基于互电容触摸屏的电荷放大器及稳定波形输出方法

技术领域

本发明涉及充电电路技术领域，具体涉及一种基于互电容触摸屏的电荷放大器及稳定波形输出方法。

背景技术

众所周知，具有触控感应功能的电子系统包含触控区，可供使用者的手指或触控笔进行接触。电容式触控技术多半使用在中小型尺寸的触控荧屏上，成为市场上应用量最大的主流技术。

使用电容触控式技术的触控荧屏，通常包含叠加在荧屏之上的触控板，以供使用者的手或触控笔接触使用，触控板内部包含有多条导线，每一条导线都耦接到触控感应装置内的触控感应电路。

电容触控式技术主要分为两种，一种是自电容触控技术，一种是互电容触摸技术。这两种技术都是依赖手指或触控笔靠近触控板的导线时，所造成导线上电容值的变化，通过测量驱动电位的压降来得知触控点的位置。互电容感应式触摸屏包括多条驱动线和多条感应线，驱动线和感应线交叉放置，在驱动线和感应线的交叉处形成互电容。互电容感应式触摸屏可以包括成阵列排布的互电容。

目前的电荷放大器若没有反馈电阻时，可以认为直流放大量为无穷大，那么，运放稍有点失调，就会使输出电平在电源电压或者0电平；如果有反馈电阻，但反馈电阻极小，假设输入的为方波，则输出的波形极有可能被削顶失真，假设波峰失真度为斜率K，则上述K值极大，如图1所示；如果有反馈电阻，且反馈电阻极大的情况下，假设输入的为方波，则输出的波形就会需要较长的时间才能达到稳定，假设波峰失真度为斜率K’，则上述K’值极小，且可以无限趋近于0，如图2所示。因此，导致整个触控区工作不稳定和反应速度较慢。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于互电容触摸屏的电荷放大器，该电路可以解决稳定性差或者输出波形质量较差的问题，本发明还提供一种稳定波形输出方法。

技术方案：本发明一方面提供基于互电容触摸屏的电荷放大器，包括：前置放大器、反馈电容C

进一步的，包括：

所述屏体组件包括屏体电容C

进一步的，包括：

第一反馈电阻Rf1和第二反馈电阻Rf2的阻值之和R

进而，

其中，Vout为前置放大器的输出电压，Vin为输入电压值，||为并联符号。

进一步的，包括：

将R

则第二反馈电阻的阻值为：

其中，i＜n/2且i为正整数。

进一步的，包括：

反馈电容C

其中，Vout为前置放大器的输出电压，Vin为输入电压值。

另一方面，本发明还提供一种基于互电容触摸屏的充电电路实现的充放电方法，包括：

步骤1、确定屏体电容C

步骤2、确定反馈电容C

步骤3、启动电路，闭合开关S1，待反馈电容C

有益效果：(1)本发明所述的电路可以使得电荷放大器快速稳定，从而改善输出波形，使放大器工作稳定，工作频率加宽；(2)本发明的电路适用范围广，其能适用于任何电容式触摸屏或与之相关的前置放大器。

附图说明

图1为现有技术中当反馈电阻过小时，输入方波与电荷放大器的输出波形对比示意图；

图2为现有技术中当反馈电阻过大时，输入方波与电荷放大器的输出波形对比示意图；

图3为本发明实施例所述的电荷放大器的电路示意图；

图4为本发明实施例所述的输入方波与电荷放大器的输出波形对比示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图3所示，本发明提供一种基于互电容触摸屏的电荷放大器，包括：前置放大器、反馈电容C

通过前置放大器产生的输出信号，在检测电中路对所述的输出信号进行检测处理，以判断是否有触摸发生，在上述的脉冲信号的边沿变化之前将上述检测电路的输出信号复位到参考电平，上述的检测电路的相位时钟与所述发送端的相位时钟保持同步。

前置放大器电路实际上是积分电路的一种具体应用。前置放大器电路可以对接收到的电荷信号进行积分处理，产生相应的电压信号。前置放大器电路的积分电容的电容值越小，输出电压越大，增益越大，反之，积分电容的电容值越大，输出电压越小，增益越小且能远远小于输入。

反馈电阻设定了闭环动态范围，并且会同时影响带宽和稳定度，增大反馈电阻的值，可以达到稳定的偏置电流。基于反馈电阻的应用，有很高的压摆率和可调带宽，电流反馈的一个最大优点就是有很好的大信号带宽，使器件的大信号带宽非常接近于小信号带宽。并且，由于固有的线性度，高频大信号时也可以获得低的失真。

基于上述，本发明的主要改进之处在于：通过开关控制接入电路的反馈电阻的阻值，先接入一个小的反馈电阻，在电路启动之后，前置放大器输出结果会快速稳定下来，上述输出结果会出现明显的削顶失真，然后打开控制开关，串联进去一个阻值较大的反馈电阻，上述串联增大反馈电阻可以改善输出波形，使放大器工作稳定，工作频率加宽。

其中，屏体组件包括屏体电容C

且第一反馈电阻Rf1和第二反馈电阻Rf2的阻值之和R

首先，依据使用者需求确定屏体电容C

其中，Vout为前置放大器的输出电压，Vin为输入电压值。

其次，确定第一反馈电阻Rf1和第二反馈电阻Rf2的阻值之和R

可采用方法：(1)根据设计需求确定前置放大器输出时，充放电的变化量，由上述变化量和输入信号周期可以计算出充放电的时间，在通过电容充放电的计算方式，计算出反馈电阻R

也可采用方法(2)：根据公式

其中，Vout为前置放大器的输出电压，Vin为输入电压值，||为并联符号。且该阻值可以通过仿真进行验证。

将R

则第二反馈电阻的阻值为：

其中，i＜n/2且i为正整数。

在电路启动的时候，根据设计者需求划分电阻，初始阶段只接入其中划分好的相对较小的反馈电阻Rf1，让电路快速启动并达到稳定状态，然后在接入另外一份反馈电阻Rf2，由于设计者需求不同，因此对具体第一反馈电阻的阻值有所不同，可在其设定范围内进行仿真，达到输出最优的波形，如图3所示。

在该电路的基础上，本发明还提供一种基于互电容触摸屏的电荷放大器实现的稳定波形输出方法，包括：

步骤1、确定屏体电容C

步骤2、确定反馈电容C

步骤3、启动电路，闭合开关S1，待反馈电容C

将开关S1闭合，此时反馈电阻Rf2被屏蔽，反馈电容C

步骤4、断开开关S1，待前置放大器输出稳定，得到对应的输出波形。

在第一阶段完成后，如图4中在输入方波信号的某上升沿断开开关S1，此时反馈电阻Rf1和反馈电阻Rf2串联，由于电路已经启动且稳定，那么在此情况下，电荷放大器的输出很快就能稳定下来，且稳定后保持电容上的电荷由于反馈电阻较大，不容易被放掉，且放电斜率K’较小，达到设计者需求的状态。因此，本发明能够快速的让电荷放大器输出波形稳定下来。且本电路适用范围广，本技术能适用于任何电容式触摸屏或与之相关的前置放大器。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。