自动调节感应窗口宽度的互电容触摸屏的制作方法

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及触摸屏技术，具体是指一种自动调节感应窗口宽度的互电容触摸屏。

背景技术：

触摸屏常用的一种互电容检测技术，RX输入端通过互电容感应后接收TX扫描信号，TX扫描信号高低电平变化通过互电容耦合感应后会产生感应电流Ix，Ix电流通过增益控制、窗口控制后将感应电荷存储在积分电容上，而后ADC采样积分电容上的电压，MCU通过ADC采样值的变化来判断是否发生了触摸。窗口控制现有技术中是通过人工调整来实现，大致实现方式是这样：在样机调试阶段，由开发人员通过软件调整积分窗口配置寄存器，使得在某种寄存器配置时触摸屏的触摸效果最好；和样机同一款型号的触摸面板根据这个配置值进行设置，由于制造工艺因素，即使是同一个型号的触摸面板，各个面板的扫描线和感应线可能存在一些阻容参数的差异，而这个差异的存在使得同一型号的面板采用统一的积分窗口配置变得不那么理想。

请参阅图1所示，为现有技术中的互电容检测技术的实现原理图。其中，TX扫描线发出检测波形，RX感应线通过互电容耦合，产生Irx感应电流，Irx感应电流经过增益控制及窗口控制后，电荷存储在内部积分电容Vcap上，然后通过ADC采样Vcap积分电压。当手指有触摸互电容屏时，人体相当于一个导电体接到大地，RX感应线上的电流会通过人体分流掉一些，这样得到的积分电压就会变化。MCU通过检测ADC采样值的变化，来判断是否发生了触摸。上述应用中提到的窗口控制，现有技术中是通过MCU配置窗口寄存器来实现，需要人工不断的调试，才能得到比较合理的窗口参数，操作复杂。另外，电流积分窗口的控制需要人工调试来确定，一旦触摸屏参数发生变化，需要重新调试，比较费时费力，对于产品应用于不同触控屏时，需要FAE技术人员参与参数调试，对于产品的推广较为不利。

技术实现要素：

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种可以去除调试阶段方案人员调 试积分窗口这个过程、消除因统一配置带来的不足之处的自动调节感应窗口宽度的互电容触摸屏。

为了实现上述目的，本发明的自动调节感应窗口宽度的互电容触摸屏具有如下构成：

该自动调节感应窗口宽度的互电容触摸屏，包括数条TX扫描线、数条RX感应线，其主要特点是，在每条RX感应线的引出端均设置有感应窗口宽度调节电路，所述的感应窗口宽度调节电路包括：第一开关，所述的第一开关的第一端与所述的RX感应线的输出端连接；第二开关，所述的第二开关的第一端与所述的RX感应线的输出端连接；第一偏置电路，所述的第一偏置电路的输出端与所述的第一开关的第二端连接；比较器，所述的比较器的第一输入端与所述的第一偏置电路的输出端连接；第二偏置电路，所述的第二偏置电路的输出端与所述的比较器的第二输入端连接；所述的第二偏置电路与所述的第一偏置电路为对应的镜像的偏置电路；补偿电路，所述的补偿电路与所述的第二偏置电路的输出端连接；窗口计算处理模块，所述的窗口计算处理模块的输入端与所述的比较器的输出端连接；电流增益模块，所述的电流增益模块的输入端与所述的第二开关的第二端连接；第三开关，所述的第三开关的第一端与所述的电流增益模块的第一端连接，所述的第三开关的控制端与所述的窗口计算处理模块的输出端连接；积分电容，所述的积分电容的第一端与所述的第三开关的第二端连接；所述的积分电容的第二端接地；ADC采样模块，与所述的积分电容连接，以对所述的积分电容进行采样；

所述的触摸屏还包括：

控制模块，用以控制触摸屏中的每个感应窗口宽度调节电路。

进一步地，在每条TX扫描线的引出端均设置有感应窗口宽度调节电路。

更进一步地，所述的补偿电路包括第四开关、第五开关、第一激励源以及第二激励源，所述的第四开关的第一端与所述的第二偏置电路的输出端相连接，所述的第四开关的第二端与所述的第一激励源的第一端相连接，所述的第一激励源的第二端接外部电源，所述的第五开关的第二端与所述的第二偏置电路的输出端相连接，所述的第五开关的第一端与所述的第二激励源的第二端相连接，所述的第二激励源的第一端接地。

再进一步地，所述的第四开关以及第五开关均为高频开关。

更进一步地，所述的第一偏置电路与所述的第二偏置电路均包括第一电阻、第二电阻、第三激励源；所述的第一电阻的第一端与所述的第二电阻的第二端相连接，所述的第二电阻的第一端接地，所述的第一电阻的第二端与所述的第三激励源的第一端相连接，所述的第三激励源的第二端接外部电源，所述的第一电阻的第一端为所述的第一偏置电路或所述的第二 偏置电路的输出端；

或者所述的第一电阻的第一端与所述的第二电阻的第二端相连接，所述的第二电阻的第一端接与所述的第三激励源的第一端相连接，所述的第三激励源的第二端接地，所述的第一电阻的第二端接外部电源，所述的第一电阻的第一端为所述的第一偏置电路或所述的第二偏置电路的输出端。

更进一步地，所述的窗口计算处理模块包括计数器及逻辑控制单元、正脉宽参数寄存器、负脉宽参数寄存器；所述的正脉宽参数寄存器、负脉宽参数寄存器、以及比较器分别与所述的计数器及逻辑控制单元相连接，所述的正脉宽参数寄存器的输出端、负脉宽参数寄存器的输出端与所述的第三开关的控制端相连接，所述的控制模块与所述的计数器及逻辑控制单元相连接。

更进一步地，所述的第一开关、第二开关以及第三开关均为高频开关。

采用了该发明中的自动调节感应窗口宽度的互电容触摸屏，可以实现积分窗口自动检测功能，可以省去人工调试积分窗口过程，提高了产品的开发效率；积分窗口实现自动检测后，其窗口的控制精度比人工调试得到的窗口要精确，一个精确的积分窗口更有利于将干扰排除在外，操作简单，应用范围广泛。

附图说明

图1为现有技术中的互电容检测技术的实现原理图。

图2为本发明的自动调节感应窗口宽度的互电容触摸屏的原理图。

图3为本发明的感应正电流和比较器输出电平的波形图。

图4为本发明的感应负电流和比较器输出电平的波形图。

图5为本发明的补偿电路的结构示意图。

图6为本发明的偏置电路的第一实施例的结构示意图。

图7为本发明的偏置电路的第二实施例的结构示意图。

图8为本发明的窗口计算处理模块的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

请参阅图2至图所示，本发明利用第一偏置电路、第二偏置电路、补偿电路、比较器CMP、窗口计算处理模块、第一开关K1以及第二开关K2组合实现互电容检测时的正(负)感应电流积分窗口自动检测技术。

请参阅图2所示，为本发明的自动调节感应窗口宽度的互电容触摸屏的原理图。该自动调节感应窗口宽度的互电容触摸屏，包括数条TX扫描线、数条RX感应线，其中在现有技术的基础上，在每条RX感应线的引出端均设置有感应窗口宽度调节电路，所述的感应窗口宽度调节电路包括：第一开关K1，所述的第一开关K1的第一端与所述的RX感应线的输出端连接；第二开关K2，所述的第二开关K2的第一端与所述的RX感应线的输出端连接；第一偏置电路，所述的第一偏置电路的输出端与所述的第一开关K1的第二端连接；比较器CMP，所述的比较器CMP的第一输入端与所述的第一偏置电路的输出端连接；第二偏置电路，所述的第二偏置电路的输出端与所述的比较器CMP的第二输入端连接；所述的第二偏置电路与所述的第一偏置电路为对应的镜像的偏置电路；补偿电路，所述的补偿电路与所述的第二偏置电路的输出端连接；窗口计算处理模块，所述的窗口计算处理模块的输入端与所述的比较器CMP的输出端连接；电流增益模块，所述的电流增益模块的输入端与所述的第二开关K2的第二端连接；第三开关K3，所述的第三开关K3的第一端与所述的电流增益模块的第一端连接，所述的第三开关K3的控制端与所述的窗口计算处理模块的输出端连接；积分电容Vcap，所述的积分电容Vcap的第一端与所述的第三开关K3的第二端连接；所述的积分电容Vcap的第二端接地；ADC采样模块，与所述的积分电容Vcap连接，以对所述的积分电容Vcap进行采样；

所述的触摸屏还包括：

控制模块MCU，用以控制触摸屏中的每个感应窗口宽度调节电路。

在一种优选的实施方式中，在每条TX扫描线的引出端也均设置有感应窗口宽度调节电路。在本说明书的具体实施例中，仅以RX感应线的引出端均设置有感应窗口宽度调节电路进行说明，但本领域技术人员可以得出在每条TX扫描线的引出端均设置有感应窗口宽度调节电路时的相关技术方案，在此不再赘述。

基于上述的电路连接关系，本发明的自动调节感应窗口宽度的互电容触摸屏中的第一开关K1在自动开窗检测时闭合，而在正常工作时断开，第二开关K2在自动开窗检测时断开，而在正常工作时闭合，通过控制模块MCU来控制第一开关K1和第二开关K2的工作，可以起到控制RX感应线的感应电流的流向作用。所述的第二偏置电路用于提供一个参考电平，与所述的比较器CMP的第二输入端相连接，且所述的第一偏置电路与所述的第二偏置电路为镜像的偏置电路，此处所述的镜像的意思是结构相同参数相同，第一偏置电路与所述的比较器CMP的第一输入相连接，此外，所述的第一偏置电路通过第一开关K1与所述的RX感应线相接，用以接收检测模式下的RX感应电流。

当电路开始进入自动开窗检测模式时，补偿电路提供一个小的补偿电流，使得第二偏置电路连接的比较器输入电压高于(或低于)第一偏置电路连接的比较器CMP输入电压；接着TX扫描线开始发送TX扫描波形，当RX感应线通过互电容感应到TX扫描线的扫描波形高低变化时，会产生感应电流，这个感应电流叠加到第一偏置电路中，使得第一偏置电路连接的比较器CMP输入端电压升高(或降低)，而使得比较器CMP输出电平发生翻转。当TX扫描波形趋于稳定的高电平(或低电平)时，RX感应电流逐渐消失，使得第一偏置电路连接的比较器输入端电压降低(或升高)，又会使得比较器输出电平发生翻转；具体请参见图3与图4，其中图3为本发明的感应正电流和比较器输出电平的波形图，图4为本发明的感应负电流和比较器输出电平的波形图。

此外，在一种优选的实施方式中，所述的补偿电路根据触摸屏的不同提供的补偿电流的大小也不同，该补偿电流可以通过控制模块MCU来设置，例如，在一种优选的实施方式中，可以设置该补偿电流为1微安或者10微安等，在此不再赘述。

本发明的补偿电路，主要包括两种形式：一种是正电流补偿电路，主要用于正感应电流检测时给参考电压进行正向电流补偿；另一种是负电流补偿电路，主要用于负感应电流检测时给参考电压进行负向电流补偿。在一种优选的实施例中，请参阅图5所示，所述的补偿电路包括第四开关K4、第五开关K5、第一激励源Ip以及第二激励源In，所述的第四开关K4的第一端与所述的第二偏置电路的输出端相连接，所述的第四开关K4的第二端与所述的第一激励源Ip的第一端相连接，所述的第一激励源Ip的第二端接外部电源，所述的第五开关K5的第二端与所述的第二偏置电路的输出端相连接，所述的第五开关K5的第一端与所述的第二激励源In的第二端相连接，所述的第二激励源In的第一端接地。

为了更好地控制所述的触摸屏在两种模式下转换，在一种优选的实施例中，所述的第四开关K4以及第五开关K5均为高频开关。

在一种优选的实施例中，请参阅图6所示，为本发明的偏置电路的第一实施例的结构示意图。所述的第一偏置电路与所述的第二偏置电路均包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三激励源I；所述的第一电阻R1的第一端与所述的第二电阻R2的第二端相连接，所述的第二电阻R2的第一端接地，所述的第一电阻R1的第二端与所述的第三激励源I的第一端相连接，所述的第三激励源I的第二端接外部电源，所述的第一电阻R1的第一端为所述的第一偏置电路或所述的第二偏置电路的输出端；

在另外一种优选的实施例中，请参阅图7所示，为本发明的偏置电路的第二实施例的结构示意图。所述的第一电阻R1的第一端与所述的第二电阻R2的第二端相连接，所述的第二 电阻R2的第一端接与所述的第三激励源I的第一端相连接，所述的第三激励源I的第二端接地，所述的第一电阻R1的第二端接外部电源，所述的第一电阻R1的第一端为所述的第一偏置电路或所述的第二偏置电路的输出端。

本发明的窗口计算处理模块对比较器输出的感应电流的脉宽进行计算处理，得到正(负)积分电流的窗口参数；主要包括：(1)计数器，用于计算正(负)感应电流脉宽的宽度；(2)正(负)脉宽参数寄存器，用于存储计算得到正(负)感应电流积分窗口参数。窗口计算处理模块主要用于：(1)接收比较器输出的正(负)感应电流脉宽，根据控制模块MCU发出的指令及计数时钟，计算出正(负)感应电流脉宽宽度，由此得出正(负)感应电流窗口参数；(2)通过正(负)感应电流窗口参数，控制正(负)感应电流积分窗口时间。在一种优选的实施例中，请参阅图8所示，所述的窗口计算处理模块包括计数器及逻辑控制单元、正脉宽参数寄存器、负脉宽参数寄存器；所述的正脉宽参数寄存器、负脉宽参数寄存器、以及比较器CMP分别与所述的计数器及逻辑控制单元相连接，所述的正脉宽参数寄存器的输出端、负脉宽参数寄存器的输出端与所述的第三开关K3的控制端相连接，所述的控制模块MCU与所述的计数器及逻辑控制单元相连接。

为了更好地控制所述的触摸屏中感应窗口的宽度以及感应电流的脉宽，在一种优选的实施例中，所述的第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3均为高频开关。

另外，本发明中每个RX感应线的正(负)积分窗口参数分别可以有一组或多组，可以根据TX扫描线的个数而定，每个TX扫描线可以有各自对应的一组正(负)积分窗口参数。

采用了该发明中的自动调节感应窗口宽度的互电容触摸屏，可以实现积分窗口自动检测功能，可以省去人工调试积分窗口过程，提高了产品的开发效率；积分窗口实现自动检测后，其窗口的控制精度比人工调试得到的窗口要精确，一个精确的积分窗口更有利于将干扰排除在外，操作简单，应用范围广泛。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。