專利名稱：：電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)及其操作方法
技術(shù)領域：
：本文所述本發(fā)明的各種實施例是關于觸控屏幕或觸控板系統(tǒng)、裝置、組件及方法等領域，這些觸控屏幕或觸控板系統(tǒng)、裝置、組件及方法使用電容感測技術(shù)來偵測ー觸控屏幕或觸控面板上的觸控，并提供表示此等觸控位置的數(shù)字化輸出信號。
背景技術(shù)：
：觸控屏幕裝置的控制器將觸控屏幕所產(chǎn)生的位置相關信號(position-dependentsignals)發(fā)送至模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analogtodigitalconverters;ADCs),使之在實施進ー步處理的前被數(shù)字化，進而抽取所關心的位置信息。這些裝置用于在高射頻(RF)噪聲環(huán)境中運作時，可使用精密的數(shù)字濾波器對ADC輸出信號加以處理。AvagoTechnologies所制造的AMRI-5200便是使用此方法的控制器。然而，來自特定噪聲演算法的誤差及使用數(shù)字濾波器時所固有的累積算術(shù)誤差可導致經(jīng)濾波信號的精度的顯著損失。為容許此種精度的損失，ADC被設計成在濾波器輸入處所提供的信號精度相較在濾波器輸出處實際所需者多若干位。遺憾的是，使用一高精度ADC將增大功率消耗。對于移動消費者裝置(mobileconsumerdevice)而言,功率消耗問題尤其重要，因為其對電池壽命有顯著的影響。然而，除極少出現(xiàn)的極端環(huán)境外，期望在移動消費者裝置環(huán)境的RF噪聲為低等至中等應是合理的。在更典型的環(huán)境中會減低所需的數(shù)字濾波程度，此舉又使得在ADC中所需的精度降低并減小功率消耗。因此，此領域需要ー種觸控屏幕系統(tǒng)及ー種操作此一系統(tǒng)的方法，該觸控屏幕系統(tǒng)及該方法可在ニ模式之間切換，其中ー模式用于不需要高ADC精度的低噪聲情境，而另ー模式則用于可能有必要付出與高ADC精度相關的功率損失的高噪聲情境或其他異常情境。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)ー實施例，提供一種電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其包括一觸控屏幕、一驅(qū)動電路、一感測電路及ー控制器。該觸控屏幕包括多個第一導電性驅(qū)動電極以及多個第ニ導電性感測電扱。這些第一導電性驅(qū)動電極排列成多個列或行，且這些第二導電性感測電極則相對于這些第一導電性驅(qū)動電極的這些列或行成一角度排列成多個列或行。在這些第一導電性驅(qū)動電極與這些第二導電性感測電極相交處，具有這些第一導電性驅(qū)動電極與這些第二導電性感測電極間的互電容(mutualcapacitances)。當一使用者的一或多個手指或觸控裝置靠近時，這些互電容發(fā)生變化。該驅(qū)動電路可操作地連接至這些第一導電性驅(qū)動電極。該感測電路可操作地連接至這些第二導電性感測電極，并用以自這些第二導電性感測電極感測輸入信號。該控制器可操作地連接至這些第一導電性驅(qū)動電極及這些第ニ導電性感測電極。該控制器包括一模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digitalconverter；ADC),該ADC以ー第一模式及一第二模式運作,該第一模式的特征在于ー第一解析度,該第一解析度具有一第一數(shù)目的(ADC)位及一第一功耗位準與其相關聯(lián)，該第二模式的特征在于ー第二解析度，該第二解析度具有一第二數(shù)目的位及一第二功耗位準與其相關聯(lián)。該ADC是于該控制器的控制下運作并被配置成使該第一數(shù)目的位大于該第二數(shù)目的位且該第一功率位準大于該第二功率位準。該控制器用以在該感測電路、該ADC及該控制器其中之一偵測到低射頻(radiofrequency；RF)噪聲狀態(tài)時使該ADC自以該第一模式運作切換成以該第二模式運作。根據(jù)另ー實施例，提供ー種操作一電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)的方法。該電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)包括一觸控屏幕、ー驅(qū)動電路、一感測電路及ー控制器。該觸控屏幕包括多個第一導電性驅(qū)動電極以及多個第二導電性感測電極。這些第一導電性驅(qū)動電極排列成多個列或行，這些第二導電性感測電極則相對于這些第一導電性驅(qū)動電極的這些列或行成一角度排列成多個列或行。在這些第一導電性驅(qū)動電極與這些第二導電性感測電極相交處具有這些第一導電性驅(qū)動電極與這些第二導電性感測電極間的互電容。當一使用者的一或多個手指或觸控裝置靠近時，這些互電容發(fā)生變化。該驅(qū)動電路可操作地連接至這些第一導電性驅(qū)動電極。該感測電路可操作地連接至這些第二導電性感測電極，并用以自這些第二導電性感測電極感測輸入信號。該控制器可操作地連接至這些第一導電性驅(qū)動電極及這些第二導電性感測電扱。該控制器包括一模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，該ADC以ー第一模式及一第二模式運作，該第一模式的特征在于ー第一解析度，該第一解析度具有一第一數(shù)目的ADC位及一第一功耗位準與其相關聯(lián)。該第二模式的特征在于ー第二解析度，該第二解析度具有一第二數(shù)目的位及一第二功耗位準與其相關聯(lián)。該ADC是于該控制器的控制下運作并被配置成使該第一數(shù)目的位大于該第二數(shù)目的位且該第一功率位準大于該第二功率位準。該方法包括下列步驟在該感測電路、該ADC及該控制器其中之一偵測到低射頻(RF)噪聲狀態(tài)時，使該ADC自以該第一模式運作切換成以該第二模式運作。因此，利用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，可在ニ模式之間切換，其中ー模式用于不需要高ADC精度的低噪聲情境，而另ー模式則用于可能有必要付出與高ADC精度相關的功率損失的高噪聲情境或其他異常情境。根據(jù)以下說明、附圖，各種實施例的不同態(tài)樣將變得一目了然，其中圖I顯示ー電容式觸控屏幕系統(tǒng)的ー實施例的剖視圖；圖2顯示ー電容式觸控屏幕控制器的方塊圖；圖3顯不一電容式觸控屏幕系統(tǒng)及ー主機控制器的一實施例的方塊圖；圖4顯示ー電容式觸控屏幕系統(tǒng)的ー實施例的示意圖；圖5顯不一系統(tǒng)控制器的一實施例的不意性方塊圖；圖6顯示ーADC的一實施例的狀態(tài)圖；圖7顯不根據(jù)ー種用于控制一ADC的方法的一實施例的流程圖；圖8顯示ー12位管線式ADC架構(gòu)的ー實施例的一方塊圖；圖9顯示ーADC的一I.5位級(bitstage)結(jié)構(gòu)的一實施例的電路圖；圖10顯示12位運作的一ADC的一實施例的時序圖；圖11顯示9位運作的一ADC的一實施例的時序圖；以及·圖12A及圖12B顯示12位及9位運作的ADC的某些實施例的時序圖。這些附圖未必按比例繪制，在所有附圖中，相同編號指示相同部件或步驟。附圖標號90:觸控屏幕95:介電板100:觸控屏幕控制器110:電容式觸控屏幕系統(tǒng)112:LCD顯示器120:主機控制器IOa-IOi:驅(qū)動列20a_20p:感測行140:方波叢發(fā)產(chǎn)生器150:行驅(qū)動器155:放大器兀件160:粗増益及模擬濾波器控制元件165:低通濾波器170ADC180:數(shù)字濾波器模塊185:控制器CPU190:演算法協(xié)同處理器195:外部介面200:狀態(tài)圖205:高解析度(12位)狀態(tài)210:低解析度(9位)狀態(tài)400:管線式架構(gòu)410a-410k:1.5位級420:1位快閃存儲器430:偏壓產(chǎn)生器440:參考電壓產(chǎn)生器450:非交疊時脈產(chǎn)生器460:數(shù)字電路500:電路圖510:乘法式數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器515:取樣-保持電路520:加法器525:數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器530:二倍放大器540:次取樣模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器600=ADC時序圖610:時脈脈沖列620:系列管道630:單元640:對應延遲650:模擬輸入信號660ADC輸出700:時序圖具體實施方式本文將掲示其他實施例，或于本領域技術(shù)人員閱讀并理解本說明書及附圖之后，其他實施例將變得一目了然。如圖I所示，一電容式觸控屏幕系統(tǒng)110通常包括ー下層IXD(或0LED)顯示器112、一上層觸控屏幕(或觸控感測面板)90、一設置于觸控屏幕90上方的介電板(或保護罩)95以及ー觸控屏幕控制器100(或可為微處理器、特定功能積體電路(applicationspecificintegratedcircuit;ASIC)、中央處理裝置(CPU))。須說明者,亦可于觸控屏幕90下方設置除IXD顯示器或OLED顯示器外的其他影像顯示器。圖2顯示ー觸控屏幕控制器100的一實施例的方塊圖。在一實施例中，觸控屏幕控制器100可為根據(jù)本文的教示內(nèi)容而修改的AvagoTechnologiesTMAMRI-5000ASIC或晶片。在一實施例中，觸控屏幕控制器為ー低功率電容式觸控面板控制器，以替ー觸控屏幕系統(tǒng)提供高精確度的屏幕導航。圖3及圖4所示的電容式觸控屏幕(或觸控面板)90可通過對一介電板的一或多個表面涂敷例如氧化銦錫(IndiumTinOxide;IT0)等導電材料而形成,該介電板通常包括玻璃、塑膠或其他適合的電絕緣材料且較佳情況為光學透射性材料，且該介電板通常被構(gòu)造成呈ー電極網(wǎng)格(grid)的形狀。該網(wǎng)格的電容容納ー電荷，且當使用一手指觸控該面板時會出現(xiàn)通往使用者身體的一電路通道，此舉會引起該電容的變化。觸控屏幕控制器100感測并分析電容產(chǎn)生變化的坐標。當觸控屏幕90固定至具有ー圖形使用者介面的ー顯示器時，可通過追蹤這些觸控坐標而達成屏幕導航。通常需要偵測多個觸控。該網(wǎng)格的尺寸取決于這些觸控所需的解析度。通常存在ー額外介電板(保護罩)95來保護觸控屏幕90的頂部ITO層，進而形成一完整的觸控屏幕解決方案(例如，參見圖I)。形成觸控屏幕90的ー種方式為僅于一介電板或基板的一側(cè)涂敷一ITO網(wǎng)格。當觸控屏幕90與一顯示器配合時，將不需要ー額外的保護罩。這樣的好處在于產(chǎn)生一透射率獲得改良(>90%)且更薄的顯示系統(tǒng)，進而能夠達成更亮且更輕的手持式裝置。觸控屏幕控制器100的應用包括但不限于智能型電話(smartphone)、便攜式媒體播放器(portablemediaplayer)、移動網(wǎng)際網(wǎng)路裝置(MobileInternetDevice;MID)、及全球定位系統(tǒng)(GPS)裝置?，F(xiàn)在參照圖3及圖4，在一實施例中，觸控屏幕控制器100包括ー模擬前端(analogfrontend),該模擬前端具有9條驅(qū)動信號線及16條感測線連接至一觸控屏幕上的一ITO網(wǎng)格。觸控屏幕控制器100對這些驅(qū)動電極施加ー激發(fā)(excitation),例如一方波(squarewave)、一彎折線信號(meandersignal)或其他適宜類型的驅(qū)動信號,這些信號的頻率介于約40千赫茲至約200千赫茲之間。交流(AnalogCurrent；AC)信號經(jīng)由互電容I禹合至這些感測線。使用手指觸控觸控屏幕(或觸控面板)90會改變該觸控位置的電容。觸控屏幕控制器100可同時解析并追蹤多個觸控。高的更新率(refreshrate)容許主機無明顯延遲地追蹤快速觸控及任何另外的移動。內(nèi)嵌式處理器對數(shù)據(jù)進行濾波、辨識觸控坐標并將這些觸控坐標報告至主機?？山?jīng)由載入修補程式(patch)來更新所嵌入的固件。當然，亦可考慮其他數(shù)目的驅(qū)動線及感測線，例如8X12陣列及12X20陣列。觸控屏幕控制器100可具有功耗位準不同的多個運作模式。舉例而言，在休息模式中，觸控屏幕控制器100可由休息速率暫存器(register)所程式化的一速率來周期性地搜尋觸控。存在多個休息模式，依次具有較小的功耗。若干某一時間區(qū)間內(nèi)不存在觸控，則觸控屏幕控制器100可自動地變換至一更低功耗的模式。然而，當功耗減小時，對觸控的響應時間可能會變長。根據(jù)ー實施例，且如圖4所示，觸控屏幕90上的一ITO網(wǎng)格或其他電極配置包括·感測行20a_20p及驅(qū)動列IOa-IOi，其中感測行20a_20p是可操作地連接至對應的感測電路且驅(qū)動列IOa-IOi是可操作地連接至對應的驅(qū)動電路。圖4繪示ー種將來自驅(qū)動電極及感測電極的ITO線或其他線連至通往觸控屏幕控制器100的線的配置。本領域技術(shù)人員應可理解，在不背離本發(fā)明各實施例的范圍或精神的條件下，在電容式觸控屏幕系統(tǒng)110中除了采用經(jīng)修改的AMRI-5000晶片或觸控屏幕控制器100外，亦可采用其他觸控屏幕控制器、微處理器、ASIC或CPU。此外，除本文明確所示者之外，亦可采用不同數(shù)目的驅(qū)動線及感測線與不同數(shù)目及不同配置的驅(qū)動電極及感測電扱。圖5顯不AMRI-5200觸控屏幕系統(tǒng)控制器100的不意圖。一典型互電容量測技術(shù)通過量測驅(qū)動信號與對應信號間的電容耦合來感測在觸控屏幕(或觸控面板矩陣)90上的電容變化，其中這些驅(qū)動信號是由方波叢發(fā)產(chǎn)生器(squarewaveburstgenerator)140經(jīng)行驅(qū)動器150提供，而這些對應信號則自顯示于觸控屏幕(或觸控面板矩陣)90右側(cè)的感測間隙接腳網(wǎng)格陣列(interstitialpingridarray;IPGA)的接腳輸出。須說明者,盡管圖中僅繪示ー個方波叢發(fā)產(chǎn)生器140及ー個行驅(qū)動器150，然而亦可考慮其他配置，例如針對陣列的每一行或每一列皆設置ー個方波叢發(fā)產(chǎn)生器140及ー個行驅(qū)動器150。由粗増益及模擬濾波器控制元件160所控制的放大器元件155會將感測到的信號放大并以高通濾波(high-passfiltered)方式處理。這些經(jīng)增益調(diào)整、高通濾波后的信號被低通濾波器165低通濾波，接著在其被輸入至可配置的數(shù)字濾波器模塊(digitalfilteringmodule)180之前被可配置的ADC170數(shù)字化。應注意者，盡管放大器元件155、粗増益及模擬濾波器控制元件160、低通濾波器165、ADC170及可配置的數(shù)字濾波器模塊180其中每ー種僅顯示一個，然而亦可考慮此等組件的其他配置，例如針對陣列(觸控屏幕90)的每一列或行皆有一組這些組件。自數(shù)字濾波器模塊180輸出的信號被提供至控制器CPU185，控制器CPU185使用演算法協(xié)同處理器(algorithmcoprocessor)190來抽取觸控及/或手勢信息。所得數(shù)據(jù)經(jīng)外部介面195而被發(fā)送至主機控制器120。根據(jù)下文所述的ー實施例，ADC170被定級(scaled)成僅以ニ個位準的ー運作，即12位運作或9位運作。然而，本發(fā)明并非僅限于此ー實施例。舉例而言，這些ADC可被定級成以12位及10位精度運作，或以11位、9位或8位精度運作。此外，本發(fā)明并非僅限于在此ニ個極限值之間實施ー單一定級步驟。舉例而言，可在12位與8位運作極限值之間平滑地定級ADC，根據(jù)所需精度程度而以12位、11位、10位、9位或8位五個位準的任一者運作。每一位準是由ー對應的功耗值表征，因此，可選擇所需的最低精度來對應地使功耗最小化。圖6顯示ー控制ADC解析度的狀態(tài)圖200，其是視需要而通過在一高解析度(12位)狀態(tài)205與一低解析度(9位)狀態(tài)210之間切換來達成。這些狀態(tài)是由粗增益及模擬濾波器控制元件160所使用的粗增益(coarsegain；CG)的值確定。粗增益運作是由以下三個因素決定⑴輸入信號的值；⑵偵測到信號削幅(clip)的頻率'及(3)欲使用的特定數(shù)字濾波演算法。首先，若輸入信號的值為高，表示周圍噪聲為高位準，故使用一較低的粗増益值，并且因此，在增益減小的情況下，可能需要12位解析度來達成精細的信號解析度。其次，若輸入信號包括會造成削幅的噪聲尖峰(spike)，則使用更低的増益，并且因此可能需要12位解析度。接著，端視所使用的特定噪聲濾波演算法而定，可能適合高解析度或低解析度的數(shù)字化。在圖7中，用于選擇恰當ADC精度的方法300是始于步驟302或步驟308。于步驟302中進行一系統(tǒng)重設，且隨后在步驟304中檢查是否具有一主機覆寫信號(overridesignal)。步驟308則為正常入口點(entrypoint)。在進行系統(tǒng)重設的情形中，若偵測到一覆寫信號，則控制權(quán)被傳遞至步驟330，且控制器在步驟340中實施被視為必要的任何其他處理。當不存在覆寫信號吋，則在步驟306中將預設ADC精度位準設定為12位解析度。在步驟308的更典型的正常入ロ點，或在上述步驟302至306之后，控制權(quán)傳遞至步驟310。若在步驟310中偵測到一主機覆寫信號，則控制權(quán)傳遞至步驟330，且控制器在步驟340中實施被視為必要的任何其他處理。若在步驟310中未偵測到主機覆寫信號，則該方法在步驟312中判斷該信號是否被歸類為“小(small)”。若該信號未被歸類為小，則在步驟314中將ADC解析度維持于12位(或者，若該方法于上ー輪執(zhí)行中曾于步驟328修改該位準，則設定為12位)，且控制權(quán)傳遞至步驟330。若該信號可被歸類為“小”，則在步驟316中判斷是否存在明顯的信號削幅(signalclipping)。若為“是”，則在步驟318中將ADC解析度維持于12位(或者，若該方法于上ー輪執(zhí)行中曾于步驟328修改該位準，則設定為12位)，且控制權(quán)傳遞至步驟330。若不存在明顯削幅，則在步驟320中判斷所欲采用的特定濾波器演算法是否需要進入濾波器的信號具有12位解析度。若為“是”，則在步驟322中將ADC解析度維持于12位(或者，若該方法于上ー輪執(zhí)行中曾于步驟328修改該位準，則設定為12位)，且控制權(quán)傳遞至步驟330。若該濾波器演算法不需要此高解析度，則在步驟324中判斷該“小”信號是否已在ー長的時間內(nèi)一直為“小”。若為“否”，則控制傳遞至步驟330。若該信號已在ー長的時間內(nèi)一直為“小”，則在步驟326中判斷自偵測到任何信號削幅時起是否已經(jīng)過ー長的時間間隔。若為“否”(即，若偵測到削幅相對不久)，則控制權(quán)傳遞至步驟330。若自偵測到信號削幅時起已經(jīng)過ー長的時間，則在步驟328中將ADC解析度設定為9位，控制傳遞至330，且控制器接著在步驟340中實施被視為必要的任何其他處理。根據(jù)ー實施例，該ADC具有一12位管線式差分輸入架構(gòu)(pipelineddifferential-inputarchitecture),其具有一0.9伏的輸入共模(commonmode)參考位準及一介于約0.45伏與I.35伏間的動態(tài)范圍。此ADC的模擬電性特性列示于下表I中。表I:根據(jù)ー實施例的ADC電性特性#數(shù)IM小的:ト.殷ffi\Mkkiii]中-位「條件/注釋(MlN)(typical)(MAX)(_)DC精義度解析度12位轉(zhuǎn)痕率10MSPSJLfZkn12位確記·で分II:線性度(DNL)-1.0±0.51.0Iii低ff效位(LSB)枳分I:線tt:度(丨NL)-2.0±1.02.0LSBAi置誤叢-0.75±0.250.75%FS珊益誤鐵-2.5±1.02.5%FS電源_(麵、數(shù)7-》’VDD1.6丨J2.0V溢度，T-2027HS0C運作榀度IA率清耗，IDD2.03.04,0inAVin=FS斷電I5IOpA尤時鐘運+f/啟動時____15—HS___稅姐輸入輸入屯‘#0.524pFXi分輸入幾稅電Hi0.850.90.95￥輸入動態(tài)范I___—__OS__—__￥__及分輸入_動態(tài)特性SNDR626670dBか:滿frnh:弦波情況ド為Fjn=J.4MHz、______Fs=10Msps抖動(Jitter)80120200pS時脈//均根值1_J[JI(RMS)抖動圖8以方塊圖形式顯示此一ADC的一可能的管線式架構(gòu)400。該鏈是由11個連續(xù)的I.5位級410a至410k及末尾處的ーI位快閃存儲器(Flash)420組成。這些鏈級自輸入(前端)至輸出(后端)按比例縮小以節(jié)省功率及面積。由于第一級需要最高的規(guī)格，因此此等第一級中的對應電容器需要最大電容值，后續(xù)各級順次按比例縮小。舉例而言，若第一級被認為具有一比例因數(shù)1，則第二級為2/3、第三級為1/3、第四級為1/6、且第五級至第十級為1/10，且若滿級(fullscale)電容為I.5皮法(pF)，則第一級具有C=L5皮法、第二級具有C=L0皮法、第三級具有C=O.5皮法、第四級具有C=O.25皮法、且第五級至第十級具有C=O.15皮法。來自可調(diào)整的偏壓產(chǎn)生器(biasgenerator)430、參考電壓產(chǎn)生器440及非交疊時脈產(chǎn)生器(non-overlapclockgenerator)450的輸入呈現(xiàn)于該ADC鏈的對應區(qū)域。正輸入信號Vip及負輸入信號Vin被饋入第一級410a中。來自每ー級的對應正模擬輸出及負模擬輸出被饋入該鏈中的下ー級。來自每ー級的數(shù)字化輸出信號被饋入數(shù)字電路460中，數(shù)字電路460包括延遲元件并在輸出12位數(shù)字化信號之前執(zhí)行數(shù)字誤差校正。·圖9顯示該ADC的I.5位級其中之一的電路圖500的ー實施例。輸入信號Vin被饋入至一乘法式數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器(multiplyingdigitaltoanalogconverter；MDAC)510中，此乘法式數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器510包括取樣-保持電路(sampleandholdcircuitry)515、加法器(adder)520、數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器(digitaltoanalogconverter;DAC)525及ニ倍放大器530。輸入信號Vin亦被饋入至一次取樣模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器(sub-sampledanalogtodigitalconverter;SubADC)5400由二倍放大器530輸出的信號被向下饋至下ー級，且于次取樣ADC540與DAC525間的ー節(jié)點處提供表示來自此級的數(shù)字化輸出的所需信號。再次參照圖8，可通過繞過某些級來修改所示管線式架構(gòu)以達成例如9位ADC。下表2顯示由ADC的一實施例的各種方框元件所汲取的估計電流。此等數(shù)據(jù)顯示，若節(jié)省功率為重要目的，則最有利的是繞過用于處理最高有效位(mostsignificantbit)的前三級(即MSB級)。表2=ADC方框功率估計值的一實施例ADC方框電流(微安)-級次I.5位_700"-級次I.5位_400"-級次I.5位_250"-級次I.5位_150"-I.5位級700=7X100I位Flash20偏壓產(chǎn)生器I20參考電壓產(chǎn)生器600非交疊時脈產(chǎn)生器80數(shù)字&誤差校正30其他50總計3.00暈安下表3顯示用于定義ADC外部介面195的接腳名稱及功能說明。表3=ADC介面定義的一實施例接酶名稱__功能/說明_Vin__ADC輸入信丨,J'-負_VipADC輸入:_doul<0:ll>__ADC輸出數(shù)字W，12位_vdda/gnda__ADCiIi源/接地，I.SV/0.0V模擬的及數(shù)字的界如此:_vref09__能帶隙參考電ル:》0.9V_Clk時脈信り、Ibl人位IOfl+ガ赫茲_ipt2uCProportionalToAbsoluteTemoerature；PTAT)的__屯流，通常為2微安_Ibg2u__能帶隙電流，通常為2徵安__gd__HfIiADC控制“I”斷IU，M0”通電;_scImode__選抒ADC模式0-12位；1-9位,,_selelk_選擇ADC的時脈後性mOw丨:開緣，uInド降緣。adibias<2:0>_M懷偏ル:產(chǎn)ル:器的偏流-M設fi《MO_adjopl<2:0>__控制位-續(xù)設fl100_adjop2<2:0>__控制位-M設Il1I100_adjop3<2:0>拉制.位-獲設值100adjrefbuf<2:0>__控制位-M設Ift100_vcm1st__讀誠輸出_Vrefmtst_|試輸出Vrcfptsl_!!誠輸出_圖10顯示用于12位運作的ADC時序圖600的ー實施例。圖10顯示ー時間周期為T的時脈脈沖列610,其是起始于電源通電之時。通電(PowerOn)后的設定時間間隔Tsy約為100微秒。來自一系列管道620(Pipel至Pipel3)的信號于連續(xù)的時脈脈沖的上升緣(risingedge)被依序地饋入ADC級中，且如圖所示經(jīng)為時6.5T的轉(zhuǎn)換潛時(conversionlatencytime)被數(shù)字化，以提供在單元630中所示的位,姆一位與ー對應延遲640相關聯(lián)。花費ー額外時間IT來使這些位信號同步化。接著，這些同步化位信號D至D[ll]于下ー時脈脈沖的下降緣(fallingedge)被平行輸出，俾將所有12個位在一7.5T的時間間隔內(nèi)輸出。該管線中的下一量測值將于隨后的時脈脈沖的下降緣被輸出。圖11顯示用于9位運作的ADC時序圖600的ー實施例。為達成此較低解析度模式的運作，停用Pipel至Pipe3，將它們的輸出迫至零伏，且它們對應于這些MSB級的對應輸入信號被直接地連接至Pipe4。該數(shù)字化的輸出信號是由同步化位信號D至D[8]構(gòu)成。應注意者，該12位模式的運作與該9位模式的運作的不同處在于各自的轉(zhuǎn)換潛吋。針對每一ADC位的解析度，該系統(tǒng)需要半個ADC時脈周期。由于該ニ模式皆于ー上升緣產(chǎn)生一ADC輸出結(jié)果，因此該12位模式于一上升緣開始轉(zhuǎn)換，而該9位模式于一下降緣開始轉(zhuǎn)換。在此ニ種情形中，在轉(zhuǎn)換開始之前的半個ADC時脈周期，對模擬數(shù)據(jù)信號進行抽樣。圖12A及圖12B繪示利用時序圖700的ニ實施例來說明此等點，其分別顯示12位模式與9位模式的ADC時脈脈沖列(clockpulsetrain)610、模擬輸入信號650及ADC輸出660之間的關系。·通過參閱以下設計的計算，可最佳地理解本文所掲示的這些ADC設計及運作的某些態(tài)樣。功率、速度及精確度折衷規(guī)則P(mcr「ハイハri§a<>———————————————————————2—xfs其中FOM表示適當?shù)膬?yōu)值(FigureofMerit)，ENOB為有效位數(shù)目，且fs為抽樣率。此表達式清楚地說明(1)隨有效位數(shù)目的増加,功率以指數(shù)方式増大，以及(2)功率的變化是與抽樣率fs成正比。作為ー范例,考量自ー4Msps(四百萬樣本/毎秒)的抽樣率及一9位解析度切換至lOMsps的抽樣率及一12位解析度。功率由于ENOB單獨增大而以一因數(shù)23増大，且由于抽樣率單獨增大而以一因數(shù)2.5増大。因此，功率實際上增大的總體因數(shù)為23X2.5或20。此意味著若在前一情形中由ADC汲取一0.5毫安的電流，則在后一情形中需要10毫安的電流。熱噪聲:若我們以下列公式來估算熱噪聲F2*4x——HC其中K=L38X1(T23(J/K)，T=300K；KT=4.14XKT2IJ；我們得到rn^4kTA4.14x1011,s并如下給出信噪失真比(signaltonoiseanddistortionratio；SNDR)(FSRflf/2(1.8；2f/24.05XIO^ron2lSNDR=----=---T-=-=IlJdBLJ(FSR/2-v/12+F/4096)^/12+1.104x1Crs(1.609+1.104)其中FSR為滿級范圍。電容失配則電容失配，以下計算ーI.5位級的有益増益表達式權(quán)利要求1.一種電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)包括一觸控屏幕，包括多個第一導電性驅(qū)動電極以及多個第二導電性感測電極，所述這些第一導電性驅(qū)動電極排列成多個列或行，所述這些第二導電性感測電極則相對于所述這些第一導電性驅(qū)動電極的所述這些列或行成一角度排列成多個列或行，在所述這些第一導電性驅(qū)動電極與所述這些第二導電性感測電極相交處具有所述這些第一導電性驅(qū)動電極與所述這些第二導電性感測電極間的多個互電容，當一使用者的一或多個手指或觸控裝置靠近時，所述這些互電容發(fā)生變化；一驅(qū)動電路，可操作地連接至所述這些第一驅(qū)動電極；一感測電路，可操作地連接至所述這些第二感測電極，并配置為自所述這些第二感測電極感測輸入信號；以及一控制器，可操作地連接至所述這些第一驅(qū)動電極及所述這些第二感測電極，所述控制器包括一模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC，所述ADC被配置為以一第一模式及一第二模式運作，所述第一模式的特征在于一第一解析度，所述第一解析度具有一第一數(shù)目的ADC位且一第一功耗位準與其相關聯(lián)，所述第二模式的特征在于一第二解析度，所述第二解析度具有一第二數(shù)目的位且一第二功耗位準與其相關聯(lián)，所述ADC于所述控制器的控制下運作并被配置成所述第一數(shù)目的位大于所述第二數(shù)目的位且所述第一功率位準大于所述第二功率位準，所述控制器在所述感測電路、所述ADC及所述控制器其中的一偵測到低射頻RF噪聲狀態(tài)時，使所述ADC自以所述第一模式運作切換成以所述第二模式運作。2.如權(quán)利要求I所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，低RF噪聲狀態(tài)是由介于O毫伏與I毫伏之間的輸入信號表不。3.如權(quán)利要求I所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述ADC被配置為以所述第一模式或所述第二模式運作。4.如權(quán)利要求I所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器被配置為在所述觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)啟動時使所述ADC以所述第一模式運作作為一預設模式。5.如權(quán)利要求I所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器被配置為在所述觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)啟動時使所述ADC以所述第一模式運作作為一預設模式，除非自一主機處理器接收到一覆寫信號，且所述主機處理器可操作地連接至所述控制器。6.如權(quán)利要求I所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器被配置為在所述感測電路、所述ADC及所述控制器其中的一偵測到高RF噪聲狀態(tài)時使所述ADC以所述第一模式運作。7.如權(quán)利要求6所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，高RF噪聲狀態(tài)是由介于O毫伏與10毫伏之間的輸入信號表不。8.如權(quán)利要求I所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器用以在所述感測電路、所述ADC及所述控制器其中的一偵測到輸入信號被削幅的一頻率超過一預定門檻值時使所述ADC以所述第一模式運作。9.如權(quán)利要求8所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述預定門檻值對應于一超過二個被削幅信號/每秒的頻率。10.如權(quán)利要求I所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器用以在所述感測電路、所述ADC及所述控制器其中的一偵測到噪聲尖峰時使所述ADC以所述第一模式運作。11.如權(quán)利要求I所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述ADC包括一管線式差分輸入架構(gòu)。12.如權(quán)利要求I所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，當所述ADC以所述第一模式運作時，其最高有效位級被分流。13.如權(quán)利要求12所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，當所述ADC以所述第一模式運作時，所述ADC的所述這些最高有效位級的輸出被迫至零伏。14.如權(quán)利要求I所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述ADC所提供的輸出出現(xiàn)于時鐘脈沖的下降緣。15.如權(quán)利要求I所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述ADC所提供的輸出出現(xiàn)于時鐘脈沖的上升緣。16.如權(quán)利要求I所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述ADC的所述第一模式對應于其10位運作。17.如權(quán)利要求I所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述ADC的所述第二模式對應于其9位運作。18.如權(quán)利要求I所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述ADC的所述第二模式對應于其8位運作。19.如權(quán)利要求I所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述ADC的所述第一模式對應于其12位運作。20.如權(quán)利要求I所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)被包括于一便攜式裝置中。21.如權(quán)利要求20所述的電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)，其特征在于，所述便攜式裝置為一移動電話。22.—種操作一電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)包括一觸控屏幕、一驅(qū)動電路、一感測電路及一控制器，所述觸控屏幕包括多個第一導電性驅(qū)動電極以及多個第二導電性感測電極，所述這些第一導電性驅(qū)動電極排列成多個列或行，所述這些第二導電性感測電極則相對于所述這些第一導電性驅(qū)動電極的所述這些列或行成一角度排列成多個列或行，在所述這些第一導電性驅(qū)動電極與所述這些第二導電性感測電極相交處具有所述這些第一導電性驅(qū)動電極與所述這些第二導電性感測電極之間的多個互電容，當一使用者的一或多個手指或觸控裝置靠近時，所述這些互電容發(fā)生變化，所述驅(qū)動電路可操作地連接至所述這些第一驅(qū)動電極，所述感測電路可操作地連接至所述這些第二感測電極并用以自所述這些第二感測電極感測輸入信號，所述控制器可操作地連接至所述這些第一驅(qū)動電極及所述這些第二感測電極，所述控制器可操作地連接至所述這些第一驅(qū)動電極及所述這些第二感測電極，所述控制器包括一模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC，所述ADC被配置為以一第一模式及一第二模式運作，所述第一模式的特征在于一第一解析度，所述第一解析度具有一第一數(shù)目的ADC位及一第一功耗位準與其相關聯(lián)，所述第二模式的特征在于一第二解析度，所述第二解析度具有一第二數(shù)目的位及一第二功耗位準與其相關聯(lián)，所述ADC是于所述控制器的控制下運作并被配置成所述第一數(shù)目的位大于所述第二數(shù)目的位且所述第一功率位準大于所述第二功率位準，所述方法包括下列步驟在所述感測電路、所述ADC及所述控制器其中之一偵測到低射頻RF噪聲狀態(tài)時，使所述ADC自以所述第一模式運作切換成以所述第二模式運作。23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，低RF噪聲狀態(tài)是由介于O毫伏與I毫伏之間的輸入信號表不。24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法更包括下列步驟在所述觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)啟動時，所述ADC以所述第一模式運作作為一預設模式。25.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法更包括下列步驟在所述觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)啟動時，所述ADC以所述第一模式運作作為一預設模式，除非自一主機處理器接收到一覆寫信號，且所述主機處理器是可操作地連接至所述控制器。26.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法更包括下列步驟在所述感測電路、所述ADC及所述控制器其中之一偵測到高RF噪聲狀態(tài)時，所述ADC以所述第一模式運作。27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，高RF噪聲狀態(tài)是由介于O毫伏與10毫伏之間的輸入信號表不。28.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法更包括下列步驟在所述感測電路、所述ADC及所述控制器其中之一偵測到輸入信號被削幅的一頻率超過一預定門檻值時，所述ADC以所述第一模式運作。29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述預定門檻值對應于一超過約二個被削幅信號/每秒的頻率。30.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法更包括下列步驟在所述感測電路、所述ADC及所述控制器其中之一偵測到噪聲尖峰時，所述ADC以所述第一模式運作。31.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法更包括下列步驟當所述ADC以所述第一模式運作時，所述ADC的最高有效位級被分流。32.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，當所述ADC以所述第一模式運作時，將所述ADC的最高有效位級的輸出迫至零伏。33.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法更包括下列步驟于時鐘脈沖的下降緣自所述ADC提供輸出。34.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法更包括下列步驟于時鐘脈沖的上升緣自所述ADC提供輸出。35.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述ADC的所述第二模式對應于其10位運作。36.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述ADC的所述第二模式對應于其9位運作。37.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述ADC的所述第二模式對應于其8位運作。38.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述ADC的所述第一模式對應于其12位運作。全文摘要本發(fā)明提供一種電容式觸控屏幕或觸控面板系統(tǒng)及其操作方法。具體是關于低功耗模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的各種實施例，該低功耗模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器用于一電容式感測系統(tǒng)的觸控屏幕或觸控面板。該ADC以第一模式或第二模式運作。第一模式的特征在于一第一解析度具有一第一數(shù)目的ADC位且一第一功耗位準與其相關。第二模式的特征在于一第二解析度具有一第二數(shù)目的位且一第二功耗位準與其相關。該ADC于控制器的控制下運作并被配置為該第一數(shù)目的位大于該第二數(shù)目的位且該第一功率位準大于該第二功率位準。當感測電路、該ADC及/或控制器偵測到低射頻噪聲狀態(tài)時，該控制器使該ADC自第一模式切換為第二模式。文檔編號G06F3/044GK102789344SQ201210148920公開日2012年11月21日申請日期2012年5月14日優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日發(fā)明者張旭,杰羅·D·汪,瑪斯德斯·吉爾,鄭曉燕,黃志忠申請人:原相科技股份有限公司