专利名称：电阻式触控屏幕测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种屏幕测量系统，特别涉及一种电阻式触控屏幕测量系统。
背景技术：
现有的屏幕所配备的电阻式触控屏幕测量系统主要是以二种模式为主流在发展，其中该二种模式是为单端模式(Single-ended Mode)与差动模式(Differential Mode)。
请参阅图1，其为使用差动模式的电阻式触控屏幕测量系统的等效电路示意图。并请同时参阅图2，其为图1所示的差动模式的电阻式触控屏幕测量系统100在测量一第一坐标元素与一第二坐标元素以得到一落笔点相对应于一触控屏幕的坐标时，各组件的开关状态示意图。其中，该坐标是为一用于表示平面位置的二维坐标，因此该坐标所包含的第一坐标元素是指该坐标所包含的X坐标(X position)，且该坐标所包含的第二坐标元素是指该坐标所包含的坐标(Y position)。电阻式触控屏幕系统100是包含一触感系统101，一模拟/数字转换器103，以及一触控屏幕120，设置在触感系统101之上以用来接收人为的触碰所产生的信号，并将该信号传递至触感系统101。(图1中，触控屏幕120并未被包含于触感系统101，只是与触感系统101有所重迭。)电阻式触控屏幕测量系统100并另包含一第一电源151与一第二电源153，用来提供触感系统101所需的偏压。触感系统101是包含一第一开关晶体管105，一第二开关晶体管107，一第三开关晶体管109，一第四开关晶体管111，一第一电阻113，与第一开关晶体管105耦合于一第一电压输出端121，一第二电阻115，与第二开关晶体管107耦合于一第二电压输出端123，一第三电阻117，与第三开关晶体管109耦合于一第三电压输出端125，一第四电阻119，与第四开关晶体管111耦合于一第四电压输出端127，以及一落笔点129，与第一电阻113、第二电阻115、第三电阻117、第四电阻119耦合。模拟/数字转换器103是包含一模拟信号输入端131，经由一开关171耦合于第一电压输出端121，并经由一开关173耦合于第三电压输出端125，一参考电压上界输入端133，经由一开关175耦合于第一电压输出端121，并经由一开关177耦合于第三电压输出端125，一参考电压下界输入端135，经由一开关179耦合于第二电压输出端123，并经由一开关181耦合于第四电压输出端127，以及一数字信号输出端137。其中第一电阻113与第二电阻115本来是为同一电阻，且第三电阻117与第四电阻119本来是为同一电阻，但由于在触控屏幕120上所产生的人为触碰，因此在触感系统101中相对应于该触碰位置的落笔点129上产生了一相对应的信号，并等效于将原本为同一电阻的第一电阻113与第二电阻115分开，且等效于将原本为同一电阻的第三电阻117与第四电阻119分开。
当测量落笔点129相对于触控屏幕120的坐标的第一坐标元素时，开启第三开关晶体管109与第四开关晶体管111，并关闭第一开关晶体管105与第二开关晶体管107，因此在落笔点129将产生一第一输出电压，且该第一输出电压将藉由第一电阻113的路径于第一电压输出端121产生一第二输出电压。此时耦合于模拟信号输入端131与第一电压输出端121之间的开关171被开启，且耦合于模拟信号输入端131与第三电压输出端125之间的开关173被关闭，因此该第二输出电压将可藉由模拟信号输入端131输入至模拟/数字转换器103中。再者，此时耦合于参考电压上界输入端133与第三电压输出端125之间的开关177被开启，且耦合于参考电压上界输入端133与第一电压输出端121之间的开关175被关闭，因此第三电压输出端125的电压将可经由参考电压上界输入端133输入至模拟/数字转换器103中，并被视为一参考电压的上界。而此时耦合于参考电压下界输入端135与第四电压输出端127之间的开关181被开启，且耦合于参考电压下界输入端135与第二电压输出端123之间的开关179被关闭，因此第四电压输出端127的电压将可经由参考电压下界输入端135输入至模拟/数字转换器103中。通过模拟数字转换器135本身的功能，可将被输入的该第二输出电压转换为相对应的数字信号以表示该坐标的第一坐标元素，并经由数字信号输出端137输出。
当测量落笔点129相对应于触控屏幕120的坐标的第二坐标元素时，开启第一开关晶体管105与第二开关晶体管107，并关闭第三开关晶体管109与第四开关晶体管111，因此于落笔点129将产生一第三输出电压，且该第三输出电压将藉由第三电阻117的路径于第三电压输出端125产生一第四输出电压。此时耦合于模拟信号输入端131与第三电压输出端125之间的开关173被开启，且耦合于模拟信号输入端131与第一电压输出端121之间的开关171被关闭，因此该第四输出电压将可藉由模拟信号输入端131输入至模拟/数字转换器103中。再者，此时耦合于参考电压上界输入端133与第三电压输出端125之间的开关177被关闭，且耦合于参考电压上界输入端133与第一电压输出端121之间的开关175被开启，因此第一电压输出端121的电压将可经由参考电压上界输入端133输入至模拟/数字转换器103中，并被视为一参考电压的上界。而此时耦合于参考电压下界输入端135与第四电压输出端127之间的开关181被关闭，且耦合于参考电压下界输入端135与第二电压输出端123之间的开关179被开启，因此第二电压输出端123的电压将可经由参考电压下界输入端135输入至模拟/数字转换器103中，并被视为一参考电压的下界。通过模拟数字转换器135本身的功能，可将被输入的该第四输出电压转换为相对应的数字信号以表示该坐标的第二坐标元素，并经由数字信号输出端137输出。
然而，在测量落笔点129相对应于触控屏幕120的坐标的第一坐标元素时，由于该第二输出电压被输入至模拟/数字转换器103后，参考电压上界输入端133仍需继续输入来自第三电压输出端125的电压，且参考电压下界输入端135仍需继续输入来自第四电压输出端127的电压，因此第三开关晶体管109与第四开关晶体管111不可以关闭，否则模拟/数字转换器103将失去用来当作电平的参考电压而产生较大的误差。此现象将导致第三开关晶体管109与第四开关晶体管111运作时间的延长，再加上电阻式触控屏幕测量系统100的等效电阻约为0.1至0.9Kohm，因此使用差动模式的电阻式触控屏幕测量系统100将会有较大的功率消耗。再者，当测量落笔点129相对应于触控屏幕120的坐标的第二坐标元素时也会有类似的现象与同样较大的功率消耗。
请参阅图3，其为使用单端模式的电阻式触控屏幕测量系统的等效电路示意图。并请同时参阅图4，其为图3所示的单端模式的电阻式触控屏幕测量系统200在测量一第一坐标元素与一第二坐标元素以得到一相对应于一触控屏幕的一落笔点的坐标时，各组件的开关状态示意图。其中，该坐标与图1中所述的坐标相同，是为一用于表示平面位置的二维坐标，因此该坐标所包含的第一坐标元素是指该坐标所包含的X坐标(X position)，且该坐标所包含的第二坐标元素是指该坐标所包含的Y坐标(Y position)。电阻式触控屏幕系统200是包含一触感系统201，一模拟/数字转换器203，以及一触控屏幕220，设置在该触感系统201之上以用来接收人为的触碰所产生的信号，并将该信号传递至触感系统201。(图3中，触控屏幕220并未被包含于触感系统201，只是与触感系统201有所重迭。)电阻式触控屏幕测量系统200并另包含一第一电源251与一第二电源253，用来提供触感系统201所需的偏压。触感系统201是包含一第一开关晶体管205，一第二开关晶体管207，一第三开关晶体管209，一第四开关晶体管211，一第一电阻213，与第一开关晶体管205耦合于一第一电压输出端221，一第二电阻215，与第二开关晶体管207耦合于一第二电压输出端223，一第三电阻217，与第三开关晶体管209耦合于一第三电压输出端225，一第四电阻219，与第四开关晶体管211耦合于一第四电压输出端227，以及一落笔点229，与第一电阻213、第二电阻215、第三电阻217、第四电阻219耦合。模拟/数字转换器203是包含一模拟信号输入端231，经由一开关271耦合于第一电压输出端221，并经由一开关273耦合于第三电压输出端225，一参考电压上界输入端233，耦合于一直流电压源VDD，一参考电压下界输入端235，耦合于接地端GND，以及一数字信号输出端237。其中第一电阻213与第二电阻215本来是为同一电阻，且第三电阻217与第四电阻219本来是为同一电阻，但由于在触控屏幕220上所产生的人为触碰，因此在触感系统201中相对应于该触碰位置的落笔点229上产生了一相对应的信号，并等效于将原本为同一电阻的第一电阻213与第二电阻215分开，且等效于将原本为同一电阻的第三电阻217与第四电阻219分开。
当测量落笔点229相对应于触控屏幕220的坐标的第一坐标元素时，开启第三开关晶体管209与第四开关晶体管211，并关闭第一开关晶体管205与第二开关晶体管207，因此在落笔点229将产生一第一输出电压，且该第一输出电压将藉由第一电阻213的路径于第一电压输出端221产生一第二输出电压。此时耦合于模拟信号输入端231与第一电压输出端221之间的开关271被开启，且耦合于模拟信号输入端231与第三电压输出端225之间的开关273被关闭，因此该第二输出电压将可藉由模拟信号输入端231输入至模拟/数字转换器203中。再者，此时输入于参考电压上界输入端233的直流电压源VDD被视为一参考电压的上界，而耦合于参考电压下界输入端235的接地端GND被视为一参考电压的下界。通过模拟数字转换器235本身的功能，可将被输入的该第二输出电压转换为相对应的数字信号以表示该坐标的第一坐标元素，并经由数字信号输出端237输出。
当测量落笔点229相对应于触控屏幕220的坐标的第二坐标元素时，开启第一开关晶体管205与第二开关晶体管207，并关闭第三开关晶体管209与第四开关晶体管211，因此在落笔点229将产生一第三输出电压，且该第三输出电压将藉由第三电阻217的路径在第三电压输出端225产生一第四输出电压。此时耦合于模拟信号输入端231与第三电压输出端225之间的开关273被开启，且耦合于模拟信号输入端231与第一电压输出端221之间的开关271被关闭，因此该第四输出电压将可藉由模拟信号输入端231输入至模拟/数字转换器203中。再者，被输入参考电压上界输入端233的直流电压源VDD被视为一参考电压的上界，而耦合于参考电压下界输入端235的接地端GND被视为一参考电压的下界。通过模拟数字转换器235本身的功能，可将被输入的该第四输出电压转换为相对应的数字信号以表示该坐标的第二坐标元素，并经由数字信号输出端237输出。
当测量落笔点229相对应于触控屏幕220的坐标的第一坐标元素时，在该第二输出电压输入模拟/数字转换器203之后，模拟/数字转换器203已不像模拟/数字转换器103需要继续输入第三电压输出端225与第四电压输出端227的电压，因此在功率消耗方面，使用单端模式的电阻式触控屏幕测量系统200较使用差动模式的电阻式触控屏幕测量系统100所消耗的功率来的较小。然而由于模拟/数字转换器203所使用的参考电压上界为直流电压源VDD，且模拟/数字转换器203所使用的参考电压下界为接地端GND，再加上第一电压输出点221的实际电压为VDD-Vsd，且第二电压输出点223的实际电压为GND+Vds，因此模拟/数字转换器203的偏压与增益皆会产生较大的误差，其中Vsd是为第一开关晶体管205的源极至漏极的电压差，Vds是为第二开关晶体管207的漏极至源极的电压差，且Vsd与Vds的大小皆与开关晶体管的操作电压、温度、以及宽长比有关，因此Vsd与Vds的变动较大。再者，与模拟/数字转换器203相比，直接使用第三电压输出端125与第四电压输出端127做为参考电压的模拟/数字转换器103的偏压与增益皆较模拟/数字转换器203准确，且当测量落笔点229相对应于触控屏幕220的坐标的第二坐标元素时也会有相同的现象。
发明内容
因此，本发明是提供一种电阻式触控屏幕测量系统，以改进先前技术所述的使用单端模式或差动模式的电阻式触控屏幕测量系统的缺点。
本发明提供一种电阻式触控屏幕测量系统，包含一其第一端耦合于一第一电源的第一开关，一其一端耦合于一第二电源的第二开关，一以串联的方式耦合于该第一开关及该第二开关之间的第一电阻，一其第一输入端是耦合于该第一开关的第二端的比较器，一其输入端耦合于该比较器的输出端的逐次近似寄存器，以及一仿真电路。该仿真电路是包含一第二电阻，一其第一端耦合于该第一电源且其第二端是耦合于该第二电阻及该比较器的第二输入端的第三开关，一耦合于该第二电阻与该第二电源之间的第四开关，一组以并联于该第三开关的方式耦合于该第二电阻与该第一电源之间的第五开关，其中该组第五开关的各个开关的控制端是耦合于该逐次近似寄存器的一组输出端的一输出端，以及一组以并联于该第四开关的方式耦合于该第二电阻与该第二电源之间的第六开关，其中该组第六开关的各个开关的控制端是耦合于该逐次近似寄存器的该组输出端的一输出端。
图1为使用差动模式的电阻式触控屏幕测量系统的等效电路示意图。
图2为图1所示的差动模式的电阻式触控屏幕测量系统在测量一第一坐标元素与一第二坐标元素以得到一落笔点相对应于一触控屏幕的坐标时，各组件的开关状态示意图。
图3为使用单端模式的电阻式触控屏幕测量系统的等效电路示意图。
图4为图3所示的单端模式的电阻式触控屏幕测量系统在测量一第一坐标元素与一第二坐标元素以得到一相对应于一触控屏幕的一落笔点的坐标时，各组件的开关状态示意图。
图5为本发明的电阻式触控屏幕测量系统所包含的触感系统的等效电路示意图。
图6为本发明的电阻式触控屏幕测量系统所包含的信号产生系统的等效电路示意图。
图7为图5与图6所示的发明的电阻式触控屏幕测量系统在本发明的第一阶段时，各组件的开关状态示意图。
图8为本发明的电阻式触控屏幕测量系统所包含的仿真电路的等效电路示意图。
图9为本发明的电阻式触控屏幕测量系统所包含的模拟/数字转换器的示意图。
图10为图8与图9所示的发明的电阻式触控屏幕测量系统在进行本发明的第二阶段时，各组件的开关状态示意图。
附图符号说明电阻式触控屏幕测量系统 -100、200触感系统 101、201、301模拟/数字转换器103、203、403开关晶体管 105、107、109、111、205、207、209、211、305、307、309、311、339、341、343、345、439、441、443、445电阻 113、115、117、119、213、215、217、219、313、315、317、319、337、437电压输出端 121、123、125、127、221、223、225、227、321、323、325、327、347、447、449落笔点 129、229、329模拟信号输入端 131、231、455参考电压上界输入端 133、233、457参考电压下界输入端 135、235、459输出端 137、237、361、461电压源 151、153、251、253、351、353仿真电路 331、431信号产生系统 303比较器 333渐次近似寄存器 335触控屏幕 120、220、320
触发器 363、463开关 171、173、175、177、179、181、271、273、371、373、471、4具体实施方式
本发明的电阻式触控屏幕测量系统的运作是主要分为一第一阶段与一第二阶段，在该第一阶段中将产生一组检测落笔点相对应于触控屏幕的坐标的第一坐标元素的数字信号与一组检测落笔点相对应于触控屏幕的坐标的第二坐标元素的数字信号，并在该第二阶段中以该二组数字信号以各自控制二组开关晶体管的开关状态，进而在测量落笔点坐标不同的坐标元素时，使得该二组开关晶体管所产生的二输出电压形成一参考电压上限值与一参考电压下限值，并输入一模拟/数字转换器中，以应用该模拟/数字转换器的功能来测量本发明的电阻式触控屏幕测量系统在触碰触控屏幕的其它落笔点时该落笔点坐标的第一坐标元素与第二坐标元素，换言之，该第二阶段的原理与单端模式的操作最大的不同处是为已事先将开关晶体管本身的电压差所造成的误差加以抵销，因此不会产生如图3中所述的误差，但却又可以达到和图3所述的电阻式触控屏幕测量系统200一样的较小的功率消耗。其中，图5、图6、图7所述是相关于以上所述的第一阶段，且图5、图8、图9所述是相关于以上所述的第二阶段。
请同时参阅图5、图6、与图7。图5为本发明的电阻式触控屏幕测量系统所包含的触感系统301的等效电路示意图。图6为本发明的电阻式触控屏幕测量系统所包含的信号产生系统303的等效电路示意图。图7为图5与图6所示的本发明的电阻式触控屏幕测量系统在本发明的第一阶段时，各组件的开关状态示意图。本发明的电阻式触控屏幕测量系统并另包含一第一电源351与一第二电源353，且在图5与图6中皆有图示，且另包含一触控屏幕320，设置在触感系统301之上以用来接收人为的触碰所产生的信号，并将该信号传递至触感系统301。(图5中，触控屏幕320并未被包含于触感系统301，只是与触感系统301有所重迭。)触感系统301是包含一第一开关晶体管305，其第一端系耦合于第一电源351，一第二开关晶体管307，其第一端是耦合于第二电源353，一第三开关晶体管309，其第一端是耦合于第一电源353，一第四开关晶体管311，其第一端是耦合于第二电源353，一第一电阻313，与第一开关晶体管305耦合于一第一电压输出端321，一第二电阻315，与第二开关晶体管307耦合于一第二电压输出端323，一第三电阻317，与第三开关晶体管309耦合于一第三电压输出端325，以及一第四电阻319，与第四开关晶体管311耦合于一第四电压输出端327，且第一电阻313与第二电阻315原本是为同一个电阻，第三电阻317与第四电阻319原本是为同一个电阻。当触感系统301上相对应于触控屏幕320的一落笔点329被触发时，原本属于同一电阻的第一电阻313与第二电阻315被暂时的分隔开来，且原本属于同一电阻的第三电阻317与第四电阻319也被暂时的分隔开来，并等效于图5所示的触感电路301的等效电路示意图。如图5所示，当为了测量一数字信号而触发落笔点329时，落笔点329耦合于第一电阻313、第二电阻315、第三电阻317、及第四电阻319。信号产生系统303是包含一仿真电路331，一比较器333，其第一输入端经由一开关371耦合于第一电压输出端321，并经由一开关373耦合于第二电压输出端325，且其第二输入端耦合于仿真电路331，以及一包含一输出端361的逐次近似寄存器(successive-approximation register，SAR)335。仿真电路331是包含一第五电阻337，一第五电压输出端347，耦合于第五电阻337与比较器333的第二输入端，一第五开关晶体管339，其第一端耦合于第一电源351，且其第二端耦合于第五电压输出端347，一第六开关晶体管341，耦合于第五电阻337及第二电源353之间，一组第七开关晶体管343，以并联于第五开关晶体管339的方式耦合于第五电压输出端347与第一电源351之间，一组第八开关晶体管345，以并联于第六开关晶体管341的方式耦合于第五电阻337与第二电源353之间，以及耦合于该组第七开关晶体管339与该组第八开关晶体管341的一组触发器363。该组第七开关晶体管343的各个开关晶体管的控制端是耦合于逐次近似寄存器335的一组输出端的一输出端，且该组第八开关晶体管345的各个开关晶体管的控制端是耦合于逐次近似寄存器335的该组输出端的一输出端。该组第七开关晶体管343所包含的各开关晶体管是与该组第八开关晶体管345所包含的各开关晶体管一一对应。该组触发器363是用来传递逐次近似寄存器335的该组输出端所发出的信号至每一第七开关晶体管343的控制端。
当进行本发明的第一阶段以得到一组检测落笔点329相对应于触控屏幕320的坐标的第一坐标元素的数字信号时，开启第三开关晶体管325与第四开关晶体管327，并关闭第一开关晶体管321与第二开关晶体管323，因此第三电压输出点325将产生一输出电压。此时耦合于第三电压输出点325与比较器333之间的开关373是为开启状态，且耦合于第一电压输出点321与比较器333之间的开关371是为关闭状态，因此该输出电压便可藉此输入至比较器333的第一输入端中。此时，由于第五电压输出端347并未有任何电压产生，因此比较器333的第二输出端也亦未有任何电压输入，所以比较器333将输出一信号以表示目前其第一输入端的电压是大于第二输入端的电压。逐次近似寄存器335的一输入端接收了比较器333输出的该信号后，在其耦合于该组第七开关晶体管343与该组第八开关345晶体管的各输入端逐次输入一控制信号，以控制该组第七开关晶体管343与该组第八开关晶体管345中各个开关晶体管的开关状态，且该组第七开关晶体管343与该组第八开关晶体管345中相对应的二开关晶体管的开关状态是为相同。逐次近似寄存器335并以逐次输入的各控制信号决定该组第七开关晶体管343与该组第八开关晶体管345中开启的开关晶体管数目来控制在第五电压输出端347所产生的电压值，使该电压值尽可能逼近于输入于比较器333的第一输入端的电压，亦即使该电压值尽可能逼近于第三电压输出端325所产生的该输出电压。经过逐次于各控制晶体管输入控制信号后，可使得第三电压输出端325所产生的电压与第五电压输出端347所产生的电压几乎相等，此时逐次近似寄存器335将记录对应于该组第七开关晶体管343与第八开关晶体管345的一组数字信号，并将该组数字信号在逐次近似寄存器335的输出端361输出，以将该组数字信号用来当作检测落笔点329相对应于触控屏幕320的坐标的第一坐标元素的一第一组数字信号。当输出该第一组数字信号后，将耦合于第三电压输出端325与比较器333的第一输入端之间的开关关闭，以准备进行得到一组检测落笔点329相对应于触控屏幕320的坐标的第二坐标元素的数字信号的步骤。
当进行本发明的第一阶段以得到一组检测落笔点329相对应于触控屏幕320的坐标的第二坐标元素的数字信号时，关闭第三开关晶体管325与第四开关晶体管327，并开启第一开关晶体管321与第二开关晶体管323，因此第一电压输出点321将产生一输出电压。此时耦合于第三电压输出点325与比较器333之间的开关373是为关闭状态，且耦合的第一电压输出点321与比较器333之间的开关371是为开启状态，因此该输出电压便可藉此输入至比较器333的第一输入端中。此时，由于第五电压输出端347并未有任何电压产生，因此比较器333的第二输出端也亦未有任何电压输入，所以比较器333将输出一信号以表示目前其第一输入端的电压是大于其第二输入端的电压。逐次近似寄存器335的一输入端接收了比较器333输出的该信号后，于其耦合于该组第七开关晶体管343与该组第八开关345晶体管的各输入端逐次输入一控制信号，以控制该组第七开关晶体管343与该组第八开关晶体管345中各个开关晶体管的开关状态，且该组第七开关晶体管343与该组第八开关晶体管345中相对应的二开关晶体管的开关状态是为相同。逐次近似寄存器335并以逐次输入的各控制信号决定该组第七开关晶体管343与该组第八开关晶体管345中开启的开关晶体管数目来控制于第五电压输出端347所产生的电压值，使该电压值尽可能逼近于输入于比较器333的第一输入端的电压，亦即使该电压值尽可能逼近于第一电压输出端321所产生的该输出电压。最后可使得第一电压输出端321所产生的电压与第五电压输出端347所产生的电压几乎相等，此时逐次近似寄存器335将记录对应于该组第七开关晶体管343与第八开关晶体管345的一组数字信号，并将该组数字信号在逐次近似寄存器335的输出端361输出，以将该组数字信号用来当作检测落笔点329的坐标的第二坐标元素的一第二组数字信号。当输出该第二组数字信号后，将耦合于第一电压输出端321与比较器333的第一输入端之间的开关关闭，以准备进行本发明的第二阶段。由于输出该第一组数字信号或该第二组数字信号后，便可马上关闭第三开关晶体管309与第四开关晶体管311或关闭第一开关晶体管305与第二开关307，因此可如同使用单端模式一般，可降低开关晶体管的消耗功率。
图3所述的开关晶体管的Vds或Vsd极易受到操作时的温度、操作电压、以及开关晶体管本身的宽长比有关。在图5中，该组第七开关晶体管343与该组第八开关晶体管345中的各个开关晶体管是以几乎相邻的方式并联，因此可假设各个相邻的开关晶体管是在同样的温度下操作。该组第七开关晶体管343的各个开关晶体管是皆耦合于第一电源351，因此该组第七开关晶体管343的各个开关晶体管皆在同样的操作电压下操作，且该组第八开关晶体管345的各个开关晶体管是皆耦合于第二电源353，因此该组第八开关晶体管345的各个开关晶体管也在同样的操作电压下操作。将各个开关晶体管的相异因素如温度及操作电压加以去除后，便可以以开关晶体管的宽长比来控制Vds或Vsd的大小，然而由于该组第七开关晶体管343中各个开关晶体管之长皆相同，且该组第八开关晶体管345中各个开关晶体管之长也相同，因此只需要考虑被开启的开关晶体管的宽度之和，即可有效的控制Vds或Vsd的大小，亦即可藉由控制被开启的开关晶体管的个数来达到控制第五电压输出端347所输出的电压大小的目的，并进而在比较器333的二输入端电压接近相等时，以将各个晶体管的开关状态转换为数字信号的方式，得到测量落笔点329相对应于触控屏幕320的坐标的二坐标元素所需要的二组数字信号。
请同时参阅图5、图8、图9、与图10。图8为本发明的电阻式触控屏幕测量系统所包含的仿真电路431的等效电路示意图。图9为本发明的电阻式触控屏幕测量系统所包含的模拟/数字转换器403的示意图。图10为图8与图9所示的发明的电阻式触控屏幕测量系统在进行本发明的第二阶段时，各组件的开关状态示意图。仿真电路431是包含一第五电阻437，一第五电压输出端447，耦合于第五电阻437的第一端，一第六电压输出端449，耦合于第五电阻437的第二端，一第五开关晶体管439，耦合于第一电源351与第五电压输出端447之间，一第六开关晶体管441，耦合于第二电源353与第六电压输出端449之间，一组第七开关晶体管443，以并联于第五开关晶体管439的方式耦合于第一电源351与第五电压输出端447之间，一组第八开关晶体管445，以并联于第六开关晶体管441的方式耦合于第二电源353与第六电压输出端449之间，以及耦合于该组第七开关晶体管439与该组第八开关晶体管441的一组触发器463。该组第七开关晶体管443的各个开关晶体管的控制端是耦合于一组控制信号的一输出端，且该组第八开关晶体管445的各个开关晶体管的控制端是耦合于该组控制信号的一输出端。该组控制信号是为图6中逐次近似寄存器435所输出的用来测量落笔点329相对应于触控屏幕320的坐标的第一坐标元素的该第一组数字信号或用来测量落笔点329相对应于触控屏幕320的坐标的第二坐标元素的该第二组数字信号。该组第七开关晶体管443所包含的各开关晶体管是与该组第八开关晶体管445所包含的各开关晶体管一一对应。该组触发器463是用来传递图6所示的信号产生系统303在输出端361输出的该组数字信号至每一第七开关晶体管443的控制端。模拟/数字转换器403是包含一模拟信号输入端455，与第一电压输出端321耦合于一开关471，并与第三电压输出端325耦合于一开关473，一参考电压上界输入端457，耦合于第五电压输出端447，一参考电压下界输入端459，耦合于第六电压输出端449，以及一数字信号输出端461。
当进行本发明的第二阶段以测量落笔点329相对应于触控屏幕320的坐标所包含的第一坐标元素时，开启第三开关晶体管309与第四开关晶体管311，并关闭第一开关晶体管305与第二开关晶体管307，因此在第一电压输出端321产生一输出电压。此时耦合于第一电压输出端321与模拟/数字转换器403的模拟信号输入端455之间的开关471是为开启状态，且耦合于第三电压输出端325与模拟/数字转换器403的模拟信号输入端455之间的开关473是为关闭状态，因此该输出电压可直接输入至模拟信号输入端455。此时，藉由耦合于该组第七开关晶体管439与该组第八开关晶体管441的控制端的一组控制信号来控制各个开关晶体管的开关状态，以使得第五电压输出端447产生一接近但大于该输出电压的上限电压，并使得第六电压输出端449产生一接近但小于该输出电压的下限电压，其中该组控制信号是为本发明的第一阶段中逐次近似寄存器335所产生的用来测量落笔点329相对应于触控屏幕320的坐标的第一坐标元素的该第一组数字信号。该上限电压将输入于模拟/数字转换器403的参考电压上界输入端，且该下限电压将输入于模拟/数字转换器403的参考电压下界输入端，以用来当作模拟/数字转换器403的参考电压的上界与下界。通过模拟数字转换器403本身的功能，可将被输入的该输出电压转换为相对应的数字信号以表示落笔点329相对应于触控屏幕320的坐标的第一坐标元素，并经由数字信号输出端461输出。在得到该第一坐标元素之后，将耦合于第一电压输出端321与模拟/数字转换器403之间的开关关闭，以进行测量落笔点329相对应于触控屏幕320的坐标的第二坐标元素的程序。
当执行本发明的第二阶段以得到落笔点329的坐标所包含的第二坐标元素时，关闭第三开关晶体管309与第四开关晶体管311，并开启第一开关晶体管305与第二开关晶体管307，因此此时在第三电压输出端325将产生一输出电压。此时耦合于第一电压输出端321与模拟/数字转换器403的模拟信号输入端455之间的开关471是为关闭状态，且耦合于第三电压输出端325与模拟/数字转换器403的模拟信号输入端455之间的开关473是为开启状态，因此该输出电压可直接输入至模拟信号输入端455。此时，藉由耦合于该组第七开关晶体管439与该组第八开关晶体管441的控制端的控制信号来控制各个开关晶体管的开关状态，以使得第五电压输出端447产生一接近但大于该第二输出电压的上限电压，并使得第六电压输出端449产生一接近但小于该第二输出电压的下限电压，其中该组控制信号是为本发明的第一阶段中逐次近似寄存器335所输出的用来测量落笔点329相对应于触控屏幕320的坐标的第二坐标元素的该第二组数字信号。该上限电压将输入于模拟/数字转换器403的参考电压上界输入端，且该下限电压将输入于模拟/数字转换器403的参考电压下界输入端，以用来当作模拟/数字转换器403的参考电压的上界与下界。通过模拟/数字转换器403本身的功能，可将被输入的该输出电压转换为相对应的数字信号以表示落笔点329相对应于触控屏幕320的坐标的第二坐标元素，并经由数字信号输出端461输出。在得到该第二坐标元素后，将耦合于第三输出电压端325与模拟/数字转换器403的输入端间的开关关闭，以再次执行本发明的第二阶段来继续测量之后的落笔点329的坐标的第一坐标元素与第二坐标元素。
本发明的第二阶段所使用的测量落笔点相对应于触控屏幕的坐标的第一坐标元素与第二坐标元素的原理，是为先藉由本发明的第一阶段找出图8中各开关晶体管的开关组合所代表的一组参考用的数字信号，以在本发明的第二阶段中利用该种开关晶体管的开关组合所产生的输出电压，即第五电压输出端447与第六电压输出端449所产生的电压，来事先抵销掉单端模式中开关晶体管本身的电压差所产生的误差，再加上本发明是与差动模式相同，使用了触感系统所产生的电压来当作参考电压，因此本发明可具有差动模式般的精确度。该组参考用的数字信号将持续被保存在该仿真电路中，以使得本发明的电阻式触控屏幕测量系统可继续测量接下来不同位置的落笔点的坐标。
本发明的电阻式触控屏幕测量系统测量落笔点相对应的触控屏幕的坐标位置的方式与单端模式的电阻式触控屏幕测量系统所使用的测量方法较为相似，较显著的差异处是在于模拟/数字转换器所输入的参考电压上限与参考电压下限由原本的直流电源VDD与接地端GND改为根据落笔端的电压所产生的数字信号决定的参考电压上限与参考电压下限，因此模拟/数字转换器在输入落笔端的电压所产生的数字信号决定的参考电压上限与参考电压下限之后，便可将第一开关晶体管及第二开关地晶体(或是第三开关晶体管及第四开关晶体管)关闭，因此可将消耗的功率减少至使用单端模式的电阻式触控屏幕测量系统的程度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种电阻式触控屏幕测量系统，包含一第一开关，其第一端是耦合于一第一电源；一第二开关，其一端是耦合于一第二电源；一第一电阻，以串联的方式耦合于该第一开关及该第二开关之间；一比较器，其第一输入端是耦合于该第一开关的第二端；一逐次近似寄存器，其输入端是耦合于该比较器的输出端；以及一仿真电路，其包含一第二电阻；一第三开关，其第一端是耦合于该第一电源，第二端是耦合于该第二电阻及该比较器的第二输入端；一第四开关，耦合于该第二电阻与该第二电源之间；一组第五开关，以并联于该第三开关的方式耦合于该第二电阻与该第一电源之间，该组第五开关的各个开关的控制端是耦合于该逐次近似寄存器的一组输出端的一输出端；以及一组第六开关，以并联于该第四开关的方式耦合于该第二电阻与该第二电源之间，该组第六开关的各个开关的控制端是耦合于该逐次近似寄存器的该组输出端的一输出端。
2.如权利要求1所述的触控屏幕测量系统，其中，该仿真电路另包含一组反相器，每一反相器是耦合于该组第五开关的一开关的控制端及该逐次近似寄存器的该组输出端的一输出端之间。
3.如权利要求1所述的触控屏幕测量系统，其中，该第一开关、该第三开关及该组第五开关的各个开关是为P型金属氧化物半导体晶体管。
4.如权利要求1所述的触控屏幕测量系统，其中，该第二开关、该第四开关及该组第六开关的各个开关是为N型金属氧化物半导体晶体管。
5.如权利要求1所述的触控屏幕测量系统，其另包含一第七开关，耦合于该比较器的第一输入端与该第一开关的第二端之间。
6.如权利要求1所述的触控屏幕测量系统，其另包含一第八开关，其第一端是耦合于该第一电源；一第九开关，其一端是耦合于该第二电源；一第三电阻，以串联的方式耦合于该第八开关及该第九开关之间；以及一第十开关，耦合于该比较器的第一输入端与该第八开关的第二端之间。
7.如权利要求6所述的触控屏幕测量系统，其中，该第八开关是为P型金属氧化物半导体晶体管。
8.如权利要求6所述的触控屏幕测量系统，其中，该第九开关是N型金属氧化物半导体晶体管。
全文摘要
触碰触控屏幕上的某处时会产生电压，并藉由与该处耦合的电阻将该电压转换为数字信号，以得知触控屏幕上被触碰的位置。触感系统包含一其第一端耦合于一第一电源的第一开关，一其一端耦合于一第二电源的第二开关，一以串联的方式耦合于该第一开关及该第二开关之间的第一电阻，一其第一输入端是耦合于该第一开关的第二端的比较器，一其输入端耦合于该比较器的输出端的逐次近似寄存器，以及一仿真电路。藉由该比较器与该仿真电路持续的调整该仿真电路的输出电压，以转换触控屏幕上所产生的电压为一数字信号。
文档编号G06F3/045GK1955905SQ20051011841
公开日2007年5月2日 申请日期2005年10月28日 优先权日2005年10月28日
发明者杨昭锜, 唐春安 申请人:义隆电子股份有限公司