触控信号增益控制装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明是与触控信号有关，特别是关于一种能够有效改善模拟-数字转换器的输出饱和问题且可维持等效的增益放大倍率的触控信号增益控制装置及方法。
【背景技术】
[0002]请参照图1，图1为传统的电容式触控面板的信号处理架构。如图1所示，驱动信号DR将会经由电容式触控面板TP上的传感电容将电荷耦合至电容式触控面板TP的输出上，此时，传感电路SC感测到电容式触控面板TP上的耦合电荷并将其转换为电压信号Vl后输出至增益级(Gain stage)GS，并由增益级GS将电压信号Vl放大为放大电压信号V2后，再通过模拟-数字转换器ADC将其转换为数字信号V3并输出至数字信号处理器DSP进行触控点的座标运算及判断。
[0003]在传统的电容式触控面板的信号处理架构中，增益级GS通常会被设定成固定的放大倍率，并且此一固定的放大倍率的数值大小需于信号输入范围与模拟-数字转换器ADC的量化误差的比例之间做出取舍。然而，将增益级GS设定成固定的放大倍率的作法将会导致增益级GS所输出的放大电压信号超过模拟-数字转换器ADC的范围而产生模拟-数字转换器ADC输出饱和的现象，尤其是在电源环境较为复杂的情况下，特别容易出现此一模拟-数字转换器ADC输出饱和现象。
[0004]请参照图2A至图2C，图2A为输入至增益级GS的电压信号的时序图；图2B为增益级GS输出至模拟-数字转换器ADC的放大电压信号的时序图；图2C为模拟-数字转换器ADC输出的数字信号的时序图。当图2A所示的电压信号Vl经增益级GS放大成图2B所不的放大电压信号V2后,部分的放大电压信号V2将会超过模拟-数字转换器ADC的输入临界值，因此，模拟-数字转换器ADC将会输出如同图2C所示的饱和于最大数字值的数字信号V3，这会使得数字信号V3损失部分信号，导致后续的数字信号处理器DSP难以根据数字信号处理器DSP进行触控点的座标运算及判断。
【发明内容】
[0005]因此，本发明提出一种触控信号增益控制装置及方法，以解决上述问题。
[0006]根据本发明的一具体实施例为一种触控信号增益控制装置。于此实施例中，触控信号增益控制装置应用于触控传感装置。触控传感装置包含一模拟-数字转换器。触控信号增益控制装置分别耦接模拟-数字转换器的输入端与输出端。触控信号增益控制装置包含模拟增益级、数字增益级、增益控制模块及比较模块。模拟增益级耦接模拟-数字转换器的输入端。数字增益级耦接模拟-数字转换器的输出端。增益控制模块分别耦接模拟增益级及数字增益级。比较模块耦接于模拟-数字转换器的输入端与增益控制模块之间。当比较模块根据输入至模拟增益级的电压信号的大小及模拟-数字转换器的输入临界值产生比较结果时，增益控制模块根据比较结果控制模拟增益级以模拟放大倍率将电压信号放大为不超过输入临界值的放大电压信号后，再由模拟-数字转换器将放大电压信号转换为数字信号，增益控制模块再根据比较结果控制数字增益级以数字放大倍率将数字信号放大为放大数字信号，其中模拟放大倍率与数字放大倍率的乘积即为放大数字信号与电压信号的大小的比值。
[0007]于一实施例中，当比较模块产生的比较结果为输入至模拟增益级的电压信号的大小乘以预设模拟放大倍率后会超过模拟-数字转换器的输入临界值时，增益控制模块根据比较结果将模拟增益级的预设模拟放大倍率调降为模拟放大倍率，以使得放大电压信号不超过输入临界值。
[0008]于一实施例中，预设模拟放大倍率为放大数字信号与电压信号的大小的增益比值。
[0009]于一实施例中，若输入至模拟增益级的电压信号分为多个区段，比较模块会分别针对电压信号的多个区段产生多个比较结果，增益控制模块根据多个比较结果控制模拟增益级分别以多个模拟放大倍率将电压信号的多个区段放大为放大电压信号的多个区段，并经模拟-数字转换器转换为数字信号后，增益控制模块再根据多个比较结果控制数字增益级分别以多个数字放大倍率将数字信号的多个区段放大为放大数字信号的多个区段。
[0010]于一实施例中,对每一个区段而言，模拟放大倍率与数字放大倍率的乘积相同，均等于放大数字信号的该区段与电压信号的该区段的大小的增益比值。
[0011]根据本发明的另一具体实施例为一种触控信号增益控制方法。于此实施例中，触控信号增益控制方法应用于触控传感装置。触控传感装置包含模拟-数字转换器。触控信号增益控制装置分别耦接模拟-数字转换器的输入端与输出端。触控信号增益控制方法包含下列步骤:根据输入至模拟-数字转换器的电压信号的大小以及模拟-数字转换器的输入临界值产生比较结果；根据比较结果以模拟放大倍率将电压信号放大为不超过输入临界值的放大电压信号；模拟-数字转换器将放大电压信号转换为数字信号；根据比较结果以数字放大倍率将数字信号放大为放大数字信号。其中，模拟放大倍率与数字放大倍率的乘积即为放大数字信号与电压信号的大小的比值。
[0012]相较于【背景技术】使用固定放大倍率的传感电路架构容易出现模拟-数字转换器的输出饱和问题，根据本发明的触控信号增益控制装置及方法是使用比较器来侦测输入电压信号的大小，一旦发现输入电压信号过大时，即会自动将模拟增益级的放大倍率调小，以避免模拟-数字转换器产生输出饱和的现象，再通过数字增益级对模拟-数字转换器所输出的数字信号进行放大，以补足前面的模拟增益级所牺牲掉的放大倍率。因此，根据本发明的触控信号增益控制装置及方法不仅能够有效改善【背景技术】中所遭遇到的模拟-数字转换器的输出饱和问题，而且不需真正牺牲增益级的放大倍率，故能够提供与传统使用固定放大倍率的传感电路架构等效的放大倍率。
[0013]关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的了解。
【附图说明】
[0014]图1为传统的电容式触控面板的信号处理架构的示意图。
[0015]图2A为图1中的输入至增益级的电压信号的时序图。
[0016]图2B为图1中的增益级输出至模拟-数字转换器的放大电压信号的时序图。
[0017]图2C为图1中的模拟-数字转换器输出的数字信号的时序图。
[0018]图3为根据本发明的一实施例的触控信号增益控制装置的示意图。
[0019]图4A为图3中的输入至模拟增益级的电压信号的时序图。
[0020]图4B为图3中的模拟增益级输出至模拟-数字转换器的放大电压信号的时序图。
[0021]图4C为图3中的数字增益级输出的放大数字信号的时序图。
[0022]图5为根据本发明的另一具体实施例的触控信号增益控制方法的流程图。
[0023]主要组件符号说明:
[0024]SlO?SI6:流程步骤
[0025]DR:驱动信号
[0026]TP:电容式触控面板
[0027]SC:传感电路
[0028]GS:增益级
[0029]ADC:模拟-数字转换器
[0030]DSP:数字信号处理器
[0031]3:触控信号增益控制装置
[0032]30:模拟增益级
[0033]32:数字增益级
[0034]34:增益控制模块
[0035]36:比较模块
[0036]V1:电压信号
[0037]V2:放大电压信号
[0038]V3:数字信号
[0039]V4:放大数字信号
[0040]Vla?Vlc:电压信号的区段
[0041]V2a?N2c:放大电压信号的区段
[0042]V3a?V3c:数字信号的区段
[0043]V4a?V4c: