一节点增加所述电荷的离散量；从所述精细信号处理单元接收自校准值，其指示对应于所述电荷的离散量的、所述电荷积分器的输出的变化；以及将所述自校准值储存在自校准储存值单元内。9.如权利要求8所述的处理系统，其中：对所述粗略感测结果执行所述信号处理包括将感测半周期期间电荷被增加或移除的次数乘以所述自校准值，以生成所述粗略感测结果。10.一种用于处理信号的方法，所述信号从由感测信号驱动的电容性触摸传感器接收，所述方法包括：通过电荷积分器，在耦合于所述电容性触摸传感器的第一节点处对电荷进行积分；在所述电荷积分器的输出执行信号处理，以生成精细逻辑输出；在所述感测信号的感测半周期期间，按电荷的离散量从所述第一节点减去电荷或者向所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：K哈格里夫斯，
申请(专利权)人：辛纳普蒂克斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US