CN107003754B - 用于操作数字化仪***的触控笔 - Google Patents

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Abstract

一种手持式设备包括被配置成与基于电容的数字化仪传感器交互的导电笔尖、有源传输模块、反射传输模块、被配置成将导电笔尖连接到有源传输模块和反射传输模块中的一者的开关以及被配置成切换开关的位置的控制器。有源传输模块被配置成独立于在数字化仪传感器上传送的驱动信号而在导电笔尖上生成第一信号。反射传输模块被配置成基于在数字化仪传感器上传送并在与数字化仪传感器交互期间由导电笔尖提取的驱动信号而在导电笔尖上生成第二信号。

Description

用于操作数字化仪***的触控笔
技术领域
本申请涉及触控笔，尤其是用于操作数字化仪***的触控笔。
背景技术
与数字化仪***一起使用的信号发射触控笔(例如，有源触控笔)在本领域中是已知的。触控笔的位置检测向与数字化仪***相关联的计算设备提供输入，并被解释为用户命令。在一些已知的***中，位置检测只有在触控笔笔尖接触数字化仪***的检测表面时才被执行。在其他已知的***中，位置检测还在触控笔笔尖悬停在检测表面上时被执行。通常，悬停和触摸输入被不同地解释。通常，数字化仪***与显示屏集成在一起，例如以形成触摸屏。触控笔在屏幕上的位置与屏幕上所描绘的虚拟信息相关。
数字化仪***跟踪用手指、导电对象提供的自由样式输入。任选地，数字化仪***还支持由触控笔发射的跟踪信号。互电容传感器是用于数字化仪***的一种类型的数字化仪传感器。互电容传感器通常包括由按行和列布置的平行导电材料形成的矩阵，其中各行和各列之间形成的重叠和/或结点区域的周围产生电容连接。将手指或导电对象靠近数字化仪传感器的表面改变局部静电场并减小附近的结点区域之间的互电容。格栅上的结点处的电容变化被检测到，以确定手指或导电对象在电容传感器上的位置。通过沿矩阵的一根轴施加信号同时在另一根轴上对输出进行采样以检测经耦合的信号来确定电容变化。互电容检测允许多点触摸操作，其中多个手指、手掌或导电对象可被同时跟踪。
信号发射触控笔通常在不被用于互电容检测的时间段内由数字化仪***检测和跟踪。由触控笔发射的信号通常通过对来自数字化仪传感器的两个轴的输出进行采样以标识来被检测和跟踪。传感器的行和列上检测到的输入被用来定义触控笔交互的坐标。
发明内容
在一些实施例中的公开内容涉及可以与多种数字化仪***类型一起使用并且不一定与专门被适配成与触控笔通信的数字化仪***一起使用的通用型触控笔或其他手持式设备。具体而言，通用触控笔可以与任何数字化仪***一起使用，该数字化仪***支持诸如手指或其他身体部位之类的导电对象的触摸，并且不需要针对数字化仪***的制造商所应用的检测技术的具体知识。
根据本公开的各实施例的通用触控笔可以是能够与在触控笔被购买之前或之后所购买的不同的启用触摸的设备一起使用并且不要求通过计算设备或通过触控笔进行任何特定的适配或更新的个人工具。触控笔通过从数字化仪传感器上传送的驱动信号中提取电荷来操作，以检测触摸、将电荷转换成电压、放大电压并任选地将信号反转。这样的触控笔可被称为“反射电容触控笔”，并且感应到的电压可被称为反射信号。在一些示例性实施例中，诸如笔尖压力和触控笔身份之类的信息被编码在反射信号中。
根据本公开的附加的实施例的通用触控笔还包括用于与支持触控笔检测的一些数字化仪***通信的有源信号传输能力。有源信号传输能力是对允许触控笔与许多不同类型的数字化仪***进行交互的反射传输能力的补充。可以根据需要或者基于预定义的协议来在反射传输和有源信号传输之间切换。
除非以其他方式定义，否则本文中所使用的所有技术和/或科学术语具有如本领域的普通技术人员共同理解的相同含义。虽然类似于或等同于本文所描述的方法和材料可被用于本公开的各实施例的实践和测试中，但是下文描述了示例性方法和/或材料。在冲突的情况下，包括定义的专利申请将优先。此外，材料、方法和示例仅是说明性的，并不一定旨在限制。
附图说明
这里仅通过示例的方式参照附图来描述本公开的一些实施例。现在专门详细地参考附图，强调的是，所示的细节是举例而言的并且只是出于对本公开的各实施例的说明性讨论的目的。在这一点上，参考附图的描述使得如何实践本公开的各实施例对本领域技术人员是显而易见的。
在附图中：
图1是根据本公开的一些实施例的包括数字化仪***的示例性计算设备的简化框图；
图2是根据本公开的一些实施例的被连接到触控笔的笔尖的示例性触控笔电路以及带有在基于格栅的数字化仪传感器中的结点的笔尖的电容连接性的简化示图；
图3是根据本公开的一些实施例更详细地示出的图2的示例性触控笔电路的简化示图；
图4是根据本公开的一些实施例的产生与被施加在笔尖上的压力成比例的手指触摸效应的触控笔的简化示例性电路；
图5是根据本公开的一些实施例的具有屏蔽的触控笔笔尖的简化示意图；
图6是根据本公开的一些实施例的被连接到触控笔的笔尖的另一示例性触控笔电路的简化示图；
图7是根据本公开一些实施例的用于使用触控笔创建触摸效应的示例性方法的简化流程图；以及
图8是根据本公开的一些实施例的使用两种不同传输模式中的一种向数字化仪传感器提供输入的示例性触控笔的简化框图。
具体实施方式
根据本公开的一些方面的触控笔包括被连接到其笔尖的电路，该电路可在互或自电容检测期间从数字化仪传感器的驱动线提取电荷，并且在笔尖处产生模仿手指触摸输入的电压。任选地，电压模式是对驱动信号有破坏性的信号，例如，相对于由笔尖提取的信号具有相反相位的电压模式。替代地，电压模式可被选择为对驱动信号具有建设性或部分建设性。建设性输入可模仿来自浮置导电对象的输入，并提供对手指触摸输入和触控笔输入之间的区分。该电路包括由电路控制和/或由用户控制的按钮控制的可变增益组件。可变增益组件提供将输出的动态范围调整到可由数字化仪传感器检测到的范围。通常，可变增益组件还被适配成防止电路的自激振荡。
根据本公开的一些其他实施例的电路对在笔尖上产生的电压施加调制以区分触控笔输入和手指输入。任选地，该电路在笔尖上产生模仿来自浮置导电对象而不是接地指尖的输入的电压。任选地，该电路被适配成对诸如反射信号(例如，笔尖上产生的电压)上的笔尖压力和触控笔身份之类的信息进行编码。一些数字化仪***或计算设备可被更新以支持以低成本施加在信号上的检测和解密调制。
根据本公开的一些方面的电路包括对在第一时间段内由笔尖提取的信号进行采样并接着基于经采样的信号生成反射信号的数字组件。在一些示例性实施例中，数字组件对诸如笔尖压力和触控笔身份码之类的关于反射信号的信息进行编码。
根据本公开的一些附加的方面，触控笔是可以以两种不同的传输模式操作的混合式触控笔。第一传输模式是在互或自电容检测期间由在数字化仪传感器上传送的驱动信号启动的反射传输模式。该模式是适用于与不同类型的数字化仪***交互的通用模式。该模式可被应用于检测正在触摸或接近地悬停在数字化仪传感器上的触控笔。第二传输模式是有源传输模式，其中触控笔生成并传送其自己的信号，例如，独立于在数字化仪传感器上传送的驱动信号的自主信号。任选地，在有源传输模式期间，触控笔与数字化仪***同步，以在不被用于互电容检测的时间段内传送其信号。第二模式适用于经专门调整以接收触控笔生成的信号并且可被应用于检测正在触摸且悬停在一定高度范围内的触控笔的数字化仪***。通常，基于经限定的工作环境来选择两种传输模式中的一种。
反射传输模式可在与任何数字化仪***一起使用并且不要求数字化仪***识别触控笔时提供基本功能。然而，当触控笔与被适配成接收由触控笔生成的自主信号的数字化仪一起使用时，有源传输模式可被激活以提供优越性能和附加特征。例如，有源传输模式可***作来改善在触控笔的悬停期间的检测、报告笔尖压力或者报告触控笔的身份码。
在详细地解释各示例性实施例的至少一个实施例之前，应当理解本公开在其应用中不必受到在以下描述中阐述并且/或者在附图和/或示例中例示出的构造的细节以及组件的布置和/或方法的限制。本公开能够以其他实施例或者以各种方式实践或执行。
图1是根据本公开的一些实施例的包括数字化仪***的示例性计算设备的简化框图。计算设备100可以是移动计算设备，其包括与电子显示器45(例如平板显示器(FPD))集成在一起的数字化仪传感器50。这样的设备的示例包括平板PC、启用触摸的膝上型或桌面式计算机、个人数字助理(PDA)和移动电话。
数字化仪传感器50通常包括任选地按照包括行和列导电条带58(也称为天线、迹线、线或导体)的格栅布置的导电条带58或线的图案化排列。数字化仪传感器50通常还用与显示器45重叠或集成在一起的透明材料形成。
用于操作数字化仪传感器50的电路25可包括一个或多个模拟专用集成电路(ASIC)26以及被适配成对来自数字化仪传感器50的输出进行采样和处理的一个或多个数字ASIC单元27。来自电路25(例如来自数字ASIC单元27)的输出可经由到中继信息的接口被报告给主机22，以将信息中继到操作***或任何当前应用。
任选地，被报告给主机22的信息被进一步处理。
通常，互电容检测方法被电路25应用以检测一个或多个指尖触摸140。在互电容检测期间，电路25在沿数字化仪传感器50的一根轴的导电条带58(驱动线)上传送触发脉冲或驱动脉冲并且在沿数字化仪传感器50的另一根轴的导电条带58(接收线)上对输出进行采样。任选地，触发脉冲是频率为10-500KHz的AC脉冲信号。互电容检测通常被应用来检测和跟踪通过触摸与数字化仪传感器50交互的一个或多个指尖140。指尖140的存在将电流从各条线汲取到地，并由此减小被耦合在经接触的接收线上的信号的幅值。
通常，由于手指触摸，幅值降低约15-30％。该手指效应(FE)由电路25检测并被用来确定触摸的坐标。
任选地，在显示器上方约1-2cm的高度处悬停的手指也可由电路25检测到。
电路25还可被适配成基于互电容检测来检测和跟踪数字化仪传感器50上的一个或多个导电对象142。通常，导电对象142在驱动线上或附近的存在增加了被耦合在被接触的接收线上的信号的幅值，因为导电对象142通常是浮置的。任选地，电路25被适配成检测幅值的阈值增加和幅值的阈值减小。通常，幅值的增加和减小是相对于当没有对象与数字化仪传感器50交互时接收线上检测到的基线幅值而言的。
根据一些示例性实施例，触控笔120被适配成以反射传输模式操作。在这种模式下，触控笔120的笔尖20从在互电容检测期间传送的驱动信号中提取电荷、将电荷转换成电压，并将模仿手指触摸输入的输入施加或反映到数字化仪传感器。以这种方式，触控笔120可以与任何数字化仪传感器一起使用，数字化仪传感器应用互电容检测来跟踪指尖输入。任选地，触控笔120还被适配成施加模仿来自浮置导电对象的输入的输入。通常，由触控笔120产生的信号可以在可由电路25检测到的范围内增加或减小数字化仪传感器的接收线上的经耦合的信号的幅值。
互电容检测提供了基于从接收线被采样的输出的触控笔120的跟踪坐标。任选地，相同的方法跟踪来自触控笔的输入。
根据一些示例性实施例，触控笔120还包括有源传输能力。在有源传输模式期间，触控笔120生成并传送其自己的信号，例如，独立于在数字化仪传感器上传送的驱动信号的自主信号。任选地，触控笔120按经限定的重复率来传送脉冲信号。在一些示例性实施例中，电路25被适配成通过周期性地对来自行和导电条带58两者的输出进行采样来检测来自触控笔120的输入。任选地，电路25包括用于检测由触控笔120传送的信号的专用时间帧，该时间帧不同于其间互电容检测被执行的时间帧。
触控笔120可基于经定义的协议、基于经由触控笔120的笔尖20从电路25接收到的信号并且/或者基于经由无线传输从计算设备100接收到的输入来响应于通过用户使用按钮或拨盘21的选择而在反射传输模式和有源传输模式之间进行切换。
任选地，触控笔120包括例如应用蓝牙通信来与主机22的对应的无线通信模块23进行通信的无线通信模块30。
现在参考图2，示出了根据本公开的一些实施例的被连接到触控笔的笔尖的示例性触控笔电路以及带有在基于格栅的数字化仪传感器中的结点的笔尖的电容连接性的简化示图。管控触控笔的互电容检测的电容链路包括在结点59处的驱动线210(行导电条带58)与接收线220(列导电条带58)之间的结电容CJ、触控笔120的笔尖20与驱动线210之间的电容CTD，以及触控笔120的笔尖20与接收线210之间的电容CTP。通常，驱动线210和接收线220两者均被连接到***接地218。为了简单起见，仅示出单根驱动线和单根接收线。
由于驱动线210与笔尖20之间的电位差，电流从驱动线210流向笔尖20。由于与驱动线210的耦合而在笔尖20上累积的电荷由触控笔120的电路250转换成电压，该电压接着被耦合到驱动线210和接收线。经耦合的电压在互电容检测期间改变在接收线220上检测到的信号的幅值。
笔尖20与数字化仪传感器50之间的电容链路可随着笔尖20在结点之间移动而显著地变化，并且对于不同的数字化仪传感器也可显著地变化。不同数字化仪传感器之间的电容上的差异可能是由于数字化仪传感器所使用的不同的层厚度、不同的介电系数和不同的天线设计。通常，电容的大的变化会损害通用触控笔的性能和灵敏度。在一些示例性实施例中，电路250通过基于接收到的输入调整电路的增益来提供对这种变化的补偿。
电路250包括与自动增益控制器(AGC)208串联的跨阻抗放大器(TIA)240。AGC 28通常与参考电压相关联，基于该参考电压调整增益以提供针对变化输入的稳定输出。可操作地被连接到笔尖20的浮置电源向放大器220和AGC 208提供电力。
尽管放大器AGC 208和放大器220中的每一个均被连接到触控笔接地228，但是来自AGC 208的输出被连接到触控笔120的导电部分，其经由握持触控笔的用户265连接到大地。任选地，到***接地的连接经由表示由于任选地不导电的涂层将用户与触控笔框架或外壳分开的阻抗的电容器262。接地状态的差异导致了相比于在笔尖20处被提取的信号带有180度相移的触控笔接地228的振荡。因此，笔尖20处的电压Vtip与输入信号成反比，并由下式定义
Vtip＝-Vtouch*G,公式(1)
其中G是放大因子。
由AGC 208限定的增益发生改变以补偿由于笔尖20相对于结点59的位置的改变而导致的输入信号的幅值的大的差异，并且还由于物理性质而调整特定数字化仪***的输入幅值。任选地，AGC 208响应于变化的输入提供恒定或稳定的输出。
AGC 208还被适配成避免或减少通过笔尖20与***接地之间的电容232的正反馈振荡。正反馈振荡是电路250固有的，因为笔尖20同时接收和传送信号。
笔尖20上的施加和反相电压或者以180度相移反射驱动线210上的输入信号减小了电流，并提供了可由数字化仪电路检测到的手指触摸效应(FE)。从驱动线210流向接收线220的电流通过流向笔尖20的电流而被减小。由于笔尖20与驱动线210以及笔尖20与接收线220之间的电势差，电流被汲取到笔尖20。替代地，浮置导电对象触摸效应可通过在与数字化仪传感器的驱动线上的驱动信号处于同一相位的笔尖20上施加电压来被产生。任选地，调制可通过以经定义的模式改变笔尖20上的信号的相位来被施加。
任选地，电路250在接收线220上提供具有对数字化仪传感器的设计和操作参数的降低的依赖性的相对稳定的触摸效应。此外，平滑的电容变化可响应于笔尖20远离结点59的移动而被检测到。
在替代实施例中，触控笔120附加地包括被电容地耦合到数字化仪传感器50的环形电极。任选地，笔尖或环形电极中的一者被用来从数字化仪传感器50提取信号，而另一者被用来传送信号。手指触摸效应可通过切换接收和传送电极之间的相位来被产生。
现在参考图3，示出了根据本公开的一些实施例更详细地示出的图2的示例性触控笔电路的简化示图。在一些示例性实施例中，触控笔电路包括与压控衰减器(VCA)304一起的TIA 240，该压控衰减器(VCA)304使输入信号反相并改变其衰减。幅值检测器312与加法器320和积分器324一起控制VCA304，使得放大器308的幅值与参考幅值316匹配。该示例性电路中的触摸效应和笔尖与结电容之间的比例成比例。笔尖电压(Vtip)与带有相反相位的输入信号(Vg)成比例。
Figure GDA0002222163210000081
Vtip＝-Vg＝-Vtouch*G 公式(3)
其中：
Ctip是数字化仪传感器的笔尖和经触摸的导电条带；
Vtip是笔尖20上的激励电压的幅值；
Vtouch是从接收线检测到的激励电压的幅值。
当笔尖20在导电条58上时Vtip可以为约80fF，而当笔尖在结点之间或平行导电条带之间时笔尖电容可以为约30fF。给定典型的结电容为600fF，当笔尖20在结点59上时，触控笔效应为约44％，而在结点之间时为约16％。
如果使用简单的反相放大器而不是被实现成电路330的AGC 208，则触控笔效应可能显著地(例如，结点上为49％，而结点之间为约1.2％)变化。这种广泛的动态范围将难以跟踪，并可能导致检测触控笔位置的不准确。
现在参考图4，示出了根据本公开的一些实施例的用于产生与被施加在笔尖上的压力成比例的数字化仪传感器上的手指效应的触控笔的简化示例性电路。
触控笔电路331可任选地基于电路330并且包括许多相同的组件。在一些示例性实施例中，笔尖20被物理地连接或者与压力传感器400相关联，压力传感器400基于当用触控笔120书写时被施加在笔尖20上的压力来改变其电压。任选地，压力传感器400包括当在压力被施加在笔尖时对笔尖的轴向位移敏感的可变电容器。在一些示例性实施例中，触控笔电路331使用压力传感器400来调制Vtip，例如，根据检测到的压力来施加幅度调制。来自压力传感器400的输出通过加法器320被添加到参考Vtip。由电路331产生的手指效应可由以下关系管控：
Figure GDA0002222163210000091
其中Vpressure是从压力传感器400检测到的电压。
现在参考图5，示出了根据本发明的一些实施例的具有屏蔽的触控笔笔尖的简化示意图。触控笔120通常由用户以与数字化仪成不同于900的角度来握持。由于角度，笔尖20可沿笔尖的突出部而不仅仅在其远端处与传感器创建电容。这可能创建触摸点的视差和偏移，其可能会导致次优结果。为了防止该现象，连接到大地的导电屏蔽壳体408可被添加，其“隐藏”来自数字化仪传感器50的大部分的笔尖20并且减小视差。然而，屏蔽壳体408可增加笔尖20与大地之间的电容，这可能创建如上所述的正反馈和不稳定性。
为了减小该电容，可被连接到触控笔接地的触控笔接地屏蔽416可被添加在笔尖204与导电屏蔽壳体408之间。因此，触控笔接地屏蔽416防止笔尖20与屏蔽壳体408之间的电容，并且在减小视差效应的同时提供了使用触控笔。
现在参考图6，其为被连接到触控笔的笔尖的另一示例性触控笔电路的简化示图，并且参考图7，其示出了用于使用触控笔创建触摸效应的示例性方法的简化流程图，这两幅附图均根据本公开的一些实施例。在一些示例性实施例中，数字组件被添加到触控笔的电路中，以用于在互电容检测期间产生触摸效应。该电路包括将笔尖20连接到包括TIA 300和信号检测组件640的接收电路的第一开关610以及将笔尖20连接到基于先前被检测到的信号来生成和传送信号的电路组件的第二开关。开关610和620通常不是同时闭合的，使得检测周期与传输周期分开。将检测和传输分开避免了触控笔电路的自激振荡。通常，定时器630在单个互检测帧期间(例如，在一个刷新周期内)多次在开关610和620之间进行切换。
当开关610被闭合时(框710)，TIA等待从驱动线210提取笔尖20上的电荷(框720)。一旦幅值高于经定义的阈值，则信号的幅值、频率和相位在被检测到的信号的一个或多个周期内被提取出(框725)。任选地，该信号还被记录以支持多频率数字化仪***。定时器630施加等于期望相移(例如，用于信号从笔尖20被传送到数字化仪传感器的180度相移)的延迟(框730)。在延迟开关620被闭合(并且开关610被打开)之后(框740)。信号生成器650基于由信号检测器640检测到的频率和相位来生成信号(框750)。通常，所生成的信号是低电压数字信号。经生成的信号通过升压器660被传送到笔尖20(框760)。升压器的增益可基于用信号检测组件640提取出的幅值而被调整。任选地，该增益可基于来自笔尖压力传感器400的输出而被调整，该压力传感器400感测被施加在笔尖20上的压力。其他信息(诸如传感器身份)可用升压器660来被编码。在一些示例性实施例中，当触控笔例如经由上行链路信道接收到数字化仪***支持对所传送的信息进行解码的指示时，仅经编码的信息被添加到所传送的信号。通常，开关620由定时器630控制，并且在预定义的时间段内保持闭合。在预定义的占空比结束时，开关620被打开，而开关610被任选地闭合。
通常，该循环在互电容检测期间被重复多次。
图8是根据本公开的一些实施例的使用两种不同传输模式中的一种向数字化仪传感器提供输入的示例性触控笔的简化框图。在一些示例性实施例中，触控笔120可选择性地按两种传输模式中的一种进行传送：有源传输模式和反射传输模式。通常，有源传输电路830和反射传输电路820中的每一个均由触控笔120的内部电源840供电。开关810将两个传输电路中的一者连接到触控笔120的笔尖20。通常，开关810的位置由触控笔120的控制器850控制。
在一些示例性实施例中，开关810基于来自压力传感器400的输入在两种传输模式之间切换。反射传输可当笔尖20压靠数字化仪传感器50时被应用，而有源传输电路可当笔尖20悬停时被应用。当笔尖压力下降到低于经定义的阈值时或者当没有压力被检测到时，开关810可将有源传输电路830连接到笔尖20。如果数字化仪***不支持有源传输，则触控笔输入将在阈值压力被施加在笔尖20上时被继续跟踪。
在另一示例性实施例中，开关810被适配成基于经定义的占空比来在传输电路之间切换。例如，反射传输在为互电容检测部署的时间段期间被应用，而有源传输在数字化仪传感器的刷新周期的其他时间段期间被应用。
任选地，关于施加压力的笔尖20的信息在反射传输模式期间被传送，而用于检测触控笔的位置的位置信号在有源传输期间被传送。任选地，压力信息也在有源传输模式期间被传送，或者仅在有源传输模式下被传送。
在一些示例性实施例中，经由无线通信模块30从主机22接收到的输入向控制器850提供输入以控制开关810的位置。开关810的默认位置可以是将笔尖20连接到反射传输电路820。当触控笔120接收到有源传输可被支持的指示时，开关810断开反射传输电路820，并且将笔尖20连接到有源传输电路并将该笔尖与反射传输电路820断开。
任选地，两种传输模式中的一种在制造期间被选择，并且开关810的位置在制造场所被永久地设定。
根据一些示例性实施例的一个方面，提供了一种手持式设备，包括：被配置成基于在预定义的持续时间内在数字化仪传感器上传送的驱动信号来提取电荷的导电笔尖；第一电路，包括：被配置成将导电笔尖上的电荷转换成电压的放大器；以及被配置成检测来自放大器的输出并提取输出的参数的信号检测器；第二电路，包括：被配置成基于被提取出的参数来生成信号的信号生成器；以及被配置成基于被提取出以经由导电笔尖被传送的参数用幅值来提升所生成的信号的升压器；被配置成将第一电路和第二电路中的一者连接到导电笔尖的开关；以及被配置成在预定义的持续时间期间多次切换开关的位置的控制器。
任选地，该设备包括被配置成感测被施加在导电笔尖上的压力的压力传感器，其中控制器被配置成基于来自压力传感器的输出来调制幅值。
任选地，参数包括信号的频率、相位和幅值，并且其中信号生成器被配置成生成与输出相同相位的信号。
任选地，参数包括信号的频率、相位和幅值，并且其中信号生成器被配置成生成具有与输出相差180度相移的信号。
任选地，控制器被配置成以经定义的占空比来重复地切换开关的位置。
任选地，控制器被配置成基于触控笔的身份来调制幅值。
根据一些示例性实施例的一个方面，提供了一种手持式设备，包括：导电笔尖；具有被连接到导电笔尖的负输入的放大器，该放大器被配置成将导电笔尖上的电荷转换成第一电压；被配置成放大来自放大器的第一电压的自动增益控制电路；被配置成生成随着被施加在导电笔尖上的压力而变化的第二电压的压力传感器，其中第二电压被配置成调制自动增益控制电路的输出；壳体，其中该壳体的至少一部分是导电的，并且其中来自自动增益控制电路的输出被连接到壳体的导电部分；以及被配置成对放大器、自动增益控制电路和电源中的每一者供电的电源，其中该电源是浮置的。
任选地，放大器与自动增益控制电路一起被配置成将到放大器的输入的相位移动180度。
任选地，放大器与自动增益控制电路一起保持与到放大器的输入相同的相位。
任选地，第一电压被调制以包括触控笔的身份。
根据一些示例性实施例的一个方面，提供了一种手持式设备，包括：被配置成与基于电容的数字化仪传感器交互的导电笔尖；被配置成独立于在数字化仪传感器上传送的驱动信号而在导电笔尖上生成第一信号的有源传输模块；被配置成基于在数字化仪传感器上传送并在与数字化仪传感器交互期间由导电笔尖提取的驱动信号而在导电笔尖上生成第二信号的反射传输模块；被配置成将导电笔尖连接到有源传输模块和反射传输模块中的一者的开关；以及被配置成切换开关的位置的控制器。
任选地，该设备包括用于感测被施加在导电笔尖上的压力的压力传感器。
任选地，控制器被配置成基于来自压力传感器的输出来切换开关的位置。
任选地，控制器被配置成基于检测到高于经定义的阈值的压力来切换开关以将导电笔尖连接到反射传输模块。
任选地，来自压力传感器的输出被配置成调制第二信号的幅值。
任选地，来自压力传感器的输出被编码在第一信号上。
可选地，第二信号被配置成具有与驱动信号相同的相位。
任选地，该设备包括接收机，其中该接收机被配置成接收来自与数字化仪传感器相关联的主机计算机的命令，并且其中控制器被配置成基于该命令来控制开关的位置。
任选地，控制器被配置成基于经定义的占空比在将导电笔尖连接到有源传输模块和反射传输模块之间切换。
任选地，控制器被配置成基于触摸信号参数在将导电笔尖连接到有源传输模块和反射传输模块之间切换。
任选地，反射传输模块包括：第一电路，包括：被配置成将导电笔尖上的电荷转换为电压的放大器；以及被配置成接收放大器输出并提取输出的参数的信号检测器；第二电路，包括：被配置成基于被提取出的参数来生成信号的信号生成器；以及被配置成基于被提取出以经由导电笔尖被传送的参数用幅值来提升所生成的信号的升压器；被配置成将第一电路和第二电路中的一者连接到导电笔尖的第二开关；以及被配置成在预定义的持续时间期间多次切换开关的位置的控制器。
为了清楚起见在单独实施例的上下文中描述的本文中描述的示例的特定特征还可在单一实施例中组合地提供。相反，为了简洁起见在单一实施例的上下文中描述的本文中描述的示例的各个特征还可单独地或者以任何合适的子组合提供，或者适用于本公开的任何其他所描述的实施例。在各种实施例的上下文中描述的某些特征不被认为是那些实施例的基本特征，除非该实施例在没有那些元件的情况下不起作用。

Claims (13)

1.一种手持式设备，包括：
被配置成与基于电容的数字化仪传感器交互的导电笔尖；
被配置成独立于在所述数字化仪传感器上传送的驱动信号而在所述导电笔尖上生成第一信号的有源传输模块；
反射传输模块，所述反射传输模块被配置成基于在所述数字化仪传感器上传送并在与所述数字化仪传感器交互期间由所述导电笔尖提取的所述驱动信号而在所述导电笔尖上生成第二信号，其中所述反射传输模块包括：
第一电路，包括：
被配置成将所述导电笔尖上的电荷转换成电压的放大器；
被配置成接收放大器输出并提取所述输出的参数的信号检测器；
第二电路，包括：
被配置成基于所述被提取出的参数来生成信号的信号生成器；以及
被配置成基于被提取出以经由所述导电笔尖被传送的所述参数用幅值来提升所生成的信号的升压器；
被配置成将所述第一电路和所述第二电路中的一者连接到所述导电笔尖的第二开关；以及
被配置成在预定义的持续时间期间多次切换所述第二开关的位置的第二控制器
被配置成将所述导电笔尖连接到所述有源传输模块和所述反射传输模块中的一者的开关；被配置成切换所述开关的位置的控制器。
2.如权利要求1所述的手持式设备，其特征在于，其中所述控制器被配置成基于经定义的占空比在将所述导电笔尖连接到所述有源传输模块和所述反射传输模块之间切换。
3.如权利要求1所述的手持式设备，其特征在于，其中所述控制器被配置成基于触摸信号参数在将所述导电笔尖连接到所述有源传输模块和所述反射传输模块之间切换。
4.如权利要求1至3中任一项所述的手持式设备，其特征在于，包括用于感测被施加在所述导电笔尖上的压力的压力传感器。
5.如权利要求4所述的手持式设备，其特征在于，其中来自所述压力传感器的输出被配置成调制所述第一信号和所述第二信号中的一者的幅值。
6.如权利要求4所述的手持式设备，其特征在于，其中所述控制器被配置成基于来自所述压力传感器的输出来切换所述开关的位置。
7.如权利要求6所述的手持式设备，其特征在于，其中所述控制器被配置成基于从来自所述压力传感器的所述输出检测到所述手持式设备的悬停操作模式来把开关定位成将所述导电笔尖连接到所述有源传输模块。
8.如权利要求1所述的手持式设备，其特征在于，其中所述第二信号被配置成具有与所述驱动信号相同的相位。
9.如权利要求1所述的手持式设备，其特征在于，其中所述第二信号被配置成相对于所述驱动信号具有180度的相移。
10.如权利要求1所述的手持式设备，其特征在于，其中所述第一信号和所述第二信号中的至少一者用所述手持式设备的身份来被编码。
11.如权利要求1所述的手持式设备，其特征在于，包括接收机，其中所述接收机被配置成接收来自与所述数字化仪传感器相关联的主机计算机的命令，并且其中所述控制器被配置成基于所述命令来控制所述开关的位置。
12.如权利要求1所述的手持式设备，其特征在于，其中所述参数包括所述信号的频率、相位和幅值。
13.如权利要求1所述的手持式设备，其特征在于，其中所述第二控制器被配置成以经定义的占空比来重复地切换所述第二开关的位置。
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