CN110554801A - 干扰检测 - Google Patents

Abstract

公开了一种与感测区相关联的输入设备。输入设备包括：传感器电极，其配置成接收与感测区相关联的所产生信号；电流传送器，其配置成生成所产生信号的第一复制品；混频器电路，其配置成通过解调所产生信号的第一复制品来生成差分电流；干扰检测电路（IDC），其配置成：基于第一复制品生成所产生信号的第二复制品；基于参考电流来确定第二复制品包括干扰信号；以及响应于确定第二复制品包括干扰信号而生成干扰警报信号；以及辅助部件，其配置成基于差分电流和干扰警报信号来生成输出。

Description

干扰检测

技术领域

所描述的实施例总体上涉及电子设备，并且更具体地涉及用于在检测和减轻从电容性传感器电极接收的所产生信号中的干扰中使用的电路。

背景技术

包括接近传感器设备（例如，触摸板或触摸传感器设备）的输入设备广泛用于多种电子***中。接近传感器设备可以包括通常由表面区分的感测区，在其中接近传感器设备确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器设备可用于为电子***提供界面。例如，接近传感器设备可以用作用于较大计算***的输入设备（例如，集成在笔记本或台式计算机中或在其***的不透明触摸板）。接近传感器设备也常常用于较小计算***中（例如，集成在蜂窝电话中的触摸屏）。接近传感器设备也可用于检测输入对象（例如，手指、触控笔、笔、指纹等）。

当存在大干扰信号时，更可能的是，将不正确地确定感测区中的输入对象的该位置和/或指纹感测操作将导致不正确的匹配。因此，接近传感器设备的架构应设计成检测和减轻干扰信号。

发明内容

通常，在一个方面，实施例涉及与感测区相关联的输入设备。输入设备包括：传感器电极，其配置成接收与感测区相关联的所产生信号；电流传送器，其配置成生成所产生信号的第一复制品；混频器电路，其配置成通过解调所产生信号的第一复制品来生成差分电流；干扰检测电路（IDC），其配置成：基于第一复制品生成所产生信号的第二复制品；基于参考电流确定第二复制品包括干扰信号；以及响应于确定第二复制品包括干扰信号而生成干扰警报信号；以及辅助部件，其配置成基于差分电流和干扰警报信号来生成输出。

通常，在一个方面，实施例涉及一种用于操作与感测区相关联的输入设备的方法。所述方法包括：从传感器电极接收与感测区相关联的所产生信号；由电流传送器生成所产生信号的第一复制品；由混频器电路通过解调所产生信号的第一复制品来生成差分电流；由干扰检测电路（IDC）基于所产生信号的第一复制品来生成所产生信号的第二复制品；由IDC基于参考电流检测第二复制品中的干扰信号；由IDC响应于检测到第二复制品中的干扰信号而生成干扰警报信号；以及由辅助部件基于差分电流和干扰警报信号来生成输出。

通常，在一个方面，本发明涉及一种用于与感测区相关联的输入设备的处理***。所述处理***包括：传感器电路，其配置成：将发射信号驱动到与感测区相关联的发射器电极上；从与感测区相关联的接收器电极接收所产生信号；生成所产生信号的第一复制品；通过解调所产生信号的第一复制品来生成差分电流；基于所产生信号的第一复制品来生成所产生信号的第二复制品；基于参考电流来检测第二复制品中的干扰信号；响应于检测到第二复制品中的干扰信号而生成干扰警报信号；基于干扰警报信号来减轻差分电流中的干扰信号的影响；以及在减轻干扰信号的影响之后，基于差分电流生成输出；以及确定电路，其配置成：至少部分地基于输出来确定感测区中的输入对象的存在。

根据以下描述和所附权利要求，实施例的其它方面将是显而易见的。

附图说明

作为示例图示了这些实施例，并且不旨在受到附图的图的限制。

图1和图2示出了根据一个或多个实施例的输入设备的框图。

图3示出了根据一个或多个实施例的电流传送器和干扰检测电路的电路图。

图4示出了根据一个或多个实施例的干扰检测电路和干扰减轻电路的电路图。

图5示出了根据一个或多个实施例的输入设备的框图。

图6示出了根据一个或多个实施例的流程图。

具体实施方式

以下具体实施方式在本质上仅是示例性的，并不意图限制本发明或本发明的应用和用途。此外，无意受在前技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中呈现的任何明示或暗示的理论的约束。

在以下实施例的具体实施方式中，阐述了许多特定细节以便提供对所公开技术的更透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，可以在没有这些特定细节的情况下实践所公开的技术。在其它实例中，尚未详细描述众所周知的特征以避免不必要地使描述复杂化。

贯穿本申请，序数（例如，第一、第二、第三等）可以用作元素（即，本申请中的任何名词）的形容词。序数的使用不是要暗示或创建元素的任何特定排序，也不是要将任何元素限制为仅仅是单个元素，除非诸如通过使用术语“之前”、“之后”、“单个”和其它这样的术语来明确公开。倒不如说，序数的使用是为了区分元素。作为示例，第一元素不同于第二元素，并且第一元素可以涵盖多于一个元素并且在元素的排序上在第二元素之后（或之前）。

各种实施例公开了促进改进的可用性的输入设备和方法。具体地，一个或多个实施例公开了用于检测和/或减轻干扰信号的电路和技术。通过检测和/或减轻干扰信号，不太可能的是，将不正确地确定感测区中的输入对象的该位置和/或指纹感测操作将导致不正确的匹配。

现在转向附图，图1示出了根据本公开的实施例的示例性输入设备（100）的框图。输入设备（100）可以被配置成向电子***（为简单起见未示出）提供输入。如在本文件中所使用的，术语“电子***”（或“电子设备”）宽泛地指代能够电子地处理信息的任何***。电子***的示例可以包括所有大小和形状的个人计算机（例如，台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、网络浏览器、电子书阅读器和个人数字助理（PDA））、复合输入设备（例如，物理键盘、操纵杆和按键开关）、数据输入设备（例如，遥控器和鼠标）、数据输出设备（例如，显示屏和打印机）、远程终端、信息站、视频游戏机（例如，视频游戏控制台、便携式游戏设备等）、通信设备（例如，诸如智能电话的蜂窝电话）和媒体设备（例如，记录器、编辑器和诸如电视机、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机之类的播放器）。另外，电子***可以是输入设备的主机或从机。

输入设备（100）可以实现为电子***的物理部分。在替换方案中，输入设备（100）可以与电子***在物理上分离。输入设备（100）可以使用各种有线或无线互连和通信技术（诸如总线和网络）耦合到电子***的部件（并与之通信）。示例技术可以包括集成电路间（I2C）、串行***接口（SPI）、PS/2、通用串行总线（USB）、蓝牙®、红外数据协会（IrDA）以及通过IEEE802.11或其它标准定义的各种射频（RF）通信协议。

在图1的示例中，输入设备（100）可以对应于接近传感器设备（诸如“触摸板”或“触摸传感器设备”），其配置成感测由感测区（120）中的一个或多个输入对象（140）提供的输入。示例输入对象包括手指和触控笔。感测区（120）可以涵盖输入设备（100）上方、周围、之中和/或附近的任何空间，在其中输入设备（100）能够检测（例如，由一个或多个输入对象（140）提供的）用户输入。特定感测区的大小、形状和位置可以取决于实际实施方式而变化。

在一些实施例中，感测区（120）从输入设备（100）的表面沿一个或多个方向延伸到空间中，例如，直到信噪比落到适合用于对象检测的阈值之下。例如，在各种实施例中，该感测区（120）在特定方向上延伸到的距离可以大约是小于一毫米、数毫米、数厘米或更多，并且可以随着所使用感测技术的类型和/或所期望的准确度而变化。在一些实施例中，感测区（120）检测涉及与输入设备（100）的任何表面无物理接触的输入、涉及与输入设备（100）的输入表面（例如，触摸表面）接触的输入、涉及以某个量的施加力或压力耦合的与输入设备（100）的输入表面接触的输入和/或它们的组合。

输入设备（100）可以利用传感器部件和感测技术的任何组合来检测感测区（120）中的用户输入。输入设备（100）包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。作为若干非限制性示例，输入设备（100）可以使用电容性、弹性、电阻性、电感性、磁性、声学、超声和/或光学技术。输入设备（100）还可以包括一个或多个按钮（130）以收集用户输入。

在一些实施例中，输入设备（100）可以利用电容性感测技术来检测用户输入。例如，感测区（120）可以输入一个或多个电容性感测元件（例如，传感器电极）以创建电场。输入设备（100）可以基于传感器电极的电容的改变来检测输入。更具体地，与电场相接触（或非常接近于电场）的对象可引起传感器电极中的电压和/或电流的改变。电压和/或电流的这种改变可以被检测为指示用户输入的“信号”。传感器电极可以布置成电容性感测元件的阵列或其它规则或不规则图案以创建电场。在一些实施方式中，一些感测元件可欧姆地短接在一起以形成较大传感器电极。一些电容性感测技术可以利用提供均匀电阻层的电阻片。

一些电容性感测技术可以基于“自电容”（也称为“绝对电容”）和/或互电容（也称为“跨电容”）。绝对电容感测方法检测传感器电极和输入对象之间的电容性耦合的改变。跨电容发送方法检测传感器电极之间的电容性耦合的改变。例如，传感器电极附近的输入对象可以更改传感器电极之间的电场，从而改变传感器电极的测量的电容性耦合。在一些实施例中，输入设备（100）可通过检测一个或多个发射器传感器电极（也称为“发射器电极”或“发射器”）与一个或多个接收器传感器电极（也称为“接收器电极”或“接收器”）之间的电容性耦合来实现跨电容感测。由接收器电极接收的所产生信号可能受到环境干扰（例如，其它电磁信号）以及与传感器电极相接触或非常接近于传感器电极的输入对象的影响。

处理***（110）可以被配置成操作输入设备（100）的硬件以检测感测区（120）中的输入。处理***（110）可以包括一个或多个集成电路（IC）和/或其它电路部件的部分或全部。在一些实施例中，处理***（110）还包括电子可读指令，诸如固件代码、软件代码和/或类似物。在一些实施例中，组成处理***（110）的部件位于一起，诸如输入设备（100）的（一个或多个）感测元件附近。在其它实施例中，处理***（110）的部件在物理上分离，其中一个或多个部件靠近输入设备（100）的（一个或多个）感测元件，而一个或多个部件在其它地方。例如，输入设备（100）可以是耦合到计算设备的***设备，并且处理***（110）可以包括被配置成在计算设备的中央处理单元和与中央处理单元分离的一个或多个IC（可能具有相关联的固件）上运行的软件。作为另一示例，输入设备（100）可以物理地集成在移动设备中，并且处理***（110）可以包括作为移动设备的主处理器的部分的电路和固件。在一些实施例中，处理***（110）专用于实现输入设备（100）。在其它实施例中，处理***（110）还执行其它功能，诸如操作显示屏、驱动触觉致动器等。

处理***（110）可以实现为处理处理***（110）的不同功能的模块的集合。每个模块可以以硬件、固件、软件或其组合来实现。在一些实施例中，处理***（110）可以包括确定电路（150），其配置成：确定何时至少一个输入对象处于感测区中；确定信噪比；确定输入对象的位置信息；识别手势；基于手势、手势的组合或其它信息来确定要执行的动作和/或执行其它操作。在一些实施例中，处理***（110）可以包括传感器电路（160），其配置成驱动感测元件以发送发射器信号并接收所产生信号。在一些实施例中，传感器电路（160）可以包括耦合到感测元件的传感电路。传感电路可以包括，例如，发射器模块，其包括耦合到感测元件的发射部分的发射器电路；以及接收器模块，其包括耦合到感测元件的接收部分的接收器电路。

尽管图1仅示出了确定电路（150）和传感器电路（160），但是根据本公开的一个或多个实施例可以存在替换或附加模块。这些替换或附加模块可以对应于与上面讨论的一个或多个模块不同的模块或子模块。示例替换或附加模块包括：硬件操作模块，其用于操作诸如传感器电极和显示屏的硬件；数据处理模块，其用于处理诸如传感器信号和位置信息的数据；报告模块，其用于报告信息；以及识别模块，其配置成识别诸如模式改变手势的手势；以及模式改变模块，其用于改变操作模式。此外，各种模块可以组合在分离的集成电路中。例如，第一模块可以至少部分地包括在第一集成电路内，并且分离的模块可以至少部分地包括在第二集成电路内。此外，单个模块的部分可以跨越多个集成电路。在一些实施例中，处理***作为整体可以执行各种模块的操作。

在一些实施例中，处理***（110）通过引起一个或多个动作直接响应于感测区（120）中的用户输入（或没有用户输入）。示例动作包括改变操作模式，以及诸如光标移动、选择、菜单导航和其它功能的图形用户界面（GUI）动作。在一些实施例中，处理***（110）向电子***的某部分（例如，与处理***（110）分离的电子***的中央处理***，如果这样的分离的中央处理***存在的话）提供关于输入（或没有输入）的信息。在一些实施例中，电子***的某部分处理从处理***（110）接收的信息以作用于用户输入，诸如以促进全范围的动作，包括模式改变动作和GUI动作。

例如，在一些实施例中，处理***（110）操作输入设备（100）的（一个或多个）感测元件以产生指示感测区（120）中的输入（或没有输入）的电信号。处理***（110）可以在产生提供给电子***的信息时对电信号执行任何适当量的处理。例如，处理***（110）可以数字化从传感器电极获得的模拟电信号。作为另一示例，处理***（110）可以执行滤波或其它信号调节。作为又一个示例，处理***（110）可以减去或以其它方式计及基线，使得信息反映电信号和基线之间的差。基线是当输入对象不存在时对感测区的原始测量结果的估计。例如，电容性基线是感测区的本底电容的估计。每个传感元件可以在基线中具有对应的单独值。作为又一些示例，处理***（110）可以确定位置信息、将输入识别为命令、识别笔迹等。

本文中使用的“位置信息”宽泛地涵盖绝对位置、相对位置、速度、加速度和其它类型的空间信息。示例性的“零维”位置信息包括近/远或接触/无接触信息。示例性“一维”位置信息包括沿着轴的位置。示例性“二维”位置信息包括平面中的运动。示例性“三维”位置信息包括空间中的瞬时或平均速度。另外的示例包括空间信息的其它表示。还可以确定和/或存储关于一种或多种类型的位置信息的历史数据，包括例如跟踪随时间的位置、运动或瞬时速度的历史数据。

在一些实施例中，输入设备（100）包括触摸屏界面，并且感测区（120）与显示屏的有效区域的至少部分重叠。例如，输入设备（100）可以包括覆盖显示屏的基本上透明并为相关联的电子***提供触摸屏界面的传感器电极。显示屏可以是能够向用户显示视觉界面的任何类型的动态显示器，并且可以包括任何类型的发光二极管（LED）、有机LED（OLED）、阴极射线管（CRT）、液晶显示器（LCD）、等离子体、电致发光（EL）或其它显示技术。输入设备（100）和显示屏可以共享物理元件。例如，一些实施例可以利用相同电部件中的一些以供显示和感测。在各种实施例中，显示设备的一个或多个显示电极可以被配置用于显示更新和输入感测二者。作为另一示例，显示屏可以部分地或全部地由处理***（110）操作。

虽然在全功能装置的上下文中描述了许多实施例，但是本公开的机制能够以多种形式作为程序产品（例如，软件）分发。例如，本公开的机制可以被实现和分发为可由电子处理器读取的信息承载介质上的软件程序（例如，可以由处理***（110）读取的非暂时性计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质）。另外，无论用于执行分发的特定介质类型如何，实施例等同适用。例如，用于执行实施例的以计算机可读程序代码的形式的软件指令可以全部或部分地、临时或永久地存储在非暂时性计算机可读存储介质上。非暂时性电子可读介质的示例包括各种盘、物理存储器、存储器、存储棒、存储卡、存储模块和/或任何其它计算机可读存储介质。电子可读介质可以基于闪速存储技术、光学存储技术、磁性存储技术、全息储存技术或任何其它存储技术。

尽管未在图1中示出，但处理***、输入设备和/或主机***可以包括一个或多个计算机处理器、相关联的存储器（例如，随机存取存储器（RAM）、高速缓冲存储器、闪速存储器等）、一个或多个存储设备（例如，硬盘、诸如紧致盘（CD）驱动器或数字通用盘（DVD）驱动器的光学驱动器、闪速存储棒等）以及许多其它元件和功能性。（一个或多个）计算机处理器可以是用于处理指令的集成电路。例如，（一个或多个）计算机处理器可以是处理器的一个或多个核或微核。此外，一个或多个实施例的一个或多个元件可以位于远程位置并且通过网络连接到其它元件。此外，实施例可以在具有若干节点的分布式***上实现，其中本公开的每个部分可以位于分布式***内的不同节点上。在一个实施例中，节点对应于不同的计算设备。可替换地，节点可以对应于具有相关联的物理存储器的计算机处理器。节点可以可替换地对应于具有共享存储器和/或资源的计算机处理器或计算机处理器的微核。

虽然图1示出了部件的配置，但是在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其它配置。例如，各种部件可被组合以创建单个部件。作为另一示例，由单个部件执行的功能性可以由两个或更多部件来执行。

图2示出了根据一个或多个实施例的输入设备（200）。输入设备（200）可对应于以上参考图1讨论的输入设备（100）。如图2中所示出的那样，输入设备（200）包括电流传送器（212）、混频器电路（214）、辅助部件（216）、干扰检测电路（218）和干扰减轻电路（220）。电流传送器（212）耦合到与以上参考图1讨论的感测区（120）相关联的至少一个电容性传感器电极（202）。而且，这些部件（212、214、216、218、220）中的一个或多个可以是以上参考图1讨论的处理***（110）的部分（例如，传感器电路（160）、确定电路（150））。

如图2中所示出的那样，到电流传送器（212）的输入包括与电容性传感器电极（202）相关联的所产生信号（241）。所产生信号可以是随以下各项中的一个或多个而变的东西：（i）驱动电容性传感器电极（202）的发射器信号（243）；（ii）感测区（120）中的用户输入（例如，手指、触控笔等），如果有的话；以及（iii）来自一个或多个源的干扰，如果有的话。

在一个或多个实施例中，电流传送器（212）配置成生成并输出所产生信号（241）的复制品（245）。复制品（245）可以是所产生信号（241）的精确拷贝或者可以是所产生信号（241）的近似。复制品（245）可以具有或可以不具有所产生信号（241）的相同极性。电流传送器（212）可使用由一个或多个晶体管（例如，PMOS晶体管、NMOS晶体管等）组成的一个或多个电流镜来生成复制品（245）。电流传送器（212）的输入阻抗和电流传送器的输出阻抗可能是不同的。而且，电流传送器的输出阻抗可能是非常高的。

在一个或多个实施例中，混频器电路（214）配置成基于复制品信号（245）生成差分电流（247）。具体地，差分电流（247）是混频器电路（214）解调（例如，下变频）复制品信号（245）的结果。解调有效地将复制品信号（245）中的高频内容下移到DC电平。因此，差分电流（247）包括基频处的信息（例如，感测区中的用户输入）以及也可能存在于奇次谐波处的噪声/干扰和信息。在一个或多个实施例中，差分电流仅是伪差分的。在此类实施例中，在任何给定时间，在形成差分电流的两线中的仅一者上存在脉冲。在一个或多个实施例中，混频器电路（218）使用开关阵列来实现。

在一个或多个实施例中，输入设备（200）包括辅助部件（216）。辅助部件（230）由差分电流（247）驱动。例如，辅助部件可以包括模数转换器（ADC）。ADC被配置成基于差分电流（247）生成数字输出。ADC可以是将差分电流（247）编码成数字输出（249）的调制器。ADC还可以是逐次逼近ADC（SAR-ADC）或流水线ADC。另外地或可替换地，辅助部件（230）可以是模拟滤波器或数字滤波器（例如，抽取滤波器）。辅助部件（230）（或者通过其本身或者在附加处理之后）的输出（249）可以用于确定感测区（100）中的输入对象的存在。另外地或可替换地，输出（249）可用于执行指纹感测。

在一个或多个实施例中，输入设备（200）包括干扰检测电路（218）。干扰检测电路（218）被配置成生成所产生信号（247）的附加复制品（未示出）并且基于（以下讨论的）参考电流来检测附加复制品中干扰信号的存在。基于由电流传送器（212）生成的复制品（245）生成附加复制品。而且，生成附加复制品以便不影响电流传送器（212）的操作。在一个或多个实施例中，干扰检测电路（218）响应于检测到附加复制品中存在干扰信号而生成干扰警报信号（251）。

受益于本具体实施方式的本领域技术人员将领会的是，如果在附加复制品中检测到干扰信号，则干扰信号和/或干扰信号的影响也将存在于由电流传送器（212）生成的复制品（245）和由混频器电路（214）生成的差分电流（247）中。

在一个或多个实施例中，输入设备（200）包括干扰减轻电路（220）。尽管图2示出了干扰减轻电路（220）与辅助部件（216）分离，但是在其它实施例中，干扰减轻电路（220）与辅助部件（216）集成。干扰减轻电路（220）配置成减轻（例如，抵消、减少、消除等）干扰信号对差分电流（247）的影响，并且因此改进来自（以下讨论的）辅助部件（216）的输出（249）的质量。干扰减轻电路（220）可以由干扰警报信号（251）触发。

受益于本具体实施方式的本领域技术人员将理解的是，通过改进输出（249），不太可能将发生关于感测区中的输入对象的存在和/或位置的不正确的确定和/或将发生与指纹感测相关联的不正确的确定（例如，错误匹配）。

尽管图2仅示出了单个电容性传感器电极（202）、单个电流传送器（212）和单个混频器电路（214），但是在一个或多个实施例中，输入设备（200）可使任何数量的电容性传感器电极耦合到任何数量的电流传送器和混频器电路。

此外，尽管图2将干扰检测电路（218）和干扰减轻电路（220）示出为分离的，但是在一个或多个实施例中，干扰检测电路（218）和干扰减轻电路（220）是集成的。

图3示出了根据一个或多个实施例的输入设备（300）。输入设备（300）可对应于以上参考图2讨论的输入设备（200）。如图3中所示出的那样，输入设备（300）包括电流传送器（312）、混频器电路（314）和干扰检测电路（318）。电流传送器（312）、混频器电路（314）和干扰检测电路（318）可对应于以上参考图2讨论的电流传送器（212）、混频器电路（214）和干扰检测电路（218）。

在一个或多个实施例中，输入设备（300）包括电流传送器（312）。如图3中所示出并且如上所讨论的那样，电流传送器（312）使用多个晶体管（例如，M1、M2、MPBIAS（352）、MNBIAS（354）、MPOUT（358）、MNOUT（359））生成所产生信号（241）的复制品信号（245）。

在一个或多个实施例中，输入设备（300）包括干扰检测电路（318）。干扰检测电路（318）包括多个晶体管（例如，MPCOPY（360）、MNCOPY（364））、多个电流镜（例如，电流镜A（372A）、电流镜B（372B））、一个或多个反相器（367）和参考电流（I_REF）（369）。反相器（367）中的一者或两者的输出可对应于干扰警报信号（251）。在一个或多个实施例中，当确定干扰信号的频率是不需要的时，反相器（367）可以被实现为施密特（Schmitt）触发器以防止在反相器转变点附近的快速切换（toggling）。

如图3中所示，干扰检测电路（318）利用电流传送器（312）的偏置线（例如，偏置线P（356）、偏置线N（362））将MPCOPY（360）和MNCOPY（364）的栅极分别耦合到MPOUT（358）和MNOUT（359）的栅极。此外，MPCOPY（360）的漏极被耦合到反相器（367）和电流镜B（372B）中的至少一个（例如，被馈送到反相器（367）和电流镜B（372B）中的至少一个中）。电流镜B（372B）和MPCOPY（360）是相反的类型（即，NMOS对PMOS）。类似地，MNCOPY（364）的漏极被耦合到反相器（367）和电流镜A（372A）中的至少一个（例如，被馈送到反相器（367）和电流镜A（372A）中的至少一个中）。电流镜A（372A）和MNCOPY（364）是相反的类型（PMOS对NMOS）。电流镜A（372A）和电流镜B（372B）两者都与参考电流（369）相关联。

在一个或多个实施例中，在当几乎没有干扰存在时的正常操作期间，所产生信号（241）在晶体管M1和M2的源极处进入电流传送器（312）。如果所产生信号（241）为正，则MNBIAS（354）的栅极将被拉高，从而导致MNOUT（359）的漏极电流增加。相反，如果所产生信号（241）为负，那么MPBIAS（352）的栅极将被拉低，从而导致MPOUT（358）的漏极电流增加。MNBIAS（354）和MPBIAS（352）的栅极上的移动与进入M1和M2的源极的所产生信号（241）的幅度有关。

在一个或多个实施例中，通过经由偏置线（356、362）的耦合，MNCOPY（364）和/或MPCOPY（360）直接镜像所产生信号（241）的复制品。复制品穿过MNCOPY（364）和/或MPCOPY（360）。当几乎没有干扰存在时，Iref（369）被选择为大于在正常操作期间所预期的最大所产生信号（241）。因为I_REF比所产生信号（241）大得多，并且因此也大于通过晶体管MNCOPY（364）和/或MPCOPY（360）的复制品，所以MNCOPY（364）的漏极将被拉到上轨，而MPCOPY（360）的漏极将被拉到下轨。在正常操作期间，MPOUT（358）和MNOUT（359）的栅极上的变化（其与所产生信号（241）相关联）将不足够以增加MNCOPY（364）或MPCOPY（360）的栅极至源极电压，使得它们拉离其相应的轨。只有当在复制品中存在大的干扰信号时，栅极才将会移动到足以将MNCOPY（364）和MPCOPY（360）的漏极拉到相反轨（opposite rail）。从一个轨到相反轨的这种摆动导致一个或多个反相器（367）输出干扰警报信号（251）。

在一个或多个实施例中，如果电流镜（372A、3752B）在干扰事件期间保持活动，则反相器（367）的输出将在干扰信号的频率处连续地改变状态。在一个或多个实施例中，输入设备（200）包括在检测到干扰信号时或者在检测到干扰信号的预定数量的时钟周期之后禁用干扰检测电路（318）的开关（未示出）。

图4示出了根据一个或多个实施例的输入设备（400）。输入设备（400）可对应于以上参考图2讨论的输入设备（200）。如图4中所示，输入设备（430）包括偏置线（356、362）（上面讨论的）、混频器电路（314）、干扰检测电路（418）和干扰减轻电路（420）。干扰检测电路（418）和干扰减轻电路（420）可以对应于上面参考图2讨论的干扰检测电路（218）和干扰减轻电路（220）。

在一个或多个实施例中，干扰检测电路（418）与上面参考图3讨论的干扰检测电路（318）类似（即，具有类似的部件、类似的连接，并且以类似的方式操作）。然而，干扰检测电路（418）可以具有或可以不具有比干扰检测电路（318）更少的反相器（367）。此外，干扰检测电路（418）包括耦合到反相器（367）的输出的计数器（450）。计数器（450）响应于来自反相器（367）的干扰警报信号（251）而递增，并且计数器（450）馈送到参考电流（369）的调整寄存器（未示出）中。因此，参考电流（367）的幅度可以响应于干扰警报信号（251）而被增加。

如图4中所示，输入设备（400）包括使用至少积分电容器（420）和时钟式比较器（clocked comparator）（425）（例如，1位量化器）实现的调制器。对调制器的输入是来自混频器电路（314）的差分电流（247）。调制器可以位于辅助部件（216）内，辅助部件（216）可以与干扰减轻电路（420）集成。时钟式比较器（425）的任一输出可对应于上面参考图2讨论的输出（249）。

在一个或多个实施例中，干扰减轻电路（420）包括耦合到积分电容器（420）的辅助晶体管（499）。干扰减轻电路（420）还包括耦合到辅助晶体管（499）并且由参考电流（369）偏置的共模反馈（CMFB）放大器（415）。尽管在图4中，干扰检测电路（418）包括计数器（450），但是在其它实施例中，干扰减轻电路（420）包括计数器（450）。

在一个或多个实施例中，当在所产生信号（并且因此所产生的信号的一个或多个复制品）中存在大干扰信号时，与大干扰信号相关联的电流可以使积分电容器（420）饱和。这进而将被反映在时钟式比较器（425）的输出中，并且可引起不期望的行为（例如，关于输入对象的存在和/或位置的不正确确定、与指纹感测相关联的确定等）。

在一个或多个实施例中，CMFB放大器（415）和辅助电容器（499）用来减轻干扰信号对差分电流（247）的影响。具体地，只要干扰信号大于参考电流（369），则干扰检测电路（418）将继续增加参考电流（369），这改变了CMFB放大器（415）的偏置。改变CMFB放大器（415）的偏置改变施加到辅助晶体管（499）的栅极的电压，从而影响辅助晶体管（499）的漏极并且减轻与积分电容器（420）上的干扰信号相关联的电压。

在一个或多个实施例中，参考电流（369）可以是用于输入设备（400）的架构的共模电流。通常，共模电流用来在比较器（425）的两个输入上维持相等的电压。如所讨论的，图4中所示的配置实现共模电流的实时调整。在一个或多个实施例中，如果由于干扰信号的存在而导致共模电流被增大了，那么一旦不再存在干扰信号则共模电流可以被减小（例如，在帧结束时，增加的共模电流被减小）。

作为对改变参考电流（369）的备选或附加，干扰警报信号（251）可触发辅助部件（216）或其它处理部件（例如，数字滤波器）来忽略进入的采样。为了防止导致意外样本跳过的错误触发，数字状态机可以利用干扰警报信号（251）以及干扰检测电路（318）的相反侧的切换，以对自从起先检测到干扰信号以来已经多长时间进行计数。可由辅助部件（例如，滤波器）利用此计数来仅在一旦干扰已存在长到足以可能使积分电容器（420）饱和且因此破坏样本的情况下跳过样本。另外，在增加共模电流（即，参考电流（369））以消除由干扰信号导致的扰动的同时，可以使用该方法。

图5示出了根据一个或多个实施例的输入设备（500）。输入设备（500）可对应于输入设备（100）、输入设备（200）、输入设备（300）和/或输入设备（400）中的任何。如图5中所示，输入设备（500）包括耦合到多个触摸模拟前端（AFE）（例如，AFE 1（595A）、AFE 2（595B）、AFE N（595N））的多个传感器电极（502）。输入设备（500）还包括唤醒手指（WOF）AFE（592）和配置成将传感器电极（502）的任何子集复用到WOF AFE（592）的多个开关（599）。

在一个或多个实施例中，WOF AFE（592）配置成检测手指（或其它输入对象）接近于传感器电极（502）。触摸AFE（595A、595B、595N）被保持不活动直到WOF AFE（592）检测到手指（或其它输入对象）接近于传感器电极（502）为止。触摸AFE（595A、595B、595N）可被激活以执行邻近感测和/或指纹感测。

如图5中所示，WOF AFE（592）包括干扰检测电路（518）。干扰检测电路（518）可对应于上面参考图2-4分别讨论的干扰检测电路218、干扰检测电路318或干扰检测电路418。在一个或多个实施例中，仅WOF AFE（592）具有干扰检测电路（518）。在这样的实施例中，触摸AFE（595A、595B、595N）不包括干扰检测电路的例示。

仍然参考图5，触摸AFE（595A）包括干扰减轻电路（520）。干扰减轻电路（520）可对应于上面参考图2和图4分别讨论的干扰减轻电路（220）或干扰减轻电路（420）。其余触摸AFE（595B、595N）可具有与AFE A（595A）本质上相同的部件（即，每个触摸AFE（595A、595B、595N）可具有其自身的干扰减轻电路的例示）。触摸AFE（595A、595B、595N）的输出可用于执行接近感测和/或指纹感测。

受益于该详细描述的本领域技术人员将领会，在图5的配置中，检测干扰信号（经由干扰检测电路（518））的是WOF AFE（492），并且减轻针对其自己的样本的干扰信号（例如，经由集成减轻电路（520）的是每个触摸AFE（595A、595B、595N）。干扰警报信号（251）用于触发干扰减轻电路的每个例示。

在一个或多个实施例中，存在可以利用图5中所示的配置实现的至少两个噪声突发（用于观测干扰信号的时间窗口）。第一潜在噪声突发出现在WOF AFE（592）检测到手指在传感器电极上（502）向下之后。该噪声突发被执行，其中发射器被禁用以便寻找存在的任何干扰信号。因为发射器被禁用，所以可以检测到更小的干扰信号。第二潜在噪声突发出现在WOF突发（用于观测手指在传感器电极（502）上向下的时间窗口）期间。因为该噪声突发与WOF突发同时发生，所以总的帧时间预算仍然是可用的。

在一个或多个实施例中，单个参考电流可以被路由到每个触摸AFE（595A、595B、595N）。每个AFE（595A、595B、595NB）将包括干扰检测电路（418）的电流比较器部分，其与AFE的其余部分相比应具有可忽略的占用面积。通过将附加逻辑添加到所有触发器的输出（例如OR门），可以监测RX电极的任何组合以用于干扰事件（在突发期间）。这将仅需要单个偏置电压路由，而不是每AFE参考电流。另外，如果共模电流被用作参考电流，则偏置线将已经存在于AFE中，这将甚至进一步减小该实现的占用面积。

返回参考图2，在一个或多个实施例中，干扰减轻电路（220）配置成检测来自干扰警报信号（251）的干扰信号的主频率。假设输入设备（200）具有的带宽，并且发射信号（243）具有发射频率f_TX，则输入设备（200）将对落入的频率范围内的任何干扰信号敏感，其中n是自然数。如果发射信号（243）是方波，则所有奇次谐波（“n”的奇数值）将被向下混频到***的通带。偶次谐波灵敏度是与电流传送器（212）相关联的非线性的结果，其导致感测频率的基频的偶数阶倍数处的干扰与感测频率处的所希望的信号进行相互调制，使得积落入***的通带内。特定地，对于f_INT处的干扰，所产生互调分量将在处，所以如果，则互调分量出现在f_TX处并且将被下混频到DC。

现在，理解输入设备（100）对其敏感的干扰频率，可以标识干扰信号的频率。此外，可以选择感测和混合频率（例如，发射信号（243）的频率）以远离干扰信号的频率移动并且确保干扰信号具有处于带外的频率。这可另外地或备选地被执行于包括所公开的减轻技术的任何其它减轻技术。

图6示出了根据一个或多个实施例的流程图。图6的流程图描绘了用于操作与感测区相关联的输入设备的方法。图6中的步骤中的一个或多个可以由上面参考图2讨论的输入设备（200）的部件执行。在一个或多个实施例中，可以省略、重复和/或以与图6中所示的顺序不同的顺序执行图6中所示的步骤中的一个或多个。因此，本发明的范围不应视为限于图6中所示的步骤的特定布置。

最初，从与感测区相关联的电容性传感器电极获得所产生信号（步骤605）。所产生信号可以是以下项中的一项或多项的函数：发射信号、感测区中的用户输入（如果有的话）和/或来自一个或多个源的干扰。

在步骤610中，生成所产生信号的第一复制品。第一复制品可以是所产生信号的精确副本或所产生信号的近似。第一复制品可以由包括多个晶体管的电流传送器生成，其中多个晶体管形成一个或多个电流镜。

在步骤615中，通过解调（例如，下变频）第一复制品信号来生成差分电流。差分电流可以由开关阵列生成。解调有效地将第一复制信号中的高频内容下移到DC电平。在一个或多个实施例中，差分电流仅是伪差分的。在这样的实施例中，在任何给定时间，仅在形成差分电流的两条线之一上存在脉冲。

在步骤620中，生成所产生信号的第二复制品。该第二复制品由干扰检测电路（IDC）生成并且基于第一复制品生成。特定地，IDC可利用来自电流传送器和晶体管的偏置线来生成第二复制品，而不影响电流传送器的操作。

在步骤625中，由IDC在第二复制品中检测干扰信号。该检测使用参考电流来执行。具体地，在正常操作条件下，当几乎没有干扰存在时，IDC中使用参考电流偏置的电流镜可以将一个或多个晶体管的漏极保持在电压轨上。如上面所讨论的，大干扰信号（大于参考电流）的存在可迫使漏极处的电压从电压轨拉离到相反电压轨。正是通过在电压轨之间的这种摆动，检测干扰信号。可以响应于检测到干扰信号而生成干扰警报信号。干扰警报信号可以由耦合到晶体管的漏极的一个或多个反相器生成。

在步骤630中，响应于干扰警报信号来减轻对差分电流的干扰的影响。可以使用一种或多种技术来减轻干扰的影响（上面讨论的）。例如，可以调整发射器频率，使得干扰频率落在输入设备的通带之外。作为另一示例，一个或多个部件（例如，数字滤波器）可响应于干扰警报信号而跳过样本。作为又一示例，参考电流可以在其小于干扰信号的同时被增加，并且该增加的参考电流可以用来减轻与干扰相关联的积分的电容器（integratingcapacitor）上的电压。

在步骤635中，基于差分电流、干扰警报信号和一个或多个减轻技术（如果有的话）生成输出。输出由辅助部件（例如，ADC、滤波器等）生成。可以由输出确定输入对象和/或指纹的存在。确定感测区中的输入对象和/或指纹的存在可以触发输入设备执行一个或多个任务和/或提供一个或多个报告。

因此，呈现了本文中阐述的实施例和示例以便于最好地解释本发明及其具体应用，并且以便由此使得本领域技术人员能够制造和使用本发明。然而，本领域技术人员将认识到，前面的描述和示例仅仅是为了说明和示例的目的而呈现的。所阐述的描述并非旨在穷举或将本发明限制为所公开的确切形式。

虽然已经关于有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于本公开的本领域技术人员将领会，可以设计不脱离如本文所公开的发明的范围的其它实施例。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求书限制。

Claims (20)

1.一种与感测区相关联的输入设备，包括：

传感器电极，其配置成接收与所述感测区相关联的所产生信号；

电流传送器，其配置成生成所述所产生信号的第一复制品；

混频器电路，其配置成通过解调所述所产生信号的所述第一复制品来生成差分电流；

干扰检测电路（IDC），其配置成：

基于所述第一复制品生成所述所产生信号的第二复制品；

基于参考电流确定所述第二复制品包括干扰信号；以及

响应于确定所述第二复制品包括所述干扰信号而生成干扰警报信号；以及

辅助部件，其配置成基于所述差分电流和所述干扰警报信号来生成输出。

2.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述IDC包括：

晶体管，其耦合到所述电流传送器中的偏置线，其中所述第二复制品穿过所述晶体管；

基于所述参考电流的电流镜，其耦合到所述晶体管的漏极，并且配置成将所述漏极的电压设定成第一电压轨；以及

反相器，其耦合到所述晶体管的所述漏极并且配置成响应于所述漏极的所述电压从所述第一电压轨拉离到第二电压轨而生成所述干扰警报信号，

其中所述漏极的所述电压响应于所述第二复制品包括超过所述参考电流的所述干扰信号而从所述第一电压轨拉离到所述第二电压轨。

3.根据权利要求2所述的输入设备，其中所述辅助部件配置成响应于所述干扰警报信号而跳过与所述差分电流相关联的样本。

4.根据权利要求2所述的输入设备，还包括：

发射器，其配置成驱动与所述传感器电极相关联的发射器信号；以及

干扰减轻电路，其配置成：

基于所述干扰警报信号来估计所述干扰信号的主频率；以及

通过远离所述主频率调整所述发射器信号的频率来减轻所述干扰信号。

5.根据权利要求2所述的输入设备，还包括：

第一模拟前端（AFE），其包括所述IDC并且耦合到包括所述传感器电极的多个传感器电极；

第二AFE，其耦合到所述传感器电极并且包括所述辅助部件和干扰减轻电路；以及

与所述多个传感器电极相关联的发射器。

6.根据权利要求5所述的输入设备，其中在检测到手指触摸所述多个传感器电极之后操作所述IDC，并且其中在所述干扰检测电路操作时禁用所述发射器。

7.根据权利要求6所述的输入设备，其中所述辅助部件的所述输出被用在指纹感测中。

8.根据权利要求2所述的输入设备，还包括：

干扰减轻电路，其响应于所述干扰警报信号而递增所述参考电流。

9.根据权利要求8所述的输入设备，其中：

所述辅助部件包括调制器，所述调制器包括积分电容器；

所述干扰减轻电路配置成使用所述参考电流来减轻与所述干扰信号相关联的所述积分电容器上的电压；以及

所述参考电流是共模电流。

10.一种用于操作与感测区相关联的输入设备的方法，包括：

从传感器电极接收与所述感测区相关联的所产生信号；

由电流传送器生成所述所产生信号的第一复制品；

由混频器电路通过解调所述所产生信号的所述第一复制品来生成差分电流；

由干扰检测电路（IDC）基于所述所产生信号的所述第一复制品来生成所述所产生信号的第二复制品；

由所述IDC基于参考电流检测所述第二复制品中的干扰信号；

由所述IDC响应于检测到所述第二复制品中的干扰信号而生成干扰警报信号；以及

由辅助部件基于所述差分电流和所述干扰警报信号来生成输出。

11.根据权利要求10所述的方法，其中检测所述干扰信号包括：

将电流转换器的偏置线施加到所述IDC中的晶体管，其中所述第二复制品穿过所述晶体管；

使用基于所述参考电流的电流镜将所述晶体管的漏极的电压设定成第一电压轨；以及

由耦合到所述漏极的反相器检测所述漏极的所述电压从所述第一电压轨拉离到第二电压轨，

其中所述漏极的所述电压响应于所述第二复制品包括超过所述参考电流的所述干扰信号而从所述第一电压轨拉离到所述第二电压轨。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

由干扰减轻电路响应于所述干扰警报信号而减轻所述干扰信号的影响。

13.根据权利要求12所述的方法，其中减轻所述干扰信号的影响包括：

通过增加所述参考电流来减轻与所述干扰信号相关联的积分电容器上的电压，

其中所述辅助部件包括调制器，所述调制器包括所述积分电容器，以及

其中所述参考电流是共模电流。

14.根据权利要求12所述的方法，其中减轻所述干扰信号的影响包括：

基于所述干扰警报信号估计所述干扰信号的主频率；以及

通过远离所述主频率调整与所述传感器电极相关联的发射器信号的频率来减轻所述干扰信号。

15.根据权利要求12所述的方法，还包括：

在检测到手指触摸所述传感器电极之后禁用与所述传感器电极相关联的发射器；以及

当禁用所述发射器时，操作所述干扰检测电路，

其中所述干扰检测电路和所述干扰减轻电路位于输入设备的不同模拟前端（AFE）中。

16.一种用于与感测区相关联的输入设备的处理***，包括：

传感器电路，其配置成：

将发射信号驱动到与所述感测区相关联的发射器电极上；

从与所述感测区相关联的接收器电极接收所产生信号；

生成所述所产生信号的第一复制品；

通过解调所述所产生信号的所述第一复制品来生成差分电流；

基于所述所产生信号的所述第一复制品来生成所述所产生信号的第二复制品；

基于参考电流来检测所述第二复制品中的干扰信号；

响应于检测到所述第二复制品中的干扰信号而生成干扰警报信号；

基于所述干扰警报信号来减轻所述差分电流中的所述干扰信号的影响；以及

在减轻所述干扰信号的影响之后，基于所述差分电流生成输出；以及

确定电路，其配置成：

至少部分地基于所述输出来确定所述感测区中的输入对象的存在。

17.根据权利要求16所述的处理***，其中：

所述第一复制品由电流传送器生成；

所述第二复制品由包括耦合到所述电流传送器的偏置线的晶体管的干扰检测电路（IDC）生成；以及

所述IDC包括：

基于所述参考电流的电流镜，其耦合到所述晶体管的漏极，并且配置成将所述漏极的电压设定成第一电压轨；以及

反相器，其耦合到所述晶体管的所述漏极并且配置成响应于所述漏极的所述电压从所述第一电压轨拉离到第二电压轨而生成所述干扰警报信号。

18.根据权利要求17所述的处理***，其中：

所述辅助部件包括调制器，所述调制器包括积分电容器；

减轻所述干扰信号的影响包括通过增加所述参考电流来减轻与所述干扰信号相关联的所述积分电容器上的电压；以及

所述参考电流是共模电流。

19.根据权利要求17所述的处理***，其中减轻所述干扰信号的影响包括：

基于所述干扰警报信号估计所述干扰信号的主频率；以及

远离所述主频率调整所述发射信号的频率。

20.根据权利要求17所述的处理***，其中所述输出用于指纹感测。