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    在一項實施例中，一種設備包括一第一電容器系統及一第二電容器系統。每一電容器系統以可拆卸方式耦合至一類比至數位轉換器(ADC)之同一部分及同一感測電路。每一電容器系統在耦合至該感測電路時儲存透過該感測電路接收之電荷且在耦合至該ADC時將透過該感測電路接收之該電荷提供至該ADC以用於轉換成一數位值。當控制信號處於一第一狀態中時，該第一電容器系統透過該感測電路接收電荷且該第二電容器系統耦合至該ADC之該部分。當該一或多個控制信號處於一第二狀態中時，該第二電容器系統耦合至該感測電路以透過該感測電路接收電荷且該第一電容器系統耦合至該ADC之該部分。
    公开号:TW201320614A
    申请号:TW101128827
    申请日:2012-08-09
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Trond Pedersen
    申请人:Atmel Corp；
    IPC主号:H03M1-00
    专利说明:
    具有雙重積分電容器系統的類比至數位轉換器
    本發明一般而言係關於類比至數位轉換器。
    一類比至數位轉換器(ADC)係將一連續數量轉換成一離散時間數位表示之一裝置。舉例而言，一ADC可係將一輸入類比電壓或電流轉換成與該電壓或電流之量值成比例之一數位數字之一電子裝置。通常，一輸入電壓可在其被轉換成一數位數字之前儲存於ADC之一或多個取樣電容器上。一ADC可對其輸出使用任何適合編碼方案，諸如，一2的補數二進制數字或一格雷(Gray)碼。
    圖1圖解說明包括耦合至一控制單元150之一電容性觸控感測器105之一系統100之一實例。系統100之電容性觸控感測器105可包含包括塗佈有呈一特定圖案之一透明導體之一絕緣體之一螢幕。當一手指或其他物件觸控該螢幕之表面時，存在電容之一改變。可將指示電容之此改變之一信號發送至控制單元150用於處理以判定該觸控之位置。在各種實施例中，系統100可操作以處理任何適合類型之電容(諸如，表面電容、投射電容、互電容及自電容或絕對電容)之量測。
    如所繪示，電容性觸控感測器105包含感測區105A。驅動電極103(x)及感測電極103(y)可形成於一或多個基板上之感測區105A中。如所繪示，驅動電極103(x)在一水平方向上延續，且感測電極103(y)在一垂直方向上延續。然而，感測及驅動電極可具有任何適合形狀及配置。電容性感測通道104可形成於感測區中驅動電極103(x)及感測電極103(y)之邊緣毗鄰之區域處。在某些實施例中，驅動電極103(x)及感測電極103(y)配置成彼此電隔離。舉例而言，電容性觸控感測器105之驅動電極103(x)及感測電極103(y)可配置於一絕緣基板之相對表面上以使得該基板提供驅動電極與感測電極之間的電隔離。
    系統100之控制單元150可與電容性觸控感測器105通信。如所繪示，控制單元150包含一驅動單元110、一感測單元120、一儲存裝置130及一處理器單元140。儲存裝置130可儲存在一電腦可讀儲存媒體中用於由處理器單元140執行之程式化及在處理器單元140之操作中所使用或由處理器單元140之操作產生之資料。在某些實施例中，控制單元150係一積體電路晶片，諸如一一般用途微處理器、一微控制器、一可程式化邏輯裝置/陣列、一特殊應用積體電路(ASIC)或其一組合。在其他實施例中，驅動單元110、感測單元120及/或處理器單元140可提供於單獨控制單元中。
    處理器單元140控制驅動單元110以將驅動信號(諸如，電脈衝)供應至驅動電極103(x)，以便在與驅動電極103(x)相交之感測電極103(y)上感應電荷。感測單元120經由感測電極103(y)感測各個相交點104處之電荷，且感測單元120將表示節點電容之量測信號提供至處理器單元140。在所繪示之實施例中，感測單元120包含可操作以將表示節點電容之信號轉換成發送至處理器單元140之數位值之一或多個類比至數位轉換器(ADC)180。
    在所繪示之實施例中，驅動電極103(x)經由一或多個第一切換元件170連接至驅動單元110，且感測電極103(y)經由一或多個第二切換元件160連接至感測單元120。切換元件160及170由處理器單元140控制。在一特定實施例中，處理器單元140控制切換元件160及170以及驅動單元110及感測單元120以在感測區105A上之所有相交點104處實施感測並提供全感測解析度。可驅動每一驅動電極103(x)，且可感測來自每一感測電極103(y)之信號。在一不同實施例中，處理器單元140控制切換元件160及170以及驅動單元110及感測單元120以經由較小數目個通道來驅動及感測。可使用驅動電極及感測電極之選定子組。在此實例中，將驅動信號施加至形成較小數目個驅動通道之驅動電極103(x)之群組，且自形成較小數目個感測通道之感測電極103(y)之群組感測信號。
    在一特定實施例中，處理器單元140能夠處理自感測單元120接收之資料並判定電容性觸控感測器105上之一觸控之存在及位置。在一特定實施例中，電容性觸控感測器105上之一觸控之存在及位置可藉由偵測該電容性觸控感測器之一或多個電容性感測通道104之電容之一改變來判定。在某些實施例中，可週期性地對一或多個電容性感測通道104之電容進行取樣以判定該等通道之電容是否已改變。在某些實施例中，一或多個電容性感測通道104之電容由ADC 180取樣。
    在典型ADC系統中，ADC之一或多個取樣電容器可操作以自耦合至該ADC之一或多個積分電容器接收電荷。該一或多個積分電容器在一時間週期內藉由儲存對應於一值之一電荷來量測該值。在該時間週期結束之後，將該等積分電容器上之電荷傳送至ADC之一或多個取樣電容器。然後，將該ADC之取樣電容器中之電荷轉換成一數位值。在某些系統中，積分電容器可在ADC正轉換儲存於該等取樣電容器上之電荷時量測一新值。此等典型系統具有各種缺點，包含：用於單獨積分電容器及取樣電容器之所增加區、由將電荷自積分電容器傳送至取樣電容器產生之電荷再分佈誤差以及相對緩慢之操作，此乃因必須在ADC可開始轉換過程之前將電荷自積分電容器傳送至取樣電容器。
    在某些實施例中，ADC 180包括一第一電容器系統及一第二電容器系統。該第一電容器系統及該第二電容器系統各自包括一或多個電容器。每一電容器系統以可拆卸方式耦合至ADC 180之同一部分及同一感測電路。每一電容器系統經組態以在耦合至該感測電路時儲存透過該感測電路接收之一電荷量及在耦合至ADC 180之該部分時將透過感測電路接收之電荷量提供至ADC 180以用於轉換成一數位值。ADC 180可進一步包括經組態以產生一或多個控制信號之一計時電路及經組態以接收該一或多個控制信號之一切換電路。當該一或多個控制信號處於一第一狀態中時，切換電路將第一電容器系統耦合至感測電路以透過該感測電路接收電荷且同時將第二電容器系統耦合至ADC 180之該部分。當該一或多個控制信號處於一第二狀態中時，該切換電路將第二電容器系統耦合至感測電路以透過該感測電路接收電荷且同時將第一電容器系統耦合至ADC 180之該部分。
    圖2A圖解說明ADC 180之一實例性實施例。圖2B至圖2C圖解說明ADC 180之實例性操作狀態。圖3圖解說明用於在ADC 180之電容器系統之間交替之一實例性方法，且圖4圖解說明ADC 180之一額外實例性實施例。
    圖2A圖解說明係ADC 180之一實例性實施例之一實例性系統200。系統200包括具有雙重積分電容器系統206及208之一ADC。在某些實施例中，系統200之全部或一部分可駐存於一電容性觸控感測器控制單元(諸如，圖1之控制單元150)內。在特定實施例中，系統200之至少一部分駐存於一電容性觸控感測器控制單元之一感測單元(諸如，控制單元150之感測單元120)內。在特定實施例中，系統200之ADC經組態以接收指示一電容性觸控感測器105之一電容性感測通道104之一電容之一信號並將該信號轉換成一數位值。
    系統200包括：一感測電路202、一計時電路204、兩個電容器系統206及208、一系列切換器210至213、一比較器214、ADC邏輯222及一數位至類比轉換器(DAC)224。兩個電容器系統206及208各自可操作以充當積分電容器及取樣電容器。在某些實施例中，電容器系統206可在電容器208充當一積分電容器時充當一取樣電容器且在電容器208充當一取樣電容器時充當一積分電容器。因此，系統200之ADC包含亦充當該ADC之取樣電容器之雙重積分電容器。因此，本發明之某些實施例可避免與單獨積分電容器及取樣電容器相關聯之各種缺點。
    感測電路202可包括用於分別經由切換器210及212將一信號傳輸至電容器系統206及208之任何適合電路。舉例而言，感測電路202可包括一或多個接收墊、放大器、反相器、傳輸線或其他適合電路。在一特定實施例中，感測電路202耦合至一電容性觸控感測器105之一電容性感測通道104且經組態以將指示電容性觸控感測器105之一區(諸如，電容性感測通道104)之一電容之一信號傳輸至電容器系統206及208。
    電容器系統206及208各自包括可操作以接收並儲存來自感測電路202之一信號之一或多個電容器。在某些實施例中，電容器系統206及208可各自包括並聯耦合在一起之複數個電容器。電容器系統206及208分別經由切換器210及212而各自以可拆卸方式耦合至感測電路。電容器系統206及208各自經組態以儲存自感測電路202接收之一信號並將所儲存信號提供至ADC之一特定部分以用於將該所儲存信號轉換成一數位值。在某些實施例中，來自感測電路202之一信號可包括一電荷量。在一特定實施例中，該電荷量可指示由感測電路202感測之一電容。
    在某些實施例中，電容器系統206及208各自以可拆卸方式耦合至ADC之一特定部分。在所繪示之實施例中，電容器系統206及208各自以可拆卸方式耦合至比較器214，且更特定而言耦合至比較器214之反相輸入。如所展示，切換器211及213直接連接至比較器214且分別將電容器系統206及208耦合至比較器214。
    計時電路204耦合至切換器210至213且經組態以產生發送至切換器210至213之一或多個控制信號。舉例而言，計時電路204可發送一信號S，信號S可操作以在S為高時閉合切換器210及213且在S為低時斷開該等切換器。計時電路204亦可發送一信號，信號可操作以在為高時斷開切換器211及212且在為低時閉合該等切換器。在某些實施例中，係信號S之一經反相版本。
    切換器210至213可共同地構成可操作以自計時電路204接收一或多個控制信號之一切換電路。基於所接收控制信號之值，該切換電路可將電容器系統206及208耦合至系統200之適當元件。當自計時電路204接收之控制信號處於一第一狀態中時，該切換電路可將電容器系統206耦合至感測電路202且同時將電容器系統208耦合至比較器214。舉例而言，如圖2B中所展示，當控制信號S為高且控制信號為低時，電容器系統206藉由切換器210耦合至感測電路202且電容器系統208藉由切換器213耦合至比較器214。當自計時電路204接收之控制信號處於一第二狀態中時，該切換電路可將電容器系統208耦合至感測電路202且同時將電容器系統206耦合至比較器214。舉例而言，如圖2C中所展示，當控制信號S為低且控制信號為高時，電容器系統208藉由切換器212耦合至感測電路202且電容器系統206藉由切換器211耦合至比較器214。在某些實施例中，該切換電路可包括暫時將電容器系統206或208中之一者耦合至感測電路202且將另一電容器系統耦合至比較器214之複數個切換器。
    與用於在ADC 180之電容器系統之間交替之一實例性方法300一起進一步闡述圖2B至圖2C。該方法在步驟302處開始。在步驟304處，將一第一電容器系統耦合至一感測電路且將一第二電容器系統與該感測電路解耦。舉例而言，在圖2B中，藉由閉合之切換器210將電容器系統206耦合至感測電路202，且經由斷開之切換器212將電容器系統208與該感測電路解耦。在步驟306處，將第二電容器系統耦合至一ADC之一部分，且將第一電容器系統與該ADC之該部分解耦。舉例而言，經由閉合之切換器213將電容器系統208耦合至比較器214，且經由斷開之切換器211將電容器系統206與比較器214解耦。
    在步驟308處，在感測電路與第一電容器系統之間傳送電荷，同時藉由ADC將第二電容器系統上之一所儲存電荷轉換成一數位值。舉例而言，可在感測電路202與電容器系統206之間傳送電荷，同時藉由系統200之ADC將由電容器系統208儲存之一電荷轉換成一數位值。
    在步驟310處，將一第二電容器系統耦合至一感測電路，且將一第一電容器系統與該感測電路解耦。舉例而言，在圖2C中，藉由閉合之切換器212將電容器系統208耦合至感測電路202，且經由斷開之切換器210將電容器系統206與該感測電路解耦。在步驟312處，將第一電容器系統耦合至一ADC之部分，及將第二電容器系統與該ADC之該部分解耦。舉例而言，經由閉合之切換器211將電容器系統206耦合至比較器214，且經由斷開之切換器213將電容器系統208與ADC解耦。
    在步驟314處，將電荷自感測電路傳送至第二電容器系統，同時藉由ADC將第一電容器系統上之一所儲存電荷轉換成一數位值。舉例而言，可在感測電路202與電容器系統208之間傳送電荷，同時藉由系統200之ADC將由電容器系統206儲存之一電荷轉換成一數位值。該方法在步驟316處結束。
    在步驟308及步驟314期間，任何適合ADC可將儲存於電容器系統206及208處之電荷轉換成數位值。舉例而言，在圖2中，將系統200之ADC繪示為一逐次近似ADC。作為另一實例，在圖4中，繪示一演算法ADC。
    再次參考圖2B，系統200之ADC包括比較器214、ADC邏輯222及DAC 224。電容器系統208耦合至比較器214，且ADC可操作以將由電容器系統208儲存之電荷量轉換成一數位值。舉例而言，由電容器系統208儲存之電荷量可產生跨越電容器系統208之一電壓降，該電壓降被轉換成一數位值。比較器214可操作以自DAC 224接收一電壓並比較其與儲存於電容器系統208中之一電壓。比較器輸出220將此比較之結果饋送至ADC邏輯222。ADC邏輯222可操作以儲存提供至DAC 224之一n位元二進制值223。DAC 224基於一參考電壓Vref 228而將該n位元二進制值轉換成一類比電壓。然後將該類比電壓提供至比較器214以用於與來自電容器系統208之一電壓進行比較。
    在一特定實施例中，在類比至數位轉換之第一反覆中，ADC邏輯將首先輸出一個二進制值223，其中將最顯著位元設定為一數位1及將每一其他位元設定為一數位0。因此，若ADC係一8位元ADC，則第一數位值將係1000000(其對應於十進制值64)。DAC 224接收此值並基於Vref 228而將其轉換成一類比電壓。在此情形中，該類比電壓將係Vref之約1/2，此乃因該類比電壓等於Vref乘以二進制值223之十進制值(64)除以二進制值223之最大十進制值(127)=Vref*64/127。比較該類比電壓與由電容器系統208儲存之電壓。若來自DAC 224之類比電壓高於由電容器系統208儲存之電壓，則將二進制值223之最顯著位元重設為0，否則其保持設定為1。將二進制值223之下一最顯著位元設定為1，由DAC產生一對應類比電壓，做出比較，且由ADC邏輯222記錄結果。此過程針對信號223之每一位元而重複直至獲得結果230為止。結果230係對應於儲存於電容器系統208中之電壓之數位值。可由ADC執行一類似程序以將儲存於電容器系統206中之一值轉換成一數位值。
    特定實施例可提供以下技術優點中之一或多者或者不提供以下技術優點中之任一者。特定實施例可提供具有雙重積分電容器之一類比至數位轉換器。在特定實施例中，每一積分電容器亦可充當類比至數位轉換器之一取樣電容器。特定實施例可減小感測電壓及將電壓轉換成數位值所需之面積。某些實施例減小由將電荷自積分電容器傳送至取樣電容器產生之電荷再分佈誤差。特定實施例加速取樣及轉換之操作或增加可在一既定時間中轉換之樣本之數目。
    圖4圖解說明係ADC 180之一實例性實施例之一實例性系統400。系統400包括具有雙重積分電容器系統446及448之一ADC。在某些實施例中，系統400之全部或一部分可駐存於一電容性觸控感測器控制單元(諸如，控制單元150)內。在特定實施例中，系統400之至少一部分駐存於一電容性觸控感測器控制單元之一感測單元(諸如，控制單元150之感測單元120)內。在特定實施例中，系統400之ADC經組態以接收指示一電容性觸控感測器105之一電容性感測通道104之一電容之一信號並將該信號轉換成一數位值。
    系統400包括：一感測電路402、一計時電路404、兩個電容器系統446及448、切換器410至413、420至422、426至429及434至438、電容器423至424、一差動放大器440、ADC邏輯430及數位至類比轉換器(DAC)432、433(A)及433(B)。感測電路402可包括用於經由切換器410至413將一信號傳輸至電容器系統446及448之任何適合電路。舉例而言，感測電路402可包括一或多個接收墊、放大器、反相器、傳輸線或其他適合電路。在一特定實施例中，感測電路402耦合至一電容性觸控感測器105之一電容性感測通道104且經組態以將指示電容性觸控感測器105之一區(諸如，電容性感測通道104)之一電容之一信號傳輸至電容器系統446及448。在一特定實施例中，感測電路402可操作以在線406及408上傳輸由控制單元150將一電脈衝之一正(亦即，上升)邊緣發送至電容性感測通道104而感應之一信號Vin1。感測電路402亦可操作以在線407及409上傳輸由控制單元150將電脈衝之一負(亦即，下降)邊緣發送至電容性感測通道104而感應之一信號Vin2。感測電路402可包含耦合至連接407及409以使得負邊緣產生傳送至電容器系統446或448之電荷之一反相器。
    在所繪示之實施例中，電容器系統446及448各自包括可操作以接收並儲存自感測電路402接收之一或多個信號之兩個電容器。電容器系統446經由切換器410及411以可拆卸方式耦合至感測電路402，且電容器系統448經由切換器412及413以可拆卸方式耦合至該感測電路。電容器系統446及448各自經組態以儲存自感測電路402接收之一或多個信號並將該一或多個所儲存信號提供至系統400之ADC之一特定部分以用於將所儲存信號轉換成一數位值。在某些實施例中，來自感測電路402之一信號可包括一電荷量。在一特定實施例中，該電荷量可指示由感測電路402感測之一電容。
    在某些實施例中，電容器系統446及448各自以可拆卸方式耦合至ADC之一特定部分。在所繪示之實施例中，電容器系統446及448分別經由切換器421及422各自以可拆卸方式耦合至差動放大器440，且更特定而言耦合至差動放大器440之反相輸入。電容器系統446及448亦經由切換器428及429各自以可拆卸方式耦合至差動放大器440之輸出425。
    計時電路404耦合至切換器410至413、421至422、428至429及437至438且經組態以產生發送至此等切換器之一或多個控制信號。計時電路404可操作以產生具有至少一第一狀態及一第二狀態之控制信號。在第一狀態中，來自計時電路404之信號閉合切換器410及411以將電容器系統446耦合至感測電路402且斷開切換器412及413以使得第二電容器系統448不耦合至感測電路402。同時，藉由來自計時電路404之信號使切換器421及426保持斷開以使得電容器系統446不耦合至ADC之差動放大器440且使切換器422及427保持閉合以將電容器系統448耦合至差動放大器。在某些實施例中，切換器421、422、426及427亦取決於耦合至切換器420之一時脈信號CK。在特定實施例中，除非時脈信號CK不作用(或時脈信號CK之補數CK作用)，否則此等切換器不閉合。
    當來自計時電路404之控制信號處於第一狀態中時，可在感測電路202與電容器系統446之間傳送電荷，同時藉由系統400之ADC將由電容器系統448儲存之一電荷轉換成一數位值。當來自計時電路404之控制信號處於一第二狀態中時，來自計時電路404之信號斷開切換器410及411以將電容器系統446與感測電路402解耦且閉合切換器412及413以將第二電容器系統448耦合至感測電路402。同時，可閉合切換器421及426(取決於時脈信號CK之值)以將電容器系統446耦合至ADC之差動放大器440，且使切換器422及427保持斷開以將電容器系統448與差動放大器440解耦。在第二狀態中，可在感測電路402與電容器系統448之間傳送電荷，同時藉由系統400之ADC將由電容器系統446儲存之一電荷轉換成一數位值。
    系統400之ADC可操作以將由電容器系統446或448儲存之電荷量轉換成一數位值。將關於電容器系統446來闡述該操作。ADC利用兩個級來執行轉換。當選擇電容器系統446以用於轉換時，使用級443及442。當選擇電容器系統448以用於轉換時，使用級444及442。
    由電容器系統446儲存之電荷量可產生跨越電容器416及417之一電壓降，藉由ADC將該電壓降轉換成一數位值。當一CK信號作用時，切換器421閉合且差動放大器440可操作以放大跨越電容器416及417之電壓。該經放大電壓可稱為類比至數位轉換之一中間結果並儲存於級442之電容器423及424中。基於此經放大值，ADC邏輯430將判定一當前結果431及複合結果之一部分。當CK起作用時，切換器421將斷開及切換器420將閉合。將當前結果431饋送至級442之DAC 432。然後，DAC 432基於當前結果431之值而施加自434、435及436選擇之一電壓。由差動放大器440放大此電壓以及儲存於電容器423及424中之電壓。將所得電壓(一第二中間結果)儲存於級443之電容器系統446中。ADC邏輯430將基於該所得電壓來判定一新當前結果431及複合結果之一額外部分。將此新當前結果431饋送至級443之DAC 433(A)。然後，DAC 433(A)基於當前結果431之值而施加自434(A)、435(A)及436(A)選擇之一電壓。然後，由差動放大器440將由DAC 433(A)施加之電壓連同儲存於電容器系統446中之電壓一起放大，且將所得電壓儲存於電容器423及424中。由ADC邏輯430判定一新當前結果431及複合結果之額外部分。系統400以此方式繼續，從而在級442與級443之間切換直至轉換完成並獲得指示儲存於電容器系統446中之初始電壓位準之一數位值之一複合結果為止。
    在某些實施例中，DAC 433(A)及433(B)中之一者可藉由在級443與級444之間共用另一DAC來消除。舉例而言，DAC 433(A)可如下由級443與級444共用。當ADC正轉換由級443之電容器系統446儲存之一值時，DAC 433(A)可經選擇以由級443使用。當ADC正轉換由級444之電容器系統448儲存之一值時，DAC 433(B)可由級444使用。
    本文中，對一電腦可讀儲存媒體之提及囊括擁有結構之一或多個非暫時有形電腦可讀儲存媒體。作為一實例且不以限制方式，一電腦可讀儲存媒體可包含：一基於半導體之IC或其他IC(諸如，舉例而言，一場可程式化閘陣列(FPGA)或一ASIC)、一硬碟、一HDD、一混合式硬碟機(HHD)、一光碟、一光碟機(ODD)、一磁光碟、一磁光磁碟機、一軟碟、一軟碟機(FDD)、磁帶、一全像儲存媒體、一固態磁碟機(SSD)、一RAM磁碟機、一安全數位卡、一安全數位磁碟機或另一適合電腦可讀儲存媒體或者在適當之情形中此等各項中之兩者或兩者以上之一組合。本文中，對一電腦可讀儲存媒體之提及不包含不具有依據35 U.S.C.§ 101受專利保護之資格之任何媒體。本文中，對一電腦可讀儲存媒體之提及不包含暫時形式之信號傳輸(諸如，一傳播之電或電磁信號自身)，從而其不具有依據35 U.S.C.§ 101受專利保護之資格。一電腦可讀非暫時儲存媒體可係揮發性、非揮發性或在適當之情形中揮發性與非揮發性之一組合。
    本文中，除非上下文另有明確指示或另有指示，否則「或」係包含性而非互斥性。因此，本文中，除非上下文另有明確指示或另有指示，否則「A或B」意指「A、B或兩者」。此外，除非上下文另有明確指示或另有指示，否則「及」係聯合的及各自的兩者。因此，本文中，除非上下文另有明確指示或另有指示，否則「A及B」意指「A及B，聯合地或各自地」。
    本發明囊括熟習此項技術者將理解之對本文中之實例性實施例之所有改變、替代、變化、更改及修改。此外，在隨附申請專利範圍中對經調適以、經配置以、能夠、經組態以、經啟用以、可操作以或操作以執行一特定功能之一設備或系統或者一設備或系統之一組件之提及囊括彼設備、系統或組件，不論是否將其或彼特定功能啟動、接通或解除鎖定，惟彼設備、系統或組件經如此調適、經如此配置、能夠如此、經如此組態、經如此啟用、可如此操作或如此操作即可。
    100‧‧‧系統
    103(x)‧‧‧驅動電極
    103(y)‧‧‧感測電極
    104‧‧‧電容性感測通道/相交點
    105A‧‧‧感測區
    105‧‧‧電容性觸控感測器
    110‧‧‧驅動單元
    120‧‧‧感測單元
    130‧‧‧儲存裝置
    140‧‧‧處理器單元
    150‧‧‧控制單元
    160‧‧‧第二切換元件/切換元件
    170‧‧‧第一切換元件/切換元件
    180‧‧‧類比至數位轉換器
    200‧‧‧系統
    202‧‧‧感測電路
    204‧‧‧計時電路
    206‧‧‧雙重積分電容器系統/電容器系統
    208‧‧‧雙重積分電容器系統/電容器系統/電容器
    210‧‧‧切換器
    211‧‧‧切換器
    212‧‧‧切換器
    213‧‧‧切換器
    214‧‧‧比較器
    220‧‧‧比較器輸出
    222‧‧‧類比至數位轉換器邏輯
    223‧‧‧n位元二進制值/二進制值/信號
    224‧‧‧數位至類比轉換器
    228‧‧‧參考電壓
    230‧‧‧結果
    400‧‧‧系統
    402‧‧‧感測電路
    404‧‧‧計時電路
    406‧‧‧線
    407‧‧‧線/連接
    408‧‧‧線
    409‧‧‧線/連接
    410‧‧‧切換器
    411‧‧‧切換器
    412‧‧‧切換器
    413‧‧‧切換器
    416‧‧‧電容器
    417‧‧‧電容器
    420‧‧‧切換器
    421‧‧‧切換器
    422‧‧‧切換器
    423‧‧‧電容器
    424‧‧‧電容器
    425‧‧‧輸出
    426‧‧‧切換器
    427‧‧‧切換器
    428‧‧‧切換器
    429‧‧‧切換器
    430‧‧‧類比至數位轉換器邏輯
    431‧‧‧當前結果/新當前結果
    432‧‧‧數位至類比轉換器
    433(A)‧‧‧數位至類比轉換器
    433(B)‧‧‧數位至類比轉換器
    434‧‧‧切換器
    434(a)‧‧‧切換器
    434(b)‧‧‧切換器
    435‧‧‧切換器
    435(a)‧‧‧切換器
    435(b)‧‧‧切換器
    436‧‧‧切換器
    436(a)‧‧‧切換器
    436(b)‧‧‧切換器
    437‧‧‧切換器
    438‧‧‧切換器
    440‧‧‧差動放大器
    442‧‧‧級
    443‧‧‧級
    444‧‧‧級
    446‧‧‧雙重積分電容器系統/電容器系統
    448‧‧‧雙重積分電容器系統/電容器系統/第二電容器系統
    CK‧‧‧時脈信號
    S‧‧‧信號/控制信號
    ‧‧‧信號/控制信號
    Vin‧‧‧信號
    Vin1‧‧‧信號
    Vin2‧‧‧信號
    Vref‧‧‧參考電壓
    圖1圖解說明包括耦合至包含一類比至數位轉換器(ADC)之一控制單元之一電容性觸控感測器之一實例性系統。
    圖2A圖解說明圖1之ADC之一實例性實施例。
    圖2B至圖2C圖解說明圖2A之ADC之實例性操作狀態。
    圖3圖解說明用於在圖1之ADC之電容器系統之間交替之一實例性方法。
    圖4圖解說明圖1之ADC之一額外實例性實施例。
    100‧‧‧系統
    103(x)‧‧‧驅動電極
    103(y)‧‧‧感測電極
    104‧‧‧電容性感測通道/相交點
    105‧‧‧電容性觸控感測器
    105A‧‧‧感測區
    110‧‧‧驅動單元
    120‧‧‧感測單元
    130‧‧‧儲存裝置
    140‧‧‧處理器單元
    150‧‧‧控制單元
    160‧‧‧第二切換元件/切換元件
    170‧‧‧第一切換元件/切換元件
    180‧‧‧類比至數位轉換器
    权利要求:
    Claims (21)
    [1] 一種設備，其包括：一第一電容器系統及一第二電容器系統，每一電容器系統包括一或多個電容器，每一電容器系統以可拆卸方式耦合至一類比至數位轉換器(ADC)之同一部分及同一感測電路，每一電容器系統經組態以在耦合至該感測電路時儲存透過該感測電路接收之一電荷量及在耦合至該ADC之該部分時將透過該感測電路接收之該電荷量提供至該ADC以用於轉換成一數位值；一計時電路，其經組態以產生一或多個控制信號；及一切換電路，其經組態以：接收該一或多個控制信號；當該一或多個控制信號處於一第一狀態中時，將該第一電容器系統耦合至該感測電路以透過該感測電路接收電荷且同時將該第二電容器系統耦合至該ADC之該部分；及當該一或多個控制信號處於一第二狀態中時，將該第二電容器系統耦合至該感測電路以透過該感測電路接收電荷且同時將該第一電容器系統耦合至該ADC之該部分。
    [2] 如請求項1之設備，其中：該感測電路耦合至一電容性觸控感測器；且該電荷量指示該電容性觸控感測器之一區之一所量測電容。
    [3] 如請求項1之設備，該切換電路包括：一第一切換器系統，其包括可操作以將該第一電容器系統耦合至該感測電路之一或多個切換器；一第二切換器系統，其包括可操作以將該第一電容器系統耦合至該ADC之該部分之一或多個切換器；一第三切換器系統，其包括可操作以將該第二電容器系統耦合至該感測電路之一或多個切換器；及一第四切換器系統，其包括可操作以將該第二電容器系統耦合至該ADC之該部分之一或多個切換器。
    [4] 如請求項3之設備，其中該切換電路經組態以：使該第一切換器系統及該第四切換器系統之每一切換器保持閉合，而同時使該第二切換器系統及該第三切換器系統之每一切換器保持斷開；及使該第二切換器系統及該第三切換器系統之每一切換器保持閉合，而同時使該第一切換器系統及該第四切換器系統之每一切換器保持斷開。
    [5] 如請求項3之設備，其中：該第二切換器系統及該第四切換器系統之每一切換器直接連接至該ADC之一差動放大器。
    [6] 如請求項1之設備，其中：該第一電容器系統及該第二電容器系統各自可操作以儲存來自該ADC之一差動放大器之一中間結果。
    [7] 如請求項1之設備，該ADC包括：一數位至類比轉換器(DAC)，其以可拆卸方式耦合至該第一電容器系統及該第二電容器系統，該DAC經組態以：在其中該ADC將由該第一電容器系統儲存之電荷轉換成第一數位值之一第一時間週期之至少一部分內，耦合至該第一電容器系統；及在其中該ADC將由該第二電容器系統儲存之電荷轉換成第二數位值之一第二時間週期之至少一部分內，耦合至該第二電容器系統。
    [8] 一種方法，其包括：產生一或多個控制信號；當該一或多個控制信號處於一第一狀態中時：將包括一或多個電容器之一第一電容器系統耦合至一感測電路；將包括一或多個電容器之一第二電容器系統耦合至一類比至數位轉換器(ADC)之一部分；由該第一電容器系統儲存透過該感測電路接收之一第一電荷量；由該第二電容器系統將一第二電荷量提供至該ADC以用於轉換成一第一數位值；及當該一或多個控制信號處於一第二狀態中時：將該第二電容器系統耦合至該感測電路；將該第一電容器系統耦合至該ADC之該部分；由該第二電容器系統儲存透過該感測電路接收之一第三電荷量；及由該第一電容器系統將該第一電荷量提供至該ADC以用於轉換成一第二數位值。
    [9] 如請求項8之方法，其中：將該感測電路耦合至一電容性觸控感測器；且該第一電荷量、該第二電荷量及該第三電荷量各自指示該電容性觸控感測器之一區之一電容。
    [10] 如請求項8之方法，其中：藉由包括一或多個切換器之一第一切換器系統將該第一電容器系統耦合至該感測電路；藉由包括一或多個切換器之一第二切換器系統將該第一電容器系統耦合至該ADC之該部分；藉由包括一或多個切換器之一第三切換器系統將該第二電容器系統耦合至該感測電路；且藉由包括一或多個切換器之一第四切換器系統將該第二電容器系統耦合至該ADC之該部分。
    [11] 如請求項10之方法，其進一步包括：使該第一切換器系統及該第四切換器系統之每一切換器保持閉合，而同時使該第二切換器系統及該第三切換器系統之每一切換器保持斷開；及使該第二切換器系統及該第三切換器系統之每一切換器保持閉合，而同時使該第一切換器系統及該第四切換器系統之每一切換器保持斷開。
    [12] 如請求項10之方法，其中：將該第二切換器系統及該第四切換器系統之每一切換器直接連接至該ADC之一差動放大器。
    [13] 如請求項8之方法，其進一步包括：將來自該ADC之一差動放大器之一第一中間結果儲存於該第一電容器系統中；及將來自該ADC之一差動放大器之一第二中間結果儲存於該第二電容器系統中。
    [14] 如請求項8之方法，其進一步包括：在其中該ADC將由該第一電容器系統儲存之該第一電荷量轉換成該第二數位值之一第一時間週期之至少一部分內，將一數位至類比轉換器(DAC)耦合至該第一電容器系統；及在其中該ADC將由該第二電容器系統儲存之該第二電荷量轉換成該第一數位值之一第二時間週期之至少一部分內，將該DAC耦合至該第二電容器系統。
    [15] 一種設備，其包括：一電容性觸控感測器，其包括複數個節點；及一控制單元，其耦合至該電容性觸控感測器，該控制單元包括：一第一電容器系統及一第二電容器系統，每一電容器系統包括一或多個電容器，每一電容器系統以可拆卸方式耦合至一類比至數位轉換器(ADC)之同一部分及該電容性觸控感測器之至少一個節點，每一電容器系統經組態以在耦合至該至少一個節點時儲存透過該至少一個節點接收之一電荷量及在耦合至該ADC時將透過該至少一個節點接收之該電荷量提供至該ADC以用於轉換成一數位值；一計時電路，其經組態以產生一或多個控制信號；及一切換電路，其經組態以：接收該一或多個控制信號；當該一或多個控制信號處於一第一狀態中時，將該第一電容器系統耦合至該至少一個節點以透過該至少一個節點接收電荷且同時將該第二電容器系統耦合至該ADC之該部分；及當該一或多個控制信號處於一第二狀態中時，將該第二電容器系統耦合至該至少一個節點以透過該至少一個節點接收電荷且同時將該第一電容器系統耦合至該ADC之該部分。
    [16] 如請求項15之設備，其中：該電荷量指示該電容性觸控感測器之該至少一個節點之一電容。
    [17] 如請求項15之設備，該切換電路包括：一第一切換器系統，其包括可操作以將該第一電容器系統耦合至該至少一個節點之一或多個切換器；一第二切換器系統，其包括可操作以將該第一電容器系統耦合至該ADC之該部分之一或多個切換器；一第三切換器系統，其包括可操作以將該第二電容器系統耦合至該至少一個節點之一或多個切換器；及一第四切換器系統，其包括可操作以將該第二電容器系統耦合至該ADC之該部分之一或多個切換器。
    [18] 如請求項17之設備，其中該切換電路經組態以：使該第一切換器系統及該第四切換器系統之每一切換器保持閉合，而同時使該第二切換器系統及該第三切換器系統之每一切換器保持斷開；且使該第二切換器系統及該第三切換器系統之每一切換器保持閉合，而同時使該第一切換器系統及該第四切換器系統之每一切換器保持斷開。
    [19] 如請求項17之設備，其中：該第二切換器系統及該第四切換器系統之每一切換器直接連接至該ADC之一差動放大器。
    [20] 如請求項15之設備，其中：該第一電容器系統及該第二電容器系統各自可操作以儲存來自該ADC之一差動放大器之一中間結果。
    [21] 如請求項15之設備，其進一步包括：一數位至類比轉換器(DAC)，其以可拆卸方式耦合至該第一電容器系統及該第二電容器系統，該DAC經組態以：在其中該ADC將由該第一電容器系統儲存之電荷轉換成第一數位值之一第一時間週期之至少一部分內，耦合至該第一電容器系統；及在其中該ADC將由該第二電容器系統儲存之電荷轉換成第二數位值之一第二時間週期之至少一部分內，耦合至該第二電容器系統。
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    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    US13/208,254|US8416117B2|2011-08-11|2011-08-11|Analog to digital converter with dual integrating capacitor systems|
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