專利名稱：一種電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法和觸摸檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電容觸摸屏技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法和觸摸檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
電容式觸摸檢測(cè)技術(shù)，就是通過待測(cè)電容的變化，從而判斷觸摸的發(fā)生與否。電容原本存在于任何兩個(gè)絕緣的導(dǎo)體中，而人或者觸摸物體充當(dāng)?shù)谌齻€(gè)導(dǎo)體會(huì)改變?cè)须妶?chǎng)， 從而改變?cè)袃蓚€(gè)導(dǎo)體間的電容。
現(xiàn)有技術(shù)中存在一種觸摸檢測(cè)方法，是把電容當(dāng)作電荷容器對(duì)其充電和放電，然后檢測(cè)相關(guān)信號(hào)得出電容的大小。比如電容當(dāng)作張弛振蕩器(Relaxation Oscillator)的一個(gè)儲(chǔ)能器件，用固定電流給電容充電，當(dāng)電容的電壓超過參考電壓時(shí)，輸出會(huì)翻轉(zhuǎn)，然后控制開關(guān)閉合，對(duì)電荷放電，電荷放掉后，控制開關(guān)會(huì)打開，然后電容上的電壓繼續(xù)升高，周而復(fù)始，構(gòu)成一個(gè)振蕩器。這種電容觸摸裝置，通常暴露在環(huán)境中，特別是經(jīng)常在一些復(fù)雜的電磁環(huán)境和電源環(huán)境中使用，非常容易受到干擾。采用張弛振蕩器的辦法待測(cè)電容，對(duì)于外部的干擾幾乎沒有任何抑制就進(jìn)入系統(tǒng)之中，會(huì)造成觸摸檢測(cè)裝置信噪比很低。
在技術(shù)的不斷發(fā)展中，還存在一種采用三頻連續(xù)掃描的觸摸檢測(cè)辦法，每個(gè)頻率單獨(dú)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，通過混頻器解調(diào)，把信號(hào)轉(zhuǎn)到直流來(lái)處理，多個(gè)頻率間進(jìn)行判斷濾除噪聲。這種方法基本解決了噪聲干擾的問題，但三個(gè)頻率同時(shí)掃描，會(huì)非常耗時(shí)且增加硬件成本，另外該方法對(duì)于一些成本較低，更適合廠商采用和未來(lái)超薄發(fā)展趨勢(shì)的觸摸屏而言，在進(jìn)行觸摸檢測(cè)時(shí)會(huì)造成噪聲累積，為了提高抗噪聲飽和能力，在電荷放大器(charge amplifier)采用了較大的反饋電容，而較大的反饋電容會(huì)降低系統(tǒng)的信噪比。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法和觸摸檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)在待測(cè)電容上發(fā)生的觸摸，并能夠節(jié)約硬件成本，提高系統(tǒng)的抗噪聲性能。
本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法，包括
發(fā)送端產(chǎn)生需要發(fā)送的波形信號(hào)并傳送到待測(cè)電容；
所述待測(cè)電容將所述發(fā)送端傳送的波形信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷，把所述電荷轉(zhuǎn)移到檢測(cè)電路，當(dāng)有觸摸發(fā)生時(shí)，所述待測(cè)電容的電容大小會(huì)發(fā)生變化，向所述檢測(cè)電路轉(zhuǎn)移的電荷的電量也會(huì)發(fā)生變化；
所述檢測(cè)電路接收所述待測(cè)電容轉(zhuǎn)移的電荷，產(chǎn)生輸出信號(hào)，所述檢測(cè)電路對(duì)所述輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理，以判斷是否有觸摸發(fā)生，在所述波形信號(hào)的邊沿變化之前將所述檢測(cè)電路的輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平，所述檢測(cè)電路的相位時(shí)鐘與所述發(fā)送端的相位時(shí)鐘保持同步。
優(yōu)選的，所述檢測(cè)電路在所述波形信號(hào)的邊沿變化之前將所述檢測(cè)電路的輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平包括
所述檢測(cè)電路以納秒級(jí)高電平的脈沖波按照大于所述波形信號(hào)的頻率的頻率在所述波形信號(hào)的邊沿變化之前將開關(guān)閉合然后打開。
優(yōu)選的，所述檢測(cè)電路對(duì)所述輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理包括
所述檢測(cè)電路對(duì)所述輸出信號(hào)進(jìn)行高速采樣和保持，然后進(jìn)行加權(quán)和濾波，最后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以判斷是否有觸摸發(fā)生。
優(yōu)選的，所述加權(quán)和濾波具體包括在連續(xù)域或數(shù)字域或抽樣數(shù)據(jù)域?qū)λ鲚敵鲂盘?hào)進(jìn)行加窗處理。
優(yōu)選的，所述波形信號(hào)包括連續(xù)的方波、梯形波、正弦波、余弦波、三角波。
本發(fā)明實(shí)施例提供的一種觸摸檢測(cè)裝置，包括發(fā)送端、待測(cè)電容、檢測(cè)電路，其中，
所述發(fā)送端，用于產(chǎn)生需要發(fā)送的波形信號(hào)并傳送到待測(cè)電容；
所述待測(cè)電容，用于將所述發(fā)送端傳送的波形信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷，把所述電荷轉(zhuǎn)移到檢測(cè)電路，當(dāng)有觸摸發(fā)生時(shí)，所述待測(cè)電容的電容大小會(huì)發(fā)生變化，向所述檢測(cè)電路轉(zhuǎn)移的電荷的電量也會(huì)發(fā)生變化；
所述檢測(cè)電路，用于接收所述待測(cè)電容轉(zhuǎn)移的電荷，產(chǎn)生輸出信號(hào)，所述檢測(cè)電路對(duì)所述輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理，以判斷是否有觸摸發(fā)生，在所述波形信號(hào)的邊沿變化之前將所述檢測(cè)電路的輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平，所述檢測(cè)電路的相位時(shí)鐘與所述發(fā)送端的相位時(shí)鐘保持同步。
優(yōu)選的，所述發(fā)送端包括波形發(fā)生器和發(fā)射機(jī)，
所述波形發(fā)生器，用于產(chǎn)生需要發(fā)送的波形信號(hào)；
所述發(fā)射機(jī)，用于傳送所述波形信號(hào)到所述待測(cè)電容。
優(yōu)選的，所述檢測(cè)電路包括帶清零裝置和反饋電容的電荷放大器、過采樣和保持電路、加權(quán)和濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中，
所述帶清零裝置和反饋電容的電荷放大器，用于接收所述待測(cè)電容轉(zhuǎn)移的電荷， 產(chǎn)生輸出信號(hào)，在所述波形信號(hào)的邊沿變化之前將輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平；
所述過采樣和保持電路，用于對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行高速采樣和保持；
所述加權(quán)和濾波電路，用于在連續(xù)域或數(shù)字域或抽樣數(shù)據(jù)域?qū)λ鲚敵鲂盘?hào)進(jìn)行加窗處理；
所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出，以判斷是否有觸摸發(fā)生。
從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)
在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)波形信號(hào)邊沿到來(lái)時(shí)會(huì)給待測(cè)電容充放電，同時(shí)這個(gè)電荷量會(huì)傳送到檢測(cè)電路，由于檢測(cè)電路在波形信號(hào)的邊沿變化之前將輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平，可以避免噪聲信號(hào)的積累，減少輸出信號(hào)的飽和，提高了系統(tǒng)的抗噪聲性能，且由于本發(fā)明實(shí)施例提供的電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法不需要三個(gè)頻率同時(shí)掃描，故可以縮短整個(gè)檢測(cè)時(shí)間，且不需要增加硬件成本。本發(fā)明實(shí)施例提供的方法當(dāng)有觸摸發(fā)生時(shí)，待測(cè)電容值會(huì)發(fā)生變化，通過檢測(cè)這個(gè)變化，判斷是否有觸摸發(fā)生，如果有觸摸發(fā)生，則計(jì)算觸摸坐標(biāo)。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法的一個(gè)實(shí)施例示意圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的電荷放大器的示意圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的帶清零裝置和反饋電容的電荷放大器的示意圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)電路的組成示意圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法和現(xiàn)有技術(shù)中的輸出信號(hào)一個(gè)實(shí)施例中的仿真示意圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法和現(xiàn)有技術(shù)中的輸出信號(hào)另一個(gè)實(shí)施例中的仿真示意圖7為圖6中A部的放大示意圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的觸摸檢測(cè)裝置的一個(gè)實(shí)施例示意圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的觸摸檢測(cè)裝置的另一個(gè)實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法和觸摸檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)在待測(cè)電容上發(fā)生的觸摸，并能夠節(jié)約硬件成本，提高系統(tǒng)的抗噪聲性能。
為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明實(shí)施例提供的電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法，如圖1所示，包括
101、發(fā)送端產(chǎn)生需要發(fā)送的波形信號(hào)并傳送到待測(cè)電容。
在本發(fā)明實(shí)施例中，發(fā)送端的相位時(shí)鐘與檢測(cè)電路的相位時(shí)鐘保持同步。本發(fā)明實(shí)施例中的發(fā)送端首先產(chǎn)生需要發(fā)送的波形信號(hào)并將該波形信號(hào)傳送到待測(cè)電容。在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)送端產(chǎn)生的波形信號(hào)具體可以包括的方波、梯形波、正弦波、余弦波、三角波等， 具體采用哪一種波形信號(hào)，此處不作限定。
本發(fā)明實(shí)施例中的發(fā)送端具體可以包括波形發(fā)生器(英文全稱為Wave Form Generator)和發(fā)射機(jī)(英文全稱為Transmitter)。波形發(fā)生器可以產(chǎn)生需要發(fā)送的波形信號(hào)，該波形發(fā)生器的相位時(shí)鐘需要和檢測(cè)電路的相位時(shí)鐘保持同步，發(fā)射機(jī)對(duì)從波形發(fā)生器發(fā)來(lái)的波形信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，電平轉(zhuǎn)換、增加驅(qū)動(dòng)和邊沿控制。
102、待測(cè)電容將發(fā)送端傳送的波形信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷，把電荷轉(zhuǎn)移到檢測(cè)電路。
當(dāng)有觸摸發(fā)生時(shí)，待測(cè)電容的電容大小會(huì)發(fā)生變化，向檢測(cè)電路轉(zhuǎn)移的電荷的電量也會(huì)發(fā)生變化。
在本發(fā)明實(shí)施例中，不管有無(wú)觸摸，都有電荷轉(zhuǎn)移，當(dāng)有觸摸發(fā)生時(shí)，觸摸屏上待測(cè)電容的電容大小會(huì)發(fā)生改變，則電荷轉(zhuǎn)移量會(huì)發(fā)生變化，通過檢測(cè)電路檢測(cè)變化量就知道電容的變化量，從而由檢測(cè)電路判斷觸摸發(fā)生和計(jì)算觸摸坐標(biāo)。
在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)人的手指或其它物體觸摸電容式觸摸屏?xí)r，被觸摸點(diǎn)的待測(cè)電容就會(huì)發(fā)生變化，從而該待測(cè)電容就會(huì)產(chǎn)生電荷并將該電荷傳送給檢測(cè)電路，其中，該待測(cè)電容集成在電容觸摸屏上。
103、檢測(cè)電路接收待測(cè)電容轉(zhuǎn)移的電荷，產(chǎn)生輸出信號(hào)，檢測(cè)電路對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理，以判斷是否有觸摸發(fā)生，在波形信號(hào)的邊沿變化之前將檢測(cè)電路的輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平。
其中，檢測(cè)電路的相位時(shí)鐘與發(fā)送端的相位時(shí)鐘保持同步。
在本發(fā)明實(shí)施例中，檢測(cè)電路接收到待測(cè)電容傳送的電荷之后會(huì)向電容觸摸屏的觸摸控制器輸出輸出信號(hào)，作為觸摸信息由觸摸控制器進(jìn)行識(shí)別。
本發(fā)明實(shí)施例中的檢測(cè)電路會(huì)對(duì)在波形信號(hào)的邊沿變化之前將檢測(cè)電路的輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平，可以避免噪聲信號(hào)的積累，減少輸出信號(hào)的飽和，提高了系統(tǒng)的抗噪聲性能。
在實(shí)際應(yīng)用中，檢測(cè)電路在波形信號(hào)的邊沿變化之前將檢測(cè)電路的輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平，其一種可實(shí)現(xiàn)的具體方式可以包括檢測(cè)電路以納秒級(jí)高電平的脈沖波按照大于該波形信號(hào)的頻率的頻率在該波形信號(hào)的邊沿變化之前將開關(guān)閉合然后打開。
在實(shí)際應(yīng)用中，檢測(cè)電路對(duì)波形信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理，其一種可實(shí)現(xiàn)的具體方式可以包括檢測(cè)電路對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行高速采樣和保持，然后進(jìn)行加權(quán)和濾波，最后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以判斷是否有觸摸發(fā)生。
本發(fā)明實(shí)施例中的檢測(cè)電路具體可以包括帶清零裝置和反饋電容的電荷放大器(電荷放大器的英文全稱為Charge Amplifier)、過采樣和保持電路(英文全稱為Over Sample & Hold Circuit)，加權(quán)和濾波電路(英文全稱為Weighting & Filter)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(英文縮寫為Σ -AADC, ADC全稱為Analog-to-Digital Converter)。其中，電荷放大器可以接收待測(cè)電容傳送的電荷并進(jìn)行放大轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，電荷放大器上并聯(lián)的清零裝置能夠在波形信號(hào)的邊沿變化之前將輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平。
本發(fā)明實(shí)施例提供的電荷放大器和現(xiàn)有技術(shù)中的電荷放大器是不同的。現(xiàn)有技術(shù)中的電荷放大器帶有一個(gè)高通反饋電阻，現(xiàn)有的電荷放大器用于對(duì)待測(cè)電容傳來(lái)的電荷轉(zhuǎn)換成電壓，供下一級(jí)處理，由于同時(shí)集成了高通反饋電阻，用于確定電路的直流工作點(diǎn)。但是，當(dāng)有幅度較大的低頻(例如數(shù)十Hz至數(shù)十KHz)耦合進(jìn)行這個(gè)電荷放大器時(shí)，整個(gè)檢測(cè)電路非常容易飽和，當(dāng)檢測(cè)電路飽和時(shí)，真正的信號(hào)會(huì)被淹沒，從而無(wú)法檢測(cè)出來(lái)?，F(xiàn)有的檢測(cè)電路，如圖2所示，Ct為待測(cè)電容，&為高通電阻，Cf為反饋電容，如果不考慮高通電阻， 則現(xiàn)有的檢測(cè)電路是一個(gè)電容式比例放大器，對(duì)輸入信號(hào)按CT/CF的比例進(jìn)行放大。當(dāng)輸入信號(hào)過大時(shí)，則輸出信號(hào)會(huì)發(fā)生飽和。為了減少飽和，該檢測(cè)電路中增加高通電阻&，這個(gè) &會(huì)把輸出信號(hào)反饋到反相輸入端，當(dāng)輸出信號(hào)偏離中心值時(shí)，則把這個(gè)輸出信號(hào)反饋到放大器反相輸入端，通過這樣疊加，可以減少輸出信號(hào)的幅度。這個(gè)高通電阻與前面CtB 成一個(gè)高通電路，對(duì)于低頻信號(hào)可以有較好抑制，而對(duì)于需要工作的信號(hào)，比如IOOKHz 300KHz，則通過合適的參數(shù)設(shè)計(jì)，可以無(wú)衰減通過。但是，這只是一階高通濾波器，濾波效果非常差，并且，高通電阻是集成在芯片內(nèi)部的，偏差值非常大，比如20%，而外部Ct變化也比較大，例如從IpF 4pF，為了保證IOOKHz 300KHz信號(hào)能正常通過，通常帶寬設(shè)計(jì)的比較大，比如20KHz 1MHz。這樣，一方面該濾波器對(duì)低頻信號(hào)抑制效果差，另一方面，通帶的設(shè)置比實(shí)際需要大很多，則會(huì)很多干擾信號(hào)，比如IOKHz IOOKHz的干擾信號(hào)，基本都可以無(wú)衰減的通過。很多干擾就發(fā)生在IOKHz IOOKHz這個(gè)頻段，并且幅度非常大，非常容易造成信號(hào)飽和。
而本發(fā)明實(shí)施例提供的帶清零裝置和反饋電容的電荷放大器，如圖3所示，Ct為待測(cè)電容，Cf為反饋電容，發(fā)射機(jī)發(fā)送來(lái)的方波是周期性信號(hào)Tx，清零裝置的Kz是納秒級(jí)高電平(即高電平為非常小例如100M)的脈沖波。在每次Tx方波的邊沿變化前脈沖會(huì)到來(lái)一次，脈沖會(huì)把開關(guān)閉合并打開，在開關(guān)閉合時(shí)，輸出信號(hào)會(huì)復(fù)位到參考電平。由于Tx的頻率較高，例如IOOKHz 300KHz，而Kz的復(fù)位頻率為200KHz 600KHz。這樣，數(shù)十KHz以下的信號(hào)，會(huì)被Kz信號(hào)消除，無(wú)法累積，避免了低頻飽和。例如干擾信號(hào)幅度為30V、頻率為 IOKHz的正弦波，Tx的波形信號(hào)為200KHz，則Kz的脈沖信號(hào)為400KHz，即每2. 5us會(huì)將輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平。假如電荷放大器的前向增益為0. 1，電荷放大器的工作電壓為2. 8V。 則如果不采用帶清零裝置的放大器，理論上輸出的輸出信號(hào)的幅度是3V，比電荷放大器的工作電壓高出0. 2V，顯然電荷放大器會(huì)進(jìn)入飽和狀態(tài)。而對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例中提供的帶清零裝置的放大器，每2. 5us會(huì)復(fù)位一次輸出信號(hào)，也就是說，電荷放大器的輸出最多跟隨輸 Λ 2. 5us，然后重新開始，其理論輸出信號(hào)為Voun = 0. l*30sin (IOK) = 3sin (10K*6. 28)，其變化率最大為3*62. 8Κ = 188. 4Κ，則經(jīng)過2. 5us輸出幅度最大變化為2. 5u*188. 4K = 471m. 由此可見，只要每2. 5us進(jìn)行復(fù)位一次，則輸出信號(hào)就不會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)。
本發(fā)明實(shí)施例中電荷放大器將電荷轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，然后由過采樣和保持電路進(jìn)行采樣，加權(quán)和濾波電路在連續(xù)域或數(shù)字域或抽樣數(shù)據(jù)域?qū)敵鲂盘?hào)進(jìn)行加窗處理，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出。本發(fā)明實(shí)施例中的過采樣和保持電路、過采樣和保持電路、加權(quán)和濾波電路可以做成一個(gè)模塊，如圖4所示，當(dāng)然也可分別設(shè)計(jì)電路完成，此處不作限定。在圖4中，當(dāng)K1和K4閉合，K2和K3打開時(shí)，電路進(jìn)行采樣，電容Cs存儲(chǔ)電荷為(；*%。當(dāng)K1和K3打開，K2和K4閉合時(shí)，Cs中存儲(chǔ)的電荷轉(zhuǎn)移到下一級(jí)電路中。由于1信號(hào)為突發(fā)的脈沖序列，為了減少信號(hào)恢復(fù)旁瓣影響，可以給輸出信號(hào)加窗。加窗本質(zhì)上就是對(duì)輸出信號(hào)乘以一個(gè)系數(shù)，或者說進(jìn)行幅度調(diào)制。這個(gè)相乘可以在連續(xù)域進(jìn)行，也可以在數(shù)字域進(jìn)行，同樣也可以在采樣數(shù)據(jù)(英文全稱為sample data)域進(jìn)行。在電路上， Cs具體可以由8個(gè)電容組成，如圖4所示分別為Csi Cs8，并通過開關(guān)連接，選擇不同數(shù)量的Csi，則相當(dāng)于乘以不同的系數(shù)，例如僅僅選擇一個(gè)Csi，則開關(guān)Ksii和Ks2i閉合，相當(dāng)于系數(shù)為1/8，選擇5個(gè)Csi，則相當(dāng)于系數(shù)為5/8，一個(gè)不選，系數(shù)為0，全部選擇，系數(shù)為1。
為了詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例提供的電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法相比于現(xiàn)有技術(shù)所能取得的效果，特進(jìn)行了實(shí)例證明并進(jìn)行仿真，如圖5所示，輸入信號(hào)Vin為0時(shí)，噪聲信號(hào)Vnoise為幅度30V、頻率為IOKHz的正弦波，Vc為復(fù)位信號(hào)的脈沖波，頻率為400KHZ， 高電平的寬度為300nS，現(xiàn)有技術(shù)中輸出信號(hào)為Voutl，本發(fā)明實(shí)施例中輸出信號(hào)為Vout2。 如圖6所示，輸入信號(hào)Vin為幅度為5V、頻率為200KHz的方波時(shí)，噪聲信號(hào)Vnoise為幅度 30V、頻率為IOKHz的正弦波，Ve為復(fù)位信號(hào)的脈沖波，頻率為400KHZ，高電平寬度為300nS， 現(xiàn)有技術(shù)中輸出信號(hào)為Voutl，本發(fā)明實(shí)施例中輸出信號(hào)為Vout2，如圖7所示，為圖6中A 部的局部示意圖。通過圖5、圖6和圖7的仿真圖可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法其抗噪聲性能要優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。
在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)波形信號(hào)邊沿到來(lái)時(shí)會(huì)給待測(cè)電容充放電，同時(shí)這個(gè)電荷量會(huì)傳送到檢測(cè)電路，由于檢測(cè)電路在波形信號(hào)的邊沿變化之前將輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平，可以避免噪聲信號(hào)的積累，減少輸出信號(hào)的飽和，提高了系統(tǒng)的抗噪聲性能，且由于本發(fā)明實(shí)施例提供的電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法不需要三個(gè)頻率同時(shí)掃描，故可以縮短整個(gè)檢測(cè)時(shí)間，且不需要增加硬件成本。本發(fā)明實(shí)施例提供的方法當(dāng)有觸摸發(fā)生時(shí)，待測(cè)電容值會(huì)發(fā)生變化，通過檢測(cè)這個(gè)變化，判斷是否有觸摸發(fā)生，如果有觸摸發(fā)生，則計(jì)算觸摸坐標(biāo)。
以上實(shí)施例介紹了本發(fā)明實(shí)施例提供的電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法，接下來(lái)介紹本發(fā)明實(shí)施例提供的觸摸檢測(cè)裝置，本發(fā)明實(shí)施例提供的觸摸檢測(cè)裝置具體可以內(nèi)置于電容觸摸屏內(nèi)，通過軟件或硬件集成的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)觸摸檢測(cè)的處理。在本發(fā)明實(shí)施例中將介紹和上述方法實(shí)施例中介紹的方法相對(duì)應(yīng)的裝置，具體各單元的執(zhí)行方法可參見上述方法實(shí)施例，在此僅描述相關(guān)單元的內(nèi)容，具體說明如下，請(qǐng)參閱圖8所示，觸摸檢測(cè)裝置 800，包括發(fā)送端801、待測(cè)電容802、檢測(cè)電路803，檢測(cè)電路803的相位時(shí)鐘與發(fā)送端801 的相位時(shí)鐘保持同步。其中，
發(fā)送端801，用于產(chǎn)生需要發(fā)送的波形信號(hào)并傳送到待測(cè)電容801。
待測(cè)電容802，用于將發(fā)送端801傳送的波形信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷，把電荷轉(zhuǎn)移到檢測(cè)電路803，當(dāng)有觸摸發(fā)生時(shí)，待測(cè)電容802的電容大小會(huì)發(fā)生變化，向檢測(cè)電路803轉(zhuǎn)移的電荷的電量也會(huì)發(fā)生變化。
檢測(cè)電路803，用于接收待測(cè)電容802轉(zhuǎn)移的電荷，產(chǎn)生輸出信號(hào)，對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理，以判斷是否有觸摸發(fā)生；在波形信號(hào)的邊沿變化之前將檢測(cè)電路的輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平。
如圖9所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的觸摸檢測(cè)裝置的一種組成結(jié)構(gòu)示意圖，發(fā)送端801的相位時(shí)鐘與檢測(cè)電路802的相位時(shí)鐘保持同步。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于發(fā)送端801 而言，一種可實(shí)現(xiàn)的方式是，發(fā)送端801包括波形發(fā)生器8011和發(fā)射機(jī)8012，其中，
波形發(fā)生器8011，用于產(chǎn)生需要發(fā)送的波形信號(hào)。
發(fā)射機(jī)8012，用于傳送波形信號(hào)到待測(cè)電容。
如圖9所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的觸摸檢測(cè)裝置的一種組成結(jié)構(gòu)示意圖，在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于檢測(cè)電路803而言，一種可實(shí)現(xiàn)的方式是，檢測(cè)電路803包括帶清零裝置和反饋電容的電荷放大器8031、過采樣和保持電路8032、加權(quán)和濾波電路8033、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 8034，其中，
帶清零裝置和反饋電容的電荷放大器8031，用于接收所述待測(cè)電容轉(zhuǎn)移的電荷， 產(chǎn)生輸出信號(hào)，在波形信號(hào)的邊沿變化之前將輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平。
過采樣和保持電路8032，用于對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行高速采樣和保持。
加權(quán)和濾波電路8033，用于在連續(xù)域或數(shù)字域或抽樣數(shù)據(jù)域?qū)敵鲂盘?hào)進(jìn)行加窗處理。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器8034，用于將輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出，以判斷是否有觸摸發(fā)生。
需要說明的是，上述裝置各模塊/單元之間的信息交互、執(zhí)行過程等內(nèi)容，由于與本發(fā)明方法實(shí)施例基于同一構(gòu)思，其帶來(lái)的技術(shù)效果與本發(fā)明方法實(shí)施例相同，具體內(nèi)容可參見本發(fā)明如圖1所示的方法實(shí)施例中的敘述，此處不再贅述。
在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)波形信號(hào)邊沿到來(lái)時(shí)會(huì)給待測(cè)電容充放電，同時(shí)這個(gè)電荷量會(huì)傳送到檢測(cè)電路，由于檢測(cè)電路在波形信號(hào)的邊沿變化之前將輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平，可以避免噪聲信號(hào)的積累，減少輸出信號(hào)的飽和，提高了系統(tǒng)的抗噪聲性能，且由于本發(fā)明實(shí)施例提供的電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法不需要三個(gè)頻率同時(shí)掃描，故可以縮短整個(gè)檢測(cè)時(shí)間，且不需要增加硬件成本。本發(fā)明實(shí)施例提供的方法當(dāng)有觸摸發(fā)生時(shí)，待測(cè)電容值會(huì)發(fā)生變化，通過檢測(cè)這個(gè)變化，判斷是否有觸摸發(fā)生，如果有觸摸發(fā)生，則計(jì)算觸摸坐標(biāo)。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來(lái)指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。
以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法和觸摸檢測(cè)裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法，其特征在于，包括發(fā)送端產(chǎn)生需要發(fā)送的波形信號(hào)并傳送到待測(cè)電容；所述待測(cè)電容將所述發(fā)送端傳送的波形信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷，把所述電荷轉(zhuǎn)移到檢測(cè)電路，當(dāng)有觸摸發(fā)生時(shí)，所述待測(cè)電容的電容大小會(huì)發(fā)生變化，向所述檢測(cè)電路轉(zhuǎn)移的電荷的電量也會(huì)發(fā)生變化；所述檢測(cè)電路接收所述待測(cè)電容轉(zhuǎn)移的電荷，產(chǎn)生輸出信號(hào)，所述檢測(cè)電路對(duì)所述輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理，以判斷是否有觸摸發(fā)生，在所述波形信號(hào)的邊沿變化之前將所述檢測(cè)電路的輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平，所述檢測(cè)電路的相位時(shí)鐘與所述發(fā)送端的相位時(shí)鐘保持同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法，其特征在于，所述檢測(cè)電路在所述波形信號(hào)的邊沿變化之前將所述檢測(cè)電路的輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平包括所述檢測(cè)電路以納秒級(jí)高電平的脈沖波按照大于所述波形信號(hào)的頻率的頻率在所述波形信號(hào)的邊沿變化之前將開關(guān)閉合然后打開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法，其特征在于，所述檢測(cè)電路對(duì)所述輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理包括所述檢測(cè)電路對(duì)所述輸出信號(hào)進(jìn)行高速采樣和保持，然后進(jìn)行加權(quán)和濾波，最后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以判斷是否有觸摸發(fā)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法，其特征在于，所述加權(quán)和濾波具體包括在連續(xù)域或數(shù)字域或抽樣數(shù)據(jù)域?qū)λ鲚敵鲂盘?hào)進(jìn)行加窗處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法，其特征在于，所述波形信號(hào)包括連續(xù)的方波、梯形波、正弦波、余弦波、三角波。
6.一種觸摸檢測(cè)裝置，其特征在于，包括發(fā)送端、待測(cè)電容、檢測(cè)電路，其中，所述發(fā)送端，用于產(chǎn)生需要發(fā)送的波形信號(hào)并傳送到待測(cè)電容；所述待測(cè)電容，用于將所述發(fā)送端傳送的波形信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷，把所述電荷轉(zhuǎn)移到檢測(cè)電路，當(dāng)有觸摸發(fā)生時(shí)，所述待測(cè)電容的電容大小會(huì)發(fā)生變化，向所述檢測(cè)電路轉(zhuǎn)移的電荷的電量也會(huì)發(fā)生變化；所述檢測(cè)電路，用于接收所述待測(cè)電容轉(zhuǎn)移的電荷，產(chǎn)生輸出信號(hào)，對(duì)所述輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理，以判斷是否有觸摸發(fā)生；在所述波形信號(hào)的邊沿變化之前將所述檢測(cè)電路的輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平，所述檢測(cè)電路的相位時(shí)鐘與所述發(fā)送端的相位時(shí)鐘保持同步。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的觸摸檢測(cè)裝置，其特征在于，所述發(fā)送端包括波形發(fā)生器和發(fā)射機(jī)，所述波形發(fā)生器，用于產(chǎn)生需要發(fā)送的波形信號(hào)；所述發(fā)射機(jī)，用于傳送所述波形信號(hào)到所述待測(cè)電容。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的觸摸檢測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè)電路包括帶清零裝置和反饋電容的電荷放大器、過采樣和保持電路、加權(quán)和濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中，所述帶清零裝置和反饋電容的電荷放大器，用于接收所述待測(cè)電容轉(zhuǎn)移的電荷，產(chǎn)生輸出信號(hào)，在所述波形信號(hào)的邊沿變化之前將輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平；所述過采樣和保持電路，用于對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行高速采樣和保持；所述加權(quán)和濾波電路，用于在連續(xù)域或數(shù)字域或抽樣數(shù)據(jù)域?qū)λ鲚敵鲂盘?hào)進(jìn)行加窗處理；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出，以判斷是否有觸摸發(fā)生。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種電容觸摸屏的觸摸檢測(cè)方法和觸摸檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)在待測(cè)電容上發(fā)生的觸摸，并能夠節(jié)約硬件成本，提高系統(tǒng)的抗噪聲性能。本發(fā)明實(shí)施例方法包括發(fā)送端產(chǎn)生需要發(fā)送的波形信號(hào)并傳送到待測(cè)電容；待測(cè)電容將發(fā)送端傳送的波形信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷，把電荷轉(zhuǎn)移到檢測(cè)電路，當(dāng)有觸摸發(fā)生時(shí)，待測(cè)電容的電容大小會(huì)發(fā)生變化，向檢測(cè)電路轉(zhuǎn)移的電荷的電量也會(huì)發(fā)生變化；檢測(cè)電路接收待測(cè)電容轉(zhuǎn)移的電荷，產(chǎn)生輸出信號(hào)，對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理，以判斷是否有觸摸發(fā)生，在波形信號(hào)的邊沿變化之前將檢測(cè)電路的輸出信號(hào)復(fù)位到參考電平，檢測(cè)電路的相位時(shí)鐘與發(fā)送端的相位時(shí)鐘保持同步。
文檔編號(hào)G06F3/044GK102495701SQ201110364018
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
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