專利名稱：信號處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理從指示器(pointing device)輸出的信號的裝置，特別涉及能夠高速切換X、Y兩軸或X、Y、Z三個軸的信號處理裝置。
背景技術(shù)：
設(shè)置在筆記本的鍵盤等上的壓敏式指示器構(gòu)成為，當(dāng)用戶用指尖向期望的方向按壓設(shè)備的操作部時，內(nèi)置于設(shè)備中的應(yīng)變傳感器(strain sensor)通過檢測該方向的載荷，處理其檢測信號，使筆記本電腦的顯示裝置上顯示的光標(biāo)等的指針(pointer)移動。此時，指針的移動方向?qū)?yīng)于加在設(shè)備前端的載荷的方向被決定，移動速度對應(yīng)載荷的大小被決定。
以往，作為處理壓敏式指示器(以下有時稱為指示器)的輸出信號的信號處理裝置，有專利文獻(xiàn)1記載的操作輸入裝置。圖6是表示這種裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
在此信號處理裝置41中輸入壓敏式指示器51的輸出信號。壓敏式指示器51具備檢測由未圖示的操作部的操作引起的X軸的正方向(以下稱為+X方向)的載荷的應(yīng)變傳感器51a，檢測X軸負(fù)方向(以下稱為-X方向)的載荷的應(yīng)變傳感器51b，檢測Y軸的正方向(以下稱為+Y方向)的載荷的應(yīng)變傳感器51c和檢測Y軸的負(fù)方向(以下稱為-Y方向)的載荷的應(yīng)變傳感器51d。應(yīng)變傳感器51a、b、c、d由壓電電阻元件那樣的應(yīng)變測量儀表(gauge)構(gòu)成，構(gòu)成為當(dāng)未圖示的操作部分別在+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向操作時，對應(yīng)其操作方向各個應(yīng)變傳感器51a、b、c、d向下方被按壓，根據(jù)其載荷，電阻值變化。另外，應(yīng)變傳感器51a和51b串聯(lián)連接，應(yīng)變傳感器51c和51d串聯(lián)連接。這里，X軸是指由用戶看指示器51的左右或橫方向的軸，Y軸是前后或縱方向的軸。另外，此X軸與設(shè)置了指示器51的筆記本電腦等的顯示器上的左右或橫方向?qū)?yīng)，Y軸與前后或縱方向?qū)?yīng)。應(yīng)變傳感器51a和51b串聯(lián)連接，應(yīng)變傳感器51c和51d串聯(lián)連接。另外，串聯(lián)連接電路之間都被并聯(lián)連接，電源電壓Vdd供給其并聯(lián)連接電路。
在無載荷的狀態(tài)下，4個應(yīng)變傳感器的電阻值相等，但當(dāng)操作部分別在+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向操作時，被操作的方向的應(yīng)變傳感器51a、51b、51c、51d的電阻值變化，從應(yīng)變傳感器51a和51b之間的連接點51e，檢測出X軸方向的應(yīng)變(strain)作為電壓變化，從應(yīng)變傳感器51c和51d之間的連接點51f，檢測出Y軸方向的應(yīng)變作為電壓變化。此時，如果操作部在傾斜方向(在包含X軸及Y軸的平面內(nèi)，不與X軸及Y軸平行的方向)被按下時，可檢測出相對于按壓方向的矢量的X軸方向的成分的應(yīng)變及Y軸方向的成分的應(yīng)變。如果解除載荷，各應(yīng)變傳感器的電阻值返回到無載荷時的狀態(tài)，連接點51e、51f的電位也返回到變化前的值。
低通濾波器52、53分別由電容器52a、53a及電阻52b、53b組成，以能夠從后述的運(yùn)算放大電路43及44的輸出信號中除去低頻噪聲成分的方式，將高頻截斷頻率設(shè)定在150Hz左右。另外，低通濾波器52的輸出連接到信號處理裝置41的端子41a及41b上，低通濾波器53的輸出連接到信號處理裝置41的端子41c及41d上。
信號處理裝置41含有CPU42a、ROM42b及RAM42c，其具備實施此信號處理裝置41的全部控制等的數(shù)字處理電路42；反相輸入側(cè)連接到端子41a上、非反相輸入側(cè)連接到后述的模擬—數(shù)字變換電路(以下稱為DAC)46的輸出側(cè)、輸出側(cè)連接到端子41b的運(yùn)算放大電路43、反相輸入側(cè)連接到端子41c、非反相輸入側(cè)連接到后述的DAC47的輸出側(cè)、輸出側(cè)連接到端子41d的運(yùn)算放大電路44；連接到運(yùn)算放大電路43的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW11；連接到運(yùn)算放大電路44的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW12；輸入側(cè)連接到模擬開關(guān)SW11及SW12的共通的輸出側(cè)、輸出側(cè)連接到數(shù)字處理電路42的輸入側(cè)的模擬—數(shù)字變換電路(以下稱為ADC)45；輸入側(cè)連接到數(shù)字處理電路42的輸出側(cè)、輸出側(cè)連接到運(yùn)算放大電路43的非反相輸入側(cè)的DAC46；輸入側(cè)連接到數(shù)字處理電路42的輸出側(cè)、輸出側(cè)連接到運(yùn)算放大電路44的非反相輸入側(cè)的DAC47。低通濾波器52、53分別變成了運(yùn)算放大電路43、44的反饋電路。
下面說明具有以上結(jié)構(gòu)的信號處理裝置41的動作。
從指示器51的點51e輸出的X軸方向的應(yīng)變電壓，從端子41a被輸入到運(yùn)算放大電路43的反相輸入側(cè)。同樣地，從指示器51的點51f輸出的Y軸方向的應(yīng)變電壓，從端子41c被輸入到運(yùn)算放大電路44的反相輸入側(cè)。從數(shù)字輸出電路42輸出的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)被DAC46變換成模擬基準(zhǔn)電壓，輸入到運(yùn)算放大電路43的非反相輸入側(cè)。從數(shù)字處理電路42輸出的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)被DAC47變換成模擬基準(zhǔn)電壓，輸入到運(yùn)算放大電路44的非反相輸入側(cè)。這里，如果應(yīng)變傳感器51a、51b、51c、51d的各個無載荷時的電阻值為Rs、低通濾波器52及53中的電阻52b及53b的各個電阻值為Rf，則由于運(yùn)算放大電路43及44的增益變?yōu)?{Rf/(Rs/2)}，所以能夠使以輸入的X軸方向及Y軸方向的應(yīng)變電壓的變化(±10mV左右)放大到以模擬基準(zhǔn)電壓為中心的電壓變化(±1V左右)。
如圖6所示的每個檢測周期T1(例如10msec)內(nèi)，將電平交替變化的方波(square wave)Asw11及Asw12作為切換控制信號從數(shù)字處理電路42輸入到模擬開關(guān)SW11及SW12上。模擬開關(guān)SW11及SW12由于分別在方波Asw11及Asw12為高電平的期間變?yōu)榻油?ON)、在低電平的期間變?yōu)閿嚅_(OFF)，所以模擬開關(guān)SW11及SW12在檢測周期T1內(nèi)交替地變?yōu)榻油?。因此，在模擬開關(guān)SW11及SW12的共通的輸出側(cè)、即ADC45的輸入側(cè)，如圖7所示那樣，X軸方向的應(yīng)變電壓Vx11及Y軸方向的應(yīng)變電壓Vy11會交替地出現(xiàn)。這些應(yīng)變電壓Vx11及Vy11通過ADC45被數(shù)字化，被輸入到數(shù)字處理電路42中。
為了加速對于壓敏式指示器51的操作的顯示器上的指針響應(yīng)，優(yōu)選用戶操作指示器51。為了加速此響應(yīng)，也可縮短圖7所示的周期T1。而且，在數(shù)字處理電路高速化顯著的現(xiàn)狀下，將檢測周期T1縮短到2～3msec左右是充分可能的。然而，在圖6所示的信號處理裝置41中，當(dāng)?shù)屯V波器52及53的電容器52a及53a的各個電容為Cf時，在模擬開關(guān)SW11及SW12切換時刻，在ADC45的輸入側(cè)電壓Vx11及Vy11上，會產(chǎn)生對應(yīng)時間常數(shù)(CfRf)的響應(yīng)延遲。由于該時間常數(shù)的大小具有與低通濾波器52及53的高頻截止頻率(1/2πCfRf)的高低相反的傾向，為了除去低頻噪聲，如果加大Cf，由于不能縮短檢測周期T1，所以不能實現(xiàn)指針的響應(yīng)速度的提高。
專利文獻(xiàn)1特開平7-319617號公報發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是為了解決這些問題點而設(shè)計的，其目的在于不降低低頻噪聲的除去性能，實現(xiàn)指示器響應(yīng)性的提高。另外，本發(fā)明以同時實現(xiàn)指示器的響應(yīng)性的提高及低頻噪聲除去性能的提高為目的。
關(guān)于本發(fā)明之一，為一種信號處理裝置，處理從指示器輸出的信號，其特征在于，具備放大上述指示器操作部的對X軸方向的操作所產(chǎn)生的檢測信號的第1放大電路；放大上述操作部的對Y軸方向的操作所產(chǎn)生的檢測信號的第2放大電路；以每個給定的周期交替切換上述第1及第2放大電路的輸出信號并輸出的第1開關(guān)電路；和在上述第1開關(guān)電路被切換時，使上述第1開關(guān)電路的輸出側(cè)在規(guī)定時間以交流的方式接地的電路。
關(guān)于本發(fā)明之二，為有關(guān)本發(fā)明之一的信號處理裝置，其特征在于，上述以交流的方式接地的電路，具有連接在上述第1開關(guān)電路的輸出側(cè)和地之間、由電阻及電容器組成的第1低通濾波器和連接在上述電阻兩端的第2開關(guān)電路，當(dāng)上述第1開關(guān)電路被切換時，上述第2開關(guān)電路變?yōu)榻油ǎ瑥那袚Q開始經(jīng)過規(guī)定時間后時變?yōu)閿嚅_。
關(guān)于本發(fā)明之三，為一種信號處理裝置，處理從指示器輸出的信號，其特征在于，上述指示器具備檢測機(jī)構(gòu)，其輸出其操作部對X軸及Y軸的正方向和負(fù)方向的操作所產(chǎn)生的檢測信號，以使可識別對上述X軸及Y軸的正方向或負(fù)方向一方的操作和對于正方向與負(fù)方向雙方的操作；第1輸出機(jī)構(gòu)，其從上述檢測機(jī)構(gòu)取出對上述X軸及Y軸的正方向或負(fù)方向的一方的操作所產(chǎn)生的檢測信號；第2輸出機(jī)構(gòu)，其從上述檢測機(jī)構(gòu)取出對上述X軸及Y軸的正方向和負(fù)方向的雙方的操作所產(chǎn)生的檢測信號，上述信號處理裝置具備第1開關(guān)電路，其以每個給定的周期交替切換從上述第1輸出機(jī)構(gòu)輸出的對X軸方向的操作所產(chǎn)生的檢測信號和對Y軸方向的操作所產(chǎn)生的檢測信號并輸出；第1放大電路，其放大從上述第1開關(guān)電路輸出的對上述X軸方向的操作所產(chǎn)生的檢測信號及對Y軸方向的操作所產(chǎn)生的檢測信號；第2放大電路，其放大上述第2輸出機(jī)構(gòu)的輸出信號；第2開關(guān)電路，其以上述每個給定的周期交替切換上述第1及第2放大電路的輸出信號并輸出；和在上述第1開關(guān)電路及第2開關(guān)電路被切換時，使上述第2開關(guān)電路的輸出側(cè)在規(guī)定時間以交流的方式接地的電路。
關(guān)于本發(fā)明之四，為有關(guān)本發(fā)明之三的信號處理裝置，其特征在于，上述檢測機(jī)構(gòu)具備電阻值按照對X軸正方向的操作所產(chǎn)生的載荷而變化的第1電阻元件；與該第1電阻元件串聯(lián)連接、電阻值按照對X軸負(fù)方向的操作所產(chǎn)生的載荷而變化的第2電阻元件；電阻值按照對Y軸正方向的操作所產(chǎn)生的載荷而變化的第3電阻元件；和與該第3電阻元件串聯(lián)連接、電阻值按照對Y軸負(fù)方向的操作所產(chǎn)生的載荷而變化的第4電阻元件，在這些串聯(lián)連接電路的一端供給電源，以連接在上述第1電阻元件和第2電阻元件之間的連接點上的端子及連接在上述第3電阻元件和第4電阻元件之間的連接點上的端子作為上述第1輸出機(jī)構(gòu)，以連接在上述串聯(lián)連接電路的電源側(cè)端的端子作為第2輸出機(jī)構(gòu)。
關(guān)于本發(fā)明之五，為有關(guān)本發(fā)明之三的信號處理裝置，其特征在于，上述以交流的方式接地的電路具有連接在上述第2開關(guān)電路的輸出側(cè)和地之間、由電阻和電容器組成的第1低通濾波器和連接在上述電阻的兩端的第3開關(guān)電路，在上述第1開關(guān)電路及第2開關(guān)電路被切換時，上述第3開關(guān)電路變?yōu)榻油?，從切換開始經(jīng)過規(guī)定時間時變?yōu)閿嚅_。
關(guān)于本發(fā)明之六，為有關(guān)本發(fā)明之二或五所述的信號處理裝置，其特征在于，具備用于除去上述第1放大電路的輸出信號的低頻噪聲的第2低通濾波器，和用于除去上述第2放大電路的輸出信號的低頻噪聲的第3低通濾波器，并且使上述第1低通濾波器的高頻截止頻率比上述第2及第3低通濾波器的高頻截止頻率低。
通過本發(fā)明之一，在第1開關(guān)電路被切換時，由于第1開關(guān)電路的輸出側(cè)在規(guī)定時間以交流的方式接地，所以那時從第1開關(guān)電路輸出的電壓上升或下降的響應(yīng)波形，由第1及第2放大電路的驅(qū)動能力決定。因此，與以用于除去放大電路的輸出信號的低頻噪聲的低通濾波器的時間常數(shù)變化的以往電路相比較，響應(yīng)速度大幅提高。
通過本發(fā)明之二，由于在第1開關(guān)電路被切換時使電阻兩端短路，所以那時從第1開關(guān)電路輸出的電壓上升或下降的響應(yīng)波形，由第1及第2放大電路的驅(qū)動能力決定。因此，與以用于除去放大電路的輸出信號的低頻噪聲的低通濾波器的時間常數(shù)變化的以往電路相比較，響應(yīng)速度大幅提高。此外，經(jīng)過給定時間后，由于第1低通濾波器變得進(jìn)行工作，所以低頻噪聲被除去。
通過關(guān)于本發(fā)明之三以及四的發(fā)明，由于第1開關(guān)電路及第2開關(guān)電路被切換時，第2開關(guān)電路的輸出側(cè)在規(guī)定時間被交流地接地，所以那時從第2開關(guān)電路輸出電壓的上升或下降的響應(yīng)波形，由第1及第2放大電路的驅(qū)動能力決定。因此，與以用于除去放大電路的輸出信號的低頻噪聲的低通濾波器的時間常數(shù)變化的以往電路相比較，響應(yīng)速度大幅提高。
通過關(guān)于本發(fā)明之五的發(fā)明，由于在第1開關(guān)電路及第2開關(guān)電路被切換時，從各切換時刻開始規(guī)定時間內(nèi)使電阻的兩端短路，所以其切換時由第2開關(guān)電路輸出的電壓的上升或下降的響應(yīng)波形，由第1及第2放大電路的驅(qū)動能力決定。因此，與以用于除去放大電路的輸出信號的低頻噪聲的低通濾波器的時間常數(shù)變化的以往電路相比較，響應(yīng)速度大幅提高。另外，經(jīng)過規(guī)定時間后，由于第1低通濾波器變得起作用，所以低頻噪聲被除去。
通過關(guān)于本發(fā)明之六的發(fā)明，由于第1低通濾波器的低頻噪聲除去性能比第2及第3低通濾波器的低頻噪聲除去性能高，所以低頻噪聲除去性能提高。另外，與加大第1低通濾波器的電容器的電容成反比例，能夠減小第2及第3低通濾波器的各個電容器的電容。
發(fā)明效果通過關(guān)于本發(fā)明的信號處理裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)2軸或3軸的檢測周期的縮短和低頻噪聲除去性能的維持或提高。因此，通過利用關(guān)于本發(fā)明的信號處理裝置處理指示器的輸出信號，在維持或提高低頻噪聲的除去性能的同時，能夠提高指示器的響應(yīng)性。


圖1是用于說明本發(fā)明的第1實施方式相關(guān)的信號處理裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是本發(fā)明的第1實施方式相關(guān)的信號處理裝置的動作時序圖。
圖3是用于說明本發(fā)明的第1實施方式相關(guān)的信號處理裝置的頻率特性的圖。
圖4是用于說明本發(fā)明的第2實施方式相關(guān)的信號處理裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是本發(fā)明的第2實施方式相關(guān)的信號處理裝置的動作時序圖。
圖6是用于說明以往的信號處理裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是以往的信號處理裝置的動作時序圖。
符號說明1、21-信號處理裝置；3、4、23、24-運(yùn)算放大電路；5、25-電阻；6、26-電容器；11、31-壓敏式指示器；12、13、32、33-低通濾波器；SW1～SW8-開關(guān)。
具體實施例方式
以下，一邊以附圖為基準(zhǔn)一邊針對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。
(第1實施方式)圖1是用于說明關(guān)于本發(fā)明的第1實施方式的信號處理裝置的圖，圖2是用于說明其動作時序的一例的圖，圖3是用于說明其頻率特性的一例的圖。
本實施方式的信號處理裝置1由IC構(gòu)成，如圖1所示，壓敏式指示器11的輸出信號通過低通濾波器12、13被輸入。壓敏式指示器11具備檢測未圖示的操作部的操作引起的+X方向的載荷的應(yīng)變傳感器11a，檢測-X方向的載荷的應(yīng)變傳感器11b，檢測+Y方向的載荷的應(yīng)變傳感器11c，檢測-Y方向的載荷的應(yīng)變傳感器11d。應(yīng)變傳感器11a、b、c、d由壓電電阻元件那樣的應(yīng)變測量儀表構(gòu)成，構(gòu)成為當(dāng)未圖示的操作部分別在+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向操作時，按照其操作方向各個應(yīng)變傳感器11a、b、c、d向下方被按壓，根據(jù)其載荷電阻值變化。另外，應(yīng)變傳感器11a和11b串聯(lián)連接，應(yīng)變傳感器11c和11d串聯(lián)連接。還有，串聯(lián)連接電路之間被并聯(lián)連接，其并聯(lián)連接電路上被供給對電源電壓Vdd進(jìn)行穩(wěn)定化的恒定電位Vreg。
在無載荷的狀態(tài)下，4個應(yīng)變傳感器的電阻值相等，但如果操作部在各個方向上被操作時，被操作的方向的應(yīng)變傳感器的電阻值變化，從應(yīng)變傳感器11a和11b之間的連接點11e檢測出X軸方向的應(yīng)變作為電壓變化，從應(yīng)變傳感器11c和11d之間的連接點11f檢測出Y軸方向的應(yīng)變作為電壓變化。解除載荷時，各應(yīng)變傳感器的電阻值返回到無載荷時的狀態(tài)，連接點11e、11f的電位也返回到變化前的值。
低通濾波器12、13分別由電容器12a、13a及電阻12b、13b組成，以從后述的運(yùn)算放大電路3及4的輸出信號除去低頻噪聲成分的方式，設(shè)定高頻截止頻率。另外，低通濾波器12的輸出側(cè)連接到信號處理裝置1的端子1a及1b上，低通濾波器13的輸出側(cè)連接到信號處理裝置1的端子1c及1d上。這些低通濾波器12、13的基本功能和以往的低通濾波器52、53相同。即如后面所述那樣，信號處理裝置1具備由電阻5和電容器6組成的低通濾波器，其低通濾波器的高頻截止頻率設(shè)定在和以往電路相同的150Hz左右，低通濾波器12、13的高頻截止頻率例如也可在1500Hz左右。由此，由于能夠?qū)㈦娙萜?2a、13a的電容減小到電容器52a、53a的電容的1/10左右，所以能夠設(shè)置在由IC構(gòu)成的信號處理裝置1的內(nèi)部。
信號處理裝置1包括CPU2a、ROM2b及RAM2c，其具備實施此信號處理裝置1的全部控制等的數(shù)字處理電路2、反相輸入側(cè)連接到端子1a上、非反相輸入側(cè)連接到后述的DAC8的輸出側(cè)、輸出側(cè)連接到端子1b的運(yùn)算放大電路3；反相輸入側(cè)連接到端子1c、非反相輸入側(cè)連接到后述的DAC9的輸出側(cè)、輸出側(cè)連接到端子1d的運(yùn)算放大電路4；連接到運(yùn)算放大電路3的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW1；連接到運(yùn)算放大電路4的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW2；連接到模擬開關(guān)SW1及SW2的共通的輸出側(cè)的電阻5及開關(guān)SW3的并聯(lián)電路；連接在此并聯(lián)電路的輸出側(cè)的端子1e和地之間的電容器6；輸入側(cè)連接在上述并聯(lián)電路的輸出側(cè)、輸出側(cè)連接到數(shù)字處理電路2的輸入側(cè)的ADC7；輸入側(cè)連接到數(shù)字處理電路2的輸出側(cè)、輸出側(cè)連接到運(yùn)算放大電路3的非反相輸入側(cè)的DAC8；輸入側(cè)連接到數(shù)字處理電路2的輸出側(cè)、輸出側(cè)連接到運(yùn)算放大電路4的非反相輸入側(cè)的DAC9。
因此，低通濾波器12、13分別變成了運(yùn)算放大電路3、4的反饋電路。另外，電阻5及電容器6作為用于除去低頻噪聲成分的低通濾波器起作用。還有雖然未被圖示，但此信號處理裝置1的全部被供給了對電源電壓Vdd進(jìn)行穩(wěn)定化的恒定電位Vreg。這樣，通過供給穩(wěn)定電壓，運(yùn)算電路3及4的偏置電壓變小，所以能夠使運(yùn)算放大電路3及4的面積比以往的運(yùn)算放大電路43及44小。
在具有以上結(jié)構(gòu)的信號處理裝置1中，與以往的信號處理裝置41的構(gòu)成要素同名的構(gòu)成要素具備相同的構(gòu)成及功能。因此，信號處理裝置1可以說相對于以往的信號處理裝置41，附加了由電阻5及電容器6組成的低通濾波器和被并聯(lián)連接在電阻5上的開關(guān)SW3。
下面說明具有以上結(jié)構(gòu)的信號處理裝置1的動作。這里，由于從指示器11的點11e及11f輸出的X軸方向的應(yīng)變電壓及Y軸方向的應(yīng)變電壓被運(yùn)算放大電路3及4放大的動作，和以往的信號處理裝置41相同，所以省略其說明。
如圖2所示的每個檢測周期T2(例如3msec)，將電平交替變化的方波Asw1及Asw2作為切換控制信號從數(shù)字處理電路2輸入到模擬開關(guān)SW11及SW12上。由于模擬開關(guān)SW1及SW2分別在方波Asw1及Asw2為高電平的期間變?yōu)榻油?、低電平的期間變?yōu)閿嚅_，所以模擬開關(guān)SW1及SW2在檢測周期T2內(nèi)交替地變?yōu)榻油?。另外，將如圖2所示的方波Asw3作為切換控制信號，從數(shù)字處理電路2輸入到開關(guān)SW3上。方波Asw3從方波Asw1及Asw2的電平變化開始，在規(guī)定時間τ的期間為高電平，其以外的期間為低電平。由于開關(guān)SW3在方波Asw3為高電平的期間變?yōu)榻油ǎ碗娖降钠陂g變?yōu)閿嚅_，所以開關(guān)SW3從模擬開關(guān)SW1及SW2切換開始，只在τ期間變?yōu)榻油?。?dāng)開關(guān)SW3變?yōu)榻油〞r，電阻5兩端被短路，因此在ADC7的輸入側(cè)如圖2所示，會交替出現(xiàn)X軸方向的應(yīng)變電壓Vx1及Y軸方向的應(yīng)變電壓Vy1。這些應(yīng)變電壓Vx1及Vy1通過ADC7被數(shù)字化，輸入到數(shù)字處理電路2中。
這里，當(dāng)開關(guān)SW3變?yōu)榻油〞r，由于電容器6以對應(yīng)運(yùn)算放大電路3的驅(qū)動能力的響應(yīng)速度被充放電，所以X軸方向的應(yīng)變電壓Vx1以對應(yīng)運(yùn)算放大電路3的驅(qū)動能力和電容器6的電容的響應(yīng)速度變化。此響應(yīng)速度要比對應(yīng)低通濾波器52、53的時間常數(shù)的以往的信號處理裝置41的響應(yīng)速度充分地高速，所以Vx1的波形會迅速地到達(dá)一定值。對于Y軸方向的應(yīng)變電壓Vy1也是同樣的。
經(jīng)過規(guī)定時間τ后，開關(guān)SW3斷開后，變成了在模擬開關(guān)SW1及SW2的共通的輸出側(cè)，連接了由電阻5及電容器6組成的低通濾波器的形式。因此，作為運(yùn)算放大電路3的輸出的X軸方向的應(yīng)變電壓的低頻噪聲，被由電阻5及電容器6組成的低通濾波器和低通濾波器12除去，作為運(yùn)算放大電路4的輸出的Y軸方向的應(yīng)變電壓的低頻噪聲，被電阻5及電容器6組成的低通濾波器和低通濾波器13除去。
這里，如果電阻5的電阻值為Rq、電容器6的電容為Cq，則電阻5及電容器6變?yōu)榫哂?/(2πCqRq)高頻截止頻率的一階低通濾波器。通過將電阻值Rq設(shè)定為以往的電阻52b及53b的電阻值Rf的例如1/10，電容Cq設(shè)定為以往的電容器52及53b的電容Cf的10倍，高頻截止頻率變成和以往的低通濾波器52、53相同，因此能夠和以往的低通濾波器52、53相同，具有低頻噪聲除去性能。如果低通濾波器12及13的電容器12a及13a的電容為Cf’、電阻12b及13b的電阻值為Rf’，則低通濾波器12及13就變成了具有1/(2πCf’Rf’)的高頻截止頻率的一階低通濾波器。因此，運(yùn)算放大電路3及4的輸出電壓，通過具有1/(2πCf’Rf’)的高頻截止頻率的一階低通濾波器和具有1/(2πCqRq)的高頻截止頻率的一階低通濾波器的組合，變成了途徑兩級低通濾波器。這里，通過將電容Cf’設(shè)定為比以往的電容器52b及53b的電容Cf小，使組合了兩級低通濾波器的頻率特性，如圖3所示，高頻增益的下降的程度比以往變大，所以除去高頻的噪聲成分的性能有所提高。
(第2實施方式)圖4是用于說明關(guān)于本發(fā)明的第2實施方式的信號處理裝置的圖，圖5是其動作時序圖。
如圖4所示那樣，在本實施方式的信號處理裝置21上，輸入壓敏式指示器31的輸出信號。壓敏式指示器31具備檢測未圖示的操作部的操作引起的+X方向的載荷的應(yīng)變傳感器31a，檢測-X方向的載荷的應(yīng)變傳感器31b，檢測+Y方向的載荷的應(yīng)變傳感器31c，檢測-Y方向的載荷的應(yīng)變傳感器31d。應(yīng)變傳感器31a、b、c、d由壓電電阻元件那樣的應(yīng)變測量儀表構(gòu)成，構(gòu)成為當(dāng)未圖示的操作部分別在+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向操作時，按照其操作方向，各個應(yīng)變傳感器31a、b、c、d向下方被按壓，根據(jù)其載荷電阻值變化。還有，如果操作部在垂直于X軸及Y軸的方向上操作時，則應(yīng)變傳感器31a、b、c、d的全部被向下方按壓，根據(jù)其載荷全部的應(yīng)變傳感器31a、b、c、d的電阻值變化。應(yīng)變傳感器31a和31b被串聯(lián)連接，應(yīng)變傳感器31c和31d被串聯(lián)連接。另外，串聯(lián)連接電路之間被并聯(lián)連接，從后述的調(diào)節(jié)器(regulator)30通過電阻34，向其并聯(lián)連接電路供給電源電壓。電容器35用于去耦合(decoupling)。這里，電阻34的電阻值被設(shè)定為和4個應(yīng)變傳感器31a～31d無載荷時的電阻值相同的值。
在無載荷的狀態(tài)下，4個應(yīng)變傳感器的電阻值相等，但當(dāng)操作部分別在各個方向被按壓時，被按壓的方向的應(yīng)變傳感器的電阻值變化，從應(yīng)變傳感器31a和31b之間的連接點31e，檢測出X軸方向的應(yīng)變作為電壓變化，從應(yīng)變傳感器31c和31d之間的連接點31f，檢測出Y軸方向的應(yīng)變作為電壓變化。還有，從電阻34和應(yīng)變傳感器31a及31c之間的連接點31g，檢測出Z軸方向的應(yīng)變作為電壓變化。這里，所謂Z軸方向是與X軸及Y軸正交的方向，是檢測壓入壓敏式指示器11的操作部全部的載荷所引起的連接點11g的電壓變化作為Z軸方向的應(yīng)變的方向。解除載荷時，各應(yīng)變傳感器的電阻值返回到無載荷時的狀態(tài)，連接點31e、31f、31g的電位也返回到變化前的值。
低通濾波器32、33分別由電容器32a、33a及電阻32b、33b組成，以從后述的運(yùn)算放大電路23及24的輸出信號除去低頻噪聲成分的方式，設(shè)定高頻截止頻率。另外，低通濾波器32的輸出側(cè)連接到信號處理裝置21的端子21a及21b上，低通濾波器33的輸出側(cè)連接到信號處理裝置21的端子21c及21d上。這些低通濾波器32、33的基本功能和第1實施方式的低通濾波器12、13相同。
信號處理裝置21具有CPU22a、ROM22b及RAM22c，其具備實施此信號處理裝置21的全部控制等的數(shù)字處理電路22；反相輸入側(cè)連接到端子21b上、非反相輸入側(cè)連接到后述的DAC28的輸出側(cè)、輸出側(cè)連接到端子21c的運(yùn)算放大電路23；反相輸入側(cè)連接到端子21e、非反相輸入側(cè)連接到后述的DAC29的輸出側(cè)、輸出側(cè)連接到端子21f的運(yùn)算放大電路24；輸入側(cè)連接到端子21d、輸出側(cè)連接到后述的運(yùn)算放大電路24的反相輸入側(cè)的模擬開關(guān)SW4；輸入側(cè)連接到端子21e、輸出側(cè)連接到運(yùn)算放大電路24的反相輸入側(cè)的模擬開關(guān)SW5；連接到運(yùn)算放大電路23的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW7；連接到運(yùn)算放大電路24的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW8；連接到模擬開關(guān)SW7及SW8的共通的輸出側(cè)的電阻25及開關(guān)SW9的并聯(lián)電路；連接在此并聯(lián)電路的輸出側(cè)的端子21g和地之間的電容器26；輸入側(cè)連接在上述并聯(lián)電路的輸出側(cè)、輸出側(cè)連接到數(shù)字處理電路22的輸入側(cè)的ADC27；輸入側(cè)連接到數(shù)字處理電路22的輸出側(cè)、輸出側(cè)連接到運(yùn)算放大電路23的非反相輸入側(cè)的DAC28；輸入側(cè)連接到數(shù)字處理電路22的輸出側(cè)、輸出側(cè)連接到運(yùn)算放大電路24的非反相輸入側(cè)的DAC29；從電源電壓Vdd生成恒定電位的調(diào)節(jié)器(regulator)30；連接在調(diào)節(jié)器30的輸出側(cè)和運(yùn)算放大電路23的反相輸入側(cè)之間的開關(guān)SW6。這里，壓敏式指示器31的構(gòu)造上、從連接點31g輸出的Z軸方向的應(yīng)變電壓的振幅比X軸方向的應(yīng)變電壓及Y軸方向的應(yīng)變電壓的振幅小，所以與運(yùn)算放大電路24相比，增大運(yùn)算放大電路23的增益是合適的。
調(diào)節(jié)器30的輸出側(cè)連接在端子21a上，在端子21a上連接上述的電阻34及電容器35。另外，在端子21a和端子21b之間連接開關(guān)SW6。低通濾波器32、33分別變?yōu)檫\(yùn)算放大電路23、24的反饋電路。另外，電阻25及電容器26作為用于除去低頻噪聲成分的低通濾波器發(fā)揮作用。
下面說明具有以上結(jié)構(gòu)的信號處理裝置21的動作。
從指示器31的點31e輸出的X軸方向的應(yīng)變電壓，從端子21d供給到模擬開關(guān)SW4的輸入側(cè)。另外，從指示器31的點31f輸出的Y軸方向的應(yīng)變電壓，從端子21e供給到模擬開關(guān)SW5的輸入側(cè)。還有，從指示器31的點31g輸出的Z軸方向的應(yīng)變電壓，從端子21b供給到運(yùn)算放大電路23的反相輸入側(cè)。
如圖5所示的每個檢測周期T3(例如4.5msec)內(nèi)，將電平周期地變化的方波Asw4、Asw5及Asw6作為切換控制信號從數(shù)字處理電路22輸入到模擬開關(guān)SW4及SW5和SW6上。方波Asw4及Asw5在方波Asw6為高電平的期間交替地變?yōu)楦唠娖健ＤM開關(guān)SW4及SW5和開關(guān)SW6，分別在方波Asw4、Asw5及Asw6為高電平的期間變?yōu)榻油ǎ碗娖降钠陂g變?yōu)閿嚅_，所以模擬開關(guān)SW6在每個檢測周期T3內(nèi)交替地變?yōu)榻油?，模擬開關(guān)SW4及SW5在開關(guān)SW6變?yōu)榻油ǖ钠陂g交替地變?yōu)榻油ā?br> 這里，開關(guān)SW6變?yōu)榻油ǖ钠陂g，由于電阻34的兩端被短路，所以指示器31的點31g的電位及運(yùn)算放大電路23的反相輸入側(cè)的電位被固定在調(diào)節(jié)器30的輸出電位上。因此，Z軸方向的應(yīng)變電壓不被輸入到運(yùn)算放大電路23的反相輸入側(cè)。在開關(guān)SW6變?yōu)榻油ā⑶夷M開關(guān)SW4變?yōu)榻油ǖ钠陂g，從指示器31的點31e輸出的X軸方向的應(yīng)變電壓被輸入到運(yùn)算放大電路24的反相輸入側(cè)，在開關(guān)SW6變?yōu)榻油?、且模擬開關(guān)SW5接通的期間，從指示器31的點31f輸出的Y軸方向的應(yīng)變電壓被輸入到運(yùn)算放大電路24的反相輸入側(cè)。即運(yùn)算放大電路24的反相輸入側(cè)，被交替地輸入X軸方向的應(yīng)變電壓和Y軸方向的應(yīng)變電壓。另一方面，開關(guān)SW6斷開的期間，從指示器31的點31g輸出的Z軸方向的應(yīng)變電壓被輸入到運(yùn)算放大電路23的反相輸入側(cè)。
這里，說明設(shè)置電阻34的理由。如前所述，電阻34的電阻值設(shè)定為與4個應(yīng)變傳感器31a～31d無載荷時的電阻值相同的值。因此，如果調(diào)節(jié)器30的輸出電位為Vreg，在開關(guān)SW6變?yōu)榻油ㄆ陂g無載荷時，點31e及點31f的電位變?yōu)閂reg/2，所以X軸方向的應(yīng)變電壓及Y軸方向的應(yīng)變電壓以Vreg/2為中心變化。另外，在開關(guān)SW6變?yōu)閿嚅_期間無載荷時，點31g的電位變?yōu)閂reg/2，所以Z軸方向的應(yīng)變電壓從Vreg/2開始變化。即電阻34是為了使無載荷時的X軸、Y軸及Z軸的應(yīng)變電壓一致而設(shè)置的。
將數(shù)字處理電路22輸出的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)利用DAC28變換成模擬基準(zhǔn)電壓，輸入到運(yùn)算放大電路23的非反相輸入側(cè)。數(shù)字處理電路42輸出的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)利用DAC29被變換成模擬基準(zhǔn)電壓，被輸入到運(yùn)算放大電路24的非反相輸入側(cè)。因此，X軸方向的應(yīng)變電壓及Y軸方向的應(yīng)變電壓，分別在圖5的方波Asw4、Asw5為高電平的期間，由運(yùn)算放大電路24交替地放大，Z軸方向的應(yīng)變電壓，在圖5的方波Asw6為低電平的期間由運(yùn)算放大電路23放大。
如圖5所示的每個檢測周期T3內(nèi)，將電平交替變化的方波Asw7、Asw8作為切換控制信號，從數(shù)字處理電路22輸入到設(shè)置在運(yùn)算放大電路23、24的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW7、SW8上。模擬開關(guān)SW7及SW8分別在方波Asw7及Asw8為高電平的期間變?yōu)榻油ǎ碗娖降钠陂g變?yōu)閿嚅_，所以模擬開關(guān)SW7及SW8在檢測周期T3內(nèi)交替地變?yōu)榻油āＡ硗?，將如圖5所示的方波Asw4、Asw5及Asw7的上升開始，在規(guī)定時間τ的期間為高電平，其以外的期間為低電平的方波Asw9作為切換控制信號，從輸入處理電路22被輸入到開關(guān)SW9上。開關(guān)SW9在方波Asw9為高電平的期間變?yōu)榻油ǎ碗娖降钠陂g變?yōu)閿嚅_，所以開關(guān)SW9只在從模擬開關(guān)SW7及SW8的切換開始的τ期間內(nèi)變?yōu)榻油ā．?dāng)開關(guān)SW9接通時，由于電阻25的兩端被短路，所以在ADC27的輸入側(cè)，如圖5所示那樣，會循環(huán)地出現(xiàn)X軸方向的應(yīng)變電壓Vx2、Y軸方向的應(yīng)變電壓Vy2及Z軸方向的應(yīng)變電壓Vz2。這些應(yīng)變電壓Vx1、Vy2及Vz2通過ADC27被數(shù)字化，輸入到數(shù)字處理電路22中。
這里，當(dāng)開關(guān)SW9變?yōu)榻油〞r，由于電阻25兩端被短路，因此電容器26以對應(yīng)運(yùn)算放大電路24的驅(qū)動能力的響應(yīng)速度被充放電。因此X軸方向的應(yīng)變電壓Vx1及Y軸方向的應(yīng)變電壓Vy1以對應(yīng)運(yùn)算放大電路3的驅(qū)動能力和電容器26的電容的響應(yīng)速度變化。和第1實施方式相同，此響應(yīng)速度要比以往的信號處理裝置41的響應(yīng)速度充分地高速，所以Vx1及Vy1的波形會迅速地達(dá)到一定值。
經(jīng)過規(guī)定時間τ后，由開關(guān)SW9斷開時的動作及電阻25和電容器26組成的低通濾波器的噪聲除去特性，和第1實施方式相同，所以省略其說明。
這樣，通過本實施方式，還有第1實施方式，通過采用具備X軸應(yīng)變傳感器及Y軸應(yīng)變傳感器的一般的壓敏式指示器并增加將對傳感器全體的載荷判斷為輕擊(tapping)(點擊，click)的功能，而判定載荷的功能，存在能夠?qū)崿F(xiàn)指示器操作性的提高及功能擴(kuò)展的優(yōu)點。
還有，在本實施方式中，利用開關(guān)SW4及SW5切換X軸方向的應(yīng)變電壓及Y軸方向的應(yīng)變電壓，通過供給到單一的運(yùn)算放大電路24，使運(yùn)算放大電路24兼用為2軸的應(yīng)變電壓的放大，但也可以是設(shè)置放大X軸方向的應(yīng)變電壓的運(yùn)算放大電路和放大Y軸方向的應(yīng)變電壓的運(yùn)算放大電路，使其分別構(gòu)成為1軸的放大專用。
權(quán)利要求
1.一種信號處理裝置，處理從指示器輸出的信號，其特征在于，具備放大上述指示器操作部的對X軸方向的操作所產(chǎn)生的檢測信號的第1放大電路；放大上述操作部的對Y軸方向的操作所產(chǎn)生的檢測信號的第2放大電路；以每個給定的周期交替切換上述第1及第2放大電路的輸出信號并輸出的第1開關(guān)電路；和在上述第1開關(guān)電路被切換時，使上述第1開關(guān)電路的輸出側(cè)在規(guī)定時間以交流的方式接地的電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，上述以交流的方式接地的電路，具有連接在上述第1開關(guān)電路的輸出側(cè)和地之間、由電阻及電容器組成的第1低通濾波器和連接在上述電阻兩端的第2開關(guān)電路，當(dāng)上述第1開關(guān)電路被切換時，上述第2開關(guān)電路變?yōu)榻油?，從切換開始經(jīng)過規(guī)定時間后時變?yōu)閿嚅_。
3.一種信號處理裝置，處理從指示器輸出的信號，其特征在于，上述指示器具備檢測機(jī)構(gòu)，其輸出其操作部對X軸及Y軸的正方向和負(fù)方向的操作所產(chǎn)生的檢測信號，以使可識別對上述X軸及Y軸的正方向或負(fù)方向一方的操作和對于正方向與負(fù)方向雙方的操作；第1輸出機(jī)構(gòu)，其從上述檢測機(jī)構(gòu)取出對上述X軸及Y軸的正方向或負(fù)方向的一方的操作所產(chǎn)生的檢測信號；第2輸出機(jī)構(gòu)，其從上述檢測機(jī)構(gòu)取出對上述X軸及Y軸的正方向和負(fù)方向的雙方的操作所產(chǎn)生的檢測信號，上述信號處理裝置具備第1開關(guān)電路，其以每個給定的周期交替切換從上述第1輸出機(jī)構(gòu)輸出的對X軸方向的操作所產(chǎn)生的檢測信號和對Y軸方向的操作所產(chǎn)生的檢測信號并輸出；第1放大電路，其放大從上述第1開關(guān)電路輸出的對上述X軸方向的操作所產(chǎn)生的檢測信號及對Y軸方向的操作所產(chǎn)生的檢測信號；第2放大電路，其放大上述第2輸出機(jī)構(gòu)的輸出信號；第2開關(guān)電路，其以上述每個給定的周期交替切換上述第1及第2放大電路的輸出信號并輸出；和在上述第1開關(guān)電路及第2開關(guān)電路被切換時，使上述第2開關(guān)電路的輸出側(cè)在規(guī)定時間以交流的方式接地的電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信號處理裝置，其特征在于，上述檢測機(jī)構(gòu)具備電阻值根據(jù)對X軸正方向的操作所產(chǎn)生的載荷進(jìn)行變化的第1電阻元件；與該第1電阻元件串聯(lián)連接、電阻值根據(jù)對X軸負(fù)方向的操作所產(chǎn)生的載荷進(jìn)行變化的第2電阻元件；電阻值根據(jù)對Y軸正方向的操作所產(chǎn)生的載荷進(jìn)行變化的第3電阻元件；和與該第3電阻元件串聯(lián)連接、電阻值根據(jù)對Y軸負(fù)方向的操作所產(chǎn)生的載荷進(jìn)行變化的第4電阻元件，在這些串聯(lián)連接電路的一端供給電源，以連接在上述第1電阻元件和第2電阻元件之間的連接點上的端子及連接在上述第3電阻元件和第4電阻元件之間的連接點上的端子作為上述第1輸出機(jī)構(gòu)，以連接在上述串聯(lián)連接電路的電源側(cè)端的端子作為第2輸出機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信號處理裝置，其特征在于，上述以交流的方式接地的電路具有連接在上述第2開關(guān)電路的輸出側(cè)和地之間、由電阻和電容器組成的第1低通濾波器和連接在上述電阻的兩端的第3開關(guān)電路，在上述第1開關(guān)電路及第2開關(guān)電路被切換時，上述第3開關(guān)電路變?yōu)榻油?，從切換開始經(jīng)過規(guī)定時間時變?yōu)閿嚅_。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的信號處理裝置，其特征在于，具備用于除去上述第1放大電路的輸出信號的低頻噪聲的第2低通濾波器，和用于除去上述第2放大電路的輸出信號的低頻噪聲的第3低通濾波器，并且使上述第1低通濾波器的高頻截止頻率比上述第2及第3低通濾波器的高頻截止頻率低。
全文摘要
本發(fā)明能夠不降低低頻噪聲的除去性能，并實現(xiàn)壓敏式指示器的響應(yīng)性的提高。壓敏式指示器(11)的X軸方向的應(yīng)變電壓被運(yùn)算放大電路(3)放大，通過開關(guān)(SW1)，被ADC(7)數(shù)字化，輸入到數(shù)字處理電路(2)中。壓敏式指示器(11)的Y軸方向的應(yīng)變電壓被運(yùn)算放大電路(4)放大，通過開關(guān)(SW2)被ADC(7)數(shù)字化，被輸入到數(shù)字處理電路(2)中。從開關(guān)(SW1)和(SW2)的切換時刻開始的規(guī)定時間內(nèi)，開關(guān)(SW3)變?yōu)榻油?，使開關(guān)(SW1)及(SW2)的輸出側(cè)連接到大電容的電容器(6)上。由于電容器(6)以對應(yīng)運(yùn)算放大電路(3)、(4)的驅(qū)動能力的響應(yīng)速度被充放電，因此X軸方向及Y軸方向的應(yīng)變電壓迅速地到達(dá)一定值。經(jīng)過規(guī)定時間后，由電阻(5)及電容器(6)組成的低通濾波器實施低頻噪聲的除去。
文檔編號G01L5/16GK1934526SQ20058000910
公開日2007年3月21日 申請日期2005年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月23日
發(fā)明者井口普之 申請人:羅姆股份有限公司