具有可调整转换窗的模/数转换器的制作方法

专利名称：具有可调整转换窗的模/数转换器的制作方法
技术领域：
本发明大体来说涉及模/数转换。
背景技术：
摸/数转换器(ADC)为将连续数量转换成离散时间数字表示的装置。举例来说，ADC可为将输入模拟电压或电流转换成与所述电压或电流的量值成比例的数字数值的电子装置。通常，ADC具有可转换成唯一数字代码的电压范围。此电压范围称为转换窗。所述ADC还具有界定每一数字代码中的位的数目的分辨率。

发明内容
在ー个方面中，本申请案涉及ー种设备。所述设备包括第一电容器系统，其具有第一可变电容，所述第一可变电容至少部分地基于第一多个可选择性啮合电容器中的经啮合电容器的数目，所述第一电容器系统选择性地耦合到第一參考电压；第二电容器系统，其具有第二可变电容，所述第二可变电容至少部分地基于第二多个可选择性啮合电容器中的经啮合电容器的数目，所述第二电容器系统选择性地耦合到第二參考电压；开关，其耦合到所述第一电容器系统及所述第二电容器系统，所述开关经配置以在所述开关闭合时在所述第一电容器系统与所述第二电容器系统之间传送电荷，使得所述第一电容器系统及所述第ニ电容器系统各自存储相同的第一电压，所述第一电压小于所述第一參考电压；及节点，其耦合到所述第一电容器系统、所述第二电容器系统及模/数转换器的差分放大器的第一输入，所述节点经配置以将所述差分放大器偏置到所述第一电压。在另一方面中，本申请案涉及ー种方法。所述方法包括啮合包括第一多个可选择性啮合电容器的第一电容器系统的一定数目个电容器；啮合包括第二多个可选择性啮合电容器的第二电容器系统的一定数目个电容器；将所述第一电容器系统稱合到第一參考电压；将所述第二电容器系统耦合到第二參考电压；在所述第ー电容器系统与所述第二电容器系统之间传送电荷，使得所述第一电容器系统及所述第二电容器系统各自存储相同的第ー电压，所述第一电压小于所述第一參考电压；及通过节点将摸/数转换器的差分放大器偏置到所述第一电压，所述节点耦合到所述第一电容器系统、所述第二电容器系统及所述差分放大器。在另一方面中，本申请案涉及ー种设备。所述设备包括电容性触摸传感器，其包括多个节点；及控制单元，其耦合到所述电容性触摸传感器，所述控制単元包括第一电容器系统，其具有第一可变电容，所述第一可变电容至少部分地基于第一多个可选择性啮合电容器中的经啮合电容器的数目，所述第一电容器系统选择性地耦合到第一參考电压；第ニ电容器系统，其具有第二可变电容，所述第二可变电容至少部分地基于第二多个可选择性啮合电容器中的经啮合电容器的数目，所述第二电容器系统选择性地耦合到第二參考电压；开关，其耦合到所述第一电容器系统及所述第二电容器系统，所述开关经配置以在所述开关闭合时在所述第一电容器系统与所述第二电容器系统之间传送电荷，使得所述第一电容器系统及所述第二电容器系统各自存储相同的第一电压，所述第一电压小于所述第一參考电压；及节点，其耦合到所述第一电容器系统、所述第二电容器系统及摸/数转换器的差分放大器的第一输入，所述节点经配置以将所述差分放大器偏置到所述第一电压。


图1图解说明包括耦合到包含摸/数转换器(ADC)的控制单元的电容性触摸传感器的实例性系统。图2图解说明包括差分算法ADC的图1的ADC的实施例。图3图解说明包括具有可调整转换窗的ADC的图1的ADC的另ー实施例。图4是图3的ADC的基于电容器的偏置电路的实例性实施例。
图5是用于调整图1的ADC的转换窗的方法。
具体实施例方式图1图解说明包括耦合到控制单元150的电容性触摸传感器105的系统100的实例，控制单元150包含模/数转换器(ADC) 180。系统100的电容性触摸传感器105可包含包括涂覆有呈特定图案的透明导体的绝缘体的屏幕。当手指或其它物件触摸所述屏幕的表面时，存在电容改变。可将指示此电容改变的信号发送到控制单元150用于处理以确定所述触摸的位置。在各种实施例中，系统100可操作以处理任何适合类型电容(例如表面电容、投射电容、互电容及自电容或绝对电容)的测量。如所描绘，电容性触摸传感器105包含感测区域105A。驱动电极103(x)及感测电极103 (y)可形成于ー个或ー个以上衬底上的感测区域105A中。如所描绘，驱动电极103 (x)沿水平方向延续，且感测电极103(y)沿垂直方向延续。然而，感测与驱动电极可具有任何适合形状及布置。电容性感测通道104可形成于感测区域中驱动电极103 (X)与感测电极103 (y)的边缘邻近的区处。在某些实施例中，驱动电极103 (X)与感测电极103(y)布置成彼此电隔离。举例来说，电容性触摸传感器105的驱动电极103 (X)与感测电极103 (y)可布置于绝缘衬底的相对表面上，使得所述衬底提供所述驱动与感测电极之间的电隔离。系统100的控制单元150可与电容性触摸传感器105通信。如所描绘，控制单元150包含驱动单元110、感测单元120、存储装置130及处理器単元140。存储装置130可存储在计算机可读存储媒体中用于由处理器单元140执行的编程及在处理器単元140的操作中使用或由处理器単元140的操作产生的数据。在一些实施例中，控制单元150为集成电路芯片，例如通用微处理器、微控制器、可编程逻辑装置/阵列、专用集成电路(ASIC)或其组合。在其它实施例中，驱动单元110、感测单元120及/或处理器単元140可提供于单独控制单元中。处理器単元140控制驱动单元110以将驱动信号(例如电脉冲)供应到驱动电极103 (x)以便在与驱动电极103 (X)相交的感测电极103 (y)上诱发电荷。感测单元120经由感测电极103 (y)感测各个相交点104处的电荷,且感测单元120将表示节点电容的测量信号提供到处理器単元140。在所描绘的实施例中，感测单元120包含可操作以将表示节点电容的信号转换成发送到处理器単元140的数字值的ー个或ー个以上摸/数转换器(ADC)180。
在所描绘的实施例中，驱动电极103(x)经由ー个或ー个以上第一切换元件170连接到驱动单元110，且感测电极103 (y)经由ー个或ー个以上第二切換元件160连接到感测单元120。切换元件160及170由处理器单元140控制。在特定实施例中，处理器单元140控制切換元件160及170以及驱动单元110及感测单元120以在感测区域105A上的所有相交点104处实施感测并提供全感测分辨率。可驱动每ー驱动电极103 (X)，且可感测来自每ー感测电极103(y)的信号。在不同实施例中，处理器単元140控制切換元件160及170以及驱动单元110及感测单元120以经由较小数目个通道来驱动及感测。可使用所述驱动与感测电极的选定子集。在此实例中，向形成较小数目个驱动通道的驱动电极103 (X)群组施加驱动信号，且从形成较小数目个感测通道的感测电极103 (y)群组感测信号。在特定实施例中，处理器单元140能够处理从感测单元120接收的数据并确定电容性触摸传感器105上的触摸的存在及位置。在特定实施例中，电容性触摸传感器105上的触摸的存在及位置可通过检测所述电容性触摸传感器的ー个或ー个以上电容性感测通道104的电容的改变来确定。在一些实施例中，可周期性地对ー个或ー个以上电容性感测 通道104的电容进行取样以便确定所述通道的电容是否已改变。在一些实施例中，ー个或ー个以上电容性感测通道104的电容由ADC 180取样。在一些实施例中，指示电容性感测通道104的电容的电荷可通过ー个或ー个以上电容器存储且通过ADC 180转换成数字值。在某些实施例中，ADC 180的全部或一部分可驻存于控制単元150内。在特定实施例中，ADC 180的全部或一部分驻存于感测单元120内。ADC 180的性能可部分地由其转换窗及其分辨率来表征。转换窗为ADC 180可转换成唯一数字ニ进制代码的值的范围。举例来说，ADC 180可具有用于执行单端模拟电压的数字转换的0伏到10伏的转换窗。如果输入电压低于0伏，那么ADC 180将输出与针对0伏相同的代码，且如果输入电压高于10伏，那么ADC 180将输出与针对10伏相同的代码。ADC 180的分辨率为数字输出代码中的位的数目。举例来说，ADC 180可具有10个位的分辨率。因此，ADC 180可能够在转换窗的范围内产生2^=1024个唯一数字代码。连续代码中间的电压步长可由转换窗大小除以唯一数字代码的数目来界定。在此实例中，每ー连续代码之间的电压步长为(10伏-0伏)/1024=9. 766毫伏。因此，约10毫伏的输入电压可产生输出代码0000000001，且约20毫伏的输入电压可产生输出代码0000000010。然而，为产生15毫伏的输入电压的唯一输出代码，ADC 180的步长大小将必须减小。此可通过增加ADC 180的分辨率来完成。然而，给ADC 180添加甚至ー个分辨率位也可大大地增加ADC180的面积。用以减小ADC 180的步长大小的另一方式是在维持相同分辨率的同时减小转换窗的大小。此导致ADC 180的有效分辨率的增益。举例来说，如果上文实例中的转换窗减小到0伏到5伏,那么步长大小将为约5mV,且新转换窗内的有效分辨率将为11个位而非10个。然而，如果预期输入电压为6伏，那么ADC 180将必须经偏置以准确地执行转换。举例来说，如果所要转换窗为5伏到10伏，那么可将ADC 180偏置到5伏，因此使得能够以11个位的有效分辨率測量5伏与10伏之间的信号。在典型ADC系统中，可通过以下方式来有效地増加分辨率将差分ADC的一个输入耦合到数/模转换器(DAC)，从而将此输入提高到接近将被测量的电压的电压，并降低參考电压以使ADC的转换窗变窄。然而，DAC需要电路所需的面积及电路所耗散的功率。在一些实施例中，ADC 180包含具有可变电容的第一电容器系统。第一可变电容至少部分地基于第一多个可选择性啮合电容器中的经啮合电容器的数目。第一电容器系统可选择性地耦合到第一參考电压。ADC 180还可包含具有可变电容的第二电容器系统。第ニ可变电容至少部分地基于第二多个可选择性啮合电容器中的经啮合电容器的数目。第二电容器系统可选择性地耦合到第二參考电压。ADC 180进ー步包含耦合到第一电容器系统及第ニ电容器系统的开关。所述开关经配置以在所述开关闭合时在第一电容器系统与第二电容器系统之间传送电荷，使得所述第一电容器系统及所述第二电容器系统各自存储相同的第一电压。第一电压小于第一參考电压。ADC 180还可包括稱合到第一电容器系统、第二电容器系统及摸/数转换器的差分放大器的第一输入的节点。所述节点经配置 以将差分放大器偏置到第一电压。可使用所述偏置连同转换窗重定大小技术在ADC180的转换窗的所要部分上放大且有效地增加通过ADC 180执行的摸/数转换的分辨率。在一些实施例中，ADC 180为差分ADC且偏置电压耦合到所述差分ADC的ー个输入。ADC 180可接着执行单端输入电压的数字转换。图2图解说明包含差分算法ADC的ADC 180的实施例200。根据本发明的教示内容，图2中所示的实施例可经修改以包含如上文所描述的基于电容器的偏置电路以产生图3中所示的ADC 180的实施例，其实现可调整窗。图4提供图3的基于电容器的偏置电路的实例性实施例。图5图解说明用于调整ADC 180的转换窗的方法。图2图解说明包括差分算法ADC (本文称为ADC 200)的ADC 180的实施例。虽然将ADC 200展示为算法ADC，但ADC 180可为任何适合差分ADC类型，例如快闪、逐次逼近、积分、管线、Σ Δ或其它适合ADC类型。ADC 200可用以将差分输入电压转换成数字值。ADC 200包括数/模转换器(DAC) 210、差分放大器208、ADC逻辑246、电容器214至IJ 221及开关224到239。ADC 200可耦合到感测电路206。在一些实施例中，感测电路206可位于控制単元150内，但其未明确展示在图1中。感测电路206可包括用于分别经由开关224及227将第一信号传输到电容器214及215以及分别经由开关228及229将第二信号传输到电容器216及217的任何适合电路。作为ー实例，感测电路206可包括ー个或ー个以上接收垫、放大器、反相器、传输线或其它适合电路。在特定实施例中，感测电路206耦合到电容性触摸传感器105的电容性感测通道104且经配置以将指示电容性触摸传感器105的区域(例如电容性感测通道104)的电容的信号传输到电容器214到217。在取样阶段期间，开关224、227、228及229闭合且在电容器214到217与感测电路206之间传送电荷。此电荷传送将产生跨越电容器214及215的第一电压降以及跨越电容器216及217的第二电压降。在取样阶段完成之后，开关224、227、228及229断开，开关225、226、230及231闭合，且包括第一电压降与第二电压降之间的差的差分电压的转换开始。在所描绘的实施例中，差分放大器208经配置以在转换阶段期间具有单位增益(即，放大器的输出与输入相同)。在第一循环中，时钟信号CK为有效的且将开关233、237、235及239闭合。跨越电容器214及215的电压在放大器208处接收、在连接242上输出且存储于电容器218及219处。类似地，跨越电容器216及217的电压在放大器208处接收、在连接244上输出且存储于电容器220及221处。ADC逻辑246感测输出差分电压(242与244之间)并基于所述差分电压而产生当前结果248。将当前结果248存储为复合结果250的一部分。在DAC 210b处接收当前结果248，且DAC 210b基于当前结果248而产生信号，并将所产生信号与由电容器218到221存储的差分电压相加，因此产生存储于这些电容器中的中间结果。在一个实施例中，DAC 210为可操作以输出參考电压、所述參考电压的负量或接地的1. 5位DAC。接着将CK信号解除激活，将开关233、237、235及239断开，且第一循环结束。在激活I信号且将开关232、234、236及238闭合时，第二循环开始。跨越电容器218及219的电压在放大器208处接收、在连接242上输出且存储于电容器214及215处。类似地，跨越电容器220及221的电压在放大器208处接收、在连接244上输出且存储于电容器216及217处。ADC逻辑246感测输出差分电压(242与244之间)并基于所述差分电压而产生第二当前结果248。将当前结果248存储为复合结果250的第二部分。在DAC210a处接收当前结果248，且DAC 210a基于当前结果248而产生信号并将所产生信号与由电容器214到217存储的差分电压相加。将7^信号解除激活， 将开关232、234、236及238断开，且第二循环结束。以类似方式执行后续循环直到复合结果表示初始输入电压的数字值为止。ADC 200可部分地由转换窗表征。转换窗为ADC 200可转换成唯一数字ニ进制代码的值的范围。举例来说，ADC 200可具有用于执行单端模拟电压的数字转换的0伏到10伏的转换窗。在一些实施例中，ADC 200的转换窗可通过以下方式来调整经由偏置所述ADC使转换窗移位及/或改变所述ADC的ー个或ー个以上參考电压以减小转换窗的大小。图3图解说明ADC 180的另ー实施例300。ADC 300可操作以提供可调整转换窗。ADC 300的结构在很大程度上类似于ADC 200的结构，然而，系统300包括偏置电路402来代替ADC 200的电容器216及217。虽然将ADC 300展示为算法ADC，但ADC 300的偏置电路402可与例如快闪ADC、逐次逼近ADC、积分ADC、管线ADC、Σ Λ ADC或其它适合ADC的任何适合差分ADC —起使用(例如,可耦合到所述ADC的输入)。感测电路306类似于感测电路206，只不过感测电路306向电容器214及215提供单端电压，而非由感测电路206提供的差分电压。偏置电路402可操作以设定系统300的ADC的转换窗的极限，例如下限。偏置电路402包括电容器系统316及317以及开关354。每ー电容器系统可包括ー个或ー个以上电容器。在所描绘的实施例中，电容器系统317经由开关229耦合到參考电压Vref 2。Vref 2可为任何适合电压源。在特定实施例中，Vref 2为直流(DC)电压源。在所描绘的实施例中，电容器系统316经由开关228耦合到接地(GND)。在其它实施例中，电容器系统316可耦合到除接地以外的參考电压，例如具有低于Vref2的电平的电平的DC电压源。在取样阶段期间，开关224、227到229及318闭合。此将感测电路306耦合到电容器214及215、将电压VCM耦合到电容器214及215以及电容器系统316及317、将Vref2耦合到电容器系统317且将GND耦合到电容器系统316。在电容器214及215对Vp进行取样时，可在所述电容器与感测电路306之间传送电荷。此电荷传送将产生跨越电容器214及215中的姆一者的等于Vp-VCM的第一电压降。同时，电容器系统317对在电容器系统317上产生Vref2-VCM的电压降的Vref2进行取样。电容器系统316对在电容器系统316上产生VCM-0=VCM的电压降的GND进行取样。接着将开关352及354闭合，从而产生在电容器214与215之间的电荷传送，使得跨越每ー电容器存在相等电压降(Vp)。此还产生在电容器316与317之间的电荷传送，使得跨越每ー电容器存在相等电压降。跨越电容器系统中的每ー者的电压降为放大器208将在由ADC进行的转换的第一循环期间接收的偏置电压(Vbias)。在用于使电荷传送完成的充足时间之后，取样阶段结束，将开关224、227到229、318、352及354断开，且Vp到数字值的转换开始。所述转换以类似于上文关于图2的ADC 200所描述的方式的方式发生。在转换期间，电容器系统316及317执行上文所描述的电容器216及217的功能。此配置产生单端电压(Vp)在具有等于由电容器系统316及317存储的偏置电压的下限的转换窗内的数/模转换。在产生偏置电压之后，系统300的ADC的转换窗大小可通过减小耦合到所述ADC的组件(例如DAC 210及/或差分放大器208)的ー个或ー个以上參考电压来减小。在特定实施例中，可向系统300的ー个或ー个以上组件提供參考电压Vref2的一小部分以减小ADC的转换窗大小且使得能够以增加的有效分辨率进行模/数转换。因此，ADC 300可操作以提供可调整转换窗。偏置电路402可提供使转换窗的下限移位的偏置电压，且可减小ADC 300的ー个或ー个以上电压參考以降低ADC 300的转换 窗大小。在调整转换窗之后，可通过ADC 300将输入电压以大于所述ADC的物理分辨率的有效分辨率转换成数字值。图4是图3的基于电容器的偏置电路402的实例性实施例。在所描绘的实施例中，偏置电路402包括电容器系统316及317。如图所示，电容器系统316包含开关404a到404d及电容器406a到406d，且电容器系统317包含开关405a到405d及电容器407a到407d。出于本文中图解说明的目的，假设电容器404及405为相等大小，然而其它实施例可包含不同大小的电容器。在一些实施例中，电容器404可包含ー种以上大小的电容器。类似地，在一些实施例中，电容器405可包含ー种以上大小的电容器。特定实施例可在每ー电容器系统316或317中包含更多或更少电容器、开关或其它组件。偏置电路402可操作以产生可f禹合到ADC的输入的偏置电压(Vbias)。所述偏置电压可基于电容器系统316及317中的多少个电容器406及407被啮合而动态调整。在所描绘的实施例中，如果电容器406经配置以在取样阶段的至少一部分期间对GND进行取样，那么啮合所述电容器。类似地，如果电容器407经配置以在取样阶段的至少一部分期间对Vref2进行取样，那么啮合所述电容器。在一些实施例中，通过将串联耦合到电容器406的开关404闭合来啮合电容器406。举例来说，电容器406a可经配置以通过将开关404a闭合来对GND进行取样。类似地，在一些实施例中，通过将串联耦合到电容器407的开关405闭合来啮合电容器407。举例来说，电容器407a可经配置以通过将开关405a闭合来对Vref2进行取样。在一些实施例中，如果不啮合电容器406或407，那么使与所述电容器串联的开关404或405断开。在各种实施例中，啮合的电容器406及407的数目是基于ADC 180的预期输入电压。出于图解说明的目的，将假设针对输入电压的特定转换，啮合N个电容器407，且啮合Μ个电容器406。在啮合所要数目个电容器406及407之后，经啮合电容器406对GND进行取样且经啮合电容器407对Vref2进行取样。在其对其相应电压进行取样时，每ー经啮合电容器406及407的ー侧经由开关318耦合到电压VCM。此在每ー经啮合电容器407上产生Vref2-VCM的电压降且在每ー经啮合电容器406上产生VCM_0=VCM的电压降。尽管VCM可为任何适合电压，但出于图解说明的目的将假设VCM=0。因此，每ー经啮合电容器407具有电压降Vref2，且每ー经啮合电容器406具有电压降0。在此点处，存储于电容器系统316中的电荷量约为0，且存储于电容器系统317中的电荷量约为N*C*Vref，其中C为每ー经啮合电容器407的电容。接着将开关354闭合，从而允许电荷从电容器系统317传送到电容器系统316。电荷在两个电容器系统316与317之间传送直到跨越每ー电容器系统的电压降相同为止。此电压降为提供到ADC(例如系统300的ADC)的偏置电压(Vbias)。由于电荷守恒，在开关354闭合之前及在开关354闭合之后两个系统中的电荷量相等，因此N*OVref2=N*OVbias+M*OVbias。因此，Vbias= (N/N+M) *Vref2。通过使 N 及 Μ 的值变化(即，通过啮合不同数目个电容器来操作)，可针对偏置电压产生Vref2的各种分数电平。在此实例中，如果Vref2等于10V且啮合4个电容器407及2个电容器406，那么所得偏置电压将为约6. 67V。作为另ー实例，如果啮合1个电容器407及4个电容器406，那么所得偏置电压将为约2V。偏置电压的电平还可通过改变各种其它因子而变化，例如电容器系统316或317中的ー个或ー个以上电容器的大小、VCM的电平、Vref2的电平及(如果除GND以外的·參考电压经由开关228耦合到电容器系统316)所述參考电压的电平。在产生偏置电压之后，可将开关228、229、318及354断开，且将偏置电压提供到ADC的放大器，例如系统300的ADC的放大器208。还可如上文所论述减小ADC(例如系统300的ADC)的转换窗大小，因此调整转换窗且有效地提升所述ADC的分辨率。图5是用于调整ADC (例如ADC 180)的转换窗的实例性方法。所述方法在步骤502处开始。在步骤504处，在包括第一多个电容器中的选定数目个电容器的第一电容器系统上对第一參考电压进行取样。作为ー实例，參考图4,可在偏置电路402的ー个或ー个以上电容器407上对Vref2进行取样。在步骤506处，在包括第二多个电容器中的选定数目个电容器的第二电容器系统上对接地进行取样。作为ー实例，可通过偏置电路402的ー个或一个以上电容器406对GND进行取样。在一些实施例中，可通过偏置电路402的选定电容器406对除接地以外的參考电压进行取样。在步骤508处，可在第一电容器系统与第二电容器系统之间传送电荷以产生第一输入电压。举例来说，可将偏置电路402的开关354闭合且电荷可在经卩齿合电容器406与407之间传送。此可产生跨越经啮合电容器406及407中的每ー者的相等电压降。可接着将开关354断开。在步骤510处，在第三电容器系统上对第二输入电压进行取样。举例来说，如图3中所描绘，可在开关224及227闭合时通过电容器214及215对Vp进行取样。在步骤512及514处，将第一输入电压及第ニ输入电压提供到ADC的一部分，且将第二输入电压与第一输入电压之间的差分电压转换成数字值。作为ー实例，在开关233闭合时，将跨越电容器214及215的电压提供到差分放大器208的反相输入，且将跨越两个电容器系统316及317的电压(即，跨越每ー经啮合电容器406及407的电压降)提供到差分放大器的非反相输入。在一些实施例中，可接着减小系统300的ADC的转换窗大小。最后，通过系统300将跨越放大器208的输入的差分电压转换成数字值。特定实施例可提供以下技术优点中的一者或一者以上或者不提供以下技术优点中的任一者。特定实施例可提供具有可调整转换窗的摸/数转换器。偏置电路可提供使转换窗的下限移位的偏置电压。可减小一个或ー个以上电压參考以降低摸/数转换器的转换窗大小。在特定实施例中，可将电压以大于ADC的物理分辨率的分辨率转换成数字值。特定实施例降低以特定分辨率执行数字转换所需的电路面积。本文中，对计算机可读存储媒体的提及囊括拥有结构的ー个或ー个以上非暂时有形计算机可读存储媒体。作为ー实例且不以限制方式，计算机可读存储媒体可包含基于半导体的或其它1C(例如，现场可编程门阵列(FPGA)或ASIC)、硬盘、HDD、混合硬驱动器(HHD)、光盘、光盘驱动器(ODD)、磁光盘、磁光驱动器、软盘、软盘驱动器(FDD)、磁带、全息存储媒体、固态驱动器(SSD)、RAM驱动器、安全数字卡、安全数字驱动器或另ー适合计算机可读存储媒体或者在适当的情况下这些各项中的两者或两者以上的组合。本文中，对计算机可读存储媒体的提及不包含不具有在35U. S. C. § 101下受专利保护的资格的任何媒体。本文中，对计算机可读存储媒体的提及不包含暂时形式的信号传输(例如传播的电或电磁信号自身)，从而其不具有在35U. S. C. § 101下受专利保护的资格。计算机可读非暂时存储媒体可为易失性、非易失性或在适当的情况下易失性与非易失性的組合。
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本文中，“或”为包含性而非互斥性，除非上下文另有明确指示或另有指示。因此，本文中，“A或B”意指“A、B或两者”，除非上下文另有明确指示或另有指示。此外，“及”既为联合的又为各自的，除非上下文另有明确指示或另有指示。因此，本文中，“A及B”意指“A及B，联合地或各自地”，除非上下文另有明确指示或另有指示。本发明囊括所属领域的技术人员将理解的对本文中的实例性实施例的所有改变、替代、变化、更改及修改。此外，在所附权利要求书中对经调适以、经配置以、能够、经配置以、经启用以、可操作以或操作以执行特定功能的设备或系统或者设备或系统的组件的提及囊括所述设备、系统、组件，不论其或所述特定功能是否被激活、接通或解除锁定，只要所述设备、系统或组件经如此调适、经如此布置、能够如此、经如此配置、经如此启用、可如此操作或如此操作即可。
权利要求
1.一种设备，其包括 第一电容器系统，其具有第一可变电容，所述第一可变电容至少部分地基于第一多个可选择性啮合电容器中的经啮合电容器的数目，所述第一电容器系统选择性地耦合到第一参考电压； 第二电容器系统，其具有第二可变电容，所述第二可变电容至少部分地基于第二多个可选择性啮合电容器中的经啮合电容器的数目，所述第二电容器系统选择性地耦合到第二参考电压； 开关，其耦合到所述第一电容器系统及所述第二电容器系统，所述开关经配置以在所述开关闭合时在所述第一电容器系统与所述第二电容器系统之间传送电荷，使得所述第一电容器系统及所述第二电容器系统各自存储相同的第一电压，所述第一电压小于所述第一参考电压；及 节点，其耦合到所述第一电容器系统、所述第二电容器系统及模/数转换器的差分放大器的第一输入，所述节点经配置以将所述差分放大器偏置到所述第一电压。
2.根据权利要求I所述的设备，其中 所述第二参考电压为所述设备的接地，且所述第一电压等于所述第一参考电压与所述第一多个可选择性啮合电容器中的经啮合电容器的所述数目的乘积除以所述第二多个可选择性啮合电容器中的经啮合电容器的所述数目。
3.根据权利要求I所述的设备，其中 所述模/数转换器具有可变转换窗，所述可变转换窗随着所述转换窗的大小减小而在有效分辨率上增加。
4.根据权利要求I所述的设备，其进一步包括 第三电容器系统，其耦合到所述模/数转换器的所述差分放大器的第二输入且经配置以存储第二电压。
5.根据权利要求4所述的设备，其进一步包括 感测电路，其可操作以耦合到电容性触摸传感器且将指示所述电容性触摸传感器的区域的所测量电容的电荷量传送到所述第三电容器系统。
6.一种方法，其包括 哨合包括第一多个可选择性哨合电容器的第一电容器系统的一定数目个电容器； 哨合包括第二多个可选择性哨合电容器的第二电容器系统的一定数目个电容器； 将所述第一电容器系统稱合到第一参考电压； 将所述第二电容器系统耦合到第二参考电压； 在所述第一电容器系统与所述第二电容器系统之间传送电荷，使得所述第一电容器系统及所述第二电容器系统各自存储相同的第一电压，所述第一电压小于所述第一参考电压；及 通过节点将模/数转换器的差分放大器偏置到所述第一电压，所述节点耦合到所述第一电容器系统、所述第二电容器系统及所述差分放大器。
7.根据权利要求6所述的方法，其中 所述第二参考电压为所述设备的接地，且所述第一电压等于所述第一参考电压与所述第一多个可选择性啮合电容器中的经啮合电容器的所述数目的乘积除以所述第二多个可选择性啮合电容器中的经啮合电容器的所述数目。
8.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括 通过减小所述模/数转换器的转换窗的大小来增加所述模/数转换器的分辨率。
9.一种设备，其包括 电容性触摸传感器，其包括多个节点；及 控制单元，其耦合到所述电容性触摸传感器，所述控制单元包括 第一电容器系统，其具有第一可变电容，所述第一可变电容至少部分地基于第一多个可选择性啮合电容器中的经啮合电容器的数目，所述第一电容器系统选择性地耦合到第一参考电压； 第二电容器系统，其具有第二可变电容，所述第二可变电容至少部分地基于第二多个可选择性啮合电容器中的经啮合电容器的数目，所述第二电容器系统选择性地耦合到第二参考电压； 开关，其耦合到所述第一电容器系统及所述第二电容器系统，所述开关经配置以在所述开关闭合时在所述第一电容器系统与所述第二电容器系统之间传送电荷，使得所述第一电容器系统及所述第二电容器系统各自存储相同的第一电压，所述第一电压小于所述第一参考电压；及 节点，其耦合到所述第一电容器系统、所述第二电容器系统及模/数转换器的差分放大器的第一输入，所述节点经配置以将所述差分放大器偏置到所述第一电压。
10.根据权利要求9所述的设备，其中 所述第二参考电压为所述设备的接地，且所述第一电压等于所述第一参考电压与所述第一多个可选择性啮合电容器中的经啮合电容器的所述数目的乘积除以所述第二多个可选择性啮合电容器中的经啮合电容器的所述数目。
全文摘要
本申请案涉及具有可调整转换窗的模/数转换器。在一个实施例中，一种设备包含第一电容器系统及第二电容器系统。每一电容器系统包括来自相应多个可选择性啮合电容器的一个或一个以上经啮合电容器。所述第一电容器系统及第二电容器系统分别选择性地耦合到第一参考电压及第二参考电压。所述设备进一步包含开关，所述开关经配置以在所述开关闭合时在所述第一电容器系统与所述第二电容器系统之间传送电荷，使得所述第一电容器系统及所述第二电容器系统各自存储相同的第一电压。所述设备进一步包含节点，所述节点耦合到所述第一电容器系统、所述第二电容器系统及模/数转换器的差分放大器的第一输入。所述节点经配置以将所述差分放大器偏置到所述第一电压。
文档编号H03M1/12GK102957429SQ20121028522
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月10日 优先权日2011年8月11日
发明者特龙·彼得森 申请人:爱特梅尔公司