在觸摸傳感器中減少噪聲的製作方法與工藝

2023-12-09 21:59:36

在觸摸傳感器中減少噪聲相關申請的交叉引用本申請要求2011年3月2日提交的美國臨時申請No.61/448,502的權益，該申請通過全部援引通用地納入於此。技術領域本公開涉及用於在觸摸傳感器中減少噪聲的各技術。背景觸敏系統檢測表面上的一個或多個接觸點並對其作出響應。觸敏系統可以以觸屏顯示器的形式被結合到電子設備中，其中該觸屏顯示器允許用戶使用接觸該屏幕的一個或多個輸入來查看並操縱對象。

技術實現要素：
本說明書描述了一般涉及在觸摸傳感器中減少或除去噪聲的技術。一般而言，本說明書中描述的主題的某些方面可以在涉及傳感器的方法中實現。此方面的其他實現包括被配置成執行這些方法的動作的相應的系統、裝置和電腦程式。電腦程式被編碼在計算機存儲設備上。一般而言，本說明書中所描述的主題的另一方面可以在包括涉及在電容觸摸傳感器中提供乾淨信號的動作的方法中實現。電容觸摸傳感器包括第一陣列的導體和第二陣列的導體。第一陣列中的導體基本上彼此並行排列，且第二陣列中的導體基本上彼此並行排列。第一陣列中的導體被放置成基本上垂直於第二陣列中的導體以形成矩陣。確定電容觸摸傳感器的輸入上周期性噪聲的相位，並且生成具有相位與所確定的周期性噪聲的相位鎖定的周期性激勵信號。將周期性激勵信號施加於第一陣列中的受激導體。當激勵信號被施加時，第二陣列中響應導體上的響應信號被檢測，並且基於檢測到的響應信號，生成指示受激導體與響應導體之間所測量的電容的值。存取一閾值，並且基於該值與該閾值之差作出關於響應信號是否對應於觸摸的確定；以及產生反映響應信號是否對應於觸摸的確定的結果的信號。這些和其他實現可以各自任選地包括以下特徵中的一個或多個。確定響應信號是否對應於觸摸可包括，確定響應信號是否對應於以下輸入機制：該輸入機制在物理上如此靠近該矩陣，以致該輸入機制由於其靠近該矩陣而在受激導體與響應導體之間給予電容改變。確定響應信號是否對應於觸摸可包括，確定響應信號是否對應於以下輸入機制：該輸入機制與該矩陣直接物理接觸，使得在受激導體與響應導體之間發生電容改變。生成具有相位與所確定的周期性噪聲的相位鎖定的周期性激勵信號可包括，生成周期性激勵信號，使得所生成的周期性激勵信號與周期性噪聲之間的相位差在時間上保持恆定。該閾值可在電容觸摸傳感器的校準期間被確定，並且可包括反映周期性噪聲對響應信號的影響的恆定偏移量。觸摸傳感器可被校準以確定該閾值。檢測第二陣列中響應導體上的響應信號可包括，使用確定性的且跨各傳感器幀維持無狀態的檢測器來檢測響應信號。基於檢測到的響應信號來生成指示受激導體與響應導體之間所測量的電容的值可包括：檢測器基於響應信號生成檢測器信號，以及對檢測器信號進行採樣以得到指示受激導體與響應導體之間所測量的電容的該值。頻率選擇濾波器可被用於從響應信號中濾除噪聲，並且隨後將經濾波的響應信號提供給檢測器以生成檢測器信號。使用頻率選擇濾波器來濾除噪聲可包括，使用頻率選擇濾波器來濾除具有頻率低於周期性激勵信號的頻率的噪聲，和/或使用頻率選擇濾波器來濾除具有頻率高於周期性激勵信號的頻率的噪聲。檢測器可包括檢測響應信號的峰值的峰值檢測器電路，且生成檢測器信號可包括峰值檢測器電路生成反映響應信號的峰值的信號。檢測器可包括計算響應信號與預期響應信號之間的相關性的相關檢測器電路，且生成檢測器信號可包括相關檢測器電路生成反映該響應信號與該預期響應信號之間的相關性的信號。激勵信號可以是電壓，而響應信號可以是電流。檢測器還可包括將電流響應信號轉換成電流、電壓、數字代碼或另一量的放大器。基於響應信號生成檢測器信號可包括：由放大器將電流響應信號轉換成電流、電壓、數字代碼或其他量，以及通過檢測器隨時間檢測該電流、電壓、數字代碼或其他量來生成檢測器信號。放大器可以是互阻放大器，該互阻放大器被配置成將電流響應信號轉換成隨後由檢測器隨時間檢測的電壓。對檢測器信號進行採樣以得到指示受激導體與響應導體之間所測量的電容的該值可包括，在傳感器幀的測量時間段期間對檢測器信號進行採樣。檢測器信號的樣本是在多個傳感器幀的每一測量時間段期間在同一時間點取得的，且多個傳感器幀中每一個的測量時間段可以與周期性激勵信號同相，使得在每一傳感器幀期間檢測器信號的該樣本是在周期性激勵信號的同一相位處取得的。觸摸傳感器可相對於顯示設備來放置，且從顯示設備耦合的噪聲在顯示設備的行掃描頻率或幀頻率上可以是周期性的。確定周期性噪聲的相位可包括，從顯示設備接收同步信號，並且基於同步信號來確定周期性噪聲的相位。生成周期性激勵信號可包括，使用同步信號將所生成的周期性激勵信號的相位鎖定到周期性噪聲的相位。同步信號可以是顯示設備的行同步信號或幀同步信號。顯示設備可以是液晶顯示設備、OLED（有機發光二極體）顯示設備、或等離子顯示設備。該閾值可在傳感器的校準例程期間被確定，並且可被存儲在數據存儲中。可以從數據存儲中存取該閾值。其間該閾值被確定的校準例程可以在製造傳感器時被執行，和/或可以在傳感器的生命期期間僅被執行一次。一般而言，本說明書中所描述的主題的另一方面可以在包括涉及在具有相對於顯示設備來放置的電容觸摸傳感器的電容觸控螢幕顯示中提供乾淨信號的動作的方法中實現。電容觸摸傳感器包括第一陣列的導體和第二陣列的導體。第一陣列中的導體基本上彼此並行排列，且第二陣列中的導體彼此並行排列。第一陣列中的導體被放置成基本上垂直於第二陣列中的導體，以形成矩陣。從顯示設備接收同步信號。觸摸傳感器被配置成具有等於顯示設備的幀速率的有理倍數的傳感器幀速率，且由顯示設備所生成的周期性噪聲的相位基於同步信號來確定。在觸摸傳感器的第一傳感器幀期間，生成具有相位與所確定的周期性噪聲的相位鎖定的第一周期性激勵信號，且第一周期性激勵信號被施加於第一陣列中的受激導體。當第一激勵信號在第一傳感器幀期間被施加時，檢測第二陣列中的響應導體上的第一響應信號。響應導體電容耦合於受激導體，且基於檢測到的第一響應信號，指示受激導體與響應導體之間所測量的電容的第一值被生成。第一閾值被存取，且基於第一值與第一閾值之差作出關於第一響應信號是否對應於觸摸的確定。反映關於第一響應信號是否對應於觸摸的確定的結果的信號被產生。這些和其他實現可以各自任選地包括以下特徵中的一個或多個。將觸摸傳感器配置成具有等於顯示設備的幀速率的有理倍數的傳感器幀速率可包括，將觸摸傳感器配置成具有傳感器幀速率與顯示設備的幀速率之比等於x∶y，其中x和y是整數且x大於一。在第一傳感器幀之後發生的觸摸傳感器的第二傳感器幀期間，可以生成具有相位鎖定到所確定的周期性噪聲的相位的第二周期性激勵信號，且第二周期性激勵信號可被施加於受激導體。當第二激勵信號在第二傳感器幀期間被施加時，響應導體上的第二響應信號被檢測，並且基於檢測到的第二響應信號，生成指示受激導體與響應導體之間所測量的電容的第二值。不同於第一閾值的第二閾值被存取。基於第二值與第二閾值之差作出關於第二響應信號是否對應於觸摸的確定，以及產生反映第二響應信號是否對應於觸摸的確定的結果的信號。第一閾值和第二閾值可在傳感器的校準例程期間被確定，並且第一閾值和第二閾值可被存儲在數據存儲中。存取第一閾值可包括從數據存儲中存取第一閾值，且存取第二閾值可包括從數據存儲中存取第二閾值。其間第一閾值和第二閾值被確定的校準例程可以在製造傳感器時被執行，和/或可以在傳感器的生命期期間僅被執行一次。基於檢測到的第二響應信號來生成指示受激導體與響應導體之間所測量的電容的第二值可包括：基於第二響應信號生成第二檢測器信號，以及對第二檢測器信號進行採樣以得到指示受激導體與響應導體之間所測量的電容的第二值。一般而言，本說明書中所描述的主題的另一方面可以在包括涉及在具有相對於顯示設備來放置的電容觸摸傳感器的電容觸控螢幕顯示中提供乾淨信號的動作的方法中實現。電容觸摸傳感器包括第一陣列的導體和第二陣列的導體。第一陣列中的導體基本上彼此並行排列，且第二陣列中的導體彼此並行排列。第一陣列中的導體被放置成基本上垂直於第二陣列中的導體，以形成矩陣。從顯示設備接收同步信號，且觸摸傳感器被配置成具有傳感器幀速率與顯示設備的幀速率之比等於x∶y，其中x和y是整數且x大於一。由顯示設備所生成的周期性噪聲的相位基於同步信號來確定。x個閾值被存儲在數據存儲中，且x個閾值中的每一個可用於在x個順序傳感器幀中的相應一個傳感器幀期間確定各觸摸。在x個順序傳感器幀中的每一第n個傳感器幀期間，其中n為從1至x的整數：具有相位鎖定到所確定的周期性噪聲的相位的第n個周期性激勵信號被生成且被施加於第一陣列中的受激導體。當第n個激勵信號在第n個傳感器幀期間被施加時，檢測在第二陣列中的響應導體上的第n個響應信號。響應導體電容耦合於受激導體。基於檢測到的第n個響應信號來生成指示受激導體與響應導體之間所測量的電容的第n個值。從數據存儲中存取第n個閾值。基於第n個值與第n個閾值之差作出關於第n個響應信號是否對應於觸摸的確定，以及產生反映第n個響應信號是否對應於觸摸的確定的結果的信號。這些和其他實現可以各自任選地包括以下特徵中的一個或多個。x個閾值中的至少兩個可以彼此不同。x個閾值中的每一個可以彼此不同。基於檢測到的第n個響應信號來生成指示受激導體與響應導體之間所測量的電容的第n個值可包括：基於第n個響應信號生成第n個檢測器信號；以及對第n個檢測器信號進行採樣以得到指示受激導體與響應導體之間所測量的電容的第n個值。x個閾值可在傳感器的校準例程期間被確定。校準例程可以在製造傳感器時被執行，和/或可以在傳感器的生命期期間僅被執行一次。附圖和下面的描述闡述了本說明書中所描述的主題的一個或多個實現的細節。從描述、附圖和權利要求書中，本主題的其他特徵和方面將變得顯而易見。附圖說明圖1是具有改進的降噪能力的觸摸傳感器系統的圖示。圖2是峰值檢測器電路的電路圖。圖3是峰值檢測器電路的電路圖。圖4是描繪在無噪聲情況下峰值檢測器電路的輸入電壓和對應輸出電壓的圖。圖5是描繪存在恆定幅度的窄波段噪聲時峰值檢測器電路的輸入電壓和對應輸出電壓的圖。圖6是描繪存在恆定幅度的窄波段噪聲時峰值檢測器電路的輸入電壓和對應輸出電壓的圖。圖7是具有改進的降噪能力的觸摸傳感器系統的圖示，其中噪聲源為顯示設備。圖8是描繪存在周期性且脈衝式噪聲時峰值檢測器電路的輸入電壓和對應輸出電壓的圖。圖9是描繪傳感器幀速率相對於液晶顯示器（LCD）幀速率的圖示。各附圖中的相同的附圖標記和指定指示相同的元素。具體實施方式觸摸傳感器可包括按照二維網格或矩陣布置的導電的行和列。行和列導體的具體幾何形狀可根據用於實現它們的傳導材料而改變。例如，這些行和列可以按菱形圖案布置，其中氧化銦錫作為傳導材料；或者這些行和列可使用足夠薄而在該觸摸傳感器被放入顯示器前方時不顯眼的金屬線（例如銅或銀線）來形成。某些觸摸傳感器通過測量從矩陣中一位置的行到該位置的列的電容，來確定手指（或其他輸入機制，諸如例如指示筆）正「觸摸」該矩陣中的該位置。值得注意的是，該輸入機制可以但不必與該矩陣物理接觸以「觸摸」該矩陣。相反，該輸入機制只需要與該矩陣在物理上如此靠近，以便在該矩陣的一位置處給予電容的改變。由此，應當理解，以下公開中涉及的「觸摸」不必要求直接物理接觸，而是更一般地要求輸入機制（例如，通過與該矩陣直接物理接觸或物理上緊鄰該矩陣）參與該矩陣，使得通過該輸入機制在該矩陣的一位置處給予電容的改變。該電容的改變隨後可被測量以確定存在該輸入。電容測量可通過將時變電壓施加於該列、並且測量電容耦合到該行的所得電流來作出。這一電流可以與從該行到該列的電容成比例。由於觸摸可導致受觸摸的位置處電容的增加或減小，因此通過將所測量的電容與基線值（例如，一個示例為閾值）相比較來作出該矩陣中特定位置是否被觸摸的確定是可能的。因此，如果所測量的電容偏離基線值一預定量，則觸摸傳感器斷定該特定位置被觸摸。反之，如果所測量的電容沒有偏離基線值一預定量，則觸摸傳感器斷定該特定位置沒有被觸摸。指示觸摸的預定偏離量取決於該傳感器的幾何結構和其他細節。觸摸傳感器控制器內的軟體或電子器件通常可維護該矩陣中每一位置處（即，每一行-列相交處）的基線電容表，並且可針對該基線計算電容的增加或減小。在某些實現中，觸摸傳感器通過將時變激勵電壓順序地施加於觸摸傳感器矩陣中的每一列並且測量行電流，以逐列方式測量該矩陣中每一行-列相交處的各電容。當時變激勵電壓被施加於該矩陣中的特定列（即，測試列）時，該矩陣中所有其他列可保持在恆定電壓，且該矩陣中所有行也可保持在恆定電壓。通過在特定列被測量時使行和其他列保持在恆定電壓，對於一行與受測列的每一相交處的各電容的測量可以獨立於任何其他電容。以此方式，可以測量該矩陣中每一行與受測列相交的位置處的各電容。通過當測量對應行電流時順序地測試該矩陣中剩餘列中的每一列，可以生成位圖圖像，其中該矩陣中特定位置處電容的改變指示該特定位置處的觸摸。這一情形可通過將每一行連接到互阻放大器或當測試輸入中的電流時使其輸入電壓保持恆定的另一電路來在實際上實現。在互阻放大器的情況下該電路的輸出可以是電壓，而在其他電路的情況下該輸出可以是電流、數字代碼、或其他量。觸摸傳感器準確地檢測各觸摸以及確定各觸摸的位置的能力受到噪聲的限制。即，某一電流可由於噪聲而在任何時間流入所有行。本文使用單詞「噪聲」指代任何非期望的信號，而不論其特性是否完全隨機，也不論該信號是否具有某一周期性或其他結構。後者信號有時被單獨稱為「幹擾」，但這裡不作此區分。噪聲電流與產生自激勵電壓的電流之比可以確定觸摸傳感器的信噪比。觸摸傳感器的性能由此可受到該電容測量的信噪比的限制。如果噪聲幅度超出觸摸造成的電容改變的幅度，則系統可報告假觸摸事件，或者可忽略真觸摸事件。對於使用通過內插而優於矩陣節距的空間解析度來計算觸摸的位置（x，y）而言，所測量的電容上的噪聲將導致所計算的位置上的噪聲。如下文將進一步詳述的，觸摸傳感器系統可通過檢測或以其他方式確定周期性噪聲的相位、並且修改傳感器的電壓驅動器以施加具有相位鎖定到所確定的周期性噪聲的相位的時變激勵電壓，來降低周期性噪聲對傳感器性能的負面影響。將時變激勵電壓的相位鎖定到檢測到的噪聲的相位允許周期性噪聲的影響被轉變成固定偏移量，該固定偏移量在後續校準步驟期間從電容測量中減去，以補償周期性噪聲對電容測量的影響。圖1是具有改進的降噪能力的觸摸傳感器系統100的圖示。觸摸傳感器系統100包括傳感器矩陣105，傳感器矩陣105包括行和列的集合。系統100還包括用於傳感器矩陣105的每一列的列電壓驅動器110。電壓驅動器110是被配置成基於其對應的列當前是否正被測試來在向該列施加固定電壓與施加激勵電壓之間切換的電子電路。系統100號還包括用於傳感器矩陣105的每一行的互阻放大器115和檢測器120。值得注意的是，將一個軸指定為行而將其他軸指定為列可以是任意選擇的，或被反過來而觸摸傳感器系統100沒有根本改變。互阻放大器115將行電流轉換成隨後由檢測器120所檢測的電壓。檢測器120被配置成檢測隨時間從互阻放大器115接收到的電壓，並且將電壓轉換成之後可由採樣器125進行採樣以呈現指示該行與受測列之間的電容的數的信號。在其他實現中，互阻放大器115可作為檢測器120的一部分被包括。在某些實現中，互阻放大器115可以用電流輸入放大器來代替，當測試該行電流時這些電流輸入放大器各自將其輸入電壓保持恆定，並且輸出電流、數字代碼、或另一量而不是電壓。所輸出的其他量隨後可由檢測器120隨時間檢測，且隨後由採樣器125進行採樣以呈現指示上述電容的數。在對行信號進行這些轉換、檢測和採樣中的一項或多項之前或之後的某一時間點，該信號可從模擬信號轉換成數位訊號。例如，系統100可包括模數轉換器（ADC）作為採樣器125的一部分或作為每一檢測器120的一部分。系統100還包括被配置成控制系統100的操作的控制器130，以及在系統的操作期間由控制器存取的數據存儲132。具體地，控制器130被配置成與電壓驅動器110通信以協調對傳感器矩陣105的列的順序測試，並且被配置成從採樣器125接收表示所測量的電容的檢測到的數。控制器130可基於從採樣器125中接收到的數來執行校準例程以確定各基線值，並且將這些基線值存儲在數據存儲132中供之後存取以檢測觸摸，如下文將詳細描述的。這一校準例程可被用於補償傳感器構造中的機械變化、電子組件參數中的變化、以及靜態偏移的其他源。如下文將進一步詳述的，該校準例程還可被用於降低周期性噪聲的影響。控制器130還被配置成通過將從採樣器125中接收到的數與針對矩陣105的每一行和列相交處所存儲的對應基線電容數相比較，來確定傳感器矩陣105上的觸摸位置。例如，如果在列「a」被測試時接收到針對行「b」的數，則該數可由控制器130與先前針對矩陣105的位置(a，b)所存儲的基線數相比較。如上所述，如果該數偏離該基線數一預定量，則控制器130可斷定在矩陣105的位置(a，b)處或接近位置(a，b)處存在觸摸。通過順序測試傳感器矩陣105中的每一列、對應地檢測各行電流、將檢測到的各行電流轉換成各個數、並且將這些數與各基線數相比較，在控制器130的控制下系統100能夠生成傳感器矩陣105的位圖圖像，其中傳感器矩陣105上每一觸摸點的位置被標識。然而，周期性噪聲源135可通過耦合到傳感器矩陣105且由此在各行中產生噪聲電流而影響系統100的性能。噪聲電流可導致假觸摸事件、對真觸摸事件的忽略、和/或在位置內插被使用時導致不正確的觸摸位置。值得注意的是，噪聲電流可源於許多不同類型的噪聲源。例如，50Hz或60Hz的大電流可能由於系統100的輸電線所設置的電源梯度而流動。然而，這些大電流與電壓驅動器110的典型激勵頻率（通常可在100kHz的數量級）在頻率上是良好分離的，且由此這些大電流可通過頻率選擇濾波器的使用而相當容易地被除去。另外地或另選地，高頻電流可能例如由於無線電和電視廣播而流動。然而，這些電流具有通常1MHz左右或更高的頻率，且由此也可通過頻率選擇濾波器的使用而相當容易地被除去。因此，最顯著的幹擾可源自產生頻率上接近於電壓驅動器110的激勵頻率的噪聲信號的噪聲源。這些噪聲信號可包括由通常以該數量級的切換頻率來操作的開關模式電源所生成的噪聲；以及由具有大的電壓輸出的電源（例如，螢光燈電源）所生成的大幅噪聲。在傳感器矩陣105緊鄰液晶顯示器（LCD）或其他顯示設備而被使用時，該顯示設備可能是最大的噪聲源，尤其在該顯示設備使用透明粘合劑與傳感器矩陣105光學接合而沒有以氣隙隔開時。光學透明膠可能比最薄的實用氣隙更薄，且噪聲可隨傳感器矩陣105被如此移動得更接近於該顯示設備而增大。噪聲還可由於粘合劑相比於空氣而言更高的介電常數而增大。即，粘合劑的相對介電常數通常可在3與4之間，而空氣的相對介電常數非常接近於自由空間的介電常數，即1。由於噪聲被電容耦合，因此噪聲電流的幅度與噪聲通過其耦合的絕緣材料的介電常數大致成比例，且與該材料的厚度的倒數大致成比例。從顯示設備耦合的噪聲可包括多個分量。這些分量中的某些可取決於顯示設備上所顯示的圖像，而其他可能不取決於此。噪聲可在視頻的行掃描頻率處具有強的分量，可能在100kHz左右，且由此可能非常接近於系統100的激勵頻率。出於上述理由，行掃描頻率周圍的這一噪聲可能是最重要的分量。行掃描頻率周圍的該噪聲可具有非常接近於時間恆定的幅度和頻率，且獨立於所顯示的圖像。這一行掃描噪聲可以例如同LCD、等離子和OLED顯示器一起發生。檢測器120可取決於其體系結構而對噪聲有不同的免疫性。理想地，檢測器120可以是將接收到的信號與期望信號逐點相乘並且計算該量在完整激勵時間段上的積分的電路。這等於針對期望信號計算接收到的信號的相關，並且在噪聲具有特定特徵時（例如，在噪聲可以用加性高斯白噪聲來最佳地表徵時）這是最優檢測器。然而，實踐中，噪聲通常不具有最優地用這種檢測器來除去的特徵，且由此，執行這一相關操作的檢測器120在實踐中可能不是最優的。然而，如序列號為12/838,422的美國專利申請中描述的（該申請通過援引通用地納入於此），在使用執行這一相關操作的檢測器120時，可以選擇具有最大化地除去實踐中期望的特定類型的噪聲的、由電壓驅動器110所發射的激勵波形。然而，該相關操作可能是複雜的且由此執行起來確實昂貴。然而，通過使用切換電容器或其他電路來近似該相關操作，低成本的檢測器是可能的。如果需要更低成本的檢測器，檢測器120可改為寬帶檢測器，諸如例如，峰值檢測器電路220，如圖2所示。峰值檢測器電路220與執行上述相關操作的檢測器電路相比成本和複雜性更低，但也較不抗噪聲。可以假定電路220從低阻抗電壓源驅動，並且其輸出被連接到高阻抗電路。峰值檢測器電路200的輸入可以是例如由互阻放大器115驅動的電壓輸入Vin。峰值檢測器電路220記錄其輸入電壓Vin的最大值（減去二極體D1兩端的壓降），並且無限期地將該電壓保持在Vout。為重置該電路，可將電容器C1短路，例如通過使用開關SW簡單地將Vout接地。如果不期望顯式地重置該電路，則開關SW可由接地的電阻來代替。所測量的峰值電壓隨後可以時間常數R*C隨時間指數地衰減。可能存在對峰值檢測器電路220的許多修改。例如，與二極體D1串聯的電阻可導致電容器C在二極體D1導通時以某時間常數充電，且不是即時的。這可降低該電路對快速瞬態噪聲的響應。同樣，峰值檢測器電路220之後可以是其他信號處理電路（例如，低通濾波器），該信號處理電路可具有對輸入信號的多個周期上所測量的峰值電壓求平均、減少噪聲的效果。對於第一階，峰值檢測器電路220可以不具有頻率選擇性，即，它可以對於給定幅度的正弦輸入電壓Vin提供相同的輸出電壓Vout，而不管該正弦的頻率。例如，某些效應（例如，在峰值檢測器沒有被顯式地重置時RC衰減，組件的非理想情況）可導致某種頻率選擇性，但一般而言，峰值檢測器電路220的頻率響應可以相當寬，覆蓋至少一個或兩個倍頻程。因此，峰值檢測器電路220基於頻率可能無法提供清晰的手段來除去噪聲，除非該噪聲與Vin激勵信號的頻率分離得相當好。峰值檢測器電路220可通過在其前面添加濾波器而成為頻率選擇的，但這可能顯著地增加該電路的複雜性和成本，且對於典型的模擬濾波器技術而言，這可能仍然是相當寬帶的。圖3示出除了開關SW用第一電阻R1來代替且該電路還包括由第二電阻R2和第二電容器C2所形成的一階低通濾波器之外、與峰值檢測器電路220相同的峰值檢測器電路320。如下文將參考圖4-6和8詳細描述的，通過將激勵信號Vin的相位與周期性噪聲源135所生成的噪聲的相位鎖定，可以使得峰值檢測器電路320更能抗噪聲。通過以此方式鎖定激勵信號Vin的相位，來自周期性噪聲源135的噪聲可被轉為簡單的電壓偏移量，並且因此可通過在上述校準步驟期間簡單地補償該電壓偏移量而被移除。儘管圖4-6和8示出這一技術如何對採用峰值檢測器電路320的系統100起作用，但該技術還可更一般地與採用任何類型的檢測器120的系統100一起採用，只要檢測器120是確定性的且跨各傳感器幀保持無狀態。即，該技術可更一般地與使用對相同輸入產生相同輸出的任何類型的檢測器120的系統100一起採用，並且因此不僅可與峰值檢測器一起使用，還可以與另一寬帶檢測器（例如，在測量周期對信號的平方或絕對值求積分而不論這些操作發生在模擬電路還是數字電路的「能量檢測器」）一起使用，或與窄帶檢測器（例如，前述基於相關的檢測器）一起使用。圖4示出圖400，圖400描繪了當不存在噪聲且輸入電壓Vin是具有恆定10V幅度、100kHz的一10周期猝發串（burst）時，峰值檢測器電路320的輸入電壓Vin和對應輸出電壓Vout。如上所述，輸入電壓Vin可以是由互阻放大器115所輸出的、且與互阻放大器115從傳感器矩陣105接收到的行電流的瞬時值成比例的電壓。值得注意的是，儘管圖4（以及圖5-7）描繪了正弦波形的輸入電壓Vin，但實踐中可使用具有相同周期的另一波形（例如，方波）。如圖400所示，在沒有噪聲的情況下，峰值檢測器電路320可輸出與輸入電壓Vin成比例的、且由此與接收到的行電流的幅度成比例的電壓Vout。展示圖400中所描繪的行為的峰值檢測器電路320可被配置有接地的電阻，而不是開關SW，並且由此不被顯式地重置。此外，峰值檢測器電路320包括一階低通濾波器。這一低通特性導致Vout響應於輸入幅度的階梯變化而緩慢地指數增加。在典型應用中，在接近於測量周期P結束時的某一時刻（即，接近於其間電壓驅動器110施加時變激勵電壓的時間段結束時），峰值檢測器電路320的輸出可以由採樣器125採樣一次。這一個樣本可通過使用ADC來轉換成數字數值，並且隨後由控制器130以這樣的方式來存儲：將該數字數值指定成所測量的電容的位圖中對應（行、列）位置的所測量的電容值。在圖4所示的示例中，電壓輸出Vout被採樣的時刻用粗箭頭表示。在單個傳感器幀中，這一測量通常針對傳感器矩陣105中每個行-列相交處而作出。因此，對於給定傳感器矩陣105中的行-列相交處，這一測量對每個傳感器幀重複。如圖4所示，輸出電壓Vout中可能存在某種波紋。由於這一波紋，如果輸出電壓Vout相對於時變激勵信號Vin以隨機相位來採樣，則可引入從一個傳感器幀到下一個傳感器幀的時變誤差（即，噪聲）。換言之，如圖400所示，其間時變激勵信號Vin被施加的測量周期P期間，Vout的值變化。因此，如果採樣器125在測量周期P期間的某一隨機時間點為每一傳感器幀取一樣本，則Vout的樣本值也將逐傳感器幀而隨機變化，由此引入隨機噪聲。然而，由於同一系統100不僅生成列激勵信號而且測量所得行電流，因此系統100可使得對輸出電壓Vout的採樣與時變激勵信號Vin之間的相位關係維持恆定。以此方式，系統100能夠確保採樣器125相對於時變激勵信號Vin逐傳感器幀地在同一時刻對輸出電壓Vout進行採樣。由輸出電壓Vout中存在的波紋所引入的誤差因此變得時間恆定，並且由此可從校準步驟期間所確定的基線值中減去或以其他方式併入該基線值。如上所述，這樣的校準步驟對於補償傳感器構造中的機械變化、電子組件參數中的變化、以及靜態偏移的其他源可能已經是必要的。系統100可將針對傳感器矩陣105中每一行-列相交處的單獨的基線電容（或指示電容的其他基線值）存儲在數據存儲132中。圖5示出圖500，圖500描繪了當存在120kHz、1V的恆定幅度窄帶噪聲時且當輸入電壓Vin在其他方面與圖4所示的相同時，峰值檢測器電路320的輸入電壓Vin和對應輸出電壓Vout。如圖5所示，在存在恆定幅度的窄帶噪聲的情況下，可以觀察到峰值檢測器320的輸出電壓Vout隨時間變化，如噪聲和激勵信號的相位相對於彼此漂移，且這些信號相長地和相消地幹擾。輸出電壓Vout可以以兩個信號之間（即，激勵信號與窄帶噪聲信號之間）的拍頻而變化。這一變化可能是不期望的，但不一定會成問題，只要峰值檢測器電路320總是相對於激勵信號所取的定時在同一時刻對輸出電壓Vout進行採樣。如上文參考圖4所述，將採樣器125配置成相對於時變激勵信號Vin在同一時刻取樣，這允許當激勵信號Vin從一傳感器幀到下一傳感器幀保持恆定時，輸出電壓Vout中的波紋作為校準期間併入基線值的固定偏移量而被移除。然而，如果由於存在噪聲，激勵信號Vin從一個傳感器幀到下一傳感器幀變化，則該偏移量也將隨時間變化，再次導致不期望的噪聲，儘管在每一傳感器幀中採樣發生在相對於時變激勵信號Vin的同一時刻。為了說明，假定峰值檢測器電路320在一個傳感器幀期間為傳感器矩陣105的一個特定行-列相交處生成輸出電壓Vout，在圖5的圖500中示出。採樣器125在測量周期P結束時捕捉對應於約9伏特的樣本，如圖500中的箭頭所示。由於系統100的電壓驅動器110所施加的激勵電壓與圖5中描繪的窄帶噪聲信號完全解耦，因此激勵信號與噪聲信號之間的相位差可從一個傳感器幀到下一傳感器幀隨機變化。例如，如圖6中描繪的圖600所示，後續傳感器幀可展示激勵電壓與噪聲信號之間新的相位差，在該圖中為180度的相位差。新的相位差可導致採樣器125在測量周期p結束時捕捉，對應於約8伏特的新的值的樣本，如圖600所示，盡樣本是在相對於如圖500所示的時變激勵電壓Vin的同一時刻取得的。因此，由於噪聲相對於激勵信號的相位差，因此採樣時間處的電壓在這兩種情況下可能不同。這可導致所測量的電容上的噪聲。一般而言，噪聲的相位將是隨機的，因為它取決於那些來自控制器130的的不同頻率或時間基準（例如，晶體或RC振蕩器）。因此，將觀察到所測量的信號隨時間變化，從而將噪聲引入所測量的電流幅度中且由此引入電容中。為避免這種情況，電壓驅動器110所產生的激勵波形將被鎖相到一個或多個預期噪聲源。例如，當周期性噪聲源135是具有水平同步（即，HSYNC或行同步）輸出的顯示設備（例如，LCD）時，這一輸出可被連接到控制器130，以允許控制器130指示電壓驅動器110以使得所施加的激勵電壓的相位與顯示設備的水平同步輸出的相位之差維持時間恆定的方式來施加激勵電壓。通過使得所施加的激勵電壓與噪聲信號之間的相位差保持時間恆定，在每次進行測量時噪聲的影響是相同的。因此，噪聲的影響變成恆定偏移量，並且已經存在的用於移除其他恆定偏移量的校準例程可以移除噪聲的影響。校準例程可測量在不存在手指或其他對象觸摸或接近於該顯示器的情況下從每一行到每一列的電容。由於這些測量以同普通操作期間所作出的電容測量（即，所作出的用於確定手指或其他觸摸的存在性和位置）相同的方式受噪聲影響，因此系統可在沒有手指觸摸的情況下在多個幀上測量這些電容，並且對這多個幀求平均以減小時變噪聲的影響。（例如，對於每一行-列相交處的）基線值隨後可從這些所測量的電容中被確定，並且被存儲在數據存儲132中供控制器130之後的存取。值得注意的是，由於激勵波形被相位鎖定到一個或多個預期的周期性噪聲源的事實，因此一個或多個周期性噪聲源的影響將被降至所確定的基線值中的恆定偏移量。在某些實現中，當多個類似設計的傳感器被製造時，校準例程可僅發生一次，而相同的基線值被用於該設計的所有傳感器。在其他實現中，校準例程可以對每一個別傳感器重複一次。通過對每一個別傳感器重複一次該校準例程，補償每一傳感器中的靜態製造變化（由於層壓過程中的未對準而導致行與列之間的平面位移）是可能的。在某些實現中，校準例程可在傳感器的生命期期間僅發生一次。即，實現單個校準例程以便為傳感器確定基線值（通常在傳感器首次被製造時），並且所確定的基線值隨後被存儲，以供之後在貫穿傳感器生命的普通操作期間由傳感器存取。在其他實現中，校準例程可在傳感器的普通操作期間經常重複，並且所存儲的基線值隨後可基於後續校準例程期間作出的測量而被周期性地更新。通過在傳感器的普通操作期間周期性地重複校準例程，補償靜態製造變化和時變影響（例如，由於溫度係數和電子組件的老化的測量誤差）兩者是可能的。值得注意的是，如果校準例程在傳感器的普通操作期間經常重複，則可能難以確保當作出校準測量時不存在觸摸。然而，試探式方法可被用於確定用戶是否正觸摸該觸摸傳感器（例如，通過尋找比由於噪聲而引起的預期電容更大的所測量的電容的改變），並且基線電容測量隨後可僅在系統斷定用戶沒有觸摸該傳感器時作出。另外地或另選地，可以作出基線電容測量而不管用戶是否正觸摸該傳感器，並且所測量的基線電容隨後可針對可能存在的任何觸摸的影響而被校正。例如，系統可在矩陣中尋找具有所測量的電容大於基線電容已有一長時間段的點（例如，行-列相交處）。在其中觸摸將導致電容減小的系統中，這樣的點可能對應於不正確的基線，因為在典型操作中觀察到的真實影響不會對應於這樣的電容增加。在以此方式檢測到矩陣中一個或多個點的不正確的基線之後，系統隨後可以例如針對矩陣中對應於檢測到的不正確基線值的那些點選擇性地重複校準測量，以確定新的基線值。圖7是觸摸傳感器系統100的實現700的圖示，其中周期性噪聲源是顯示設備735。該顯示設備可以是例如LCD或OLED或等離子顯示器。在圖6中，示出了電容傳感器控制器130從顯示設備735接收顯式同步信號。如果這樣的信號可用，則這可以是優選的；然而如果這樣的信號不可用，則控制器130可改為使用檢測器120來測量傳入噪聲的相位，並且指示電壓驅動器110施加具有相對於所檢測的傳入信號的相位而言的固定相位的激勵電壓。針對噪聲的相位來選擇激勵電壓的相位一般而言可以是任意的，只要對應相位差基本上保持時間恆定。然而，對於特定類型的噪聲，某些相位可能優選於其他相位。例如，如果噪聲本質上是周期性的但為脈衝式，則有意選擇接近於噪聲頻率的激勵頻率並且對齊這些相位使得這些脈衝不發生在接近於期望激勵信號的峰值可能是優選的。峰值檢測器的輸出隨後可變成即便其幅度隨時間變化也幾乎完全對噪聲不敏感。圖8示出圖800，圖800描繪了當噪聲本質上為周期性且為脈衝式時且激勵電壓的頻率和相位差被選擇以最小化噪聲的影響時，峰值檢測器電路320的輸入電壓Vin和對應輸出電壓Vout。如圖8所示，觀察到噪聲僅影響接近於信號Vin的負極值的所得信號Vin，而峰值檢測器電路320響應於正極值。因此，測量對該噪聲可能不敏感。因此，當激勵信號被鎖相到噪聲時，即使直接帶內（即，頻率極其接近）的噪聲可能僅提供恆定偏移量，該恆定偏移量可按通常方式來校準。周期性的以致在每一傳感器幀期間相同地發生的任何噪聲源可通過這些技術被除去，而不論該噪聲的其他特性如何。因為只要激勵信號與噪聲信號之間的相位差保持時間恆定，激勵信號相對於噪聲的相位可以是任意的，所以對於每次測量無需重新建立相位關係。例如，如果噪聲在LCD的單個幀上正好是周期性的，則足以使用LCD的垂直同步（VSYNC、幀同步）信號，總是在相對於LCD的幀的相同相位處開始觸摸傳感器的順序測量。在觸摸傳感器的幀期間作出的不同測量可在相對於例如行同步噪聲的不同相位處發生，但該噪聲仍然可被除去，只要行同步噪聲與激勵信號之間的相位差在每一傳感器幀期間是相同的。在這種情況下，觸摸傳感器可以以等於LCD幀速率的幀速率、或以LCD幀速率的某整數約數來操作。如果以高於LCD幀速率的一幀速率來操作是必要的，則多個基線值（出於減去該恆定偏移量的目的）可被維護。圖9示出圖示900，圖示900描繪等於兩倍LCD（或更一般地，顯示設備）幀速率的傳感器幀速率。例如，LCD可以以60Hz操作，而觸摸傳感器可以以120Hz操作。於是，一半觸摸傳感器幀（即，幀0a、1a、2a等）與LCD幀（即，LCD幀0、1、2等）同時開始。這些傳感器幀由此被鎖相到LCD，使得噪聲將僅造成恆定偏移量。另一半傳感器幀（即，幀0b、1b、2b等）在通過LCD幀的中途開始，從而填充空白空間。這些幀傳感器同樣被鎖相，且噪聲將同樣僅作為恆定偏移量出現。然而，用於第一組傳感器幀（即，幀0a、1a、2a等）的恆定偏移量可能不同於用於第二組傳感器幀（即，幀0b、1b、2b等）的恆定偏移量，且因此系統100維護兩個單獨的基線，每一組傳感器幀一個基線（即，分別是結合偏移量（a）的一個基線以及結合偏移量（b）的一個基線），以確保從每一傳感器幀中減去正確的恆定偏移量。這一技術可通過維護等於LCD幀速率的任何整數倍的多個不同恆定偏移量（且由此對應數量的不同基線）來擴展到等於該整數倍的傳感器幀速率。通過觀察到在一時間間隔上是周期性的信號在該間隔的任何整數倍上也是周期性的，這一技術可被擴展到LCD幀速率的任何有理倍數。具體地，如果系統的傳感器幀速率被設置成LCD幀速率的有理倍數，則傳感器幀速率與LCD幀速率之比可由x∶y表示，其中x和y為整數。假定x和y不具有整數公約數，則系統所存儲的基線數量將等於整數x。即，系統針對矩陣中一給定點所存儲的基線值數量將等於整數x。例如，如果傳感器幀速率與LCD幀速率（或更一般地，顯示設備幀速率）之比為1∶4，則觸摸傳感器針對矩陣中一給定點僅存儲一個基線值，並且該基線值被用於確定在每一傳感器幀期間該點處的觸摸。作為對比，如果傳感器幀速率與LCD幀速率之比為3∶7，則觸摸傳感器針對矩陣中一給定點存儲三個基線，這三個基線隨後在多個不同（例如，順序）的傳感器幀期間被用於確定在相應傳感器幀期間該點處的觸摸。值得注意的是，即使x和y具有整數公約數，系統所存儲的基線數量也可以等於整數x。然而，這樣的系統一般不是最優的，因為基線中的某些將重複。例如，如果傳感器幀速率與LCD幀速率之比為2∶8，則觸摸傳感器可針對矩陣中一給定點存儲兩個基線值，且觸摸傳感器能夠使用這兩個基線值來正確地操作。然而，這兩個基線值將彼此重複，且因此在實際的系統中其單獨的存儲和存取可能是不必要的。在某些實現中，各基線值可如上所述地針對觸摸傳感器的矩陣中每一點來確定和存儲。在其他實現中，各基線值可如上所述地針對矩陣中點的子集而不是針對矩陣中每一點來確定和存儲。本主題的所描述的實現中的一些和操作可在數字電子電路中實現，或在計算機軟體、固件、或硬體中實現，包括在本說明書中描述的結構及其等同結構，或其中一個或多個的組合。本說明書中描述的主題的實現可被實現為電腦程式，即，編碼在計算機存儲介質上以由數據處理裝置執行或控制數據處理裝置的操作的電腦程式指令的一個或多個模塊。替代地或附加地，程序指令可被編碼在人工生成在傳播信號上，例如，機器生成的電、光或電磁信號，所述信號被生成以編碼信息以傳送到適當的接收器裝置上以供數據處理裝置執行。數據處理裝置可包括傳感器、可以是傳感器的一部分、可以是帶有傳感器的系統的一部分、可以被集成在該系統和/或傳感器內、可以是接收器、發送器、與傳感器或接收器和/或發送器相關聯的組件或邏輯的一部分、或其任何組合。計算機存儲介質可以是計算機可讀存儲介質、計算機可讀存儲基底、隨機或串行訪問存儲器陣列或設備、或其中一個或多個的組合，或可以被包括在其中。而且，儘管計算機存儲介質不是傳播信號，然而計算機存儲介質可以是編碼在人工生成的傳播信號中的電腦程式指令的源或目的地。計算機存儲介質還可以是一個或多個分開的物理組件或介質（例如，多個CD、盤或其他存儲設備）或可被包括在其中。此說明書中描述的操作可以被實現為由數據處理裝置對存儲在一個或多個計算機可讀存儲設備上或從其他源接收的數據執行的操作，用於處理數據的各裝置、設備和機器可被用作「數據處理裝置」，包括例如可編程處理器、計算機、片上系統、或以上中的多個或組合。該裝置可包括專用邏輯電路，例如FPGA（現場可編程門陣列）或ASIC（專用集成電路）。除了硬體，該裝置還可包括為所討論的電腦程式創建執行環境的代碼，例如，構成處理器固件、協議棧、資料庫管理系統、作業系統、跨平臺運行時環境、虛擬機、或其中一個或多個的組合的代碼。該裝置和執行環境可實現各種不同計算模型基礎結構，諸如web服務、分布式計算和網格計算基礎結構。電腦程式（也被稱為程序、軟體、軟體應用、腳本或代碼）可以任何形式的程式語言（包括編譯或解釋語言、聲明性或程序性語言）撰寫，並能以任何形式部署，包括作為獨立程序或作為模塊、組件、子例程、對象、或適於在計算環境中使用的其他單元。電腦程式可以但不必對應於文件系統中的文件。程序可被存儲在保持其他程序或數據的文件的一部分中（例如，存儲在標記語言文檔中的一個或多個腳本）、存儲在專用於所討論的程序的單一文件中、或存儲在多個協同文件中（例如，存儲一個或多個模塊、子程序或代碼部分的文件）。電腦程式可被部署以在一個站點處的一個計算機或多個計算機上執行或跨多個站點分布並通過通信網絡相互連接。本說明書中描述的過程和邏輯流程可以由一個或多個可編程處理器執行，所述可編程處理器執行一個或多個電腦程式來通過對輸入數據進行操作並生成輸出執行動作。該過程和邏輯流程還可通過專用邏輯電路（例如，FPGA（現場可編程門陣列）或ASIC（專用集成電路））來執行，並且裝置也可被實現為該專用邏輯電路。適於執行電腦程式的處理器可包括，作為示例，通用和專用微處理器以及任何類型的數字計算機的任意一個或多個處理器。一般地，處理器接收來自只讀存儲器或隨機存取存儲器或兩者的指令和數據。計算機的必要元件是用於根據指令執行動作的處理器和用於存儲指令和數據的一個或多個存儲器設備。一般地，計算機還將包括或可被操作地耦合以接收來自一個或多個大容量存儲設備（例如，磁性、磁光碟、或光碟）的數據或將數據發送到大容量存儲設備以供存儲數據或兩者。然而，計算機不必具有這些設備。而且，計算機可以被嵌入在另一設備（例如，行動電話、個人數字助理（PDA）、移動音頻或視頻播放器、遊戲控制臺或可攜式存儲設備（例如，通用串行總線（USB）快閃記憶體驅動器），這些僅是幾個示例）中。適於存儲電腦程式指令和數據的設備包括所有形式的非易失性存儲器、介質和存儲器設備，包括例如，半導體存儲設備，例如EPROM、EEPROM和快閃記憶體設備；磁碟，例如內置硬碟或可移動盤；磁光碟；以及CD-ROM和DVD-ROM盤。處理器和存儲器可由專用邏輯電路補充或被合併到專用邏輯電路中。為了提供與用戶的交互，在本說明書中描述的主題的實施例可被實現在計算機上，該計算機具有用於向用戶顯示信息的顯示設備（例如，陰極射線管（CRT）或液晶顯示器（LCD）監視器），以及用戶可用來向計算機提供輸入的鍵盤以及指點設備（例如滑鼠或追蹤球）。其他類型的設備也能被用以提供與用戶的交互；例如，向用戶提供的反饋可以是任何形式的傳感反饋，例如視覺反饋、聽覺反饋或觸覺反饋；並且來自用戶的輸入能以任何形式接收，包括聲音、語音或觸覺輸入。例如人類手指可以與觸控螢幕交互以影響屏幕可操作區域的量。此外，計算機可通過向用戶所使用的設備發送文檔以及從該設備接收文檔來與該用戶交互；例如，通過響應於從用戶的客戶機設備上的web瀏覽器接收的請求向該web瀏覽器發送網頁。儘管此說明書包含許多具體實現細節，然而，這些細節不應當被解釋為對任何發明或所要求保護的範圍的限制，而是作為對專用於特定發明的特定實現的特徵的描述。本說明書中在分開的實現的上下文中描述的某些特徵也可以在單一實現中組合地實現。反過來，在單一實現的上下文中描述的各個特徵也可以在多個實現中分開地實現或以任何適當子組合來實現。而且，儘管特徵可能在上面被描述為以特定組合動作並且甚至一開始要求如此保護，然而來自所要求保護的組合的一個或多個特徵在某些情況下可以從該組合中剝離，而所要求保護的組合可以針對子組合或子組合的變型。類似地，儘管在附圖中以特定次序描繪了操作，然而這不應當被理解為要求這些操作以所示的特定次序或以順序次序執行，或者所示的所有操作均被執行來實現期望的結果。在某些情況下，多任務和並行處理可能是有利的。而且，上面描述的實現中的各系統組件的分離不應當被理解為在所有實現中均要求這種分離，而且應當理解，所描述的程序組件和系統一般可被一起集成在單一軟體產品中或打包到多個軟體產品中。從而，描述了本主題的特定實現。其他實現在以下權利要求書的範圍內。在某些情況下，權利要求書中所記載的動作可以按不同次序執行並仍舊能夠實現期望的結果。此外，在附圖中描繪的過程不一定需要所示的特定次序或順序次序來實現期望的結果。在某些實現中，多任務和並行處理可能是有用的。權利要求書如下：