觸控信號增益控制裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明是與觸控信號有關，特別是關于一種能夠有效改善模擬-數字轉換器的輸出飽和問題且可維持等效的增益放大倍率的觸控信號增益控制裝置及方法。
【背景技術】
[0002]請參照圖1，圖1為傳統的電容式觸控面板的信號處理架構。如圖1所示，驅動信號DR將會經由電容式觸控面板TP上的傳感電容將電荷耦合至電容式觸控面板TP的輸出上，此時，傳感電路SC感測到電容式觸控面板TP上的耦合電荷并將其轉換為電壓信號Vl后輸出至增益級(Gain stage)GS，并由增益級GS將電壓信號Vl放大為放大電壓信號V2后，再通過模擬-數字轉換器ADC將其轉換為數字信號V3并輸出至數字信號處理器DSP進行觸控點的座標運算及判斷。
[0003]在傳統的電容式觸控面板的信號處理架構中，增益級GS通常會被設定成固定的放大倍率，并且此一固定的放大倍率的數值大小需于信號輸入范圍與模擬-數字轉換器ADC的量化誤差的比例之間做出取舍。然而，將增益級GS設定成固定的放大倍率的作法將會導致增益級GS所輸出的放大電壓信號超過模擬-數字轉換器ADC的范圍而產生模擬-數字轉換器ADC輸出飽和的現象，尤其是在電源環境較為復雜的情況下，特別容易出現此一模擬-數字轉換器ADC輸出飽和現象。
[0004]請參照圖2A至圖2C，圖2A為輸入至增益級GS的電壓信號的時序圖；圖2B為增益級GS輸出至模擬-數字轉換器ADC的放大電壓信號的時序圖；圖2C為模擬-數字轉換器ADC輸出的數字信號的時序圖。當圖2A所示的電壓信號Vl經增益級GS放大成圖2B所不的放大電壓信號V2后,部分的放大電壓信號V2將會超過模擬-數字轉換器ADC的輸入臨界值，因此，模擬-數字轉換器ADC將會輸出如同圖2C所示的飽和于最大數字值的數字信號V3，這會使得數字信號V3損失部分信號，導致后續的數字信號處理器DSP難以根據數字信號處理器DSP進行觸控點的座標運算及判斷。
【發明內容】
[0005]因此，本發明提出一種觸控信號增益控制裝置及方法，以解決上述問題。
[0006]根據本發明的一具體實施例為一種觸控信號增益控制裝置。于此實施例中，觸控信號增益控制裝置應用于觸控傳感裝置。觸控傳感裝置包含一模擬-數字轉換器。觸控信號增益控制裝置分別耦接模擬-數字轉換器的輸入端與輸出端。觸控信號增益控制裝置包含模擬增益級、數字增益級、增益控制模塊及比較模塊。模擬增益級耦接模擬-數字轉換器的輸入端。數字增益級耦接模擬-數字轉換器的輸出端。增益控制模塊分別耦接模擬增益級及數字增益級。比較模塊耦接于模擬-數字轉換器的輸入端與增益控制模塊之間。當比較模塊根據輸入至模擬增益級的電壓信號的大小及模擬-數字轉換器的輸入臨界值產生比較結果時，增益控制模塊根據比較結果控制模擬增益級以模擬放大倍率將電壓信號放大為不超過輸入臨界值的放大電壓信號后，再由模擬-數字轉換器將放大電壓信號轉換為數字信號，增益控制模塊再根據比較結果控制數字增益級以數字放大倍率將數字信號放大為放大數字信號，其中模擬放大倍率與數字放大倍率的乘積即為放大數字信號與電壓信號的大小的比值。
[0007]于一實施例中，當比較模塊產生的比較結果為輸入至模擬增益級的電壓信號的大小乘以預設模擬放大倍率后會超過模擬-數字轉換器的輸入臨界值時，增益控制模塊根據比較結果將模擬增益級的預設模擬放大倍率調降為模擬放大倍率，以使得放大電壓信號不超過輸入臨界值。
[0008]于一實施例中，預設模擬放大倍率為放大數字信號與電壓信號的大小的增益比值。
[0009]于一實施例中，若輸入至模擬增益級的電壓信號分為多個區段，比較模塊會分別針對電壓信號的多個區段產生多個比較結果，增益控制模塊根據多個比較結果控制模擬增益級分別以多個模擬放大倍率將電壓信號的多個區段放大為放大電壓信號的多個區段，并經模擬-數字轉換器轉換為數字信號后，增益控制模塊再根據多個比較結果控制數字增益級分別以多個數字放大倍率將數字信號的多個區段放大為放大數字信號的多個區段。
[0010]于一實施例中,對每一個區段而言，模擬放大倍率與數字放大倍率的乘積相同，均等于放大數字信號的該區段與電壓信號的該區段的大小的增益比值。
[0011]根據本發明的另一具體實施例為一種觸控信號增益控制方法。于此實施例中，觸控信號增益控制方法應用于觸控傳感裝置。觸控傳感裝置包含模擬-數字轉換器。觸控信號增益控制裝置分別耦接模擬-數字轉換器的輸入端與輸出端。觸控信號增益控制方法包含下列步驟:根據輸入至模擬-數字轉換器的電壓信號的大小以及模擬-數字轉換器的輸入臨界值產生比較結果；根據比較結果以模擬放大倍率將電壓信號放大為不超過輸入臨界值的放大電壓信號；模擬-數字轉換器將放大電壓信號轉換為數字信號；根據比較結果以數字放大倍率將數字信號放大為放大數字信號。其中，模擬放大倍率與數字放大倍率的乘積即為放大數字信號與電壓信號的大小的比值。
[0012]相較于【背景技術】使用固定放大倍率的傳感電路架構容易出現模擬-數字轉換器的輸出飽和問題，根據本發明的觸控信號增益控制裝置及方法是使用比較器來偵測輸入電壓信號的大小，一旦發現輸入電壓信號過大時，即會自動將模擬增益級的放大倍率調小，以避免模擬-數字轉換器產生輸出飽和的現象，再通過數字增益級對模擬-數字轉換器所輸出的數字信號進行放大，以補足前面的模擬增益級所犧牲掉的放大倍率。因此，根據本發明的觸控信號增益控制裝置及方法不僅能夠有效改善【背景技術】中所遭遇到的模擬-數字轉換器的輸出飽和問題，而且不需真正犧牲增益級的放大倍率，故能夠提供與傳統使用固定放大倍率的傳感電路架構等效的放大倍率。
[0013]關于本發明的優點與精神可以通過以下的發明詳述及附圖得到進一步的了解。
【附圖說明】
[0014]圖1為傳統的電容式觸控面板的信號處理架構的示意圖。
[0015]圖2A為圖1中的輸入至增益級的電壓信號的時序圖。
[0016]圖2B為圖1中的增益級輸出至模擬-數字轉換器的放大電壓信號的時序圖。
[0017]圖2C為圖1中的模擬-數字轉換器輸出的數字信號的時序圖。
[0018]圖3為根據本發明的一實施例的觸控信號增益控制裝置的示意圖。
[0019]圖4A為圖3中的輸入至模擬增益級的電壓信號的時序圖。
[0020]圖4B為圖3中的模擬增益級輸出至模擬-數字轉換器的放大電壓信號的時序圖。
[0021]圖4C為圖3中的數字增益級輸出的放大數字信號的時序圖。
[0022]圖5為根據本發明的另一具體實施例的觸控信號增益控制方法的流程圖。
[0023]主要組件符號說明:
[0024]SlO?SI6:流程步驟
[0025]DR:驅動信號
[0026]TP:電容式觸控面板
[0027]SC:傳感電路
[0028]GS:增益級
[0029]ADC:模擬-數字轉換器
[0030]DSP:數字信號處理器
[0031]3:觸控信號增益控制裝置
[0032]30:模擬增益級
[0033]32:數字增益級
[0034]34:增益控制模塊
[0035]36:比較模塊
[0036]V1:電壓信號
[0037]V2:放大電壓信號
[0038]V3:數字信號
[0039]V4:放大數字信號
[0040]Vla?Vlc:電壓信號的區段
[0041]V2a?N2c:放大電壓信號的區段
[0042]V3a?V3c:數字信號的區段
[0043]V4a?V4c: