背景

與數(shù)字化儀系統(tǒng)一起使用的信號發(fā)射觸控筆(例如，有源觸控筆)在本領(lǐng)域中是已知的。觸控筆的位置檢測向與數(shù)字化儀系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的計算設(shè)備提供輸入，并被解釋為用戶命令。在一些已知的系統(tǒng)中，位置檢測只有在觸控筆筆尖接觸數(shù)字化儀系統(tǒng)的檢測表面時才被執(zhí)行。在其他已知的系統(tǒng)中，位置檢測還在觸控筆筆尖懸停在檢測表面上時被執(zhí)行。通常，懸停和觸摸輸入被不同地解釋。通常，數(shù)字化儀系統(tǒng)與顯示屏集成在一起，例如以形成觸摸屏。觸控筆在屏幕上的位置與屏幕上所描繪的虛擬信息相關(guān)。

數(shù)字化儀系統(tǒng)跟蹤用手指、導(dǎo)電對象提供的自由樣式輸入。任選地，數(shù)字化儀系統(tǒng)還支持由觸控筆發(fā)射的跟蹤信號?；ル娙輦鞲衅魇怯糜跀?shù)字化儀系統(tǒng)的一種類型的數(shù)字化儀傳感器?；ル娙輦鞲衅魍ǔ０ㄓ砂葱泻土胁贾玫钠叫袑?dǎo)電材料形成的矩陣，其中各行和各列之間形成的重疊和/或結(jié)點區(qū)域的周圍產(chǎn)生電容連接。將手指或?qū)щ妼ο罂拷鼣?shù)字化儀傳感器的表面改變局部靜電場并減小附近的結(jié)點區(qū)域之間的互電容。格柵上的結(jié)點處的電容變化被檢測到，以確定手指或?qū)щ妼ο笤陔娙輦鞲衅魃系奈恢?。通過沿矩陣的一根軸施加信號同時在另一根軸上對輸出進(jìn)行采樣以檢測經(jīng)耦合的信號來確定電容變化?；ル娙輽z測允許多點觸摸操作，其中多個手指、手掌或?qū)щ妼ο罂杀煌瑫r跟蹤。

信號發(fā)射觸控筆通常在不被用于互電容檢測的時間段內(nèi)由數(shù)字化儀系統(tǒng)檢測和跟蹤。由觸控筆發(fā)射的信號通常通過對來自數(shù)字化儀傳感器的兩個軸的輸出進(jìn)行采樣以標(biāo)識來被檢測和跟蹤。傳感器的行和列上檢測到的輸入被用來定義觸控筆交互的坐標(biāo)。

概述

在一些實施例中的公開內(nèi)容涉及可以與多種數(shù)字化儀系統(tǒng)類型一起使用并且不一定與專門被適配成與觸控筆通信的數(shù)字化儀系統(tǒng)一起使用的通用型觸控筆或其他手持式設(shè)備。具體而言，通用觸控筆可以與任何數(shù)字化儀系統(tǒng)一起使用，該數(shù)字化儀系統(tǒng)支持諸如手指或其他身體部位之類的導(dǎo)電對象的觸摸，并且不需要針對數(shù)字化儀系統(tǒng)的制造商所應(yīng)用的檢測技術(shù)的具體知識。

根據(jù)本公開的各實施例的通用觸控筆可以是能夠與在觸控筆被購買之前或之后所購買的不同的啟用觸摸的設(shè)備一起使用并且不要求通過計算設(shè)備或通過觸控筆進(jìn)行任何特定的適配或更新的個人工具。觸控筆通過從數(shù)字化儀傳感器上傳送的驅(qū)動信號中提取電荷來操作，以檢測觸摸、將電荷轉(zhuǎn)換成電壓、放大電壓并任選地將信號反轉(zhuǎn)。這樣的觸控筆可被稱為“反射電容觸控筆”，并且感應(yīng)到的電壓可被稱為反射信號。在一些示例性實施例中，諸如筆尖壓力和觸控筆身份之類的信息被編碼在反射信號中。

根據(jù)本公開的附加的實施例的通用觸控筆還包括用于與支持觸控筆檢測的一些數(shù)字化儀系統(tǒng)通信的有源信號傳輸能力。有源信號傳輸能力是對允許觸控筆與許多不同類型的數(shù)字化儀系統(tǒng)進(jìn)行交互的反射傳輸能力的補(bǔ)充?？梢愿鶕?jù)需要或者基于預(yù)定義的協(xié)議來在反射傳輸和有源信號傳輸之間切換。

除非以其他方式定義，否則本文中所使用的所有技術(shù)和/或科學(xué)術(shù)語具有如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員共同理解的相同含義。雖然類似于或等同于本文所描述的方法和材料可被用于本公開的各實施例的實踐和測試中，但是下文描述了示例性方法和/或材料。在沖突的情況下，包括定義的專利申請將優(yōu)先。此外，材料、方法和示例僅是說明性的，并不一定旨在限制。

對附圖的幾個視圖的簡要描述

這里僅通過示例的方式參照附圖來描述本公開的一些實施例?，F(xiàn)在專門詳細(xì)地參考附圖，強(qiáng)調(diào)的是，所示的細(xì)節(jié)是舉例而言的并且只是出于對本公開的各實施例的說明性討論的目的。在這一點上，參考附圖的描述使得如何實踐本公開的各實施例對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。

在附圖中：

圖1是根據(jù)本公開的一些實施例的包括數(shù)字化儀系統(tǒng)的示例性計算設(shè)備的簡化框圖；

圖2是根據(jù)本公開的一些實施例的被連接到觸控筆的筆尖的示例性觸控筆電路以及帶有在基于格柵的數(shù)字化儀傳感器中的結(jié)點的筆尖的電容連接性的簡化示圖；

圖3是根據(jù)本公開的一些實施例更詳細(xì)地示出的圖2的示例性觸控筆電路的簡化示圖；

圖4是根據(jù)本公開的一些實施例的產(chǎn)生與被施加在筆尖上的壓力成比例的手指觸摸效應(yīng)的觸控筆的簡化示例性電路；

圖5是根據(jù)本公開的一些實施例的具有屏蔽的觸控筆筆尖的簡化示意圖；

圖6是根據(jù)本公開的一些實施例的被連接到觸控筆的筆尖的另一示例性觸控筆電路的簡化示圖；

圖7是根據(jù)本公開一些實施例的用于使用觸控筆創(chuàng)建觸摸效應(yīng)的示例性方法的簡化流程圖；以及

圖8是根據(jù)本公開的一些實施例的使用兩種不同傳輸模式中的一種向數(shù)字化儀傳感器提供輸入的示例性觸控筆的簡化框圖。

詳細(xì)描述

根據(jù)本公開的一些方面的觸控筆包括被連接到其筆尖的電路，該電路可在互或自電容檢測期間從數(shù)字化儀傳感器的驅(qū)動線提取電荷，并且在筆尖處產(chǎn)生模仿手指觸摸輸入的電壓。任選地，電壓模式是對驅(qū)動信號有破壞性的信號，例如，相對于由筆尖提取的信號具有相反相位的電壓模式。替代地，電壓模式可被選擇為對驅(qū)動信號具有建設(shè)性或部分建設(shè)性。建設(shè)性輸入可模仿來自浮置導(dǎo)電對象的輸入，并提供對手指觸摸輸入和觸控筆輸入之間的區(qū)分。該電路包括由電路控制和/或由用戶控制的按鈕控制的可變增益組件?？勺冊鲆娼M件提供將輸出的動態(tài)范圍調(diào)整到可由數(shù)字化儀傳感器檢測到的范圍。通常，可變增益組件還被適配成防止電路的自激振蕩。

根據(jù)本公開的一些其他實施例的電路對在筆尖上產(chǎn)生的電壓施加調(diào)制以區(qū)分觸控筆輸入和手指輸入。任選地，該電路在筆尖上產(chǎn)生模仿來自浮置導(dǎo)電對象而不是接地指尖的輸入的電壓。任選地，該電路被適配成對諸如反射信號(例如，筆尖上產(chǎn)生的電壓)上的筆尖壓力和觸控筆身份之類的信息進(jìn)行編碼。一些數(shù)字化儀系統(tǒng)或計算設(shè)備可被更新以支持以低成本施加在信號上的檢測和解密調(diào)制。

根據(jù)本公開的一些方面的電路包括對在第一時間段內(nèi)由筆尖提取的信號進(jìn)行采樣并接著基于經(jīng)采樣的信號生成反射信號的數(shù)字組件。在一些示例性實施例中，數(shù)字組件對諸如筆尖壓力和觸控筆身份碼之類的關(guān)于反射信號的信息進(jìn)行編碼。

根據(jù)本公開的一些附加的方面，觸控筆是可以以兩種不同的傳輸模式操作的混合式觸控筆。第一傳輸模式是在互或自電容檢測期間由在數(shù)字化儀傳感器上傳送的驅(qū)動信號啟動的反射傳輸模式。該模式是適用于與不同類型的數(shù)字化儀系統(tǒng)交互的通用模式。該模式可被應(yīng)用于檢測正在觸摸或接近地懸停在數(shù)字化儀傳感器上的觸控筆。第二傳輸模式是有源傳輸模式，其中觸控筆生成并傳送其自己的信號，例如，獨立于在數(shù)字化儀傳感器上傳送的驅(qū)動信號的自主信號。任選地，在有源傳輸模式期間，觸控筆與數(shù)字化儀系統(tǒng)同步，以在不被用于互電容檢測的時間段內(nèi)傳送其信號。第二模式適用于經(jīng)專門調(diào)整以接收觸控筆生成的信號并且可被應(yīng)用于檢測正在觸摸且懸停在一定高度范圍內(nèi)的觸控筆的數(shù)字化儀系統(tǒng)。通常，基于經(jīng)限定的工作環(huán)境來選擇兩種傳輸模式中的一種。

反射傳輸模式可在與任何數(shù)字化儀系統(tǒng)一起使用并且不要求數(shù)字化儀系統(tǒng)識別觸控筆時提供基本功能。然而，當(dāng)觸控筆與被適配成接收由觸控筆生成的自主信號的數(shù)字化儀一起使用時，有源傳輸模式可被激活以提供優(yōu)越性能和附加特征。例如，有源傳輸模式可被操作來改善在觸控筆的懸停期間的檢測、報告筆尖壓力或者報告觸控筆的身份碼。

在詳細(xì)地解釋各示例性實施例的至少一個實施例之前，應(yīng)當(dāng)理解本公開在其應(yīng)用中不必受到在以下描述中闡述并且/或者在附圖和/或示例中例示出的構(gòu)造的細(xì)節(jié)以及組件的布置和/或方法的限制。本公開能夠以其他實施例或者以各種方式實踐或執(zhí)行。

圖1是根據(jù)本公開的一些實施例的包括數(shù)字化儀系統(tǒng)的示例性計算設(shè)備的簡化框圖。計算設(shè)備100可以是移動計算設(shè)備，其包括與電子顯示器45(例如平板顯示器(fpd))集成在一起的數(shù)字化儀傳感器50。這樣的設(shè)備的示例包括平板pc、啟用觸摸的膝上型或桌面式計算機(jī)、個人數(shù)字助理(pda)和移動電話。

數(shù)字化儀傳感器50通常包括任選地按照包括行和列導(dǎo)電條帶58(也稱為天線、跡線、線或?qū)w)的格柵布置的導(dǎo)電條帶58或線的圖案化排列。數(shù)字化儀傳感器50通常還用與顯示器45重疊或集成在一起的透明材料形成。

用于操作數(shù)字化儀傳感器50的電路25可包括一個或多個模擬專用集成電路(asic)26以及被適配成對來自數(shù)字化儀傳感器50的輸出進(jìn)行采樣和處理的一個或多個數(shù)字asic單元27。來自電路25(例如來自數(shù)字asic單元27)的輸出可經(jīng)由到中繼信息的接口被報告給主機(jī)22，以將信息中繼到操作系統(tǒng)或任何當(dāng)前應(yīng)用。

任選地，被報告給主機(jī)22的信息被進(jìn)一步處理。

通常，互電容檢測方法被電路25應(yīng)用以檢測一個或多個指尖觸摸140。在互電容檢測期間，電路25在沿數(shù)字化儀傳感器50的一根軸的導(dǎo)電條帶58(驅(qū)動線)上傳送觸發(fā)脈沖或驅(qū)動脈沖并且在沿數(shù)字化儀傳感器50的另一根軸的導(dǎo)電條帶58(接收線)上對輸出進(jìn)行采樣。任選地，觸發(fā)脈沖是頻率為10-500khz的ac脈沖信號。互電容檢測通常被應(yīng)用來檢測和跟蹤通過觸摸與數(shù)字化儀傳感器50交互的一個或多個指尖140。指尖140的存在將電流從各條線汲取到地，并由此減小被耦合在經(jīng)接觸的接收線上的信號的幅值。

通常，由于手指觸摸，幅值降低約15-30％。該手指效應(yīng)(fe)由電路25檢測并被用來確定觸摸的坐標(biāo)。

任選地，在顯示器上方約1-2cm的高度處懸停的手指也可由電路25檢測到。

電路25還可被適配成基于互電容檢測來檢測和跟蹤數(shù)字化儀傳感器50上的一個或多個導(dǎo)電對象142。通常，導(dǎo)電對象142在驅(qū)動線上或附近的存在增加了被耦合在被接觸的接收線上的信號的幅值，因為導(dǎo)電對象142通常是浮置的。任選地，電路25被適配成檢測幅值的閾值增加和幅值的閾值減小。通常，幅值的增加和減小是相對于當(dāng)沒有對象與數(shù)字化儀傳感器50交互時接收線上檢測到的基線幅值而言的。

根據(jù)一些示例性實施例，觸控筆120被適配成以反射傳輸模式操作。在這種模式下，觸控筆120的筆尖20從在互電容檢測期間傳送的驅(qū)動信號中提取電荷、將電荷轉(zhuǎn)換成電壓，并將模仿手指觸摸輸入的輸入施加或反映到數(shù)字化儀傳感器。以這種方式，觸控筆120可以與任何數(shù)字化儀傳感器一起使用，數(shù)字化儀傳感器應(yīng)用互電容檢測來跟蹤指尖輸入。任選地，觸控筆120還被適配成施加模仿來自浮置導(dǎo)電對象的輸入的輸入。通常，由觸控筆120產(chǎn)生的信號可以在可由電路25檢測到的范圍內(nèi)增加或減小數(shù)字化儀傳感器的接收線上的經(jīng)耦合的信號的幅值。

互電容檢測提供了基于從接收線被采樣的輸出的觸控筆120的跟蹤坐標(biāo)。任選地，相同的方法跟蹤來自觸控筆的輸入。

根據(jù)一些示例性實施例，觸控筆120還包括有源傳輸能力。在有源傳輸模式期間，觸控筆120生成并傳送其自己的信號，例如，獨立于在數(shù)字化儀傳感器上傳送的驅(qū)動信號的自主信號。任選地，觸控筆120按經(jīng)限定的重復(fù)率來傳送脈沖信號。在一些示例性實施例中，電路25被適配成通過周期性地對來自行和導(dǎo)電條帶58兩者的輸出進(jìn)行采樣來檢測來自觸控筆120的輸入。任選地，電路25包括用于檢測由觸控筆120傳送的信號的專用時間幀，該時間幀不同于其間互電容檢測被執(zhí)行的時間幀。

觸控筆120可基于經(jīng)定義的協(xié)議、基于經(jīng)由觸控筆120的筆尖20從電路25接收到的信號并且/或者基于經(jīng)由無線傳輸從計算設(shè)備100接收到的輸入來響應(yīng)于通過用戶使用按鈕或撥盤21的選擇而在反射傳輸模式和有源傳輸模式之間進(jìn)行切換。

任選地，觸控筆120包括例如應(yīng)用藍(lán)牙通信來與主機(jī)22的對應(yīng)的無線通信模塊23進(jìn)行通信的無線通信模塊30。

現(xiàn)在參考圖2，示出了根據(jù)本公開的一些實施例的被連接到觸控筆的筆尖的示例性觸控筆電路以及帶有在基于格柵的數(shù)字化儀傳感器中的結(jié)點的筆尖的電容連接性的簡化示圖。管控觸控筆的互電容檢測的電容鏈路包括在結(jié)點59處的驅(qū)動線210(行導(dǎo)電條帶58)與接收線220(列導(dǎo)電條帶58)之間的結(jié)電容cj、觸控筆120的筆尖20與驅(qū)動線210之間的電容ctd，以及觸控筆120的筆尖20與接收線210之間的電容ctp。通常，驅(qū)動線210和接收線220兩者均被連接到系統(tǒng)接地218。為了簡單起見，僅示出單根驅(qū)動線和單根接收線。

由于驅(qū)動線210與筆尖20之間的電位差，電流從驅(qū)動線210流向筆尖20。由于與驅(qū)動線210的耦合而在筆尖20上累積的電荷由觸控筆120的電路250轉(zhuǎn)換成電壓，該電壓接著被耦合到驅(qū)動線210和接收線。經(jīng)耦合的電壓在互電容檢測期間改變在接收線220上檢測到的信號的幅值。

筆尖20與數(shù)字化儀傳感器50之間的電容鏈路可隨著筆尖20在結(jié)點之間移動而顯著地變化，并且對于不同的數(shù)字化儀傳感器也可顯著地變化。不同數(shù)字化儀傳感器之間的電容上的差異可能是由于數(shù)字化儀傳感器所使用的不同的層厚度、不同的介電系數(shù)和不同的天線設(shè)計。通常，電容的大的變化會損害通用觸控筆的性能和靈敏度。在一些示例性實施例中，電路250通過基于接收到的輸入調(diào)整電路的增益來提供對這種變化的補(bǔ)償。

電路250包括與自動增益控制器(agc)208串聯(lián)的跨阻抗放大器(tia)240。agc28通常與參考電壓相關(guān)聯(lián)，基于該參考電壓調(diào)整增益以提供針對變化輸入的穩(wěn)定輸出?？刹僮鞯乇贿B接到筆尖20的浮置電源向放大器220和agc208提供電力。

盡管放大器agc208和放大器220中的每一個均被連接到觸控筆接地228，但是來自agc208的輸出被連接到觸控筆120的導(dǎo)電部分，其經(jīng)由握持觸控筆的用戶265連接到大地。任選地，到系統(tǒng)接地的連接經(jīng)由表示由于任選地不導(dǎo)電的涂層將用戶與觸控筆框架或外殼分開的阻抗的電容器262。接地狀態(tài)的差異導(dǎo)致了相比于在筆尖20處被提取的信號帶有180度相移的觸控筆接地228的振蕩。因此，筆尖20處的電壓vtip與輸入信號成反比，并由下式定義

vtip＝-vtouch*g,公式(1)

其中g(shù)是放大因子。

由agc208限定的增益發(fā)生改變以補(bǔ)償由于筆尖20相對于結(jié)點59的位置的改變而導(dǎo)致的輸入信號的幅值的大的差異，并且還由于物理性質(zhì)而調(diào)整特定數(shù)字化儀系統(tǒng)的輸入幅值。任選地，agc208響應(yīng)于變化的輸入提供恒定或穩(wěn)定的輸出。

agc208還被適配成避免或減少通過筆尖20與系統(tǒng)接地之間的電容232的正反饋振蕩。正反饋振蕩是電路250固有的，因為筆尖20同時接收和傳送信號。

筆尖20上的施加和反相電壓或者以180度相移反射驅(qū)動線210上的輸入信號減小了電流，并提供了可由數(shù)字化儀電路檢測到的手指觸摸效應(yīng)(fe)。從驅(qū)動線210流向接收線220的電流通過流向筆尖20的電流而被減小。由于筆尖20與驅(qū)動線210以及筆尖20與接收線220之間的電勢差，電流被汲取到筆尖20。替代地，浮置導(dǎo)電對象觸摸效應(yīng)可通過在與數(shù)字化儀傳感器的驅(qū)動線上的驅(qū)動信號處于同一相位的筆尖20上施加電壓來被產(chǎn)生。任選地，調(diào)制可通過以經(jīng)定義的模式改變筆尖20上的信號的相位來被施加。

任選地，電路250在接收線220上提供具有對數(shù)字化儀傳感器的設(shè)計和操作參數(shù)的降低的依賴性的相對穩(wěn)定的觸摸效應(yīng)。此外，平滑的電容變化可響應(yīng)于筆尖20遠(yuǎn)離結(jié)點59的移動而被檢測到。

在替代實施例中，觸控筆120附加地包括被電容地耦合到數(shù)字化儀傳感器50的環(huán)形電極。任選地，筆尖或環(huán)形電極中的一者被用來從數(shù)字化儀傳感器50提取信號，而另一者被用來傳送信號。手指觸摸效應(yīng)可通過切換接收和傳送電極之間的相位來被產(chǎn)生。

現(xiàn)在參考圖3，示出了根據(jù)本公開的一些實施例更詳細(xì)地示出的圖2的示例性觸控筆電路的簡化示圖。在一些示例性實施例中，觸控筆電路包括與壓控衰減器(vca)304一起的tia240，該壓控衰減器(vca)304使輸入信號反相并改變其衰減。幅值檢測器312與加法器320和積分器324一起控制vca304，使得放大器308的幅值與參考幅值316匹配。該示例性電路中的觸摸效應(yīng)和筆尖與結(jié)電容之間的比例成比例。筆尖電壓(vtip)與帶有相反相位的輸入信號(vg)成比例。

其中g(shù)＝const公式(2)

vtip＝-vg＝-vtouch*g公式(3)

其中：

ctip是數(shù)字化儀傳感器的筆尖和經(jīng)觸摸的導(dǎo)電條帶；

vtip是筆尖20上的激勵電壓的幅值；

vtouch是從接收線檢測到的激勵電壓的幅值。

當(dāng)筆尖20在導(dǎo)電條58上時vtip可以為約80ff，而當(dāng)筆尖在結(jié)點之間或平行導(dǎo)電條帶之間時筆尖電容可以為約30ff。給定典型的結(jié)電容為600ff，當(dāng)筆尖20在結(jié)點59上時，觸控筆效應(yīng)為約44％，而在結(jié)點之間時為約16％。

如果使用簡單的反相放大器而不是被實現(xiàn)成電路330的agc208，則觸控筆效應(yīng)可能顯著地(例如，結(jié)點上為49％，而結(jié)點之間為約1.2％)變化。這種廣泛的動態(tài)范圍將難以跟蹤，并可能導(dǎo)致檢測觸控筆位置的不準(zhǔn)確。

現(xiàn)在參考圖4，示出了根據(jù)本公開的一些實施例的用于產(chǎn)生與被施加在筆尖上的壓力成比例的數(shù)字化儀傳感器上的手指效應(yīng)的觸控筆的簡化示例性電路。

觸控筆電路331可任選地基于電路330并且包括許多相同的組件。在一些示例性實施例中，筆尖20被物理地連接或者與壓力傳感器400相關(guān)聯(lián)，壓力傳感器400基于當(dāng)用觸控筆120書寫時被施加在筆尖20上的壓力來改變其電壓。任選地，壓力傳感器400包括當(dāng)在壓力被施加在筆尖時對筆尖的軸向位移敏感的可變電容器。在一些示例性實施例中，觸控筆電路331使用壓力傳感器400來調(diào)制vtip，例如，根據(jù)檢測到的壓力來施加幅度調(diào)制。來自壓力傳感器400的輸出通過加法器320被添加到參考vtip。由電路331產(chǎn)生的手指效應(yīng)可由以下關(guān)系管控：

其中vpressure是從壓力傳感器400檢測到的電壓。

現(xiàn)在參考圖5，示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的具有屏蔽的觸控筆筆尖的簡化示意圖。觸控筆120通常由用戶以與數(shù)字化儀成不同于900的角度來握持。由于角度，筆尖20可沿筆尖的突出部而不僅僅在其遠(yuǎn)端處與傳感器創(chuàng)建電容。這可能創(chuàng)建觸摸點的視差和偏移，其可能會導(dǎo)致次優(yōu)結(jié)果。為了防止該現(xiàn)象，連接到大地的導(dǎo)電屏蔽殼體408可被添加，其“隱藏”來自數(shù)字化儀傳感器50的大部分的筆尖20并且減小視差。然而，屏蔽殼體408可增加筆尖20與大地之間的電容，這可能創(chuàng)建如上所述的正反饋和不穩(wěn)定性。

為了減小該電容，可被連接到觸控筆接地的觸控筆接地屏蔽416可被添加在筆尖204與導(dǎo)電屏蔽殼體408之間。因此，觸控筆接地屏蔽416防止筆尖20與屏蔽殼體408之間的電容，并且在減小視差效應(yīng)的同時提供了使用觸控筆。

現(xiàn)在參考圖6，其為被連接到觸控筆的筆尖的另一示例性觸控筆電路的簡化示圖，并且參考圖7，其示出了用于使用觸控筆創(chuàng)建觸摸效應(yīng)的示例性方法的簡化流程圖，這兩幅附圖均根據(jù)本公開的一些實施例。在一些示例性實施例中，數(shù)字組件被添加到觸控筆的電路中，以用于在互電容檢測期間產(chǎn)生觸摸效應(yīng)。該電路包括將筆尖20連接到包括tia300和信號檢測組件640的接收電路的第一開關(guān)610以及將筆尖20連接到基于先前被檢測到的信號來生成和傳送信號的電路組件的第二開關(guān)。開關(guān)610和620通常不是同時閉合的，使得檢測周期與傳輸周期分開。將檢測和傳輸分開避免了觸控筆電路的自激振蕩。通常，定時器630在單個互檢測幀期間(例如，在一個刷新周期內(nèi))多次在開關(guān)610和620之間進(jìn)行切換。

當(dāng)開關(guān)610被閉合時(框710)，tia等待從驅(qū)動線210提取筆尖20上的電荷(框720)。一旦幅值高于經(jīng)定義的閾值，則信號的幅值、頻率和相位在被檢測到的信號的一個或多個周期內(nèi)被提取出(框725)。任選地，該信號還被記錄以支持多頻率數(shù)字化儀系統(tǒng)。定時器630施加等于期望相移(例如，用于信號從筆尖20被傳送到數(shù)字化儀傳感器的180度相移)的延遲(框730)。在延遲開關(guān)620被閉合(并且開關(guān)610被打開)之后(框740)。信號生成器650基于由信號檢測器640檢測到的頻率和相位來生成信號(框750)。通常，所生成的信號是低電壓數(shù)字信號。經(jīng)生成的信號通過升壓器660被傳送到筆尖20(框760)。升壓器的增益可基于用信號檢測組件640提取出的幅值而被調(diào)整。任選地，該增益可基于來自筆尖壓力傳感器400的輸出而被調(diào)整，該壓力傳感器400感測被施加在筆尖20上的壓力。其他信息(諸如傳感器身份)可用升壓器660來被編碼。在一些示例性實施例中，當(dāng)觸控筆例如經(jīng)由上行鏈路信道接收到數(shù)字化儀系統(tǒng)支持對所傳送的信息進(jìn)行解碼的指示時，僅經(jīng)編碼的信息被添加到所傳送的信號。通常，開關(guān)620由定時器630控制，并且在預(yù)定義的時間段內(nèi)保持閉合。在預(yù)定義的占空比結(jié)束時，開關(guān)620被打開，而開關(guān)610被任選地閉合。

通常，該循環(huán)在互電容檢測期間被重復(fù)多次。

圖8是根據(jù)本公開的一些實施例的使用兩種不同傳輸模式中的一種向數(shù)字化儀傳感器提供輸入的示例性觸控筆的簡化框圖。在一些示例性實施例中，觸控筆120可選擇性地按兩種傳輸模式中的一種進(jìn)行傳送：有源傳輸模式和反射傳輸模式。通常，有源傳輸電路830和反射傳輸電路820中的每一個均由觸控筆120的內(nèi)部電源840供電。開關(guān)810將兩個傳輸電路中的一者連接到觸控筆120的筆尖20。通常，開關(guān)810的位置由觸控筆120的控制器850控制。

在一些示例性實施例中，開關(guān)810基于來自壓力傳感器400的輸入在兩種傳輸模式之間切換。反射傳輸可當(dāng)筆尖20壓靠數(shù)字化儀傳感器50時被應(yīng)用，而有源傳輸電路可當(dāng)筆尖20懸停時被應(yīng)用。當(dāng)筆尖壓力下降到低于經(jīng)定義的閾值時或者當(dāng)沒有壓力被檢測到時，開關(guān)810可將有源傳輸電路830連接到筆尖20。如果數(shù)字化儀系統(tǒng)不支持有源傳輸，則觸控筆輸入將在閾值壓力被施加在筆尖20上時被繼續(xù)跟蹤。

在另一示例性實施例中，開關(guān)810被適配成基于經(jīng)定義的占空比來在傳輸電路之間切換。例如，反射傳輸在為互電容檢測部署的時間段期間被應(yīng)用，而有源傳輸在數(shù)字化儀傳感器的刷新周期的其他時間段期間被應(yīng)用。

任選地，關(guān)于施加壓力的筆尖20的信息在反射傳輸模式期間被傳送，而用于檢測觸控筆的位置的位置信號在有源傳輸期間被傳送。任選地，壓力信息也在有源傳輸模式期間被傳送，或者僅在有源傳輸模式下被傳送。

在一些示例性實施例中，經(jīng)由無線通信模塊30從主機(jī)22接收到的輸入向控制器850提供輸入以控制開關(guān)810的位置。開關(guān)810的默認(rèn)位置可以是將筆尖20連接到反射傳輸電路820。當(dāng)觸控筆120接收到有源傳輸可被支持的指示時，開關(guān)810斷開反射傳輸電路820，并且將筆尖20連接到有源傳輸電路并將該筆尖與反射傳輸電路820斷開。

任選地，兩種傳輸模式中的一種在制造期間被選擇，并且開關(guān)810的位置在制造場所被永久地設(shè)定。

根據(jù)一些示例性實施例的一個方面，提供了一種手持式設(shè)備，包括：被配置成基于在預(yù)定義的持續(xù)時間內(nèi)在數(shù)字化儀傳感器上傳送的驅(qū)動信號來提取電荷的導(dǎo)電筆尖；第一電路，包括：被配置成將導(dǎo)電筆尖上的電荷轉(zhuǎn)換成電壓的放大器；以及被配置成檢測來自放大器的輸出并提取輸出的參數(shù)的信號檢測器；第二電路，包括：被配置成基于被提取出的參數(shù)來生成信號的信號生成器；以及被配置成基于被提取出以經(jīng)由導(dǎo)電筆尖被傳送的參數(shù)用幅值來提升所生成的信號的升壓器；被配置成將第一電路和第二電路中的一者連接到導(dǎo)電筆尖的開關(guān)；以及被配置成在預(yù)定義的持續(xù)時間期間多次切換開關(guān)的位置的控制器。

任選地，該設(shè)備包括被配置成感測被施加在導(dǎo)電筆尖上的壓力的壓力傳感器，其中控制器被配置成基于來自壓力傳感器的輸出來調(diào)制幅值。

任選地，參數(shù)包括信號的頻率、相位和幅值，并且其中信號生成器被配置成生成與輸出相同相位的信號。

任選地，參數(shù)包括信號的頻率、相位和幅值，并且其中信號生成器被配置成生成具有與輸出相差180度相移的信號。

任選地，控制器被配置成以經(jīng)定義的占空比來重復(fù)地切換開關(guān)的位置。

任選地，控制器被配置成基于觸控筆的身份來調(diào)制幅值。

根據(jù)一些示例性實施例的一個方面，提供了一種手持式設(shè)備，包括：導(dǎo)電筆尖；具有被連接到導(dǎo)電筆尖的負(fù)輸入的放大器，該放大器被配置成將導(dǎo)電筆尖上的電荷轉(zhuǎn)換成第一電壓；被配置成放大來自放大器的第一電壓的自動增益控制電路；被配置成生成隨著被施加在導(dǎo)電筆尖上的壓力而變化的第二電壓的壓力傳感器，其中第二電壓被配置成調(diào)制自動增益控制電路的輸出；殼體，其中該殼體的至少一部分是導(dǎo)電的，并且其中來自自動增益控制電路的輸出被連接到殼體的導(dǎo)電部分；以及被配置成對放大器、自動增益控制電路和電源中的每一者供電的電源，其中該電源是浮置的。

任選地，放大器與自動增益控制電路一起被配置成將到放大器的輸入的相位移動180度。

任選地，放大器與自動增益控制電路一起保持與到放大器的輸入相同的相位。

任選地，第一電壓被調(diào)制以包括觸控筆的身份。

根據(jù)一些示例性實施例的一個方面，提供了一種手持式設(shè)備，包括：被配置成與基于電容的數(shù)字化儀傳感器交互的導(dǎo)電筆尖；被配置成獨立于在數(shù)字化儀傳感器上傳送的驅(qū)動信號而在導(dǎo)電筆尖上生成第一信號的有源傳輸模塊；被配置成基于在數(shù)字化儀傳感器上傳送并在與數(shù)字化儀傳感器交互期間由導(dǎo)電筆尖提取的驅(qū)動信號而在導(dǎo)電筆尖上生成第二信號的反射傳輸模塊；被配置成將導(dǎo)電筆尖連接到有源傳輸模塊和反射傳輸模塊中的一者的開關(guān)；以及被配置成切換開關(guān)的位置的控制器。

任選地，該設(shè)備包括用于感測被施加在導(dǎo)電筆尖上的壓力的壓力傳感器。

任選地，控制器被配置成基于來自壓力傳感器的輸出來切換開關(guān)的位置。

任選地，控制器被配置成基于檢測到高于經(jīng)定義的閾值的壓力來切換開關(guān)以將導(dǎo)電筆尖連接到反射傳輸模塊。

任選地，來自壓力傳感器的輸出被配置成調(diào)制第二信號的幅值。

任選地，來自壓力傳感器的輸出被編碼在第一信號上。

可選地，第二信號被配置成具有與驅(qū)動信號相同的相位。

任選地，該設(shè)備包括接收機(jī)，其中該接收機(jī)被配置成接收來自與數(shù)字化儀傳感器相關(guān)聯(lián)的主機(jī)計算機(jī)的命令，并且其中控制器被配置成基于該命令來控制開關(guān)的位置。

任選地，控制器被配置成基于經(jīng)定義的占空比在將導(dǎo)電筆尖連接到有源傳輸模塊和反射傳輸模塊之間切換。

任選地，控制器被配置成基于觸摸信號參數(shù)在將導(dǎo)電筆尖連接到有源傳輸模塊和反射傳輸模塊之間切換。

任選地，反射傳輸模塊包括：第一電路，包括：被配置成將導(dǎo)電筆尖上的電荷轉(zhuǎn)換為電壓的放大器；以及被配置成接收放大器輸出并提取輸出的參數(shù)的信號檢測器；第二電路，包括：被配置成基于被提取出的參數(shù)來生成信號的信號生成器；以及被配置成基于被提取出以經(jīng)由導(dǎo)電筆尖被傳送的參數(shù)用幅值來提升所生成的信號的升壓器；被配置成將第一電路和第二電路中的一者連接到導(dǎo)電筆尖的第二開關(guān)；以及被配置成在預(yù)定義的持續(xù)時間期間多次切換開關(guān)的位置的控制器。

為了清楚起見在單獨實施例的上下文中描述的本文中描述的示例的特定特征還可在單一實施例中組合地提供。相反，為了簡潔起見在單一實施例的上下文中描述的本文中描述的示例的各個特征還可單獨地或者以任何合適的子組合提供，或者適用于本公開的任何其他所描述的實施例。在各種實施例的上下文中描述的某些特征不被認(rèn)為是那些實施例的基本特征，除非該實施例在沒有那些元件的情況下不起作用。