TW408277B - Small current detector circuit and locator device using the same - Google Patents
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Description
r f 附件:第86116845號專利申請案π Α7 中文說明書修正頁 民國89年7月呈 五、發明說明0 ) ¥ ΐ _ - . 1 ; ; i .-+} 〔發明背景〕 Ql.::_L______________… 本發明係關於一種微電流檢測電路及使用該電路之定 位裝置。微電流檢測電路係特別用於檢測在對電容性或靜 電式感測器(例如電容式位置感測器、壓電式感測器、電 容式濕度感測器、靜態場感測器、靜電式數位轉換器和定 位裝置)進行充電或放電時會產生之微電流。定位裝置係 在一對電容器中檢測充電電流之差異。當格子圖案電極對 被掃瞄成具有一指狀物之電容器對,在被接觸電極周圍區 域中產生接觸檢測信號,該信號有二峰値,其中一者比一 特定參考電平高,另一者則比特定參考電平小,而且係從 微電流檢測電路中取樣。本發明係關於一種定位裝置,其 具有在小節距下安排成格子圖案之電極,且可以很精確地 檢測接觸位置(與指狀物接觸寬度相比)|而且在裝配線 上每樣產生品不必重新調整。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 裝--------訂ili ----線 - - - ^ <請先聞讀背面之項再填寫本頁) 定位裝置係用來做爲電腦系統之滑鼠、軌跡球和快速 指標之替代性指標裝置。定位裝置有一個靜電式檢測部分 ,其包括安排成格子圖案之X和Y電極,且一接觸電極之 位置係藉由檢測電極對之間的電容差異而檢測。爲了檢測 接觸電極之位置,X或Y電極係與相鄰電極成組被掃瞄。 二電容器(由一對電極和與該對電極呈面對面關係之另一 電極所形成)之間的電容差異係藉由微電流檢測電路檢測 成充電電流差異,並輸出爲檢測信號。 圖8揭示一用於電容式或靜電式感測器之習用微電流 檢測信號,其可描述成一靜電式感測電路,或是對電容器 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐〉 r f 附件:第86116845號專利申請案π Α7 中文說明書修正頁 民國89年7月呈 五、發明說明0 ) ¥ ΐ _ - . 1 ; ; i .-+} 〔發明背景〕 Ql.::_L______________… 本發明係關於一種微電流檢測電路及使用該電路之定 位裝置。微電流檢測電路係特別用於檢測在對電容性或靜 電式感測器(例如電容式位置感測器、壓電式感測器、電 容式濕度感測器、靜態場感測器、靜電式數位轉換器和定 位裝置)進行充電或放電時會產生之微電流。定位裝置係 在一對電容器中檢測充電電流之差異。當格子圖案電極對 被掃瞄成具有一指狀物之電容器對,在被接觸電極周圍區 域中產生接觸檢測信號,該信號有二峰値,其中一者比一 特定參考電平高,另一者則比特定參考電平小,而且係從 微電流檢測電路中取樣。本發明係關於一種定位裝置,其 具有在小節距下安排成格子圖案之電極,且可以很精確地 檢測接觸位置(與指狀物接觸寬度相比)|而且在裝配線 上每樣產生品不必重新調整。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 裝--------訂ili ----線 - - - ^ <請先聞讀背面之項再填寫本頁) 定位裝置係用來做爲電腦系統之滑鼠、軌跡球和快速 指標之替代性指標裝置。定位裝置有一個靜電式檢測部分 ,其包括安排成格子圖案之X和Y電極,且一接觸電極之 位置係藉由檢測電極對之間的電容差異而檢測。爲了檢測 接觸電極之位置,X或Y電極係與相鄰電極成組被掃瞄。 二電容器(由一對電極和與該對電極呈面對面關係之另一 電極所形成)之間的電容差異係藉由微電流檢測電路檢測 成充電電流差異,並輸出爲檢測信號。 圖8揭示一用於電容式或靜電式感測器之習用微電流 檢測信號,其可描述成一靜電式感測電路,或是對電容器 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐〉 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNSM4規格(210 X 297公爱) 408277 a? _B7 __ 五、發明說明(2 ) 充電時所產生之充電電流進行檢測之充電電流檢測電路。 請參閱圖8,充電電流檢測電路9有一靜電式位置感 測部1,其有二電容器Ca和Cb,其中一者Ca係做爲 一充電電流檢測感測器,或是俗稱之"接觸*感測器,其 有一個可從外側觸及之表面。檢測電路9尙包括一脈衝驅 動電路2,其在特定間隔提供脈衝給每一電容器之一端子 。電容器C a和C b的另一端子分別連接到運算放大器( ◦ P ) 3和4之倒相輸入端。 運算放大器3和4各爲一倒相放大器,其非倒相輸入 端係接地。各運算放大器之輸出電壓VA和V B係經由回 饋電容器C 3和C 4回饋給倒相輸入端。啓動開關5和6 係與各電容器C 3和C 4並聯設置。在檢測操作之前,這 些開關電路係因應由一控制器或類似物來之控制信號而切 到Ο N —段特定時間。 運算放大器4之輸出電壓V B係經由一電阻R而提供 給可以倒相放大之緩衝放大器7的倒相輸入。放大器7有 一回饋電阻R,其値等於在運算放大器4之輸出端和放大 器7的倒相輸入端之間的電阻R相同,藉此使緩衝放大器 7之放大因子調整爲一致。由是*運算放大器4之輸出電 壓V B係簡單地被倒置以產生一負電壓信號一 V B,其係 以放大器7之輸出電壓發送。 緩衝放大器7之輸出電壓(一VB )和運算放大器3 之輸出電壓(VA)在能夠倒相放大之加法器8中相加。 由於緩衝放大器7產生之輸出係運算放大器4輸出之倒置 ^- '---I 11 I ----- * ---I III 訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本Ϊ) A7 408277 ______B7_ 五、發明說明(3 ) ,實際上發生的是運算放大器3之輸出電壓VA減去運算 放大器4之輸出(VB),而加法器8之輸出爲一(VA -V B )。在上述電路結構中,當電容器Ca和Cb之間 有電容差異時,其中一電容器中建立之充電量和另一電容 器不同,因而在流動的充電電流之間產生差異。因應於此 差異,在加法器8之輸出端將得到一檢測信號。 檢測操作係相同,無關其係由運算放大器3或4完成 ,而且,以下的敘述僅以運算放大器3爲例。首先,開關 電路5在啓動狀態切到ON—段時間。由於運算放大器3 之倒相和非倒相輸入很短,開關電路5切到0 N使運算放 大器3之輸出掉到接地水平(GND)。結果,電容器 C 3利用放電而被淸除。同時,電容器C a經由脈衝驅動 電路2也利用放電而被淸除。 當開關電路5切到〇 f f,脈衝驅動電路2同步送出 一脈衝信號到電容器C a和C b。通過電容器C a之脈衝 信號提供給運算放大器3之倒相輸入端,使對電容器C a 充電之電流在路徑中流動,因而對電容器C a充電。流到 運算放大器3的倒相輸入端之電流係與電容器C a中之充 電結果成正比。同時,在運算放大器3的輸出端有能夠使 運算放大器3的倒相輸入保持在接地電位之電壓輸出。因 應於此輸出電壓,一電流流經電容器C 3而將之充電》由 於此充電運作之方向,運算放大器3產生一負輸出,電容 器C 3之極性係如圖8中所示,而接到運算放大器3的倒 相輸入端之端子爲正極,且連接到輸出之端子爲負極。結 πτ- I I I ί II 11111 M -----I J—--··-- {請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中圉國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 408^^7 A7 __B7__ 五、發明說明(4 ) 果,運算放大器3產生輸出電壓VA。類似地,運算放大 器4產生輸出電壓VB。 假設電容器C a係設置在一特定檢測位置,且其電容 之改變係藉由***作者接觸或是金屬靠近之結果。若電容 器C b之電容因其爲參考電容器之故而不改變的話,加法 器8提供一主要輸出,其電平係反比於電容器C a電容之 改變量。由是,吾人可檢測電容器C a之接觸或是標的位 置之改變。 靜電式數位轉換器、定位裝置和其他感測器典型上係 採用上述充電電流檢測器做爲一基本電路,並包括一陣列 電容器C a,每一電容器C a有一個能***作者觸及之電 極。個別檢測電容器C a係由一倍頻器掃瞄而依序被選擇 。一選定電容器電容相對於鄰近電容器之電容變化(由於 接觸或其他因素之果)係依上述方式檢測。由是|在倍頻 器選擇時序和選定電容器電容改變下可檢測由於接觸或其 他因素造成之位置定位。 在具有一檢測電容器和一電容器(有一參考電容値) (或一相鄰電容器)之充電電流檢測電路中,檢測電容器 (圖8中之C a )通常是在檢測位置,使其至運算放大器 3之接線有一長距離。結果,電容器C a之電容(比 1 0 0 p F小)對雜訊很靈敏,且所檢測之電壓將會浮動 ,因而增加了錯誤檢測之機會。此外,可檢測電壓的動態 範圍很小,因爲要檢測之電流的變化量不會大於電容改變 (由於環境變化,例如操作者接觸電容器或金屬物體靠近 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) — — — — — — —---— I— i — I— I — I ΙΊ I--^ {請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 4082V7 ___B7_ 五、發明說明(5 ) )所形成之電流。若電流之改變係由運算放大器拾取’其 操作之偏離將是檢測操作之問題。 爲了解決此問題,申請人先前發明了一種微電流檢測 電路,其操作時較不會受到雜訊之影響,並提出一美國專 利申請案,名稱爲"""微電流檢測電路及使用該電路之定位 裝置〃,該案最後得到美國第8,728’382號專利 〇 回到定位裝置,在靜電式感測部中之X和γ電極通常 爲片狀電極,其比與其接觸之指狀物寬度還薄。當以一指 狀物接觸電極時,X和Y電極之間的電力線被打斷,以降 低被觸電極之電容。結果,在被觸電極和相鄰電極之間的 電容差異有改變。當以微電流檢測電路掃瞄電極對而連續 檢測電極對和與該電極對呈面對面關係之另一電極之間的 電容差異,其差異爲正値,且在被觸電極的上游區增加。 之後該差異減少,而且在以一指狀物接觸位置處(指狀物 之中央)變成零,然後呈負値成長。之後該差異再度變成 零。此爲以微電流檢測電路檢測之接觸檢測信號之特性。 簡言之,以微電流檢測電路掃瞄X或γ電極對所得之接觸 檢測信號在掃瞄方向之變化方式爲有相對於一特定電平之 二峰値,其中一者較大,另一者較小(見圖5)。 由於掃瞄電極所得之接觸檢測信號有此種波形,被觸 電極之位置理論上可利用檢測相鄰峰値之間的零交叉點而 定位。然而,實際上,靜電式感測器部包括呈面對面關係 且寬度窄的一陣列X和Y電極,且施加給電極之電壓的不 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) !!裝 *!訂*!Ί !_線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 A7 4082Ϊ7 _JB7_ 五、發明說明(6 ) 可避免的小變化會減小信號-雜訊比。特別是靜電式感測 器部中電極之間的電容很小,其範圍係從數微微法拉第至 機微微法拉第,掃瞄電極所得接觸檢測信號波形容易被扭 曲,且接觸檢測信號之參考電平有變異,因爲最終要被檢 測之充電電流對環境非常靈敏。此會降低峰値間零交叉點 之檢測精確度。此外,若電極節距與指狀物接觸寬度相較 之下非常小(< 1 Ο Ο Ο μπι)的話,將被觸電極的正位 置定位變得更困難。 在這些場合下,本發明所預期之定位裝置需要參考電 平和不同電路之調整》此外,生產批量之間很容易產生變 化,因此對每一批量而言都得重新調整》這些事實皆增加 生產步驟。 〔發明槪述〕 本發明已完成解決習用技術之問題,且其一目的在於 提供較不受雜訊影響之微電流檢測電路。 本發明另一目的爲提供一種定位裝置,其使用較不受 雜訊影響之微電流檢測電路。 本發明又一目的在於提供一種定位裝置,其在裝配線 上的每一產品批量不需要重新調整,但仍能正確檢測由一 指狀物接觸之電極的位置。 本發明的第一和第二個目的可由下述元件組合達成: 一第一和一第二電容器;一脈衝驅動電路,其以一脈衝信 號驅動每個電容器之一端子,並在與所施加脈衝起伏同步 - — — — — — — — — — — — — — * — — — — — — — ^«1---Μ 11 - - . - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNSXA4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消f合作杜印製 408277 at _B7____ 五、發明說明(7 ) 下對電容器充電和放電,以在每個電容器的另一端子處產 生一第一和一第二檢測信號;一連接電路’其有—第一和 一第二輸入端子來分別接收第一和第二檢測信號’和一第 一和一第二輸出端子,連接電路與脈衝信號上升同步而將 第一和第二輸入端子分別連接到第一和第二輸出端子,且 在與脈衝信號下降同步下將第一輸入端子連接到第二輸出 端子,且將第二輸入端子連接到第一輸出端子;—電流產 生電路,其接收分別從第一和第二輸出端子來之第一和第 二檢測信號,以產生一電流來代表該信號電平之間的差異 :以及一積分電路,其積分由電流產生電路來之輸出電流 ,第一和第二電容器在一者或兩者係設在微電流檢測電路 或使用該檢測電路之定位裝置的檢測部。 由是,一脈衝同步供給二電容器,且在與施加脈衝起 伏同步下對電容器充電和放電,以產生檢測信號。連接電 路中輸入端子連接到輸出端子之方式係使與施加脈衝之上 升同步建立之連接和與施加脈衝之下降同步建立之連接相 反,而且在充電時得到之檢測信號水平和放電時所得到的 檢測信號水平之間的差異係產生做爲同極性輸出(同相輸 出)》結果,二微分電流値係電流產生電路每個脈衝之輸 出。此二微分電流値在積分電路中累積,以產生一微分電 流(其値爲輸入値之兩倍),因而輸出値增加之被檢測差 動電流。結果,可改進用於檢測差動電流之信號雜訊比。 本發明之第三目的之達成係藉由一定位裝置,其包括 下列元件:一接觸檢測部,其有多個安排在一特定方向之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 7 10- - - -----1!!_ 裝!| 訂 * !'1 — _線 - - · - ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 -4Q8&77~^:_ 五、發明說明(8 ) 電極,以及與該多個電極呈面對面關係之共用電極:一脈 衝驅動電流,其因應一脈衝信號而驅動該共用電極,而且 對一對電容器(由一對相鄰電極在與施加脈衝之上升或下 降同步選擇所形成)進行充電或放電,以在該對電極之間 產生一第一和一第二檢測信號;一倍頻器,其依序選擇( 掃瞄)該對相鄰電極以接收該第一和第二檢測信號;一電 流產生電路,其接收倍頻器來之該第一和第二檢測信號, 以產生代表該信號電平之間的差異之電流:一積分電路, 其結合從電流產生電路來之輸出電流;參考電平取樣裝置 ,當沒有電極對被觸及時,以倍頻器呈對掃瞄該對電極所 得之積分電路電壓値係對應該選定電極對被貯存;累積値 輸出裝置,其用B _A來計算修正値,其中B爲當有一電 極對被觸及時,以倍頻器掃瞄該選定電極對所得之積分電 路電壓値;而A爲參考電平取樣裝置對應該選定電極對所 貯存之積分電路電壓値,而且累積値輸出裝置累積爲每次 重新選擇電極對累積計算所得修正値|而且對應新選定電 極對貯存該累積値;以及接觸位置檢測裝置,其使與由累 積値計算裝置計算所得之累積値最大値對應之該對電極、 或任一電極對係做爲被觸電極,且其位置被檢測。 積分電路來之電壓値係會在掃瞄方向(例如電極安排 之特定方向)變化之接觸檢測信號,使相對於一特定參考 電平之二峰値發生,其中一峰値較大,另一峰値較小。依 據本發明,當任一電極對未被觸及,積分電路之輸出電壓 値被取樣做爲對應該電極對之參考電平並且被貯存;當任 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) — — — — — — — —---1·裝 ----III 訂· ΙΊ ! Ί ! 線 * 两 , (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 4082V7 ___B7__ 五、發明說明(9 ) 一電極對被觸及時積分電路之輸出電壓値減去電極對貯存 參考水平,因而產生一修正値,而且進行換算以產生具有 二峰値之修正接觸檢測信號,其中一値比接地電平大,另 一値則比接地電平小。藉由重新選擇電極對,累積値計算 裝置連續累積修正値。結果,相關於接地電平之零交叉位 置被轉換成累積値之一峰値。此舉確保接觸位置可從電極 位置(由最大累積値代表)中定位,即使電極是被比電極 還寬之指狀物所觸及。結果是可以很精確地檢測接觸位置 〇 若接觸檢測信號係依此方式修正,積分電路之電壓値 電平可獨立於產品被修正,但其方式可指示靜電式感測器 部和微電流檢測電路之狀態,因接觸位置可以很精確地且 容易地被偵測,此外,在裝配線上不需爲每一產品進行重 新調整。 〔圖式簡介〕 圖1爲本發明之定位裝置實施例之方塊圖。 圖2係一靜電式感測部之基本結構圖。 圖3中揭示如何檢測感測部之一電極對。 圖4 (a)至(d)爲檢測運作之時序圖。 圖5 ( a )至5 ( c )揭示檢測信號變化波形’和圖 5 ( d )揭示最後之累積値。 圖6爲對檢測信號之數據取樣程序順序流程圖。 圖7爲接觸位置檢測程序順序流程圖。 本紙張尺度適用中國画家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1!— , — II ! i I i I--- (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印契 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 408277 A7 B7 五、發明說明(10 ) 圖8爲〜習用微電流檢測電路方塊圖。 〔符號說明〕 C a 電容 器 C b 電 容 器 C 3 回饋 電 容 器 C 4 回 饋 電 容 器 C S 積分 電 容 器 N ( 電 容 器 ) — 端 Ν a (電 容 器 ) 另 — 端 N b ( 電 容 器 ) 另 一 端 0 f 偏移 P 驅 動 脈 衝 R 電阻 S 1 控 制 信 號 S 2 控制 信 號 S 3 控制 信 號 S 4 控制 信 號 S 5 控制 信 號 S S 控制 信 S A A / D 轉換 信 號 S E 量測 結束 信 號 S Η 取 樣 和保留 信 號 S W 開關 電 路 V S 累 積 値 X 1 、X 2 、 X 3 X i — 1 、 X i X η 電 極 Υ 1 、Y 2 % Y 3 、 Y i - 1 % Υ i 、 Y m 電 極 1 0 檢 測 部 1 1 靜 電 式 感 測 部 1 2 倍 頻 器 1 3 脈 衝 驅 動 電 路 1 3 a X 側 驅 動 電 路 1 3 b Y 側 驅 動 電 路 1 4 連 接 開 關 電 路 1 5 差 動 電 流 產 生 電路 1 6 開 關 電 路 1 7 積 分 電 路 1 8 控 制 電 路 2 0 檢 測 信 號 檢 測 部 2 1 放 大 器 2 2 取 樣 和保 留 電 路 2 3 模 數 變 換 電 路 2 4 數 據 處 理 單 元 2 4 a 主 處 理 單 元 I: — — — — — ^ϋιιιι^·ΙΊΙΙΊ--- (靖先閲讀背面之注意事項再瑱寫本頁) 本紙張尺度適用t國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐〉 408277 Α7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 Β7 五、發明說明(11 ) 24b 記憶體 24c 緩衝記憶體 2 4 d 輸入/輸出介面 25 數據取樣程式 26 接觸位置檢測程式 2 7 參考電平修正/累積程式 2 8 重心位置計算程式 29 驅動頻率選擇程式 30 參考電平修正據據區 〔較佳實施例詳述〕 請參閱圖1 ,標號1 0爲一檢測部,標號1 1爲靜電 式感測器部’標號1 2爲一倍頻器,標號1 3爲一脈衝驅 動電路,由一 X側驅動電路1 3 a和一Y側驅動電路 1 3 b組成’標號1 4爲一連接開關電路,標號1 5爲一 差動電流產生電路,標號1 6爲一開關電路,標號1 7爲 一積分電路’而標號1 8爲一控制電路。積分電路1 7包 括一積分電容器C S和一並聯之開關電路,以重置在電容 器C S中建立之電荷。標號2 0爲一檢測信號檢查部,其 包括一放大器2 1,一取樣和保留電路(S/H) 22, 一模數變換電路(A/D) 2 3,以及一數據處理單元 2 4 〇 靜電式感測器部1 1爲一平坦構件,如圖2所示•其 有多個在X方向隔開之片狀電極XI、 X2......和Xn 和多個Y方向隔開之片狀電極Yl、 Y2......和Yn; 此二電極群係呈面對面關係設置,且中間插置一介電性樹 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -14- '1--— — — — — —---裝-------訂 ί,ί ΙΊΙ!線 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) A7 4082Ϊ7 _____B7___ 五、發明說明(U ) 脂間隔器(未示出)而彼此叠置。 每一 X或Y群之二相鄰電極係逐次地選爲一對,並由 脈衝驅動電路13提供之脈衝透過其他群Y或X而被驅動 。選定之電極被供以一恆常電壓,且其他群之電極同時被 驅動。 任一群之二選定電極對應與另一群電極之二電容器 Ca和Cb (見圖3),二電容器之間的電容差異係由差 動電流產生電路15輸出爲一電流値。 請參閱圖3,倍頻器1 2先選擇在Y方向的二相鄰重 疊電極(見圖2),一個一個地變,當所有電極對選擇完 畢,之後倍頻器1 2選擇在Y方向的二相鄰電極,也是一 個一個地變。 進一步言之,在Y方向選擇之電極爲Y1/Y2, Y 2 / Y 3 .......Yi-1/Yi .......和 Ym/ Y1。請注意最後一個電極Ym與第一個電極Y1配對· 接下來在X方向選擇之電極爲X1/X2,X2/X3, ......X i - 1 / X i .......和 Xn/Xl。最後一個 電極X η也是與第一個電極X 1配對。依此方式,倍頻器 1 2逐次選擇電極,而脈衝驅動電路1 3則提供脈衝。當 Υ方向電極被選擇| X側驅動電路1 3 a產生供給X電極 之驅動脈衝,於是Y方向電極被逐一掃瞄。Y側驅動電路 1 3 b提供一恆定電壓給個別Y電極。若X方向電極被選 擇,Y側驅動電路1 3 b產生供給Y電極之驅動脈衝,於 是X方向電極被逐一掃瞄。此時,X側驅動電路1 3 a提 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ^-------------裝-----— I— 訂-ίί!-線 (請先《讀背面之沒意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4082T7 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印繁 五、發明說明(13 ) 供一恆定電壓給個別X電極。數據處理單元2 4之檢測信 號S 3和S 4決定要驅動那一側電極和恆定電壓要供給那 些電極。 若檢測信號S 3和S 4選擇驅動X側電極,且以脈衝 (例如電壓,高電平V c c )來驅動,Y電極則被設定在 恆定電壓,例如低電平,以被逐一掃瞄。反之,若Y 1、 Y 2 .......和Ym被選爲被驅動側,其被一例如電壓( 高電壓卒或Vc c)之脈衝所驅動,此時,電極XI、 X2.......和X η被設定在一恆定電壓(例如低電平) ,以被逐一掃瞄。倍頻器1 2之電極選擇和脈衝驅動電路 1 3之驅動脈衝的產生係受到控制電路1 8之控制信號影 響。 圖3所示者爲倍頻器12逐一選擇電極對之電路。在 控制電路18控制下倍頻器12選擇之二相鄰電容器Ca 和C b相當於選定Y電極對和所有X電極所形成之電容器 或是選定X電極對和所有Y電極所形成之電容器。 圖4爲電容器檢測操作之時序圖。若倍頻器1 2逡擇 Y方向二相鄰電極,電容器Ca和Cb (形成一共用接點 )每一者之一端N (N起始爲X電極)被供給一驅動脈衝 P (見圖4a),選定電容器Ca和Cb之其他端Na和 Nb透過倍頻器12和連接開關裝置14爲差動電流產生 電路1 5之輸入端。差動電流產生電路1 5包括一跨導放 大器Gm Amp,並且在正負相端子處接收分別爲電容 器C a和Cb之另一端Na和Nb處發生之電壓信號。電 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) --------------^ illllll^N* I — Λ锖先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 408277 A7 ____ B7_ 五、發明說明(14 ) 路1 5輸出一差動電流値來代表二輸入信號之間的電位差 〇 開關電路1 6被切到ο η —段時間,並接收控制電路 1 8之控制信號,只要開關電路1 6爲ο η,差動電流產 生電路1 5之輸出被送到積分電路1 7中之電容器CS, 而電容器C S係被電路1 5之輸出電流充電。輸出電流是 由二電容器之間的電容差異所產生,而且代表流經電容器 之充電電流差異。 因應控制電路18之控制信號S1(圖4b),連接 開關電路1 4建立與S 1上升同步之連接(實線表示)且 建立與S1之下降同步之連接(虛線表示)。在S1上升 時間之連接中(實線表示),第一輸出端I 1連接到第一 輸出端01,而第二輸入端I 2連接到第二輸出端02。 在S 2下降時間之連接中(虛線表示),第一輸入端I 1 連接到第二輸出端0 2,而第二輸入端I 2連接到第一輸 入端0 1。 驅動脈衝P和控制信號S 1有相同之脈衝寬度,但控 制信號S 1相位超前驅動脈衝P。因此,控制信號S 1在 驅動脈衝P上升之前上升,且在驅動脈衝P下降之前下降 。結果,當驅動脈衝P上升,連接開關電路1 4建立實線 表示之連接,當驅動脈衝P下降,虛線表示之連接被建立 0
請注意驅動脈衝p之脈衝寬度係設定成與時間t相等 ,其比當充電器c a或C b充電停止之時間長,且周期T 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐〉 I------\----I!裝—----- 訂 ί — !^----線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 408277 _ B7_ 五、發明說明(15 ) 比 2 t 大(2 t < T )。 在與驅動脈衝P之上升和下降同步下,如圖4 c中所 示之電壓信號在電容器C a和C b之另一端N a和Nb發 展成一瞬態現象。由此瞬態現象所產生之電壓信號被供給 差動電流產生電路1 5之正負相態端子。由於連接開關電 路1 4之故,跨越二端子之差動電壓波形在驅動脈衝P上 升和下降時有相同之極性(相態)。由是,如圖4 cl中所 示之電流信號由差動電流產生電路1 5輸出。結果,積分 電路1 7中之電容器C S在每一驅動脈衝P被電流充電兩 次,使電容器C S中產生電荷》圖4 d指出C a > C b之 情形,當C a < C b時將產生極性相反之電流信號。 在所考慮實施例中,圖1中之開關電路1 6係由控制 電路1 8控制,而且維持在〇 η —段時間(與1 6個驅動 脈衝Ρ對應)。因此,積分電路17中之電容器CS被供 以幾乎等於3 2個驅動脈衝(其將電容器充電)之電流。 由於此一充電結果而在電容器C S中產生之端子電壓値係 由檢測信號檢查部2 0中之放大器2 1放大,且供給取樣 和保留(S/Η)電路22,在該處其由控制電路18之 取樣信號s Ρ取樣。所取樣之値輸入給A/D轉換器2 3 ,在該處其被轉換成一數位値,而數位値則輸入到數擄處 理單元2 4。開關電路1 6可切到ο η —段時間(比與 16個驅動脈衝對應者長);例如一個適當的ON時間範 圍可選擇到與大約3 0個驅動脈衝對應者。 電容器C S之端子(即放大器2 1之正輸入端和負输 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公* ) 1 —I ----裝·! —訂 i — Ml--線 《請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 408277 ______B7_ 五、發明說明(16 ) 入端)係連接到一特定電壓的偏壓端子,在所考慮實施例 中爲Vcc/2。因此,若開關SW切到on,電容器 CS預先設定爲偏壓vc c/2。當在檢測側之電容器 C a和C b之電容滿足C a > C b關係,差動電流產生電 路15之電流輸出提供一,排流,(drain )使電容器C S 被充電到比偏壓Vc c/2還高之電壓。若Ca<Cb, 差動電流產生電路15之電流輸出提供一 t排放# ( Sink ),使電容器CS被放電到比偏壓Vcc/2還低之電壓 。若Ca = Cb,差動電流產生電路15中不會產生電流 ,所以電容器C S之充電電壓等於偏壓V c c/2。 如於習用技術中介紹者,當以一指狀物碰觸任一電極 ,作用有如一導電體之指狀物打斷電力線,使被觸電極電 容降低。假設圖3中之電容器C a爲某一電極,而電容器 C b爲一相鄰電極,就由位於被觸電極上游之電極對(X 或Y電極)和在另一方向之電極(Y或X電極)所形成之 電容器而言,其電容滿足C a >C b關係式,反之,就由 位於被觸電極下游之電極對和在另一方向之電極所形成之 電容器而言,其電容滿足C a < C b關係式。在被指狀物 碰觸之中心附近區域,C a = Cb。就靜電式感測部1 1 中未碰觸電極而言,在所考慮狀況下,碰觸之指狀物比任 一電極還寬,使不管是被觸電極的上游或下游的許多電極 受影響而產生如圖5 a中所示之接觸檢測信號。 結果,放大器2 1產生一輸出電壓,其爲一個具有關 於參考電壓V c c/2之二峰値之接觸檢測信號D,其中 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) Γ---- ------— - ---II — —11^----^ <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 408277 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(17 ) —峰値較大,另一峰値較小。圖5 a中之水平軸線代表電 極掃瞄方向,其中電極依序放置。在接觸檢測信號D波形 中,對應指狀物接觸寬度中心之接觸位置爲點T P,波形 曲線在該點TP通過Vc c/2,而對應電極號碼之位置 等於指狀物之接觸位置。 取樣和保留(S/Η)電路2 2在要被掃瞄之電極相 當之多個點取樣接觸檢測信號D,並將之送到A/D轉換 器2 3。結果,接觸檢測信號D轉換成一數位値,並送到 數據處理單元2 4。 如前所述,電極掃瞄係對每一對電極爲之,但在所考 慮實施例中,圖5 a中之接觸檢測信號D係當做與每對電 極上游者對應之接觸檢測信號處理。因此,在下文中,檢 測信號係假設成由一電極而非一對電極而來。然而,請注 意檢測信號可以一電極對或每電極對中之下游者來處理。 現在回到接觸檢測信號D,其與靜電式感測部1 1很 有關係,不但參考電平V c c/2會移位,每項產品也會 有變化。由是,產生了如圖5b中所示之偏移Of ,尤有 甚者,其並非常數。爲處理此一情況,參考電平V c c/ 2 (在未以指狀物碰觸電極時會從接地電平變化)係由接 連之電極相關取樣。爲此目的,數據處理單元2 4有一數 據取樣程式2 5。 當每次掃瞄時之接觸檢測信號利用該接觸檢測信號電 平減去V c c / 2之變.動參考電平(相對於接地電平 GND)而被修正時,接觸檢測信號D將假設爲圖5 c中 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐〉 I I I I -----ill — — — — ^> — — — 1^— — — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 408277 __B7 五、發明說明(18 ) 之波形。由是,被修正之取樣値被貯存,而且依次貯存値 加在一起。在理想狀況下,圖5 c中之正峰値電平等於負 峰値電平,相加累積所得累積値繼續增加到零交叉點,之 後減少最後爲0。由是,累積値VS假設爲圖5 d中之波 形。請注意即使接觸檢測信號D之波形有點扭曲,在累積 最大値位置處不會有偏移。由是|在數據處理單元2 4中 提供一參考電平修正/累積程式2 7 ·以做爲行使上述積 分程序之程式。 若X和Y電極寬度很小,以致於積分程序所得之最大 値位置並不一定要配合,則取樣三個電極位置(最大値一 個,兩個在最大値兩側等距離處),而其重心則由此三値 之位置決定,而累積値和最靠近重心位置處的電極係定位 在接觸位置者(對等)。數據處理單元24有一重心計算 程式2 8以做爲計算重心之特殊程式。 以下將配合圖1介紹具有這些程式之數據處理單元 2 4。如圖所示,數據處理單元2 4主要包括一主處理單 元MPU24 a、一個貯存不同處理程式之記憶體24b 、一緩衝記憶體24c和一輸入/輸出(I/O)介面 24d。記億體24b中有數據取樣程式25、接觸位置 檢測程式2 6、參考電平修正/累積程式2 7,重心計算 程式28、驅動頻率選擇程式29等等。記憶體24b亦 包含一參考電平修正數據區3 0。 數據取樣程式2 5在其他程式不被執行時被執行。此 程式首先決定是否靜電式感測部11中有任何電極被指狀 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱> '------------裝--------訂 it--- --線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 408SV7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(19 ) 物碰觸。若有,則呼叫並執行接觸位置檢測程式2 6 :若 無,則參考數據被取樣爲參考電平V c C /2,以執行一 偏移取消程式。視需要而定,數據取樣程式2 5亦呼叫驅 動頻率選擇程式2 9,以改變要施加在要被掃瞄電極之驅 動脈衝頻率(文中稍後再述)。 當任一電極被一指狀物碰觸時接觸位置檢測程式26 被執行,並依序呼叫參考電平修正/累積程式2 7和重心 計算程式2 8,使其由主處理單元2 4 a執行以檢測被觸 電極之位置。 以下配合圖6和7介紹上述程式之執行。圖6中所示 者爲進行數據取樣程式2 5流程圖。當啓動電源開始流程 後* XY電極被掃瞄,其中X電極在Y電極後面被掃瞄( 步驟10 1),而且X和Y側上之個別電極的檢測信號電 平L被取得做爲數據並存在緩衝記憶體2 4 c中對應個別 電極(步驟1 0 2 )。 首先讓吾人考慮數據處理單元2 4在步驟1 0 1和 1 0 2中之檢測信號取樣程序。數據處理單元2 4中之主 處理單元2 4 a先產生一控制信號S S,在接收到控制電 路1 8的控制信號S 2後,會執行數據取樣程式2 4 b, 送出一取樣和保留信號S Η和一 A/D轉換信號S A、對 放大器21之取樣和保留輸出電壓値準行A/D轉換且將 所得値存在緩衝記憶體2 4 c中。之後,主處理單元2 4 a送出一開始量測的控制信號S S給控制電路1 8 (經過 I/O介面24d)。因應控制信號SS,取樣和保留電 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) !!霜 — _ f ·!ι,^·ΙΊ·ιτ~!· (锖先閲讀背面之注f項再填寫本頁) 408277 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明(20 ) 路2 2中之保留値亦重置》 數據處理單元2 4先產生一選擇信號S3,使X側驅 動電路產生驅動脈衝,使得控制電路1 8控制Y方向之電 極選擇;之後數據處理單元2 4產生一選擇信號2 4,使 Y側驅動電路產生驅動脈衝,使得控制電路1 8控制X方 向之電極選擇,而且直到所有Y和X方向電極都選過,每 次收到一控制信號S 2,數據處理單元2 4從A/D轉換 器2 3收到類似數據,對之取樣,將之存在緩衝記億體 24c中,並送出一控制信號SS,以開始量測。當Y和 X方向電極量測結束,數據處理單元2 4送出一量測結束 信號S E給控制電路1 8,並停止其操作。請注意電極量 測順序可顛倒,且X方向電極選擇可先於Y方向電極選擇 〇 每次從數據處理單元2 4收到開始量測之控制信號 S S,控制電路1 8將開關電路SW切到ο η,然後先將 電容器CS設定在一偏壓(例如Vcc/2)。之後驅動 倍頻器1 2而送出一控制信號來選擇下一對電極|並將開 關電路S W切到ο η。同時,控制電路1 8送出一控制信 號s 1到連接開關電路1 4,並驅動脈衝驅動電路1 3。 控制·電路1 8接收脈衝驅動電路1 3來之驅動脈衝Ρ ,並計數之。當計數到1 6個驅動脈衝Ρ ’控制電路1 8 關掉開關電路SW,並送出一量測結束控制信號S 2給數 據處理單元2 4。 由是,在接收到數據處理單元2 4之開始量測第一控 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) T--!!11·裝 II — 訂--Ί—-·----線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本買) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 408277 ^ _____B7____ 五、發明說明(2i ) 制信號S S ’控制電路1 8執行控制,使Y方向之相鄰電 極依序選擇Y1/Y2,Y2/Y3 .......γ i - 1 / Y 1 .......和Ym/Yl (當收到控制信號Ss ;之後 ’移到X方向選擇電極,二相鄰電極依序逐一選擇X 1/ X2,X2/X3 .......Xi — 1/ Xi .......和 Χη/χ 1。對選定每對電極而言,當計數到1 6個驅動 脈衝P,控制信號S 2送出,且換到下一電極的控制信號 S 5送到倍頻器1 2。 在下一處’主處理單元2 4 a送出一量測結束信號 SE給控制電路1 8,且程序到圖6中之步驟1 0 3,在 步驟1 0 3中,第一個電極之檢測信號電平從緩衝記億體 2 4 c中被讀取,然後在步驟1 ◦ 4中,檢査電平L是否 滿足關係式 Vc c/2 — VaSLSVc c/2+Va » 若是,檢査是否所有X和Y側電極已經選完(步驟 105)。若否,則程序回到步驟103,讀取下一電極 之檢測信號電平L,並做相同之檢查。在重覆同一程序( 圓形方式)之結果,若步驟1 〇 5中之答案爲是,且檢測 信號電平L在步驟1 0 4中所有選定電極檢査範圍內|可 得到結論爲靜電式感測部11中沒有電極被指狀物碰觸; 換言之,不會產生圖5 a中波形之信號。 在上文中,士 V α代表檢查接觸檢測信號D是否有圖 5 a中之電平之電壓限制參考範圍。請注意參考之上限可 設定爲+V α,而下限可假設爲不同電壓値’例如 -Ία'。 本紙張尺度適用中画國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) Τ ---1! — -裝---1 — !— 訂----Γ! ·線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 408277 a7 _B7__ 五、發明說明(22 ) 當在靜電式感測部1 1中未發現有任一部分被指狀物 碰觸,從個別電極取樣之數據被傳輸做爲修正參考電平 V c C/2 (以消除偏移)之數據,並貯存在記憶體2 4 b參考電平修正數據區3 0的相關X和Y側電極區中(步 驟1 0 6 ),而程序回到步驟1 0 1。 由是,若沒有電極被指狀物碰觸,每一X和Y側之最 後一個參考電平修正數據每次係存在參考電平修正數據區 30中對應個別X和Y電極。 若步驟1 0 4問題之答案爲否,可得結論爲在X或Y 側電極位置有圖5 a所示之電平信號。由是,接觸位置檢 測程式2 6被呼叫且由主處理單元2 4 a執行,以進行接 觸位置檢測(步驟107)。之後,參考電平修正/累積 程式2 7被呼叫且由主處理單元2 4 a執行,且關於緩衝 記億體24 c中取樣之每個目前電極(先Y側後X側)之 檢測信號電壓値L,對應個別電極已貯存之修正數據(對 於未碰觸電極而言此數據代表參考電平V c c/2 )從參 考電平修正數據區3 0中讀出,且對每一電極進行檢測信 號電壓値L減去修正數據電壓値程序,其結果則存在記憶 體24b之工作區(RAM)(圖7中之步驟112)。 結果,偏移從每個電極之參考電平中消除’同時’參考電 平減低到接地電平。在類比術語中,等於是產生有圖5 c 波形之信號且得到對應每個電極之數據。 在下一處,每個電極之檢測信號修正電壓値L在更新 電極(從第一個電極到目前選定電極)時被累積’且對應 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐> J.--------I,裝-------—訂.·Ί!Ίί·線 {請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 4GS277 A7 B7 五、發明說明(23 ) <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 每一個更新電極,從第一個電極到最新電極的電極累積値 V S被貯存,且此積分程序持續到最後一個電極,其結果 存在工作區中(步驟1 1 3 )。在類比術語中等於是產生 有圖5 d波形之信號》之後,重心計算程式2 8被呼叫且 由主處理單元2 4 a執行,且先從工作區中之累積値V S 數據中選出最大値Μ,且檢測與最大値Μ相關之電極(步 驟1 1 4 )。之後,檢測數據以用於二相鄰電極位置(與 最大値Μ電極位置等距處)中之累積値Ρ 1和Ρ 2 (步驟 1 1 5 )。最後,從三個累積値全部計算在重心位置之電 極,其中一者爲最大累積値,另外二者爲在兩側·而與三 累積値相關的三電極位置全部和實際電極位置(最靠近位 於計算的重心電極位置者)係視爲與目前被掃瞄的被觸電 極相關,並貯存在記憶體2 4 b中做爲目前設定檢測側( 開始在Y側)之被觸電極位置(步驟1 1 6)。此被觸電 極位置對應5 a中之接觸位置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印繁 之後檢查要檢測之電極是否在X側(步驟1 1 7), 若否,答案爲否定,且要被檢測之電極係設定在X側(步 驟1 1 8 )且程序回到步驟1 1 2,且X電極受到上述相 同處理|以確認電極在接觸位置TP。 若步驟1 1 7中之問題答案爲是(即要被偵測之電極 是在X側),X和Y側之接觸位置上的電極數據被輸出( 步驟119)且程序回到圖6中之步驟101 ° 由是,從Ca>Cb到Ca = Cb和從Ca=Cb到 C a < C b之點的改變係以Y和X方向之電極號碼給示, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A7 408277 __B7___ 五、發明說明(24 ) 且被檢測爲接觸位置" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在所考慮實施例中,差動電流產生電路1 5包括一 Gm放大器,但其非本發明唯一例子,電路1 5唯一需要 的是其依據二電容器間之充電電流差異提供t排流〃或* 排放#輸出電流,藉此對積分電容器充電和放電。在圖 4 c和4 d中,檢測信號波形係以電壓波形顯示,但電流 波形也可有相同形狀。因此,若一電流信號要輸出做爲一 檢測信號,可以一電流放大器來做爲差動電流產生電路 15° 若有需要,在美國第8,728,382號專利中所 述之微電流檢測電路中使用一電流鏡做爲電流輸出放大器 (其信號一雜訊比有改進),可用來代替差動電流產生電 路1 5。 最後要討論者爲驅動頻率選擇程式29 »此程式係在 數據取樣開始前被數據取樣程式2 5呼叫,以選擇電極驅 動脈衝之頻率。爲了頻率選擇,脈衝驅動電路1 3中之分 頻電路(未示出)之分頻比係選定以改變驅動脈衝之頻率 ,被選定頻率特定例子爲105千赫,133千赫, 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 1 6 7千赫和2 0 0千赫其中一者。 執行頻率選擇一般係在接觸位置檢測失敗或是在X或 Y方向之接觸位置不明確。其理由如下:電腦或類似裝置 中所用之開關電源不可避免地會切到on (在一特定波長 )而產生脈衝雜訊,或一時鐘產生電路會產生百萬赫之信 號(一般係由於主處理單元等之操作)。所產生之脈衝變 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公S ) A7 408277 _____B7 五、發明說明(25 ) 成雜訊進入靜電式感測部11,不是會改變檢測信號就是 造成錯誤檢測。若位置檢測由於得防止這些問題而無法正 確執行的話,移到另一驅動頻率將產生一最佳接觸檢測信 號D來達成正確位置檢測。 爲方便之故,上述檢測接觸位置程序說明假設每對電 極之處理係參照該對電極中之上游或下游電極之指定號碼 。不用說,每一電極對可依指派給個別電極對之號碼順序 來處理。在另一例中,相對於電極對之取樣檢測値數據係 參照不同於指派給電極對之上游或下游電極之號碼者。 在上述實施例中,被觸電極位置係在重心程序中以重 心做決定;然而,重心應否決定係取決於電極節距,若其 並非很小,對應最大累積値之位置的電極可簡單地視爲在 接觸位置之電極。 , 在實施例中,以指狀物接觸電極之檢查係量測接觸檢 測信號之電平,但本發明不限於此例,接觸檢測可由分開 的檢測器來檢測X和Y電極之電容之間的差異,因其在以 指狀物碰觸時會發生。 在實施例中使用一電路,其輸出一個代表檢測電流値 之電壓値係藉由產生多個驅動脈衝並對之積分。然而,在 本發明中不一定得在其產生期間積分多個驅動脈衝。 實施例之描述主要在有安排在Y和X方向之多個電極 的定位裝置,然而,如同可由圖5中之接觸檢測信號D波 形了解,本發明也可應用於輸出圖示檢測信號且將與參考 電平交叉者確認爲一接觸位置之定位裝置。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ------— — — — — — — ———— — — 1— ^ II ί ---- (請先聞讀背面之注意事項再填窝本頁》 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
Claims (1)
- A8 B8 C8 D8 408277 夂、申請專利範圍 1 種微電流檢測電路,包括: —第一和一第二電容器;一脈衝驅動電路,其以一脈 衝信號驅動每個電容器之一端子,並在與所施加脈衝之上 升和下降同步下對電容器充電和放電,以在每個電容器的 另一端子處產生一第一和一第二檢測信號;一連接電路, 其有一第一和—第二輸入端子來分別接收第—和第二檢測 信號’和一第一和一第二輸出端子,連接電路與脈衝信號 上升同步而將第一和第二輸入端子分別連接到第一和第二 輸出端子,且在與脈衝信號下降同步下將第一輸入端子連 接到第二輸出端子,且將第二輸入端子連接到第一輸出端 子:一電流產生電路,其接收分別從第一和第二輸出端子 來之第一和第二檢測信號,以產生一電流來代表該信號電 平之間的差異:以及一積分電路,其積分由電流產生電路 來之電流,第一和第二電容器任一者或兩者係設在該檢測 部。 2 .依據申請專利範圍第1項之微電流檢測電路,其 中該第一和第二電容器係皆設在檢測部中。 3 .依據申請專利範圍第2項之微電流檢測電路,其 中該電流產生電路依據信號電平之間的差異提供輸出電流 之排流或排放,且該積分電路對多個脈衝信號下電流產生 電路之輸出電流積分。 4 . 一種定位裝置,包括: _第一和一第二電容器;一脈衝驅動電路,其以一脈 衝信號驅動每個電容器之一端子,並在與所施加脈衝之上 本紙張尺度逍用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先53读背面之注意事項再填寫本頁) -1T 經濟部中央標準局ec工消费合作社印製 -29- D8 經濟部中央標牵局貝工消费合作社印裝 六、申請專利範圍 升和下降同步下對電容器充電和放電,以在每個電容器的 另一端子處產生一第一和一第二檢測信號;一連接電路, 其有一第一和—第二輸入端子來分別接收第一和第二檢測 信號,和一第一和一第二輸出端子,連接電路與脈衝信號 上升同步而將第一和第二輸入端子分別連接到第一和第二 輸出端子,且在與脈衝信號下降同步下將第一輸入端子連 接到第二輸出端子,且將第二輸入端子連接到第一輸出端 子:一電流產生電路,其接收分別從第一和第二輸出端子 來之第一和第二檢測信號,以產生一電流來代表該信號電 平之間的差異;以及一稹分電路,其積分由電流產生電路 來之電流,多個該第一電容器係提供在感測部中且被逐一 連續選擇。 5 .依據申請專利範圍第4項之定位裝置,其中該第 —和第二電容器係在該檢測部中。 6 .依據申請專利範圍第5項之定位裝置,其更包括 —倍頻器以在多個電容器中選擇二相鄰電極,且其中該電 流產生電路依據信號電平之間的差異提供輸出電流之排流 或排放,其中由該倍頻器選擇之二電容器分別爲該第一和 第二電容器*且該積分電路對多個脈衝信號下電流產生電 路之輸出電流積分。 7 .依據申請專利範圍第6項之定位裝置,其中該第 —和第二電容器係由在該檢測部中沿一特定方向安排之多 個罨極中相鄰的一對電極和與該對電極呈面對面關係之共 用電極所形成,該倍頻器選擇逐對電極,且該共用電極被 ίι.. ^^1 I 私--------1 (請先W讀背*之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度遑用中國围家樣準(CNS ) A4ft格(2!〇><297公釐) -30- 經濟部中央橾準局貝工消费合作杜印製 Ag B8 CS D8々、申請專利範圍 供以該脈衝驅動電路之脈衝信號。 8 . —種定位裝置,包括:一接觸檢測部,其有多個 安排在一特定方向之電極,以及與該多個電極呈面對面關 係之共用電極:一脈衝驅動電流*其因應一脈衝信號而驅 動該共用電極,而且對一對電容器(由一對相鄰電極在與 施加脈衝之上升或下降同步選擇所形成)進行充電或放電 ,以在該對電極之間產生一第一和一第二檢測信號:一倍 頻器,其依序選擇(掃瞄)該對相鄰電極以接收該第一和 第二檢測信號;一電流產生電路,其接數倍頻器來之該第 —和第二檢測信號,以產生代表該信號電平之間的差異之 電流;一積分電路,其結合從電流產生電路來之輸出電流 :參考電平取樣裝置,當沒有電極對被觸及時,以倍頻器 呈對掃瞄該對電極所得之積分電路電壓値係對應該選定電 極對被貯存:累積値輸出裝置,其用B — A來計算修正値 ,其中B爲當有一電極對被觸及時,以倍頻器掃瞄該選定 電極對所得之稹分電路電壓値;而A爲參考電平取樣裝置 對應該選定電極對所貯存之稹分電路霪壓値,而且累積値 輸出裝置累積爲每次重新選擇電極對累稹計算所得修正値 ,而且對應新選定電極對貯存該累積値;以及接觸位置檢 測裝置,其使與由累積値計算裝置計算所得之累稹値最大 値對應之該對電極、或任一電極對係做爲被觸電極,且其 位置被極測。 9·依據申請專利範圍第8項之定位裝置’其更包括 —個設在該倍頻器與該電流產生電路之間的連接電路,以 4082Ϊ7 In ^^^1 ^ϋ· WFH ^^^1 it i ^^^1^*J (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家樣準(CNS ) A4*t格(210X297公釐) -31 - 經濟部中央樣準局員工消费合作社印装 4G8277 H C8 _____D8______六、申請專利範圍 分別在該第一和第二輸入端子處接收該第一和第二檢測信 號’連接電路與脈衝信號上升同步而將該第一和第二輸入 端子分別連接到第一和第二輸出端子,以輸出該第一和第 二檢測信號,且在與脈衝信號下降同步下將第一輸入端子 連接到第二输出端子且將第二輸入端子連接到第一輸出端 子’以產生該第一和第二檢測信號,以及用以檢測電極對 任一者被碰觸之檢測裝置,其中該脈衝驅動電路對由倍頻 器與脈衝信號之上升和下降同步逐一選擇之相鄰電極對所 形成之二電容器進形充電和放電,且該累積値計算裝置包 括修正値計'算裝置來計算該修正値並將之對應該電極對貯 存,以及累積裝置,在每次更新電極對時,藉由累積裝置 使對應電極對所貯存之修正値累積,且累積裝置貯存對應 該電極對之累積値· 1 0 .依據申請專利範圍第9項之定位裝置,其中該 稹分電路對多個脈衝信號下電流產生電路之輸出電流積分 ,且該等電極包括多個X方向安排成格子圖案之X電極和 多個在Y方向安排成格子圖案之Y電極,在X或Y方向之 相鄰電極對係逐一被選擇;且另一方向之電極爲共用電極 ,且該檢測裝置係檢查裝置,用以檢査是否有任一電極對 被碰觸,其方法係使對應每一電極對所得該積分電路電壓 與一特定參考電平比較,該計算裝置係使對應該電極對或 電極對任一者所計算修正値在X和Y方向更新電極對時累 積,並且對應於該更新電極對或電極對任一者貯存,且該 接觸位置檢測裝置係使與由該累稹値計算裝置所計算之最 ί ^^^^1 (請先w讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中两»家#準(CNS〉A4规搔(210XM7公釐) -32 · 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 4GS277 b CS D8六、申請專利範圍 大累積値對應之該電極對或是該電極對任一者被檢測成x 和γ電極中之被觸電極。 1 1 .依據申請專利範圍第1 0項之定位裝置,其中 當倍頻器逐一選擇X電極時所有的Y電極作用爲共用電極 ,而當倍頻器逐一選擇Y電極時所有的X電極作用爲共用 電極。 12.依據申請專利範圍第11項之定位裝置,其中 更包括一處理器和一記億體*其中該檢査裝置,該參考電 極取樣裝置,該修正値計算裝置,該累積裝置和該接觸位 置檢測裝置係藉由執行與個別裝置相關之處理器程式而具 體化,且係貯存在該記憶體中,且當不是與檢査裝置相關 之程式皆未被該處理器執行時,用於該檢查裝置之程式被 執行,且該接觸位罝檢測裝置有二修正値,其係用於對應 一最大値的電極對位置兩側等距離處之電極對,且決定最 靠近重心位置之電極位置爲接觸位置,而重心位置係由該 二修正値和該最大値決定。 ^^1 -1-*l^i *KH --aJ (請先w讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中困國家梂準(CNS > A4洗格(210X297公羡) -33 -
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