具有与接收器的相关的电容式触摸传感器的制作方法与工艺

本发明涉及用于改善电容式触摸传感器的信噪比（SNR）的数字信号处理（DSP）技术和实现。背景在一些触摸传感器中，用户的手指在二维表面内的位置可以通过进行电容测量来确定。用户的手指可能是某种程度上导电的，而用户可能对触摸传感器电路的地具有某种连接以使得用户的手指对触摸传感器中的电极之间的电容具有影响。概述本说明书描述了大体涉及采用DSP技术来提高SNR的触摸传感器的技术。一般而言，本说明书中描述的主题的某些方面可以体现在涉及传感器的方法中。此方面的其他实施例包括被配置成执行编码在计算机存储设备上的方法的动作的相应的系统、装置和计算机程序。一般而言，本说明书中描述的主题的另一方面可以体现在包括和与传感器相关联的数据处理装置相关的动作的方法中，该传感器具有前端接口、至少一个迹线（traceline）、与该前端接口和所述迹线中的至少一个上的第一位置两者均耦合的至少一个发送器、以及与该至少一个迹线上的第二位置耦合的接收器。该方法涉及访问该传感器的前端接口处的信号，将所访问的信号从该发送器发送到该传感器的迹线中的至少一个迹线上的第一位置以促进所访问的信号沿与所访问的信号被发送到的第一位置相对应的迹线的发送，以及在该传感器的接收器处并通过与该传感器的迹线的第二位置耦合的接收器从该迹线接收被访问并发送的信号。该方法涉及沿着用于发送所访问的信号的迹线来访问该发送器的第一位置和该接收器的第二位置之间的距离、基于所访问的距离来 确定所发送的信号预期要经历的变换，该变换是所发送的信号基于作为该第一位置和该第二位置之间的距离的函数的发送来预期经历的，以及基于所确定的变换来生成预期相关信号。该方法包括在该传感器的接收器处接收该预期相关信号，并且基于所接收的预期相关信号，标识能被用于至少部分补偿基于该发送该所发送的信号预期要经历的变换的信息。该方法包括：通过应用所接收的预期相关信号，补偿基于该发送所发送的信号预期要经历的变换的至少一部分。这些和其他实施例每个可可选地包括以下特征中的一个或多个。该预期相关信号可以对应于与模拟信号和/或数字数据相对应的相关信息。该变换可包括相移。该变换还可包括衰减、延迟、和/或线性过滤效应。该变换可被应用到正弦波形以获得该预期相关信号，或被应用到非正弦波形以获得该预期相关信号。该补偿可涉及计算在积分时间段上所接收的所发送的信号的波形与该预期相关信号的波形的积，并计算该积的积分。该方法可包括在该接收器的输出处提供该计算。该传感器可具有按照矩阵构形（matrixconfiguration）的迹线。该方法可包括：将所接收的所发送的信号的变换建模为该矩阵构形中的发送器和接收器之间的距离的函数。该方法可涉及通过将至少所述一个迹线建模成具有沿该第一和第二位置之间的距离分布的电阻和电容来将该变换建模。为了确定所发送的信号预期要经历的变换，该方法可涉及：测量沿该第一和第二位置之间的距离的一组变换，以及选择该组变换中逼近所发送的信号预期要经历的变换中的一个，为此该变换可包括相移，且该组变换包括一组相移。所发送的信号预期要经历的变换可包括：测量沿沿至少所述一个迹线的相应位置的相应相移，基于将与所测量的相移中的一个相关的距离与该第一和第二位置之间的距离进行匹配来选择所测量的相移中的一个，并且将所选择的所测量的相移指派为所发送的信号预期要经历的相移。为了确定所发送的信号预期要经历的变换，该方法可包括：测量沿沿至少所述一个迹线的相应位置的相应相移，利用所测量的相移的线性内插来逼近所发送的信号预期要在该接收器的第二位置处经历的相移，以及将经内插的相移指派为所发送的信号预期要经历的相移。为了确定所发送的信号预期要经历的变换，该方法可涉及：针对所发送的信号的波形的同相版本和正交相位版本进行相关，以及通过计算该同相和正交相位 波形的反正切的函数来计算所发送的信号预期要经历的相移。该传感器可具有在矩阵构形中的迹线，其中该发送可涉及：利用在该矩阵的两个边缘处的所发送的信号来驱动该传感器以把电阻-电容时间常数与用在一个边缘处的所发送的信号来驱动该传感器时得到的时间常数相比减少2。该发送可涉及：用在该矩阵的多个边缘处的所发送的信号驱动该传感器以把电阻-电容时间常数与用在一个边缘处的所发送的信号驱动该传感器所得到的时间常数相比减少。多个边缘的数量可以是4，对此，电阻-电容时间常数与用在一个边缘处的所发送的波形驱动该传感器所得到的时间常数相比减少4。该传感器可具有以具有行和列的矩阵构形形成的迹线，对于该矩阵构形，所述行中的至少一行或所述列中的至少一列中的至少一个迹线被分割以形成两个迹线，所述两个迹线是所述一个迹线的长度的大约一半，并且经分割的迹线形成该迹线的与该经分割的迹线的第一部分相对应的第一节和与该经分割的迹线的第二部分相对应的第二节。该第一或第二经分割的迹线的电阻-电容时间常数可以是该第一或第二迹线的长度的函数。该传感器可以是电容式触摸传感器。一般而言，本说明书中所描述的主题的另一方面可以体现在包括和与传感器相关联的数据处理装置有关的动作的方法中，为此该传感器包括以矩阵构形定向的迹线、前端接口、与该阶段接口耦合的发送器、以及接收器。该相应发送器对应于相应迹线的第一位置并与该第一位置耦合，并且该相应接收器与该相应迹线的第二位置耦合。该方法涉及：确定具有正交波形序列的正交激励波形，其中该正交激励波形彼此正交，以及同时在所述发送器中的至少两个发送器中的每一个上同时发送所述正交激励波形中的一个，以使得所述发送器中的至少两个被配置成窜送相应的正交波形序列，其中所述发送在少于该传感器中的全部发送器的发送器上发生。该方法涉及：在所述接收器中的至少两个接收器处接收所述正交激励波形中的至少两个，为此所述至少两个正交激励波形中的每一个均在所述相应接收器中的一个处接收。该方法包括：接收针对至少预期接收的波形的信息，以及对于所述至少两个接收器中的每一个，对照所述预期接收的波形将所接收的激励波形相关。这些和其他实施例每个可可选地包括以下特征中的一个或多个。该传感器可包括电容式触摸传感器。所述正交激励波形与该传感器中的噪声正交。该矩 阵构形可包括n列迹线，并且所述发送器的每一同时发送可在积分时间中发生。该方法可涉及：将积分时间的数量作为从所述发送器中的至少两个的同时发送的数量的函数来确定。该方法可涉及：标识与该传感器中的噪声相关联的频率，以及选择与与该噪声相关联的频率正交的所述正交激励波形中的至少一个。该传感器可被配置成位于液晶显示器的物理邻近区域内以至少具有与该液晶显示器交互的能力。该液晶显示器可具有约30kHz到135kHz的扫描线频率。该方法可涉及：执行码分多路复用，其中四个迹线的组中的每个迹线包括针对所述正交波形序列的不同代码。该码分多路复用可以是曼彻斯特编码的哈达玛序列（Manchester-codedHadamardsequence）。确定正交激励波形的方法可涉及：选择用于调制的第一频率，生成在该第一频率附近的伪噪声序列，生成针对该伪噪声序列的载波信号，以及用该伪噪声序列来在该第一频率附近调制该载波信号的多个周期。该第一频率可以在100kHz附近。载波信号的数量可以小于10。该方法可涉及：标识与所标识的噪声相关联的频率，以及选择与与该所标识的噪声相关联的频率正交的所述正交激励波形中的至少一个。所确定的正交激励波形可以是用于调制的频率和该用于调制的频率处的伪噪声序列两者的函数。该方法可涉及：获取与该传感器相关联的噪声频谱，通过评估与该传感器相关联的噪声频谱来对该传感器中的噪声进行测量，基于对该噪声频谱的评估来标识噪声，以及通过使所述正交激励波形与该传感器中所标识的噪声正交来确定所述正交激励波形。该方法可涉及：获取与该传感器相关联的频谱，通过评估与该传感器相关联的噪声频谱来对该噪声进行测量，以及基于对该噪声的测量来执行对该噪声的标识。该方法可涉及：持续进行测量来通过从一时间帧上该噪声频谱中的最高噪声源中标识该噪声来标识与所述正交激励波形正交的噪声，以及通过使用与在该噪声频谱中被持续标识的最高噪声源相关联的噪声来自适应地确定所述正交激励波形。该方法可涉及：周期性地进行测量来通过从一时间帧上该噪声频谱中的最高噪声源中标识该噪声来标识与所述正交激励波形正交的噪声，以及通过使用与在该噪声频谱中被周期性地标识的最高噪声源相关联的噪声来自适应地确定所述正交激励波形。所标识的噪声可与冷阴极荧光背光的操作频率或与与液晶显示器相关联的频率相关联。该传感器可以是电容式触摸传感器。该电容式触摸传感器可具有前端电 路。该方法可包括：准备用于在该电容式触摸传感器的前端电路的输出处发送的输入电压，其中该前端电路可至少包括二级电路，其中第一级电路被配置成产生跨阻抗增益，而第二级电路可被配置成产生电压增益。输入电压的准备可包括：通过将该第一级配置为积分器电路而在该前端电路的第一级中产生跨阻抗增益。该方法可包括：通过对该输入电压执行分压（voltagedivision）而在该第一级处生成输出信号，以及用该前端电路的第二级的电压增益来放大该前端电路的第一级的输出信号以产生该前端电路的第二级的输出信号。所标识的噪声可包括传感器的主噪声源，其中所标识的噪声可与液晶显示器频率或者冷阴极荧光背光的操作频率相关联。第一级可包括在一噪声水平的噪声以使得该前端电路的第二级的输出信号可包括被该第二级的电压增益的函数放大的第一级的噪声。该第二级的输出信号的噪声可以小于该传感器的主噪声源。该第一级可包括在一噪声水平的噪声以使得该前端电路的第二级的输出信号包括被该第二级的电压增益的函数放大的第一级的噪声，并且该第二级的输出信号处的噪声可以小于从该液晶显示器频率或该冷阴极荧光背光的操作频率得出的传感器的噪声。该前端电路的闭环传输功能可以是稳定的。一般而言，本说明书中所描述的主题的另一方面可在包括和与电容式触摸传感器相关联的数据处理装置有关的动作的方法中体现，其中该传感器包括按照带有矩阵构形的行和列布置的迹线。该方法包括：执行第一扫描，所述第一扫描包括以隔行样式扫描该电容式触摸传感器的列，其中隔行样式包括帧，并且其中该帧包括数目n个子帧，对其而言n是整数。该方法包括：使用所生成的信息作为该第一扫描的结果来标识该传感器的经历从行到列的电容的改变的区域，使用对传感器的经历电容的改变的区域的检测来通知对第二扫描和后续扫描要聚焦的列子集的选择，以及扫描为该第二扫描和后续扫描所选择的列子集。对列子集的扫描可涉及：确定该第二扫描的信号水平和噪声水平，并且基于为该第二扫描确定的、并且与该传感器中的电容发生改变的区域有关的信号水平和噪声水平来确定信噪比。这些和其他实施例每个可可选地包括以下特征中的一个或多个。该第一扫描可包括：确定该第一扫描的信号水平和噪声水平，以及基于为该第一扫描确定的信号水平和噪声水平确定信噪比。该方法可涉及：接收针对该第一扫描和 第二扫描的信号，以及通过对针对第一和第二扫描接收的信号取平均来确定高于与该第一和第二扫描相关联的信噪比的组合信噪比。例如，n的值可以等于4。该帧可被配置成在约30Hz处，且子帧可在约120Hz处，其中该隔行样式可包括每帧16列以及每子帧4列。传感器的等待时间（latency）可以是约120Hz。行到列电容可涉及边缘电容（fringingcapacitance）。一般而言，本说明书中所描述的主题的另一方面可被体现在包括和与电容式触摸传感器相关联的数据处理装置有关的动作的方法中。该传感器可包括按照带有矩阵构形的行和列布置的迹线。该方法涉及：执行第一扫描，该第一扫描包括以内插样式扫描该电容式触摸传感器的列，其中该内插样式包括帧，其中该帧包括数目n个子帧，其中n是整数，以及使用所生成的信息作为第一扫描的结果来标识该传感器的经历从行到列的电容的改变的区域。该方法包括：使用对该传感器中的经历电容的改变的区域的检测来通知对第二扫描和后续扫描要聚焦的列子集的选择，以及扫描为该第二扫描和后续扫描选择的列子集，其中该第一扫描与第一测量相关联，其中第二扫描与第二测量相关联。对列子集的扫描涉及：确定第二扫描的目标信号水平和噪声水平，确定目标信噪比，以及利用一函数来确定用于实现目标信噪比的积分时间段，该函数是该第二测量和该第一测量的平均。这些和其他实施例每个可可选地包括以下特征中的一个或多个。该第一扫描可包括：确定该第一扫描的信号水平和噪声水平，以及基于为该第一扫描确定的信号水平和噪声水平来确定目标信噪比。该方法可包括：接收针对该第一扫描和第二扫描的信号，以及通过对针对第一和第二扫描接收的信号取平均来确定具有高于与该第一和第二扫描相关联的信噪比的组合信噪比的信号。n的值可以等于约4。该帧可被配置成在约30Hz处，且子帧可在约120Hz处，其中该隔行样式可包括每帧16列以及每子帧4列。该传感器的等待时间可以是约120Hz，而行到列电容可包括边缘电容。一般而言，本说明书中所描述的主题的另一方面可在包括和与电容式触摸传感器相关联的数据处理装置有关的动作的方法中体现，其中该传感器包括带有矩阵构形的按行和列布置的迹线，而列被布置为n个列集合，并且n为整数。该方法涉及：以隔行样式顺序执行对该电容式触摸传感器的n个列集合中的每 一个的第一扫描，使用所生成的信息作为第一扫描的结果来标识该传感器的经历边缘电容的改变的区域，该边缘电容包括从行到列的电容，以及使用对该传感器的经历该电容的改变的区域的检测来通知对第二扫描和后续扫描所相应聚焦的n个列集合中的每一个的子集的选择。该方法涉及：扫描为该第二扫描和后续扫描所选择的n个列集合中的每一个的子集，其中该第一扫描与第一测量相关联，而第二扫描与第二测量相关联。对n个列集合的每一子集的扫描涉及：确定第二扫描的信号水平和噪声水平，确定目标信噪比，以及利用一函数来确定用于实现目标信噪比的积分时间段，该函数是该第二测量和该第一测量的平均。对于该n个列集合中的每一列集合和相应列子集，该第一扫描和该第二扫描是在对后一列集合和相应列子集开始扫描之前执行的。这些和其他实施例每个可可选地包括以下特征中的一个或多个。对于该n个列集合的每个子集，该方法涉及以下技术：在该积分时间段中扫描该列子集；获得与对该列子集的扫描的所接收的信号有关的第二测量，其中该第二测量与从第二测量得出的信噪比有关；确定该列子集是否被配置成具有至少最小信噪比；在从第二测量得出的信噪比的基础上确定从第二测量得出的信噪比是否小于该列子集的最小信噪比；以及在确定从第二测量得出的信噪比是否小于该列子集的最小信噪比之后，执行对该列子集的另一扫描；获得与对该列子集的另一扫描的所接收的信号有关的另一测量；以及对该列子集的测量和该另一测量取平均来产生具有以下属性的组合测量：其中与该组合测量有关的信噪比高于与该列子集的测量中的任一个有关的信噪比。一般而言，本说明书中所描述的主题的另一方面可在包括和与电容式触摸传感器相关联的数据处理装置有关的动作的方法中体现，其中该传感器包括带有矩阵构形的按行和列布置的迹线，而列被布置为列的n个集合，其中n为整数。该方法涉及：以隔行样式顺序执行对该电容式触摸传感器的n个列集合中的每一个的第一扫描，以及使用所生成的信息作为第一扫描的结果来标识该传感器的经历边缘电容的改变的区域，为此该边缘电容包括从行到列的电容。该方法涉及：使用对该传感器的经历电容变化的区域的检测来通知对第二扫描和后续扫描所相应聚焦的n个列集合中的每一个的子集的选择，以及扫描为该第二扫描和后续扫描所选择的n个列集合中的每一个的子集。对该n个列集合的 每个子集的扫描可包括：确定该第二扫描的信号水平和噪声水平，并且基于为该第二扫描确定的、并且与该传感器中的电容发生改变的区域有关的信号水平和噪声水平来确定信噪比。对于该n个列集合中的每一列集合和相应列子集，该第一扫描和该第二扫描是在对后一列集合和相应列子集开始扫描之前执行的。这些和其他实施例每个可可选地包括以下特征中的一个或多个。对于该n个列集合中的每个子集，该方法可涉及：在积分时间段内扫描该列子集，获得与对该列子集的扫描有关的信噪比的测量，以及确定该列子集是否被配置成具有至少最小信噪比。对于该n个列集合的每个子集，该方法还可涉及：在对该信噪比的测量的基础上，确定对该信噪比的测量是否小于该列子集的最小信噪比。对于该n个列集合的每个子集，该方法可涉及：在确定对该信噪比的测量小于该列子集的最小信噪比之后，执行对该列子集的另一扫描，获得与对该列子集的另一扫描有关的信噪比的另一测量，以及对该列子集的测量和该另一测量取平均来产生具有以下属性的组合测量：其中与该组合测量有关的信噪比高于与对该列子集的测量中的任一个有关的信噪比。一般而言，本说明书中所描述的主题的另一方面可在包括和与电容式触摸传感器相关联的数据处理装置有关的动作的方法中体现，该传感器位于包括液晶显示器的系统中。该方法包括：确定电容式触摸传感器中的噪声频率，标识该噪声频率是该液晶显示器的频率的函数，以及将该传感器的激励频率确定为所确定的噪声频率的函数。确定激励频率的方法包括：选择该传感器的初始激励频率，计算积分时间段上该噪声频率和该初始激励频率之间的互相关，其中对互相关的计算能够以至少一个峰值和至少两个空值的类sinc波形，以及通过选择在该类sinc波形中的空值之一处的频率并将所确定的激励频率指派为与在所选择的空值处的频率相同的频率来选择传感器的激励频率。这些和其他实施例每个可可选地包括以下特征中的一个或多个。噪声频率可以在约30kHz到约135kHz的范围内。该电容式触摸传感器可具有约200V的最大发送电压。该电容式传感器可被配置成提供流过用户的电流，该电流在约数十微安的量级上。该电容式触摸传感器可包括前端接口。该方法可包括将该电容式触摸传感器的前端接口的输出处的波形解调。该波形可涉及该噪声频 率对照该初始激励频率的互相关。该方法可涉及：测量该传感器中的噪声的水平，以及设置用于基于所测量的噪声的水平来检测来自该传感器的用户的触摸的初始阈值。该方法可涉及：持续测量该传感器中的噪声的水平，以及持续调整用于基于所持续测量的噪声的水平来检测来自该传感器的用户的触摸的阈值。该方法可涉及：确定该传感器的正交激励波形，其中该正交激励波形中的至少一个包括所选择的激励频率。该传感器可被配置成用于同时发送多个正交激励波形。该正交激励波形可以全部与所确定的噪声频率正交。一般而言，本说明书中所描述的主题的另一方面可在包括和与电容式触摸传感器相关联的数据处理装置有关的动作的方法中体现，该电容式触摸传感器包括以矩阵构形布置的迹线的行和列，该传感器位于包括液晶显示器的系统中。该方法包括：标识噪声频率，生成用于跨越该传感器中的迹线中的至少一个发送的激励波形，其中该激励波形被生成为使得该激励波形与所标识的噪声频率正交，并且其中该激励波形被生成为使得在所标识的噪声频率处的噪声被在该激励波形中拒绝。该激励波形的生成包括：在频域中，指定初始激励波形，以及通过在转换中使用傅立叶变换来将该初始激励波形从频域转换为时域中的激励波形。该方法涉及：将该激励波形跨越该迹线中的至少一个发送。一般而言，本说明书中所描述的主题的另一方面可在包括和与电容式触摸传感器相关联的数据处理装置有关的动作的方法中体现，该电容式触摸传感器具有以矩阵构形布置的迹线的行和列，该传感器位于包括液晶显示器的系统中。该方法包括：标识噪声频率，以及生成用于跨越该传感器中的迹线中的至少一个发送的激励波形，其中该激励波形被生成为使得该激励波形与所标识的噪声频率正交，并且其中该激励波形被生成为使得在所标识的噪声频率处的噪声被在该激励波形中拒绝。该激励波形的生成涉及：选择初始激励波形，选择与有限脉冲响应滤波器相对应的算法，以及通过对该初始激励波形应用与该有限脉冲响应滤波器相对应的算法来生成该激励波形。该方法涉及：将该激励波形跨越该迹线中的至少一个发送。可对所接收的信号强度进行测量，该所接收的信号针对预期波形相关，该预期波形可以与该矩阵中的电容成比例。该测量的信噪比可以是积分时间的函数，其中可使用更长的积分时间来实现更高的信噪比。该激励波形可彼此正交并被同时发送，并且在其他实现中，该激励波形 可彼此正交并且与噪声正交，并被同时发送。附图和下面的描述阐述了本说明书中所描述的主题的一个或多个实施例的细节。从描述、附图和权利要求书中，本主题的其他特征和方面将变得显而易见。附图简述图1描绘用于触摸传感器的矩阵中的电极样式的示例的图。图2描绘与来自触摸感测系统中的电阻器-电容器（RC）线滤波的衰减和相移的某些效应有关的示例的图。图3描绘包括具有用于跨越矩阵驱动电压的线的相应控制逻辑的发送器的电路的示例的图。图4描绘包括具有用于跨越矩阵的线驱动电压和感测电流的发送器和接收器的电路的示例的图。图5示出跨越该矩阵相对于位置所测量的电容的三维网格图的示例的图。图6A和6B描绘了在用类似噪声而不是纯正弦音调或纯正弦音调的接近逼近时，用于发送器的波形的示例的图。图7A和7B描绘了用于帧和子帧的时序图的示例。图8A描绘用于扫描该传感器的完整帧的方法的示例的流程图。图8B描绘用于扫描该传感器的单一列的方法的示例的流程图。图9描绘在执行解调之前在该系统的模拟前端的输出处的噪声的示例的图。图10描绘了在在对激励波形进行良好选择的情况下执行解调之后在该模拟前端的输出处的噪声的示例的图。图11描绘了在在对激励波形进行不良选择的情况下执行解调之后在该模拟前端的输出处的噪声的示例的图。图12描绘在积分时间段上噪声频率对照激励频率的相关的示例的图。图13描绘来自单级前端放大器和两级前端放大器的输出响应的示例的图。图14A描绘两级前端放大器电路的示例的图。图14B描绘用于涉及具有用于稳定性的适当的电容值和电阻值的前端放 大器的示例的流程图。各附图中的相同的附图标记和指定指示相同的元素。详细描述触摸传感器可包括透明导电电极的阵列，其中电容测量可以在触摸传感器的电极之间进行。这些电极可以是用铟锡氧化物（ITO）制造的，但是也可以使用其他材料，诸如银纳米线、或者略微或较多地不透明但是足够小而相对不明显的较大尺度的金属线。电极可以被布置在二维正交网格中，例如，其中行与x-轴平行，而列与y-轴平行。由这种结构所带来的、从行到列所测量的总电容可至少包括平板电容和边缘电容，其中平板电容是针对行可能跨越列的地方，而边缘电容是针对边缘场可能去到该传感器外并与例如用户的触摸交互的。能被测量以用于感测的主电容可包括至少在行和列之间的边缘电容。例如，在具有m行和n列的系统中，可能有m*n个可能测量，其中在该矩阵的每个交叉点处具有一个测量。这类测量有时可被称为“相互电容”或“差分电容”。可以按照寻求使边缘电容最大化并使行和列之间的任何其他电容（例如，平板电容）最小化的样式来设计传感器中的电容，边缘电容可以被用户的手指阻断来提供期望信号或目标信号，平板电容可提供恒定偏移。平板电容可被认为是例如总电容中的偏移值。矩阵中的行和列可以近似共面，以使得在相应平板电容器的面积很小时，分离距离也很小，且其电容值可能很大。还可以按照对于给定节距（pitch）使线宽尽可能大以最小化各迹线的电阻的方式来设计电极的样式，否则如果使用大面积的传感器的话，迹线的电阻可能很大。可通过例如将样式设计为能使得所得到的边缘电容尽量大来使边缘电容最大化。图1示出用于触摸传感器的矩阵中的电极样式100的示例的图。在此样式100中，竖直迹线110和相关联的连接区域表示在一层上的导体，而水平迹线120和相关联的连接区域表示在另一层上的导体。层110、120彼此分离。在此实现中，层110、120彼此跨越，但是彼此不连接。这种结构具有平板电容，其中可以通过使在电极迹线跨越彼此处的电极迹线很窄来使不期望的平板电容最小化，通过使各电极迹线在其他区域中相对较宽可以减小电阻并使电阻最小化。其他实现可具有其他电极样式。例如，在一个实现中，一个样式可涉及具有在与该电矩阵相同的节距处的均匀间隔的直线，在该电矩阵中的手指节距处的直线，具有在组中连接在一起的邻近线，以及犬牙交错的样式来增加给定行和列之间的周界以便增加边缘场。在电极样式上可能执行其他测量。例如，可测量从每一行和列到地的电容，而不是从每一行到每一列的电容，从而进行m+n个测量而不是m*n个测量。在本公开中描述了其中对电容的测量是从每一行到每一列的实现。可能存在被设计成执行此类测量的电路，所述电路在各个列和行上具有发送器和接收器。在此电路的一实现中，可以用发送电压对列进行激励以使得能量从发送器流到列中，而接收器可以测量行上的电流以使得能量流出行并流到接收器中。尽管大致随意地将一个轴指定为行而将另一个轴指定为列，然而在此实现中，行一般可附接于接收器而列一般可附接于发送器。当用户触摸电容式触摸传感器时，观察到至少两个不同的效应。第一，从发送器流出的能量中的一部分可以流到用户中并通过用户到该节点的杂散电容返回到地。例如如果用户正在甚至通过非导电涂层或者在没有导电涂层的情况下通过用户的手指来持有该设备的金属外壳，则此杂散电容可能出现，因为传感器节距可能足够精细以使得他们的手指也能够靠近矩阵中的其他元件，为此某些元件将被接地。这第一个效应可减少流向接收器的总能量。第二，从发送器流出的能量中的一部分可能通过用户的肉耦合到用户的手指中，并且随后流出用户的手指到达接收器。因为用户手指的介电常数（其与盐水大致相同）大于空气的介电常数，所以这能够增加耦合效应，并增加所接收的能量。这两个效应可能为能量流动带来不同的响应。例如，取决于哪种效应占主导，在所测量的信号和从用户的手指到传感器的距离之间可能存在非单调关系。因为这可能是不期望的，所以可设计以要么严格增加或要么严格减少的模式操作的系统实现来具有单调关系。在一些实现中严格减少模式可能是优选的，因为这种模式可能在较高频率下出现，这能够允许在给定积分时间段内传输更多的总电荷以获得更高的SNR，并且严格减少模式可能提供传感器和用户手指之间的更大的分离，这能够允许传感器的外壳玻璃的更大的厚度。然而一 些其他实现可使用严格增加模式。在一些实现中，发送波形可具有例如约100kHz的频率。如果发送波形的能量只要集中在较低频率处，则能量可能没有有效耦合到用户，因为耦合是电容性的，使得对于给定激励电压，电流可能随着频率而增加。如果能量主要集中在较高频率处，则传感器内的行或列的传播性质可能衰减该能量。在一些实现中，传播性质可以被建模为均匀RC线或低通滤波器。发送波形可包括例如很小数量的未调制载波周期。因为此波形可以是窄波段，所以略微增加信号的带宽可能是有用的，例如，通过用带有类似噪声的波形的载波来调制来增加信号的带宽。此技术可具有增加系统对窄波段噪声的免疫性、以及减少系统放射窄波段噪声的趋势的效果。接收器可被配置成测量在给定时间间隔内接收的能量的量。此接收器的一个实现涉及作为“峰值检测器”的实现，峰值检测器是指能够测量在给定时间段上接收的最大电流的宽波段接收器电路。如果存在的唯一信号是来自发送器的信号，则该最大电流可正比于从发送器接收的信号的幅度。接收器的其他实现可被配置成测量电流，同时从噪声中鉴别出预期信号。在传感器的一些实现中，该系统的性能可能被其SNR实际限制。例如，当传感器上的触摸位置被内插时，所测量的电容上的噪声可直接映射到所报告的(x,y)位置上的噪声。在一些极端情况下，例如，噪声本身甚至可能对创建假触摸做出贡献。对于传感器而言可能存在若干个噪声源。例如，一个显著的源可能是液晶显示器（LCD）。例如，如果触摸传感器被构造在触摸屏顶部上，则来自LCD的噪声可能存在并且可能耦合到触摸传感器中。其他显著的噪声源可包括附近的无线电台（例如，幅度调制（AM）无线电），并且从输电干线耦合的50或60Hz尽管在频率上与期望信号或目标信号良好分离，然而仍然可能具有非常大的幅度。在其他接收器实现中，接收器体系结构可被配置成仅查找所接收的信号的与所发送的信号相关的分量。对于这些接收器实现，对于进入的电流r(t)，以及与其电流e(t)，接收器可计算r(t)*e(t)在积分时间段上的积分。在一些实现中，通过在峰值检测器之前或在某种其他宽波段检测器之前放置线性滤波器来逼近此相关可以是可能的。在这些实现中的一些中，更窄的滤 波器可能需要更长的稳定时间（settlingtime），这可能影响系统的帧率。在固定间隔上的相关还可能需要更长的时间来实现更窄的带宽。但是使用滤波器，一般一定比例的可用积分时间在前一测量之后等待滤波器稳定时是不使用的，而在固定间隔上的相关中，积分器在测量之间可被重置。这可以允许充分利用可用积分时间。积分的计算可具有各种实现。例如，一些实现可包括sigma-delta模数转换器（SD-ADC），该SD-ADC的控制回路可尝试将行维持在恒定电压而可注入足够的电荷来实现这一点。通过测量该电荷，SD-ADC可将电流直接转换为数字值，并可将行位置在低阻抗，正如可能需要的那样。SD-ADC实现可以适合于在典型CMOS过程上积分，因为SD-ADC使用开关、电容器和数字逻辑。用于计算积分时间段的其他实现可使用更简单的切换电容器电路。例如，一种这样的切换电容器电路可以通过有效地构造RC低通滤波器来制造，其中C是真实电容器的电容，而R是值为1/(f*Cut)的切换电容器电阻器的电阻，其中Cut是被测试的电容器，而f是切换频率。通过测量该滤波器的时间常数——例如，通过向其应用一阶跃，并且测量其达到某个电压阈值的时间，或者通过应用阶跃，使其稳定固定时间，并在该时间之后测量电压——测量Cut是可能的。切换电容器电路的其他类似实现（其中在切换电容器电流对积分电容器放电的同时恒定电流对积分电容器放电）涉及将积分电容器维持在恒定电压的控制回路。此处的描述被提供以用于实现以及（1）涉及使用数字信号处理来将所发送的波形与传感器中的接收器处的信号相关的电容式触摸传感器的技术；（2）用于具有发送器和接收器的电容式触摸感测矩阵的技术，其中发送器发送正交波形，而每个接收器分别针对所发送的每个波形相关；（3）用于通过选择性扫描来局部改善电容式触摸传感器中的信噪比的技术；（4）用于为该电容式触摸传感器在所发送的波形中提供噪声免疫的技术；以及（5）用于为该电容式触摸感测系统设计模拟器那段电路的技术。接收器内的相关此处描述若干涉及电容式触摸传感器的技术，该电容式触摸传感器使用数字信号处理来将所发送的波形与传感器中的接收器处的信号相关。在一个实现 中，例如，可以使用模数转换器（ADC）来对来自该感测系统的模拟前端电路的输出电压VDO采样。该分离时间信号对照所发送的波形的相关随后可以数字方式计算，为在VD0[k]*E[k]的积分时间段上的总和，其中E[k]是预期接收的信号。例如，可以通过使用现场可编程门阵列（FPGA），通过将E[k]选择为0、-1、+1来计算此总和，其中该相关可通过加法器和/或减法器来计算。此实现可引入相对小的误差，并且可允许数字逻辑中的高效实现。可确定预期信号E[k]以便执行该相关。在一些实现中，所接收的信号可与所发送的信号大致相同，以使得该所接收的信号可被用来对照正被发送的相同信号相关。在实践中，至少由于传感器矩阵的性质（该性质可能导致延迟、衰减和/或相移），这些实现可能不产生准确的E[k]。例如，传感器矩阵可以是从长的行和列制造的，所述长的行和列可以是从透明导电材料图案化的。这些材料可具有相对大的电阻。例如，从铟锡氧化物（ITO）制造的迹线可具有与约50欧姆/平方（ohm/square）的片状电阻相对应的可接受的最大厚度。例如，单位晶格可以是三平方或四平方，而典型样式节距可以是例如约5mm。如在1000mm显示器中通常会用到的500mm迹线可具有约100个晶格，或400平方，或～20k欧的阻抗。较厚的ITO涂层可能减少该阻抗，并且增加光学损失和朦胧度。在30欧姆每平方处，对于某些实现，典型ITO涂层可能不是装扮上可接受的。较薄的涂层（例如，具有约数百欧姆每平方的片状阻抗）可被用于较小的屏幕，诸如在蜂窝电话或其他便携式设备上的那些，因为其中这些屏幕上的线短得多，所以总电阻不那么大。传感器还可具有某个电容，至少是从每一行到每一列的，以及从每一行或列到地平面的（例如，LCD的AC接地金属）。在一种估计值的方法中，晶格可具有例如约5*5/2～10平方毫米的面积，并且如果通过介电常数约为3的材料与地平面分离0.5mm，则它具有约1pF的总电容。平板电容C=epsilon*A/d可以在某种程度上小于该量，但是边缘场可具有很大的电容贡献。在假定这些电阻和电容中的每一个为集总元件时，积tau=RC可以是约2us，对应于80kHz频率的-3dB。在实践中，电阻和电容两者均趋向于沿着迹线分布，并且可以是大致均匀地分布。例如，电容（或电容）在该晶格上可以是非均匀的，但是每个晶格相 对恒定，并且晶格与线的总长度相比可能很小，使得电容在线的总长度上是大致均匀的。相应地，在另一种估计值的方法中，用于传感器的电路可以作为传输线来分析，其具有可忽略的电感L和分流电导G，以及给定的R和C。不管对分析所采用的方法如何，与所发送的信号相比，线上的信号趋向于被衰减（即，更小的幅度）并被延迟（或等同地，被相移）。描述了其中接收器可被配置成补偿这些效应的实现。在一些实现中，可以通过向预期波形E[k]应用预期相移（或延迟），或通过对照信号的延迟版相关来执行补偿。正确的延迟可能对于矩阵中的每个交叉点均不同，尽管通过调整仅沿着传感器的较长维度的相位，而忽略较短维度的效应（例如，对于平放格式的典型16:9显示器仅沿着行调整相位）所引入的误差可以是可忽略的。正确的相移可以用实验来确定，例如，通过测量与多个相移的相关，并且选择增加此相关并使此相关最大化的相移。正确的相移还可以通过对照所传统的信号的同相和正交相位（例如，偏移90度）两种版本进行相关、并且随后从那些相关来计算正确的相移phi=atan(corr_q,corr_i)来用实验确定。在一些实现中，预期相移可以使用传感器的已知电阻和电阻来计算，或该相移可以在很小数量的用实验测量的相移之间内插。图2示出与来自电阻器-电容器（RC）线滤波的衰减和相移的效应有关的示例的图。该图示出了基于随时间的电压水平的若干信号的图，其中该图是基于模型235的，其中一个晶格增加2pF分流电容，以及150欧姆串联电阻（例如，如果传感器使用50欧姆/平方的ITO涂层，则这是典型的）、以及100kHz激励。如图2中所示，当原始发送的信号205被跨越传感器发送10个晶格的线长时，所接收的信号210被延迟/相移并且具有比原始发送的信号205小的幅度。当原始发送的信号205被跨越传感器发送100个晶格的线长时，所接收的信号230被延迟/相移220并具有比原始发送的信号205和所接收的信号210更大的衰减215和更小的幅度。当原始发送的信号205被跨越传感器发送300个晶格的线长时，所接收的信号225被延迟/相移并具有比原始发送的信号205、所接收的信号210和所接收的信号230更小的幅度。如果发送波形包括在单一频率处的能量，则RC线的效应可以被描述衰减和相移。如果波形更复杂——例如，如果类似噪声的代码被用来增加信号的带 宽以及改善该系统的电磁兼容性（EMC）——则该信号的不同频率分量可以被不同的变换，且被应用到该信号的变换可以更加复杂。该变换可被建模，或根据经验测量，并且也被应用到预期波形。例如，该变换可被建模成具有在特定频率处的相移（例如，延迟）以及衰减、线性滤波效应、或其任何组合。该变换可被应用到正弦波形以获得该预期相关信号，或被应用到非正弦波形以获得该预期相关信号。相关信号可以在模拟域或在数字域。在一些实现中，该系统可以对沿该RC线的延迟敏感，这仅因为它在其接收器中执行相位相干解调。非相干接收器（例如，峰值检测器、或对照该信号的同相和正交相位版本计算相关并返回sqrt(corr_qA2+corr_iA2)或对该函数的某种逼近的系统）可能对此改正没有要求。但是假定噪声具有随机相位，则相干解调可被用来将所接收的噪声功率减少一半。相干解调可有助于改善SNR。在一些实现中，如果传感器是从仅两个边缘（例如，针对行的一个边缘和针对列的一个边缘）驱动的，则R*C积可以通过线的每单位长度的电阻和电容以及线的长度来确定，其中最差的情况可以是每个迹线的末端离触点最远，对此总电阻和总电容可以分别被定义为R和C。在其他实现中，传感器可从所有四个边缘驱动，对此RC时间常数可从其中传感器从仅2个边缘驱动的情况减少。例如，这些实现的最差情况总电阻可以在线的中心处而不是在任一边缘处出现。该点可由总长度的一半的两条线驱动，或者并联的值为R/2的两个电阻器，或者(R/2)/2=R/4。对于这些实现电容可以不变。所以通过从两端而不是仅从一端来驱动这些线，时间常数可以被减少为1/4，且线的截止频率可以增加为4倍。在一个实现中，用于生成4倍因子的这种配置可以通过将迹线的两端与导电线（例如，铜线）连接并将该迹线一直围绕传感器来路由来实现。图3描绘包括具有用于跨越矩阵驱动电压的线的相应控制逻辑的发送器的电路300的示例的图。电路300包括在线320的任一端上的相同电路的等同副本，以及用等同波形来驱动它们的控制逻辑。D型触发器被布置成对移位寄存器，诸如移位寄存器350。该电路包括发送器，每个发送器具有长的、高电压的移位寄存器，其中每列一个输出，以及高电压（HV）驱动器330来驱动相应ITO线320。分离的移位寄存器350连接到矩阵的每一侧，并且两个移位寄存 器链被提供有相同的逻辑输入340、345，使得它们的输出落入锁步。在图3中，电路是对称的，而迹线可以可选地在中间被分割360。通过对称，任一侧上的电路是等同的，且分割的任一侧上的电压可以等同，并且电流可不跨越该点流动，而不管它是否被分割。如果保持迹线连接则例如驱动电路中的误差可能导致电流流动，并且两个末端被驱动到相反的电压。但是驱动电路中的错误可不太可能发生，并且迹线的电阻可以足够大到使得在任一情况下该电流被限于安全值。如果迹线被分割，而开路缺陷在沿迹线某处出现，则该迹线的一部分将是死的。如果保持迹线连接，则甚至在单一开路缺陷的情况下，迹线的全长将保持连接，尽管取决于缺陷出现在何处这些线中的一个可能比其他线长得多（并且比总长的一半更长）。在实践中，对于此类对称实现，是否分割线的决定可以是随意的。根据沿RC线的预期延迟，还可采用实现来对每个交叉点对照不同波形（例如不同相位）进行相关。某些实现可以同时针对多个波形相关。图4描绘包括具有用于跨越矩阵的线驱动电压和感测电流的发送器和接收器的电路的示例的图。图4示出在列和行两个方向上的电路400的对称设计。电路400在每一行407具有至少一个发送器403并在每一列409具有至少一个接收器405。具体而言，电路400在每一行407具有两个发送器403、413，并在每一线409或429具有至少一个接收器405或419。在电路400的上半部分，来自发送器410的电流可以仅由上面的接收器接收。在电路400的下半部分，来自发送器420的电流可以仅由下面的接收器接收。在接收器的侧面上，迹线在中间被分割，并且每一半的接收器的输出可以被分开处理。此实现允许两个发送器被同时激励，只要它们的列是在分割的相对侧上，因为它们将由不同接收器集合处理。结果是，除了非常靠近分割的那些列之外，可以按照2倍的速度扫描所有列。此实现还可使给定相同的积分时间的情况下的帧率加倍，或者可以在给定相同帧率的情况下的积分时间加倍。图5示出沿该触摸传感器的表面跨越该矩阵相对于位置510所测量的电容520的三维（3D）网格图500的示例的图。在3D网格图500中，z轴表示所测量的基线电容，而x-轴和y-轴表示沿触摸传感器的表面的矩阵中的位置。当针对图500中的每个交叉点将所接收的信号强度进行相关时，所接收的信号强度 沿着矩阵的长线下降。图500示出，例如，由于RC迹线的衰减，在对照位置的所接收的信号强度530中存在指数下降。图500包括所测量的电容中的变化，所述变化可以是由噪声或由部件中的某种其他机械变化带来的。码分（与时分相对照）发送波形描述用于具有发送器和接收器的电容式触摸感测矩阵的技术和实现，其中发送器可发送出正交波形，并且每一接收器可对照每一所发送的波形分开地相关。在一些实现中，对所接收的信号强度进行测量，该所接收的信号针对预期波形相关，该预期波形与该矩阵中的电容成比例。该测量的信噪比可以是积分时间的函数，其中可使用更长的积分时间来实现更高的信噪比。在一些实现中，激励波形可彼此正交并被同时发送，而在其他实现中，激励波形可彼此正交并且与噪声正交，并被同时发送。在一些实现中，一种改善电容式触摸传感器中的信噪比的方式是增加积分时间。所接收的信号能量可随着该时间线性增加，而由于随机噪声所接收的能量仅作为平方根增加。因为系统的帧率也与积分时间成比例，所以这可以是帧率和SNR之间的折衷。使用码分而不是时分，可以做出能够同时激活多个发送器的其他实现。图6A和6B描绘了针对发送器的波形的示例的图。图6A具有带有涉及时分多路复用的激励的波形，而图6B具有带有涉及码分多路复用的激励的波形。例如，图6A示出发送器625、630、635、640，其中这些发送器具有相对于彼此时分的波形620（例如，时分多路复用）。例如，发送器630具有波形序列[0,0,1,-1,0,0,0,0]，其中电压对照时间图615示出数字值1表示高于0V的电压，数字值-1具有低于0V的电压，而数字值0表示0V。发送器625具有波形序列[1-1,0,0,0,0,0,0]，发送器635具有波形序列[0,0,0,0,1,-1,0,0]，而发送器640具有波形序列[0,0,0,0,0,0,1,-1]。对于此实现，在任何时刻，这些波形中只有一个波形是非零的，以使得它们正交。图6B示出发送器675、680、685、690，其中这些发送器具有相对于彼此正交的波形670，但是其中在任何给定时刻，多个发送器可能正在发送非零电压（例如，码分多路复用）。例如，发送器690具有波形序列[1,-1,-1,1,-1,1, 1,-1]，其中电压对照时间图665示出数字值1表示高于0V的电压，数字值-1具有低于0V的电压，而数字值0表示0V。发送器675具有波形序列[1,-1,1,-1,1,-1,1,-1]，发送器680具有波形序列[-1,1,1,-1,-1,1,1,-1]，而发送器685具有波形序列[-1,1,-1,1,1,-1,1,-1]。即便图6示出了曼彻斯特编码的哈达玛序列，然而序列不限于此类序列。一般而言，可使用任何正交序列。在一些实现中，例如，可使用正交序列来调整载波的仅单个周期以便缩窄信号的带宽。在类似于图6B的实现中，发送器发送出正交波形，而每个接收器不是执行仅一个相关，而是对照每一所发送的波形分开进行相关。正交波形一般而言可以在任何数量的实现中生成。例如，（几乎）正交的类似噪声的代码可以通过对最大长度移位寄存器序列进行连续周期性移位来生成。一些实现可涉及可在码分多址（CDMA）中使用的代码类，或者可以用快速傅立叶变换（FFT）来高效地生成正交纯音调（例如，在单一恒定频率出的未经调制的载波）并对其解调，如在正交频分复用（OFDM）中一样。同时在多列上发送的主要原因之一是为了增加所发送的总能量，并从而通过在噪声保持不变的同时增加信号水平来改善SNR。另一个原因（尽管在某种程度上不那么重要）是为了利用宽波段代码字，该宽波段代码字可在存在窄波段加性噪声时使用。尽管这些代码是在整个时间段上正交的（即，code_l(t)*code_2(t)=0的从0到T的积分），但是它们不一定是在更短的时间段上正交的（即，对于更端的时间该积分不一定为0）。这可意味着非常短的触摸，或用户的手指在积分时间段期间的移动，可能导致对照其他代码的虚假相关，从而有效地提升系统的噪声本底。这种效应随着积分时间的增加以及随着同时的代码的数量的增加变得更加明显。这可以实际上限制积分时间，这可能限制同时代码的可接受数量。所描述的发送技术的实现因此可被部分应用。在一些实现中，发送可同时在很小数量的列上进行，而不是每次仅在一列上发送（例如，传统的仅时分系统），或者同时在所有列上发送（例如，原生CDMA系统）。例如，如果在矩阵中存在90个列，则这些列可被成对地驱动，并且这些帧可被分为45个积分时间。在另一示例中，列可以按三元组驱动（例如，每次三列），而帧可以被 分为30个积分时间。通过同时仅在更小数量的列上发送，可将积分时间保持足够小而使得用户的手指在该时间段上大致静止，而虚假相关不出现。用于此技术的时分波形可以在例如任何间隔上正交而不仅对于波形的完整时间段。这可意味着：通过仅根据用户的手指在传感器的相应位置处或附近的时间量来对每一所接收的波形加权，用户的手指在测量期间的移动可如预期地行为。用于确定正交激励波形的一些实现可涉及：选择用于调制的第一频率，生成在该第一频率附近的伪噪声序列，生成针对该伪噪声序列的载波信号，以及用该伪噪声序列来在该第一频率附近调制该载波信号的多个周期。第一频率可大致在约100kHz左右，而其中载波信号的数量小于例如10。如果来自传感器外的源的噪声在已知频率（例如，LCD的水平刷新频率、或冷阴极荧光背光的操作频率）的窄范围内存在，则所有激励波形可被设计成与那些噪声频率正交。在一些实现中，与某个噪声频率正交的波形的生成可取决于至少调制频率和基本伪噪声代码两者。在一些实现中，如果来自传感器外的源的电噪声在窄频率范围处存在，但是不知道准确频率，则可测量那些频率，并且可在运行时自适应地选择激励波形来与所测量的噪声源正交。噪声的频率可以例如通过将大部分或所有发送器保持在恒定输出电压并且测量进入到接收器的信号的频谱来确定。例如，可以在与该未知频率预期改变的速率相对应的间隔重复此测量，或者持续运行此测量，并用与该未知频率预期改变的速率相对应的时间常数来平均。局部改善信噪比描述了用于通过选择性是扫描来局部改善电容式触摸传感器中的信噪比的技术和实现。在一些应用中，不仅知道用户何时触摸传感器，而是知道用户何时将要触摸传感器（例如，当用户正将其手指保持在传感器的若干毫米内但是没有在触摸该传感器时）可能是有用的。具有检测此状态的能力有时被称为“悬停”状态。描述了用于仅使用标准差分电容来测量“悬停”的技术。例如，该技术可涉及：通过针对目标触摸性能维持适当帧率（例如约120Hz），并临时对输出 相关取平均以产生针对“悬停”状态的更低速度的、更低噪声的信号来测量“悬停”。技术还涉及：通过用具有预期响应的大小的内核来对每一帧的图像卷积来部分取平均。例如，当用户正在触摸矩阵时，用户可产生例如直径为约10mm的点。当用户移动其手指远离该矩阵时，该点的强度可能减少，但是该点的直径可能增加。所以对于此示例减少的空间分辨率可以是可接受的。可能存在用于通过选择某些发送元件来获得附加积分时间来改善噪声性能的其他技术。例如，可以存在对矩阵的初始扫描来确定在(3,5)和(8,2)处的传感器元件高于用于检测悬停状态的阈值状态（例如，悬停阈值），但是悬停阈值可能非常接近噪声本底，这可能触发假致动。为了避免触发假致动，可以对列5和列2扫描附加间隔，并且可用原始数据对那些结果取平均来改善那些候选的信噪比。如果改善的测量仍旧高于悬停阈值，则可报告该测量，否则可拒绝该测量。只要在给定时刻处仅有很小比例的列被触摸或悬停，则帧率可不被明显降级。在存在比行更少的接收器的某些其他实现中，也可以通过选择行来将接收器时间复用。可以甚至仅对触摸使用其他技术，例如，对于屏幕尺寸太大而完整扫描不能以可接受的SNR和帧率返回数据的情况。例如，用短积分时间来扫描整个屏幕，并随后仅重新扫描根据初始扫描其中可已出现过扫描的那些列是可能的。例如，用长积分时间来扫描前一帧中触摸存在于其中的那些列，并用较短的积分时间或者甚至小于没帧一次的时间（例如，以隔行样式）来扫描矩阵的剩余部分也是可能的。从这些方法中，初始触摸可具有略微增加的等待时间，但是在后续帧上具有减少的等待时间。图7A和7B描绘了用于帧和子帧的时序图的示例的图。图7A和7B示出了用于通过选择性扫描类局部改善SNR的技术，包括以隔行样式执行对整个传感器的扫描（例如，1:4隔行，完整帧在约30Hz而子帧在约120Hz），同时以全速扫描上一帧具有触摸的那些列（对于120Hz系统的等待时间，一旦用户已触摸过它）。图7A示出对于带有具有120Hz的子帧频率的4个子帧720、725、730、735的帧715以30Hz的扫描频率的扫描的示例的图。图7A示出了每帧存在16列，其中每子帧4列且每帧4个子帧。图7A中的扫描示出了不具有触摸的隔 行样式。图7B示出对于带有具有120Hz的子帧频率的4个子帧770、775、780、785的帧765以30Hz的扫描频率的扫描的示例的图。图7B示出了每帧存在16列，其中每子帧4列且每帧4个子帧。图7B中的扫描示出了在列4中具有触摸的隔行样式，其中列3、4和5总被扫描以增强等待时间。在一些实现中，该系统的等待时间可以是一旦用户触摸过它之后为约120Hz。图8A描绘用于扫描该传感器的完整帧的方法的示例的流程图。图8A将方法810示出为隔行4:1，其中选择性列的第一集合被扫描而来自当前触摸的列表的列被扫描，而选择性列的第二集合被扫描而来自当前触摸的列表的其他列被扫描。该方法涉及扫描列0、4、8、……（805），以及扫描来自“当前触摸”列表（810）的列。随后，列1、5、9、……（815）被扫描，来自“当前触摸”列表（820）的列被扫描，随后列2、6、10、……（825）被扫描，来自“当前触摸”列表（830）的列被扫描，且随后列3、7、11、……（835）被扫描，来自“当前触摸”列表（840）的列被扫描。在此方法810中，选择性列的第一集合包括从0到n的列，其中n是整数，而被选择的列包括列0到列n之间的每隔3列的列；选择性列的第二集合包从0到n的列，而被选择的列包括列1到列n之间的每隔3列的列；选择性列的第三集合包从0到n的列，而被选择的列包括列2到列n之间的每隔3列的列；并且选择性列的第四集合包从0到n的列，而被选择的列包括列3到列n之间的每隔3列的列。图8B描绘用于扫描该传感器的单一列的方法850的示例的流程图。方法810涉及：同时扫描活动列中的所有行（855），将此列的“当前触摸”位清零（860），以及随后执行另一方法880，该方法880可涉及对该列中的每一行重复某些读出和测量（要么顺序地要么并行地）。读出和测量涉及用于读出针对行i的测量的方法880（865），并且如果测量低于基线，则为该列设置“当前触摸”位（870）。图8A和8B中的各个被扫描的列可具有多次扫描并将它们所接收的信号平均。经组合的SNR可高于针对单一扫描的SNR。用于噪声免疫的发送波形设计描述了用于为电容式触摸感测矩阵提供发送波形中的噪声免疫的技术和实现。如果触摸传感器是在LCD顶部上使用和/或实现，则主导性的噪声源可能要从LCD操作得出。例如，LCD可具有约1000x1000像素，可每秒运行约100帧，并且可具有因此约为(100帧/秒)*(1000线/帧)=100000线/秒即100kHz的线扫描频率。对于诸如平板屏幕电视和大监视器等大显示器而言这可能是非常值得注意的。这可能接近电容式触摸传感器的激励频率，并可能因此被认为是同相“噪声”。在这些实现中的一些中，激励频率可以被选择为使得在积分时间段上激励波形与LCD的线扫描频率正交，为此LCD的线扫描频率包括作为主导“噪声”源的信号。在一些实现中，如果所发送的波形是未经调制的载波，则可使用与用于为正交频移键控选择频率对的过程相同或类似的过程来选择频率对。例如，频率f和2f可在时间段1/f上正交，不管它们相对相位如何。如果LCD具有100kHz的线扫描频率，则矩阵的扫描可以50kHz或200kHz来进行，而积分时间可以被选择为20us或10us的倍数。在线扫描频率附近的噪声随后将被完全拒绝。更复杂的波形可在频域中设计并随后对其进行傅立叶变换，或使用与在针对特定频率响应选择有限脉冲响应（FIR）滤波系数时的算法相同的算法来设计。因为相关在数字域中进行，所以可以只要数字信号是流到该行中的模拟电流的大致准确的表示就可拒绝该噪声。如果例如ADC饱和，则将不是这种情况，而是可以不是所有的噪声均被拒绝。为了解决ADC饱和，到达ADC的增益可被选择为使得转换器不被最大或最高的预期噪声水平和最大或最高的信号水平饱和。一些其他实现可涉及将陷波滤波器放入接收路径中以拒绝噪声频率。这可拒绝噪声，但是如果激励波形在该频率附近仍有能量，则所发送信号的分量可能被接收器拒绝。这可意味着用于发送该信号的分量的能量没有被利用。一些替代实现可将所发送的信号特别设计成在噪声频率处没有分量，这可允许系统在拒绝噪声的同时充分利用其所发送的功率。对于此方法，如果噪声预先已知（对于LCD一般是这种情况）则可能有用。例如，LCD可以按照独立于输入信号时序的恒定像素时钟和恒定时序运行，并可对输入信号重新采样来在其内部时基内运行。但是如果出于某种原因噪声频率预先未知，或者如果拒绝来自环境的某个其他窄波段噪声源成为必要，则 这些实现可涉及根据在接收器上测量的噪声的频谱来自适应地选择发送波形。在一些实现中，用于检测触摸的阈值可以根据所接收的噪声的大小来自适应地选择，使得如果环境噪声很高，则用于检测触摸的阈值可被提高，而触发假触摸的可能性可被减少。图9描绘在执行解调之前在该系统的模拟前端的输出处的“噪声”的示例的图。图900包括电压噪声对照时间的电压波形915的示例。电压波形915包括至少两个加性分量：与随机噪声源相对应的随机性分量920，以及与LCD的水平刷新频率相对应的确定性分量930。图900涉及从模拟示例获取的噪声。图10示出在对激励波形进行良好选择的情况下执行解调之后的噪声的示例的图。图1000示出所接收的噪声对照时间的波形1015。波形1015的y-轴可以是根据ADC输出的任意单位，因为此处考虑其相对值（即，SNR）。噪声表现为没有可见的确定性结构，并且看上去只由随机性分量1010构成。噪声的大小很小（例如，约4计数均方根（RMS））。图1000涉及从所测量的数据的示例获取的噪声。图11示出在对激励波形进行不良选择的情况下执行解调之后的噪声的示例的图。图1100示出所接收的噪声对照时间的波形1115。波形1115的y-轴是与图10中的任意单位相同的单位。波形1115中的噪声涉及至少两个加性分量：与随机噪声源相对应的随机性分量，以及确定性分量1110，其中确定性分量1110是由于在解调之后LCD的经混叠水平刷新频率带来的。图11中的噪声的大小比图10中的更大（例如，约20计数RMS）。图1100涉及从所测量的数据的示例获取的噪声。图12描绘在积分时间段上噪声频率针对激励频率的相关的示例的图。图1200示出在积分时间段上的噪声和激励频率之间的互相关的类sinc波形1215，其中用于良好激励频率的最佳选择出现在波形1215的空值1210处。当噪声和激励频率相等时，该图中的y-轴已经被归一化到1的值。在波形1215中，噪声频率是135kHz，而积分时间段是激励频率的6个周期。在一些LCD面板上的一些示例实现中，宽波段噪声的猝发可能在完整帧时间的窄片期间生成。例如，对于一个55吋、120Hz面板，宽波段噪声可在该8.3ms帧的约150us期间生成。此噪声可作为噪声特别大的列集合出现在所测 量的电容图像中，因为该帧被列时分。这些有噪声的列可在电容图像内移动，例如，在LCD的帧率和电容式触摸传感器的帧率之间的节拍频率处。如果LCD和触摸传感器是频率锁定的，则有噪声的列可以是静止的。如果LCD的触摸传感器是相位锁定的，则那些有噪声的列的位置可被标识，并且在该时间期间测量可被中止。这可能略微减少可用积分时间，但是可改善最差情况的噪声性能。通过直接连接到LCD的像素时钟和同步（例如，数据使能，DE）信号，该系统可被相位锁定。如果用于相位锁定的技术是不可能的，则该系统可通过查看所测量的数据并标识最高噪声列来相位锁定。控制系统随后可调整帧率来将最高噪声列放入期望位置或目标位置中。此技术不需要具有到LCD模块的连接。例如，通过使用类似于CDMA技术的技术，一些实现可同时发送多个正交激励波形。这些实现可以能够选择与噪声频率正交的所有激励波形。噪声频率可以是预先已知的，并且激励波形可以被设计成与该已知频率正交。如果噪声频率是预先未知的，则可使用接收器测量噪声频率，而激励波形可被选择，诸如被自适应地选择。激励电压该系统的噪声性能一般可以通过例如接收器处的信噪比来确定。如上所述，各技术可改善SNR，包括：对照正确的预期波形进行相关，其中所接收的有效能量被从信号中提取，以及选择与该噪声正交的波形来减少所接收的总噪声。另一种改善SNR的技术可以是增加发送功率。例如，小型电容式触摸传感器（例如，约4吋的对角距离）可在标准逻辑电压（例如，约3.3V或略高）处操作，而较大的触摸屏幕（例如，约15吋或更大的对角距离）可在例如约10-20V附近操作。因为SNR可随电压缩放，则一些实现可通过具有以例如200V的最大发送电压操作的系统来改善SNR。这可能增加辐射发射，辐射发射可以通过限制快边缘的转换速率（slewrate）或通过用类似噪声（例如，宽波段）代码来调制所发送的信号来缓解。这还可能增加通过用户的电流，但是该电流可以是例如不超过数十安培。该电流可以远小于感受阈值，在感兴趣的频率处该感受阈值可以是约10mA。因为感受阈值随着频率增加，所以当感受从刺痛（由于与神经的交互）改变到温暖（由于肌肉中的I2*R发热）时，高的频率甚至可 以准许通过用户的最大可接受电流的增加。此外，如果一次只扫描一列，并且用户仅仅在触摸很小数量的列，则平均电流被进一步减小。例如，这可能意味着，如果用户正在触摸100列传感器中的3列，则平均电流可以是峰值电流的3/100。模拟前端描述了用于设计用于电容式触摸感测系统的模拟前端电路的技术和实现。图13描绘来自单级前端放大器和两级前端放大器的输出响应的示例的图。图1300示出单级放大器幅度响应1320和两级放大器幅度相应1330。第一和第二级放大器是前端放大器，所述前端放大器具有约1V/uA的增益、使用10MHz增益*带宽操作放大器、并且由总电容C=800pF为且电阻为R=5kOhm的均匀RC线加载。单一级放大器幅度响应1320在增益上具有不期望的峰值1310，其对应于时域中的振动（ringing）。前端放大器的一些实现可以不尝试使所有跨阻抗增益在前，因为在输入处具有大的到地电容的情况下可能难以保持放大器稳定。这些实现可使小跨阻抗增益在前，并且因此具有电压增益的小跨阻抗增益来改善性能。初始跨阻抗增益可被选择得足够大以使得该第一级的设备噪声和其他噪声不占主导，因为噪声将被乘以第二级的电压增益。例如，如果预期总噪声（其可被称为第二级的输出）为约100mVRMS，且第二级具有10V/V的增益，则第一级可具有远低于10mV的设备噪声（以及来自其他噪声源的噪声，包括从例如电源耦合的噪声）。图14A描绘两级前端放大器电路的示例的图。在电路1400A中，第一放大器IC1A在非反相输入端子3处具有参考电压VREF，并且在反相输入端子2处具有输入IN0，其中第一反馈电容Cf和第一反馈电阻Rf连接在反相输入端子2和放大器IC1A的输入端子1之间。输出端子1与电容器Ca串联，电容器Ca与电阻器Ra串联。第二放大器IC1B具有连接到参考电压VREF的非反相端子5和连接到电阻器Ra的反相端子6。第二反馈电容器Cb和第二反馈电阻器Rb连接于反相输入端子6和第二放大器IC1B的输出端子7之间。图14A的实现可包括使用线性放大器的高质量纯模拟前端。此配置可维持输入电压非常接近恒定值，并可容忍很大的到地电容。在图14A中，一行传感 器可连接到输入IN0。此设计可以是具有由Rf和Cf确定的增益的跨阻抗放大器。此放大器1400A可被认为是积分器，其增益（以V/A为单位）为l/(s*Cf)，其中s=j*2*pi*f是输入信号的频率。电阻器Rf可被选择为比积分时间段更快地放置时间常数Rf*Cf，以停止输入上的积分器漂移。例如，在激励频率为约100kHz的情况下，该时间常数可以是约(2.2nF)*(2.2k)=4.8us，这比10us的时间段更快。与传感器矩阵中的电容器相组合，此配置可以基本上形成电压除法器，所以如果发送电压为Vt，且被测试的传感器电容为Cut，则放大器IC1A可输出电压Vt*Cut/Cf。通过采用较小的跨阻抗增益，以及由此而来的电压增益，闭环传输功能可以是稳定的，并且振动和振荡可被避免，即便在输入处存在大电容（正如在大显示器上迹线很长时将会发生的，例如，其中只可以为数百pF）。在一些实现中，初始跨阻抗增益可以被选择得足够大以使得操作放大器的设备噪声以及接收器电路内的任何耦合噪声与总系统噪声相比都不显著。例如，在一些实现中，放大器IC1A的设备噪声和其他噪声可以是该系统内生成的噪声的最重要的源，因为该噪声被放大放大器IC1B的增益倍。在一种设计的一个示例中，这可对应于约2.2nF的电容Cf、约1.5kOhm的电阻Rf、以及约20的电压增益Rb/Ra。在一些实现中，电容器Ca可以被选择为在60Hz附近产生非常低的增益，其中从用户的手指耦合的噪声可具有例如比信号的噪声大十倍或更多倍的幅度。图14B描绘用于涉及具有用于稳定性的适当的电容值和电阻值的前端放大器的示例的流程图。在流程图1400的方法中，参数包括期望总增益G（其中单位可以是以电容计）以及放大器的输入处的总电容Cin（其可被建模为传感器中的ITO迹线的电容）。其他参数包括激励频率f（或宽波段激励信号（例如伪噪声序列）的中心频率）以及预期总系统噪声In，该预期系统总噪声可以是从LCD耦合的，以电流为单位，并且可被称为模拟前端输入。该方法涉及：选择与总输入电容Cin相当的Cf（1420），以及选择大致与感兴趣频率处的Cf的阻抗大小相同的Rf，例如Rf=l/(2*pi*f*Cf)（1425）。该方法涉及：选择等于期望/目标增益除以第一级增益（例如，Cf/G）的比率Rt/Ra（1430），并且设计具有总电压噪声Vn（在总系统带宽上积分）的第一级，以 使得In/(2*pi*f*G)>>(Rb/Ra)*Vn（1435）。该方法还涉及选择Ca以在60Hz处获得约500:1的衰减，以便电容Ca=l/((Ra*500)*(60Hz)*2*pi)（1440）。随后，该方法涉及选择Cb以在10*f处获得约10:1的衰减，以便电容Cb=l/((Rb/10)*(10*f)*2*pi)（1445）。本主题的所描述的实施例中的一些和操作可在数字电子电路中实现，或在计算机软件、固件、或硬件中实现，包括在本说明书中描述的结构及其等同结构，或其中一个或多个的组合。本说明书中描述的主题的实施例可被实现为计算机程序，即，编码在计算机存储介质上以由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作的计算机程序指令的一个或多个模块。替代地或附加地，程序指令可被编码在人工生成在传播信号上，例如，机器生成的电、光或电磁信号，所述信号被生成以编码信息以传输到适当的接收器装置上以供数据处理装置执行。数据处理装置可包括传感器、可以是传感器的一部分、可以是带有传感器的系统的一部分、可以被集成在该系统和/或传感器内、可以是接收器、发送器、与传感器或接收器和/或发送器相关联的组件或逻辑的一部分、或其任何组合。计算机存储介质可以是计算机可读存储介质、计算机可读存储基底、随机或串行访问存储器阵列或设备、或其中一个或多个的组合，或可以被包括在其中。而且，尽管计算机存储介质不是传播信号，然而计算机存储介质可以是编码在人工生成的传播信号中的计算机程序指令的源或目的地。计算机存储介质还可以是一个或多个分开的物理组件或介质（例如，多个CD、盘或其他存储设备）或可被包括在其中。此说明书中描述的操作可以被实现为由数据处理装置对存储在一个或多个计算机可读存储设备上或从其他源接收的数据执行的操作，用于处理数据的各装置、设备和机器可被用作“数据处理装置”，包括例如可编程处理器、计算机、片上系统、或以上中的多个或组合。该装置可包括专用逻辑电路，例如FPGA（现场可编程门阵列）或ASIC（专用集成电路）。除了硬件，该装置还可包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机、或其中一个或多个的组合的代码。该装置和执行环境可实现各种不同计算模型基础结构，诸如web服务、分布式计算和网格计算基础结构。计算机程序（也被称为程序、软件、软件应用、脚本或代码）可以任何形式的编程语言（包括编译或解释语言、声明性或程序性语言）撰写，并能以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子例程、对象、或适于在计算环境中使用的其他单元。计算机程序可以但不必对应于文件系统中的文件。程序可被存储在保持其他程序或数据的文件的一部分中（例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本）、存储在专用于所讨论的程序的单一文件中、或存储在多个协同文件中（例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件）。计算机程序可被部署以在一个站点处的一个计算机或多个计算机上执行或跨多个站点分布并通过通信网络相互连接。本说明书中描述的过程和逻辑流程可以由一个或多个可编程处理器执行，所述可编程处理器执行一个或多个计算机程序来通过对输入数据进行操作并生成输出执行动作。该过程和逻辑流程还可通过专用逻辑电路（例如，FPGA（现场可编程门阵列）或ASIC（专用集成电路））来执行，并且装置也可被实现为该专用逻辑电路。适于执行计算机程序的处理器可包括，作为示例，通用和专用微处理器以及任何类型的数字计算机的任意一个或多个处理器。一般地，处理器接收来自只读存储器或随机存取存储器或两者的指令和数据。计算机的必要元件是用于根据指令执行动作的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。一般地，计算机还将包括或可被操作地耦合以接收来自一个或多个大容量存储设备（例如，磁性、磁光盘、或光盘）的数据或将数据发送到大容量存储设备以供存储数据或两者。然而，计算机不必具有这些设备。而且，计算机可以被嵌入在另一设备（例如，移动电话、个人数字助理（PDA）、移动音频或视频播放器、游戏控制台或便携式存储设备（例如，通用串行总线（USB）闪存驱动器），这些仅是几个示例）中。适于存储计算机程序指令和数据的设备包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，包括例如，半导体存储设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内置硬盘或可移动盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可由专用逻辑电路补充或被合并到专用逻辑电路中。为了提供与用户的交互，在本说明书中描述的主题的实施例可被实现在计 算机上，该计算机具有用于向用户显示信息的显示设备（例如，阴极射线管（CRT）或液晶显示器（LCD）监视器），以及用户可用来向计算机提供输入的键盘以及指点设备（例如鼠标或追踪球）。其他类型的设备也能被用以提供与用户的交互；例如，向用户提供的反馈可以是任何形式的传感反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且来自用户的输入能以任何形式接收，包括声音、语音或触觉输入。此外，计算机可通过向用户所使用的设备发送文档以及从该设备接收文档来与该用户交互；例如，通过响应于从用户的客户端设备上的web浏览器接收的请求向该web浏览器发送网页。尽管此说明书包含许多具体实现细节，然而，这些细节不应当被解释为对任何发明或所要求保护的范围的限制，而是作为对专用于特定发明的特定实施例的特征的描述。本说明书中在分开的实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单一实施例中组合地实现。反过来，在单一实施例的上下文中描述的各个特征也可以在多个实施例中分开地实现或以任何适当子组合实现。而且，尽管特征可能在上面被描述为以特定组合动作并且甚至一开始要求如此保护，然而来自所要求保护的组合的一个或多个特征在某些情况下可以从该组合中剥离，而所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变型。类似地，尽管在附图中以特定次序描绘了操作，然而这不应当被理解为要求这些操作以所示的特定次序或以顺序次序执行，或者所示的所有操作均被执行来实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。而且，上面描述的实施例中的各系统组件的分离不应当被理解为在所有实施例中均要求这种分离，而且应当理解，所描述的程序组件和系统一般可被一起集成在单一软件产品中或打包到多个软件产品中。从而，描述了本主题的特定实施例。其他实施例在以下权利要求书的范围内。在某些情况下，权利要求书中所记载的动作可以按不同次序执行并仍旧能够实现期望的结果。此外，在附图中描绘的过程不一定需要所示的特定次序或顺序次序来实现期望的结果。在某些实现中，多任务和并行处理可能是有用的。