專利名稱：具有雙重積分電容器系統(tǒng)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體來說涉及模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)為將連續(xù)數(shù)量轉(zhuǎn)換成離散時間數(shù)字表示的裝置。舉例來說，ADC可為將輸入模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換成與所述電壓或電流的量值成比例的數(shù)字數(shù)值的電子裝置。通常，輸入電壓可在其被轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)值之前存儲于ADC的一個或一個以上取樣電容器上。ADC可對其輸出使用任何適合編碼方案，例如2補碼二進制數(shù)值或格雷碼。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面中，本申請案涉及一種設(shè)備。所述設(shè)備包括第一電容器系統(tǒng)及第二電容器系統(tǒng)，每一電容器系統(tǒng)包括一個或一個以上電容器，每一電容器系統(tǒng)以可拆卸方式率禹合到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的同一部分及同一感測電路，每一電容器系統(tǒng)經(jīng)配置以在耦合到所述感測電路時存儲經(jīng)由所述感測電路接收的電荷量且在耦合到所述ADC的所述部分時將經(jīng)由所述感測電路接收的所述電荷量提供到所述ADC以用于轉(zhuǎn)換成數(shù)字值；定時電路，其經(jīng)配置以產(chǎn)生一個或一個以上控制信號；及切換電路，其經(jīng)配置以接收所述一個或一個以上控制信號；在所述一個或一個以上控制信號處于第一狀態(tài)中時，將所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述感測電路以經(jīng)由所述感測電路接收電荷且同時將所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分；及在所述一個或一個以上控制信號處于第二狀態(tài)中時，將所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述感測電路以經(jīng)由所述感測電路接收電荷且同時將所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分。在另一方面中，本申請案涉及一種方法。所述方法包括產(chǎn)生一個或一個以上控制信號；在所述一個或一個以上控制信號處于第一狀態(tài)中時將包括一個或一個以上電容器的第一電容器系統(tǒng)耦合到感測電路；將包括一個或一個以上電容器的第二電容器系統(tǒng)耦合到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的一部分；由所述第一電容器系統(tǒng)存儲經(jīng)由所述感測電路接收的第一電荷量；由所述第二電容器系統(tǒng)將第二電荷量提供到所述ADC以用于轉(zhuǎn)換成第一數(shù)字值；及在所述一個或一個以上控制信號處于第二狀態(tài)中時將所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述感測電路；將所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分；由所述第二電容器系統(tǒng)存儲經(jīng)由所述感測電路接收的第三電荷量；及由所述第一電容器系統(tǒng)將所述第一電荷量提供到所述ADC以用于轉(zhuǎn)換成第二數(shù)字值。在又一方面中，本申請案涉及一種設(shè)備。所述設(shè)備包括電容性觸摸傳感器，其包括多個節(jié)點；及控制單元，其耦合到所述電容性觸摸傳感器，所述控制單元包括第一電容器系統(tǒng)及第二電容器系統(tǒng)，每一電容器系統(tǒng)包括一個或一個以上電容器，每一電容器系統(tǒng)以可拆卸方式耦合到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的同一部分及所述電容性觸摸傳感器的至少一個節(jié)點，每一電容器系統(tǒng)經(jīng)配置以在耦合到所述至少一個節(jié)點時存儲經(jīng)由所述至少一個節(jié)點接收的電荷量且在耦合到所述ADC時將經(jīng)由所述至少一個節(jié)點接收的所述電荷量提供到所述ADC以用于轉(zhuǎn)換成數(shù)字值；定時電路，其經(jīng)配置以產(chǎn)生一個或一個以上控制信號；及切換電路，其經(jīng)配置以接收所述一個或一個以上控制信號；在所述一個或一個以上控制信號處于第一狀態(tài)中時，將所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述至少一個節(jié)點以經(jīng)由所述至少一個節(jié)點接收電荷且同時將所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分；及在所述一個或一個以上控制信號處于第二狀態(tài)中時，將所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述至少一個節(jié)點以經(jīng)由所述至少一個節(jié)點接收電荷且同時將所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分。


圖I圖解說明包括耦合到包含模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的控制單元的電容性觸摸傳感器的實例性系統(tǒng)。圖2A圖解說明圖I的ADC的實例性實施例。 圖2B到圖2C圖解說明圖2A的ADC的實例性操作狀態(tài)。圖3圖解說明用于在圖I的ADC的電容器系統(tǒng)之間交替的實例性方法。圖4圖解說明圖I的ADC的額外實例性實施例。
具體實施例方式圖I圖解說明包括耦合到控制單元150的電容性觸摸傳感器105的系統(tǒng)100的實例。系統(tǒng)100的電容性觸摸傳感器105可包含包括涂覆有呈特定圖案的透明導體的絕緣體的屏幕。當手指或其它物件觸摸所述屏幕的表面時，存在電容改變。可將指示此電容改變的信號發(fā)送到控制單元150用于處理以確定所述觸摸的位置。在各種實施例中，系統(tǒng)100可操作以處理任何適合類型電容(例如表面電容、投射電容、互電容及自電容或絕對電容)的測量。如所描繪，電容性觸摸傳感器105包含感測區(qū)域105A。驅(qū)動電極103(x)及感測電極103 (y)可形成于一個或一個以上襯底上的感測區(qū)域105A中。如所描繪，驅(qū)動電極103 (x)沿水平方向延續(xù)，且感測電極103(y)沿垂直方向延續(xù)。然而，感測與驅(qū)動電極可具有任何適合形狀及布置。電容性感測通道104可形成于感測區(qū)域中驅(qū)動電極103(x)與感測電極103 (y)的邊緣鄰近的區(qū)處。在某些實施例中，驅(qū)動電極103 (X)與感測電極103(y)布置成彼此電隔離。舉例來說，電容性觸摸傳感器105的驅(qū)動電極103 (X)與感測電極103 (y)可布置于絕緣襯底的相對表面上，使得所述襯底提供所述驅(qū)動與感測電極之間的電隔離。系統(tǒng)100的控制單元150可與電容性觸摸傳感器105通信。如所描繪，控制單元150包含驅(qū)動單元110、感測單元120、存儲裝置130及處理器單元140。存儲裝置130可存儲在計算機可讀存儲媒體中用于由處理器單元140執(zhí)行的編程及在處理器單元140的操作中使用或由處理器單元140的操作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。在一些實施例中，控制單元150為集成電路芯片，例如通用微處理器、微控制器、可編程邏輯裝置/陣列、專用集成電路(ASIC)或其組合。在其它實施例中，驅(qū)動單元110、感測單元120及/或處理器單元140可提供于單獨控制單元中。處理器單元140控制驅(qū)動單元110以將驅(qū)動信號(例如電脈沖)供應(yīng)到驅(qū)動電極103 (x)以便在與驅(qū)動電極103 (X)相交的感測電極103 (y)上誘發(fā)電荷。感測單元120經(jīng)由感測電極103 (y)感測各個相交點104處的電荷,且感測單元120將表示節(jié)點電容的測量信號提供到處理器單元140。在所描繪的實施例中，感測單元120包含可操作以將表示節(jié)點電容的信號轉(zhuǎn)換成發(fā)送到處理器單元140的數(shù)字值的一個或一個以上模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)180。在所描繪的實施例中，驅(qū)動電極103(x)經(jīng)由一個或一個以上第一切換元件170連接到驅(qū)動單元110，且感測電極103 (y)經(jīng)由一個或一個以上第二切換元件160連接到感測單元120。切換元件160及170由處理器單元140控制。在特定實施例中，處理器單元140控制切換元件160及170以及驅(qū)動單元110及感測單元120以在感測區(qū)域105A上的所有相交點104處實施感測并提供全感測分辨率?？沈?qū)動每一驅(qū)動電極103 (X)，且可感測來自每一感測電極103(y)的信號。在不同實施例中，處理器單元140控制切換元件160及170以及驅(qū)動單元110及感測單元120以經(jīng)由較小數(shù)目個通道來驅(qū)動及感測?？墒褂盟鲵?qū)動與感測電極的選定子集。在此實例中，向形成較小數(shù)目個驅(qū)動通道的驅(qū)動電極103 (X)群組施加驅(qū)動信號，且從形成較小數(shù)目個感測通道的感測電極103 (y)群組感測信號。在特定實施例中，處理器單元140能夠處理從感測單元120接收的數(shù)據(jù)并確定電 容性觸摸傳感器105上的觸摸的存在及位置。在特定實施例中，電容性觸摸傳感器105上的觸摸的存在及位置可通過檢測所述電容性觸摸傳感器的一個或一個以上電容性感測通道104的電容的改變來確定。在一些實施例中，可周期性地對一個或一個以上電容性感測通道104的電容進行取樣以便確定所述通道的電容是否已改變。在一些實施例中，一個或一個以上電容性感測通道104的電容由ADC180取樣。在典型ADC系統(tǒng)中，ADC的一個或一個以上取樣電容器可操作以從耦合到所述ADC的一個或一個以上積分電容器接收電荷。所述一個或一個以上積分電容器在一時間周期內(nèi)通過存儲對應(yīng)于一值的電荷來測量所述值。在所述時間周期結(jié)束之后，將所述積分電容器上的電荷傳送到ADC的所述一個或一個以上取樣電容器。接著，將所述ADC的取樣電容器中的電荷轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。在一些系統(tǒng)中，積分電容器可在ADC正轉(zhuǎn)換存儲于所述取樣電容器上的電荷時測量新的值。這些典型系統(tǒng)具有各種缺點，包含用于分離積分與取樣電容器的增加的區(qū)域、由將電荷從積分電容器傳送到取樣電容器產(chǎn)生的電荷再分布誤差以及相對緩慢的操作，這是因為必須在ADC可開始轉(zhuǎn)換過程之前將電荷從積分電容器傳送到取樣電容器。在一些實施例中，ADC180包括第一電容器系統(tǒng)及第二電容器系統(tǒng)。所述第一及第二電容器系統(tǒng)各自包括一個或一個以上電容器。每一電容器系統(tǒng)以可拆卸方式I禹合到ADC180的同一部分及同一感測電路。每一電容器系統(tǒng)經(jīng)配置以在耦合到感測電路時存儲經(jīng)由所述感測電路接收的電荷量且在耦合到ADC180的所述部分時將經(jīng)由感測電路接收的電荷量提供到ADC180以用于轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。ADC180可進一步包括經(jīng)配置以產(chǎn)生一個或一個以上控制信號的定時電路及經(jīng)配置以接收所述一個或一個以上控制信號的切換電路。當所述一個或一個以上控制信號處于第一狀態(tài)中時，切換電路將第一電容器系統(tǒng)耦合到感測電路以經(jīng)由所述感測電路接收電荷且同時將第二電容器系統(tǒng)耦合到ADC180的所述部分。當所述一個或一個以上控制信號處于第二狀態(tài)中時，所述切換電路將第二電容器系統(tǒng)耦合到感測電路以經(jīng)由所述感測電路接收電荷且同時將第一電容器系統(tǒng)耦合到ADC180的所述部分。
圖2A圖解說明ADC180的實例性實施例。圖2B到圖2C圖解說明ADC180的實例性操作狀態(tài)。圖3圖解說明用于在ADC180的電容器系統(tǒng)之間交替的實例性方法，且圖4圖解說明ADC180的額外實例性實施例。圖2A圖解說明為ADC180的實例性實施例的實例性系統(tǒng)200。系統(tǒng)200包括具有雙重積分電容器系統(tǒng)206及208的ADC。在某些實施例中，系統(tǒng)200的全部或一部分可駐存于電容性觸摸傳感器控制單元(例如圖I的控制單元150)內(nèi)。在特定實施例中，系統(tǒng)200的至少一部分駐存于電容性觸摸傳感器控制單元的感測單元(例如控制單元150的感測單元120)內(nèi)。在特定實施例中，系統(tǒng)200的ADC經(jīng)配置以接收指示電容性觸摸傳感器105的電容性感測通道104的電容的信號并將所述信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。系統(tǒng)200包括感測電路202、定時電路204、兩個電容器系統(tǒng)206及208、一系列開關(guān)210到213、比較器214、ADC邏輯222及數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC) 224。兩個電容器系統(tǒng)206及208各自可操作以用作積分及取樣電容器。在一些實施例中，電容器系統(tǒng)206可在電容器208用作積分電容器時用作取樣電容器且在電容器208用作取樣電容器時用作積分電容 器。因此，系統(tǒng)200的ADC包含也用作所述ADC的取樣電容器的雙重積分電容器。因此，本發(fā)明的某些實施例可避免與單獨的積分及取樣電容器相關(guān)聯(lián)的各種缺點。感測電路202可包括用于分別經(jīng)由開關(guān)210及212將信號傳輸?shù)诫娙萜飨到y(tǒng)206及208的任何適合電路。舉例來說，感測電路202可包括一個或一個以上接收墊、放大器、反相器、傳輸線或其它適合電路。在特定實施例中，感測電路202耦合到電容性觸摸傳感器105的電容性感測通道104，且經(jīng)配置以將指示電容性觸摸傳感器105的區(qū)域(例如電容性感測通道104)的電容的信號傳輸?shù)诫娙萜飨到y(tǒng)206及208。電容器系統(tǒng)206及208各自包括可操作以接收并存儲來自感測電路202的信號的一個或一個以上電容器。在一些實施例中，電容器系統(tǒng)206及208可各自包括并聯(lián)耦合在一起的多個電容器。電容器系統(tǒng)206及208分別經(jīng)由開關(guān)210及212而各自以可拆卸方式耦合到感測電路。電容器系統(tǒng)206及208各自經(jīng)配置以存儲從感測電路202接收的信號并將所存儲信號提供到ADC的特定部分以將所述所存儲信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。在一些實施例中，來自感測電路202的信號可包括一電荷量。在特定實施例中，所述電荷量可指示由感測電路202感測的電容。在一些實施例中，電容器系統(tǒng)206及208各自以可拆卸方式耦合到ADC的特定部分。在所描繪的實施例中，電容器系統(tǒng)206及208各自以可拆卸方式耦合到比較器214且更特定來說耦合到比較器214的反相輸入。如圖所示，開關(guān)211及213直接連接到比較器214且分別將電容器系統(tǒng)206及208耦合到比較器214。定時電路204耦合到開關(guān)210到213且經(jīng)配置以產(chǎn)生發(fā)送到開關(guān)210到213的一個或一個以上控制信號。舉例來說，定時電路204可發(fā)送信號S，所述信號S可操作以在S為高時將開關(guān)210及213閉合且在S為低時將所述開關(guān)斷開。定時電路204還可發(fā)送信號云,所述信號$可操作以在$為高時將開關(guān)211及212斷開且在S為低時將所述開關(guān)閉合。在一些實施例中，友為信號S的經(jīng)反相版本。開關(guān)210到213可共同地構(gòu)成可操作以從定時電路204接收一個或一個以上控制信號的切換電路?；谒邮湛刂菩盘柕闹担銮袚Q電路可將電容器系統(tǒng)206及208耦合到系統(tǒng)200的適當元件。在從定時電路204接收的控制信號處于第一狀態(tài)中時，所述切換電路可將電容器系統(tǒng)206耦合到感測電路202且同時將電容器系統(tǒng)208耦合到比較器214。舉例來說，如圖2B中所示，在控制信號S為高且控制信號及為低時，電容器系統(tǒng)206通過開關(guān)210耦合到感測電路202且電容器系統(tǒng)208通過開關(guān)213耦合到比較器214。在從定時電路204接收的控制信號處于第二狀態(tài)中時，所述切換電路可將電容器系統(tǒng)208耦合到感測電路202且同時將電容器系統(tǒng)206耦合到比較器214。舉例來說，如圖2C中所示，在控制信號S為低且控制信號5為高時，電容器系統(tǒng)208通過開關(guān)212耦合到感測電路202且電容器系統(tǒng)206通過開關(guān)211耦合到比較器214。在一些實施例中，所述切換電路可包括臨時將電容器系統(tǒng)206或208中的一者耦合到感測電路202且將另一電容器系統(tǒng)耦合到比較器214的多個開關(guān)。結(jié)合用于在ADC180的電容器系統(tǒng)之間交替的實例性方法300來進一步描述圖2B到圖2C。所述方法在步驟302處開始。在步驟304處，將第一電容器系統(tǒng)耦合到感測電路且將第二電容器系統(tǒng)與感測電路解耦。舉例來說，在圖2B中，通過閉合的開關(guān)210將電容器系統(tǒng)206耦合到感測電路202，且經(jīng)由斷開的開關(guān)212將電容器系統(tǒng)208與感測電路解耦。在步驟306處，將第二電容器系統(tǒng)耦合到ADC的一部分，且將第一電容器系統(tǒng)與ADC的·所述部分解耦。舉例來說，經(jīng)由閉合的開關(guān)213將電容器系統(tǒng)208耦合到比較器214，且經(jīng)由斷開的開關(guān)211將電容器系統(tǒng)206與比較器214解耦。在步驟308處，在感測電路與第一電容器系統(tǒng)之間傳送電荷，同時通過ADC將第二電容器系統(tǒng)上的所存儲電荷轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。舉例來說，可在感測電路202與電容器系統(tǒng)206之間傳送電荷，同時通過系統(tǒng)200的ADC將由電容器系統(tǒng)208存儲的電荷轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。在步驟310處，將第二電容器系統(tǒng)耦合到感測電路，且將第一電容器系統(tǒng)與感測電路解耦。舉例來說，在圖2C中，通過閉合的開關(guān)212將電容器系統(tǒng)208耦合到感測電路202，且經(jīng)由斷開的開關(guān)210將電容器系統(tǒng)206與感測電路解耦。在步驟312處，將第一電容器系統(tǒng)耦合到ADC的所述部分，且將第二電容器系統(tǒng)與ADC的所述部分解耦。舉例來說，經(jīng)由閉合的開關(guān)211將電容器系統(tǒng)206耦合到比較器214，且經(jīng)由斷開的開關(guān)213將電容器系統(tǒng)208與ADC解耦。在步驟314處，將電荷從感測電路傳送到第二電容器系統(tǒng)，同時通過ADC將第一電容器系統(tǒng)上的所存儲電荷轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。舉例來說，可在感測電路202與電容器系統(tǒng)208之間傳送電荷，同時通過系統(tǒng)200的ADC將由電容器系統(tǒng)206存儲的電荷轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。所述方法在步驟316處結(jié)束。在步驟308及314期間，任何適合ADC可將存儲于電容器系統(tǒng)206及208處的電荷轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。舉例來說，在圖2中，將系統(tǒng)200的ADC描繪為逐次逼近ADC。作為另一實例，在圖4中，描繪算法ADC。再次參考圖2B，系統(tǒng)200的ADC包括比較器214、ADC邏輯222及DAC224。電容器系統(tǒng)208耦合到比較器214，且ADC可操作以將由電容器系統(tǒng)208存儲的電荷量轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。舉例來說，由電容器系統(tǒng)208存儲的電荷量可產(chǎn)生跨越電容器系統(tǒng)208的電壓降，所述電壓降被轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。比較器214可操作以從DAC224接收電壓且將其與存儲于電容器系統(tǒng)208中的電壓進行比較。比較器輸出220將此比較的結(jié)果饋送到ADC邏輯222。ADC邏輯222可操作以存儲提供到DAC224的η位二進制值223。DAC224基于參考電壓VMf228而將所述η位二進制值轉(zhuǎn)換成模擬電壓。接著將所述模擬電壓提供到比較器214以用于與來自電容器系統(tǒng)208的電壓進行比較。在特定實施例中，在模/數(shù)轉(zhuǎn)換的第一反復(fù)中，ADC邏輯將首先輸出其中將最高有效位設(shè)定為數(shù)字I且將每一其它位設(shè)定為數(shù)字O的二進制值223。因此，如果ADC為8位ADC，那么第一數(shù)字值將為1000000 (其對應(yīng)于十進制值64)。DAC224接收此值并基于Vref228將其轉(zhuǎn)換成模擬電壓。在此情況下，所述模擬電壓將為Vref的約1/2，因為所述模擬電壓等于乘以二進制值223的十進制值￠4)除以二進制值223的最大十進制值
(127)=Vref*64/1270將所述模擬電壓與由電容器系統(tǒng)208存儲的電壓進行比較。如果來自DAC224的模擬電壓高于由電容器系統(tǒng)208存儲的電壓， 那么二進制值223的最高有效位被復(fù)位為0，否則其保持設(shè)定為I。將二進制值223的下一最高有效位設(shè)定為1，由DAC產(chǎn)生對應(yīng)模擬電壓，做出比較，且由ADC邏輯222記錄結(jié)果。此過程針對信號223的每一位重復(fù)直到獲得結(jié)果230為止。結(jié)果230為對應(yīng)于存儲于電容器系統(tǒng)208中的電壓的數(shù)字值。可由ADC執(zhí)行類似程序以將存儲于電容器系統(tǒng)206中的值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。特定實施例可提供以下技術(shù)優(yōu)點中的一者或一者以上或者不提供以下技術(shù)優(yōu)點中的任一者。特定實施例可提供具有雙重積分電容器的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。在特定實施例中，每一積分電容器還可用作模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的取樣電容器。特定實施例可減小感測電壓并將所述電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值所需的面積。一些實施例減小由將電荷從積分電容器傳送到取樣電容器產(chǎn)生的電荷再分布誤差。特定實施例加速取樣及轉(zhuǎn)換的操作或增加可在給定時間中轉(zhuǎn)換的樣本的數(shù)目。圖4圖解說明為ADC180的實例性實施例的實例性系統(tǒng)400。系統(tǒng)400包括具有雙重積分電容器系統(tǒng)446及448的ADC。在某些實施例中，系統(tǒng)400的全部或一部分可駐存于電容性觸摸傳感器控制單元(例如控制單元150)內(nèi)。在特定實施例中，系統(tǒng)400的至少一部分駐存于電容性觸摸傳感器控制單元的感測單元(例如控制單元150的感測單元120)內(nèi)。在特定實施例中，系統(tǒng)400的ADC經(jīng)配置以接收指示電容性觸摸傳感器105的電容性感測通道104的電容的信號并將所述信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。系統(tǒng)400包括感測電路402、定時電路404、兩個電容器系統(tǒng)446及448、開關(guān)410到413、420到422、426到429及434到438、電容器423到424、差分放大器440、ADC邏輯430及數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC) 432、433 (A)及433 (B)。感測電路402可包括用于經(jīng)由開關(guān)410到413將信號傳輸?shù)诫娙萜飨到y(tǒng)446及448的任何適合電路。舉例來說，感測電路402可包括一個或一個以上接收墊、放大器、反相器、傳輸線或其它適合電路。在特定實施例中，感測電路402耦合到電容性觸摸傳感器105的電容性感測通道104且經(jīng)配置以將指示電容性觸摸傳感器105的區(qū)域(例如電容性感測通道104)的電容的信號的傳輸?shù)诫娙萜飨到y(tǒng)446及448。在特定實施例中，感測電路402可操作以在線406及408上傳輸由控制單元150將電脈沖的正(即，上升)邊緣發(fā)送到電容性感測通道104而誘發(fā)的信號Vinl。感測電路402也可操作以在線407及409上傳輸由控制單元150將電脈沖的負(即，下降)邊緣發(fā)送到電容性感測通道104而誘發(fā)的信號Vin2。感測電路402可包含耦合到連接407及409使得負邊緣產(chǎn)生傳送到電容器系統(tǒng)446或448的電荷的反相器。在所描繪的實施例中，電容器系統(tǒng)446及448各自包括可操作以接收并存儲從感測電路402接收的一個或一個以上信號的兩個電容器。電容器系統(tǒng)446經(jīng)由開關(guān)410及411以可拆卸方式耦合到感測電路402，且電容器系統(tǒng)448經(jīng)由開關(guān)412及413以可拆卸方式耦合到所述感測電路。電容器系統(tǒng)446及448各自經(jīng)配置以存儲從感測電路402接收的一個或一個以上信號并將一個或一個以上所存儲信號提供到系統(tǒng)400的ADC的特定部分以將所存儲信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。在一些實施例中，來自感測電路402的信號可包括一電荷量。在特定實施例中，所述電荷量可指示由感測電路402感測的電容。在一些實施例中，電容器系統(tǒng)446及448各自以可拆卸方式耦合到ADC的特定部分。在所描繪的實施例中，電容器系統(tǒng)446及448分別經(jīng)由開關(guān)421及422各自以可拆卸方式耦合到差分放大器440且更特定來說耦合到差分放大器440的反相輸入。電容器系統(tǒng)446及448也經(jīng)由開關(guān)428及429各自以可拆卸方式耦合到差分放大器440的輸出425。定時電路404耦合到開關(guān)410到413,421到422,428到429及437到438且經(jīng)配置以產(chǎn)生發(fā)送到這些開關(guān)的一個或一個以上控制信號。定時電路404可操作以產(chǎn)生具有至少第一狀態(tài)及第二狀態(tài)的控制信號。在第一狀態(tài)中，來自定時電路404的信號將開關(guān)410及411閉合以將電容器系統(tǒng)446耦合到感測電路402且將開關(guān)412及413斷開使得第二電容器系統(tǒng)448不耦合到感測電路402。同時，通過來自定時電路404的信號使開關(guān)421及426 保持斷開，使得電容器系統(tǒng)446不耦合到ADC的差分放大器440且使開關(guān)422及427保持閉合以將電容器系統(tǒng)448耦合到差分放大器。在一些實施例中，開關(guān)421、422、426及427還取決于耦合到開關(guān)420的時鐘信號CK。在特定實施例中，除非時鐘信號CK不有效(或時鐘信號CK的補碼f f效)，否則這些開關(guān)不會閉合。在來自足時電路404的控制信號處于第一狀態(tài)中時，可在感測電路202與電容器系統(tǒng)446之間傳送電荷，同時通過系統(tǒng)400的ADC將由電容器系統(tǒng)448存儲的電荷轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。在來自定時電路404的控制信號處于第二狀態(tài)中時，來自定時電路404的信號將開關(guān)410及411斷開以將電容器系統(tǒng)446與感測電路402解耦且將開關(guān)412及413閉以將第二電容器系統(tǒng)448耦合到感測電路402。同時，可將開關(guān)421及426閉合(取決于時鐘信號CK的值)以將電容器系統(tǒng)446耦合到ADC的差分放大器440，且使開關(guān)422及427保持斷開以將電容器系統(tǒng)448與差分放大器440解耦。在第二狀態(tài)中，可在感測電路402與電容器系統(tǒng)448之間傳送電荷，同時通過系統(tǒng)400的ADC將由電容器系統(tǒng)446存儲的電荷轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。系統(tǒng)400的ADC可操作以將由電容器系統(tǒng)446或448存儲的電荷量轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。將關(guān)于電容器系統(tǒng)446來描述所述操作。ADC利用兩個級來執(zhí)行轉(zhuǎn)換。在選擇電容器系統(tǒng)446來用于轉(zhuǎn)換時，使用級443及442。在選擇電容器系統(tǒng)448來用于轉(zhuǎn)換時，使用級444 及 442。由電容器系統(tǒng)446存儲的電荷量可產(chǎn)生跨越電容器416及417的電壓降，通過ADC將所述電壓降轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。在&信號為有效時，開關(guān)421閉合且差分放大器440可操作以放大跨越電容器416及417的電壓。經(jīng)放大電壓可稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換的中間結(jié)果且存儲于級442的電容器423及424中。基于此經(jīng)放大值，ADC邏輯430將確定當前結(jié)果431及復(fù)合結(jié)果的一部分。在CK變?yōu)橛行r，開關(guān)421將斷開且開關(guān)420將閉合。將當前結(jié)果431饋送到級442的DAC432。DAC432接著基于當前結(jié)果431的值而施加選自434、435及436的電壓。由差分放大器440放大此電壓以及存儲于電容器423及424中的電壓。將所得電壓(第二中間結(jié)果)存儲于級443的電容器系統(tǒng)446中。ADC邏輯430將基于所得電壓而確定新的當前結(jié)果431及復(fù)合結(jié)果的額外部分。將此新的當前結(jié)果431饋送到級443的DAC433 (A) o DAC433 (A)接著基于當前結(jié)果431的值而施加選自434 (A) ,435 (A)及436 (A)的電壓。接著由差分放大器440放大由DAC433 (A)施加的電壓連同存儲于電容器系統(tǒng)446中的電壓，且將所得電壓存儲于電容器423及424中。由ADC邏輯430確定新的當前結(jié)果431及復(fù)合結(jié)果的額外部分。系統(tǒng)400以此方式繼續(xù)，從而在級442與443之間切換，直到轉(zhuǎn)換完成且獲得指示存儲于電容器系統(tǒng)446中的初始電壓電平的數(shù)字值的復(fù)合結(jié)果為止。在一些實施例中，DAC433(A)及433(B)中的一者可通過在級443與444之間共享另一 DAC來消除。舉例來說，DAC433 (A)可如下由級443與444共享。在ADC正轉(zhuǎn)換由級443的電容器系統(tǒng)446存儲的值時，DAC433(A)可經(jīng)選擇以由級443使用。在ADC正轉(zhuǎn)換由級444的電容器系統(tǒng)448存儲的值時，DAC433 (B)可由級444使用。
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本文中，對計算機可讀存儲媒體的提及囊括擁有結(jié)構(gòu)的一個或一個以上非暫時有形計算機可讀存儲媒體。作為一實例且不以限制方式，計算機可讀存儲媒體可包含基于半導體的或其它IC(例如，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或ASIC)、硬盤、HDD、混合硬驅(qū)動器(HHD)、光盤、光盤驅(qū)動器(ODD)、磁光盤、磁光驅(qū)動器、軟盤、軟盤驅(qū)動器(FDD)、磁帶、全息存儲媒體、固態(tài)驅(qū)動器(SSD)、RAM驅(qū)動器、安全數(shù)字卡、安全數(shù)字驅(qū)動器或另一適合計算機可讀存儲媒體或者在適當?shù)那闆r下這些各項中的兩者或兩者以上的組合。本文中，對計算機可讀存儲媒體的提及不包含不具有在35U. S. C. § 101下受專利保護的資格的任何媒體。本文中，對計算機可讀存儲媒體的提及不包含暫時形式的信號傳輸(例如傳播的電或電磁信號自身)，從而其不具有在35U. S. C. § 101下受專利保護的資格。計算機可讀非暫時存儲媒體可為易失性、非易失性或在適當?shù)那闆r下易失性與非易失性的組合。本文中，“或”為包含性而非互斥性，除非上下文另有明確指示或另有指示。因此，本文中，“A或B”意指“A、B或兩者”，除非上下文另有明確指示或另有指示。此外，“及”既為聯(lián)合的又為各自的，除非上下文另有明確指示或另有指示。因此，本文中，“A及B”意指“A及B，聯(lián)合地或各自地”，除非上下文另有明確指示或另有指示。本發(fā)明囊括所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的對本文中的實例性實施例的所有改變、替代、變化、更改及修改。此外，在所附權(quán)利要求書中對經(jīng)調(diào)適以、經(jīng)配置以、能夠、經(jīng)配置以、經(jīng)啟用以、可操作以或操作以執(zhí)行特定功能的設(shè)備或系統(tǒng)或者設(shè)備或系統(tǒng)的組件的提及囊括所述設(shè)備、系統(tǒng)、組件，不論其或所述特定功能是否被激活、接通或解除鎖定，只要所述設(shè)備、系統(tǒng)或組件經(jīng)如此調(diào)適、經(jīng)如此布置、能夠如此、經(jīng)如此配置、經(jīng)如此啟用、可如此操作或如此操作即可。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，其包括 第一電容器系統(tǒng)及第二電容器系統(tǒng)，每一電容器系統(tǒng)包括一個或一個以上電容器，每一電容器系統(tǒng)以可拆卸方式耦合到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的同一部分及同一感測電路，每一電容器系統(tǒng)經(jīng)配置以在耦合到所述感測電路時存儲經(jīng)由所述感測電路接收的電荷量，且在耦合到所述ADC的所述部分時將經(jīng)由所述感測電路接收的所述電荷量提供到所述ADC以用于轉(zhuǎn)換成數(shù)字值； 定時電路，其經(jīng)配置以產(chǎn)生一個或一個以上控制信號 '及 切換電路，其經(jīng)配置以 接收所述一個或一個以上控制信號； 在所述一個或一個以上控制信號處于第一狀態(tài)中時，將所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述感測電路以經(jīng)由所述感測電路接收電荷且同時將所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分；及 在所述一個或一個以上控制信號處于第二狀態(tài)中時，將所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述感測電路以經(jīng)由所述感測電路接收電荷且同時將所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中 所述感測電路耦合到電容性觸摸傳感器；且 所述電荷量指示所述電容性觸摸傳感器的區(qū)域的所測量電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，所述切換電路包括 第一開關(guān)系統(tǒng)，其包括可操作以將所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述感測電路的一個或一個以上開關(guān)； 第二開關(guān)系統(tǒng)，其包括可操作以將所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分的一個或一個以上開關(guān)； 第三開關(guān)系統(tǒng)，其包括可操作以將所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述感測電路的一個或一個以上開關(guān)；及 第四開關(guān)系統(tǒng)，其包括可操作以將所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分的一個或一個以上開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述切換電路經(jīng)配置以 使所述第一開關(guān)系統(tǒng)及所述第四開關(guān)系統(tǒng)的每一開關(guān)保持閉合，而同時使所述第二開關(guān)系統(tǒng)及所述第三開關(guān)系統(tǒng)的每一開關(guān)保持斷開；及 使所述第二開關(guān)系統(tǒng)及所述第三開關(guān)系統(tǒng)的每一開關(guān)保持閉合，而同時使所述第一開關(guān)系統(tǒng)及所述第四開關(guān)系統(tǒng)的每一開關(guān)保持斷開。
5.一種方法，其包括 產(chǎn)生一個或一個以上控制信號； 在所述一個或一個以上控制信號處于第一狀態(tài)中時 將包括一個或一個以上電容器的第一電容器系統(tǒng)耦合到感測電路； 將包括一個或一個以上電容器的第二電容器系統(tǒng)耦合到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的一部分； 由所述第一電容器系統(tǒng)存儲經(jīng)由所述感測電路接收的第一電荷量； 由所述第二電容器系統(tǒng)將第二電荷量提供到所述ADC以用于轉(zhuǎn)換成第一數(shù)字值 '及在所述一個或一個以上控制信號處于第二狀態(tài)中時 將所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述感測電路； 將所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分； 由所述第二電容器系統(tǒng)存儲經(jīng)由所述感測電路接收的第三電荷量；及 由所述第一電容器系統(tǒng)將所述第一電荷量提供到所述ADC以用于轉(zhuǎn)換成第二數(shù)字值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中 將所述感測電路耦合到電容性觸摸傳感器；且 所述第一、第二及第三電荷量各自指示所述電容性觸摸傳感器的區(qū)域的電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中 通過包括一個或一個以上開關(guān)的第一開關(guān)系統(tǒng)將所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述感測電路； 通過包括一個或一個以上開關(guān)的第二開關(guān)系統(tǒng)將所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分； 通過包括一個或一個以上開關(guān)的第三開關(guān)系統(tǒng)將所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述感測電路；且 通過包括一個或一個以上開關(guān)的第四開關(guān)系統(tǒng)將所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其進一步包括 使所述第一開關(guān)系統(tǒng)及所述第四開關(guān)系統(tǒng)的每一開關(guān)保持閉合，而同時使所述第二開關(guān)系統(tǒng)及所述第三開關(guān)系統(tǒng)的每一開關(guān)保持斷開；及 使所述第二開關(guān)系統(tǒng)及所述第三開關(guān)系統(tǒng)的每一開關(guān)保持閉合，而同時使所述第一開關(guān)系統(tǒng)及所述第四開關(guān)系統(tǒng)的每一開關(guān)保持斷開。
9.一種設(shè)備，其包括 電容性觸摸傳感器，其包括多個節(jié)點；及 控制單元，其耦合到所述電容性觸摸傳感器，所述控制單元包括 第一電容器系統(tǒng)及第二電容器系統(tǒng)，每一電容器系統(tǒng)包括一個或一個以上電容器，每一電容器系統(tǒng)以可拆卸方式耦合到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的同一部分及所述電容性觸摸傳感器的至少一個節(jié)點，每一電容器系統(tǒng)經(jīng)配置以在耦合到所述至少一個節(jié)點時存儲經(jīng)由所述至少一個節(jié)點接收的電荷量，且在耦合到所述ADC時將經(jīng)由所述至少一個節(jié)點接收的所述電荷量提供到所述ADC以用于轉(zhuǎn)換成數(shù)字值； 定時電路，其經(jīng)配置以產(chǎn)生一個或一個以上控制信號 '及 切換電路，其經(jīng)配置以 接收所述一個或一個以上控制信號； 在所述一個或一個以上控制信號處于第一狀態(tài)中時，將所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述至少一個節(jié)點以經(jīng)由所述至少一個節(jié)點接收電荷且同時將所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分；及 在所述一個或一個以上控制信號處于第二狀態(tài)中時，將所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述至少一個節(jié)點以經(jīng)由所述至少一個節(jié)點接收電荷且同時將所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，所述切換電路包括 第一開關(guān)系統(tǒng)，其包括可操作以將所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述至少一個節(jié)點的一個或一個以上開關(guān)； 第二開關(guān)系統(tǒng)，其包括可操作以將所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分的一個或一個以上開關(guān)； 第三開關(guān)系統(tǒng)，其包括可操作以將所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述至少一個節(jié)點的一個或一個以上開關(guān)；及 第四開關(guān)系統(tǒng)，其包括可操作以將所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分的一個或一個以上開關(guān)。
全文摘要
本申請案涉及一種具有雙重積分電容器系統(tǒng)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。在一個實施例中，一種設(shè)備包括第一電容器系統(tǒng)及第二電容器系統(tǒng)。每一電容器系統(tǒng)以可拆卸方式耦合到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的同一部分及同一感測電路。每一電容器系統(tǒng)在耦合到所述感測電路時存儲經(jīng)由所述感測電路接收的電荷，且在耦合到所述ADC時將經(jīng)由所述感測電路接收的所述電荷提供到所述ADC以用于轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。在控制信號處于第一狀態(tài)中時，所述第一電容器系統(tǒng)經(jīng)由所述感測電路接收電荷且所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分。在一個或一個以上控制信號處于第二狀態(tài)中時，所述第二電容器系統(tǒng)耦合到所述感測電路以經(jīng)由所述感測電路接收電荷且所述第一電容器系統(tǒng)耦合到所述ADC的所述部分。
文檔編號H03M1/12GK102957428SQ20121028171
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者特龍·彼得森 申請人:愛特梅爾公司