执行模数转换的前端电路和包括其的触摸处理电路的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年5月21日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0059700号韩国专利申请的优先权，该申请的公开内容通过引用整体并入于此。

背景技术：

发明构思的示例实施例涉及信号处理。例如，至少一些示例实施例涉及执行模数转换的前端电路和/或包括该前端电路的触摸处理电路。

基于触摸事件接收用户输入的触摸系统已经在各种应用中使用。例如，触摸系统可以包括布置在显示面板上的传感器阵列，并且可以检测接近或接触传感器阵列的物体(例如用户的身体的一部分或手写笔)的坐标。触摸系统可以用作在诸如移动电话的移动应用以及诸如自助服务终端的固定应用中接收用户输入的组件。因此，触摸系统可能需要具有降低的成本(例如降低的功耗和减少的面积)，并且准确检测触摸事件。

技术实现要素：

根据本发明构思的示例实施例，提供了一种用于检测触摸事件的信号处理，且更具体地，提供了一种执行模数转换的前端电路和包括该前端电路的触摸处理电路。

根据本发明构思的示例实施例，一种前端电路可以被配置为处理根据触摸而变化的输入信号。前端电路可以包括多个开关，其每个被配置为选择性地形成闭合电路；放大器，被配置为在积分周期和转换周期期间操作，在积分周期中，输入信号在第一阶段和第二阶段之间的偏差被累积为累积偏差，在转换周期中，累积偏差被转换为数字信号；第一电容器，其被配置为通过多个开关中的至少一些开关，在积分周期期间对输入信号采样，并且在转换周期期间对放大器的输出电压采样；第二电容器，被配置为通过多个开关中的至少一些开关，在积分周期期间向放大器提供共模电压作为虚拟接地，并且在转换周期期间用作放大器的反馈电容器；以及第三电容器，被配置为通过多个开关中的至少一些开关，在积分周期期间用作反馈电容器，并且在转换周期期间对输出电压采样。

根据本发明构思的示例实施例，一种触摸处理电路包括：包括放大器、第一电容器、第二电容器、第三电容器和多个开关的前端电路，每个开关被配置成选择性地形成闭合电路，所述前端电路被配置成处理根据触摸而变化的输入信号；以及控制器，被配置为控制多个开关，使得前端电路被配置为:用于在积分周期期间将输入信号在第一阶段和第二阶段之间的偏差累积为累积偏差的第一电路；以及用于在转换周期期间将累积偏差转换成数字信号的第二电路。

根据本发明构思的示例实施例，一种触摸处理电路被配置为基于根据触摸而变化的电容来检测触摸，所述触摸处理电路包括：包括放大器、第一电容器、第二电容器、第三电容器和多个开关的前端电路，所述前端电路被配置成：基于电容的变化产生输入信号，在积分周期期间累积输入信号在第一阶段和第二阶段之间的偏差作为累积偏差，并且在转换周期期间将累积偏差转换成数字信号；以及控制器，被配置为控制多个开关，以使放大器、第一电容器、第二电容器和第三电容器在积分周期和转换周期中操作。

附图说明

从以下结合附图的详细描述中将更清楚地理解本发明构思的示例实施例，其中:

图1a和1b是示出根据一个或更多个示例实施例的触摸系统的示例的框图；

图2是示出根据示例实施例的前端电路的示例的框图；

图3是示出根据示例实施例的由可重构电路根据操作周期配置的电路的示例的框图；

图4是示出根据示例实施例的图2的输入信号的示例的时序图；

图5是示出根据示例实施例的操作触摸处理电路的示例的流程图；

图6是根据示例实施例的可重构电路的示例的电路图；

图7是示出根据示例实施例的图6的可重构电路在积分周期中的操作的时序图；

图8a和8b是根据一个或更多个示例实施例的图6的可重构电路在积分周期中的等效电路图；

图9a和9b是根据一个或更多个示例实施例的图6的可重构电路在采样周期中的等效电路图；

图10是示出根据示例实施例的图6的可重构电路在转换周期中的操作的时序图；

图11a和11b是根据一个或更多个示例实施例的图6的可重构电路在转换周期中的等效电路图；

图12是根据示例实施例的可重构电路的示例的电路图；

图13是根据示例实施例的可重构电路的示例的电路图；

图14是示出根据示例实施例的图13的可重构电路在积分周期中的操作的时序图；

图15a和15b是根据一个或更多个示例实施例的图13的可重构电路在积分周期中的等效电路图；

图16是根据示例实施例的前端电路的框图；

图17是示出根据示例实施例的图16的前端电路的操作的示例的时序图；

图18是示出根据示例实施例的操作触摸处理电路的示例的流程图；和

图19是根据示例实施例的系统的框图。

具体实施方式

图1a和1b是示出根据一个或更多个示例实施例的触摸系统10a和10b的示例的框图。详细地，图1a是包括传感器阵列11a的触摸系统10a的框图，传感器阵列11a包括彼此交叉延伸的电极，而图1b是包括具有点结构的传感器阵列11b的触摸系统10b的框图。在下文中，将省略对图1a和1b的多余描述。

参考图1a，触摸系统10a可以包括传感器阵列11a和触摸处理电路12a。触摸系统10a可以检测物体在传感器阵列11a上的触摸(或触摸事件)。物体可以表示传感器阵列11a可以感测其触摸的任意物体。例如，物体可以表示用户的身体的一部分(例如手指)、用户佩戴或使用的物体(例如手套、笔等)、或者根据其操作具有可变位置的另一系统的组件。触摸系统10a可以用作在各种应用中从外部接收输入的组件。在一些示例实施例中，传感器阵列11a可以布置在显示面板上，并且触摸系统10a可以用于响应于在显示面板上提供给用户的显示来接收用户输入。例如，触摸系统10a可以用作诸如自助服务终端的固定电子系统或诸如移动电话的移动电子系统的组件。在一些示例实施例中，传感器阵列11a可以独立地布置在显示面板上，类似于触摸板、手写板、智能板等。在本发明构思的说明书中，触摸或触摸事件可以共同地指代物体靠近传感器阵列11a，以及与传感器阵列11a接触。

传感器阵列11a可以包括布置在触摸区域上的多个传感器，以便检测触摸的位置，以及检测触摸是否已经发生。例如，传感器阵列11a可以包括多个电容传感器和/或多个电阻传感器，每个电容传感器根据触摸具有可变电容，并且每个电阻传感器根据触摸具有可变电阻。如图1a所示，传感器阵列11a可以通过多个第一通道ch1s从触摸处理电路12a接收多个发送信号txs，并且可以通过多个第二通道ch2s向触摸处理电路12a提供多个接收信号rxs。在一些示例实施例中，多个第一通道ch1s可以被顺序激活，并且当基于多个接收信号rxs检测到触摸时，传感器阵列11a可以基于激活的第一通道来检测触摸的x坐标。此外，传感器阵列11a可以根据多个接收信号rxs中指示触摸的接收信号来检测触摸的y坐标。在这里的说明书中，多个第一通道ch1s可以被称为多个发送通道，并且多个第二通道ch2s可以被称为多个接收通道。

触摸处理电路12a可以向传感器阵列11a提供多个发送信号txs，并且可以从传感器阵列11a接收多个接收信号rxs。此外，触摸处理电路12a可以包括第一前端电路到第m前端电路fe1、…、fem，第一数字误差补偿电路到第m数字误差补偿电路dec1、...、decm，和控制器12_1a(m是大于1的整数)，并且第一前端电路到第m前端电路fe1、...、fem可以分别对应于多个第二通道ch2s。例如，如图1a所示，多个第二通道ch2s可以包括m个通道，并且多个接收信号rxs可以包括第一接收信号rx1到第m接收信号rxm。第一前端电路到第m前端电路fe1、…、fem可以分别接收第一接收信号到第m接收信号rx1、...、rxm并且可以分别输出第一数字信号到第m数字信号d1、...、dm。第一数字误差补偿电路到第m数字误差补偿电路dec1、...、decm可以接收第一数字信号到第m数字信号d1、...、dm，并且可以产生指示触摸是否已经发生和/或触摸强度的第一数字输出信号到第m数字输出信号do1、...、dom。例如，如稍后参考图3所述，第一数字信号到第m数字信号d1、...、dm可以是用于通过循环模数转换器进行数模转换的数字信号，并且第一数字误差补偿电路到第m数字误差补偿电路dec1、...、decm可以在循环模数转换器中执行数字纠错逻辑(dcl)的功能。在一些示例实施例中，第一数字误差补偿电路到第m数字误差补偿电路dec1、...、decm可以彼此隔开以分别邻近第一前端电路至第m前端电路fe1、…、fem，如稍后参考图1b所述，触摸处理电路12a可以包括接收第一数字输出信号到第m数字输出信号do1、...、dom的单个数字误差补偿电路dec。

如稍后参考图2所述，第一前端电路至第m前端电路fe1、…、fem可以各自包括基于从控制器12_1a发送的控制信号ctr的可重构电路，并且因此可以以减小的面积分别处理第一接收信号到第m接收信号rx1、...、rxm以产生第一数字信号到第m数字信号d1、...、dm。

与图1a的示例不同，当多个模拟信号分别由接收多个接收信号rxs的多个前端电路产生并且多个模拟信号被提供给一个模数转换器时，模拟信号可能由于通过其传递多个模拟信号的路径中的寄生成分和噪声而改变，并且当传感器阵列11a的尺寸(例如，在y轴上的长度)增加时，寄生噪声可能进一步增加。此外，由于多个模拟信号的时分模数转换，检测触摸所花费的时间可能增加，并且当模数转换器的时钟速度增加以减少检测触摸所花费的时间时，可能出现诸如电磁干扰(electromagneticinterference，emi)的问题。

另一方面，如图1a所示，数字信号由在分别对应于多个第二通道ch2s的位置处的第一前端电路到第m前端电路fe1、…、fem产生，且因此，模拟信号可以不传递对应于传感器阵列11a的尺寸的距离，即，在y轴上的长度。此外，由于可以省略用于传递模拟信号的路径，触摸处理电路12a可以具有简单的结构，并且可以容易地实现由于传感器阵列11a的尺寸变化而导致的触摸处理电路12a的重新设计。

控制器12_1a可以向第一前端电路到第m前端电路fe1、…、fem提供控制信号ctr。控制器12_1a可以被称为时序控制器，其可以控制多个发送信号txs的时序，并且可以基于多个发送信号txs的时序来控制控制信号ctr的时序。

在一些示例实施例中，控制器12_1a可以包括包含多个逻辑门的组合逻辑电路，并且可以根据状态机中的状态来控制多个发送信号txs和控制信号ctr的时序。

在一些其他示例实施例中，控制器12_1a可以使用处理电路来实现，诸如包括逻辑电路的硬件、硬件/软件组合(诸如运行软件的处理器)、或者它们的组合。例如，处理电路可以包括但不限于中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)、算术逻辑单元(arithmeticlogicunit，alu)、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)、片上系统(system-on-chip，soc)、可编程逻辑单元、微处理器或专用集成电路(application-specificintegratedcircuit，asic)等。处理电路可以被配置为专用计算机，以控制多个发送信号txs的时序并生成控制信号ctr，以重新配置第一前端电路至第m前端电路fe1、...、fem的至少一部分。

控制器12_1a可以通过控制信号ctr重新配置第一前端电路至第m前端电路fe1、...、fem的至少一部分。例如，第一前端电路至第m前端电路fe1、...、fem中的每一个可以包括多个开关，并且控制器12_1a可以经由控制信号ctr导通或断开多个开关中的每一个。处于导通状态的开关可以具有电连接的两端，而处于断开状态的开关可以具有电断开的两端。因此，控制器12_1a可以根据操作部分重新配置具有不同的电路的第一前端电路至第m前端电路fe1、...、fem中的至少一些。

参考图1b，触摸系统10b可以包括传感器阵列11b和触摸处理电路12b。传感器阵列11b可以包括多个触摸感测电极tse和分别连接到多个触摸感测电极tse的多条导线c1。与图1a的触摸系统10a不同，在图1a的触摸系统10a中，用于多个发送信号txs的第一通道ch1和用于多个接收信号rxs的第二通道ch2彼此分离，而在图1b的触摸系统10b中，发送信号tx和第一接收信号到第m接收信号rx1、...、rxm可以共享多个通道chs。

触摸处理电路12b可以包括第一多路复用器到第m多路复用器mux1、...、muxm，第一前端电路至第m前端电路fe1、...、fem，数字误差补偿电路dec和控制器12_1b。第一多路复用器到第m多路复用器mux1、...、muxm可以向多个通道chs提供发送信号tx，或者可以将通过多个通道chs发送的第一接收信号到第m接收信号rx1、...、rxm分别提供到第一前端电路至第m前端电路fe1、...、fem。第一前端电路到第m前端电路fe1、...、fem可以分别生成第一数字信号到第m数字信号d1、...、dm，并且可以将第一数字信号到第m数字信号d1、...、dm提供到数字误差补偿电路dec。数字误差补偿电路dec可以从第一数字信号到第m数字信号d1、...、dm产生第一到第m数字输出信号do1、...、dom。在一些示例实施例中，数字误差补偿电路dec可以顺序输出第一到第m数字输出信号do1、...、dom，且如上参考图1a所述，触摸处理电路12b可以包括分别与第一前端电路至第m前端电路fe1、...、fem相邻的多个数字误差补偿电路。在下文中，将参考图1a的触摸系统10a描述本发明构思的一个或更多个示例实施例，但不限于此。

图2是根据示例实施例的前端电路20的框图。

参考图1a、1b和2，图2的前端电路20是图1a和1b所示的第一前端电路fe1的示例，并且图1a和1b所示的其他前端电路可以与图2的前端电路20相同或相似。

如上参考图1a和1b所述，图2的前端电路20可以接收第一接收信号rx1和控制信号ctr，并且可以输出第一数字信号d1。如图2所示，前端电路20可以包括前置放大器21和可重构电路22，并且在下文中，将参考图1a描述图2。

前置放大器21可以接收第一接收信号rx1，并且可以生成输入信号in。如上参考图1a所述，当在传感器阵列11a中的提供第一接收信号rx1的传感器上发生触摸时，可以改变第一接收信号rx1。例如，当传感器阵列11a包括电容传感器时，通过激活的第一通道提供给传感器阵列11a的发送信号可以是以特定周期变化的周期信号，并且第一接收信号rx1可以是由电容传感器中的发送信号感应的周期信号，并且前置放大器21可以被称为电容-电压转换器。

可重构电路22可以从前置放大器21接收输入信号in，并且可以通过处理输入信号in来生成第一数字信号d1。如图2所示，可重构电路22可以包括放大器22_1、多个电容器22_2和多个开关22_3。如上参考图1a所述，多个开关22_3可以根据控制信号ctr导通或断开，并且放大器22_1和多个电容器22_2可以根据控制信号ctr彼此电互连以形成不同的电路。例如，如稍后参考图3所述，多个开关22_3可以配置第一电路ckt1和第二电路ckt2，第一电路ckt1累积不同阶段之间的输入信号in的偏差，第二电路ckt2根据控制信号ctr将累积的偏差转换成第一数字信号d1。此外，多个开关22_3可以配置第三电路ckt3，第三电路ckt3根据控制信号ctr对累积的偏差进行采样。下面将参考图3描述可重构电路22的示例。

图3是示出根据示例性实施例的由可重构电路22根据操作部分配置的电路的示例的框图。详细地，图3的框图示意性地示出了由可重构电路22根据操作部分形成的电路的功能。下文中，将参照图2描述图3。

参考图2和3，可重构电路22可以顺序地在积分周期、采样周期和转换周期中操作。控制器12_1a可以控制多个开关22_3以在积分周期中形成第一电路ckt1，可以控制多个开关22_3以在采样周期中形成第三电路ckt3，并且可以控制多个开关22_3以在转换周期中形成第二电路ckt2。

第一电路ckt1可以执行相关双采样(correlateddoublesampling，cds)以及累积。cds可以表示在不同条件下执行两次或更多次采样，以便消除不期望的噪声或偏移的影响，并且从采样值中去除公共部分。第一电路ckt1可以针对输入信号in重复执行cds，并且可以通过重复执行的cds累积的采样值以生成累积值acc。

第三电路ckt3可以对第一电路ckt1中的累积值acc进行采样。例如，可以提供与由第一电路ckt1累积的值acc相对应的电压，第三电路ckt3可以通过在电容器cap中存储与累积的电压相对应的电势来对累积值acc采样。

第二电路ckt2可以将由第三电路ckt3采样的累积值acc转换成第一数字信号d1。例如，第二电路ckt2可以作为如图3所示的循环模数转换器操作，并且可以包括采样保持块s/h、放大块g、操作块op、数模转换器dac和比较器cmp。循环模数转换器可以被称为算法模数转换器，并且可以通过对累积值acc进行采样并相对于参考值重复转换剩余res来生成第一数字信号d1。对于循环模数转换器，当前周期的剩余res1、前一周期的剩余res0和从数模转换器dac输出的参考值ref0可以具有由下面的等式1表示的关系。

res1＝2·res0-ref0[等式1]

图4是示出根据示例实施例的图2的输入信号in的示例的时序图，并且图5是示出根据示例实施例的触摸处理电路的操作的示例的流程图。在下文中，将参照图1a、图2和图3描述图4和图5。

参考图4，输入信号in可以具有输入电压vin，该输入电压vin以周期perin而变化，周期perin包括第一阶段p1和第二阶段p2。输入电压vin可以具有第一阶段p1和第二阶段p2之间的偏差，并且该偏差可以根据触摸而改变。例如，如图4所示，当没有发生触摸或者物体接近传感器阵列时，输入电压vin可以具有第一偏差dev1，但是当存在触摸时，输入电压vin可以具有大于第一偏差dev1的第二偏差dev2。可以针对输入信号in的每个周期perin测量偏差，并且可以累积测量的偏差以检测触摸是否已经发生和/或触摸的强度。

参考图5，触摸处理电路12a可以顺序地在积分周期、采样周期和转换周期中操作。操作s10、s30和s50可以在积分周期中执行，操作s70可以在采样周期中执行，操作s90可以在转换周期中执行。此外，如上参考图3所述，可重构电路22可以在积分周期中被配置为第一电路ckt1、在采样周期中被配置为第三电路ckt3以及在转换周期中被配置为第二电路ckt2。

在操作s10中，可以执行cds。例如，如稍后参考图7、8a和8b所述，可重构电路22可以从当前阶段(1-z^-1)的输入电压vin中减去前一阶段的输入电压vin，并且因此，可以去除连续阶段中的公共噪声或偏移。可重构电路22可以通过cds对第一阶段p1和第二阶段p2中的每一个中的输入电压vin进行采样。

在操作s30中，可以执行累积采样值的操作。例如，可重构电路22可以累积在第一阶段p1采样的输入电压vin和在第二阶段p2采样的输入电压vin之间的偏差。为此，可重构电路22可以充当积分器，并且可以累积输入信号in的每个周期perin的偏差。

在操作s50中，可以执行确定累积是否完成的操作。例如，控制器12_1a可以确定偏差是否累积了预定次数。也就是说，当预定数量的输入信号in的周期perin已经结束时，累积可以结束。如图4所示，当累积未完成时，接下来可以执行操作s10，并且可重构电路22可以停留在积分周期中。另一方面，当累积完成时，接下来可以执行操作s70，并且可重构电路22可以进入采样周期。

在操作s70中，可以执行对累积值进行采样的操作。例如，可重构电路22可以对操作s10和s30中累积的偏差进行采样。累积的偏差可以作为电压被采样到两个或更多个电容器中，并且采样到两个或更多个电容器的电压可以被提供作为模数转换的输入。

在操作s90中，可以执行模数转换。例如，可重构电路22可以将在操作s70中采样的累积值转换成第一数字信号d1。如上参考图3所述，可重构电路22可以用作循环模数转换器。

图6是根据示例实施例的可重构电路60的示例的电路图。如上参考图2所述，图6的可重构电路60可以包括放大器a，多个电容器c1p、c2p、c3p、c1n、c2n和c3n，多个开关s01、s02、s10p至s22p和s10n至s22n，第一数模转换器至第四数模转换器dac1至dac4以及比较器61。

在一些示例实施例中，放大器a可以包括差分放大器，并且可以接收共模电压vcm。放大器a可以在积分周期和转换周期中操作，并且可以由第一电路ckt1和第二电路ckt2共享。放大器a的输出电压vout可以由反馈电容器反馈，并且可以被提供给比较器61。

多个电容器c1p、c2p、c3p、c1n、c2n和c3n可以包括第一对电容器c1p和c1n、第二对电容器c2p和c2n、以及第三对电容器c3p和c3n。在一些示例实施例中，多个电容器c1p、c2p、c3p、c1n、c2n和c3n可以具有相同的电容。根据控制器12_1a提供的控制信号ctr，多个开关s01、s02、s10p至s22p和s10n至s22n可以处于导通或断开状态，并且因此可以配置彼此不同的电路。此外，多个开关s01、s02、s10p至s22p、和s10n至s22n中的至少一些可以根据其在一个操作部分中的阶段而在导通状态和断开状态之间切换。在一些示例性实施例中，多个开关s01、s02、s10p至s22p、和s10n至s22n中的每一个可以是具有向其施加控制信号ctr的栅极的n沟道场效应晶体管(n-channelfield-effecttransistor，nfet)和/或p沟道场效应晶体管(p-channelfield-effecttransistor，pfet)。

第一数模转换器至第四数模转换器dac1至dac4和比较器61可以在转换周期中使用，并且可以包括在第二电路ckt2中。比较器61可以接收放大器a的输出电压vout，并且可以通过将输出电压vout与两个参考电平(即，第一参考电平和高于第一参考电平的第二参考电平)进行比较来生成具有三个不同值的输出信号cout。因此，输出信号cout可以被称为具有1.5比特的值。第一数模转换器至第四数模转换器dac1至dac4可以从比较器61接收输出信号cout，并且可以输出具有与输出信号cout的值相对应的电平的参考电压。因此，第一数模转换器至第四数模转换器dac1至dac4可以输出三个不同电平的参考电压。

图7是示出根据示例实施例的图6的可重构电路60在积分周期中的操作的时序图，并且图8a和8b是示出根据示例实施例的图6的可重构电路60在积分周期中的等效电路的等效电路图。

参照图7、8a和8b，图7的时序图示出了在积分周期中根据在输入信号in的周期perin期间的时间的输入电压vin，输出电压vout以及多个开关s01、s02、s10p至s22p、和s10n至s22n中的一些的状态。此外，图8a的电路图示出了包括在图7的第一阶段p1中的时间t11处的可重构电路60的等效电路80a，并且图8b示出了包括在图7的第二阶段p2中的时间t12处的可重构电路60的等效电路80b。

如上参考图3所述，可重构电路60可以在积分周期中被配置为第一电路ckt1。为此，一些开关s11p、s17p、s19p、s20p、s11n、s17n、s19n和s20n可以处于导通状态，一些开关s01、s02、s10p、s14p、s15p、s21p、s22p、s10n、s14n、s15n、s21n和s22n可以处于断开状态，并且其他开关s12p、s13p、s16p、s18p、s12n、s13n、s16n和s18n可以根据第一阶段p1和第二阶段p2在导通状态和断开状态之间切换。因此，如下所述，第一对电容器c1p和c1n可以对输入电压vin进行采样，第二对电容器c2p和c2n可以向放大器a提供共模电压vcm作为虚拟接地(virtualground)，并且第三对电容器c3p和c3n可以用作放大器a的反馈电容器。

参照图7，开关s12p、s18p、s13n和s16n可以在第一阶段p1开始时导通，并且可以在第一阶段p1结束之前切换到断开状态。此外，开关s13p、s16p、s12n和s18n可以在第一阶段p1中保持在断开状态。因此，图8a的等效电路80a可以在时间t11形成。在开关s16n断开时，第二对电容器c2p和c2n的电容器c2n可以对输入电压vin进行采样。此外，输入电压vin可以被施加到第一对电容器c1p和c1n的电容器c1p，并且如下所述，由于第一阶段p1的前一阶段中的输入电压vin被电容器c1p采样，所以可以执行从当前输入电压vin减去前一输入电压vin的操作。如后所述，第二对电容器c2p和c2n的电容器c2n的两端中的一个(共模电压vcm在前一阶段被公共施加于该端)可以连接到放大器a的反相输入。因此，虚拟接地可以被提供给放大器a作为共模电压vcm，并且积分增益可以是c1p/c3p。

开关s12p、s18p、s13n和s16n可以在第二阶段p2中保持在断开状态。此外，当第二阶段p2开始时，开关s13p、s16p、s12n和s18n可以导通并且可以在第二阶段p2结束之前切换到断开状态。因此，图8b的等效电路80b可以在时间t12形成。当开关s16p断开时，第二对电容器c2p和c2n中的电容器c2p可以对输入电压vin进行采样。此外，输入电压vin可以被施加到第一对电容器c1p和c1n的电容器c1n，并且如下所述，由于第一阶段p1中的输入电压vin由电容器c1n采样，所以可以执行从当前输入电压vin减去前一输入电压vin的操作。第二对电容器c2p和c2n中的电容器c2p的两端中的一个(共模电压vcm在前一阶段p1被公共施加于该端)可以连接到放大器a的非反相输入端。因此，虚拟接地可以被提供给放大器a作为共模电压vcm，并且积分增益可以是c1n/c3n。

图9a和9b是根据一个或更多个实施例的图6的可重构电路60在采样周期中的等效电路图。如上参考图3所述，可重构电路60在采样周期中可以被配置为第三电路ckt3。如下所述，在图9a和9b的等效电路90a和90b中，第一对电容器c1p和c1n以及第三对电容器c3p和c3n可以对累积电压进行采样，并且第二对电容器c2p和c2n可以用作放大器a的反馈电容器。

参照图9a，在采样周期中，一些开关s02、s13p、s14p、s15p、s16p、s19p、s20p、s13n、s14n、s15n、s16n、s19n和s20n可以处于导通状态，而其他开关s01、s11p、s12p、s17p、s18p、s21p、s22p、s11n、s12n、s17n、s18n、s21n和s22n可以处于断开状态。因此，可以形成图9a的等效电路90a。如上参考图7、8a和8b所述，由于对应于累积电压的电荷可以在第三对电容器c3p和c3n中充电，并且共模电压vcm在积分周期中被施加到第二对电容器c2p和c2n的两端，所以可以在第一对电容器c1p和c1n中充入与图9a的等效电路90a的第三对电容器c3p和c3n的电荷相对应的电荷。例如，从第三对电容器c3p和c3n放电的电荷可以转移到第二对电容器c2p和c2n，并且因此，对应于累积电压的电荷可以由第一对电容器c1p和c1n采样。

参照图9b，在采样周期中，一些开关s13p、s14p、s15p、s16p、s19p、s20p、s22p、s13n、s14n、s15n、s16n、s19n、s20n和s22n可以处于导通状态，而其他开关s01、s02、s11p、s12p、s17p、s18p、s21p、s11n、s12n、s17n、s18n和s21n可以在断开状态，并且第二数模转换器dac2和第四数模转换器dac4可以输出共模电压vcm。因此，可以形成图9b的等效电路90b。即，图9a的等效电路90a中的第三对电容器c3p和c3n的端部可以彼此连接，而共模电压vcm可以施加到图9b的等效电路90b中的第三对电容器c3p和c3n的端部。

图10是示出根据示例性实施例的图6的可重构电路60在转换周期中的操作的时序图，并且图11a和11b是示出根据示例性实施例的图6的可重构电路60在转换周期中的等效电路的等效电路图。详细地，图10的时序图示出了在转换周期中的多个开关s01、s02、s10p至s22p、和s10n至s22n中的一些开关、时钟信号clk和来自比较器61的输出信号cout随着时间的状态。此外，图11a的电路图示出了包括在图10的第三阶段p3中的时间t21处的可重构电路60的等效电路110a，并且图11b示出了包括在图10的第四阶段p4中的时间t22处的可重构电路60的等效电路110b。在下文中，将省略关于图11a和11b的冗余描述。

如上参考图3所述，可重构电路60可以在转换周期中被配置为第二电路ckt2。为此，一些开关s15p、s16p、s15n和s16n可以处于导通状态，一些开关s01、s02、s11p、s17p、s18p、s11n、s17n和s18n可以处于断开状态，而其他开关s10p、s12p、s13p、s14p、s19p、s20p、s21p、s22p、s10n、s12n、s13n、s14n、s19n、s20n、s21n和s22n可以根据第三阶段p3和第四阶段p4在导通状态和断开状态之间切换。因此，如下所述，第一对电容器c1p和c1n以及第三对电容器c3p和c3n可以对放大器a的输出电压vout进行采样，并且第二对电容器c2p和c2n可以用作放大器a的反馈电容器。

参考图11a和11b，第一数模转换器至第四数模转换器dac1至dac4可以包括两个开关。例如，第一数模转换器dac1可以包括一端施加高电平电压vh的第一开关s1p和一端施加低电平电压vl的第二开关s2p。第一数模转换器dac1可以导通第一开关s1p和第二开关s2p中的一个并断开另一个，可以导通第一开关s1p和第二开关s2p两者，或者可以响应于1.5比特的输出信号cout断开第一开关s1p和第二开关s2p两者。高电平电压vh和低电平电压vl之间的中间电压可以是共模电压vcm，并且因此，第一数模转换器dac1可以响应于输出信号cout输出高电平电压vh、共模电压vcm和低电平电压vl中的一个。高电平电压vh和低电平电压vl之间的中间电压(例如，vcm)可以通过导通第一开关s1p和第二开关s2p两者来产生，或者可以通过断开第一开关s1p和第二开关s2p两者并电连接第一数模转换器dac1和第二数模转换器dac2的输出(例如，通过导通图6的开关s01)来提供给第一对电容器c1p和c1n。在一些示例实施例中，包括在第一数模转换器至第四数模转换器dac1至dac4中的两个开关可以根据控制信号ctr都断开，且因此，连接到第一数模转换器至第四数模转换器dac1至dac4的输出的开关s10p、s22p、s10n和s22n可以在图6的可重构电路60中省略。

回到图10，开关s14p、s22p、s14n和s22n以及开关s13p、s19p、s13n和s19n可以在第三阶段p3中处于断开状态。此外，在第三阶段p3开始之后，开关s12p、s21p、s12n和s21n以及开关s10p、s20p、s10n和s20n可以导通，并且开关s12p、s21p、s12n和s21n可以在第三阶段p3结束之前切换到断开状态。因此，图11a的等效电路110a可以在时刻t21形成。当开关s21p和s21n断开时，第三对电容器c3p和c3n可以采样输出电压vout。来自第一数模转换器dac1和第三数模转换器dac3的输出，即参考电压，可以被施加到第一对电容器c1p和c1n，并且如下所述，因为第三阶段p3的前一阶段的输出电压vout由第一对电容器c1p和c1n采样，所以由以上等式1表示的操作可以由第一对电容器c1p和c1n以及第二对电容器c2p和c2n来执行。

在第四阶段p4开始之后，开关s14p、s22p、s14n和s22n以及开关s13p、s19p、s13n和s19n可以导通，并且开关s13p、s19p、s13n和s19n可以在第四阶段p4结束之前切换到断开状态。此外，在第四阶段p4，开关s12p、s21p、s12n和s21n以及开关s10p、s20p、s10n和s20n可以处于断开状态。因此，图11b的等效电路110b可以在时刻t22形成。在开关s13p和s13n断开时，第一对电容器c1p和c1n可以对输出电压vout进行采样。来自第二数模转换器dac2和第四数模转换器dac4的输出，即参考电压，可以被施加到第三对电容器c3p和c3n，并且由于第三阶段p3的输出电压vout由第三对电容器c3p和c3n采样，所以由以上等式1表示的操作可以由第三对电容器c3p和c3n以及第二对电容器c2p和c2n来执行。

时钟信号clk可以被提供给比较器61，并且比较器61可以响应于时钟信号clk的上升沿更新输出信号cout的值。循环周期percyc可以对应于时钟信号clk的周期，并且在一些示例实施例中，循环周期percyc可以小于输入信号in的周期perin。

图12是根据示例实施例的可重构电路120的示例的电路图。

参照图12，类似于图6的可重构电路60，图12的可重构电路120可以包括放大器a，第一对电容器c1p和c1n，第二对电容器c2p和c2n，第三对电容器c3p和c3n，开关s01、s02、s10p至s22p、和s10n至s22n，第一数模转换器至第四数模转换器dac1至dac4以及比较器121，并且可以还包括第四对电容器c4p和c4n以及开关s23p至s26p、和s23n至s26n。在下文中，将省略上面已经参考图6提供的关于图12的描述。

第四对电容器c4p和c4n可以在积分周期中额外地用作放大器a的反馈电容器。例如，在积分周期中，开关s23p、s24p、s23n和s24n可以处于导通状态，并且开关s25p、s26p、s25n和s26n可以处于断开状态。因此，放大器a的反馈电容在第一阶段p1可以是“c3p+c4p”，以及在第二阶段p2可以是“c3n+c4n”。因此，积分增益在第一阶段p1中可以是“c1p/(c3p+c4p)”，以及在第二阶段p2中可以是“c1n/(c3n+c4n)”。根据所需的积分增益，第四对电容器c4p和c4n可以具有与其他电容器的电容相同的电容，或者可以具有不同的电容，例如比其他电容器的电容更大的电容。

第四对电容器c4p和c4n可以包括在如上所述的积分周期中的第一电路ckt1中，并且可以不包括在采样周期的第三电路ckt3和转换周期的第二电路ckt2中。例如，在采样周期和转换周期中，开关s23p、s24p、s23n和s24n可以处于断开状态，并且开关s25p、s26p、s25n和s26n可以处于导通状态。因此，当积分周期结束时，与第三对电容器c3p和c3n中类似，可以在第四对电容器c4p和c4n中充入对应于累积电压的电荷，并且当采样周期开始时，在第四对电容器c4p和c4n中充入的电荷可以被放电。

图13是根据示例实施例的可重构电路130的示例的电路图。

参照图13，类似于图6的可重构电路60，图13的可重构电路130可以包括放大器a，第一对电容器c1p和c1n，第二对电容器c2p和c2n，第三对电容器c3p和c3n，开关s01、s02、s10p至s22p、和s10n至s22n，第一数模转换器至第四数模转换器dac1至dac4以及比较器131，并且可以还包括第五对电容器c5p和c5n以及开关s31p至s33p、和s31n至s33n。在下文中，将省略上面已经参考图6提供的关于图13的描述。

第五对电容器c5p和c5n可以用于补偿积分周期中放大器a的输入偏移电压。为了防止放大器a的输入偏移电压在积分周期中累积，可以在第五对电容器c5p和c5n中对放大器a的输入偏移电压进行采样。例如，如稍后参考图14、15a和15b所述，当开关s32p、s33p、s32n和s33n处于导通状态并且开关s31p和s31n处于断开状态时，放大器a的输入偏移电压可以在第五对电容器c5p和c5n中被采样。此外，当开关s32p、s33p、s32n和s33n处于断开状态并且开关s31p和s31n处于导通状态时，在第五对电容器c5p和c5n中采样的输入偏移电压可以在积分操作中被补偿。

以下，将参考图14、15a和15b描述补偿放大器a的输入偏移电压的操作的示例。

图14是示出根据示例性实施例的图13的可重构电路130在积分周期中的操作的时序图，并且图15a和15b是示出根据示例性实施例的图13的可重构电路130在积分周期中的等效电路的等效电路图。详细地，图14的时序图示出了在积分周期中输入电压vin、输出电压vout以及多个开关s01、s02、s10p至s22p、s10n至s22n、s31p至s33p以及s31n至s33n中的一些的根据输入信号in的周期perin期间内的时间的状态。此外，图15a的电路图示出了包括在图14的第一阶段p1中的时间t31处的可重构电路130的等效电路140a，并且图15b示出了包括在图14的第二阶段p2中的时间t32处的可重构电路130的等效电路140b。以下，将描述在第一阶段p1中执行的用于补偿放大器a的输入偏移的操作，但是补偿放大器a的输入偏移的操作可以类似地在第二阶段p2中执行。在下文中，将省略上面已经参照图7、8a和8b提供的关于图14、15a和15b的描述。

参照图14，开关s31p和s31n可以在开始第一阶段p1之前断开，并且开关s32p、s33p、s32n和s33n可以在第一阶段p1开始时导通。因此，图15a的等效电路150a可以在时刻t31形成。当开关s32p、s33p、s32n和s33n断开时，第五对电容器c5p和c5n可以对放大器a的输入偏移电压进行采样。

在将开关s32p、s33p、s32n和s33n切换到断开状态之后，开关s31p和s31n可以导通。因此，图15b的等效电路150b可以在时刻t32形成。因为放大器a的输入偏移电压由第五对电容器c5p和c5n采样，所以在积分操作中可以补偿放大器a的采样输入偏移电压。

图16是根据本发明构思的示例性实施例的前端电路160的框图，并且图17是示出根据本发明构思的示例性实施例的图16的前端电路160的操作的示例的时序图。

参考图16和17，图16的框图示出了包括接收复位信号rst的前置放大器161和可重构电路162的前端电路160，并且图17的时序图示出了当图16的可重构电路162对应于图13的可重构电路130时，在积分周期中，在输入信号in的周期perin期间内复位信号rst、输入电压vin和多个开关s31p至s33p和s31n至s33n随着时间的状态。在下文中，将省略上面已经参照图13、14、15a和15b提供的关于图16和17的描述。

在一些示例实施例中，前置放大器161可以在每个阶段复位。例如，如图17所示，图1a的控制器12_1a可以产生复位信号rst以及控制信号ctr，并且复位信号rst可以在包括在第一阶段p1中的第一复位周期r1和包括在第二阶段p2中的第二复位周期r2中被激活。前置放大器161可以响应于例如以低电平而被去激活的复位信号rst，产生具有可变输入电压vin的输入信号in，如以上参考附图所述。另一方面，前置放大器161可以响应于例如以高电平而被激活的复位信号rst来初始化输入信号in。例如，如图17所示，输入电压vin可以被初始化为在第一复位周期r1中相对高的第一电压v1和在第二复位周期r2中相对低的第二电压v2。

在一些示例实施例中，对放大器a的输入偏移电压进行采样的操作可以在输入电压vin被初始化的复位周期中执行。例如，如图17所示，在包括第一复位周期r1的部分中，开关s31p和s31n可以处于断开状态，并且在第一复位周期r1中，开关s32p、s33p、s32n和s33n可以处于导通状态。类似地，在包括第二复位周期r2的部分中，开关s31p和s31n可以处于断开状态，并且在第二复位周期r2中，开关s32p、s33p、s32n和s33n可以处于导通状态。由于输入电压vin可以具有恒定的电平，而与复位周期中的触摸无关，所以放大器a的输入偏移电压可以被精确采样。

图18是示出根据示例实施例的触摸处理电路的操作的示例的流程图。

参照图18，类似于图5，操作s10’、s30’和s50’可以在积分周期中执行，操作s70’可以在采样周期中执行，以及操作s90’可以在转换周期中执行。额外地，如图18所示，操作s60可以在积分周期和采样周期之间执行。在下文中，将省略上面已经参考图5提供的关于图18的描述，并且将参考图1a和图2描述图18。

参考图1a、2和18，在积分周期之后，可以在操作s60中执行禁用前置放大器21的操作。如上参考附图所述，输入信号in可以不在采样周期和积分周期之后的转换周期中使用，因此，前置放大器21可以在采样周期和转换周期中被禁用。例如，控制器12_1a可以通过阻止输入信号in向可重构电路22的传递或者阻止供应给前置放大器21的电力来禁用前置放大器21。因此，在积分周期之后的部分中，特别是在转换周期中，由输入信号in和前置放大器21引起的噪声以及循环模数转换的精度可以得到改善。在一些示例实施例中，除了前置放大器21之外，还可以在操作s60中禁用产生图1a的多个发送信号txs的电路，或者可以禁用多个第一通道ch1s。

图19是根据示例实施例的系统190的框图。

参考图19，如图19所示，系统190可以包括中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)191、存储器192、网络接口193、触摸面板194、显示面板195和触摸显示驱动器ic(ddi)196。在一些示例性实施例中，不同于图19的示例，cpu191和系统190的其他元件可以彼此连接以经由总线彼此通信。

cpu191可以运行存储在存储器192或cpu191中的存储器中的指令，以控制系统190的整体操作。例如，cpu191可以向触摸ddi196提供图像数据，可以基于输出到显示面板195的图像和检测到的触摸来识别外部输入，并且可以响应于外部输入来执行预先设置的至少一个功能。在一些示例实施例中，cpu191可以是包括处理器、总线和功能块的片上系统(system-on-chip，soc)，或者可以被称为应用处理器(applicationprocessor，ap)。

存储器192可以由cpu191访问，并且可以包括非易失性存储器(诸如电可擦除可编程只读存储器(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)、闪存、相变ram(phasechangeram，pram)、电阻ram(resistanceram，rram)、纳米浮栅存储器(nanofloatinggatememory，nfgm)、聚合物ram(polymerram，poram)、磁ram(magneticram，mram)、铁电ram(ferroelectricram，fram)等)，或易失性存储器(诸如动态ram(dynamicram，dram)、静态ram(staticram，sram)、移动dram(mobiledram)、双数据速率同步dram(doubledataratesynchronousdram，ddrsdram)、低功率ddr(lowpowerddr，lpddr)sdram、图形ddr(graphicddr，gddr)sdram、rambusdram(rdram)等)。

网络接口193可以向cpu191提供关于系统190外部的网络的接口。例如，网络接口193可以访问有线或无线网络，并且可以传递从网络发送到cpu191的信号或者从cpu191发送到网络的信号。

触摸ddi196可以实施为至少一个芯片，例如形成在衬底上的单个芯片。如图19所示，触摸ddi196可以包括模拟前端(afe)196_1和作为用于控制触摸面板194的元件的触摸控制器196_2，并且可以包括输出驱动器196_3和作为用于控制显示面板195的元件的显示控制器196_4。模拟前端196_1和触摸控制器196_2可以统称为触摸处理电路。触摸面板194可以布置在显示面板195上，以透射从显示面板195输出的光，并且触摸面板194和显示面板195可以统称为触摸屏。

模拟前端196_1可以向触摸面板194提供发送信号tx，并且可以从触摸面板194接收接收信号rx。根据本发明构思的示例实施例，模拟前端196_1可以包括多个前端电路，且因此，可以以提高的精度和降低的成本来检测触摸。触摸控制器196_2可以基于模拟前端196_1提供的数字信号检测触摸，并且可以向cpu191提供包括关于触摸的信息的信号。

显示控制器196_4可以将由cpu191提供的图像数据转换成要在显示面板195上显示的信号，并且输出驱动器196_3可以在显示控制器196_4的控制下输出显示输出信号dis_out。如图19所示，显示控制器196_4可以与触摸控制器196_2通信。例如，显示控制器196_4可以向触摸控制器196_2提供包括关于显示时序的信息的信号，并且触摸控制器196_2可以向显示控制器196_4提供包括关于操作模式的信息的信号，例如关于是否进入待机模式的信息。

在一些示例实施例中，触摸ddi196可以包括由触摸控制器196_2和/或显示控制器196_4访问的存储器，并且还可以包括向模拟前端196_1和输出驱动器196_3提供电力的电源电路。此外，在一些示例实施例中，不同于图19所示的示例，触摸控制器196_2和显示控制器196_4可以经由独立接口(例如，lossi、i2c等)与cpu191通信。

虽然已经参照本发明构思的示例性实施例具体示出和描述了本发明的构思，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上做出各种改变。