CN114041105A - 用于触摸屏的笔 - Google Patents

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CN114041105A CN202080042300.XA CN202080042300A CN114041105A CN 114041105 A CN114041105 A CN 114041105A CN 202080042300 A CN202080042300 A CN 202080042300A CN 114041105 A CN114041105 A CN 114041105A
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迈克尔·肖恩·格雷
约翰·克里斯托弗·布莱斯
丹尼尔·基斯·范·奥斯特兰德
帕特里克·特洛伊·格雷
黄方
迈克尔·弗雷德里克·大卫·奥莱
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Sigma Sens Technology Co ltd
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Abstract

一种用于触摸屏的笔包括第一AC耦合电路、第二AC耦合电路、感测调节电路和响应电路。所述第一AC耦合电路从所述触摸屏接收感测信号。所述感测调节电路将所述感测信号与参考信号进行比较,以产生比较信号。另外,所述感测调节电路基于所述比较信号产生调节信号,从而调节所述感测信号的接收。所述响应电路基于所述比较信号和数据产生传输信号。所述第二AC耦合电路将所述传输信号传输到所述触摸屏。

Description

用于触摸屏的笔
关于联邦资助的研究或开发的声明
不适用。
光盘上提交材料的引用合并
不适用。
本发明的背景
技术领域
本发明涉及计算机***,并且更具体来说涉及与计算装置的触摸屏的交互。
背景技术
计算机包括用于从用户接收数据和向用户输出数据的用户界面。常见的用户界面是为各种类型的数据输入(例如,选择文件、编辑单词、键入字符、绘制图片、查看照片、格式化文档等)提供图像或图标的图形用户界面(GUI)。在示例中,用户通过操纵鼠标将光标与图标对齐来选择图标,并且然后“选择”所述图标。在另一个示例中,用户通过使用手指或使用特殊的笔触碰屏幕来选择图标。
对于笔用于来自不同制造商的计算机和/或具有不同触摸屏技术的计算机的一般使用,笔包括环回拓扑,如专利申请PCT/US201267897中所述。环回拓扑包括反相电荷积分器和反相放大器。当环回笔的笔尖接触屏幕时,笔尖会接收到来自屏幕的信号。反相电荷积分器对接收的信号进行积分和反相。反相放大器对积分和反相的信号进行反相处理,以产生类似于接收到的信号的输出信号。笔将输出信号发送回屏幕。输出信号会影响由屏幕传输的信号,屏幕将其解释为触摸。
附图说明
图1是根据本发明的具有笔和/或输入装置的通信装置的实施例的示意性框图。
图2是根据本发明的计算装置的实施例的示意性框图。
图3是根据本发明的计算装置的另一个实施例的示意性框图。
图4是根据本发明的触摸屏电极图案的实施例的示意性框图。
图5是根据本发明的无触碰触摸屏的电容的示例的示意性框图。
图6是根据本发明的具有来自笔或装置的触碰的触摸屏的电容的示例的示意性框图。
图6A是根据本发明的运算放大器配置的实施例的示意性框图。
图7是根据本发明的笔的实施例的示意性框图。
图8是根据本发明的笔的另一个实施例的示意性框图。
图9是根据本发明的笔的感测调节电路和响应电路的实施例的示意性框图。
图10是根据本发明的无数据环回的示例的示意性框图。
图11是根据本发明的带数据环回的示例的示意性框图。
图12是根据本发明的笔的感测调节电路和响应电路的另一个实施例的示意性框图。
图13是根据本发明的笔的另一个实施例的示意性框图。
图14是根据本发明的笔的另一个实施例的示意性框图。
图15是根据本发明的笔的感测调节电路的另一个实施例的示意性框图。
图16是根据本发明的笔的感测调节电路的另一个实施例的示意性框图。
图17是根据本发明的笔的数据源电路和处理电路的实施例的示意性框图。
图18是根据本发明的笔的数据感测电路的实施例的示意性框图。
图19A是根据本发明的装置的实施例的示意性框图。
图19B是根据本发明的装置的另一个实施例的示意性框图。
图20是根据本发明的装置的感测调节电路的实施例的示意性框图。
图21是根据本发明的装置的感测调节电路的另一个实施例的示意性框图。
图22是根据本发明的两个计算装置之间的触摸屏到触摸屏通信的实施例的示意性框图。
图23A是根据本发明的代表数据的频率图案的示例的示意性框图。
图23B-23F是根据本发明的代表数据的电极图案的示例的示意性框图。
图24是根据本发明的包括壳体和AC耦合电路的装置的示例的示意性框图。
图25是根据本发明的装置的实施例的示意性框图。
具体实施方式
图1是具有触摸屏12的计算装置10的实施例的示意性框图,触摸屏12可以进一步包括显示器以形成触摸屏显示器。将参考图2-3中的一个或多个更详细地讨论的计算装置10可以是便携式计算装置和/或固定计算装置。便携式计算装置可以是社交网络装置、游戏装置、手机、智能电话、数字助理、数字音乐播放器、数字视频播放器、膝上型计算机、手持计算机、平板电脑、视频游戏控制器和/或包括计算核心的任何其它便携式装置。
固定计算装置可以是计算机(PC)、交互式白板、交互式工作台、交互式桌面、交互式显示器、计算机服务器、有线机顶盒、自动售货机、自动柜员机(ATM)、汽车、***、电视机、打印机、传真机、家庭娱乐设备、视频游戏控制台和/或任何类型的家庭或办公室计算设备。交互式显示器用于向用户提供交互式体验(例如,触摸屏幕以获取信息、娱乐等)。例如,商店为顾客提供交互式显示器,以查找某些产品、获得优惠券、参加竞赛等。
笔16和/或装置14与触摸屏12进行交互,以与计算装置10传送数据。例如,笔16在笔交互区域20处触碰或几乎触碰触摸屏。在笔交互区域20内,触摸屏12传输由笔16接收的一个或多个信号。在环回模式中,笔16模仿它接收的信号,并将其发送回触摸屏12。在更高级的模式中,笔16包括带有环回信号的数据,以向触摸屏提供附加信息。例如,数据包括笔方位数据(例如,笔在两个或更多个轴上的角度)、压力数据(例如,用户在屏幕上按压笔的力度)、笔功能(例如,细笔尖、粗笔尖、清晰线条、模糊线条等)、笔模式(例如,绘制、书写、擦除)、笔特征(例如,颜色、按钮按压等)、笔数据(例如,电池寿命、用户信息、特征集、能力等)等等。
在另一种高级模式中,触摸屏12向笔16提供附加数据。例如,由触摸屏传输的一个或多个信号包括嵌入数据。笔16的嵌入数据包括各种信息。例如,笔的嵌入数据包括用于微调笔与触摸屏之间的交互的反馈(例如,频率选择、功率控制等)。在另一个示例中,笔的嵌入数据包括认证数据,以确保计算装置上的笔的用户被授权这样做。
装置14以与笔16类似的方式与触摸屏12进行交互,但是可以包括更多的触碰点来提供附加信息。例如,装置14是用于与交互式桌面、交互式工作台和/或交互式白板传送数据的鼠标、尺子、游戏块和教育块。作为另一个示例,装置14是手机壳,用于促进手机与交互式桌面、交互式工作台和/或交互式白板之间的通信。作为又一个示例,装置14是包括在手机中的电路***,以实现触摸屏到触摸屏的通信。
图2是计算装置10的实施例的示意性框图,计算装置10包括核心控制模块40、一个或多个处理模块42、一个或多个主存储器44、高速缓冲存储器46、视频图形处理模块48、显示器50、输入输出(I/O)***控制模块52、一个或多个输入接口模块、一个或多个输出接口模块、一个或多个网络接口模块60以及一个或多个存储器接口模块62。处理模块42在具体实施方式部分的末尾被更详细地描述,并且在替代实施例中,具有到主存储器44的直接连接。在替代实施例中,核心控制模块40和I/O和/或***控制模块52是一个模块,例如芯片组、快速通道互连(QPI)和/或超级通道互连(UPI)。
主存储器44中的每一个包括一个或多个随机存取存储器(RAM)集成电路或芯片。例如,主存储器44包括四个DDR4(***双数据速率)RAM芯片,其各自以2,400MHz的速率运行。一般来说,主存储器44存储与处理模块42最相关的数据和操作指令。例如,核心控制模块40协调来自主存储器44和存储器64-66的数据和/或操作指令的传送。从存储器64-66检索的数据和/或操作指令是处理模块请求的或处理模块最有可能需要的数据和/或操作指令。当处理模块处理完主存储器中的数据和/或操作指令时,核心控制模块40协调将更新的数据发送到存储器64-66进行存储。
存储器64-66包括一个或多个硬盘驱动器、一个或多个固态存储器芯片和/或一个或多个其它大容量存储装置,与高速缓冲存储器和主存储装置相比,所述一个或多个其它大容量存储装置相对于每存储数据量的成本来说相对便宜。存储器64-66经由I/O和/或***控制模块52以及经由一个或多个存储器接口模块62耦合到核心控制模块40。在一个实施例中,I/O和/或***控制模块52包括一个或多个***组件接口(PCI)总线,***组件连接到所述一个或多个PCI总线以连接到核心控制模块40。存储器接口模块62包括软件驱动器和用于将存储装置耦合到I/O和/或***控制模块52的硬件连接器。例如,存储器接口62符合串行高级技术附件(SATA)端口。
核心控制模块40经由I/O和/或***控制模块52、网络接口模块60和网卡68或70协调处理模块42与一个或多个网络之间的数据通信。网卡68或70包括无线通信单元或有线通信单元。无线通信单元包括无线局域网(WLAN)通信装置、蜂窝通信装置、蓝牙装置和/或ZigBee通信装置。有线通信单元包括千兆位局域网连接、火线连接和/或专有计算机有线连接。网络接口模块60包括软件驱动器和用于将网卡耦合到I/O和/或***控制模块52的硬件连接器。例如,网络接口模块60符合IEEE802.11、蜂窝电话协议、10/100/1000千兆位局域网协议等中的一个或多个版本。
核心控制模块40经由输入接口模块和I/O和/或***控制模块52协调处理模块42与输入装置之间的数据通信。输入装置包括小键盘、键盘、控制开关、触摸板、麦克风、照相机等。输入接口模块包括软件驱动器和用于将输入装置耦合到I/O和/或***控制模块52的硬件连接器。在一个实施例中,输入接口模块符合一个或多个通用串行总线(USB)协议。
核心控制模块40经由输出接口模块和I/O和/或***控制模块52协调处理模块42与输出装置之间的数据通信。输出装置包括扬声器等。输出接口模块包括软件驱动器和用于将输出装置耦合到I/O和/或***控制模块52的硬件连接器。在一个实施例中,输出接口模块符合一个或多个音频编解码器协议。
处理模块42与视频图形处理模块48直接通信,以在显示器50上显示数据。显示器50包括LED(发光二极管)显示器、LCD(液晶显示器)和/或其它类型的显示技术。显示器具有分辨率、纵横比和影响显示质量的其它特征。视频图形处理模块48从处理模块42接收数据,根据显示器的特性处理数据以产生渲染数据,并将渲染数据提供给显示器50。
显示器50包括触摸屏12、多个驱动感测电路(DSC)和触摸屏处理模块82。触摸屏12包括多个传感器(例如,电极、电容器感测单元、电容器传感器、感应传感器等)来检测屏幕的近侧触碰。例如,当笔触碰屏幕时,靠近触碰的传感器的电容受到影响(例如,阻抗改变)。作为另一个示例,当笔触碰屏幕时,传感器的信号被改变(例如,幅值增加、幅值减小、相位偏移等)。耦合到受影响的传感器的驱动感测电路(DSC)检测所述改变,并向触摸屏处理模块82提供改变的表示,触摸屏处理模块82可以是单独的处理模块或集成到处理模块42中。
触摸屏处理模块82处理来自驱动感测电路(DSC)的代表性信号,以确定触碰的位置。将该信息输入到处理模块42以作为输入进行处理。例如,触碰代表屏幕上按钮的选择、滚动功能、放大和缩小功能等。
图3是计算装置10的另一个实施例的示意性框图,计算装置10包括触摸屏12、驱动感测电路(DSC)、触摸屏处理模块81、显示器83、电极85、处理模块42、视频图形处理模块48和显示接口。显示器83可以是大屏幕显示器(例如,用于便携式计算装置)或大屏幕显示器(例如,用于固定计算装置)。一般来说,大屏幕显示器具有等于或大于全高清(HD)的分辨率、一组纵横比中的纵横比以及等于或大于三十二英寸的屏幕大小。下表列出显示器83的分辨率、纵横比和屏幕大小的各种组合,但这并非详尽的列表。
Figure BDA0003398651450000061
显示器83是可操作为将数据的帧渲染成可视图像的多种类型的显示器中的一种。例如,显示器是以下中的一个:发光二极管(LED)显示器、电致发光显示器(ELD)、等离子体显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、LCD高性能寻址(HPA)显示器、LCD薄膜晶体管(TFT)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、数字光处理(DLP)显示器、表面导电电子发射器(SED)显示器、场发射显示器(FED)、激光TV显示器、碳纳米管显示器、量子点显示器、干涉式调制器显示器(IMOD)和数字微透镜显示器(DMS)。显示器在全显示模式或多路复用显示模式(即,一次只有部分显示器处于活动状态)下处于活动状态。
触摸屏12包括集成电极85,集成电极85为触摸屏显示器的触摸感测部分提供传感器。电极85分布在整个显示区域或期望触摸屏功能的地方。例如,第一组电极按行排列,并且第二组电极按列排列。
电极85由透明导电材料构成,并且相对于显示器的层是单元内或单元上的。例如,导电迹线放置在触摸屏显示器的层的单元内或单元上。透明导电材料,其基本上是透明的并且相对于人眼而言对显示器的视频质量具有可忽略的影响。例如,电极由以下材料中的一种或多种构成:氧化铟锡、石墨烯、碳纳米管、薄金属膜、银纳米线混合材料、铝掺杂氧化锌(AZO)、非晶铟-锌氧化物、镓掺杂氧化锌(GZO)和聚聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT)。
在操作的示例中,处理模块42正在执行操作***应用89和一个或多个用户应用91。用户应用91包括但不限于视频回放应用、电子表格应用、文字处理应用、计算机辅助绘图应用、照片显示应用、图像处理应用、数据库应用等。当执行应用91时,处理模块产生用于显示的数据(例如,视频数据、图像数据、文本数据等)。处理模块42将数据发送到视频图形处理模块48,视频图形处理模块48将数据转换成视频帧87。
视频图形处理模块48将视频帧87(例如,视频文件的帧、文字处理文档的刷新率、一系列图像等)发送到显示界面93。显示界面93向显示器83提供视频帧,显示器83将视频帧渲染为可视图像。
当显示器83将视频帧渲染为可视图像时,驱动感测电路(DSC)向电极85提供传感器信号。当笔或装置触碰屏幕时,靠近触碰(即,直接或接近)的电极85上的信号被改变。DSC检测受影响电极的改变并且将检测到的改变提供给触摸屏处理模块81。
触摸屏处理模块81处理受影响电极的改变,以确定一个或多个特定的触碰位置,并将该信息提供给处理模块42。处理模块42处理所述一个或多个特定的触碰位置,以判断是否要改变应用的操作。例如,触碰指示暂停命令、快进命令、倒退命令、增加音量命令、减少音量命令、停止命令、选择命令、删除命令等。
如果从笔或装置接收的信号包括嵌入数据,则触摸屏处理模块81解释嵌入数据,并将结果信息提供给处理模块42。如果计算装置10未被配备为处理嵌入数据,则笔或装置仍然使用对受影响电极上的信号的改变(例如,幅值增加、幅值减小、相位偏移等)与计算装置进行通信。
图4是包括电极行85-r和电极列85-c的触摸屏电极图案的实施例的示意性框图。每一电极行85-r和每一电极列85-c包括电耦合在一起的多个单独的导电单元(例如,行为白色正方形、列为灰色正方形)。单元的大小取决于触摸感测的期望分辨率。例如,单元大小是5毫米乘5毫米,这为手机和平板电脑提供了足够的触摸感测。使单元更小提高了触摸分辨率并且通常将减少触摸传感器误差(例如,显示想要触碰“w”而触碰了“e”)。虽然这些单元显示为正方形,但是它们可以是任何多边形形状或圆形形状。
如图所示,行和列的单元可以位于同一层,也可以位于不同的层。单元之间的电耦合是使用另一层上的通孔和走线来实现的。注意,单元位于触摸屏的一个或多个ITO层上,触摸屏包括触摸屏显示器。
图5是没有笔或装置触碰的触摸屏12的电容的示例的横截面示意性框图。电极85s位于介电层73附近,介电层73位于覆盖介电层71与显示器衬底75之间。每个电极85具有自电容,自电容与电极相对于显示器中的其它导体(例如,接地、导电层和/或一个或多个其它电极)产生的寄生电容对应。例如,行电极85-r具有寄生电容Cp2并且列电极85-c具有寄生电容Cp1。注意,每个电极包括电阻组件,并且因此产生分布式R-C电路。电极越长,分布式R-C电路的阻抗越大。为了简化说明,电极的分布式R-C电路将表示为单个寄生电容。
如图所示,触摸屏12包括多个层71-75。每个示出的层本身可以包括一个或多个层。例如,介电层71包括表面保护膜、玻璃保护膜和/或一个或多个压敏粘合剂(PSA)层。作为另一个示例,第二介电层73包括玻璃盖体、聚酯(PET)膜、用于支撑或嵌入电极85-c和85-r中的一个或多个的支撑板(玻璃或塑料)、基础板(玻璃、塑料或PET)、ITO层和一个或多个PSA层。作为又一个示例,显示器衬底75包括一个或多个LED层、背光层、一个或多个反射层、一个或多个偏振层和/或一个或多个PSA层。
行电极与列电极之间存在互电容(Cm_0)。当不存在触碰时,触摸屏12的自电容和互电容处于标称状态。根据电极的长度、宽度和厚度、与电极和其它导电表面的间隔以及层的介电性质,自电容和互电容可以介于从几皮法到10纳法的范围内。
图6是具有来自笔16或装置14的触碰的触摸屏的电容的示例的示意性框图。笔16或装置14以电容方式耦合到触碰附近的行电极和列电极。当笔16或装置14被人触摸并且正在触碰触摸屏时,人提供接地路径,使得笔或装置影响互电容和自电容两者。当笔或装置未被人触摸时,不存在接地路径,并且因此笔或装置只影响互电容。
另外,笔或装置经由到屏幕的电容耦合从触摸屏接收信号。由笔或装置传输到触摸屏的信号也通过电容耦合并影响电极85上的信号。
作为示例,装置14或笔16经由电容器Cx1和/或电容器Cx2以电容方式耦合到计算装置的触摸屏。例如,笔16经由电容器Cx1或电容器Cx2耦合到触摸屏,并且装置14经由电容器Cx1和Cx2耦合到触摸屏。对于笔16的触碰,Cx1或Cx2的电容约为50毫微微法拉。根据装置的接触表面的面积,Cx1和/或Cx2的电容将介于50毫微微法拉到10或更大微微法拉的范围内。
由于Cx1和/或Cx2的小电容,笔16产生有效负电容,以使驱动感测电路(DSC)能够检测笔的存在。在一个实施例中,有效负电容约为-50毫微微法拉。为了产生有效负电容,可以使用如图6A中所示的运算放大器配置。
图6A是运算放大器配置120的实施例的示意性框图,运算放大器配置120包括运算放大器(op-amp)、电容器(C)和一对电阻器(R1和R2)。运算放大器配置接收两个输入:感测信号88和参考输入89。感测信号88(如下文更详细描述)是从触摸屏显示器的一个或多个驱动感测电路(DSC)接收到的。参考输入89可以是多种输入中的一种。在一个示例中,参考输入89是公共接地。在另一个示例中,参考输入89是参考信号(例如,电压或电流)。在又一个示例中,参考输入89是要传输到触摸屏显示器的数据的模拟表示。在该实施例中,负电容近似等于-C*R2/R1。
当笔尖触碰屏幕时,运算放大器配置120创建Vo作为Vs的缩放和反相版本。通过改变Vo的幅值,可以改变笔与触摸屏之间的电容耦合。例如,通过使Vs为1伏并产生15伏的Vo,电容Cx1和/或Cx2增加约16倍。
图7是笔16的实施例的示意性框图,其中笔16包括第一AC耦合电路80、感测调节电路82、响应电路84和第二AC耦合电路86。触摸屏传感器阵列100包括行电极和列电极以及驱动和感测每个电极的驱动感测电路(DSC)。
DSC将传感器驱动信号104驱动到电极85上,以产生感测信号88。传感器驱动信号104可以是模拟信号或数字信号。在一个实施例中,传感器驱动信号104是模拟信号,并且DSC的功能如标题为“具有驱动感测线的驱动感测电路(DRIVE SENSE CIRCUITWITH DRIVE-SENSE LINE)”的共同未决的专利申请中所述,所述专利申请的序列号为16/113,379,并且提交日为8/27/18。注意,如果触摸屏传感器阵列100不包括DSC,则触摸屏以环回模式工作(例如,笔的传输信号98影响感测信号88,感测信号88可以被触摸屏传感器阵列检测为笔的触碰,其间没有额外的数据被传送)。
第一AC耦合电路80可操作为从触摸屏传感器阵列100接收感测信号88。将参考图8更详细描述的第一AC耦合电路80向感测调节电路82提供感测信号88。感测调节电路82可操作为将感测信号88与参考信号90(例如,电压参考、电流参考)进行比较,以产生比较信号92。这样一来,比较信号92是感测信号88(例如,反相信号、非反相信号、积分信号等)的表示。
感测调节电路82然后基于比较信号92产生调节信号94,以调节感测信号88的接收。通过调节感测信号88的接收(例如,保持其期望的电压电平、期望的电流电平等),得到的比较信号92反映了感测调节电路82内的改变,以将感测信号88相对于参考信号90保持在期望的电压和/或电流电平。如果数据嵌入在感测信号88中,则比较信号88将包括该数据的表示和感测信号88的表示。如果不存在嵌入数据,则比较信号88仅包括感测信号88的表示。
响应电路84可操作为基于比较信号92和数据96产生传输信号98。在一个实施例中,响应电路84包括处理电路或处理模块,以将比较信号92与数据96进行组合。例如,响应电路84将数据96调制到比较信号92上,以产生传输信号98。作为具体示例,响应电路实行幅度偏移键控(ASK)、相位偏移键控(PSK)和幅度调制(AM)中的一个或多个,以从比较信号92和数据96产生传输信号98。在一个实施例中,响应电路是如标题为“接收低电压驱动电路数据通信***的模数电路(RECEIVE ANALOG TO DIGITAL CIRCUIT OF A LOW VOLTAGE DRIVECIRCUIT DATACOMMUNICATION SYSTEM)”的共同未决的专利申请中所述的信号产生器,所述专利申请的序列号为16/266,953,并且提交日为2/4/19。
第二AC耦合电路86可操作为将传输信号98传输到触摸屏传感器阵列100。例如,第二AC耦合电路86经由电容耦合将传输信号发送到电极85。DSC电路将电极上的传输信号98感测为传感器驱动信号104的改变,其中改变是阻抗改变、电压改变、电流改变、相位改变、频率改变和/或幅值改变。DSC将检测到的改变提供给触摸屏处理模块81(图3),触摸屏处理模块81处理信号以确定笔的触碰,并且进一步解释包含在传输信号中的数据。
在一个实施例中,不存在数据96。这样一来,传输信号98包括比较信号92,比较信号92是感测信号88的表示。这样一来,笔16被提供有给触摸屏的调节的环回信号。在另一个实施例中,传输信号98包括比较信号92和数据96,但是触摸屏传感器阵列100不包括DSC。在该实施例中,嵌入在传输信号98中的数据96被触摸屏传感器阵列100忽略,并且触摸屏传感器阵列100处理包含在传输信号98中的比较信号92。
图8是笔16的另一个实施例的示意性框图,其中笔包括电池110、一个或多个数据源电路115、电路***112、导电笔尖114和导电笔壳和锥体116。导电笔尖114由一种或多种导电材料构成并且与导电外壳和锥体116电绝缘,导电外壳和锥体116也由一种或多种导电材料(例如,塑料衬底中的金属迹线、金属、ITO、导电聚合物等)构成。另外,导电笔尖114至少部分物理地包含在导电笔壳和锥体116的锥体部分内。在另一个实施例中,导电笔尖114经由耦合电路电耦合到导电外壳和锥体114。例如,耦合电路是配线、电容器和电感器中的一个或多个。
将参考图9更详细描述的电路***112耦合到导电笔尖114和导电外壳和锥体116。在一个实施例中,第一AC耦合电路80是导电笔尖114,并且第二AC耦合电路86是导电笔壳和锥体116。在另一个实施例中,第一AC耦合电路80是导电笔壳和锥体116,并且第二AC耦合电路86是导电笔尖114。
数据源电路115向电路***112提供数据96,电路***112包括感测调节电路82和响应电路84。在一个实施例中,数据源电路115是耦合到导电笔尖114的压力传感器。当导电笔尖与触摸屏物理接触时,压力传感器测量导电笔尖上的压力。压力传感器将测量的压力转换成数据96。
在另一个实施例中,数据源电路115是方位传感器(例如,加速度计、陀螺仪、轴向电容传感器阵列等),当笔与触摸屏物理接触时,所述方位传感器测量笔16上的三维方位。方位传感器然后将测量的三维方位转换成数据96。
图9是笔16的电路***112的实施例的示意性框图,电路***112包括感测调节电路82和响应电路84。感测调节电路82包括运算放大器配置120(其可以如图6A所示或以不同的方式实施)、调节电路122和从属电流源124。响应电路84包括处理模块126和驱动电路128。处理模块126被配置成提供或包括数模转换器130和调制器132。
在操作的一个示例中,运算放大器120在其负输入处接收感测信号88,并且在其正输入处接收参考信号90,以产生比较信号92。调节电路122从比较信号92产生调节信号94。从属电源124(例如,从属电流源、从属电压源、双向从属电流源、双向从属电压源等)产生调整信号125,使得输入到运算放大器120中的电压保持基本相等,这提供了对接收感测信号的调节。
作为具体示例,感测信号88是频率介于几十千赫兹到几十千兆赫兹范围内的正弦信号,并且参考信号90是DC信号(例如,DC电压参考或DC电流参考)。运算放大器120的输出(即,比较信号92)将对应于感测信号88的反相(例如,反相的正弦信号)。调节电路122(其可以是电容器、电阻器、配线、电容器和/或电阻器的组合、积分器等)以及从属电源124为感测调节电路82的反馈回路提供增益,以产生调节信号94,使得比较信号92不会被削波(例如,其幅值受到电源电压的限制)。
作为另一个具体示例,感测信号88是具有介于几十千赫兹到几十千兆赫兹范围内的时钟速率的数字脉冲串,并且参考信号90是DC信号。运算放大器120的输出(即,比较信号92)将对应于感测信号88的反相(例如,反相的数字脉冲串)。调节电路122和从属电源124为感测调节电路82的反馈回路提供增益,以产生调节信号94,使得数字脉冲串中的信息被比较信号92保留。
回到操作的示例,数模转换器130将数据96转换成模拟数据97。调制器132使用比较信号92调制模拟数据97,以产生模拟出站数据信号134。驱动电路128(例如,驱动器、单位增益放大器、电压-电流转换器、电流-电压转换器等)从模拟出站数据信号134产生传输信号98。作为示例,传输信号98是模拟输出数据信号134的更高功率版本(例如,更高电压和/或更高电流)。
调制器132可以多种方式使用比较信号92调制模拟数据97。例如,调制器132使用幅度偏移键控(ASK)来利用比较信号92调制模拟数据97,这是在比较信号的“n”个周期的基础上完成的,其中“n”是等于或大于1的整数。作为另一个示例,调制器132使用相位偏移键控(PSK)来利用比较信号92调制模拟数据97,这是在比较信号的“n”个周期的基础上完成的。作为又一个示例,调制器132使用ASK与PSK的组合来利用比较信号92调制模拟数据97,这是在比较信号的“n”个周期的基础上完成的。作为又一个示例,调制器132使用幅度调制(AM)来利用比较信号92调制模拟数据97,这是以数据96的时钟速率完成的。
图10是无数据环回信令的示例的示意性框图(例如,对于仅环回触摸感测操作,数据是空集)。如图所示,感测信号88是频率介于几十千赫兹到几十千兆赫兹范围内的正弦信号,并且参考信号90(未示出)是DC信号。比较信号92是感测信号的反相(例如,反相正弦信号),其可以具有与感测信号相同或不同的峰到峰值(显示为小于)。传输信号98是比较信号92的更高功率版本。
图11是使用ASK利用比较信号调制数据96的环回的示例的示意性框图。如图所示,感测信号88是正弦信号,并且比较信号92是感测信号的反相。数据96显示为四位,即1、1、0、1。对于ASK的该示例,1表示为传输信号的第一幅值,并且0表示为传输信号98的第二幅值,其中第一幅值大于第二幅值。
图12是笔16的电路***112的另一个实施例的示意性框图,电路***112包括感测调节电路82-1和响应电路84-1。感测调节电路82-1包括运算放大器配置120(其可以如图6A所示或以不同的方式实施)、模数转换器140、数模转换器142和从属电源124。如本文中所使用的,参考数字的后缀表示被参考的组件类似于具有不同后缀的相似参考组件,其中相似参考数字组件的整体操作是相似的,但是相似参考数字组件对不同的数据进行操作,在不同的域(例如,模拟或数字、时间或频率)中操作,和/或以不同的方式实行以实现类似的期望结果。
运算放大器120基于感测信号88和参考信号90产生模拟比较信号92-1。模数转换器140将模拟比较信号92-1a转换成比较信号92-1。数模转换器142将比较信号92-1转换成调节信号94-1。从属电源124基于调节信号产生调整信号125。
响应电路84-1的处理模块126使用数字比较信号92-1对数据96进行数字调制,以产生数字出站数据信号134-1。驱动电路128包括数模转换器144,数模转换器144将数字出站数据信号134-1转换成传输信号98。
图13是笔16-1的另一个实施例的示意性框图,其中笔16-1包括电池110、一个或多个数据源电路115、电路***150、导电笔尖114和笔壳和锥体116-1(其可以导电也可以不导电)。将参考图14更详细描述的电路***150耦合到导电笔尖114,用于从触摸屏传输和接收数据。数据源电路115向包括感测调节电路82-2的电路***150提供数据96。
图14是笔16-1的电路***150的另一个实施例的示意性框图。电路***150包括处理电路150和感测调节电路82-2。
在操作的一个示例中,AC耦合电路80-1从触摸屏传感器阵列100接收感测信号88。在一个实施例中,AC耦合电路80-1是导电笔尖114。在另一个实施例中,AC耦合电路80-1是导电笔壳和锥体116。
感测调节电路82-2接收感测信号88,并且从处理电路152接收数据96的表示160。将参考图17更详细地描述处理电路152。感测调节电路82-2基于感测信号88和数据96的表示160产生比较信号92-2。感测调节电路82-2然后产生调节信号94-2,以调节感测信号的接收和传输信号98-1的传输。AC耦合电路将传输信号98-1传输到触摸屏。
在另一个实施例中,感测调节电路82-2基于感测到的信号产生单独的环回信号。笔16-1的第二AC耦合电路86将环回信号传输到触摸屏。
图15是笔16-1的感测调节电路82-2的另一个实施例的示意性框图。感测调节电路82包括运算放大器配置120(其可以如图6A所示或以不同的方式实施)、调节电路122和从属电流源124。
在操作的一个示例中,运算放大器120在其负输入处接收感测信号88,并且在其正输入处接收数据96的表示160,以产生比较信号92-2。调节电路122从比较信号92-2产生调节信号94-2。从属电源124产生调整信号125-2,使得输入运算放大器120中的电压保持基本相等,这提供了对接收感测信号88的调节和对传输传输信号98的调节。
作为具体示例,感测信号88是频率介于几十千赫兹到几十千兆赫兹范围内的正弦信号,并且数据96的表示160是具有与感测信号的频率不同的频率的第二正弦信号。运算放大器120的输出(即,比较信号92)对应于感测信号88与数据96的表示160之间的差。调节电路122和从属电源124为感测调节电路82的反馈回路提供增益,以产生调节信号94,使得比较信号92不会被削波。这样一来,比较信号92-2包括感测信号88的表示(例如,包括相同的信息,但是可以具有不同的幅值、相位或域)和数据96的表示160。
图16是笔16-1的感测调节电路82-2a和接收数字处理模块161的另一个实施例的示意性框图。感测调节电路82-2a包括运算放大器配置120(其可以如图6A所示或以不同的方式实施)、模数转换器140、数模转换器142和从属电流源124。
在操作的一个示例中,运算放大器120在其负输入处接收感测信号88,并且在其正输入处接收数据96的表示160,以产生模拟比较信号92-2。模数转换器140将模拟比较信号92-2转换成数字比较信号92-2a。数模转换器142将数字比较信号92-2a转换成调节信号94-2a。从属电源124产生调整信号125-2a,使得输入运算放大器120中的电压保持基本相等,这提供了对接收感测信号88的调节和对传输传输信号98的调节。
接收数字处理模块161接收比较信号92-2a,并从中提取接收数据。接收数据是关于触摸屏与笔的交互操作的。例如,接收数据是来自触摸屏的关于从笔接收的数据的反馈。作为另一个示例,接收数据用于校准与触摸屏一起使用的笔。作为另一个示例,接收数据指示笔在与触摸屏交互时使用的一组操作。
图17是笔16和/或16-1的数据源电路115和处理电路152的实施例的示意性框图。数据源电路115包括感测元件170(例如,换能器、开关、电路、组合等)和数据感测电路172。处理电路152包括处理模块172和数模转换器174。
在操作的一个示例中,感测元件感测笔的状况176。例如,感测元件170感测笔的压力、倾斜、颜色选择、擦除模式选择、其它环境状况和/或其它操作状况。感测元件170基于感测的笔的状况176产生状况信号178。数据感测电路172基于状况信号178和参考信号180产生数据96。将参考图18更详细地描述数据感测电路172。
处理模块172基于数据96产生数字出站数据182。例如,处理模块172调整数据96的格式化(例如,不归零、归零、曼彻斯特等),调整数据96的数据速率,数据的电平偏移等。数模转换器174将数字出站数据182转换成数据96的表示160。
图18是数据感测电路172的实施例的示意性框图,其中数据感测电路172包括运算放大器配置120-2(其可以如图6A所示或以不同的方式实施)、调节电路122-2和从属电源124-2。在操作的一个示例中,运算放大器120-2在其负输入处接收状况信号178,并且在其正输入处接收参考信号180,以产生数据96。
调节电路122-2从数据96产生调节信号94-3。从属电源124(例如,从属电流源、从属电压源、双向从属电流源、双向从属电压源等)产生调整信号125-3,使得输入到运算放大器120-2的电压保持基本相等,这提供了对接收感测信号的调节。
作为具体示例,状况信号178是频率介于几十千赫兹到几十千兆赫兹范围内的非正弦信号,并且参考信号180是DC信号(例如,DC电压参考或DC电流参考)。运算放大器120-2的输出(即数据96)将对应于状况信号178的反相。调节电路122-2(其可以是电容器、电阻器、配线、电容器和/或电阻器的组合、积分器等)以及从属电源124-2为数据感测电路172的反馈回路提供增益,以产生调节信号94-3,使得数据96不会被削波(例如,其幅值受到电源电压的限制)。
图19A是包括感测调节电路82-3、AC耦合电路200、入站数据处理模块204、出站数据处理模块206和处理模块203的装置14的实施例的示意性框图。AC耦合电路200为装置14与计算装置10的触摸屏12的触摸屏传感器阵列100提供通信路径。注意,入站数据处理模块204、出站数据处理模块206和处理模块203可以在相同的处理电路、不同的处理电路或其组合中实施。
对于从计算装置10到装置14的数据通信,装置经由AC耦合电路200接收感测信号88。感测调节电路82-3根据传输数据208(例如,来自处理模块203的数据)的表示210来处理感测信号88,以产生接收误差信号212。如将参考图20和图21更详细描述,接收误差信号包括比较信号92-3与传输数据210的表示210的组合。
出站数据处理模块206处理接收误差信号212,并且由此产生接收数据214。例如,出站数据处理模块214包括滤波电路和数字转换电路。滤波电路对接收误差信号212进行带通滤波,以基本上不衰减地使比较信号92-3(其是感测信号88的表示)通过并且使接收误差信号的其它分量(包括传输数据的表示210)衰减。对于出站数据处理模块214的进一步示例,请参考标题为“具有极窄带通数字滤波的模数转换电路(ANALOG TO DIGITALCONVERSION CIRCUIT WITH VERY NARROW BANDPASS DIGITALFILTERING)”的共同未决的专利申请,所述专利申请的序列号为16/365,169,并且提交日为3/26/19。
处理模块203处理接收数据214以确定来自计算装置10的命令、数据请求或其它类型的数字通信。另外,处理模块203产生传输数据208以发送给计算装置10。
入站数据处理模块204将传输数据208转换成传输数据208的表示210。入站数据处理模块204可以实施成在标题为“接收低电压驱动电路数据通信***的模数电路(RECEIVEANALOG TO DIGITAL CIRCUIT OF A LOW VOLTAGE DRIVE CIRCUIT DATA COMMUNICATIONSYSTEM)”的共同未决的专利申请中描述的信号产生器,所述专利申请的序列号为16/266,953,并且提交日为2/4/19。
感测调节电路处理传输数据208的表示210,以产生传输信号98-3。AC耦合电路200向触摸屏传感器阵列100发送传输信号98-3。
图19B是包括感测调节电路82-3、AC耦合电路200、入站数据处理模块204、出站数据处理模块206和通信电路202的装置14的实施例的示意性框图。AC耦合电路200为装置14与计算装置10的触摸屏12的触摸屏传感器阵列100提供通信路径。通信电路202提供与另一计算装置215的通信路径。在一个实施例中,装置14用作计算装置10的触摸屏与另一计算装置215的通信端口之间的全双工通信介质。
对于从计算装置10到另一计算装置215的数据通信,装置经由AC耦合电路200接收感测信号88。感测调节电路82-3根据传输数据208(例如,从另一计算装置215到计算装置10的数据)的表示210来处理感测信号88,以产生接收误差信号212。如将参考图20和图21更详细描述,接收误差信号包括比较信号92-3与传输数据210的表示210的组合。
出站数据处理模块206处理接收误差信号212,并且由此产生接收数据214。例如,出站数据处理模块214包括滤波电路和数字转换电路。滤波电路对接收误差信号212进行带通滤波,以基本上不衰减地使比较信号92-3(其是感测信号88的表示)通过并使接收误差信号的其它分量(包括传输数据的表示210)衰减。对于出站数据处理模块214的进一步示例,请参考标题为“具有极窄带通数字滤波的模数转换电路”的共同未决的专利申请,所述专利申请的序列号为16/365,169,并且提交日为03/26/2019。
通信电路202(可以是USB(通用串行总线)接口、照明接口、诸如I3C/I2C的串行接口、NFC(近场通信)、蓝牙、WiFi等)将接收数据214发送到另一计算装置215。另外,通信电路202从另一计算装置215接收传输数据208,并且将传输数据208提供给入站数据处理模块204。
入站数据处理模块204将传输数据208转换成传输数据208的表示210。入站数据处理模块204可以实施成在标题为“接收低电压驱动电路数据通信***的模数电路”的共同未决的专利申请中描述的信号产生器,所述专利申请的序列号为16/266,953,并且提交日为02/04/2019。
传输数据208包括关于另一计算装置和/或关于所述装置的数据,例如:
·计算装置的标识(例如,序列号、IP地址、手机号码、用户信息等);
·计算装置类型的标识(例如,手机、鼠标、键盘、尺子、膝上型电脑等);
·关于计算装置相对于触摸屏的位置信息;
·时间同步信息;
·应用激活信息;以及
·请求触摸屏为计算装置提供图形用户界面。
感测调节电路处理传输数据208的表示210,以产生传输信号98-3。AC耦合电路200向触摸屏传感器阵列100发送传输信号98-3。
图20是装置14的感测调节电路82-3的实施例的示意性框图。感测调节电路82-3包括运算放大器120-3、调节电路122-3和从属电流源124-3。
在操作的一个示例中,运算放大器120-3在其负输入处接收感测信号88,并且在其正输入处接收传输数据208的表示210,以产生比较信号92-4。调节电路122-3从比较信号92-4产生调节信号94-4。从属电源124-3产生调整信号125-4,使得输入到运算放大器120-3中的电压保持基本相等,这提供了对接收感测信号88的调节和对传输传输信号98-3的调节。
作为具体示例,感测信号88是频率介于几十千赫兹到几十千兆赫兹范围内的正弦信号,并且传输数据208的表示210是具有与感测信号的频率不同的频率的第二正弦信号。运算放大器120-3的输出(即,比较信号92-4)对应于感测信号88与传输数据208的表示210之间的差。调节电路122-3和从属电源124-3为感测调节电路82-3的反馈回路提供增益,以产生调节信号94-4,使得比较信号92-4不会被削波。这样一来,比较信号92-4包括感测信号88的表示(例如,包括相同的信息,但是可以具有不同的幅值、相位或域)和传输数据208的表示210。
图21是装置14的感测调节电路82-4的另一个实施例的示意性框图。感测调节电路82-4包括运算放大器配置120(其可以如图6A所示或以不同的方式实施)、调节电路122、从属电源124和旁路线路,旁路线路将传输数据208的表示210耦合到第二AC耦合电路200-2。运算放大器120、调节电路122和从属电源124如前所述起作用,以从感测电路88产生比较信号92-5和参考信号212。在该实施例中,接收误差信号212对应于比较信号92-5。
图22是两个计算装置10和10-1之间的触摸屏到触摸屏通信的实施例的示意性框图。两个计算装置均包括触摸屏12。当计算装置面对面时,计算装置能够经由它们各自的触摸屏进行通信。
为了实现这一点,每个计算装置包括装置14的电路***。装置14的电路***可以集成到触摸屏控制电路中,或者它可以是独立的电路。当计算装置面对面时,它们可以利用多个图案(频率和/或电极使能)在它们之间传送数据。可以使用一个或多个图案来建立通信以及用于输送数据的图案。
图23A是表示嵌入在感测信号中的数据和/或嵌入在传输数据中的数据的频率图案的示例的示意性框图。在该示例中,随着时间的推移建立频率图案来表示数据。如图所示,第一频率对应于逻辑值0,并且第二频率对应于逻辑值1。所述图案可以由入站和/或出站处理模块解释,以将图案转换成数据和/或将数据转换成图案。
图23B-23F是表示数据的电极图案的示例的示意性框图。图23B示出了处于正交关系的行电极232与列电极230。在图23C至23F的示例中,电极的粗线指示电极被使能(例如,DSC驱动电极上的感测信号),并且电极的细线表示电极未被使能(例如,DSC不驱动电极上的感测信号)。
图23C示出了行图案,其中所有列电极未被使能,并且一些行电极被使能。对用于对数据消息进行使能和去能的哪一行电极的图案化可以按照条形码方式完成。图案可用于表示一位数据、一个字节数据、特定消息或特定命令。显而易见,可以通过选择性地对行电极进行使能和去能来获得大量图案。
图23D示出了列图案,其中所有行电极未被使能,并且一些列电极被使能以表示不同的数据。图23E示出了行和列图案,其中一些行电极被使能,并且一些列电极被使能。图23F示出了代表一位数据的每个行和列电极。在该示例中,存在代表16位数据的8个行电极和8个列电极。对于图23C至23F的示例,图案区域中包括的行电极和列电极可以包含整个触摸屏区域或其一部分。
图24是包括装置14的壳体222和AC耦合电路200的装置的示例的示意性框图。在该实施例中,装置的电路***在印刷电路板220上,印刷电路板220安装在壳体222中。壳体222可以按照多种方式实施。例如,壳体222是电话的外壳。作为另一个示例,壳体是计算鼠标的形式。作为又一个示例,壳体是键盘的形式。
AC耦合电路200电耦合到印刷电路板220,并且包括与壳体22电绝缘的导电垫片。导电垫片可以按照多种方式实施。例如,导电垫片是引脚。作为另一个示例,导电垫片是电极和/或金属迹线。作为又一个示例,导电垫片是导电材料,所述导电材料具有接收来自触摸屏的感测信号和/或将传输信号传输到触摸屏的形状。
图25是包括触摸屏通信电路230-1至230-n、处理模块232和通信电路202的装置14-1的实施例的示意性框图。触摸屏通信电路中的每一个包括至少一个AC耦合电路,所述至少一个AC耦合电路向计算装置10的触摸屏12的触摸屏传感器阵列100的不同驱动感测电路(DSC 1-n)提供电连接。通信电路202提供与另一计算装置215的通信路径。在一个实施例中,装置14-1用作计算装置10的触摸屏与另一计算装置215的通信端口之间的全双工通信介质。
触摸屏通信电路230-1至230-n可以根据如前所述的笔的电路***和/或装置的电路***来实施。利用多个触摸屏通信电路,可以在计算装置10和215之间输送多条信息。例如,装置在触摸屏上的位置和方位可以基于传送到触摸屏的信息以及哪些DSC接收到传输信号来确定。作为另一个示例,所述多条信息可用于确定装置在触摸屏上的运动,以指示基于手势的功能或其它功能。
注意,本文中可以使用的术语(例如位流、流、信号序列等(或它们的等效物))已经可互换地用于描述其内容对应于多种期望类型(例如,数据、视频、语音、文本、图形、音频等(其中的任何一个一般来说被称为“数据”))中的任何一种的数字信息。
如本文中可以使用的,术语“基本上”和“近似”为其对应术语和/或项之间的相关性提供了行业接受的公差。对于某些行业,行业接受的公差小于百分之一,并且对于其它行业,行业接受的公差为百分之十或更高。其它行业接受的公差介于从小于百分之一到百分之五十的范围内。行业接受的公差对应于但不限于组件值、集成电路工艺变化、温度变化、上升和下降时间、热噪声、尺寸、信令误差、丢弃的封包、温度、压力、材料成分和/或性能指标。在行业内,可接受公差的公差差异可能大于或小于一定百分比水平(例如,小于+/-1%的尺寸公差)。项之间的相关性可能介于从小于一定百分比水平的差异到百分之几的范围内。项之间的其它相关性可能介于从百分之几的差异到巨大的差异。
如同样可以在本文中使用的,术语“被配置成”、“可操作地耦合到”、“耦合到”和/或“耦合”包括项之间的直接耦合和/或项之间经由中间项(例如,包括但不限于组件、元件、电路和/或模块的项)的间接耦合,其中,作为间接耦合的示例,中间项不修改信号的信息,而是可以调整其电流电平、电压电平和/或功率电平。如可以在本文中进一步使用的,推断耦合(即,其中一个元件通过推断耦合到另一个元件)包括以与“耦合到”相同的方式在两个项之间的直接和间接耦合。
如甚至在本文中可以进一步使用的,术语“被配置成”、“可操作为”、“耦合到”或“可操作地耦合到”指示项包括电源连接、输入、输出等中的一个或多个,以在被激活时实行其一个或多个对应的功能,并且还可以包括与一个或多个其它项的推断耦合。如在本文中还可以进一步使用的,术语“与…相关联”包括单独项和/或嵌入另一个项中的一个项的直接和/或间接耦合。
如本文中可以使用的,术语“有利地比较”指示两个或更多个项、信号等之间的比较提供了期望的关系。例如,当期望的关系是信号1具有比信号2大的幅值时,当信号1的幅值大于信号2的幅值或者当信号2的幅值小于信号1的幅值时,可以实现有利的比较。如本文中可以使用的,术语“不利地比较”指示两个或更多个项、信号等之间的比较未能提供期望的关系。
如本文中可以使用的,一个或多个权利要求可以以此类通用形式的具体形式包括短语“a、b和c中的至少一个”或此类通用形式的“a、b或c中的至少一个”,具有比“a”、“b”和“c”更多或者更少的元件。在任何一种措辞中,所述短语应被相同地解释。具体来说,“a、b和c中的至少一个”等同于“a、b或c中的至少一个”,并且应该意指a、b和/或c。作为示例,它意指:“仅a”、“仅b”、“仅c”、“a”和“b”、“a”和“c”、“b”和“c”和/或“a”、“b”和“c”。
如同样可以在本文中使用的,术语“处理模块”、“处理电路”、“处理器”、“处理电路***”和/或“处理单元”可以是单个处理装置或多个处理装置。此类处理装置可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑装置、状态机、逻辑电路***、模拟电路***、数字电路***和/或基于电路***和/或操作指令的硬编码来操纵信号(模拟和/或数字)的任何装置。处理模块、模块、处理电路、处理电路***和/或处理单元可以是或进一步包括存储器和/或集成存储元件,其可以是单个存储装置、多个存储装置和/或另一处理模块、模块、处理电路、处理电路***和/或处理单元的嵌入式电路***。此类存储装置可以是只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪存、高速缓冲存储器和/或存储数字信息的任何装置。注意,如果处理模块、模块、处理电路、处理电路***和/或处理单元包括一个以上的处理装置,则处理装置可以中央定位(例如,经由有线和/或无线总线结构直接耦合在一起)或者可以分布式定位(例如,经由通过局域网和/或广域网进行间接耦合的云计算)。进一步注意,如果处理模块、模块、处理电路、处理电路***和/或处理单元经由状态机、模拟电路***、数字电路***和/或逻辑电路***实施其一个或多个功能,则存储对应的操作指令的存储器和/或存储元件可以嵌入包括状态机、模拟电路***、数字电路***和/或逻辑电路***的电路***中或外部。还要注意,存储元件可以存储并且处理模块、模块、处理电路、处理电路***和/或处理单元执行对应于一个或多个图中示出的至少一些步骤和/或功能的硬编码和/或操作指令。此类存储装置或存储元件可以包括在制品中。
以上已经借助于说明特定功能的实行及其关系的方法步骤描述了一个或多个实施例。为了描述方便,这些功能构建区块和方法步骤的边界和顺序已在本文中被任意定义。只要适当实行规定的功能和关系,就可以定义替代边界和顺序。因此,任何此类替代边界或顺序都在权利要求的范围和精神内。此外,为了描述方便,这些功能构建块的边界已被任意定义。只要适当实行某些重要功能,就可以定义替代边界。类似地,流程图框也可以在本文中任意定义,以说明某些重要的功能。
就所使用的范围而言,流程图框边界和顺序可能已经按照其它方式定义,并且仍然实行某些重要的功能。因此,功能构建块和流程图框和顺序的此类替代定义都在权利要求的范围和精神内。本领域普通技术人员还将认识到,本文中的功能构建块和其它说明性块、模块和组件可以被实施成所示出的或由分立组件、专用集成电路、执行适当软件的处理器等或其任意组合来实施。
另外,流程图可以包括“开始”和/或“继续”指示。“开始”和“继续”指示反映了所呈现的步骤可以可选地结合到一个或多个其它例程中或者以其它方式与一个或多个其它例程结合使用。另外,流程图可以包括“结束”和/或“继续”指示。“结束”和/或“继续”指示反映了所呈现的步骤可以如所描述和示出的那样结束,或者可选地结合到一个或多个其它例程中或者以其它方式与一个或多个其它例程结合使用。在这种情况下,“开始”指示所呈现的第一步的开始,并且可以在未具体示出的其它活动之前。此外,“继续”指示反映了所呈现的步骤可以被实行多次和/或可以被未具体示出的其它活动所接续。此外,虽然流程图指示步骤的特定顺序,但是只要保持因果关系的原则,其它顺序同样是可能的。
本文中使用一个或多个实施例来说明一个或多个方面、一个或多个特征、一个或多个概念和/或一个或多个示例。设备、制品、机器和/或工艺的物理实施例可以包括参考本文中讨论的一个或多个实施例进行描述的一个或多个方面、特征、概念、示例等。此外,从一个图到另一个图,实施例可以包括相同或类似命名的功能、步骤、模块等,该功能、步骤、模块等可以使用相同或不同的参考编号,并且因此,该功能、步骤、模块等可以是相同或类似的功能、步骤、模块等,也可以是不同的功能、步骤、模块等。
虽然上述图中的晶体管被示出为场效应晶体管(FET),但是本领域普通技术人员将理解,可以使用任何类型的晶体管结构来实施晶体管,所述晶体管结构包括但不限于双极型、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、N阱晶体管、P阱晶体管、增强型、耗尽型和零电压阈值(VT)晶体管。
除非有相反的具体说明,否则在本文呈现的任何附图的图形中,去往元件、来自元件和/或在元件之间的信号可以是模拟的或数字的、连续时间的或离散时间的、单端的或差分的。例如,如果信号路径显示为单端路径,它也代表差分信号路径。类似地,如果信号路径显示为差分路径,它也代表单端信号路径。虽然本文中描述了一个或多个特定的架构,但是同样可以实施使用一个或多个未明确示出的数据总线、元件之间的直接连接和/或其它元件之间的间接耦合的其它架构,如本领域普通技术人员所认识到的。
术语“模块”用于描述一个或多个实施例。模块经由例如处理器或其它处理装置或其它硬件等装置来实施一个或多个功能,所述装置可以包括存储操作指令的存储器或与所述存储器相关联地进行操作。模块可以独立操作和/或与软件和/或固件结合操作。同样如本文中所使用的,模块可以包含一个或多个子模块,所述一个或多个子模块中的每一个可以是一个或多个模块。
如可以在本文中进一步使用的,计算机可读存储器包括一个或多个存储元件。存储元件可以是单独的存储装置、多个存储装置或存储装置内的一组存储器位置。此类存储装置可以是只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪存、高速缓冲存储器和/或存储数字信息的任何装置。存储装置可以是固态存储器、硬盘驱动器存储器、云存储器、拇指驱动器、服务器存储器、计算装置存储器和/或用于存储数字信息的其它物理介质的形式。
虽然本文中已经明确描述了一个或多个实施例的各种功能和特征的特定组合,但是这些特征和功能的其它组合同样是可能的。本公开不受本文中公开的特定示例的限制,并且明确地结合了这些其它组合。

Claims (20)

1.一种用于触摸屏的笔,所述笔包含:
第一AC耦合电路,可操作地耦合并且被配置成接收由所述触摸屏的触摸屏传感器阵列产生的感测信号;
感测调节电路,可操作地耦合到所述第一AC耦合电路并且被配置成:
从所述第一AC耦合电路接收所述感测信号;
将所述感测信号与参考信号进行比较,以产生反映所述感测信号相对于所述参考信号的改变的比较信号;
基于所述比较信号产生调节信号;以及
基于所述调节信号,调节所述感测信号的接收,以将所述感测信号相对于所述参考信号保持在期望的电平处;
响应电路,可操作地耦合到所述感测调节电路并且被配置成基于所述比较信号和数据产生传输信号;以及
第二AC耦合电路,可操作地耦合到所述响应电路并且被配置成将所述传输信号传输到所述触摸屏的所述触摸屏传感器阵列,其中所述触摸屏能够将所述传输信号解释为对所述触摸屏的所述触摸屏传感器阵列的输入。
2.根据权利要求1所述的笔,进一步包含:
所述第一AC耦合电路,包括导电笔尖;以及
所述第二AC耦合电路,包括导电笔壳和锥体,其中所述导电笔尖至少部分物理地包含在所述锥体内并且与所述导电笔壳和所述锥体电绝缘。
3.根据权利要求1所述的笔,进一步包含:
所述第一AC耦合电路,包括导电笔壳和锥体;以及
所述第二AC耦合电路,包括导电笔尖,其中所述导电笔尖至少部分物理地包含在所述锥体内并且与所述导电笔壳和所述锥体电绝缘。
4.根据权利要求1所述的笔,其中所述感测调节电路包含:
运算放大器,具有:
负输入,可操作地耦合并且被配置成接收所述感测信号;
正输入,可操作地耦合并且被配置成接收所述参考信号;以及
输出,可操作地耦合并且被配置成提供所述比较信号,其中所述比较信号代表所述感测信号的反相;
调节电路,可操作地耦合到所述运算放大器并且被配置成基于所述比较信号产生所述调节信号;以及
从属电源,可操作地耦合到所述调节电路并且被配置成向将所述运算放大器的所述负输入耦合到所述第一AC耦合电路的节点提供调整信号,其中所述从属电源基于所述调节信号产生所述调整信号。
5.根据权利要求1所述的笔,其中所述感测调节电路包含:
运算放大器,具有:
负输入,可操作地耦合并且被配置成接收所述感测信号;
正输入,可操作地耦合并且被配置成接收所述参考信号;以及
输出,可操作地耦合并且被配置成提供模拟比较信号,其中所述模拟比较信号代表所述感测信号的反相;
模数转换器,可操作地耦合到所述运算放大器并且被配置成将所述模拟比较信号转换成所述比较信号;
数模转换器,可操作地耦合到所述模数转换器并且被配置成将所述比较信号转换成所述调节信号;以及
从属电源,可操作地耦合到所述数模转换器并且被配置成向将所述运算放大器的所述负输入耦合到所述第一AC耦合电路的节点提供调整信号,其中所述从属电源基于所述调节信号产生所述调整信号。
6.根据权利要求1所述的笔,其中所述响应电路包含:
处理模块,可操作地耦合到并且被配置成:
接收所述比较信号;
从所述笔的数据源接收所述数据;以及
将所述比较信号与所述数据进行组合,以产生出站数据信号;
驱动电路,可操作为将所述出站数据信号转换成所述传输信号。
7.根据权利要求6所述的笔,其中所述数据源包含:
压力传感器,耦合到导电笔尖,其中所述压力传感器可操作地耦合到并且被配置成:
基于所述导电笔尖与所述触摸屏物理接触来测量所述导电笔尖上的压力;以及
将所测量的压力转换成所述数据。
8.根据权利要求6所述的笔,其中所述数据源包含:
方位传感器,可操作地耦合到并且被配置成:
当所述笔与所述触摸屏物理接触时,测量所述笔的三维方位;以及
将所测量的三维方位转换成所述数据。
9.根据权利要求1所述的笔,其中所述数据包含:
空集,用于基本环回触摸感测。
10.根据权利要求1所述的笔,其中所述传输信号是所述比较信号的更高功率版本。
11.一种用于触摸屏的笔,所述笔包含:
第一AC耦合电路,可操作地耦合并且被配置成经由电容耦合从所述触摸屏的触摸屏传感器阵列接收感测信号,其中所述感测信号是基于可操作地耦合并且被配置成将传感器信号驱动到所述触摸屏的所述触摸屏传感器阵列的电极上的驱动-感测电路(DSC)从所述触摸屏的所述触摸屏传感器阵列的所述电极以电容耦合方式产生;
感测调节电路,可操作地耦合到所述第一AC耦合电路并且被配置成:
从所述第一AC耦合电路接收所述感测信号;
将所述感测信号与参考信号进行比较,以产生反映所述感测信号相对于所述参考信号的改变的比较信号;
基于所述比较信号产生调节信号;以及
基于所述调节信号,调节所述感测信号的接收,以将所述感测信号相对于所述参考信号保持在期望的电平处;
响应电路,可操作地耦合到所述感测调节电路并且被配置成基于所述比较信号和数据产生传输信号;以及
第二AC耦合电路,可操作地耦合到所述响应电路并且被配置成将所述传输信号传输到所述触摸屏的所述触摸屏传感器阵列的所述电极或所述触摸屏的所述触摸屏传感器阵列的另一个电极,其中另一个DSC可操作地耦合并且被配置成将另一个传感器信号驱动到所述触摸屏的所述触摸屏传感器阵列的所述另一个电极上,其中所述触摸屏能够将所述传输信号解释为对所述触摸屏的所述触摸屏传感器阵列的输入。
12.根据权利要求11所述的笔,进一步包含:
所述第一AC耦合电路,包括导电笔尖;以及
所述第二AC耦合电路,包括导电笔壳和锥体,其中所述导电笔尖至少部分物理地包含在所述锥体内并且与所述导电笔壳和所述锥体电绝缘。
13.根据权利要求11所述的笔,进一步包含:
所述第一AC耦合电路,包括导电笔壳和锥体;以及
所述第二AC耦合电路,包括导电笔尖,其中所述导电笔尖至少部分物理地包含在所述锥体内并且与所述导电笔壳和所述锥体电绝缘。
14.根据权利要求11所述的笔,其中所述感测调节电路包含:
运算放大器,具有:
负输入,可操作地耦合并且被配置成接收所述感测信号;
正输入,可操作地耦合并且被配置成接收所述参考信号;以及
输出,可操作地耦合并且被配置成提供所述比较信号,其中所述比较信号代表所述感测信号的反相;
调节电路,可操作地耦合到所述运算放大器并且被配置成基于所述比较信号产生所述调节信号;以及
从属电源,可操作地耦合到所述调节电路并且被配置成向将所述运算放大器的所述负输入耦合到所述第一AC耦合电路的节点提供调整信号,其中所述从属电源基于所述调节信号产生所述调整信号。
15.根据权利要求11所述的笔,其中所述感测调节电路包含:
运算放大器,具有:
负输入,可操作地耦合并且被配置成接收所述感测信号;
正输入,可操作地耦合并且被配置成接收所述参考信号;以及
输出,可操作地耦合并且被配置成提供模拟比较信号,其中所述模拟比较信号代表所述感测信号的反相;
模数转换器,可操作地耦合到所述运算放大器并且被配置成将所述模拟比较信号转换成所述比较信号;
数模转换器,可操作地耦合到所述模数转换器并且被配置成将所述比较信号转换成所述调节信号;以及
从属电源,可操作地耦合到所述数模转换器并且被配置成向将所述运算放大器的所述负输入耦合到所述第一AC耦合电路的节点提供调整信号,其中所述从属电源基于所述调节信号产生所述调整信号。
16.根据权利要求11所述的笔,其中所述响应电路包含:
处理模块,可操作地耦合到并且被配置成:
接收所述比较信号;
从所述笔的数据源接收所述数据;以及
将所述比较信号与所述数据进行组合,以产生出站数据信号;
驱动电路,可操作为将所述出站数据信号转换成所述传输信号。
17.根据权利要求16所述的笔,其中所述数据源包含:
压力传感器,耦合到导电笔尖,其中所述压力传感器可操作地耦合到并且被配置成:
基于所述导电笔尖与所述触摸屏物理接触来测量所述导电笔尖上的压力;以及
将所测量的压力转换成所述数据。
18.根据权利要求16所述的笔,其中所述数据源包含:
方位传感器,可操作地耦合到并且被配置成:
当所述笔与所述触摸屏物理接触时,测量所述笔的三维方位;以及
将所测量的三维方位转换成所述数据。
19.根据权利要求11所述的笔,其中所述数据包含:
空集,用于基本环回触摸感测。
20.根据权利要求11所述的笔,其中所述传输信号是所述比较信号的更高功率版本。
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