專利名稱：觸控感測系統(tǒng)、電容感測電路及電容感測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種感測電路及其方法，且特別是有關(guān)于一種電容感測電路及其方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今信息時代中，人類對于電子產(chǎn)品的依賴性與日俱增。筆記本型計算機、移動電話、個人數(shù)字助理器(personal digital assistant，PDA)、數(shù)字隨身聽等電子產(chǎn)品均已成為現(xiàn)代人生活及工作中不可或缺 的應(yīng)用工具。上述的電子產(chǎn)品均具有一輸入接口，用以輸入使用者所須指令，以使電子產(chǎn)品的內(nèi)部系統(tǒng)自動執(zhí)行此項指令。目前使用最廣泛的輸入接口裝置包括鍵盤(keyboard)以及鼠標(biāo)(mouse)。對于使用者來說，使用鍵盤、鼠標(biāo)等傳統(tǒng)的輸入接口在部分的場合無疑會造成相當(dāng)大的不便。為了解決這樣的問題，制造商便開始電子裝置上配置一個例如是觸控板 (touch pad)或觸控面板(touch panel)等的觸控輸入界面，進(jìn)而通過觸控板或觸控面板來取代鍵盤或鼠標(biāo)的功能。就觸控輸入界面而言，目前使用者大都是利用手指或觸控筆與觸控輸入界面之間所產(chǎn)生的接觸或感應(yīng)行為來進(jìn)行點選動作。以電容式觸控輸入界面而言， 可多點觸控的特性提供更人性化的操作模式而使得電容式觸控面板逐漸受到市場的青睞。不過，在電容式觸控輸入界面中，若是使用單端式感測電路在測量待測電容的感應(yīng)變化前，都必須先測量并儲存待測電容的電壓值，以作為基底(base line)，如圖1所示。圖1為待測電容的電壓值在感應(yīng)變化前后的波形示意圖。在感應(yīng)變化前，單端式感測電路必須先儲存待測電容的電壓值V作為基底。之后，再把實際測量到的電壓值V’減去基底，以取得待測電容的感應(yīng)變化△ V。在此，單端式感測電路是利用單邊緣耦合(single edge couple)的方式將感應(yīng)變化儲存在其內(nèi)部電容。例如，在圖1中，感測電路將正緣 (positive edge couple)的感應(yīng)變化Δ V儲存在其內(nèi)部電容。另外，單端式感測電路的待測電容的測量參考值為固定，使其無法有效抵消來自外界的噪聲，進(jìn)而使得單端式感測電路的信噪比(Noise-to-SignalRatio，NSR)無法有效提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電容感測電路，可有效提升其信噪比，并利用雙邊緣耦合(dual edge couple)的方式來達(dá)到省電的效果。本發(fā)明提供一種觸控感測系統(tǒng)，可有效提升其電容感測電路的信噪比，并利用雙邊緣耦合的方式來達(dá)到省電的效果。本發(fā)明提供一種電容感測方法，可有效提升其信噪比，并利用雙邊緣耦合的方式來達(dá)到省電的效果。本發(fā)明提供一種電容感測電路，其包括一差值比較單元。差值比較單元用以接收一待測波形及一參考波形，并依據(jù)待測波形及參考波形之間的至少一正緣差值及至少一負(fù)緣差值輸出一差值信號。本發(fā)明提供一種觸控感測系統(tǒng)，其包括一觸控輸入界面及上述的電容感測電路。 觸控輸入界面包括多個感測電容，其用以輸出至少一待測波形及至少一參考波形。在本發(fā)明一實施例中，上述的差值比較單元具有一第一輸入端及一第二輸入端。 在一感測期間的至少一第一時序期間，第一輸入端接收待測波形，且第二輸入端接收參考波形。在感測期間的至少一第二時序期間，第一輸入端接收參考波形，且第二輸入端接收待測波形。在本發(fā)明一實施例中，上述的電容感測電路還包括一第一感測通道及一第二感測通道。第一感測通道用以感測待測波形或參考波形。第二感測通道用以感測待測波形或參考波形。在感測期間的第一時序期間，第一感測通道感測待測波形，并傳送待測波形至差值比較單元的第一輸入端，且第二感測通道感測參考波形，并傳送參考波形至差值比較單元的第二輸入端。在感測期間的第二時序期間，第一感測通道感測該參考波形，并傳送參考波形至差值比較單元的第一輸入端，且第二感測通道感測待測波形，并傳送待測波形至差值比較單元的第二輸入端。在本發(fā)明一實施例中，上述的電容感測電路，還包括一切換單元。切換單元用以切換第一感測通道感測待測波形或參考波形，以及切換第二感測通道感測待測波形或參考波形。

在本發(fā)明一實施例中，上述的切換單元包括一第一開關(guān)單元。第一開關(guān)單元在第一時序期間使第一感測通道接收待測波形，并使第二感測通道接收參考波形，且第一開關(guān)單元在第二時序期間使第一感測通道接收參考波形，并使第二感測通道接收待測波形。在本發(fā)明一實施例中，上述的切換單元還包括一第二開關(guān)單元。第二開關(guān)單元在感測期間傳送第一感測通道的輸出至第一輸入端，并傳送第二感測通道的輸出至第二輸入端。在本發(fā)明一實施例中，上述的電容感測電路還包括一第一感測通道及一第二感測通道。第一感測通道用以感測待測波形或參考波形。第二感測通道用以感測待測波形或參考波形。其中，在感測期間的第一時序期間，第一感測通道感測待測波形，并傳送待測波形至差值比較單元的第一輸入端，且第二感測通道感測參考波形，并傳送參考波形至差值比較單元的第二輸入端。在感測期間的第二時序期間，第一感測通道感測待測波形，并傳送待測波形至差值比較單元的第二輸入端，且第二感測通道感測參考波形，并傳送參考波形至差值比較單元的第一輸入端。在本發(fā)明一實施例中，上述的電容感測電路還包括一切換單元。切換單元用以切換第一感測通道傳送待測波形至差值比較單元的第一輸入端或第二輸入端，以及切換第二感測通道傳送參考波形至差值比較單元的第一輸入端或第二輸入端。在本發(fā)明一實施例中，上述的切換單元包括一第一開關(guān)單元。第一開關(guān)單元在第一時序期間使第一感測通道傳送待測波形至差值比較單元的第一輸入端，并使第二感測通道傳送參考波形至差值比較單元的第二輸入端，且第一開關(guān)單元在第二時序期間使第一感測通道傳送待測波形至差值比較單元的第二輸入端，并使第二感測通道傳送參考波形至差值比較單元的第一輸入端。在本發(fā)明一實施例中，上述的切換單元還包括一第二開關(guān)單元。第二開關(guān)單元在感測期間使第一感測通道接收待測波形，并使第二感測通道接收參考波形。在本發(fā)明一實施例中，上述的感測期間的第一時序期間及第二時序期間交錯排列。在本發(fā)明一實施例中，上述的第一感測通道的輸出與第二感測通道的輸出在每一第一時序期間形成正緣差值，以及在每一第二時序期間形成負(fù)緣差值。差值比較單元積分放大正緣差值及負(fù)緣差值，以輸出差值信號。在本發(fā)明一實施例中，上述的差值比較單元為一差動放大器、一比較器或一積分器。本發(fā)明提供一種配置如上述的觸控感測系統(tǒng)的觸控顯示器。本發(fā)明提供一種配置如上述的觸控感測系統(tǒng)的可攜式電子裝置。本發(fā)明提供一種電容感測方法，其包括如下步驟。接收一待測波形及一參考波形。 依據(jù)待測波形及參考波形之間的至少一正緣差值及至少一負(fù)緣差值輸出一差值信號。在本發(fā)明一實施例中，上述的電容感測方法還包括如下步驟。在一感測期間的至少一第一時序期間，依據(jù)待測波形及參考波形，計算正緣差值。在感測期間的至少一第二時序期間，依據(jù)待測波形及參考波形，計算負(fù)緣差值。在本發(fā)明一實施例中，上述的感測期間的第一時序期間及第二時序期間交錯排列。在本發(fā)明一實施例中，上述的輸出差值信號的步驟包括如下步驟。在每一第一時序期間，感測正緣差值。在每一第二時序期間，感測負(fù)緣差值。積分放大正緣差值及負(fù)緣差值，以輸出差值信號?；谏鲜?，在本發(fā)明的實施例中，電容感測電路利用參考信號作為待測信號的測量參考值，可有效抵消來自外界的噪聲，進(jìn)而提升其信噪比。另外，在感測期間內(nèi)，電容感測電路利用雙邊緣耦合的方式來感測待測波形及參考波形，并依據(jù)待測波形及參考波形之間的正緣差值及負(fù)緣差值輸出差值信號，以減少感測電路驅(qū)動信號的脈沖，進(jìn)而達(dá)到省電的效果。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明如下。


圖1為待測電容的電壓值在感應(yīng)變化前后的波形示意圖。圖2為本發(fā)明一實施例的觸控感測系統(tǒng)的方塊示意圖。圖3為圖2的觸控輸入界面的電路示意圖。圖4為本發(fā)明一實施例的電容感測電路示意圖。圖5為電容感測電路的控制信號的時序圖。圖6為圖5的待測信號及參考信號的波形示意圖。圖7為本發(fā)明另一實施例的電容感測電路示意圖。圖8為圖7的電容感測電路的控制信號的時序圖。圖9為圖8的待測信號及參考信號的波形示意圖。圖10為圖7的電容感測電路的另一控制信號的時序圖。
圖11為本發(fā)明一實施例的電容感測方法的步驟流程圖。[主要元件標(biāo)號說明]100:觸控感測系統(tǒng)110:電容感測裝置112:信號選擇單元114:信號感測單元

120 觸控輸入界面122 驅(qū)動線124 感測線130 控制單元132 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器134 控制器300、500 電容感測電路310、510 第一感測通道312、512 第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元 322、522 第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元320、520 第二感測通道330、530 差值比較單元332,532 運算放大器540 切換單元542 第一開關(guān)單元544 第二開關(guān)單元S100、S102、S104、S106、S108 步驟Y1-Yp 感測信號￥ :待測信號Yffl 參考信號Yd 差值信號X1-Xq, Xffl 驅(qū)動信號VX13 第一輸入端VX23 第二輸入端T 感測期間P:時序期間P1:第一時序期間P2:第二時序期間C(I)-C(P)感測電容CQN、CQP:電容C1N、C1P:儲存電容C2N、C2p 積分電容AC:電容變化ψ。、V1, ψ2、ψη、ψ12、ψ21、ψ22 時 中信號VX1JX2^qnJqp 接墊V，測量電壓值V、\、Vn+、Vn_ 待測電壓值Vm、Vm+、Vm_ 參考電壓值Δ V 感應(yīng)變化Δ Vd 電壓差值Δ V+ 正緣差值Δ V_ 負(fù)緣差值
具體實施例方式在電容式觸控輸入界面中，感測電容的電容值是依據(jù)感測電容對應(yīng)于觸控輸入界面上的位置是否被觸碰而決定。當(dāng)感測電容對應(yīng)于觸控輸入界面上的位置被觸碰時，觸碰物體會產(chǎn)生一對應(yīng)的電容變化，而與感測電容形成一待測電容。在本發(fā)明的實施例中，除了待測電容以外，其它的感測電容的電容值可作為測量待測電容時的參考值。因此，在比較待測電容值與參考電容值后，便可決定觸碰物體對應(yīng)于觸控輸入界面的觸碰位置。在底下的實施例中，將以觸控面板作為觸控輸入界面的范例實施例，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者當(dāng)知觸控面板并非用以限定本發(fā)明的觸控輸入界面。同時，本發(fā)明亦不限定于觸控式的輸入界面，舉凡任何以電容感測方式的輸入界面皆為本發(fā)明所欲保護的范疇。圖2為本發(fā)明一實施例的觸控感測系統(tǒng)的方塊示意圖。請參照圖2，在本實施例中，觸控感測系統(tǒng)100包括一電容感測裝置110、一觸控輸入界面120及一控制單元130，其中觸控輸入界面120例如是顯示器的觸控面板或其它具觸控感測功能的觸控板，其包括多個感測電容，用以輸出多個感測信號Y1-Yp圖3為圖2的觸控輸入界面120的電路示意圖。請同時參照圖2及圖3，在本實施例中，感測電容的電容值是依據(jù)感測電容對應(yīng)于觸控輸入界面上的位置是否被觸碰而決定。以感測電容C(n)為例，當(dāng)感測電容C(n)對應(yīng)于觸控輸入界面上的位置被觸碰時，觸碰物體會產(chǎn)生一對應(yīng)的電容變化AC。此時，感測電容C (η)與電容變化Δ C形成一待測電容 C (η) + Δ C，并通過對應(yīng)的感測線124輸出一待測信號Υη。接著，待測電容C (η) + Δ C的電容值可通過電容感測裝置110感測而得知其變化。之后，控制單元130依據(jù)此變化便可決定待測電容對應(yīng)于觸控輸入界面上的觸碰位置。也就是說，控制單元130依據(jù)此變化來判斷觸碰動作發(fā)生在對象感測單元120的位置。值得注意的是，在本實施例中，除了待測電容C(n) + AC以外，其它的感測電容的電容值可作為測量待測電容時的參考信號，以有效抵消來自外界的噪聲，進(jìn)而提升其信噪比。

詳細(xì)而言，以互電容型的觸控感測系統(tǒng)為例，在操作期間，觸控輸入界面120上的感測電容會通過對應(yīng)的驅(qū)動線接收來自一驅(qū)動單元(未繪示)的驅(qū)動信號X1-Xtl,進(jìn)而在對應(yīng)的感測線上產(chǎn)生感測信號Y1-Yp其中，P、q各為一正整數(shù)，且l<P、l<q。例如，在受驅(qū)動時，施加于驅(qū)動線122上的驅(qū)動信號Xm可通過感測電容C(n)耦合至與其交叉的感測線124，進(jìn)而在感測線124上產(chǎn)生感測信號Yn。其中，n、m各為一正整數(shù)，且1彡η彡ρ、 1 < m < q。因此，在操作期間，通過施加驅(qū)動信號Xm于驅(qū)動線122上，電容感測裝置110可得到感測電容C(I)-C(P)的電容值分布的函數(shù)關(guān)系。所以，當(dāng)觸碰物體(例如是手指或觸控筆)接近或觸碰感測電容C (η)對應(yīng)于觸控輸入界面120上的位置時，其會產(chǎn)生對應(yīng)的電容變化Δ C，進(jìn)而改變該函數(shù)關(guān)系。之后，觸控感測系統(tǒng)100通過電容感測裝置110及控制單元130便可決定待測電容C(η) + Δ C對應(yīng)于觸控輸入界面120上的觸碰位置。在本實施例中，電容感測裝置110包括一信號選擇單元112及一信號感測單元 114?？刂茊卧?30包括一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器132及一控制器134。信號選擇單元112用以接收感測信號Y1-Yp,并從感測信號Y1-Yp中選擇至少一待測信號及至少一參考信號。之后，信號選擇單元112再將所選擇的待測信號及參考信號傳送至信號感測單元114進(jìn)行一差值比較。例如，在一感測期間內(nèi)，信號選擇單元112選擇將感測信號Yn、Yffl傳送至信號感測單元114進(jìn)行差值比較。在此，m為一正整數(shù)，且l<m<p、m興η。也就是說，信號選擇單元112選擇感測信號Ym作為測量待測電容時的參考信號，并將其輸出至信號感測單元114 與感測信號Yn進(jìn)行差值比較。接著，信號感測單元114在完成差值比較后，產(chǎn)生一差值信號YD，并輸出至控制單元130?？刂茊卧?30用以依據(jù)差值信號YD，判斷觸碰動作發(fā)生在對象感測單元120的位置。因此，在本實施例中，除了待測信號Yn以外，信號選擇單元112從未被選擇的感測信號中選擇感測信號Ym作為測量待測電容時的參考信號，可有效抵消來自觸控輸入界面120上的噪聲，進(jìn)而提升其信噪比。也就是說，來自觸控輸入界面120上的噪聲可視為共模噪聲(common modenoise)，因此通過從未被選擇的感測信號中選擇至少一感測信號作為測量待測電容時的參考信號，可抑制感測電路中的共模噪聲，以提高感測系統(tǒng)的信噪比。在本實施例中，信號感測單元114例如是一比較器(未繪示)，用以接收并比較信號選擇單元112所傳送的待測信號及參考信號，以產(chǎn)生對應(yīng)的差值信號Yd至控制單元130， 但本發(fā)明并不限于此。在另一實施例中，信號感測單元114例如是一差動放大器。當(dāng)信號感測單元114為差動放大器時，其可比較并放大待測信號及參考信號的電壓差值，并輸出至控制單元130，以提升判斷觸碰位置的準(zhǔn)確率。另外，在另一實施例中，信號感測單元114 也可用一積分器來實施。此時，積分器可積分放大待測信號及參考信號的電壓差值，以輸出對應(yīng)的差值信號Yd至控制單元130。在本實施例中，信號感測單元114所產(chǎn)生的差值信號Yd例如是一模擬信號。因此在接收到此模擬信號后，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器132會將其轉(zhuǎn)換為一數(shù)字信號。接著，控制器134 再對此數(shù)字信號進(jìn)行一數(shù)字運算，以得到觸控輸入界面120上對應(yīng)于該待測電容C(n) + AC 的觸碰位置。也就是說，控制器134可依據(jù)差值信號YD，判斷觸碰動作發(fā)生在對象感測單元 120的位置。應(yīng)注意的是，在本實施例中，觸控感測系統(tǒng)100是以互電容型的觸控系統(tǒng)為例，但本發(fā)明并不限于此。在其它實施例中，觸控感測系統(tǒng)100也可以是自電容型的觸控系統(tǒng)或任何其它形式的觸控系統(tǒng)。另外，在本實施例中，信號選擇單元112是從未被選擇的感測信號中選擇其中的一感測信號作為測量待測電容時的參考信號。在另一實施例中，信號選擇單元也可從未被選擇的感測信號中同時選擇其中的兩個感測信號作為測量待測電容時的參考信號。圖4為本發(fā)明一實施例的電容感測電路示意圖。請參考圖4，在本發(fā)明的實施例中，信號感測單元包括例如是圖4的電容感測電路，其用以感測對應(yīng)于待測信號及參考信號的電壓值或電容值。在本實施例中，電容感測電路300包括一第一感測通道310、一第二感測通道320 及一差值比較單元330。第一感測通道310用以感測對應(yīng)于待測電容的待測信號(例如是圖2的待測信號Yn)。第二感測通道320用以感測對應(yīng)于參考電容的參考信號(例如是圖 2的參考信號Ym)。差值比較單元330具有一第一輸入端VX13及一第二輸入端VX23。第一輸入端VX13 接收第一感測通道310的輸出。第二輸入端VX23接收第二感測通道320的輸出。因此，差值比較單元330可依據(jù)待測信號與參考信號輸出一差值信號YD。詳細(xì)而言，圖5為電容感測電路的控制信號的時序圖。請參考圖2、圖4及圖5，在本實施例中，第一感測通道310包括一第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元312，第二感測通道320包括一第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元322，而差值比較單元330包括一運算放大器332。在此，差值比較單元330是以積分器的 電路架構(gòu)來實現(xiàn)，但本發(fā)明不限于此。以第一感測通道310為例，在感測期間T的每一個時序期間P內(nèi)，驅(qū)動信號Xm施加于驅(qū)動線122，并通過待測電容C (η) + Δ C耦合至與其交叉的感測線124，以產(chǎn)生待測信號 Υη。接著，第一感測通道310通過接墊VX1接收感測信號Υη，以感測對應(yīng)于待測電容的待測信號Yn，其對應(yīng)的信號波形如圖5中所示。因此，在第一個時序期間P內(nèi)，當(dāng)時鐘信號Ψ2為高電平時，對應(yīng)于待測電容的電荷儲存在儲存電容C1N。接著，當(dāng)時鐘信號^為高電平時，儲存在儲存電容Cin的電荷會經(jīng)由第一輸入端VX13被傳送至差值比較單元330，并儲存在積分電容C2N。也就是說，通過儲存電容Cin，第一電荷電壓轉(zhuǎn)換單元312可將其所接收的電荷轉(zhuǎn)換為一待測電壓值，并傳送至差值比 較單元330。于此同時，第二感測通道320通過接墊VX2接收參考信號Ym，以感測對應(yīng)于參考電容的參考信號Ym，其對應(yīng)的信號波形如圖5中所示。之后，第二電荷電壓轉(zhuǎn)換單元322再將其所接收的電荷轉(zhuǎn)換為一參考電壓值，并傳送至差值比較單元330。因此，通過運算放大器332及積分電容C2N、C2P，差值比較單元330的可積分放大待測信號及參考信號的電壓差值，而其放大比例分別為C1N/C2N&C1P/C2P。在此，可假設(shè)Cin = Cip且C2n = C2p，但本發(fā)明并不限于此。圖6為圖5的待測信號Yn及參考信號Ym的波形示意圖。請參照圖5及圖6，在本實施例中，待測電壓值Vn對應(yīng)于待測信號Yn，而參考電壓值Vm對應(yīng)于參考信號Ym。應(yīng)注意的是，待測信號Yn的波形例如是代表當(dāng)待測電容對應(yīng)于觸控輸入界面上的位置被觸碰時，待測電容所產(chǎn)生的信號波形。參考信號Ym的波形例如是代表參考電容所產(chǎn)生的信號波形，其是作為測量待測電容時的參考波形。因此，在每一個時序期間P內(nèi)，差值比較單元330積分放大待測信號Yn及參考信號Ym的電壓差值Δ VD。在本實施例中，感測期間T例如包括四個時序期間P。因此，當(dāng)時鐘信號Vtl為高電平時，每一個時序期間P被積分放大的電壓差值可被儲存于電容Cc^Ccip,并在接墊Vra^Vcip 輸出對應(yīng)的差值信號YD。因此，差值比較單元330依據(jù)待測電壓值Vn與參考電壓值Vm輸出對應(yīng)于電壓差值A(chǔ)Vd的差值信號YD。也就是說，差值比較單元330可依據(jù)待測波形與參考波形輸出差值信號YD。在本實施例中，感測期間T是以包括四個時序期間P為例，但本發(fā)明并不限于此。 在另一實施例中，感測期間T例如僅包括一個時序期間P。值得注意的是，在本實施例中，是以兩個感測信道作為范例實施例，分別用以感測待測波形及參考波形，在其它實施例中，電容感測電路可包括三個以上的感測通道，其中的一感測通道用以感測待測波形，而其它的感測通道用以感測參考波形。也就是說，信號選擇單元從未被選擇的感測信號中同時選擇其中的兩個感測信號作為測量待測電容時的參考信號。另外，在本實施例中，差值比較單元330是以是積分器的電路架構(gòu)為例，但本發(fā)明并不限于此。在另一實施例中，差值比較單元330例如是一差動放大器或一比較器。因此，在本實施例中，除了待測電容以外，其它的感測電容的電容值可作為測量待測電容時的參考信號，以有效抵消來自外界的噪聲，進(jìn)而提升其信噪比。圖7為本發(fā)明另一實施例的電容感測電路示意圖。圖8為圖7的電容感測電路的控制信號的時序圖。圖9為圖8的待測信號Yn及參考信號Ym的波形示意圖。請參照圖7至圖9，在本實施例中，電容感測電路500包括一第一感測通道510、一第二感測通道520、一差值比較單元530及一切換單元540。其中，第一感測通道510及第二感測通道520分別用以感測待測波形或參考波形。在此待測波形或參考波形例如分別是圖9所繪示的待測信號Yn及參考信號Ym的波形。值得注意的是，在本實施例中，在感測期間T的第一時序期間P1，施加于驅(qū)動線上的驅(qū)動信號Xm為高電平，此時第一感測通道510感測待測波形Yn，并傳送待測波形Yn至差值比較 單元530的第一輸入端VX13,且第二感測通道520感測參考波形Ym，并傳送參考波形 Ym至差值比較單元530的第二輸入端VX23。據(jù)此，差值比較單元530在第一時序期間P1，依據(jù)待測波形Yn及參考波形Ym，計算正緣差值Δν+，而此正緣差值△ V+為待測電壓值Vn+與參考電壓值Vm+之間的差值。也就是說，在第一時序期間P1,差值比較單元530將正緣差值 AV+儲存在其內(nèi)部電容。換句話說，在時序期間P1,通過施加高電平的驅(qū)動信號Xm于驅(qū)動線上，使差值比較單元530感測待測信號及參考信號的正緣差值Δν+。另外，在感測期間T的第二時序期間P2,第一感測通道510感測參考波形Ym，并傳送參考波形Ym至差值比較單元530的第一輸入端VX13,且第二感測通道520感測待測波形 Yn，并傳送待測波形Yn至差值比較單元530的第二輸入端VX23。據(jù)此，差值比較單元530在第二時序期間P2，依據(jù)待測波BYn及參考波形Ym，計算負(fù)緣差值Δν_，而此負(fù)緣差值Δν—為待測電壓值與參考電壓值Vm_之間的差值。也就是說，在第二時序期間P2,差值比較單元 530將負(fù)緣差值Δν_儲存在其內(nèi)部電容。值得注意的是，在本實施例中，在第二時序期間P2，感測通道510、520于感測波形 Yn、Ym時，驅(qū)動信號Xm為低電平。也就是說，不需施加高電平的驅(qū)動信號Xm于驅(qū)動線上，差值比較單元530即可感測待測信號及參考信號的負(fù)緣差值Δν_時。換句話說，在感測期間的第一時序期間P1，驅(qū)動信號Xm為高電平，差值比較單元的第一輸入端VX13接收待測波形Υη，而第二輸入端VX23接收參考波形Ym，以感測正緣差值 Δ V+。相反地，在感測期間的第二時序期間P2,驅(qū)動信號Xm為低電平，第一輸入端VX13接收參考波形Ym，第二輸入端VX23接收待測波形Yn，以感測負(fù)緣差值Δ ν_。因此，在本實施例中，在感測期間內(nèi)，電容感測電路500利用雙邊緣耦合的方式來感測待測波形及參考波形(亦即是感測待測波形及參考波形之間的正緣差值及負(fù)緣差值)，并依據(jù)待測波形及參考波形之間的正緣差值及負(fù)緣差值輸出差值信號，以減少感測電路驅(qū)動信號的脈沖，進(jìn)而達(dá)到省電的效果。進(jìn)一步來說，切換單元540用以切換第一感測通道510感測待測波形或參考波形， 以及切換第二感測通道520感測待測波形或參考波形。切換單元540包括一第一開關(guān)單元 542及一第二開關(guān)單元544。第一開關(guān)單元542在第一時序期間P1使第一感測通道510接收待測波形，并使第二感測通道520接收參考波形。并且，第一開關(guān)單元542在第二時序期間P2使第一感測通道510接收參考波形，并使第二感測通道520接收待測波形。值得注意的是，在本實施例中，在第一時 序期間P1及第二時序期間P2，第二開關(guān)單元544傳送第一感測通道510的輸出至差值比較單元530的輸入端VX13,并且傳送第二感測通道520的輸出至輸入端VX23,以使電容感測電路500利用雙邊緣耦合的方式來感測待測波形及參考波形。詳細(xì)而言，以感測通道510為例，其包括電荷電壓轉(zhuǎn)換單元512。在感測期間T的每一個時序期間P1內(nèi)，驅(qū)動信號Xm為高電平，感測通道510通過接墊VX1接收感測波形Υη。 因此，在時序期間P1，當(dāng)時鐘信號1^2為高電平時，時鐘信號Ψ21也為高電平，使得對應(yīng)于待測電容的電荷可儲存在儲存電容c1N。接著，當(dāng)時鐘信號11^為高電平時，時鐘信號Ψη也為高電平，使得儲存在儲存電容Cin的電荷可經(jīng)由輸入端VX13被傳送至差值比較單元530，并儲存在積分電容C2N。 另一方面，就感測通道520而言，其包括電荷電壓轉(zhuǎn)換單元522。在感測期間T的每一個時序期間P1內(nèi)，驅(qū)動信號Xm為高電平，第二感測通道520通過接墊VX2接收感測波形Ym。因此，在時序期間P1，當(dāng)時鐘信號Ψ2、Ψ21為高電平時，對應(yīng)于參考電容的電荷可儲存在儲存電容C1P。接著，當(dāng)時鐘信號ΨρΨη為高電平時，儲存在儲存電容Cip的電荷可經(jīng)由輸入端VX23被傳送至差值比較單元530，并儲存在積分電容C2P。因此，通過運算放大器532及積分電容C2N、C2P，差值比較單元530的可積分放大待測信號及參考信號的正緣差值Δν+，并將正緣差值A(chǔ)V+儲存在其內(nèi)部電容，而其放大比例分別為C1N/C2N及C1P/C2P。在此，可假設(shè)Cin = Cip且C2n = C2p,但本發(fā)明并不限于此。接著，在時序期間P2，當(dāng)時鐘信號11^2為高電平時，時鐘信號Ψ22為高電平。應(yīng)注意的是，此時對應(yīng)于待測電容的電荷是儲存在第二感測通道520的儲存電容C1P。之后，當(dāng)時鐘信號V1為高電平時，時鐘信號V11為高電平，使得儲存在儲存電容Cip的電荷經(jīng)由輸入端VX23被傳送至差值比較單元530，并儲存在積分電容C2P。另一方面，就參考波形而言，在時序期間P2，當(dāng)時鐘信號Ψ2、Ψ22為高電平時，此時對應(yīng)于參考電容的電荷是儲存在第一感測通道510的儲存電容C1N。接著，當(dāng)時鐘信號Ψι、 V11為高電平時，儲存在儲存電容Cin的電荷可經(jīng)由輸入端VX13被傳送至差值比較單元530， 并儲存在積分電容C2N。也就是說，在本實施例中，第一開關(guān)單元542在第一時序期間P1使第一感測通道 510接收待測波形，并使第二感測通道520接收參考波形。相反地，第一開關(guān)單元542在第二時序期間P2使第一感測通道510接收參考波形，并使第二感測通道520接收待測波形。值得注意的是，在本實施例中，第二開關(guān)單元544在第一時序期間P1傳送待測電容的電荷至差值比較單元530的輸入端VX13,并傳送參考電容的電荷至輸入端VX23,以使差值比較單元530計算正緣差值A(chǔ)V+。相反地，第二開關(guān)單元544在第二時序期間P2傳送參考電容的電荷至輸入端VX13,并傳送待測電容的電荷至輸入端VX23,以使差值比較單元530 計算負(fù)緣差值Δν_。之后，通過運算放大器532及積分電容C2N、C2P，在感測期間T的每一個時序期間內(nèi)，差值比較單元530可積分放大正緣差值Δ V+及負(fù)緣差值Δν_。因此，當(dāng)時鐘信號Vtl為高電平時，每一個時序期間P被積分放大的正緣差值A(chǔ)V+ 或負(fù)緣差值Δν—可被儲存于電容C, Ccip,并在接墊V, Vcip輸出對應(yīng)的差值信號YD。是以， 差值比較單元530可依據(jù)待測波形及參考波形之間的至少一正緣差值及至少一負(fù)緣差值輸出差值信號YD。在本實施例中，由于感測期間T包括多個交錯排列時序期間Pp P2,因此在感測期間τ的時序期間內(nèi)，電容感測電路500隨著時序的進(jìn)行可交錯感測正緣差值及負(fù)緣差值，以減少感測電路驅(qū)動信號的脈沖，進(jìn)而達(dá)到省電的效果。在本實施例中，感測期間T是以包括多個交錯排列的時序期間P” P2為例，但本發(fā)明并不限于此。在另一實施例中，感測期間T例如僅包括一個時序期間P1及一個時序期間P2。在本實施例中，無論在第一時序期間P1或第二時序期間P2，第二開關(guān)單元544皆傳送第一感測通道510的輸出至差值比較單元530的輸入端VX13,以及傳送第二感測通道520 的輸出至輸入端VX23。因此，本實施例的切換單元540可僅包括第一開關(guān)單元M2。圖10為圖7的電容感測電路的另一控制信號的時序圖。請參考圖7及圖10，在本實施例中，在第一時序期間P1及第二時序期間p2，當(dāng)時鐘信號ψ2為高電平時，時鐘信號 Ψ21皆為高電平。因此，在感測期間T內(nèi)，第一感測通道510皆感測待測波形，而第二感測通道520皆感測參考波形。值得注意的是，在本實施例中，在第一時序期間P1，當(dāng)時鐘信號F1為高電平時，時鐘信號V11為高電平，而在第二時序期間&，當(dāng)時鐘信號V1S高電平時，時鐘信號Ψ12為高電平。因此，第二開關(guān)單元544在第一時序期間P1傳送待測電容的電荷至差值比較單元530 的輸入端VX13,并傳送參考電容的電荷至輸入端VX23,以使差值比較單元530計算正緣差值 Δ V+。相反地，第二開關(guān)單元544在第二時序期間P2傳送參考電容的電荷至輸入端VX13,并傳送待測電容的電荷至輸入端VX23,以使差值比較單元530計算負(fù)緣差值Δ V_。因此，在本實施例中，在感測期間T的時序期間內(nèi)，電容感測電路500隨著時序的進(jìn)行可交錯感測正緣差值及負(fù)緣差值，以減少感測電路驅(qū)動信號的脈沖，進(jìn)而達(dá)到省電的效果。另外，在感測期間T內(nèi)，第一感測通道510皆感測待測波形，而第二感測通道520 皆感測參考波形。因此，本實施例的切換單元540可僅包括第二開關(guān)單元M4。圖11為本發(fā)明一實施例的電容感測方法的步驟流程圖。請同時參照圖7、圖8及圖11，本實施例的電容感測方法包括如下步驟。首先，在步驟SlOO中，接收一待測波形及一參考波形。接著，在步驟S102中，在第一時序期間P1,依據(jù)待測波形及參考波形，計算正緣差值。之后，在步驟S104中，在第二時序期間P2，依據(jù)待測波形及參考波形，計算負(fù)緣差值。繼之，在步驟3106中，在感測期間11內(nèi)重復(fù)步驟5100、5102、5104。據(jù)此，在步驟S108 中，依據(jù)待測波形及參考波形之間的正緣差值及負(fù)緣差值輸出差值信號。另外，本發(fā)明的實施例的電容感測方法可以由圖7 圖10實施例的敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。綜上所述，在本發(fā)明的實施例中，電容感測電路利用參考信號作為待測信號的測量參考值，可有效抵消來自外界的噪聲，進(jìn)而提升其信噪比。另外，在感測期間內(nèi)，電容感測電路利用雙邊緣耦合的方式來感測待測波形及參考波形，并依據(jù)待測波形及參考波形之間的正緣差值及負(fù)緣差值輸出差值信號，以減少感測電路驅(qū)動信號的脈沖，進(jìn)而達(dá)到省電的效果。雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電容感測電路，包括一差值比較單元，用以接收一待測波形及一參考波形，其中該差值比較單元依據(jù)該待測波形及該參考波形之間的至少一正緣差值及至少一負(fù)緣差值輸出一差值信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容感測電路，其中該差值比較單元具有一第一輸入端及一第二輸入端，在一感測期間的至少一第一時序期間，該第一輸入端接收該待測波形，該第二輸入端接收該參考波形，在該感測期間的至少一第二時序期間，該第一輸入端接收該參考波形，該第二輸入端接收該待測波形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容感測電路，還包括一第一感測通道，用以感測該待測波形或該參考波形；以及一第二感測通道，用以感測該待測波形或該參考波形，其中在該感測期間的該第一時序期間，該第一感測通道感測該待測波形，并傳送該待測波形至該差值比較單元的該第一輸入端，且該第二感測通道感測該參考波形，并傳送該參考波形至該差值比較單元的該第二輸入端，以及在該感測期間的該第二時序期間，該第一感測通道感測該參考波形，并傳送該參考波形至該差值比較單元的該第一輸入端，且該第二感測通道感測該待測波形，并傳送該待測波形至該差值比較單元的該第二輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容感測電路，還包括一切換單元，用以切換該第一感測通道感測該待測波形或該參考波形，以及切換該第二感測通道感測該待測波形或該參考波形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電容感測電路，其中該切換單元包括一第一開關(guān)單元，在該第一時序期間使該第一感測通道接收該待測波形，并使該第二感測通道接收該參考波形，且該第一開關(guān)單元在該第二時序期間使該第一感測通道接收該參考波形，并使該第二感測通道接收該待測波形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電容感測電路，其中該切換單元還包括一第二開關(guān)單元，在該感測期間傳送該第一感測通道的一輸出至該第一輸入端，并傳送該第二感測通道的一輸出至該第二輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容感測電路，還包括一第一感測通道，用以感測該待測波形或該參考波形；以及一第二感測通道，用以感測該待測波形或該參考波形，其中在該感測期間的該第一時序期間，該第一感測通道感測該待測波形，并傳送該待測波形至該差值比較單元的該第一輸入端，且該第二感測通道感測該參考波形，并傳送該參考波形至該差值比較單元的該第二輸入端，以及在該感測期間的該第二時序期間，該第一感測通道感測該待測波形，并傳送該待測波形至該差值比較單元的該第二輸入端，且該第二感測通道感測該參考波形，并傳送該參考波形至該差值比較單元的該第一輸入端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電容感測電路，還包括一切換單元，用以切換該第一感測通道傳送該待測波形至該差值比較單元的該第一輸入端或該第二輸入端，以及切換該第二感測通道傳送該參考波形至該差值比較單元的該第一輸入端或該第二輸入端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電容感測電路，其中該切換單元包括一第一開關(guān)單元，在該第一時序期間使該第一感測通道傳送該待測波形至該差值比較單元的該第一輸入端，并使該第二感測通道傳送該參考波形至該差值比較單元的該第二輸入端，且該第一開關(guān)單元在該第二時序期間使該第一感測通道傳送該待測波形至該差值比較單元的該第二輸入端，并使該第二感測通道傳送該參考波形至該差值比較單元的該第一輸入端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電容感測電路，其中該切換單元還包括一第二開關(guān)單元，在該感測期間使該第一感測通道接收該待測波形，并使該第二感測通道接收該參考波形。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容感測電路，其中該感測期間的該些第一時序期間及該些第二時序期間交錯排列。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電容感測電路，其中該第一感測通道的一輸出與該第二感測通道的一輸出在每一該第一時序期間形成該正緣差值，以及在每一該第二時序期間形成該負(fù)緣差值，且該差值比較單元積分放大該些正緣差值及該些負(fù)緣差值，以輸出該差值信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容感測電路，其中該差值比較單元為一差動放大器、一比較器或一積分器。
14.一種觸控感測系統(tǒng)，包括一觸控輸入界面，包括多個感測電容，用以輸出至少一待測波形及至少一參考波形；以及一電容感測電路，包括一差值比較單元，用以接收該待測波形及該參考波形，其中該差值比較單元依據(jù)該待測波形及該參考波形之間的至少一正緣差值及至少一負(fù)緣差值輸出一差值信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的觸控感測系統(tǒng)，其中該差值比較單元具有一第一輸入端及一第二輸入端，在一感測期間的至少一第一時序期間，該第一輸入端接收該待測波形，該第二輸入端接收該參考波形，在該感測期間的至少一第二時序期間，該第一輸入端接收該參考波形，該第二輸入端接收該待測波形。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的觸控感測系統(tǒng)，還包括一第一感測通道，用以感測該待測波形或該參考波形；以及一第二感測通道，用以感測該待測波形或該參考波形，其中在該感測期間的該第一時序期間，該第一感測通道感測該待測波形，并傳送該待測波形至該差值比較單元的該第一輸入端，且該第二感測通道感測該參考波形，并傳送該參考波形至該差值比較單元的該第二輸入端，以及在該感測期間的該第二時序期間，該第一感測通道感測該參考波形，并傳送該參考波形至該差值比較單元的該第一輸入端，且該第二感測通道感測該待測波形，并傳送該待測波形至該差值比較單元的該第二輸入端。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的觸控感測系統(tǒng)，還包括一切換單元，用以切換該第一感測通道感測該待測波形或該參考波形，以及切換該第二感測通道感測該待測波形或該參考波形。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的觸控感測系統(tǒng)，其中該切換單元包括一第一開關(guān)單元，在該第一時序期間使該第一感測通道接收該待測波形，并使該第二感測通道接收該參考波形，且該第一開關(guān)單元在該第二時序期間使該第一感測通道接收該參考波形，并使該第二感測通道接收該待測波形。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的觸控感測系統(tǒng)，其中該切換單元還包括一第二開關(guān)單元，在該感測期間傳送該第一感測通道的一輸出至該第一輸入端，并傳送該第二感測通道的一輸出至該第二輸入端。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的觸控感測系統(tǒng)，還包括一第一感測通道，用以感測該待測波形或該參考波形；以及一第二感測通道，用以感測該待測波形或該參考波形，其中在該感測期間的該第一時序期間，該第一感測通道感測該待測波形，并傳送該待測波形至該差值比較單元的該第一輸入端，且該第二感測通道感測該參考波形，并傳送該參考波形至該差值比較單元的該第二輸入端，以及在該感測期間的該第二時序期間，該第一感測通道感測該待測波形，并傳送該待測波形至該差值比較單元的該第二輸入端，且該第二感測通道感測該參考波形，并傳送該參考波形至該差值比較單元的該第一輸入端。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的觸控感測系統(tǒng)，還包括一切換單元，用以切換該第一感測通道傳送該待測波形至該差值比較單元的該第一輸入端或該第二輸入端，以及切換該第二感測通道傳送該參考波形至該差值比較單元的該第一輸入端或該第二輸入端。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的觸控感測系統(tǒng)，其中該切換單元包括一第一開關(guān)單元，在該第一時序期間使該第一感測通道傳送該待測波形至該差值比較單元的該第一輸入端，并使該第二感測通道傳送該參考波形至該差值比較單元的該第二輸入端，且該第一開關(guān)單元在該第二時序期間使該第一感測通道傳送該待測波形至該差值比較單元的該第二輸入端，并使該第二感測通道傳送該參考波形至該差值比較單元的該第一輸入端。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的觸控感測系統(tǒng)，其中該切換單元還包括一第二開關(guān)單元，在該感測期間使該第一感測通道接收該待測波形，并使該第二感測通道接收該參考波形。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的觸控感測系統(tǒng)，其中該感測期間的該些第一時序期間及該些第二時序期間交錯排列。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的觸控感測系統(tǒng)，其中該第一感測通道的一輸出與該第二感測通道的一輸出在每一該第一時序期間形成該正緣差值，以及在每一該第二時序期間形成該負(fù)緣差值，且該差值比較單元積分放大該些正緣差值及該些負(fù)緣差值，以輸出該差值信號。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的觸控感測系統(tǒng)，其中該差值比較單元為一差動放大器、一比較器或一積分器。
27.一種配置如權(quán)利要求14所述的觸控感測系統(tǒng)的觸控顯示器。
28.一種配置如權(quán)利要求14所述的觸控感測系統(tǒng)的可攜式電子裝置。
29.一種電容感測方法，包括接收一待測波形及一參考波形；以及依據(jù)該待測波形及該參考波形之間的至少一正緣差值及至少一負(fù)緣差值輸出一差值信號。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的電容感測方法，還包括在一感測期間的至少一第一時序期間，依據(jù)該待測波形及該參考波形，計算該正緣差值；以及在該感測期間的至少一第二時序期間，依據(jù)該待測波形及該參考波形，計算該負(fù)緣差值。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的電容感測方法，其中該感測期間的該些第一時序期間及該些第二時序期間交錯排列。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的電容感測方法，其中輸出該差值的該步驟包括 在每一該第一時序期間，感測該正緣差值；在每一該第二時序期間，感測該負(fù)緣差值；以及積分放大該些正緣差值及該些負(fù)緣差值，以輸出該差值信號。
全文摘要
一種觸控感測系統(tǒng)，其包括一觸控輸入界面及一電容感測電路。觸控輸入界面包括多個感測電容，其用以輸出至少一待測波形及至少一參考波形。電容感測電路包括一差值比較單元。差值比較單元用以接收待測波形及參考波形，并依據(jù)待測波形及參考波形之間的至少一正緣差值及至少一負(fù)緣差值輸出一差值信號。另外，一種電容感測方法亦被提出。
文檔編號G06F3/044GK102156595SQ201010117168
公開日2011年8月17日 申請日期2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者張岑瑋, 林奕良, 林清淳, 洪敬和, 蔡竣杰, 鄧永佳 申請人:聯(lián)詠科技股份有限公司