CN116601590A - 触摸传感器相互电荷抵消及相关***、方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种过程包括经由传感器阵列的接收器电极接收相关联的输入信号，该相关联的输入信号指示该接收器电极的相关联互电容；将平衡信号添加到该相关联的输入信号以至少部分地响应于该接收器电极处的传感器节点数量而生成平衡输入信号；至少部分地响应于平衡输入信号生成指示该接收器电极的相关联互电容的电压信号；以及生成表示该电压信号的数字值。

Description

触摸传感器相互电荷抵消及相关***、方法和装置
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2020年11月19日提交的标题为“自由形式触摸传感器相互电荷抵消(FREE-FORM TOUCH SENSOR MUTUAL CHARGE CANCELLATION)”的美国临时专利申请63/198,877号的优先权，该美国临时专利申请的全部公开内容据此以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及电容传感器和互电容式触摸感测。
背景技术
电容传感器用于多种操作环境中，诸如触摸屏、触摸板和电容按钮，但不限于此。
附图说明
为了容易地识别对任何特定元素或动作的讨论，参考标号中最重要的一个或多个数字是指首次引入的该元素的图号。
图1是描绘根据一个或多个示例的装置的示意图。
图2是描绘根据一个或多个示例的利用差分信号处理的触摸感测装置的部分的示意图。
图3是描绘根据一个或多个示例的利用差分信号处理的触摸感测装置的部分的示意图。
图4是描绘根据一个或多个示例的利用差分信号处理的触摸感测装置的部分的示意图。
图5是描绘根据一个或多个示例的用于相互触摸感测的***的图。
图6是描绘根据一个或多个示例的过程的流程图。
图7是电路的框图，在一些示例中，该电路可用于实现本文所公开的各种功能、操作、动作、过程和/或方法。
图8A、图8B和图8C是传感器布局的示例性布置的示意图。
具体实施方式
在以下具体实施方式中，参考了形成本公开的一部分的附图，并且在附图中以举例的方式示出了可以实践本公开的示例中的具体示例。充分详细地描述了这些示例，以使本领域的普通技术人员能够实践本公开。然而，可利用本文已启用的其他示例，并且可在不脱离本公开的范围的情况下进行结构、材料和流程变化。
本文所呈现的图示并不旨在为任何特定方法、***、装置或结构的实际视图，而仅仅是用于描述本公开的示例的理想化表示。在一些情况下，为了读者的方便，各附图中的类似结构或部件可保持相同或相似的编号；然而，编号的相似性并不一定意味着结构或部件在尺寸、组成、构造或任何其他属性方面是相同的。
以下描述可以包括示例以帮助本领域的普通技术人员实践本发明所公开的示例。术语“示例性”、“比如”和“例如”的使用意味着相关描述是说明性的，并且虽然本公开的范围旨在涵盖示例和法律等同形式，但使用此类术语并不旨在将示例或本公开的范围限制于指定的部件、步骤、特征、功能等。
应当容易理解，如本文一般所述并且在附图中示出的示例的部件可被布置和设计成多种不同的配置。因此，对各种示例的以下描述并不旨在限制本公开的范围，而是仅代表各种示例。虽然这些示例的各个方面可在附图中给出，但附图未必按比例绘制，除非特别指明。
此外，所示出和描述的特定实施方式仅为示例，并且不应理解为实施本公开的唯一方式，除非本文另外指明。元件、电路和功能可以框图形式示出，以便不以不必要的细节模糊本公开。相反，所示出和描述的特定实施方式仅为示例性的，并且不应理解为实施本公开的唯一方式，除非本文另外指明。另外，块定义和各个块之间逻辑的分区是特定实施方式的示例。对于本领域的普通技术人员将显而易见的是，本公开可通过许多其他分区解决方案来实践。在大多数情况下，已省略了关于定时考虑等的细节，其中此类细节不需要获得本公开的完全理解，并且在相关领域的普通技术人员的能力范围内。
本领域的普通技术人员将会理解，可以使用多种不同技术和技法中的任何一者来表示信息和信号。为了清晰地呈现和描述，一些附图可以将信号示出为单个信号。本领域的普通技术人员应当理解，信号可表示信号总线，其中总线可具有多种位宽度，并且本公开可在包括单个数据信号在内的任意数量的数据信号上实现。
结合本文所公开的示例描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以用通用处理器、专用处理器、数字信号处理器(DSP)、集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑设备、分立栅极或晶体管逻辑部件、分立硬件部件或设计成实施本文所描述的功能的其任何组合来实现或实施。通用处理器(在本文还可以称为“主机处理器”或简称“主机”)可以是微处理器，但在替代方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可实现为计算设备的组合，诸如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心结合的一个或多个微处理器或任何其他此类配置。在通用计算机被配置为执行与本公开的示例相关的计算指令(例如，软件代码)时，包括处理器的通用计算机被认为是专用计算机。
示例可以根据被描绘为流程图、流程示意图、结构图或框图的过程来描述。虽然流程图可将可操作动作描述为连续过程，但是这些动作中的许多动作可按照另一序列、并行地或基本上同时地执行。此外，可重新安排动作的顺序。本文中的过程可对应于方法、线程、函数、过程(procedure)、子例程、子程序、其他结构或它们的组合。此外，本文公开的方法可通过硬件、软件或这两者来实施。如果在软件中实现，这些函数可作为一个或多个指令或代码存储或传输到计算机可读介质上。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，该通信介质包括有利于将计算机程序从一个位置传递到另一个位置的任何介质。
使用诸如“第一”、“第二”等名称对本文的元件的任何引用不限制那些元件的数量或顺序，除非明确陈述此类限制。相反，这些名称可在本文中用作在两个或更多个元件或元件的实例之间进行区分的便利方法。因此，提及第一元件和第二元件并不意味着在那里只能采用两个元件，或者第一元件必须以某种方式在第二元件之前。此外，除非另外指明，一组元件可以包括一个或多个元件。
如本文所用，涉及给定参数、属性或条件的术语“基本上”是指并且包括在本领域的普通技术人员将会理解的给定参数、属性或条件满足小程度的方差的程度，诸如例如在可接受的制造公差内。举例来说，依据基本上满足的特定参数、属性或条件，该参数、属性或条件可至少满足90％、至少满足95％、或甚至至少满足99％。
在此描述中，可使用术语“耦接”和其派生词来指示两个元件彼此协作或交互。当将元件描述为“耦接”至另一元件时，那么该元件可直接物理或电接触，或者可存在居间元件或层。相比之下，当将元件描述为“直接耦接”至另一元件时，那么不存在居间元件或层。术语“在……上”和“连接”在此描述中可以与术语“耦接”可互换地使用，并且具有相同的含义，除非另有明确指示或者上下文将以其他方式向本领域技术人员指示。
互电容是物体之间的电容耦接，并且在触摸传感器的情况下，是用作发射器的电极(发射器电极)与用作接收器的电极(接收器电极)(有时也分别称为“X电极”和“Y电极”)的交叉点之间的电容耦接。在用于互电容感测的典型布置中，发射器电极和接收器电极分别布置在行和列的网格中，并且发射器电极和接收器电极的交叉点分别称为“传感器节点”。发射器电极由脉冲驱动，该脉冲经由耦接在发射器电极与接收器电极之间的互电容(CM)将电流注入到接收器电极的电容中。适当接近传感器节点的接地物体经由电容耦接接地路径分流掉一些电荷，且因此对观察者(即，测量电路)来说表现为改变(例如，减小)在传感器节点处交叉的发射器电极与接收器电极之间的互电容。互电容感测涉及检测互电容的这种变化。
用于互电容感测的传感器阵列的典型二维(2D)布置具有矩形形状，并且典型触摸控制器被预先配置为检测具有矩形形状的传感器阵列处的电容性负载的变化。有时，将分别具有矩形形状的多个布置组合在一起，并且单独地耦接到被预先配置为检测具有矩形形状的传感器阵列处的电容性负载的变化的多个触摸控制器。在传感器阵列的矩形布置中，传感器阵列的每一行(和列)通常具有相同数量的传感器节点。每行传感器节点的数量可以与每列传感器节点的数量相同或不同。这种对称性便于互电容感测，因为电容性负载对传感器阵列的影响是平衡的(即，均衡的)，因此通过利用相邻线路的差分信号处理，这种电容性负载不会限制触摸控制器的工作增益范围。
有时可能需要在具有非矩形形状(例如，梯形或椭圆形，以及规则或不规则形状，但不限于此)的布置中具有例如(但不限于)触摸屏或触摸板的传感器阵列。对于传感器阵列的非矩形布置，传感器阵列的一些行(或列)可具有与传感器阵列的其他行(或列)不同数量的传感器节点，且本申请的发明人了解，对于某些类型的电容性负载(例如，连接器-连接器电容或互电容，但不限于此)，对触摸感测测量的影响因传感器节点的数量而异，且相邻线路差分信号处理的使用在某些区域受到限制。
本公开的发明人认识到，如果传感器阵列的每行(或列)具有相同数量的传感器节点(如在矩形传感器阵列的情况下)，则将相关联的输入信号调整到测量电路或其电容-电压转换器是有利的，使得调整的相关联的输入信号对应于(例如，在量值或频率方面，但不限于此)预期的输入信号，换句话说，减少由于电容不平衡引起的至少一些电荷不平衡。换句话说，将输入信号更改为更像与平衡布局相关联的输入信号。
一个或多个示例整体涉及包括连接器、电容-电压转换器、信号平衡电路和模数转换器的装置(例如，触摸控制器，但不限于此)。连接器可操作以耦接到传感器阵列的接收器电极。电容-电压转换器可与连接器耦接以生成指示接收器电极的相关联互电容的电压信号。信号平衡电路可耦接到电容-电压转换器的输入路径以将平衡信号添加到相关联的输入信号而生成提供给电容-电压转换器的平衡输入信号，以生成电压信号，该平衡输入信号与相关联的输入信号同相或异相。模数转换器可以与电容-电压转换器耦接以生成表示所生成的电压信号的数字值。
图1是描绘根据一个或多个示例的装置100的示意图。装置100可以包括连接器102、电容-电压转换器104、模数转换器106、信号平衡电路108和可选逻辑电路122。
连接器102可操作以与传感器阵列(传感器阵列未描绘)的可选接收器电极120耦接。接收器电极120可具有多个相关联的传感器节点，但为了方便起见，仅描绘单个传感器节点。传感器节点具有相关联互电容CM(也称为“接收器电极120的相关联互电容CM”)。连接器102可以是用于提供电气接触(例如，具有作为非限制性示例的传感器阵列的匹配结构)的任何合适的结构，诸如但不限于引脚或焊盘。
电容-电压转换器104与连接器102耦接以至少部分地基于相关联的输入信号126来生成指示接收器电极120的相关联互电容CM的电压信号112。
在一个或多个示例中，电容-电压转换器104可包含用以根据任何合适技术生成指示相关联互电容CM的电压信号112的电路及逻辑。合适技术的非限制性示例是利用以指示相关联互电容的频率振荡的张弛振荡器。合适技术的另一非限制性示例是利用电路，该电路跟踪将传感器节点的电容充电到预定电压的时间或传感器节点在预定时间段内的充电量-充电时间或指示互电容的充电量。合适技术的另一非限制性示例是利用电容性分压器电路，其中如果传感器节点及连接器(例如，连接器102，但不限于此)分别充电到预定电压且接着共享电荷，那么相关联电容器处的所得电压指示传感器节点处的电容的变化。合适技术的另一非限制性示例是利用将电荷累积到积分电容器上的电荷转移电路，且将指示互电容的积分电容器上的电压与参考电压进行比较或由模数转换器读取以用于与阈值进行比较。合适技术的另一非限制性示例是利用∑-Δ调制，其中外部电容器上的电压在电荷上升和电荷下降操作中围绕参考电压进行调制，且这些操作的持续时间指示互电容。
信号平衡电路108耦接到电容-电压转换器104的输入路径118，以将平衡信号110添加到经由连接器102和接收器电极120接收的相关联的输入信号116。电容-电压转换器104利用添加平衡信号110的相关联的输入信号116来生成指示接收器电极120的相关联互电容CM的电压信号112。
添加到相关联的输入信号116的平衡信号110的量和相位可与沿着接收器电极120存在的传感器节点的数量成比例。在一个或多个示例中，信号平衡电路108可以至少部分地响应于表示存在于接收器电极处的传感器节点的数量的设置128而生成平衡信号110。在存在比等效平衡布局(附加传感器节点)更多的传感器节点的情况下，平衡信号110可与相关联的输入信号116异相(即，相减/相消)，平衡信号110的量值可与所存在的附加传感器节点的数量成比例，且在平衡电路108处预设的设置128的预定值可反映这种相位偏移及量值。在存在比等效平衡布局(缺失传感器节点)更少的传感器节点的情况下，平衡信号110可以与相关联的输入信号116同相(即，相加/相长)，平衡信号110的量值可以与缺失传感器节点的数量成比例，且在信号平衡电路108处预设的设置128的预定值可以反映这种相位偏移(在这种情况下没有相位偏移或者通常同相)和量值。
在一个或多个示例中，等效平衡布局或其传感器节点的数量可以是已知的或预先确定的且用以确定附加传感器节点的数量或缺失传感器节点的数量。作为非限制性示例，可针对具有预定形状的传感器阵列布置在包含信号平衡电路108的触摸控制器处预设用于设置128的值。作为非限制性示例，可针对与这种触摸控制器集成的传感器阵列布置在包含信号平衡电路108的触摸控制器处预设用于设置128的值。作为非限制性示例，可针对多个传感器阵列布置在包含信号平衡电路108的触摸控制器处预设多个设置128(“设置128”)的相应值，且可针对可选地与包含装置100的这种触摸控制器集成的多个传感器阵列布置中的相应传感器阵列布置选择(或替代地选择)设置128中的相应设置。
在一个或多个示例中，设置128的值可指示预期减少归因于电容不平衡(例如归因于传感器阵列的非矩形布置)的输入路径118处的至少一些电荷不平衡的预定量值和相位。
模数转换器106耦接到电容-电压转换器104以生成表示电压信号112的量值且因此指示接收器电极120的相关联互电容的数字值114。
接收器电极120的互电容CM可发生改变，因此所观测的接收器电极120的互电容CM可发生改变且指示接收器电极120的互电容CM的数字值114可发生改变。可选的逻辑电路122耦接到模数转换器106以至少部分地响应于所生成的数字值114而检测接收器电极120的相关联互电容CM的变化，并且生成其指示124。作为非限制性示例，逻辑电路122可包括或可访问存储互电容CM的阈值的存储器(例如，对应于在包括接收器电极120的传感器阵列附近没有物体的基线值，但不限于此)以及将数字值114与阈值进行比较的逻辑(例如，比较器或阈值检测器，但不限于此)。
在一个或多个示例中，在相互触摸感测中利用差分信号处理，例如，其中由相邻传感器电极(发射器或接收器)的分量信号构建的差分信号被测量以确定指示互电容的值。作为非限制性示例，差分信号可用于与触摸显示器的相互触摸感测以减小显示器噪声的影响或支持较高的信号路径增益。
如果相邻传感器电极的传感器节点的数量不同，则一些电容性负载对触摸感测测量的影响也可能相应不同。在利用差分信号处理的情况下，此类影响的不良方面可能有所增加，例如，因为传感器信号不抵消且信号路径增益减小。
一个或多个示例整体涉及将平衡信号添加到用以生成差分信号的相关联的输入信号。所添加的平衡信号用于补偿沿着传感器阵列的各个接收器电极的不同数量的传感器节点，并且更广泛地改善差分信号处理。
图2是描绘根据一个或多个示例的利用差分信号处理的触摸感测装置的部分200的示意图。部分200包括输入路径202、相邻输入路径216和电荷注入电路230。输入路径202包括电流放大器204和求和块208。相邻输入路径216包括电流放大器218和求和块222。电荷注入电路230包括电压驱动器232和在图2中标记为“CC”的电荷补偿电容器。
在图2所描绘的特定非限制性布置中，输入路径202通过连接器246耦接到与缺失传感器节点(为了方便起见，此类缺失传感器节点在本说明书中表示为“缺失传感器节点214”，这并不意味着本公开要求占位传感器节点或不活动传感器节点)相关联的接收器电极250。相邻输入路径216通过连接器244耦接到与传感器节点236相关联的接收器电极252。传感器节点236存在于包括接收器电极252的传感器阵列(未描绘)处，其在本文中也表征为“未缺失”。
在相邻输入路径216处，电流放大器218放大经由耦接连接器244接收的相关联的输入信号238(与接收器电极252相关联)，以生成分量输入信号220。分量输入信号220和相邻分量输入信号224(例如，源自未示出的相邻传感器电极)分别提供给求和块222的正输入端和负输入端，以生成差分相关输入信号228。在输入路径202处，电流放大器204放大经由耦接连接器246接收的相关联的输入信号212(与接收器电极250相关联)，以生成分量输入信号206。分量输入信号206和相邻分量输入信号226分别提供给求和块208的正输入端和负输入端，以生成差分相关输入信号210。在一个或多个示例中，差分相关输入信号210和差分相关输入信号228可用于检测包括接收器电极252和252的传感器阵列处的互电容。
图2描绘本地生成的分量输入信号(例如，分量输入信号220和分量输入信号206)提供给相应的求和块208、求和块222的正输入端以及远程生成的分量输入信号(例如，相邻分量输入信号224和相邻分量输入信号226)提供给相应的求和块208、求和块222的负输入端，这些描绘仅仅是为了便于描述，不以任何方式限制本公开，并且具体地构想了其他布置。
电荷注入电路230耦接到电流放大器204的输入处的节点以将电荷转移240添加到相关联的输入信号212(其由于缺失传感器节点214而展现出与等效平衡布局的差异)，以生成平衡输入信号248。在电荷注入电路230中，电压驱动器232响应于事件信号234生成驱动电压242，并将其施加到补偿电容器CC。电荷补偿电容器CC的第一极板耦接到电压驱动器232的输出，且电荷补偿电容器CC的第二极板耦接到节点，该节点耦接到电流放大器204的输入且进一步耦接到连接器246。补偿电容器CC响应于将驱动电压242施加到补偿电容器CC的第二极板而将电荷注入(同相或异相)到电流放大器204的输入，从而将电荷转移240添加到相关联的输入信号212。因此，电荷转移240解决了分别与输入信号212和输入信号238相关联的电荷的差异。作为非限制性示例，此差异可至少部分地受到连接器244及连接器246的电容性耦接差异的影响。
在一个或多个示例中，电荷补偿电容器CC可选地可编程以调谐到由电压驱动器232输出的固定电压。可通过以下方式来调谐经由电荷转移240生成的平衡信号的量值：改变补偿电容器CC的大小(电容的量值)、改变驱动电压242的驱动器电压摆幅，或改变补偿电容器CC的大小及改变驱动电压242的驱动器电压摆幅。
图3是描绘根据一个或多个示例的利用差分信号处理的触摸感测装置的部分300的示意图。部分300包括输入路径302、相邻输入路径316和电荷注入电路330。输入路径302包括电流放大器304和求和块308。相邻输入路径316包括电流放大器318和求和块322。电荷注入电路330包括电压驱动器332和在图3中标记为CC的补偿电容器。
在一个或多个示例中，存在于接收器电极352处的传感器节点336的数量不同于存在于接收器电极350处的传感器节点314的数量。在图3所描绘的特定非限制性布置中，输入路径302耦接到接收器电极350，其所存在的传感器节点(传感器节点314)的数量大于耦接到相邻输入路径316的接收器电极352处所存在的传感器节点(传感器节点336)的数量。在特定非限制性示例中，等效平衡布局对应于存在于耦接到输入路径316的接收器电极处的传感器节点的数量。
电荷注入电路330耦接到电流放大器304的输入处的节点以将电荷转移340添加到相关联的输入信号312，从而消除传感器节点314的附加节点(与等效平衡布局相比)对相关联的输入信号312的影响，以生成平衡输入信号348。更具体地，电压驱动器332生成展现出与事件信号334相反(即，异相)的极性的驱动电压342。在一个或多个示例中，事件信号334的极性可经选择(选择未示出)以匹配由在传感器节点314的发射器电极处驱动的发射器信号展现的极性，使得电荷转移340与相关联的输入信号312异相，该相关联的输入信号312与这种发射器信号基本上同相且至少部分地响应于此而被生成。
在一个或多个示例中，传感器节点(例如，传感器节点336及传感器节点314，但不限于此)的相应数量可均不同于等效平衡布局中的传感器节点的数量，且一个或多个电荷注入电路(例如，电荷注入电路330，但不限于此)可诱导电荷转移到输入路径(例如，输入路径316及输入路径302，但不限于此)以平衡相关联的输入信号(例如，分别经由连接器344及连接器346接收的输入信号338及输入信号312，但不限于此)。在这种示例中，输入路径处的所诱导电荷转移的相应量可相同或不同。
在相邻输入路径316处，电流放大器318放大相关联的输入信号338以生成分量输入信号320。分量输入信号320和相邻分量输入信号324分别提供给求和块322的正输入端和负输入端，以生成差分相关输入信号328。在输入路径302处，电流放大器304放大平衡输入信号348以生成分量输入信号306，且分量输入信号306及相邻分量输入信号326(其包括分量输入信号320)分别提供给求和块308的正端及负端以生成差分输入信号310。
在单端处理示例中，需要各个相邻连接器之间的相应连接器-连接器电容基本上匹配。沿着接收器电极的传感器节点的数量差异可导致不同的连接器-连接器电容。
图4是描绘根据一个或多个示例的利用单端信号处理的触摸感测装置的部分400的示意图。部分400包括耦接到接收器连接器426的输入路径402、耦接到输入路径402与接收器连接器426之间的节点的电荷注入电路412，以及耦接到相邻发射器连接器424(即，发射器连接器424布置在接收器连接器426附近)的电压驱动器422。电荷注入电路412包括电压驱动器414和补偿电容器CC。输入路径402包括放大器404。由接收器电极430(耦接到接收器连接器426)与驱动器电极432(耦接到发射器连接器424)的交叉点形成的传感器节点428的互电容用互电容CM表示。接收器连接器426与发射器连接器424之间的连接器-连接器电容用连接器-连接器电容CP1表示。
在图4所描绘的特定非限制性布置中，与触摸感测***利用差分信号处理的图2和图3相比，输入路径402是利用单端信号处理的触摸感测***的输入路径。在设想的操作中，电压驱动器414至少部分地响应于事件416(例如，由时钟源或事件逻辑生成，但不限于此)生成电压信号420并将其施加到补偿电容器CC的第一极板。补偿电容器CC的第二极板耦接到接收器连接器426，且响应于施加到电荷补偿电容器CC的电压信号420而将电荷转移418添加到相关联的输入信号408以生成平衡输入信号410。放大器404放大平衡输入信号410以生成输入信号406。在各种示例中，添加电荷转移418是为了补偿连接器-连接器电容CP1与其他连接器-连接器电容(或等效平衡布局中的连接器-连接器电容)之间的差异且由此改进单端操作。
图5是描绘根据一个或多个示例的用于在触摸显示器处进行相互触摸感测的***500的图。***500可以包括测量电路502、信号平衡电路504和可选显示器512。接收器电极和发射器电极的布置514覆盖显示器512。布置514的接收器电极和发射器电极的各种交叉点分别形成传感器节点。传感器节点516经由耦接到表示为TX的发射器连接器的发射器电极和耦接到表示为RX的接收器连接器的接收器电极而耦接到测量电路502。在各种示例中，测量电路502的测量逻辑508可执行用于如本文中所讨论的相互触摸感测的单端或差分信号处理，且更具体地说，测量相应传感器节点516的互电容CM。信号平衡电路504与传感器节点516的一个或多个接收器电极RX的测量逻辑508的输入路径耦接，以提供如本文所讨论的平衡信号。信号平衡电路504包括分别可设置或预设的设置510和信号生成逻辑506，该设置的值指示要生成的平衡信号的量值和相位，该信号生成逻辑响应于设置510的值而生成平衡信号。相应设置510的值可至少部分地基于与耦接到接收器连接器RX的接收器电极相关联的传感器节点516的相应数量。在各种示例中，相应设置510及其预设值可与相应接收器连接器RX或与其耦接的接收器电极相关联。在一个或多个示例中，配置设置510的值可涉及(但不限于此)配置补偿电容器，诸如图3及图4的补偿电容器CC，以生成所需的平衡信号。
值得注意的是，虽然未描绘，但布置514所展现的形状可为非矩形，诸如梯形、锥形、多边形或椭圆形，但不限于此。值得注意的是，作为非限制性示例，***500可用于其中布置514为矩形的触摸显示器处的相互触摸感测，这是通过将设置510配置有指示不补偿电荷不平衡的值来实现的。
图6是描绘根据一个或多个示例的过程600的流程图。
在操作602中，过程600经由传感器阵列的接收器电极接收相关联的输入信号，该相关联的输入信号指示接收器电极的相关联互电容。
在操作604中，过程600将平衡信号添加到相关联的输入信号以至少部分地响应于存在于接收器电极处的传感器节点的数量而生成平衡输入信号。在一个或多个示例中，可以生成平衡信号，其具有至少部分地响应于存在于接收器电极处的传感器节点的数量或表示其的设置(值)的相位和量值。在一个或多个示例中，平衡信号的量值可在电荷补偿电容器处设置，该电容器经编程以响应于由相关联驱动器(例如图2、图3或图4的电荷补偿电容器CC及电压驱动器232、电压驱动器332或电压驱动器414，但不限于此)生成的固定电压而生成一定量的电荷。作为非限制性示例，补偿电容器CC是由数字值控制的可编程电容器阵列，该数字值可以是预设的。
在可选操作606中，过程600生成与相关联的输入信号同相的平衡信号。这种同相平衡信号与相关联的输入信号具有相长性，以相对于等效平衡布局补偿缺失的传感器节点。
在可选操作608中，过程600生成与相关联的输入信号异相的平衡信号。这种异相平衡信号与相关联的输入信号相消，以相对于等效平衡布局补偿附加的传感器节点。
在可选操作610中，过程600向输入路径或从输入路径提供电荷转移以将平衡信号添加到相关联的输入信号。到输入路径的电荷转移可理解为相长的，且来自输入路径的电荷转移可理解为相消的。如果传感器节点在相互触摸感测***中缺失，则从发射器转移到接收器电极的电荷通常较少，因此平衡会增加电荷(同相)。如果存在额外的节点或额外的互电容耦接(与平衡布局相比)，则平衡信号会减少电荷(异相)。
值得注意的是，操作610可以理解为操作606或操作608的结果，即通过生成施加到输入路径的同相或异相平衡信号来提供电荷转移。
在操作612中，过程600至少部分地响应于包括添加平衡信号的相关联的输入信号的平衡输入信号而生成指示接收器电极的相关联互电容的电压信号。
在操作614中，过程600生成表示该电压信号的数字值。
在可选操作616中，过程600至少部分地响应于所生成的表示电压信号的数字值来确定表示接收器电极的相关联互电容的值。
本领域技术人员将了解，本文所公开的示例的功能元件(例如，功能、操作、动作、过程和/或方法)可以在任何合适的硬件、软件、固件或其组合中实施。图7示出了本文所公开的功能元件的实施方式的非限制性示例。在一些示例中，本文公开的功能元件的一些或所有部分可由专门配置用于执行该功能元件的硬件来执行。
图7是电路700的框图，在一些示例中，该电路可以用于实现本文所公开的各种功能、操作、动作、过程和/或方法。电路700包括可操作地耦接到一个或多个数据存储装置(本文中有时称为“存储装置704”)的一个或多个处理器702(本文中有时称为“处理器702”)。存储装置704包括存储在其上的机器可执行代码706，并且处理器702包括逻辑电路708。机器可执行代码706包括描述可由逻辑电路708实现(例如，由该逻辑电路执行)的功能元件的信息。逻辑电路708适于实现(例如，执行)由机器可执行代码706描述的功能元件。当执行由机器可执行代码706描述的功能元件时，电路700应被视为被配置用于实施本文所公开的功能元件的专用硬件。在一些示例中，处理器702可被配置为按顺序、同时地(例如，在一个或多个不同的硬件平台上)或在一个或多个并行过程流中执行由机器可执行代码706描述的功能元件。
当由处理器702的逻辑电路708实现时，机器可执行代码706被配置为使处理器702适于执行本文所公开的示例的操作。例如，机器可执行代码706可被配置为调整处理器702以执行图6的过程600的至少一部分或全部。又如，机器可执行代码706可被配置为调整处理器702以执行针对图1的装置100、图2的部分200、图3的部分300或图5的部分400所讨论的操作的至少一部分或全部。又如，机器可执行代码706可被配置为使处理器702适于执行针对图5的***500所讨论的操作的至少一部分或全部。
处理器702可以包括通用处理器、专用处理器、中央处理单元(CPU)、微控制器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑设备、分立栅极或晶体管逻辑部件、分立硬件部件、其他可编程设备或它们的被设计成执行本文所公开的功能的任何组合。当包括处理器的通用计算机被配置为执行对应于与本公开的示例相关的机器可执行代码706(例如，软件代码、固件代码、硬件描述)的功能元件时，该通用计算机被视为专用计算机。需注意，通用处理器(在本文中也可以称为主机处理器或简称为主机)可以为微处理器，但在替代方案中，处理器702可以包括任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器702也可以实现为计算设备的组合，诸如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心结合的一个或多个微处理器或任何其他此类配置。
在一些示例中，存储装置704包括易失性数据存储装置(例如，随机存取存储器(RAM))、非易失性数据存储装置(例如，闪存存储器、硬盘驱动器、固态驱动器、可擦除可编程只读存储器(EPROM)，但不限于此)。在一些示例中，处理器702和存储装置704可被实施为单个设备(例如，半导体器件产品、片上***(SOC)，但不限于此)。在一些示例中，处理器702和存储装置704可以实现为单独的设备。
在一些示例中，机器可执行代码706可包括计算机可读指令(例如，软件代码、固件代码)。作为非限制性示例，计算机可读指令可以由存储装置704存储，由处理器702直接访问，并且由处理器702至少使用逻辑电路708来执行。同样作为非限制性示例，计算机可读指令可被存储在存储装置704上，被传输到存储器设备(未示出)以供执行，并且由处理器702使用至少逻辑电路708来执行。因此，在一些示例中，逻辑电路708包括能够以电的方式配置的逻辑电路708。
在一些示例中，机器可执行代码706可描述要在逻辑电路708中实现以执行功能元件的硬件(例如，电路)。该硬件可以从低级晶体管布局到高级描述语言的各种抽象级别中的任何一种进行描述。在高级抽象下，可以使用硬件描述语言(HDL)，诸如IEEE标准硬件描述语言(HDL)。作为非限制性示例，可以使用VERILOGTM、SYSTEMVERILOGTM或超大规模集成(VLSI)硬件描述语言(VHDL)。
HDL描述可根据需要以多种其他抽象级别中的任一种转换成描述。作为非限制性示例，高级描述可被转换为逻辑级描述诸如寄存器传送语言(RTL)、门级(GL)描述、布局级描述或掩模级描述。作为非限制性示例，将由逻辑电路708的硬件逻辑电路(例如，门、触发器、寄存器，但不限于此)执行的微操作可以在RTL中描述并且然后通过合成工具转换成GL描述，并且GL描述可以通过安置和路由工具转换成布局级描述，该布局级描述对应于可编程逻辑设备的集成电路、分立栅极或晶体管逻辑部件、分立硬件部件或它们的组合的物理布局。因此，在一些示例中，机器可执行代码706可包括HDL、RTL、GL描述、掩模级描述、其他硬件描述或它们的任何组合。
在机器可执行代码706包括硬件描述(以任何抽象级别)的示例中，***(未示出，但包括存储装置704)可被配置为实现由机器可执行代码706描述的硬件描述。作为非限制性示例，处理器702可以包括可编程逻辑设备(例如，FPGA或PLC)，并且逻辑电路708可以被电控制以将对应于硬件描述的电路实现到逻辑电路708中。同样作为非限制性示例，逻辑电路708可包括根据机器可执行代码706的硬件描述由制造***(未示出，但包括存储装置704)制造的硬连线逻辑部件。
无论机器可执行代码706包括计算机可读指令还是硬件描述，逻辑电路708都适于在实现机器可执行代码706的功能元件时执行由机器可执行代码706描述的功能元件。需注意，虽然硬件描述可能不直接描述功能元件，但硬件描述间接描述了由硬件描述所描述的硬件元件能够执行的功能元件。
图8A、图8B和图8C示出根据一个或多个示例的传感器节点的非矩形形状布置的非限制性示例。图8A描绘展现椭圆形状806的布置800a。第一接收器电极802包括多个传感器节点，并且第二接收器电极804包括比第一接收器电极802的传感器节点的数量少的多个传感器节点。缺失传感器节点808和缺失传感器节点810的示例被描绘为示出一些传感器节点，这些节点存在于具有矩形形状812的传感器节点的等效平衡布局中。类似地，图8B描绘展现梯形形状818的布置800b。第一接收器电极814包括多个传感器节点，并且第二接收器电极816包括比第一接收器电极814的传感器节点的数量少的多个传感器节点。缺失传感器节点822和缺失传感器节点820的示例被描绘为表示一些传感器节点，这些节点存在于具有矩形形状824的传感器节点的等效平衡布局中。图8C描绘展现梯形形状830的布置800c。第一接收器电极826包括多个传感器节点，并且第二接收器电极828包括比第一接收器电极826的传感器节点的数量少的多个传感器节点。在图8C所描绘的特定非限制性示例中，等效平衡布局展现矩形形状836，其具有不包含传感器节点832及传感器节点834(这些传感器节点为上文所讨论的“附加传感器节点”的示例)的等效面积。
如在本公开中使用的，术语“模块”或“部件”可以是指被配置为执行可以存储在计算***的通用硬件(例如，计算机可读介质、处理设备，非限制地)上并且/或者由通用硬件执行的模块或部件和/或软件对象或软件例程的动作的特定硬件实施方式。在一些示例中，本公开中描述的不同部件、模块、引擎和服务可以实现为在计算***上执行的对象或进程(例如，作为单独的线程)。虽然本公开中描述的***和方法中的一些***和方法通常被描述为在软件中实现(存储在通用硬件上并且/或者由通用硬件执行)，但是特定硬件实施方式或软件和特定硬件实施方式的组合也是可能且可以预期的。
如本公开内容所用，涉及多个元件的术语“组合”可包括所有元件的组合或某些元件的各种不同子组合中的任何一种组合。例如，短语“A、B、C、D或它们的组合”可指A、B、C或D中的任一个；A、B、C和D中的每一个的组合；以及A、B、C或D的任何子组合，诸如A、B和C；A、B和D；A、C和D；B、C和D；A和B；A和C；A和D；B和C；B和D；或C和D。
用于本公开，尤其是所附权利要求书中的术语(例如，所附权利要求书的主体)通常旨在作为“开放”术语(例如，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应被解释为“至少具有”，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”，非限制)。如本文所用，“各自”意指一些或全部。如本文所用，“每一个”是指全部。
另外，如果预期特定数量的引入的权利要求表述，则在权利要求中将明确叙述此类意图，并且在不进行此类表述的情况下，不存在此类意图。例如，作为对理解的辅助，以下所附权利要求书可包含使用引入性短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求叙述。然而，使用此类短语不应理解为暗示由不定冠词“一个”或“一种”引入的权利要求表述将包含此类引入的权利要求表述的任何特定权利要求限定于仅包含一个此类表述的示例，即使当相同的权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词，诸如“一个”或“一种”(例如，“一个”和/或“一种”可被解释为指的是“至少一个”或“一个或多个”)；使用定冠词来引入权利要求叙述也是如此。
另外，即使明确叙述了特定数量的所引入的权利要求叙述，本领域技术人员也将认识到，此类叙述应被解译为意味着至少所叙述的数量(例如，无修饰的叙述“两项叙述”在没有其他修饰成分的情况下意味着至少两项叙述，或两项或更多项叙述)。此外，在使用类似于“A、B和C中的至少一者，但不限于此”或“A、B和C中的一者或多者，但不限于此”的惯例的那些实例情况下，此类构造一般旨在包括单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起或A、B和C一起，但不限于此。
此外，无论在说明书、权利要求书或附图中，呈现两个或更多个替代性术语的任何分离的词或措辞应当理解为考虑包括该术语中的一个术语、该术语中的任意一个术语或两个术语的可能性。例如，短语“A或B”应理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
本公开的附加的非限制性实施例包括：[TBD]
实施例1：一种装置，该装置包括：连接器，该连接器耦接到传感器阵列的接收器电极；电容-电压转换器，该电容-电压转换器与连接器耦接以生成指示接收器电极的相关联互电容的电压信号；信号平衡电路，该信号平衡电路耦接到电容-电压转换器的输入路径以将平衡信号添加到接收器电极的相关联的输入信号而生成平衡输入信号，该信号平衡电路至少部分地响应于表示存在于接收器电极处的传感器节点的数量的设置而生成平衡信号；模数转换器，该模数转换器与电容-电压转换器耦接以生成表示所生成的电压信号的数字值。
实施例2：根据实施例1所述的装置，其中平衡信号与相关联的输入信号同相。
实施例3：根据实施例1和实施例2所述的装置，其中平衡信号与相关联的输入信号异相。
实施例4：根据实施例1至实施例3所述的装置，其中信号平衡电路包括：电荷注入电路，该电荷注入电路经耦接以在电容-电压转换器的输入路径处提供电荷转移而生成平衡信号，以添加到相关联的输入信号。
实施例5：根据实施例1至实施例4所述的装置，其中电荷注入电路包括：电容器和电压驱动器，该电容器和电压驱动器经耦接以用于在电容-电压转换器的输入路径处注入电荷以进行电荷转移。
实施例6：根据实施例1至实施例5所述的装置，其中：电压驱动器经耦接以向电容器的第一极板施加电压；并且电容器的第二极板经耦接以至少部分地响应于施加到电容器的第一极板的电压而在电容-电压转换器的输入路径处注入电荷转移的电荷。
实施例7：根据实施例1至实施例6所述的装置，其中电荷转移的电荷与相关联的输入信号同相。
实施例8：根据实施例1至实施例7所述的装置，其中电荷转移的电荷与相关联的输入信号异相。
实施例9：根据实施例1至实施例8所述的装置，其中输入路径包括：电流放大器，该电流放大器经耦接以放大平衡输入信号；和求和块，该求和块用于至少部分地响应于分量输入信号和相邻分量输入信号而生成差分信号，该分量输入信号包括放大的平衡输入信号，其中电容-电压转换器至少部分地响应于差分信号而生成电压信号。
实施例10：一种方法，该方法包括：经由传感器阵列的接收器电极接收相关联的输入信号，该相关联的输入信号指示接收器电极的相关联互电容；将平衡信号添加到相关联的输入信号，以至少部分地响应于存在于接收器电极处的传感器节点的数量而生成平衡输入信号；至少部分地响应于包括添加平衡信号的关联的输入信号的平衡输入信号而生成指示接收器电极的相关联互电容的电压信号；以及生成表示该电压信号的数字值。
实施例11：根据实施例10所述的方法，该方法包括：向相关联的输入信号或从相关联的输入信号提供电荷转移，以将平衡信号添加到相关联的输入信号。
实施例12：根据实施例10和实施例11所述的方法，该方法包括：至少部分地响应于所生成的表示电压信号的数字值来确定表示接收器电极的相关联互电容的值。
实施例13：根据实施例10至实施例12所述的方法，该方法包括：生成与相关联的输入信号同相的平衡信号。
实施例14：根据实施例10至实施例13所述的方法，该方法包括：生成与相关联的输入信号异相的平衡信号。
实施例15：一种***，该***包括：显示器；接收器电极和发射器电极的布置，该接收器电极和发射器电极布置为传感器阵列的电容传感器节点；测量电路，该测量电路耦接到接收器电极和发射器电极以确定形成接收器电极和发射器电极的交叉点的传感器节点的互电容；和至少一个信号平衡电路，该至少一个信号平衡电路耦接到测量电路的输入路径以将平衡信号添加到相关联的输入信号，所添加的平衡信号至少部分地响应于接收器电极处的传感器节点的数量。
实施例16：根据实施例15所述的***，其中该布置展现的形状为非矩形形状。
实施例17：根据实施例16所述的***，其中该非矩形形状是梯形、锥形、多边形或椭圆形中的一种。
虽然本公开关于某些图示示例描述了本发明，但本领域的普通技术人员将认识到并理解本发明不受此限制。相反，在不脱离下文所要求保护的本发明的范围及其法律等同形式的情况下，可对图示示例和所述示例进行许多添加、删除和修改。此外，来自一个示例的特征可与另一个示例的特征组合，同时仍被包括在发明人所设想的本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种装置，所述装置包括：
连接器，所述连接器耦接到传感器阵列的接收器电极；
电容-电压转换器，所述电容-电压转换器与所述连接器耦接以生成指示所述接收器电极的相关联互电容的电压信号；
信号平衡电路，所述信号平衡电路耦接到所述电容-电压转换器的输入路径以将平衡信号添加到所述接收器电极的相关联的输入信号而生成平衡输入信号，所述信号平衡电路至少部分地响应于表示存在于所述接收器电极处的传感器节点的数量的设置而生成所述平衡信号；和
模数转换器，所述模数转换器与所述电容-电压转换器耦接以生成表示所述生成的电压信号的数字值。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述平衡信号与所述相关联的输入信号同相。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述平衡信号与所述相关联的输入信号异相。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述信号平衡电路包括：
电荷注入电路，所述电荷注入电路经耦接以在所述电容-电压转换器的所述输入路径处提供电荷转移而生成所述平衡信号，以添加到所述相关联的输入信号。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述电荷注入电路包括：
电容器和电压驱动器，所述电容器和电压驱动器经耦接以用于在所述电容-电压转换器的所述输入路径处注入电荷以进行所述电荷转移。
6.根据权利要求5所述的装置，其中：
所述电压驱动器经耦接以向所述电容器的第一极板施加电压；并且
所述电容器的第二极板经耦接以至少部分地响应于施加到所述电容器的所述第一极板的所述电压而在所述电容-电压转换器的所述输入路径处注入所述电荷转移的电荷。
7.根据权利要求4所述的装置，其中所述电荷转移的电荷与所述相关联的输入信号同相。
8.根据权利要求4所述的装置，其中所述电荷转移的电荷与所述相关联的输入信号异相。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述输入路径包括：
电流放大器，所述电流放大器经耦接以放大所述平衡输入信号；和
求和块，所述求和块用于至少部分地响应于分量输入信号和相邻分量输入信号而生成差分信号，所述分量输入信号包括所述放大的平衡输入信号，
其中，所述电容-电压转换器至少部分地响应于所述差分信号而生成所述电压信号。
10.一种方法，所述方法包括：
经由传感器阵列的接收器电极接收相关联的输入信号，所述相关联的输入信号指示所述接收器电极的相关联互电容；
将平衡信号添加到所述相关联的输入信号，以至少部分地响应于存在于所述接收器电极处的传感器节点的数量而生成平衡输入信号；
至少部分地响应于包括添加所述平衡信号的所述相关联的输入信号的平衡输入信号生成指示所述接收器电极的所述相关联互电容的电压信号；以及
生成表示所述电压信号的数字值。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法包括：
向所述相关联的输入信号或从所述相关联的输入信号提供电荷转移，以将所述平衡信号添加到所述相关联的输入信号。
12.根据权利要求10所述的方法，所述方法包括：
至少部分地响应于表示所述电压信号的所生成的数字值来确定表示所述接收器电极的所述相关联互电容的值。
13.根据权利要求10所述的方法，所述方法包括：
生成与所述相关联的输入信号同相的所述平衡信号。
14.根据权利要求10所述的方法，所述方法包括：
生成与所述相关联的输入信号异相的所述平衡信号。
15.一种***，所述***包括：
显示器；
接收器电极和发射器电极的布置，所述接收器电极和发射器电极被布置作为传感器阵列的电容传感器节点；
测量电路，所述测量电路耦接到接收器电极和发射器电极以确定形成所述接收器电极和发射器电极的交叉点的传感器节点的互电容；和
至少一个信号平衡电路，所述至少一个信号平衡电路耦接到所述测量电路的输入路径以将平衡信号添加到相关联的输入信号，所添加的平衡信号至少部分地响应于所述接收器电极处的传感器节点的数量。
16.根据权利要求15所述的***，其中所述布置所展现的形状是非矩形形状。
17.根据权利要求16所述的***，其中所述非矩形形状是梯形、锥形、多边形或椭圆形中的一种。
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