专利名称：触摸屏传感器集成电路、其操作方法以及系统的利记博彩app
技术领域：
根据本发明构思的实施例涉及基于噪声检测的自适应触摸感测方案，更具体地，涉及用于感测真实的多点触摸的触摸屏传感器集成电路(1C)、操作这种触摸屏传感器IC的方法以及包括这种触摸屏传感器IC的系统。
背景技术：
近来，电容型触摸系统广泛用于诸如智能电话和平板个人计算机(PC)的移动设备中，因为它们经久耐用且透光率高，并且具有多点触摸特征和软触摸特征。同时，电容型触摸系统要求触摸控制器的多种性能，例如，真实的多点触摸检测、高噪声免疫性以及低功耗。最近，在Hyoung-Rae Kim 等的 “A Mobi Ie-Display-Driver ICEmbedding a Capacitive-Touch-Screen Controller System，，(ISSCC Dig. Tech.Papers, pp. 114-115，2010年2月)中介绍了内建在显示驱动器IC中的电容型触摸屏控制器。包括显示驱动器和触摸屏控制器的单芯片解决方案可以减少电容型触摸系统的制造成本。然而，该触摸控制器仅支持单点触摸或者两个使用手势的虚拟触摸，因为该触摸控制器基于为感测线的信号和驱动线的信号中的每一个提供独立的一维分布的投射式电容触摸感测。此外，由于信噪比(SNR)低，在强噪声环境下该触摸控制器不能精确感测触摸点。因此，对于满足现在的电容型触摸系统的严格要求的触摸控制器的研究是必要的。
发明内容
要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是，提供基于具有真实的多点触摸检测、高噪声免疫性和低功耗等特性的互电容检测的触摸屏传感器集成电路及其操作方法以及包括所述触摸屏传感器集成电路的装置。解决问题的手段根据本发明的实施例的触摸屏传感器集成电路(IC)的操作方法包括步骤在噪声检测操作期间，在判断了从电容式触摸屏面板输出的第一输入信号是否在噪声窗范围内之后，根据判断结果选择解调路径和非解调路径中的一个路径；以及，在感测操作期间，通过在所述噪声检测操作期间所选择的路径处理从所述电容式触摸屏面板输出的第二输入信号。在所述选择步骤中，如果所述第一输入信号在所述噪声窗范围内则选择所述非解调路径，如果所述第一输入信号在所述噪声窗范围之外则选择所述解调路径。在所述处理步骤中，如果选择了所述非解 调路径，则通过所述非解调路径检测所述第二输入信号的峰值并且保持所检测到的峰值，如果选择了所述解调路径，则通过所述解调路径解调所述第二输入信号。通过所述解调路径解调所述第二输入信号的步骤包括步骤去除包含在所述第二输入信号中的噪声；解调去除噪声的第二输入信号；以及去除包含在解调的第二输入信号中的噪声。所述触摸屏传感器集成电路的操作方法还包括使用偏移信号来调整通过所选择的路径处理的信号的偏移。根据本发明的实施例的触摸屏传感器集成电路，包括分别感测和放大从电容式触摸屏面板的多条感测线中的每一条输出的信号的多个单元感测电路。所述多个单元感测电路中的每一个包括第一选择器，其响应于选择信号将在所述多条感测线中从对应的感测线输出的输入信号传送到解调路径或者非解调路径；第二选 择器，其响应于所述选择信号输出从所述解调路径或者所述非解调路径输出的信号；以及噪声检测器，其在噪声检测操作期间判断从所述感测线输出的噪声信号是否在噪声窗范围内，并且根据判断结果输出所述选择信号，并且在感测操作期间保持所述选择信号。所述解调路径包括第一滤波器，其去除包含在所述第一选择器的输出信号中的噪声信号；解调器，其解调所述第一滤波器的输出信号；以及低通滤波器，其对所述解调器的输出信号执行低通滤波。所述第一滤波器是抗谐波滤波器，并且所述解调器是方波解调器。所述非解调路径包括峰值检测器，其检测所述第一选择器的输出信号的峰值并且保持所检测到的峰值。所述触摸屏传感器集成电路，还包括偏移调整电路，其响应于偏移信号调整所述第二选择器的输出信号的偏移。在所述触摸屏传感器集成电路还包括在所述感测线和所述第一选择器之间连接的电荷放大器的情况下，所述噪声检测器在所述噪声检测操作期间判断从所述电荷放大器输出的噪声信号是否在所述噪声窗范围内，并且根据判断结果输出所述选择信号。根据本发明的实施例的系统包括所述触摸屏传感器集成电路和可以与该触摸屏传感器集成电路进行通信的主机控制器。发明的效果根据本发明的实施例的触摸屏传感器IC可以准确感测真实的多点触摸，并且具有高噪声免疫性和低功耗的效果。
图1A示出了包括根据本发明的实施例的触摸屏传感器集成电路(IC)的系统的示意性框图；图1B示出了图1A所示的单层电容式触摸屏面板，该单层电容式触摸屏面板具有菱形图案；图2示出了图1A示出的触摸屏传感器IC的示意性框图；图3示出了图2所示的驱动电路块的示意性框图；图4示出了图3所示的屏蔽控制信号的波形图的一个实施例；
图5示出了图2所示的传感器电路块的示意性框图；图6是示出了图5所示的单元传感器电路的一个实施例的框图；图7示出了图6所示的噪声探测器的电路图以及该噪声探测器的输入信号的波形图；图8示出了图6所示的峰值检测器的电路图以及该峰值检测器的输入/输出信号的波形图；图9示出了图6所示的具有内建抗谐波滤 波器的方波解调器的电路图以及该方波解调器的输入/输出信号的波形图；图10示出了图6所示的延迟跟踪器的框图；图11示出了用于解释图10所示的延迟跟踪器的操作的输入信号的波形图；图12是图5所示的单元传感器电路的另一个实施例的框图；图13示出了图12所示的电荷放大器的电路图；图14示出了图2所示的传感器电路块的输出信号的波形图；图15示出了用于解释使用根据本发明的实施例的频移功能来调整源频率的方法的一个实施例；图16示出了用于解释使用根据本发明的实施例的频移功能来调整源频率的方法的另一个实施例；图17是用于说明使用图6或图12所示的单元传感器电路处理传感器信号的方法的流程图；以及图18是用于说明根据图16或图17所示的实施例调整源频率的方法的流程图。
具体实施例方式图1A示出了包括根据本发明的实施例的触摸屏传感器集成电路(IC)30的系统10的示意性框图。图1B示出了图1A所示的单层电容式触摸屏面板，该单层电容式触摸屏面板具有菱形图案。参考图1A，系统10包括触摸屏面板20、触摸屏传感器IC 30和主机控制器(或应用程序处理器(AP)) 40。在图1A中，为了便于解释，未分开示出显示面板和用于驱动该显示面板的显示面板驱动器1C。系统10可以是诸如移动电话、智能电话、平板PC、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)或MP3播放器的移动装置。参考图1B，触摸屏面板20可以使用具有菱形图案的单层电容式触摸屏面板来实现。该单层电容式触摸屏面板包括多条驱动线XO至Xn (其中η表示自然数，例如，n=18)以及多条感测线YO至Ym(其中m表示自然数，例如，m=ll )。驱动线XO至Xn可以称为水平线，感测线YO至Ym可以称为垂直线。根据实施例，驱动线XO至Xn中的一些，例如，奇数编号的驱动线可以分别传送提供给触摸屏面板20的左侧的驱动信号，驱动线XO至Xn中的其它的驱动线，例如，偶数编号的驱动线，可以分别传送提供给触摸屏面板20的右侧的驱动信号。然而，根据另一实施例，驱动线XO至Xn可以设置成分别传送提供给触摸屏面板20的左侧或右侧的多个驱动信号。基于类似于CMOS技术中的通孔工艺的桥连接，驱动线XO至Xn可以彼此电分离，感测线YO至Ym可以彼此电分离。在驱动线XO至Xn中每一条与感测线YO至Ym中每一条之间的交叉点处形成互电容节点MC，如图1A和IB所示。因此，从触摸屏面板20可以获得(n+l)*(m+l)的二维的互电容分布。当手指或导电材料接触电容式触摸屏面板20时，电容式触摸屏面板20的互电容分布变化。因此，触摸屏传感器IC 30可以根据互电容分布的变化精确地找到或感测到触摸点。换而言之，触摸屏传感器IC 30向驱动线XO至Xn分别提供驱动信号、处理分别从感测线YO至Ym输出的读出信号、并且将与所述处理的结果对应的信号传送到主机控制器40。将参考图2至图18详细描述触摸屏传感器IC 30的结构和操作。图2示出了图1A示出的触摸屏传感器IC的示意性框图。参考图2，触摸屏传感器IC 30包括功率发生器31、驱动电路块100、传感器电路块200、控制逻辑电路300、振荡器301、延迟表400 (更确切地，存储延迟表的存储器)、偏移发生器410、模拟-数字转换器(ADC)块510、数字有限脉冲响应(FIR)滤波器520和微控制器单元(MCU) 530。功率发生器31通过使用从外部输入的多个电压(即，电压AVDD和VDD)产生触摸屏传感器IC 30所需的电能或电压。例如，功率发生器31可以包括用于产生各部件100、200、410和510工作所需的电压的DC-DC变换器，以及用于产生控制逻辑电路300工作所需的电压的低压差(LDO)稳压器。驱动电路块100可以响应于从控制逻辑电路300输出的屏蔽控制信号MSK以及从控制逻辑电路300输出的多个驱动信号DRV，分别向驱动线XO至Xn提供驱动信号，或者阻止驱动信号进入驱动线XO至Xn。图3示出了图2所示的驱动电路块100的示意性框图，图4示出了图3所示的屏蔽控制信号MSK的波形图的一个实施例。参考图2至图4，执行发射器功能的驱动电路块100包括多个屏蔽电路110_1至110_n以及多个驱动器120_1至120_n。屏蔽电路110_1至110_n可以响应于屏蔽控制信号MSK，将多个驱动信号DRVO至DRVn分别传送到驱动器120_1至120_n，或屏蔽(或阻止)驱动信号DRVO至DRVn进入驱动器 120_1 至 120_n。例如，如图3所示，驱动信号DRVO至DRVn可以是顺序产生而不彼此交叠的方波。驱动信号DRV包括驱动信号DRVO至DRVn。例如，屏蔽电路110_1至110_n中的每一个可以实现为AND门。因此，当屏蔽控制信号MSK为逻辑I或第二电平(例如高电平)时，AND门传送驱动信号到驱动器。当屏蔽控制信号MSK为逻辑O或处于第一电平(例如低电平)时，AND门屏蔽(或阻止)驱动信号传送到所述驱动器。例如，驱动器120_1至120_n中的每一个可以实现为逆变器链。驱动器120_1至120_n的各个输出端可以分别连接到驱动线XO至Xn。例如，驱动电路块100响应于处于第二电平的屏蔽控制信号MSK在感测操作区间SI期间分别向驱动线XO至Xn顺序提供驱动信号DRVO至DRVn。
另一方面，驱动电路块100响应于处于第一电平的屏蔽控制信号MSK在噪声检测操作区间NDI期间阻止驱动信号DRVO至DRVn被提供给驱动线XO至Xn。如图4所示，每个单元区间UIl和UI2包括感测操作区间SI和噪声检测操作区间NDI0例如，单元区间UIl和UI2中每一个可以是一帧。在噪声检测操作区间NDI期间，图6和图12中所示的噪声检测器211响应于屏蔽控制信号MSK (例如处于第一电平的屏蔽控制信号MSK)而被启用。/MSK是屏蔽控制信号MSK的反相形式。因此，在噪声检测操作区间NDI期间，噪声检测器211可以检测每个感测线的信号电平，例如噪声信号的电平，并且向第一选择器212和第二选择器230输出与检测结果对应的选择信号SEL。在感测操作区间SI期间，可以保持选择信号SEL不变。图5示出了图2所示的传感器电路块200的示意性框图。参考图5，传感器电路块200包括多个单元传感器电路，即，第I至第m单元传感器电路210_1至210_m，其数目对应于第I至第m感测线YO至Ym的数目。执行接收器功能的第I至第m单元传感器电路210_1至210_m共享图2所示的延迟表400和偏移发生器410。图6是示出了图5所示的单元传感器电路的一个实施例的框图。由于多个单元传感器电路210_1至210_m中的每一个的结构是相同的，所以为了便于说明下面将对第一单元传感器电路210_1A的结构和操作进行说明。参考图6,根据图5的第一单兀传感器电路210_1的一个实施例的第一单兀传感器电路210_1A包括两条用于处理经由第一感测线YO输入的输入信号Vin的路径，例如，解调路径(DP)和峰值检测路径(PDP)。PDP也可以称为非解调路径。根据实施例，用于处理输入信号Vin的路径也可以是三条或更多条。所述路径可以表示路径电路。第一单元传感器电路210_1A包括噪声检测器211、第一选择器212、峰值检测器214、抗谐波滤波器220、方波解调器222、延迟跟踪器224、低通滤波器226、第二选择器230、减法器232和放大器234。在噪声检测操作区间NDI期间，噪声检测器211响应于处于第一电平(例如低电平)的屏蔽控制信号MSK或者处于第二电平的反相屏蔽控制信号/MSK而被启用。如上参考图3和图4所述，在噪声检测操作区间NDI期间，屏蔽电路110_1至110_n响应于处于第一电平的屏蔽控制信号MSK分别阻止驱动信号DRVO至DRVn传送到驱动器120_1 至 120-n。响应于处于第二电平的反相屏蔽控制信号/MSK，噪声检测器211检测经由第一感测线YO输入的信号VIN(例如噪声信号Vin)的电平，并且输出对应于检测结果的选择信号SEL。例如，当噪声信号Vin的电平处于图7的噪声窗NW的范围内时,噪声检测器211输出处于第一电平的选择信号SEL。因此，在感测操作区间SI期间，如图7所示，处于第一电平的选择信号SEL保持不变，因此通过PDP处理第一感测线YO的信号。另一方面，当噪声信号的电平超过噪声窗NW时,噪声检测器211输出处于第二电平(例如，高电平)的选择信号SEL。因此，在感测操作区间SI期间，如图7所示，处于第二电平的选择信号SEL保持不变，因此通过DP处理第一感测线YO的信号。噪声检测器211根据所检测的噪声信号Vin的电平输出能够控制第一选择器212和第二选择器230的操作的选择信号SEL。图7示出了图6所示的噪声检测器211的电路图以及该噪声检测器211的输入信号Vin (即，噪声信号)的波形图。参考图7，噪声检测器211包括第一比较器211_1、第二比较器211_2、OR门211_3、AND门211_4和反相器锁存器。第一比较器211_1将经由第一感测线YO输入的噪声信号Vin的电平与第一参考信号VREFT的电平相比较。例如，噪声信号Vin可以输入到第一比较器211_1的(+ )输入端，第一参考信号Vkeft可以输入到第一比较器211_1的(-)输入端。
第二比较器211_2将经由第一感测线YO输入的噪声信号Vin的电平与第二参考信号vHEPB的电平相比较。例如，噪声信号Vin可以输入到第二比较器211_2的(_)输入端,第二参考信号Vkefb可以输入到第二比较器211_2的(+ )输入端。可以根据第一参考信号Vkeft的电平和第二参考信号Vkefb的电平之差确定所述噪声窗口 NW。在图7中,^^可以是共模电压电平。因此,第一参考信号Vkeft的电平和第二参考信号Vkefb的电平可以关于共模电压电平Vcm对称。OR门2113对第一比较器211_1的输出信号和第二比较器211_2的输出信号执行逻辑或操作。AND门211_4可以对反相屏蔽控制信号/MSK和OR门211_3的输出信号执行逻辑与操作，并且向第一选择器212和第二选择器230中的每一个输出与该AND操作的结果对应的选择信号SEL。反相器锁存器包括反相器211_5和211_6并且锁存从AND门211_4输出的选择信号 SEL0在感测操作区间SI期间，第一选择器212可以根据由所述反相器锁存器锁存的选择信号SEL的电平，经由PDP或DP传送第一感测线YO的信号。第一选择器212可以是多路分解器(DEMUX)。因此，该DEMUX可以根据处于第一电平的选择信号SEL向峰值检测器214传送第一感测线YO的信号Vino此外，DEMUX可以根据处于第二电平的选择信号SEL向抗谐波滤波器220传送第一感测线YO的信号VIN。在感测操作区间SI期间，如图8所示，峰值检测器214可以检测第一选择器212的第一输出端的输出信号Vini的峰值Vram,并且可以保持该峰值VoUT1。图8示出了图6所示的峰值检测器214的电路图以及该峰值检测器214的输入/输出信号的波形图。参考图6和图8，峰值检测器214包括比较器214_1、电容器0；ΜΡ、电流源214_3、第一开关214_4、缓冲放大器214_5和第二开关214_6。为了便于解释，假设第一开关214_4和第二开关214_6分别根据处于第二电平的复位信号RST和比较信号Vqip而接通。第一开关214_4和第二开关214_6中的每一个都可以使用NMOS晶体管来实现。在感测操作区间SI期间，比较器214_1将第一选择器212的第一输出端的输出信号Vini的电平与缓冲放大器214_5的输出信号Vam的电平相比较,并且输出与该比较的结果对应的比较信号Vcmp。电流源214_3连接在提供操作电压AVdd的电源线214_2和第一开关214_4之间。当第一选择器212的第一输出端的输出信号Vini的电平高于缓冲放大器214_5的输出信号Vquti的电平时，比较器214_1输出处于第二电平的比较信号Vcmi^
第一开关214_4基于处于第二电平的比较信号Vqip而接通，并且将电流源214_3的电流Ikef提供给电容器Caff。因此，电容器Caff根据所接收的电流Ikef被充电，因此缓冲放大器214_5的(+ )输入端的电压增加。当第一选择器212的第一输出端的输出信号Vini的电平低于缓冲放大器214_5的输出信号Vam的电平时，比较器214_1输出处于第一电平的比较信号Vcmi^由于第一开关214_4根据处于第一电平的比较信号Vcmp关断,在电容器Cqip中充电的电荷保持原样。第二开关2146连接在电容器Cqip的两个端子之间，并且响应于从控制逻辑电路300输出的处于第二电平的复位信号RST对在电容器Ccmp中充电的电荷进行充分放电。具有脉冲形状的复位信号RST只需在感测操作区间SI开始之前产生即可。图9示出了图6所示的具有内建抗谐波滤波器的方波解调器222的电路图以及该方波解调器222的输入/输出信号的波形图。图6的抗谐波滤波器220去除包含在第一选择器212的第二输出端的输出信号Vin2中的噪声信号，例如包含在谐波带中的噪声信号。图6的方波解调器222解调抗谐波滤波器220的输出信号。图9的方波解调器222具有内建抗谐波滤波器，并且包括多个电容器(即电容器Cl和C2)、多个电阻器(S卩，电阻器Rl、R2和R3)、多个运算放大器(S卩，第一运算放大器222_1和第二运算放大器222_2)和选择器222_3。根据实施例，电容器Cl和C2可以设计成具有相同的电容，电阻器Rl、R2和R3可以设计成具有相同或不同的电阻。当经由第一电阻器Rl输入第一选择器212的第二输出端的输出信号Vin2时,第一运算放大器222_1产生正的缓冲输出电压Vras。当经由电阻器R2输入第一选择器212的第 二输出端的输出信号Vin2时,第二运算放大器222_2产生负的缓冲输出电压VNEe。正的缓冲输出电压Vras输出到延迟跟踪器224。在该过程中，电阻器Rl和电容器Cl这一对执行抗谐波滤波器的功能，并且电阻器R2和电容器C2这一对执行抗谐波滤波器的功能。每一个所述抗谐波滤波器的截止频率都可以根据电阻器Rl的电阻和电容器Cl的电容的乘积或者电阻器R2的电阻和电容器C2的电容的乘积来确定。第二运算放大器222_2、电阻器R2和电容器C2形成负的单位增益反馈或负的单位增益反馈回路，并且第一运算放大器222_1、电阻器Rl和电容器Cl形成单位增益反馈或单位增益反馈回路。该单位增益反馈或单位增益反馈回路是为了在第一运算放大器222_1的延迟和第二运算放大器222_2的延迟之间进行延迟匹配而附加插入的。选择器222_3响应于从控制逻辑电路300输出的选择信号DMl，向低通滤波器226输出正的缓冲输出电压Vros或负的缓冲输出电压Vnk作为解调电压VOT2。选择器222_3可以使用多路复用器(MUX)来实现。选择信号DMl表示提供给第一单元传感器电路210_1的选择信号。因此，图2所示的DM表示分别提供给第I至第m单元传感器电路210_1至210_m的一组选择信号。低通滤波器226对从选择器222_3输出的解调电压Vqut2进行低通滤波，以便去除包含在该解调电压Votjt2中的噪声信号。低通滤波器226可以使用4阶巴特沃斯滤波器。该4阶巴特沃斯滤波器可以与Sallen-Key拓扑或Sallen-Key结构一起使用。如图9所不，由于触摸屏面板20和第一感测线Y0,输入信号Vin2具有未知的传播相延迟。为了使功耗最小化，输入信号Vlffi和选择信号DMl需要同相。当输入信号Vin2和选择信号DMl之间的相位差是Θ，输入信号Vin2被模拟成Acos (2 ft+ Θ ),选择信号DMl被模拟成cos (2 π ft)时，输入信号Vin2和选择信号DMl的乘积如等式I所示。等式IVout2 (t) = {cos Θ +cos (4 π ft+ θ )} A/2参考等式1，相位延迟为零的具有最大值的DC信号电平是Θ的函数。因此，输入 信号Vin2和选择信号DMl之间的相位差需要调整。延迟跟踪器224可以调整输入信号Vin2和选择信号DMl的相位,使得输入信号Vin2和选择信号DMl同相。图10示出了图6所示的延迟跟踪器224的框图，图11示出了用于解释图10所示的延迟跟踪器224的操作的输入信号波形图。包含在第I至第m单元传感器电路210_1至210_m每一个中的延迟跟踪器224接收第一驱动信号DRV0、正缓冲输出电压Vpos和快速时钟信号FCLK。此处，假设第一驱动信号DRVO的相位与在控制逻辑电路300中实现的驱动信号源的输出信号的相位相同。由触摸屏面板20和第一感测线YO引起的传播相位延迟存在于第一驱动信号DRVO和正缓冲输出电压Vros之间。因此，延迟跟踪器224使用快速时钟信号FCLK计数第一驱动信号DRVO和正缓冲输出电压Vras之间的相位延迟D，并且向控制逻辑电路300输出对应于该计数结果的相位延迟信息DLII。控制逻辑电路300在延迟表400中存储所述相位延迟信息 DLII。根据实施例，延迟跟踪器224实时地或者在触摸屏传感器IC 30初始化时产生相位延迟信息DLII，并且将相位延迟信息DLIl输出到控制逻辑电路300。换而言之，包含在图5所示的单元传感器电路210_1至210_m每一个中的延迟跟踪器实时地或者在触摸屏传感器IC 30初始化时产生相位延迟信息DLII，并且将相位延迟信息DLIl输出到控制逻辑电路300。因此，控制逻辑电路300将对于单元传感器电路210_1至210_m中每一个的相位延迟信息DLIl存储到延迟表400中。控制逻辑电路300从延迟表400读取单元传感器电路210_1至210_m的各个相位延迟信息，并且将对应于各个所读取的相位延迟信息的各个选择信号分别传送到单元传感器电路210_1至210_m的各个方波解调器222的选择器222_3。图2的选择信号DM包括分别传送到单元传感器电路210_1至210_m的各个方波解调器222的选择器222_3的各个选
择信号。因此，单元传感器电路210_1至210_m中每一个的方波解调器222可以接收同相的输入信号Vin2和选择信号DM。参考图6，第二选择器230基于选择信号SEL的电平向减法器232传送包含在TOP中的峰值检测器214的输出信号Vtoti或者包含在DP中的低通滤波器226的输出信号。减法器232是能够调整第二选择器230的输出信号的偏移的偏移调整电路的一个实例。减法器从第二选择器230的输出信号减去第一偏移信号OFSl的电压Vktseti,并且将对应于减法结果的信号传送到放大器234。减法器232可以被具有(_)输入端的加法器代替。放大器234将从减法器232输出的信号以增益A进行放大并且将放大的信号OUTO输出到ADC块510。参考图2，控制逻辑电路300控制触摸屏传感器IC 30的总体操作。控制逻辑电路300可以控制多个部件31、100、200、301、400、410、510、520和530中的至少一个的操作。控制逻辑电路300可以产生用于控制单元传感器电路210_1至210_m中每一个的峰值检测器214的第二开关214_6的开关操作的复位信号RST，以及用于控制单元传感器电路210_1至210_m中每一个的方波解调器222的选择器222_3的操作的每个选择信号DM。控制逻辑电路300可以与从外部输入的垂直同步信号VSYNC同步地工作，或者可以与该垂直同步信号VSYNC无关地工作。振荡器301可以向控制逻辑电路300提供震荡信号OSC。控制逻辑电路300可以使用震荡信号OSC产生多个驱动信号DRVO至DRVn (统称为DRV)。延迟表400可以存储用于调整单元传感器电路210_1至210_m中每一个的相位延迟D的相位延迟信息，如上面参考图10和图11所描述的。存储在延迟表400中的相位延迟信息可以被控制逻辑电路300参考。延迟表400可以存储在非易失性存储器中或存储在诸如静态随机存取存储器(SRAM)的易失性存储器中。偏移发生器410可以产生要提供给单元传感器电路210_1至210_m中每一个的减法器的偏移信号OFS。ADC块510包括多个ADC，每个ADC将多个单元传感器电路210_1至210_m中每一个的模拟输出信号转换成数字信号。每一个ADC都可以使用逐次逼近ADC (SAR ADC)来实现。数字FIR滤波器520去除包含在ADC块510输出的数字信号中的残余噪声。在所有感测线YO至Ym的感测操作终止后，从数字FIR滤波器510输出的二维矩阵型原始数据传送到MCU 530。MCU 530从所述原始数据提取用于真实多点触摸的X坐标和Y坐标并且将X坐标和Y坐标传送到主机控制器40。例如，MCU 530可以通过内部集成电路(I2C)将X坐标和Y坐标传送到主机控制器40。图12是示出了图5所示的单元传感器电路的另一个实施例的框图。除了电荷放大器CA之外，图6所示的第一单元传感器电路210_1A与图12所示的第一单元传感器电路210_1B实质上相同。具有噪声电流信号的AC电流信号通过第一感测线YO传送到第一单元传感器电路210_1B。电荷放大器CA将通过第一感测线YO接收的AC电流信号转换成AC电压信号。因此，电荷放大器CA是电流-电压转换器的一个实例。在噪声检测操作区间NDI期间，噪声检测器211检测通过第一感测线YO传送的噪声信号Vin的电平，并且产生对应于检测结果的选择信号SEL。因此，在感测操作区间SI期间，基于选择信号SEL的电平通过PDP或DP处理电荷放大器CA的输出信号Vin。电荷放大器CA包括运算放大器CA-AMP、连接在运算放大器CA-AMP的输入端和输出端之间的反馈电阻器Rfb、以及并联连接到反馈电阻器RFB的反馈电容器CFB。图14示出了图2所示的传感器电路块200的输出信号的波形图。
图14示出了峰值检测模式的波形和解调模式的波形，在所述峰值检测模式中使用PDP为驱动线X3至X18中每一条处理第一感测线YO的输出信号，在所述解调模式中使用DP为驱动线X3至X18中每一条处理第一感测线YO的输出信号。峰值检测模式的读出时间显著短于解调模式的读出时间。此外，由于窄带低通滤波，解调模式的建立时间长于峰值检测模式的建立时间。在未触摸的区域Untouched，互电容变化由触摸屏面板20的处理变化所观测。由于靠近第一感测线YO的布线(routing)引起的额外的互电容，由驱动线X3和X4引起的互电容大于由其他驱动线X18至X5引起的电容。图14中的每个Xi (其中i是3至18)表示第一单元感测电路210_1A或210_1B的放大器234的输出信号。换而言之，图14中的每个Xi对应于从放大器234顺序输出的输出信号OUTO。图15示出了用于解释使用根据本发明的实施例的频移功能来调整源频率的方法的一个实施例。在解调模式中，为了执行频移功能，在控制逻辑电路300的控制下阻止驱动信号DRVO至DRVn分别提供给驱动线XO至Xn。例如，控制逻辑电路300响应于控制频移功能的控制信号输出处于低电平的屏蔽控制信号MSK。因此，单元传感器电路210_1至210_m中每一个感测和放大信号带中存在的噪声信号。从传感器电路块200输出的信号提供给ADC块510，并且从ADC块510输出的信号输出到控制逻辑电路300的噪声分析器310。噪声分析器310分析在所述信号带中存在的噪声信号以产生对应于分析结果的频率改变信号FCS。频率源320响应于该频率改变信号FCS分析驱动信号DRVO至DRVn的每个频率。例如，在解调模式中，如果频率源320产生具有第一频率Fl的第一驱动信号DRV0，在阻止第一驱动信号DRVO提供到第一感测线YO之后，噪声检测器211或噪声分析器310从信号带检测到具有与第一频率Fl相同频率的噪声信号NOISE(Fl)，则噪声分析器310将用于改变第一频率Fl的频率改变信号FCS输出到频率源320。从而，在解调模式中，频率源320可以产生具有第二频率F2的第一驱动信号DRV0，并且将具有第二频率F2的第一驱动信号DRVO提供给第一感测线YO。因此，控制逻辑电路300可以判断在所述信号带中是否存在噪声。图16示出了用于解释使用根据本发明的实施例的频移功能来调整源频率的方法的另一个实施例。在解调模式中，为了执行频移功能，在控制逻辑电路300的控制下阻止驱动信号DRVO至DRVn分别提供给驱动线XO至Xn。例如，控制逻辑电路300响应于控制频域功能的控制信号输出处于低电平的屏蔽控制信号MSK。因此，每个单元传感器电路210_1至210_m读出和放大存在于信号带中的噪声信号。例如，从第一单兀传感器电路输出的信号OUTO输出到控制逻辑电路300的噪声分析器310。噪声分析器310分析在所述信号带中存在的噪声信号以产生对应于分析结果的频率改变信号FCS。频率源320响应于频率改变信号FCS分析第一驱动信号DRVO的频率。例如，在解调模式中，如果频率源320产生具有第一频率Fl的第一驱动信号DRV0，在阻止第一驱动信号DRVO提供给第一感测线YO之后，由噪声检测器211或511从所述信号带检测到具有与第一频率Fl相同频率的噪声信号NOISE(Fl)，则噪声分析器310分析噪声检测器511的输出信号，并根据分析结果将用于改变第一频率Fl的频率改变信号FCS输出到频率源320。因此，在解调模式中，频率源320可以产生具有第二频率F2的第一驱动信号DRV0，并且将具有第二频率F2的第一驱动信号DRVO提供给第一感测线YO。因此，控制逻辑电路300可以判断在所述信号带中是否存在噪声。图17是用于说明使用图6或图12所示的单元传感器电路210_1A或210_B处理传感器信号的方法的流程图。参考图3、图4、图6、图12和图17，在噪声检测操作区间NDI期间，在操作SlO中，噪声检测器211检测第一感测线YO的信号Vin的电平或者电荷放大器CA的输出信号Vin的电平，即，检测噪声信号Vin的电平，并且输出对应于检测结果的选择信号SEL。在操作S20中，基于选择信号SEL的电平，通过PDP或DP处理第一感测线YO的信号Vin或电荷放大器CA的输出信号Vino换而言之,在操作S20中，基于存在于第一感测线YO上的噪声信号的电平，确定对于第一感测线YO的信号Vin或电荷放大器CA的输出信号Vin的传送路径。在感测操作区间SI期间，在操作S30中，减法器232从通过PDP处理的信号或通过DP处理的信号减去偏移信号。换而言之，由减法器232调整通过PDP或通过DP处理的信号的偏移。图18是用于说明根据图16或图17所示的实施例调整源频率的方法的流程图。参考图3、图16、图17和图18，为了执行频移功能，在操作SllO中，阻止驱动信号DRVO至DRVn分别提供给驱动线XO至Xn。根据实施例，可以禁用驱动器120_1至120_n中的每一个。在操作S120中，选择DP。因此，只有噪声信号NOISE (Fl)存在于第一感测线YO的信号Vm或电荷放大器CA的输出信号VIN。在操作S130中，噪声分析器310响应于图15的ADC块510的输出信号或者图16的噪声检测器511的输出信号,检测和分析包含在第一感测线YO的信号Vin的信号带或电荷放大器CA的输出信号Vin的信号带中的噪声信号NOISE (Fl)。噪声分析器310输出对应于分析结果的频率改变信号FCS。因此，在操作S140中，频率源320将第一频率Fl改变为第二频率F2。在完成频移功能之后，在操作S150中，每一个都具有从频率源320输出的第二频率的驱动信号DRVO至DRVn分别提供给驱动线XO至Xn。此时，在操作S150中，可以启用驱动器120_1至120_n中每一个。根据本发明的实施例的触摸屏传感器IC可以准确感测真实的多点触摸，并且具有高噪声免疫性和低功耗的效果。
权利要求
1.一种触摸屏传感器集成电路的操作方法，该方法包括步骤在噪声检测操作期间，在判断了从电容式触摸屏面板输出的第一输入信号是否在噪声窗范围内之后，根据判断结果选择解调路径和非解调路径中的一个路径；以及在感测操作期间，通过在所述噪声检测操作期间所选择的路径处理从所述电容式触摸屏面板输出的第二输入信号。
2.权利要求1的触摸屏传感器集成电路的操作方法，其中在所述选择步骤中，如果所述第一输入信号在所述噪声窗范围内则选择所述非解调路径，如果所述第一输入信号在所述噪声窗范围之外则选择所述解调路径。
3.权利要求1的触摸屏传感器集成电路的操作方法，其中在所述处理步骤中，如果选择了所述非解调路径，则通过所述非解调路径检测所述第二输入信号的峰值并且保持所检测到的峰值，如果选择了所述解调路径，则通过所述解调路径解调所述第二输入信号。
4.权利要求3的触摸屏传感器集成电路的操作方法，其中通过所述解调路径解调所述第二输入信号的步骤包括步骤去除包含在所述第二输入信号中的噪声；解调去除噪声的第二输入信号；以及去除包含在解调的第二输入信号中的噪声。
5.权利要求4的触摸屏传感器集成电路的操作方法，其中解调所述去除噪声的第二输入信号的步骤包括步骤使用单位增益反馈回路从所述去除噪声的第二输入信号产生正缓冲输出电压，并且使用负单位增益反馈回路从所述去除噪声的第二输入信号产生负缓冲输出电压；以及响应于选择信号输出所述正缓冲输出电压或者所述负缓冲输出电压作为所述解调的第二输入信号。
6.权利要求1的触摸屏传感器集成电路的操作方法还包括步骤使用偏移信号来调整通过所选择的路径处理的信号的偏移。
7.一种触摸屏传感器集成电路，包括分别感测和放大从电容式触摸屏面板的多条感测线中的每一条输出的信号的多个单元感测电路；其中所述多个单元感测电路中的每一个包括第一选择器，其响应于选择信号将在所述多条感测线中从对应的感测线输出的输入信号传送到解调路径或者非解调路径；第二选择器，其响应于所述选择信号输出从所述解调路径或者所述非解调路径输出的信号；以及噪声检测器，其在噪声检测操作期间判断从所述感测线输出的噪声信号是否在噪声窗范围内，并且根据判断结果输出所述选择信号，并且在感测操作期间保持所述选择信号。
8.权利要求7的触摸屏传感器集成电路，其中所述解调路径包括第一滤波器，其去除包含在所述第一选择器的输出信号中的噪声信号；解调器，其解调所述第一滤波器的输出信号；以及低通滤波器，其对所述解调器的输出信号执行低通滤波。
9.权利要求8的触摸屏传感器集成电路，其中所述第一滤波器是抗谐波滤波器，并且所述解调器是方波解调器。
10.权利要求7的触摸屏传感器集成电路，其中所述非解调路径包括峰值检测器，其检测所述第一选择器的输出信号的峰值并且保持所检测到的峰值。
11.权利要求7的触摸屏传感器集成电路，还包括偏移调整电路，其响应于偏移信号调整所述第二选择器的输出信号的偏移。
12.权利要求7的触摸屏传感器集成电路，其中在所述触摸屏传感器集成电路还包括在所述感测线和所述第一选择器之间连接的电荷放大器的情况下，所述噪声检测器在所述噪声检测操作期间判断从所述电荷放大器输出的噪声信号是否在所述噪声窗范围内，并且根据判断结果输出所述选择信号。
13.—种系统,包括权利要求7的触摸屏传感器集成电路；以及与所述触摸屏传感器集成电路进行通信的主机控制器。
14.权利要求13的系统，其中所述解调路径包括第一滤波器，其去除包含在所述第一选择器的输出信号中的噪声信号；解调器，其解调所述第一滤波器的输出信号；以及低通滤波器，其对所述解调器的输出信号执行低通滤波。
15.权利要求13的系统，其中所述非解调路径包括峰值检测器，其检测所述第一选择器的输出信号的峰值并且保持所检测到的峰值。
全文摘要
本发明公开了一种传感器电路。所述传感器电路能够根据通过感测线输入的第一输入信号的电平，例如根据噪声信号的电平，通过执行解调操作的解调路径处理经由所述感测线输入的第二输入信号或者通过不执行所述解调操作的非解调路径处理所述第二输入信号。
文档编号G06F3/044GK102999236SQ20121033349
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月10日 优先权日2011年9月9日
发明者金起德, 崔伦竞 申请人:三星电子株式会社