(57)【要約】      （修正有）【課題】静電容量測定の方法を提供する。【解決手段】静電容量測定回路のフィードバックコンデンサを第１の電圧レベルにリセット５０２し、測定フェーズを開始するためにセンサ電極と差動増幅器の第１の入力部とを結合５０６し、フィードバックコンデンサと差動増幅器の出力部との間の複数のスイッチの第１のスイッチを閉じる５０８ことを含む。第１のスイッチを閉じるときフィードバックコンデンサと直列に結合される第１のスイッチに第１の抵抗値を適用する。さらに、ある時間遅延の後に、複数のスイッチの第２のスイッチをオンし、第１のスイッチと並列に結合される第２のスイッチにおいて第２の抵抗値を生じさせ、第１のスイッチを閉じてからある遅延の後に複数のスイッチの残りを閉じ５１０、センサ電極と入力物体との間の結合に相当する絶対静電容量が測定されるようにセンサ電極の電荷を積分するために差動増幅器を動作させる５１２ことを含む。【選択図】図５
2019066485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量測定の方法であって、当該方法は、
静電容量測定回路のフィードバックコンデンサを第１の電圧レベルにリセットするステップであって、前記フィードバックコンデンサが差動増幅器の第１の入力部と前記差動増幅器の出力部との間に結合されている、ステップと、
前記フィードバックコンデンサと前記差動増幅器の前記出力部との間の複数のスイッチを開くステップと、
測定フェーズを開始するためにセンサ電極と前記差動増幅器の前記第１の入力部とを結合するステップと、
前記フィードバックコンデンサと前記差動増幅器の前記出力部との間の前記複数のスイッチの第１のスイッチを閉じるステップであり、該第１のスイッチを閉じるステップにより前記フィードバックコンデンサと直列に結合される前記第１のスイッチに第１の抵抗値を適用する、ステップと、
ある時間遅延の後に、前記複数のスイッチの第２のスイッチをオンし、前記第１のスイッチと並列に結合される前記第２のスイッチにおいて第２の抵抗値を生じさせるステップと、
前記第１のスイッチを閉じてからある遅延の後に前記複数のスイッチの残りを閉じるステップと、
前記センサ電極と入力物体との間の結合に相当する絶対静電容量が測定されるように前記センサ電極の電荷を積分するために前記差動増幅器を動作させるステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記静電容量測定回路の前記フィードバックコンデンサを前記第１の電圧レベルにリセットするステップが、
前記フィードバックコンデンサを第２の電圧レベルに結合し前記フィードバックコンデンサをバックグラウンド静電容量消去のためにプリチャージするように、プリチャージスイッチを動作させるサブステップ、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フィードバックコンデンサと前記差動増幅器の前記出力部との間の前記複数のスイッチの前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチが、
第１の端子、第２の端子、及び第３の端子を有する第１のトランジスター及び第２のトランジスターであって、前記第１のスイッチの前記第１の端子及び前記第２のスイッチの前記第１の端子が並列に接続され、前記第１のスイッチの前記第２の端子及び前記第２のスイッチの前記第２の端子が並列に接続されており、前記第１のトランジスター及び前記第２のトランジスターが、前記第１のトランジスターの前記第３の端子及び前記第２のトランジスターの前記第３の端子で複数の制御信号を受信するように構成されている、第１のトランジスター及び第２のトランジスター、
を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記フィードバックコンデンサと前記差動増幅器の前記出力部との間の前記複数のスイッチの前記第１のスイッチを閉じるステップが、
前記第１のスイッチを、前記第１のスイッチに第１の抵抗値を生じさせる線形モードへと動作させるサブステップをさらに含み、
前記第１のスイッチを閉じてから前記遅延の後に前記複数のスイッチの前記残りを閉じるステップが、
前記第２のスイッチを、前記第２のスイッチに第２の抵抗値を生じさせる飽和モードへと動作させるサブステップであって、前記第１の抵抗値が前記第２の抵抗値よりも大きい、サブステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記フィードバックコンデンサが複数のフィードバックコンデンサを備えており、前記複数のフィードバックコンデンサのそれぞれが前記複数のスイッチの関連付けられたスイッチと直列に配置されている、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記フィードバックコンデンサと前記差動増幅器の前記出力部との間の前記複数のスイッチの各スイッチが、前記差動増幅器の前記第１の入力部と前記差動増幅器の前記出力部との間に関連付けられた前記フィードバックコンデンサを結合するように構成されている、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
[開示の分野]
[0001]実施形態は、一般には入力感知、詳細には静電容量感知（capacitance sensing：キャパシタンスセンシング）に関する。
【関連技術の説明】
【０００２】
[0002]近接センサ装置（一般にタッチパッド又はタッチセンサ装置とも呼ばれる）を含む入力装置は、様々な電子システムにおいて広く使用されている。近接センサ装置は、典型的には、しばしば表面によって境界が定められる感知領域を含み、この感知領域において近接センサ装置が１つ又は複数の入力物体の存在、位置、及び／又は動きを決定する。近接センサ装置を使用して電子システムのためのインタフェースを提供することができる。例えば、近接センサ装置は、より大きな計算機システムに対する入力装置（ノート型コンピュータ若しくはデスクトップコンピュータに組み込まれた、又はそれらの周辺にある不透明なタッチパッドなど）としてしばしば使用される。近接センサ装置は、より小さな計算機システムにおいてもしばしば使用される（携帯電話に組み込まれたタッチスクリーンなど）。
【概要】
【０００３】
[0003]本開示の実施形態は、静電容量感知装置のための処理システムを提供する。本処理システムは、センサ電極からの静電容量を測定するためにセンサ電極に結合されるように構成された静電容量測定回路を含む。静電容量測定回路は、センサ電極に結合された第１の入力部、第２の入力部、及び出力部を有する差動増幅器、並びに差動増幅器の第１の入力部と差動増幅器の出力部との間に結合されたフィードバックコンデンサを含む。静電容量測定回路は、フィードバックコンデンサと差動増幅器の出力部との間に直列に結合された第１のスイッチ及び第２のスイッチをさらに含む。静電容量測定回路は、第１のスイッチをオンし、フィードバックコンデンサと直列に第１の抵抗値を適用するように構成された制御モジュールを含む。制御モジュールは、ある時間遅延の後に、第２のスイッチをオンし、第１の抵抗と並列に第２の抵抗を配置し、それによってフィードバックコンデンサと直列の総抵抗を低下させるようにさらに構成されている。
【０００４】
[0004]本開示の別の実施形態は、静電容量感知装置のための処理システムを提供する。処理システムは、センサ電極からの静電容量の測定のためにセンサ電極に結合されるように構成された静電容量測定回路を含む。静電容量測定回路は、センサ電極に結合された第１の入力部、第２の入力部、及び出力部を有する差動増幅器を含む。静電容量測定回路は、差動増幅器の第１の入力部と差動増幅器の出力部との間に結合された第１のフィードバック静電容量、及び第１のフィードバック静電容量と並列に結合された第２のフィードバック静電容量を含む。第２のフィードバック静電容量は、複数の関連付けられたスイッチと直列の複数のコンデンサを含む。静電容量測定回路は、積分フェーズ中に、複数のスイッチの各スイッチを制御して関連付けられたコンデンサを順次遅延の後に差動増幅器の出力部に結合するように構成された制御モジュールをさらに含む。
【０００５】
[0005]本開示の別の実施形態では、静電容量測定の方法が提供される。本方法は、静電容量測定回路のフィードバックコンデンサを第１の電圧レベルにリセットするステップと、測定フェーズを開始するためにセンサ電極と差動増幅器の第１の入力部とを結合するステップと、を含む。フィードバックコンデンサが差動増幅器の第１の入力部と差動増幅器の出力部との間に結合されている。さらに、本方法は、フィードバックコンデンサと差動増幅器の出力部との間の複数のスイッチの第１のスイッチを閉じるステップを含む。第１のスイッチを閉じるステップによりフィードバックコンデンサと直列に結合される第１のスイッチに第１の抵抗値を適用する。さらに、本方法は、ある時間遅延の後に、複数のスイッチの第２のスイッチをオンし、第１のスイッチと並列に結合される第２のスイッチにおいて第２の抵抗値を生じさせるステップと、第１のスイッチを閉じてからある遅延の後に複数のスイッチの残りを閉じるステップと、センサ電極と入力物体との間の結合に相当する絶対静電容量が測定されるようにセンサ電極の電荷を積分するために差動増幅器を動作させるステップと、を含む。
【０００６】
[0006]実施形態の上記の特徴を詳細に理解することができるように、一部が添付図面に示される実施形態を参照することによって上で要約された実施形態のより具体的な説明を行うことができる。しかしながら、添付図面は、典型的な実施形態のみを示し、したがって、範囲を限定していると考えられるべきではなく、その理由は他の効果的な実施形態を受け入れることができるためである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】[0007]図１は、一例による入力装置を含むシステムのブロック図である。
【０００８】
【図２】[0008]図２は、本開示の実施形態による静電容量センサ装置を示すブロック図である。
【０００９】
【図３Ａ】[0009]図３Ａは、本開示の実施形態による、リセットフェーズ及び積分フェーズを含む、絶対静電容量感知のサイクルを通した静電容量測定回路の動作を示す。
【図３Ｂ】[0009]図３Ｂは、本開示の実施形態による、リセットフェーズ及び積分フェーズを含む、絶対静電容量感知のサイクルを通した静電容量測定回路の動作を示す。
【００１０】
【図４】[0010]図４は、一実施形態による、センサ電極からの静電容量を測定するためにセンサ電極に結合されるように構成された静電容量測定回路の回路図である。
【００１１】
【図５】[0011]図５は、一実施形態による、電荷積分器を用いて静電容量を測定する方法を示す流れ図である。
【００１２】
【図６Ａ】[0012]図６Ａは、本開示の一実施形態による、リセットフェーズ及び積分フェーズを含む、絶対静電容量感知のサイクルを通した静電容量測定回路の動作を示す。
【図６Ｂ】[0012]図６Ｂは、本開示の一実施形態による、リセットフェーズ及び積分フェーズを含む、絶対静電容量感知のサイクルを通した静電容量測定回路の動作を示す。
【図６Ｃ】[0012]図６Ｃは、本開示の一実施形態による、リセットフェーズ及び積分フェーズを含む、絶対静電容量感知のサイクルを通した静電容量測定回路の動作を示す。
【図６Ｄ】[0012]図６Ｄは、本開示の一実施形態による、リセットフェーズ及び積分フェーズを含む、絶対静電容量感知のサイクルを通した静電容量測定回路の動作を示す。
【００１３】
【図７】[0013]図７は、本開示の一実施形態による、電荷を生成するための回路を示すブロック図である。
【００１４】
【図８】[0014]図８は、本開示の一実施形態による、電流入力波形を示すチャート図である。
【００１５】
【図９】[00１]図９は、本開示の一実施形態による、記載されたスイッチングスキームを使用するチャージポンプ回路を示すブロック図である。
【詳細な説明】
【００１６】
[0016]理解を容易にするために、可能な場合は、各図に共通の同一の要素を指定するために同一の参照数字を使用した。一実施形態の要素は、他の実施形態に有益に組み込まれてもよいと考えられている。
【００１７】
[0017]以下の詳細な説明は、本質的に単なる例示であって、実施形態又はそのような実施形態の用途及び使用法を限定することは意図されていない。さらに、前述の技術分野、背景、概要又は以下の詳細な説明で提示された、いかなる明示された又は暗示された理論によっても拘束される意図はない。
【００１８】
[0018]ここで図を見てみると、図１は、本発明の実施形態による、例示的な入力装置１００のブロック図である。入力装置１００は、電子システム（図示せず）に入力を提供するように構成されていてもよい。本文書で使用されるように、用語「電子システム」（又は「電子装置」）は、電子的に情報を処理することができる任意のシステムを広く指す。電子システムの一部の非限定的な例には、すべてのサイズ及び形状のパーソナルコンピュータ、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ネットブックコンピュータ、タブレット、ウェブブラウザ、ｅブックリーダー、及び携帯情報端末（ＰＤＡ）が含まれる。さらなる例示的な電子システムには、入力装置１００、別個のジョイスティック又はキースイッチを含む物理的なキーボードなどの複合入力装置が含まれる。さらに、例示的な電子システムには、（遠隔制御装置及びマウスを含む）データ入力装置並びに（表示画面及びプリンタを含む）データ出力装置などの周辺装置が含まれる。他の例には、遠隔端末、キオスク、及びビデオゲーム機（例えば、ビデオゲームコンソール、携帯ゲーム機など）が含まれる。他の例には、（スマートフォンなどの携帯電話を含む）通信装置、並びに（記録装置、編集機、並びにテレビ、セットトップボックス、音楽再生装置、デジタルフォトフレーム、及びデジタルカメラなどの再生装置を含む）メディア装置が含まれる。さらに、電子システムは、入力装置に対するホスト又はスレーブであってもよい。
【００１９】
[0019]入力装置１００は、電子システムの物理的な一部として実装されてもよく、又は電子システムと物理的に離れていてもよい。必要に応じて、入力装置１００は、下記の、すなわちバス、ネットワーク、及び他の有線相互接続又は無線相互接続のいずれか１つ又は複数を使用して電子システムの一部と通信してもよい。例として、Ｉ２Ｃ、ＳＰＩ、ＰＳ／２、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＲＦ、及びＩＲＤＡが含まれる。
【００２０】
[0020]図１では、入力装置１００は、感知領域１２０の１つ又は複数の入力物体１４０によって提供される入力を感知するように構成された、（しばしば「タッチパッド」又は「タッチセンサ装置」とも呼ばれる）近接センサ装置として示されている。図１に示すように、例示的な入力物体には、指及びスタイラスが含まれる。
【００２１】
[0021]感知領域１２０は、入力装置１００がユーザ入力（例えば、１つ又は複数の入力物体１４０によって提供されるユーザ入力）を検出することができる入力装置１００の上の、周囲の、中の、及び／又は近くのいかなる空間も包含する。特定の感知領域のサイズ、形状、及び位置は、実施形態間で大きく変わることがある。一部の実施形態では、感知領域１２０は、信号対雑音比が、十分に正確な物体検出の妨げとなるまで、入力装置１００の表面から１つ又は複数の方向に空間内へと延在する。この感知領域１２０が特定方向に延在する距離は、様々な実施形態において、１ミリメートル未満、ミリメートル、センチメートル、又はそれ以上のオーダであってもよく、使用される感知技術のタイプ及び所望の精度に応じて著しく変わる場合がある。したがって、一部の実施形態は、入力装置１００のいかなる表面との接触も含まない、入力装置１００の入力表面（例えば、タッチ表面）との接触を含む、ある量の印加された力又は圧力と結合された入力装置１００の入力表面との接触を含む、及び／又はそれらの組合せを含む入力を感知する。様々な実施形態において、入力表面は、センサ電極が存在するケーシングの表面によって、センサ電極又は任意のケーシング上に施されるフェースシートなどによって提供されてもよい。一部の実施形態では、感知領域１２０は、入力装置１００の入力表面に投影されたときに矩形形状を有する。
【００２２】
[0022]入力装置１００は、感知領域１２０のユーザ入力を検出するためのセンサ構成部品及び感知技術の任意の組合せを利用してもよい。入力装置１００は、ユーザ入力の検出のための１つ又は複数の感知素子を備える。いくつかの非限定的な例として、入力装置１００は、静電容量性、弾性、抵抗性、誘導性、磁気、音響、超音波、及び／又は光学技法を使用してもよい。一部の実施態様は、一次元、二次元、三次元、又はそれ以上の空間に広がる画像を提供するように構成されている。一部の実施態様は、特定の軸又は面に沿って入力の投影を行うように構成されている。入力装置１００の一部の抵抗性の実施態様では、可撓性及び伝導性の第１の層が１つ又は複数のスペーサ素子によって伝導性の第２の層から分離されている。動作中に、１つ又は複数の電圧勾配が層の両端間に生成される。可撓性の第１の層を押すことによって、この層を、層間の電気的接触を生成するように十分に反らすことができ、結果として層間の接触点（複数可）を反映する電圧出力が得られる。これらの電圧出力を使用して位置情報を決定してもよい。
【００２３】
[0023]入力装置１００の一部の誘導性の実施態様では、１つ又は複数の感知素子は、共振コイル又はコイル対によって誘起されるループ電流を捕らえる。次いで、電流の大きさ、位相、及び周波数のある組合せを使用して位置情報を決定してもよい。
【００２４】
[0024]入力装置１００の一部の静電容量性の実施態様では、電圧又は電流を印加して電場を生成する。近くの入力物体によって電場の変化を引き起こし、電圧、電流などの変化として検出ことができる静電容量結合における検出可能な変化を生成する。
【００２５】
[0025]一部の静電容量性の実施態様は、電場を生成するために静電容量感知素子のアレイ、又は他の規則的な若しくは不規則なパターンを利用する。一部の静電容量性の実施態様では、別々の感知素子をオーミックに短絡してより大きなセンサ電極を形成してもよい。一部の静電容量性の実施態様は、一様に抵抗性であってもよい抵抗性のシートを利用する。
【００２６】
[0026]一部の静電容量性の実施態様は、センサ電極と入力物体との間の静電容量結合の変化に基づいた「自己静電容量」（又は「絶対静電容量」）感知方法を利用する。様々な実施形態において、センサ電極の近くの入力物体は、センサ電極の近くの電場を変え、測定される静電容量結合を変化させる。一実施態様では、絶対静電容量感知方法は、基準電圧（例えば、システムグランド）に対してセンサ電極を変調することによって、及びセンサ電極と入力物体との間の静電容量結合を検出することによって動作する。
【００２７】
[0027]一部の静電容量性の実施態様は、センサ電極間の静電容量結合の変化に基づいた「相互静電容量」（又は「トランス静電容量」）感知方法を利用する。様々な実施形態において、センサ電極の近くの入力物体は、センサ電極間の電場を変え、測定される静電容量結合を変化させる。一実施態様では、トランス静電容量感知方法は、１つ又は複数の送信器センサ電極（「送信器電極」又は「送信器」でもある）と１つ又は複数の受信器センサ電極（「受信器電極」又は「受信器」でもある）との間の静電容量結合を検出することによって動作する。送信器センサ電極を基準電圧（例えば、システムグランド）に対して変調し送信器信号を送信してもよい。受信器センサ電極を基準電圧に対して実質的に一定に保持し、結果として生じる信号の受信を容易に行うことができる。結果として生じる信号は、１つ又は複数の送信器信号及び／又は１つ又は複数の周囲の干渉源（例えば、他の電磁気信号）に対応する影響（複数可）を含んでもよい。センサ電極は、専用の送信器若しくは受信器であってもよく、又は、センサ電極は、送信及び受信の両方を行うよう構成されてもよい。或は、受信器電極は、グラウンドに対して変調されてもよい。
【００２８】
[0028]図１では、処理システム１１０は、入力装置１００の一部として示されている。処理システム１１０は、感知領域１２０の入力を検出するために入力装置１００のハードウェアを動作させるように構成されている。処理システム１１０は、１つ若しくは複数の集積回路（ＩＣ）及び／又は他の回路構成部品の一部或はすべてを備える。例えば、相互静電容量センサ装置のための処理システムは、送信器センサ電極によって信号を送信するように構成された送信器回路、及び／又は受信器センサ電極によって信号を受信するように構成された受信器回路を備えてもよい。一部の実施形態では、処理システム１１０は、ファームウェアコード、ソフトウェアコードなどの電子的可読命令も備える。一部の実施形態では、処理システム１１０を構成する構成部品は、入力装置１００の感知素子（複数可）の近くなどに一緒に置かれる。他の実施形態では、処理システム１１０の構成部品は、入力装置１００の感知素子（複数可）の近くの１つ又は複数の構成部品及び他のどこかの１つ又は複数の構成部品と物理的に離れている。例えば、入力装置１００は、デスクトップコンピュータに結合された周辺装置であってもよく、処理システム１１０は、デスクトップコンピュータの中央処理装置上で動くように構成されたソフトウェア、及び中央処理装置とは別個の（恐らくは関連付けられたファームウェアを有する）１つ又は複数のＩＣを備えてもよい。別の例として、入力装置１００は、電話機に物理的に組み込まれてもよく、処理システム１１０は、電話機のメインプロセッサーの一部である回路及びファームウェアを備えてもよい。一部の実施形態では、処理システム１１０は、入力装置１００を実施する目的にある。他の実施形態では、処理システム１１０は、表示画面を動作させる、触覚型のアクチュエータを駆動するなどの他の機能も行う。
【００２９】
[0029]処理システム１１０は、処理システム１１０の異なる機能を扱う１組のモジュールとして実装されてもよい。各モジュールは、処理システム１１０の一部である回路、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの組合せを備えてもよい。様々な実施形態において、モジュールの異なる組合せが使用されてもよい。例示的なモジュールには、センサ電極及び表示画面などのハードウェアを動作させるためのハードウェア動作モジュール、センサ信号及び位置情報などのデータを処理するためのデータ処理モジュール、並びに情報を報告するための報告モジュールが含まれる。さらに例示的なモジュールには、感知素子（複数可）を動作させ、入力を検出するように構成されたセンサ操作モジュール、モード変更ジェスチャーなどのジェスチャーを識別するように構成された識別モジュール、及び動作モードを変更するためのモード変更モジュールが含まれる。
【００３０】
[0030]一部の実施形態では、処理システム１１０は、１つ又は複数の動作を引き起こすことによって感知領域１２０におけるユーザ入力（又はユーザ入力の欠如）に直ちに応答する。例示的な動作には、操作モードの変更、並びにＧＵＩ動作、例えば、カーソル移動、選択、メニューナビゲーション、及び他の機能などが含まれる。一部の実施形態では、処理システム１１０は、電子システムの一部に（例えば、別個の中央処理システムが存在する場合は、処理システム１１０とは別個の電子システムの中央処理システムに）入力（又は入力の欠如）に関する情報を提供する。一部の実施形態では、電子システムのある部分は、処理システム１１０から受け取った情報を処理してユーザ入力に作用し、例えば、モード変更動作及びＧＵＩ動作を含む、あらゆる動作を容易に行えるようにする。
【００３１】
[0031]例えば、一部の実施形態では、処理システム１１０は、入力装置１００の感知素子（複数可）を動作させ、感知領域１２０における入力（又は入力の欠如）を示す電気信号を生成する。処理システム１１０は、電子システムに提供される情報を生成する際に電気信号に対して任意の適切な量の処理を行ってもよい。例えば、処理システム１１０は、センサ電極から得られたアナログ電気信号をデジタル化してもよい。別の例として、処理システム１１０は、フィルタリング又は他の信号調節を行うことができる。さらに別の例として、処理システム１１０は、情報が電気信号とベースラインの差を反映するように、ベースラインを減じる、さもなければ報告してもよい。さらなる例として、処理システム１１０は、位置情報を決定する、入力を命令として認識する、筆跡を認識することなどができる。
【００３２】
[0032]本明細書で広く使用されているような「位置情報」は、絶対位置、相対位置、速度、加速度、及び他のタイプの空間的情報を包含する。例示的な「ゼロ次元の」位置情報は、近くの／遠くの、又は接触した／非接触の情報を含む。例示的な「一次元の」位置情報には、軸に沿った位置が含まれる。例示的な「二次元の」位置情報には、面内の動きが含まれる。例示的な「三次元の」位置情報には、空間における瞬間の又は平均の速度が含まれる。さらなる例には、空間的情報の他の表現が含まれる。また、例えば、ある時間にわたって位置、動き、又は瞬間の速度を追跡する履歴データを含む、１つ又は複数のタイプの位置情報に関する履歴データを決定する及び／又は保存してもよい。
【００３３】
[0033]一部の実施形態では、入力装置１００は、処理システム１１０によって、又は他のなんらかの処理システムによって動作する追加の入力構成部品が実装されている。これらの追加の入力構成部品は、感知領域１２０の入力に対する冗長な機能性又は他のなんらかの機能性を提供してもよい。図１は、入力装置１００を使用して、項目の選択を容易にするために使用することができる感知領域１２０の近くのボタン１３０を示す。他のタイプの追加の入力構成部品には、スライダ、ボール、ホイール、スイッチなどが含まれる。反対に、一部の実施形態では、入力装置１００は、他の入力構成部品が全く実装されていなくてもよい。
【００３４】
[0034]一部の実施形態では、入力装置１００は、タッチ画面インタフェースを備え、感知領域１２０は、表示画面の活性領域の少なくとも一部とオーバーラップする。例えば、入力装置１００は、表示画面を覆う実質的に透明なセンサ電極を備え、関連付けられた電子システムのためのタッチ画面インタフェースを提供してもよい。表示画面は、ユーザへのビジュアルインターフェイスを表示することができる任意のタイプのダイナミックディスプレイであってもよく、任意のタイプの発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマ、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）、又は他のディスプレイ技術を含んでもよい。入力装置１００及び表示画面は、物理的要素を共有してもよい。例えば、一部の実施形態は、表示及び検知のために同一の電気的構成要素のいくつかを利用してもよい。別の例として、表示画面は、処理システム１１０によって一部が又は全体が動作してもよい。
【００３５】
[0035]本発明の多くの実施形態は、完全に機能する装置の文脈において記載されているが、本発明のメカニズムは、様々な形態でプログラム製品（例えば、ソフトウェア）として配布することができることを理解されたい。例えば、本発明のメカニズムは、電子プロセッサによって読み取り可能な情報担持媒体（例えば、処理システム１１０によって読み取り可能な非一時的な、コンピュータ読み取り可能及び／又は記録可能／書き込み可能情報担持媒体）上のソフトウェアプログラムとして実施され配布されてもよい。さらに、本発明の実施形態は、配布を実行するために使用される特定のタイプの媒体に関係なく等しく適用される。非一時的な、電子的に読み取り可能な媒体の例には、様々なディスク、メモリスティック、メモリカード、メモリモジュールなどが含まれる。電子的に読み取り可能な媒体は、フラッシュ、光学、磁気、ホログラフィー、又はその他の記憶技術に基づいてもよい。
【００３６】
[0036]図２は、一部の実施形態による、例示的なセンサ電極パターンの一部を有し、このパターンに関連付けられた感知領域１２０において感知するように構成された入力装置１００の一実施形態を示す。図及び説明を明瞭にするために、図２は、センサパターンを複数の単純な矩形として表しているが、アレイは、図示しない他の幾何学形状及び／又は様々な構成要素を有することができることを理解されたい。このセンサ電極パターンは、第１の複数のセンサ電極２１０（２１０−１、２１０−２、２１０−３、．．．、２１０−ｎ）、及び第１の複数のセンサ電極２１０上に配置された第２の複数のセンサ電極２２０（２２０−１、２２０−２、２２０−３、．．．、２２０−ｎ）を備える。
【００３７】
[0037]センサ電極２１０、２２０は、典型的には互いにオーミックに絶縁されている。さらに、センサ電極２１０が複数のサブ電極を含んでいるところでは、サブ電極は、互いにオーミックに絶縁されていてもよい。一実施形態において、センサ電極２１０はすべて、基板の単一層上に配置され得る。センサ電極が単一の基板に配置されて示されているが、一部の実施形態では、センサ電極は、２つ以上の基板に配置されてもよい。例えば、一部のセンサ電極は、第１の基板に配置されてもよく、他のセンサ電極は、第１の基板に付着させた第２の基板に配置されてもよい。
【００３８】
[0038]一般に、処理システム１１０は、感知信号によってセンサ電極パターンの感知素子を励起し、又は駆動し、感知信号及び感知領域１２０における入力の影響を含む、誘起される又は結果として生じる信号を測定する。本明細書で使用されるような、用語「励起する」、「駆動する」は、駆動される素子のある電気的な態様を制御することを包含する。例えば、ワイヤを流れる電流を駆動する、電荷を導体内へと駆動する、実質的に一定の又は変化する電圧波形を電極上に駆動することなどが可能である。感知信号は、ある時間にわたって一定であっても、実質的に一定であっても、又は変化してもよく、一般に、形状、周波数、大きさ、及び位相を含む。感知信号は、グランド信号又は他の基準信号などの「受動信号」とは対照的に「能動信号」と呼ばれることがある。また、感知信号は、トランス静電容量感知で使用される場合は「送信器信号」、又は絶対感知で使用される場合は「絶対感知信号」若しくは「変調信号」と呼ばれることがある。
【００３９】
[0039]一例において、処理システム１１０は、電圧によってセンサ電極パターンの感知素子（複数可）を駆動し、感知素子（複数可）上の結果として生じるそれぞれの電荷を感知する。すなわち、感知信号は、電圧信号であり、結果として生じる信号は、電荷信号（例えば、積分された電流信号などの蓄積された電荷を示す信号）である。静電容量は、印加される電圧に比例し、蓄積される電荷に反比例する。処理システム１１０は、感知された電荷から静電容量の測定値（複数可）を決定することができる。別の例において、処理システム１１０は、電荷によってセンサ電極パターンの感知素子（複数可）を駆動し、感知素子（複数可）上の結果として生じるそれぞれの電圧を感知する。すなわち、感知信号は、電荷の蓄積を引き起こす信号（例えば、電流信号）であり、結果として生じる信号は、電圧信号である。処理システム１１０は、感知された電圧から静電容量の測定値（複数可）を決定することができる。一般に、用語「感知信号」は、電荷を感知するための駆動電圧及び電圧を感知するための駆動電荷の両方、並びに静電容量の指標を得るために使用することができるその他のタイプの信号を包含することが意図されている。「静電容量の指標」には、静電容量を導出することができる電荷、電流、電圧などの測定値が含まれる。
【００４０】
[0040]処理システム１１０は、センサモジュール２０２及び決定モジュール２０４を含むことができる。センサモジュール２０２及び決定モジュール２０４は、処理システム１１０の異なる機能を行うモジュールを備える。他の例では、１つ又は複数の他のモジュール２０６の異なる構成が本明細書に記載された機能を行うことができる。センサモジュール２０２及び決定モジュール２０４は、回路を含むことができ、さらにファームウェア、ソフトウェア、又は回路と共同して動作するそれらの組合せを含むことができる。
【００４１】
[0041]センサモジュール２０２は、１つ又は複数のスキーム（「励起スキーム」）に応じて１つ又は複数のサイクル（「励起サイクル」）にわたってセンサ電極パターンの１つ又は複数の感知素子上の感知信号（複数可）を選択的に駆動する。各励起サイクル中に、センサモジュール２０２は、センサ電極パターンの１つ又は複数の感知素子からの結果として生じる信号（複数可）を選択的に感知することができる。各励起サイクルは、関連付けられた時間間隔を有し、その時間間隔中に感知信号が駆動され、結果として生じる信号が測定される。
【００４２】
[0042]１つのタイプの励起スキームでは、センサモジュール２０２は、絶対静電容量感知のためにセンサ電極パターンの感知素子を選択的に駆動することができる。絶対静電容量感知では、センサモジュール２０２は、センサ電極（複数可）２１０、２２０の電圧、電荷、又は電流を測定し、センサ電極（複数可）２１０、２２０と入力物体との間の静電容量を示す、結果として生じる信号を得ることができる。そのような励起スキームでは、選択された感知素子（複数可）と入力物体（複数可）との間の絶対静電容量の測定値は、結果として生じる信号（複数可）から決定される。
【００４３】
[0043]別のタイプの励起スキームでは、センサモジュール２０２は、トランス静電容量感知のためにセンサ電極パターンの感知素子を選択的に駆動することができる。トランス静電容量感知では、センサモジュール２０２は、送信器信号（複数可）によって、選択された送信器センサ電極を駆動し、選択された受信器センサ電極から、結果として生じる信号を感知する。そのような励起スキームでは、送信器電極と受信器電極との間のトランス静電容量の測定値は、結果として生じる信号から決定される。一例において、センサモジュール２０２は、送信器信号（複数可）によって、選択されたセンサ電極２１０を駆動し、センサ電極２２０から、結果として生じる信号を受信することができる。
【００４４】
[0044]いかなる励起サイクルにおいても、センサモジュール２０２は、基準信号及び保護信号を含む、他の信号によってセンサ電極パターンの感知素子を駆動することができる。すなわち、感知信号によって駆動されない、又は結果として生じる信号を受信するように感知されないセンサ電極パターンの感知素子は、基準信号、保護信号によって駆動されてもよく、或は浮遊状態のままであってもよい（すなわち、いかなる信号によっても駆動されない）。基準信号は、グランド信号（例えば、システムグランド）、又はその他の一定の若しくは実質的に一定の電圧信号であってもよい。保護信号は、送信器信号の形状、大きさ、周波数、又は位相の少なくとも１つが同様の又は同一の信号であってもよい。
【００４５】
[0045]「システムグランド」は、システム構成要素によって共有される共通の電圧を指すことができる。例えば、携帯電話の静電容量感知システムは、時として電話機の電源（例えば、充電器又はバッテリー）によって提供されるシステムグランドを基準とすることがある。システムグランドは、アース又はその他の基準に対して固定されていなくてもよい。例えば、テーブル上の携帯電話は、通常、浮いたシステムグランドを有する。自由空間を介してアースグランドに強く結合された人間によって保持される携帯電話は、その人間に対して接地され得るが、この人間グランドは、アースグランドに対して変化することがある。多くのシステムでは、システムグランドは、システムの最大領域の電極に接続されるか、又はその電極によって提供される。静電容量センサ装置２００は、そのようなシステムグランド電極に近接して位置する（例えば、グランド面又はバックプレーン上方に位置する）ことができる。
【００４６】
[0046]決定モジュール２０４は、センサモジュール２０２によって得られた、結果として生じる信号に基づいて静電容量測定を行う。静電容量測定は、素子間の静電容量結合の変化（「静電容量の変化」とも呼ばれる）を含むことができる。例えば、決定モジュール２０４は、入力物体（複数可）が存在しない場合の素子間の静電容量結合のベースライン測定値を決定することができる。次いで、決定モジュール２０４は、静電容量結合のベースライン測定値を入力物体（複数可）が存在する状態の静電容量結合の測定値と組み合わせて、静電容量結合の変化を決定することができる。
【００４７】
[0047]一例において、決定モジュール２０４は、「静電容量ピクセル」として、感知領域１２０の特定の部分に関連付けられた複数の静電容量測定を行い、「静電容量画像」又は「静電容量フレーム」を生成することができる。静電容量画像の静電容量ピクセルは、センサ電極パターンの感知素子を使用して静電容量結合を測定することができる感知領域１２０内の位置を表わす。例えば、静電容量ピクセルは、入力物体（複数可）によって影響を受けるセンサ電極２１０−１と別のセンサ電極２２０−１との間のトランス静電容量結合に相当することができる。別の例において、静電容量ピクセルは、センサ電極２１０又は２２０の絶対静電容量に相当することができる。決定モジュール２０４は、センサモジュール２０２によって得られた、結果として生じる信号を使用して、静電容量結合の変化のアレイを決定し、静電容量画像を形成する静電容量ピクセルのｘｙアレイを生成することができる。静電容量画像は、トランス静電容量感知（例えば、トランス静電容量画像）を使用して得られても、又は絶対静電容量感知（例えば、絶対静電容量画像）を使用して得られてもよい。このようにして、処理システム１１０は、感知領域１２０の入力物体（複数可）に関連して測定された応答のスナップショットである静電容量画像を捕らえることができる。所与の静電容量画像は、感知領域の静電容量ピクセルのすべて、又は静電容量ピクセルのサブセットのみを含むことができる。
【００４８】
[0048]別の例において、決定モジュール２０４は、感知領域１２０の特定の軸に関連付けられた複数の静電容量測定を行い、その軸に沿った「静電容量プロファイル」を生成することができる。例えば、決定モジュール２０４は、センサ電極２１０−Ｎ及び／又はセンサ電極２２０−Ｎによって規定された軸に沿った絶対静電容量結合の変化のアレイを決定し、静電容量プロファイル（複数可）を生成することができる。静電容量結合の変化のアレイは、所与の軸に沿った、センサ電極の数以下のいくつかの点を含むことができる。
【００４９】
[0049]静電容量画像（複数可）又は静電容量プロファイル（複数可）などの、処理システム１１０による静電容量の測定（複数可）によって、センサ電極パターンによる、形成された感知領域に対する接触、ホバリング、他のユーザ入力の感知が可能となる。決定モジュール２０４は、静電容量の測定を利用してセンサ電極パターンによって形成された感知領域に対するユーザ入力に関する位置情報を決定することができる。決定モジュール２０４は、そのような測定（複数可）をさらに又は代わりに使用して入力物体のサイズ及び／又は入力物体のタイプを決定することができる。
【００５０】
[0050]１つ又は複数の実施形態において、処理システム１１０は、（実際のタッチによる感知とは対照的に）「ホバー」感知と呼ばれることがある一種の近接感知を行う静電容量センサ装置を動作させるように構成されてもよい。しかしながら、ホバー感知において許容可能な性能を実現するために、処理システム１１０は、わずかな、漸進的なバックグラウンド静電容量の測定値を得ることができるように構成される。処理システム１１０によって処理された信号を増幅するために、処理システムは、アナログデジタル変換を行う前に信号をゲインアップする。しかしながら、変換前の信号は、入力物体（例えば、指）の近接度及びバックグラウンド静電容量の量に応じて大きな範囲を有してもよい。そのため、処理システム１１０は、バックグラウンド静電容量の消去を行い、処理システム１１０内の内部段の飽和を防ぐように構成される。
【００５１】
[0051]１つの効果的な方法は、バックグラウンド静電容量の消去を達成するために積分器のフィードバックにフィードバック静電容量を使用することである。後でより詳細に記載されるように、センサモジュール２０２は、リセットフェーズ中にフィードバックコンデンサを基準電圧に充電し、そのような電荷がバックグラウンド静電容量を効果的に消去する。しかしながら、この技法は、積分器の入力ノードが電源レールを上回ったり下回ったりするため、積分器への大きな電荷のリークをもたらす。また、静電容量の急激な放電は、特に単一終端システムにおいて、「電源リップル」及び電源電圧除去（ＰＳＲ：ｐｏｗｅｒ  ｓｕｐｐｌｙ  ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ）の問題を引き起こす場合がある。したがって、本開示の実施形態は、上記問題を解決するための様々なシステム及びスイッチングスキームを提供する。
【００５２】
[0052]バックグラウンド静電容量を消去するための別の方法は、バックグラウンド静電容量に反対極性の電荷を加えることである。後でさらに記載されるように、センサモジュール２０２は、一方の端部がＣＢ（すなわち、対接地静電容量）に結合され、もう一方の端部が反対極性を有する電圧信号によって励起されるコンデンサを含む。そのような記載されたコンデンサの物理的サイズを低減させるために、センサモジュール２０２は、出力部がＣＢに接続された電流増幅器が後にある、電流コンベヤへ電荷を出力することができる。それにもかかわらず、上記方法によって使用されるコンデンサの物理的サイズは、電流増幅器の帯域幅及び性能に対する厳しい制約をもたらす。したがって、本開示の実施形態は、バックグラウンド静電容量に使用される多段階電荷成形技法を提供し、この技法によって、電流増幅器に課せられる仕様をさらに弱める。
【００５３】
[0053]図３Ａ〜図３Ｂは、一実施形態による、リセットフェーズ（図３Ａ）及び積分フェーズ（図３Ｂ）を含む絶対静電容量感知のサイクルを通した静電容量測定回路３００の動作を示す。静電容量測定回路３００は、入力装置１００及び／又は処理システム１１０の一部として含まれていてもよい。例えば、処理システム１１０は、回路３００に入力電圧を供給する、並びに回路３００のスイッチを動作させる信号を制御する及び／又は選択可能なコンデンサのバンクからコンデンサを選択してもよい。一実施形態において、静電容量測定回路３００は、反転及び非反転入力部、並びに出力部（ＶＯＵＴ）を備えた差動増幅器３０２を含む。第１のスイッチ３２０は、差動増幅器３０２の非反転入力部と図２に関して上記されたセンサ電極２１０、２２０などのセンサ電極との間に結合され、このセンサ電極に回路３００が結合されている。
【００５４】
[0054]差動増幅器３０２は、電荷積分器として構成され、出力部と反転入力部との間に配置されたフィードバック静電容量（ＣＦＢ）を含む。フィードバック静電容量は、片側（例えば、ノード３１２）が差動増幅器３０２の出力部に、反対側（例えば、ノード３１０）が差動増幅器３０２の反転入力部に結合された１つ又は複数のコンデンサによって表わされている。図示した実施形態では、フィードバック静電容量ＣＦＢは、複数のフィードバックコンデンサ、例えば、第１のフィードバックコンデンサ３０４（ＣＦＢ０）と第２のフィードバックコンデンサ３０６（ＣＦＢ１）とに分割され、それによって感知サイクルのプリチャージ／リセットフェーズ中に、一方のコンデンサ３０４をリセットしながら、もう一方のコンデンサ３０６を基準電圧ＶＲＸ又はグランドのいずれかにプリチャージすることができる。フィードバックコンデンサのこのプリチャージは、上述したようなバックグラウンド静電容量を消去する働きをする。フィードバックコンデンサ３０６が基準電圧又はグラウンドにプリチャージされるどうかの選択は、感知サイクルのプリチャージ／リセットフェーズ中のスイッチ３１４の位置によって遂行される。
【００５５】
[0055]スイッチ３０８は、フィードバックコンデンサ３０４、３０６と並列に配置されている。スイッチ３０８は、フィードバックコンデンサ３０４、３０６を放電及びリセットするためのリセット機構として動作する。図３Ａ及び図３Ｂでは、静電容量ＣＢは、バックグラウンド静電容量を表わし、この静電容量は、センサ電極とグラウンドとの間の、入力物体１４０が寄与する静電容量を含んでもよい。
【００５６】
[0056]動作において、静電容量測定回路３００は、差動増幅器３０２が電荷積分器として設定され、基準電圧が差動増幅器３０２の非反転入力部に印加される絶対感知方法を行う。一実施形態において、基準電圧は、基準電圧の上下に実質的に等しい量（すなわち、ΔＶＲＥＦ）だけ変調され、この量は、一部の実施形態では電源電圧ＶＲＸのほぼ半分である。そのため、非反転入力部に印加される電圧は、第１の電圧（ＶＲＸ／２＋ΔＶＲＥＦ）として表されている。
【００５７】
[0057]図３Ａに表される（最初の半）感知サイクルのリセットフェーズ中に、スイッチ３２０を開いて回路３００をセンサ電極から切り離し、スイッチ３０８を閉じることによって第１のフィードバックコンデンサ３０４を放電し、スイッチ３１４がグランドに結合されるように動作させることによって、第２のフィードバックコンデンサ３０６をある電圧レベルにプリチャージする。図３Ｂに表される感知サイクルの積分フェーズ中に、フィードバックコンデンサ３０４、３０６は、スイッチ３１４を差動増幅器３０２の出力部ＶＯＵＴと結合する、及びスイッチ３０８を開くことによって並列に配置される。差動増幅器３０２の反転入力部は、第１のスイッチ３２０を閉じることによってバックグラウンド静電容量ＣＢに結合される。
【００５８】
[0058]従来の静電容量測定回路では、リセットフェーズでは、フィードバックコンデンサの片側の（例えば、ノード３１２の）電圧レベルは、０Ｖである。積分フェーズでは、フィードバックコンデンサのこの片側は、基準電圧（ＶＲＸ／２＋ΔＶＲＥＦ）に結合される。図３Ｂの挿入図には、第１のノード３１０が「レールを上回る」原因となる、ノード３１２における０ＶからＶＲＸ／２＋ΔＶＲＥＦへの急激なステップを表す線グラフ３５０が含まれている。図３Ｂの別の挿入図には、電源電圧レベル１４４を上回る、フィードバックコンデンサ３０６のもう一方の側（例えば、ノード３１０）の電圧レベルを表す線グラフ３４０が含まれている。差動増幅器３０２が反応して、第１のノード３１０を電圧レベルＶＲＸ／２＋ΔＶＲＥＦに戻すまで、この過剰電圧は、静電容量測定回路３００の逆バイアスダイオード及びフィードバックスイッチ３０８を介して電荷リークを引き起こす。そのようなＲＣ特性によって、基準電圧、すなわち増幅器の最終的に落ち着く出力電圧に重大な誤差が生じる可能性があり、間違ったＡＤＣ結果がもたらされ、この結果は、入力コンデンサＣＢの非線形な関数である。
【００５９】
[0059]したがって、本開示の１つ又は複数の実施形態は、リセットフェーズから積分フェーズに移行するときに静電容量測定回路３００の差動増幅器３０２の反転入力部で起きる電圧スパイクを低減させるように構成されている。一実施形態において、静電容量測定回路３００は、電圧ピークを遅延させて入力ノードを正しくＶＲＥＦに戻す機会を差動増幅器３０２に与える「ランプ」機構を含む。
【００６０】
[0060]一実施形態において、静電容量測定回路３００は、フィードバックコンデンサ３０６の片側と差動増幅器３０２の出力部ＶＯＵＴとの間に結合された抵抗器３１６を含む。抵抗器３１６は、時間間隔ＴＲＥＡＣＴ中にリセットフェーズから積分フェーズに移行するときノード３１０において０Ｖから基準電圧へのランプを生成するように構成され、この時間間隔ＴＲＥＡＣＴが、差動増幅器３０２が入力ノード３１０を正しく基準電圧に戻すことが可能となる十分な持続時間を表わす。
【００６１】
[0061]図４は、一実施形態による、センサ電極からの静電容量を測定するためにセンサ電極に結合されるように構成された静電容量測定回路４００の回路図である。場合によって、抵抗器が常にフィードバックコンデンサに直列であるため、図４に表されるような固定抵抗器の使用によって、差動増幅器及び静電容量測定回路のセトリング応答が全体として変わることがある。静電容量測定回路４００は、そのような問題に対処するように構成されている。静電容量測定回路３００と同様に、回路４００は、入力装置１００及び／又は処理システム１１０の一部として含まれていてもよい。例えば、処理システム１１０は、回路４００に入力電圧を供給する、並びに回路３００のスイッチを動作させる信号を制御する及び／又は選択可能なコンデンサのバンクからコンデンサを選択してもよい。
【００６２】
[0062]一実施形態において、静電容量測定回路４００は、スイッチを介してセンサ電極に接続する反転入力部、非反転入力部、及び出力部（ＶＯＵＴ）を有する差動増幅器４０２を含む。第１のスイッチ４２０は、差動増幅器４０２の反転入力部と図２に関して上記されたセンサ電極２１０、２２０などのセンサ電極との間に結合され、このセンサ電極に回路４００が結合されている。
【００６３】
[0063]差動増幅器４０２は、電荷積分器として構成され、差動増幅器の出力部と反転入力部との間に結合されたフィードバック静電容量（ＣＦＢ）を含む。フィードバック静電容量ＣＦＢは、片側（例えば、ノード４１２）が差動増幅器４０２の出力部に、反対側（例えば、ノード４１０）が差動増幅器４０２の反転入力部に結合された、第１のフィードバックコンデンサ４０４（ＣＦＢ０）及び第２のフィードバックコンデンサ４０６（ＣＦＢ１）を含む、１つ又は複数のコンデンサによって表わされている。以前に記載したように、感知サイクルのプリチャージ／リセットフェーズ中に、一方のコンデンサ４０４をリセットしている間に、もう一方のコンデンサ４０６を電源電圧ＶＲＸ又はグランドのいずれかにプリチャージすることができる。フィードバックコンデンサのこのプリチャージは、バックグラウンド静電容量を消去する働きをする。フィードバックコンデンサ４０６が電源電圧又はグラウンドにプリチャージされるどうかの選択は、感知サイクルのプリチャージ／リセットフェーズ中のスイッチ（簡単にするために省略されている）の位置によって遂行される。スイッチ４０８は、フィードバックコンデンサ４０４、４０６と並列に配置され、フィードバックコンデンサ４０４、４０６を放電しリセットするためのリセット機構として動作する。
【００６４】
[0064]一実施形態において、静電容量測定回路４００は、フィードバックコンデンサ（例えば、ＣＦＢ１）と差動増幅器４０２の出力部ＶＯＵＴとの間に直列に構成された第１のスイッチ４２２及び第２のスイッチ４２４を含む。図４に表す実施形態では、第１のスイッチ４２２及び第２のスイッチ４２４は、トランジスターであるが、記載される機能を提供する他の等価な回路素子（複数可）が利用されてもよい。すなわち、第１のスイッチ４２２及び第２のスイッチ４２４は、スイッチによって抵抗を制御することができる１つ又は複数の回路素子を含んでもよい。静電容量測定回路４００は、制御モジュール４２６又は処理システム１１０の他の構成部品から１つ又は複数の制御信号を受信するように構成されている。一実施形態において、制御モジュール４２６は、第１のスイッチ４２２をオンし、以て、フィードバックコンデンサＣＦＢ１と直列に第１の抵抗値を適用するように構成されている。制御モジュール４２６は、ある時間遅延の後に、第２のスイッチ４２４をオンし、第１の抵抗と並列に第２の抵抗を配置するようにさらに構成されている。別の実施形態では、制御モジュール４２６は、第１のスイッチ４２２を線形モードへと動作させ、第１のスイッチ４２２に第１の抵抗を生じさせるように構成されている。制御モジュール４２６は、ある時間遅延の後に、第２のスイッチ４２４を飽和モードへと動作させ、第１の抵抗と並列に第２の抵抗を生じさせることができる。
【００６５】
[0065]図５は、一実施形態による、電荷積分器によって静電容量を測定する方法５００を示す流れ図である。方法５００は、他の同様のシステム（複数可）に加えて、上記の処理システム１１０及び静電容量測定回路４００を使用して行われるとして記載されている。
【００６６】
[0066]方法５００は、ブロック５０２から始まり、ここで、処理システム１１０は、静電容量測定回路４００のフィードバックコンデンサを第１の電圧レベルにリセットする。一部の実施形態では、フィードバックコンデンサは、差動増幅器４０２の第１の入力部と差動増幅器４０２の出力部との間に結合されている。一部の実施形態では、処理システム１１０は、リセットフェーズ中に第３のスイッチ（例えば、スイッチ３１４）を動作させ、フィードバックコンデンサをある電圧レベル（例えば、グランド、基準電圧、電源電圧）に接続し、フィードバックコンデンサをプリチャージして少なくとも一部のバックグラウンド静電容量（ＣＢ）を消去する。
【００６７】
[0067]ブロック５０４では、処理システム１１０は、フィードバックコンデンサと差動増幅器４０２の出力部との間の複数のスイッチを開く。一実施形態において、処理システム１１０は、フィードバックコンデンサ４０６と差動増幅器４０２の出力部ＶＯＵＴとの間に結合されたスイッチ４２２、４２４を開く。一部の実施形態では、スイッチ４２２及びスイッチ４２４は、第１、第２、及び第３の端子を有するトランジスターを備え、スイッチ４２２、４２４の第１の端子が並列に接続され、スイッチ４２２、４２４の第２の端子が並列に接続されている。一部の実施形態では、処理システム１１０は、スイッチ４２２、４２４の第３の端子に制御信号を印加して各スイッチを開く。
【００６８】
[0068]ブロック５０６では、処理システム１１０は、センサ電極と差動増幅器の第１の入力部を結合して測定フェーズを開始する。一実施形態において、処理システム１１０は、スイッチ４２０を閉じてセンサ電極２２０と差動増幅器４０２の反転入力部を結合して測定フェーズ（積分フェーズとも呼ばれる）を開始する。
【００６９】
[0069]ブロック５０８では、処理システム１１０は、フィードバックコンデンサと差動増幅器の出力部との間の複数のスイッチの第１のスイッチ４２２を閉じる。一実施形態において、処理システム１１０は、第１のスイッチ４２２に制御信号を送信してスイッチ４２２を線形モードへと動作させ、第１の持続時間に第１の抵抗を生じさせる。一部の実施形態では、第１の抵抗は、比較的大きな抵抗値であってもよく、スイッチ４２２は、「弱いスイッチ」として特徴付けられる。
【００７０】
[0070]ブロック５１０では、処理システム１１０は、第１のスイッチを閉じてからある遅延の後に、複数のスイッチの残りを閉じる。時間遅延（例えば、ＴＲＥＡＣＴ）は、差動増幅器４０２の入力ノードを基準電圧値に補正するのに十分な時間を差動増幅器４０２に提供するようにあらかじめ選択されていてもよい。一部の実施形態では、処理システム１１０は、第２のスイッチ４２４に制御信号を送信してスイッチ４２４を飽和モードへと動作させ、第１の抵抗と並列に第２の抵抗を生じさせる。一部の実施形態では、処理システム１１０は、一方の制御信号（例えば、「ｆｂ＿ｃｏｎｎ＿ｅｎ＿ｓｔｒｏｎｇ」）をもう一方の制御信号（例えば、「ｆｂ＿ｃｏｎｎ＿ｅｎ」）に比べて１つ又は複数のクロックサイクルだけ遅延させる、別々の制御信号を使用してもよい。一実施態様において、弱いスイッチゲート（例えば、スイッチ４２２）は、ビットのサブセット（例えば、ｆｂ＿ｃｏｎｎ＿ｅｎ＜０：５＞）を使用して制御されてもよいが、強いスイッチ（例えば、スイッチ４２４）は、ｆｂ＿ｃｏｎｎ＿ｅｎ制御信号とｆｂ＿ｃｏｎｎ＿ｅｎ＜０：５＞制御信号との「論理積」関数の結果である信号を使用して制御される。
【００７１】
[0071]１つ又は複数の実施形態において、第２の抵抗は、第１の抵抗よりも実質的に小さくてもよく、これによってコンデンサ３０６と直列の実効的な抵抗を小さくする。このように、第２のスイッチ４２４は、「強いスイッチ」として特徴付けられてもよい。上述したように、第１のスイッチ４２２を線形モードへと動作させ、第１のスイッチ４２２に第１の抵抗を生じさせることによって、静電容量測定回路４００のセトリング応答を向上させてもよい。このセトリング応答の向上は、第２のスイッチ４２４を飽和モード（アクティブモードと呼ばれることがある）へと動作させることによって、第１の抵抗と並列に第２の抵抗を生じさせ、静電容量測定回路のセトリング応答を低下させてもよく、結果としてスイッチ４２２、４２４がない場合に存在するのと実質的に同様のセトリング応答となるため、一時的な時間量に対してのみである。
【００７２】
[0072]ブロック５１２では、処理システム１１０は、差動増幅器を動作させて、センサ電極と入力物体との間の結合に相当する絶対静電容量が測定されるように、センサ電極の電荷を積分する。単一のサイクル内に第１のリセットフェーズ、第１の積分フェーズ、次いで第２のリセットフェーズ、及び第２の積分フェーズがあるように差動増幅器４０２を半サイクル動作させてもよいことを認識されたい。
【００７３】
[0073]本開示の別の実施形態では、静電容量測定回路は、既存のデジタル制御信号を利用するスイッチドコンデンサ回路であってもよく、追加の別個の制御信号が不要である場合がある。そのようなスイッチングスキームを使用する回路は、積分器の入力ノードが電源レールを上回らない及び下回らないようにすることによって、積分器への電荷リークを低減させ、電源の電流スパイクも低減させる。そのような回路について、図６Ａ〜図６Ｄに関連して以下でさらに詳細に記載する。
【００７４】
[0074]図６Ａ〜図６Ｄは、本開示の実施形態による、リセットフェーズ（図６Ａ）及び積分フェーズ（図６Ｂ〜図６Ｄ）を含む、絶対静電容量感知のサイクルを通した静電容量測定回路６００の動作を示す。静電容量測定回路６００は、上記の静電容量測定回路３００、４００と共通の回路素子及び機能を共有してもよい。静電容量測定回路６００は、入力装置１００及び／又は処理システム１１０の一部として含まれていてもよい。例えば、処理システム１１０は、回路６００に対する入力電圧、並びに回路６００のスイッチを動作させる及び／又は選択可能なコンデンサのバンクからコンデンサ選択する制御信号を供給してもよい。
【００７５】
[0075]一実施形態において、静電容量測定回路６００は、センサ電極からの静電容量を測定するためにセンサ電極（例えば、センサ電極２１０、２２０）に結合されるように構成された第１の（「−」として表された反転）入力部を有する差動増幅器６０２を含む。差動増幅器６０２は、第２の（「＋」として表された非反転）入力部、及び出力部（ＶＯＵＴ）をさらに含む。一部の実施形態では、第１のスイッチ６２０は、差動増幅器６０２の反転入力部とセンサ電極との間に配置されている。
【００７６】
[0076]静電容量測定回路６００は、差動増幅器６０２の第１の入力部と差動増幅器の出力部との間に結合された第１のフィードバック静電容量６０４（ＣＦＢ０）、及び第１のフィードバック静電容量６０６と並列に結合された第２のフィードバック静電容量６０６（ＣＦＢ１）をさらに含む。第２のフィードバック静電容量６０６は、複数の関連付けられたスイッチと直列の複数のコンデンサを含んでもよい。スイッチ６０８は、フィードバック静電容量６０４、６０６と並列に配置されている。スイッチ６０８は、フィードバック静電容量６０４、６０６を放電しリセットするためのリセット機構として動作する。図６Ａ〜図６Ｄでは、静電容量ＣＢは、センサ電極とグラウンドとの間のバックグラウンド静電容量を表わす。
【００７７】
[0077]図６Ａ〜図６Ｄに表す実施形態では、フィードバック静電容量ＣＦＢは、複数のフィードバックコンデンサ、例えば、第１のフィードバック静電容量（ＣＦＢ０）、関連付けられたスイッチ６１０、６１２、６１４と並列にそれぞれ配置された３つのコンデンサ（Ｃａｐ０、Ｃａｐ１、Ｃａｐ２）で構成された第２のフィードバック静電容量３０６（ＣＦＢ１）に分割されている。静電容量測定回路６００は、複数のスイッチと並列に結合された（図３Ａのスイッチ３１４と同様の）複数のプリチャージスイッチをさらに含んでもよい。そのような実施形態では、各プリチャージスイッチは、リセットフェーズ中に、関連付けられたコンデンサをある電圧レベル（例えば、ＶＲＸ、グランド）に接続し、関連付けられたコンデンサをプリチャージしてバックグラウンド静電容量を消去するように動作可能である。例えば、感知サイクルのプリチャージ／リセットフェーズ中に、一方のコンデンサ６０４をリセットしながら、もう一方のコンデンサ（Ｃａｐ０、Ｃａｐ１、Ｃａｐ２）を基準電圧ＶＲＸ又はグランドのいずれかにプリチャージすることができる。図を明瞭にするために、回路６００におけるプリチャージスイッチの記載は、省略された。
【００７８】
[0078]一部の実施形態では、静電容量測定回路６００は、複数のスイッチをリセットフェーズ及び積分フェーズにおいて動作させ、センサ電極の静電容量を測定するように構成された制御モジュールを含む。後でより詳細に記載されるように、制御モジュールは、積分フェーズ中に、複数のスイッチの各スイッチを制御して順次遅延の後に関連付けられたコンデンサ（例えば、Ｃａｐ０、Ｃａｐ１、Ｃａｐ２）を差動増幅器の出力部（ＶＯＵＴ）に結合するように構成されている。順次遅延とは、第１の遅延の後にあるスイッチの状態が変化し、次いで、第２の遅延の後に次のスイッチの状態が変化することなどを指す。
【００７９】
[0079]図６Ａは、（最初の半）感知サイクルのリセットフェーズを示す。このリセットフェーズ中に、静電容量測定回路６００のフィードバックコンデンサ（例えば、ＣＦＢ０）は、第１の電圧レベルにリセットされる。図示するように、回路６００をセンサ電極から切り離すためにスイッチ６２０が開かれ、スイッチ６０８を閉じることによって第１のフィードバック静電容量６０４が放電される。一部の実施形態では、処理システム１１０は、フィードバック静電容量（Ｃａｐ０、Ｃａｐ１、Ｃａｐ２）と差動増幅器６０２の出力部との間の複数のスイッチ６１０、６１２、６１４を開き、プリチャージスイッチがグランドに結合されるように動作させることによって、複数のコンデンサＣａｐ０、Ｃａｐ１、Ｃａｐ２をある電圧レベルにプリチャージする。動作中に、順次遅延の後に、関連付けられたコンデンサを差動増幅器の出力部に結合するように複数のスイッチの各スイッチを制御することによって、リセットフェーズから積分フェーズにスイッチングするときの第１のフィードバックコンデンサの電荷リークを低減させる。
【００８０】
[0080]図６Ｂ〜図６Ｄは、（最初の半）感知サイクルの積分（測定）フェーズを示す。測定フェーズを開始するために、処理システム１１０は、スイッチ６２０を閉じることによってセンサ電極と差動増幅器６０２の第１の反転入力部を結合する。次いで、処理システム１１０は、フィードバックコンデンサと差動増幅器の出力部ＶＯＵＴとの間の複数のスイッチの第１のスイッチを閉じる。図６Ｂに表わすように、処理システム１１０は、複数のコンデンサの第１のコンデンサＣａｐ０に関連付けられた第１のスイッチ６１０を閉じて、差動増幅器の非反転入力部と出力部との間に第１のコンデンサＣａｐ０を結合する。処理システム１１０は、差動増幅器６０２の動作を開始し、センサ電極と入力物体との間の結合に相当する絶対静電容量が測定されるように、センサ電極の電荷を積分してもよい。
【００８１】
[0081]積分フェーズが開始されるときに、すべてのＣＦＢ１コンデンサが一緒に同時に接続される場合、差動増幅器６０２の入力ノードに大きなスパイクがある場合がある。このシナリオが、図６Ｂの挿入図に見出される破線グラフによって表されている。万一入力ノードの電圧レベルが電源電圧レベルを上回ると、電荷リークが起きる可能性がある。電荷がダイオード及びスイッチのターンオン点未満に「リークされる」まで、又は差動増幅器６０２が反応し、差動増幅器６０２のフィードバックを使用して入力ノードが差動増幅器６０２の正端子と等しくなるように設定されるまで、電荷はリークし続ける可能性がある。したがって、フィードバックコンデンサのすべてが、積分フェーズの開始時に出力ノードに同時に接続されるとは限らない。例えば、処理システム１１０は、スイッチ６１０を閉じて（他のスイッチ６１２、６１４は開いたままにして）、コンデンサＣａｐ０を出力部ＶＯＵＴに接続する。一部の実施形態では、コンデンサＣａｐ０、Ｃａｐ１、Ｃａｐ２は、総静電容量がフィードバック静電容量ＣＦＢ０よりも小さい、又は実質的に等しい。単一のコンデンサＣａｐ０は、ＣＦＢ０よりも小さな静電容量を有するため、差動増幅器６０２の入力ノードは、バックグラウンド静電容量ＣＢ及び第１のフィードバック静電容量ＣＦＢ０が電荷を共有することにより、電源を上回ってピークが生じることはない。ある遅延の後、差動増幅器６０２のスルーレート及び帯域幅に応じて、差動増幅器６０２は、最終的に入力ノードをＶｒｅｆに戻す。この振る舞いが、図６Ｂの挿入図に見出される実線グラフによって表されており、この実線グラフは、従来のシナリオの破線グラフよりも実質的に低い電圧ピークを有する。
【００８２】
[0082]一実施形態において、第１のスイッチ６１０を閉じてからある遅延の後、処理システム１１０は、複数のスイッチの残り（例えば、スイッチ６１２、６１４）を閉じる。図６Ｃに表わすように、処理システム１１０は、フィードバックコンデンサＣａｐ１に関連付けられたスイッチ６１２を閉じて、差動増幅器の反転入力部と出力ノードとの間に（コンデンサＣａｐ０及び第１のフィードバック静電容量ＣＦＢ０と並列に）コンデンサＣａｐ１を接続する。この動作によって、図６Ｃの挿入図に表わすように、差動増幅器の電源範囲内で入力ノードに別のピークが生じることがある。再び、差動増幅器は、入力ノードをＶｒｅｆに戻す。図６Ｄは、積分フェーズの別の段階を表しており、ここでは処理システムは、フィードバックコンデンサＣａｐ２に関連付けられたスイッチ６１４を閉じて、反転入力部と出力ノードとの間にコンデンサＣａｐ２を接続する。
【００８３】
[0083]一部の実施形態では、処理システム１１０は、カウンターに基づいてスイッチ６１０、６１２、６１４の閉鎖間の順次遅延を決定してもよい。遅延は、プログラム可能であってもよく、カウンターを使用して追跡されてもよい。一実施形態において、カウンターを使用して、順序付け（すなわち、どのスイッチが１番目で、どのスイッチが２番目かなど）、及びコンデンサＣａｐ０、Ｃａｐ１、Ｃａｐ２を差動増幅器の出力部に結合する時期（すなわち、どの時間に）を制御することができる。一例において、時間ｔ＝０でＣａｐ０を接続し、次いで時間ｔ＝５ｎｓでＣａｐ２を接続し、次いでｔ＝１２ｎｓでＣａｐ１を接続するスイッチングスキームが利用されてもよい。そのようなスイッチングスキームでは、処理システム１１０は、ｔ＝０でゼロにカウントダウンするようにプログラムされた、Ｃａｐ０のスイッチ（すなわち、スイッチ６１０）を制御する「カウンター０」、ｔ＝１２ｎｓでゼロにカウントダウンするようにプログラムされた（Ｃａｐ１に関連付けられたスイッチ６１２を制御する）「カウンター１」、及びｔ＝５ｎｓでゼロにカウントダウンするようにプログラムされた（Ｃａｐ２に関連付けられたスイッチ６１を制御する）「カウンター２」を含む。
【００８４】
[0084]本実施形態は、３つのコンデンサＣａｐ０、Ｃａｐ１、Ｃａｐ２を使用して記載されているが、記載された技法は、電源における電流スパイクを低減させるのを支援するためにＮ個のフィードバックコンデンサに対して拡張されてもよいことを認識されたい。
【００８５】
[0085]記載された技法の一変形形態がコンデンサのサブセットへの分割を含むことをさらに認識されたい。代替の実施形態では、第２のフィードバック静電容量の複数のコンデンサがサブセットで配置され、各サブセットが積分フェーズ中に同時にオンに切り換え（switched on：スイッチオン）される。記載されたスキームの別の変形形態では、処理システムは、サブセットの「総」数を選択してもよい。サブセットの総数がＭの場合、記載された技法を適用することによって、電荷積分器の入力ノードにＭ個のピークが生じる。
【００８６】
[0086]例えば、（Ｃａｐ０及びＣａｐ１を備える）ＣＦＢ１が１１ｐＦの総静電容量を有する静電容量測定回路６００において第１及び第２のコンデンサＣａｐ０、Ｃａｐ１が、３．８ｐＦ、７．２ｐＦの静電容量をそれぞれ有するとする。第１のシナリオでは、Ｃａｐ０は、積分フェーズの開始時にスイッチされ、Ｃａｐ１は、プログラマブル遅延の後にスイッチされる。この第１のシナリオでは、Ｃａｐ１がＣａｐ０よりも大きな静電容量であるため、電圧ピークのグラフは、第１の電圧ピークよりも大きな第２のピークを有する。この振る舞いとは対照的に第２のシナリオでは、Ｃａｐ１は、積分の開始時にスイッチが入れられ、Ｃａｐ０は、プログラマブル遅延の後にスイッチが入れられる。第２のシナリオでは、第１の電圧ピークは、第２の電圧ピークよりも大きい。そのため、正確なピーク値は、ＣＢ、ＣＦＢ０、及び差動増幅器の速度に加えて、お互いの相対的な静電容量値を含む、様々な要因に依存する場合がある。
多段階漸進的スイッチング技法
【００８７】
[0087]前述したように、バックグラウンド静電容量を消去する別の方法は、バックグラウンド静電容量に反対極性の電荷を加えることである。図７は、本開示の一実施形態による、電荷を生成するための回路７００を表すブロック図である。回路７００は、電荷生成回路７０２、電流コンベヤ７２０、及び電流増幅器７３０を含む。電荷生成回路７０２は、コンデンサ７１６（Ｃ１）の一方の極板をグランドから電源電圧まで駆動し、第１の抵抗器７０４（Ｒ１）及びバッファー７１０を通して接地することによって、電荷を生成するように構成されている。
【００８８】
[0088]コンデンサ７１６によって生成された電荷は、電流コンベヤ７２０に送出される。電流コンベヤ７２０の入力部は、基準電圧にバイアスされていてもよい。電流コンベヤ７２０は、複数の電流増幅器に電流を分配するための１つ又は複数の電流ミラーを含む。電流増幅器（複数可）７０６は、増幅器利得よって電流を増幅するように構成されている。
【００８９】
[0089]従来の手法では、電流コンベヤ７２０の入力部の電流波形は、（Ｒ１＊Ｃ１）によって設定された時定数を有する減衰する指数波形である場合がある。波形のピーク電流は、（Ｖ／Ｒ１）によって設定され、ここでＶは電源電圧である。そのため、従来の駆動スキームにおける電流波形は、以下の式１及び式２によって表わすことができる。
【数１】
2019066485.tif 000003
【数２】
2019066485.tif 000004
【００９０】
[0090]しかしながら、従来の電荷生成回路の問題は、以下のとおりである。電流コンベヤの入力部のピーク電流は、容易にｍＡのオーダとなる場合があり、電流増幅器（例えば、利得１〜８）によって逓倍され得る。複数の電流増幅器が同時に一緒に動作する場合、ピーク電流の合計は非常に大きくなり（数百ｍＡ）、内蔵電源及びグラウンドライン上に大きな「バウンス」を引き起こす。従来の（大きな振幅及び短い時間を有する）波形を使用する別の問題は、波形のインパルス的性質のために波形が電流増幅器で正確に増幅され得ないということである。鋭い波形は、トランジスターが飽和領域から外れた状態となるように駆動し、電流コンベヤにおけるヘッドルームの問題を引き起こす。その結果、電流が電荷積分器によって積分されるときに、出力波形が歪むことがあり、精度の問題を引き起こす。
【００９１】
[0091]したがって、本開示の実施形態は、そのような問題に対処する多段階電荷共有技法を提供する。電荷生成回路７０２は、第２の抵抗器７０６（Ｒ２）、第３の抵抗器７０８（Ｒ３）、第１の抵抗器７０４とコンデンサ７１６との間に配置されたスイッチ７１２（ＳＷ２）及びスイッチ７１４（ＳＷ１）を含む。図７に示す実施形態では、第２の抵抗器７０６（Ｒ２）及び第３の抵抗器７０８（Ｒ３）は、第１の抵抗器７０４と直列に配置されている。スイッチ７１２（ＳＷ２）は、第２の抵抗器７０６と並列に配置され、もう一方のスイッチ７１４（ＳＷ１）は、第３の抵抗器７０８と並列に配置されている。
【００９２】
[0092]動作において、電荷生成の開始時に、スイッチ７１２及び７１４が開き、電流コンベヤ７２０の入力部のピーク電流は、以下の式３によって表わすことができる。一部の実施形態では、式３で表わされたＩｐｅａｋ２は、式１のＩｐｅａｋ１よりも小さい。
【数３】
2019066485.tif 000005
【００９３】
[0093]１つ又は複数の実施形態において、処理システム１１０は、入力波形（例えば、矩形波）の半サイクル（ｔｈａｌｆ）内のある時間間隔でスイッチ７１２及び７１４を順次閉じ、図８に表される波形８００を生成してもよい。すなわち、第１のステップで、処理システム１１０は、スイッチ７１２を閉じ、スイッチ７１４を開いたままにしておく。次いで、第２のステップで、処理システム１１０は、スイッチ７１４を閉じる。電流波形８００がｔ＝０からｔ＝ｔｈａｌｆまで積分される場合、得られる結果は、式２によって得られたものと同じであるはずである。
【００９４】
[0094]１つ又は複数の実施形態において、記載された多段階電荷技法は、電源及びグランドラインにおける「バウンス」を有利に減少させる。電源及びグラウンドラインの「バウンス」が小さいほど、同一の電源及びグランドラインに接続されている回路に導入されるノイズがより小さくなる。第２に、ピーク振幅（Ｉｐｅａｋ２）がより小さくなるため、電荷が電荷積分器によって積分されるときの精度を改善することができる。
チャージポンプ回路のためのスイッチングスキーム
【００９５】
[0095]スイッチングスキームがグローバルな粗いベースライン補正のための多段階電荷技法の文脈で上記されているが、本開示の実施形態は、他のタイプの回路、特に、結果として電流及び／又は電圧レベルが大きなスイングとなる動作を有する回路で使用するために拡張することができることを理解されたい。図９は、そのような一例を表している。
【００９６】
[0096]図９は、本開示の一実施形態による、記載されたスイッチングスキームを使用するチャージポンプ回路９００を表すブロック図である。図示したチャージポンプ回路９００では、フライバックコンデンサＣｆ１及びＣｆ２が充放電され、対応する出力電圧（ＣＰ＿ＯＵＴ）を提供する。
【００９７】
[0097]以前の手法では、フライバックコンデンサと直列のスイッチは、スイッチの抵抗、したがってスイッチ両端間の電圧降下を小さくするために大きい。しかしながら、これらの大きなスイッチがオン又はオフしてフライバックコンデンサをそれぞれ充放電するとき、回路９００を横切って流れる充電電流に大きな過渡的ピークがある場合がある。これらの高い電流ピークは、結果として、隣接する高感度回路、集積回路、及び／又は入力装置内部の処理システムに影響を与える高い電磁放射となる場合がある。この問題は、ピーク放射電力に対する厳格な要求を満足しなければならない携帯機器で使用されるタッチセンサＡＳＩＣにおいて特に深刻となる可能性がある。
【００９８】
[0098]１つ又は複数の実施形態において、従来の大きなスイッチを使用する代わりに、チャージポンプ回路９００は、複数の、重み付けされたより小さな（すなわち、単一の大きなスイッチに比べてより小さな）スイッチで構成されたスイッチング素子を含む。複数のスイッチは、チャージポンプクロックサイクル内でわずかに遅延しながら順次オンするように構成されている。図９に表す実施形態では、チャージポンプ回路９００は、フライバックコンデンサＣｆ１と直列に（すなわち、Ｃｆ１の底部極板に）接続されたスイッチング素子９０２を含み、このスイッチング素子９０２が、複数の、重み付けされたスイッチＭ１２、Ｍ１３、Ｍ１、Ｍ１６で構成されている。図９に示す実施形態によると、別のスイッチング素子９０４は、もう一方のフライバックコンデンサＣｆ２に結合され、複数の、より小さなスイッチＭ１８、Ｍ１９、Ｍ２０、Ｍ２１で構成されている。
【００９９】
[0099]一部の実施形態では、スイッチング素子９０２のより小さなスイッチ間の遅延は、ＲＣ回路を使用して実施されてもよく、又は他の実施形態では、カウンターによって実現されてもよい。図９に表す例では、チャージポンプ回路９００は、スイッチＭ１２、Ｍ１３、Ｍ１、及びＭ１６のゲートに結合され、スイッチのオン及びオフを順次遅延させて制御するＲＣ遅延回路９１０を含む。スイッチング素子９０４に対する同様のＲＣ遅延回路は、図を簡単にするために省略されている。
【０１００】
[00100]したがって、本明細書に述べられた実施形態及び例は、本発明及びその特定の用途について最良の説明を行い、以て、当業者が本発明を行い使用することが可能となるように提示された。しかしながら、当業者は、前述の記載が例示及び例のみのために提示されたことを認識されるであろう。述べられたような記載は、網羅的であること、又は本発明が開示された精密な形態に限定されることは意図されていない。
【符号の説明】
【０１０１】
１００  入力装置
１１０  処理システム
１２０  感知領域
１３０  ボタン
１４０  入力物体
２０２  センサモジュール
２０４  決定モジュール
２１０  センサ電極
２２０  センサ電極
３００  静電容量測定回路
３０２  差動増幅器
３０４  フィードバックコンデンサ
３０６  フィードバックコンデンサ
３０８  スイッチ
３１０  ノード
３１２  ノード
３１４  スイッチ
３１６  抵抗器
３２０  スイッチ
３４０  線グラフ
３５０  線グラフ
４００  静電容量測定回路
４０２  差動増幅器
４０４  フィードバックコンデンサ
４０６  フィードバックコンデンサ
４０８  スイッチ
４１０  ノード
４１２  ノード
４２０  スイッチ
４２２  スイッチ
４２４  スイッチ
４２６  制御モジュール
６００  静電容量測定回路
６０２  差動増幅器
６０４  フィードバック静電容量
６０６  フィードバック静電容量
６０８  スイッチ
６１０  スイッチ
６１２  スイッチ
６１４  スイッチ
６２０  スイッチ
７００  回路
７０２  電荷生成回路
７０４  抵抗器
７０６  抵抗器
７０８  抵抗器
７１０  バッファー
７１２  スイッチ
７１４  スイッチ
７１６  コンデンサ
７２０  電流コンベヤ
７３０  電流増幅器
８００  波形
９００  チャージポンプ回路
９０２  スイッチング素子
９０４  スイッチング素子
９１０  遅延回路
【図１】
2019066485.tif 000006
【図２】
2019066485.tif 000007
【図３Ａ】
2019066485.tif 000008
【図３Ｂ】
2019066485.tif 000009
【図４】
2019066485.tif 000010
【図５】
2019066485.tif 000011
【図６Ａ】
2019066485.tif 000012
【図６Ｂ】
2019066485.tif 000013
【図６Ｃ】
2019066485.tif 000014
【図６Ｄ】
2019066485.tif 000015
【図７】
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【図８】
2019066485.tif 000017
【図９】
2019066485.tif 000018