專利名稱：具有可調整轉換窗的模/數轉換器的制作方法
技術領域：
本發明大體來說涉及模/數轉換。
背景技術：
摸/數轉換器(ADC)為將連續數量轉換成離散時間數字表示的裝置。舉例來說，ADC可為將輸入模擬電壓或電流轉換成與所述電壓或電流的量值成比例的數字數值的電子裝置。通常，ADC具有可轉換成唯一數字代碼的電壓范圍。此電壓范圍稱為轉換窗。所述ADC還具有界定每一數字代碼中的位的數目的分辨率。
發明內容
在ー個方面中，本申請案涉及ー種設備。所述設備包括第一電容器系統，其具有第一可變電容，所述第一可變電容至少部分地基于第一多個可選擇性嚙合電容器中的經嚙合電容器的數目，所述第一電容器系統選擇性地耦合到第一參考電壓；第二電容器系統，其具有第二可變電容，所述第二可變電容至少部分地基于第二多個可選擇性嚙合電容器中的經嚙合電容器的數目，所述第二電容器系統選擇性地耦合到第二參考電壓；開關，其耦合到所述第一電容器系統及所述第二電容器系統，所述開關經配置以在所述開關閉合時在所述第一電容器系統與所述第二電容器系統之間傳送電荷，使得所述第一電容器系統及所述第ニ電容器系統各自存儲相同的第一電壓，所述第一電壓小于所述第一參考電壓；及節點，其耦合到所述第一電容器系統、所述第二電容器系統及模/數轉換器的差分放大器的第一輸入，所述節點經配置以將所述差分放大器偏置到所述第一電壓。在另一方面中，本申請案涉及ー種方法。所述方法包括嚙合包括第一多個可選擇性嚙合電容器的第一電容器系統的一定數目個電容器；嚙合包括第二多個可選擇性嚙合電容器的第二電容器系統的一定數目個電容器；將所述第一電容器系統稱合到第一參考電壓；將所述第二電容器系統耦合到第二參考電壓；在所述第ー電容器系統與所述第二電容器系統之間傳送電荷，使得所述第一電容器系統及所述第二電容器系統各自存儲相同的第ー電壓，所述第一電壓小于所述第一參考電壓；及通過節點將摸/數轉換器的差分放大器偏置到所述第一電壓，所述節點耦合到所述第一電容器系統、所述第二電容器系統及所述差分放大器。在另一方面中，本申請案涉及ー種設備。所述設備包括電容性觸摸傳感器，其包括多個節點；及控制單元，其耦合到所述電容性觸摸傳感器，所述控制単元包括第一電容器系統，其具有第一可變電容，所述第一可變電容至少部分地基于第一多個可選擇性嚙合電容器中的經嚙合電容器的數目，所述第一電容器系統選擇性地耦合到第一參考電壓；第ニ電容器系統，其具有第二可變電容，所述第二可變電容至少部分地基于第二多個可選擇性嚙合電容器中的經嚙合電容器的數目，所述第二電容器系統選擇性地耦合到第二參考電壓；開關，其耦合到所述第一電容器系統及所述第二電容器系統，所述開關經配置以在所述開關閉合時在所述第一電容器系統與所述第二電容器系統之間傳送電荷，使得所述第一電容器系統及所述第二電容器系統各自存儲相同的第一電壓，所述第一電壓小于所述第一參考電壓；及節點，其耦合到所述第一電容器系統、所述第二電容器系統及摸/數轉換器的差分放大器的第一輸入，所述節點經配置以將所述差分放大器偏置到所述第一電壓。
圖1圖解說明包括耦合到包含摸/數轉換器(ADC)的控制單元的電容性觸摸傳感器的實例性系統。圖2圖解說明包括差分算法ADC的圖1的ADC的實施例。圖3圖解說明包括具有可調整轉換窗的ADC的圖1的ADC的另ー實施例。圖4是圖3的ADC的基于電容器的偏置電路的實例性實施例。
圖5是用于調整圖1的ADC的轉換窗的方法。
具體實施例方式圖1圖解說明包括耦合到控制單元150的電容性觸摸傳感器105的系統100的實例，控制單元150包含模/數轉換器(ADC) 180。系統100的電容性觸摸傳感器105可包含包括涂覆有呈特定圖案的透明導體的絕緣體的屏幕。當手指或其它物件觸摸所述屏幕的表面時，存在電容改變。可將指示此電容改變的信號發送到控制單元150用于處理以確定所述觸摸的位置。在各種實施例中，系統100可操作以處理任何適合類型電容(例如表面電容、投射電容、互電容及自電容或絕對電容)的測量。如所描繪，電容性觸摸傳感器105包含感測區域105A。驅動電極103(x)及感測電極103 (y)可形成于ー個或ー個以上襯底上的感測區域105A中。如所描繪，驅動電極103 (x)沿水平方向延續，且感測電極103(y)沿垂直方向延續。然而，感測與驅動電極可具有任何適合形狀及布置。電容性感測通道104可形成于感測區域中驅動電極103 (X)與感測電極103 (y)的邊緣鄰近的區處。在某些實施例中，驅動電極103 (X)與感測電極103(y)布置成彼此電隔離。舉例來說，電容性觸摸傳感器105的驅動電極103 (X)與感測電極103 (y)可布置于絕緣襯底的相對表面上，使得所述襯底提供所述驅動與感測電極之間的電隔離。系統100的控制單元150可與電容性觸摸傳感器105通信。如所描繪，控制單元150包含驅動單元110、感測單元120、存儲裝置130及處理器単元140。存儲裝置130可存儲在計算機可讀存儲媒體中用于由處理器單元140執行的編程及在處理器単元140的操作中使用或由處理器単元140的操作產生的數據。在一些實施例中，控制單元150為集成電路芯片，例如通用微處理器、微控制器、可編程邏輯裝置/陣列、專用集成電路(ASIC)或其組合。在其它實施例中，驅動單元110、感測單元120及/或處理器単元140可提供于單獨控制單元中。處理器単元140控制驅動單元110以將驅動信號(例如電脈沖)供應到驅動電極103 (x)以便在與驅動電極103 (X)相交的感測電極103 (y)上誘發電荷。感測單元120經由感測電極103 (y)感測各個相交點104處的電荷,且感測單元120將表示節點電容的測量信號提供到處理器単元140。在所描繪的實施例中，感測單元120包含可操作以將表示節點電容的信號轉換成發送到處理器単元140的數字值的ー個或ー個以上摸/數轉換器(ADC)180。
在所描繪的實施例中，驅動電極103(x)經由ー個或ー個以上第一切換元件170連接到驅動單元110，且感測電極103 (y)經由ー個或ー個以上第二切換元件160連接到感測單元120。切換元件160及170由處理器單元140控制。在特定實施例中，處理器單元140控制切換元件160及170以及驅動單元110及感測單元120以在感測區域105A上的所有相交點104處實施感測并提供全感測分辨率。可驅動每ー驅動電極103 (X)，且可感測來自每ー感測電極103(y)的信號。在不同實施例中，處理器単元140控制切換元件160及170以及驅動單元110及感測單元120以經由較小數目個通道來驅動及感測。可使用所述驅動與感測電極的選定子集。在此實例中，向形成較小數目個驅動通道的驅動電極103 (X)群組施加驅動信號，且從形成較小數目個感測通道的感測電極103 (y)群組感測信號。在特定實施例中，處理器單元140能夠處理從感測單元120接收的數據并確定電容性觸摸傳感器105上的觸摸的存在及位置。在特定實施例中，電容性觸摸傳感器105上的觸摸的存在及位置可通過檢測所述電容性觸摸傳感器的ー個或ー個以上電容性感測通道104的電容的改變來確定。在一些實施例中，可周期性地對ー個或ー個以上電容性感測 通道104的電容進行取樣以便確定所述通道的電容是否已改變。在一些實施例中，ー個或ー個以上電容性感測通道104的電容由ADC 180取樣。在一些實施例中，指示電容性感測通道104的電容的電荷可通過ー個或ー個以上電容器存儲且通過ADC 180轉換成數字值。在某些實施例中，ADC 180的全部或一部分可駐存于控制単元150內。在特定實施例中，ADC 180的全部或一部分駐存于感測單元120內。ADC 180的性能可部分地由其轉換窗及其分辨率來表征。轉換窗為ADC 180可轉換成唯一數字ニ進制代碼的值的范圍。舉例來說，ADC 180可具有用于執行單端模擬電壓的數字轉換的0伏到10伏的轉換窗。如果輸入電壓低于0伏，那么ADC 180將輸出與針對0伏相同的代碼，且如果輸入電壓高于10伏，那么ADC 180將輸出與針對10伏相同的代碼。ADC 180的分辨率為數字輸出代碼中的位的數目。舉例來說，ADC 180可具有10個位的分辨率。因此，ADC 180可能夠在轉換窗的范圍內產生2^=1024個唯一數字代碼。連續代碼中間的電壓步長可由轉換窗大小除以唯一數字代碼的數目來界定。在此實例中，每ー連續代碼之間的電壓步長為(10伏-0伏)/1024=9. 766毫伏。因此，約10毫伏的輸入電壓可產生輸出代碼0000000001，且約20毫伏的輸入電壓可產生輸出代碼0000000010。然而，為產生15毫伏的輸入電壓的唯一輸出代碼，ADC 180的步長大小將必須減小。此可通過增加ADC 180的分辨率來完成。然而，給ADC 180添加甚至ー個分辨率位也可大大地增加ADC180的面積。用以減小ADC 180的步長大小的另一方式是在維持相同分辨率的同時減小轉換窗的大小。此導致ADC 180的有效分辨率的增益。舉例來說，如果上文實例中的轉換窗減小到0伏到5伏,那么步長大小將為約5mV,且新轉換窗內的有效分辨率將為11個位而非10個。然而，如果預期輸入電壓為6伏，那么ADC 180將必須經偏置以準確地執行轉換。舉例來說，如果所要轉換窗為5伏到10伏，那么可將ADC 180偏置到5伏，因此使得能夠以11個位的有效分辨率測量5伏與10伏之間的信號。在典型ADC系統中，可通過以下方式來有效地増加分辨率將差分ADC的一個輸入耦合到數/模轉換器(DAC)，從而將此輸入提高到接近將被測量的電壓的電壓，并降低參考電壓以使ADC的轉換窗變窄。然而，DAC需要電路所需的面積及電路所耗散的功率。在一些實施例中，ADC 180包含具有可變電容的第一電容器系統。第一可變電容至少部分地基于第一多個可選擇性嚙合電容器中的經嚙合電容器的數目。第一電容器系統可選擇性地耦合到第一參考電壓。ADC 180還可包含具有可變電容的第二電容器系統。第ニ可變電容至少部分地基于第二多個可選擇性嚙合電容器中的經嚙合電容器的數目。第二電容器系統可選擇性地耦合到第二參考電壓。ADC 180進ー步包含耦合到第一電容器系統及第ニ電容器系統的開關。所述開關經配置以在所述開關閉合時在第一電容器系統與第二電容器系統之間傳送電荷，使得所述第一電容器系統及所述第二電容器系統各自存儲相同的第一電壓。第一電壓小于第一參考電壓。ADC 180還可包括稱合到第一電容器系統、第二電容器系統及摸/數轉換器的差分放大器的第一輸入的節點。所述節點經配置 以將差分放大器偏置到第一電壓。可使用所述偏置連同轉換窗重定大小技術在ADC180的轉換窗的所要部分上放大且有效地增加通過ADC 180執行的摸/數轉換的分辨率。在一些實施例中，ADC 180為差分ADC且偏置電壓耦合到所述差分ADC的ー個輸入。ADC 180可接著執行單端輸入電壓的數字轉換。圖2圖解說明包含差分算法ADC的ADC 180的實施例200。根據本發明的教示內容，圖2中所示的實施例可經修改以包含如上文所描述的基于電容器的偏置電路以產生圖3中所示的ADC 180的實施例，其實現可調整窗。圖4提供圖3的基于電容器的偏置電路的實例性實施例。圖5圖解說明用于調整ADC 180的轉換窗的方法。圖2圖解說明包括差分算法ADC (本文稱為ADC 200)的ADC 180的實施例。雖然將ADC 200展示為算法ADC，但ADC 180可為任何適合差分ADC類型，例如快閃、逐次逼近、積分、管線、Σ Δ或其它適合ADC類型。ADC 200可用以將差分輸入電壓轉換成數字值。ADC 200包括數/模轉換器(DAC) 210、差分放大器208、ADC邏輯246、電容器214至IJ 221及開關224到239。ADC 200可耦合到感測電路206。在一些實施例中，感測電路206可位于控制単元150內，但其未明確展示在圖1中。感測電路206可包括用于分別經由開關224及227將第一信號傳輸到電容器214及215以及分別經由開關228及229將第二信號傳輸到電容器216及217的任何適合電路。作為ー實例，感測電路206可包括ー個或ー個以上接收墊、放大器、反相器、傳輸線或其它適合電路。在特定實施例中，感測電路206耦合到電容性觸摸傳感器105的電容性感測通道104且經配置以將指示電容性觸摸傳感器105的區域(例如電容性感測通道104)的電容的信號傳輸到電容器214到217。在取樣階段期間，開關224、227、228及229閉合且在電容器214到217與感測電路206之間傳送電荷。此電荷傳送將產生跨越電容器214及215的第一電壓降以及跨越電容器216及217的第二電壓降。在取樣階段完成之后，開關224、227、228及229斷開，開關225、226、230及231閉合，且包括第一電壓降與第二電壓降之間的差的差分電壓的轉換開始。在所描繪的實施例中，差分放大器208經配置以在轉換階段期間具有單位增益(即，放大器的輸出與輸入相同)。在第一循環中，時鐘信號CK為有效的且將開關233、237、235及239閉合。跨越電容器214及215的電壓在放大器208處接收、在連接242上輸出且存儲于電容器218及219處。類似地，跨越電容器216及217的電壓在放大器208處接收、在連接244上輸出且存儲于電容器220及221處。ADC邏輯246感測輸出差分電壓(242與244之間)并基于所述差分電壓而產生當前結果248。將當前結果248存儲為復合結果250的一部分。在DAC 210b處接收當前結果248，且DAC 210b基于當前結果248而產生信號，并將所產生信號與由電容器218到221存儲的差分電壓相加，因此產生存儲于這些電容器中的中間結果。在一個實施例中，DAC 210為可操作以輸出參考電壓、所述參考電壓的負量或接地的1. 5位DAC。接著將CK信號解除激活，將開關233、237、235及239斷開，且第一循環結束。在激活I信號且將開關232、234、236及238閉合時，第二循環開始。跨越電容器218及219的電壓在放大器208處接收、在連接242上輸出且存儲于電容器214及215處。類似地，跨越電容器220及221的電壓在放大器208處接收、在連接244上輸出且存儲于電容器216及217處。ADC邏輯246感測輸出差分電壓(242與244之間)并基于所述差分電壓而產生第二當前結果248。將當前結果248存儲為復合結果250的第二部分。在DAC210a處接收當前結果248，且DAC 210a基于當前結果248而產生信號并將所產生信號與由電容器214到217存儲的差分電壓相加。將7^信號解除激活， 將開關232、234、236及238斷開，且第二循環結束。以類似方式執行后續循環直到復合結果表示初始輸入電壓的數字值為止。ADC 200可部分地由轉換窗表征。轉換窗為ADC 200可轉換成唯一數字ニ進制代碼的值的范圍。舉例來說，ADC 200可具有用于執行單端模擬電壓的數字轉換的0伏到10伏的轉換窗。在一些實施例中，ADC 200的轉換窗可通過以下方式來調整經由偏置所述ADC使轉換窗移位及/或改變所述ADC的ー個或ー個以上參考電壓以減小轉換窗的大小。圖3圖解說明ADC 180的另ー實施例300。ADC 300可操作以提供可調整轉換窗。ADC 300的結構在很大程度上類似于ADC 200的結構，然而，系統300包括偏置電路402來代替ADC 200的電容器216及217。雖然將ADC 300展示為算法ADC，但ADC 300的偏置電路402可與例如快閃ADC、逐次逼近ADC、積分ADC、管線ADC、Σ Λ ADC或其它適合ADC的任何適合差分ADC —起使用(例如,可耦合到所述ADC的輸入)。感測電路306類似于感測電路206，只不過感測電路306向電容器214及215提供單端電壓，而非由感測電路206提供的差分電壓。偏置電路402可操作以設定系統300的ADC的轉換窗的極限，例如下限。偏置電路402包括電容器系統316及317以及開關354。每ー電容器系統可包括ー個或ー個以上電容器。在所描繪的實施例中，電容器系統317經由開關229耦合到參考電壓Vref 2。Vref 2可為任何適合電壓源。在特定實施例中，Vref 2為直流(DC)電壓源。在所描繪的實施例中，電容器系統316經由開關228耦合到接地(GND)。在其它實施例中，電容器系統316可耦合到除接地以外的參考電壓，例如具有低于Vref2的電平的電平的DC電壓源。在取樣階段期間，開關224、227到229及318閉合。此將感測電路306耦合到電容器214及215、將電壓VCM耦合到電容器214及215以及電容器系統316及317、將Vref2耦合到電容器系統317且將GND耦合到電容器系統316。在電容器214及215對Vp進行取樣時，可在所述電容器與感測電路306之間傳送電荷。此電荷傳送將產生跨越電容器214及215中的姆一者的等于Vp-VCM的第一電壓降。同時，電容器系統317對在電容器系統317上產生Vref2-VCM的電壓降的Vref2進行取樣。電容器系統316對在電容器系統316上產生VCM-0=VCM的電壓降的GND進行取樣。接著將開關352及354閉合，從而產生在電容器214與215之間的電荷傳送，使得跨越每ー電容器存在相等電壓降(Vp)。此還產生在電容器316與317之間的電荷傳送，使得跨越每ー電容器存在相等電壓降。跨越電容器系統中的每ー者的電壓降為放大器208將在由ADC進行的轉換的第一循環期間接收的偏置電壓(Vbias)。在用于使電荷傳送完成的充足時間之后，取樣階段結束，將開關224、227到229、318、352及354斷開，且Vp到數字值的轉換開始。所述轉換以類似于上文關于圖2的ADC 200所描述的方式的方式發生。在轉換期間，電容器系統316及317執行上文所描述的電容器216及217的功能。此配置產生單端電壓(Vp)在具有等于由電容器系統316及317存儲的偏置電壓的下限的轉換窗內的數/模轉換。在產生偏置電壓之后，系統300的ADC的轉換窗大小可通過減小耦合到所述ADC的組件(例如DAC 210及/或差分放大器208)的ー個或ー個以上參考電壓來減小。在特定實施例中，可向系統300的ー個或ー個以上組件提供參考電壓Vref2的一小部分以減小ADC的轉換窗大小且使得能夠以增加的有效分辨率進行模/數轉換。因此，ADC 300可操作以提供可調整轉換窗。偏置電路402可提供使轉換窗的下限移位的偏置電壓，且可減小ADC 300的ー個或ー個以上電壓參考以降低ADC 300的轉換 窗大小。在調整轉換窗之后，可通過ADC 300將輸入電壓以大于所述ADC的物理分辨率的有效分辨率轉換成數字值。圖4是圖3的基于電容器的偏置電路402的實例性實施例。在所描繪的實施例中，偏置電路402包括電容器系統316及317。如圖所示，電容器系統316包含開關404a到404d及電容器406a到406d，且電容器系統317包含開關405a到405d及電容器407a到407d。出于本文中圖解說明的目的，假設電容器404及405為相等大小，然而其它實施例可包含不同大小的電容器。在一些實施例中，電容器404可包含ー種以上大小的電容器。類似地，在一些實施例中，電容器405可包含ー種以上大小的電容器。特定實施例可在每ー電容器系統316或317中包含更多或更少電容器、開關或其它組件。偏置電路402可操作以產生可f禹合到ADC的輸入的偏置電壓(Vbias)。所述偏置電壓可基于電容器系統316及317中的多少個電容器406及407被嚙合而動態調整。在所描繪的實施例中，如果電容器406經配置以在取樣階段的至少一部分期間對GND進行取樣，那么嚙合所述電容器。類似地，如果電容器407經配置以在取樣階段的至少一部分期間對Vref2進行取樣，那么嚙合所述電容器。在一些實施例中，通過將串聯耦合到電容器406的開關404閉合來嚙合電容器406。舉例來說，電容器406a可經配置以通過將開關404a閉合來對GND進行取樣。類似地，在一些實施例中，通過將串聯耦合到電容器407的開關405閉合來嚙合電容器407。舉例來說，電容器407a可經配置以通過將開關405a閉合來對Vref2進行取樣。在一些實施例中，如果不嚙合電容器406或407，那么使與所述電容器串聯的開關404或405斷開。在各種實施例中，嚙合的電容器406及407的數目是基于ADC 180的預期輸入電壓。出于圖解說明的目的，將假設針對輸入電壓的特定轉換，嚙合N個電容器407，且嚙合Μ個電容器406。在嚙合所要數目個電容器406及407之后，經嚙合電容器406對GND進行取樣且經嚙合電容器407對Vref2進行取樣。在其對其相應電壓進行取樣時，每ー經嚙合電容器406及407的ー側經由開關318耦合到電壓VCM。此在每ー經嚙合電容器407上產生Vref2-VCM的電壓降且在每ー經嚙合電容器406上產生VCM_0=VCM的電壓降。盡管VCM可為任何適合電壓，但出于圖解說明的目的將假設VCM=0。因此，每ー經嚙合電容器407具有電壓降Vref2，且每ー經嚙合電容器406具有電壓降0。在此點處，存儲于電容器系統316中的電荷量約為0，且存儲于電容器系統317中的電荷量約為N*C*Vref，其中C為每ー經嚙合電容器407的電容。接著將開關354閉合，從而允許電荷從電容器系統317傳送到電容器系統316。電荷在兩個電容器系統316與317之間傳送直到跨越每ー電容器系統的電壓降相同為止。此電壓降為提供到ADC(例如系統300的ADC)的偏置電壓(Vbias)。由于電荷守恒，在開關354閉合之前及在開關354閉合之后兩個系統中的電荷量相等，因此N*OVref2=N*OVbias+M*OVbias。因此，Vbias= (N/N+M) *Vref2。通過使 N 及 Μ 的值變化(即，通過嚙合不同數目個電容器來操作)，可針對偏置電壓產生Vref2的各種分數電平。在此實例中，如果Vref2等于10V且嚙合4個電容器407及2個電容器406，那么所得偏置電壓將為約6. 67V。作為另ー實例，如果嚙合1個電容器407及4個電容器406，那么所得偏置電壓將為約2V。偏置電壓的電平還可通過改變各種其它因子而變化，例如電容器系統316或317中的ー個或ー個以上電容器的大小、VCM的電平、Vref2的電平及(如果除GND以外的·參考電壓經由開關228耦合到電容器系統316)所述參考電壓的電平。在產生偏置電壓之后，可將開關228、229、318及354斷開，且將偏置電壓提供到ADC的放大器，例如系統300的ADC的放大器208。還可如上文所論述減小ADC(例如系統300的ADC)的轉換窗大小，因此調整轉換窗且有效地提升所述ADC的分辨率。圖5是用于調整ADC (例如ADC 180)的轉換窗的實例性方法。所述方法在步驟502處開始。在步驟504處，在包括第一多個電容器中的選定數目個電容器的第一電容器系統上對第一參考電壓進行取樣。作為ー實例，參考圖4,可在偏置電路402的ー個或ー個以上電容器407上對Vref2進行取樣。在步驟506處，在包括第二多個電容器中的選定數目個電容器的第二電容器系統上對接地進行取樣。作為ー實例，可通過偏置電路402的ー個或一個以上電容器406對GND進行取樣。在一些實施例中，可通過偏置電路402的選定電容器406對除接地以外的參考電壓進行取樣。在步驟508處，可在第一電容器系統與第二電容器系統之間傳送電荷以產生第一輸入電壓。舉例來說，可將偏置電路402的開關354閉合且電荷可在經卩齒合電容器406與407之間傳送。此可產生跨越經嚙合電容器406及407中的每ー者的相等電壓降。可接著將開關354斷開。在步驟510處，在第三電容器系統上對第二輸入電壓進行取樣。舉例來說，如圖3中所描繪，可在開關224及227閉合時通過電容器214及215對Vp進行取樣。在步驟512及514處，將第一輸入電壓及第ニ輸入電壓提供到ADC的一部分，且將第二輸入電壓與第一輸入電壓之間的差分電壓轉換成數字值。作為ー實例，在開關233閉合時，將跨越電容器214及215的電壓提供到差分放大器208的反相輸入，且將跨越兩個電容器系統316及317的電壓(即，跨越每ー經嚙合電容器406及407的電壓降)提供到差分放大器的非反相輸入。在一些實施例中，可接著減小系統300的ADC的轉換窗大小。最后，通過系統300將跨越放大器208的輸入的差分電壓轉換成數字值。特定實施例可提供以下技術優點中的一者或一者以上或者不提供以下技術優點中的任一者。特定實施例可提供具有可調整轉換窗的摸/數轉換器。偏置電路可提供使轉換窗的下限移位的偏置電壓。可減小一個或ー個以上電壓參考以降低摸/數轉換器的轉換窗大小。在特定實施例中，可將電壓以大于ADC的物理分辨率的分辨率轉換成數字值。特定實施例降低以特定分辨率執行數字轉換所需的電路面積。本文中，對計算機可讀存儲媒體的提及囊括擁有結構的ー個或ー個以上非暫時有形計算機可讀存儲媒體。作為ー實例且不以限制方式，計算機可讀存儲媒體可包含基于半導體的或其它1C(例如，現場可編程門陣列(FPGA)或ASIC)、硬盤、HDD、混合硬驅動器(HHD)、光盤、光盤驅動器(ODD)、磁光盤、磁光驅動器、軟盤、軟盤驅動器(FDD)、磁帶、全息存儲媒體、固態驅動器(SSD)、RAM驅動器、安全數字卡、安全數字驅動器或另ー適合計算機可讀存儲媒體或者在適當的情況下這些各項中的兩者或兩者以上的組合。本文中，對計算機可讀存儲媒體的提及不包含不具有在35U. S. C. § 101下受專利保護的資格的任何媒體。本文中，對計算機可讀存儲媒體的提及不包含暫時形式的信號傳輸(例如傳播的電或電磁信號自身)，從而其不具有在35U. S. C. § 101下受專利保護的資格。計算機可讀非暫時存儲媒體可為易失性、非易失性或在適當的情況下易失性與非易失性的組合。
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本文中，“或”為包含性而非互斥性，除非上下文另有明確指示或另有指示。因此，本文中，“A或B”意指“A、B或兩者”，除非上下文另有明確指示或另有指示。此外，“及”既為聯合的又為各自的，除非上下文另有明確指示或另有指示。因此，本文中，“A及B”意指“A及B，聯合地或各自地”，除非上下文另有明確指示或另有指示。本發明囊括所屬領域的技術人員將理解的對本文中的實例性實施例的所有改變、替代、變化、更改及修改。此外，在所附權利要求書中對經調適以、經配置以、能夠、經配置以、經啟用以、可操作以或操作以執行特定功能的設備或系統或者設備或系統的組件的提及囊括所述設備、系統、組件，不論其或所述特定功能是否被激活、接通或解除鎖定，只要所述設備、系統或組件經如此調適、經如此布置、能夠如此、經如此配置、經如此啟用、可如此操作或如此操作即可。
權利要求
1.一種設備，其包括 第一電容器系統，其具有第一可變電容，所述第一可變電容至少部分地基于第一多個可選擇性嚙合電容器中的經嚙合電容器的數目，所述第一電容器系統選擇性地耦合到第一參考電壓； 第二電容器系統，其具有第二可變電容，所述第二可變電容至少部分地基于第二多個可選擇性嚙合電容器中的經嚙合電容器的數目，所述第二電容器系統選擇性地耦合到第二參考電壓； 開關，其耦合到所述第一電容器系統及所述第二電容器系統，所述開關經配置以在所述開關閉合時在所述第一電容器系統與所述第二電容器系統之間傳送電荷，使得所述第一電容器系統及所述第二電容器系統各自存儲相同的第一電壓，所述第一電壓小于所述第一參考電壓；及 節點，其耦合到所述第一電容器系統、所述第二電容器系統及模/數轉換器的差分放大器的第一輸入，所述節點經配置以將所述差分放大器偏置到所述第一電壓。
2.根據權利要求I所述的設備，其中 所述第二參考電壓為所述設備的接地，且所述第一電壓等于所述第一參考電壓與所述第一多個可選擇性嚙合電容器中的經嚙合電容器的所述數目的乘積除以所述第二多個可選擇性嚙合電容器中的經嚙合電容器的所述數目。
3.根據權利要求I所述的設備，其中 所述模/數轉換器具有可變轉換窗，所述可變轉換窗隨著所述轉換窗的大小減小而在有效分辨率上增加。
4.根據權利要求I所述的設備，其進一步包括 第三電容器系統，其耦合到所述模/數轉換器的所述差分放大器的第二輸入且經配置以存儲第二電壓。
5.根據權利要求4所述的設備，其進一步包括 感測電路，其可操作以耦合到電容性觸摸傳感器且將指示所述電容性觸摸傳感器的區域的所測量電容的電荷量傳送到所述第三電容器系統。
6.一種方法，其包括 哨合包括第一多個可選擇性哨合電容器的第一電容器系統的一定數目個電容器； 哨合包括第二多個可選擇性哨合電容器的第二電容器系統的一定數目個電容器； 將所述第一電容器系統稱合到第一參考電壓； 將所述第二電容器系統耦合到第二參考電壓； 在所述第一電容器系統與所述第二電容器系統之間傳送電荷，使得所述第一電容器系統及所述第二電容器系統各自存儲相同的第一電壓，所述第一電壓小于所述第一參考電壓；及 通過節點將模/數轉換器的差分放大器偏置到所述第一電壓，所述節點耦合到所述第一電容器系統、所述第二電容器系統及所述差分放大器。
7.根據權利要求6所述的方法，其中 所述第二參考電壓為所述設備的接地，且所述第一電壓等于所述第一參考電壓與所述第一多個可選擇性嚙合電容器中的經嚙合電容器的所述數目的乘積除以所述第二多個可選擇性嚙合電容器中的經嚙合電容器的所述數目。
8.根據權利要求6所述的方法，其進一步包括 通過減小所述模/數轉換器的轉換窗的大小來增加所述模/數轉換器的分辨率。
9.一種設備，其包括 電容性觸摸傳感器，其包括多個節點；及 控制單元，其耦合到所述電容性觸摸傳感器，所述控制單元包括 第一電容器系統，其具有第一可變電容，所述第一可變電容至少部分地基于第一多個可選擇性嚙合電容器中的經嚙合電容器的數目，所述第一電容器系統選擇性地耦合到第一參考電壓； 第二電容器系統，其具有第二可變電容，所述第二可變電容至少部分地基于第二多個可選擇性嚙合電容器中的經嚙合電容器的數目，所述第二電容器系統選擇性地耦合到第二參考電壓； 開關，其耦合到所述第一電容器系統及所述第二電容器系統，所述開關經配置以在所述開關閉合時在所述第一電容器系統與所述第二電容器系統之間傳送電荷，使得所述第一電容器系統及所述第二電容器系統各自存儲相同的第一電壓，所述第一電壓小于所述第一參考電壓；及 節點，其耦合到所述第一電容器系統、所述第二電容器系統及模/數轉換器的差分放大器的第一輸入，所述節點經配置以將所述差分放大器偏置到所述第一電壓。
10.根據權利要求9所述的設備，其中 所述第二參考電壓為所述設備的接地，且所述第一電壓等于所述第一參考電壓與所述第一多個可選擇性嚙合電容器中的經嚙合電容器的所述數目的乘積除以所述第二多個可選擇性嚙合電容器中的經嚙合電容器的所述數目。
全文摘要
本申請案涉及具有可調整轉換窗的模/數轉換器。在一個實施例中，一種設備包含第一電容器系統及第二電容器系統。每一電容器系統包括來自相應多個可選擇性嚙合電容器的一個或一個以上經嚙合電容器。所述第一電容器系統及第二電容器系統分別選擇性地耦合到第一參考電壓及第二參考電壓。所述設備進一步包含開關，所述開關經配置以在所述開關閉合時在所述第一電容器系統與所述第二電容器系統之間傳送電荷，使得所述第一電容器系統及所述第二電容器系統各自存儲相同的第一電壓。所述設備進一步包含節點，所述節點耦合到所述第一電容器系統、所述第二電容器系統及模/數轉換器的差分放大器的第一輸入。所述節點經配置以將所述差分放大器偏置到所述第一電壓。
文檔編號H03M1/12GK102957429SQ20121028522
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月10日 優先權日2011年8月11日
發明者特龍·彼得森 申請人:愛特梅爾公司