專利名稱：信號處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對指示器(pointing device)所輸出的信號進(jìn)行處理的信號處理裝置，特別是一種能夠使用具有X、Y兩軸的載荷傳感器(loadsensor)的壓敏式指示器，進(jìn)行指針(pointer)的移動(dòng)操作輸入以及點(diǎn)擊操作輸入的信號處理裝置。
背景技術(shù)：
筆記本式計(jì)算機(jī)的鍵盤等中所設(shè)置的壓敏式指示器，一旦用戶用指尖向期望的方向按壓設(shè)備的操作部時(shí)，內(nèi)置于設(shè)備中的應(yīng)變傳感器(strainsensor)通過檢測該方向的載荷，并對該檢測信號進(jìn)行處理，通過這樣，顯示在筆記本式計(jì)算機(jī)的顯示裝置中的光標(biāo)等指針進(jìn)行移動(dòng)。此時(shí)，指針的移動(dòng)方向根據(jù)加載給設(shè)備的前端的載荷的方向決定，移動(dòng)速度根據(jù)載荷的大小決定。
以前，作為對壓敏式指示器(以下有時(shí)也稱作指示器)的輸出信號進(jìn)行處理的裝置，有專利文獻(xiàn)1中所記載的操作輸入裝置。圖9為表示該裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
該信號處理裝置121中，被輸入壓敏式指示器131的輸出信號。壓敏式指示器131具有檢測出根據(jù)未圖示的操作部的操作所產(chǎn)生的X軸的正方向(以下稱作+X方向)載荷的應(yīng)變傳感器131a、檢測出X軸的負(fù)方向(以下稱作-X方向)載荷的應(yīng)變傳感器131b、檢測出Y軸的正方向(以下稱作+Y方向)載荷的應(yīng)變傳感器131c、以及檢測出Y軸的負(fù)向(以下稱作-Y方向)載荷的應(yīng)變傳感器131d。這里，X軸是指從用戶看相對指示器131的操作部的左右或橫向的軸，Y軸是指前后或縱向的軸。另外，該X軸對應(yīng)設(shè)有指示器131的筆記本式計(jì)算機(jī)等的顯示設(shè)備上的左右或橫向，Y軸對應(yīng)前后或縱向。
應(yīng)變傳感器131a、b、c、d通過壓電電阻元件之類的應(yīng)變測量儀表(gauge)構(gòu)成，如果將未圖示的操作部分別向+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向操作，便對應(yīng)于該操作方向，向下方按壓各個(gè)應(yīng)變傳感器131a、b、c、d，其載荷導(dǎo)致電阻值發(fā)生變化。另外，應(yīng)變傳感器131a與131b串聯(lián)連接，應(yīng)變傳感器131c與131d串聯(lián)連接。進(jìn)而，串聯(lián)電路之間并聯(lián)起來，給該并聯(lián)電路供給電源電位Vdd。在沒有載荷的狀態(tài)下，4個(gè)應(yīng)變傳感器的電阻值相等，但一旦將指示器的操作部向+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向按壓，被按壓方向的應(yīng)變傳感器131a、b、c、d的電阻值就發(fā)生變化，從應(yīng)變傳感器131a與131b之間的接點(diǎn)131e檢測出電壓變化作為X軸方向的應(yīng)變(strain)，從應(yīng)變傳感器131c與131d之間的接點(diǎn)131f檢測出電壓變化作為Y軸方向的應(yīng)變。此時(shí)，如果向傾斜方向按壓操作部(在包括X軸以及Y軸的平面內(nèi)不平行于X軸以及Y軸的方向)，便檢測出對按壓方向的矢量的X軸方向成分的應(yīng)變與Y軸方向成分的應(yīng)變。一旦解除載荷，各個(gè)應(yīng)變傳感器的電阻值便回到?jīng)]有載荷時(shí)的狀態(tài)，接點(diǎn)131e、131f的電位也恢復(fù)變化前的值。上述接點(diǎn)131e、131f分別與信號處理裝置121的端子121a、121b相連接。
低通濾波器132、133，分別由電容器132a、133a以及電阻132b、133b構(gòu)成，為了從后述的運(yùn)算放大電路123以及124的輸出信號中去除低頻噪聲成分，而將高域截止頻率設(shè)為150Hz程度。另外，低通濾波器132的輸出側(cè)與信號處理裝置121的端子121a以及121b相連接，低通濾波器133的輸出側(cè)與信號處理裝置121的端子121c以及121d相連接。
信號處理裝置121具有CPU122a、ROM122b以及RAM122c，具備進(jìn)行該信號處理裝置121全體的控制等的數(shù)字處理電路122；反相輸入側(cè)與端子121a相連接，非反相輸入側(cè)與后述的數(shù)字—模擬變換電路(以下稱作DAC)126的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與端子121b相連接的運(yùn)算放大電路123；反相輸入側(cè)與端子121c相連接，非反相輸入側(cè)與后述的DAC127的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與端子121d相連接的運(yùn)算放大電路124；連接在運(yùn)算放大電路123的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW19；連接在運(yùn)算放大電路124的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW20；輸入側(cè)與模擬開關(guān)SW19以及SW20的共通輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與數(shù)字處理電路122的輸入側(cè)相連接的模擬—數(shù)字變換電路(以下稱作ADC)125；輸入側(cè)與數(shù)字處理電路122的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與運(yùn)算放大電路123的非反相輸入側(cè)相連接的DAC126；以及輸入側(cè)與數(shù)字處理電路122的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與運(yùn)算放大電路124的非反相輸入側(cè)相連接的DAC127。低通濾波器122、123，分別為運(yùn)算放大電路123、124的反饋電路。
對具有以上結(jié)構(gòu)的信號處理裝置121的動(dòng)作進(jìn)行說明。
從指示器131的點(diǎn)131e所輸出的X軸方向的應(yīng)變電壓，從端子121a供給到運(yùn)算放大電路123的反相輸入側(cè)。同樣，從指示器131的點(diǎn)131f所輸出的Y軸方向的應(yīng)變電壓，從端子121c供給到運(yùn)算放大電路124的反相輸入側(cè)。通過DAC126將數(shù)字處理電路122所輸出的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)變換成模擬基準(zhǔn)電壓，輸入給運(yùn)算放大電路123的非反相輸入側(cè)。通過DAC127將數(shù)字處理電路122所輸出的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)變換成模擬基準(zhǔn)電壓，輸入給運(yùn)算放大電路124的非反相輸入側(cè)。這里，如果將應(yīng)變傳感器131a、131b、131c、131d各自的無載荷時(shí)的電阻值設(shè)為Rs，將低通濾波器132以及133中的電阻132b、133b各自的電阻值設(shè)為Rf，運(yùn)算放大電路133以及134的增益就變?yōu)?{Rf/(Rs/2)}，因此能夠?qū)⑺斎氲腦軸方向以及Y軸方向的應(yīng)變電壓的變化(±10mV程度)，放大到以模擬基準(zhǔn)電壓為中心的電壓變化(±1V程度)。
從數(shù)字處理電路122，將如圖10所示的每檢測周期T1(例如10msec)電平交替變化的方波(square wave)Asw19以及Asw20，作為切換控制信號輸入給模擬開關(guān)SW19以及SW20。模擬開關(guān)SW19以及SW20，分別在方波Asw19以及Asw20為高電平的期間導(dǎo)通(ON)，在低電平的期間斷開(OFF)，因此模擬開關(guān)SW19與SW20以檢測周期T1交替導(dǎo)通。因此，模擬開關(guān)SW19與SW20的共通輸出側(cè)，也即ADC125的輸入側(cè)中，如圖10所示交替出現(xiàn)X軸方向的應(yīng)變電壓以及Y軸方向的應(yīng)變電壓。通過ADC125對該應(yīng)變電壓進(jìn)行數(shù)字化，輸入給數(shù)字處理電路122。
但是以前的具有壓敏式指示器的計(jì)算機(jī)中，為了在指針的位置給計(jì)算機(jī)輸入指示，需要按下另設(shè)的按鍵，因此與鼠標(biāo)之類的能夠進(jìn)行指針的移動(dòng)操作輸入(坐標(biāo)輸入)以及點(diǎn)擊操作輸入的指示器相比，具有操作性較低這一問題。
因此，為了解決該問題，提出了除了+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向的應(yīng)變傳感器之外，還具有檢測出由操作部引起的在垂直于X軸以及Y軸的方向上的載荷的應(yīng)變傳感器，能夠進(jìn)行指針的移動(dòng)操作輸入以及點(diǎn)擊操作輸入的壓敏式指示器(專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1特開平7-319617號公報(bào)；專利文獻(xiàn)2特開2001-311671號公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
但是，上述專利文獻(xiàn)2中所述的壓敏式指示器由于具有設(shè)置了5個(gè)應(yīng)變傳感器的特別的結(jié)構(gòu)，因此因部件數(shù)目的增加，導(dǎo)致成本提高。因此，本發(fā)明的目的在于，能夠使用具有X軸應(yīng)變傳感器與Y軸應(yīng)變傳感器的一般的壓敏式指示器，進(jìn)行指針的移動(dòng)操作輸入以及點(diǎn)擊操作輸入。
發(fā)明1的相關(guān)發(fā)明，是一種對指示器所輸出的信號進(jìn)行處理的信號處理裝置，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/或Y軸的正方向與負(fù)方向的操作所產(chǎn)生的檢測信號，以使能夠識別對上述X軸及/或Y軸的正方向或負(fù)方向一方的操作和對正方向以及負(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/或Y軸的正方向或負(fù)方向一方的操作所產(chǎn)生的檢測信號；以及第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/或Y軸的正方向和負(fù)方向雙方的操作的檢測信號，上述信號處理裝置，將上述第1輸出機(jī)構(gòu)的輸出信號作為指針的移動(dòng)操作信號進(jìn)行處理，將上述第2輸出機(jī)構(gòu)的輸出信號作為點(diǎn)擊操作信號進(jìn)行處理。
發(fā)明2的相關(guān)發(fā)明，是一種根據(jù)發(fā)明1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)X軸及/或Y軸的正方向的操作所產(chǎn)生的載荷進(jìn)行變化的第1電阻元件，以及與該第1電阻元件串聯(lián)連接、電阻值根據(jù)X軸及/或Y軸的負(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，給該串聯(lián)連接電路的一端供給電源，將與上述電阻元件之間的接點(diǎn)相連接的端子作為上述第1輸出機(jī)構(gòu)，將與上述串聯(lián)連接電路的電源側(cè)端相連接的端子作為第2輸出機(jī)構(gòu)。
發(fā)明3的相關(guān)發(fā)明，是一種根據(jù)發(fā)明1的信號處理裝置，其特征在于，具備切換并輸出上述X軸方向的移動(dòng)操作信號及Y軸方向的移動(dòng)操作信號的第1開關(guān)電路；對從上述第1開關(guān)電路輸出的上述X軸方向的移動(dòng)操作信號及Y軸方向的移動(dòng)操作信號進(jìn)行放大的第1放大電路；對上述點(diǎn)擊操作信號進(jìn)行放大的第2放大電路；切換并輸出上述第1及第2放大電路的輸出信號的第2開關(guān)電路；以及控制上述第1及第2開關(guān)電路的控制電路，上述控制電路，進(jìn)行切換并控制以使上述第1開關(guān)電路在每個(gè)給定周期交替地輸出上述X軸方向的移動(dòng)操作信號及Y軸方向的移動(dòng)操作信號，并且進(jìn)行切換并控制以使上述第2開關(guān)電路在上述每個(gè)給定周期交替地輸出上述第1及第2放大電路的輸出信號。
發(fā)明4的相關(guān)發(fā)明，是一種根據(jù)發(fā)明1的信號處理裝置，其特征在于，具備切換并輸出上述X軸方向的移動(dòng)操作信號、Y軸方向的移動(dòng)操作信號以及點(diǎn)擊操作信號的開關(guān)電路；對從上述開關(guān)電路輸出的上述X軸方向的移動(dòng)操作信號、Y軸方向的移動(dòng)操作信號以及點(diǎn)擊操作信號進(jìn)行放大的放大電路；以及控制上述開關(guān)電路的控制電路，上述控制電路，進(jìn)行切換并控制以使上述開關(guān)電路在每個(gè)給定周期循環(huán)地輸出上述X軸方向的移動(dòng)操作信號、Y軸方向的移動(dòng)操作信號以及點(diǎn)擊操作信號。
發(fā)明5的相關(guān)發(fā)明，是一種根據(jù)發(fā)明1的信號處理裝置，其特征在于，具備放大上述X軸方向的移動(dòng)操作信號的第1放大電路；放大上述Y軸方向的移動(dòng)操作信號的第2放大電路；放大上述點(diǎn)擊操作信號的第3放大電路；切換并輸出上述第1至第3放大電路的輸出信號的開關(guān)電路；以及控制上述開關(guān)電路的控制電路，上述控制電路，進(jìn)行切換并控制以使上述開關(guān)電路在每個(gè)給定周期循環(huán)地輸出上述X軸方向的移動(dòng)操作信號、Y軸方向的移動(dòng)操作信號以及點(diǎn)擊操作信號。
發(fā)明6的相關(guān)發(fā)明，是一種根據(jù)發(fā)明1的信號處理裝置，其特征在于，具有復(fù)制(copy)上述點(diǎn)擊操作信號的電流反射鏡電路。。
發(fā)明7的相關(guān)發(fā)明，是一種根據(jù)發(fā)明6的信號處理裝置，其特征在于，具備放大上述X軸方向的移動(dòng)操作信號的第1放大電路；放大上述Y軸方向的移動(dòng)操作信號的第2放大電路；將上述電流反射鏡電路的輸出電流變換成電壓的電流—電壓變換電路；放大上述電流—電壓變換電路的輸出信號的第3放大電路；切換并輸出上述第1至第3放大電路的輸出信號的開關(guān)電路；以及控制上述開關(guān)電路的控制電路，上述控制電路，進(jìn)行切換并控制以使上述開關(guān)電路在每個(gè)給定周期循環(huán)地輸出上述X軸方向的移動(dòng)操作信號、Y軸方向的移動(dòng)操作信號以及點(diǎn)擊操作信號。
發(fā)明8的相關(guān)發(fā)明，是一種根據(jù)發(fā)明6的信號處理裝置，其特征在于，具備放大上述X軸方向的移動(dòng)操作信號的第1放大電路；放大上述Y軸方向的移動(dòng)操作信號的第2放大電路；切換并輸出上述第1及第2放大電路的輸出信號的開關(guān)電路；振蕩頻率根據(jù)上述電流反射鏡電路的輸出電流進(jìn)行變化的振蕩電路；測定上述振蕩電路的振蕩頻率的頻率測定電路；以及控制上述開關(guān)電路的控制電路，上述控制電路，進(jìn)行切換并控制以使上述開關(guān)電路在每個(gè)給定周期交替地輸出上述X軸方向的移動(dòng)操作信號及Y軸方向的移動(dòng)操作信號。
發(fā)明效果本發(fā)明的相關(guān)信號處理裝置，能夠使用具有X軸應(yīng)變傳感器與Y軸應(yīng)變傳感器的一般的壓敏式指示器，進(jìn)行指針的移動(dòng)操作輸入以及點(diǎn)擊操作輸入，因此能夠?qū)崿F(xiàn)一般的指示器的操作性的提高以及功能的擴(kuò)展。


圖1為表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的相關(guān)信號處理裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2為本發(fā)明的第1實(shí)施方式的相關(guān)信號處理裝置的動(dòng)作時(shí)序圖。
圖3為表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的相關(guān)信號處理裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4為本發(fā)明的第2實(shí)施方式的相關(guān)信號處理裝置的動(dòng)作時(shí)序圖。
圖5為表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的相關(guān)信號處理裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖6為本發(fā)明的第3實(shí)施方式的相關(guān)信號處理裝置的動(dòng)作時(shí)序圖。
圖7為表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的相關(guān)信號處理裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖8為表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式的相關(guān)信號處理裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖9為表示以前的信號處理裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖10為以前的信號處理裝置的動(dòng)作時(shí)序圖。
圖中1、21、41、61、91-信號處理裝置；3、4、23、43、44、45、63、64、65-運(yùn)算放大電路；11、31、51、81、111-壓敏式指示器；71-調(diào)節(jié)器兼電流檢測電路；100-電流反射鏡電路；101-CR振蕩電路；SW1～SW18-開關(guān)。
具體實(shí)施例方式
下面對照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1為表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的相關(guān)信號處理裝置之結(jié)構(gòu)的圖，圖2為其動(dòng)作時(shí)序圖。
本實(shí)施方式的信號處理裝置1由IC構(gòu)成，如圖1所示，被輸入壓敏式指示器11的輸出信號。壓敏式指示器11，具有檢測出根據(jù)未圖示的操作部的+X方向的載荷的應(yīng)變傳感器11a、檢測出-X方向載荷的應(yīng)變傳感器11b、檢測出+Y方向載荷的應(yīng)變傳感器11c、以及檢測出-Y方向載荷的應(yīng)變傳感器11d。應(yīng)變傳感器11a、b、c、d通過壓電電阻元件之類的應(yīng)變測量儀表構(gòu)成，如果將未圖示的操作部分別向+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向操作，便對應(yīng)于該操作方向向下方按壓各個(gè)應(yīng)變傳感器11a、b、c、d，其載荷導(dǎo)致電阻值發(fā)生變化。進(jìn)而，如果向垂直于X軸以及Y軸的方向操作操作部，應(yīng)變傳感器11a、b、c、d都被向下方按壓，其載荷導(dǎo)致所有的應(yīng)變傳感器11a、b、c、d的電阻值發(fā)生變化。另外，應(yīng)變傳感器11a與11b串聯(lián)連接，應(yīng)變傳感器11c與11d串聯(lián)連接。進(jìn)而，串聯(lián)電路之間并聯(lián)起來，從后述的調(diào)節(jié)器(regulator)8經(jīng)電阻14給該并聯(lián)電路供給恒定電位Vreg。電容器15用于去耦合(decoupling)。這里，電阻14的電阻值，被設(shè)為與4個(gè)應(yīng)變傳感器11a～11d的無載荷時(shí)的電阻值相同的值。
在沒有載荷的狀態(tài)下，4個(gè)應(yīng)變傳感器的電阻值相等，但一旦將指示器的操作部壓向某個(gè)方向，被壓方向的應(yīng)變傳感器的電阻值就發(fā)生變化，從應(yīng)變傳感器11a與11b的接點(diǎn)11e檢測出電壓變化作為X軸方向的應(yīng)變，從應(yīng)變傳感器11c與11d的接點(diǎn)11f檢測出電壓變化作為Y軸方向的應(yīng)變。進(jìn)而，從電阻14與應(yīng)變傳感器11a以及11c的接點(diǎn)11g，檢測出電壓變化作為Z軸方向的應(yīng)變。這里，Z軸方向是指垂直于X軸與Y軸的方向，將壓敏式指示器11的操作部全體被壓下(相當(dāng)于鼠標(biāo)的點(diǎn)擊)的載荷所引起的接點(diǎn)11g的電壓變化，作為Z軸方向的應(yīng)變檢測出來。一旦解除載荷，各個(gè)應(yīng)變傳感器的電阻值便回到?jīng)]有載荷時(shí)的狀態(tài)，接點(diǎn)11e、11f、11g的電位也恢復(fù)到變化前的值。從上述接點(diǎn)11e檢測出X軸方向的應(yīng)變作為電位變化，從上述接點(diǎn)11f檢測出Y軸方向的應(yīng)變作為電壓變化，從上述接點(diǎn)11g檢測出Z軸方向的應(yīng)變作為電壓變化。接點(diǎn)11e、11f、11g分別與信號處理裝置1的端子1d、1e、1b相連接。
低通濾波器12、13，分別由電容器12a、13a以及電阻12b、13b構(gòu)成，為了從后述的運(yùn)算放大電路3以及4的輸出信號中去除低頻噪聲成分，而將高域截止頻率設(shè)為150Hz程度。另外，低通濾波器12的輸出側(cè)與信號處理裝置1的端子1b以及1c相連接，低通濾波器13的輸出側(cè)與信號處理裝置1的端子1e以及1f相連接。該低通濾波器12、13的基本功能與以前的低通濾波器132、133相同。
信號處理裝置1具有CPU2a、ROM2b以及RAM2c，具備進(jìn)行該信號處理裝置1全體的控制等的數(shù)字處理電路2；輸入側(cè)與端子1d相連接，輸出側(cè)與后述的運(yùn)算放大電路4的反相輸入側(cè)相連接的開關(guān)SW1；輸入側(cè)與端子1e相連接，輸出側(cè)與后述的運(yùn)算放大電路4的反相輸入側(cè)相連接的開關(guān)SW2；反相輸入側(cè)與端子1b相連接，非反相輸入側(cè)與后述的DAC6的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與端子1c相連接的運(yùn)算放大電路3；反相輸入側(cè)與開關(guān)SW1以及SW2的共同輸出側(cè)相連接，非反相輸入側(cè)與后述的DAC7的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與端子fc相連接的運(yùn)算放大電路4；連接在運(yùn)算放大電路3的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW4；連接在運(yùn)算放大電路4的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW5；與模擬開關(guān)SW4以及SW5的共通輸出側(cè)相連接的ADC5；輸入側(cè)與數(shù)字處理電路2的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與運(yùn)算放大電路3的非反相輸入側(cè)相連接的DAC8；輸入側(cè)與數(shù)字處理電路2的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與運(yùn)算放大電路4的非反相輸入側(cè)相連接的DAC7；從電源電壓Vdd生成恒定電位Vreg的調(diào)節(jié)器8；連接在調(diào)節(jié)器8的輸出側(cè)與運(yùn)算放大電路3的反相輸入側(cè)之間的開關(guān)SW3。這里，壓敏式指示器11的構(gòu)造上，從接點(diǎn)11g所輸出的Z軸方向的應(yīng)變電壓的振幅，比X軸方向的應(yīng)變電壓以及Y軸方向的應(yīng)變電壓的振幅小，因此運(yùn)算放大電路3的增益最好比運(yùn)算放大電路4的大。
調(diào)節(jié)器8的輸出側(cè)與端子1a相連接，端子1a中連接有前述的電阻14以及電容器15。另外，端子1a與1b間連接有開關(guān)SW3。低通濾波器12、13，分別為運(yùn)算放大電路3、4的反饋電路。進(jìn)而，單點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域1A內(nèi)的電路被調(diào)節(jié)器8供給恒定電位Vreg。通過像這樣供給穩(wěn)定的電壓Vreg，減小了運(yùn)算放大電路3與4的偏置電壓，因此運(yùn)算放大電路3以及4的面積可以比以前的運(yùn)算放大電路123、124的小。
對具有以上結(jié)構(gòu)的信號處理裝置1的動(dòng)作進(jìn)行說明。
從指示器11的點(diǎn)11e所輸出的X軸方向的應(yīng)變電壓，從端子1d發(fā)送到模擬開關(guān)SW1的輸入側(cè)。另外，從指示器11的點(diǎn)11f所輸出的Y軸方向的應(yīng)變電壓，從端子1e發(fā)送到模擬開關(guān)SW2的輸入側(cè)。進(jìn)而，從指示器11的點(diǎn)11g所輸出的Z軸方向的應(yīng)變電壓，從端子1b輸入給運(yùn)算放大電路3的反相輸入側(cè)。
從數(shù)字處理電路2，將如圖2所示的每檢測周期T2電平周期地變化的方波Asw1、Asw2、以及Asw3，作為切換控制信號輸入給模擬開關(guān)SW1與SW2以及開關(guān)SW3。方波Asw1與Asw2，在方波Asw3為高電平的期間，交替變?yōu)楦唠娖健ＤM開關(guān)SW1、SW2以及SW3，分別在方波Asw1、Asw2以及Asw3為高電平的期間導(dǎo)通，在低電平的期間斷開，因此開關(guān)SW3每檢測周期T2交替導(dǎo)通，模擬開關(guān)SW1與SW2在開關(guān)SW3導(dǎo)通的期間交替導(dǎo)通。
這里，開關(guān)SW3導(dǎo)通的期間中，電阻14的兩端被短路，因此指示器11的點(diǎn)11g的電位以及運(yùn)算放大電路3的反相輸入側(cè)的電位被固定為調(diào)節(jié)器8的輸出電位。因此，Z軸方向的應(yīng)變電壓不會(huì)輸入到運(yùn)算放大電路3的反相輸入側(cè)。在開關(guān)SW3導(dǎo)通，且模擬開關(guān)SW1導(dǎo)通的期間，從指示器11的點(diǎn)11e所輸出的X軸方向的應(yīng)變電壓，輸入給運(yùn)算放大電路4的反相輸入側(cè)，在開關(guān)SW3導(dǎo)通且模擬開關(guān)SW2導(dǎo)通的期間，從指示器11的點(diǎn)11f所輸出的Y軸方向的應(yīng)變電壓被輸入給運(yùn)算放大電路4的反相輸入側(cè)。也即，運(yùn)算放大電路4的反相輸入側(cè)，被交替輸入X軸方向的應(yīng)變電壓與Y軸方向的應(yīng)變電壓。另外，在開關(guān)SW3斷開的期間，從指示器11的點(diǎn)11g所輸出的Z軸方向的應(yīng)變電壓，被輸入給運(yùn)算放大電路13的反相輸入側(cè)。
對設(shè)置電阻14的理由進(jìn)行說明。如前所述，電阻14的電阻值被設(shè)為與4個(gè)應(yīng)變傳感器11a～11d的無載荷時(shí)的電阻值相同的值。因此，如果設(shè)調(diào)節(jié)器8的輸出電位為Vreg，則在開關(guān)SW3導(dǎo)通的期間的無載荷時(shí)，點(diǎn)11e以及11f的電位變?yōu)閂reg/2，因此X軸方向的應(yīng)變電壓以及Y軸方向的應(yīng)變電壓以Vreg/2為中心進(jìn)行變化。另外，在開關(guān)SW3斷開的期間的無載荷時(shí)，點(diǎn)11g的電位也是Vreg/2，因此Z軸方向的應(yīng)變電壓從Vreg/2開始變化。也即，電阻14用來統(tǒng)一無載荷時(shí)的X軸、Y軸以及Z軸的應(yīng)變電壓的中心值而設(shè)置。
通過DAC6將數(shù)字處理電路2所輸出的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)變換成模擬基準(zhǔn)電壓，輸入給運(yùn)算放大電路3的非反相輸入側(cè)。通過DAC7將數(shù)字處理電路2所輸出的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)變換成模擬基準(zhǔn)電壓，輸入給運(yùn)算放大電路4的非反相輸入側(cè)。X軸方向的應(yīng)變電壓以及Y軸方向的應(yīng)變電壓，分別在圖2的方波Asw1、Asw2為高電平的期間被運(yùn)算放大電路4交替放大，Z軸方向的應(yīng)變電壓在圖2的方波Asw3為低電平的期間被運(yùn)算放大電路3放大。
從數(shù)字處理電路2，將如圖2所示的每檢測周期T2電平交替變化的方波Asw4、Asw5，作為切換控制信號輸入給設(shè)置在運(yùn)算放大電路3以及4的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW4與SW5。模擬開關(guān)SW4以及SW5，分別在方波Asw4以及Asw5為高電平的期間導(dǎo)通，在低電平的期間斷開，因此模擬開關(guān)SW4與SW5以檢測周期T2交替導(dǎo)通。因此，模擬開關(guān)SW4與SW5的共通輸出側(cè)，也即ADC5的輸入側(cè)中，如圖2所示循環(huán)出現(xiàn)X軸方向的應(yīng)變電壓、Y軸方向的應(yīng)變電壓、以及Z軸方向的應(yīng)變電壓。通過ADC5對該應(yīng)變電壓進(jìn)行數(shù)字化，輸入給數(shù)字處理電路2。
這樣，采用本實(shí)施方式，使用具有X軸應(yīng)變傳感器與Y軸應(yīng)變傳感器的現(xiàn)有的壓敏式指示器，增加將對傳感器全體的載荷判斷為輕擊(點(diǎn)擊)的功能，通過這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)指示器的操作性的提高以及功能的擴(kuò)展。
圖3為表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的相關(guān)信號處理裝置的圖，圖4為其動(dòng)作時(shí)序圖。
如圖3所示，本實(shí)施方式的信號處理裝置21，被輸入壓敏式指示器31的輸出信號。壓敏式指示器31，具有檢測出未圖示的操作部的+X方向載荷的應(yīng)變傳感器31a、檢測出-X方向載荷的應(yīng)變傳感器31b、檢測出+Y方向載荷的應(yīng)變傳感器31c、以及檢測出-Y方向載荷的應(yīng)變傳感器31d。應(yīng)變傳感器31a與31b串聯(lián)連接，應(yīng)變傳感器31c與31d串聯(lián)連接。進(jìn)而，串聯(lián)連接電路之間并聯(lián)起來，從后述的調(diào)節(jié)器26經(jīng)電阻34給該并聯(lián)電路供給恒定電位Vreg。電容器35用于去耦合(decoupling)。這里，電阻34的電阻值被設(shè)為與4個(gè)應(yīng)變傳感器31a～31d的無載荷時(shí)的電阻值相同的值。壓敏式指示器31的應(yīng)變檢測時(shí)的動(dòng)作，與第1實(shí)施方式中的壓敏式指示器11相同，因此省略說明。
低通濾波器32，由電容器32a與電阻32b構(gòu)成，為了從后述的運(yùn)算放大電路23的輸出信號中去除低頻噪聲成分，而將高域截止頻率設(shè)為150Hz程度。另外，低通濾波器32的輸出側(cè)與信號處理裝置21的端子21e以及21f相連接。該低通濾波器32的基本功能與第1實(shí)施方式的低通濾波器12相同。
信號處理裝置21具有CPU22a、ROM22b以及RAM22c，具備進(jìn)行該信號處理裝置21全體的控制等的數(shù)字處理電路22；輸入側(cè)分別與端子21c、21d以及21b相連接，輸出側(cè)與后述的運(yùn)算放大電路23的反相輸入側(cè)共通連接的模擬開關(guān)SW6、SW7以及SW8；反相輸入側(cè)與模擬開關(guān)SW6、SW7以及SW8的輸出側(cè)相連接，非反相輸入側(cè)與后述的DAC25的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與端子21f相連接的運(yùn)算放大電路23；連接在運(yùn)算放大電路23的輸出側(cè)的ADC24；輸入側(cè)與數(shù)字處理電路22的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與運(yùn)算放大電路23的非反相輸入側(cè)相連接的DAC25；從電源電壓Vdd生成恒定電位Vreg的調(diào)節(jié)器26；以及連接在調(diào)節(jié)器26的輸出側(cè)與運(yùn)算放大電路23的反相輸入側(cè)之間的開關(guān)SW9。
調(diào)節(jié)器26的輸出側(cè)與端子21a相連接，端子21a中連接有前述的電阻34以及電容器15。另外，端子21a與21b間連接有開關(guān)SW9。低通濾波器32為運(yùn)算放大電路23的反饋電路。進(jìn)而，單點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域21A內(nèi)的電路被調(diào)節(jié)器28供給恒定電位Vreg。
對具有以上結(jié)構(gòu)的信號處理裝置21的動(dòng)作進(jìn)行說明。
從指示器31的點(diǎn)31e所輸出的X軸方向的應(yīng)變電壓，從端子21c供給模擬開關(guān)SW6的輸入側(cè)。另外，從指示器31的點(diǎn)31f所輸出的Y軸方向的應(yīng)變電壓，從端子21d供給到模擬開關(guān)SW7的輸入側(cè)。進(jìn)而，從指示器31的點(diǎn)31g所輸出的Z軸方向的應(yīng)變電壓，從端子21b供給到模擬開關(guān)SW8的輸入側(cè)。
從數(shù)字處理電路22，將如圖4所示的每檢測周期T2電平周期性變化的方波Asw6、Asw7、Asw8以及Asw9，作為切換控制信號輸入給模擬開關(guān)SW6、SW7、SW8以及開關(guān)SW9。方波Asw6與Asw7，在方波Asw9為高電平的期間，交替變?yōu)楦唠娖?，方波Asw8在方波Asw9為低電平的期間變?yōu)楦唠娖健ＤM開關(guān)SW6、SW7、SW8以及SW9，分別在方波Asw6、Asw7、Asw8以及Asw9為高電平的期間導(dǎo)通，在低電平的期間斷開，因此開關(guān)SW9以每檢測周期T2交替導(dǎo)通，模擬開關(guān)SW6與SW7在開關(guān)SW9導(dǎo)通的期間交替導(dǎo)通，模擬開關(guān)SW8在開關(guān)SW9斷開的期間導(dǎo)通。
這里，開關(guān)SW9導(dǎo)通的期間中，電阻34的兩端被短路，因此指示器31的點(diǎn)31g的電位被固定為調(diào)節(jié)器26的輸出電位。在開關(guān)SW9導(dǎo)通，且模擬開關(guān)SW6導(dǎo)通的期間，從指示器31的點(diǎn)31e所輸出的X軸方向的應(yīng)變電壓，輸入給運(yùn)算放大電路23的反相輸入側(cè)，在開關(guān)SW9導(dǎo)通，且模擬開關(guān)SW7導(dǎo)通的期間，從指示器31的點(diǎn)31f所輸出的Y軸方向的應(yīng)變電壓，輸入給運(yùn)算放大電路23的反相輸入側(cè)。另外，在開關(guān)SW9斷開且模擬開關(guān)SW8導(dǎo)通的期間，從指示器31的點(diǎn)31g所輸出的Z軸方向的應(yīng)變電壓，輸入給運(yùn)算放大電路23的反相輸入側(cè)。也即，運(yùn)算放大電路23的反相輸入側(cè)，被循環(huán)輸入X軸方向的應(yīng)變電壓與Y軸方向的應(yīng)變電壓以及Z軸方向的應(yīng)變電壓。
通過DAC25將數(shù)字處理電路22所輸出的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)變換成模擬基準(zhǔn)電壓，輸入給運(yùn)算放大電路23的非反相輸入側(cè)。X軸方向的應(yīng)變電壓、Y軸方向的應(yīng)變電壓以及Z軸方向的應(yīng)變電壓，分別在圖4的方波Asw6、Asw7、Asw8為高電平的期間被運(yùn)算放大電路23循環(huán)放大，通過ADC24對該應(yīng)變電壓進(jìn)行數(shù)字化，輸入給數(shù)字處理電路22。
這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，通過1個(gè)運(yùn)算放大電路23進(jìn)行3軸的應(yīng)變電壓的放大，因此能夠降低輸入信息檢測電路21的電路規(guī)模。
圖5為表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的相關(guān)信號處理裝置的圖，圖6為其動(dòng)作時(shí)序圖。
如圖5所示，本實(shí)施方式的信號處理裝置41，被輸入壓敏式指示器51的輸出信號。壓敏式指示器51，具有檢測出未圖示的操作部的+X方向載荷的應(yīng)變傳感器51a、檢測出-X方向載荷的應(yīng)變傳感器51b、檢測出+Y方向載荷的應(yīng)變傳感器51c、以及檢測出-Y方向載荷的應(yīng)變傳感器51d。應(yīng)變傳感器51a與51b串聯(lián)連接，應(yīng)變傳感器51c與51d串聯(lián)連接。進(jìn)而，串聯(lián)電路之間并聯(lián)起來，從后述的調(diào)節(jié)器50經(jīng)電阻55給該并聯(lián)電路供給恒定電位Vreg。電容器56用于去耦合。這里，電阻55的電阻值，被設(shè)為與4個(gè)應(yīng)變傳感器51a～51d的無載荷時(shí)的電阻值相同的值。壓敏式指示器51的變形檢測時(shí)的動(dòng)作，與第1實(shí)施方式中的壓敏式指示器11相同，因此省略說明。
低通濾波器52、53、54，分別由電容器52a、53a、54a與電阻52b、53b、54b構(gòu)成，為了從后述的運(yùn)算放大電路43、44、45的輸出信號中去除低頻噪聲成分，而將高域截止頻率設(shè)為150Hz程度。另外，低通濾波器52的輸出側(cè)與信號處理裝置41的端子41d以及41e相連接，低通濾波器53的輸出側(cè)與端子41f以及41g相連接，低通濾波器54的輸出側(cè)與端子41b以及41c相連接。該低通濾波器的基本功能與第1實(shí)施方式的低通濾波器12、13相同。
信號處理裝置41具有CPU42a、ROM42b以及RAM42c，具備進(jìn)行該信號處理裝置41全體的控制等的數(shù)字處理電路42；反相輸入側(cè)與端子41d相連接，非反相輸入側(cè)與后述的DAC47的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與端子41e相連接的運(yùn)算放大電路43；反相輸入側(cè)與端子41f相連接，非反相輸入側(cè)與后述的DAC48的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與端子41g相連接的運(yùn)算放大電路44；反相輸入側(cè)與端子41b相連接，非反相輸入側(cè)與后述的DAC49的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與端子41c相連接的運(yùn)算放大電路45；連接在運(yùn)算放大電路43的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW10；連接在運(yùn)算放大電路44的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW11；連接在運(yùn)算放大電路45的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW12；連接在模擬開關(guān)SW10至12的共通輸出側(cè)的ADC46；輸入側(cè)與數(shù)字處理電路42的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與運(yùn)算放大電路43的非反相輸入側(cè)相連接的DAC47；輸入側(cè)與數(shù)字處理電路42的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與運(yùn)算放大電路44的非反相輸入側(cè)相連接的DAC48；輸入側(cè)與數(shù)字處理電路42的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與運(yùn)算放大電路45的非反相輸入側(cè)相連接的DAC49；從電源電壓Vdd生成恒定電位Vreg的調(diào)節(jié)器50；以及連接在調(diào)節(jié)器50的輸出側(cè)與運(yùn)算放大電路45的反相輸入側(cè)之間的開關(guān)SW13。
調(diào)節(jié)器50的輸出側(cè)與端子41a相連接，端子41a中連接有前述的電阻55以及電容器56。另外，端子41a與41b間連接有開關(guān)SW13。低通濾波器52、53、54分別為運(yùn)算放大電路43、44、45的反饋電路。進(jìn)而，單點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域41A內(nèi)的電路被調(diào)節(jié)器50供給恒定電位Vreg。
對具有以上結(jié)構(gòu)的信號處理裝置41的動(dòng)作進(jìn)行說明。
從指示器51的點(diǎn)51e所輸出的X軸方向的應(yīng)變電壓、從點(diǎn)51f所輸出的Y軸方向的應(yīng)變電壓、從點(diǎn)51g所輸出的Z軸方向的應(yīng)變電壓，分別從端子41d、41f以及41b輸入到運(yùn)算放大電路43、44、45的反相輸入側(cè)。
從數(shù)字處理電路42，將如圖6所示的每檢測周期T2電平周期性變化的方波Asw10、Asw11、Asw12以及Asw13，作為切換控制信號輸入給模擬開關(guān)SW10至12以及開關(guān)SW13。方波Asw10與Asw11，在方波Asw13為高電平的期間交替變?yōu)楦唠娖剑讲ˋsw12在方波Asw13為低電平的期間變?yōu)楦唠娖?。模擬開關(guān)SW10至12以及開關(guān)SW13分別在方波Asw10、Asw11、Asw12以及Asw13為高電平的期間導(dǎo)通，在低電平的期間斷開，因此開關(guān)SW13每檢測周期T2交替導(dǎo)通，模擬開關(guān)SW10至12每檢測周期T2循環(huán)導(dǎo)通。
這里，開關(guān)SW13導(dǎo)通的期間中，電阻55的兩端被短路，因此指示器51的點(diǎn)51g的電位以及運(yùn)算放大電路45的反相輸入側(cè)的電位被固定為調(diào)節(jié)器50的輸出電位。因此，X軸方向的應(yīng)變電壓以及Y軸方向的應(yīng)變電壓，分別輸入給運(yùn)算放大電路43以及44的反相輸入側(cè)，但Z軸方向的應(yīng)變電壓不會(huì)輸入到運(yùn)算放大電路45的反相輸入側(cè)。另外，在開關(guān)SW13斷開的期間，從指示器51的點(diǎn)51g所輸出的Z軸方向的應(yīng)變電壓，輸入給運(yùn)算放大電路45的反相輸入側(cè)。通過DAC47、48、49將數(shù)字處理電路42所輸出的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)變換成模擬基準(zhǔn)電壓，輸入到運(yùn)算放大電路43、44、45的非反相輸入側(cè)。
運(yùn)算放大電路43、44、45放大后的X軸方向的應(yīng)變電壓、Y軸方向的應(yīng)變電壓、以及Z軸方向的應(yīng)變電壓，分別在圖6的方波Asw10、Asw11、Asw12為高電平的期間從開關(guān)SW10至12循環(huán)輸出。因此，模擬開關(guān)SW10至12的共通輸出側(cè)，也即ADC46的輸入側(cè)中，如圖6所示循環(huán)出現(xiàn)X軸方向的應(yīng)變電壓、Y軸方向的應(yīng)變電壓、以及Z軸方向的應(yīng)變電壓。通過ADC46對該應(yīng)變電壓進(jìn)行數(shù)字化，輸入給數(shù)字處理電路42。
這樣，采用本實(shí)施方式，3軸的應(yīng)變電壓的放大分別由專用的運(yùn)算放大電路進(jìn)行，因此不需要運(yùn)算放大電路的輸入側(cè)的開關(guān)電路。
圖7為表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式相關(guān)的信號處理裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
如圖7所示，本實(shí)施方式的信號處理裝置61，被輸入壓敏式指示器81的輸出信號。壓敏式指示器81，具有檢測出未圖示的操作部的+X方向載荷的應(yīng)變傳感器81a、檢測出-X方向載荷的應(yīng)變傳感器81b、檢測出+Y方向載荷的應(yīng)變傳感器81c、以及檢測出-Y方向載荷的應(yīng)變傳感器81d。應(yīng)變傳感器81a與81b串聯(lián)連接，應(yīng)變傳感器81c與81d串聯(lián)連接。進(jìn)而，串聯(lián)連接電路之間并聯(lián)起來，如后所述，從信號處理裝置61的端子61a給該并聯(lián)電路供給第2恒定電位Vreg2。壓敏式指示器81的應(yīng)變檢測時(shí)的動(dòng)作，與第1實(shí)施方式中的壓敏式指示器11相同，因此省略說明。
低通濾波器82、83、84，分別由電容器82a、83a、84a與電阻82b、83b、84b構(gòu)成，為了從后述的運(yùn)算放大電路63、64、65的輸出信號中去除低頻噪聲成分，而將高域截止頻率設(shè)定為150Hz程度。另外，低通濾波器82的輸出側(cè)與信號處理裝置41的端子61d以及61e相連接，低通濾波器83的輸出側(cè)與端子61f以及61g相連接，低通濾波器84的輸出側(cè)與端子61b以及61c相連接。該低通濾波器的基本功能與第3實(shí)施方式的低通濾波器52、53、54相同。但本實(shí)施方式中，低通濾波器84并聯(lián)有電壓檢測用電阻85。
信號處理裝置61具有CPU62a、ROM62b以及RAM62c，具備進(jìn)行該信號處理裝置61全體的控制等的數(shù)字處理電路62；反相輸入側(cè)與端子61d相連接，非反相輸入側(cè)與后述的DAC67的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與端子61e相連接的運(yùn)算放大電路63；反相輸入側(cè)與端子61f相連接，非反相輸入側(cè)與后述的DAC68的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與端子61g相連接的運(yùn)算放大電路64；反相輸入側(cè)與端子61b相連接，非反相輸入側(cè)與后述的DAC49的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與端子61c相連接的運(yùn)算放大電路65；分別連接在運(yùn)算放大電路63、64、65的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW14、SW15、SW16；連接在模擬開關(guān)SW14至16的共通輸出側(cè)的ADC66；輸入側(cè)與數(shù)字處理電路62的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與運(yùn)算放大電路63的非反相輸入側(cè)相連接的DAC67；輸入側(cè)與數(shù)字處理電路62的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與運(yùn)算放大電路64的非反相輸入側(cè)相連接的DAC68；輸入側(cè)與數(shù)字處理電路62的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與運(yùn)算放大電路65的非反相輸入側(cè)相連接的DAC69；從電源電壓Vdd生成第1基準(zhǔn)電位Vreg1的調(diào)節(jié)器70；以及從電源電壓Vdd生成第2基準(zhǔn)電位Vreg2，同時(shí)檢測出壓敏式指示器81中流通的電流的調(diào)節(jié)器兼電流檢測電路71。
調(diào)節(jié)器70通過恒壓電路(constant voltage circuit)70a對電源電壓Vdd進(jìn)行穩(wěn)定化，供給到運(yùn)算放大電路70b的反相輸入側(cè)，從連接在運(yùn)算放大電路70b的輸出側(cè)的pMOS晶體管70c取得第1基準(zhǔn)電位Vreg1，供給到單點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域61A內(nèi)的電路。另外，調(diào)節(jié)器兼電流檢測電路71，將恒壓電路70a的輸出電壓供給到運(yùn)算放大電路71a的反相輸入側(cè)，從連接在運(yùn)算放大電路71a的輸出側(cè)的pMOS晶體管71c取得第2基準(zhǔn)電位Vreg2，從端子61a供給到壓敏式指示器81的點(diǎn)81g，同時(shí)，通過電流反射鏡(current mirror)動(dòng)作，將從pMOS晶體管71c通過壓敏式指示器81的點(diǎn)81g流入到地的電流，復(fù)制(copy)到pMOS晶體管71b中。復(fù)制到pMOS晶體管71b中的電流，通過端子61b流入到電阻85中，因此電阻85的兩端出現(xiàn)對應(yīng)壓敏式指示器81中流通的電流的電壓。該電壓對應(yīng)點(diǎn)81g的電壓，作為Z軸方向的應(yīng)變電壓輸入到運(yùn)算放大電路65的反相輸入側(cè)。另外，從pMOS晶體管71c向pMOS晶體管71b復(fù)制電流時(shí)的電流值不需要為1∶1，最好加大電阻85的電阻值，將電流值減小到例如1/100程度。
也即，本實(shí)施方式中，代替第3實(shí)施方式的開關(guān)SW13以及電阻55，設(shè)有電流反射鏡電路71b、71c以及電阻85。另外，給單點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域61A內(nèi)的電路供電的調(diào)節(jié)器70與給壓敏式指示器81供電的調(diào)節(jié)器兼電流檢測電路71之所以分別設(shè)置，是為了即使在通過壓敏式指示器81的傳感器電阻的變化導(dǎo)致調(diào)節(jié)器兼電流檢測電路71的負(fù)荷變化，輸出電壓發(fā)生變動(dòng)的情況下，供給區(qū)域61A內(nèi)的電路的電壓也不會(huì)變動(dòng)。
對具有以上結(jié)構(gòu)的信號處理裝置61的動(dòng)作進(jìn)行說明。
從指示器81的點(diǎn)81e所輸出的X軸方向的應(yīng)變電壓以及從點(diǎn)81f所輸出的Y軸方向的應(yīng)變電壓，分別從端子61d以及61f供給到運(yùn)算放大電路63與64的反相輸入側(cè)。另外，指示器81中流通的電流由pMOS晶體管71b與71c所構(gòu)成的電流反射鏡檢測出來，由電阻85檢測出與該電流成正比的電壓，輸入給運(yùn)算放大電路65的反相輸入側(cè)。通過DAC67、68、69將數(shù)字處理電路62所輸出的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)變換成模擬基準(zhǔn)電壓，輸入給運(yùn)算放大電路63、64、65的非反相輸入側(cè)。運(yùn)算放大電路63至65所放大的X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向的應(yīng)變電壓，分別供給模擬開關(guān)SW14、SW15以及SW16的輸入側(cè)。
從數(shù)字處理電路62，將與如圖6所示的方波Asw10、Asw11、Asw12相同波形的信號，作為切換控制信號輸入給模擬開關(guān)SW14至16。模擬開關(guān)SW14至16，分別在與方波Asw10、Asw11、Asw12相同波形的信號為高電平的期間導(dǎo)通，在低電平的期間斷開，因此模擬開關(guān)SW14至16每檢測周期T2循環(huán)導(dǎo)通。因此，模擬開關(guān)SW14至16的共通輸出側(cè)，也即ADC66的輸入側(cè)中，與第3實(shí)施方式相同，循環(huán)出現(xiàn)X軸方向的應(yīng)變電壓、Y軸方向的應(yīng)變電壓、以及Z軸方向的應(yīng)變電壓。通過ADC66對該應(yīng)變電壓進(jìn)行數(shù)字化，輸入給數(shù)字處理電路62。通過本實(shí)施方式，不需要用于Z軸方向的應(yīng)變電壓檢測的開關(guān)電路。
圖8為表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式的相關(guān)信號處理裝置的圖。
如圖8所示，本實(shí)施方式的信號處理裝置91，被輸入壓敏式指示器111的輸出信號。壓敏式指示器111，具有檢測出未圖示的操作部的+X方向載荷的應(yīng)變傳感器111a、檢測出-X方向載荷的應(yīng)變傳感器111b、檢測出+Y方向載荷的應(yīng)變傳感器111c、以及檢測出-Y方向載荷的應(yīng)變傳感器111d。應(yīng)變傳感器111a與111b串聯(lián)連接，應(yīng)變傳感器111c與111d串聯(lián)連接。另外，串聯(lián)連接電路之間并聯(lián)起來，如后所述，從信號處理裝置91的端子91a給該并聯(lián)電路供給恒定電位Vreg。壓敏式指示器111的應(yīng)變檢測時(shí)的動(dòng)作，與第1實(shí)施方式中的壓敏式指示器11相同，因此省略說明。
低通濾波器112與113，分別由電容器112a、113a與電阻112b、113b構(gòu)成，為了從后述的運(yùn)算放大電路93、94的輸出信號中去除低頻噪聲成分，而將高域截止頻率設(shè)為150Hz程度。另外，低通濾波器112的輸出側(cè)與信號處理裝置91的端子91c以及91d相連接，低通濾波器113的輸出側(cè)與端子91e以及91f相連接。該低通濾波器的基本功能與第4實(shí)施方式的低通濾波器82、83相同。與端子91b相連接的電容器114以及與供給電源電壓Vdd的端子相連接的電容器115用于去耦合。
信號處理裝置91具有CPU92a、ROM92b以及RAM92c，具備進(jìn)行該信號處理裝置91全體的控制等的數(shù)字處理電路92；反相輸入側(cè)與端子91c相連接，非反相輸入側(cè)與后述的DAC96的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與端子91d相連接的運(yùn)算放大電路93；反相輸入側(cè)與端子91e相連接，非反相輸入側(cè)與后述的DAC97的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與端子91f相連接的運(yùn)算放大電路94；連接在運(yùn)算放大電路93的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW17；連接在運(yùn)算放大電路94的輸出側(cè)的模擬開關(guān)SW18、連接在模擬開關(guān)SW17與18的共通輸出側(cè)的ADC95；輸入側(cè)與數(shù)字處理電路92的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與運(yùn)算放大電路93的非反相輸入側(cè)相連接的DAC96；輸入側(cè)與數(shù)字處理電路92的輸出側(cè)相連接，輸出側(cè)與運(yùn)算放大電路94的非反相輸入側(cè)相連接的DAC97；從電源電壓Vdd生成基準(zhǔn)電位Vreg的調(diào)節(jié)器98；反相輸入側(cè)與調(diào)節(jié)器98的輸出側(cè)相連接，非反相輸入側(cè)經(jīng)端子91a與壓敏式指示器111的點(diǎn)111g相連接，輸出側(cè)與后述的電流反射鏡電路相連接的運(yùn)算放大電路99；pMOS晶體管100a與100b所構(gòu)成的電流反射鏡電路100；被供給電流反射鏡電路100的輸出電流的CR振蕩電路101；對CR振蕩電路101的輸出信號進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器(counter)102；以及鎖存計(jì)數(shù)器102的輸出值，在給定的時(shí)刻轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)字處理電路92的鎖存電路103。這里，從調(diào)節(jié)器98給單點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域91A內(nèi)的電路供給恒定電位Vreg。
電流反射鏡電路100的pMOS晶體管100a的源極與供給電源電壓Vdd的端子相連接，漏極與運(yùn)算放大電路99的非反相輸入側(cè)相連接，柵極與運(yùn)算放大電路99的輸出側(cè)相連接。另外，pMOS晶體管100b的源極與供給電源電壓Vdd的端子相連接，漏極與CR振蕩電路101的輸入側(cè)相連接，柵極與運(yùn)算放大電路99的輸出側(cè)相連接。從數(shù)字處理電路92供給用來開始以及停止計(jì)數(shù)器102的計(jì)數(shù)動(dòng)作的信號，以及決定將鎖存電路中所鎖存的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)字處理電路92的時(shí)刻的信號。
對具有以上結(jié)構(gòu)的信號處理裝置91的動(dòng)作進(jìn)行說明。
從指示器111的點(diǎn)111e所輸出的X軸方向的應(yīng)變電壓以及從點(diǎn)111f所輸出的Y軸方向的應(yīng)變電壓，分別從端子91c以及91e輸入給運(yùn)算放大電路93與94的反相輸入側(cè)。之后，被運(yùn)算放大電路93與94放大，分別輸入給模擬開關(guān)SW17與18。從數(shù)字處理電路92，將與如圖6所示的方波Asw10、Asw11相同波形的信號，作為切換控制信號輸入給模擬開關(guān)SW17與18。模擬開關(guān)SW17與18，分別在與方波Asw10、Asw12相同波形的信號為高電平的期間導(dǎo)通，在低電平的期間斷開，因此模擬開關(guān)SW17與18每檢測周期T2交替導(dǎo)通。因此，模擬開關(guān)SW17與18的共通輸出側(cè)，也即ADC95的輸入側(cè)中，交替出現(xiàn)X軸方向的應(yīng)變電壓與Y軸方向的應(yīng)變電壓。通過ADC95對該應(yīng)變電壓進(jìn)行數(shù)字化，輸入給數(shù)字處理電路92。
接下來，對Z軸方向的應(yīng)變電壓進(jìn)行說明。指示器111中流通的電流，等于構(gòu)成電流反射鏡電路100的pMOS晶體管100a的源極—漏極間流通的電流。因此，該電流復(fù)制到構(gòu)成電流反射鏡電路100的pMOS晶體管100b中。并且，對應(yīng)于pMOS晶體管100b的電流控制CR振蕩電路101的振蕩頻率，如果通過計(jì)數(shù)器102對該振蕩頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，該計(jì)數(shù)值就變?yōu)榕c指示器111中流通的電流，從而指示器111的點(diǎn)111g的電壓，也即Z軸方向的應(yīng)變電壓對應(yīng)的值。因此，將計(jì)數(shù)器102的計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)到鎖存電路102中，在任意的時(shí)刻，例如圖6的方波Asw12為高電平的期間中，轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)字處理電路92。通過這樣，數(shù)字處理電路92能夠循環(huán)取得X軸方向的應(yīng)變電壓、Y軸方向的應(yīng)變電壓以及Z軸方向的應(yīng)變電壓。
根據(jù)本實(shí)施方式，不需要用于Z軸檢測的開關(guān)電路。另外，由于采用頻率計(jì)數(shù)方式，因此具有根據(jù)其積分效果的噪聲降低作用。所以不需要用來去除Z軸方向的應(yīng)變電壓的低頻噪聲成分的低通濾波器。
權(quán)利要求
1.一種信號處理裝置，對指示器所輸出的信號進(jìn)行處理，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/或Y軸的正方向與負(fù)方向的操作所產(chǎn)生的檢測信號，以使能夠識別對上述X軸及/或Y軸的正方向或負(fù)方向一方的操作和對正方向以及負(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/或Y軸的正方向或負(fù)方向一方的操作所產(chǎn)生的檢測信號；以及第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/或Y軸的正方向和負(fù)方向雙方的操作的檢測信號，上述信號處理裝置，將上述第1輸出機(jī)構(gòu)的輸出信號作為指針的移動(dòng)操作信號進(jìn)行處理，將上述第2輸出機(jī)構(gòu)的輸出信號作為點(diǎn)擊操作信號進(jìn)行處理。
2.如權(quán)利要求1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)X軸及/或Y軸的正方向的操作所產(chǎn)生的載荷進(jìn)行變化的第1電阻元件，以及與該第1電阻元件串聯(lián)連接、電阻值根據(jù)X軸及/或Y軸的負(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，給該串聯(lián)連接電路的一端供給電源，將與上述電阻元件之間的接點(diǎn)相連接的端子作為上述第1輸出機(jī)構(gòu)，將與上述串聯(lián)連接電路的電源側(cè)端相連接的端子作為第2輸出機(jī)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，具備切換并輸出上述X軸方向的移動(dòng)操作信號及Y軸方向的移動(dòng)操作信號的第1開關(guān)電路；對從上述第1開關(guān)電路輸出的上述X軸方向的移動(dòng)操作信號及Y軸方向的移動(dòng)操作信號進(jìn)行放大的第1放大電路；對上述點(diǎn)擊操作信號進(jìn)行放大的第2放大電路；切換并輸出上述第1及第2放大電路的輸出信號的第2開關(guān)電路；以及控制上述第1及第2開關(guān)電路的控制電路，上述控制電路，進(jìn)行切換并控制以使上述第1開關(guān)電路在每個(gè)給定周期交替地輸出上述X軸方向的移動(dòng)操作信號及Y軸方向的移動(dòng)操作信號，并且進(jìn)行切換并控制以使上述第2開關(guān)電路在上述每個(gè)給定周期交替地輸出上述第1及第2放大電路的輸出信號。
4.如權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，具備切換并輸出上述X軸方向的移動(dòng)操作信號、Y軸方向的移動(dòng)操作信號以及點(diǎn)擊操作信號的開關(guān)電路；對從上述開關(guān)電路輸出的上述X軸方向的移動(dòng)操作信號、Y軸方向的移動(dòng)操作信號以及點(diǎn)擊操作信號進(jìn)行放大的放大電路；以及控制上述開關(guān)電路的控制電路，上述控制電路，進(jìn)行切換并控制以使上述開關(guān)電路在每個(gè)給定周期循環(huán)地輸出上述X軸方向的移動(dòng)操作信號、Y軸方向的移動(dòng)操作信號以及點(diǎn)擊操作信號。
5.如權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，具備放大上述X軸方向的移動(dòng)操作信號的第1放大電路；放大上述Y軸方向的移動(dòng)操作信號的第2放大電路；放大上述點(diǎn)擊操作信號的第3放大電路；切換并輸出上述第1至第3放大電路的輸出信號的開關(guān)電路；以及控制上述開關(guān)電路的控制電路，上述控制電路，進(jìn)行切換并控制以使上述開關(guān)電路在每個(gè)給定周期循環(huán)地輸出上述X軸方向的移動(dòng)操作信號、Y軸方向的移動(dòng)操作信號以及點(diǎn)擊操作信號。
6.如權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，具有復(fù)制上述點(diǎn)擊操作信號的電流反射鏡電路。
7.如權(quán)利要求6所述的信號處理裝置，其特征在于，具備放大上述X軸方向的移動(dòng)操作信號的第1放大電路；放大上述Y軸方向的移動(dòng)操作信號的第2放大電路；將上述電流反射鏡電路的輸出電流變換成電壓的電流-電壓變換電路；放大上述電流-電壓變換電路的輸出信號的第3放大電路；切換并輸出上述第1至第3放大電路的輸出信號的開關(guān)電路；以及控制上述開關(guān)電路的控制電路，上述控制電路，進(jìn)行切換并控制以使上述開關(guān)電路在每個(gè)給定周期循環(huán)地輸出上述X軸方向的移動(dòng)操作信號、Y軸方向的移動(dòng)操作信號以及點(diǎn)擊操作信號。
8.如權(quán)利要求6所述的信號處理裝置，其特征在于，具備放大上述X軸方向的移動(dòng)操作信號的第1放大電路；放大上述Y軸方向的移動(dòng)操作信號的第2放大電路；切換并輸出上述第1及第2放大電路的輸出信號的開關(guān)電路；振蕩頻率根據(jù)上述電流反射鏡電路的輸出電流進(jìn)行變化的振蕩電路；測定上述振蕩電路的振蕩頻率的頻率測定電路；以及控制上述開關(guān)電路的控制電路，上述控制電路，進(jìn)行切換并控制以使上述開關(guān)電路在每個(gè)給定周期交替地輸出上述X軸方向的移動(dòng)操作信號及Y軸方向的移動(dòng)操作信號。
全文摘要
本發(fā)明能夠使用具有X軸應(yīng)變傳感器與Y軸應(yīng)變傳感器的一般的壓敏式指示器，進(jìn)行指針的移動(dòng)操作輸入以及點(diǎn)擊操作輸入。壓敏式指示器(11)具有應(yīng)變傳感器(11a、11b、11c、以及11d)。X軸方向的應(yīng)變電壓、Y軸方向的應(yīng)變電壓、以及Z軸方向的應(yīng)變電壓，分別從點(diǎn)(11e、11f、以及11g)輸出。X軸方向的應(yīng)變電壓與Y軸方向的應(yīng)變電壓，在開關(guān)(SW3)導(dǎo)通時(shí)通過開關(guān)(SW1與SW2)交替輸入給運(yùn)算放大電路(4)。Z軸方向的應(yīng)變電壓在開關(guān)(SW3)斷開時(shí)輸入給運(yùn)算放大電路(3)。運(yùn)算放大電路(3與4)的輸出，由開關(guān)(SW4與SW5)交替輸入給ADC(5)，由數(shù)字處理電路進(jìn)行處理。
文檔編號G01L5/16GK1934527SQ20058000910
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, 大前英雄 申請人:羅姆股份有限公司