示出而不是一个在另一个的顶部。差分电容式传感器的设计包括顶部部分402，它包括单端部(示出P分段在中心)和第一分段差分屏蔽部(示为P和N分段围绕在中心的P分段)。在本示例中，第一分段差分屏蔽部包围单端部。如果需要的话，第一分段差分屏蔽部不完全包围单端部(例如，仅相邻于单端部的外周的一小部分，仅在单端部的一侧，等等)。该设计还包括具有第二分段差分屏蔽部分和一对信号迹线106的底部部分404 (不出为P和N起杆)。底部部分404的特征类似于图1的分段差屏蔽部104。
[0052]图4中可见的信号迹线106相似或相同于相关于图1描述的信号迹线106。具体地，一对信号迹线106可以为差分信号分别携带P信号和N信号，即使用两个差分信号中相应的一个(P信号和N个信号)充电电容式传感器的相应P部分和N部分。此外，一对信号迹线106可连接到差分采样电路。添加第一分割差分屏蔽部(在中心围绕P分段的P和N分段)提供额外的差分屏蔽效果。这个设计可以允许耦合到第一分段差分屏蔽部和第二分段差分屏蔽部的噪声通过差分信号被拒绝。
[0053]图4B示出根据本发明的一些实施例，示例性差分传感器设计的侧视图。图4B中的侧视图(或在图4A的线407截取的横截面图)示出:顶端部分402 (具有两个单端部和所述第一分段的差分屏蔽部)设置在绝缘材料/层408的第一侧(顶侧)，以及底部部分404设置在绝缘材料/层408顶侧(底侧)的第二侧上。顶侧优选地是其中用户或物体110有望接近差分电容式传感器组件的一侧。绝缘材料/层108可以是(刚性)电路板或柔性电路的一部分。在底侧上的分段差分屏蔽部分的结构提供了单端部的“屏蔽”，其中，所述单端部优选地是用于感测所述环境的部分。
[0054]尽管未示出，可以想到:一些设计可只提供在具有单端部和第一分段差分屏蔽部(没有在绝缘层的第二侧上的第二分割差分屏蔽部)绝缘层的第一侧的顶部部分。第一分割差分屏蔽部分可以用于提供单端部的屏蔽作用，潜在地针对可耦合到第一分段差分屏蔽部的噪声。
[0055]系统概述
[0056]图5示出了根据本发明的一些实施例，用于充电和采样的具有改进电容式传感器和电路的系统。使用差分采样用于感测电容式传感器502的环境的系统500包括根据本文所述任一实施例的改进电容式传感器。此外，该系统包括用于充电和采样504的电路。具体地，该电路504可以包括连接到改进的电容式传感器的一对迹线的两个端子(示为V+和V-)，用于差分充电电容式传感器和采样电容式传感器，用于获得代表环境的差分测量(两个差分信号)。
[0057]在一些实施例中，电路504包括差分积分器，用于集成在两个端子出现的两个差分信号V+和V-之间的差异。措辞不同地，，差分积分器获取两个差分信号V+和V-，并产生独立于两个差分信号V+和V-的共模电压的输出(例如，差分输出或单端输出)。虽然不是必需的，差分信号V+和V-可被提供给差分放大器(未示出)，用于在差分积分器之前进行放大。差分积分器可以具有单端输出，或者如果合适，差分积分器可以具有差分输出Vout+和VOUT-(如图所示)。差分积分器的差分输出可被提供给另一电路进行处理，例如，以推断电容式传感器的环境的一个或多个特性。进一步的处理可包括:激活用户接口元件、手势检测、接近检测、环境或材料感测等。由于差分信号和差分分段屏蔽，差分积分器的输出不包括所述差分分段屏蔽的噪声的实质内容贡献(因为噪声将存在，作为出现在差分信号V+和V-的共模电压的一部分)。措辞不同地，该电路504优选地经配置以拒绝耦合到分段差分屏蔽部的噪声。
[0058]为了提供充电阶段和采样阶段，该电路504可包括开关，可配置以连接两个端子到差分信号用于充电电容式传感器，开关可配置以连接这两个端子V+和V型到差分积分器的输入，用于放大和集成存在于两个端子的两个差分信号之间的差异。优选地，连接两个端子V+和V-的开关使得同时差分采样，以及不连续采样。差分采样的定时对环境的精确测量和减少存在于V+和V-的两个差分彳目号之间的任何相位误差是重要的。
[0059]使用改进的电容式传感器感测所述环境中的示例性方法
[0060]图6是根据本发明的一些实施例，用于感测使用差分采样电容式传感器的环境的示例性方法的流程图。该功能通常由电路进行的，如图5的电路504示出的电路。根据本文描述的任何实施例，方法包括:差分充电电容式传感器(框602)。此外，该方法包括米样电容式传感器(例如，通过到电路的迹线连接)，以获取代表环境的差分测量(两个差分信号)(框604)。此外，该方法进一步包括:拒绝耦合到分段差分屏蔽部的噪声(框606)。这样的噪声抑制通常是由差分信号进行。在一些实施例中，该方法可包括:拒绝由电容式传感器产生的两个差分信号的共模信号，因为耦合到所述分段差分屏蔽部(同样到P和N分段)的噪声通常是共模信号。
[0061]进一步的变化和实现
[0062]应当指出，具有电容式传感器的差分采样可以根据奥多德等人的、标题为“ONETERMINAL CAPACITOR INTERFACE CIRCUIT”的美国专利7235983中描述的技术，其在此通过引用并入其全部内容。
[0063]需要注意，上面参考附图讨论的操作适用于涉及信号处理的任何集成电路，尤其是可以执行特殊软件程序或算法的那些，其中的一些可关联于改进的电容式传感器生成的处理数字化的实时数据。某些实施方案可以涉及多DSP信号处理、浮点处理、信号/控制处理、固定功能处理、微控制器应用，等等。在某些情况下，本文所讨论的特征可以适用于医疗系统、科学仪器、无线和有线通信、雷达、工业过程控制、音频和视频设备、电流感应、电容传感、仪器仪表(可以是高度精确的)，以及包括电容传感的其他系统。在另外的其它实施例的情况中，本公开的教导可以适用于包括电容式感测系统的工业市场，以帮助驱动生产率、能量效率和可靠性。在消费者应用中，上面讨论的电容式感测的教导可用于进行图像处理、自动聚焦以及图像稳定(例如，数码相机、便携式摄像机等)。其他消费应用包括音频和视频处理器的家庭影院系统、DVD录像机和高清晰度电视。然而，其他消费应用可以涉及先进的触摸屏控制器(例如，对于任何类型的便携式媒体设备)。因此，这种技术可以很容易地成为智能手机、平板电脑、安防系统、个人电脑、游戏技术、虚拟现实、模拟训练等的部分。
[0064]在上述实施例的讨论中，用于提供适用电路的电子元件和设备(例如，电容器、钟表、DFF、除法器、电感器、电阻器、放大器、开关、数字核心、晶体管和/或其他部件)可以容易被取代、代替或者为了适应特定的电路需要以其它方式修改。此外，应当注意:使用互补电子设备、硬件、软件等提供用于本公开教导的同等可用的选项。
[0065]在一个示例实施例中，任意数量的电容式传感器和本文中所描述的电路可以在相关联的电子设备的电路板来实现。该板可以是容纳电子设备的内部电子系统的各种组件的普通电路板，并进一步提供对电容式传感器提供其他外围和/或端子的连接器。更具体地，所述板可提供电连接，通过其该系统的其它部件可电通信。任何合适的处理器(包括数字信号处理器、微处理器、芯片组、支持等)、计算机可读非临时性存储器元件等可以根据特定配置的需求，处理需求，计算机设计等适当地耦合到电路板。其它组件(诸如，外部存储器、附加传感器、，用于音频/视频显示的控制器、以及外围设备)可以通过电缆连接至电路板插入式卡，或集成到基板本身。
[0066]在另一实施例中，图中的电路可以实现为单独的模块(例如，具有相关组件的设备和配置以执行特定应用或功能的电路)或实现为插件模块到电子设备的应用特定硬件中。注意的是，本公开的特定实施例可以容易地部分或全部地包括在芯片上系统(SOC)的封装中。SOC表示集成计算机或其它电子系统的元件到单个芯片中的1C。它可以包含数字、模拟、混合信号以及经常的射频功能:所有这些都可以设置在单个芯片衬底上。其他实施例可以包括多芯片模块(MCM)，具有位于单独的电子封装中并经配置以通过电子封装互相密切交互的多个单个1C。在各种其它实施例中，本文所述的功能可以实施为专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)以及其他半导体芯片中的一个或多个硅芯。
[0067]也必须要注意，本文列出的所有规格、尺寸，以及关系(例如，多个组件、逻辑运算等)只被提供用于示例和教导的目的。在不偏离本公开的精神或所附权利要求的范围的情况下，这些信息可以被显着地改变。规范仅适用于非限制性的例子，因此，它们应被如此理解。在前面的描述中，示例性实施例已参照特定组件的配置进行描述。在不偏离所附权利要求的范围的情况下，可以对实施例进行各种修改和变化。因此，说明书和附图被视为说明性的而不是限制性的。
[0068]注意，对于