电容性接近性设备和包括电容性接近性设备的电子设备的制作方法

专利名称：电容性接近性设备和包括电容性接近性设备的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子设备的电容性接近性设备。本发明还涉及一种包括所述电容 性接近性设备的电子设备，以及一种用于所述电容性接近性设备的感测电路。
背景技术：
例如，在用于个人计算机和/或膝上计算机的监视器中，当不使用显示设备时减 少显示设备中的能耗是已知的。在这种系统中，例如通过检测用户的键敲击或用户的鼠标 移动来测量用户的活动。在用户尚未敲击键达到某个预定时间或者尚未移动计算机或膝上 计算机的鼠标达到某个预定时间的情况下，显示设备进入所谓的节能模式，其也可以称为 “休眠模式”，其中显示设备关闭，或者其中显示设备的背光关闭。然而，显示设备经常在用 户例如正阅读显示设备上的长文本而不敲击键或移动鼠标的同时切换到节能模式。在更先进的能耗方案中，感测显示设备前面的用户的实际存在性。该方案具有的 优点在于，只要用户在显示设备前面，显示设备就不进入节能模式。此外，当用户离开显示 设备时，此后激活节能模式的预定时间可以减少，因此进一步减少了显示设备的(不必要 的)功耗。这些系统例如记载于美国专利申请US 2003/0051179，其中公开了具有用于检 测用户的不存在性的传感器的显示器。可替换地，EP 0 949 557公开了一种便携式计算机 中的相似系统。两份文献公开了红外或超声传感器，用于检测显示设备前面的用户的存在 性或不存在性。显示设备中所使用的已知传感器使用发射机来发送信号，并且感测来自用 户的反射信号。可替换地，美国专利申请US 2003/0122777公开了传感器可以包括相机、 SONAR或RADAR系统，用于检测显示设备前面的用户的距离。主动红外和超声传感器的缺点是它们关于对象的材料的依赖性。布料可能过多地 吸收所发送的能量，从而减少检测范围，或者给出错误的距离读数。此外，视场一般相对窄， 导致仅在显示设备前面的正中心线中产生敏感区域。可以通过使用定向于不同方向的更多 个传感器来解决该问题，然而，这样导致了相对昂贵的解决方案。被动红外传感器将不对静 止(温暖)对象做出反应，从而当人在监视器之前不充分移动时，节能模式将被激活，这同样 可能是不想要的情况。用于感测显示设备前面人的存在性的替选传感器是经由电容性传感器。电容性传 感器例如公开于US 6，486，681，其中公开了用于电容性传感器的测量电路，用于距离测量 和/或空间监控。测量电路包括连接到模数转换器的依赖于相位的整流器装置。已知电容性传感器的缺点在于，通过已知电容性传感器记录人不够可靠。

发明内容
本发明目的在于提供一种具有改进的可靠性的电容性接近性设备。根据本发明第一方面，该目的利用用于感测电子设备附近的对象的存在性和/或 不存在性的电容性接近性设备而得以实现，所述电容性接近性设备包括
发射电极，以电容方式耦合到接收机电极，振荡器，用于在所述发射电极与所述接收机电极之间生成发射信号，其为交变电场，以
及
感测电路，连接到所述接收机电极，所述感测电路从所述接收机电极接收测量信号， 并且包括第一检测电路，用于生成和所述对象与所述电子设备之间的距离成比例的输出信 号，所述测量信号包括噪声，所述感测电路还包括噪声抑制装置，用于在进入所述第一检测 电路之前减少来自所述测量信号的噪声。发明人已经发现，当在电子设备(具体地说，显示设备)中使用时，已知电容性传感 器的输出信号相对嘈杂。归因于这种嘈杂信号，通过已知电容性传感器记录人并非足够可 靠。发明人已经发现，嘈杂信号源自显示设备自身和/或显示设备的环境，例如具有用于检 测另一显示设备的邻近的对象的存在性和/或不存在性的电容性接近性设备的其它显示 设备。显示设备自身和/或另一显示设备干扰到测量信号。电容性接近性设备典型地位于 显示设备的显示器边缘周围。因为边缘变得相对小，所以发射电极和接收机电极也位于相 对接近于显示设备的显示器。因为显示器还生成变化电场，所以源自至显示设备的显示器 的相对小距离的噪声对于可靠标识对象和/或人产生太多噪声。这种噪声具有相对宽的频 谱。同步检测连带已知电容性传感器中的低通滤波器用于对来自测量信号的噪声进行滤 波。然而，具有接近于所生成的发射频率的频率分量并且由此位于带通放大器的传输带内 的噪声没有被带通放大器充分地滤波。归因于带内噪声的大幅度，放大器和同步检测器可 以修剪，导致电路的不足滤波和失效，给出错误的对象存在性检测。发明人已经发现，当在显示设备中应用已知的电容性传感器时，需要另外的噪声 抑制技术。为了改进根据本发明的电容性接近性设备的可靠性，所述电容性接近性设备包 括噪声抑制装置，用于在进入所述同步检测电路之前减少来自所述测量信号的噪声。通过 在第一同步检测电路之前应用所述噪声抑制装置，所述测量信号中存在的噪声在其被放大 之前得以减少。故此，噪声抑制装置的添加防止了感测电路中的各级放大器修剪，使得人或 对象的检测更可靠。 根据本发明的电容性接近性传感器中的感测电路执行的方法步骤包括 从所述接收机电极接收测量信号，
经由同步检测方法并且通过对所述同步检测方法的输出进行低通滤波来生成输出信 号，以及
应用噪声抑制方法，用于在应用所述同步检测方法之前减少来自所述测量信号的噪声。这些方法步骤可以由计算机程序产品执行，其包括用于使得处理器执行以上列出 的方法步骤的指令。所述同步检测可以例如使用采用开关整流器的同步整流而完成，该整流器使用与 发射信号基本上同相的基准信号驱动。典型地，所述第一同步整流器基本上在基准信号或 发射信号的过零点进行切换。随后，第一低通滤波器和放大器用于提取和放大指示人或对 象的存在性或不存在性的信号。该信号可以是静止的或慢变的，其中慢变信号可以是对象 正移动的指示。可以使用例如比较器对所生成的输出信号与第一接近性基准电平进行比较。当对 象与电子设备之间的距离增加时，输出信号增加。所以，当输出信号增加到大于第一接近性
5基准电平时，电子设备认为用户不存在，并且切换到节能模式。在电容性接近性设备的实施例中，所述噪声抑制装置包括第一差分放大器，用于 通过从所述测量信号减去校正信号而生成包括来自所述测量信号的噪声的至少一部分的 噪声信号，所述校正信号基本上具有与所述发射信号相同的频率和相位，并且具有与所述 感测发射信号成比例的幅度。这种噪声信号可以例如用在所述电容性接近性设备中，以产 生主动噪声抑制。所述校正信号的幅度与感测发射信号成比例，并且优选地包括与所述感 测发射信号相同的幅度。为了抑制所述测量信号中可能存在的带内噪声，所述噪声抑制装 置通过从所述测量信号减去所述校正信号而重构测量信号中的噪声分量。由于所述校正信 号具有与所述发射信号相同的频率，并且具有与所述感测发射信号成比例的幅度，因此所 述差分放大器从所述测量信号移除所述感测发射信号的至少一部分，生成指示所述测量信 号中的噪声的噪声信号。该噪声信号可以随后用于生成所述感测发射信号的基本上较少噪 声的拷贝。根据本发明的电容性接近性传感器中的感测电路可以执行的方法步骤包括 接收基本上具有与所述发射信号相同频率并且具有与所述感测发射信号成比例的幅
度的校正信号，以及
从所述测量信号减去所述校正信号，以生成所述噪声信号。这些方法步骤可以由计算机程序产品执行，其包括用于使得处理器执行以上列出 的方法步骤的指令。在电容性接近性设备的实施例中，所述电容性接近性设备包括屏蔽了所述发射信 号的另一接收机电极，用于感测包括源自所述显示设备的噪声的至少一部分的噪声信号。 发明人已经发现，噪声的主要部分源自显示设备的显示器。通过布置屏蔽所述发射信号的 另一接收机电极，并且从而该另一接收机电极典型地仅感测来自所述显示设备的显示器的 噪声，来自所述另一接收机电极的该噪声信号可以用于例如通过使用第二差分放大器从所 述测量信号减去所述噪声信号来主动减少来自所述测量信号的噪声。另一接收机电极的屏蔽可以通过在主动显示单元附近使用充分窄的噪声接收电 极而得以完成。所述发射信号接收电极优选地位于噪声接收电极上面，故此基本上对所述 噪声接收电极屏蔽了所述发射信号。在电容性接近性设备的实施例中，所述噪声抑制装置还包括可变增益放大器、第 二同步检测电路连带第二低通滤波器以及积分器电路，所述第二同步检测电路连带所述第 二低通滤波器接收所述噪声信号，以便生成所述感测发射信号的有效幅度，所述积分器电 路接收所述有效幅度，并且将所述有效幅度与基准电平进行比较，以便生成提供给所述可 变增益放大器的增益信号，并且限定所述可变增益放大器的增益，所述可变增益放大器接 收所述发射信号和所述增益信号，并且根据所述增益信号适应性调节所述发射信号的幅 度，以生成所述校正信号。在所述感测发射信号受抑制(优选地，完全受抑制)的同时，所述 噪声信号包括来自所述测量信号的所有噪声。该校正信号关联于感测发射信号，因为校正 信号基本上是感测发射信号的无噪声拷贝。生成所述校正信号，方式是使用所述噪声信 号，并且将使用所述第二同步检测电路连带所述第二低通滤波的另一同步检测应用于所述 噪声信号，移除所述噪声的主要部分，并且仅提供作为感测发射信号的静止或慢变幅度的 感测发射信号的有效幅度。将低频剩余信号与例如接地电平进行比较，以生成指示所述感测发射信号的低频部分的增益信号。所述增益信号随后用于调制所述发射信号。所述发射 信号可以被看作基本上无噪声信号，并且所述增益信号可以被看作主要包括指示人或对象 是否接近于电容性接近性设备所需的低频感测信息。使用所述增益信号来调制基本上无噪 声的发射信号生成包括感测的接近性信息的感测发射信号的基本上无噪声拷贝。所述无噪 声拷贝也可以用于可靠地生成作为根据本发明的电容性接近性设备的邻域中的人或对象 的存在性和/或不存在性的可靠指示的输出信号。 根据本发明的电容性接近性传感器中的感测电路可以执行的方法步骤包括
经由另一同步检测方法并且通过对所述另一同步检测方法的输出进行低通滤波来生 成有效幅度，以及
将所述有效幅度与基准电平进行比较，以便生成增益信号，以及 根据所述增益信号适应性调节所述发射信号的幅度，以生成所述校正信号。这些方法步骤可以由计算机程序产品执行，其包括用于使得处理器执行以上列出 的方法步骤的指令。在电容性接近性设备的实施例中，所述噪声抑制装置包括第二差分放大器，用于 生成随后提供给用于生成所述输出信号的第一检测电路的噪声减少的测量信号，所述第二 差分放大器通过从所述测量信号减去所述噪声信号而生成所述噪声减少的测量信号。在所 述第二差分放大器与所述第一同步检测电路之间，可以存在带通放大步骤，以在其进入所 述第一同步检测电路之前放大所述噪声减少的测量信号。所述噪声信号是通过从所述测量 信号减去所述校正信号(其为所述感测发射信号的基本上无噪声拷贝)而产生的。故此，所 述噪声信号包括先前在所述测量信号中的基本上隔离的噪声。可以从所述测量信号减去该 隔离的噪声，以在信号进入所述第一同步检测电路之前至少部分地移除噪声。通过使用所 述噪声信号来主动移除来自测量信号的噪声，输出信号的可靠性得以改进。根据本发明的电容性接近性传感器中的感测电路可以执行的方法步骤包括 通过从所述测量信号减去所述噪声信号而生成噪声减少的测量信号，以及 通过将所述检测方法应用于所述噪声减少的测量信号而生成所述输出信号。这些方法步骤可以由计算机程序产品执行，其包括用于使得处理器执行以上列出 的方法步骤的指令。在电容性接近性设备的实施例中，所述校正信号提供给所述第一检测电路，以便 生成所述输出信号。此外，在放大后的校正信号进入所述第一同步检测电路之前，所述校正 信号可以使用带通放大步骤而放大。发明人已经发现，因为所述校正信号是所述感测发射 信号的基本上无噪声拷贝，所以所述校正信号可以有利地用于生成所述输出信号，而非使 用所述测量信号。在主动噪声抑制的该替选实施例中，所述校正信号直接提供给所述第一 同步检测电路(有可能在已经通过带通放大步骤放大之后)，而不是如前指示的那样通过从 所述测量信号减去所述噪声信号而生成噪声减少的测量信号。主动噪声抑制的这种替选实 施例需要更少的组件，因为其典型地需要少一个差分放大器(第二差分放大器)。通常，在所 述噪声减少的测量信号提供给所述第一同步检测电路之前，所述噪声减少的测量信号通过 带通滤波器和放大器。所述带通滤波器用于进一步抑制噪声。放大优选地使用交流信号而 完成，因为这通常具有成本好处，原因是相对廉价的组件可以用于放大。当使用所述校正信 号而非所述噪声减少的测量信号时，可以省略在放大器之前的附加带通滤波器，进一步减
7少了根据本发明的主动噪声减少电路的成本。根据本发明的电容性接近性传感器中的感测电路可以执行与权利要求3有关的 附加方法步骤，其中所述方法包括
通过将所述检测方法应用于所述校正信号而生成所述输出信号。这些方法步骤可以由计算机程序产品执行，其包括用于使得处理器执行以上列出 的方法步骤的指令。以上结合权利要求2至5所示出并且解释的主动噪声减少电路可以通过接收包括 信号的窄频部分中的信息并且包括相对宽频范围噪声的交流测量信号而在需要通用信号 处理的任何系统中执行。此外，与以上所示出并且解释的情况相比，所述主动噪声减少可以 在感测电路中的不同位置或者在感测电路中的多个位置执行。最后，所述主动噪声减少电 路可以用在需要测量信号的噪声减少的其它设备中，例如使用同步检测方法的其它设备， 而不仅用在用于电子设备的电容性接近性设备中。在所述电容性接近性设备的实施例中，所述噪声抑制装置包括拍频检测器，用于 分析所述测量信号和/或所述输出信号，以在所述测量信号中标识除了所述发射信号的频 率之外的规则和/或周期信号分量。该规则和/或周期信号分量可以源自可以包括相对规 则和/或周期信号的显示设备上显示的当前图片的生成。当前图片的生成可以包括干扰到 所述发射信号的频率的规则频率，并且因此不可以经由已知同步检测而被滤波。这种干扰 信号可以使用若干已知硬件和/或软件布置方式而被相对容易地检测到。在此公开的拍频检测器可以添加到权利要求1至5中的任一项中已经公开的主动 噪声抑制方法。然而，这种拍频检测器的添加也可以在需要通用信号处理的其它系统中，其 中发射具有预定频率的信号并且随后测量关联信号。在任何这些系统中，在此以及本文中 的其余部分中公开的拍频检测器可以有利地应用于检测规则和/或周期信号分量并且适 应性调节所述发射信号的频率，以避免这些规则和/或周期信号分量或者选择发射信号中 所标识的规则和/或周期信号分量的干扰最小的频率。以上公开的拍频检测器适应性调节所述发射信号的频率，以减少测量信号中的具 有规则和/或周期信号分量的干扰信号。虽然干扰信号分量的频率的分析可以在第一同步 检测器后面完成，但用于减少来自所述测量信号的噪声的适应性调节通过改动在所述振荡 器处的发射信号的频率而完成，并且因此在所述测量信号进入所述第一同步检测电路之前 完成。最后，所述拍频检测器可以用在其它设备中，而不仅用在用于电子设备的电容性 接近性设备中。根据本发明的电容性接近性传感器中的噪声抑制装置可以包括若干方法步骤，其 包括
接收所述测量信号和/或所述输出信号，以及
分析所述测量信号和/或输出信号，以在所述测量信号中标识除了所述发射信号的频 率之外的规则和/或周期信号分量。这些方法步骤可以由计算机程序产品执行，其包括用于使得处理器执行以上列出 的方法步骤的指令。拍频检测可以相对容易地在可编程控制器(例如微控制器)中执行。电容性接近性
8设备的输出信号指示所述对象与所述电容性接近性设备之间的距离。通常，对象典型地在 所述电容性接近性设备前面不以基本上规则的移动而运动。当在例如预定时间间隔上检测 到这种基本上规则的移动时，规则移动可能是源自所述显示设备的噪声，或者可能是源自 另一显示设备的噪声，所述另一显示设备例如也包括另一电容性接近性设备。这种规则和 /或周期信号不可以经由所述同步检测而完全移除，以生成所述输出信号，并且可能将自身 表示为指示对象与电容性接近性设备之间的变化距离的信号。该另一电容性接近性设备可 以影响所述电容性接近性设备的测量信号，故此提供所述对象与所述电容性接近性设备之 间的距离的错误变化。改动所述发射信号的频率可以减少所述测量信号中的规则和/或周 期分量，从而减少不能使用所述同步检测而充分移除的测量信号中的规则噪声。在电容性接近性设备的实施例中，所述拍频检测器包括
用于接收测量信号和/或指示所述对象与所述电容性接近性设备之间的距离的输出 信号的装置，
用于分析所述测量信号和/或所述输出信号以便检测对象相对于所述电容性接近性 设备的规则和/或周期距离变化的装置，所述规则和/或周期距离变化指示所述感测发射 信号中的规则和/或周期信号分量，
如果标识所述规则和/或周期距离变化，则所述电容性接近性设备包括用于将频率 信号发送到振荡器以便改动所述发射信号的频率的装置。用于分析所述测量信号和/或输出信号的装置可以例如包括傅立叶变换算法，其 不同算法是本领域已知的。这种傅立叶变换算法可以非常合适地通过软件完成，尤其是当 将所述输出信号用于分析时，因为所述输出信号是不需要快速模数转换器的静止信号或慢 移动信号。可替换地，可以使用用于分析所述测量信号和/或输出信号的不同装置，以找寻 所述测量信号中的规则和/或周期分量。干扰到所述感测发射信号的拍频频率典型地具有相对低的频率，例如10赫兹以 及以下。具有比10赫兹更高频率的干扰被所述第一同步检测电路后面的第一低通滤波器 滤波，并且仅轻微地干扰所述输出信号。根据本发明的电容性接近性传感器中的噪声抑制装置可以包括若干方法步骤，其 包括
接收测量信号和/或指示所述对象与所述电容性接近性设备之间的距离的输出信号， 分析所述测量信号和/或所述输出信号以便检测对象相对于所述电容性接近性设备 的规则和/或周期距离变化，所述规则和/或周期距离变化指示所述测量信号中的规则和
/或周期信号分量，
如果标识所述规则和/或周期距离变化，则将频率信号发送到振荡器，用于改动发射 信号的频率。这些方法步骤可以由计算机程序产品执行，其包括用于使得处理器执行以上列出 的方法步骤的指令。在电容性接近性设备的实施例中，所述振荡器被布置为切换到在中心频率周围预 定范围的频率中的另一频率。中心频率例如是75kHz，并且带通放大器被选取，以具有基本 上与所述振荡器的中心频率对应的带通滤波器的中心。所述频率信号可以包括例如三比特 信号，其允许从中选择8个不同的频率(例如每一频率分离开800Hz)以减少来自所述测量
9信号的规则和/或周期信号分量。使用三比特信号降低了噪声抑制装置的复杂性，同时允 许振荡器频率的偏移，以减少来自测量信号的规则和/或周期信号分量。此外，所述振荡器的频率的改变将因使用带通滤波器而受限。归因于存在的带通 滤波器，执行同步检测的相位可能不完全对应于所述振荡器所生成的发射信号的相位，尤 其是当所述发射信号的频率从所述中心频率偏移时。所述发射信号与所述同步检测器的检 测相位之间的这种(相对小的)相移源自所述带通滤波器未完全以所述发射信号的频率为 中心。结果，输出信号的幅度典型地减少，因此减少了电容性接近性设备的灵敏度。通过切 换到预定范围频率内的不同频率，可以选取该范围的频率，从而所述输出信号的减少依然 受限。在电容性接近性设备的实施例中，所述拍频检测器被布置为检测具有低于20赫 兹的频率的规则和/或周期信号分量。干扰到所述感测发射信号的拍频典型地具有相对低 的频率，例如20赫兹以及以下。具有比20赫兹更高频率的干扰可以被所述同步检测电路 后面的低通滤波器滤波，并且仅轻微地影响所述输出信号。在电容性接近性设备的实施例中，所述电容性接近性设备还包括相位控制电路， 用于使得基准信号与所述感测发射信号之间的相位差最小化，所述基准信号用于触发作为 第一同步检测电路的第一检测电路和/或所述第二同步检测电路。在电容性接近性设备的 实施例中，所述基准信号基本上与所述振荡器所生成的发射信号相同，或者所述基准信号 是直接得自所述发射信号的信号。如前所示，例如，通过所述拍频检测器调谐所述振荡器以 避免所述测量信号中的规则和/或周期信号分量，归因于所述发射信号相对于所述带通滤 波器的中心频率的频偏，所述基准信号与所述测量信号之间可能存在相位差。当这种相位 差存在时，所述电容性接近性设备的灵敏度不是最佳的。通过应用相位控制电路以便使所 述基准信号的相位移至基本上与所述测量信号的相位一致，所述测量信号的信号强度最大 化，并且因此所述电容性接近性设备的灵敏度最大化。根据本发明的电容性接近性传感器中的噪声抑制装置可以包括若干方法步骤，其 包括
最小化基准信号与所述测量信号之间的相位差，所述基准信号用于触发作为第一同步 检测电路的第一检测电路和/或所述第二同步检测电路。这些方法步骤可以由计算机程序产品执行，其包括用于使得处理器执行以上列出 的方法步骤的指令。在电容性接近性设备的实施例中，所述相位控制电路包括可变相位控制器、第三 同步检测电路连带第三低通滤波器，以及第二积分器电路，所述第三同步检测电路连带所 述第三低通滤波器接收所述测量信号，并且使用相对于所述基准信号90度相移的相移基 准信号来检测所述测量信号，所述第二积分器电路将所述第三低通滤波器的输出与基准电 平(例如大地)进行比较，以生成提供给所述可变相位控制器并且限定所述基准信号的相位 的相位控制信号。所述基准信号的调整一般是例如使用锁定放大器中的相位调整而手动 完成的。可替换地，可以使用自动化相位调整，例如使用与正交基准信号的乘法，并且使用 两个平方的输出之和的平方根。然而，这种自动化相位调整需要强大的处理，因此相对昂 贵。当前公开的自动相位控制电路防止电容性接近性设备的手动或工厂调整，并且减少了 成本。
归因于在相对于所述基准信号90度偏移的频率处切换的所述第三同步检测电路 的使用，当所述基准信号的相位对应于所述测量信号的相位时，所述第三同步检测电路的 输出基本上是零。然而，当两个信号之间存在相位偏移时，所述第二积分器电路生成与感测 的相移成比例的相位控制信号。该相位控制信号可以直接用于控制可变相位控制器，以适 应性调节基准信号的相位，从而所述基准信号与所述测量信号之间的相位差基本上为零。该实施例的另一优点在于，其自动校正基准信号与所述测量信号之间的相位的差 异，该差异可能归因于由所述拍频检测器初始化的由所述振荡器关于所述带通滤波器的中 心频率的发射频率的偏移而产生。将所述相位控制电路与所述拍频检测器组合，可以改动 频率以防止规则和/或周期信号分量的范围可以扩展，并且电容性接近性设备的灵敏度可 以保持相对高。在此公开的相位控制电路可以添加到前述权利要求中的任一项中已经公开的主 动噪声抑制方法。然而，这种相位控制电路的添加也可以在需要通用信号处理的其它系统 中，其中发射具有预定频率的信号并且随后测量关联信号。在任何这些系统中，在此以及本 文的其余部分中公开的所述相位控制电路可以有利地应用于将驱动同步检测器的频率与 所述测量信号的频率同步。结果，获得相对廉价的并且精确的相位控制电路。以上公开的相位控制电路适应性调节所述基准信号的相位，以使得所述同步检测 电路的输出最大化。这样，用于使得所述同步检测电路的输出最大化以及因此用于减少来 自测量信号的噪声的适应性调节通过在所述测量信号进入所述第一同步检测电路之前改 动所述基准信号的相位而完成。最后，所述相位控制电路可以用在其它设备中，而不仅用在用于电子设备的电容 性接近性设备中。根据本发明的电容性接近性传感器中的噪声抑制装置可以包括若干方法步骤，其 包括
生成相位控制信号，方式是使用在相对于所述基准信号90度相移的检测频率处检测 的第三同步检测器来检测所述测量信号，并且将所述第三同步检测器的输出与基准电平进 行比较，以及
根据与所述测量信号同相的相位控制信号适应性调节所述基准信号的相位。这些方法步骤可以由计算机程序产品执行，其包括用于使得处理器执行以上列出 的方法步骤的指令。在电容性接近性设备的实施例中，所述发射信号是所述基准信号。在电容性接近性设备的实施例中，所述电容性接近性设备包括第一比较器，用于 将所述输出信号与第一接近性基准电平进行比较，以确定对象的存在性和/或不存在性， 并且其中所述电容性接近性设备包括第二比较器，用于将所述输出信号与第二接近性基准 电平进行比较，以确定在近范围处的对象的存在性和/或不存在性。所述比较器可以是分离的比较器，或者可以包括在微控制器或微控制器的编程处 理步骤中。在本文的其余部分，文字“近范围”指示接近于电容性接近性设备的距离，例如 20毫米或更短的距离。可以使用例如比较器将所生成的输出信号与第一接近性基准电平进行比较。当对 象与电子设备之间的距离增加时，输出信号增加。所以，当输出信号增加到大于第一接近性
11基准电平时，显示设备认为用户不存在，并且切换到节能模式。可替换地，因为所述输出信号和所述对象与所述显示设备之间的距离成比例，所 以所述输出信号可以用于控制所述显示设备的其它参数，例如从所述显示设备发射的光的 强度、例如所述显示设备的背光的强度(在液晶显示设备的情况下)。所述输出信号可以还 用于其它参数，例如改动显示设备的颜色，或者与对象或人到显示设备的距离有关地适应 性调节显示设备的扬声器的音量，并且例如适应性调节显示设备的放大率，或者例如当用 户位于更远离显示设备时增大字体。电容性接近性设备例如生成特定输出信号电平，其涉及无人在显示设备的邻近的 情形。该信号电平可以指示为“无限信号电平”，其指示当无人在显示设备的邻近时，这是最 大的信号电平。当所述输出信号电平减少时，对象或人接近于显示设备。根据本发明的电 容性接近性设备可以例如被配置为当输出信号电平小于所述第一接近性基准电平时关闭 所述节能模式。所述显示设备例如打开并且将当前信息显示给用户。根据本发明的电容性 接近性设备也可以具有第二接近性基准电平，其充分大于“无限信号电平”。该第二接近性 基准电平用于指示其中对象或人非常接近于电容性接近性设备(例如20毫米或更短)的情 况。当人或对象非常接近于电容性接近性设备时，人或对象开始成为电容性接近性设备的 一部分，并且显著增加了发射电极与接收机电极之间的电容性耦合。在此情况下，输出信号 典型地充分超过“无限信号电平”。例如当人想要适应性调节显示设备的设置并且必须在显 示设备外表面操作开关时，出现该情况。当检测到这种高信号时，显示设备必须保持打开， 并且不应启动节能模式，以确保用户可以例如看见他正执行的适应性调节。为了避免显示 设备在从低于第一接近性基准电平的输出信号电平相对快地改变为高于第二接近性基准 电平的输出信号电平期间切换到节能模式，在显示设备切换到节能模式之前，可以加入短 延迟时间。根据本发明的电容性接近性传感器中的噪声抑制装置可以包括若干方法步骤，其 包括
将所述输出信号与第一接近性基准电平进行比较，以确定所述对象的存在性和/或不 存在性，以及
将所述输出信号与第二接近性基准电平进行比较，以确定在近范围处的对象的存在性 和/或不存在性。这些方法步骤可以由计算机程序产品执行，其包括用于使得处理器执行以上列出 的方法步骤的指令。在电容性接近性设备的实施例中，所述电容性接近性设备包括用于在对象的不存 在期间执行所述电容性接近性设备的周期校准以便校正所述电容性接近性设备的周围环 境的改变的装置。校准可以例如包括限定第一接近性基准电平和第二接近性基准电平。所述用于执行周期校准的装置可以是具有定时器或其它输入装置的控制器，其它 输入装置例如比温度和/或湿度传感器，其可以用于决定是否可能需要系统的下一次校 准。该控制器可以是板上微控制器或不同控制器的一部分。周围环境的改变可以包括在周 围环境中并且影响例如“无限信号电平”的静态对象的改变。可替换地，对于周围环境的改 变也可以包括电容性接近性设备四周的环境的改变，例如具有对电容性接近性设备的信号 强度的影响的温度、湿度等的改变。
根据本发明的电容性接近性传感器中的噪声抑制装置可以包括方法步骤，其包 括
在对象的不存在期间执行所述电容性接近性设备的周期校准，以校正所述电容性接近 性设备周围环境的改变。该方法步骤可以由计算机程序产品执行，其包括用于使得处理器执行以上列出的 方法步骤的指令。


本发明的这些和其它方面从以下所描述的实施例而变得清楚，并且参照以下所描 述的实施例来对其进行阐述。在附图中
图1示出根据本发明的电容性接近性设备的示意性表示， 图2示出根据本发明的包括主动噪声抑制电路的电容性接近性设备的功能框图， 图3示出包括主动噪声抑制电路的电容性接近性设备的实际电子示意图， 图4示出包括拍频检测器的电容性接近性设备的示意性表示， 图5示出包括相位控制电路的电容性接近性设备的功能框图， 图6示出主动噪声抑制电路和相位控制电路二者应用在根据本发明的电容性接近性 设备中的功能框图，以及
图7示出第一接近性基准电平和第二接近性基准电平。附图纯粹是图示性的，并且没有按比例绘制。尤其为了清楚起见，某些维度被强烈 地夸大。附图中的相似组件尽可能多地通过相同标号表示。
具体实施例方式图1示出根据本发明的电容性接近性设备30的示意性表示。电容性设备30布置 在电子设备(例如显示设备34)处，并且典型地在显示设备34的边缘处。电容性接近性设 备30包括发射电极TA，在图1所示示例中，布置在显示设备34的底边；以及接收机电极 RA，在图1所示示例中，接收机电极RA布置在显示设备34顶边。振荡器17连接到发射电 极TA，并且生成经由发射电极TA而发射的发射信号ES，以生成交变电场(图1中以曲线指 示，其包括源自发射电极TA的箭头)。电容性接近性设备30还包括感测电路70，其连接到 接收机电极RA，并且被布置为检测并且放大经由接收机电极RA接收到的发射信号ES的其 余部分。感测电路70包括第一同步检测电路13，用于同步检测来自测量信号MS的信息。 第一同步检测电路13也接收发射信号ES或具有与发射信号ES相似频率的信号，以使得第 一同步检测器13能够检测与发射信号ES基本相同的频率处的测量信号MS。在同步检测电 路13之后，使用第一低通滤波器14来对信号进行滤波，以仅隔离构成包括来自电容性接近 性设备30的信息的输出信号OS的测量信号MS的低频内容。电容性接近性设备30还包括第一比较器沈，用于将输出信号OS电平与第一接近 性基准电平RLl进行比较。在优选实施例中，电容性接近性设备30还包括第二比较器28， 用于将输出信号OS电平与第二接近性基准电平RL2进行比较。所生成的输出信号OS和对象32或人32与电容性接近性设备30之间的距离成比
13例。由于对象32或人32典型地接地，因此他们吸引来自发射电极TA所发射的电场的场 线。结果，当对象32和/或人32与电容性接近性设备30之间的距离减少时，输出信号OS 的信号强度降低。因此，当输出信号OS的信号强度小于第一接近性基准电平RLl (也见图 7)时，电容性接近性设备30认为人32接近于显示设备34，并且因此打开显示设备34。当 人离开电容性接近性设备30时，输出信号OS的信号强度再次增加。当输出信号OS的信号 强度大于第一接近性基准电平时，电容性接近性设备30认为人已经离开显示设备34，并且 因此电容性接近性设备30发信号告知显示设备34进入省电模式(本文中也表示为节能模 式)。在该节能模式下，显示设备34的背光(未示出)可以按较低的强度打开，并且/或者显 示设备34上的图像的显示的刷新率可以降低。可替换地，因为输出信号OS和对象32与显示设备34之间的距离成比例，所以输 出信号可以用于控制显示设备的其它参数(例如从显示设备34发射的光的强度)，改动显示 设备34的颜色，或者与对象或人到显示设备34的距离有关地适应性调节显示设备34的扬 声器(未示出)的音量，并且例如适应性调节显示设备34上显示的图像的放大率，或者例如 当人32位于更远离显示设备34时增大字体。电容性接近性设备30例如生成特定输出信号OS电平，其涉及无人在显示设备34 的邻近的情形。该信号电平可以指示为“无限信号电平”(见图7)，其指示当无人在显示设 备34的邻近时，这是最大的输出信号OS电平。根据本发明的电容性接近性设备30也可以具有第二接近性基准电平RL2(也参见 图7)，其充分大于“无限信号电平”。该第二接近性基准电平RL2用于指示对象或人32非 常接近于电容性接近性设备30 (例如20毫米或更短)的情况。当人32非常接近于电容性 接近性设备30时，人32开始成为电容性接近性设备30的一部分，并且显著增加了发射电 极TA与接收机电极RA之间的电容性耦合。在此情况下，输出信号OS典型地充分超过“无 限信号电平”。例如当人32想要适应性调节显示设备30的设置并且必须操作显示设备34 的外表面处(例如显示设备34的边缘处)的开关时，可以出现该情况。当检测到这种高输出 信号OS时，显示设备34必须保持打开，并且不应启动节能模式，以确保人32可以例如看见 他正执行的适应性调节。为了避免显示设备34在从低于第一接近性基准电平RLl的输出 信号OS电平相对快地改变为高于第二接近性基准电平RL2的输出信号OS电平期间切换到 节能模式，可以在显示设备34切换到节能模式之前加入短延迟时间(未示出)。图2示出根据本发明的包括主动噪声抑制电路80的电容性接近性设备30的功 能框图。发明人已经发现，当在显示设备34的边缘应用时，已知的电容接近性设备不能良 好地起作用，并且可能是不可靠的。这种不可靠的电容性接近性设备30的原因在于，显示 设备34的显示器还生成电场(见图4中的虚线箭头，其源于显示设备34，朝向接收机电极 RA)。为了能够在显示设备34的边缘实现电容性接近性设备30，需要主动噪声抑制。感测电路72包括初始测量信号放大器1，布置为与第一带通放大器2串联。该放 大后的测量信号MS随后提供给第一差分放大器4和第二差分放大器5。第一差分放大器 4已经是噪声抑制装置80的一部分，并且用于生成表示测量信号MS中存在的噪声的噪声 信号NS。噪声抑制装置80所生成的噪声信号NS提供给第二差分放大器5的反相输入端， 以从测量信号减去噪声，从而产生噪声减少的测量信号NR-MS。在将噪声减少的测量信号 NR-MS提供给第一同步检测电路13连带第一低通滤波器14之前使用第二带通放大器8来生成输出信号OS。在将输出信号OS提供给用于估计输出信号的微控制器16之前，感测电 路72还包括放大器15。噪声抑制装置80包括可变增益放大器3、第二同步检测电路9连带第二低通滤波 器10以及积分器电路12。第二同步检测电路9连带第二低通滤波器10接收噪声信号NS， 用于生成测量信号MS的有效幅度EA。积分器电路12接收有效幅度EA，并且将有效幅度EA 与基准电平(例如大地)进行比较，以便生成提供给可变增益放大器3的增益信号GS，并且 限定可变增益放大器3的增益。可变增益放大器3接收发射信号ES和增益信号GS，并且根 据增益信号GS适应性调节发射信号ES的幅度，以生成校正信号CS。该校正信号CS关联于 测量信号MS,因为校正信号CS基本上是感测发射信号SES的无噪声拷贝。校正信号CS随 后用于通过从测量信号MS减去校正信号CS来生成噪声信号NS。比较器6将来自振荡器 17的发射信号ES转换为基准信号RS，其提供给在过零点在信号与其反相信号之间摆动的 第一同步检测电路9和第二同步检测电路13的开关控制。噪声抑制的替选方式也在图2中示出，其中测量信号MS的“无噪声拷贝”作为在 可变增益放大器3的输出端的校正信号CS用作第一同步检测电路13的输入，而不是第二 差分放大器5的输出。该情况在图2中以虚线箭头77(从可变增益放大器3的输出端去往 第二带通放大器8的输入端)指示。主动噪声抑制的这种替选实施例需要更少的组件，因为 其典型地需要少一个差分放大器(第二差分放大器5)。虽然可以省略带通滤波器以进一步 减少成本，但第二带通放大器8仍然可以出现。图3示出包括主动噪声抑制电路80的电容性接近性设备30的实际示意图。图3 所示的标号对应于图2所示的标号。在以对应标号指示的图3的框中，示出执行关于图2 解释的特定功能的实际电子电路。本领域技术人员可以从图3所示的示例直接无疑义地确 定与图2所示的功能块有关的电子电路。图4示出包括拍频检测器82的电容性接近性设备40的示意性表示。图4的示意 性表示再次示出发射电极TA和接收机电极RA以及显示设备34。此外，感测电路74没有进 一步被指定，而可以是图2、图5和图6所示的感测电路74中的任一个。图4中还示意性指 示的是作为感测电路74的一部分的振荡器17。然而，振荡器17可以是与图1和图2所指 示的感测电路17分离的单元。输出信号OS提供给另一控制器电路90，例如微控制器90， 其具有模数转换器92，用于将输出信号OS转换为数字信号。微控制器90包括拍频检测器 82，其在当前示例中是从指示微控制器90执行以下步骤的指令构建的
接收数字化输出信号dOS，其指示对象32与电容性接近性设备40之间的距离， 分析所述数字化输出信号dOS，用于检测对象32相对于电容性接近性设备40的规则和 /或周期距离变化，所述规则和/或周期距离变化指示测量信号MS中的规则和/或周期信 号分量，
如果标识了这种规则和/或周期距离变化，则将频率信号FS发送到振荡器17，用于 改动发射信号ES的频率。也指示为拍频的测量信号MS中的规则和/或周期信号分量的频率和幅度是相对 不可预测的，并且取决于特定显示设备以及振荡器17的频率。此外，各振荡器17之间的变 化相对大，因此似乎基本上不可能在没有拍频出现的情况下设计振荡器17的正确频率。然 而，有可能检测规则和/或周期信号分量，并且切换到另一振荡器频率，以防止输出信号OS
15的干扰。检测规则和/或周期信号分量的存在性的示例包括以下算法，其包括两个部分 第一部分检查穿过作为测量信号MS的平均值的平均信号的次数。在任何时刻，该平均
值可以受监控。如果测量信号MS包括识别为拍频的规则和/或周期信号分量，则在某些情 况下的测量信号MS小于平均信号，而在其它情况下大于平均信号。在校准期间，测量信号 穿过平均信号的次数被计数，生成与拍频成比例的值。如果没有拍频，并且测量信号MS相 对嘈杂，那么测量信号MS将多次穿过平均信号。测量信号MS穿过平均信号的次数给予我 们作为拍频的规则和/或周期信号分量的存在性的第一指示当穿过数量相对大时，则没 有拍频，当穿过数量相对小时，拍频可能存在。算法的第二部分连续监控平均信号的标准差。在校准期间，我们感兴趣于基本上 恒定的信号。然而，拍频破坏了这种基本恒定的平均信号，在平均信号中产生振荡。平均信 号的标准差给予我们第二数字如果该第二数字相对小，则我们没有拍频，如果该第二数字 相对大，则我们具有拍频。这两个数字(测量信号MS穿过平均信号的标准差和次数)的比率给予我们拍频存 在性的良好估计。如果该比率相对大，则我们很可能具有拍频。显然，可以限定很多不同算法以检测规则和/或周期信号分量并且标识这些分量 作为拍频，而不脱离本发明的范围。可替换地，拍频检测器82可以通过包括用于执行以上列出的方法步骤的装置的 硬件而产生。图5示出包括相位控制电路84的电容性接近性设备50的功能框图。相位控制电 路84包括可变相位控制器19、第三同步检测电路23连带第三低通滤波器M以及第二积分 器电路25。第三同步检测电路23连带第三低通滤波器M接收测量信号MS,并且使用相对 于基准信号RS 90度相移的相移基准信号pRS来检测测量信号MS。第二积分器电路25将 第三低通滤波器23的输出与基准电平(例如大地)进行比较，以生成相位控制信号PCS，其 随后提供给可变相位控制器19，并且限定基准信号RS的相位。基准信号RS的这种闭环相位控制电路84自动补偿振荡器17与总感测电路76之 间的信号路径中的任何相移。框图中给出若干信号，以易于电路的读取。图6示出主动噪声抑制电路80和相位控制电路84 二者应用在根据本发明的电容 性接近性设备60中的功能框图。主动噪声抑制电路80基本上与图2和图3所示的噪声抑 制电路80相同。相位控制电路84基本上与图5所示的相位电路84相同。微控制器16可 以还包括拍频检测器82 (图6中未示出)，用于适应性调节振荡器17所生成的发射信号ES 的频率，以防止也指示为拍频的测量信号MS中的规则和/或周期信号分量。图6所示的实施例提供了主动噪声抑制电路80，以主动减少测量信号MS的噪声电 平，并且提供了相位控制电路84，其确保第一同步检测电路9和第二同步检测电路13的频 率在正确的频率和相位被触发，从而从同步检测电路9、13接收到的信号是最大的。这将提 供非常可靠的电容性接近性设备60，其有利地可以用于检测显示设备34前面的对象32或 人32的存在性和/或不存在性。图7示出第一接近性基准电平RLl和第二接近性基准电平RL2。如前所示，第一比 较器沈(见图1)布置用于将输出信号OS电平与第一接近性基准电平RLl进行比较。当对
16象32和/或人32与电容性接近性设备30之间的距离减少时，输出信号OS的信号强度降 低(以具有标号100的箭头指示)。因此，当输出信号OS的信号强度小于第一接近性基准电 平RLl时，电容性接近性设备30认为人32接近于显示设备34，并且因此打开显示设备34。 当人离开电容性接近性设备30时，输出信号OS的信号强度再次增加(以具有标号102的箭 头指示)。当输出信号OS的信号强度大于第一接近性基准电平时，电容性接近性设备30认 为人已经离开显示设备34，并且因此电容性接近性设备30发信号告知显示设备34进入节 能模式。根据本发明的电容性接近性设备30也具有第二接近性基准电平RL2，其充分大于 “无限信号电平”。该第二接近性基准电平RL2用于指示对象32或人32非常接近于电容性 接近性设备30 (例如20毫米或更短)的情况。当人32非常接近于电容性接近性设备30 时，人32开始成为电容性接近性设备30的一部分，并且显著增加了发射电极TA与接收机 电极RA之间的电容性耦合。在此情况下，输出信号OS典型地从第一接近性基准电平RFl 之下快速改变到第二接近性基准电平RF2之上(在图7中以具有标号104的箭头指示)，超 过“无限信号电平”。例如当人32想要适应性调节显示设备30的设置并且必须操作显示设 备34的外表面处(例如显示设备34的边缘处)的开关时，可以出现该情况。当检测到这种 高输出信号OS时，显示设备34必须保持打开，并且不应启动节能模式，以确保人32可以例 如看见他正执行的适应性调节。当然，上述示例全部涉及可以应用在显示设备34处的电容性接近性设备30、40、 50、60。然而，本领域技术人员将直接无疑义地理解，电容性接近性设备30、40、50、60可以 应用在需要关于电子设备34与人32之间的距离的可靠信息的许多其它电子设备34中。应理解，本发明还扩展到适于实践本发明的计算机程序、尤其是载体上或其中的 计算机程序。程序可以是源代码、目标代码、介于源代码与目标代码之间的代码的形式(例 如部分编译过的形式)，或者是适合于在根据本发明的方法的实现方式中使用的任何其它 形式。应理解，这种程序可以具有很多不同的架构设计。例如，实现根据本发明的方法或系 统的功能的程序代码可以细划为一个或多个子例程。用于在这些子例程中分配功能的很多 不同方式对于技术人员将是清楚的。各子例程可以一起存储在一个可执行文件中，以形成 自包含程序。这种可执行文件可以包括计算机可执行指令，例如处理器指令和/或解释器 指令(例如Java解释器指令)。可替换地，一个或多个或者所有子例程可以存储在至少一个 外部库文件中，并且例如在运行时间静态或者动态地链接于主程序。主程序包含对于至少 一个子例程的至少一个调用。此外，子例程可以包括对于彼此的函数调用。与计算机程序 产品有关的实施例包括与所阐述的各方法中的至少一个的处理步骤中的每一个对应的计 算机可执行指令。这些指令可以细划为子例程并且/或者存储在可以静态或者动态链接的 一个或多个文件中。与计算机程序产品有关的另一实施例包括与所阐述的各系统和/或产 品中的至少一个的装置中的每一个对应的计算机可执行指令。这些指令可以细划为子例程 并且/或者存储在可以静态或者动态链接的一个或多个文件中。计算机程序产品的载体可以是能够执行程序的任何实体或设备。例如，载体可以 包括存储介质(例如ROM，比如CD ROM或半导体ROM)或磁性记录介质(例如软盘或硬盘)。此 外，载体可以是可传送的载体，例如电或光信号，其可以经由电缆或光缆或者通过无线电或 其它手段而传递。当程序包含在这种信号中时，载体可以由这种缆线或其它设备或装置构成。可替换地，载体可以是其中嵌入程序的集成电路，所述集成电路适用于执行有关方法， 或者用于有关方法执行中的使用。应该注意到，上述实施例说明了而非限制了本发明，并且本领域的技术人员能够 在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计出许多替代的实施例。在权利要求中，任何置于括号之间的标号不应被解释为对该权利要求进行限制。 使用动词“包括”及其变体形式并不排除除了权利要求中陈述的元件或步骤之外的元件或 步骤的存在性。在元件之前的冠词“一”并不排除多个这样的元件的存在。本发明可以通 过包括若干不同元件的硬件以及通过合适地编程的计算机来实现。在列举了几个装置的设 备权利要求中，这些装置中的几个可以由同一硬件项来实施。在相互不同的从属权利要求 中陈述特定措施的事实并非表示不能有利地使用这些措施的组合。
权利要求
1.一种电容性接近性设备(30、40、50、60)，用于感测电子设备(34)附近的对象(32) 的存在性和/或不存在性，所述电容性接近性设备(30、40、50、60)包括发射电极(TA)，以电容方式耦合到接收机电极(RA)，振荡器(17)，用于在所述发射电极(TA)与所述接收机电极(RA)之间生成发射信号 (ES)，其为交变电场，以及感测电路(70、72、74、76、78)，连接到所述接收机电极(RA)，所述感测电路(70、72、74、 76、78)从所述接收机电极(RA)接收测量信号(MS)，并且包括第一检测电路(13)，用于生成 和所述对象(32)与所述电子设备(34)之间的距离成比例的输出信号(0S)，所述测量信号 (MS)包括噪声，所述感测电路(70、72、74、76、78)还包括噪声抑制装置(80、82、84)，用于在 进入所述第一检测电路(13)之前减少来自所述测量信号(MS)的噪声。
2.如权利要求1所述的电容性接近性设备(30、40、50、60)，其中所述噪声抑制装置 (80)包括第一差分放大器(4)，用于通过从所述测量信号(MS)减去校正信号(CS)而生成包 括来自测量信号(MS)的噪声的至少一部分的噪声信号(NS)，所述校正信号(CS)具有与所 述发射信号(ES)基本上相同的频率和相位，并且具有与所述感测发射信号(SES)成比例的 幅度。
3.如权利要求1所述的电容性接近性设备(30、40、50、60)，其中所述电容性接近性设 备(30、40、50、60)包括屏蔽了所述发射信号(ES)的另一接收机电极(FRA)，用于感测包括 源自所述电子设备(34)的噪声的至少一部分的噪声信号(NS)。
4.如权利要求2或3所述的电容性接近性设备(30、40、50、60)，其中所述噪声抑制装 置(80)还包括可变增益放大器(3)、作为第二同步检测电路(9)的第二检测电路(9)连带第 二低通滤波器(10)以及积分器电路(12)，所述第二同步检测电路(9)连带所述第二低通滤 波器(10)接收所述噪声信号(NS)，以便生成感测发射信号(SES)的有效幅度(EA)，所述积 分器电路(12)接收所述有效幅度(EA)并且对所述有效幅度(EA)与基准电平(大地)进行 比较，以便产生提供给可变增益放大器(3)的增益信号(GS)并且限定所述可变增益放大器 (3)的增益，所述可变增益放大器(3)接收所述发射信号(ES)和所述增益信号(GS)，并且根 据所述增益信号(GS)适应性调节所述发射信号(ES)的幅度，以便生成所述校正信号(CS)。
5.如权利要求2、3或4所述的电容性接近性设备(30、40、50、60)，其中所述噪声抑制 装置(80)包括第二差分放大器(5)，用于生成噪声减少的测量信号(NR-MS)，其随后被提供 给所述第一检测电路(13)，以便生成输出信号(0S)，所述第二差分放大器(5)通过从所述 测量信号(MS)减去所述噪声信号(NS)而生成所述噪声减少的测量信号(NR-MS)。
6.如权利要求2、3、或4所述的电容性接近性设备(30、40、50、60)，其中所述校正信号 (CS )被提供给所述第一检测电路(13 )，用于生成所述输出信号(OS )。
7.如任一前述权利要求所述的电容性接近性设备(30、40、50、60)，其中所述噪声抑 制装置(82)包括拍频检测器(16、82)，用于分析所述测量信号(MS)和/或所述输出信号 (0S)，以便在所述测量信号(MS)中标识除了所述发射信号(ES)的频率之外的规则和/或周 期信号分量。
8.如权利要求7所述的电容性接近性设备(30、40、50、60)，其中所述拍频检测器(82) 包括用于接收测量信号(MS)和/或指示所述对象(32)与所述电容性接近性设备(30、40、.50、60)之间的距离的输出信号(OS)的装置，用于分析所述测量信号(MS)和/或所述输出信号(OS)以便检测对象(32)相对于所述 电容性接近性设备(30、40、50、60)的规则和/或周期距离变化的装置(82)，所述规则和/ 或周期距离变化指示感测发射信号(SES)中的规则和/或周期信号分量，如果标识了这种规则和/或周期距离变化，则所述电容性接近性设备包括用于将频 率信号(FS)发送到振荡器(17)以便改动所述发射信号(ES)的频率的装置。
9.如权利要求8所述的电容性接近性设备(30、40、50、60)，其中所述振荡器(17)被布 置为切换到中心频率周围的预定范围的频率。
10.如任一前述权利要求所述的电容性接近性设备(30、40、50、60)，其中所述电容性 接近性设备(30、40、50、60)还包括相位控制电路(84)，用于使基准信号(RS)与感测发射信 号(SES)之间的相位差最小化，所述基准信号(RS)用于触发作为第一同步检测电路(13)的 所述第一检测电路(13)和/或所述第二同步检测电路(9)。
11.如权利要求10所述的电容性接近性设备(30、40、50、60)，其中所述相位控制电路 (84)包括可变相位控制器(19)、第三同步检测电路(23)连带第三低通滤波器(24)以及第 二积分器电路(25)，所述第三同步检测电路(23)连带所述第三低通滤波器(24)接收所述 测量信号(MS)，并且使用相对于所述基准信号(RS)90度相移的相移基准信号(pRS)来检测 所述测量信号(MS)，所述第二积分器电路(25)对所述第三低通滤波器(23)的输出与基准 电平(大地)进行比较，以便生成提供给所述可变相位控制器(19)的相位控制信号(PCS)，并 且限定所述基准信号(RS)的相位。
12.如权利要求10或11所述的电容性接近性设备(30、40、50、60)，其中所述发射信号 (ES)包括所述基准信号(RS)。
13.如任一前述权利要求所述的电容性接近性设备(30、40、50、60)，其中所述电容性 接近性设备(30、40、50、60)包括第一比较器(26)，用于对所述输出信号(OS)与第一接近性 基准电平(RLl)进行比较，以确定所述对象(32)的存在性和/或不存在性，并且其中所述 电容性接近性设备(30、40、50、60)包括第二比较器(28)，用于对所述输出信号(OS)与第二 接近性基准电平(RL2)进行比较，以便确定在近范围处的对象(32)的存在性和/或不存在 性。
14.如任一前述权利要求所述的电容性接近性设备(30、40、50、60)，其中所述电容性 接近性设备(30、40、50、60)包括用于在所述对象(32)不存在期间执行电容性接近性设备 (30、40、50、60)的周期校准以便校正所述电容性接近性设备(30、40、50、60)的周围环境的改变的装置。
15.一种感测电路(70、72、74、76、78)，用于如任一前述权利要求所述的电容性接近 性设备(30、40、50、60)，其中所述感测电路(70、72、74、76、78)包括噪声抑制装置(80、82、 84)，用于在进入所述第一检测电路(13)之前减少所述测量信号(MS)中的噪声。
全文摘要
本发明涉及一种电容性接近性设备(30、40、50、60)，其用于感测电子设备(34)附近对象(32)的存在性和/或不存在性。所述电容性接近性设备(30、40、50、60)包括发射电极(TA)，以电容方式耦合到接收机电极()；振荡器(17)，用于在所述发射电极(TA)与接收电极()之间生成作为交变电场()的发射信号(ES)；以及感测电路(70、72、74、76、78)，连接到所述接收电极()。所述感测电路从所述接收机电极()接收测量信号(MS)，并且包括第一同步检测电路()连带低通滤波器(14)，用于生成和所述对象与所述电子设备之间的距离成比例的输出信号(OS)。所述感测电路还包括噪声抑制装置，用于在进入所述第一同步检测电路之前减少来自所述测量信号(MS)的噪声。发明人已经发现，当在电子设备中应用已知的电容性传感器时，需要另外的噪声抑制技术。
文档编号H03K17/96GK102067450SQ200980122018
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月10日 优先权日2008年6月13日
发明者H. M. 布洛姆 A., P. J. M. 罗默斯 A., N. 普雷素拉 C., A. 弗斯帕格特 H., J. 阿斯杰斯 R. 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司