用于自电容测量的动态范围增强制造技术

本公开的各方面涉及自电容测量和消除。根据一个方面，自电容消除电路包括：输入放大器，其中输入放大器包括非反相输入、反相输入和输出；相干电流源，耦合至反相输入；反馈网络，耦合至输出；以及电容，耦合至反相输入。

Dynamic range enhancement for self capacitance measurement

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自电容测量的动态范围增强相关申请的交叉引用本申请要求2017年7月26日提交的美国临时专利申请号62/537,136以及2018年7月19日提交的美国非临时专利申请号16/040,025的优先权和权益，如下面以其整体被完整阐述的，其全部内容通过引用并入本文，并且用于所有适用目的。
本公开总体上涉及自电容领域，并且更特别地涉及用于自电容测量的动态范围增强。
技术介绍
电子产品的自电容可能需要精确测量以提高电气性能。现有的测量解决方案可能具有受限的动态范围，这导致不精确的自电容测量。本公开增强了用于电子产品的自电容测量的动态范围，电子产品诸如但不限于触摸屏。
技术实现思路
以下呈现了本公开的一个或多个方面的简化概要，以提供对这些方面的基本理解。本概要并非对本公开的所有预期特征的广泛概述，其既不旨在标识本公开的所有方面的关键或重要元素，也不旨在界定本公开的任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本公开的一个或多个方面的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的前奏。在一个方面中，本公开提供了自电容测量和消除。因此，一种自电容消除电路包括：输入放大器，其中输入放大器包括非反相输入、反相输入和输出；相干电流源，耦合至反相输入；反馈网络，耦合至输出；以及电容，耦合至反相输入。在一个示例中，反馈网络包括反馈电阻器Rf和反馈电容器Cf。在一个示例中，反馈电阻器Rf保持输入放大器的稳定性。在一个示例中，电容包括并联耦合至寄生电容Cp的自电容Cs。在一个示例中，自电容消除电路还包括相干信号，其中相干信号直接驱动非反相输入，并且相干信号与相干电流源相干。在一个示例中，相干信号间接驱动反相输入。在一个示例中，相干信号包括第一相干信号和第二相干信号。在一个示例中，第一相干信号直接驱动非反相输入，并且第二相干信号间接驱动反相输入。在一个示例中，第一相干信号由第一物理信号源生成，并且第二相干信号由第二物理信号源生成，其中第二物理信号源被相位锁定到第一物理信号源。在一个示例中，自电容消除电路还包括驱动器，其中驱动器驱动相干电流源。本公开的另一方面提供了一种用于自电容消除的方法，该方法包括：生成相干信号，并且将相干信号施加到输入放大器的非反相输入和消除电容器；从第一电流源生成第一相干电流，其中第一电流源耦合至消除电容器；从第二电流源生成第二相干电流，其中第二相干电流等于第一相干电流；设置增益因子，使得增益因子和消除电容器的电容的乘积等于自电容器的自电容；以及从第三电流源生成第三相干电流，并且将第三相干电流施加到输入放大器的反相输入和自电容器，其中第三相干电流等于第二相干电流乘以增益因子的乘积。在一个示例中，第一相干电流与相干信号相干。在一个示例中，第二相干电流与相干信号相干。在一个示例中，第三相干电流与相干信号相干。在一个示例中，第一相干电流、第二相干电流和第三相干电流各自与相干信号相干。在一个示例中，消除电容器连接至电压-电流转换放大器的反相输入。在一个示例中，电压-电流转换放大器包括运算放大器和金属氧化物半导体(MOS)晶体管。在一个示例中，该方法还包括使用振荡器来生成相干信号。在一个示例中，该方法还包括通过晶体管耦合第一电流源和第二电流源。在一个示例中，晶体管是金属氧化物半导体(MOS)晶体管。在一个示例中，该方法还包括使用用于监测输入放大器的输出电压的增益因子来检测触摸屏上的触摸。本公开的另一方面提供了一种用于自电容消除的仪器，该仪器包括：用于生成相干信号、并且用于将相干信号施加到输入放大器的非反相输入和消除电容器的装置；用于从第一电流源生成第一相干电流的装置，其中第一电流源耦合至消除电容器；用于从第二电流源生成第二相干电流的装置，其中第二相干电流等于第一相干电流；用于设置增益因子使得增益因子与消除电容器的电容的乘积等于自电容器的自电容的装置；以及用于从第三电流源生成第三相干电流、并且将第三相干电流施加到输入放大器的反相输入和自电容器的装置，其中第三相干电流等于第二相干电流乘以增益因子的乘积。在一个示例中，该仪器还包括用于使用用于监测输入放大器的输出电压的增益因子以检测触摸屏上的触摸的装置。在一个示例中，第一相干电流、第二相干电流或第三相干电流中的至少一个与相干信号相干。在一个示例中，该仪器还包括用于生成相干信号的装置。在一个示例中，该仪器还包括用于耦合第一电流源和第二电流源的装置。本公开的另一方面提供了一种存储计算机可执行代码的计算机可读介质，该计算机可执行代码可操作于设备上，该设备包括至少一个处理器和耦合至至少一个处理器的至少一个存储器，其中至少一个处理器被配置为实施自电容消除，计算机可执行代码包括：用于使计算机生成相干信号并且将相干信号施加到输入放大器的非反相输入和消除电容器的指令；用于使计算机从第一电流源生成第一相干电流的指令，其中第一电流源耦合至消除电容器；用于使计算机从第二电流源生成第二相干电流的指令，其中第二相干电流等于第一相干电流；用于使计算机设置增益因子使得增益因子与消除电容器的电容的乘积等于自电容器的自电容的指令；以及用于使计算机从第三电流源生成第三相干电流、并且将第三相干电流施加到输入放大器的反相输入和自电容器的指令，其中第三相干电流等于第二相干电流乘以增益因子的乘积。在一个示例中，计算机可读介质还包括用于使计算机使用用于监测输入放大器的输出电压的增益因子来检测触摸屏上的触摸的指令。在一个示例中，计算机可读介质还包括用于使计算机生成相干信号的指令。在一个示例中，计算机可读介质还包括用于使计算机通过晶体管耦合第一电流源和第二电流源的指令。在阅读下面的详细描述之后，将更加充分地理解本公开的这些和其他方面。本领域技术人员在结合附图阅读以下对本专利技术的具体示例性实施方式之后，本公开的其他方面、特征和实施方式将变得明显。虽然本专利技术的特征可以相对于下面的特定实施方式和附图来讨论，但本专利技术的所有实施方式可以包括本文讨论的有利特征中的一个或多个。换言之，虽然可以将一个或多个实施方式讨论为具有特定有利特征，但是也可以根据本文讨论的本专利技术的各种实施方式来使用这些特征中的一个或多个。以类似方式，虽然下面可以将示例性实施方式讨论为设备、系统或方法实施方式，但应当理解，这样的示例性实施方式可以在各种设备、系统和方法中被实施。附图说明图1示出了具有接收输入和发射输出的触摸屏界面模块的示例系统框图。图2示出了触摸屏界面模块模型的示例。图3示出了自电容消除电路的第一示例。图4示出了具有使用消除电容器Ccanc和电压-电流转换放大器生成的自电容电流的电流源的自电容消除电路的示例。图5示出了自电容消除电路的第二示例。图6示出了自电容消除电路的第三示例。图7示出了自电容消除电路的第四示例。图8示出了根据本公开的自电容消除电路的相位响应与频率图的示例以及幅度响应与频率图的示例。图9示出了用于自电容消除的示例流程图。具体实施方式下面结合附图阐述的详细描述旨在作为各种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自电容消除电路，包括：/n输入放大器，其中所述输入放大器包括非反相输入、反相输入和输出；/n相关电流源，耦合至所述反相输入；/n反馈网络，耦合至所述输出；以及/n电容，耦合至所述反相输入。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170726 US 62/537,136;20180719 US 16/040,0251.一种自电容消除电路，包括：
输入放大器，其中所述输入放大器包括非反相输入、反相输入和输出；
相关电流源，耦合至所述反相输入；
反馈网络，耦合至所述输出；以及
电容，耦合至所述反相输入。


2.根据权利要求1所述的自电容消除电路，其中所述反馈网络包括反馈电阻器Rf和反馈电容器Cf。


3.根据权利要求2所述的自电容消除电路，其中所述反馈电阻器Rf保持所述输入放大器的稳定性。


4.根据权利要求1所述的自电容消除电路，其中所述电容包括并联耦合至寄生电容Cp的自电容Cs。


5.根据权利要求4所述的自电容消除电路，还包括相关信号，其中所述相干信号直接驱动所述非反相输入，并且所述相干信号与所述相干电流源相干。


6.根据权利要求5所述的自电容消除电路，其中所述相干信号间接驱动所述反相输入。


7.根据权利要求6所述的自电容消除电路，其中所述相干信号包括第一相干信号和第二相干信号。


8.根据权利要求7所述的自电容消除电路，其中所述第一相干信号直接驱动所述非反相输入，并且所述第二相干信号间接驱动所述反相输入。


9.根据权利要求8所述的自电容消除电路，其中所述第一相干信号由第一物理信号源生成，并且所述第二相干信号由第二物理信号源生成，其中所述第二物理信号源被相位锁定到所述第一物理信号源。


10.根据权利要求1所述的自电容消除电路，还包括驱动器，其中所述驱动器驱动所述相干电流源。


11.一种用于自电容消除的方法，所述方法包括：
生成相干信号，并且将所述相干信号施加到输入放大器的非反相输入和消除电容器；
从第一电流源生成第一相干电流，其中所述第一电流源耦合至所述消除电容器；
从第二电流源生成第二相干电流，其中所述第二相干电流等于所述第一相干电流；
设置增益因子，使得所述增益因子与所述消除电容器的电容的乘积等于自电容器的自电容；以及
从第三电流源生成第三相干电流，并且将所述第三相干电流施加到所述输入放大器的反相输入和所述自电容器，其中所述第三相干电流等于所述第二相干电流乘以所述增益因子的乘积。


12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一相干电流与所述相干信号相干。


13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二相干电流与所述相干信号相干。


14.根据权利要求11所述的方法，其中所述第三相干电流与所述相干信号相干。


15.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一相干电流、所述第二相干电流和所述第三相干电流各自与所述相干信号相干。


16.根据权利要求11所述的方法，其中所述消除电容器连接至电压-电流转换放大器的反相输入。


17.根据权利要求16所述的方法，其中所述电压-电流转换放大器包括运算放大器和金属氧化物半导体(MOS)晶体管。

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【专利技术属性】
技术研发人员：R·阿南塔拉曼，A·塔帕里亚，王顺希，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US