ＴＸ－ＲＸ电容式传感器的补偿电路制造技术

一种电容式传感器可能包括发射电极和与发射电极进行电容式耦合的接收电极。电容式传感电路通过将一信号应用到发射电极并对接收电极上的感应电流波形进行整流，感测发射电极和接收电极之间的电容。一补偿电路通过将一补偿电流添加到以整流电流，减少发射和接收电极的互电容和寄生电容的影响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用户界面设备领域，特别是电容式传感器设备。
技术介绍
计算设备，如笔记本电脑、个人数据助理系统(PDA)、自助式服务机、移动电话，均 具有用户界面设备，也称为人机交互设备(HID)。一种常用用户界面设备是触摸感应板(通 常也称为触控板)。基本笔记本电脑触摸感应板模拟个人电脑(PC)鼠标的功能。触摸感应 板通常嵌于PC笔记本中，以提供内置便携性。触摸感应板使用二个确定轴来模拟鼠标在X/ Y方向上的移动，这两个确定轴中饮食一组传感器元件，用于检测某一导电物体(如手指) 的位置。使用触控板附近的二个机械按钮，或者轻击触摸感应板本身，可模拟鼠标的右/左 按钮单击操作。触摸感应板提供了一种用户界面设备，用于执行诸如在显示器上定位光标 或选择某一项目之类的功能。这些触摸感应板可以包括多维传感器阵列，用于检测在多个 方向轴中产生的移动。传感器阵列可包括一维传感器阵列，用于检测在一个方向轴上产生 的移动。传感器阵列也可以是二维的，用于检测在两个方向轴中产生的移动。有一类触控板，其工作方式是利用电容传感器进行电容感应。由电容传感器所检 测到的电容，随一导电物体相对于该传感器的相对位置而变化。例如，导电物体可以是手写 笔或用户手指。在触摸感应设备中，由于导体的位置或移动，传感器阵列中X和Y方向上的 各传感器检测到的电容值会发生变化，可以通过多种不同方法测量这一变化值。无论采用 何种方法，通常由一处理设备处理一个代表各电容式传感器所检测电容值的电信号，该处 理设备又生成电信号或光信号，表示导电物体在X和Y方向上相对于触摸感应板的位置。触 摸感应条、滑块或按钮的工作方式均采用同一电容感应原理。第一类传统触控板由行列矩阵组成。在各行或列中有多个传感器元件。然而，各 行或列中的所有感应板耦合在一起，作为一个长传感器元件工作。第二类传统感应板由独 立传感元件的XY阵列组成，其中，一行或一列中的各个传感器元件独立感应。在此，各行及 列由多个传感元件组成，每个都能单独检测电容的存在和大小。因此，它们可用于检测任何 数量的同时触摸。界面设备(如触控板)中使用的电容式传感系统通常检测电容式传感器的电容变 化，这一变化是由于导电物体邻近或接触该传感器所产生的，但是，与该传感器的电容值相 比，如果该传感器所检测到电容变化非常小，电容变化检测能力会下降。例如，一电容式传 感元件被设置用于检测某一输入，该输入可以是手指或其他物体接近或接触该传感器，当 没有任何输入时，该传感器元件与地之间有一电容CP。电容CP也称为传感器的寄生电容。 对于有多个传感元件的电容式传感器，二个或更多传感元件之间也可能有互电容CM。传感器检测到的输入可能会导致电容变化CF，该变化值远低于CP或CM。因此，如果用数字编码 表示传感器电容，在数字编码所能表示的最小离散电容级别中，较大部分用于代表寄生或 互电容，而这些离散级别的较小部分代表电容变化CF。在这种情况下，很难以高分辨率来分 辨由输入导致的电容变化CF。附图说明在附图中以示例方式而非限制方式对本专利技术进行说明。图1A是一种电子系统的具体实施例框图，该系统拥有一个处理设备，用于检测是 否存在导电物体。图1B是一种设备的具体实施例框图，该设备用于检测触控板上是否存在一输入 以及该输入的位置。图2A说明一种电路的具体实施例，该电路用于在电容式传感器上检测输入，同时 补偿电容式传感元件的寄生电容及互电容。图2B给出一组电压和电流波形，用于描述一种电容传感电路实施例的操作。图3说明一种电路的一个具体实施例，该电路用于检测一个输入的大小及位置， 同时补偿电容式传感器元件的寄生电容及互电容。图4说明一种电路的一个具体实施例，该电路用于检测一个输入的大小及位置， 同时补偿电容式传感器元件的寄生电容及互电容。图5说明一种电路的一个具体实施例，该电路用于向电容传感电路提供补偿电流。图6是一个流程图，说明了依照一个实施例，对电容传感电路中传感元件的寄生 电容及互电容进行补偿的过程。图7A是说明一个校准电路的实施例的方框图，该校准电路用于对补偿电路进行 校准。图7B是一个流程图，说明依照一个实施例，对电容传感电路中的补偿电流进行校 准的过程。具体实施例方式本文描述一种方法和仪器，用于检测电容式传感器的电容值，并能同时补偿该传 感器的寄生电容影响到和互电容恒定部分。下面详细描述了各种具体细节，如具体系统、部 件、方法等的示例，以方便更好地理解本专利技术的一些实施例。但是，本领域的技术人员应当 理解，即使没有这些具体细节，也能实现本专利技术的至少一部分实施例。在其它示例中，对于 一些众所周知的部件或方法不做详细描述或者仅以简单框图进行说明，以避免对本说明造 成不必要的模糊。因此，该等特定细节仅作为例示。特定实施例可能与这些例示性细节有 所不同，但仍应认为属于包含本专利技术的精神和范围之内。本申请案描述了一种用于检测电容式传感器输入的方法与设备的实施例。在一个 实施例中，TX-RX电容式传感器的传感器元件包括最少一个发射(TX)电极及至少一个接收 (RX)电极。各个传感器元件(包括发射和接收电极)具有寄生电容CP和一个互电容CM。 传感器元件的寄生电容是传感器元件与地之间的电容。传感器元件的互电容是传感器元件与其它传感器元件之间的电容。 在一个实施例中，电容传感电路通过检测传感器元件的电容变化来检测电容式传 感器的输入。例如，手指放在传感器元件附近可能会导致传感器元件的电容降低。可以检测 这一电容变化的大小，并将其转换为可由计算机或其他电路处理的电压电平或数字编码。在一个采用电容式传感器(其拥有发射与接收电极)的实施例中，由于发射和接 收电脑之间存在电容耦合，所以施加至发射电极的信号将在接收电极感应出电流。接收电 极上感应电流的大小取决于两电极之间的电容耦合程度。物体(如手指)接近电极时，可 改变电极之间的电容及电极与地之间的电容。此变化又影响到在接收电极上所感应的电流 量。因此，感应电流的大小反映了由于该输入所导致的发射和接收电极的电容变化。在一 个实施例中，可进一步将感应电流转换成数字编码，并表示为有限个离散电平之一。除包括CF之外，所测得的传感器元件电容还包括寄生电容CP和互电容CM。基准电 容也可描述为该传感器元件在没有输入(如手指触摸)时的电容。如果Cp和CM引起的基 准电容相对于CF很大，则该数字编码分辨众多CF级别的能力将会下降。因此，由于是在CM 具有很大基值的情况下检测CM的微小变化，所有转换电路的动态范围未能得到有效利用。 因此，在一个实施例中，对cM基值的影响进行补偿，允许数字编码使用更大数量的离散级别 来分辨CF，通过将微小电容变化按比例放大到电容传感电路的整个输入范围上，改进动态 范围的利用。在一个补偿电路的实施例中，为了将寄生电容和互电容恒定部分的影响降至最 低，提供了一个补偿电流，对其进行校准，以消除传感器基准电容所导致的部分电流。因此， 当电容式传感器上没有输入时，来自接收电极的同步解调电流被降至最低。因此，该数字 编码所能分辨的离散级别中，就有更多级别可被用于表示CF的全部动态范围。在电路运行 时，使用电压缓冲使接收电极尽可能恒定，从而补偿接收电极的寄生电容Cp，减少电路运行 时对Cp进行充电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仪器，其包括：电容式传感器，包括发射电极和接收电极，其中，接收电极与发射电极进行电容式耦合；信号生成器，与发射电极耦合且配置用于通过将发射信号应用到发射电极，在接收电极上生成感应电流波形；与接收电极相耦合的解调电路，其中该解调电路被配置用于根据感应电流波形输出经整流电流；及与解调电路耦合的补偿电路，其中，该补偿电路被配置用于将补偿电流添加到经整流电流，以产生经补偿电流波形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德理马哈瑞塔，维克特奎曼，
申请(专利权)人：赛普拉斯半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]