感应装置和驱动方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了感应装置和驱动方法，能够提高信噪比和抗干扰能力。所述感应装置包括：序列生成器，用于提供驱动信号和抵消信号；用于形成多个感应电容的多个驱动电极和多个感测电极；前端检测模块，用于分别将多个感应电容的电容量或电容变化量转化为多个第一感应信号；运算模块，用于根据抵消信号分别对多个第一感应信号进行运算处理以得到多个第二感应信号；累加滤波模块，用于对多个第二感应信号进行累加后滤波得到第三感应信号；以及通信模块，将第三感应信号转换为符合指定数据格式的数据信号，其中，抵消信号与驱动信号同步且随时间分别呈现为一维序列，驱动信号序列中的每个序列码与所述抵消信号序列中对应的序列码的乘积为1。

Induction device and driving method

The invention discloses an induction device and a driving method, which can improve the signal to noise ratio and the anti-interference ability. The sensing device comprises a sequence generator for supplying a drive signal and offset for forming a plurality of driving electrodes; a plurality of induction capacitor and a plurality of sensing electrodes; the front end detection module, respectively for capacitance or capacitance change multiple induction capacitor quantity into a plurality of first induction signal operation module; according to the cancellation signal respectively to a plurality of first induction signal to obtain a plurality of second sensing signal; the cumulative filter module for a plurality of second sensing signal accumulation after filtering third induction signal; and a communication module, converting third induction signal into data signals according to the specified data format in which the cancellation signal with the drive signal synchronization with time were present for the one-dimensional sequence, driving each sequence codes and the cancellation signal in signal sequence The product of the corresponding sequence code in the sequence is 1.

【技术实现步骤摘要】
感应装置和驱动方法
本专利技术涉及电子
，更具体地，涉及感应装置和驱动方法。
技术介绍
利用电容的感应技术广泛地应用于触摸屏以及指纹识别传感器等感应装置中，主要是通过检测各种感应装置中的电容的电容值大小或者电容值的变化量来获知被测物体的位置、形状或者压力等信息。以电容式指纹识别传感器为例，当手指接触到感应装置表面时，会和感应装置中位于感应装置的触摸表面下方的电极形成电容，从而直接或间接地改变感应装置中电容的电容值大小(在一些感应装置中，利用了自电容技术，而在另一些感应装置中，采用的是互电容技术)。感应装置中的电路对该电容的电容值或者电容值的变化量进行检测并得到电信号形式的数据信号，使得后续电路能够根据该数据信号进行进一步的数据处理。当电容式的感应装置用于人机交互接口等领域时，如果人体和感应装置没有良好的共地，那么当人体接触该感应装置时会因为不共地而引入共模噪声等干扰信号。这种情况在感应装置所在系统与充电器连接时时更为严重，这是因为充电器本身会在系统的电源和参考地上引入干扰信号。从频谱特性上看，这些带宽通常较窄的干扰信号会严重干扰到感应装置对电容的检测，并且会使感应装置的信噪比降低，甚至使整个感应系统无法正常工作。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种感应装置和驱动方法，能够提高信噪比和抗干扰能力，保证感应装置的正常工作。根据本专利技术的一方面，提供了一种感应装置，其特征在于，包括：序列生成器，用于提供驱动信号和抵消信号；位于所述感应装置触摸表面下方的多个驱动电极和多个感测电极，所述多个驱动电极与所述多个感测电极形成多个感应电容，所述多个驱动电极接收所述驱动信号；前端检测模块，与所述多个感测电极相连，用于分别将所述多个感应电容的电容量或电容变化量转化为电信号形式的多个第一感应信号；运算模块，用于根据所述抵消信号分别对所述多个第一感应信号进行运算处理以得到多个第二感应信号；累加滤波模块，用于对所述多个第二感应信号进行累加后滤波得到第三感应信号；以及通信模块，将所述第三感应信号转换为符合指定数据格式的数据信号输出，其中，所述抵消信号与所述驱动信号同步且随时间分别呈现为一维序列，所述驱动信号序列中的每个序列码与所述抵消信号序列中对应的序列码的乘积为1。优选地，所述驱动信号序列包括伪随机码序列或具有类白噪声频谱特性的序列。优选地，所述前端检测模块包括多个检测单元，所述多个检测单元的输入端与所述多个感测电极对应相连，每个所述检测单元的输出端提供一个所述第一感应信号。优选地，每个所述检测单元包括：运算放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收参考电压，所述第二输入端与对应的感测电极连接；积分电容，所述积分电容的两端分别与所述运算放大器的第二输入端和所述运算放大器的输出端相连以提供相应的所述第一感应信号；复位开关，与所述积分电容并联，所述复位开关受控于复位信号。优选地，所述运算放大器的第一输入端为正相输入端，所述运算放大器的第二输入端为反相输入端。优选地，所述运算模块包括多个运算单元，所述多个运算单元的输入端与所述多个检测单元的输出端对应相连，每个所述运算单元的输出端提供一个所述第二感应信号。优选地，每个所述运算单元包括：采样开关，用于在采样信号的控制下对所述第一感应信号进行采样；乘法电路，用于将所述采样开关的采样结果与所述抵消信号相乘以得到所述第二感应信号。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种用于感应装置的驱动方法，所述感应装置包括位于所述感应装置的触摸表面下方的多个驱动电极和多个感测电极，所述多个驱动电极与所述多个感测电极形成多个感应电容，其中，所述驱动方法包括：产生驱动信号和抵消信号，所述抵消信号与所述驱动信号同步且随时间分别呈现为一维序列，所述驱动信号序列中的每个序列码与所述抵消信号序列中对应的序列码的乘积为1；将所述驱动信号施加在所述多个驱动电极上；将在所述多个感测电极上检测到的电荷量分别转化为电信号形式的多个第一感应信号；分别将所述多个第一感应信号与所述抵消信号相乘，以得到多个第二感应信号；对所述多个第二感应信号进行累加后滤波得到第三感应信号；以及将所述第三感应信号转换为符合指定数据格式的数据信号。优选地，所述驱动信号具有高电平和低电平两种状态，在所述驱动信号序列中相邻且状态相同的序列码之间加入状态与该两个序列码的状态相反的插入码。优选地，所述驱动信号具有高电平、低电平以及复位电平三种状态，在所述驱动信号序列的每个序列码开始前将所述驱动信号恢复到所述复位电平的状态。本专利技术的有益效果是，能够利用序列生成器生成的驱动信号与抵消信号抑制共模噪声等干扰信号，从而在不影响有用数据的前提下提高了感应装置的信噪比和抗干扰能力，同时也实现了对驱动信号序列中各序列码之间的隔离以保证感应装置的准确性。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。图1示出本专利技术第一实施例的感应装置的基本原理示意图。图2示出图1中A区域的剖面放大示意图。图3示出本专利技术第一实施例的感应装置的结构示意图。图4示出本专利技术第一实施例的感应装置中信道、前端检测模块与运算模块的连接示意图。图5示出本专利技术第一实施例的感应装置中对应于同一个感应电容的检测单元与运算单元的结构示意图。图6示出本专利技术第一实施例的感应装置中序列生成器产生的驱动信号的波形示意图。图7示出本专利技术第一实施例的感应装置中序列生成器产生的驱动信号的另一种波形示意图。图8示出本专利技术第二实施例的用于感应装置的驱动方法的流程示意图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本专利技术。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。在下文中描述了本专利技术的许多特定的细节以便更清楚地理解本专利技术。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本专利技术。图1示出本专利技术第一实施例的感应装置的基本原理示意图。图2示出图1中A区域的剖面放大示意图。如图1和图2所示，感应装置100具有触摸表面，触摸表面下方具有多个电极。感应装置100可以为自电容结构、互电容结构或其他电容结构。无论是采用何种电容结构实现，感应装置100的工作原理主要为：对感应电极施加驱动信号以在电极上累积电荷，通过改变驱动信号使得电极上的电荷发生转移，即重新被分配，从而引起感应装置100中出现电压、电流、频率或其他信息的变化以获得包含指纹、触控动作等信息的电信号。例如，当感应装置100为自电容结构时，驱动信号作用于各个电极上，从而在每个电极上累积电荷；当感应装置100为互电容结构时，电极分为如图2所示的驱动电极101和感测电极102，驱动信号施加在各个驱动电极上，从而在每个驱动电极和每个感测电极上累积电荷。其中，驱动信号为一个或者多个不同的信号。下面以利用单个驱动信号实现的互电容结构的感应装置100为例进行具体说明。利用单个驱动信号实现的互电容结构的感应装置100可以用于指纹识别，其原理是：手指200的指纹具有指纹脊210和指纹谷220，指纹谷220由于皮肤死皮组织堆积较浅，因此与感应装置100的触摸表面存在空气；而指纹脊210的皮肤死皮组织相对于指纹谷向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应装置，其特征在于，包括：序列生成器，用于提供驱动信号和抵消信号；位于所述感应装置触摸表面下方的多个驱动电极和多个感测电极，所述多个驱动电极与所述多个感测电极形成多个感应电容，所述多个驱动电极接收所述驱动信号；前端检测模块，与所述多个感测电极相连，用于分别将所述多个感应电容的电容量或电容变化量转化为电信号形式的多个第一感应信号；运算模块，用于根据所述抵消信号分别对所述多个第一感应信号进行运算处理以得到多个第二感应信号；累加滤波模块，用于对所述多个第二感应信号进行累加后滤波得到第三感应信号；以及通信模块，将所述第三感应信号转换为符合指定数据格式的数据信号输出，其中，所述抵消信号与所述驱动信号同步且随时间分别呈现为一维序列，所述驱动信号序列中的每个序列码与所述抵消信号序列中对应的序列码的乘积为1。

【技术特征摘要】
1.一种感应装置，其特征在于，包括：序列生成器，用于提供驱动信号和抵消信号；位于所述感应装置触摸表面下方的多个驱动电极和多个感测电极，所述多个驱动电极与所述多个感测电极形成多个感应电容，所述多个驱动电极接收所述驱动信号；前端检测模块，与所述多个感测电极相连，用于分别将所述多个感应电容的电容量或电容变化量转化为电信号形式的多个第一感应信号；运算模块，用于根据所述抵消信号分别对所述多个第一感应信号进行运算处理以得到多个第二感应信号；累加滤波模块，用于对所述多个第二感应信号进行累加后滤波得到第三感应信号；以及通信模块，将所述第三感应信号转换为符合指定数据格式的数据信号输出，其中，所述抵消信号与所述驱动信号同步且随时间分别呈现为一维序列，所述驱动信号序列中的每个序列码与所述抵消信号序列中对应的序列码的乘积为1。2.根据权利要求1所述的感应装置，其中，所述驱动信号序列包括伪随机码序列或具有类白噪声频谱特性的序列。3.根据权利要求1所述的感应装置，其中，所述前端检测模块包括多个检测单元，所述多个检测单元的输入端与所述多个感测电极对应相连，每个所述检测单元的输出端提供一个所述第一感应信号。4.根据权利要求3所述的感应装置，其中，每个所述检测单元包括：运算放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收参考电压，所述第二输入端与对应的感测电极连接；积分电容，所述积分电容的两端分别与所述运算放大器的第二输入端和所述运算放大器的输出端相连以提供相应的所述第一感应信号；复位开关，与所述积分电容并联，所述复位开关受控于复位信号。5.根据权利要求4所述的感应装置，其中，所述运算放大器的第一输入端为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卓，
申请(专利权)人：北京集创北方科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11