CN102576272A - 具有多个驱动频率和最大似然估计的多点触控式触摸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触敏装置，所述触敏装置包括触摸面板、驱动单元和测量单元。施加至所述面板给定节点处的触摸改变所述触摸面板的给定驱动电极与感测电极之间的电容耦合。所述驱动单元同时或在重叠的时间内将具有不同的第一和第二频率的第一和第二驱动信号分别递送至第一和第二驱动电极。所述测量单元接收来自感测电极的第一响应信号，并用最大似然估计分析所述信号，以确定所述第一驱动电极与所述感测电极之间的所述耦合电容，以及所述第二驱动电极与所述感测电极之间的所述耦合电容。可以用唯一的驱动频率驱动更多的驱动电极，包括在一些情况下驱动所有所述驱动电极，并可以用所述测量单元感测更多的感测电极，包括在一些情况下感测所有所述感测电极。

Description

具有多个驱动频率和最大似然估计的多点触控式触摸装置

技术领域

本发明总体上涉及触敏装置，尤其涉及依赖于用户的手指或其他触摸工具与触摸装置之间的电容耦合的那些，其尤其应用于能够检测同时施加于触摸装置的不同部分处的多次触摸的此类装置。

背景技术

触敏装置通过减少或消除了对机械按钮、小键盘、键盘和指向装置的需求，而允许用户方便地与电子系统和显示器进行交互。例如，用户只需要在由图标标识的位置触摸即显触摸屏，即可执行一系列复杂的指令。

有若干类型的技术用于实现触敏装置，包括(例如)电阻、红外、电容、表面声波、电磁、近场成像等。人们已经发现电容式触敏装置在大量应用中有很好的效果。在许多触敏装置中，当传感器内的导电物体电容耦合到导电性触摸工具(例如用户的手指)时，可以感应输入。一般来讲，只要两个导电构件彼此靠近但未实际接触，这两者之间便会形成电容。就电容触敏装置而言，手指之类的物体接近触敏表面时，该物体和靠近该物体的感测点之间会形成微小的电容。通过检测每个感测点处电容的变化并记录感测点的位置，感测电路就能识别多个物体并确定当物体在整个触摸表面上移动时物体的特性。

用于以电容方式测量触摸情况的已知技术有两种。第一种是测量对地电容，其中信号施加到电极上。靠近电极的触摸导致信号电流从电极经过手指之类的物体流到电气接地。

用于以电容方式测量触摸情况的第二种技术是通过互电容。互电容式触摸屏将信号施加至受驱动电极上，该电极通过电场电容耦合至接收电极。靠近的物体会减小两个电极之间的信号耦合，因为该物体会减小电容耦合。

在第二种技术的背景下，各个其他技术已用于测量电极之间的互电容。这些技术中的每一种都具有其各自的能力、局限和其他特性，以及与如性能、速度、复杂性、成本等方面相关的优点和缺点。此外，给定技术的特性被视为优点还是缺点的问题取决于系统设计者的目的。例如，具有低分辨率并且每次只需要一次触摸检测的较小触摸屏系统的设计者会认为给定感测技术的特性是有利的，而需要高分辨率和多次同时触摸能力的较大触摸屏系统的设计者会将同样的特性视为缺点。

我们已经开发了其他用于测量触摸屏的互电容的技术，当系统设计者开发新型和改进的触摸面板系统时会希望用到这些技术。

发明内容

本专利申请尤其公开了能够检测同时或在重叠的时间内施加至触摸装置的不同部分处的多次触摸的触敏装置。

在一些本发明所公开的实施例中，触敏装置包括触摸面板、驱动单元和测量单元。施加至面板给定节点处的触摸可改变触摸面板的给定驱动电极与感测电极之间的电容耦合。驱动单元同时或在重叠的时间内将具有不同的第一和第二频率的第一和第二驱动信号分别递送至第一和第二驱动电极。测量单元接收来自第一感测电极的第一响应信号，通过用最大似然估计分析信号确定第一驱动电极与第一感测电极之间的第一耦合电容，并确定第二驱动电极与第一感测电极之间的第二耦合电容。可以用唯一的驱动频率驱动更多的驱动电极，包括在一些情况下驱动所有驱动电极，并且测量单元可以感测更多的感测电极，包括在一些情况下感测所有感测电极。

测量单元还可以将确定的第一和第二耦合电容分别与第一和第二耦合电容参考值进行比较，以便确定是否在分别对应第一驱动电极与第一感测电极的交点和第二驱动电极与第一感测电极的交点的节点处或附近发生触摸。测得的具体节点的耦合电容与该节点的参考值的差值可以是该节点处发生触摸或部分触摸的指示，这取决于差值的大小。

该装置还可以包括连接到驱动单元和测量单元上的控制单元。控制单元可以使用用于生成驱动信号和评估响应信号的控制值。控制值可以对应(例如)由驱动单元递送至触摸面板的多个驱动电极的多个驱动信号的不同驱动频率。可以根据第一控制值将第一驱动频率f₁递送至第一驱动电极，可以根据第二控制值将第二驱动频率f₂递送至第二驱动电极，以此类推。可以通过向测量单元提供控制值(其可以表示实际驱动频率)并在信号分析中使用这些控制值来简化测量技术并提高它的准确性，从而使测量单元无需分配有价值的计算资源就可以测量或估计实际驱动频率。

测量单元可以包括模拟-数字转换器，它可将第一响应信号从模拟格式转换成数字格式。测量单元还可以通过用数字化的第一响应信号和第一控制值计算第一响应信号(在第一驱动频率处)的分量的振幅来确定第一耦合电容。测量单元同样可以通过用数字化的第一响应信号和第二控制值计算第一响应信号(在第二驱动频率处)的另一个分量的振幅来确定第二耦合电容，第一响应信号在其他驱动频率处的分量以此类推。

测量单元还可以评估第一样本时间内的第一响应信号，第一样本时间对应第一驱动频率的周期的第一整数倍，还对应第二驱动频率的周期的第二整数倍。可以用减少或消除依赖带通滤波器分离不同驱动频率下的信号分量的需要的方法实现用此类第一样本时间评估第一响应信号，并任选地评估由其他感测电极感测到的响应信号。通常，如果驱动单元被构造为同时或在重叠的时间内向相应数量(N)的独特驱动电极递送两个或更多个(如N个，其中N≥2)独特的驱动信号，其中每个驱动信号的驱动频率都与其他驱动信号的驱动频率不同，那么可以使第一样本时间对应N个不同驱动频率中的每一个的整数。例如，如果驱动单元可同时或在重叠的时间内向五个不同的驱动电极提供五种不同驱动频率f₁、f₂、f₃、f₄、f₅下的五种不同驱动信号，那么第一样本时间可以选择为等于1/f_GCF，其中f_GCF为频率f₁、f₂、f₃、f₄、f₅的最大公因子。评估该时间周期1/f_GCF内的给定响应信号可有助于减少或消除使用五个不同的带通滤波器分离响应信号的五个不同频率分量的需要。

本文还讨论了相关方法、系统和制品。

本专利申请的这些方面和其他方面通过下文的具体描述将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上述发明内容理解为是对受权利要求书保护的主题的限制，该主题仅受所附权利要求书的限定，并且在审查期间可以进行修改。

附图说明

图1为触摸装置的示意图；

图2为用于触摸装置中的触摸面板的一部分的示意性侧视图；

图3为触摸装置的示意图，其中在电容耦合到其上面的一组驱动电极和一组接收电极的背景下示出了相关的驱动和检测电路；

图4a-e示出了多个可能的驱动信号的振幅与时间曲线图；

图5示出了可得自图8的驱动信号的代表性响应信号的振幅与时间曲线图；

图6示出了在发生在触摸面板的三个不同节点处的三次触摸的假想情况下不同响应信号的不同频率分量的代表性计算振幅曲线图；

图7为与图3类似的触摸装置的示意图，但图中示出了与驱动单元的操作相关的另外细节；

图8为与图7类似的触摸装置的示意图，但图中示出了与驱动单元的替代操作或另外操作相关的细节；

图9为可用于至少某些本发明所公开的实施例的检测和分析电路的示意图；

图10示出了代表性响应信号的频率分量的计算振幅随使用的样本点数量而变化的曲线图，其中用最大似然估计(MLE)计算的振幅可以与用快速傅立叶变换(FFT)计算的振幅相比；以及

图11a-b示出了代表性响应信号的频率分量的计算振幅随响应信号的相位而变化的曲线图，其中图11a示出了用FFT计算的振幅，图11b示出了用MLE计算的振幅。

在这些附图中，相同的附图标号指示类似的元件。

具体实施方式

在图1中，示出了一种示例性触摸装置110。该装置110包括连接至电子电路的触摸面板112，为了简便起见，将电子电路一起集合成标记为114且统称为控制器的单个示意框。

所示的触摸面板112具有列电极116a-e和行电极118a-e的5×5矩阵，但还可使用其他数量的电极和其他矩阵尺寸。面板112通常是大致透明的，以使得用户能够透过面板112来观察物体，诸如计算机、手持装置、移动电话或其他外围设备的像素化显示器。边界120表示面板112的观察区域且还优选地表示此显示器(如果使用)的观察区域。从平面图的视角看，电极116a-e、118a-e在观察区域120上为空间分布。为了易于说明，这些电极被示出为较宽且显眼，但实际上电极可较窄且用户不易察觉。此外，这些电极可设计为在矩阵的节点附近处具有可变宽度，如以菱形垫或其他形状的垫形式增加的宽度，以便增大电极间的边缘场，从而增强触摸对于电极间电容耦合的效果。在示例性实施例中，电极可由铟锡氧化物(ITO)或其他合适的导电材料构成。从深度的角度看，列电极可位于与行电极不同的平面内，以使得列电极与行电极之间不发生显著的欧姆接触，并使得给定列电极与给定行电极之间的唯一显著电耦合为电容耦合。从图1的角度看，列电极116a-e位于行电极118a-e下面。电极矩阵通常位于防护玻璃、塑料薄膜等的下面，使得电极受到保护而不与用户的手指或其他触摸相关工具发生直接物理接触。此类防护玻璃、薄膜等的暴露表面可被称为触摸表面。

给定行电极和列电极之间的电容耦合主要取决于电极彼此最靠近的区域中的电极的几何形状。此类区域对应电极矩阵的“节点”，图1中标出了其中的一些节点。例如，列电极116a与行电极118d之间的电容耦合主要发生在节点122处，并且列电极116b与行电极118e之间的电容耦合主要发生在节点124处。图1的5×5矩阵具有25个此类节点，这些节点中的任一者均可由控制器114经由适当选择将各个列电极116a-e单独地连接到该控制器的控制线126中的一者以及适当选择将各个行电极118a-e单独地连接到该控制器的控制线128中的一者来寻址。

当用户的手指130或其他触摸工具接触或近接触装置110的触摸表面时，如触摸位置131处所示，该手指电容耦合至电极矩阵。该手指从矩阵，尤其从最靠近该触摸位置的这些电极吸引电荷，这样便可改变对应于(多个)最近节点的电极之间的耦合电容。例如，触摸位置131处的触摸最靠近对应于电极116c/118b的节点。如以下进一步所述，耦合电容的这种变化可由控制器114检测且被解释为116a/118b节点处或附近的触摸或部分触摸。优选地，控制器被构造为快速检测矩阵所有节点的电容变化(如果有的话)，并且能够分析相邻节点的电容变化大小，从而通过内插法准确确定节点之间的触摸位置。此外，控制器114有利地被设计为检测同时或在重叠的时间内施加至触摸装置的不同部分处的多次不同触摸。因此，例如，如果在手指130触摸的同时，另一个手指132在触摸位置133处触摸装置110的触摸表面，或者如果各次触摸至少在时间上重叠，则控制器优选地能够检测这两次触摸的位置131、133，并且在触摸输出114a上提供此类位置。控制器114能够检测的同时发生的或时间上重叠的不同触摸的数量优选地不限于2，例如，它可以为3、4或更多，取决于电极矩阵的大小。在至少某些本发明所公开的实施例中，能够检测到的时间上重叠的触摸数量等于电极矩阵中的节点数量。

如以下进一步所述，控制器114优选地采用使其能够快速确定电极矩阵的某些或所有节点处的耦合电容的各种电路模块和组件。要注意的是，可以通过测量其值取决于耦合电容的任何合适参数或数量确定耦合电容。例如，控制器优选地包括多个形成驱动单元的一部分的信号发生器。驱动单元将驱动信号从信号发生器递送至称为驱动电极的一组电极。在图1的实施例中，列电极116a-e可用作驱动电极，或者可如此使用行电极118a-e。优选的是，驱动单元可同时将多个驱动信号递送至驱动电极中的多个电极。例如，驱动单元可以将第一驱动信号递送至第一驱动电极，同时还可以将第二驱动信号递送至第二驱动电极，同时还可以将第三驱动信号递送至第三驱动电极，以此类推。不同的驱动信号优选地以不同的驱动频率振荡。与此同时，控制器可以监控称为接收电极的另一组电极中的一个、某些或所有电极。

控制器114可以(例如)包括连接到接收电极上的一个或多个感测单元。给定感测单元接收来自给定接收电极的响应信号，响应信号包含不同驱动频率的信号分量。感测单元可以放大、滤波或以其他方式调节响应信号，从而使测量单元易于测量分别响应接收电极与正被驱动的多个驱动电极之间的耦合电容的信号分量的振幅。测量单元优选地利用最大似然估计(MLE)技术测量多个信号分量的各自振幅，所述振幅响应由接收电极和多个正被驱动的驱动电极限定的节点处的耦合电容，因此也响应此类节点的触摸状态。感测单元优选地以这种方式感测来自所有感测电极的响应信号，并以相同的方式测量它们各自的信号分量。进行所有此类测量之后，控制器114可以将信号分量振幅测量值与保存的每个节点的参考值进行比较，以便生成由于存在触摸而已发生耦合电容变化的节点(如果有的话)的图。保存的参考值可以是以前在没有任何触摸时测得的每个节点的耦合电容。

如以下进一步所述，控制器还可以包括一个或多个可将信号从模拟格式转换成数字格式的模拟-数字转换器(ADC)。也可以在(例如)一个或多个驱动单元中使用数字-模拟转换器(DAC)，以便将数字值转换成模拟驱动信号。还可以用一个或多个多路复用器和开关避免电路元件的不必要重复。当然，控制器中还优选地包括储存所测量振幅和相关参数的一个或多个存储设备，以及进行必要的计算和控制功能的微处理器。在一些情况下，控制器和/或触摸装置的其他部分还可以包括一个或多个专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)等，以进行本文所述功能中的一种或多种。

通过测量与电极矩阵中每个节点相关的信号分量的振幅，控制器可产生与电极矩阵的每个节点的耦合电容相关的测量值矩阵。然后控制器可以将这些测量值与此前获得的参考值的类似矩阵比较，以便确定由于存在触摸而已发生耦合电容变化的节点(如果有的话)。

现转到图2，我们从中可看到用于触摸装置中的触摸面板210的一部分的示意性侧视图。该面板210包括前层212、包括第一组电极的第一电极层214、绝缘层216、包括优选地正交于第一组电极的第二组电极218a-e的第二电极层218以及后层220。层212的暴露表面212a或层220的暴露表面220a可为或包括触摸面板210的触摸表面。图2中所示的具体触摸面板构造仅是示例性的，读者将会理解，可以不受限制地使用其他触摸面板设计。

图3示出了触摸装置310，它包括具有电容耦合电极矩阵的触摸面板，以及可用于检测触摸面板上的多次同时触摸的多个电路元件和系统。电极矩阵包括上部电极阵列，该阵列包括以a、b、c和d示出和标出的至少四个平行的驱动电极。还包括下部阵列，该阵列包括以E1、E2、E3和E4示出和标出的至少四个平行的接收电极。上部电极阵列和下部电极阵列优选地被布置为彼此正交，但也可以设想非正交设计。图中标出了矩阵的某些节点的每对正交电极之间的电容耦合(称为给定节点的“耦合电容”)C1a、C2a、C3a、C1b、C2b和C3b等至C3c(如所示)，它们的值在未触摸状态下均大约相等，当如上文所述施加触摸时会减小。或者，如果需要，可以将触摸面板设计为使得多个节点的耦合电容彼此显著不同。

读者将会理解，图3的电极矩阵可以只是更大矩阵的一部分。通常，触摸面板可以具有更多(或更少)的驱动电极，更多(或更少)的接收电极，使电极矩阵为N×M矩阵，其中N可以小于、等于或大于M。在能够与本文所述的触摸测量技术中的至少某些一起使用的所关注的一个具体实施例中，触摸面板可包括40×64(40行，64列)矩阵装置，其具有纵横比为16∶10的19英寸对角矩形观察区域。在这种情况下，电极的均匀间隔可为约0.25英寸。由于该实施例的尺寸，电极可具有与其相关的显著的杂散阻抗，例如行电极的电阻为40KΩ且列电极的电阻为64KΩ。

再参见图3，该矩阵的16个节点，即与其相关的互电容或耦合电容由以下装置监测：驱动单元312，其可以包括不同的信号发生器312a-312d；测量单元314，其可以包括不同的感测单元S1-S4；以及控制器316，它们都如图所示那样用合适的导电迹线或线连接，或者通过其他合适的技术连接。

操作时，控制器316可使驱动单元312产生不同频率的驱动信号并以分布方式将此类驱动信号递送至某些或全部驱动电极。例如，控制器316可以向信号发生器312a提供第一数字或模拟控制值，使信号发生器产生频率为f₁的第一驱动信号。然后通过发生器312a与驱动电极a的电气连接，将此类驱动信号递送至驱动电极a。相似地，控制器316可以分别为信号发生器312b、312c提供第二和第三数字或模拟控制值，其他信号发生器以此类推。第二控制值可使发生器312b产生频率为f₂的第二驱动信号，它被递送至驱动电极b，同时第三控制值可使发生器312c产生频率为f₃的第三驱动信号，它被递送至驱动电极c。驱动信号优选地为周期性的，如为正弦，但如果需要也可以使用非正弦波形。驱动信号还优选地同时被递送至不同的驱动电极。也就是说，不管驱动信号是正好同时产生还是在不同的时间产生，驱动信号都在完全或几乎完全彼此重叠的时间间隔内被递送至它们各自的驱动电极。频率f₁、f₂、f₃等优选地彼此不同，其差值应足以允许测量单元易于将检测到的响应信号的各个频率分量(如f₁)与其他频率分量(如f₂、f₃等)区分开来。如果需要，可以便利地以相等的频率间隔选择频率，如f₁＝f₁，f₂＝f₁+Δf，f₃＝f₁+2Δf，以此类推。或者，可以使用不相等的频率间隔。

通过接收电极各自与给定驱动电极的互电容，将每个驱动信号耦合到多个、优选地每一个接收电极E1-E4上。因此，频率为f₁的第一驱动信号通过耦合电容C1a从驱动电极a耦合到接收电极E1上，还通过耦合电容C2a耦合到接收电极E2上，还通过耦合电容C3a耦合到接收电极E3上，以此类推。与此同时，频率为f₂的第二驱动信号通过耦合电容为C1b、C2b、C3b等的节点从驱动电极b耦合到相同的接收电极E1、E2、E3等上。其他驱动信号相似地从它们各自的驱动电极耦合到接收电极上。这样，接收电极上产生响应信号，响应信号总体包含与被驱动的所有节点处的耦合电容有关的信息。接收电极E1(例如)可提供标为Sig₁的第一响应信号，它包含下列信号分量的叠加：通过耦合电容C1a耦合在节点E1/a处的第一驱动信号(频率f₁)；通过耦合电容C1b耦合在节点E1/b处的第二驱动信号(频率f₂)；通过耦合电容C1c耦合在节点E1/c处的第三驱动信号(频率f₃)；如果其他驱动电极上具有其他驱动信号，以此类推。其他接收电极E2、E3、E4可以相同的方式提供第二响应信号Sig₂、第三响应信号Sig₃、和第四响应信号Sig₄。

通常有利的是在试图测量多个信号的所关注的特征(即表征多个耦合电容的特征，耦合电容继而表征触摸)之前放大、滤波和/或以其他方式调节来自接收电极的原始响应信号。在测量单元314中，用感测单元S1-S4(其中之一连接到每个接收电极上，如图所示)完成信号调节。在可供选择的实施例中，装置310可以包含比接收电极少的感测单元，可以用多路复用器将给定感测单元耦合到两个或更多个不同的接收电极上。就感测单元本身而言，在下文所述的示例性实施例中，即使电压电平与零(地)电位非常不同，感测单元也可以通过使每个接收电极保持已知的电压电平(也称为虚拟接地)来帮助避免电极之间的交叉耦合。在一些情况下，可能有利的是使响应信号数字化，即用任何合适的模拟-数字转换器(ADC)将它从模拟格式转换成数字格式。可以为所有的感测通道提供多个此类ADC，如每个感测单元包含一个或多个专用的ADC。或者，可以通过多路技术使两个或更多个感测通道共享一个或多个ADC。

信号调节之后，还存在如何从响应信号(现在可为调节的信号)提取每个节点的耦合电容信息的问题。

在一种可能的方法中，可以将每个响应信号数字化，并用应用于微控制器或其他合适装置的已知的快速傅立叶变换(FFT)技术进行评估。FFT可提供频-域输出矢量，它的元素表示一定频率范围内的时-域响应信号的给定频率分量的振幅。此类转换的公式如下：

$X\left[k\right]=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left[n\right]W_N^{\mathrm{kn}},$ (公式1)

其中：

k＝频数；

n＝样本数(时域)；

N＝样本总数；

x[n]＝时间n处的信号振幅；并且

$W_N^{\mathrm{kn}}=e^{-j(2\mathrm{\π}/N)\mathrm{kn}}.$

为了确定具体频率的振幅，使用以下公式：

$A_K=\left(\frac{2}{N}\right)\left|X\right[k\left]\right|.$ (公式2)

假设X[k]为复数，要计算离散傅立叶变换(DFT)的所有N值，需要N²复数乘法和N×(N-1)复数加法。由于该变换的性质，将样本数(N)选为2的倍数，可以实现计算对时间的优化。这可以将DFT分解成较小的DFT，其继而可以将复数乘法和加法的总数减少至N×log₂(N)。

在这种方法中，可以通过识别超出给定阈值的局部峰值振幅分析FFT输出矢量，其中发生该局部峰值振幅的频率预期与驱动信号的驱动频率相关联。因此，通过峰值振幅与驱动频率的相互关联可以将从给定接收电极测得的给定峰值振幅与电极矩阵的给定节点关联起来。

在另一种可能的方法中，可以将响应信号递送至一组窄带通模拟滤波器，每个滤波器被构造用于基本上传送只包含一种驱动频率而在其他驱动频率下大幅衰减的窄带频率。例如，响应信号可以分流到多个通道中，其中一个通道具有集中于频率f₁的带通滤波器，另一个通道具有集中于频率f₂的带通滤波器，另一个通道具有集中于频率f₃的带通滤波器，以此类推。因为具有足够高的截止特性和足够低的系统噪音，所以可以选择使用(例如)简单峰值检测电路等测定从每个带通滤波器输出的信号的振幅。或者，可以将该方法与下文所述的最大似然估计(MLE)方法相结合。

读者还将认识到，可以用数字带通滤波器替代模拟带通滤波器，也可以根据需要使用数字和模拟带通滤波器的组合。

我们已发现，将MLE技术用于使用多个驱动频率的本文所公开触摸装置时特别有利。最大似然估计量的基本理念是，未知参数θ可通过确定该参数使概率密度函数p(x；θ)最大化时的值来估计。如果我们取p(x；A)的最大值，其中A为振幅，我们可以得到所关注的具体频率f_int处的以下振幅公式：

$A=\left(\frac{2}{N}\right)\left|\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left[n\right]e^{-j\left(2\mathrm{\π}{f}_{0}n\right)}\right|,$ (公式3)

其中：

n＝样本数(时域)；

N＝样本总数；

x[n]＝时间n处的信号振幅；

f₀＝f_int/f_s(归一化频率)；并且

f_s＝采样频率。

因此，与用FFT时要分析所有频率的时-域信号不同的是，在用MLE时只需评估所关注的频率f_int。这大大减少了所需的计算数量。当然，为了本发明所公开的触摸装置的目的，所关注的频率为正在使用的驱动频率：f₁、f₂等。通过准确获知这些频率，我们可以获得与每个响应信号的每个频率f相关的每个振幅A的准确而可靠的值。确保这一点的一种方法是使控制器316向信号发生器提供控制值，然后信号发生器用该值产生具体频率f₁、f₂等的驱动信号。然后控制器316还可以向测量单元314提供用于产生这些频率的相同控制值，测量单元对来自每个接收电极的每个响应信号实施本文所述的MLE方法。计算给定驱动频率f处的给定信号分量的振幅A时，测量单元可以将该频率的控制值或基于它的数用作所关注的频率f_int的值。

可以对以上公式(3)进行一些观察。首先，公式不需要知道任何信号相位。这可以区分MLE与某些可用于测量信号分量振幅的其他技术。例如，同步解调技术需要同相的或比刺激频率超前或滞后恰好90度的混频器。观察到的第二点是公式(3)为具有实部和虚部的“复数”公式。为了更适合嵌入的触敏装置，公式(3)可以改写成：

$A=\left(\frac{2}{N}\right)\sqrt{{\left(\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\right[n]*\cos \left(2\mathrm{\π}{f}_{0}n\right))}^2+{\left(\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\right[n]*\sin \left(2\mathrm{\π}{f}_{0}n\right))}^2}.$ (公式4)

为了更方便和快速地计算，我们可以通过将系统配置成以振幅的平方(A²)或与A²成比例的参数进行操作，而不是以振幅本身进行操作，使用关系式右侧的量来避免平方根计算：

$A^2\∝{(\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left[n\right]*\cos \left(2\mathrm{\π}{f}_{0}n\right))}^2+{(\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left[n\right]*\sin \left(2\mathrm{\π}{f}_{0}n\right))}^2.$ (公式5)

由于系统能够根据实际振幅A或其他振幅相关量(如振幅的平方(A²)，或与A²成比例的量(如公式(5)关系式的右侧)，或与振幅A成比例的量)进行操作，所以我们用术语“振幅相关量”涵盖所有这些可能的量，包括实际振幅A。我们用术语“与振幅的平方相关的量”涵盖振幅的平方A²和任何与其成比例的量。

如果不打算滤波响应信号，那么函数x[n](表示在时域中取样时响应信号的原始振幅)将不仅包含所关注频率f_int处的信号分量，还包含其他驱动频率处的信号分量。这些其他信号分量通常表现为公式(3)-(5)中的噪音，在测量振幅相关量时它会引入不需要的误差和变异。避免这些问题的一种方法是用如上文所述的一个或多个带通滤波器将响应信号的每个驱动频率分量与其他驱动频率分离。这样，第一带通滤波器可以滤波调节后的响应信号，使驱动频率f₁处或其附近的信号分量通过，但其他驱动频率f₂、f₃等处的信号分量大幅衰减。然后用上述MLE技术计算驱动频率f₁处的信号分量的振幅相关量，其中在时域中取样时该滤波信号用于函数x[n]。然后第二带通滤波器可以滤波调节后的响应信号，使驱动频率f₂处或其附近的分量通过，但其他驱动频率f₁、f₃等处的分量衰减，并且在时域中取样时该滤波信号用于驱动频率f₂处的信号分量的振幅相关量的MLE计算的函数x[n]。可以用相似的方式获得其他驱动频率f₃等处的其他信号分量的振幅相关量。

在实际的系统中，驱动频率可以间隔较紧密，如在一些情况下，具有大约接近10kHz的频率间距Δf，使得带通滤波器(如果使用的话)必须具有高阶截止特性才能充分分离给定的驱动频率。此类高阶特性在一些情况下会由于(例如)嵌入系统的计算时间长而不利地延长响应时间。

我们已发现，可以通过合理地选择用于振幅相关量计算的样本时间有利地避免响应信号的带通滤波。这涉及适当选择采样频率f_s和样本总数N。当然，采样频率通常选择为至少与奈奎斯特率一样大，奈奎斯特率是避免混叠所需的最小取样率，并等于信号内包含的最高频率的两倍。为了本文所述的触敏装置的目的，给定响应信号中的最高显著频率通常为所用驱动频率的最高值，即max[f₁、f₂、f₃等]。在任何情况下，我们发现可以通过选择与驱动频率信号周期的整数相对应的样本时间来避免响应信号的带通滤波。这种情况可以使以上公式(3)-(5)中除所关注驱动频率f_int外的所有驱动频率的信号x[n]总和基本上等于零。表达所需情况的另一种方法是选择为f_GCF的倒数(或如果不涉及速度，该倒数的整数倍)的总样本时间，其中f_GCF定义为驱动信号所用的驱动频率f₁、f₂、f₃等的最大公因子。

在一个示例性实施例中，假设使用以下四个驱动频率：f₁＝40kHz，f₂＝55kHz，f₃＝70kHz，f₄＝85kHz。还假设我们选择的采样频率f_s为500kHz。最大公因子频率f_GCF＝5kHz，它的倒数提供了200微秒的总样本时间。该样本时间对应样本总数(N)100(＝200微秒×500kHz)。200微秒样本时间还对应8个周期的40kHz频率，11个周期的55kHz频率，14个周期的70kHz频率，和17个周期的85kHz频率，即每个驱动信号的周期的整数。使用选择的200微秒样本时间(或N＝100)，可以通过用适当的信息和算法求解公式(5)，评估来自接收电极E1、E2等中的给定的一个电极的响应信号。如果使用正弦和余弦对照表并避免平方根函数，在(例如)具有DMAC性能的150MHz时钟数字信号处理器(DSP)中执行该算法，那么使用每个响应信号的200个样本(＝400微秒×500kHz)计算五个频率的振幅相关量，并进行对应16个接收电极的总共16个响应信号的这些计算的所需时间为200微秒，它比500kHz处的每个响应信号的取样时间400微秒要短。

图4a-e示出了不同示例性实施例中的多个可能的驱动信号的振幅与时间曲线图。在该实施例中，使用了五个驱动信号，其中f₁＝40kHz(图4a)，f₂＝55kHz(图4b)，f₃＝70kHz(图4c)，f₄＝85kHz(图4d)，f₅＝100kHz(图4e)。图中所示的时间窗口(实际用于测量阶段，但为了进行示意性的说明叠加在驱动信号上)具有0.4毫秒的长度，其分别对应第一至第五驱动频率的16、22、28、34和40个整数周期。当驱动信号在重叠的时间内递送至不同的选择的驱动电极时，驱动信号通过在电极矩阵的各个节点处的电容耦合而耦合到每个接收电极上。图5示出了当使用图4a-e的驱动信号时，可从一个此类接收电极获得的代表性响应信号的振幅与时间曲线图。为了从该信号中提取接收电极与五个驱动电极中的每一个电极之间的耦合电容值，可以合适的取样速率f_s对信号进行数字化，并可以通过进行公式(5)中所列的计算或以本文所述的其他方式获得响应信号五个频率分量中的每一个的振幅相关量。结果为接收电极与五个驱动电极之间的每个节点的计算振幅，或其他振幅相关量。

图6示出了在触摸面板的三个不同节点处发生三次触摸的假想情况下不同响应信号的不同频率分量的代表性计算振幅或其他振幅相关量曲线图。在该图中，“x”、“o”和(点)符号表示分别从第一、第二和第三接收电极获得的响应信号计算而得的振幅相关量，同时至少第一、第二和第三驱动电极分别由频率f₁、f₂、f₃的驱动信号驱动。为简便起见，示出的振幅相关量落在高值6a或低值6b处，但在实际系统中以及对实际触摸而言，计算的量也可以取中间值。由于在节点处发生触摸通常会降低该节点处的耦合电容，所以高计算值通常表明不存在触摸，低计算值表明存在触摸。在图6的例子中，第一接收电极(“x”符号)提供频率f₁处的低计算值，第二接收电极(“o”符号)提供频率f₂处的低计算值，第三接收电极(点符号)提供频率f₃处的低计算值。因此，图6的计算量表示在重叠的时间内发生在触摸面板上的三次触摸：一次在第一感测电极与第一驱动电极的节点处；一次在第二感测电极与第二驱动电极的节点处；一次在第三感测电极与第三驱动电极的节点处。

图7示出了触摸装置710，它包括具有电容耦合电极矩阵的触摸面板720，以及可用于检测触摸面板上的多次同时触摸的电路元件和系统。电极矩阵包括由五个驱动电极组成的上部电极阵列，统一标记为722。还包括由五个接收电极组成的下部电极阵列，统一标记为724。每个驱动电极与每个接收电极在它们的外观交叉节点处发生电容耦合，此类耦合电容会对使用者手指或其他触摸工具在节点处的存在作出响应而发生改变。读者将会理解，示出的五个驱动电极和接收电极是为了进行示意性的说明，也可以根据需要使用其他数量的电极，以提供通常N×M的矩阵。

面板720的25个节点处的耦合电容由驱动单元712、测量单元714和控制器716监测。在该实施例中，如图所示，驱动单元使用单个信号发生器712f以及多个带通滤波器712a-e来提供各个驱动信号。更具体地讲，信号发生器712f可产生包含多个不同的周期性信号分量的复合信号。复合信号可以是∑(p_τ，i(t))的形式，其中总和大于增量变量i，p_τ，i(t)表示具有周期τ的周期性信号，对于具体的i值而言，周期τ是唯一的。在一个例子中，每个p_τ，i(t)可以是sin(2πtf_i)的形式，但如果需要也可以使用非正弦周期性信号。复合信号耦合到所有带通滤波器712a-e上，其中每一个具有预定的中心频率，以便使选择的驱动频率f₁、f₂、f₃、f₄、f₅中的一者通过，并使其他频率衰减。带通滤波器和/或其他电路(如感测单元和信号发生器)可以安装在PCB板上，软排线上，或直接设置在触摸面板边界或边缘上的电路上，这取决于所需的集成。实质上，在形成频率f₁的第一有效信号发生器时，可以考虑发生器712f与滤波器712a的组合，在形成频率f₂的第二有效发生器时，可以考虑发生器712f与滤波器712b的组合，以此类推。

正如以前所述的其他实施例一样，递送至多个驱动电极722的驱动信号通过合适的矩阵节点处的耦合电容耦合到接收电极724上。从接收电极724获得的响应信号可以是优选地使用上文所述的MLE技术由感测单元714a-e调节并还经测量单元714处理过的信号，以便获得矩阵每个节点处的耦合电容测量值，而不管是用振幅相关量还是与振幅的平方相关的量表示每个耦合电容。将计算值与参考值进行比较可以得到整个触摸板上的触摸信息图或矩阵，其输出用输出715表示。

在图8中，触摸装置810包括具有电容耦合电极矩阵的触摸面板820，以及可用于检测触摸面板上的多次同时触摸的电路元件和系统。电极矩阵包括由15个驱动电极组成的下部电极阵列，统一标记为822。还包括由五个接收电极组成的上部电极阵列，统一标记为824。如上文所述，在合适的节点处每个驱动电极与每个接收电极之间发生电容耦合。尽管图中示出了十五个驱动电极和五个接收电极，但如果需要可以使用其他数量的电极，从而得到通常的N×M矩阵。

面板820的75个节点处的耦合电容由驱动单元812、测量单元814和控制器816监测。在该实施例中，驱动单元采用信号发生器和多路复用器的组合，从而可以用较少的驱动频率驱动更多的驱动电极。信号发生器812a-e可分别产生唯一频率f₁-f₅的周期性信号，如图所示，它们与一组1×3多路复用器813a-e相结合。控制器816可控制每个多路复用器，使多路复用器输入(即，相关信号发生器的输出)以重复顺序循环耦合到三个多路复用器输出的每一个上。多路复用器输出连接到三个不同的驱动电极上，它们可以是图8中所示的相邻驱动电极，也可以与其他驱动电极分散开。在前一种情况下，可将第一驱动信号(频率f₁)递送至第一驱动电极，同时将第二驱动信号(f₂)递送至第四驱动电极，第三驱动信号(f₃)递送至第七驱动电极，以此类推。测量单元从所有接收电极的响应信号取得耦合电容测量值后，控制器816使多路复用器进行循环，从而将第一驱动信号递送至第二驱动电极，将第二驱动信号递送至第五驱动电极，将第三驱动信号递送至第八驱动电极，以此类推。多路复用器循环到它们的最后输出状态时，测量单元测得电极矩阵所有节点的耦合电容，并将此类测量值转换成整个触摸板上的触摸信息图或矩阵，其输出用输出815表示。

在可供选择的实施例中，可以将给定多路复用器的输出递送至与其他电极分散开的电极。例如，第一多路复用器的输出可以连接到第一、第六和第十一驱动电极上，第二多路复用器的输出可以连接到第二、第七和第十二驱动电极上，以此类推。在这种情况下，在第一步中，控制器816使第一驱动信号递送至第一驱动电极，同时使第二驱动信号递送至第二驱动电极，使第三驱动信号递送至第三驱动电极，以此类推。测量单元从所有接收电极的响应信号取得耦合电容测量值后，控制器816使多路复用器进行循环，从而将第一驱动信号递送至第六驱动电极，将第二驱动信号递送至第七驱动电极，将第三驱动信号递送至第八驱动电极，以此类推。多路复用器循环到它们的最后输出状态时，测量单元测得电极矩阵所有节点的耦合电容，并将此类测量值转换成整个触摸板上的触摸信息图或矩阵，其输出用输出815表示。

在另一个可供选择的实施例中，不是同步控制所有不同的多路复用器，使它们全部基本上同时转移状态并使它们总是具有相同的状态(如所有多路复用器都将其各自的多路复用器输入一起耦合到相同的多路复用器输出引线上)，而是随机控制多路复用器。因此，例如，当第一多路复用器在第一输出引线上提供输出时，第二多路复用器可以在第三输出引线上提供输出，同时第三多路复用器可以在第二输出引线上提供输出。可以随机安排不同多路复用器状态的顺序，以便以静态或动态快速进行触摸检测。

在结合任何上述多路复用器连接方式的另一个可供选择的实施例中，装置810可以适于以两种不同的操作模式进行操作。在第一种操作模式中，每个驱动信号同时耦合到所有多路复用器输出。因此，例如，可将第一驱动信号同时递送至第一至第三电极，或同时递送至第一、第六和第十一电极，这取决于多路复用器如何连接到驱动电极上。在任一种情况下，来自接收电极的响应信号总共包含来自电极矩阵的所有节点的信息，而没有多路复用器的任何循环。此类模式可以用作低分辨率“备用”模式。如果检测到任何驱动频率的任何振幅相关量的任何变化，这种变化表示面板上的某处发生触摸，此类变化可以触发装置810变成第二操作模式，在这种模式中，每个多路复用器将其输入按顺序只连接到其输出之一上，如上文所述。该第二操作方式可以用作高分辨率“主动”模式。

正如以前所述的其他实施例一样，递送至多个驱动电极822的驱动信号通过合适矩阵节点处的耦合电容耦合到接收电极824上。从接收电极824获得的响应信号可以是优选地使用上文所述的MLE技术由感测单元814a-e调节并还经测量单元814处理过的信号，以便获得矩阵每个节点处的耦合电容测量值，而不管是用振幅相关量还是与振幅的平方相关的量表示每个耦合电容。将计算值与参考值进行比较可以得到整个触摸板上的触摸信息图或矩阵，其输出用输出815表示。

在其他实施例中，不管驱动单元812中是否使用多路复用器，都可以与上文关于驱动单元所述完全相似的方式将多路复用器用于测量单元814中。例如，可以按顺序将接收电极的子集通过多路复用器连接到电极子集间共享的感测单元和/或测量单元(测量单元进行MLE计算或其他计算)上。在一些情况下，所有接收电极可以只用一个感测/测量单元，但将此单元耦合到每个接收电极上足够长的时间以执行每个驱动频率的耦合电容计算时所需的时间被过分延长。

现在转到图9，我们可以看到可用于至少某些本发明所公开的实施例的示例性检测和分析电路910。电路910包括感测单元912和测量单元914。感测单元具有输入引线916a，如上所述，它直接或者通过多路复用器或开关电连接到一个或多个接收电极上。电容器C₁、C₂、电阻器R₁、R₂、R_f和运算放大器OA₁如图所示连接，以便在感测单元912的输出引线916b上将从接收电极接收到的基于电流的信号放大和转换成基于电压的信号。该引线还对应测量单元914的输入引线。运算放大器的同相输入连接到已知电压电平V₀，也称为虚拟接地，它有助于防止接收电极之间的交叉耦合。在一个示例性实施例中，C₁＝1微法拉，C₂＝27微微法拉，R₁＝1千欧，R₂＝100欧，R_f＝2千欧，V₀＝1.5伏。

感测单元912可放大、滤波和/或以其他方式调节来自接收电极的原始响应信号。调节后的响应信号通过引线916b提供给测量单元914。在图9中，示出了包括在测量单元中的模拟-数字转换器(ADC)，但也可以将它组装到感测单元912中。ADC将信号数字化，以备微处理器(μP)进行计算，微处理器从多个信号测量所关注特征，即，上文所述的特征，如表征多个耦合电容(其继而又表征触摸)的与振幅的平方相关的量和其他振幅相关量。微处理器还可以接收来自输入916c的频率信息，该信息可以包括来自控制单元的一个或多个控制值，或表征用于驱动信号的实际驱动频率f₁、f₂等的其他数据。微处理器任选地用频率信息并优选地用上文所述的MLE技术处理数字化的响应信号，以便获得每个接收电极节点处的耦合电容的测量值，而不管是用与振幅的平方相关的量还是用其他振幅相关量表示每个耦合电容。将计算值与参考值进行比较可以得到接收电极的一组触摸信息，其输出以输出916d提供。当该触摸信息与来自电极矩阵的其他接收电极的相似触摸信息结合时，触摸系统可以提供触摸板所有节点的触摸信息图或矩阵。

现在转到图10和11，这些图根据某些代表性信号和操作条件对上文所述的MLE技术和上文所述的FFT技术的性能进行了比较。比较有助于说明MLE技术相对于FFT的某些优点。

结合图10，我们定义了单位振幅和40kHz频率的信号。然后，我们通过以500kHz的取样率对信号取样将该信号数字化。我们用该数字化的信号产生有限数字化信号序列，它们只有信号中包括的样本数N彼此不同。我们研究了样本数N在100(对应具有200微秒总样本时间的最短有限数字化信号)至500(对应具有1毫秒的总样本时间的最长有限数字化信号)范围内的情况。再次假设单一固定频率为40kHz，振幅为1.0，计算这些有限数字化信号中的每一个。用MLE方法(参见，如上文公式(4))和FFT方法(参见，如上文公式(2))评估这些有限数字化信号中的每一个，以计算信号的振幅。对于MLE方法而言，归一化频率f₀设置为0.08(＝40kHz/500kHz)，并相应地计算振幅。对于FFT方法而言，假设产生计算振幅最大值的频率数k为信号频率，假设计算的该频率数k的振幅值为该信号的振幅。测试所有有限数字化信号都使用该步骤。

结果示于图10中，其中曲线1010表示MLE的结果，曲线1012表示FFT的结果。显然，用MLE技术计算的振幅(为数字化信号中所用样本数的函数)的波动比使用FFT技术时的波动小得多。曲线1010提供了0.998的平均振幅值和0.0034的标准偏差，而曲线1012提供了0.8715的平均振幅值和0.1104的标准偏差。尽管FFT技术可以产生准确的结果，如曲线1012在接近1的值处出现的峰值所示，但它也会产生显著错误的结果，如在小于0.7的值处出现的峰值所示。MLE曲线1010的波动相对小得多。此外，当样本数增加时，曲线1010的波动减小(准确性提高)，而曲线1012的波动基本保持不变。

图11a-b研究了固定样本点数的信号相位的结果。因此，这些图示出了代表响应信号分量的单一频率信号的计算振幅随信号相位的变化，其中图11a示出了用FFT计算的振幅，图11b示出了用MLE计算的振幅。为了这些曲线图的目的，再次假设信号具有单位振幅和40kHz频率。以500kHz的取样率将信号数字化。我们用该数字化信号产生有限数字化信号序列，这些信号都具有256个样本点(代表512微秒的总样本时间)并且只有信号的相位Φ彼此不同，其中相位在0至π弧度范围内。以与图10所述相同的方式用相同的FFT和MLE方法评估这些有限数字化信号中的每一个，结果示于图11a和11b中。可以容易地观察到，与FFT技术相比，MLE技术对信号的相位较不敏感，如图11b的曲线中的小波动所示。还注意到，用FFT计算的信号振幅与1.0的真实信号振幅显著不同。这是用样本数(参见图10)与为进行这种比较而选择的具体样本数相结合通过FFT计算而产生的波动的结果。

除非另外指示，本说明书和权利要求书中用来表示数量、特性量度等的所有数值应当理解为由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的指示，说明书和权利要求书中列出的数值参数均为近似值，并且根据本领域内的技术人员利用本专利申请的教导内容获得的所需特性而改变。每一个数值参数并不旨在限制等同原则在权利要求书保护范围内的应用，至少应该根据所报告数值的有效数位和通过惯常的四舍五入法来解释每一个数值参数。虽然限定本发明大致范围的数值范围和参数是近似值，但就本文所述具体实例中的任何数值而言，都是按尽量合理的精确程度给出。然而，任何数值可以很好地包含与测试或测量限制相关的误差。

在不偏离本发明范围和精神的前提下，对本发明的各种修改和更改对于本领域的技术人员来说应是显而易见的，而且应该理解，本发明不仅限于本文所提供的示例性实施例。例如，除非另外指明，否则读者应当假设，一个本发明所公开的实施例的特征也可应用于所有其他公开的实施例。应该理解，所有本文引用的美国专利、专利申请公开和其他专利和非专利文档通过引用的方式并入，达到它们不与上述公开抵触的程度。

Claims (20)

1.一种触敏装置，其包括：

面板，所述面板包括触摸表面、多个驱动电极和多个接收电极；

驱动单元，所述驱动单元被构造用于将具有第一驱动频率的第一驱动信号递送至所述驱动电极中的第一驱动电极，同时还将具有不同于所述第一驱动频率的第二驱动频率的第二驱动信号递送至所述多个驱动电极中的第二驱动电极；以及

测量单元，所述测量单元被构造用于接收来自所述多个接收电极中的第一接收电极的第一响应信号，并用最大似然估计分析所述第一响应信号，以确定(a)所述第一接收电极与所述第一驱动电极之间的第一耦合电容，和(b)所述第一接收电极与所述第二驱动电极之间的第二耦合电容。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述测量单元被构造用于评估第一样本时间内的所述第一响应信号，所述第一样本时间对应所述第一驱动频率的周期的第一整数倍，还对应所述第二驱动频率的周期的第二整数倍。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述第一驱动信号和所述第二驱动信号为多个驱动信号的子集，所述驱动信号各自均具有不同的驱动频率，并分别被递送至所述驱动电极中的不同驱动电极，并且其中所述第一样本时间对应所述不同驱动频率中的每一个的周期的不同整数倍。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述多个驱动信号的所述驱动频率具有均一的频率间距Δf。

5.根据权利要求3所述的装置，其中所述多个驱动信号的所述驱动频率具有最大公因子f_GCF，并且其中所述第一样本时间为f_GCF的倒数或是f_GCF的倒数的整数倍。

6.根据权利要求3所述的装置，其中所述多个驱动信号包括至少四个驱动信号。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述测量单元还被构造用于滤波、放大和/或数字化所述第一响应信号。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述测量单元还被构造用于接收来自所述多个接收电极中的第二接收电极的第二响应信号，并用最大似然估计分析所述第二响应信号，以确定(c)所述第二接收电极与所述第一驱动电极之间的第三耦合电容，和(d)所述第二接收电极与所述第二驱动电极之间的第四耦合电容。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述第一响应信号和所述第二响应信号为分别与对应的多个接收电极相关的多个响应信号的子集。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个驱动电极和所述多个接收电极限定电极矩阵，在所述矩阵的各个节点处每个驱动电极电容耦合至每个接收电极，所述面板被构造为使得在所述触摸表面上靠近所述节点中的一个给定节点处的触摸改变与所述给定节点相关的所述驱动电极与所述接收电极之间的耦合电容。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述驱动单元还被构造用于将具有不同于所述第一驱动频率和所述第二驱动频率的第三驱动频率的第三驱动信号递送至所述驱动电极中的第三驱动电极，同时还将所述第一驱动信号递送至所述第一驱动电极，将所述第二驱动信号递送至所述第二驱动电极。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述驱动单元包括第一多路复用器，所述第一多路复用器被构造用于将所述第一驱动信号按顺序耦合至所述第一驱动电极和所述多个驱动电极中的至少另一个驱动电极。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述驱动单元具有第一操作模式，在所述第一操作模式中，所述第一驱动信号在重叠的时间内被递送至所述第一驱动电极和所述多个驱动电极中的至少另一个驱动电极，所述驱动单元还具有第二操作模式，在所述第二操作模式中，所述第一驱动信号按时间顺序被单独递送至所述第一驱动电极和所述另一个驱动电极。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一驱动信号具有第一相位，并且其中所述测量单元被构造用于分析所述第一响应信号，以确定与所述第一相位无关的所述第一耦合电容和所述第二耦合电容。

15.根据权利要求1所述的装置，其中所述测量单元包括能够耦合至所述第一响应信号的第一带通滤波器，以便使所述第一驱动频率的信号分量与所述第一响应信号分离，所述第一驱动频率的所述信号分量响应所述第一耦合电容。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述测量单元还包括能够耦合至所述第一响应信号的第二带通滤波器，以便使所述第二驱动频率的信号分量与所述第一响应信号分离，所述第二驱动频率的所述信号分量响应所述第二耦合电容。

17.根据权利要求1所述的装置，还包括：

连接到所述驱动单元和所述测量单元上的控制单元，所述控制单元被构造用于控制由所述驱动单元递送的所述第一驱动频率和所述第二驱动频率，所述控制单元还被构造用于向所述测量单元提供所述第一驱动频率和所述第二驱动频率，从而根据所述第一驱动频率和所述第二驱动频率通过由所述测量单元进行的所述最大似然估计分析所述第一响应信号。

18.一种确定同时或在重叠的时间内发生在触摸面板上的触摸的多个触摸位置的方法，所述方法包括：

提供面板，所述面板包括触摸表面、多个驱动电极和多个接收电极；

将具有第一驱动频率的第一驱动信号递送至所述驱动电极中的第一驱动电极，同时还将具有不同于所述第一驱动频率的第二驱动频率的第二驱动信号递送至所述多个驱动电极中的第二驱动电极；

接收来自所述多个接收电极中的第一接收电极的第一响应信号；

用最大似然估计分析所述第一响应信号，以由其确定(a)所述第一接收电极与所述第一驱动电极之间的第一耦合电容，和

(b)所述第一接收电极与所述第二驱动电极之间的第二耦合电容。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述分析包括评估第一样本时间内的所述第一响应信号，所述第一样本时间对应所述第一驱动频率的周期的第一整数倍，并还对应所述第二驱动频率的周期的第二整数倍。

20.根据权利要求18所述的方法，其中根据第一控制值控制所述第一驱动信号，使其以所述第一驱动频率振荡，其中所述第一响应信号初始时为模拟形式，其中所述分析包括以采样频率将所述第一响应信号数字化，并且其中所述分析包括通过用所述第一控制值计算所述数字化第一响应信号的第一分量的第一振幅来确定所述第一耦合电容。

Images