电容传感器信道的并行采集和测量以及相关系统、方法和设备

优先权声明

本申请要求于2018年6月21日提交的名称为“电容传感器信道的并行采集和测量以及相关系统、方法和设备(Parallel Acquisition and Measurement of CapacitiveSensor Channels,and Related Systems,Methods,and Devices)”的美国专利申请序列第16/014969号的提交日期的权益，该专利申请的内容和公开内容据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开的实施方案整体涉及电容感测，并且更具体地涉及在触摸面板的多个感测信道上的并行采集和测量以及相关的系统、方法和设备。

背景技术

典型的触摸界面系统可包括触摸传感器(电容式、电阻式等)，该触摸传感器响应于触摸界面系统的触敏表面附近或与触敏表面物理接触的对象。可捕获并解释这些响应以推断关于接触的信息，包括界面上的位置。与个人计算机(包括膝上型计算机和平板电脑的键盘)一起使用的触控板通常包括触摸界面系统或与触摸界面系统一起操作。显示器通常包括触摸屏，该触摸屏结合触摸界面系统的元件(通常至少结合触摸传感器)以使用户能够与图形用户界面(GUI)和/或计算机应用进行交互。包括触摸显示器的设备的示例包括便携式媒体播放器、电视机、智能电话、平板电脑、个人计算机和诸如智能手表的可穿戴设备，仅举几例。此外，用于汽车、家用电器(例如，烤箱、冰箱、洗衣机等)、安全系统、自动柜员机(ATM)、住宅环境控制系统和工业设备的控制面板可以包括触摸界面系统。

以举例的方式，显示器、家用电器和湿气可将噪声引入触摸界面系统中，并且噪声耦合可在传感器和采集电路处引起不期望的互电容效应。

发明内容

一些实施方案整体涉及电容电路系统。电容电路系统可包括传感器电路、采集电路和数字逻辑电路。传感器电路包括驱动线和感测线。采集电路操作地耦接到感测线。数字逻辑电路被配置为：向操作地耦接到传感器电路的驱动线的接口提供驱动信号组。在一个实施方案中，驱动信号组包括极性变化，并且驱动信号组与多条驱动线相关联；选择传感器电路的有源感测线。数字逻辑电路还被配置为响应于一个或多个采样电压和极性变化来确定至少一条有源感测线的至少一个信道电容。

一些实施方案整体涉及电容感测的方法。该方法包括在传感器电路的多条驱动线处使包括极性变化的驱动信号组生效；在驱动信号组生效时，从传感器电路的有源感测线接收所感测的信号；生成指示所感测的信号的一个或多个采样电压；以及响应于一个或多个采样电压来确定感测线中的至少一个感测线的至少一个信道电容测量。

一些实施方案整体涉及数字控制器。数字控制器包括触摸采集单元和触摸处理器。响应于指示在触摸采集单元处从触摸传感器的有源感测信道同时采集的感测信号的感测测量，触摸处理器被配置为：确定所感测的信号中的每个所感测的信号对感测测量的相对贡献；以及响应于所确定的相对贡献来识别所感测的信号中的所感测的信号。

附图说明

通过结合附图的详细描述，本公开的各种实施方案的目的和优点对于本领域的普通技术人员将是显而易见的：

图1示出了根据本公开的实施方案的并行采集测量的表示。

图2示出了根据本公开的实施方案的与触摸面板应用一起使用的并行采集测量电路。

图3为根据本公开的实施方案的并行采集方法的流程图。

图4示出了根据本公开的实施方案的包括并行采集测量的原理的触摸面板的系统图。

图5示出了根据本公开的实施方案的并行采集测量过程的流程图。

图6示出了根据本公开的实施方案的实现并行采集测量技术的触摸处理过程的流程图。

图7A和图7B示出了根据现有技术的测量采集过程。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考了形成其一部分的附图，并且在附图中以举例的方式示出了可实践本公开的具体示例性实施方案。充分详细地描述了这些实施方案，以使本领域的普通技术人员能够实践本公开。然而，可利用其他实施方案，并且可在不脱离本公开的范围的情况下进行结构、材料和过程的变化。本文所呈现的图示并不旨在为任何特定方法、系统、设备或结构的实际视图，而仅仅是用于描述本公开的实施方案的理想化表示。本文所呈现的附图未必按比例绘制。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，编号的相似性并不意味着该结构或部件在尺寸、组成、配置或任何其他属性方面必须是相同的。

容易理解的是，如本文整体描述的和附图中示出的实施方案的部件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，对各种实施方案的以下描述并不旨在限制本公开的范围，而是仅代表各种实施方案。虽然实施方案的各个方面可在附图中呈现，但是附图未必按比例绘制，除非特别指明。

以下描述可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实施方案。使用术语“示例性的”、“通过示例”和“例如”是指相关描述是说明性的，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实施方案或本公开的范围限制于指定的部件、步骤、特征或功能等。

因此，除非本文另有说明，否则所示出和描述的特定实施方式仅是示例，并且不应被解释为是实施本公开的唯一方式。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。

本文所述的信息和信号可使用各种不同技术和技艺中的任何一种来表示。例如，可在整个本说明书中参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和芯片可由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者它们的任何组合来表示。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。本领域普通技术人员应当理解，信号可表示信号的总线，其中该总线可具有各种比特宽度，并且本公开可在任何数量的包括单个数据信号的数据信号上实现。

应当理解，本文中使用名称诸如“第一”、“第二”等对元件的任何提及不限制这些元件的数量或顺序，除非明确说明此类限制。相反，这些名称在本文中用作区分两个或更多个元件或者一个元件的两个或更多个实例的便利方法。因此，对第一元件和第二元件的提及并不意味着只能使用两个元件，或者第一元件必须以某种方式在第二元件之前。而且，除非另有说明，否则一组元件可包括一个或多个元件。同样地，有时以单数形式提及的元件也可包括元件的一个或多个实例。

结合本文所公开的实施方案描述的各种例示性逻辑块、模块和电路可使用通用处理器、专用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者被设计成执行本文所述的功能的其他可编程逻辑设备、离散栅极或晶体管逻辑、离散硬件部件或它们的任何组合来实现或实施。通用处理器(在本文中也可称为主机处理器或仅称为主机)可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、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实施方案相关的计算指令(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。

而且，应当指出的是，可根据被描绘为流程图、流程图示、结构图或框图的过程来描述实施方案。尽管流程图可将操作行为描述为顺序过程，但是许多这些行为可按另一顺序、并行或基本上同时执行。此外，可重新安排动作的顺序。过程可以对应于方法、线程、函数、程序、子例程、子程序等。此外，本文所公开的方法可以在硬件、软件或两者中实现。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。

如出于本公开中描述的实施方案的目的所理解的，触摸传感器可响应于对象(诸如手指或触笔)与接触传感器的接触敏感区接触或对象接近接触传感器的接触敏感区。在本公开中，“接触”和“触摸”意指包括对象与接触敏感区的物理接触以及对象存在于接触敏感区的附近而没有物理接触。不需要与触摸传感器的实际物理接触。

当对象接触电容触摸传感器时，触摸传感器内在接触位置处或附近可发生电容变化。如果触摸满足一定阈值，则模拟触摸采集前端可以“检测”触摸。“充电后转移”是一些触摸采集前端中实现的测量电容变化的技术，在该技术中，响应于电容变化对感测电容器充电并且在多个电荷转移周期内将电荷转移到积分电容器。可以由模数转换器(ADC)将与这种电荷转移相关联的电荷量转换为数字信号，并且触摸控制器可以处理那些数字信号以确定对象是否接触了传感器。

自电容传感器是检测/响应对地电容变化的电容场传感器。它们通常排列成独立地对触摸作出反应的行和列的阵列。作为非限制性示例，自电容传感器可包括采用重复的充电后转移周期的电路，该电路使用具有浮动端子的公共集成CMOS推挽式驱动电路。

互电容传感器是检测/响应于驱动电极和感测电极这两个电极之间的电容变化的电容电场传感器。驱动电极和感测电极对在驱动线和感测线的每个交汇处形成电容器。自电容和互电容技术可用于同一触摸界面中，并且彼此互补，例如，自电容可用于确认使用互电容检测到的触摸。

对于可包括在例如触摸板或显示屏的触敏表面中的2D触敏表面，触摸传感器可覆盖在二维(2D)布置中，并且可促进用户与相关联的家用电器进行交互。绝缘保护层(例如，树脂、玻璃、塑料等)可用于覆盖触摸传感器。如本文所用，“触摸显示器”或“触摸面板”是包括2D触摸传感器的显示器(诸如液晶显示器(LCD)、薄膜晶体管(TFT)LCD或发光二极管(LED)显示器)。

以使用采用电荷转移技术的互电容传感器的矩阵传感器方法的触摸屏为例，驱动电极可以在衬底的一侧成行延伸，并且感测电极可以在衬底的另一侧成列延伸，以便限定M*N个节点的“矩阵”阵列。每个节点对应于驱动电极的导电线与感测电极的导电线之间的交点。驱动电极同时驱动给定行中的所有节点，并且感测电极感测给定列中的所有节点。响应于指示触摸事件的电容变化，在节点位置处的驱动电极和感测电极的电容耦接(互电容)，或者感测电极与接地的耦接(自电容)可以被单独测量或者两者都被测量。例如，如果向行2的驱动电极施加驱动信号并且列3的感测电极是有源的，则节点位置是：(行2，列3)。可顺序通过驱动电极和感测电极的不同组合来扫描节点。在一种模式中，驱动电极可被顺序地驱动，而感测电极全都被连续地监测。在另一种模式中，每个感测电极可以被顺序地采样。

作为非限制性示例，可实现微控制器、数字逻辑电路和/或可配置状态机以控制驱动电极并分析触摸传感器上的电容效应。包括微控制器的集成电路(IC)封装可以提供输入和输出引脚以与主机进行通信；以及用于执行技术和操作的固件，包括本文结合各种实施方案所述的那些。可与本公开的各种实施方案一起使用的可商购获得的微控制器可包括例如外围接口微控制器、基于ARM的微控制器、AVR-8和32位微控制器等。

举例来说，触摸传感器的感测电极可以通过触摸控制器的设备I/O引脚操作地耦接到触摸采集前端(例如，电荷积分器)。触摸控制器的数字控制器可以通过ADC/DAC引脚耦接到触摸采集前端。数字控制器可包括例如被配置为识别触摸和关于触摸的信息的状态机(加法器、触发器和多路复用器的集合)。

在本公开中，“有源信道”意指一组同时或几乎同时启用的感测信道，例如通过允许电荷流向电荷积分器的开关电路。一组有源信道中的一个信道在本文中可单独称为“有源信道”。在并行采集期间，有源信道可以是连续的(即，相邻的)、非连续的(即，不是每个有源信道都与另一个有源信道相邻)或连续和非连续的组合。

在本公开中，“极性码”意指作为并行采集的一部分在一组驱动信道处同时或几乎同时生效的信号的特定极性变化。在一个实施方案中，极性变化可由“高”信号(或“1”)和“低”信号(或“0”)组成。“高”信号指示从低到高(例如，约0伏至约5伏)的极性变化，并且“低”指示从高到低(约5伏至约0伏)的极性变化。极性码可指示任何数量的极性变化。以举例的方式，极性码可表示为高、低、低、低或[1，0 0，0]。

本公开的发明人已知的用于测量传感器信道的电容的常规技术是逐个信道地进行，如图7A所示。针对信道702中的每个信道，每次以每个周期704顺序地测量一个感测信道。因此，在第1周期测量信道1，在第2周期测量信道2，在第3周期测量信道3，并且在第4周期测量信道4。逐信道测量是快速的(4个周期中4个信道)，但测量过程本身几乎没有内置的噪声容差。

改善噪声容差的一种技术是对来自每个信道的多个测量进行平均，如图7B所示。因此，信道1测量4次，信道2测量4次，依此类推。与图7A所示的技术相比，对于高斯分布噪声，对每个信道的N个测量求平均导致每个信道的SNR中的

本公开的一个或多个实施方案涉及并行采集和信道电容测量。“并行采集”意指通过模拟电路和/或数字逻辑采集指示来自电容传感器的两个或更多个感测信道的所感测的信号的可测量信号(模拟或数字)。所感测的信号可为例如从电容传感器的感测信道到采样电路的电荷流动。可测量的信号可为电压、电流、电阻、电容或它们的组合。例如，使用电压的情况，采集到的电压可以指示电荷流，继而可以指示感测信道和驱动信道之间的信道电容。在各种实施方案中，数字逻辑可被配置为响应于电荷-电压转换器在输出(当其被离散化时，可被表征为“采样电压”)处的电压来确定信道电容的值。

如本文所用，“信道电容测量”意指与信道的互电容相关的任何值，包括但不限于信道电容和电容变化的绝对测量。

本公开的一些实施方案整体涉及来自触摸传感器的两个或更多个有源感测信道的并行采集。并行采集的一个优点是其在不同程度上解耦解析速度和SNR之间的权衡。换句话讲，给定具有SNR

此外，包括本文所述的并行采集技术的系统可以实现与单信道采集系统相同的SNR性能，但是信道数量只有一半。例如，具有6英寸(15.24cm)对角线和400个信道的包含4信道并行采集的实施方案的触摸面板可实现与具有3英寸(7.62cm)对角线和100个信道的包括单信道测量采集的触摸面板相同的解析速度和SNR。

虽然参考在并行采集或并行采集测量中使用的特定数量的信道(例如，4、8等)来描述一些实施方案，但是本领域的普通技术人员将认识到，本公开不限于特定架构，并且可与两个或更多个有源信道一起使用。此外，可使用奇数和偶数数量的信道。在实现本公开的实施方案的一些应用中，信道的特定数量可由设计考虑因素决定，例如触敏表面的所需尺寸、解析速度要求和SNR要求。对于本公开，具体地设想了有源信道的所有组合和数量。

本公开的实施方案还涉及促进信道电容测量的逐信道极性控制。在一个实施方案中，数字控制器根据极性码单独地改变电容传感器的驱动线的驱动极性，该极性码与其他有源信道相比“修改”每个有源信道的贡献。如下文所详述，根据叠加原理，可将从一组有源信道获取的信号转换为具有等于有源信道的信道电容之和的电容的单个信道测量。值得注意的是，极性码的选择影响每个并行采集在每个驱动信道上生效的相对极性。极性码的选择有利于在等于信道数量的单个并行采集数量之后对每个单独感测信道的输入进行数学重建。

在一个实施方案中，用于并行采集的极性码是正交的，以便允许对有贡献的有源信道进行更好的区分。换句话讲，如果存在三个极性码，则每个极性码与其他两个极性码正交。在另一个实施方案中，用于并行采集和确定并行采集测量的极性码的数量应与有源信道的数量相同。

图1示出了根据本公开的实施方案的并行采集的表示。在该示例中，来自对应于感测电极焊盘Y0、Y1、Y2和Y3的四个有源信道的信号被同时采样(即，在相同的采集周期期间)。图1中示出了有源信道102，在该有源信道处对信号106a至106d进行采样，同时在驱动线处分别在0、1、2和3的周期104处使极性码108a、108b、108c和108d生效。

图2示出了根据本公开的实施方案的与触摸面板应用一起使用的并行采集和测量电路200。测量电路200包括被布置用于互电容感测的感测电路210和采集电路230。采集电路230通过选择电路220操作地耦接到感测电路210。选择电路220包括开关222a至开关222d。在一个实施方案中，选择开关222a至选择开关222d可以断开或闭合以使得能够从有源感测信道聚积电荷。选择开关222a至选择开关222d可为例如电容式开关、双极性结型晶体管(BJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管和二极管。任何数量的感测信道可由选择电路220启用，但在一个实施方案中，选择开关222a至选择开关222d中的两个或更多个选择开关可被启用用于并行采集和测量。

在图2中，选择开关222a至选择开关222d被配置为启用/禁用最多四个信道并行采集和测量。在周期0、1、2和3处，极性208a、极性208b、极性208c和极性208d在驱动线206a至驱动线206d处生效。采集电路230被配置为对感测电路210的四个所选择的信道进行采样，并且数字逻辑电路240被配置为确定跨对应驱动电极X3至驱动电极X0和感测电极Y3至感测电极Y0中的一者或多者的信道电容214(此处为C

图2所示的采集电路230可包括电荷-电压转换器234，该电荷-电压转换器被配置为在采样电容器(C

V

C

公式2、3、4和5可分别被重写为公式6、7、8和9，以求解C

然后确定信道电容214的各个信道电容值C

值得注意的是，并行采集和测量电路200包括单个前端采集电路230。实现本公开的实施方案的另一种方法是使用多前端采集电路，例如，使用具有每个有源信道的前端采集电路。在与使用单个前端采集电路或比率(例如，每10个信道、20个信道等对应一个前端)相比，在硅和功率方面的权衡是可接受的应用中，使用多前端采集电路的该其他实施方案可能是有益的。

图3示出了根据本公开的实施方案的用于并行采集和信道电容测量的过程。在操作302中，驱动信号在传感器电路的驱动信道处生效。驱动信号包括已知的极性变化。已知极性变化的数量可与驱动信号生效的采集周期的数量成比例(例如，每个采集周期对应两个极性变化)。在操作304中，当驱动信号生效时，从有源感测信道对电荷进行积分。在一个实施方案中，从两个或更多个有源感测信道对电荷进行积分。在操作306中，响应于所积分的电荷生成一个或多个采样电压。在一个实施方案中，针对每个采集周期生成样本电压。在操作308中，响应于一个或多个采样电压和已知极性变化来确定多个有源感测信道中的至少一个有源信道的至少一个信道电容。可响应于一个或多个采样电压和已知的极性变化来确定多达有效信道数量的多个信道电容。

虽然上述实施方案涉及使用并行采集确定信道电容测量，但一般来讲，本领域的普通技术人员将理解，本公开的原理可扩展到确定信道电容变化的值。例如，电荷到电压转换器234可被修改为包括补偿电路(例如，补偿电容器)，使得所得电路被配置为响应于信道电容的变化而对电荷进行积分。因此，本公开的实施方案可基于不同的电容传感器应用和设计要求来扩展。

图4示出了根据本公开的实施方案的包括并行采集和信道电容测量的原理的触摸面板的系统图。触摸控制器410通过驱动信道操作地耦接到触摸表面420。触摸控制器410可包括CPU 412、输入/输出(I/O)414、N信道并行采集控制416和触摸处理418。以举例的方式，触摸表面420可以是触摸屏、触摸板或多个触摸按钮。触摸控制器410的N信道并行采集控制416可被配置为响应于一个或多个极性码向驱动信道确定和/或提供驱动信号(或用于驱动信道的驱动器的控制信号)，以使对应于极性码的极性变化生效。在一个实施方案中，触摸控制器410可被配置为响应于极性码向接口提供一个或多个控制信号，该接口被配置为使驱动信号的极性变化生效。在一个实施方案中，极性码可以是存储在与触摸控制器410相关联的存储器(例如，寄存器或ROM)中的数字信号。在另一个实施方案中，极性码可被实现为由触摸控制器410激活的数字逻辑电路。

触摸控制器410还可以操作地耦接到传感器信道选择440，并且当触摸控制器410使驱动信道处的极性变化生效时，其还通过传感器信道选择440启用对应的一组有源感测信道。触摸采集450从有源传感器信道接收传感器信号，并向触摸控制器410提供样本信号。在一个实施方案中，可以针对基线电容调整触摸采集前端中被配置用于并行采集的补偿电容器C

N信道并行采集控制416被配置为执行确定例如信道电容或信道电容变化的测量值所需的任何转换和重建。触摸处理418可被配置为使用测量值，例如以响应于测量值来确定触摸信息。

根据应用，触摸控制器410可以从N信道并行采集控制416向外部主机(未示出)提供一个或多个结果。在一个实施方案中，结果可指示触摸表面420处的触摸的位置(例如，X、Y位置、像素位置等)。在一个实施方案中，触摸控制器可以向操作地耦接到数据总线的接口提供数字测量值，例如通用异步收发传输器(UART)、通用同步/异步收发传输器USART或内部集成电路(I

图5示出了根据本公开的实施方案的在触摸控制器410处执行的并行采集和测量过程。在操作502中，响应于多个极性码来控制输出。输出操作地耦接到触摸传感器430的驱动信道。在操作504中，从采集电路接收多个样本值。在一个实施方案中，样本值是在触摸采集450的电荷积分器处生成的样本电压。每个样本值可与两个或更多个有源感测信道、采集周期和极性码中的一者或多者相关联。在操作506中，响应于所接收的样本值来确定用于电容触摸测量的值。在一个实施方案中，这些值指示两个或更多个有源感测信道和驱动信道的信道电容。在操作508中，确定多个有源感测信道中的每个有源感测信道对所确定的值的相对贡献。在操作510中，响应于比较，识别具有最高相对贡献的有源感测信道。可重复该过程，直到已确定具有最高贡献或高于阈值的贡献的传感器信道。

值得注意的是，在触摸面板的感测操作中，可在感测操作完成之前并行采集若干组感测信道。例如，如果传感器具有100个感测信道并且与每个采集周期并行采集4个信道，则将花费四个采集周期来完成四个信道的并行采集操作，并且花费25个并行采集操作来完成触摸面板的感测操作，总共需要100个采集周期来完成感测操作。

图6示出了根据本公开的实施方案的触摸处理过程。在操作602中，选择触摸传感器的N个感测信道。在操作604中，响应于极性码来控制输出。在一个实施方案中，极性码是N信道极性码，并且其对应于触摸传感器的驱动信道。N信道极性码的每个信道可对应于连续的(即，相邻的)驱动信道，或者可对应于一个或多个非连续的(即，非相邻的)驱动信道。N信道极性码还可指示用于多个采集周期的数量码以及码应该被生效的顺序。例如，低、低、低、高的码，之后是低、低、高、低的码，可以分别指示第一采集周期和第二采集周期的码。在操作606中，接收N个传感器信道测量。可在N个采集周期内接收N个传感器信道测量。在操作608中，响应于N个传感器信道测量来确定一个或多个触摸信息。在一个实施方案中，触摸信息可指示触摸的位置或一系列触摸(例如，手指或触笔在触敏表面上滑动)。在操作610中，可将触摸信息提供给数据总线的接口。

本领域的普通技术人员将会知道，本公开的实施方案可应用于不止将电容变化转换为电压，例如，相同的原理适用于使用电荷变化来确定频率以及使用电荷变化来确定电流。因此，本公开的实施方案不限于测量电压以检测接触的触摸控制器，而是还应用于测量频率和电流(或频率和/或电流的变化)的触摸控制器。

本领域的普通技术人员将认识到，除了克服一些常规采集技术的缺陷之外，本公开的实施方案还具有许多有益效果和优点。例如，速度增益以及因此在相同时间约束内解析较大面板的能力；信噪比增益以及因此以通过单信道采集实现的相同速度操作，但抗扰度更高；以及功率节省增益，因为更快的操作可以让设备的使用时间更短，随着时间的推移，功率消耗更少。

本说明书中的许多功能描述可被示出、描述或标记为编程代码(包括固件)的模块、线程、步骤或其他分类，以便更具体地强调它们的实施独立性。模块可至少部分地以一种或另一种形式在硬件中实现。例如，模块可实现为硬件电路，该硬件电路包括定制的VLSI电路或门阵列、现有半导体诸如逻辑芯片、晶体管或其他分立部件。模块也可在可编程硬件设备诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等中实现。

模块也可使用存储在物理存储设备(例如，计算机可读存储介质)上、存储器中或其组合中以由各种类型的处理器执行的软件或固件来实现。

可执行代码的所识别模块可例如包括计算机指令的一个或多个物理块或逻辑块，这些物理块或逻辑块可例如被组织为线程、对象、过程或功能。然而，所识别模块的可执行文件不需要物理地定位在一起，而是可包括存储在不同位置中的不同指令，这些指令在被逻辑地结合在一起时包括模块并实现模块的所述目的。

实际上，可执行代码的模块可以是单个指令或许多指令，并且甚至可分布在若干不同的代码段上、不同程序之间以及若干存储装置或存储器设备上。类似地，操作数据在本文中可在模块内被识别和示出，并且能够以任何合适的形式实施并在任何合适类型的数据结构内被组织。操作数据可作为单个数据集被收集，或者可分布在不同位置上，包括分布在不同存储设备上，并且可至少部分地仅作为系统或网络上的电子信号存在。在模块或模块的部分在软件中实现的情况下，软件部分存储在一个或多个物理设备上，这些物理设备在本文中被称为计算机可读介质。

在一些实施方案中，软件部分以非暂态状态存储，使得软件部分或其表示在同一物理位置持续一段时间。另外，在一些实施方案中，软件部分存储在一个或多个非暂态存储设备上，这些非暂态存储设备包括能够存储非暂态状态和/或表示软件部分的信号的硬件元件，尽管非暂态存储设备的其他部分可能能够改变和/或传输信号。非暂态存储设备的示例是闪存存储器和随机存取存储器(RAM)。非暂态存储设备的另一个示例包括只读存储器(ROM)，该只读存储器可将表示软件部分的信号和/或状态存储一段时间。然而，存储信号和/或状态的能力不会因传输与所存储的信号和/或状态相同或表示所存储的信号和/或状态的信号的其他功能而减弱。例如，处理器可访问ROM以获得表示所存储的信号和/或状态的信号，以便执行对应的软件指令。

虽然本文关于某些图示实施方案描述了本发明，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，可对图示实施方案和所述实施方案进行许多添加、删除和修改。此外，来自一个实施方案的特征可与另一个实施方案的特征组合，同时仍被包括在发明人所设想的本发明的范围内。

本公开的附加非限制性实施方案包括：

实施方案1。一种电容电路系统，该电容电路系统包括：传感器电路，该传感器电路包括驱动线和感测线；采集电路，该采集电路操作地耦接到感测线；和数字逻辑电路，该数字逻辑电路被配置为：向操作地耦接到传感器电路的驱动线的接口提供驱动信号组，其中驱动信号组包括极性变化，并且驱动信号组与多条驱动线相关联；选择传感器电路的有源感测线；以及响应于一个或多个采样电压和极性变化来确定至少一条有源感测线的至少一个信道电容。

实施方案2。根据实施方案1所述的电容电路系统，其中数字逻辑电路被配置为提供用于多个采集周期的驱动信号组。

实施方案3。根据实施方案1或2中任一项所述的电容电路系统，其中驱动信号组中的每组与多个采集周期中的不同采集周期相关联。

实施方案4。根据实施方案1至3中任一项所述的电容电路系统，其中极性变化中的每个极性变化选自由低至高信号变化和高至低信号变化组成的组。

实施方案5。根据实施方案1至4中任一项所述的电容电路系统，其中与第一采集周期相关联的第一驱动信号组包括第一驱动信号，并且第一驱动信号中的一个驱动信号包括第一极性变化，并且第一驱动信号中的所有其他驱动信号包括第二极性变化。

实施方案6。根据实施方案1至5中任一项所述的电容电路系统，其中第一驱动信号组中的一个驱动信号与多条驱动线中的第一驱动线相关联。

实施方案7。根据实施方案1至6中任一项所述的电容电路系统，其中与第二采集周期相关联的第二驱动信号组包括第二驱动信号，并且第二驱动信号中的一个驱动信号包括第一极性变化，并且驱动信号中的所有其他驱动信号包括第二极性变化。

实施方案8。根据实施方案1至7中任一项所述的电容电路系统，其中第二驱动信号中的一个驱动信号与多条驱动线中的第二驱动线相关联。

实施方案9。根据实施方案1至8中任一项所述的电容电路系统，其中第一采集周期和第二采集周期是连续的。

实施方案10。根据实施方案1至9中任一项所述的电容电路系统，其中多条驱动线是感测电路的驱动线的子集。

实施方案11。根据实施方案1至10中任一项所述的电容电路系统，其中多条驱动线是感测电路的所有驱动线。

实施方案12。根据实施方案1至11中任一项所述的电容电路系统，其中驱动信号组的数量等于在其上接收一个或多个采样电压的采集周期的数量。

实施方案13。根据实施方案1至12中任一项所述的电容电路系统，该电容电路系统还包括选择电路，该选择电路被配置为响应于数字逻辑电路的选择而将所选择的感测线选择性地耦接到采集电路。

实施方案14。根据实施方案1至13中任一项所述的电容电路系统，该电容电路系统还包括选择电路，其中该选择电路还包括被配置用于选择性地耦接的开关，其中该开关选自由以下内容组成的组：双极性结型晶体管、二极管、电容开关、金属氧化物半导体场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管。

实施方案15。根据实施方案1至14中任一项所述的电容电路系统，其中采集电路包括电荷-电压转换器电路。

实施方案16。根据实施方案1至15中任一项所述的电容电路系统，其中至少一个信道电容是至少一个信道的信道电容测量。

实施方案17。一种电容感测方法，该方法包括：在传感器电路的多条驱动线处使包括极性变化的驱动信号组生效；在驱动信号组生效时，从传感器电路的有源感测线接收所感测的信号；生成指示所感测的信号的一个或多个采样电压；以及响应于一个或多个采样电压来确定感测线中的至少一个感测线的至少一个信道电容测量。

实施方案18。根据实施方案17所述的方法，该方法还包括在多个采集周期内使驱动信号组生效。

实施方案19。根据实施方案17或18中任一项所述的方法，该方法还包括在多个采集周期中的不同采集周期内使驱动信号组中的每组生效。

实施方案20。根据实施方案17至19中任一项所述的方法，其中极性变化中的每个极性变化选自由低至高信号变化和高至低信号变化组成的组。

实施方案21。根据实施方案17至20中任一项所述的方法，该方法还包括在第一采集周期期间使第一驱动信号生效，其中第一驱动信号中的一个驱动信号包括第一极性变化，并且驱动信号中的所有其他驱动信号包括第二极性变化。

实施方案22。根据实施方案17至21中任一项所述的方法，该方法还包括在多条驱动线中的第一驱动线处使第一驱动信号中的一个驱动信号生效。

实施方案23。根据实施方案17至22中任一项所述的方法，该方法还包括在第二采集周期期间使第二驱动信号生效，其中第二驱动信号中的一个驱动信号包括第一极性变化，并且驱动信号中的所有其他驱动信号包括第二极性变化。

实施方案24。根据实施方案17至23中任一项所述的方法，其中第二驱动信号中的一个驱动信号在多条驱动线中的第二驱动线处生效。

实施方案25。根据实施方案17至24中任一项所述的方法，其中第一采集周期和第二采集周期是连续的。

实施方案26。根据实施方案17至25中任一项所述的方法，该方法还包括在感测电路的多条驱动线的子集处使驱动信号组生效。

实施方案27。根据实施方案17至26中任一项所述的方法，该方法还包括在感测电路的多条驱动线中的所有驱动线处使驱动信号组生效。

实施方案28。根据实施方案17至27中任一项所述的方法，该方法还包括在相等数量的采集周期内使所有组的驱动信号生效。

实施方案29。根据实施方案17至28中任一项所述的方法，该方法还包括将所选择的感测线选择性地耦接到采集电路。

实施方案30。根据实施方案17至29中任一项所述的方法，该方法还包括选择性地启用或禁用开关以选择性地将所选择的感测线耦接到采集电路，其中该开关选自由以下内容组成的组：双极性结型晶体管、二极管、电容开关、金属氧化物半导体场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管。

实施方案31。根据实施方案17至31中任一项所述的方法，该方法还包括在电荷-电压转换器处对所感测的信号进行积分，电荷-电压转换器被配置为响应于所积分的所感测的信号而输出可测量的电压。

实施方案32。根据实施方案17至32中任一项所述的方法，其中至少一个信道电容是至少一个信道的信道电容测量。

实施方案33。一种数字控制器，该数字控制器包括：触摸采集单元；触摸处理器，该触摸处理器响应于可测量信号，其中每个可测量信号指示在触摸采集单元处从触摸传感器的有源感测信道并行采集的所感测的信号，触摸处理器被配置为：确定所感测的信号中的每个信号对可测量信号的相对贡献；以及响应于所确定的所感测的信号中的每个信号的相对贡献来识别所感测的信号中的一个或多个信号。

实施方案34。根据实施方案33所述的数字控制器，其中识别所感测的信号包括识别对应于所确定的相对贡献中的最大相对贡献的所感测的信号。

实施方案35。根据实施方案33或34所述的数字控制器，其中触摸处理器被配置为识别在对应于一个或多个识别的所感测的信号的有源感测信道的一个或多个感测信道处的一个或多个接触事件的发生。

实施方案36。根据实施方案33至35中任一项所述的数字控制器，该数字控制器还包括输入/输出(I/O)接口，其中触摸处理器被配置为在I/O接口处提供指示一个或多个接触事件的信息。

实施方案37。根据实施方案33至36中任一项所述的数字控制器，其中I/O接口可操作地耦接到数据总线。

实施方案38。根据实施方案33至37中任一项所述的数字控制器，其中数据总线是外围数据总线。

实施方案39。根据实施方案33至38中任一项所述的数字控制器，其中数据总线选自由以下内容组成的组：通用异步收发传输器(UART)、通用同步/异步收发传输器USART和内部集成电路(I

实施方案40。根据实施方案33至39中任一项所述的数字控制器，其中触摸处理器被进一步配置为向输入/输出(I/O)接口提供极性码，输入/输出(I/O)接口被配置为响应于极性码而使一个或多个驱动信号生效。

实施方案41。根据实施方案33至40中任一项所述的数字控制器，其中触摸处理器还被配置为响应于可测量信号来确定一个或多个信道电容测量。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种电容电路系统，所述电容电路系统包括：

传感器电路，所述传感器电路包括驱动线和感测线；

采集电路，所述采集电路操作地耦接到所述感测线；和

数字逻辑电路，所述数字逻辑电路被配置为：

向操作地耦接到所述传感器电路的所述驱动线的接口提供驱动信号组，其中所述驱动信号组包括极性变化，并且所述驱动信号组与多条驱动线相关联；

选择所述传感器电路的有源感测线；以及

响应于一个或多个采样电压和所述极性变化来确定至少一条有源感测线的至少一个信道电容。

2.根据权利要求1所述的电容电路系统，其中所述数字逻辑电路被配置为提供用于多个采集周期的所述驱动信号组。

3.根据权利要求2所述的电容电路系统，其中所述驱动信号组中的每组与所述多个采集周期中的不同采集周期相关联。

4.根据权利要求1所述的电容电路系统，其中所述极性变化中的每个极性变化选自由低至高信号变化和高至低信号变化组成的组。

5.根据权利要求1所述的电容电路系统，其中与第一采集周期相关联的第一驱动信号组包括第一驱动信号，并且所述第一驱动信号中的一个驱动信号包括第一极性变化，并且所述第一驱动信号中的所有其他驱动信号包括第二极性变化。

6.根据权利要求5所述的电容电路系统，其中所述第一驱动信号组中的所述一个驱动信号与所述多条驱动线中的第一驱动线相关联。

7.根据权利要求5所述的电容电路系统，其中与第二采集周期相关联的第二驱动信号组包括第二驱动信号，并且所述第二驱动信号中的一个驱动信号包括所述第一极性变化，并且所述驱动信号中的所有其他驱动信号包括所述第二极性变化。

8.根据权利要求7所述的电容电路系统，其中所述第二驱动信号中的所述一个驱动信号与所述多条驱动线中的第二驱动线相关联。

9.根据权利要求8所述的电容电路系统，其中所述第一采集周期和所述第二采集周期是连续的。

10.根据权利要求1所述的电容电路系统，其中所述多条驱动线是所述感测电路的所述驱动线的子集。

11.根据权利要求1所述的电容电路系统，其中所述多条驱动线是所述感测电路的所有所述驱动线。

12.根据权利要求1所述的电容电路系统，其中驱动信号组的数量等于在其上接收所述一个或多个采样电压的采集周期的数量。

13.根据权利要求1所述的电容电路系统，所述电容电路系统还包括选择电路，所述选择电路被配置为响应于所述数字逻辑电路的选择而将所选择的感测线选择性地耦接到所述采集电路。

14.根据权利要求1所述的电容电路系统，所述电容电路系统还包括选择电路，其中所述选择电路还包括被配置用于选择性地耦接的开关，其中所述开关选自由以下内容组成的组：双极性结型晶体管、二极管、电容开关、金属氧化物半导体场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管。

15.根据权利要求1所述的电容电路系统，其中所述采集电路包括电荷-电压转换器电路。

16.根据权利要求1所述的电容电路系统，其中所述至少一个信道电容是所述至少一个信道的信道电容测量。

17.一种电容感测方法，所述电容感测方法包括：

在传感器电路的多条驱动线处使包括极性变化的驱动信号组生效；

当所述驱动信号组生效时，使得能够从所述传感器电路的感测线接收所感测的信号；

接收指示所感测的信号的一个或多个采样电压；以及

响应于所述一个或多个采样电压来确定所述感测线中的至少一个感测线的至少一个信道电容。

18.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括在多个采集周期内使所述驱动信号组生效。

19.根据权利要求18所述的方法，所述方法还包括在所述多个采集周期中的不同采集周期内使所述驱动信号组中的每组生效。

20.根据权利要求17所述的方法，其中所述极性变化中的每个极性变化选自由低至高信号变化和高至低信号变化组成的组。

21.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括在第一采集周期期间使第一驱动信号生效，其中所述第一驱动信号中的一个驱动信号包括第一极性变化，并且所述驱动信号中的所有其他驱动信号包括第二极性变化。

22.根据权利要求21所述的方法，所述方法还包括在所述多条驱动线中的第一驱动线处使所述第一驱动信号中的所述一个驱动信号生效。

23.根据权利要求21所述的方法，所述方法还包括在第二采集周期期间使第二驱动信号生效，其中所述第二驱动信号中的一个驱动信号包括所述第一极性变化，并且所述驱动信号中的所有其他驱动信号包括所述第二极性变化。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述第二驱动信号中的所述一个驱动信号在所述多条驱动线中的第二驱动线处生效。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述第一采集周期和所述第二采集周期是连续的。

26.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括在所述感测电路的所述多条驱动线的子集处使所述驱动信号组生效。

27.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括在所述感测电路的所述多条驱动线中的所有驱动线处使所述驱动信号组生效。

28.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括在相等数量的采集周期内使所有所述组的驱动信号生效。

29.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括将所选择的感测线选择性地耦接到采集电路。

30.根据权利要求29所述的方法，所述方法还包括选择性地启用或禁用开关以选择性地将所选择的感测线耦接到所述采集电路，其中所述开关选自由以下内容组成的组：双极性结型晶体管、二极管、电容开关、金属氧化物半导体场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管。

31.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括在电荷-电压转换器处对所感测的信号进行积分，所述电荷-电压转换器被配置为响应于所积分的所感测的信号而输出能够测量的电压。

32.根据权利要求17所述的方法，其中所述至少一个信道电容是所述至少一个信道的信道电容测量。

33.一种数字控制器，所述数字控制器包括：

触摸采集单元；

触摸处理器，所述触摸处理器响应于可测量信号，其中每个可测量信号指示在所述触摸采集单元处从触摸传感器的有源感测信道并行采集的所感测的信号，所述触摸处理器被配置为：

确定所感测的信号中的每个信号对可测量信号的相对贡献；

响应于所确定的所感测的信号中的每个信号的相对贡献来识别所感测的信号中的一个或多个信号。

34.根据权利要求33所述的数字控制器，其中识别所感测的信号包括识别对应于所确定的相对贡献中的最大相对贡献的所感测的信号。

35.根据权利要求33所述的数字控制器，其中所述触摸处理器被配置为识别在对应于所述一个或多个识别的所感测的信号的所述有源感测信道的一个或多个感测信道处的一个或多个接触事件的发生。

36.根据权利要求35所述的数字控制器，所述数字控制器还包括输入/输出(I/O)接口，其中所述触摸处理器被配置为在所述I/O接口处提供指示所述一个或多个接触事件的信息。

37.根据权利要求36所述的数字控制器，其中所述I/O接口能够操作地耦接到数据总线。

38.根据权利要求37所述的数字控制器，其中所述数据总线是外围数据总线。

39.根据权利要求37所述的数字控制器，其中所述数据总线选自由以下内容组成的组：通用异步收发传输器(UART)、通用同步/异步收发传输器USART和内部集成电路(I

40.根据权利要求34所述的数字控制器，其中所述触摸处理器被进一步配置为向输入/输出(I/O)接口提供极性码，所述输入/输出(I/O)接口被配置为响应于所述极性码而使一个或多个驱动信号生效。

41.根据权利要求34所述的数字控制器，其中所述触摸处理器还被配置为响应于所述可测量信号来确定一个或多个信道电容测量。

42.根据权利要求1所述的电容电路系统，其中所述采集电路被配置为将所述有源感测线的所采集的信号转换为单个信号。

43.根据权利要求42所述的电容电路系统，其中所述单个信号指示所有所述有源感测线的电荷贡献。

44.根据权利要求1所述的电容电路系统，其中所述数字逻辑被进一步配置为确定电容等于所述有源感测线的信道电容和的单信道测量。