注入触摸噪声分析的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求于2013年6月28日提交的美国临时申请No. 61/840,655?及于2013年8 月1日提交的美国临时申请No.61/861，192号的优先权，其由此W其整体通过参考并入本 文。
技术领域
[0003] 本公开一般地设及传感系统，并且更具体地设及可配置为确定在电容传感系统上 的触摸的触摸位置的电容传感系统。
【背景技术】
[0004] 电容传感系统能够感测电极上产生的、反映电容值变化的电信号。电容值的运种 变化能够指示触摸事件（即物体对特定电极的接近）。电容传感元件可W用来替换机械按 钮、旋钮和其它类似的机械的用户接口控件。电容传感元件的使用允许去除复杂的机械开 关和按钮，在恶劣的条件下提供可靠的操作。另外，电容传感元件被广泛使用在现代客户应 用中，在现有的产品中提供用户接口选项。电容传感元件能够从单个按钮到大量W电容传 感阵列的形式排列为触摸传感表面之间变化。
[000引利用电容传感阵列的透明触摸屏在当今的工业和消费市场是普遍存在的。能够在 蜂窝电话、GPS设备、机顶盒、摄像机、计算机屏幕，MP3播放器、数字平板电脑等上找到它们。 电容传感阵列通过测量电容传感元件的电容值并寻找指示触摸或导电物体的存在的电容 值的变量增量来工作。当导电物体(例如手指、手、或其它物体)接触或紧靠电容传感元件 时，电容值变化且该导电物体被检测到。电容触摸传感元件的电容值变化能够由电路测量。 电路将测量的电容传感元件的电容值转换成数字值。
[0006] 有两种典型类型的电容：1)互电容，其中电容传感电路接触电容器的两个电极;2) 自电容，其中电容传感电路只接触电容器的一个电极，其中第二电极连接到直流电压电平 或寄生性地禪接到接地地面。触摸面板具有（1)和(2)两种类型的电容的分布式负载，而一 些触摸解决方案W其各种感测模式或者单独地或者W混合形式感测两种电容。
【附图说明】
[0007] 本发明通过示例而不是限制示出在附图的图形中。
[0008] 图1是示出处理触摸数据的电子系统的实施例的框图。
[0009] 图2是示出处理触摸数据的电子系统的实施例的框图。
[0010] 图3示出根据一个实施例的电容传感触摸传感系统的实施例。
[0011] 图4示出根据一个实施例的禪接到噪声源的电容传感系统。
[0012] 图5是根据一个实施例的扫描序列的图示。
[0013] 图6是根据一个实施例的传感阵列的单元的示例。
[0014] 图7是示出处理触摸数据的电子系统的另一个实施例的框图。
[0015] 图8是示出根据一个实施例的触摸的检测的方法的流程图。
[0016] 图9是示出根据一个实施例的频率跳转的方法的流程图。
[0017] 图10是示出根据一个实施例的自动频率固龄(AFH)的方法的流程图。
[0018] 图11是示出根据另一个实施例的自动频率跳转(AFH)的方法的流程图。
[0019] 图12A是根据一个实施例的噪声度量的图示。
[0020] 图12B是根据另一个实施例的噪声度量的图示。
[0021] 图13A是根据一个实施例的在多个频率处的噪声度量测量的图示。
[0022] 图13B是根据另一个实施例的多个噪声度量的图示。
[0023] 图14是示出根据一个实施例的智能频率选择(SFS)的方法的流程图。
[0024] 图15是示出根据另一个实施例的实现计数器的自动频率跳转(AFH)的方法的流程 图。
[0025] 图16是示出根据另一个实施例的实现计数器的自动频率跳转(AFH)的方法的流程 图。
[0026] 图17是示出根据一个实施例的生成查找表的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027] 在W下描述中，为了解释的目的，为了提供本发明的详尽理解陈述了诸多具体细 节。然而，对于本领域的技术人员显而易见的是，可W在没有运些具体细节的情况下实践本 发明。在其它实例中，众所周知的电路、结构和技术没有详细地示出，而是用框图W避免不 必要地使本描述的理解模糊不清。
[0028] 在本描述中参考"一个实施例"或"实施例"意味着连同实施例描述的特定特性、结 构、或者特征包含在本发明的至少一个实施例中。在本描述中位于各个的位置的短语"在一 个实施例中"不一定指相同的实施例。
[0029] 在电子接收器中，诸如在触摸传感器系统中，噪声可能被禪合到接收系统，导致测 量值的恶化。在触摸传感器系统中，噪声可W从诸如手指的导电物体被禪合到触摸系统传 感器，导致在计算的手指的位置中的巨大误差。此处所述的实施例针对引起被注入的触摸 W产生与在传感阵列的触摸扫描期间将会随着布置在传感阵列上的诸如手指的导电物体 出现的数据相似的数据，W及基于该被注入的触摸计算噪声度量。通过基于注入的触摸计 算噪声度量，可W调谐触摸传感器系统W在拒绝噪声的频率下操作。通过引起被注入的触 摸，此处所述的实施例能够提供可W精确测量噪声并且有效地拒绝噪声的改进系统。此处 所述的实施例可W提供减少了发送和接收系统中噪声对测量的有害影响的改进系统。另一 方面，也可W实现其它优点。
[0030] 图1是示出处理触摸数据的电子系统的实施例的框图。图1示出了包括可W被配置 为W监听扫描工具120从包括传感阵列121(例如电容传感阵列）的触摸传感表面116中测量 电容的处理装置110的电子系统100。在一个实施例中，多路复用器电路可W用于将电容传 感电路101与传感阵列121连接。电子系统100包含触摸传感表面116 (例如触摸屏、或触摸 板），该触摸传感表面116禪接到处理装置110,该处理装置110禪接到主机150。在一个实施 例中，触摸传感表面116是使用处理装置110来检测表面116上的触摸的二维传感阵列121。
[0031] 在一个实施例中，在传感阵列的监听扫描（即度量扫描)期间，监听扫描工具120可 W引起被注入的触摸W产生与在传感阵列的触摸扫描期间将会出现的数据类似的数据。使 用该数据，监听扫描工具120可W基于所注入的触摸来计算噪声度量的估计;噪声度量表示 传感阵列上的噪声的噪声特征。在一个实施例中，在发送信号关闭的同时，监听扫描工具 120执行监听扫描。当发送信号关闭时，监听扫描工具120可能能够更好地检测环境噪声。在 另一个实施例中，监听扫描工具120执行对多个频率的监听扫描并为每个频率生成噪声度 量。监听扫描工具120可W基于不同的噪声度量从多个刺激信号中为触摸扫描选择刺激信 号(TX信号）。在一个实施例中，监听扫描工具120选择对于噪声度量指示最小噪声响应的传 输频率。将参考图4-11B更加详细地描述监听扫描工具120的另外细节。
[0032] 在一个实施例中，传感阵列121包括被布置为二维矩阵(也称为XY矩阵）的电极122 (1)-122(N)(其中N是正整数）。传感阵列121经由传输多个信号的一个或多个模拟总线115 禪接到处理装置110的引脚113(1)-113(N)。在传感阵列121中，开始的S个电极(即电极122 (1)-(3))连接到电容传感电路101和地，说明了自电容的配置。最后的电极(即122(N))具有 连接到电容传感电路101的两个端子，说明了互电容的配置。在没有模拟总线的情况下的替 代性实施例中，而每个引脚可W连接到产生发送(TX)信号的电路或单独的接收(RX)传感器 电路。传感阵列121可W包括多维电容传感阵列。该多维传感阵列包含组织为行和列的多个 传感元件。在另一个实施例中，传感阵列121起全点可寻址的(APA)互电容传感阵列的作用。 传感阵列121可W被布置W具有平坦的表面轮廓。或者，传感阵列121可W具有非平坦的表 面轮廓。或者，电容传感阵列的其它配置可W被使用。例如，传感阵列121可W具有六边形排 列等，而不是垂直列和水平行。在一个实施例中，传感阵列121可W被包含在氧化铜锡(ITO) 面板或触摸屏面板中。在一个实施例中，传感阵列121是电容传感阵列。在另一个实施例中， 传感阵列121是不透明电容传感阵列(例如PC触摸板）。
[0033] 在一个实施例中，电容传感电路101可能包含张弛振荡器或其它装置W将电容转 换为测量值。电容传感电路101也可W包含计数器或定时器W测量振荡器输出。处理装置 110可W进一步包含软件部件W将计数值(如电容值)转换为触摸检测判断（也被称为切换 检测判断)或相对大小。应该注意的是，存在测量电容的各种已知方法，诸如电流对电压相 移测量法、电阻电容充电定时法、电容桥分压器法、电荷转移法、逐次逼近法、2-A调制器 法、电荷积累电路法、场效应法、互电容法、频移法、或其他电容测量算法。然而，应该注意， 电容传感电路101可W评估其他测量量来确定用户交互，而不是评估相对于阔值的原始计 数。例如，具有2-A调制器的电容传感电路101中，电容传感电路101评估输出的脉冲宽度 的比率(即密度域），而不是超过或低于某一阔值的原始计数。
[0034] 在另一个实施例中，电容传感电路101包括JX信号发生器，该TX信号发生器生成 被施加到TX电极的TX信号（例如刺激信号）；和接收器(也称为传感通道），该接收器诸如积 分器被禪接W测量RX电极上的RX信号。在进一步的实施例中，电容传感电路101包括模拟-数字转换器(ADC)，该模拟-数字转换器禪接到接收器的输出W将测得的RX信号转换为数字 值。该数字值能够被处理装置110、主机150或两者进一步处理。
[0035] 处理装置110被配置为检测诸如传感阵列121的触摸传感装置上的一个或多个触 摸。处理装置能够检测导电物体，诸如触摸物体140(手指或无源触针、有源触针、或其任何 组合）。电容传感电路101能够测量传感阵列121上的触摸数据。该触摸数据可W被表示成多 个单元，每个单元代表传感阵列121的传感元件(例如电极)的一个交叉点。电容传感元件是 诸如铜、银、氧化铜锡(ITO)、金属网、碳纳米管等的导电材料的电极。传感元件也可W是ITO 面板的一部分。电容传感元件能够用于允许电容传感电路101测量自电容、互电容、或其任 何组合。在另一个实施例中，由电容传感电路101测量的触摸数据能够被处理装置110处理 W生成电容传感阵列121的二维电容图像。在一个实施例中，当电容传感电路101测量触摸 敏感装置(例如电容传感阵列121)的互电容时，电容传感电路101确定触摸表面上触摸敏感 物体的2D电容图像并处理峰值和位置信息的数据。在另一个实施例中，处理装置110是(诸 如从传感阵列中）获得电容触摸信号数据集的微型控制器，因此，在微控制器上执行的手指 检测固件识别表示触摸、检测和处理峰值、计算坐标、或任何组合的数据集区域。固件能够 计算结果峰值的精确坐标。在一个实施例中，固件能够使用计算触摸的质屯、的质屯、算法来 计算结果峰值的精确坐标，该质屯、是触摸的质量中屯、。质屯、可W是触摸的X/Y坐标。或者，其 它坐标插值算法可W被用于确定结果峰值的坐标。微控制器能够向主处理器报告精确坐 标，W及其它信息。
[0036] 在一个实施例中，处理装置110进一步包括处理逻辑102。处理逻辑102的某些或全 部操作可W W固件、硬件、或软件、或其一些组合实现。处理逻辑102可W接收来自电容传感 电路101的信号，并确定传感阵列121的状态，诸如在传感阵列121上或紧邻其是否检测到物 体(例如手指）（例如确定物体的存在）、解析物体在传感阵列上的何处(例如确定物体的位 置）、追踪物体的运动、或者与在触摸传感器处检测到的物体相关的其它信息。在另一个实 施例中，处理逻辑102可W包括电容传感电路101。
[0037] 在另一个实施例中，处理装置110可W将原始数据或部分处理的数据发送到主机 150,而不是在处理装置110中执行处理逻辑102的操作。如图1所示，主机150可W包含判断 逻辑151，该判断逻辑151执行处理逻辑102的某些或全部操作。判断逻辑151的操作可W W 固件、硬件、软件、或其组合实现。主机150可W包含高级应用程序编程接口（API),该高级应 用程序编程接口在接收的数据上执行例程的应用程序152中，诸如补偿敏感差、其他补偿算 法、基线更新例程、启动和/或初始化例程、插值操作、或缩放操作。对于处理逻辑102描述的 操作可W由判断逻辑151、应用程序152、或处理装置110外部的其他硬件、软件、和/或固件 实现。在某些其它实施例中，处理装置110是主机150。
[0038] 在另一个实施例中，处理装置110还可W包含非传感动作块103。运个块103可W用 于处理和/或从/向主机150接收/发送数据。例如，可W实现附加部件W与处理装置110和传 感阵列121(例如键盘、小键盘、鼠标、轨迹球、LED、显示器、或其它外围设备)一同操作。
[0039] 如所示，电容传感电路101可W被集成到处理装置110中。电容传感电路101可W包 含模拟1