触碰感测电路以及触碰感测方法
【专利摘要】本发明提供一种触碰感测电路以及触碰感测方法，该触碰感测方法适用于包括一侦测电路以及一比较电路的一触碰感测电路，触碰感测方法包括在一第一放电周期，致使一接收节点耦接至一接地，其中接收节点位于侦测电路以及比较电路之间；在一第一充电周期，致使接收节点获得一第一参考电压；在一第二放电周期，致使接收节点耦接至接地；以及在一第二充电周期，致使接收节点获得一第二参考电压，并通过比较电路，根据第一参考电压以及第二参考电压产生一感测结果，其中感测结果代表一触碰事件是否发生于触碰感测电路的一第一节点。本发明可节省系统的电力消耗。
【专利说明】触碰感测电路以及触碰感测方法
【技术领域】
[0001]本发明关于一种触碰感测电路，特别是关于一种可根据不同周期所获得的参考电压，判断一触碰事件是否发生的触碰感测电路。
【背景技术】
[0002]近年来，可携式装置变得越来越高阶且功能也越来越多样化。举例来说，类似如手机或平板计算机等手持式装置可以具备电信通讯能力、收发电子邮件、维持社群网络、通讯簿管理、媒体播放以及其它各式各样的功能与应用。由于这些装置的多样功能，也使得这些装置成为人们的生活必需品之一，使用者在电子装置上进行从单纯的电话通讯到在网络上进行各种社群活动及商业交易等活动。
[0003]目前有多种手持式装置配备如触控屏幕等触控式显示单元，使用者可以通过触控屏幕进行相关输入。如图1所示，现有的触碰感测电路100包括一电阻R0、一电容CO、一比较器COMO以及一开关SW0。电阻RO具有一第一端连接至一电压源VDD、以及一第二端连接至比较器COMO的一第一输入端。电容CO具有一第一端连接至比较器COMO的第一输入端、以及一第二端连接一接地GND。比较器COMO用以根据一第二输入端所提供的参考电压Vref以及第一输入端所接收的信号，判断电容CO是否通过电压源VDD充电完成。当电容CO充电完成时，比较器COMO致使开关SWO连接至接地GND，以对电容CO进行放电。
[0004]当未有触碰事件发生时，电容CO充电完成的时间为一第一时间。当一触碰事件发生时，电容CO的电容量增加,故充电完成的时间为大于第一时间的一第二时间。因此,触碰感测电路100可根据电容CO充电完成的时间判断是否有触碰事件发生。然而，感测电路100需要大阻抗的电阻RO以避免噪声，并且需要以高频率侦测充电完成的时间，因此需要大量的电源供应。
【发明内容】
[0005]本发明所提供的触碰感测电路以及触碰感测方法，所使用的侦测电路由多个电容所构成的。因此，触碰感测电路以及触碰感测方法可抑制传统触碰面板的电源干扰，并且由于不需要以高频率读取电容放电的次数，因此可节省系统的电力消耗。
[0006]本发明提供一种触碰感测电路。触碰感测电路包括一侦测电路、一第四电容以及一比较电路。侦测电路包括一第一节点、一第一电容、一第二电容、一第三电容、一第一开关、一第二开关以及一第三开关。第一节点用以根据一触碰事件产生一感测电容。第一电容具有一第一端耦接至第一节点、以及一第二端耦接至一接地。第二电容具有一第一端耦接至第一节点、以及一第二端耦接至一第二节点。第三电容具有一第一端耦接至第二节点、以及一第二端耦接至接地。第一开关耦接于第一节点以及接地之间。第二开关耦接于第二节点以及接地之间。第三开关用以第一节点或者第二节点耦接至一接收节点。第四电容具有一第一端耦接至一电压源、以及一第二端耦接至接收节点。比较电路用以根据接收节点的电压产生一感测结果。[0007]本发明还提供一种触碰感测方法，适用于一触碰感测电路，其中触碰感测电路包括一侦测电路以及一比较电路。触碰感测方法包括在一第一放电周期，致使一接收节点耦接至一接地，其中接收节点位于侦测电路以及比较电路之间；在一第一充电周期，致使接收节点获得一第一参考电压；在一第二放电周期，致使接收节点耦接至接地；以及在一第二充电周期，致使接收节点获得一第二参考电压，并通过比较电路，根据第一参考电压以及第二参考电压产生一感测结果，其中感测结果代表一触碰事件是否发生于触碰感测电路的一第一节点。
[0008]本发明所提供的触碰感测电路以及触碰感测方法可节省系统的电力消耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为现有的一种触碰感测电路的方块图。
[0010]图2为本发明所提供的一种触碰感测电路的方块图。
[0011]图3为本发明所提供的触碰感测电路的一种等效电效电路的方块图。
[0012]图4为本发明所提供的触碰感测电路的一种等效电效电路的方块图。
[0013]图5为本发明所提供的触碰感测电路的一种等效电效电路的方块图。
[0014]图6为本发明所提供的触碰感测电路的一种等效电效电路的方块图。
[0015]图7为本发明所提供的一触碰感测方法的流程图。
[0016]附图中符号的简单说明如下:
[0017]VDD:电压源；R0:电阻；C0M0:比较器；200:触碰感测电路；210:侦测电路；220:比较电路；RN:接收节点；C0-C4:电容；Ccom:比较电容；Csense:感测电容；SW0_SW4:开关；INV1:反相器;N1、N2:节点；Vs:电压源；Vin:电压；GND:接地；VT:临界电压；Vref,VRN1-VRN2:参考电压;2101、2103:放电等效电路；以及2102,2104:充电等效电路。
【具体实施方式】
[0018]以下将详细讨论本发明各种实施例的装置及使用方法。然而值得注意的是，本发明所提供的许多可行的发明概念可实施在各种特定范围中。这些特定实施例仅用于举例说明本发明的装置及使用方法，但非用于限定本发明的范围。
[0019]图2为本发明所提供的一种触碰感测电路的方块图。触碰感测电路200包括一侦测电路210、一第四电容C4以及一比较电路220。触碰感测电路200具有一第一放电周期、一第一充电周期、一第二放电周期以及一第二充电周期，其中第一充电周期位于第一放电周期之后，第二放电周期位于第一充电周期之后，并且第二充电周期位于第二放电周期之后。侦测电路210耦接于一接收节点RN。另外，侦测电路210还用以在不同的周期，通过多个开关形成不同的等效电路，使得接收节点RN在不同的周期，获得不同的参考电压。第四电容C4具有一第一端耦接至一电压源Vs、以及一第二端耦接至接收节点RN。比较电路220具有一第一端耦接于接收节点RN、以及一第二端用以根据接收节点RN所获得的参考电压，输出一感测结果。本领域普通技术人员也可将触碰感测电路200实施于一具有电容式触碰面板的计算机系统样态(configuration)上,例如,手持式设备(hand-held devices)、多处理器系统、以微处理器为基础或可程序化的消费性电子产品(microprocessor-based orprogrammable consumer electronics)、微型计算机、平板计算机以及类似的设备,本发明不加以限制。另外，具有电容式触碰面板的计算机系统样态还包括至少一处理器以及多个信号线，用以接收触碰感测电路200所产生的感测结果，并且控制触碰感测电路200中开关的动作与供应电压。
[0020]侦测电路210包括一第一节点N1、一第一电容Cl、一第二电容C2、一第三电容C3、一第一开关SW1、一第二开关SW2以及一第三开关SW3。第一节点NI用以根据一触碰事件产生一感测电容Csense。举例而言，当触碰事件发生时,第一节点NI产生一感测电容Csense,其中感测电容Csense具有一第一端耦接至第一节点NI，一第二端耦接至一接地GND。第一电容Cl具有一第一端耦接至第一节点N1、以及一第二端耦接至一接地GND。第二电容C2具有一第一端耦接至第一节点N1、以及一第二端耦接至一第二节点N2。第三电容C3具有一第一端耦接至第二节点N2、以及一第二端耦接至接地GND。第一开关SWl耦接于第一节点NI以及接地GND之间。第二开关SW2耦接于第二节点N2以及接地GND之间。第三开关SW3用以将第一节点NI或者第二节点N2耦接至接收节点RN。
[0021]比较电路220包括一比较电容Ccom、一反相器INVl以及一第四开关SW4。比较电容Ccom具有一第一端耦接至接收节点RN、以及一第二端耦接至反相器INVl的输入端。反相器INVl具有一输入端耦接至比较电容Ccom的第二端、以及一输出端用以输出感测结果。第四开关SW4耦接于反相器INVl的第一端以及第二端之间。值得注意的是，本发明的第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3以及第四开关SW4可为P型场效晶体管、N型场效晶体管等，本发明在此不加以限制。反相器INVl可为CMOS反相器，并且具有一临界电压VT，本发明不加以限制。举例而言，反相器INVl可为PMOS反相器、NMOS反相器或者由PMOS以及NMOS所构成的反相器，本发明不限于此。当反相器INVl所接收的电压Vin小于临界电压VT时，反相器INVl输出I。当反相器INVl所接收的电压Vin大于临界电压VT时，反相器INVl输出O。
[0022]在第一放电周期中，第一开关SWl导通，使得第一节点NI耦接至接地GND。第二开关SW2导通，使得第二节点N2耦接至接地GND。第三开关SW3将接收节点RN耦接至第一节点NI。如图3所示，在第一放电周期中，侦测电路210为一第一放电等效电路2101，其中接收节点RN还用以在第一放电周期中通过第一节点NI耦接至接地GND。在本发明的另一实施例中，第三开关SW3亦可将接收节点RN耦接至第二节点N2，并且接收节点RN还用以在第一放电周期中通过第二节点N2耦接至接地GND，本发明在此不加以限制。另外，在第一放电周期中，电压源Vs为O伏特，并且比较电路220中的第四开关SW4将反相器INVl的输入端连接至反相器INVl的输出端。值得注意的是，当反相器INVl的输入端与输出端相连时，电压Vin为临界电压VT。另外，在第一放电周期中，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4以及比较电容Ccom被放电，以重置触碰感测电路200。
[0023]在第一充电周期中，第一开关SWl截止。第二开关SW2导通，使得第二节点N2耦接至接地GND。第三开关SW3用以将接收节点RN耦接至第一节点NI。如图4所示，在第一充电周期中，侦测电路210为第一充电等效电路2102。另外，在第一充电周期中，电压源Vs为一既定电压VI，并且比较电路220中的第四开关SW4将反相器INVl的输入端连接至反相器INVl的输出端。在第一充电等效电路2102中，接收节点RN获得一第一参考电压VRNl。由电容分压可知:
【权利要求】
1.一种触碰感测电路，其特征在于，包括: 一侦测电路，包括: 一第一节点，用以根据一触碰事件产生一感测电容； 一第一电容，具有一第一端耦接至上述第一节点、以及一第二端耦接至一接地； 一第二电容，具有一第一端耦接至上述第一节点、以及一第二端耦接至一第二节点； 一第三电容，具有一第一端耦接至上述第二节点、以及一第二端耦接至上述接地； 一第一开关，耦接于上述第一节点以及上述接地之间； 一第二开关，耦接于上述第二节点以及上述接地之间；以及 一第三开关，用以将上述第一节点或者上述第二节点耦接至一接收节点； 一第四电容，具有一第一端耦接至一电压源、以及一第二端耦接至上述接收节点；以及 一比较电路，用以根据上述接收节点的电压产生一感测结果。
2.根据权利要求1所述的触碰感测电路，其特征在于，上述第一电容的电容值小于上述第三电容的电容值，并且上述第三电容的电容值减去上述第一电容的电容值得到的值小于上述感测电容的电容值。
3.根据权利要求1所述的触碰感测电路，其特征在于，上述接收节点用以在一第一充电周期以及一第二 充电周期中分别获得一第一参考电压以及一第二参考电压，并且上述比较电路还用以根据上述第一参考电压以及上述第二参考电压产生上述感测结果。
4.根据权利要求3所述的触碰感测电路，其特征在于，上述接收节点还用以在一第一放电周期以及一第二放电周期中耦接至上述接地，其中上述第一充电周期位于上述第一放电周期之后，上述第二放电周期位于上述第一充电周期之后，并且上述第二充电周期位于上述第二放电周期之后。
5.根据权利要求4所述的触碰感测电路，其特征在于，在上述第一放电周期中，上述侦测电路为一第一放电等效电路，并且上述电压源为O伏特，其中上述第一开关导通、上述第二开关导通并且上述第三开关用以将上述接收节点耦接至上述第一节点，以构成上述第一放电等效电路。
6.根据权利要求4所述的触碰感测电路，其特征在于，在上述第一充电周期中，上述侦测电路为一第一充电等效电路，并且上述电压源为一既定电压，其中上述第一开关截止、上述第二开关导通并且上述第三开关用以将上述接收节点耦接至上述第一节点，以构成上述第一充电等效电路。
7.根据权利要求4所述的触碰感测电路，其特征在于，在上述第二放电周期中，上述侦测电路为一第二放电等效电路，并且上述电压源为O伏特，其中上述第一开关导通、上述第二开关导通并且上述第三开关用以将上述接收节点耦接至上述第二节点，以构成上述第二放电等效电路。
8.根据权利要求4所述的触碰感测电路，其特征在于，在上述第二充电周期中，上述侦测电路为一第二充电等效电路，并且上述电压源为一既定电压，其中上述第一开关导通、上述第二开关截止并且上述第三开关用以将上述接收节点耦接至上述第一节点，以构成上述第二充电等效电路。
9.根据权利要求4所述的触碰感测电路，其特征在于，上述比较电路还包括: 一比较电容，具有一第一端耦接至上述接收节点、以及一第二端；一反相器，具有一输入端耦接至上述比较电容的第二端、以及一输出端用以输出上述感测结果；以及 一第四开关，耦接于上述反相器的第一端以及第二端之间。
10.根据权利要求9所述的触碰感测电路，其特征在于，上述比较电容的电容值远小于上述第一电容的电容值减去上述第三电容的电容值得到的值。
11.根据权利要求9所述的触碰感测电路，其特征在于，上述第四开关用以在上述第一充电周期，将上述反相器的输入端连接至上述反相器的输出端，使得上述比较电容根据上述第一参考电压充电至一比较电压，在上述第二放电周期，将上述反相器的第一端去连接至上述反相器的输出端，使得上述比较电容维持在上述比较电压，并且在上述第二充电周期，将上述反相器的第一端去连接至上述反相器的输出端，使得上述反相器根据上述第二参考电压以及上述比较电压产生上述感测结果。
12.一种触碰感测方法，适用于一触碰感测电路，其特征在于，上述触碰感测电路包括一侦测电路以及一比较电路，上述触碰感测方法包括: 在一第一放电周期，致使一接收节点耦接至一接地，其中上述接收节点位于上述侦测电路以及上述比较电路之间； 在一第一充电周期，致使上述接收节点获得一第一参考电压； 在一第二放电周期，致使上述接收节点耦接至上述接地；以及 在一第二充电周期，致使上述接收节点获得一第二参考电压，并通过上述比较电路，根据上述第一参考电压以及上述第二参考电压产生一感测结果，其中上述感测结果代表一触碰事件是否发生于上述触·碰感测电路的一第一节点。
13.根据权利要求12所述的触碰感测方法，其特征在于，上述第一充电周期位于上述第一放电周期之后，上述第二放电周期位于上述第一充电周期之后，并且上述第二充电周期位于上述第二放电周期之后。
14.根据权利要求13所述的触碰感测方法，其特征在于，在上述第一放电周期，致使上述接收节点耦接至上述接地的步骤还包括通过多个开关致使上述侦测电路构成一第一放电等效电路，以将上述接收节点耦接至上述接地。
15.根据权利要求13所述的触碰感测方法，其特征在于，在上述第一充电周期，致使上述接收节点获得上述第一参考电压的步骤还包括通过多个开关致使上述侦测电路构成一第一充电等效电路，并且提供一既定电压至上述触碰感测电路，以产生上述第一参考电压。
16.根据权利要求13所述的触碰感测方法，其特征在于，在上述第二放电周期，致使上述接收节点耦接至上述接地的步骤还包括通过多个开关致使上述侦测电路构成一第二放电等效电路，以将上述接收节点耦接至上述接地。
17.根据权利要求13所述的触碰感测方法，其特征在于，在上述第二充电周期，致使上述接收节点获得上述第一参考电压的步骤还包括通过多个开关致使上述侦测电路构成一第二充电等效电路，并且提供一既定电压至上述触碰感测电路，以产生上述第二参考电压。
18.根据权利要求13所述的触碰感测方法，其特征在于，还包括: 在上述第一充电周期，致使上述比较电路中的一比较电容根据上述第一参考电压充电至一比较电压；以及 在上述第二放电周期，致使上述比较电容维持在上述比较电压，其中根据上述第一参考电压以及上述第二参考电压产生上述感测结果的步骤包括根据上述第二参考电压以及上述比较电压产生上 述感测结果。
【文档编号】G06F1/32GK103823597SQ201210465945
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年11月16日 优先权日:2012年11月16日
【发明者】陈俊雄, 谢进益, 涂介勇, 蔡键贤, 陈佳圣 申请人:普诚科技股份有限公司