自電容觸摸檢測電路的製作方法
2023-04-23 23:11:46
自電容觸摸檢測電路的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種自電容觸摸檢測電路，包括信號發生器、第一放大器、抵消信號發生器和模數轉換器，所述信號發生器產生驅動信號後分為第一輸出支路和第二輸出支路，其中所述第一輸出支路與所述抵消信號發生器連接，經過所述抵消電路後的信號輸出到所述放大器的第一輸入端，所述第二輸出支路分別與觸摸面板以及所述放大器的第二輸入端連接，所述放大器輸出信號至所述模數轉換器，所述模數轉換器將信號轉化為數位訊號後發送給主控。本發明提供的自電容觸摸檢測電路，通過在信號發生器和放大器之間增設一抵消信號發生器，進而提高了放大器的放大倍數，提高了檢測電路抗幹擾的能力。
【專利說明】自電容觸摸檢測電路
【技術領域】
[0001]本發明屬於電路【技術領域】，尤其涉及一種用於電容觸控螢幕的自電容觸摸檢測電路。
【背景技術】
[0002]現有電容式觸控螢幕/鍵主要採用自電容檢測觸摸輸入和互電容檢測觸摸輸入兩種技術。自電容檢測技術是將電容的一端接地，從電容的另一端發送和接收信號來檢測電容的變化以識別是否有觸摸輸入。檢測單個自電容的變化只需要一個IO埠即可，佔用IO埠少。同時該類觸控螢幕可以用單層導電材料來生產實現，大大節約了屏的生產成本。互電容檢測技術是在電容的一端發射信號，從電容的另一端接收信號來檢測電容的變化以識別是否有觸摸輸入。因此檢測單個互電容的變化需要兩個IO埠，佔用IO埠相對較多。同時該類觸控螢幕需要用兩層導電材料來生產實現，屏的製作成本相對高昂。
[0003]現有自電容檢測技術有多種檢測方法。有的基於張馳振蕩的原理將電容轉化為頻率或周期信號進行測量，有的採用電阻、電容充放電的方法進單斜率或雙斜率積分計數來測量電容，有的採用調節電容充放電電流大小進行逐次逼近的辦法測量電容，等等。這些自電容檢測辦法存在一共同缺陷，即抗環境幹擾能力很弱。尤其是對應用在手機上的觸摸顯示屏來說，面臨來自LCD顯示的幹擾和來自手機射頻信號的幹擾，現有自電容檢測辦法所實現的觸摸信號的信噪比不高，大部分都在30:1以下，將導致出現觸控螢幕的解析度低、觸摸檢測容易被誤動作等現象。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題在於提供一種自電容觸摸檢測電路，通過增加抵消信號發生器，提高了放大器的放大倍數，提高了檢測電路抗幹擾的能力。
[0005]本發明是這樣實現的:一種自電容觸摸檢測電路，包括信號發生器、第一放大器、抵消信號發生器和模數轉換器，所述信號發生器產生驅動信號後分為第一輸出支路和第二輸出支路，其中所述第一輸出支路與所述抵消信號發生器連接，經過所述抵消電路後的信號輸出到所述放大器的第一輸入端，所述第二輸出支路分別與觸摸面板以及所述放大器的第二輸入端連接，所述放大器輸出信號至所述模數轉換器，所述模數轉換器將信號轉化為數位訊號後發送給主控。
[0006]一實施例中，所述信號發生器包括弦波發生器和數模轉換器，所述弦波發生器產生弦波信號，然後再通過數模轉換器將弦波信號轉化為模擬信號。
[0007]—實施例中，所述抵消信號發生器包括第一電阻、第二電阻和第一電容，所述第一電阻一端與所述第一輸出支路連接，另一端與所述放大器的第一輸入端連接，所述第一電容一端接地，另一端與所述第二電阻一端連接，所述第二電阻另一端與所述放大器的第一輸入端連接。
[0008]優選地，所述第一電阻、第二電阻為可變電阻，所述第一電容為可變電容。[0009]一實施例中，所述抵消信號發生器與所述放大器的第一輸入端之間還連接有一第二放大器。
[0010]一實施例中，所述的自電容觸摸檢測電路還包括濾波器，所述濾波器連接在所述第一放大器和所述模數轉換器之間。
[0011]一實施例中，所述的自電容觸摸檢測電路還包括第三電阻，所述第三電阻連接在所述信號發生器和所述放大器的第二輸入端之間。
[0012]優選地，所述第三電阻為可變電阻。
[0013]優選地，所述放大器為可程序設計增益放大器。
[0014]優選地，所述濾波器為抗混迭濾波器。
[0015]本發明提供的自電容觸摸檢測電路，通過在信號發生器和放大器之間增設一抵消信號發生器，進而提高了放大器的放大倍數，提高了檢測電路抗幹擾的能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明實施例提供的一種自電容觸摸檢測電路原理框圖；
[0017]圖2為圖1中自電容觸摸檢測電路與觸摸面板連接等效電路示意框圖原理框圖；
[0018]圖3為本發明另一實施例提供的一種自電容觸摸檢測電路原理框圖；
[0019]圖4為本發明實施例提供的一種抵消信號發生器原理框圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0021]如圖1和圖2所示，一種自電容觸摸檢測電路，包括信號發生器、放大器、抵消信號發生器、濾波器和模數轉換器，信號發生器產生驅動信號後分為第一輸出支路和第二輸出支路，其中第一輸出支路與抵消信號發生器連接，經過抵消電路後的信號輸出到放大器的第一輸入端，第二輸出支路分別與觸摸面板以及放大器的第二輸入端連接，放大器輸出信號至模數轉換器，模數轉換器將信號轉換為數位訊號發送給主控。優選地，本實施例中放大器為可程序設計增益放大器(PGA)，濾波器為抗混迭濾波器。優選地，第一輸入端為為反相輸入端,第二輸入端為同相輸入端。
[0022]如圖3所示，本發明實施例中信號發生器包括弦波發生器和數模轉換器，弦波發生器產生弦波信號，然後再通過數模轉換器將弦波信號轉化為模擬信號。驅動端TX輸出一特定頻率弦波，經過觸摸面板衰減之後送到感應端RX，同時經過抵消信號發生器後發生衰減(假設振幅衰減為A3)，沒有抵消信號發生器的情況，數字電路可以解出其振幅為Al,經過手指觸碰後振幅為A2，touch difference = A1-A2，有抵消信號發生器的情況，數字電路可以解出其振幅為A1-A3,經過手指觸碰後振幅為A2-A3, touch difference =(A1-A3)-(A2-A3) = A1-A2。對於放大器來說，輸出信號大小通常是固定不變的，參考段和輸入端的信號相減A1-A3。數模轉換器的輸入信號大小由原本的AlxPGA_gain大幅降為(Al-A3)xPGA_gain，等效於PGA_gain或是Al可以增加。放大器後面的電路對於噪聲的要求降低，同時，數模轉換器自身的閃變效應噪聲(flicker noise)也可以被大幅消除,提高了檢測電路抗幹擾的能力。
[0023]如圖4所示，本發明實施例中抵消信號發生器包括第一電阻Rcl、第二電阻Rc2和第一電容Ccl,第一電阻Rcl —端與第一輸出支路連接，另一端與放大器的第一輸入端連接，第一電容Ccl 一端接地,另一端與第二電阻Rc2 —端連接,第二電阻Rc2另一端與放大器的第一輸入端連接。優選地，為了適應不同的應用場景，第一電阻Rcl、第二電阻Rc2為可變電阻，其電阻根據實際情況而定，同理，第一電容Ccl為可變電容，其電容根據實際情況而定。
[0024]進一步的，本發明實施例中自電容觸摸檢測電路，還包括第三電阻Rc3，第三電阻連接在信號發生器和放大器的第二輸入端之間。優選地，第三電阻為可變電阻，其電阻根據實際情況而定。
[0025]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種自電容觸摸檢測電路，其特徵在於，包括信號發生器、第一放大器、抵消信號發生器和模數轉換器，所述信號發生器產生驅動信號後分為第一輸出支路和第二輸出支路，其中所述第一輸出支路與所述抵消信號發生器連接，經過所述抵消電路後的信號輸出到所述放大器的第一輸入端，所述第二輸出支路分別與觸摸面板以及所述放大器的第二輸入端連接，所述放大器輸出信號至所述模數轉換器，所述模數轉換器將信號轉化為數位訊號後發送給主控。
2.如權利要求1所述的自電容觸摸檢測電路，其特徵在於，所述信號發生器包括弦波發生器和數模轉換器，所述弦波發生器產生弦波信號，然後再通過數模轉換器將弦波信號轉化為模擬信號。
3.如權利要求1所述的自電容觸摸檢測電路，其特徵在於，所述抵消信號發生器包括第一電阻、第二電阻和第一電容，所述第一電阻一端與所述第一輸出支路連接，另一端與所述放大器的第一輸入端連接，所述第一電容一端接地，另一端與所述第二電阻一端連接，所述第二電阻另一端與所述放大器的第一輸入端連接。
4.如權利要求3所述的自電容觸摸檢測電路，其特徵在於，所述第一電阻、第二電阻為可變電阻，所述第一電容為可變電容。
5.如權利要求3所述的自電容觸摸檢測電路，其特徵在於，所述抵消信號發生器與所述放大器的第一輸入 端之間還連接有一第二放大器。
6.如權利要求1所述的自電容觸摸檢測電路，其特徵在於，還包括濾波器，所述濾波器連接在所述第一放大器和所述模數轉換器之間。
7.如權利要求1所述的自電容觸摸檢測電路，其特徵在於，還包括第三電阻，所述第三電阻連接在所述信號發生器和所述放大器的第二輸入端之間。
8.如權利要求1所述的自電容觸摸檢測電路，其特徵在於，所述第三電阻為可變電阻。
9.如權利要求1所述的自電容觸摸檢測電路，其特徵在於，所述放大器為可程序設計增益放大器。
10.如權利要求1所述的自電容觸摸檢測電路，其特徵在於，所述濾波器為抗混迭濾波器。
【文檔編號】G06F3/044GK104020914SQ201410250172
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月6日 優先權日:2014年6月6日
【發明者】趙國豪, 楊富強, 楊孟達 申請人:深圳市匯頂科技股份有限公司