TWI828339B - 觸碰偵測電路及操作裝置 - Google Patents

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Abstract

一種觸碰偵測電路，用以偵測一按鍵是否被觸碰，並包括一比較器、一補償電容以及一電壓控制電路。比較器具有一反相輸入端、一非反相輸入端以及一輸出端。補償電容耦接反相輸入端。電壓控制電路提供一輸出電壓予非反相輸入端。在一校正模式下，電壓控制電路根據輸出端的位準，調整輸出電壓。

Description

觸碰偵測電路及操作裝置
本發明係有關於一種偵測電路，特別是有關於一種偵測一按鍵是否被觸碰的偵測電路。
隨著科技的進步，電子裝置的種類及功能愈來愈多。大多的電子裝置具有一輸入介面，供使用者輸入訊息。常見的輸入介面包括按鍵及滑鼠。當一按鍵被按下時，電子裝置執行相對應的動作。然而，按鍵裡的金屬墊易受到高頻訊號的干擾，使得電子裝置誤以為按鍵被按下。
本發明之一實施例提供一種觸碰偵測電路，用以偵測一按鍵是否被觸碰，並包括一比較器、一補償電容以及一電壓控制電路。比較器具有一反相輸入端、一非反相輸入端以及一輸出端。補償電容耦接反相輸入端。電壓控制電路提供一輸出電壓予非反相輸入端。在一校正模式下，電壓控制電路根據輸出端的位準，調整輸出電壓。
在一可能實施例中，在校正模式下，當輸出端的位準為一特定位準時，電壓控制電路減少輸出電壓，直到輸出端的位準不為特定位準。
在另一可能實施例中，電壓控制電路包括一數位類比轉換器以及一處理電路。數位類比轉換器根據一設定值，產生輸出電壓。處理電路根據輸出端的位準，調整設定值。
本發明之另一實施例提供一種操作裝置，包括一按鍵以及一觸碰偵測電路。觸碰偵測電路用以偵測按鍵是否被觸碰，並包括一比較器、一補償電容以及一電壓控制電路。比較器具有一反相輸入端、一非反相輸入端以及一輸出端。補償電容耦接反相輸入端。電壓控制電路提供一輸出電壓予非反相輸入端。在一校正模式下，電壓控制電路根據該輸出端的位準，調整輸出電壓。
100:操作裝置
110:按鍵
120:觸碰偵測電路
121:電壓控制電路
122:處理電路
123:電壓源
310:數位類比轉換器
311:控制暫存器
320:處理電路
CMP:比較器
CCB:補償電容
CMPX_IN:反相輸入端
CMPX_IP:非反相輸入端
CMPX_OUT:輸出端
VOUT:輸出電壓
CF:觸碰電容
CP:寄生電容
SA:調整信號
VDD、VSS:操作電壓
SV:設定值
第1圖為本發明之操作裝置的示意圖。
第2圖為本發明之觸碰偵測示意圖。
第3圖為本發明之電壓控制電路的示意圖。
為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出實施例，並配合所附圖式，做詳細之說明。本發明說明書提供不同的實施例來說明本發明不同實施方式的技術特徵。其中，實施例中的各元件之配置係為說明之用，並非用以限制本發明。另外，實施例 中圖式標號之部分重覆，係為了簡化說明，並非意指不同實施例之間的關聯性。
第1圖為本發明之操作裝置的示意圖。操作裝置100包括一按鍵110以及一觸碰偵測電路120。觸碰偵測電路120用以偵測按鍵110是否被觸碰。本發明並不限定按鍵110的種類。在一可能實施例中，按鍵110係為一電容式觸碰按鍵(capacitive touch key)。在第1圖中，電容CP表示按鍵110的寄生電容，電容CF表示按鍵110被按下時，額外產生的觸碰電容。在一些實施例中，寄生電容CP係為按鍵110與其它導體(如接地層、走線、產品機構或外殼中的任何金屬)之間的電場所產生的。本發明並不限定按鍵的數量。在其它實施例中，操作裝置100具有更多的按鍵。在此例中，每一按鍵對應一觸碰偵測電路，或是至少兩按鍵共用同一觸碰偵測電路。
觸碰偵測電路120包括一比較器CMP、一補償電容CCB以及一電壓控制電路121。如第1圖所示，比較器CMP具有一反相輸入端CMPX_IN、一非反相輸入端CMPX_IP以及一輸出端CMPX_OUT。補償電容CCB耦接反相輸入端CMPX_IN。在本實施例中，補償電容CCB係為一可變電容。電壓控制電路121提供一輸出電壓VOUT予非反相輸入端CMPX_IP，用以控制輸出端CMPX_OUT的位準。
在一校正模式下，電壓控制電路121根據輸出端CMPX_OUT的位準，調整輸出電壓VOUT。舉例而言，當輸出端CMPX_OUT的位準等於一第一特定位準(如高位準)時，電壓控制電路121減少輸出電壓VOUT。在減少輸出電壓VOUT後，電壓控制電路121偵測輸出端CMPX_OUT的位準。當輸出端CMPX_OUT的位準仍等於第一特定位準時，電壓控制電路121再次減少輸出電壓VOUT，直到輸 出端CMPX_OUT的位準不等於第一特定位準。當輸出端CMPX_OUT的位準不等於第一特定位準時，電壓控制電路121停止調整輸出電壓VOUT，並固定輸出電壓VOUT。此時，非反相輸入端CMPX_IP的電壓(即輸出電壓VOUT)小於反相輸入端CMPX_IN的電壓。因此，輸出端CMPX_OUT的位準維持於一第二特定位準(如一低位準)。
由於輸出端CMPX_OUT的位準維持於第二特定位準，故在一操作模式下，觸碰偵測電路120可根據輸出端CMPX_OUT的位準，判斷按鍵110是否被觸碰。舉例而言，在一操作模式下，當按鍵110未被觸碰時，非反相輸入端CMPX_IP的電壓小於反相輸入端CMPX_IN的電壓。因此，輸出端CMPX_OUT的位準維持於第二特定位準。然而，當按鍵110被觸碰時，觸碰電容CF並聯寄生電容CP。此時，反相輸入端CMPX_IN的電壓下降。當反相輸入端CMPX_IN的電壓小於非反相輸入端CMPX_IP的電壓時，輸出端CMPX_OUT的位準不等於第二特定位準。因此，在操作模式下，觸碰偵測電路120根據輸出端CMPX_OUT的位準，得知判斷按鍵110是否被觸碰。
在一些實施例中，觸碰偵測電路120更包括一處理電路122。處理電路122發出一調整信號SA，用以調整補償電容CCB的容值。本發明並不限定處理電路122如何調整補償電容CCB的容值。在一可能實施例中，調整信號SA係為一數位值，其範圍可能位於0~255之間。當調整信號SA為不同的數位值時，補償電容CCB具有不同的容值。舉例而言，當調整信號SA等於數值255時，補償電容CCB的容值達一上限值，如4pF。在其它實施例中，在開始調整補償電容CCB的容值前，調整信號SA等於一初始值，如130。在操作模式下，處理電路122根據輸出端CMPX_OUT的位準，調整補償電容CCB的容值。舉例而 言，當輸出端CMPX_OUT的位準不等於第二特定位準時，表示按鍵110被觸碰。因此，處理電路122調整補償電容CCB的容值，用以調整反相輸入端CMPX_IN的電壓。在一可能實施例中，當補償電容CCB的容值愈大時，反相輸入端CMPX_IN的電壓愈大。
當反相輸入端CMPX_IN的電壓大於非反相輸入端CMPX_IP的電壓時，輸出端CMPX_OUT的位準等於第二特定位準(如一低位準)。處理電路122停止調整補償電容CCB。在一可能實施例中，處理電路122判斷補償電容CCB的容值變化量是否大於一臨界值。當補償電容CCB的容值變化量未大於臨界值時，表示觸碰電容CF係由雜訊所引起。然而，當補償電容CCB的容值變化量大於臨界值時，表示按鍵110確實被按壓。因此，處理電路122執行一相對應操作。在一可能實施例中，處理電路122包括一計數器(counter)，用以計數輸出端CMPX_OUT維持於高位準的持續時間。
在一些實施例中，在操作裝置100上電時，觸碰偵測電路120進入校正模式，用以確保比較器CMP的輸出端CMPX_OUT維持於一低位準。然後，觸碰偵測電路120進入操作模式，偵測按鍵110是否被按壓。在其它實施例中，在操作模式下，觸碰偵測電路120每隔一固定時間，便自動進入校正模式。在確認比較器CMP的輸出端CMPX_OUT維持於一低位準後，觸碰偵測電路120再回到操作模式。
在其它實施例中，補償電容CCB接收一操作電壓VDD。在此例中，操作電壓VDD係由一電壓源123所提供。補償電容CCB與寄生電容CP串聯於操作電壓VDD與VSS之間。當按鍵110未被觸碰時，補償電容CCB與寄生電容CP對操作電壓VDD進行分壓。此時反相輸入端CMPX_IN的電壓大於非反相輸入端CMPX_IP的電壓。當按鍵110被 觸碰時，觸碰電容CF並聯寄生電容CP。由於補償電容CCB連同觸碰電容CF及寄生電容CP對操作電壓VDD進行分壓，故反相輸入端CMPX_IN的電壓下降。
第2圖為本發明之觸碰偵測示意圖。當一掃描信號SEN為一低位準時，反相輸入端CMPX_IN的電壓及非反相輸入端CMPX_IP的電壓等於操作電壓VSS。當掃描信號SEN由低位準變成高位準時，觸碰偵測電路120偵測按鍵110是否被觸碰。當按鍵110未被觸碰時，反相輸入端CMPX_IN的電壓大於非反相輸入端CMPX_IP的電壓。當掃描信號SEN由高位準變成低位準時，反相輸入端CMPX_IN的電壓及非反相輸入端CMPX_IP的電壓等於操作電壓VSS。在一可能實施例中，操作電壓VDD維持於一高電壓。
第3圖為本發明之電壓控制電路121的示意圖。電壓控制電路121包括一數位類比轉換器(digital-to-analog converter)310以及一處理電路320。數位類比轉換器310根據一設定值SV，產生輸出電壓VOUT。在一可能實施例中，數位類比轉換器310包括一控制暫存器311，用以儲存設定值SV。在一些實施例中，數位類比轉換器310耦接電壓源123，用以接收操作電壓VDD。在此例中，操作電壓VDD作為一參考電壓VREF。輸出電壓VOUT落在0~VREF之間。換句話說，輸出電壓VOUT小於或等於參考電壓VREF。
處理電路320根據輸出端CMPX_OUT的位準，調整控制暫存器311所儲存的設定值SV。在一可能實施例中，處理電路320具有一記憶體(未顯示)，用以儲存一韌體。處理電路320執行韌體，用以寫入相對應的設定值SV於控制暫存器311中。在一校正模式下，處理電路320偵測輸出端CMPX_OUT的位準。當輸出端CMPX_OUT等於 一第一特定位準(如高位準)時，處理電路320逐漸減少或增加設定值SV。在此例中，數位類比轉換器310根據不同的設定值SV，產生不同的輸出電壓VOUT。
在一些實施例中，按鍵110易受到高頻訊號的干擾。因此，在偵測按鍵110是否被按壓前，需先執行一校正操作，設定比較器CMP的輸出端CMPX_OUT為一低位準。在本實施例中，由於輸出電壓VOUT的範圍很廣(如0V~VDD)，故可確保在按鍵110未被按壓時，比較器CMP的輸出端CMPX_OUT為一低位準。再者，利用電壓控制電路121校正輸出端CMPX_OUT的位準，比較器CMP的非反相輸入端CMPX_IP不需接收外部的校正信號。
除非另作定義，在此所有詞彙(包含技術與科學詞彙)均屬本發明所屬技術領域中具有通常知識者之一般理解。此外，除非明白表示，詞彙於一般字典中之定義應解釋為與其相關技術領域之文章中意義一致，而不應解釋為理想狀態或過分正式之語態。雖然“第一”、“第二”等術語可用於描述各種元件，但這些元件不應受這些術語的限制。這些術語只是用以區分一個元件和另一個元件。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾。舉例來說，本發明實施例所述之系統、裝置或是方法可以硬體、軟體或硬體以及軟體的組合的實體實施例加以實現。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:操作裝置
110:按鍵
120:觸碰偵測電路
121:電壓控制電路
122:處理電路
123:電壓源
CMP:比較器
CCB:補償電容
CMPX_IN:反相輸入端
CMPX_IP:非反相輸入端
CMPX_OUT:輸出端
VOUT:輸出電壓
CF:觸碰電容
CP:等效電容
SA:調整信號
VDD、VSS:操作電壓

Claims (9)

  1. 一種觸碰偵測電路，用以偵測一按鍵是否被觸碰，並包括：一比較器，具有一反相輸入端、一非反相輸入端以及一輸出端；一補償電容，耦接該反相輸入端；一電壓控制電路，提供一輸出電壓予該非反相輸入端；其中，在一校正模式下，該電壓控制電路根據該輸出端的位準，調整該輸出電壓；其中，在該校正模式下，當該輸出端的位準為一第一特定位準時，該電壓控制電路減少該輸出電壓，直到該輸出端的位準不為該第一特定位準。
  2. 如請求項1之觸碰偵測電路，其中該電壓控制電路包括：一數位類比轉換器，根據一設定值，產生該輸出電壓；以及一第一處理電路，根據該輸出端的位準，調整該設定值。
  3. 如請求項2之觸碰偵測電路，其中該數位類比轉換器包括：一控制暫存器，用以儲存該設定值。
  4. 如請求項2之觸碰偵測電路，更包括：一電壓源，用以提供一操作電壓予該補償電容及該數位類比轉換器。
  5. 如請求項4之觸碰偵測電路，其中該輸出電壓的最大值等於該操作電壓。
  6. 如請求項1之觸碰偵測電路，其中在一操作模式下，該電壓控制電路停止調整該輸出電壓。
  7. 如請求項6之觸碰偵測電路，更包括：一第二處理電路，根據該輸出端的位準，調整該補償電容的容值，其中：在該操作模式下，當該輸出端的位準不為一第二特定位準時，該第二處理電路增加該補償電容的容值，直到該輸出端的位準為該第二特定位準。
  8. 如請求項7之觸碰偵測電路，其中該第二處理電路判斷該補償電容的容值變化量是否達一臨界值，當該補償電容的容值變化量達該臨界值，表示該按鍵被觸碰。
  9. 一種操作裝置，包括：一按鍵；以及一觸碰偵測電路，用以偵測該按鍵是否被觸碰，並包括：一比較器，具有一反相輸入端、一非反相輸入端以及一輸出端；一補償電容，耦接該反相輸入端；以及一電壓控制電路，提供一輸出電壓予該非反相輸入端；其中，在一校正模式下，該電壓控制電路根據該輸出端的位準，調整該輸出電壓；其中，在該校正模式下，當該輸出端的位準為一第一特定位準時，該電壓控制電路減少該輸出電壓，直到該輸出端的位準不為該第一特定位準。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201102897A (en) * 2009-07-14 2011-01-16 Sonix Technology Co Ltd Capacitive touch sensing circuit
CN103513834A (zh) * 2012-06-21 2014-01-15 瀚宇彩晶股份有限公司 触控面板的感测电路及触控面板的感测电路的操作方法
TW201539259A (zh) * 2014-04-15 2015-10-16 ming-zheng Lin 用於電容式觸控裝置的觸控筆
US20160070294A1 (en) * 2014-09-05 2016-03-10 Kyung-hoon Chung Oscillator and display driving circuit including the same
US20160188007A1 (en) * 2014-12-31 2016-06-30 Lg Display Co., Ltd. Touch screen device
CN111258442A (zh) * 2018-12-03 2020-06-09 陕西坤同半导体科技有限公司 触控感测电路、触控显示面板、显示装置及电子设备

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201102897A (en) * 2009-07-14 2011-01-16 Sonix Technology Co Ltd Capacitive touch sensing circuit
CN103513834A (zh) * 2012-06-21 2014-01-15 瀚宇彩晶股份有限公司 触控面板的感测电路及触控面板的感测电路的操作方法
TW201539259A (zh) * 2014-04-15 2015-10-16 ming-zheng Lin 用於電容式觸控裝置的觸控筆
US20160070294A1 (en) * 2014-09-05 2016-03-10 Kyung-hoon Chung Oscillator and display driving circuit including the same
US20160188007A1 (en) * 2014-12-31 2016-06-30 Lg Display Co., Ltd. Touch screen device
CN111258442A (zh) * 2018-12-03 2020-06-09 陕西坤同半导体科技有限公司 触控感测电路、触控显示面板、显示装置及电子设备

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