專利名稱：以電信號(hào)變化時(shí)間為檢測(cè)對(duì)象的電容變化檢測(cè)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電信號(hào)的快速檢測(cè)裝置，特別是涉及用于互電容觸摸屏以檢測(cè)觸碰動(dòng)作造成的互電容變化的檢測(cè)模塊。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)用于電容式觸摸屏是把對(duì)觸摸屏的觸碰動(dòng)作轉(zhuǎn)化為的電容值變化，繼而 確定輸入信息的裝置。所述觸摸屏都包括用于檢測(cè)電容變化的模塊，用于及時(shí)偵測(cè)觸碰動(dòng) 作的發(fā)生，這是觸摸屏準(zhǔn)確及時(shí)產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)的前提條件。因此，所述電容變化檢測(cè)模塊決 定了觸摸屏對(duì)觸碰動(dòng)作的響應(yīng)速度?，F(xiàn)有技術(shù)互電容觸摸屏，如圖5所示，包括電極群、激 勵(lì)信號(hào)模塊20'和互電容數(shù)據(jù)偵測(cè)模塊90'，所述電極群包括與所述激勵(lì)信號(hào)模塊電連 接的驅(qū)動(dòng)電極70'和與所述互電容數(shù)據(jù)偵測(cè)模塊電連接的傳感電極80'。如圖6所示，所 述激勵(lì)信號(hào)模塊20'用于發(fā)出掃描信號(hào)至各驅(qū)動(dòng)電極70'，從而在驅(qū)動(dòng)電極70'和傳感 電極80'之間形成互電容CM。所述互電容數(shù)據(jù)偵測(cè)模塊90'用于偵測(cè)所述互電容Cm的變 化，并及時(shí)準(zhǔn)確地將互電容的變化數(shù)據(jù)及位置數(shù)據(jù)輸出給相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備。所述電容 變化檢測(cè)模塊10'就是互電容數(shù)據(jù)偵測(cè)模塊90'的一部分，用于及時(shí)發(fā)現(xiàn)互電容的變化， 并且將偵測(cè)到的電容變化數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊30'，該數(shù)據(jù)處理模塊30'將互電容 變化數(shù)據(jù)處理成為反映觸碰動(dòng)作中心坐標(biāo)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有技術(shù)所述電容變化檢測(cè)模塊10'都是以電信號(hào)變化為檢測(cè)對(duì)象，如圖7所 示，所述電容變化檢測(cè)模塊10'包括運(yùn)算放大器11'、檢測(cè)電容Cs、和信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊12'。 觸摸屏的互電容Cm電連接接所述運(yùn)算放大器1Γ的反向輸入端_ ；所述檢測(cè)Cs跨接在運(yùn) 算放大器11'的反向輸入端_和輸出端；所述運(yùn)算放大器11'的同向輸入端+接參考電源 UKrf，其輸出端接到所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊12'，該信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊12'的作用是將檢測(cè)到的信號(hào) 量化，最后送給數(shù)據(jù)處理模塊30'，所述數(shù)據(jù)處理模塊30'通常是微型數(shù)據(jù)處理單元MCU。 所述電容變化檢測(cè)模塊10'的幾個(gè)重要節(jié)點(diǎn)是，互電容Cm與激勵(lì)信號(hào)模塊20'電連接之 處，即該激勵(lì)信號(hào)模塊20'的輸出端A'點(diǎn)，所述運(yùn)算放大器1Γ的反向輸入端_，即B' 點(diǎn)，以及該運(yùn)算放大器11'的輸出端，即C'點(diǎn)。如圖8所示，分別是在觸摸屏未被觸碰時(shí) 上述三個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波形WA'、WB'、WC'，以及發(fā)生觸摸時(shí)C'的波形WC"。所述激勵(lì)信 號(hào)模塊20'從A'點(diǎn)發(fā)出掃描信號(hào)，波形是一個(gè)方波，高電平為VDDH，低電平為0。當(dāng)上升 沿到來時(shí)，由于互電容CM的存在，B'點(diǎn)電壓會(huì)跟著有一個(gè)階躍上升，由于所述運(yùn)算放大器 11'的虛短特性，其輸出端會(huì)流出電流至檢測(cè)電容Cs，使得B'點(diǎn)電壓恢復(fù)至跟同相輸入端 +的參考電源UKrf相等。由電容的串聯(lián)分壓特性，且穩(wěn)定后B'點(diǎn)電壓不變，當(dāng)電壓穩(wěn)定后 有，
AVa Cs at. AVaxCm=A M ,Mk^k'點(diǎn)的電壓變化量，點(diǎn)的電壓變化量。C'點(diǎn)電壓^的中間值為URef，因此，Vc輸出高電平VOH為
，低電平VOL為
。這一電
平再通過所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊12'量化送給數(shù)據(jù)處理模塊30'。由于Uref、Va和CS都是固定值，通過比較信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊12'輸出的結(jié)果和出廠設(shè)定值相比較，如果其值發(fā)生了變化，即 可判定互電容Cm發(fā)生了變化，觸摸屏備發(fā)生了觸摸事件，由以上公式可以計(jì)算出變化的幅 度，并可根據(jù)對(duì)應(yīng)掃描的行、檢測(cè)的列得出觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)。如圖8中C'點(diǎn)波形所示，實(shí)線為 沒有發(fā)生觸摸的波形WC'，虛線是發(fā)生了觸摸的波形WC"。可以看出，它們中心值相等，發(fā) 生觸摸的列的電壓振幅比沒有觸摸的小。所述電容變化檢測(cè)模塊10'還存在以下的缺陷和不足之處1.由上述的檢測(cè)方案過程可知，它所檢測(cè)的是一個(gè)穩(wěn)定值，即圖8中C'點(diǎn)波形的 平坦部分。因此它對(duì)觸摸屏以及電容變化檢測(cè)模塊10'內(nèi)部的建立時(shí)間要求比較高，希望 A'點(diǎn)發(fā)出掃描信號(hào)后，能夠盡快響應(yīng)到C'點(diǎn)，并且盡快穩(wěn)定，以保證更多的時(shí)間給后面的 信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊12'做量化操作。如圖6所示，行掃描信號(hào)在觸摸屏上的走線通常是氧化銦 錫IndiumTin Oxide,簡(jiǎn)稱ΙΤ0，其電導(dǎo)率較小，走線電阻較大，導(dǎo)致走線延遲大，在尺寸較大 的觸摸設(shè)備上這一點(diǎn)更加明顯，從掃描信號(hào)發(fā)出到達(dá)Cm所需時(shí)間長，因此采用現(xiàn)有技術(shù)電 容變化檢測(cè)模塊10'對(duì)觸摸屏的走線電阻要求比較高；同樣的原因，對(duì)所述電容變化檢測(cè) 模塊10'中的運(yùn)算放大器11'的建立時(shí)間也有較高的要求；2.為了實(shí)現(xiàn)較高的檢測(cè)精度，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊12'通常會(huì)采用Σ結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部 包括積分器、子信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、子譯碼電路，以及大量的數(shù)字調(diào)制解調(diào)電路，占用面積相當(dāng) 可觀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種節(jié)約成本，降 低對(duì)觸摸屏的寄生參數(shù)的要求，降低對(duì)運(yùn)算放大器的建立時(shí)間的要求，并降低檢測(cè)電路的 復(fù)雜性和芯片面積的以電信號(hào)變化時(shí)間為檢測(cè)對(duì)象的電容變化檢測(cè)模塊。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題可以通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造一種以電信號(hào)變化時(shí)間為檢測(cè)對(duì)象的電容變化檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)互 電容觸摸屏發(fā)生的觸碰動(dòng)作，所述電容變化檢測(cè)模塊的輸入端電連接形成觸摸屏互電容的 兩電極板之一，該互電容的另一電極板電連接激勵(lì)信號(hào)模塊的掃描信號(hào)輸出端；所述電容 變化檢測(cè)模塊的輸出端電連接數(shù)據(jù)處理模塊。尤其是，所述電容變化檢測(cè)模塊包括掃描信 號(hào)檢測(cè)電容、恒流充電模塊、電容充電控制開關(guān)、充電檢測(cè)模塊和響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊，以及 電連接在檢測(cè)電容兩端的充電反饋模塊。所述掃描信號(hào)檢測(cè)電容電連接在所述電容變化檢 測(cè)模塊的輸入端與恒流充電模塊之間。所述充電反饋模塊用于在檢測(cè)到所述電容變化檢 測(cè)模塊的輸入端的階躍電信號(hào)時(shí)，控制所述電容充電控制開關(guān)接通所述充電檢測(cè)模塊，并 將掃描信號(hào)檢測(cè)電容的電信號(hào)變化轉(zhuǎn)移輸出至該充電檢測(cè)模塊，所述階躍電信號(hào)由激勵(lì)信 號(hào)模塊輸出的掃描信號(hào)造成。所述恒流充電模塊用于對(duì)所述掃描信號(hào)檢測(cè)電容進(jìn)行恒流充 電。所述充電檢測(cè)模塊用于檢測(cè)掃描信號(hào)檢測(cè)電容的充電情況，當(dāng)達(dá)到充電閾值時(shí)，輸出信 號(hào)至所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊的計(jì)時(shí)結(jié)束輸入端。所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊的計(jì)時(shí)開始輸入端 電連接激勵(lì)信號(hào)模塊的掃描信號(hào)輸出端，用于將所述掃描信號(hào)檢測(cè)電容充電達(dá)到充電閾值的時(shí)間輸出至所述電容變化檢測(cè)模塊的輸出端。所述數(shù)據(jù)處理模塊將電容變化檢測(cè)模塊輸 出的時(shí)間數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的時(shí)間數(shù)據(jù)比較，以判斷互電容觸摸屏是否被觸碰。所述電容充電控制開關(guān)是絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，或者是三極管。
更為具體的方案，所述充電反饋模塊是第一比較運(yùn)算放大器，所述恒流充電模塊 是電流源，所述電容充電控制開關(guān)是P溝道增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管；所述充電檢測(cè)模塊 是第二比較運(yùn)算放大器。所述第一比較運(yùn)算放大器的同向輸入端電連接所述電容變化檢測(cè) 模塊的輸入端，該第一比較運(yùn)算放大器的反向輸入端電連接第一參考電源，所述第一比較 運(yùn)算放大器的輸出端電連接所述P溝道增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的柵極。所述掃描信號(hào) 檢測(cè)電容一端電連接所述電容變化檢測(cè)模塊的輸入端，另一端電連接所述P溝道增強(qiáng)型絕 緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、所述第二比較運(yùn)算放大器的反向輸入端和所述電流源的電流輸出 端。所述P溝道增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的源極和襯底電連接所述電容變化檢測(cè)模塊的電 源。所述第二比較運(yùn)算放大器的同向輸入端電連接第二參考電源，其輸出端電連接所述響 應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊的計(jì)時(shí)結(jié)束輸入端。另外，所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊包括一個(gè)以上的D觸發(fā)器、并串轉(zhuǎn)換器、鎖存器和兩 個(gè)非門。從所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊的計(jì)時(shí)開始輸入端輸入信號(hào)經(jīng)過兩個(gè)非門輸入至所有D 觸發(fā)器的清零端。各D觸發(fā)器的反向輸出端電連接自身的輸入端，所有D觸發(fā)器按輸出端 電連接下一 D觸發(fā)器時(shí)鐘端的方式串行電連接，首個(gè)D觸發(fā)器的時(shí)鐘端電連接所述電容變 化檢測(cè)模塊提供的時(shí)鐘，D觸發(fā)器各自的輸出端別電連接所述并串轉(zhuǎn)換器的并行數(shù)據(jù)輸入 端。所述并串轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)至所述鎖存器；該鎖存器的鎖存指令從所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模 塊的計(jì)時(shí)結(jié)束輸入端獲取，所述鎖存器輸出的被鎖存數(shù)據(jù)就是所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊的輸 出數(shù)據(jù)。同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明“以電信號(hào)變化時(shí)間為檢測(cè)對(duì)象的電容變化檢測(cè)模塊” 的技術(shù)效果在于1.本發(fā)明以電信號(hào)變化時(shí)間為檢測(cè)對(duì)象，不需要在電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后才偵測(cè)電容變 化，令電容變化被盡早偵測(cè)到，同時(shí)，降低了對(duì)觸摸屏的走線電阻和電容變化檢測(cè)模塊的建 立時(shí)間的要求。2.本發(fā)明簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，節(jié)約了芯片面積。


圖1是本發(fā)明“以電信號(hào)變化時(shí)間為檢測(cè)對(duì)象的電容變化檢測(cè)模塊”的電原理示 意框圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的電路原理示意圖；圖3是所述第一實(shí)施例各節(jié)點(diǎn)波形示意圖；圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊15的電路原理示意圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)互電容觸摸屏的示意圖；圖6是現(xiàn)有技術(shù)互電容觸摸屏的互電容原理示意圖；圖7是現(xiàn)有技術(shù)電容變化檢測(cè)模塊10'的電路原理示意圖；圖8是圖7中各節(jié)點(diǎn)的波形圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖所示各實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。本發(fā)明提出一種以電信號(hào)變化時(shí)間為檢測(cè)對(duì)象的電容變化檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)互電容觸摸屏發(fā)生的觸碰動(dòng)作，如圖1所示，所述電容變化檢測(cè)模塊10的輸入端B電連接形 成觸摸屏互電容Cm的兩電極板之一，該互電容Cm的另一電極板電連接激勵(lì)信號(hào)模塊20的 掃描信號(hào)輸出端A。所述電容變化檢測(cè)模塊1的輸出端E電連接數(shù)據(jù)處理模塊30。所述電容變化檢測(cè)模塊10包括掃描信號(hào)檢測(cè)電容Cs、恒流充電模塊12、電容充電 控制開關(guān)13、充電檢測(cè)模塊14和響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊15，以及電連接在檢測(cè)電容Cs兩端的 充電反饋模塊11。所述掃描信號(hào)檢測(cè)電容Cs電連接在所述電容變化檢測(cè)模塊10的輸入端 B與恒流充電模塊12之間。所述充電反饋模塊11用于在檢測(cè)到所述電容變化檢測(cè)模塊10 的輸入端B的階躍電信號(hào)時(shí)，控制所述電容充電控制開關(guān)13接通所述充電檢測(cè)模塊14，并 將掃描信號(hào)檢測(cè)電容Cs的電信號(hào)變化轉(zhuǎn)移輸出至該充電檢測(cè)模塊14，所述階躍電信號(hào)由激 勵(lì)信號(hào)模塊20輸出的掃描信號(hào)造成。所述恒流充電模塊12用于對(duì)所述掃描信號(hào)檢測(cè)電容 Cs進(jìn)行恒流充電。所述充電檢測(cè)模塊14用于檢測(cè)掃描信號(hào)檢測(cè)電容Cs的充電情況，當(dāng)達(dá) 到充電閾值時(shí)，輸出信號(hào)至所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊15的計(jì)時(shí)結(jié)束輸入端TE。所述響應(yīng)時(shí)間 檢測(cè)模塊15的計(jì)時(shí)開始輸入端Ts電連接激勵(lì)信號(hào)模塊20的掃描信號(hào)輸出端A，用于將所 述掃描信號(hào)檢測(cè)電容Cs充電達(dá)到充電閾值的時(shí)間輸出至所述電容變化檢測(cè)模塊10的輸出 端E。所述數(shù)據(jù)處理模塊30將電容變化檢測(cè)模塊10輸出的時(shí)間數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的時(shí)間數(shù)據(jù)比 較，以判斷互電容觸摸屏是否被觸碰。本發(fā)明以電信號(hào)變化時(shí)間為檢測(cè)對(duì)象，不需要在電路 進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后才偵測(cè)電容變化，令電容變化被盡早偵測(cè)到。所述電容充電控制開關(guān)13可以是絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，還可以是三極管。本發(fā)明第一實(shí)施例提出一種具體方案，如圖2所示，所述充電反饋模塊11是第一 比較運(yùn)算放大器0P，所述恒流充電模塊12是電流源SC，所述電容充電控制開關(guān)13是P溝 道增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管M ；所述充電檢測(cè)模塊14是第二比較運(yùn)算放大器CMP。所述第 一比較運(yùn)算放大器OP的同向輸入端+電連接所述電容變化檢測(cè)模塊10的輸入端B，該第一 比較運(yùn)算放大器OP的反向輸入端-電連接第一參考電源UKefl，所述第一比較運(yùn)算放大器OP 的輸出端電連接所述P溝道增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管M的柵極g。所述掃描信號(hào)檢測(cè)電容 Cs 一端電連接所述電容變化檢測(cè)模塊10的輸入端B，另一端電連接所述P溝道增強(qiáng)型絕緣 柵型場(chǎng)效應(yīng)管M的漏極d、所述第二比較運(yùn)算放大器CMP的反向輸入端-和所述電流源SC 的電流輸出端。所述P溝道增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管M的源極s和襯底B電連接所述電容 變化檢測(cè)模塊10的電源VDD。所述第二比較運(yùn)算放大器CMP的同向輸入端+電連接第二參 考電源UKrf2，其輸出端電連接所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊15的計(jì)時(shí)結(jié)束輸入端TE。所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊15用來檢測(cè)A點(diǎn)發(fā)出掃描信號(hào)，到C點(diǎn)電壓超過(或低于) Uref2所需的時(shí)間。典型而又簡(jiǎn)單的時(shí)間檢測(cè)電路為，通過一個(gè)高頻的系統(tǒng)時(shí)鐘來計(jì)數(shù)，通 過計(jì)算A點(diǎn)上升(或下降)沿到來時(shí)，直到D點(diǎn)發(fā)生翻轉(zhuǎn)所需的時(shí)鐘數(shù)，即可得到檢測(cè)電容 充電引起的延遲時(shí)間。所述電容變化檢測(cè)模塊10中，A、B、C三點(diǎn)穩(wěn)定后的電壓關(guān)系和現(xiàn)有技術(shù)方案一致 A'、B'、C'基本相同。不同是的邊沿，即變化過程，如圖3所示。其中C、D點(diǎn)的波形中， 實(shí)線為沒有發(fā)生觸摸的波形WC和WD，虛線為發(fā)生了觸摸的波形WCc和WDC，可以看出，有無發(fā)生觸摸，D點(diǎn)翻轉(zhuǎn)所需的時(shí)間延遲是不一樣的。當(dāng)A點(diǎn)的上升沿到來時(shí)，所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊15開始計(jì)時(shí)。由于電容穩(wěn)壓，B點(diǎn) 被拉高，所述第一比較運(yùn)算放大器輸出高電平，電流源SC以電流Ic開始給Cs放電，直至B 點(diǎn)恢復(fù)到跟同相端電壓Usefl相等。這一過程中，C點(diǎn)電壓線性下降，當(dāng)?shù)陀诘诙容^運(yùn)算放 大器CMP的翻轉(zhuǎn)電壓URef2時(shí)，其輸出端D發(fā)生翻轉(zhuǎn)，時(shí)間檢測(cè)電路停止計(jì)時(shí)，并將計(jì)時(shí)結(jié)果 送給數(shù)據(jù)處理模塊30。實(shí)際上，檢測(cè)的時(shí)間過程為C點(diǎn)從高電平降低到Ultef2所需的時(shí)間。 由于充電電流Ic不變，而有無發(fā)生觸摸的電平起始位置不一樣，因此所需的充電時(shí)間不一 樣。如上所述，C點(diǎn)穩(wěn)定后的電壓跟現(xiàn)有技術(shù)方案基本相同，因此高電平為
，而翻轉(zhuǎn)電平為URrf2，因此所需的充電時(shí)間為， 上式中，只有觸摸設(shè)備上的互電容Cm是變量，因此，通過檢測(cè)D點(diǎn)的延遲時(shí)間，可 以判斷出是否發(fā)生觸摸事件。根據(jù)掃描幀頻，通過調(diào)節(jié)Cs、Ic*Vref2，可以將t以及觸摸 后延遲時(shí)間的變化At設(shè)定在一個(gè)合理的值，既可保證t和At維持在一個(gè)較大的值更利 于測(cè)量，又可保證在掃描信號(hào)下降沿到來前比較器一定發(fā)生反轉(zhuǎn)，保證完成一個(gè)檢測(cè)周期。 另外，通過調(diào)節(jié)A點(diǎn)掃描信號(hào)的占空比，增大高電平所占的比例，可以進(jìn)一步增大t和At 的值，更便于測(cè)量。上述過程只是以檢測(cè)A點(diǎn)的上升沿為例，實(shí)際上也可以檢測(cè)下降沿，只要把電流 源SC改為PMOS電流源，將第一比較運(yùn)算放大器OP的輸出級(jí)接到N型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管(或 NPN型三極管)即可，并將掃描信號(hào)的低電平的占空比設(shè)的更高即可。本發(fā)明第二實(shí)施例，如圖4所示，提出所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊15的具體電路實(shí)例。
所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊15包括一個(gè)以上的D觸發(fā)器DTl........DTm、并串轉(zhuǎn)換器151、鎖
存器152和兩個(gè)非門153、154，m是自然數(shù)。從所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊15的計(jì)時(shí)開始輸入 端1輸入信號(hào)經(jīng)過兩個(gè)非門153、154輸入至所有D觸發(fā)器的清零端CLR。各D觸發(fā)器的反
向輸出端電連接自身的輸入端D，所有D觸發(fā)器按輸出端Q電連接下一 D觸發(fā)器時(shí)鐘端 CLK的方式串行電連接，首個(gè)D觸發(fā)器的時(shí)鐘端CLK電連接所述電容變化檢測(cè)模塊10提供 的時(shí)鐘ck，D觸發(fā)器各自的輸出端Q分別電連接所述并串轉(zhuǎn)換器151的并行數(shù)據(jù)輸入端。 所述并串轉(zhuǎn)換器151輸出數(shù)據(jù)至所述鎖存器152 ；該鎖存器152的鎖存指令從所述響應(yīng)時(shí) 間檢測(cè)模塊15的計(jì)時(shí)結(jié)束輸入端TE獲取，所述鎖存器152輸出的被鎖存數(shù)據(jù)就是所述響 應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊15的輸出數(shù)據(jù)。所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊15是使用高速系統(tǒng)時(shí)鐘對(duì)其進(jìn)行 計(jì)數(shù)，從上升沿開始，到下降沿結(jié)束。檢測(cè)從計(jì)時(shí)開始輸入端Ts輸入有效電平開始到從計(jì)時(shí) 結(jié)束輸入端Te輸入有效電平結(jié)束過程中覆蓋多少個(gè)(二進(jìn)制)ck周期。當(dāng)計(jì)時(shí)開始輸入 端Ts輸入有效電平時(shí)，D觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器清零，當(dāng)其上升沿到來時(shí)開始計(jì)數(shù)，得到Stl，，
S1,......，Slri，Sn，將其轉(zhuǎn)為串行輸出，直到計(jì)時(shí)結(jié)束輸入端Te輸入有效電平時(shí)，鎖存器鎖
存數(shù)據(jù)并輸出，D觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器再清零，完成一個(gè)周期的檢測(cè)。所述數(shù)據(jù)處理模塊30將計(jì)數(shù)結(jié)果和沒有發(fā)生觸摸的結(jié)果進(jìn)行比較，即可得知電容是否發(fā)生變化。 本發(fā)明降低了對(duì)觸摸屏的走線電阻和電容變化檢測(cè)模塊的建立時(shí)間的要求；并且
簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，節(jié)約了芯片面積。
權(quán)利要求
一種以電信號(hào)變化時(shí)間為檢測(cè)對(duì)象的電容變化檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)互電容觸摸屏發(fā)生的觸碰動(dòng)作，所述電容變化檢測(cè)模塊(10)的輸入端(B)電連接形成觸摸屏互電容(CM)的兩電極板之一，該互電容(CM)的另一電極板電連接激勵(lì)信號(hào)模塊(20)的掃描信號(hào)輸出端(A)；所述電容變化檢測(cè)模塊(10)的輸出端(E)電連接數(shù)據(jù)處理模塊(30)；其特征在于所述電容變化檢測(cè)模塊(10)包括掃描信號(hào)檢測(cè)電容(CS)、恒流充電模塊(12)、電容充電控制開關(guān)(13)、充電檢測(cè)模塊(14)和響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊(15)，以及電連接在檢測(cè)電容(CS)兩端的充電反饋模塊(11)；所述掃描信號(hào)檢測(cè)電容(CS)電連接在所述電容變化檢測(cè)模塊(10)的輸入端(B)與恒流充電模塊(12)之間；所述充電反饋模塊(11)用于在檢測(cè)到所述電容變化檢測(cè)模塊(10)的輸入端(B)的階躍電信號(hào)時(shí)，控制所述電容充電控制開關(guān)(13)接通所述充電檢測(cè)模塊(14)，并將掃描信號(hào)檢測(cè)電容(CS)的電信號(hào)變化轉(zhuǎn)移輸出至該充電檢測(cè)模塊(14)，所述階躍電信號(hào)由激勵(lì)信號(hào)模塊(20)輸出的掃描信號(hào)造成；所述恒流充電模塊(12)用于對(duì)所述掃描信號(hào)檢測(cè)電容(CS)進(jìn)行恒流充電；所述充電檢測(cè)模塊(14)用于檢測(cè)掃描信號(hào)檢測(cè)電容(CS)的充電情況，當(dāng)達(dá)到充電閾值時(shí)，輸出信號(hào)至所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊(15)的計(jì)時(shí)結(jié)束輸入端(TE)；所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊(15)的計(jì)時(shí)開始輸入端(TS)電連接激勵(lì)信號(hào)模塊(20)的掃描信號(hào)輸出端(A)，用于將所述掃描信號(hào)檢測(cè)電容(CS)充電達(dá)到充電閾值的時(shí)間輸出至所述電容變化檢測(cè)模塊(10)的輸出端(E)；所述數(shù)據(jù)處理模塊(30)將電容變化檢測(cè)模塊(10)輸出的時(shí)間數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的時(shí)間數(shù)據(jù)比較，以判斷互電容觸摸屏是否被觸碰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以電信號(hào)變化時(shí)間為檢測(cè)對(duì)象的電容變化檢測(cè)模塊，其特征 在于所述電容充電控制開關(guān)充電控制開關(guān)(13)是絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，或者是三極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以電信號(hào)變化時(shí)間為檢測(cè)對(duì)象的電容變化檢測(cè)模塊所述充電反饋模塊(11)是第一比較運(yùn)算放大器(OP)，所述恒流充電模塊(12)是電 流源(SC)，所述電容充電控制開關(guān)充電控制開關(guān)(13)是P溝道增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管 (M)；所述充電檢測(cè)模塊(14)是第二比較運(yùn)算放大器(CMP)；所述第一比較運(yùn)算放大器(OP)的同向輸入端(+)電連接所述電容變化檢測(cè)模塊(10) 的輸入端(B)，該第一比較運(yùn)算放大器(OP)的反向輸入端㈠電連接第一參考電源(UKrfl)， 所述第一比較運(yùn)算放大器(OP)的輸出端電連接所述P溝道增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(M) 的柵極(g)；所述掃描信號(hào)檢測(cè)電容(Cs) —端電連接所述電容變化檢測(cè)模塊(10)的輸入端(B)，另 一端電連接所述P溝道增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(M)的漏極(d)、所述第二比較運(yùn)算放大器 (CMP)的反向輸入端(_)和所述電流源(SC)的電流輸出端；所述P溝道增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(M)的源極(S)和襯底(B)電連接所述電容變化 檢測(cè)模塊(10)的電源(Vdd)； 所述第二比較運(yùn)算放大器(CMP)的同向輸入端(+)電連接第二參考電源(UKrf2)， 其輸出端電連接所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊(15)的計(jì)時(shí)結(jié)束輸入端(Te)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的以電信號(hào)變化時(shí)間為檢測(cè)對(duì)象的電容變化檢測(cè)模塊，其 特征在于所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊(15)包括一個(gè)以上的D觸發(fā)器(DTI........DTm)、并串轉(zhuǎn)換器(151)、鎖存器(152)和兩個(gè)非門(153、154)，m是自然數(shù)；從所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊(15)的計(jì)時(shí)開始輸入端(Ts)輸入信號(hào)經(jīng)過兩個(gè)非門(153、 154)輸入至所有D觸發(fā)器的清零端(CLR)；各D觸發(fā)器的反向輸出端(0")電連接自身的輸入端(D)，所有D觸發(fā)器按輸出端(Q) 電連接下一 D觸發(fā)器時(shí)鐘端(CLK)的方式串行電連接，首個(gè)D觸發(fā)器的時(shí)鐘端(CLK)電連 接所述電容變化檢測(cè)模塊(10)提供的時(shí)鐘，D觸發(fā)器各自的輸出端(Q)分別電連接所述并 串轉(zhuǎn)換器(151)的并行數(shù)據(jù)輸入端；所述并串轉(zhuǎn)換器(151)輸出數(shù)據(jù)至所述鎖存器(152)；該鎖存器(152)的鎖存指令從 所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊(15)的計(jì)時(shí)結(jié)束輸入端(Te)獲取，所述鎖存器(152)輸出的被鎖 存數(shù)據(jù)就是所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊(15)的輸出數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種以電信號(hào)變化時(shí)間為檢測(cè)對(duì)象的電容變化檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)互電容觸摸屏發(fā)生的觸碰動(dòng)作。尤其是，所述電容變化檢測(cè)模塊包括掃描信號(hào)檢測(cè)電容、恒流充電模塊、電容充電控制開關(guān)、充電檢測(cè)模塊和響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊，以及電連接在檢測(cè)電容兩端的充電反饋模塊；所述響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)模塊用于將掃描信號(hào)檢測(cè)電容充電達(dá)到充電閾值的時(shí)間輸出至所述電容變化檢測(cè)模塊的輸出端。本發(fā)明以電信號(hào)變化時(shí)間為檢測(cè)對(duì)象，不需要在電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后才偵測(cè)電容變化，令電容變化被盡早偵測(cè)到；同時(shí)，降低了對(duì)觸摸屏的走線電阻和電容變化檢測(cè)模塊的建立時(shí)間的要求，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，節(jié)約了芯片面積。
文檔編號(hào)G01R27/26GK101847070SQ20101013423
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者劉衛(wèi)平, 莫良華 申請(qǐng)人:敦泰科技(深圳)有限公司