CN103097994B

CN103097994B - 具有反相积分器和非反相积分器的积分器电路

Info

Publication number: CN103097994B
Application number: CN201180028876.1A
Authority: CN
Inventors: 权五振; 尹一炫; 张善雄; 申亨哲
Original assignee: Zinitix Co Ltd
Current assignee: Zinitix Co Ltd
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2031-05-12
Also published as: KR101169253B1; TWI466028B; KR20110126026A; CN103097994A; TW201220203A; JP5449620B2; JP2013526745A

Abstract

本发明公开了一种开关电容积分器电路。所述开关电容积分器电路包括反相开关电容积分器电路以及与所述反相开关电容积分器电路连接的非反相开关电容积分器电路。所述反相开关电容积分器电路的取样电容被所述非反相开关电容积分器电路共享。

Description

具有反相积分器和非反相积分器的积分器电路

技术领域

本公开内容涉及积分器电路，并且更具体地，涉及抗噪声的积分器电路。

背景技术

诸如液晶显示器和有机发光显示器的显示装置、便携式通信装置以及信息处理装置等使用各种输入装置来执行其功能。作为一类这样的输入装置，触摸屏装置被广泛地用在便携式电话、智能电话、掌上PC和自动柜员机(ATM)中。

触摸屏通过手指、触笔或手写笔与其屏幕的接触来执行所需的命令以书写文本或绘画，并且通过选择图标来运行程序。触摸屏装置能够感测手指或触笔是否与它们自己的表面接触并且确定接触位置。

触摸屏按照其触摸感测方法可被分成电阻型和电容型触摸屏。

电阻型触摸屏具有电阻材料被涂覆在玻璃或透明塑料板上并且聚酯膜进而被覆盖在其上的构造。电阻型触摸屏检测电阻变化以感测在其屏幕被触摸时的触摸点。电阻型触摸屏具有在触摸压力较弱时不能感测触摸输入的限制。

可通过在玻璃或透明塑料板的两侧或一侧形成电极来提供电容型触摸屏。电容型触摸屏能够通过在两个电极之间施加电压并且进而在诸如手指的物体触摸其屏幕时分析两个电极之间的电容变化来检测触摸点。

电容型触摸屏要求用于测量形成在一个电极处或两个电极之间的电容的电路，以感测触摸点。这样的电容测量电路主要被用于测量各种电路或装置的电容。但是，由于各种便携式装置现在提供触摸输入界面，所以用于感测用户的接触或接近的电容测量电路的应用范围在扩大。

用于典型的便携式电话的触摸屏的电容测量电路的限制在于故障由于周围环境的变化所引起的各种噪声而产生。

发明内容

技术问题

本发明的实施例是要提供电容型的抗噪声积分器电路以及提供使用所述积分器电路中的一个的输入感测电路。

问题解决方案

按照本发明的一个方面，一种输入感测方法被提供用于通过将抗噪声的积分器电路应用于感测触摸屏输入的传感器块来降低由于产生自触摸输入的噪声所引起的输入感测误差。

按照本发明的一个方面，在此所提供的是一种积分器电路，其包括：第一运算放大器、第二运算放大器和电容器。所述第一和第二运算放大器的反相输入端子被配置成分别通过第一开关和第二开关连接到所述电容器的第一端子。所述电容器的第二端子被配置成分别通过第三开关和第四开关连接到第一电位和第二电位。所述第一运算放大器的所述反相输入端子和输出端子被配置成通过第一反馈电容器相互连接。所述第二运算放大器的所述反相输入端子和输出端子被配置成通过第二反馈电容器相互连接。并且所述第一和第二运算放大器的非反相输入端子被配置成连接到第三电位。

所述第三电位可与所述第二电位相同。

第一重置开关可被配置成与所述第一反馈电容器并联连接在所述第一运算放大器的反相输入和输出端子之间，并且第二重置开关可被配置成与所述第二反馈电容器并联连接在所述第二运算放大器的反相输入和输出端子之间。

所述第一开关和所述第三开关可由第一时钟驱动，并且所述第二开关和所述第四开关可由第二时钟驱动。

所述第一时钟和所述第二时钟的接通间隔可在时间轴上交替表示。所述第一时钟的接通间隔的部分和所述第二时钟的接通间隔的部分可同时出现。备选地，当所述第一时钟和所述第二时钟中的一个处于接通状态时，另一个可处于断开状态。

所述电容器可由形成在电容型触摸屏中的感测图案和驱动图案形成。

连接到所述第一运算放大器和第二运算放大器的电容器的两个端子中的一个可对应于所述感测图案。

所述感测图案相较于所述驱动图案可以被设置在所述触摸屏的外侧。换言之，所述感测图案可以被设置成比所述驱动图案更接近例如手指的触摸物体。

连接到所述第一和第二运算放大器的电容器的两个端子中的一个可以是通过电缆或无线输入的噪声的流入路径。

按照本发明的另一方面，在此所提供的是电容型触摸屏的输入感测电路，感测图案和驱动图案被形成在所述电容型触摸屏中。所述输入感测电路包括：第一运算放大器；以及第二运算放大器。所述感测图案被配置成分别通过第一开关连接到所述第一运算放大器的反相输入端子以及通过第二开关连接到所述第二运算放大器的反相输入端子。所述驱动图案被配置成分别通过第三开关和第四开关连接到第一电位和第二电位。所述第一运算放大器的所述反相输入端子和输出端子被配置成通过第一反馈电容器相互连接，并且所述第二运算放大器的所述反相输入端子和输出端子被配置成通过第二反馈电容器相互连接。并且所述第一和第二运算放大器的非反相输入端子连接到第三电位。

所述第一开关和所述第三开关可由第一时钟驱动，并且所述第二开关和所述第四开关由第二时钟驱动。

按照本发明的又一方面，一种开关电容积分器电路被提供。所述开关电容积分器电路包括反相开关电容积分器电路；以及与所述反相开关电容积分器电路连接的非反相开关电容积分器电路。所述反相开关电容积分器电路的取样电容被所述非反相开关电容积分器电路共享。

所述反相开关电容积分器电路可求在所述取样电容中充入的电荷对时间的积分以输出负电压，并且所述非反相开关电容积分器电路可求在所述取样电容中充入的电荷对时间的积分以输出正电压。

所述反相开关电容积分器电路的积分时间间隔的至少一部分可以与所述非反相开关电容积分器电路的积分时间间隔没有重叠。

所述取样电容可由形成在电容型触摸屏中的感测图案和驱动图案形成。

连接到所述反相开关电容积分器电路和所述非反相开关电容积分器电路的取样电容的两个端子中的一个可以是通过电缆或无线输入的噪声的流入路径。

按照本发明的又一方面，一种积分器电路被提供。所述积分器电路包括：电容器；与所述电容器连接以为所述电容器充电/放电的充电/放电电路；与所述充电/放电电路连接的反相积分器电路；以及与所述充电/放电电路连接的非反相积分器电路。

所述反相积分器电路可求在所述电容器中充入的电荷对时间的积分以输出负电压，并且所述非反相积分器电路可求在所述电容器中充入的电荷对时间的积分以输出正电压。

连接到所述反相积分器电路和所述非反相积分器电路的电容器的两个端子中的一个可以是通过电缆或无线输入的噪声的流入路径。

所述反相积分器电路的积分时间间隔的至少一部分可以与所述非反相积分器电路的积分时间间隔没有重叠。

连接到所述第一运算放大器和所述第二运算放大器的电容器的两个端子中的一个可对应于所述感测图案。

所述感测图案相较于所述驱动图案可以被设置在所述触摸屏的外侧。

按照本发明的又一方面，一种积分器电路被提供。所述积分器电路包括：第一运算放大器、第二运算放大器和电容器。所述第一和第二运算放大器的反相输入端子被配置成分别连接到所述电容器的第一端子。所述第一运算放大器的所述反相输入端子和输出端子被配置成通过串联连接的第一反馈电容器和第一开关相互连接，并且所述第二运算放大器的所述反相输入端子和输出端子被配置成通过串联连接的第二反馈电容器和第二开关相互连接。所述电容器的第二端子被配置成分别通过第三开关和第四开关连接到第一电位和第二电位。并且所述第一和第二运算放大器的非反相输入端子连接到第三电位。

所述第三电位可与所述第二电位相同。

第一重置开关可被配置成与所述第一反馈电容器并联连接在所述第一运算放大器的反相输入和输出端子之间，并且第二重置开关可被配置成与所述第二反馈电容器并联连接在所述第二运算放大器的反相输入与输出端子之间。

本发明的有利效果

按照本发明的一个实施例，当使用来自开关电容型积分器电路的输出时，噪声积分影响能够被降低。

附图说明

从与附图相结合的下述说明中能够更详细地理解示范性的实施例，其中：

图1至图4示出适用于本发明的一个实施例的示范性的触摸屏装置的构造；

图5是示出按照本发明的一个实施例的、可被用于驱动触摸屏的驱动电路的示意图；

图6示出按照本发明的一个实施例的积分器的构造；

图7是示出按照本发明的一个实施例的、积分器随时间的各节点状态的时序图；

图8至图10示出按照本发明的实施例的积分器的构造；

图11至图14是用于描述按照本发明的实施例的、消除可能被输入积分器的噪声的原理的图；

图15示出按照本发明的一个实施例的积分器对噪声的频率响应；

图16示出可用于本发明的一个实施例的反相积分器电路的示例；

图17示出可用于本发明的一个实施例的非反相积分器电路的示例；

图18和图19示出按照本发明的另一实施例的积分器电路；以及

图20示出与按照本发明的一个实施例的积分器的操作有关的仿真结果。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述本发明的一些实施例。虽然参照具体实施例描述了本发明，但本发明的范围并不局限于此。因此，本领域的技术人员将容易地理解的是，可对其进行各种修改和变化而不背离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。在下述说明中，技术术语仅被用于说明具体的示范性实施例，而不是限制本发明。单数形式的术语可包括复数形式，除非提及相反的情况。

图1示出应用本发明的一个实施例的触摸屏装置。

如图1所示，触摸屏装置可包括触摸面板1、电容测量电路200和触摸确定部分300。

触摸面板1可包括形成为相互绝缘的多个感测信号线Y1、Y2、Y3、…、Yn和驱动信号线X1、X2、X3、…、Xn。感测信号线和驱动信号线为了方便起见而在图1中被指示为线，但实际上可以被实现为电极图案。术语‘感测信号线’可与术语‘感测线’和‘感测电极’互换地使用，并且术语‘驱动信号线’可与术语‘驱动线’和‘驱动电极’互换地使用。在图1中，多个感测信号线和驱动信号线被指示为相互绝缘并且相交，但本发明并不局限于此。感测信号线和驱动信号线可以不彼此相交，这取决于具体实现。

指示触摸点的感测节点110可被定义为一根感测信号线和一根驱动信号线的组合，并且每个感测节点110包括节点电容器112。节点电容器112可由相互绝缘并且分开的感测信号线和驱动信号线形成。在图1中，由第i根驱动信号线和第j根感测信号线形成的节点电容器112的电容被指示为C_ij。

电容测量电路200与多个感测信号线Y1、Y2、Y3、…、Yn和驱动信号线X1、X2、X3、…、Xn电连接以测量节点电容器112的电容C_ij。

触摸确定部分300基于电容测量电路200所测得的节点电容器112的电容来分析电容变化以感测用户触摸的触摸点。

图2示出图1的触摸屏装置的示例。

图2是用于描述在整个触摸屏装置中用于确定触摸输入是否通过物体进行的、直接被触摸的触摸屏面板的操作的概念性构造图。感测图案100和驱动图案101可由导电材料形成，并且电连接到触摸屏驱动电路和附加装置，以在确定触摸输入是否被进行时使用。相应地，可按照感测图案100和驱动图案101的形状来提供各种触摸屏面板。介电层102可设置在感测图案100与驱动图案101之间。相应地，由导电材料形成的感测图案100和驱动图案101能够形成电容器，在它们之间有介电层102。保护窗103可形成在感测图案100上，以保护感测图案100、驱动图案101和电介质102。当触摸物体处于保护窗103之上或附近时，感测图案100与驱动图案101之间的电容可发生变化。

图3是图2的触摸屏装置的概念性构造图的平面视图。

图3同时示出感测图案100和驱动图案101。

多个宽矩形驱动图案101可形成在触摸屏装置中。当电压被施加至驱动图案101时，在感测图案100与驱动图案101之间产生电场。感测图案100可具有比驱动图案101窄的形状。相应地，当电压被施加至驱动图案101时，感测图案100不能完全覆盖驱动图案101。电场从驱动图案101流向感测图案100。当触摸输入发生时，电场的至少一部分流向触摸物体，换言之，电场在触摸输入发生时发生变化。因此，形成在感测图案100与驱动图案101之间的电场随触摸输入变化。电场的这种变化引起形成在感测图案100与驱动图案101之间的电容的变化。传感器可感测电容值，以确定触摸输入是否被进行。

为了描述方便和清晰起见，图3的图案是触摸屏的各种电极图案的示例。将理解的是，本发明的精神和范围局限于此。

图4是沿图3的线203所取的截面视图。

参照图4，在向保护窗103上的电场(即点线)所占据的区域进行触摸输入时，电容器中积聚的电荷的总量与没有触摸输入时相比被降低，因为通过该区域进入感测图案100的电场路径的至少部分发生变化。因此，如果感测到驱动图案101与感测图案100之间的电容降低，则可确定在那个点上已发生触摸输入。

至此，用于确定触摸输入是否向触摸屏进行的原理之一已被描述。下面将描述用于测量电容变化的本发明的一些实施例。

图5是示出按照本发明的一个实施例的、可被用于驱动触摸屏的驱动电路的示意图。

如图5所示，驱动电路10可包括充电/放电电路11、感测部分12以及电容器C_ij。由于‘感测部分’12具有积分功能，所以在本说明书中其可被称作‘积分部分’。充电/放电电路11可电连接到电容器C_ij的两个端子，作为用于将电容器C_ij充电到电源电压V_cc以及将电容器C_ij放电到地电压GND的电路。在下文中，‘电容器C_ij’可被称作‘取样电容’。

如果驱动电路10被用于驱动触摸屏，则图5的电容器C_ij可对应于上述节点电容器112。换言之，电容器C_ij可电连接到驱动信号线Xi和感测信号线Yj，并且充电/放电电路11可N次多次重复充电/放电操作。

噪声可通过感测信号线Yj输入图5的驱动电路。在这种情况下，噪声可被感测部分12积分，从而不合需要地影响感测部分12的输出。下面将描述按照本发明的一个实施例的抗噪声的积分器的构造。

图6示出按照本发明的一个实施例的积分器的构造。

参照图6，该积分器包括第一运算放大器OA1、第二运算放大器OA2和电容器C_ij。第一运算放大器OA1和第二运算放大器OA2的反相输入端子分别通过第一开关S1和第二开关S2连接到电容器C_ij的第一端子Yj。电容器C_ij的第二端子Xi通过第三开关S1’连接到第一电位V_cc并且通过第四开关S2’连接到第二电位GND。在下文中，为了方便起见，假定第二电位GND为零。第一运算放大器OA1的反相输入端子和输出端子可通过第一反馈电容器C_fb1相互连接。第二运算放大器OA2的反相输入端子和输出端子可通过第二反馈电容器C_fb2相互连接。第一运算放大器OA1和第二运算放大器OA2的非反相输入端子可连接到第三电位。第三电位可以是地电位GND，但并不局限于此。

重置开关S3可连接在第一运算放大器OA1的反相输入端子与输出端子之间。重置开关S3’可连接在第二运算放大器OA2的反相输入端子与输出端子之间。当重置开关S3和S3接通时，在第一反馈电容器C_fb1和第二反馈电容器C_fb2中充入的电荷全部被释放，以使跨两个端子的电压变为零。按照实施例，重置开关S3和S3’可以相同的时序操作。

开关S1和S1’以及开关S2和S2’可分别同步地切换到图7(a)的第一时钟CLK1和图7(b)的第二时钟CLK2的时序。但是，本发明并不局限于此。

图7是示出图6的积分器随时间的各节点状态的时序图。

图7(a)示出开关S1和S1’的通-断时序。图7(b)示出开关S2和S2’的通-断时序。图7(c)示出第二端子Xi的电位。图7(d)示出第一运算放大器OA1的输出电压V_o1。图7(e)示出第二运算放大器OA2的输出电压V_o2。

参照图7(a)和图7(b)，开关S1和S1’以及开关S2和S2’可在不重叠的时间间隔期间交替处于接通状态。换言之，开关S1和S1’可在时间间隔[t1,t2]和[t1’,t2’]期间处于接通状态而在时间间隔[t2,t1’]期间处于断开状态。开关S2和S2’可在时间间隔[t3,t4]和[t3’,t4’]期间处于接通状态而在时间间隔[t4,t3’]期间处于断开状态。开关S1和S1’以及开关S2和S2’在时间间隔[t1,t1’]期间的操作状态可连续地重复。在图7中，时间间隔[t2,t3]和[t4,t1’]不为零，但可大体上被设置为接近零。

在本说明书的下文中，紧接在时间t之前的时间可被称作‘t-’，而紧接在时间t之后的时间可被称作‘t+’。例如，紧接在时间t1之前的时间可被称作‘t1-’，而紧接在时间t1之后的时间可被称作‘t1+’。下面将参照图8至图10所示的积分器的操作状态图来描述按照本发明的一个实施例的积分器在图7的每个时间点上的操作。

图8至图10是示出积分器分别在图7的时间t1+、在图7的时间t2+和t4+以及在图7的时间t3+处的操作的操作状态图。在这点上，假定电容器C_fb1、C_fb2和C_ij全都在时间t1-处放电，即初始条件是在所有电容器上都没有积聚电荷。

参照图7和图8，在时间t1+处，开关S1和S1’处于接通状态，而开关S2和S2’处于断开状态。电容器C_ij的第一端子Yj连接到第一运算放大器OA1的反相输入端子。然后，由于第一运算放大器OA1的非反相输入端子连接到第二电位GND，所以第一端子Yj处的电位与第二电位相同。由于电容器C_ij的第二端子Xi处的电位为第一电位V_cc，所以跨电容器C_ij的两个端子的电位差与第一电位V_cc相同。

由于流经电容器C_ij的电流流经第一反馈电容器C_fb1，所以第一运算放大器OA1的输出端子o1处的电位V_o1，1被表示为等式1。

等式1

V_{o 1,1} = - V_{cc} \cdot \frac{C_{ij}}{C_{fb 1}}

第一端子Yj处的电位被保持在第二电位GND，并且第二运算放大器OA2的输出端子处的电位也被保持在第二电位GND。

在下文中，假定一个积分周期通过N次时间积分来完成，当在新积分周期开始之后第k次积分刚好完成时的第一运算放大器OA1的输出端子o1处的电位可以被指示为V_o1，k。

参照图7和图9，在时间t2+处，开关S1和S1’以及开关S2和S2’全都处于断开状态。跨电容器C_ij的两个端子的电位差被保持为与第一电位V_cc相同。在这点上，虽然第一端子Yj和第二端子Xi处于悬浮状态，但是为了方便起见，第一端子Yj处的电位在图7C和图7D中被指示为第二电位GND。

参照图7和图10，在时间t3+处，开关S1和S1’处于断开状态，而开关S2和S2’处于接通状态。第二端子Xi处的电位立刻变为第二电位GND，而第一端子Yj处的电位立刻变为-V_cc。由于第一端子Yj连接到第二运算放大器OA2的反相输入端子，所以第一端子Yj处的电位迅速上升到第二电位GND。由于电流从第二运算放大器OA2的输出端子流出并且立刻在第一端子Yj处的电位发生变化的时间间隔期间为第二反馈电容器C_fb2充电，所以第二运算放大器OA2的输出端子o2处的电位V_o2，1被表示为等式2。

等式2

V_{o 2,1} = + V_{cc} \cdot \frac{C_{ij}}{C_{fb 2}}

再次参照图7和图9，在时间t4+处，开关S1和S1’以及开关S2和S2’全都处于断开状态。跨电容器C_ij的两个端子的电位差变为零。在这点上，第一端子Yj和第二端子Xi处于悬浮状态，但是为了方便起见，第一端子Yj处的电位在图7(c)和图7(d)中被指示为第二电位GND。

如果在图8至图10中所描述的操作被执行的时间间隔[t1,t1’]被定义为一个周期，则该周期可以被重复N次。在这N个时间周期期间，由于在第一反馈电容器C_fb1和第二反馈电容器C_fb2中充入的电荷没有被释放，所以第一运算放大器OA1的输出端子o1的电位V_o1和第二运算放大器OA2的输出端子o2的电位V_o2分别如图7(e)和图7(f)所示的那样逐步上升或下降。当N个时间周期完成时，通过从电位V_o2，N减去电位V_o1，N所得到的值ΔV可被表示为等式3。

等式3

ΔV = V_{o 2, N} - V_{o 1, N}

= + {NV}_{cc} \cdot \frac{C_{ij}}{C_{fb}} - ({- NV}_{cc} \cdot \frac{C_{ij}}{C_{fb}})

= + {2 NV}_{cc} \cdot \frac{C_{ij}}{C_{fb}}

在这种情况下，假定第一反馈电容器C_fb1和第二反馈电容器C_fb2具有相同值C_fb。

参照等式3，由于第一反馈电容器和第二反馈电容器的值C_fb可具有恒定值，所以能够看到的是，值ΔV与电容器C_ij的值成比例。

当图6的积分器被应用于触摸屏驱动电路时，电容器C_ij的电容可如测量值ΔV那样被测量，因为电容器C_ij的值按照触摸输入的存在而发生变化，并且因此，触摸是否已被输入能够被确定。

在N个时间积分周期被完成并且值ΔV被测得之后，重置开关S3和S3’可被改变成接通状态，以释放第一反馈电容器和第二反馈电容器的所有电荷。以这种方式，如果电容器C_ij的N次充电/放电所花费的时间被定义为一个积分周期，则新积分周期可在重置开关S3和S3’被改变成接通状态之后再次开始。

到目前为止，已参照图6至图10描述了按照本发明的一个实施例的积分器的操作。但是，如在图5中所描述的那样，噪声可流入积分器的第一端子Yj。

例如，当积分器被用作触摸屏驱动电路时，噪声可通过第一端子Yj流入触摸屏驱动电路。换言之，上述感测图案100可对应于电容器C_ij的第一端子Yj。当诸如手指的物体被放置在感测图案100附近以进行触摸输入时，噪声可流入第一端子Yj。

按照图6中的本发明的一个实施例，噪声输入能够被有效地消除。在下文中，将参照图11至图14来描述消除的原理。

图11至图14是示出按照本发明的一个实施例的、消除输入积分器的噪声的原理的图。

基本上，可对通过第一端子Yj所输入的噪声求积分，以使其被加入第一运算放大器OA1和第二运算放大器OA2的输出电压。第一运算放大器OA1仅在开关S1和S1’处于接通状态时才对噪声求积分，而第二运算放大器OA2仅在开关S2和S2’处于接通状态时才对噪声求积分。

图11示出仅具有DC分量的噪声被输入时的情况。

参照图11，对在第一时钟CLK1中包括时间点n1,k(k＝1,2,3，...,N)的接通间隔期间输入的噪声求积分，以使其被加入第一运算放大器OA1的输出电位V_o1。如果在每个接通间隔期间被求积分以被加入输出电位V_o1的噪声的幅度被定义为A_1,nk(k＝1,2,3，...,N)，则在一个积分周期期间被求积分以被加入第一运算放大器OA1的输出电位V_o1的噪声的幅度A₁可被表示为等式4。

等式4

A₁＝A_1，n1+A_1，n2+A_1，n3+…+A_1，nN

同样地，对在第二时钟CLK2中包括时间点n2,k(k=1,2,3，...,N)的接通间隔期间输入的噪声求积分，以使其被加入第二运算放大器OA2的输出电位V_o2。如果在每个接通间隔期间被求积分以被加入输出电位V_o2的噪声的幅度被定义为A_2，nk(k＝1,2,3，...,N)，则在一个积分周期期间被求积分以被加入第二运算放大器OA2的输出电位V_o2的噪声的幅度A2可被表示为等式5。

等式5

A₂＝A_2，n1+A_2，n2+A_2，n3+…+A_2，nN

共同考虑被积分的噪声的影响，等式3可被改变成等式6。换言之，通过在N个时间周期完成之后从电位V_o2,N减去电位V_o1,N所得到的值ΔV可被表示为等式6。

等式6

ΔV = + {2 NV}_{cc} \cdot \frac{C_{ij}}{C_{fb}} + A_{2} - A_{1}

= + {2 NV}_{cc} \cdot \frac{C_{ij}}{C_{fb}} + Σ_{k = 1}^{N} (A_{2, nk} - A_{1, nk})

然后，当噪声仅具有DC分量时，因为等式A_2，nk＝A_1,nk大体上被满足，所以等式6可被表示为等式7。

等式7

ΔV = + {2 NV}_{cc} \cdot \frac{C_{ij}}{C_{fb}} + A_{2} - A_{1}

= + {2 NV}_{cc} \cdot \frac{C_{ij}}{C_{fb}} + Σ_{k = 1}^{N} (A_{2, nk} - A_{1, nk})

= + {2 NV}_{cc} \cdot \frac{C_{ij}}{C_{fb}}

相应地，仅具有DC分量的噪声能够使用按照本发明的一个实施例的积分器被去除。

图12示出在低频噪声输入被提供时本发明的一个实施例的操作。

第一时钟CLK1和第二时钟CLK2的操作周期和操作频率可分别被称作T和f(＝1/T)。图12示出噪声的周期相较于操作周期T非常长时的情况。在这种情况下，每一个积分周期的积分次数N在积分器电路中等于14，而噪声对于每一个积分周期仅传播一个周期。

在图12中，通过从电位V_o2,N减去电位V_o1，N所得到的值ΔV也可被表示为等式6。在如图12所示噪声没有DC分量时，在等式6中不满足等式A_2，nk＝A_1,nk，但是被求积分以被加入第一运算放大器OA1的输出电位V_o1的噪声的幅度A₁几乎可抵消被求积分以被加入第二运算放大器OA2的输出电位V_o2的噪声的幅度相应地，具有比第一和第二时钟的操作频率低得多的频率的噪声几乎不影响值ΔV。

图13是示出具有与第一时钟CLK1和第二时钟CLK2的操作频率相同的频率的噪声被输入时的图。换言之，每一个积分周期的积分次数N在积分器电路中等于14，并且噪声的周期对于每一个积分周期也重复14次。

在图13中，通过从电位V_o2，N减去电位V_o1，N所得到的值ΔV也可被表示为等式6。在第二时钟CLK2中包括时间点n2,k的间隔期间被求积分以被加入第二运算放大器OA2的输出电位V_o2的噪声的幅度A_2,nk与在第一时钟CLK1中包括时间点n1,k的间隔期间被求积分以被加入第一运算放大器OA1的输出电位V_o1的噪声的幅度A_1,nk相同。但是，被求积分以被加入输出电位V_o2的噪声的符号与被求积分以被加入输出电位V_o1的噪声的符号相反。换言之，等式A_2,nk＝-A_1,nk被建立。相应地，对于图13的情况，等式6可被表示为等式8。

等式8

ΔV = + {2 NV}_{cc} \cdot \frac{C_{ij}}{C_{fb}} + A_{2} - A_{1}

= + {2 NV}_{cc} \cdot \frac{C_{ij}}{C_{fb}} + Σ_{k = 1}^{N} (A_{2, nk} - A_{1, nk})

= + {2 NV}_{cc} \cdot \frac{C_{ij}}{C_{fb}} + {2 A}_{2}

因此，图13的噪声没有被去除。

图14是示出每一个积分周期的积分次数N在积分器电路中等于14并且噪声的周期对于每一个积分周期重复15次的图。

在图14中，通过从电位V_o2，N减去电位V_o1，N所得到的值ΔV也可被表示为等式6。在图14的情况下，对于等式6不满足等式A_2,nk＝A_1,nk，但是被求积分以被加入第一运算放大器OA1的输出电位V_o1的噪声的幅度A₁几乎可抵消被求积分以被加入第二运算放大器OA2的输出电位V_o2的噪声的幅度假设每一个积分周期的积分次数N为N，当具有在每一个积分周期重复k次(k为除了N之外的非负整数)的周期的正弦波噪声通过端子Yj被输入时，能够通过使用按照本发明的一个实施例的积分电路大体上去除噪声。

图15示出电路区域P2的频率响应，其中电路区域P2的输入被定义为图6的第一端子Yj的电位，并且电路区域P2的输出被定义为通过从第二运算放大器OA2的输出端子处的电位V_o2减去第一运算放大器OA1的输出端子处的电位V_o1所得到的值。图15示出频域中的按照本发明的一个实施例的噪声去除性质，而图11至图14示出时域中的噪声去除性质。

图15示出积分周期的积分次数N等于10时的示例。参照图15，能够看到的是，空响应的频率点的数量为10，包括频率响应曲线中在峰值频率50000Hz以下的DC频率。

如参照图15所理解的那样，当驱动频率f被设置成足够高时，由于图6的电路区域P2的噪声通带与环境中频繁出现的临界噪声频带分开大的频率间隙，所以去除这样的噪声是有益的。超过100V的HUM噪声及其谐波是临界噪声的示例。

对于当A_2,nk＝A_1,nk对于等式6大体上被满足时的情况，电容器C_ij的值能够从等式6计算得到，如在等式9中所表示的那样。

等式9

C_{ij} = \frac{ΔV \cdot C_{fb}}{{2 NV}_{cc}}

当电容器C_ij的值已发生变化时，是否已发生触摸事件可以被确定。

在下文中，将描述的是按照本发明的一个实施例的图6的电路被配置成包括反相积分器电路和非反相积分器电路。

图16示出可用于本发明的一个实施例的反相积分器电路的示例。图16(a)示出其中从图6所示的电路去除第二运算放大器OA2的电路。能够理解的是，图6的电路包括与图16(a)的电路大体上相同的反相积分器电路，这是因为图6的开关S2通过第二运算放大器OA2的反相输入和非反相输入连接到第二电位GND，而图16(a)的开关S2直接连接到第二电位GND。

图16(b)、(c)和(d)分别示出当图16(a)的反相积分器电路具有按照图7或图11的第一时钟CLK1和第二时钟CLK2的开关时序时在时间t1+、t2+和t4+以及t3+处的操作状态。将图16(b)、(c)和(d)分别与图8、图9和图10进行比较，还能够看到的是图6的电路包括与图16的电路大体上相同的反相积分器电路。

图16的电路可被称作反相开关电容积分器电路。

图17示出可用于本发明的一个实施例的非反相积分器电路的示例。图17(a)示出其中从图6的电路去除第一运算放大器OA1的电路。能够理解的是，图6的电路包括与图17的电路大体上相同的非反相积分器电路，这是因为图6的开关S1通过第一运算放大器OA1的反相输入端子和非反相输入端子连接到第二电位GND，而图17(a)的开关直接连接到第二电位GND。

图17(b)、(c)和(d)分别示出当图17(a)的非反相积分器电路具有按照图7或图11的第一时钟CLK1和第二时钟CLK2的开关时序时在时间t1+、t2+和t4+以及t3+处的操作状态。将图17(b)、(c)和(d)分别与图8、图9和图10进行比较，还能够看到的是，图6的电路包括与图17的电路大体上相同的非反相积分器电路。

图17的电路可被称作非反相开关电容积分器电路。

为了提供对图6、图16和图17的概括，通过耦合共享电容器C_ij的非反相积分器电路和反相积分器电路以及用于为电容器C_ij充电/放电的充电/放电电路来得到按照本发明的一个实施例的积分器电路。

充电/放电电路可对应于图6的电路区域P1、图16的电路区域P3和图17的电路区域P4。

图18示出按照本发明的另一实施例的积分器电路。

图18(a)示出图16的积分器电路能够被描述为诸如第一充电/放电电路11-1和第一积分部分12-1的电路模块的集成。第一充电/放电电路11-1对应于图16的电路区域P3，而第一积分部分12-1对应于图16的第一运算放大器OA1、第一反馈电容器C_fb1和第三开关S3的组合。

图18(b)示出图16的积分器电路能够被描述为诸如第二充电/放电电路11-2和第二积分部分12-2的电路模块的集成。第二充电/放电电路11-2对应于图17的电路区域P4，而第二积分部分12-2对应于图17的第二运算放大器OA2、第二反馈电容器C_fb2和第三开关S3’的组合。

图18(c)可通过集成图18(a)和图18(b)的电路来得到。充电/放电电路11对应于图6的电路区域P1，第一积分部分12-1对应于图6的第一运算放大器OA1、第一反馈电容器C_fb1和第三开关S3的组合，而第二积分部分12-2对应于图6的第二运算放大器OA2、第二反馈电容器C_fb2和第三开关S3’的组合。

图19示出按照本发明的另一实施例的积分器电路。

图19所示的电路以与图6的电路相比较的方式来实现作为本发明的一个实施例的图18(c)的电路。但是，能够容易地理解的是，当开关S1和S1’以及开关S2和S2’由图8或图11的第一时钟CLK1和第二时钟CLK2驱动时，该电路执行与图6的电路相同的操作。

在图6和图19中，开关S1被设置在电路中以在开关S2’处于接通状态时将第一运算放大器OA1与电容器C_ij分开。相比之下，开关S2被设置在电路中以在开关S1’处于接通状态时将第二运算放大器OA2与电容器C_ij分开。

图16和图17示出反相放大器和非反相放大器的示例。尽管没有在本说明中公开，但将理解的是，具有图18的构造的积分器电路通过耦合反相放大器和具有不同构造的非反相放大器来得到。相应地，本发明的精神和范围并不局限于在本说明中所公开的特定电路。

图20示出作为执行仿真的结果被输出的值ΔV，在仿真中图11的第一时钟CLK1和第二时钟CLK2被应用于图6的电路，并且噪声被施加至第一端子Yj。在这样的噪声环境中，第一运算放大器OA1的输出端子o1处的电位V_o1，N可被表示为等式10，而第二运算放大器OA2的输出端子o2处的电位V_o2，N可被表示为等式11。然后，第一反馈电容器C_fb1和第二反馈电容器C_fb2的值可以被设置为相同值C_fb。

等式10

V_{o 1, N} = - {NV}_{cc} \cdot \frac{C_{ij}}{C_{fb}} + Σ_{k = 1}^{N} A_{1, nk}

等式11

V_{o 2, N} = + {NV}_{cc} \cdot \frac{C_{ij}}{C_{fb}} + Σ_{k = 1}^{N} A_{2, nk}

图20(a)示出相对于时间的、第一运算放大器OA1的输出端子o1处的电位V_o1。图20(b)示出相对于时间的、第二运算放大器OA2的输出端子o2处的电位V_o2。图20(c)示出通过从电位V_o2减去电位V_o1所得到的值。

在图20中，输入噪声与其周期在每一个积分周期重复大约5至6次的正弦波相似。然后，一个积分周期期间的积分次数N被设置为明显大于5至6的值。按照本发明的一个实施例的构造，能够看到的是，噪声被去除的波形能够被得到，如图20(c)所示。

当在反相积分器和非反相积分器之中仅一个积分器被使用，而不是使用其中两个积分器按照本发明被耦合的电路构造时，仅可得到等式10或等式11的输出电压。例如，当得到等式10的输出电压时，电容器C_ij的值可以被表示为等式12。

等式12

C_{ij} = (- \frac{C_{fb}}{{NV}_{cc}}) \cdot (V_{o 1} - Σ_{k = 1}^{N} A_{1, nk})

然后，可能由于按照噪声的误差值而没有正确地测量电容器C_ij的值。

本发明的电路构造可适用于能够使用本发明的精神的其他应用以及触摸屏。相应地，将理解的是，本发明的应用并不局限于触摸屏驱动电路。

在本发明中，运算放大器表示差分放大器的示例。本发明的运算放大器可用差分放大器取代。

按照本发明的一个实施例的电容测量电路使用包括开关、反馈电容器(积分电容器)和运算放大器的开关电容器来配置，以基本上具有有限脉冲响应(FIR)滤波器的性质。

在附图的图6、图8、图9、图10、图16、图17和图19中，所示出的是每个运算放大器的非反相端子连接到可通过开关S2’与驱动信号线Xi连接的地电压GND的相同电位。但能够理解的是，即使每个运算放大器的非反相端子连接到与地电压GND不同的另一电压，也能够得到按照本发明的上述实施例的效果。

本发明能够提供抗噪声的积分器电路。另外，能够通过将该抗噪声的积分器电路应用于感测触摸屏输入的传感器块而显著降低由于产生自触摸输入的噪声所引起的输入感测误差。

以上所公开的内容应被认为是示意性的而不是限制性的，并且所附权利要求旨在涵盖落入本发明的真实精神和范围内的所有这样的修改、增强及其他实施例。因此，在法律所允许的最大程度上，本发明的范围应由以下权利要求及其等同内容的最广义的可允许的解释来确定，并且不应受前述详细说明约束或限制。

Claims

1.一种积分器电路，其包括：

第一运算放大器、第二运算放大器、第一重置开关、第二重置开关和电容器，

其中所述第一和第二运算放大器的反相输入端子被配置成分别通过第一开关和第二开关连接到所述电容器的第一端子，

所述电容器的第二端子被配置成分别通过第三开关和第四开关连接到第一电位和第二电位，所述第一运算放大器的第一反相输入端子和第一输出端子被配置成通过第一反馈电容器相互连接，所述第二运算放大器的第二反相输入端子和第二输出端子被配置成通过第二反馈电容器相互连接，

所述第一和第二运算放大器的非反相输入端子被配置成连接到第三电位，

所述第一输出端子与所述第二输出端子之间的电压差被提供作为所述积分器电路的输出，

所述第一反相输入端子和所述第一输出端子被配置成通过所述第一重置开关相互连接，

所述第二反相输入端子和所述第二输出端子被配置成通过所述第二重置开关相互连接，并且所述第一重置开关和所述第二重置开关均被配置成在积分周期期间处于断开状态，并且在两个积分周期之间的预定时段期间处于接通状态。

2.如权利要求1所述的积分器电路，其中所述第一开关和所述第三开关由第一时钟驱动，并且所述第二开关和所述第四开关由第二时钟驱动。

3.如权利要求2所述的积分器电路，其中所述第一时钟和所述第二时钟的接通间隔在时间轴上交替表示。

4.如权利要求1所述的积分器电路，其中所述电容器由形成在电容型触摸屏中的感测图案和驱动图案形成。

5.如权利要求4所述的积分器电路，其中所述电容器的两个端子中的一个对应于所述感测图案，所述两个端子中的所述一个连接到所述第一运算放大器和第二运算放大器。

6.如权利要求5所述的积分器电路，其中所述感测图案相较于所述驱动图案被设置在所述触摸屏的外侧。

7.如权利要求1所述的积分器电路，其中连接到所述第一和第二运算放大器的所述电容器的两个端子中的一个是通过电缆或无线输入的噪声的流入路径。

8.如权利要求1所述积分器电路，其中所述第二电位与所述第三电位相同。

9.一种电容型触摸屏的输入感测电路，感测图案和驱动图案被形成在所述电容型触摸屏中，所述输入感测电路包括：

第一运算放大器；

第二运算放大器；

第一重置开关；以及

第二重置开关，

其中所述感测图案被配置成分别通过第一开关连接到所述第一运算放大器的第一反相输入端子以及通过第二开关连接到所述第二运算放大器的第二反相输入端子，

所述驱动图案被配置成分别通过第三开关和第四开关连接到第一电位和第二电位，

所述第一运算放大器的所述第一反相输入端子和第一输出端子被配置成通过第一反馈电容器相互连接，并且所述第二运算放大器的所述第二反相输入端子和第二输出端子被配置成通过第二反馈电容器相互连接，

所述第一和第二运算放大器的非反相输入端子连接到第三电位，

所述第一运算放大器的所述第一输出端子与所述第二运算放大器的所述第二输出端子之间的电压差被提供作为所述输入感测电路的输出，

10.如权利要求9所述的输入感测电路，其中所述第一开关和所述第三开关由第一时钟驱动，并且所述第二开关和所述第四开关由第二时钟驱动。

11.如权利要求9所述的输入感测电路，其中所述第二电位与所述第三电位相同。

12.一种开关电容积分器电路，其包括：

具有第一重置开关的反相开关电容积分器电路；以及

具有第二重置开关的与所述反相开关电容积分器电路连接的非反相开关电容积分器电路，

其中所述反相开关电容积分器电路的取样电容被所述非反相开关电容积分器电路共享，

所述反相开关的电容积分器电路的第一输出端子与所述非反相开关电容积分器电路的第二输出端子之间的电压差被提供作为所述开关电容积分器电路的输出，并且

所述第一重置开关和所述第二重置开关同步地操作，以便在两个积分周期之间的时间间隔期间重置所述反相开关电容积分器电路和所述非反相开关电容积分器电路。

13.如权利要求12所述的开关电容积分器电路，其中所述反相开关电容积分器电路求在所述取样电容中充入的电荷对时间的积分以输出负电压，并且

所述非反相开关电容积分器电路求在所述取样电容中充入的电荷对时间的积分以输出正电压。

14.如权利要求12所述的开关电容积分器电路，其中所述反相开关电容积分器电路的积分时间间隔的至少一部分与所述非反相开关电容积分器电路的积分时间间隔没有重叠。

15.如权利要求12所述的开关电容积分器电路，其中所述取样电容由形成在电容型触摸屏中的感测图案和驱动图案形成。

16.如权利要求12所述的开关电容积分器电路，其中连接到所述反相开关电容积分器电路和所述非反相开关电容积分器电路的所述取样电容的两个端子中的一个是通过电缆或无线输入的噪声的流入路径。

17.一种积分器电路，其包括：

电容器；

与所述电容器连接以为所述电容器充电/放电的充电/放电电路；

与所述充电/放电电路连接的反相积分器电路；

与所述充电/放电电路连接的非反相积分器电路；

第一重置开关，用于重置所述反相积分器电路；以及

第二重置开关，用于重置所述非反相积分器电路；

其中，所述反相积分器电路的第一输出端子与所述非反相积分器电路的第二输出端子之间的电压差被提供作为所述积分器电路的输出，并且

所述第一重置开关和所述第二重置开关同步地操作，以便在两个积分周期之间的时间间隔期间重置所述反相积分器电路和所述非反相积分器电路。

18.如权利要求17所述的积分器电路，其中所述反相积分器电路求在所述电容器中充入的电荷对时间的积分以输出负电压，并且

所述非反相积分器电路求在所述电容器中充入的电荷对时间的积分以输出正电压。

19.如权利要求17所述的积分器电路，其中所述电容器由形成在电容型触摸屏中的感测图案和驱动图案形成。

20.如权利要求17所述的积分器电路，其中连接到所述反相积分器电路和所述非反相积分器电路的所述电容器的两个端子中的一个是通过电缆或无线输入的噪声的流入路径。

21.如权利要求17所述的积分器电路，其中所述反相积分器电路的积分时间间隔的至少一部分与所述非反相积分器电路的积分时间间隔没有重叠。