感测系统和半导体装置的制作方法

本公开涉及感测系统，特别适合用于触摸感测电路(其连接到适配成进行电容触摸感测的触摸面板)中以及结合该感测系统的半导体装置。

背景技术：

在许多实现中，适合于电容触摸感测的触摸感测电路设计成增加电极(感测能够同时关于其来执行)的数量。这类实现提供触摸感测的增强分辨率和高质量。通常，互电容触摸面板包括数百个传感器电容器，其按照具有数十行的矩阵来排列，各行包括数十个传感器电容器。依次选择传感器电容器行，并且关于所选行中的数十个传感器电容器同时执行感测。因此，电极(关于其同时执行感测)的数量为大约数十个。对于其中各传感器电容器包括感测电极的自电容触摸面板，感测能够同时关于数百个传感器电容器来执行。同时以其来感测的各传感器电极连接到不同触摸感测电路。这个配置甚至可应用于其中存在数百个传感器电容器(其按照具有数十行的矩阵相似地排列，其中每行各自包括数十个传感器电容器)的传感器布局。但是，在实际使用中能够实际集成的触摸感测电路的数量受到硬件规模和成本所限制。因此，电极(关于其能够同时执行感测)的数量相应地受到限制。

美国专利no.7868874公开一种触摸感测电路，其提供经过代码调制的感测通道的多路复用。触摸感测电路连接到互电容触摸面板，其包括驱动电极、感测电极以及在驱动电极和感测电极彼此相交所在的相应相交点所形成的传感器电容器。通过采用以相互正交的代码所调制的脉冲驱动这些驱动电极，并且采用对应代码对感测电极所接收的信号进行解调，将感测电极所接收的信号多路复用至多个感测通道中。这实现噪声的频谱扩展，并且有效地改进信噪比(snr)。

技术实现要素：

在一个实施例中，感测系统包括：发射器电路，配置成向n个传感器传送驱动信号；n个接收器电路，配置成并行接收由n个传感器响应驱动信号而生成的n个感测信号；n个调制电路，配置成调制n个接收器电路的输出；混合器电路，配置成混合n个调制电路的输出；a/d转换器电路，配置成接收混合电路的输出；以及解调电路，配置成对a/d转换器电路的输出进行解调，以生成分别与n个感测信号对应的n个数字感测值。

附图说明

图1是示意性示出按照第一实施例的感测系统的配置的框图；

图2是示出按照第二实施例的感测系统的配置示例的框图；

图3是示出按照第二实施例的感测系统的操作示例的时序图；

图4是示出按照第三实施例的感测系统的配置示例的框图；

图5是示出按照第三实施例的感测系统的操作示例的时序图；

图6是示出按照第三实施例的感测系统的另一个操作示例的时序图；

图7是示出按照第四实施例的感测系统的配置示例的框图；

图8是示出按照第四实施例的感测系统的操作示例的时序图；

图9是示出按照第五实施例的感测系统的配置示例的框图；

图10是示意性示出按照一个或多个实施例的感测系统的框图；

图11是示意性示出按照一个或多个实施例的感测系统的框图；

图12是按照本发明的一个或多个实施例的感测系统的框图；以及

图13是示意性示出按照一个或多个实施例的感测系统的框图。

具体实施方式

[实施例1]

图1是示意性示出一个实施例中的感测系统的配置的框图。

在各个实施例中，通过标号100所表示的感测系统配置成实现关于n个传感器1_1至1_n的感测。在所示实施例中，感测系统100包括发射器电路(tx)2_1至2_n、接收器电路(rx)3_1至3_n、调制电路(mod)4_1至4_n、混合器电路5、a/d转换器电路6和解调电路70。

发射器电路2_1至2_n配置成在至少n个周期期间将驱动信号驱动到n个传感器1_1至1_n上。传送给n个传感器1_1至1_n的驱动信号的波形可以是不同的，而具有基本上相同波形的驱动信号在n个周期期间被驱动到各传感器上。“基本上相同波形”可包括工业使用中一般允许的等级的变化。虽然各周期中驱动信号的波形在理论上在n个周期期间完全不变是优选的，但是所包含误差的影响被限制到感测精度。相应地，所容许的变化等级可按照用于满足所要求感测精度的分布方案来确定。

在一个或多个实施例中，接收器电路3_1至3_n配置成并行接收由n个传感器1_1至1_n在n个周期期间响应驱动信号而生成的n个感测信号。

调制电路4_1至4_n可配置成被提供以调制系数41(其表示为n行和n列矩阵)，并且依次提供n个乘积，其中n个乘积通过在n个周期的每个中将n个感测信号乘以调制系数41的第一至第n行中的每个的n个元素而得到。

混合器电路5可配置成向a/d转换器电路6提供每一个周期所提供的n个乘积之和。作为结果，来自n个测量通道(包括n个传感器1_1至1_n、n个发射器电路2_1至2_n和n个接收器电路3_1至3_n)的n个感测信号采用调制系数41来进行代码调制，由混合器电路5在各周期中进行总计，并且然后在n个周期期间作为模拟信号来提供给a/d转换器电路6。

a/d转换器电路6可配置成依次输出与n个周期的每个中的混合器电路5的输出对应的数字值，由此在n个周期期间总共输出n个数字信号。

解调电路70可配置成接收解调系数71(其表示为与调制系数41正交的n行和n列矩阵)，并且输出n个数字感测值digout1至digoutn。在一个实施例中，解调电路70配置成通过将在n个周期期间从a/d转换器电路6所接收的n个数字信号乘以解调系数71来输出n个数字感测值digout1至digoutn，从而定义具有n个数字信号的n行和一列输入矩阵。

在一个或多个实施例中，感测系统100允许将a/d转换器电路6(其设置成将与n个传感器1_1至1_n关联的n个感测信号并行转换为数字值)的数量的减少至一。

更具体来说，解调电路70可包括与相应通道关联的解调电路7_1至7_n。解调电路7_1至7_n可配置成以一个周期的间隔依次接收解调系数71的相应行的元素。解调电路70可包括数字滤波器9_1至9_n，其连接到解调电路7_1至7_n的输出。

下面给出按照一个或多个实施例的感测系统100的操作的详细描述。

由接收器电路3_1至3_n所接收的感测信号“rx-1out”至“rx-nout”通过下列表达式来表示：

由于各周期中的各驱动信号的波形在n个周期期间是不变的，所以期望与其对应的感测信号的波形在n个周期期间是不变的。当传感器的感测值在n个周期的中间定时改变时，对应感测信号也改变，并且感测信号的变化可作为误差来操控。

感测信号表示为n行和n列矩阵，其中行分别表示n个通道，以及列分别表示n个周期，并且采用n行和n列调制系数41来调制(其中元素在下文中通过a1,1至an,n所表示)。这通过这些矩阵的乘法来实现。乘积计算为如下n行和n列矩阵：

由于各周期中的各驱动信号的波形在n个周期期间是不变的，所以乘积矩阵的不同列的相应元素具有相同值；相应行的元素(其通过下列表达式所表示)输入到a/d转换器电路6并且转换为数字值。

a/d转换器电路6的输入g1至gn能够采用n行和一列矩阵来表示。在感测系统100中，输入g1至gn以一个周期的间隔依次输入到a/d转换器电路6，并且依次转换为数字值s1至sn。换言之，与经过代码调制和混合所生成的g1至gn对应的n个数字值s1至sn在n个周期期间从a/d转换器电路6输出。

解调系数71表示为与调制系数41的矩阵正交的n行和n列矩阵(元素在下文中通过k1,1至kn,n所表示)，解调系数71的矩阵和调制系数41的矩阵是如下单位矩阵。

n个数字值s1至sn扩张成n列，以定义n行和n列矩阵，使得每列包括分别等于n个数字值s1至sn的元素，以及解调输出通过如下所述将这个n行和n列矩阵乘以解调系数71来计算。

由于各周期中的各驱动信号的波形在n个周期期间是不变的，所以期望解调输出的所有列的元素是相同值；相应行的解调结果d1至dn确定为如下的相应通道的数字感测值digout1(o1)至digoutn(on)。

如上所述，由于各周期中的各驱动信号的波形是不变的，而n个传感器在n个周期期间被驱动，所以每周期的a/d转换次数减少至一，以及将要设置成将与n个传感器1_1至1_n关联的n个感测信号并行转换为数字值的a/d转换器电路6的数量减少至一。

[实施例2]

图2是示出按照第二实施例的感测系统100的配置示例的框图。感测目标(dut)150包括n个传感器1_1至1_n(未示出)。

在一个实施例中，发射器电路20可包括m个发射器电路2_1至2_m，以及接收器电路30可包括n个接收器电路3_1至3_n。在各个实施例中，发射器电路的数量可与接收器电路的数量不同。如针对第一实施例所述，发射器电路20至少配置成在至少n个周期期间将驱动信号反复施加到n个传感器1_1至1_n。

在一个或多个实施例中，调制系数供应电路(其提供调制系数41)包括：分频器电路45，其将频率fref的参考时钟除以t进行分频；n元计数器44；存储电路42_1至42_n，其保存调制系数的相应列的元素的值；以及选择器43。

参考时钟可用来同步操作感测系统100整体；参考时钟还提供给发射器电路20和接收器电路30。分频器电路45将参考时钟除以t进行分频，其中t是定义n个周期中(驱动信号在该期间被提供)的每个的正整数。虽然未示出，但是参考时钟或者经过对其分频所生成的时钟也提供给a/d转换器电路6以及连接到a/d转换器电路6的输出的数字电路、包括解调电路70。

n元计数器44每一个周期对计数值cnt进行计数，以输出计数值cnt，其中容许计数值的范围从一到n。存储电路42_1至42_n存储调制系数41的相应列的元素的值或者指示其的代码。调制系数41的第一列的元素a1,1至a1,n存储在存储电路42_1中，第二列的元素a2,1至a2,n存储在存储电路42_2中，以及第n列的元素an,1至an,n存储在存储电路42_n中。类似方式可应用于其他列。在各个实施例中，当各元素的值从+1和-1来选择时，各元素的值可与一位数字代码“1”或“0”关联。选择器43响应计数值cnt而每一个周期读出一列的值或者指示其的代码，并且将值或代码提供给调制电路4_1至4_n。在一个实施例中，存储电路42_1至42_n可实现为一个存储器或者一个存储器的区域，以及值或代码可响应计数值cnt而从存储器读出。

调制电路4_1至4_n可例如配置为模拟乘法器电路，其将从接收器电路3_1至3_n所提供的n个感测信号乘以从调制系数供应电路所提供的调制系数。混合器电路5可配置成合计调制电路4_1至4_n的输出，并且将该和输出到a/d转换器电路6。当调制电路4_1至4_n各配置为电流-输出模拟乘法器电路时，混合器电路5配置成使从调制电路4_1至4_n接收输出信号的信号线短路。这允许混合器电路5用作相加电流电平的加法器电路。在备选实施例中，调制电路4_1至4_n各可配置为电压-输出模拟乘法器电路。在这种实施例中，混合器电路5可配置成实现电压加法。

a/d转换器电路6可配置成每一个周期依次输出与混合器电路5的输出对应的数字值，由此在n个周期期间输出n个数字信号。

解调电路可包括：n-1个串联连接延迟电路76_1至76_n-1，其各具有一个周期的延迟；以及n个乘积-和计算电路。在一个实施例中，解调系数从存储相应列的元素的值的存储电路72_1至72_n中并行提供。

在各个实施例中，n个乘积-和计算电路分别与n个通道关联。此外，与第一通道关联的乘积-和计算电路可包括乘法器77_1_1至77_1_n和加法器78_1_1至78_1_n-1，与第二通道关联的乘积-和计算电路可包括乘法器77_2_1至77_2_n和加法器78_2_1至78_2_n-1，以及与第n通道关联的乘积-和计算电路可包括乘法器77_n_1至77_n_n和加法器78_n_1至78_n_n-1。类似情况适用于其他通道。

在一个实施例中，可与第一通道关联的乘积-和计算电路中的乘法器电路77_1_1至77_1_n分别被提供以解调系数的第一行中的n个元素的值k1,1至k1,n或者表示其的代码。与第一通道的感测信号对应的数字输出(通过“数字输出1”或“o1”所表示)通过将a/d转换器电路6和n-1个延迟电路76_1至76_n-1的输出乘以n个元素的值k1,1至k1,n并且合计由这个乘法所得到的乘积来生成。

在一个实施例中，与第二通道关联的乘积-和计算电路中的乘法器电路77_2_1至77_2_n被分别提供以解调系数的第二行中的n个元素的值k2,1至k2,n。与第二通道的感测信号对应的数字输出(通过“数字输出2”或“o2”所表示)通过将a/d转换器电路6和n-1个延迟电路76_1至76_n-1的输出乘以n个元素的值k2,1至k2,n并且合计由这个乘法所得到的乘积来生成。其余通道可按照类似方式来操作。

在一个实施例中，与第n通道关联的乘积-和计算电路中的乘法器电路77_n_1至77_n_n被分别提供以解调系数的第n行中的n个元素的值kn,1至kn,n。与第n通道的感测信号对应的数字输出(通过“数字输出n”或“on”所表示)通过将a/d转换器电路6和n-1个延迟电路76_1至76_n-1的输出乘以n个元素的值kn,1至kn,n并且合计由这个乘法所得到的乘积来生成。

在各个实施例中，分别与n个通道关联的n个乘积-和计算电路通过将a/d转换器电路6和n-1个延迟电路76_1至76_n-1的输出乘以解调系数71的第一至第n行中每个的n个元素的值并且合计乘积来生成n个数字感测值(通过“数字输出1”至“数字输出n”或者“o1”至“on”表示)。

这个配置允许易于将解调电路70设计为按照上述表达式(7)来执行矩阵运算的电路，其能够配置有共享延迟级(包括n-1个串联连接的延迟电路)的n个乘积-和计算电路。

下面给出感测系统100的操作的详细描述。

图3是示出感测系统100的操作示例的时序图，其中n为四，以及调制系数和解调系数采用{1,1,-1,1}的循环码来定义。图3所示的全部数值只是示例，并且可根据需要来修改。

各周期定义为参考时钟的t个时钟周期。示出前导四个周期、后续一个周期和另一后续周期的一部分中的操作。

图例“接收器1输出”至“接收器4输出”(其对应于表达式(1))指示分别由接收器电路3_1至3_4所接收的感测信号f1(t)至f4(t)。感测信号f1(t)至f4(t)具有响应驱动信号(各在相应周期中具有相同波形)的波形，以及各周期中感测信号f1(t)至f4(t)的每个的波形因此被期望在四个周期期间是不变的(参阅表达式(2))。当传感器的感测值在四个周期的中间定时改变时，对应感测信号也改变；这个变化可作为误差来操控。

图例“cnt”指示n元计数器44(在这个示例中为四元计数器)的输出；计数值cnt每一个周期递增计数，并且以四个周期的循环期循环地取从一到四的值。

图例“调制系数1”至“调制系数4”指示提供给与相应通道关联的调制电路4_1至4_4的调制系数的元素的值。与第一通道关联的调制电路4_1依次接收调制系数41的第一至第四行和第一列中的元素a1,1至a4,1，以及与第二通道关联的调制电路4_2依次接收调制系数41的第一至第四行和第二列中的元素a1,2至a4,2。与第三通道关联的调制电路4_3依次接收调制系数41的第一至第四行和第三列中的元素a1,3至a4,3，以及与第四通道关联的调制电路4_4依次接收调制系数41的第一至第四行和第四列中的元素a1,4至a4,4。

图例“adc输入：g(t)”指示a/d转换器电路6的输入信号，其是通过采用混合器电路5合计调制电路4_1至4_4的输出所得到的模拟信号。a/d转换器电路6的输入信号与表达式(3)和(4)中的g1至g4关联，这通过图例“a/d转换”所示。图3中接着g1至g4的a/d转换器输入g5和g6指示后四个周期中表达式(3)和(4)中的g1和g2。

图例“adc输出：sn”指示a/d转换器电路6的输出。输入信号g1至g4在四个周期期间以一个周期的间隔依次提供给a/d转换器电路6，并且以一个周期的间隔依次转换为数字值s1至s4。

图例“z^-1sn＝sn-1”指示第一级延迟电路76_1的输出，其通过将a/d转换器电路6的输出延迟一个周期来生成，以及图例“z^-2sn＝sn-2”表示第二级延迟电路76_2的输出，其通过将a/d转换器电路6的输出延迟两个周期来生成。图例“z^-3sn＝sn-3”表示第三级延迟电路76_3的输出，其通过将a/d转换器电路6的输出延迟三个周期来生成。从自a/d转换器电路6的输出开始，全部a/d转换输出s1至s4在第四周期中完全准备好。

图例“解调系数”指示从存储电路72_1至72_4并行提供的解调系数km,n，其中m和n的范围各从一到四。

图例“数字输出：o1(t)”至“数字输出：o4(t)”指示相应通道的数字输出。在完全准备好全部a/d转换输出s1至s4的周期中按照下列表达式(8)所计算的数字输出o1(0)至o4(0)在前导四个周期中作为与感测信号f1(0)至f4(0)对应的数字信号来输出。

[实施例3]

图4是示出按照第三实施例的感测系统100的配置示例的框图。感测目标150包括n个传感器1_1至1_n(未示出)，以及生成对a/d转换器电路6的输入信号的电路配置与图2所示实施例2中相同。发射器电路20、接收器电路30、分频器电路45、n元计数器44、存储电路42_1至42_n、选择器43、调制电路4_1至4_n以及混合器电路5与图2所示实施例2的感测系统100中的那些相似地配置和操作；省略其细节。

进一步参照第三实施例，a/d转换器电路6在n个周期中的每个中执行增量-累加(delta-sigma)转换操作k次，并且在n个周期中的每个中输出作为a/d转换输出数字信号的k个数字数据。这个实施例3中的a/d转换器电路6的取样频率为参考时钟的频率fref的s分之一(ones^th)，其中s＝t/k，而在实施例2中取样频率为参考时钟的频率fref的t分之一(onet^th)。

解调电路70可包括n个乘法器电路77_1至77_n和n个数字滤波器9_1至9_n(对其提供n个乘法器电路77_1至77_n的输出)，其用作分别与n个通道关联的调制电路。数字滤波器9_1至9_n分别可包括一阶集成电路91_1至91_n和(k×n)阶梳状滤波器92_1至92_n，其为级联连接。

解调系数供应电路(其提供解调系数71)可包括分频器电路75、n元计数器74、存储解调系数的相应列的元素的值的存储电路72_1至72_n以及选择器73。分频器电路75对频率fref的参考时钟执行分频，并且以与a/d转换器电路6中的管线处理所引起的延迟相对应的延迟来输出分频时钟。

n元计数器74可配置成每一个周期对计数值cnt_d进行计数，以输出计数值cnt_d，其中容许计数值的范围从一到n。存储电路72_1至72_n在其中存储解调系数71的相应列的元素的值或者指示其的代码。解调系数71的第一列的元素k1,1至k1,n的值存储在存储电路72_1中，第二列的元素k2,1至k2,n的值存储在存储电路72_2中，以及第n列的元素kn,1至kn,n的值存储在存储电路72_n中。其余列的每个可按照类似方式来操作。当各元素的容许值为+1和-1时，容许值可与一位数字代码“1”和“0”关联。选择器73每一个周期读出通过计数值cnt_d或者指示其的代码所选择的列的元素的值，以便提供给乘法器电路77_1至77_n，其用作解调器电路。存储电路72_1至72_n可实现为一个存储器或者一个存储器的区域，以及该值或代码可响应计数值cnt而从存储器读出。

乘法器电路77_1(其用作适应第一通道的解调电路)接收第一行中相应元素的值k1,1至k1,n或者指示其的代码，并且依次输出通过将a/d转换器电路6的输出乘以相应元素的值k1,1至k1,n所得到的值。数字滤波器9_1的前级中的一阶集成电路91_1计算从乘法器电路77_1以与频率fref/s(其是a/d转换器电路6的取样频率)同步的一周期延迟z^-1依次输出的乘积的累加和，并且向(k×n)阶梳状滤波器92_1输出该累加和。(k×n)阶梳状滤波器92_1(其从自一阶集成电路91_1所接收的累加和中减去通过将累加和延迟u(＝n×t)/s)，其对应于n个周期的延迟，的延迟所得到的值)用作计算在n个周期期间的移动平均数的移动平均滤波器，并且输出与第一通道的感测信号对应的数字输出o1，其通过图例“数字输出1”来表示。

乘法器电路77_2至77_n和数字滤波器9_2至9_n(其与其他通道关联)可配置成按照类似方式进行操作。

这允许减小解调电路的电路尺寸。解调电路的电路尺寸，与逐字按照与实施例2的感测系统100中一样的表达式执行矩阵运算的电路配置相比，极大地减小。

图5是示出感测系统100的操作示例的时序图，其中n为四，以及调制系数和解调系数采用{1,1,-1,1}的循环码来定义，这也是关于图3的情况，其中k＝1并且s＝t。在这种情况下，生成a/d转换器电路6的adc输出s的操作与图3所示相同；省略其细节。图5所示的全部数值只是示例，并且可根据需要来修改。

图例“cnt_d”指示n元计数器74(在这个示例中为四元计数器)的输出；在每一个周期以与a/d转换器电路6中执行的管线处理的延迟对应的延迟对计数值cnt_d进行计数，并且以四个周期的循环期循环地取从一到四的值。

图例“解调系数”指示分别提供给乘法器电路77_1至77_4(其作为与相应通道关联的解调电路进行操作)的解调系数的元素的值。乘法器电路77_1(其与第一通道关联)接收解调系数71的第一行和第一至第四列中的元素k1,1至k1,4的值，以及乘法器电路77_2(其与第二通道关联)接收解调系数71的第二行和第一至第四列中的元素k2,1至k2,4的值。乘法器电路77_3(其与第三通道关联)接收解调系数71的第三行和第一至第四列中的元素k3,1至k3,4的值，以及乘法器电路77_4(其与第四通道关联)接收解调系数71的第四行和第一至第四列中的元素k4,1至k4,4的值。

图例“数字输出：o1(t)”至“数字输出：o4(t)”指示相应通道的数字输出。在a/d转换输出s1从a/d转换器电路6来输出的周期中，o1(-3)至o4(-3)(其是数字输出的中间计算值)按照下列表达式输出：

在后一周期中，o1(-2)至o4(-2)(其是数字输出的下一批中间计算值)按照下列表达式来输出：

在又一后续周期中，o1(-1)至o4(-1)(其是又一批后续中间计算值)按照下列表达式来输出：

在a/d转换器电路6开始输出a/d转换输出的周期之后的第三周期中按照下列表达式(12)所计算的o1(0)至o4(0)作为与前导四个周期中生成的感测信号f1(0)至f4(0)对应的数字信号来输出。

在又一后续周期中，按照下列表达式(13)所计算的o1(1)至o4(1)作为与第二至第五周期中生成的感测信号f1(1)至f4(1)对应的数字信号来输出。

如图5所示，虽然遭受o1(0)至o4(0)的输出的初始延迟，正如关于实施例2的情况，但是这个实施例3的配置允许以一个周期的循环期来输出数字输出o1(t)至o1(t)，而数字输出o1(t)至o1(t)在实施例2中以四个周期的循环期来输出。换言之，实施例3中的数字输出o1(t)至o4(t)的有效取样频率高达第二实施例中的n倍。

图6是示出感测系统100的另一个操作示例的时序图，其中n为四，以及调制系数和解调系数采用{1,1,-1,1}的循环码来定义，这也是关于图5的情况，其中k＝2并且s＝t/2，与图5中那些不同。因此，连接到a/d转换输出(通过图例“adc输出：s”所示)的后续级中的取样频率加倍。用于向a/d转换器电路6提供输入的操作以及提供解调系数71的电路(其包括分频器电路75、n元计数器74和存储相应列的元素的值的存储电路72_1至72_n，和选择器73)的操作与图5中的那些相同；省略其细节。

由于a/d转换输出(通过图例“acd输出：s”所示)以高达图5中那个的两倍的取样频率来输出，所以与g1和g2关联的a/d转换结果s1和s2在第一周期中输出，并且然后a/d转换结果s3、s4、s5、s6、s7、s8、s9和s10中的两个在每一个周期依次输出。

在各周期中，两个a/d转换结果与相同解调系数相乘，并且移动平均数由数字滤波器9_1至9_4来计算。相应地，各周期中的数字输出o1(t)至o4(t)计算如下：

第一周期的前一半中的数字输出o1(1)至o4(1)如下：

第一周期的后一半中的数字输出o1(2)至o4(2)如下：

第二周期的前一半中的数字输出o1(3)至o4(3)如下：

第二周期的后一半中的数字输出o1(4)至o4(4)如下：

第三周期的前一半中的数字输出o1(5)至o4(5)如下：

第三周期的后一半中的数字输出o1(6)至o4(6)如下：

第四周期的前一半中的数字输出o1(7)至o4(7)如下：

第四周期的后一半中的数字输出o1(8)至o4(8)如下：

第五周期的前一半中的数字输出o1(9)至o4(9)如下：

第五周期的后一半中的数字输出o1(10)至o4(10)如下：

虽然数字输出o1(1)至o4(1)到数字输出o1(7)至o4(7)(其直到第四周期的前一半才被生成)是中间计算值，数字输出o1(8)至o4(8)和后续数字输出能够作为感测信号的正式数字转换数据来被操控。随后，数字输出o1(9)至o4(9)、o1(10)至o4(10)…以高达图5所示情况中的两倍的取样率来输出。

[实施例4]

图7是示出实施例4中的感测系统100的配置示例的框图。感测目标(dut)150包括n个传感器1_1至1_n(未示出)，以及除了数字滤波器9_1至9_n之外的电路配置与图4所示实施例3中相同；对于除了数字滤波器9_1至9_n之外的电路省略细节。

数字滤波器9_1至9_n分别包括一阶集成电路91_1至91_n、梳状滤波器92_1至92_n以及设置在其之间的1/d抽选器(decimator)电路93_1至93_n；一阶集成电路91_1至91_n、1/d抽选器电路93_1至93_n和梳状滤波器92_1至92_n为级联连接。

进一步参照第四实施例，a/d转换器电路6的取样频率也可以是fref/s。一阶集成电路91_1至91_n各使用与这个取样频率fref/s同步的一个周期延迟z^-1来计算累加和。取样频率由1/d抽选器电路93_1至93_n减少至fref/(s×d)，以及梳状滤波器92_1至92_n从自一阶集成电路91_1至91_n所接收的累加和中减去通过将累加和延迟与n个周期对应的延迟所得到的值。梳状滤波器92_1至92_n(其以fref/(s×d)的取样频率进行操作)具有u/d(＝(n×t)/(s×d))的延迟。这样配置的数字滤波器9_1至9_n用作计算关于n个循环期的移动平均数的移动平均滤波器，并且输出与相应通道的感测信号对应的数字输出o1(t)至o4(t)。

与实施例3中相比，第四实施例的配置还提供解调电路70(包括数字滤波器9_1至9_n)的电路大小的减小。由于连接到1/d抽选器电路93_1至93_n的输出的后续级电路的取样频率由1/d抽选器电路93_1至93_n减少至d分之一(oned^th)，所以梳状滤波器92_1至92_n中包含的延迟电路的延迟量也减少至d分之一(oned^th)。这有效地减小电路尺寸。

图8是示出按照第四实施例的感测系统100的操作示例的时序图。在这个操作示例中，与图6的情况相似，n为四，调制系数和解调系数采用{1,1,-1,1}的循环码来定义，k＝2并且s＝t/2；但是，数字输出o1(t)至o4(t)的输出定时因1/d抽选器电路93_1至93_n的功能而与图6中不同。

在第四周期的后一半(在其中全部a/d转换输出s1至s8完全准备好)中生成的数字输出o1(8)至o4(8)能够作为与感测信号对应的正式数字转换数据来操控。随后，正式数字转换数据在第八周期、第十六周期…的后一半中以四个周期的循环期(未示出)来输出。其他操作在图6中示出，并且省略其细节。

[实施例5]

图9是示出实施例5中的感测系统100的配置示例的框图。感测目标150包括n个传感器1_1至1_n；除了连接到a/d转换器电路6的输出的电路之外的电路配置与按照图7所示第四实施例所述的相同。

在第五实施例中，a/d转换器电路6适配于一位增量-累加a/d转换。a/d转换器电路6每周期执行u/n次取样，以输出一位数据“1”或“0”。

与此结合，感测系统100包括符号反转电路78_1至78_n和选择器79_1至79_n，代替用作解调电路的乘法器电路77_1至77_n。选择器79_1至79_n响应从a/d转换器电路6所输出的一位数据“1”或“0”而向数字滤波器9_1至9_n提供具有原始符号或者具有反转符号的解调系数。

这消除乘法器电路77_1至77_n的使用，极大地减小电路尺寸。

虽然数字滤波器9_1至9_n的操作与按照第四实施例所述的那些基本上相同，但是抽选器电路93_1至93_n配置成将取样频率减少至u分之一(oneu^th)。这实现与图8所示相同的操作。

其他电路配置和操作与参照图7和图8所述实施例4中相同；省略其细节。

符号反转电路78_1至78_n、选择器79_1至79_n和一阶集成电路91_1至91_n(其是数字滤波器9_1至9_n的前级)可实现为双向计数器。双向计数器在a/d转换器电路6的一位输出为“1”时加上解调系数的元素的值，并且在a/d转换器电路6的一位输出为“0”时减去相同值。

[实施例6]

上述实施例的任一个(包括其修改)中所述的感测系统可广泛适用于向传感器反复提供相同激励(驱动信号)并且接收响应激励而生成的重复响应信号的感测系统。这类感测系统可包括配置成照射超声波或电磁波并且观测反射波的感测系统。

在一个实施例中，上述技术可适用于触摸面板的触摸感测电路，该触摸面板适配于电容触摸感测。

适配于电容触摸感测的触摸面板包括自电容触摸面板和互电容触摸面板；上述技术可适用于自电容和互电容触摸面板两者。

图10是示意性示出其中本公开的感测系统100用作适配于自电容触摸感测的触摸感测电路的一个实施例的框图。

在这个系统中，自电容触摸面板250连接到半导体装置300，其包括多个触摸感测电路200_1至200_m。

自电容触摸面板250包括m×n个传感器电容器。虽然m×n个传感器电容器在附图中为了便于理解而按照n行和m列来设置，但是该布置可根据需要修改。仅示出m×n个传感器电容器的每个的电极其中之一；未示出的另一电极与整个触摸面板电磁相对地来设置，并且用作公共电极。当导电物体、例如用户手指接近传感器电容器时，传感器电容器的有效电容增加传感器电容器与导电物体之间所生成的电容分量。

半导体装置300可包括m×n个端子和m个触摸感测电路200_1至200_m，并且可配置成经由m×n个端子将触摸面板250上的m×n个传感器电容器电连接到触摸感测电路200_1至200_m。触摸感测电路200_1至200_m的每个与触摸面板250上的n个传感器电容器250关联，并且用作如实施例1至5中所述的感测系统100。

触摸感测电路200_1可包括n个发射器电路2_1_1至2_1_n、n个接收器电路3_1_1至3_1_n，并且可另外包括调制电路、混合器电路、a/d转换器电路、解调电路和数字滤波器(其未示出)中的一个或多个。在一个或多个实施例中，n个发射器电路2_1_1至2_1_n和n个接收器电路3_1_1至3_1_n的输出分别被短路并且经由n个端子连接到n个传感器电容器。驱动信号(其作为电压信号)从发射器电路2_1_1至2_1_n的输出输出到传感器电容器1_1_1至1_1_n，以及传感器电容器1_1_1至1_1_n的所产生充电和放电电流作为感测信号由n个接收器电路3_1_1至3_1_n接收。后续信号处理如实施例1至5中所述。其他触摸感测电路200_2至200_m可按照类似方式来配置。

m个触摸感测电路200_1至200_m能够相互无关地操作。这允许同时执行关于多个传感器电容器的感测。在一个实施例中，触摸面板250上设置的所有m×n个传感器电容器可同时操作。

图11是示意性示出本公开的感测系统100应用于触摸感测电路(其适配于自电容触摸感测)的另一个实施例的框图。

在这个系统中，自电容触摸面板250连接到半导体装置300，其包括多路复用器201和触摸感测电路200。

半导体装置300除了多路复用器201和触摸感测电路200之外还可包括m×n个端子。半导体装置300可配置成由多路复用器201经由m×n个端子依次选择触摸面板250上设置的m×n个传感器电容器中的n个传感器电容器，并且将所选择的n个传感器电容器电连接到触摸感测电路200，以实现关于其的感测。

触摸感测电路200可包括n个发射器电路2_1至2_n、n个接收器电路3_1至3_n，并且可另外包括调制电路、混合器电路、a/d转换器电路、解调电路和数字滤波器(其未示出)中的一个或多个。n个发射器电路2_1至2_n和n个接收器电路3_1至3_n的输出分别被短路，并且电连接到多路复用器201所选择的n个传感器电容器。多路复用器201可包括例如n个双向模拟开关。作为电压信号所生成的驱动信号从发射器电路2_1至2_n的输出输出到所选择的n个传感器电容器，以及n个传感器电容器的所产生充电和放电电流作为感测信号由n个接收器电路3_1至3_n接收。后续信号处理如实施例1至5中所述。

将会理解，图10示出完全并行的方案，而图11示出时分方案。在一个实施例中，可使用这些方案的混合。例如，触摸面板250上的传感器电容器可编组为l个集合，各集合包括m×n个传感器电容器，以及半导体装置300可包括l个多路复用器201_1至201_l和l个触摸感测电路200_1至200_l。多路复用器可设置在接收器电路与调制电路之间的位置、a/d转换器电路的后续级中的位置或者其他期望位置，而并不局限于端子旁边的位置。

图12是示意性示出其中本公开的感测系统100应用于触摸感测电路(其适配于互电容触摸感测)的一个实施例的框图。

在这个系统中，互电容触摸面板260连接到包括多个触摸感测电路的半导体装置300。

互电容触摸面板260包括处于x个驱动电极和l×n个感测电极的相应相交点的x×l×n个传感器电容器。当导电物体、例如用户手指接近传感器电容器时，重新分布导电物体与传感器电容器之间存在的电容分量，并且由此减少传感器电容器的有效电容。

半导体装置300包括：发射器电路20；接收器电路3_1_1至3_l_n的l个集合，各集合包括n个接收器电路；l个调制电路4_1至4_l；l个混合器电路5_1至5_l；l个a/d转换器电路6_1至6_l；以及l个解调电路7_1至7_l。半导体装置300还包括用于将x个驱动电极连接到发射器电路20的x个端子以及用于连接l×n个感测电极和接收器电路3_1_1至3_l_n的l个集合的l×n个端子。图12中没有示出定义感测系统100和触摸感测电路200的边界，因为一个发射器电路20由l个触摸感测电路200_1至200_l来共享。第一触摸感测电路200_1由接收器电路3_1_1至3_1_n、调制电路4_1、混合器电路5_1、a/d转换器电路6_1、解调电路7_1和公共发射器电路20来组成。类似情况适用于其他触摸感测电路。第l触摸感测电路200_l由接收器电路3_l_1至3_l_n、调制电路4_l、混合器电路5_l、a/d转换器电路6_l、解调电路7_l和公共发射器电路20来组成。

半导体装置300从发射器电路20向触摸面板260上的x个驱动电极依次传送驱动信号，并且由此实现关于连接到各驱动电极的l×n个传感器电容器的感测。半导体装置300并行操作l个触摸感测电路200_1至200_l，并且依次实现关于按l×n个传感器电容器的单位的x×l×n个传感器电容器的感测。触摸感测电路200_1至200_l的操作如实施例1至5中所述。

图13是示意性示出其中本公开的感测系统100应用于触摸感测电路(其适配于互电容触摸感测)的另一个实施例的框图。

在这个系统中，互电容触摸面板260连接到半导体装置300，这也是图12中的情况，以及半导体装置300包括多路复用器201和触摸感测电路200。

半导体装置300包括x个端子、发射器电路20、l×n个端子、多路复用器201、接收器电路3_1至3_n、调制电路4、混合器电路5、a/d转换器电路6和解调电路7。半导体装置300配置成由多路复用器201经由l×n个端子依次选择触摸面板260上设置的l×n个传感器电容器中的n个传感器电容器，并且将所选择的n个传感器电容器电连接到接收器电路3_1至3_n，以实现感测。半导体装置300从发射器电路20向触摸面板260上的x个驱动电极依次传送驱动信号，并且由此驱动连接到各驱动电极的l×n个传感器电容器。并行驱动的l×n个传感器电容器由多路复用器201按n个传感器电容器的单位来依次选择，并且连接到接收器电路3_1至3_n，以实现感测。后续操作如第一至第五实施例中所述。

将会理解，图12示出完全并行方案，而图13示出时分方案。在一个实施例中，可使用这些方案的混合。

半导体装置300可例如通过cmos(互补金属-氧化物-半导体场效应晶体管)的已知半导体制造技术来形成为硅等的单片半导体衬底上的lsi(大规模集成电路)或ic(集成电路)，但是并不局限于此。

虽然以上具体描述了本公开的实施例，但是显而易见，本公开可采用各种修改方式来实现，而没有背离本公开的概念。