專利名稱：用于電容觸摸傳感器中的靜電指示筆的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及用于利用例如指示筆來(lái)定位電容觸摸傳感器中的靜電指示筆的電容觸摸傳感器的技術(shù)。背景諸如用于便攜式設(shè)備和監(jiān)視器的觸摸屏的觸摸傳感器可使用諸如指示筆等書寫工具來(lái)操縱，由此使得能夠輸入與用戶輸入有關(guān)的信息。例如，可使用指示筆來(lái)觸摸觸摸傳感器的各個(gè)區(qū)域。觸摸傳感器接收到的用戶輸入還可涉及檢測(cè)指示筆的移動(dòng)，諸如接收關(guān)于由指示筆在觸摸傳感器上的移動(dòng)產(chǎn)生的某種形式的書寫或標(biāo)記的信息。概述本說(shuō)明書涉及用于通過(guò)精細(xì)定點(diǎn)指示筆來(lái)使用電容觸摸傳感器的系統(tǒng)、方法和技術(shù)。一般而言，本說(shuō)明書中描述的主題的某些方面可以體現(xiàn)在涉及傳感器和指示筆的方法中。此方面的其他實(shí)施例包括被配置成執(zhí)行編碼在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備上的方法的動(dòng)作的相應(yīng)的系統(tǒng)、裝置和計(jì)算機(jī)程序。一般而言，本說(shuō)明書中所描述的主題的另一方面可被體現(xiàn)在包括涉及電容觸摸傳感器和靜電指示筆的動(dòng)作的方法中。一些方面表征一種用于使用有源指示筆來(lái)使得能夠確定該有源指示筆相對(duì)于電容觸摸傳感器的二維位置的方法，其中該電容觸摸傳感器具有二維導(dǎo)體矩陣，該二維導(dǎo)體矩陣被配置為按行排列的第一導(dǎo)體陣列和按列排列的第二導(dǎo)體陣列，并且其中該有源指示筆具有電極和有源組件。該方法包括在有源指示筆中從矩陣中的各列中的至少一列接收第一信號(hào)，測(cè)量從所述各列接收到的每一個(gè)第一信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，使用測(cè)得的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)計(jì)算有源指示筆沿著電容觸摸傳感器的矩陣的第一軸的第一位置，以及傳送有源指示筆沿著電容觸摸傳感器的矩陣的第一軸的計(jì)算出的第一位置。該方法涉及將第二信號(hào)從有源指示筆的電極發(fā)送到矩陣的各行中的至少一行以指示有源指示筆沿著該矩陣的第二軸的第二位置，其中該電容觸摸傳感器被配置成基于接收到的第二信號(hào)來(lái)確定沿著該矩陣的第二軸的第二位置。電極位于有源指示筆內(nèi)并且被配置成與電容觸摸傳感器靜電耦合，并且有源指示筆的電極被配置成既接收又發(fā)送信號(hào)。這些和其他實(shí)施例各自可選地包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。該方法可涉及在于有源指示筆中接收到第一信號(hào)或發(fā)送第二信號(hào)之前，在有源指示筆中從電容觸摸傳感器接收第三信號(hào)以將有源指示筆的時(shí)基與電容觸摸傳感器的時(shí)基同步。用于同步的第三信號(hào)可以在有源指示筆中通過(guò)通信信道來(lái)接收。該通信信道可以是無(wú)線通信信道、超聲信號(hào)或光信道。通信信道可被配置成接收或發(fā)送涉及有源指示筆或電容觸摸傳感器中的至少一個(gè)的信息?？梢詮牡谝涣嘘嚵兄械闹辽僖涣薪邮赵摰谌盘?hào)，即可以在有源指示筆中通過(guò)至少在這一列處的電極來(lái)接收該第三信號(hào)?？梢詮牡谝涣嘘嚵兄械亩嗔猩贤瑫r(shí)發(fā)送的脈沖中接收第三信號(hào)。第三信號(hào)可以一個(gè)時(shí)間幀接收一次。該時(shí)間幀可包括被分配來(lái)供指示筆接收第三信號(hào)的時(shí)隙。時(shí)間幀可包括被分配來(lái)供每一列發(fā)送來(lái)自電容觸摸傳感器的第一信號(hào)的時(shí)隙。時(shí)間幀可包括被分配用于從有源指示筆發(fā)送計(jì)算出的第一位置的時(shí)隙。時(shí)間幀可包括被分配來(lái)供多個(gè)有源指示筆中的每一個(gè)發(fā)送相應(yīng)的第一位置的時(shí)隙。從有源指示筆發(fā)送計(jì)算出的第一位置可被配置成通過(guò)通信信道來(lái)進(jìn)行。該通信信道可以是無(wú)線信道、超聲信號(hào)或光信道。從有源指示筆發(fā)送計(jì)算出的第一位置可被配置成通過(guò)有源指示筆的電極與矩陣的靜電耦合來(lái)進(jìn)行，并且至少一行可被配置成從有源指示筆的電極接收計(jì)算出的第一位置。有源指示筆的發(fā)送可被配置成與利用多個(gè)正交波形的、其他有源指示筆或列的多個(gè)發(fā)送同時(shí)進(jìn)行。有源指示筆的發(fā)送可被配置成與利用同步的多個(gè)頻分信號(hào)的、其他有源指示筆或列的多個(gè)發(fā)送一起進(jìn)行。有源指示筆的發(fā)送可被配置成與利用同步的多個(gè)碼分信號(hào)的、其他有源指示筆或列的多個(gè)發(fā)送一起進(jìn)行。該方法可涉及內(nèi)插以計(jì)算有源指示筆的第一和第二位置。有源指示筆可包括:與電極耦合的開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)可被配置成多路復(fù)用相對(duì)較大的電壓和相對(duì)較小的電流，其中該開(kāi)關(guān)可被配置成在發(fā)送模式中將電壓發(fā)送到電極上，以及在接收模式中從電極接收電流；針對(duì)可耦合到開(kāi)關(guān)的電流的接收器電路，該接收器電路用于從電極接收通過(guò)該開(kāi)關(guān)的電流的至少一部分；針對(duì)耦合到開(kāi)關(guān)的電壓的發(fā)送器電路，該發(fā)送器電路用于將通過(guò)該開(kāi)關(guān)的電壓的至少一部分發(fā)送到電極上；耦合到接收器和發(fā)送器電路的微控制器；以及為至少微控制器供電的內(nèi)置電源。微控制器可被配置成計(jì)算有源指示筆相對(duì)于電容觸摸傳感器上的位置的坐標(biāo)位置，并且報(bào)告有源指示筆的所述坐標(biāo)位置中的至少一些。微控制器還可被配置成內(nèi)插以計(jì)算有源指示筆的坐標(biāo)位置。內(nèi)置電源可包括電池或超級(jí)電容。電流可以是微安的數(shù)量級(jí)，而電壓可以是一百伏的數(shù)量級(jí)。有源指示筆可具有被配置成與電容觸摸傳感器的矩陣交互的筆尖。指示筆的筆尖可包括用于提供對(duì)通過(guò)指示筆的力的測(cè)量的力傳感器。一般而言，本說(shuō)明書中描述的主題的另一方面可體現(xiàn)在用于使用電容觸摸傳感器來(lái)使得能夠確定有源指示筆相對(duì)于電容觸摸傳感器的二維位置的方法中，其中電容觸摸傳感器具有二維導(dǎo)體矩陣，該二維導(dǎo)體矩陣被配置為按行排列的第一導(dǎo)體矩陣和按列排列的第二導(dǎo)體矩陣，并且其中有源指示筆具有電極和有源組件。該方法涉及將第一信號(hào)從矩陣中的至少一列發(fā)送到有源指示筆以指示該有源指示筆沿著電容觸摸傳感器的矩陣的第一軸的第一位置，以及在矩陣中的一行或多行處從有源指示筆的電極接收第二信號(hào)以指示該有源指示筆沿著矩陣的第二軸的第二位置。電容觸摸傳感器被配置成基于接收到的第二信號(hào)來(lái)確定沿著矩陣的第二軸的第二位置，并且電容觸摸傳感器被配置成與位于有源指示筆中的電極靜電耦合。這些和其他實(shí)施例每個(gè)可選地包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。該方法可涉及在發(fā)送第一信號(hào)或接收第二信號(hào)之前，將第三信號(hào)從電容觸摸傳感器發(fā)送到有源指示筆以將有源指示筆的時(shí)基與電容觸摸傳感器的時(shí)基同步。該第三信號(hào)可以從第一列陣列中的至少一列通過(guò)電極發(fā)送到有源指示筆。第三信號(hào)可以與從第一列陣列中的多列同時(shí)發(fā)送的脈沖一起發(fā)送。第三信號(hào)可以一個(gè)時(shí)間巾貞發(fā)送一次。該時(shí)間巾貞可包括被分配來(lái)將第三信號(hào)發(fā)送到指示筆的時(shí)隙。時(shí)間幀可包括被分配來(lái)供每一列發(fā)送來(lái)自電容觸摸傳感器的第一信號(hào)的時(shí)隙。時(shí)間幀可包括被分配來(lái)供多個(gè)有源指示筆中的每一個(gè)發(fā)送用于確定該指示筆沿著第二軸的位置的第二信號(hào)的時(shí)隙。該方法可包括接收有源指示筆沿著電容觸摸傳感器的矩陣的第一軸的計(jì)算出的第一位置，其中從有源指示筆接收計(jì)算出的第一位置被配置成通過(guò)將有源指示筆的電極靜電耦合到矩陣來(lái)進(jìn)行，并且至少一行被配置成從有源指示筆的電極接收計(jì)算出的第一位置。
一般而言，本說(shuō)明書中描述的主題的另一方面可以體現(xiàn)在被配置成與電容觸摸傳感器一起操作的有源指示筆。有源指示筆包括電極，該電極被配置成既接收又發(fā)送信號(hào)并且被配置成與電容觸摸傳感器靜電耦合。有源指示筆包括與電極耦合的開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)被配置成多路復(fù)用相對(duì)較大的電壓和相對(duì)較小的電流，其中該開(kāi)關(guān)被配置成在發(fā)送模式中將電壓發(fā)送到電極上，以及在接收模式中從電極接收電流。有源指示筆包括用于通過(guò)開(kāi)關(guān)從電極接收電流以及用于將耦合的電壓通過(guò)開(kāi)關(guān)發(fā)送至電極的裝置。有源指示筆包括耦合到接收器和發(fā)送器電路的微控制器，該微控制器被配置成確定有源指示筆相對(duì)于電容觸摸傳感器上的位置的至少一個(gè)位置。有源指示筆包括向至少微控制器供電的內(nèi)置電源。這些和其他實(shí)施例每個(gè)可選地包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。微控制器可被配置成計(jì)算有源指示筆相對(duì)于電容觸摸傳感器上的位置的坐標(biāo)位置，并且報(bào)告來(lái)自有源指示筆的坐標(biāo)位置中的至少某一些。微控制器可被配置成在計(jì)算有源指示筆的坐標(biāo)位置時(shí)進(jìn)行內(nèi)插。有源指示筆可包括通信信道，該通信信道是無(wú)線信道、超聲信道或光信道，并且內(nèi)置電源可以是電池或超級(jí)電容。電流可以是微安的數(shù)量級(jí)，而電壓可以是一百伏的數(shù)量級(jí)。一般而言，本說(shuō)明書中描述的主題的另一方面可以體現(xiàn)在被配置成與電容觸摸傳感器一起操作的有源指示筆。有源指示筆包括被配置成既接收又發(fā)送信號(hào)并且被配置成與電容觸摸傳感器靜電耦合的電極。有源指示筆包括與電極耦合的開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)被配置成多路復(fù)用相對(duì)較大的電壓和相對(duì)較小的電流，其中該開(kāi)關(guān)被配置成在發(fā)送模式中將電壓發(fā)送到電極上，以及在接收模式中從電極接收電流。有源指示筆包括用于從電極接收通過(guò)開(kāi)關(guān)的電流的接收器電路、用于將通過(guò)開(kāi)關(guān)耦合的電壓發(fā)送到電極的發(fā)送器電路、耦合到接收器和發(fā)送器電路的微控制器，該微控制器被配置成確定有源指示筆相對(duì)于電容觸摸傳感器上的位置的至少一個(gè)位置、以及為至少微控制器供電的內(nèi)置電源。一般而言，本說(shuō)明書所描述的主題的另一方面可以體現(xiàn)在電容觸摸傳感器中，該電容觸摸傳感器被配置成使得能夠確定有源指示筆相對(duì)于電容觸摸傳感器的二維位置，其中該有源指示筆具有電極和有源組件。電容觸摸傳感器包括二維導(dǎo)體矩陣，該二維導(dǎo)體矩陣被配置成包括按行排列的第一導(dǎo)體陣列；按列排列的第二導(dǎo)體陣列；耦合到第二導(dǎo)體陣列的發(fā)送器，該發(fā)送器被配置成將第一信號(hào)從矩陣中的至少一列發(fā)送到有源指示筆以指示有源指示筆沿著電容觸摸傳感器的矩陣中的第一軸的第一位置；以及耦合到第一導(dǎo)體陣列的接收器，該接收器被配置成在矩陣中的一行或多行處從有源指示筆的電極接收指示該有源指示筆沿著矩陣的第二軸的第二位置的第二信號(hào)。電容觸摸傳感器被配置成基于接收到的第二信號(hào)來(lái)確定沿著矩陣的第二軸的第二位置。電容觸摸傳感器被配置成與位于有源指示筆內(nèi)的電極靜電耦合。一般而言，本說(shuō)明書所描述的主題的另一方面可以體現(xiàn)在電容觸摸傳感器中，該電容觸摸傳感器被配置成使得能夠確定有源指示筆相對(duì)于電容觸摸傳感器的二維位置，其中該有源指示筆具有電極和有源組件。電容觸摸傳感器包括二維導(dǎo)體矩陣，該二維導(dǎo)體矩陣被配置成包括按行排列的第一導(dǎo)體陣列；按列排列的第二導(dǎo)體陣列；以及用于以下操作的裝置:將第一信號(hào)從矩陣中的至少一列發(fā)送到有源指示筆以指示有源指示筆沿著電容觸摸傳感器的矩陣的第一軸的第一位置，以及在矩陣中的一行或多行處從有源指示筆的電極接收指示該有源指示筆沿著矩陣的第二軸的第二位置的第二信號(hào)。電容觸摸傳感器被配置成基于接收到的第二信號(hào)來(lái)確定沿著矩陣的第二軸的第二位置。電容觸摸傳感器被配置成與位于有源指示筆內(nèi)的電極靜電耦合。一般而言，本說(shuō)明書所描述的主題的另一方面可以體現(xiàn)在一種用于在有源指示筆中發(fā)送和接收用于電容觸摸傳感器的信號(hào)的方法，其中該有源指示筆包括電極和用于通過(guò)電極接收電流以及用于將電壓發(fā)送到電極上的至少一個(gè)電路。該方法涉及在發(fā)送模式中通過(guò)以下操作來(lái)對(duì)用于發(fā)送通過(guò)耦合到電極的節(jié)點(diǎn)的電壓的電路進(jìn)行配置:使用開(kāi)關(guān)模式電源電路來(lái)生成電壓，其中開(kāi)關(guān)模式電源電路包括至少電感器和二極管，并且其中該二極管耦合到變壓器；準(zhǔn)許二極管在發(fā)送模式中間歇性地正向偏置并且使得電流通過(guò)該二極管流到雜散電容；以及在發(fā)送模式中將開(kāi)關(guān)配置成將該電路中被配置成在接收模式中接收電流的各組件中的至少某些組件與在雜散電容上形成的電壓電隔離。該方法涉及在接收模式中通過(guò)以下操作來(lái)對(duì)用于接收通過(guò)耦合到電極的節(jié)點(diǎn)的電流的電路進(jìn)行配置:將開(kāi)關(guān)配置成將電流接收到該電路中被配置成在接收模式中接收電流的各組件中，以及將二極管配置成在接收模式中反向偏置以使得該電路中被配置成在接收模式中接收電流的各組件中的至少某些組件與開(kāi)關(guān)模式電源電路中的變壓器的電感電隔離。這些和其他實(shí)施例每個(gè)可選地包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。電阻可以耦合到二極管。該方法可包括在電阻的至少一端上提供大于電路的接地電壓的參考電壓。該方法可包括在接收模式中將接收到的電流的至少一部分發(fā)送到電流接收器電路中，其中電流接收器電路由微控制器控制。開(kāi)關(guān)可以在發(fā)送模式中被配置成將電路中被配置用于在接收模式中接收電流至少某些組件和在與耦合到電極的節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)或多個(gè)組件相關(guān)聯(lián)的寄生電容上形成的電壓電隔離。該方法可包括與耦合到電極的節(jié)點(diǎn)處的雜散電容并聯(lián)地放置第二蓄意電容(deliberate capacitance)。該方法可包括接收一微安數(shù)量級(jí)的電流以及發(fā)送一百伏數(shù)量級(jí)的電壓。開(kāi)關(guān)模式電源電路可包括回掃電路。一般而言，本說(shuō)明書描述的主題的另一方面可以體現(xiàn)在用于在有源指示筆中發(fā)送和接收用于電容觸摸傳感器的信號(hào)的裝置。該裝置具有用于從電極接收電流以及用于將電壓發(fā)送到電極上的至少一個(gè)電路。該裝置包括電極、被配置成在接收模式中接收電流的組件、開(kāi)關(guān)以及至少包括變壓器和二極管的開(kāi)關(guān)模式電源電路，該二極管耦合到變壓器。在發(fā)送模式中，用于將電壓發(fā)送到電極的電路被配置成:使用開(kāi)關(guān)模式電源電路來(lái)生成電壓，在發(fā)送模式中將二極管配置成間歇性地正向偏置并且使得電流通過(guò)二極管流到雜散電容中，并且在發(fā)送模式中將開(kāi)關(guān)配置成將被配置成在接收模式中接收電流的至少某些組件與在雜散電容上形成的電壓電隔離。在接收模式中，用于從電極接收電流的電路被配置成:將開(kāi)關(guān)配置成將電流接收到被配置成在接收模式中接收電流的各組件中，以及將二極管配置成在接收模式中反向偏置以使得被配置成在接收模式中接收電流的至少某些組件與開(kāi)關(guān)模式電源電路中的變壓器的電感電隔離。這些和其他實(shí)施例每個(gè)可選地包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。開(kāi)關(guān)模式電源電路可包括回掃電路。該裝置可包括電阻，其中該電阻耦合到二極管。電路可被配置成在電阻的至少一端上提供大于電路的接地電壓的參考電壓。該電路可被配置成在接收模式中將接收到的電流的至少一部分發(fā)送到電流接收器電路中，其中電流接收器電路可以用微控制器來(lái)控制。雜散電容可包括與耦合到電極的節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)或多個(gè)組件相關(guān)聯(lián)的寄生電容。該裝置可包括與耦合到電極的節(jié)點(diǎn)處的雜散電容并聯(lián)地放置的第二蓄意電容。接收到的電流可以是一微安的數(shù)量級(jí)，而發(fā)送的電壓可以是一百伏的數(shù)量級(jí)。
一般而言，本說(shuō)明書所描述的主題的另一方面可以體現(xiàn)在一種用于在有源指示筆中發(fā)送和接收用于電容觸摸傳感器的信號(hào)的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)具有用于從電極接收電流以及用于將電壓發(fā)送到電極上的至少一個(gè)電路。該系統(tǒng)包括電極、被配置成在接收模式中接收電流的組件、開(kāi)關(guān)以及至少具有變壓器和二極管的開(kāi)關(guān)模式電源電路，該二極管耦合到變壓器。在發(fā)送模式中，用于將電壓發(fā)送到電極的電路被配置成:使用開(kāi)關(guān)模式電源電路來(lái)生成電壓，將二極管配置成在發(fā)送模式中間歇性地正向偏置并且使得電流通過(guò)二極管流到雜散電容中；以及用于將被配置成在接收模式中接收電流的至少某些組件與在雜散電容形成的電壓電隔離的裝置。在接收模式中，用于從電極接收電流的電路被配置成:將開(kāi)關(guān)配置成將電流接收到被配置成在接收模式中接收電流的各組件中，以及用于將被配置成在接收模式中接收電流的各組件中的至少一些組件與開(kāi)關(guān)模式電源電路中的變壓器的電感電隔離的裝置。這些和其他實(shí)施例每個(gè)可選地包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。開(kāi)關(guān)模式電源電路可包括回掃電路。該系統(tǒng)可包括電阻，其中該電阻耦合到二極管。電路可包括用于在電阻的至少一端上提供大于電路的接地電壓的參考電壓的裝置。該電路可具有用于在接收模式中將接收到的電流的至少一部分發(fā)送到電流接收器電路中的裝置，其中電流接收器電路可以用微控制器來(lái)控制。雜散電容可包括與耦合到電極的節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)或多個(gè)組件相關(guān)聯(lián)的寄生電容。該系統(tǒng)可包括與耦合到電極的節(jié)點(diǎn)處的雜散電容并聯(lián)地放置的第二蓄意電容。接收到的電流可以是一微安的數(shù)量級(jí)，而發(fā)送的電壓可以是一百伏的數(shù)量級(jí)。一般而言，本說(shuō)明書描述的主題的另一方面可以體現(xiàn)在用于在有源指示筆中用電極來(lái)發(fā)送和接收信號(hào)的電路。該電路包括第一、第二和第三電阻、第一和第二晶體管、變壓器、第一二極管、放大器和電容。第一電阻與輸入端和第一晶體管稱合。第一晶體管包括率禹合到電阻的第一端、耦合到接地節(jié)點(diǎn)的第二端、耦合到變壓器的第一繞組的第三端。變壓器具有耦合在電源端和第一晶體管的第三端之間的第一繞組以及耦合在接地節(jié)點(diǎn)和第一二極管的陽(yáng)極之間的第二繞組。第一二極管具有與耦合到電極的節(jié)點(diǎn)耦合的陰極，該電極被配置成接收和發(fā)送用于電容觸摸傳感器的信號(hào)。第二電阻耦合在耦合到電極的節(jié)點(diǎn)和參考電壓之間。第二晶體管包括與耦合到電極的節(jié)點(diǎn)耦合的第一端、與用于交換信號(hào)的一端耦合的第二端以及耦合到放大器的倒相輸入的第三端。放大器具有耦合到參考電壓的非倒相輸入。第三電阻稱合在放大器的倒相輸入和放大器的輸出之間。電容稱合在放大器的倒相輸入和放大器的輸出之間。參考電壓被配置成大于接地節(jié)點(diǎn)的電壓且小于電源電壓。該電路被配置成具有用于接收通過(guò)耦合到電極的節(jié)點(diǎn)的電流的接收模式以及用于發(fā)送通過(guò)耦合到電極的節(jié)點(diǎn)的電壓的發(fā)送模式。在接收模式中，第一二極管被配置成反向偏置并且第二晶體管被配置成電連接第二晶體管的第一和第三端。在發(fā)送模式中，第一二極管被配置成間歇性地正向偏置并且第二晶體管被配置成形成電斷開(kāi)第二晶體管的第一和第三端的開(kāi)路。這些和其他實(shí)施例每個(gè)可選地包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。接收到的電流可以是一微安的數(shù)量級(jí)，而發(fā)送的電壓可以是一百伏的數(shù)量級(jí)。該電路可包括第二二極管，該第二二極管可以與第一晶體管的第二和第三端并聯(lián)耦合。附圖和下面的描述闡述了本說(shuō)明書中所描述的主題的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。從描述、附圖和權(quán)利要求書中，本主題的其他特征和方面將變得顯而易見(jiàn)。
附圖簡(jiǎn)述

圖1描繪了有源指示筆的實(shí)現(xiàn)的圖示。圖2A描繪了示出只通過(guò)手指觸摸將一幀分成各個(gè)時(shí)隙的圖示。圖2B描繪了示出通過(guò)手指觸摸和指示筆將一幀分成各個(gè)時(shí)隙的圖示。圖3描繪了有源指示筆的框圖。圖4描繪了在單個(gè)電極上發(fā)送和接收信號(hào)的電路的圖示。圖5描繪了接收器放大器的電壓輸出相對(duì)時(shí)間的關(guān)系的示例的圖示。圖6描繪了發(fā)送器的電壓輸出相對(duì)時(shí)間的關(guān)系的示例的圖示。各附圖中的相同的附圖標(biāo)記和指定指示相同的元素。詳細(xì)描述存在沿著二維傳感器陣列并且根據(jù)人類手指在電場(chǎng)上的效應(yīng)來(lái)監(jiān)測(cè)人類手指的位置的方法。這些方法涉及彼此呈近似直角的導(dǎo)電行和列的矩陣。例如，傳感器可測(cè)量從每一行到每一列的電容，從而對(duì)具有m行和η列的矩陣進(jìn)行m*n測(cè)量。該測(cè)量可通過(guò)對(duì)給定列應(yīng)用激勵(lì)電壓并且測(cè)量給定行上的所得電流(通過(guò)該電容)來(lái)進(jìn)行。哪一軸被指定為行或列可以是任意的。該測(cè)量可檢測(cè)人類手指的位置，因?yàn)槿祟愂种赣绊懰|摸的矩陣交叉點(diǎn)處的電容，人類手指某種程度上是導(dǎo)電的并且通過(guò)某一相對(duì)較小的阻抗連接到控制器電路的地節(jié)點(diǎn)。根據(jù)特定的傳感器設(shè)計(jì)，電容可以由于人類手指的高(且復(fù)雜，因?yàn)樗菍?dǎo)電的并因此是有損耗的)介電常數(shù)而增加，或由于手指與地的連接而減少。在任何這樣的傳感器中，m*n測(cè)量(或這些測(cè)量的某一選集)能夠以例如IOOHz的某一幀率來(lái)周期性地進(jìn)行。該幀率能夠在噪聲與響應(yīng)時(shí)間之間進(jìn)行折衷。慢幀率可允許測(cè)量時(shí)的往往減少噪聲的長(zhǎng)整合時(shí)間，但該延遲可能引起用戶反感?？鞄士商峁┛焖夙憫?yīng)，但測(cè)量時(shí)間太少，并且可能因此提供有噪聲的測(cè)量?？値瑫r(shí)間可被分成各個(gè)時(shí)隙，且在每一時(shí)隙期間激勵(lì)一列(或多列，例如在顯示畫面被一分為二或一分為四的情況下，激勵(lì)兩列)。例如，如果為每一行提供接收器，則可以同時(shí)測(cè)量所有行。如果為否，則可以在各行之間多路復(fù)用較少數(shù)量的接收器，且該幀被分解成更多的時(shí)隙。在一些應(yīng)用中，可能期望不跟蹤人類手指，而是跟蹤可以在手中持有的某種指示筆。與指示筆相比，手指可能相對(duì)較大，并且精細(xì)定點(diǎn)的指示筆可提供更好的定點(diǎn)準(zhǔn)確性。指示筆還可以在其表面上構(gòu)建有按鈕或其他傳感器(滾動(dòng)輪等)，以便向用戶提供額外的輸入自由度。在某些種類的觸摸屏的情況下，任何對(duì)象都可被用作指示筆。(例如，電阻觸摸屏可對(duì)力作出響應(yīng)并且可以與任何堅(jiān)硬對(duì)象一起使用。)但電容觸摸屏無(wú)法對(duì)非導(dǎo)電指示筆的觸摸作出響應(yīng)，因?yàn)檫@一指示筆不顯著地干擾電場(chǎng)。為了闡明，由于指示筆的可能高于空氣的介電常數(shù)并由此增加測(cè)得的電容的介電常數(shù)，可以觀察到某種效應(yīng)，但該效應(yīng)相對(duì)較小，從而導(dǎo)致電場(chǎng)的非顯著干擾。 電容觸摸屏可對(duì)導(dǎo)電指示筆的觸摸作出響應(yīng)，如果該指示筆被持有在接地的用戶的手中的情況下。這一指示筆可被配置成具有導(dǎo)電筆尖(通常是易彎曲的)，以及從筆尖到用戶身體的導(dǎo)電路徑。由此，指示筆可以幾乎表現(xiàn)得像用戶的手指。但因?yàn)槿祟愂种冈诎磯簜鞲衅鲿r(shí)產(chǎn)生稍微大于 5_的點(diǎn)，所以各行和各列能夠以該數(shù)量級(jí)的間隔來(lái)放置。這可能是進(jìn)行正確內(nèi)插并且以比傳感器間距更高的分辨率提供位置測(cè)量所必需的最小間隔。導(dǎo)電指示筆因此還可具有5_數(shù)量級(jí)的直徑的筆尖，以便(a)提供足夠大的電容變化以實(shí)現(xiàn)可接受的信噪比，以及(b )提供跨越至少兩個(gè)矩陣交叉點(diǎn)的信號(hào)，這是允許傳感器進(jìn)行內(nèi)插以獲得更精細(xì)的分辨率所需要的。因此，可能需要具有比 5_更精細(xì)的筆尖的指示筆，因?yàn)榫?xì)定點(diǎn)的指示筆遮擋較少的顯示圖像，并且比不具有精細(xì)定點(diǎn)的筆尖的指示筆提供更高的準(zhǔn)確性。與典型大小的人類手指或具有例如大約 5mm的相對(duì)較粗的筆尖的指示筆相比，精細(xì)定點(diǎn)的指示筆可允許用戶更準(zhǔn)確且精確地定點(diǎn)。一個(gè)人的手指或粗筆尖指示筆可能無(wú)法像相對(duì)較精細(xì)或細(xì)筆尖指示筆那樣準(zhǔn)確地定點(diǎn)，并且手指頭或粗筆尖指示筆的筆尖可能在定點(diǎn)到矩陣時(shí)產(chǎn)生相對(duì)較顯著的遮擋。對(duì)于電容觸摸屏，所提供的信號(hào)(例如，來(lái)自指示筆的邊緣電場(chǎng)的干擾)可以與傳感器的接觸區(qū)域成比例。在與傳感器的接近鄰近度內(nèi)的瘦削或細(xì)指示筆可具有較小的效應(yīng)，并且該效應(yīng)可能無(wú)法容易地在有噪聲的情況下測(cè)得。在一些實(shí)現(xiàn)中，瘦削或細(xì)指示筆可能無(wú)法容易地內(nèi)插，因?yàn)殡娙萦|摸屏具有例如大約5mm的間距(例如，因?yàn)橐粋€(gè)人的手指與觸摸屏的接觸區(qū)域通常至少5_)。在其他實(shí)現(xiàn)中，只要傳感器的間距小于致動(dòng)對(duì)象的接觸區(qū)域，就可執(zhí)行內(nèi)插。例如，即使各行和各列被放置在5mm中心上，也能夠通過(guò)使用內(nèi)插來(lái)以比5_更好的分辨率來(lái)報(bào)告位置。例如，手指或粗筆尖指示筆可以在行I的1/2和行2的1/2上，這可以被內(nèi)插為1.5。該示例可以在接觸區(qū)域足夠大以跨越至少兩行(或列)的情況下起作用。為了提高相比于精細(xì)定點(diǎn)的無(wú)源指示筆的信噪比,構(gòu)想有源指示筆。該指示筆包含有源電子元件而不是僅僅通過(guò)用戶的手來(lái)接地，并且能夠在其筆尖上接收或發(fā)送信號(hào)。在此意義上，指示筆可以如圖1所示的那樣配置。圖1示出了有源指示筆100的實(shí)現(xiàn)，該指示筆在矩陣160中的導(dǎo)電行和列的接近鄰近度內(nèi)，并且該指示筆具有導(dǎo)電體110以及形成它的筆尖的細(xì)金屬線120。指示筆100具有筆尖的非導(dǎo)電體130，該非導(dǎo)電體130允許來(lái)自矩陣160的電場(chǎng)線140避開(kāi)指示筆100。在一些實(shí)現(xiàn)中，指示筆的筆尖和矩陣中的一行或列之間的電容可以幾乎是整個(gè)邊緣電容，并且與例如矩陣中的一行和一列之間的電容相比可以相對(duì)較小。例如，對(duì)于在 5mm間距的各行和各列上具有菱形導(dǎo)體圖案的傳感器以及對(duì)于指示筆中的 20mm長(zhǎng)的細(xì)電極而言，對(duì)于直接在指示筆下的行或列，所得電容可以在IOOfF的數(shù)量級(jí)上。菱形導(dǎo)體圖案在2010年7月16日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.12/857,024中描述和示出，該文獻(xiàn)的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用來(lái)結(jié)合。指示筆然后通過(guò)用戶的手來(lái)接地。在金屬體指示筆的情況下，從該指示筆到用戶的手的耦合電容相對(duì)較大(例如，在數(shù)百PF)，以使得通常較小但至少IOpF的用戶接地電容主導(dǎo)從指示筆的電路接地到傳感器的控制電子元件的電路接地的阻抗。由于該電容與指示筆的筆尖到傳感器的IOOfF電容相比較大，因此指示筆和控制器的電路接地大致處于相同的電位。因?yàn)轳詈鲜请娙菪缘?，所以從指示筆的電路接地到控制器電路的接地的電壓的DC分量是不相關(guān)的。該電壓的AC分量可以作為噪聲出現(xiàn)。由于指示筆的電路接地和控制器電路的接地之間的電容增加，因此該噪聲電壓的振幅對(duì)于給定噪聲電流而言減小。在一實(shí)現(xiàn)中，該電容可以足夠大以使得噪聲電壓保持在指示筆的適當(dāng)操作的可接受的范圍內(nèi)。為了測(cè)量指示筆在一個(gè)軸中的位置，指示筆可接收沿著各列發(fā)送的信號(hào)。為此，指示筆的時(shí)基首先與傳感器的控制電子元件的時(shí)基進(jìn)行同步。這可通過(guò)同時(shí)在矩陣中的所有列上發(fā)送有區(qū)別的同步信號(hào)(例如，以不同頻率或用不同的制式來(lái)調(diào)制)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這為指示筆提供了時(shí)間基準(zhǔn)。指示筆之后可使用石英或該指示筆內(nèi)的其他頻率標(biāo)準(zhǔn)來(lái)維護(hù)其時(shí)間基準(zhǔn)。該同步脈沖可以被大致一幀傳送一次；但在某些情況下，可以根據(jù)系統(tǒng)所需的等待時(shí)間以及指示筆的頻率標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期準(zhǔn)確性來(lái)更頻繁地或更不頻繁地地傳送該脈沖。指示筆可搜索該同步脈沖，并且在該指示筆接收到該同步脈沖時(shí)重置其自己的時(shí)基。之后，控制電子元件以常見(jiàn)方式通過(guò)以常見(jiàn)的電壓波形按順序激勵(lì)每一列來(lái)掃描傳感器。通過(guò)測(cè)量在每一行上接收到的電流，控制器測(cè)量從每一行到每一列的電容并由此以常見(jiàn)方式測(cè)量手指觸摸。同時(shí)，指示筆在每一列的時(shí)隙期間測(cè)量接收到的信號(hào)強(qiáng)度。如果指示筆在給定時(shí)隙期間接收到信號(hào)，則該指示筆確定它被定位在該列附近。對(duì)于圖1所示的幾何形狀，指示筆可以接收大約五列上的可測(cè)量信號(hào)，并且可以內(nèi)插以便以較高的分辨率確定該指示筆沿著X軸的位置(任意地假設(shè)X軸與各列垂直)。例如，指示筆最初可以在它在被任意指定為t=0的時(shí)刻接收到同步脈沖時(shí)重置其時(shí)基。之后，指示筆可以知道控制器將在時(shí)刻t=l，2，...，n激勵(lì)列I到η。如果指示筆在時(shí)隙7接收到能量，則該指 示筆被確定為接近列7。這可提供粗略位置(例如在大約5_的傳感器間距的數(shù)量級(jí)上)并且可使用內(nèi)插來(lái)提供精細(xì)位置。然后，為了確定指示筆在另一軸中的位置，向該幀添加附加時(shí)隙，在該附加時(shí)隙中沒(méi)有一列發(fā)送信號(hào)。指示筆改為發(fā)送與用于激勵(lì)一列的信號(hào)相同的信號(hào)。通過(guò)查看附連到每一行的接收器的輸出，可確定指示筆在y軸中的位置。觸摸屏中的一個(gè)或多個(gè)接收器可接收指示筆發(fā)送的信號(hào)；如果特定接收器接收到能量，則控制器可確定指示筆接近該特定行。該過(guò)程可以類似于用于確定X軸中的位置的過(guò)程，但發(fā)送器和接收器互換。(沿著X軸，多列在多個(gè)時(shí)隙中發(fā)送信號(hào)且指示筆接收信號(hào)。沿著y軸，指示筆在單個(gè)時(shí)隙中發(fā)送信號(hào)且多個(gè)行接收信號(hào)。)對(duì)于手指觸摸的情況，各行接收到信號(hào)并且各列發(fā)送信號(hào)，但指示筆既接收又發(fā)送信號(hào)。指示筆發(fā)送信號(hào)以便在各行中定位其自身，并且接收信號(hào)以便在各列中定位其自身。通過(guò)這些定位，可使用內(nèi)插來(lái)確定觸摸傳感器中的更確切的位置。如果存在多個(gè)指示筆，則它們能夠并行地確定它們沿著X軸的位置，但每一個(gè)指示筆都需要單獨(dú)的時(shí)隙來(lái)確定其沿著y軸的位置。將總幀時(shí)間分成各時(shí)隙因此如圖2A和2B中那樣出現(xiàn)。圖2B示出了在單個(gè)幀中同時(shí)定位多個(gè)指示筆的情況，且每一指示筆都被分配了單個(gè)時(shí)隙來(lái)確定其沿著各行的位置。圖2A示出了具有對(duì)應(yīng)于η列的η個(gè)時(shí)隙的幀210，以用于掃描尋求只檢測(cè)手指觸摸的情況。對(duì)于具有手指和指示筆兩者的掃描，圖2Β示出了幀220，其中為同步脈沖添加時(shí)隙225，保留對(duì)應(yīng)于η列的η個(gè)時(shí)隙235，且為m個(gè)指示筆添加m個(gè)時(shí)隙，其中η和m是大于或等于I的整數(shù)，且m對(duì)應(yīng)于指示筆的數(shù)量。通過(guò)該過(guò)程，可以在主機(jī)(例如，具有處理能力的設(shè)備)上的控制電子元件中計(jì)算y坐標(biāo)，在那里I坐標(biāo)可通過(guò)與手指觸摸信息相同的路徑來(lái)被傳遞回到應(yīng)用軟件(例如，通過(guò)通用串行總線(USB)鏈接回到計(jì)算機(jī))。換言之，可以在行接收器接收到的信號(hào)的基礎(chǔ)上計(jì)算行位置。因此，行位置可由計(jì)算例如手指觸摸的系統(tǒng)中的相同部分來(lái)計(jì)算。這些行位置可例如通過(guò)USB或其他鏈接來(lái)報(bào)告回系統(tǒng)。但X坐標(biāo)在指示筆中被計(jì)算，并且能夠以多種方式中繼回應(yīng)用軟件。換言之，可根據(jù)指示筆接收到的信號(hào)來(lái)計(jì)算列位置，并且列位置可被報(bào)告回系統(tǒng)(例如，使用從計(jì)算機(jī)到主機(jī)的無(wú)線或有線連接)。在一個(gè)示例中，如果指示筆被有線連接到系統(tǒng)，則可通過(guò)該連線來(lái)建立通信鏈接，并且該連線還可在傳感器和指示筆之間提供公共接地。在另一示例中，指示筆可以無(wú)線地向系統(tǒng)發(fā)送信息。例如，可通過(guò)添加多個(gè)時(shí)隙并且一個(gè)時(shí)隙一個(gè)位地發(fā)送二進(jìn)制編碼的X坐標(biāo)來(lái)經(jīng)由矩陣本身靜電發(fā)送該信息。這不需要額外的硬件，而改為可通過(guò)將指示筆的控制軟件修改成不同地利用現(xiàn)有硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體而言，這可使用否則被用來(lái)生成用于在y軸中定位指示筆的信號(hào)的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，指示筆可通過(guò)矩陣將坐標(biāo)信息從指示筆傳送到主機(jī)，其中還可使用用于定位指示筆的發(fā)送器和接收器來(lái)使用被用來(lái)通過(guò)無(wú)線信道發(fā)送信息的任何無(wú)線編碼方案來(lái)發(fā)送信息。因此，可以例如為坐標(biāo)的每一位添加時(shí)隙，并且在該時(shí)隙期間，指示筆可以在對(duì)應(yīng)位是“I”的情況下發(fā)送或者在對(duì)應(yīng)位是“O”的情況下不發(fā)送。該方案對(duì)應(yīng)于振幅鍵控(ASK)，但可使用其他編碼方案。通過(guò)將時(shí)隙添加到系統(tǒng)，可使用現(xiàn)有硬件來(lái)經(jīng)由矩陣將信息從指示筆耦合回到主機(jī)?？墒褂谜`差檢測(cè)或糾正碼來(lái)提高系統(tǒng)針對(duì)由于噪聲而導(dǎo)致的隨機(jī)位差錯(cuò)的穩(wěn)定性。還可通過(guò)例如類似IEEE 802.15.4鏈路的射頻通信信道的輔助信道來(lái)發(fā)送x坐標(biāo)。比特率可能相對(duì)較低，因?yàn)槊恳粠瑑H需要發(fā)送每一指示筆一個(gè)坐標(biāo)發(fā)送，以使得在16位位置和每秒100幀的情況下，總比特率是1600位/秒。通過(guò)使用輔助信道，可能不需要幀中的額外時(shí)間來(lái)通過(guò)矩陣發(fā)送位置。這可允許系統(tǒng)節(jié)省更多的時(shí)間來(lái)進(jìn)行手指觸摸電容測(cè)量(以及指示筆位置測(cè)量)，從而導(dǎo)致更好的信噪比(SNR)。如果使用輔助信道來(lái)傳送X坐標(biāo)，則該輔助信道還可被用來(lái)將控制電子元件的時(shí)基與指示筆的時(shí)基進(jìn)行同步，以使得不需要用于同步脈沖的額外時(shí)隙。這還可增加幀內(nèi)的可用時(shí)間，由此提高SNR。可使用其它類型的通信信道，包括例如其他射頻(RF)鏈路、超聲鏈路和光鏈路。輔助信道還可將性能提高到消除對(duì)通過(guò)矩陣傳送的同步脈沖的需求的程度。同步脈沖被配置成出現(xiàn)在所有列上(或例如在整個(gè)矩陣中均勻間隔的至少許多列)，以便由指示筆接收，而不管指示筆的位置。因此，總瞬時(shí)發(fā)送能量大于激勵(lì)單個(gè)列時(shí)的能量，并且更有可能導(dǎo)致電磁兼容性(EMC)問(wèn)題。如果同步脈沖改為通過(guò)輔助信道來(lái)發(fā)送，則該影響可被避免，因?yàn)橥ㄟ^(guò)矩陣的同步脈沖變得不必要。還可使用用于傳遞X坐標(biāo)的相同路徑來(lái)傳遞其他信息，例如開(kāi)關(guān)或附連到指示筆的其他控件的狀態(tài)。例如可報(bào)告指示筆的筆尖中的力傳感器的值以便將指示筆觸摸與指示筆懸停區(qū)分開(kāi)并且提供對(duì)指示筆力的連續(xù)測(cè)量。就此，可使用指示筆中的單個(gè)力傳感器，或許代替對(duì)整個(gè)矩陣中的多個(gè)力傳感器的需求，或許提供對(duì)通過(guò)指示筆的力的更高質(zhì)量的測(cè)量，而整個(gè)矩陣中的多個(gè)力傳感器被同時(shí)用來(lái)測(cè)量手指或其他非指示筆觸摸的力。圖3示出了指示筆300的某些組件的框圖。指示筆300包括電流接收器340、電壓發(fā)送器350以及用于使得電流接收器340和電壓發(fā)送器350之間的操作有序的微控制器320。指示筆300還包括耦合到發(fā)送/接收開(kāi)關(guān)360的電極370。發(fā)送/接收開(kāi)關(guān)360耦合到電流接收器340和電壓發(fā)送器350。為了操作這些有源電子元件，需要某種電源，例如電池電源310或超級(jí)電容。如果屏幕尺寸足夠小以使這變得實(shí)際，則指示筆還可以例如通過(guò)屏幕后面或周圍的線圈被電感式地供電。出于上述原因，指示筆300還可任選地包括輔助通信信道330。在操作中，微控制器320使以下過(guò)程有序:在該過(guò)程中，微控制器320中的軟件至少負(fù)責(zé)維持對(duì)時(shí)間的感測(cè)、計(jì)算坐標(biāo)、計(jì)算內(nèi)插以及將坐標(biāo)報(bào)告回矩陣，等等。微控制器320消耗指示筆中的某種內(nèi)置電源(例如，電池電源310、超級(jí)電容、可充電電池)。微控制器320耦合到電流接收器340 (該電流接收器可以類似于在測(cè)量電容手指觸摸時(shí)使用的各行上的接收器)和電壓發(fā)送器350 (該電壓發(fā)送器可類似于在測(cè)量電容手指觸摸時(shí)使用的各列上的發(fā)送器)。發(fā)送/接收開(kāi)關(guān)360可被配置成允許系統(tǒng)將電流接收器340中的電流和電壓發(fā)送器350中的電壓多路復(fù)用到指示筆300中的一個(gè)電極370上。發(fā)送/接收開(kāi)關(guān)360可允許高電壓(例如，100V左右)輸出在發(fā)送模式中被施加到電極370，并在接收模式中從電極370接收較小的電流信號(hào)(例如，IuA左右)。電壓發(fā)送器350和電流接收器340可被配置成與附連到矩陣中的各列和各行的發(fā)送器和接收器具有相似的形狀，并進(jìn)行相似的測(cè)量。適用于激勵(lì)列電壓和測(cè)量行電流以確定電容傳感器上的手指觸摸的大多數(shù)種類的電路在此也可適用。在此可采用非相干檢測(cè)，因?yàn)榉窍喔蓹z測(cè)可以不需要如同相位相干檢測(cè)那樣精確對(duì)準(zhǔn)對(duì)指示筆的時(shí)基。以上描述可假定一次只有一個(gè)實(shí)體進(jìn)行發(fā)送(無(wú)論該實(shí)體是矩陣中的一列還是指示筆)。這可表示簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)的示例，但在某些情況下，可能期望多個(gè)實(shí)體同時(shí)發(fā)送正交波形。上述所有技術(shù)在這種情況下仍然有效(例如，在多個(gè)正交頻率的情況下或者在CDMA通信中適用的類型的正交偽噪聲波形的情況下)。在這種情況下，一幀發(fā)送更大的總能量以提高性噪比是可能的。在這一實(shí)現(xiàn)中，可使用更復(fù)雜的接收器來(lái)同時(shí)使得多個(gè)正交波形相關(guān)。用于同時(shí)發(fā)送正交波形的一些技術(shù)在2010年7月16日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.12/838,419中描述，該文獻(xiàn)的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用來(lái)被結(jié)合。如上所述，因?yàn)橹甘竟P必須既發(fā)送又從單個(gè)電極接收，所以該電極能夠查看大電壓和小電流兩者。當(dāng)進(jìn)行發(fā)送以在矩陣的接收器中實(shí)現(xiàn)可接受的信噪比時(shí)，可生成在100V左右擺動(dòng)的峰-峰電壓。在接收時(shí)，可解析一微安左右的信號(hào)。某種類型的發(fā)送/接收開(kāi)關(guān)或電路是提供該動(dòng)態(tài)范圍所必需的。實(shí)現(xiàn)該功能的電路在圖4中示出。圖4示出了有源指示筆中的用于在單個(gè)電極上發(fā)送大電壓和接收小電流的電路400的實(shí)現(xiàn)。電路400包括耦合到輸入端(“回掃”)和晶體管Q2的電阻R16。晶體管Q2具有耦合到電阻R16的第一端、耦合到接地節(jié)點(diǎn)的第二端以及耦合到變壓器L2的第一繞組的第三端。齊納二極管D2通過(guò)與接地節(jié)點(diǎn)和變壓器L2的第一繞組耦合來(lái)與晶體管Q2的第二和第三端并聯(lián)耦合。變壓器L2的第一繞組耦合到電源(例如， 3V電池電壓)和晶體管Q2的第三端。變壓器L2的第二繞組耦合到接地節(jié)點(diǎn)和二極管Dl的陽(yáng)極。二極管Dl的陰極耦合到連接電極的節(jié)點(diǎn)TP1。節(jié)點(diǎn)TPl耦合到晶體管Ql的第一端、下拉電阻Rpd的第一端以及任選的電容Cextra。下拉電阻Rpd具有耦合到電壓基準(zhǔn)VREF的第二端。節(jié)點(diǎn)TPl還包括雜散電容，這些雜散電容被建模為到圖4中的接地節(jié)點(diǎn)的單個(gè)雜散電容Cstray。晶體管Ql具有耦合到用于RX_ENABLE的交換信號(hào)的第二端以及耦合到放大器IClA的倒相輸入2的第三端。放大器IClA的非倒相輸入3耦合到電壓基準(zhǔn)VREF。放大器IClA的輸出端I耦合到反饋電容Cf的第一端和反饋電阻Rf，并且放大器IClA的非倒相端還耦合到反饋電容Cf的第二端和反饋電阻Rf。在圖4中，發(fā)送/接收電路使用電池電壓(例如，大約3V)并生成 100V的高電壓(最多傳遞數(shù)十微安的電流)，并且接收器可被放置在同一節(jié)點(diǎn)上。接收器可以被斷開(kāi)連接，以使其在發(fā)送期間不影響所生成的高電壓，并且發(fā)送器可以被斷開(kāi)連接，以使其在接收期間不影響接收到的信號(hào)?？墒褂门c用于激勵(lì)陰極射線管顯示器或用于開(kāi)關(guān)模式電源的回掃電路相似的回掃電路來(lái)生成高電壓。回掃電路包括存儲(chǔ)能量的變壓器L2。能量可以流入L2的第一或主要繞組，在L2的管芯中被存儲(chǔ)為磁場(chǎng)，并且然后通過(guò)L2的第二繞組流出L2的管芯?？筛鶕?jù)變壓器L2的匝數(shù)比并且根據(jù)所施加的信號(hào)的計(jì)時(shí)來(lái)變換電壓。通過(guò)L2的第二繞組流出的能量可以通過(guò)Dl在輸出處流入雜散電容，并在該雜散電容上形成高電壓。該雜散電容可被設(shè)計(jì)成如實(shí)際那樣小，因?yàn)樵撾娐泛纳⒌恼鎸?shí)功率(至少是0.5*Cstray*V Λ 2*f)可以與該電容成比例。在發(fā)送時(shí)，用回掃變壓器L2來(lái)生成高電壓AC。為了產(chǎn)生具有頻率f=l/T的激勵(lì)電壓，并且假定50%的開(kāi)關(guān)占空比，開(kāi)關(guān)Q2被關(guān)閉0.5*T的時(shí)間。在該時(shí)間期間，變壓器中的電流從零開(kāi)始斜變上升至初級(jí)電流Ipri=(Vdd*0.5*T)/Lpri，其中Vdd是通常為3V左右的電源電壓，而Lpri是初級(jí)電感。當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，該存儲(chǔ)的能量在回掃電路的輸出處被傳遞至雜散電容Cstray。忽略電阻Rpd，可通過(guò)使存儲(chǔ)在變壓器電感中的能量
0.5*Lpri*Ipri Λ 2與存儲(chǔ)在輸出雜散電容中的能量0.5*Cstray*Vpk Λ 2相等來(lái)計(jì)算峰值電壓。該電壓可以如R pd*Cstray那樣指數(shù)地衰減，其中該積應(yīng)當(dāng)在與激勵(lì)周期相同的數(shù)量級(jí)上選擇，以使得在每一周期輸出大致衰減回到零。實(shí)際上，Cstray可以是例如幾皮法拉的電容，而Rpd可以是數(shù)百千歐姆。變壓器初級(jí)電感可以是數(shù)百微亨，并且它的匝數(shù)比可以是大約1:7。電阻Rpd可以用接地的開(kāi)關(guān)(例如，F(xiàn)ET或雙極晶體管)來(lái)替換。這可產(chǎn)生近似方波，該方波比用電阻產(chǎn)生的重復(fù)指數(shù)更接近所需的理想正弦波。當(dāng)向電極施加高電壓時(shí)，可以通過(guò)打開(kāi)開(kāi)關(guān)Ql (例如，晶體管)以在發(fā)送模式中隔離IClA處的接收器來(lái)保護(hù)該接收器免遭破壞。否則，接收器電路IClA將使高發(fā)送電壓鉗位，并且可能被該電壓破壞。因此使用晶體管n-FET Ql來(lái)使該電路斷開(kāi)連接?？蛇x擇該n-FET Ql以獲得高額定電壓(即，大于在電極處看到的峰值電壓的額定電壓)以及低雜散電容(該雜散電容將增加Cstray，并因此在發(fā)送時(shí)減小可接受的Rpd并增加系統(tǒng)的總功耗)。該晶體管Ql是分立FET，并因此可使其體節(jié)點(diǎn)連接到其源節(jié)點(diǎn)，這產(chǎn)生寄生二極管；但該二極管始終是反向偏置的，因?yàn)槁O處的電壓始終大于源極處的電壓，這可意味著它不影響電路的操作。在發(fā)送時(shí)，Ql的柵電壓被保持在0V，這在柵極處放置電壓-VREF (且VREF大約是0.5*Vdd)，該電壓使晶體管截止。當(dāng)在接收時(shí)，向Ql的柵極施加電壓Vdd。這可以在柵極處放置電壓(Vdd-VREF)，該電壓使晶體管導(dǎo)通。信號(hào)因此可流入接收跨倒倒數(shù)放大器IClA0由此，在接收器模式中，可以在Ql的柵極(例如，RX_ENABLE引腳)上放置高電壓，以使得晶體管Ql導(dǎo)電并表現(xiàn)得像短路那樣。然而，由于該晶體管和二極管Dl無(wú)法使雜散電容斷開(kāi)連接。對(duì)于一階，在ICl A的倒相輸入處接地的附加阻抗將不會(huì)影響閉環(huán)轉(zhuǎn)移函數(shù)；但對(duì)于具有有限增益帶寬的實(shí)際放大器而言，可能并非如此。電容Cstray不會(huì)顯著地影響接收放大器的閉環(huán)轉(zhuǎn)移函數(shù)。Rpd不具有顯著的動(dòng)態(tài)效應(yīng)；它在被接地的情況下將引入顯著的DC誤差，但被連接到與運(yùn)算放大器的非倒相輸入相同的VREF來(lái)避免該問(wèn)題。變壓器次級(jí)電感將引入顯著誤差，但在接收時(shí)，L2的陽(yáng)極處的電壓被變壓器保持在接近地，并且陰極處的電壓被保持在VREF>0。這意味著二極管是反向偏置的，這意味著該二極管將接收電路與該變壓器電感隔離開(kāi)。相同的二極管因此被用作回掃電路的一部分，以便只允許從變壓器次級(jí)電感到輸出電容中的單向電流，并且將接收器與該回掃電路隔離開(kāi)，以減少部件數(shù)。在一些實(shí)現(xiàn)中，雜散電容Cstray中可能存在2:1或更多變化，這可產(chǎn)生所生成的峰值電壓的變化。因此，電路設(shè)計(jì)可以用足夠高的電壓來(lái)進(jìn)行，以便在最高可能電容Cstray的情況下實(shí)現(xiàn)所需信噪比，而不生成足夠高的電壓以導(dǎo)致晶體管擊穿，即使在最低可能Cstray的情況下。在一些實(shí)現(xiàn)中，可以與雜散電容Cstray并聯(lián)地添加蓄意電容(例如，圖4中的Cextra)。如果該蓄意電容上的容限好于雜散電容上的容限，則這具有以下效應(yīng):減少峰值電壓的變化，但增加總電容，并因此增加總功耗。在一些實(shí)現(xiàn)中，可使用另一開(kāi)關(guān)模式電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而不是使用回掃電路。圖5不出了接收器放大器510的電壓輸出相對(duì)于時(shí)間520的關(guān)系的不例的圖不。輸入信號(hào)是200V峰-峰的方波輸入，通過(guò)IOOfF電容耦合到接收器。對(duì)于該示例，Rpd為100千歐，Cstray為7pF，Cf為10pF，而Rf為200千歐。輸出電壓波形530的峰值電壓535大約為1.6V，而輸出電壓波形530的最低電壓540大約為-1.6V。圖6不出了發(fā)送器610的電壓輸出相對(duì)于時(shí)間620的關(guān)系的不例的圖不。輸入電壓為3V，Cstray為7pF，Rpd為100千歐，Lpri (變壓器L2的第一繞組的電感)為200uH，Lsec (變壓器L2的第二繞組的電感)為10mH，而變壓器L2因此具有近似1:7的匝數(shù)比。輸出電壓波形630的最高值635大約為140V，而最低電壓645大約為10V。本主題的所描述的實(shí)施例中的一些和操作可在數(shù)字電子電路中實(shí)現(xiàn)，或在計(jì)算機(jī)軟件、固件、或硬件中實(shí)現(xiàn)，包括在本說(shuō)明書中描述的結(jié)構(gòu)及其等同結(jié)構(gòu)，或其中一個(gè)或多個(gè)的組合。本說(shuō)明書中描述的主題的實(shí)施例可被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)程序，即，編碼在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)上以由數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行或控制數(shù)據(jù)處理裝置的操作的計(jì)算機(jī)程序指令的一個(gè)或多個(gè)模塊。替代地或附加地，程序指令可被編碼在人工生成在傳播信號(hào)上，例如，機(jī)器生成的電、光或電磁信號(hào)，所述信號(hào)被生成以編碼信息以發(fā)送到適當(dāng)?shù)慕邮掌餮b置上以供數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行。數(shù)據(jù)處理裝置可包括傳感器、可以是傳感器的一部分、可以是帶有傳感器的系統(tǒng)的一部分、可以被集成在該系統(tǒng)和/或傳感器內(nèi)、可以是接收器、發(fā)送器、與傳感器或接收器和/或發(fā)送器相關(guān)聯(lián)的組件或邏輯的一部分、或其任何組合。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)可以是計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)基底、隨機(jī)或串行訪問(wèn)存儲(chǔ)器陣列或設(shè)備、或其中一個(gè)或多個(gè)的組合，或可以被包括在其中。而且，盡管計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)不是傳播信號(hào)，然而計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)可以是編碼在人工生成的傳播信號(hào)中的計(jì)算機(jī)程序指令的源或目的地。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)還可以是一個(gè)或多個(gè)分開(kāi)的物理組件或介質(zhì)(例如，多個(gè)CD、盤或其他存儲(chǔ)設(shè)備)或可被包括在其中。此說(shuō)明書中描述的操作可以被實(shí)現(xiàn)為由數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)設(shè)備上或從其他源接收的數(shù)據(jù)執(zhí)行的操作，用于處理數(shù)據(jù)的各裝置、設(shè)備和機(jī)器可被用作“數(shù)據(jù)處理裝置”，包括例如可編程處理器、計(jì)算機(jī)、片上系統(tǒng)、或以上中的多個(gè)或組合。該裝置可包括專用邏輯電路，例如FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)或ASIC (專用集成電路)。除了硬件，該裝置還可包括為所討論的計(jì)算機(jī)程序創(chuàng)建執(zhí)行環(huán)境的代碼，例如，構(gòu)成處理器固件、協(xié)議棧、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、跨平臺(tái)運(yùn)行時(shí)環(huán)境、虛擬機(jī)、或其中一個(gè)或多個(gè)的組合的代碼。該裝置和執(zhí)行環(huán)境可實(shí)現(xiàn)各種不同計(jì)算模型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，諸如web服務(wù)、分布式計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)程序(也被稱為程序、軟件、軟件應(yīng)用、腳本或代碼)可以任何形式的編程語(yǔ)言(包括編譯或解釋語(yǔ)言、聲明性或程序性語(yǔ)言)撰寫，并能以任何形式部署，包括作為獨(dú)立程序或作為模塊、組件、子例程、對(duì)象、或適于在計(jì)算環(huán)境中使用的其他單元。計(jì)算機(jī)程序可以但不必對(duì)應(yīng)于文件系統(tǒng)中的文件。程序可被存儲(chǔ)在保持其他程序或數(shù)據(jù)的文件的一部分中(例如，存儲(chǔ)在標(biāo)記語(yǔ)言文檔中的一個(gè)或多個(gè)腳本)、存儲(chǔ)在專用于所討論的程序的單一文件中、或存儲(chǔ)在多個(gè)協(xié)同文件中(例如，存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)模塊、子程序或代碼部分的文件)。計(jì)算機(jī)程序可被部署以在一個(gè)站點(diǎn)處的一個(gè)計(jì)算機(jī)或多個(gè)計(jì)算機(jī)上執(zhí)行或跨多個(gè)站點(diǎn)分布并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)相互連接。本說(shuō)明書中描述的過(guò)程和邏輯流程可以由一個(gè)或多個(gè)可編程處理器執(zhí)行，所述可編程處理器執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序來(lái)通過(guò)對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行操作并生成輸出執(zhí)行動(dòng)作。該過(guò)程和邏輯流程還可通過(guò)專用邏輯電路(例如，F(xiàn)PGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)或ASIC (專用集成電路))來(lái)執(zhí)行，并且裝置也可被實(shí)現(xiàn)為該專用邏輯電路。適于執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序的處理器可包括，作為示例，通用和專用微處理器以及任何類型的數(shù)字計(jì)算機(jī)的任意一個(gè)或多個(gè)處理器。一般地，處理器接收來(lái)自只讀存儲(chǔ)器或隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或兩者的指令和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)的必要元件是用于根據(jù)指令執(zhí)行動(dòng)作的處理器和用于存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備。一般地，計(jì)算機(jī)還將包括或可被操作地耦合以接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)大容量存儲(chǔ)設(shè)備(例如，磁性、磁光盤、或光盤)的數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到大容量存儲(chǔ)設(shè)備以供存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或兩者。然而，計(jì)算機(jī)不必具有這些設(shè)備。而且，計(jì)算機(jī)可以被嵌入在另一設(shè)備(例如，移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、移動(dòng)音頻或視頻播放器、游戲控制臺(tái)或便攜式存儲(chǔ)設(shè)備(例如，通用串行總線(USB)閃存驅(qū)動(dòng)器)，這些僅是幾個(gè)示例)中。適于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序指令和數(shù)據(jù)的設(shè)備包括所有形式的非易失性存儲(chǔ)器、介質(zhì)和存儲(chǔ)器設(shè)備，包括例如，半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，例如EPROM、EEPROM和閃存設(shè)備；磁盤，例如內(nèi)置硬盤或可移動(dòng)盤；磁光盤；以及⑶-ROM和DVD-ROM盤。處理器和存儲(chǔ)器可由專用邏輯電路補(bǔ)充或被合并到專用邏輯電路中。為了提供與用戶的交互，在本說(shuō)明書中描述的主題的實(shí)施例可被實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上，該計(jì)算機(jī)具有用于向用戶顯示信息的顯示設(shè)備(例如，陰極射線管(CRT)或液晶顯示器(IXD)監(jiān)視器)，以及用戶可用來(lái)向計(jì)算機(jī)提供輸入的鍵盤以及指點(diǎn)設(shè)備(例如鼠標(biāo)或追蹤球)。其他類型的設(shè)備也能被用以提供與用戶的交互；例如，向用戶提供的反饋可以是任何形式的傳感反饋，例如視覺(jué)反饋、聽(tīng)覺(jué)反饋或觸覺(jué)反饋；并且來(lái)自用戶的輸入能以任何形式接收，包括聲音、語(yǔ)音或觸覺(jué)輸入。例如人類手指可以與觸摸屏交互以影響屏幕可操作區(qū)域的量。此外，計(jì)算機(jī)可通過(guò)向用戶所使用的設(shè)備發(fā)送文檔以及從該設(shè)備接收文檔來(lái)與該用戶交互；例如，通過(guò)響應(yīng)于從用戶的客戶端設(shè)備上的web瀏覽器接收的請(qǐng)求向該web瀏覽器發(fā)送網(wǎng)頁(yè)。盡管此說(shuō)明書包含許多具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，然而，這些細(xì)節(jié)不應(yīng)當(dāng)被解釋為對(duì)任何發(fā)明或所要求保護(hù)的范圍的限制，而是作為對(duì)專用于特定發(fā)明的特定實(shí)施例的特征的描述。本說(shuō)明書中在分開(kāi)的實(shí)施例的上下文中描述的某些特征也可以在單一實(shí)施例中組合地實(shí)現(xiàn)。反過(guò)來(lái)，在單一實(shí)施例的上下文中描述的各個(gè)特征也可以在多個(gè)實(shí)施例中分開(kāi)地實(shí)現(xiàn)或以任何適當(dāng)子組合實(shí)現(xiàn)。而且，盡管特征可能在上面被描述為以特定組合動(dòng)作并且甚至一開(kāi)始要求如此保護(hù)，然而來(lái)自所要求保護(hù)的組合的一個(gè)或多個(gè)特征在某些情況下可以從該組合中剝離，而所要求保護(hù)的組合可以針對(duì)子組合或子組合的變型。類似地，盡管在附圖中以特定次序描繪了操作，然而這不應(yīng)當(dāng)被理解為要求這些操作以所示的特定次序或以順序次序執(zhí)行，或者所示的所有操作均被執(zhí)行來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。在某些情況下，多任務(wù)和并行處理可能是有利的。而且，上面描述的實(shí)施例中的各系統(tǒng)組件的分離不應(yīng)當(dāng)被理解為在所有實(shí)施例中均要求這種分離，而且應(yīng)當(dāng)理解，所描述的程序組件和系統(tǒng)一般可被一起集成在單一軟件產(chǎn)品中或打包到多個(gè)軟件產(chǎn)品中。從而，描述了本主題的特定實(shí)施例。其他實(shí)施例在以下權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。在某些情況下，權(quán)利要求書中所記載的動(dòng)作可以按不同次序執(zhí)行并仍舊能夠?qū)崿F(xiàn)期望的結(jié)果。此外，在附圖中描繪的過(guò)程不一定需要所示的特定次序或順序次序來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。在某些實(shí)現(xiàn)中，多任務(wù)和并行處理可能是有用的。
權(quán)利要求
1.一種用于在有源指示筆中發(fā)送和接收用于電容觸摸傳感器的信號(hào)的方法，所述有源指示筆包括電極和至少一個(gè)電路，所述至少一個(gè)電路用于通過(guò)所述電極接收電流以及用于將電壓發(fā)送到所述電極上，所述方法包括: 在發(fā)送模式中，通過(guò)以下操作來(lái)對(duì)用于發(fā)送通過(guò)耦合到所述電極的節(jié)點(diǎn)的電壓的所述電路進(jìn)行配置: 使用開(kāi)關(guān)模式電源電路來(lái)生成電壓，所述開(kāi)關(guān)模式電源電路至少包括電感器和二極管，所述二極管耦合到所述變壓器； 準(zhǔn)許所述二極管在所述發(fā)送模式中間歇性地正向偏置并且使得電流通過(guò)所述二極管流到雜散電容；以及 在所述發(fā)送模式中將開(kāi)關(guān)配置 成與所述電路中被配置成在接收模式中接收電流的各組件中的至少一些組件與在所述雜散電容上形成的電壓電隔離；以及 在所述接收模式中，通過(guò)以下操作來(lái)對(duì)用于接收通過(guò)耦合到所述電極的節(jié)點(diǎn)的電流的所述電路進(jìn)行配置: 將所述開(kāi)關(guān)配置成將所述電流接收到所述電路中被配置成在所述接收模式中接收電流的各組件中；以及 將所述二極管配置成在所述接收模式中反向偏置以使得所述電路中被配置成在所述接收模式中接收電流的各組件中的至少一些組件與所述開(kāi)關(guān)模式電源電路中的變壓器的電感電隔離。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，電阻耦合到所述二極管，所述方法還包括在所述電阻的至少一端上提供大于所述電路的接地電壓的參考電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述接收模式中將接收到的電流的至少一部分發(fā)送到電流接收器電路中，所述電流接收器電路由微控制器控制。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，配置包括在所述發(fā)送模式中將所述開(kāi)關(guān)配置成將所述電路中被配置成在所述接收模式中接收所述電流的至少一些組件與在寄生電容上形成的電壓電隔離，所述寄生電容與耦合到所述電極的節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)或多個(gè)組件相關(guān)聯(lián)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括與耦合到所述電極的節(jié)點(diǎn)處的所述雜散電容并聯(lián)地放置第二蓄意電容。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括接收一微安數(shù)量級(jí)的電流以及發(fā)送一百伏數(shù)量級(jí)的電壓。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)模式電源電路包括回掃電路。
8.—種用于在有源指示筆中發(fā)送和接收用于電容觸摸傳感器的信號(hào)的裝置，所述裝置具有用于從電極接收電流以及用于將電壓發(fā)送到所述電極上的至少一個(gè)電路，所述裝置包括:所述電極； 被配置成在接收模式中接收所述電流的組件； 至少包括變壓器和二極管的開(kāi)關(guān)模式電源電路，所述二極管耦合到所述變壓器； 開(kāi)關(guān)；并且 其中: 在發(fā)送模式中，用于將電壓發(fā)送到所述電極的所述電路被配置成:使用所述開(kāi)關(guān)模式電源電路來(lái)生成所述電壓； 將所述二極管配置成在所述發(fā)送模式中間歇性地正向偏置并且使得電流通過(guò)所述二極管流到雜散電容中；以及 將所述開(kāi)關(guān)配置成在所述發(fā)送模式中將所述電路中被配置成在所述接收模式中接收電流的各組件中的至少一些組件與在所述雜散電容上形成的電壓電隔離；以及在所述接收模式中，用于從所述電極接收所述電流的所述電路被配置成: 將所述開(kāi)關(guān)配置成將所述電流接收到被配置成在所述接收模式中接收所述電流的各組件中；以及 將所述二極管配置成在所述接收模式中反向偏置，以使得被配置成在所述接收模式中接收所述電流的各組件中的至少一些組件與所述開(kāi)關(guān)模式電源電路中的變壓器的電感電隔離。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)模式電源電路包括回掃電路。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括電阻，所述電阻耦合到所述二極管，所述電路被配置成在所述電阻的至少一端上提供大于所述電路的接地電壓的參考電壓。
11.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述電路被配置成在所述接收模式中將接收到的電流的至少一部分發(fā)送到電流接收器電路中，所述電流接收器電路用微控制器來(lái)控制。
12.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述雜散電容包括與耦合到所述電極的節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)或多個(gè)組件相關(guān)聯(lián)的寄生電容。
13.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括與耦合到所述電極的節(jié)點(diǎn)處的所述雜散電容并聯(lián)地放置的第二蓄意電容。
14.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述接收到的電流在一微安數(shù)量級(jí)上，并且所發(fā)送的電壓在一百伏數(shù)量級(jí)上。
15.一種用于在有源指示筆中發(fā)送和接收用于電容觸摸傳感器的信號(hào)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有用于從電極接收電流以及用于將電壓發(fā)送到所述電極上的至少一個(gè)電路，所述系統(tǒng)包括: 所述電極； 被配置成在接收模式中接收所述電流的各組件； 至少包括變壓器和二極管的開(kāi)關(guān)模式電源電路，所述二極管耦合到所述變壓器； 開(kāi)關(guān)；并且 其中: 在發(fā)送模式中，用于將電壓發(fā)送到所述電極的所述電路被配置成: 使用所述開(kāi)關(guān)模式電源電路來(lái)生成所述電壓； 將所述二極管配置成在所述發(fā)送模式中間歇性地正向偏置并且使得電流通過(guò)所述二極管流到雜散電容中；以及 用于將被配置成在所述接收模式中接收電流的各組件中的至少一些組件與在所述雜散電容上形成的電壓電隔離的裝置；以及 在所述接收模式中，用于將從所述電極接收所述電流的所述電路被配置成: 將所述開(kāi)關(guān)配置成將所述電流接收到被配置成在所述接收模式中接收電流的各組件中；以及 用于將被配置成在所述接收模式中接收電流的各組件中的至少一些組件與所述開(kāi)關(guān)模式電源電路中的變壓器的電感電隔離的裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)模式電源電路包括回掃電路。
17.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括電阻，所述電阻耦合到所述二極管，所述電路包括用于在所述電阻的至少一端上提供大于所述電路的接地電壓的參考電壓的裝置。
18.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電路包括用于在所述接收模式中將接收到的電流的至少一部分發(fā)送到電流接收器電路中的裝置，所述電流接收器電路用微控制器來(lái)控制。
19.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述雜散電容包括與耦合到所述電極的節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)或多個(gè)組件相關(guān)聯(lián)的寄生電容。
20.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與耦合到所述電極的節(jié)點(diǎn)處的所述雜散電容并聯(lián)地放置的第二蓄意電容。
21.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收到的電流在一微安數(shù)量級(jí)上，并且所發(fā)送的電壓在一百伏數(shù)量級(jí)上。
22.一種用于在有源指示筆中用電極來(lái)發(fā)送和接收信號(hào)的電路，所述電路包括: 第一、第二和第三電阻； 第一和第二晶體管； 變壓器； 第一二極管； 放大器；以及 電容； 其中: 所述第一電阻與輸入端和所述第一晶體管稱合； 所述第一晶體管包括耦合到所述電阻的第一端、耦合到接地節(jié)點(diǎn)的第二端、耦合到所述變壓器的第一繞組的第三端，所述變壓器具有耦合在電源端和所述第一晶體管的第三端之間的所述第一繞組以及耦合在所述接地節(jié)點(diǎn)和所述第一二極管的陽(yáng)極之間的第二繞組； 所述第一二極管具有與耦合到電極的節(jié)點(diǎn)耦合的陰極，所述電極被配置成接收和發(fā)送關(guān)于電容觸摸傳感器的信號(hào)； 所述第二電阻耦合在耦合到所述電極的節(jié)點(diǎn)和參考電壓之間； 所述第二晶體管包括與耦合到所述電極的節(jié)點(diǎn)耦合的第一端、與用于交換信號(hào)的一端耦合的第二端以及耦合到所述放大器的倒相輸入的第三端； 所述放大器具有耦合到所述參考電壓的非倒相輸入； 所述第三電阻耦合在所述放大器的倒相輸入和所述放大器的輸出之間；以及 所述電容耦合在所述放大器的倒相輸入和所述放大器的輸出之間； 所述基準(zhǔn)電壓被配置成大于所述接地節(jié)點(diǎn)的電壓且小于所述電源電壓； 所述電路被配置成具有用于接收通過(guò)耦合到所述電極的節(jié)點(diǎn)的電流的接收模式以及用于發(fā)送通過(guò)耦合到所述電極的節(jié)點(diǎn)的電壓的發(fā)送模式； 在接收模式中，所述第一二極管被配置成反向偏置并且所述第二晶體管被配置成電連接所述第二晶體管的第一和第三端；以及 在發(fā)送模式中，所述第一二極管被配置成間歇性地正向偏置并且所述第二晶體管被配置成形成將所述第二晶體管的第一和第三端電斷開(kāi)的開(kāi)路。
23.如權(quán)利要求22所述的電路，其特征在于，所述接收到的電流在一微安數(shù)量級(jí)上，并且所發(fā)送的電壓在一百伏數(shù)量級(jí)上。
24.如權(quán)利要求22所述的電路，其特征在于，還包括第二二極管，所述第二二極管與所述第一晶體管的 第二和第三端并聯(lián)地耦合。
全文摘要
描述了用于在有源指示筆中發(fā)送和接收用于電容觸摸傳感器的信號(hào)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有用于從電極接收電流以及用于將電壓發(fā)送到電極上的至少一個(gè)電路。該系統(tǒng)包括用于在接收模式中接收電流的組件、開(kāi)關(guān)以及至少變具有變壓器和二極管的開(kāi)關(guān)模式電源電路，該二極管耦合到變壓器。在發(fā)送模式中，存在用于以下操作的裝置將被配置成在接收模式中接收電流的各組件中的至少一些組件與在雜散電容上形成的電壓電隔離。在接收模式中，存在用于以下操作的裝置將被配置成在接收模式中接收電流的各組件中的至少一些組件與開(kāi)關(guān)模式電源電路中的變壓器的電感電隔離。
文檔編號(hào)G06F3/0354GK103221904SQ201180041594
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
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