用于多点触摸传感器的控制器及相关的测量设备的制作方法

专利名称：用于多点触摸传感器的控制器及相关的测量设备的制作方法
技术领域：
本实用新型一般地涉及用于多激励传感器的控制器，并且具体地涉及用于多激励触摸传感器的单芯片控制器。
背景技术：
当前可以获得许多类型的输入设备，诸如按钮或按键、鼠标、轨迹球、操纵杆、触摸 传感器面板、触摸屏等，以便在计算系统中执行操作。特别地，触摸屏由于其容易和通用的 操作以及其不断下降的价格而正在变得日益流行。触摸屏可包括可以是具有触敏表面的清 澈面板的触摸传感器面板，以及诸如液晶显示器(LCD)的显示设备，所述显示设备可被部 分地或完全地定位在该面板后面，从而触敏表面可覆盖显示设备的可观看区域的至少一部 分。触摸屏可允许用户通过使用手指、触笔或其它物体在显示设备所显示的用户界面(UI) 所规定的位置处触摸该触摸传感器面板来执行各种功能。一般来说，触摸屏可识别触摸事 件以及触摸事件在触摸传感器面板上的位置，以及计算系统然后可根据在该触摸事件的时 刻所呈现的显示解释该触摸事件，并且此后可基于该触摸事件执行一个或多个动作。互电容触摸传感器面板可由大体透明的导电材料，例如，氧化铟锡(ITO)的驱动 线路和感测线路的矩阵形成，驱动线路和感测线路的矩阵通常以行和列的形式布置在大体 透明的衬底上的水平和垂直方向上。可以通过驱动线路传输驱动信号，这导致驱动线路和 感测线路的交叉点(感测像素)处的信号电容。可以根据由于驱动信号在感测线路中产生 的感测信号确定信号电容。在某些触摸传感器面板系统中，同时激励多个驱动线路，以便 在感测线路中产生合成感测信号。虽然这些系统提供了某些优点，但是由于常规的多激励 系统设计通常对系统的操作限制为特定的激励情景，因此常规的多激励系统可能是不灵活 的。例如，典型的多激励系统必须使用驱动信号的特定组合，以便产生特定的感测信号，并 且必须以特定的方式从感测信号中提取信号电容。

实用新型内容鉴于上述内容，在单个集成电路(单芯片)上形成用于多点触摸传感器的多激励 控制器，以便包括传输振荡器，基于传输振荡器的频率产生多个驱动信号的传输信号部分， 同时传输驱动信号以便驱动多点触摸传感器的多个传输通道，接收通过驱动多点触摸传感 器产生的感测信号的接收通道，接收振荡器，和基于接收振荡器的频率解调接收的感测信 号以便获得感测结果的解调部分，解调部分包括解调器和矢量运算器。这种实现可以提供 比常规设计更灵活的系统。例如，矢量运算可以允许对任意矢量的选择和测试，例如，允许 系统设计者测试和实现不同的激励矩阵/解码矩阵组合，而不需要感测系统的大量重新设 计。本公开的一个实施例的一个目的是克服现有技术中由于常规的多激励系统设计 通常对系统的操作限制为特定的激励情景，因此常规的多激励系统可能是不灵活的的技术 问题。根据一个实施例，提供了一种用于多点触摸传感器的控制器，所述控制器形成在单个集成电路上，其特征在于，所述控制器包括用于提供传输时钟信号的传输振荡器装置；用于基于所述传输时钟信号的频率产生多个驱动信号的传输信号装置；多个用于同时 传输所述驱动信号以便驱动所述多点触摸传感器的传输通道装置；用于接收通过驱动所述 多点触摸传感器产生的感测信号的接收通道装置；用于提供接收时钟信号的接收振荡器装 置；和用于基于所述接收时钟信号的频率解调接收的感测信号以便获得感测结果的解调装 置，所述解调装置包括用于执行解调操作的解调器装置和用于执行矢量运算的矢量运算器
直ο根据一个实施例，提供了一种用于获得单个感测信号中的多个测量值数据的设 备，其特征在于，所述设备包括用于通过用于进行从数字到模拟转换的数模转换器装置产 生模拟驱动信号并且用于将所述驱动信号同时传输到传感器的传输器装置，其中所述传感 器包括响应所述驱动信号产生包括多个测量值数据的感测信号的装置；用于接收感测信号 并且用于通过用于以低于所述数模转换器装置的更新速率的采样速率进行从模拟到数字 转换的模数转换器装置将所述感测信号转换为数字信号的接收器装置；和用于解码所述感 测信号以便获得多个测量值数据的解码器装置。根据一个实施例，提供了一种用于将多个驱动信号同时传输到传感器的设备，其 特征在于，所述设备包括用于产生一个或多个数字信号的传输逻辑装置；用于将所述一 个或多个数字信号转换为一个或多个模拟信号的数模转换器装置；用于从所述数模转换器 装置接收所述一个或多个模拟信号的模拟总线装置；连接到所述模拟总线装置并且每个用 于选择所述模拟总线装置的包括来自所述数模转换器装置的所述一个或多个模拟信号的 多个总线信号中的一个总线信号以便作为驱动信号传输到所述传感器的多个模拟多路复 用器装置；和连接到所述多路复用器装置并用于缓冲所选择的驱动信号以便传输到所述传 感器的多个模拟输出缓冲器装置。根据本公开的一个实施例的一个技术效果是可以提供比常规设计更灵活的系统。 例如，矢量运算可以允许对任意矢量的选择和测试，例如，允许系统设计者测试和实现不同 的激励矩阵/解码矩阵组合，而不需要感测系统的大量重新设计。

图1示出了根据本实用新型的实施例的示例计算系统。图2A示出了根据本实用新型的一个实施例的示例互电容触摸传感器面板。图2B是根据本实用新型的一个实施例的处于稳态(无触摸)情况下的示例像素 的侧视图。图2C是根据本实用新型的一个实施例的处于动态(触摸)情况下的示例像素的 侧视图。图3示出了根据本实用新型的实施例的示例专用集成电路(ASIC)单芯片多点触 摸控制器。图4示出了根据本实用新型的实施例的示例传输通道。图5示出了根据本实用新型的实施例的触摸传感器面板的示例激励。图6示出了根据本实用新型的实施例的示例感测通道和多级矢量解调引擎的第一级。[0019]图7示出了根据本实用新型的实施例的多级矢量解调引擎的示例第二级。图8示出了根据本实用新型的实施例的示例接收NC0。图9A示出了具有包括根据本实用新型的实施例的单芯片多激励控制器的触摸传 感器面板的示例移动电话。图9B示出了具有包括根据本实用新型的实施例的单芯片多激励控制器的触摸传 感器面板的示例数字媒体播放器。图9C示出了具有包括根据本实用新型的实施例的单芯片多激励控制器的触摸传 感器面板(轨迹板)和/或显示器的示例个人计算机。另外，在附图中的附图标记具有以下含义图2A中2001 到感测通道图2C中2003 由于手指图3中3001 :N个输入；3003 :M个输出图4中4001 来自面板扫描逻辑图6中6001 面板模式；6003 面板中的相位延迟；6005 :ASIC中的相位控制； 6007 传输通道图8中8001 正弦波；8003 包络线；6005 包络线成形的正弦波；849 外设总线具体实施方式
在对优选实施例的下列描述中参考了附图，这些附图构成本说明书的一部分，并 且以说明的方式示出了可以实现本实用新型的特定实施例。应当理解，可以使用其它实施 例，并且可以做出结构改变而不脱离本实用新型的实施例的范围。本实用新型涉及形成在单个集成电路(单芯片)上的多点触摸传感器的多激励控 制器。该控制器包括接收部分，多级矢量解调引擎，传输部分，和各种外设，诸如存储器、逻 辑、接口、信号产生器、处理器等。多激励控制器可以使用多个同时的驱动信号驱动传感器， 诸如触摸传感器面板，并且可以从传感器接收由多个激励产生的感测信号。由多激励控制 器接收的感测信号可以是由多个分量感测信号的叠加形成的合成信号，由驱动信号产生每 个分量信号，并且每个分量信号带有测量值数据。多激励控制器可以解调和解码多个合成 信号，以便提取由分量信号所携带的单个测量值数据。虽然此处可以互电容触摸传感器面板描述和给出本实用新型的实施例，应当理 解，本实用新型的实施例不受这种限制，而是本实用新型附加地可以用于自电容传感器面 板，以及单点或多点触摸传感器面板两者，以及使用多个同时的激励信号以便产生合成感 测信号的其它传感器。另外，虽然此处可以双侧ITO(DITO)触摸传感器面板描述和给出本 实用新型的实施例，应当理解，本实用新型的实施例还适用于其它触摸传感器面板配置，诸 如在不同衬底上或在覆盖玻璃(例如盖体220)的背部上形成驱动线路和感测线路的配置， 以及在单个衬底的相同侧上形成驱动线路和感测线路的配置。图1示出了根据本实用新型实施例的利用具有集成驱动系统的单ASIC多点触摸 控制器106的示例计算系统100。触摸控制器106是可以包括一个或多个处理器子系统102 的单个专用集成电路(ASIC)，所述一个或多个处理器子系统102可以包括，例如，一个或多 个主处理器，诸如ARM968处理器或具有类似功能和能力的其它处理器。然而，在其它实施例中，可由专用逻辑，诸如状态机，替代实现处理器功能。处理器子系统102还可以包括，例 如，外设(未示出)，诸如随机存取存储器(RAM)或其他类型的存储器或存储设备，看门狗计 时器等。触摸控制器106还可以包括例如，用于接收信号，诸如一个或多个感测通道(未示 出)的触摸感测信号103、来自其它传感器诸如传感器111的其它信号等的接收部分107。 触摸控制器106还可以包括例如，诸如多级矢量解调引擎109的解调部分，面板扫描逻辑 110，以及包括例如传输部分114的驱动系统。面板扫描逻辑110可以访问RAM112，自治地 从感测通道读取数据，并且为感测通道提供控制。另外，面板扫描逻辑110可以控制传输部 分114，以便以各种频率和相位产生可被有选择地施加到触摸传感器面板124的行上的激 励信号116。可以使用电荷泵115为传输部分产生供电电压。通过级联晶体管，激励信号 116(Vstim)可以具有比ASIC处理可以容忍的最大电压更高的振幅。因此，激励电压可以比 单个晶体管可以处理的电压电平(例如3. 6V)更高(例如6V)。虽然图1示出了与传输部 分114分离的电荷泵115，但是电荷泵可以是传输部分的一部分。虽然还可以使用其它感测介质，触摸传感器面板124可以包括具有多个行迹线 (例如驱动线路)和多个列迹线(例如感测线路)的电容感测介质。虽然还可以使用其它 透明和诸如铜的非透明材料，行迹线和列迹线可由诸如氧化铟锡(IT0)或氧化锑锡(AT0) 的透明导电介质形成。在某些实施例中，行迹线和列迹线可以彼此垂直，虽然在其它实施例 中其它非笛卡儿取向也是可能的。例如，在极坐标系中，感测线路可以是同心圆，并且驱动 线路可以是径向延伸的线路(反之亦然)。因此，应当理解，此处使用的术语“行”和“列”， “第一维度”和“第二维度”或“第一轴”和“第二轴”旨在不仅包括正交网格，而且包括具有 第一维度和第二维度的其它几何配置的交叉迹线(例如，极坐标布置的同心圆和径向线)。 行和列例如可被由基本透明的电介质材料分隔开地形成在大体透明的衬底的单个侧面上， 形成在衬底的相对侧面上，形成在由电介质材料分隔开的两个单独的衬底上等。在迹线彼此上下穿过(相交)(但彼此不形成直接电接触)的迹线的“交叉”处， 迹线本质上可以形成两个电极(虽然还可以是多于两个迹线交叉)。行迹线和列迹线的每 个交叉可以呈现出一个电容感测节点，并且可被视为图像元素(像素)126，当触摸传感器 面板124被视为捕捉触摸的“图像”时，这可能特别有用。(换言之，在触摸控制器106已经 确定是否已经在触摸传感器面板中的每个触摸传感器处检测到了触摸事件之后，多点触摸 面板中发生了触摸事件处的触摸传感器的图案可被视为是触摸的“图像”(例如，触摸面板 的手指的图案))。当给定行被保持在直流(DC)电压电平时，行电极和列电极之间的电容可 表现为寄生电容，并且当以交流(AC)信号激励给定行时可以表现为互信号电容Csig。可以 通过测量出现在被触摸的像素处的信号电荷Qsig的信号改变，检测触摸传感器面板附近 或之上的手指或其它物体的出现，该信号改变是Csig的函数。计算系统100还可以包括用于接收来自处理器子系统102的输出，并且基于该输 出执行动作的主机处理器128，所述动作可以包括但不限于移动物体诸如光标或指针，滚动 或扫视(panning)，调整控制设置，打开文件或文档，观看菜单，进行选择，执行指令，操作连 接到主机设备的外围设备，应答电话呼叫，进行电话呼叫，终止电话呼叫，改变音量或音频 设置，存储与电话通信有关的信息诸如地址、常拨号码、已接来电、未接来电，登录计算机或 计算机网络，允许被授权的个体访问计算机或计算机网络的受限制区域，装载与计算机桌面的用户优选布置相关联的用户简档，允许对Web内容的访问，启动特定程序，加密或解码 消息和/或等等。主机处理器128还可以执行与面板处理无关的附加功能，并且可被连接 到程序存储设备132和显示设备130，诸如用于给设备的用户提供UI的IXD显示器。在某 些实施例中，如图所示，主机处理器128可以是与触摸控制器106分离的单独组件。在其它 实施例中，主机处理器128可被包括为触摸控制器106的一部分。在其它实施例中，主机处 理器128的功能可由处理器子系统102执行和/或被分布在触摸控制器106的其它组件之 间。当被部分地或完整地定位在触摸传感器面板之下时，显示设备130可以与触摸传感器 面板124 —起形成触摸屏118。注意，例如可由存储在存储器(例如外设之一)内的固件实现并且由处理器子系 统102执行，或由存储在程序存储设备132内的固件实现并且由主机处理器128执行上述 功能中的一个或多个。固件还可被存储在任意计算机可读介质内，和/或被在任意计算机 可读介质内传输，以便由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备 使用，所述指令执行系统、装置或设备诸如是基于计算机的系统，包含处理器的系统，或可 以从指令执行系统、装置或设备取回指令并且执行指令的其它系统。在本文档的上下文中， “计算机可读介质”可以是可包含或存储程序，以便由指令执行系统、装置或设备使用或结 合指令执行系统、装置或设备使用的任意介质。计算机可读介质可以包括但不限于电子， 磁，光学，电磁，红外或半导体系统、装置或设备，便携计算机盘(磁性的)，随机存取存储器 (RAM)(磁性的)，只读存储器(ROM)(磁性的)，可擦除可编程只读存储器(EPR0M)(磁性 的)，便携光盘诸如⑶，⑶-R，⑶-RW，DVD，DVD-R或DVD-RW，或闪存诸如小型闪存卡、安全数 字卡、USB存储器设备、记忆棒等。固件还可被在任意传输介质中传送，以便由指令执行系统、装置或设备使用或结 合指令执行系统、装置或设备使用，所述指令执行系统、装置或设备诸如是基于计算机的系 统，包含处理器的系统，或可以从指令执行系统、装置或设备取回指令并且执行指令的其它 系统。在本文档的上下文中，“传输介质”可以是可以传递、传送或传输程序，以便由指令执 行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用的任意介质。传输可读介质 可以包括但不限于电子，磁，光学，电磁或红外的有线或无线传送介质。图2A是示出根据本实用新型的实施例的更多细节的示例触摸传感器面板124的 局部视图。图2A指出位于行迹线204和列迹线206交叉处的每个像素202处的寄生电容 Cstray(C^)的存在(虽然出于简化图示的目的，图2A中仅示出了一列的Cstray)。在图 2A的例子中，由传输部分114传输的驱动信号可被施加到触摸面板的行上。例如，可在若干 行上施加AC激励Vstim 214、Vstim 215和Vstim 217，而其它行可被连接到DC。如后面将 解释的，Vstim 214、Vstim 215和Vstim 217可以是例如具有不同相位的信号。行上的每 个激励信号可以引起电荷Qsig被通过出现在受影响的像素处的互电容注入列，其中Qsig = Csig x Vstim(1)当手指、手掌或其它物体出现在一个或多个受影响的像素处时，可以检测到注入 电荷(Qsig_sense)的改变。Vstim信号214、215和217可以包括正弦波，方波等的一个或 多个脉冲串。Vstim信号可由具有一个特定相位、振幅和频率的信号组成，但是本质上例如 可以是每个信号具有特定相位、振幅和频率的多个信号的合成，例如，可由每个信号具有特 定相位、振幅和频率的多个信号组成。每个信号分量的频率、相位或振幅可被调制。例如，可以出于开窗(windowing)目的使用振幅调制，以便提供窄带的并且具有很少谐波含量的激励信号，从而防止不希望的噪声源进入接收通道。例如，使用具有方波形状的激励信号具 有高次谐波。由于外部噪声分量和激励的高次谐波之间的互调，这些高次谐波可以引起带 内噪声分量。注意，虽然图2A示出行204和列206大体垂直，如上所述，它们不必被如此排 列。例如，每个列206可被连接到一个感测通道。图2B是根据本实用新型的实施例的稳态(无触摸)情况下的示例像素202的侧 视图。在图2B中，示出了列迹线206和行迹线204或由电介质210分隔开的电极之间的互 电容的电场线208的电场。图2C是动态(触摸)情况下的示例像素202的侧视图。在图2C中，手指212已 被放置在像素202附近。手指212在信号频率下是低阻抗物体，并且具有从列迹线204到 人体的AC电容C手指(CFinger)。人体具有大约2OOpF的对地自电容C (Cbody)，其中C人 #比(_旨大得多。如果手指212阻挡行电极和列电极之间的某些电场线208(脱离电介质并 且穿过行电极之上的空气的弥散场)，这些电场线被通过手指和人体中固有的电容路径分 路到地，并且结果，稳态信号电容Csig减小了 ACsig。换言之，等效人体和手指电容起将 Csig减小数量八(^8(此处其还被称为(^18_%11^)的作用，并且可以起到地的分路或动 态返回路径的作用，其阻挡某些电场从而导致减小的净信号电容。像素处的信号电容变为 Csig-Δ Csig，其中Csig表示静态(无触摸)分量，并且Δ Csig表示动态(触摸)分量。注 意，由于手指、手掌或其它物体不能阻挡全部电场，尤其是完全剩余在电介质材料内的那些 电场，Csig-ACsig可能总是非零的。另外，应当理解，当手指被更用力地或更完全地按压 在多点触摸面板上时，手指可以趋于变平，从而阻挡越来越多的电场，并且因此△ Csig可 以是可变的，并且表示手指被多么完全地按压在面板上(例如，从“无触摸”到“完全触摸” 的范围)。图3是根据本实用新型的实施例的示例单ASIC多点触摸控制器106的更详细的 方框图。触摸控制器106的接收(RX)部分107包括混杂通道305 (例如，用于红外传感器、 温度传感器的通道等)，以及总共N个接收通道，诸如感测通道307。感测通道307连接到 偏移补偿器309。多级矢量解调引擎109包括数字解调部分313，结果存储器315，以及矢量 运算器317。数字解调部分313连接到接收(RX) NC0319，并且矢量运算器317连接到解码 矩阵RAM321以及连接到结果RAM323。传输(TX)部分114包括传输逻辑327，传输DAC329， 以及总共M个传输通道333。传输NC0335给传输逻辑和TX DAC提供时钟，并且电荷泵115 给传输通道提供电力。传输通道333通过模拟总线339连接到激励矩阵RAM337。解码矩阵 RAM321，结果RAM323和激励矩阵RAM337可以例如是RAM112的一部分。处理器子系统102 可以在解码矩阵RAM321中存储和更新例如解码矩阵，并且在激励矩阵RAM337中存储和更 新激励矩阵，初始化多点触摸子系统，处理来自接收通道的数据，以及便于与主机处理器的
通{曰。图3示出了处理器子系统102，面板扫描逻辑110和主机处理器128。图3还示出 了时钟产生器343和处理器接口 347。触摸控制器106的各种组件通过外设总线349连接 在一起。处理器接口 347通过处理器接口(PI)连接353连接到主机处理器128。现在将参考图4描述根据本实用新型的实施例的触摸控制器106的示例驱动信号 传输操作，图4是示出了触摸控制器106的更多细节的方框图。由电荷泵115供电的传输逻辑327基于TX NC0 335产生数字信号。TX DAC329是差分DAC，并且将来自传输逻辑327 的数字信号转换为激励信号Vstim+和Vstim-。Vstim+是具有与TXNC0335相同频率的波 形的信号，并且Vstim-是具有被相对于公共电压Vcm翻转的Vstim+的波形的信号。在这 个例子中，公共电压Vcm等于2. 5V。Vstim+是具有2. 5V DC偏移以及4. 75V最大振幅的频 率为《的正弦波Vstim+ = 2. 5V+2. 25V * sin (w t)Vstim-是具有2. 25V DC偏移以及4. 75V最大振幅的频率为w的相位与Vstim+ 相差180度的正弦波Vstim-= 2. 5V+2. 25V * sin(wt+180° )当然，可以使用其它激励信号和信号产生方法。例如，TX NC0 335可以包括混合 器以便将上面的正弦波Vstim+和Vstim-信号与从包络线查找表(LUT)中产生的包络线波 形混合。包络线成形/开窗能力可能是有益的，这是由于它允许控制激励波形的谱属性， 以及还能控制将多少能量置于多点触摸通道内。这两种属性控制干扰抑制的量。向通道 中放置越多能量，干扰抑制对于外部干扰信号更为有利。开窗函数的例子是Gaussian(高 斯)，Chebychev (契比雪夫)或 Rectangular (矩形)。相对于 Rectangular 窗 口，使 用例如Chebychev窗口导致这样的激励波形，该激励波形在频域具有减小的边带波动 (sidebandripple)，并且因此允许更少的噪音在解调后进入接收通道。TX DAC329向模拟总线339的分离的线路提供Vstim+和Vstim-。总线339还包 括承载公共电压Vcm的线路以及接地的线路gnd。每个传输通道333包括模拟MUX(多路 复用器)401和缓冲器403。模拟MUX401连接到总线339的每条线路，并且可以选择驱动 信号Vstim+，Vstim-, Vcm或gnd之一，以便提供给缓冲器403。与模拟总线339和多个 MUX401 (每个传输通道一个)一起使用单个TXDAC329可以相对于其它设计允许芯片上减小 的足迹(footprint)。然而，可以使用多于一个的TX DAC329。TX DAC329可以例如是R2-R DAC，温度编码DAC，E _ ADAC，或其它类型的DAC。如下面更详细描述的，MUX401基于存储 在激励矩阵RAM337内的激励矩阵407选择驱动信号。根据TX DAC的输出处的最大激励电 压电平，传输通道333的缓冲器403可以具有1的增益(数目1)或大于1的增益。因此， 缓冲器不仅可以起增益放大来自TX DAC的信号的目的，而且还提供了驱动由多点触摸传感 器面板124给其带来的大部分电容负载的驱动能力。输出缓冲器403可以提供防止电荷泵电源上出现的噪声传播到VSTM输出的益处。 这对于防止VSTM端口上的由电荷泵产生的任何不希望的噪声以降低信噪比，以及无意中 影响触摸性能是重要的。换言之，由于每个缓冲器403具有负反馈，缓冲器403本质上是自 调节的。输出缓冲器403的电源波动抑制可以足以抑制电荷泵电源上出现的任何电源波 动。在某些实施例中，在传输部分114中使用缓冲器403可以提供足够的电源波动抑制，以 便允许使用无调节的电荷泵。这可以允许更简单和更高效的电荷泵设计。另外，可以作为 激励频率的函数或在激励频率范围之外选择电荷泵操作频率，以便防止由电荷泵引入的噪 声影响触摸性能。在触摸面板传感器124的多步扫描的每个步的过程中，每个MUX401为到触摸面 板传感器的相应驱动线路的传输选择Vstim+，Vstim-, Vcm，或GND中的一个。GND可用于 如果缓冲器未被使用，将相应的输出缓冲器置于低功率状态以便节省电力。基于激励矩阵407做出该选择。如图4所示，激励矩阵407的每行相应于扫描中的一个步，并且行中的数值指出针对每个TX通道333的驱动信号选择。对于扫描中的每个步，MUX401基于激励矩阵 407的行中的数值选择驱动信号。例如，在第一个步中，图4中STEPO行指出针对第一 TX通 道的MUX401的信号选择(MUX0_SEL)，针对第二 TX通道的MUX401的信号选择(MUX1_SEL) 等。在每个步，MUX可以选择不同的信号组合，以便与其它步不同地激励面板。面板扫描逻 辑110可以借助通过经由外设总线349的连接来增加存储在激励矩阵RAM337中的步地址， 控制这些步的定时。一旦MUX选择了信号，该信号被发送到TX通道405的缓冲器403，以便 被传输到面板传感器。注意，面板扫描逻辑还可以通过外设总线349修改激励矩阵407，例 如，以便调整激励矩阵的数据项的值，以便以其它激励矩阵取代该激励矩阵等。图5示出了根据本实用新型的实施例的触摸传感器面板124的示例激励。特 别地，图5示出了通过触摸传感器面板124的行204的驱动信号和通过触摸传感器面 板124的列206的感测信号的信号路径。图5示出了在传感器面板扫描的一个步中驱 动传感器面板124的触摸控制器106。在图5中，触摸控制器106被示出为具有分别相 应于传感器面板124的M个驱动线路(行)204和N个感测线路(列)的M个传输通 道333和N个感测通道501。传输通道333通过驱动线路204传输驱动信号Vstim[0]， Vstim[l]，· . . Vstim[M-l]，其中，Vstim与像素的信号电容Csig成比例。如上所述，作为 注入以Vstim驱动的每个像素的感测线路206中的信号电荷Qsig的结果，产生感测信号 SenseSig[0]，SenseSig[1]，. . . SenseSig[N-1]。假设一个线性系统，注入感测线路 206 中 的总信号电荷Qsig_tot是在感测通道C的每个像素处注入的信号电荷的总和Qsig_totc = Qsigc(O)+Qsigc (1)+· ··+Qsigc(M-I)(2)其中Qsigc(R)是相应于感测通道C的驱动线路R的像素处的注入电荷。因此，参 考上面的等式⑴Qsig_totc = Vstim(O) XCsigc(O)+Vstim(I) XCsigc(I)+. · · (3)Vstim(M-I) XCsigc(M-I)在传感器面板124的扫描中的每个步，当基于激励矩阵407内的针对该步的MUX_ SEL值以特定驱动信号驱动驱动线路204时，在每个感测通道内产生Qsig_totc。传感器面 板124的完整扫描导致多个Qsig_tote测量值，即，每步每通道一个Qsig_tote。对于具有P 步的扫描，等式(3)可被写为一系列等式，每个等式针对感测通道C的扫描中的一个步Qsig_totc(S) = VstimX cos (Pz_stimc(0, S)) XCsigc(O) +VstimXcos (Pz_stimc(l, S)) XCsigc(I)+. . . (4)VstimXcos (Pz_stimc((M-I), S)) XCsigc(M-I)其中=S =步索引(从0到P-l)C =通道索引(从0到N-1)Qsig_totc(S)=步 S 的感测通道 C 的 Qsig_tot
, 一、 0°-jl^ Vstim(R, S) = Vstim +
_[l 80° Vstim(R, S) = Vstim -
=用于感测通道C的Vstim(R，S)的激励相位[0070]Csigc(R)=相应于感测通道C的驱动线路R的像素处的信号电容等式(4)可被写为矩阵形式
“ 其中:MC(R,S) = cos(Pz_stimc(R, S))或写为简化形式
(5)其中Ac =感测通道C的相位矩阵。等式(5)的
部分表示鉴于该系统的特定处理方法，对激励矩阵407中的 驱动信号的选择。特别地，相位矩阵^c中的项目是激励信号的相位的余弦值(对于Vstim+ 为COS(0° )，并且对于Vstim-为cos (180° ))。这种表示考虑了下面参考图6更详细描 述的在本示例实施例中使用的特定解调处理。虽然在本示例实施例中不同的感测通道具有 相同的相位矩阵，在其它实施例中，相位矩阵可以随着感测通道的不同而改变。因此，通过以Vstim信号的不同组合激励通道的像素，由激励矩阵407中的行定 义Vstim信号的每个组合，并且根据由不同的激励组合产生的感测信号获得总信号电荷 Qsig_totc，例如，可以确定该通道的每个像素处的信号电容Csig。
(6)
^ystim =解码矩阵然而，虽然激励矩阵(并且通过扩展，
表示针对扫描中的每个步为每 个驱动线路选择的驱动信号，激励矩阵不能反映出一旦选择了驱动信号，该系统实际上如 何被激励。换言之，激励矩阵不能捕捉像素激励和可能取决于系统的配置和操作的感测信 号的测量中的其它因素。一个未在激励矩阵中被考虑的示例因素是信号延迟的改变。例如， 图5示出在这个特定例子中，驱动信号和感测信号两者可以具有不同的信号路径长度。为了清楚起见，图5仅示出了相应于驱动线路204a和204b (第一和最后的驱动 线路)的驱动信号511 (VstimW])和513(Vstim[M-l]),以及在感测线路206a上产生的感 测信号SenseSigW]的结果分量信号517和519，以及在感测线路206b上产生的感测信号 SenseSig[l]的分量信号521和523 (第一和第二感测线路)。图5示出每个感测信号是由 在感测线路的像素处产生的多个分量信号的叠加形成的合成信号。图5示出根据特定的驱动线路和感测线路对，从传输通道到感测通道的信号路径 的长度可以不同。例如，从像素到接收通道的分量信号的信号路径长度可以不同。例如，在 感测线路206a中，分量信号517的路径长度比分量信号519的路径长度长。类似地，在感测线路206b中，分量信号521的路径长度比分量信号523的路径长度长。另外，驱动信号 的信号路径长度可以根据通道而改变。例如，从TransmitC[0]到具有感测线路206a的驱 动线路204a的像素512的路径长度比从TransmitC[0]到具有感测线路206b的驱动线路 204a的像素525的路径长度短。对于AC信号，例如，信号延迟的改变可以引起分量信号相 位的不同，这可在形成用于获得Qsig_tote的合成感测信号SenseSig的分量信号的叠加中 得以反映。因此，例如，由于激励矩阵未考虑系统中的信号延迟，因此激励矩阵407(并且因 此，不能准确地反映感测信号实际上是如何形成的。由于从感测信号获得等式 (4)的总信号电荷Qsig_tote，因此得到的相位矩阵不能产生的精确结果。然而，可 以修改等式(4)的相位分量，以便对诸如与例如特定驱动/感测线路对相关联的相位延迟 的改变的因素进行补偿。例如，可以给等式(4)的相应相位分量增加与通道中的每个像素的激励信号相关 联的相位延迟Qsig_totc(S) = VstimXcos(Pz_stimc(0, S) + <tc(0)) XCsigc(0) +VstimXcos(Pz_stimc(l, S) + <tc(l)) XCsigc(l)+. . . (7)VstimX cos (Pz_stimc((M-l)，S) + <tc(M-l)) XCsigc(M_l)其中(te(R)=与感测通道C的驱动线路R相关联的相位延迟。修改后的相位分 量结果是该通道的补偿后的相位矩阵 其中MCc。mp(R，S) = cos(Pz_stimc(R, S) + (^C(R))补偿后的相位矩阵的逆矩阵被用作等式(6)中的解码矩阵
(9)
解码矩阵二Qi可被存储在解码矩阵RAM321中，并且被与从感测信号获得的
并且存储在结果存储器315中的(^1§_切、测量值一起使用，以便通过计算等式(9)确定 Csigc 值。现在将参考图6-7描述根据本实用新型的实施例从感测信号获得Csige值的示例 处理。该示例处理实现多级解调/解码，其中通过一级中的信号解调获得Qsig_tote测量 值，并且在第二级中执行矢量/矩阵操作，以便确定Csige值。图6示出了根据本实用新型 的实施例的感测通道307和数字解调部分313之一的细节。如图6所示，感测通道307包 括电荷放大器601，抗混滤波器(AAF)603，和模数转换器(ADC)605。数字解调部分313包 括可编程延迟607，混合器(信号乘法器)609和积分器611。在扫描的每个步中，感测通道 307的放大器601接收如等式(7)所述的合成信号电荷以及可编程的偏移电荷。电荷放大 器307然后通过反馈电容器CFB将偏移补偿后的合成信号电荷转换为电压VSIG，从而前置放大器的输出变为=Vsigc = (QSig_totc-Qoffc)/Cfbkc。在某些情况下，可在输入放大器601之前，由偏移补偿器309调整感测信号。调整数字信号的偏移可以减小从高度可变激励矩阵产生的某些激励信号的动态范围。特别地， 某些高度可变激励矩阵可以导致具有大于电荷放大器601的动态输入范围，即，在电荷放 大器饱和之前该放大器可以接受的最大信号量值的动态范围的感测信号。例如，在激励矩 阵是Hadamard(哈达玛)矩阵的情况下，在扫描中的一个步内，以具有相同相位的激励信号 驱动所有通道，并且可能累加所有得到的分量感测信号，以便产生具有使得放大器601饱 和的振幅的合成感测信号。在该情况下，可以使用偏移补偿，以便从输入电荷中减去足够的 电荷，以便防止电荷放大器饱和。可以在传输过程中(on-the-fly)执行扫描过程中的偏移 补偿，即，可以在扫描的不同步中应用不同的偏移补偿。在另一个示例实施例中，例如，可以通过调整放大器的反馈电容减轻放大器601 的饱和。在该情况下，可以调整各别感测通道，但是该调整对于扫描中的每个步将保持相 同。此方法在使用激励矩阵在扫描中在通道内引起相同或类似的信号不平衡，并且调整的 量不很大，例如最大为因子2的情况下是可接受的。例如，使用轮换矩阵作为激励矩阵在所 有步中引起固定的不平衡。为了清楚起见，下面参考处理一个感测通道的感测信号的信号分量(产生自对通 道像素之一的激励)以便获得该感测通道的Qsig_total的单个Qsig分量，描述获得Qsig_ total的值的感测信号处理。然而，应当理解，该分析适用于所有分量信号，并且实际的 Qsig_total结果可被理解为只是对其它分量信号的各个Qsig结果的叠加。当激励信号Vstim被施加在像素的驱动线路上时，激励信号的AC部分Vstim_ AC(t)被耦合通过感测线路，产生以与像素的信号电容Csig成比例的振幅追踪Vstim_ AC (t)的信号电荷Qsig⑴。从上面的等式(1)Qsig(t) = Csig χ Vstim_AC(t)(10)电荷放大器601的反馈路径中的反馈电容将注入的信号电荷转换为与电荷放大 器的参考电压VREF相关的输出电压
(11)使用等式(10)取代Qsig(t)产生
(12)因此，电荷放大器601输出一个信号，该信号的振幅是以电荷放大器的增益 (Csig/Cf)缩放的激励振幅Vamp_0ut(t)。更一般地说，传感器面板124给驱动信号增加振 幅调制，该振幅调制带有关于被感测的东西例如手指、水平面等的信息。电荷放大器601的输出被馈入AAF603。AAF603可以充分衰减ADC的奈奎斯特采 样极限之上的噪音分量，以便防止这些分量回混到多点触摸控制器的操作频率范围内。另 夕卜，AAF603可以衰减多点触摸控制器的操作频率范围之外的任何噪声，并且因此帮助提高 信噪比。适当地选择TX DAC的采样时钟FCLK_DAC可能也是重要的。以TXDAC时钟速率产 生频率FSTM的信号将以η * FCLK_DAC+/-FSTM在TX DAC输出信号的频谱中引入图像，而 N=l，2，...，到无限大。该图像将出现在进入接收通道的合成信号中。当在接收通道中以ADC对合成信号采样之后，这些图像将在ADC对合成触摸信号采样的采样频率FCLK_ADC周 围折叠。因此ADC的输出具有如下的频率分量N * (FCLK_DAC+/-FCLK_ADC)+/-FSTM。如 果DAC和ADC时钟速率FCLK_DAC和FCLK_ADC分别为相同的频率，这些图像出现在通带中。 在上面的例子中，一种可能的频率分量是(FCLK_DAC-FCLK_ADC)+FSTM = FSTM，并且因此将 作为不希望的带内分量出现，该不希望的带内分量导致减小的SNR，并且因此导致降低的触 摸性能。因此，选择不同于ADC采样速率的TX DAC采样频率FCLK_DAC是有益的。这可以 防止图像折叠回通带。在一个实施例中，FCLK_DAC可以是ADC时钟速率FCLK_ADC的两倍。 这两个时钟源应当相互关联，即，基于相同的主时钟。由于DAC可以消耗比对于采样时钟频 率的相同增量所组合的所有ADC所消耗的功率更少的功率，使得DAC采样时钟在频率上高 于ADC采样时钟可以是有益的。AAF603的输出可被ADC605转换为数字信号，该数字信号被从感测通道307发送到 数字解调部分313。数字解调部分313使用零差混合处理解调从感测通道307接收的数字 信号，其中对该信号和相同频率的解调信号进行相乘。为了增加混合处理的效率，可能希望 调整感测通道输出信号的相位，以便匹配解调信号的相位。以Vstim+激励传感器面板124 的像素，并且如上所述处理得到的感测信号将导致来自感测通道307的下列输出 其中VQ = Vstim = 2. 25V的AC部分的振幅θ =ADC 605的信号输出和给定感测通道的解调信号之间的相对相位延迟对于Vstim-的激励，从ADC 605得到的输出是 相对相位延迟θ可以是由诸如信号路径的几何条件、输出缓冲器的操作等的各 种系统元素所引起的延迟的合计。一般地，系统中的各种延迟可被分为两类，此处被称为 全局延迟的等同地应用于感测通道的所有驱动线路的延迟，以及此处被称为个体线路延迟 的在感测通道的驱动线路之间改变的延迟。换言之，全局延迟等同地影响合成感测信号的 所有分量信号，而个体线路延迟导致不同分量信号的不同延迟量。相对相位延迟可被表示 为θ =DCL+Φ (R)(15)其中DCL =影响感测通道的所有全局延迟的和(此处称为合成全局延迟)Φ (R)=与感测通道的驱动线路R相关联的个体线路延迟将等式(15)代入等式 (13)和(14)产生
(16)
(17)由于全局延迟等同地影响感测信号的所有分量信号，一旦为通道确定了合成全局延迟DCL，可由可编程延迟607去除感测通道输出信号的相位延迟的全局部分，产生
(18)
(19)分别作为被输入到混合器609的相应于Vstim+和Vstim-的信号。由于个体线路延迟对于感测信号的不同信号分量是不同的，不能简单地通过使用 对合成感测信号的单个相位调整，诸如由可编程延迟607进行的相位调整，从感测信号中 去除个体线路延迟。然而，可由在下面更详细描述的补偿后的相位矩阵考虑个体线路 延迟。将相位调整后的信号从可编程延迟607发送到混合器609。混合器609将相位调 整后的信号和由RX NC0319基于主振荡器615产生的解调信号
(20)相乘。注意，使用数字信号执行该混合。这可以提供高于某些以前的设计的分辨 率，可以导致改进的噪声抑制。混合器609输出的结果解调信号为
(21) 由积分器611对混合器输出进行积分，产生V.wtoulV+ =\x 字(23)
(24)由于积分器本质上具有低通响应，消除了高频分量COS(2an+180° +Φ (R))，仅 剩下了 DC分量。以2Cf的因子缩放积分器611中的结果导致来自积分器611的输出信号Vint scaledv+ = V0X cos (Φ (R)) X Csig，如果 Vstim(R) = Vstim+(25)Vint scaledv_ = V0X cos (180° + Φ (R)) X Csig，如果 Vstim(R) = Vstim-(26)在传感器面板124的扫描的每个步S中，基于激励矩阵407中用于该步的MUX_SEL 值，以Vstim+或Vstim-驱动信号驱动驱动线路204，每个激励信号为每个感测通道产生积 分器611的分量输出(25)或(26)。因此，对于通道C，积分器611的输出是相应的分量(25) 和(26)的线性组合Vint scaled t。t。⑶=V0Xffc(0, S) XCsig(O) +V0Xffc(l, S) XCsig(I)+. . . (27)[0139]V0XWc (M-l，S) XCsig(M-I)其中 等式(27)的右手侧与等式(7)的右手侧相同，Vtl等于激励信号的振幅Vstim，并 且WC(R，S)等于补偿后的相位矩阵Af,的分量。因此，积分器611的输出电压Vint s。aled t。t c (S)在每个步只是合成信号电荷Qsig_tote(S)。由通道的积分器611输出的恥18_切、值被提交到结果存储器315，形成用于解码 操作以便确定该通道的Csig值的Qsig_tote矢量
(28) 现在将描述根据本实用新型的实施例的示例矢量解码操作。参考图3，矢量运算 器317从存储器315读取Qsig_tote矢量，并且从解码矩阵RAM321读取解码矩阵
矢量运算器317然后根据等式(9)执行Qsig_tote矢量和解码矩阵，
的矢量乘，以便
获得通道C的Csigc矢量 Csigc矢量被提交到结果存储器RAM323，其它系统诸如处理器子系统102、主机处 理器128等可以在结果存储器RAM323读取Csigc矢量，以便例如通过对Csigc矢量分量和 已知Csig的静态(无触摸)值的比较感测触摸。图7示出了多级矢量解调引擎109的第二级。在信号START_FRAME (起始帧)的 声明之后，重置矢量解调引擎、步计数器和寄存器。在第一步之后，乘法器701 (每个驱动 线路0到M-I —个乘法器)对可在积分器611的输出处获得的并且存储在结果存储器315 中的Qsig_tote的数字表示与用于步0的存储在众纟二吧中的相应解码矩阵系数相乘，并且 在信号L0AD_STEP(装载步)的声明之后，在累加器703(1到16)中分别累积该结果。在 第二步之后，乘法器701 (0到M-1)对可在积分器611的输出处获得的Qsig_tot。的数字表 示与用于步1的解码矩阵系数相乘，并且在信号L0AD_STEP的声明之后，在累加器703(1到16)中分别累积该结果。重复该处理，直到已经处理了最后步P的数据，此时在信号LOAD_PIXEL(装载像素)的声明之后，累加器1到16中的累积数据(它们现在表示像素 数据Csigc)被存储在结果寄存器RAM323中。注意，信号LOAD_STEP还在给定步的结尾重 置多级矢量解调引擎109的第一级，以便准备处理下一步的合成数据。多级矢量解调引擎 的第二级实质上执行等式(9)中的操作。乘法器701(1-16)和累加器703(1-16)不必被实 现为单独的乘法器，而是可被实现为可在多个通道之间共享的单个乘法器和累加器。在与 本申请同日提交的 ThomasWilson 的题目为“ADVANCED RECEIVE CHANNELARCHITECTURE”的 美国专利申请No. 12/208，303 (代理机构卷号No. 106842023800)中描述了它的一个例子。执行诸如当前例子中的多级矢量解调可以提供比常规设计更灵活的系统。例如， 矢量运算可以允许对任意矢量的选择和测试，允许系统设计者例如测试和实现不同的激励 矩阵/解码矩阵组合，而不需要感测系统的大量重新设计。类似地，使用矢量运算级可以允 许感测系统使用不易求逆的矩阵。例如，仅包含0，1和-1的Hadamard激励矩阵(以便以相 位0°或180°的信号频率激励)具有仅含有0，1和-1的逆矩阵。然而，例如，轮换矩阵的 逆矩阵包含小数。使用矩阵解码，当前实现允许使用诸如轮换矩阵的矩阵。在另一个潜在 的益处中，可以更容易地实现对系统的缩放。例如，在芯片上的驱动器不一致的情况下(例 如，在芯片的制造处理不产生一致的驱动器的情况下)，可以更容易地对通道进行缩放，以 便减小或纠正失配。参考图3，现在将描述根据本实用新型的实施例的示例可选特征。除了从感测通 道307接收感测信号之外，图3示出数字解调部分313还可以从其它通道诸如混杂通道 305 (见图3)接收信号，所述信号可以包括来自例如传感器111 (图1)的信号。传感器111 可以是例如红外传感器、温度传感器、环境光传感器、邻近传感器等。例如，可以使用这些混 杂通道信号，以便例如在解调/解码处理过程中为附加感测、为远场检测校准系统，以便显 示信息等。可以类似于上述感测信号对混杂通道信号解调和/或解码。图8示出了根据本实用新型的实施例的示例接收NCO 801。RXNCO由正弦相位累 加器803，正弦查找表805，混合器807，振幅相位累加器809和振幅查找表811组成。可编 程的相位增量sine_phase_inc确定解调波形的频率。相位累加器803累积正弦相位增量 sine_phase_inc。正弦相位累加器803的输出表示正弦查找表805中的地址。正弦查找表 805中的合成波形具有恒定的振幅，通过对该振幅与包络线相乘对其进行包络线成形。包络 线形状被存储在振幅表811中，并且被以由振幅相位增量amp_phase_inc设定的速率从振 幅LUT中检索。类似于正弦相位增量，由振幅相位累加器809累积振幅相位增量amp_phase_ inc。振幅相位累加器809的输出表示振幅RAM中的地址。例如，正弦查找表805可以存储 精确地表示一个正弦波周期的2048个系数。正弦相位增量可以是16比特的数字，即，相位 累加器809也是16比特。由于正弦查找表805存储表示11比特的地址空间的2048个系 数，仅有正弦相位累加器809中的高11比特被送入正弦查找表的地址端口。假设以ADC时 钟速率FCLK_ADC产生解调波形，给定激励频率FSTM的相位增量可以是phasejnc = 2"16 * FSTM/FCLK_ADC。具有包络线成形的益处是可以精确控制解调的通带的频谱特性。解 调的频率响应本质上是包络线的时域表示和正弦查找表805中的正弦波的卷积。例如对 于矩形窗口，解调的频域表示是与该矩形窗口的时域表示卷积的单个频率分量(sine函数 sin (χ) /χ)。通过使用适当的窗口函数诸如Chebychev或Gaussian窗口，可以优化通带响应，以便适合给定的应用。可以类似的方式构造TX NC0，并且可以具有包络线成形特征或不 具该特征。除了激励扫描触摸传感器面板124，以便检测触摸事件之外，触摸控制器106可 以执行其它功能。例如，控制器106可以在为触摸检测主动扫描面板124之前执行频谱分 析器功能。在频谱分析器功能中，控制器106以不同频率的驱动信号驱动面板124，以便 确定具有最低噪声的一个或多个频率。然后可以在主动扫描相位过程中使用低噪声频率 或多个低噪声频率驱动面板124。在与本申请同日提交的Christoph Horst Krah，Steve Porter Hotelling, Marduke Yousefpor 和 Tom Wilson 的题目为 “SINGLE-CHIP TOUCH C0NTR0LLERWITH INTEGRATED DRIVE SYSTEM”的美国专利申请No. 12/208，334(代理机构卷 号No. 106842007720)中公开了示例的频谱分析器功能，并且该申请是提交于2007年6月 13日的美国专利申请No. 11/818, 345的继续部分(CIP)申请。图9A示出了可以包括触摸传感器面板924和显示设备930的示例移动电话936， 该触摸传感器面板包括根据本实用新型的实施例的单芯片多点激励控制器。图9B示出了可以包括触摸传感器面板924和显示设备930的示例数字媒体播放 器940，该触摸传感器面板包括根据本实用新型的实施例的单芯片多点激励控制器。图9C示出了可以包括触摸传感器面板(轨迹板)924和显示器930的示例个人计 算机944，该个人计算机的触摸传感器面板和/或显示器(在显示器是触摸屏的一部分的实 施例中)包括根据本实用新型的实施例的单芯片多点激励控制器。根据本公开的一个实施例，提供了一种用于多点触摸传感器的控制器，所述控制 器形成在单个集成电路上。所述控制器包括用于提供传输时钟信号的传输振荡器装置； 用于基于所述传输时钟信号的频率产生多个驱动信号的传输信号装置；多个用于同时传输 所述驱动信号以便驱动所述多点触摸传感器的传输通道装置；用于接收通过驱动所述多点 触摸传感器产生的感测信号的接收通道装置；用于提供接收时钟信号的接收振荡器装置； 和用于基于所述接收时钟信号的频率解调接收的感测信号以便获得感测结果的解调装置， 所述解调装置包括用于执行解调操作的解调器装置和用于执行矢量运算的矢量运算器装 置。其中，所述传输信号装置包括用于执行从数字到模拟转换的数模转换器(DAC) 装置，其中所述多个驱动信号中的每个交流(AC)驱动信号的形成包括由所述DAC装置对相 应数字信号的转换。其中，所述接收通道装置包括用于进行从模拟到数字转换的模数转换 器(ADC)装置，其中所述ADC装置以低于所述传输通道装置的DAC装置的采样速率的更新 速率处理接收的感测信号。其中，所述控制器还包括用于从来自所述传输信号装置的多个驱动信号中选择 一个驱动信号以便由所述传输通道装置传输的驱动信号选择器装置。其中，所述多个驱动 信号包括具有第一波形的第一激励信号，第一波形的频率与所述传输振荡器装置相同； 和具有第二波形的第二激励信号，第二波形是翻转的第一波形。以及，第二波形与第一波形 的相位相差180度。其中，所述控制器还包括用于存储激励矢量的激励矢量存储器装置，其中基于存 储在所述激励矢量中的信息选择所述驱动信号，以便通过所述传输通道装置传输。其中，所 述激励矢量是激励矩阵，并且存储在所述激励矩阵中的信息包括通道信息，所述通道信息指定在所述多点触摸传感器的扫描中的多个步的每个步期间，在所述传输通道装置上传输 的特定驱动信号。其中，所述解调器装置解调接收的感测信号以便获得合成测量值，所述合成测量 值包括通过以驱动信号的特定组合驱动所述多点触摸传感器产生的多个测量值数据。其 中，所述多点触摸传感器被驱动信号的多个组合驱动以便获得合成测量值集合，并且所述 矢量运算器装置以基于驱动信号的多个组合的操作数对所述合成测量值集合执行矢量运 算，以便获得多个测量值数据。其中，所述控制器还包括用于针对驱动所述多点触摸传感器的驱动信号的不同 特定组合以不同的量调整接收的感测信号的幅值的偏移补偿器装置。根据本公开的一个实施例，还公开了一种用于获得单个感测信号中的多个测量值 数据的设备。所述设备包括用于通过用于进行从数字到模拟转换的数模转换器装置产生 模拟驱动信号并且用于将所述驱动信号同时传输到传感器的传输器装置，其中所述传感器 响应所述驱动信号产生包括多个测量值数据的感测信号；用于接收感测信号并且用于通 过模数转换器(ADC)装置将所述感测信号转换为数字信号的接收器装置，所述模数转换器 (ADC)装置用于进行从模拟到数字转换，其中所述ADC装置以低于所述DAC装置的更新速率 的采样速率操作；和用于解码所述感测信号以便获得多个测量值数据的解码器装置。其中，所述设备还包括用于对接收的感测信号进行滤波以便减小由数字到模拟 转换产生的图像的滤波器装置。其中，所述更新速率近似是所述采样速率的两倍。根据本公开的一个实施例，还公开了一种用于将多个驱动信号同时传输到传感器 的设备。所述设备包括用于产生一个或多个数字信号的传输逻辑装置；用于将所述一个 或多个数字信号转换为一个或多个模拟信号的数模转换器(DAC)装置；用于从所述DAC装 置接收所述一个或多个模拟信号的模拟总线装置；连接到所述模拟总线装置的多个模拟多 路复用器(MUX)装置，每个MUX装置选择所述模拟总线装置的多个总线信号中的一个总线 信号，以便作为驱动信号传输到所述传感器，其中所述总线信号包括来自所述DAC装置的 所述一个或多个模拟信号；和连接到所述MUX装置并用于缓冲所选择的驱动信号以便传输 到所述传感器的多个模拟输出缓冲器装置。其中，所述设备还包括用于向所述传输逻辑装置提供时钟信号的振荡器装置，其 中所述传输逻辑装置基于所述时钟信号的频率产生所述一个或多个数字信号。其中，所述 多个总线信号包括具有第一波形的第一激励信号和具有第二波形的第二激励信号，第一波 形的频率与所述时钟信号相同，第二波形是翻转的第一波形。其中，所述总线信号包括公共电压信号，作为直流(DC)信号的公共电压信号和地 (GND)中的至少一个。其中，所述总线信号包括交流(AC)信号，并且由所述模拟总线装置从所述DAC装 置的单个DAC接收所有所述AC信号。其中，所述设备还包括用于存储激励矩阵的激励矩阵存储器装置，其中所述激励 矩阵指定在所述传感器的扫描的每个步期间，所述模拟总线装置中的每个总线将选择所述 多个总线信号中的哪个总线信号。根据本公开的一个实施例，还公开了一种用于多点触摸传感器的控制器，所述控制器形成在单个集成电路上。所述控制器包括用于提供传输时钟信号的传输振荡器装置；用于基于所述传输时钟信号的频率产生多个驱动信号的传输信号装置；多个用于同时传输 所述驱动信号以便驱动所述多点触摸传感器的传输通道装置；用于接收通过驱动所述多点 触摸传感器产生的感测信号的接收通道装置；用于提供接收时钟信号的接收振荡器装置； 和用于基于所述接收时钟信号的频率解调接收的感测信号以便获得感测结果的解调装置， 所述解调装置包括用于执行解调操作的解调器装置和用于执行矢量运算的矢量运算器装 置。其中，所述传输信号装置包括用于对相应数字信号执行从数字到模拟转换以便 形成所述多个驱动信号中的每个交流驱动信号的数模转换器装置。其中，所述接收通道装 置包括用于以低于所述传输通道装置的数模转换器装置的采样速率的更新速率对接收的 感测信号进行从模拟到数字转换的模数转换器装置。其中，所述控制器还包括用于从来自所述传输信号装置的多个驱动信号中选择 一个驱动信号以便由所述传输通道装置传输的驱动信号选择器装置。其中，所述控制器还包括用于存储具有用于选择所述驱动信号以便通过所述传 输通道装置进行传输的信息的激励矢量的激励矢量存储器装置。其中，所述解调器装置包括解调接收的感测信号以便获得包括通过以驱动信号的 特定组合驱动所述多点触摸传感器产生的多个测量值数据的合成测量值的装置。其中，所 述矢量运算器装置包括以基于驱动信号的多个组合的操作数对通过由驱动信号的多个组 合驱动所述多点触摸传感器获得的合成测量值集合执行矢量运算以便获得多个测量值数 据的装置。其中，所述控制器还包括用于针对驱动所述多点触摸传感器的驱动信号的不同 特定组合以不同的量调整接收的感测信号的幅值的偏移补偿器装置。根据本公开的一个实施例，还公开了一种用于获得单个感测信号中的多个测量值 数据的设备。所述设备包括用于通过用于进行从数字到模拟转换的数模转换器装置产生 模拟驱动信号并且用于将所述驱动信号同时传输到传感器的传输器装置，其中所述传感器 包括响应所述驱动信号产生包括多个测量值数据的感测信号的装置；用于接收感测信号并 且用于通过用于以低于所述数模转换器装置的更新速率的采样速率进行从模拟到数字转 换的模数转换器装置将所述感测信号转换为数字信号的接收器装置；和用于解码所述感测 信号以便获得多个测量值数据的解码器装置。其中，所述设备还包括用于对接收的感测信 号进行滤波以便减小由数字到模拟转换产生的图像的滤波器装置。根据本公开的一个实施例，还公开了一种用于将多个驱动信号同时传输到传感器 的设备。所述设备包括用于产生一个或多个数字信号的传输逻辑装置；用于将所述一个 或多个数字信号转换为一个或多个模拟信号的数模转换器装置；用于从所述数模转换器装 置接收所述一个或多个模拟信号的模拟总线装置；连接到所述模拟总线装置并且每个用于 选择所述模拟总线装置的包括来自所述数模转换器装置的所述一个或多个模拟信号的多 个总线信号中的一个总线信号以便作为驱动信号传输到所述传感器的多个模拟多路复用 器装置；和连接到所述多路复用器装置并用于缓冲所选择的驱动信号以便传输到所述传感 器的多个模拟输出缓冲器装置。其中，所述设备还包括用于向所述传输逻辑装置提供时钟信号的振荡器装置，其中所述传输逻辑装置包括基于所述时钟信号的频率产生所述一个或多个数字信号的装置。其中，所述设备还包括用于存储指定在所述传感器的扫描的每个步期间所述模拟 总线装置中的每个总线将选择所述多个总线信号中的哪个总线信号的激励矩阵的激励矩 阵存储器装置。虽然已经参考附图完整描述了本实用新型的实施例，应当注意本领域的技术人员 将会明了各种变化和修改。这些变化和修改应被理解为包括在由所附的权利要求定义的本 实用新型的实施例的范围内。
权利要求一种用于多点触摸传感器的控制器，所述控制器形成在单个集成电路上，其特征在于，所述控制器包括用于提供传输时钟信号的传输振荡器装置；用于基于所述传输时钟信号的频率产生多个驱动信号的传输信号装置；多个用于同时传输所述驱动信号以便驱动所述多点触摸传感器的传输通道装置；用于接收通过驱动所述多点触摸传感器产生的感测信号的接收通道装置；用于提供接收时钟信号的接收振荡器装置；和用于基于所述接收时钟信号的频率解调接收的感测信号以便获得感测结果的解调装置，所述解调装置包括用于执行解调操作的解调器装置和用于执行矢量运算的矢量运算器装置。
2.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述传输信号装置包括用于对相应数字信号执行从数字到模拟转换以便形成所述多个驱动信号中的每个交 流驱动信号的数模转换器装置。
3.如权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述接收通道装置包括用于以低于所述传输通道装置的数模转换器装置的采样速率的更新速率对接收的感 测信号进行从模拟到数字转换的模数转换器装置。
4.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括用于从来自所述传输信号装置的多个驱动信号中选择一个驱动信号以便由所述传输 通道装置传输的驱动信号选择器装置。
5.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括用于存储具有用于选择所述驱动信号以便通过所述传输通道装置进行传输的信息的 激励矢量的激励矢量存储器装置。
6.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述解调器装置包括解调接收的感测信 号以便获得包括通过以驱动信号的特定组合驱动所述多点触摸传感器产生的多个测量值 数据的合成测量值的装置。
7.如权利要求6所述的控制器，其特征在于，所述矢量运算器装置包括以基于驱动信 号的多个组合的操作数对通过由驱动信号的多个组合驱动所述多点触摸传感器获得的合 成测量值集合执行矢量运算以便获得多个测量值数据的装置。
8.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括用于针对驱动所述多点触摸传感器的驱动信号的不同特定组合以不同的量调整接收 的感测信号的幅值的偏移补偿器装置。
9.一种用于获得单个感测信号中的多个测量值数据的设备，其特征在于，所述设备包括用于通过用于进行从数字到模拟转换的数模转换器装置产生模拟驱动信号并且用于 将所述驱动信号同时传输到传感器的传输器装置，其中所述传感器包括响应所述驱动信号 产生包括多个测量值数据的感测信号的装置；用于接收感测信号并且用于通过用于以低于所述数模转换器装置的更新速率的采样 速率进行从模拟到数字转换的模数转换器装置将所述感测信号转换为数字信号的接收器 装置；和用于解码所述感测信号以便获得多个测量值数据的解码器装置。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备还包括用于对接收的感测信号进行滤波以便减小由数字到模拟转换产生的图像的滤波器装
专利摘要本实用新型涉及多点触摸传感器的控制器及相关的测量和传输设备。所述控制器包括提供传输时钟信号的传输振荡器装置；基于所述传输时钟信号的频率产生多个驱动信号的传输信号装置；多个同时传输所述驱动信号以便驱动所述多点触摸传感器的传输通道装置；接收通过驱动所述多点触摸传感器产生的感测信号的接收通道装置；提供接收时钟信号的接收振荡器装置；和基于所述接收时钟信号的频率解调接收的感测信号以便获得感测结果的解调装置，所述解调装置包括执行解调操作的解调器装置和执行矢量运算的矢量运算器装置。本实用新型的一个实施例解决的一个问题是常规的多激励系统不够灵活。根据本实用新型 的一个实施例的一个用途是用于多点触摸控制。
文档编号G06F3/041GK201616085SQ20092017760
公开日2010年10月27日 申请日期2009年9月10日 优先权日2008年9月10日
发明者C·H·克拉, M·尤斯弗波, S·P·霍泰玲, T·J·威尔森 申请人:苹果公司