CN103080877A - 具有触笔载体的触敏装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了具有触笔的触敏装置，所述触敏装置包括触摸面板、触笔驱动单元、触摸面板感测单元、和测量单元。靠近触摸面板电极的触笔触摸改变所述触摸面板电极和触笔电极之间的电容耦合。响应信号的振幅响应于所述触摸面板电极和所述触笔电极之间的所述电容耦合，并且被测量以提供有关所述触笔电极相对于所述触摸面板的所述位置的指示。

Description

具有触笔载体的触敏装置
相关申请的交叉引用
本专利申请涉及2009年5月29日提交的名称为“High Speed Multi-Touch Device and Controller Therefor（高速多触摸装置及其控制器）”的美国专利申请No.61/182366；以及2009年8月5日提交的名称为“HighSpeed Multi-Touch Device and Controller Therefor（高速多触摸装置及其控制器）”的美国专利申请No.61/231471、和2010年1月5日提交的名称为“High Speed Noise Tolerant Multi-Touch Device and Controller Therefor（高速耐噪声多触摸装置及其控制器）”的美国专利申请No.12/652343。
技术领域
本发明整体涉及触敏装置，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触敏装置，其尤其应用于能够检测可能同时施加至触摸装置的不同部分处的多次触摸（得自手指和触笔）的此类装置。
背景技术
触敏装置通过减少或消除对机械按钮、小键盘、键盘和指示装置的需求，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、近场成像等方式。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接至导电性触摸工具（例如用户的手指）时，感测输入。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。就电容式触敏装置而言，手指之类的物体接近触敏表面时，该物体与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。在这样一种技术中，耦合至接收电极的电容器用于累积与驱动信号的多个脉冲相关的多个电荷。因此，驱动信号的每个脉冲均仅贡献积聚在此“积分电容器”上的总电荷的一小部分。参考美国专利6,452,514(Philipp)。此技术具有良好的抗噪性，但其速度可能因对该积分电容器充电所需的脉冲数量而有限。
触摸屏还可支持一个或多个触笔的位置的分辨。参考美国专利5,790,106(Hirano)，其描述了将得自笔的电压振荡施加到触摸面板中的电极。
发明内容
本专利申请尤其公开了下述触敏装置，所述触敏装置能够检测同时或者在重叠时间设置为靠近或者接触触敏装置的不同部分的一个或多个物体（包括手指和触笔）的存在。在一些实施例中，所述触敏装置无需采用积分电容器以便测量驱动电极和接收电极（与触摸面板或触笔相关）之间的电容耦合。相反，在至少一些实施例中，得自驱动信号的单个脉冲可为测量特定驱动电极（可设置在触笔中或触敏装置中）和特定接收电极（也可设置在触笔中或触敏装置中）之间的电容耦合所需的全部。为了实现这种方式，假定将合适的脉冲形状用于驱动信号，则将微分电路优选地耦接至接收电极（其在各种实施例中可设置在触笔中或触摸面板中），以使得为每个接收电极产生驱动信号的微分表示（称为响应信号）。在一个示例性实施例中，每个微分电路均可包括运算放大器(op amp)，其具有连接在该运算放大器的反相输入与该运算放大器的输出之间的反馈电阻器，并且该反相输入也连接至给定接收电极。还可使用其他已知的微分电路设计，前提是电路提供以某种形式包括驱动信号对时间的导数的至少一个近似值的输出。
本发明还讨论了相关方法、系统和制品。
本专利申请的这些和其他方面从以下具体实施方式中将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上述发明内容理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅由所附权利要求书限定，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3a为触摸装置的示意图，其中相关的驱动电路和检测电路在一个驱动电极以及与其电容耦合的一个接收电极的背景下示出；
图3b为与图3a的触敏装置类似但包括附加电路以说明接收电极上的信号强度差异的触敏装置的示意图；
图3c为与图3a的触敏装置类似但包括附加电路以说明来自（例如）显示器的噪声的触敏装置的示意图；
图3d为与图3a的触敏装置类似但包括附加电路以适应来自（例如）显示器的噪声的触敏装置的示意图；
图3e为与图3a的触敏装置类似但包括附加电路以适应（例如）低阻抗触摸屏的触敏装置的示意图；
图4a为用于图3a的触摸装置的驱动信号和相应（建模的）响应信号的坐标图，其中驱动信号包括矩形脉冲且响应信号包括冲击脉冲；
图4b为示出用于三个受驱动电极的建模的波形以及三个接收电极上的相关响应波形的坐标图；
图5a为与图4a的坐标图类似但针对不同驱动信号的坐标图，该驱动信号包括斜坡式脉冲且响应信号包括矩形状脉冲；
图5b为示出用于三个受驱动电极的建模的波形以及三个接收电极上的相关响应波形的坐标图（与图4b类似）；
图6a为另一个驱动信号的坐标图以及用于图3a的触摸装置的预期响应信号的示意性描绘，该驱动信号包括斜坡式脉冲且该响应信号包括矩形脉冲；
图6b为示出用于三个受驱动电极的建模的波形以及三个接收电极上的相关响应波形的坐标图（与图4b和图5b类似）；
图7为用于图3c的触摸装置的驱动信号和相应（建模的）响应信号的坐标图，其中驱动信号包括矩形脉冲且响应信号包括冲击脉冲；
图8为触摸装置的示意图，该触摸装置包括具有电容耦合电极的4×8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各种电路元件；
图9为触笔的示意图；
图10为触笔电子器件的示意图，该触笔电子器件包括与图3a所示的那些相类似的触笔接收电子器件并且还包括触笔驱动电子器件；
图11a为示出用于触笔的测量序列的流程图，该触笔包括触笔接收电子器件和触笔驱动电子器件、接收从触摸面板发出的信号、并且提供有待被触摸面板接收的信号；
图11b为简化的互电容式、矩阵型触摸屏的示意图，该互电容式、矩阵型触摸屏具有两组电极（第一组为D1和D2，并且第二组为R1和R2）并且其上提供有得自手指(F)和得自触笔(S)的触摸；
图12为示出用于触笔的测量序列的流程图，该触笔被构造为将信号从触笔提供到触摸面板，并且触笔触摸面板被构造为接收所述信号并且从所述信号来确定触笔在触摸面板上的位置；
图13为示出用于触笔的测量序列的流程图，该触笔被构造为接收从触摸面板发出的信号，触摸面板被构造为提供信号，并且控制器被构造为基于所接收信号来确定触笔的位置；
在这些附图中，类似参考标号指代类似元件。
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的宽度，如以菱形垫或其他形状的垫形式增加的宽度，以便增大电极之间的边缘场，从而增强触摸对于电极间电容式耦合的效果。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，列电极可位于与行电极不同的平面内（从图1的角度，列电极116a-e位于行电极118a-e的下面），以使得列电极与行电极之间不进行显著的欧姆接触，并且使得给定列电极与给定行电极之间的唯一显著的电耦合为电容耦合。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。另外，在显示型应用中，背屏蔽件可设置在显示器与触摸面板112之间。此背屏蔽件通常由玻璃或薄膜上的导电ITO涂层组成，并且可接地或由降低从外部电干扰源到触摸面板112中的信号耦合的波形来驱动。其他背屏蔽方法在本领域中是已知的。通常，背屏蔽件减少由触摸面板112感测的噪声，这在一些实施例中可提供改善的触摸灵敏度（例如，能够感测较轻的触摸）和更快的响应时间。当来自（例如）LCD显示器的噪声强度随距离而快速降低时，有时结合其他噪声降低方法（包括使触摸面板112与显示器隔开）来使用背屏蔽件。除这些技术之外，以下参考各种实施例来讨论处理噪声问题的其他方法。
在给定的行电极与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单独地耦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单独地耦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。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幅度，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以重叠时间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次数优选地不限于2，例如，它可以为3、4或更多，取决于电极矩阵的大小。
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。例如，控制器优选包括至少一个信号发生器或驱动单元。驱动单元将驱动信号传送至一组电极，该组电极被称为驱动电极。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。驱动信号优选地一次传送至一个驱动电极，如按照从第一个驱动电极到最后一个驱动电极的扫描顺序。当此类电极中的每一个被驱动时，控制器监测被称为接收电极的另一组电极。控制器114可以包括连接到所有接收电极的一个或多个感测单元。对于传送至每个驱动电极的每个驱动信号，（多个）感测单元为多个接收电极产生响应信号。优选地，（多个）感测单元被设计为使得每个响应信号均包括驱动信号的微分表示。例如，如果驱动信号由可将电压表示为时间函数的函数f(t)来表示，则响应信号可为或包括至少近似的函数g(t)，其中g(t)=d f(t)/dt。换句话讲，g(t)为驱动信号f(t)对时间的导数。根据用于控制器114中的电路的设计细节，响应信号可包括：(1)仅仅g(t)；或(2)具有恒定偏移(g(t)+a)的g(t)；或(3)具有乘法比列因数(b*g(t))的g(t)，所述比例因数可为正或负，并且其幅度可大于1，或小于1但大于0；或(4)其组合，等。在任何情况下，响应信号的振幅与所驱动的驱动电极与所监测的特定接收电极之间的耦合电容有利地相关。当然，g(t)的振幅也与原函数f(t)的振幅成比例。应注意，如果需要的话，可仅使用驱动信号的单个脉冲来确定给定节点的g(t)的振幅。
控制器还可包括辨识和分离响应信号的振幅的电路。为此，示例性电路装置可包括一个或多个峰值检测器、采样/保持缓冲器和/或低通滤波器，其选择可取决于驱动信号和相应响应信号的性质。控制器还可包括一个或多个模数转换器(ADC)，以将模拟振幅转换为数字格式。一个或多个多路复用器还可用于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。
通过测量电极矩阵中每个节点的响应信号的振幅，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。这些测量值可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3a示出触摸装置310，其中相关的控制器电路（诸如，驱动电路和检测电路）在触摸面板312的背景下示出，该触摸面板312具有一个驱动电极314以及一个经由耦合电容Cc与其电容耦合的接收电极316。阅读者应了解这是触摸面板的一般化情况，其中驱动电极314可为多个驱动电极中的一者，并且接收电极316同样地可为多个接收电极中的一者，它们在触摸面板上布置成矩阵形式。
其实，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。对于良好的人为因素触摸响应而言，如果需要，可使测量矩阵的所有2,560(40*64=2560)个节点处的耦合电容的响应时间较快，例如小于20毫秒或甚至小于10毫秒。如果将行电极用作驱动电极且将列电极用作接收电极，并且如果同时对所有列电极进行采样，则有（例如）20毫秒（或10毫秒）以供按顺序扫描40行电极，每个行电极（驱动电极）的时间预算为0.5毫秒（或0.25毫秒）。
以其电气特性（呈集总电路元件模型的形式）而非以其物理特性来描述的图3a的驱动电极314和接收电极316表示可存在于具有小于40×64矩阵的触摸装置中的电极，但这不应视为限制性的。在图3a的此代表性实施例中，集总电路模型中所示的串联电阻R均可具有10KΩ的值，并且集总电路模型中所示的杂散电容C均可具有20皮法(pf)的值，但当然这些值无论如何不应视为限制性的。在此代表性实施例中，耦合电容Cc名义上为2pf，并且用户的手指318在电极314、316之间的节点处的触摸的存在导致耦合电容Cc下降约25%至约1.5pf的值。再次地，这些值不应视为限制性的。
根据先前所述的控制器，触摸装置310使用特定的电路来询问面板312，以便确定面板312的每个节点处的耦合电容Cc。就这一点而言，阅读者应了解控制器可通过确定指示或响应于耦合电容的参数值（例如，响应信号的振幅）来确定耦合电容，如上所述且如以下进一步所述。为此，装置310优选包括：低阻抗驱动单元320，其耦接到驱动电极314；感测单元322，其耦接到接收电极316并且与耦合电容相结合来对驱动单元提供的驱动信号执行微分；以及模数转换器(ADC)单元324，其将由感测单元322产生的响应信号的振幅转换成数字形式。根据由驱动单元320提供的驱动信号的性质（且因此还根据由感测单元322产生的响应信号的性质），装置310还可包括在该实施例中还用作采样/保持缓冲器的峰值检测电路326a，以及可操作以使峰值检测器复位的相关复位电路326b。在大多数实际应用中，装置310还将包括位于信号发生器320与触摸面板312之间的多路复用器，以便能够在给定时间对多个驱动电极中的任一者进行寻址；以及位于感测单元322（或任选的电路326b）与ADC单元324之间的多路复用器，以使得单个ADC单元快速地对与多个接收电极相关的振幅进行采样，从而避免每个接收电极均需要一个ADC单元的花费。
驱动单元320优选地为或包括具有内阻抗的电压源，该内阻抗优选地足够低，以维持良好的信号完整性、减少注入式噪声和/或维持快速信号上升和下降时间。驱动单元320在其输出处向驱动电极314提供时变驱动信号。该驱动信号基本上可由单个孤立脉冲组成，或其可包括多个此类脉冲或形成连续的AC波形或波形包（诸如正弦波、方波、三角波等等）的一系列脉冲。就这一点而言，术语“脉冲”广义上用来指不同的信号变化且不限于具有短持续时间和高振幅的矩形。如果希望快速检测触摸面板上的（多次）触摸，则驱动信号优选地仅包括获得给定节点处的耦合电容的可靠测量值所需的最小数量的脉冲。这对具有大电极矩阵（即，大量待感测的节点）的触摸面板而言尤为重要。（多个）驱动脉冲的峰值或最大振幅优选地较高（例如，3至20伏特），以提供良好的信噪比。虽然在图3a中示出了来自仅一端的驱动电极314，但在一些实施例中，驱动单元320可被构造为来自其两端的驱动电极314。例如，这在电极314具有高电阻时（从而增强驱动信号衰减性和对噪声污染的敏感性）可能有用，其可存在于基于ITO的大矩阵型触摸传感器上。
阅读者应记住驱动单元320的输出处提供的驱动信号与传送至特定驱动电极314的驱动信号之间可存在差异。当（例如）多路复用器或其他开关装置设置在驱动单元320和触摸面板312之间以便将驱动单元（例如）逐一地选择性地连接到多个驱动电极时，该差异变得重要。在此情况下，驱动单元320在其输出处可具有连续的AC波形，诸如方波、三角波等，然而凭借多路复用器的开关动作，可将此波形的仅一个脉冲或仅几个脉冲一次传送至任何给定驱动电极。例如，可将连续的AC波形的一个脉冲传送至第一驱动电极，可将该AC波形的下一个脉冲传送至下一个驱动电极，依此类推直至已驱动所有驱动电极，于是将该AC波形的下一个脉冲再次传送至第一驱动电极，依此类推，重复循环。
如下结合图4至图6进一步所述，用于驱动信号中的脉冲形状可影响待用于所述装置中的检测/测量电子器件的选择。可用的脉冲形状的例子包括矩形脉冲、斜坡式脉冲（对称或非对称）以及正弦波（例如钟形）脉冲。
如果需要，驱动单元320可为可编程以在不同时间提供不同脉冲。例如，如果该驱动单元通过多路复用器而耦接到多个驱动电极，则可以对该驱动单元编程以向不同驱动电极提供不同信号电平，从而补偿线路电阻和杂散电容中的电极间变化。例如，布置在通过（多个）接收电极需要长导电长度的位置处的驱动电极有利地用比布置在需要较短导电长度的位置处的驱动电极更大振幅的驱动信号来进行驱动，从而补偿与接收电极相关的损失。（例如，参考图1的电极矩阵，如果行电极118a-e是驱动电极，那么电极118a上的驱动信号通过比电极118e上的驱动信号更长的接收电极116a-e而进行耦合，因为在靠近电极118e处放置了控制线路126。以这种方式向不同驱动电极提供不同驱动信号电平尤其有利于大电极矩阵，因为未因触摸屏内的损失而对大量检测电路（对应于接收电极的数量）编程，而是以选定量来调整仅一个驱动信号，并且以不同量（视情况而定）来调整传送至不同驱动电极的驱动信号。
向驱动电极314提供的驱动信号经由耦合电容Cc而电容耦合至接收电极316，该接收电极又连接至感测单元322。因此，感测单元322在其输入322a处接收驱动信号（如由电极314、316和耦合电容Cc传输的），并由此在输出322b处产生响应信号。优选地，感测单元被设计为使得所述响应信号包括驱动信号的微分表示，该驱动信号的振幅响应于耦合电容Cc。即：由感测单元产生的响应信号优选地以某种形式包括驱动信号对时间的导数的至少一个近似值。例如，该响应信号可包括驱动信号的时间导数，或者（例如）经反相、放大（包括小于1的放大率）、电压或振幅偏移和/或时间偏移的此信号形式的时间导数。为了重复先前的讨论，如果传送至驱动电极的驱动信号由函数f(t)来表示，则响应信号可为或包括至少近似的函数g(t)，其中g(t)=d f(t)/dt。
图3a中示出了执行此功能的示例性电路。该电路的输入（显示为322a）为运算放大器322c的反相输入(-)。将该运算放大器的另一个输入（非反相输入(+)）设置为可进行优化以得到最大信号范围的共用参考电平。在图3中，为了简便起见，该参考电平被示为接地电位，但还可使用非零偏移电压。反馈电阻器322d连接在运算放大器的输出322b与反相输入之间。当以这种方式连接时，将运算放大器322c的反相输入（即，输入322a）保持作为虚拟接地相加点，并且在该点处未观察到信号。这还意味着接收电极316维持在大体上等于运算放大器的非反相输入所保持的电压的恒定电压。反馈电阻器322d可经选择以使信号电平最大化同时保持较低的信号失真，并且可以其他方式设定或调整，如本文所述。
以这种方式连接的运算放大器322c结合耦合电容Cc具有产生传送至驱动电极314的驱动信号的微分表示的效果。具体地讲，在任何给定时间流过反馈电阻器322d的电流I由以下给出：
I≈Cc*dV/dt，
其中Cc为耦合电容，V表示传送至驱动电极的时变驱动信号，并且dV/dt为V对时间的导数。尽管此公式名义上为正确的，但阅读者将理解，其并未考虑由（例如）所使用的电极的寄生电阻和电容、运算放大器特性和限制等等引起的各种次级效应，所述次级效应可影响电流I的幅度和动态响应。然而，流过反馈电阻器的电流I在输出322b处产生电压信号，所述电压信号对应于上文所述的响应信号。由于流过反馈电阻器的电流的方向，该响应信号反相，前提是正dV/dt（V随时间而增大）在输出322b处产生负电压，并且负dV/dt（V随时间而减小）在输出322b处产生正电压，以下结合图4至图6给出具体实例。这可表示为：
VRS≈-Rf*Cc*dV/dt，
其中VRS表示在任何给定时间在输出322b处的响应信号电压，并且Rf为反馈电阻器322d的电阻。应注意响应信号的振幅（电压）名义上与耦合电容Cc成比例。因此，因为电极314、318的节点处的触摸减小了耦合电容Cc，所以可分析由感测单元322提供的响应信号的峰值振幅或其他特性振幅的测量值以确定该节点处存在触摸。
在接收电极316为多个接收电极中的一者的实施例中，可能有利的是包括用于每个接收电极的专用感测单元322。此外，可能有利的是向不同感测单元提供不同的放大量（例如，不同运算放大器的反馈电阻器的值不同）以补偿触摸屏内针对不同驱动电极的不同信号损失。例如，布置在通过驱动电极需要长导电长度的位置处的接收电极有利地具备比布置在需要较短导电长度的位置处的接收电极更大的振幅，从而补偿与驱动电极相关的损失。（例如，参考图1的电极矩阵，如果行电极116a-e是接收电极，那么从电极116a接收的信号通过比从电极116e接收的信号更长的驱动电极118a-e而进行耦合，因为在靠近电极116e处放置了控制线路128。以这种方式向不同接收电极提供不同的放大量尤其有利于大电极矩阵，因为这可减少因触摸屏内的损失而对大量检测电路（对应于接收电极的数量）编程的需要。
如上所述，装置310还可包括在该实施例中还用作采样/保持缓冲器的峰值检测电路326a，以及可操作以使峰值检测器复位的相关复位电路326b。这些电路元件可用于由感测单元322产生的响应信号的峰值振幅被用作耦合电容Cc的测量值的情况中。这些情况可包括由感测单元322提供的响应信号为高瞬态的实施例，例如在一个或多个矩形脉冲用于驱动信号的情况中（参见（例如）以下的图4a）。在这些情况下，峰值检测器326a工作，以使响应信号的峰值振幅维持较长的时间，以允许通过ADC324进行可靠的采样且转换为数值。在具有多个接收电极的实施例中，单个ADC可循环地连接到每个接收电极的检测电路，这需要每个检测电路将测量电压维持较长的时间段。在ADC324进行测量后，可通过操作复位电路326b使峰值检测器复位，以使得可在后续循环中测量新峰值。
针对峰值检测器326a而描述的二极管/电容器组合的基本操作（包括其能够使峰值电压维持较长的时间段而不通过感测单元322使电容器放电）对本领域的普通技术人员而言将显而易见，而无需进一步解释。同样地，复位电路326b响应于触点326c处提供的合适复位控制信号的基本操作对本领域的普通技术人员而言将显而易见。应注意本文中已充分考虑能够执行所述感测单元、峰值检测器、采样/保持缓冲器和/或复位电路（无论在硬件、软件或其组合中）的一个或多个功能的其他已知电子装置。
如前所述，优选地提供ADC324以将与响应信号相关的幅值转换为与数字组件（诸如，用于进一步处理的微处理器）一起使用的数字格式。ADC可具有任何合适的设计，例如其可包括高速逐次逼近寄存器(SAR)和/或Σ-Δ型转换器。
关于给定节点的所测量幅值的进一步处理，该所测量幅值可储存在存储寄存器中。如果需要，（例如）为了降低噪音目的，可储存并将与该给定节点相关的多个此类值求平均。此外，优选地将所测量幅值与参考值比较，以便确定耦合电容是否已减小，即所述给定节点处是否存在一定量的触摸。此比较可涉及（例如）从参考值减去测量值。在涉及包括许多节点的大触摸矩阵的实施例中，所有节点的测量值均可储存在存储器中，并且可单独地与各个参考值比较，以便确定每个节点处是否存在一定量的触摸。通过分析比较数据，如果在触摸表面上存在时间上重叠的多次触摸，则可确定时间上重叠的多次触摸的位置。能够检测的时间上重叠的触摸的次数可仅受触摸面板中的电极栅的尺寸以及驱动/检测电路的速率限制。在示例性实施例中，对邻近节点所检测的差异进行内插，以便准确确定位于节点之间的触摸位置。
图3b示出触摸装置348，其与图3a中示出的触摸装置310类似，不同的是其包括作为差动放大器的输入的电压源349，该差动放大器是感测单元322的一部分。根据需要，该电压输入被构造用于使电路输出在ADC的感测范围内。例如，一些ADC的感测范围为0.5V至+3V。感测单元322输出信号的峰值应在此范围内，以准确地对电压数字化处理。对于所有接收电极，可将电压源349（或增益，在感测单元322的背景下）固定为一种电压，或其可针对特定接收电极进行调整。在一些实施例中，使用电阻梯形网络向4至10个接收电极的组中的感测单元提供不同电压。在一些实施例中，设置增益以补偿由受驱动电极上的电阻所导致的信号减弱。
图3c示出触摸装置350，其与图3a中示出的触摸装置310类似，但包括在一些实施例中可更好地容纳来自显示器（诸如LCD显示器）的噪声的附加电路。LCD寻址频率总体上接近或重叠于控制器114用来与触摸面板112进行交互的频率。这导致接收电极上产生可显示为共模信号的噪声。差动放大器可用于消除此共模信号。图3c中示出的电路增加了差动放大器352和附加峰值检测电路351（被构造用于检测负电压的峰值）以及附加复位电路353。
图3d示出了触摸装置362，其与图3a中所示的触摸装置310相似，但包括在一些实施例中可以更好地适应来自显示器的噪声的附加电路，显示器例如为LCD显示器，并且更具体地讲为采用面内切换技术的LCD显示器，该技术可改善显示器视角但会向相邻设置的触摸传感器中引入某些噪声伪像。噪声伪像的特征可在于与施加给驱动电极的脉冲和信号具有相同频带的电磁干扰。图3d增加了一个电阻器，位置在感测单元322之后，但在示为包含在峰值检测电路326a中的电容器之前。电阻器显示为在峰值检测电路326a中的二极管之后实现，但也可以在二极管之前实现。此电阻器限制峰值检测电路326a中的充电效应免受施加给驱动电极的任何脉冲或信号的影响。因此，在测量周期中可以使用更多数量的脉冲（例如8个脉冲而不是3个），这将减小那些脉冲中受正噪声脉冲污染或由正异常噪声产生的某部分脉冲的影响。当然，在不含图3d的附加电阻器而在峰值检测电路326a中使用相对大的电容器的实施例如3a中，可以使用更多数量的脉冲。然而，在每个采样周期后，峰值检测电路326a将放电，并且放电时间与电容器所持的电荷量相称。图3d的附加电阻器将使峰值检测电路326a的电容器中蓄积的电荷更小，从而允许更快的放电时间。
图3e示出了触摸装置360，其与图3a中示出的触摸装置310类似，但包括附加电路，其在一些实施例中可更好地适应具有较低电阻的电极的触摸面板。此类触摸面板可具有由铜、金、银或其他金属微导线构成的电极，并具有低于10KΩ的电阻水平。为了适应较低电阻的电极，触摸装置360增加了低阻抗稳定电路361所示的电阻器和电容器。此附加电路通过以放大器单位环路增益交叉频率增加45度相补角而稳定放大器322c的环路增益。
图3a至3e所示的任何实施例都可在例如专用集成电路(ASIC)中具体实施。
现转到图4a，我们从中可看到特定驱动信号410的电压-时间坐标图以及由图3a中所示类型的感测单元产生的（建模的）响应信号412的相应电压-时间坐标图。为了该模型的目的，假定驱动电极、接收电极以及耦合电容（包括其上的触摸效应，即电容从2.0pf减至1.5pf）的电子特性为如以上结合图3a的代表性实施例所述。此外，假定运算放大器322c的反馈电阻器322d为约2MΩ的量级。
可看到驱动信号410为方波，其包括一系列矩形脉冲411a、411c、411e、…411k。假定将此整个信号传送至特定驱动电极，但在许多实施例中可在给定时间将较小数量（例如，仅一个或两个）的脉冲传送至给定驱动电极，此后可将一个或多个脉冲传送至不同的驱动电极等。可看到由感测单元产生的响应信号412包括多个冲击脉冲413a-l，每个矩形脉冲411a对应两个冲击脉冲，如对于微分方波所期望的。因此，例如，驱动脉冲411a产生与矩形脉冲的正向变换（左侧）相关的负向冲击脉冲413a以及与矩形脉冲的负向变换（右侧）相关的正向冲击脉冲413b。这些冲击脉冲由于运算放大器的信号带宽以及触摸屏的RC滤波效应而呈圆形。尽管与信号410对时间的理想导数存在这些偏差，但响应信号412可视为包括驱动信号的微分表示。
如同所示，驱动脉冲411a、411c、411e、…411k均具有相同的振幅，但如上所述还可传送不同振幅的脉冲。然而，尽管这些驱动脉冲具有共同的振幅，但可看到发生在时段412a内的冲击脉冲413a-g具有第一峰值振幅，并且可看到发生在时段412b内的冲击脉冲413h-l具有小于第一峰值振幅的第二峰值振幅。这是因为上述模型在冲击脉冲413g之后和冲击脉冲413h之前的时间点引入耦合电容Cc变化，该变化对应于从非触摸状态(Cc=2pf)到触摸状态(Cc=1.5pf)的转变。冲击脉冲在时段412b期间所减小的峰值振幅可易于测量且与适用节点处的触摸事件相关。
冲击脉冲413a-l的瞬态性使其尤其适于与峰值检测器和采样/保持缓冲器一起使用（如结合图3所述），以使得可由ADC获得峰值振幅的准确测量值且对其进行采样。
图4b示出坐标图，其示出了来自包括顺序驱动的受驱动电极的一个实施例的代表性波形。波形430、431和432表示三个单独的（可彼此相邻）受驱动电极（例如，矩阵型传感器上的第一行、第二行和第三行）上的时段t期间的脉冲信号。波形433、434和435表示由三个单独的接收电极（例如，矩阵型传感器上的列）上的相同时段期间的脉冲信号引起的微分输出。应注意每个接收电极（列）具有类似的响应曲线。按顺序驱动对应于波形432、431和431的受驱动电极。驱动每个电极后（由波形430、431或432任何一个表示），表示峰值振幅的电压将可用于与每个接收电极（列）（如上文结合图3所述）相关的峰值检测电路中。因此，驱动每个受驱动电极（行）后，对峰值检测电路上所有接收电极（列）的所得电压采样，然后相关的峰值检测电路复位，接着驱动下一顺序受驱动电极（以此类推）。这样，矩阵型电容式触摸传感器中的每个节点均可单独地寻址和采样。
图5a示出一对坐标图，其与图4a的坐标图类似，并且针对电子构型相同的驱动电极、接收电极、耦合电容和感测单元，但驱动信号形状不同。图5a的驱动信号510包括斜坡式脉冲511a、511c、511e、…511i，以使得所得响应信号512包括矩形脉冲513a-j。由上述模型预测的矩形脉冲呈现出具有稍微圆角的几乎垂直的高/低过渡，为了简便起见，已将这些过渡重绘为垂直线和尖拐角。这些矩形脉冲的上升和下降时间受所用驱动电极和接收电极中的RC传输线限制。驱动脉冲511a等通过对称斜坡形状来表征，其中每个脉冲的前半部分具有正向斜度，并且后半部分具有相同大小的负向斜度。然后，还将此对称性转至响应信号512，其中负向脉冲513a、513c等被正向脉冲513b、513d等大体上相抵。与图4a的说明类似，上述模型在矩形脉冲513e之后和矩形脉冲513f之前的时间点（即，从时段512a到时段512b的过渡）引入耦合电容Cc变化，该变化对应于从非触摸状态(Cc=2pf)到触摸状态(Cc=1.5pf)的转变。时段412b期间发生的响应信号脉冲的减小振幅可易于测量且与适用节点处的触摸事件相关。图5a中值得注意的一个特征为各脉冲513a-j的各平稳段处的响应信号512的较稳态特性（在给定脉冲的时间标度内），其中负向脉冲513a、513c等的“平稳段”应理解为脉冲形状的“底部”，而不是脉冲513b、513d等的“顶部”。此稳态特性是驱动脉冲在其相当大一部分上具有恒定斜度（即，斜坡形状）所致。在一些实施例中，触摸装置设计者可希望利用此稳态特性以便消除不必要的电路零件并减少成本。具体地讲，因为响应信号本身在脉冲的时间标度内维持基本上恒定的振幅（脉冲的平稳段），并且因为此恒定振幅指示或响应于耦合电容Cc，所以可不再需要结合图3a所描述的峰值检测器、采样/保持缓冲器和复位电路且可将其从系统中排除，前提条件是稳态特性的时间标度对ADC而言足够长以对振幅进行采样和测量。如果需要，为了降低噪声，可通过低通滤波器来发送由感测单元在这些情况下产生的响应信号，选择该低通滤波器的截止频率，以大体上维持与未经滤波的脉冲相同的总保真度或形状，同时过滤掉较高频率的噪声。然后可向ADC提供此滤波器的输出（即，经滤波的响应信号）。当然，对于斜坡型驱动脉冲而言，在一些情况下，不论是否利用低通滤波器，可能有利的是保留峰值检测器、采样/保持缓冲器和复位电路。
如果需要，整流电路可用于在响应信号（参见（例如）图4a的信号412和图5a的信号512）中产生正向脉冲和负向脉冲的触摸装置实施例中。这些信号的整流可对其他电路功能（诸如，峰值检测和模数转换）具有相应的有益效果。就图5a的信号512而言，由于各个信号的对称性，所以该信号的经整流形式有利地大体上连续维持稳态电压电平（忽略由运算放大器限制和RC传输线效应引起的瞬态效应）。
图5b示出多对坐标图，其示出了来自包括顺序驱动的受驱动电极的实施例的代表性波形，其与图4b类似，不同的是其使用不同类型的受驱动波形。波形760、761和762为三个单独的（可彼此相邻）受驱动电极（例如，矩阵型传感器上的第一行、第二行和第三行）上的时段t期间的代表性受驱动三角脉冲信号。波形763、764和765为相同时段期间在接收电极（例如列）上可看到的各个所得波形。
现转到图6a，其中的坐标图对与图5a和图4a的坐标图类似，并且假定驱动电极、接收电极、耦合电容和感测单元的电子构型相同，但使用另一种驱动信号形状。图6b的驱动信号610包括斜坡式脉冲611a-e，其产生具有大体上矩形脉冲613a-e的所得响应信号612。与图5a的对称斜坡形状不同，斜坡式脉冲611a-e为非对称，以便使斜坡使用的脉冲时间占比最大化。然而，此斜坡最大化导致每个驱动脉冲的一侧上出现快速低至高过渡，这产生限制响应信号612的各矩形脉冲的负向冲击脉冲。尽管所得结果与完全的矩形性存在偏差，但脉冲613a-e大体上呈矩形，前提是这些脉冲在两个较陡的高至低过渡之间要维持较恒定的振幅平稳段。就这一点而言，且以类似于图5a的信号512的方式，由于驱动脉冲在其相当大一部分上具有恒定斜度（即，斜坡形状），信号612的脉冲包括稳态特性。因此，触摸装置设计者可再次希望通过排除峰值检测器、采样/保持缓冲器和复位电路来利用此稳态特性，前提条件是稳态特性的时间标度对ADC而言足够长以对振幅进行采样和测量。还可将低通滤波器增加至电路设计中，如上所述。
图6b示出一对坐标图，其示出了来自包括顺序驱动的受驱动电极的实施例的代表性波形，其与图4b和5b类似，不同的是其使用不同类型的受驱动波形。波形750、751和752为三个单独的（可彼此相邻）受驱动电极（例如，矩阵型传感器上的第一行、第二行和第三行）上的时段t期间的代表性受驱动斜坡式脉冲信号。波形753、754和755（图7b）以及763、764和765（图7c）为相同时段期间在接收电极（例如列）上可看到的各个所得波形。
现转到图7，我们从中可看到脉冲驱动信号807的电压-时间坐标图以及（建模的）第一响应信号801和第二响应信号802的相应电压-时间坐标图，这两个信号可为分别由图3c中所示电路的感测单元322和差动放大器352产生的输出。为了该模型的目的，假定驱动电极、接收电极以及耦合电容（包括其上的触摸效应，即电容从2.0pf减至1.5pf）的电子特性为如以上结合图3a的代表性实施例所述。
第一响应信号801为来自感测单元322的建模的输出。其包括正弦曲线形式，该形式指示与接收作为来自LCD面板的噪声的共模信号类似的共模信号。响应信号802为来自差动放大器352的各个建模的输出（为了说明的目的，其被示为短虚线；实际输出将为实线）。来自差动放大器352的输出实际上为脉冲的总和（为了进行示意性的说明，图中未按比例绘制）。图7上的各个脉冲(803a…d,804e,f,g)具有与图4a中的脉冲413a…k相同的曲线，但在图7中脉冲因缩放比例而看起来不同。第一负脉冲(803a)经峰值检测且汇总在放大器的反相输入上，从而给出响应信号802上的第一台阶（台阶805a）。然后，正脉冲(804e)经峰值检测且汇总在放大器上的非反相输入上，从而在输出处给出正峰值与负峰值的总和（台阶805b）。台阶805b后，随后的脉冲和共模信号实质上均不影响响应信号802的电压电平。可通过测量一系列脉冲后（即，在电压已达到由台阶805b界定的平稳段后）由波形802表示的第一电压采样、用复位电路353和326b（图3c）使峰值检测器复位，然后用相同或类似的处理等测量第二电压采样来感测触摸。在某些实施例中，这些采样电压相对于某个阈值的变化指示触摸。
图8为触摸装置710的示意图，该触摸装置包括具有电容耦合电极的4×8矩阵的触摸面板712，以及可用于检测触摸面板上的多次同时触摸的各种电路元件。该电极矩阵包括由平行驱动电极a、b、c和d组成的顶部电极阵列。还包括由平行接收电极E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7和E8组成的底部阵列。顶部电极阵列和底部电极阵列被布置为彼此正交。对于该矩阵的各种节点，将每对正交电极之间的电容耦合（以上称为给定节点的耦合电容Cc）标记为C1a、C2a、C3a、C4a、C1b、C2b和C3b等直至C8d（如所示），在非触摸状态下这些电容耦合的值均可近似相等，但其在施加触摸时减小，如前所述。图中还示出了各种接收电极与接地(C1-C8)之间以及各种驱动电极与接地（a’至d’）之间的电容。
该矩阵的32个节点，即互电容或与之相关的耦合电容，由关于图3a所描述的电路进行监测：驱动单元714；多路复用器716；感测单元S1-S8；任选的峰值检测器P1-P8，其可用作采样/保持缓冲器；多路复用器718；以及ADC720；和控制器722，它们都如所示用合适的传导迹线或电线进行连接（除了控制器722与各个峰值检测器P1-P7之间的连接为了说明的方便而从图中省略）。
在操作中，控制器722使驱动单元714产生包括一个或多个驱动脉冲的驱动信号，驱动脉冲通过操作多路复用器716而传送至驱动电极a。驱动信号经由接收电极E1-E8与驱动电极a的各个互电容而耦接至各接收电极E1-E8。耦合信号使感测单元S1-S8同时或大体上同时产生各接收电极的响应信号。因此，在操作装置710的此时间点，传送至驱动电极a的驱动信号（其可包括（例如）最多5个、4个、3个或2个驱动脉冲，或可仅有一个驱动脉冲）同时使感测单元S1产生其振幅指示节点E1/a的耦合电容C1a的响应信号，使感测单元S2产生其振幅指示节点E2/a的耦合电容C2a的响应信号等，以此类推，其他感测单元S3-S8对应于节点E3/a至E8/a。如果响应信号具有高瞬态性，（例如）正如图4a的信号412，则可提供峰值检测器P1-P8来检测由感测单元S1-S8提供的各个响应信号的峰值振幅，并且任选地对其输出处提供给多路复用器718的这些振幅进行采样且保持。或者，如果响应信号具有显著的稳态特性，例如如果其以一个或多个矩形脉冲的形式（正如上述信号512和612），则可用低通滤波器来代替峰值检测器，或可简单地省去峰值检测器，使得感测单元的输出直接馈送至多路复用器718中。在任一种情况下，当将特性振幅信号（例如，响应信号的峰值振幅或平均振幅）传送至多路复用器718时，控制器722快速循环多路复用器718以使得ADC720首先连接到峰值检测器P1（如果存在，（例如）或连接到低通滤波器，或连接到S1）以测量与节点E1/a相关的特性振幅，然后连接到峰值检测器P2以测量与节点E2/a相关的特性振幅，以此类推，最后连接到峰值检测器P8以测量与节点E8/a相关的特性振幅。当测量这些特性振幅时，将这些值储存在控制器722中。如果峰值检测器包括采样/保持缓冲器，则控制器在测量完成后使峰值检测器复位。
在下一个操作阶段中，控制器722循环多路复用器714以将驱动单元714连接到驱动电极b，并且使驱动单元产生还包括一个或多个驱动脉冲的另一个驱动信号（此时传送至电极b）。传送至电极b的驱动信号可与此前传送至电极a的驱动信号相同或不同。例如，鉴于与上述触摸面板损失有关的原因，由于电极b更靠近获得响应信号的感测电极E1-E8的端部（因此损失降低），所以传送至电极b的驱动信号可具有比传送至电极a的驱动信号小的振幅。在任何情况下，传送至电极b的驱动信号同时使感测单元S1产生其振幅指示节点E1/b的耦合电容C1b的响应信号，使感测单元S2产生其振幅指示节点E2/b的耦合电容C2b的响应信号等，以此类推，其他感测单元S3-S8对应于节点E3/b至E8/b。以上结合第一操作阶段所述的峰值检测器P1-P8或采样/保持缓冲器或低通滤波器的存在与否在此同样适用。在任何情况下，当将特性振幅信号（例如，响应信号的峰值振幅或平均振幅）传送至多路复用器718时，控制器722快速循环多路复用器718以使得ADC720首先连接到峰值检测器P1（如果存在，（例如）或连接到低通滤波器，或连接到S1）以测量与节点E1/b相关的特性振幅，然后连接到峰值检测器P2以测量与节点E2/b相关的特性振幅，以此类推，最后连接到峰值检测器P8以测量与节点E8/b相关的特性振幅。当测量这些特性振幅时，将这些值储存在控制器722中。如果峰值检测器包括采样/保持缓冲器，则控制器在测量完成后使峰值检测器复位。
然后两个以上的操作阶段以类似方式进行，其中将驱动信号传送至电极c且测量和储存与节点E1/c至E8/c相关的特性振幅，然后将驱动信号传送至电极d且测量和储存与节点E1/d至E8/d相关的特性振幅。
此时，已在极短的时帧（例如，在一些情况下为（例如）小于20毫秒或小于10毫秒）内测量和储存触摸矩阵的所有节点的特性振幅。然后，控制器722可将这些振幅与各节点的参考振幅比较，以获得各节点的比较值（例如差值）。如果参考振幅表示非触摸状态，则给定节点的零差值指示此节点处“无触摸”发生。另一方面，显著的差值表示该节点处的触摸（其可包括部分触摸）。如果相邻节点具有显著的差值，则控制器722可采用内插技术，如上所述。
触笔载体
上文所述的实施例支持多次时间上重叠的触摸（如利用干涉触摸面板中的节点处的耦合电容的手指或其他点击装置）的分辨。然而，上文尤其是参照图3a至3e所述的电子器件或相关固件可适于支持触笔触点或者在一些实施例中对触敏装置（例如触摸面板）作出的近触点的分辨。此具体实施方式的剩余部分描述将触笔载体结合到此前描述的电子器件中的方法。
充分干涉触摸面板中的节点处的电容耦合的任何器械均可用作结合上述电子器件的触笔。一些售后市场产品为当前可得的，其在笔或点击装置的尖端提供导电材料，所述导电材料以不同于手指的方式与触敏装置中的透明电极耦合。这些装置通常为无源装置，并且可不具有支持（例如）高分辨率符号所需的分辨力。
有源触笔的一个实施例示于图9中。触笔910包括可为金属或塑料的壳体915，所述壳体915被设计为由用户舒适地抓握并且在一个实施例中被成形为笔状。一个或多个通信线路920将触笔系连到主控制器并且用于触笔微处理器间的通信以及用于提供功率。对微处理器901编程以经由通信线路920与主控制器（例如控制器114（图1））通信。加速计904示出为可通信地耦接至微处理器901。加速计904提供有关触笔相对触摸面板的取向的信息、以及用于结合已知内插技术从而得到提高的触点精确性的信息。尖端力传感器905示出为可通信地耦接至微处理器901。尖端力传感器905提供指示正施加至触笔尖端的压力的信息。这种尖端力传感器可与打开触笔、将触笔设置成有源模式相关，或者其可用于其中所施加的压力可与特定输入模态相关的应用中（例如，在书写中，可将所使用的压力报告给与粗体字体相关的应用）。可采用多个按钮（906）以向用户提供多种功能，例如打开或关闭触笔。如参照下述三个触笔实施例进一步描述的尖端电子器件907可包括将信号提供到触摸面板内（并且将包括驱动单元和驱动电极）的触笔驱动电子器件、接收得自受驱动触摸面板电极的信号（并且包括触笔接收电子器件和接收电极）的触笔接收电子器件。在下文所述的一个实施例中，触笔尖端电子器件907被构造为可供选择地驱动并且随后接收共用电极上的电容耦合信号（并且因此将包括触笔驱动单元和触笔接收电子器件）。在一些实施例中，示为位于触笔壳体915内的特定元件可由主控制器提供的功能涵盖。例如，主控制器114可被构造为经由通信线路920来与参照触笔所述的各种部件相互作用，由此可使得微处理器901成为不必要的。
更具体地讲，在一个实施例中，微处理器基于其体系结构可得自加利福尼亚州圣荷西(San Jose,California)的ARM公司的Cortex ARM微处理器，并且加速计为类似于可得自麻萨诸塞州波士顿(Boston,Massachusetts)的Analog Devices或瑞士日内瓦市(Geneva,Switzerland)的ST Microelectronics的单元的三轴敏感装置。
作为驱动电极和接收电极的触笔
在一个实施例中，可通过将触笔尖端电子器件907配置为具有触笔驱动单元和触笔接收电子器件来将触笔与此前描述的多触摸敏感系统结合在一起。与此前参照至少图1所述的驱动单元或信号发生器类似或相同的触笔驱动单元被构造为产生驱动信号并且将驱动信号传送至触笔电极。触笔接收电子器件可按照类似于参照图3a至3e所示的实施例中的任何一者的方式进行构造，并且可包括触笔感测单元（在一个实施例中，与图3a中的感测单元322类似或相同）。根据具体实施，触笔接收电子器件还可包括触笔峰值检测电路（与图3a中的峰值检测电路326a类似或相同）。
图10示出了包括触笔驱动单元和触笔接收电子器件的尖端电子器件907。在一个实施例中，笔尖1014设置为靠近触笔的下述部分，所述部分被设计为接触或接近接触将用于点击的触摸屏。笔尖1014包括触笔电极，所述触笔电极基于可由微处理器901控制的开关1010而可选择性地工作在受驱动或接收模式下。当处于触笔驱动模式时，触笔驱动单元1012将触笔驱动信号提供至触笔电极，所述触笔驱动信号可包括一个或多个方波、三角波、斜坡波等等。如果触笔电极足够地接近触摸面板，正如用户正使用触笔来与触摸面板相互作用并且触笔接触触摸面板时的情况，则触笔驱动信号电容耦合至触摸面板112中的接收电极。以此方式，当处于驱动模式时，触笔电极实际上充当触摸面板112的附加受驱动电极，并且对运行在控制器114上的固件编程以连续地驱动所述驱动行并且随后命令触笔驱动单元以驱动触笔电极。如上文参照图3a至3e所示的实施例所述，对于受驱动电极（包括触摸屏112中的受驱动电极和驱动模式下的触笔电极）的每个驱动序列，接收电极同时地接收。因而对控制器114编程以适应触笔驱动周期，由此在如上文所述已分辨出触摸面板112的触摸之后，触笔电极被驱动并且触摸面板112中靠近触笔电极的接收电极接收下述信号，所述信号为触笔驱动电极和触摸面板接收电极之间的耦合电容(Cc)。上文参照图3a至3e所述的实施例示出了用于确定接收电子器件的相对Cc的各种方法，所述方法中的每一种均可或许结合已知的内插技术进行使用以揭示触笔在接收电极上的位置。
为了分辨触笔尖端相对于另一个、仍未分辨的轴线的位置，将触笔尖端电子器件907切换（通过1010）到触笔接收模式。连续地驱动触摸面板112的受驱动电极，并且在特定受驱动电极和触笔电极之间产生Cc，所述触笔电极由感测单元3322进行感测且经由触笔峰值检测单元3326a进行峰值检测、通过ADC3324a进行采样、随后经由触笔复位电路3326b来复位（全部操作方式均类似于参照图3a所示的实施例）。当处于触笔接收模式时，触笔接收电子器件有效地充当附加的接收电极，并且对控制器114编程以查询接收电极中的每一个以及触笔接收电极在与受驱动电极相关的每个驱动序列之后的Cc的替代参数。因此可利用已知的内插技术来确定触笔相对于受驱动电极的位置。协调触笔驱动模式和触笔接收模式的动作是由控制器114通过通信线路920来执行的。
图11a为示出实施参照图10所述的实施例和方法的触笔和触摸面板在完整测量序列（其包括驱动触摸面板112的全部受驱动电极外加触笔驱动电极）期间的相互作用以及驱动和接收模式的泳道流程图。此实例假定每个接收电极均耦接至参照图3a所述的接收电子器件，但应当设想到参照相对于图3b至3e描述的其他实施例所述的其他接收电子器件。图11a中的左泳道表示触笔中的处理步骤，并且右泳道表示触摸面板中的处理步骤。控制器114的某些协调和计算动作未示于此附图中，但进行了描述。图11b为将在图11a的序列中涉及的简化触摸面板。图11b具有两个受驱动电极（D1和D2）和两个接收电极（R1和R2）。假定触笔尖端处于位置S处，并且手指正触摸在位置F处。
测量序列开始于(1100)触笔处于受驱动模式，并且驱动触笔电极(1110)。如上文所述，这可利用一系列方形或斜坡脉冲，其（例如）与用于驱动触摸面板112的受驱动电极的驱动波形相同或类似。各个波将在与R1相关、而非与R2相关的接收电极上形成耦合电容Cc。接下来，触笔切换到接收模式(1112)，并且查询R1和R2(1112B)。用于R1的峰值检测单元326a（图3a）中的电压将为高的，而用于R2的峰值检测单元中的电压将为低的。控制器114可使用此信息来计算出触笔尖端位于R1电极附近。接下来，连续地驱动触摸面板中的受驱动电极。这开始于将一个或多个斜坡脉冲或方波脉冲施加至D1，这符合用于上文参照图3a至3e所述的实施例的描述。在D1被驱动之后，通过ADC单元324（再次参见图3a）来查询与各个接收电极（在这种情况下R1和R2）上的峰值振幅相关的电压（步骤1414B）。在R2上将观察到比R1上低的峰值电压，这是因为手指触摸T降低了D1-R2节点处的耦合电容Cc。控制器可计算出非触笔触摸在D1-R2处的存在。接下来，通过检测触笔峰值检测单元3326a来查询触笔接收电极（步骤1116A）。由于触笔电极设置在图11B中的位置S处，则在触笔电极和受驱动电极D1（其是在步骤1114B中被驱动的）形成零（或相对极小的）耦合电容Cc，因此触笔感测单元的相关振幅将为低的。控制器114可基于此信息计算出在节点D1-R1处不存在触笔。接下来，按照类似于在步骤1114B中驱动D1的方式来驱动D2(1118B)。然后按照类似于步骤1114B的方式来查询R1和R2(1120B)。得自这两个步骤的数据将允许控制器114计算出沿D2电极不存在手指触摸。接下来，为了完成整个测量周期，在步骤1122A（其与步骤1116A相同）中再次查询触笔电极，但此时触笔峰值检测单元3326a将显示出相对较高的电压，控制器114将使用所述电压计算出触笔电极最接近节点D2-R1。然后重复此过程。
控制器114可按照下文参照图12进一步描述的方式来协调附加的电极驱动步骤（例如步骤1110），由此使得此过程可适于适应多个触笔。其中触笔充当接收电极的处理部分将不改变，因为每个触笔将独立地能够耦合至受驱动电极并且具有与从其获得的一个轴线相关的位置信息。也就是说，即使支承多个触笔，仍将仅需要触摸面板中的受驱动电极的一个连续驱动，并且来自接触触摸面板的每个触笔的所得数据可用于确定相应触笔沿驱动电极的位置。然而，将需要通过控制器114为每个支承的触笔添加附加的触笔驱动序列。这可通过适当地修改控制器114的固件来实现。当连续地驱动触摸面板的受驱动电极时，各个笔将接收在时间上与相应受驱动电极相关的脉冲，由此来定义坐标中的一个（X或Y，这取决于系统的取向方式）。在所有受驱动电极已被驱动之后，各个笔将按顺序来驱动其相应的触笔电极同时触摸面板的接收电子器件监听各个接收电极。接收电子器件将复位，随后下一个笔向下脉动，等等直至所有的笔已向下脉动。每个附加的笔将需要附加的驱动周期（用于笔）和用于触摸面板及其电子器件的相应接收周期。
示于图11A中的此过程当然可在本公开的精神下进行修改，并且可按不同的顺序来完成这些步骤，但此基本过程提供于本文中，并且这些修改形式旨在涵盖在本公开的范围内。控制器114对触笔触点S和手指触点F（图11B）的精确位置的计算可通过下述方式来增强：利用给定近节点处的耦合电容的已知内插技术、或利用得自（例如）加速计904的数据（其可用于确定触笔尖端的角度）。
仅作为驱动电极的触笔
在另一个实施例中，可通过将触笔尖端电子器件907配置为具有触笔驱动单元来将触笔与上文所述的多触摸敏感系统结合在一起。触笔驱动单元将与结合参照图10所示的实施例描述的那些相同或类似，并且将按照与参照此实施例所述相同或类似的方式进行构造。此实施例中的触笔将不包括触笔接收电子器件。
在这种实施例中，与触摸面板相关的电子器件将需要进行修改以在一个实施例中实际上允许受驱动电极进行切换以充当受驱动电极或充当另一组接收电极。例如，参见图11b的简化触摸面板示意图，各个接收电极耦接至接收电子器件，所述接收电子器件的若干实施例是在上文中参照图3a至3e描述的。在各个驱动电极（D1、随后D2）被驱动之后，查询与各个接收电极相关的接收电子器件并且获取所得到的触摸信息。为了适应充当驱动电极的触笔，可按照与上文参照“用作驱动电极和接收电极的触笔”所述相同或类似的方式来确定触笔相对于接收电极（R1和R2）的位置。然而，为了确定触笔电极相对于受驱动电极（D1和D2）的位置，在此实施例中，将驱动电极切换到与R1和R2相关的接收电子器件，所述接收电子器件在触笔电极被驱动时来“监听”。然后可查询目前与D1和D2相关的接收电子器件以确定触笔电极相对于D1和D2的位置。
可以若干方式来实现受驱动电极到接收电子器件的耦接。如上文所述，可存在下述开关，所述开关被采用以使得用作接收电极的相同接收电子器件可用于“监听”驱动电极。作为另外一种选择或除此之外，驱动电极中的部分或全部可具有其自身的专用接收电子器件。
图12为示出结合上文所述的触摸面板的其中触笔仅充当驱动电极的实施例的代表性驱动周期的流程图。参见图11b中的触摸面板的简化绘制图。驱动初始驱动电极(D1)（步骤1205）。然后按照与上文参照图3a至3e所述的实施例中的任何一个一致的方式来处理接收电极（步骤1210），所述接收电极产生指示沿D1驱动电极的触摸的数据（步骤1215）。就参照图11B所示的触摸面板而言，与接收电极R2相关的电子器件将显示出在节点D1-R2处具有比沿D1的其他节点低的耦合电容的替代参数（例如，电压，就图3a所示的实施例而言），由此指示出触摸位于位置F处。如果在触摸面板中存在多个驱动电极（在步骤1220处为“是”），则此处理移至下一个驱动电极D2（步骤1225）并且重复此处理直至触摸面板中的全部受驱动电极已被驱动（在步骤1220处为“否”），并且接下来处理接收电子器件，由此产生位置信息。此处理产生指示全部常规触摸相对触摸屏的坐标的信息，所述触摸为一次或多次同时的或时间上重叠的手指触摸。
在全部触摸面板驱动电极被连续地驱动并且触摸面板的全部触摸均被分辨出之后，控制器114前进到触笔载体模式（在步骤1220处为“否”）以分辨靠近触摸面板的一个或多个触笔的坐标。通过控制器114来切换受驱动电极（D1和D2）以耦接到具有R1和R2所用类型或者可能参照图3a至3e所述的任何类型的接收电子器件（步骤1230）。实际上，D1和D2成为类似于R1和R2的附加接收电极。控制器114随后向第一触笔发出信号以驱动其触笔电极（步骤1235）。然后将按上文所述来处理接收电极R1和R2，并且还将以类似方式处理设置成接收模式的受驱动电极D1和D2（步骤1240）。此处理步骤将感测到沿节点R1形成的并且另外沿D2形成的较高耦合电容，由此指示出触笔电极靠近节点D2-R1（步骤1245）。如果存在多个触笔（在步骤1250处为“是”），则通过控制器114来选择下一个触笔（步骤1255），并且重复此处理直至控制器114已知的全部触笔均已被驱动（在1250处为“否”）。然后将受驱动电极与接收电子器件分离，或者说是设置回其原始驱动模式（步骤1260）并且重复整个处理。
此过程假定可将单独的、非共享的接收电子器件耦接至驱动电极D1和D2，由此允许每个触笔仅被驱动一次。在这种构型（或本文所述的任何构型）中，触笔可实际上被构造为驱动多次以改善信噪比。然而，在另一个实施例中，接收电子器件是在接收电极和驱动电极之间共享的。在这种实施例中，通过触笔提供的第一信号来产生触笔沿接收通路（R1和R2）的位置，随后将受驱动电极D1和D2耦接至与R1和R2相关的接收电子器件以接收得自触笔的后续信号并因而产生触笔沿受驱动电极轴线（D1和D2）的位置。此方法具有减少接收电子器件的有益效果，但增加了各个触笔的附加驱动步骤。
通过下述方式来支持多个触笔：对控制器的固件编程以协调各个笔的连续脉动，所述连续脉动对应于触摸面板的各个轴线的接收序列。例如，第一触笔电极将被驱动并且将评价与触摸面板的轴线中的一个相关的接收电子器件，然后将评价与触摸面板的轴线中的另一个相关的接收电子器件。然后将针对全部后续的支承触笔重复此处理，其中根据需要对接收电子器件进行适当的复位。在一些实施例中，例如若与相应X-或Y-电极组相关的接收电子器件未进行共享，则提供至触笔电极的单个驱动序列可提供X-和Y-坐标。
仅作为接收电极的触笔
在另一个实施例中，可通过将触笔尖端电子器件907配置为具有触笔接收电子器件来将触笔与上文所述的多触摸敏感系统结合在一起。触笔接收电子器件将与结合参照图10所示的实施例描述的电子器件的接收部分相同或类似，并且将按照与结合此实施例所述相同或类似的方式进行构造。此实施例中的触笔将无需包括触笔驱动电子器件。
在这种实施例中，与触摸面板相关的电子器件将需要进行修改以在一个实施例中实际上允许接收电极被连续驱动，驱动方式与驱动电极被连续驱动的方式相同或类似。例如，参见图11b的简化触摸面板示意图，各个驱动电极D1和D2将耦接至驱动单元(可能在两者间具有多路复用器）。接收电极R1和R2耦接至接收电极，所述接收电极的若干实施例是参照图3a至3e进行描述的。在各个驱动电极被驱动之后，通过控制器114来处理形成于各个接收电极上的耦合电容、使接收电子器件复位、驱动下一个驱动电极等，直至全部驱动电极均已被驱动。此处理与已在上文结合参照图3a至3e的多触摸系统操作描述的过程相同。如果触笔电极靠近触摸面板中的受驱动电极，则触笔电极将耦合至紧邻其设置的特定驱动电极。触笔微处理器901可在每次触摸面板驱动电极驱动序列之后发送指示触笔电极与触摸面板驱动电极中的特定一个之间的耦合电容的数据，以使得控制器114可计算出触笔电极所处的位置（并且此外还可采用已知的内插技术以用于较高的精确度）。在另一个实施例中，当整个驱动周期（包括全部受驱动电极）开始时(t=0)，控制器114向微处理器901发出信号，然后微处理器901将向回报告当耦合电容值经尖端电子器件907中的触笔接收电子器件测量超过某个阈值时的时间品偏移量(t+x)。在按顺序驱动全部受驱动电极之后，可将超过阈值的全部电容的时间偏移量（以及指示这些电容的数据）通过微处理器901提供至控制器114，然后可使用所述控制器114来确定与这些偏移量相关的那些驱动电极。在一个实施例中，一旦触摸面板的全部受驱动电极已被如此驱动之后，就通过驱动单元和各个接收电极之间的多路复用器来连续地驱动触摸面板的接收电极。触摸面板接收电极随后被连续地驱动并且与触笔电极形成耦合电容，并且将耦合电容以类似于其中确定触笔电极相对于受驱动电极的位置的方式来向回报告给控制器114。
在全部驱动周期（包括连续地驱动触摸面板驱动电极并且随后连续地驱动触摸面板接收电极）之后，控制器114可确定触笔电极相对于触摸面板的接收和驱动电极的坐标。
应注意，在刚才所述的实施例中，同一序列确定出任何常规触摸（如同手指）的位置以及触笔相对于触摸面板的受驱动电极的位置。在一些实施例中，与触笔电极形成的耦合电容可不利地影响邻近相同受驱动电极设置的手指，因为触笔的耦合可将伪像引入到用于检测手指触摸的信号内。在另一个实施例中，这是通过下述方式来解决的：提供如参照与图3a至3e相关的实施例中的任何一个所述的专用手指驱动序列（其中触笔并未“监听”）、然后再次驱动触摸面板受驱动电极（其中触笔正在监听，但触摸面板的接收电子器件在每个驱动序列之后可能未进行查询和复位，这将意味着该驱动序列可为较快的），并且随后驱动其中当触笔再次处于监听模式时连续地驱动触摸面板接收电子器件的第三驱动序列。
图13为示出结合上文所述的触摸面板的其中触笔仅充当接收电极的实施例（与此前描述的其中触笔充当接收和驱动电极或者仅充当驱动电极的实施例形成对比）的代表性驱动周期的流程图。参见图11b中的触摸面板的简化绘制图。驱动初始驱动电极(D1)（步骤1305）。然后按照与上文参照图3a至3e所述的实施例中的任何一个一致的方式来处理接收电极（步骤1310），所述接收电极产生指示沿D1驱动电极的触摸的数据（步骤1315）。就参照图11B所示的触摸面板而言，与接收电极R2相关的电子器件将显示出在节点D1-R2处具有比沿D1的其他节点低的耦合电容的替代参数（例如，电压，就图3a所示的实施例而言），由此指示出触摸位于位置F处。另外对触笔接收电子器件进行处理（也在步骤1315中），因为如果触笔电极足够地靠近D1，则将通过结合触笔接收电子器件的触笔微处理器901形成耦合电容并且感测到该耦合电容。就D1的驱动而言，未与触笔电极形成超过阈值的耦合电容，因为触笔电极极度远离D1。如果在触摸面板中存在多个驱动电极（在步骤1320处为“是”），则此处理移至下一个驱动电极D2（步骤1325）并且重复此处理直至触摸面板中的全部受驱动电极已被驱动（在步骤1320处为“否”），由此产生触摸相关的信息，如此前在本说明中详细所述。当电极D2被驱动时，因触笔电极位于位置S处而在电极D2和触笔电极之间形成耦合电容，可通过触笔接收电子器件来感测耦合电容，并且由微处理器901将此耦合电容通过无线电903或通过某些其他连接（例如通用串行总线或其他有线连接）报告至控制器114。利用此信息，控制器114仅具有足以推断触笔设置在沿D2的某个位置处的信息，但不知道此位置更靠近接收电极R1还是R2。因此，在前进到此处理的其余部分（在1320处为“否”）之前，控制器114具有用于确定全部手指触摸（或将降低节点处的耦合电容的任何触摸）的位置的足够数据、以及有关触笔的位置的部分数据。
图13所述的处理的其余部分涉及形成与触笔电极沿接收电极R1和R2的位置相关的额外需要的信息。此信息是通过下述方式形成的：按照与驱动D1和D2类似或相同的方式来连续地驱动触摸面板的接收电极R1和R2。因此，控制器114通过将电极R1与驱动单元相耦接来提供将第一R1转变成驱动电极的信号。在一个实施例中，此驱动单元与用于驱动触摸面板受驱动电极D1和D2的驱动单元相同，并且这种耦接经由开关或多路复用器来产生。当R1被驱动（步骤1330）时，在位于位置S处的触笔电极上形成耦合电容。微处理器901将通过此前所述的方式将此信息向回报告给控制器114，由此将揭示出触笔电极位于位置S处（步骤1335）。针对各个触摸面板接收电极来继续进行此处理（1340处的决策），直至全部触摸面板接收电极均已被驱动，此时重复该处理（在1340处为“否”）。
可在不修改基本驱动程序的情况下来支持多个触笔。各个触笔将在已与源自传感器的信号耦合时发出信号，并且控制器114将此耦合与此前驱动的电极相关联，由此来确立用于一个触笔或多个触笔的坐标类型信息。
对于本文所述的全部触笔相关实施例，通常已参照峰值检测型电路来对它们进行描述。在其他实施例中，相同的概念可结合其他、多个常规电路使用，所述常规电路包括对所接收信号积分（而非峰值检测）并由此来确定两个电极之间的耦合电容的那些。
此外，已描述出具有位于触笔壳体内的多个电子部件的实施例。应当理解，触笔电极为必需设置在触笔壳体内的唯一物体；其余部件可全部物理性地设置在触笔壳体的外部。
除非另外指明，否则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都应当理解为由术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则本说明书和权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域内的技术人员利用本专利申请的教导内容想要获得的所需特性而改变。每个数值参数并不旨在将等同原则的应用限制在权利要求书范围内，至少应该根据所记录的有效数位的数目和通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。虽然本发明的大致范围中列出的数值范围和参数是近似值，但就任何数值均在本文所述具体实例中列出来说，它们都应在合适的情况下尽可能地精确。然而，任何数值可以包含与测试或测量限制相关的误差。
在不脱离本发明的精神和范围的前提下，对本发明的各种修改和更改对于本领域内的技术人员将显而易见，而且应当理解，本发明不限于本文所列出的示例性实施例。例如，除非另外指明，否则读者应当假设，所揭示的一项实施例的特征也可应用于所揭示的所有其他实施例。还应当理解，本文引用的所有美国专利、专利申请公开案和其他专利和非专利文档均以引用方式并入，而不与上述揭示内容抵触。

Claims (17)

1.一种触敏系统，包括：
触摸面板，所述触摸面板包括透明电容感测介质，所述透明电容感测介质包括被设置为形成矩阵的第一组电极和第二组电极以及被设置在所述第一组电极和所述第二组电极之间的绝缘层，所述矩阵具有由所述透明电容感测介质的触摸表面上的区域限定的多个节点，其中驱动电极和接收电极在所述多个节点处彼此交叉；
触笔电极，所述触笔电极被设置在触笔壳体中；
触笔驱动单元，所述触笔驱动单元被构造为将触笔驱动信号提供至触笔电极；
触摸面板感测单元，如果电容耦合至所述触摸面板中的电极，所述触摸面板感测单元被构造用于为提供至所述触笔电极的每个触笔驱动信号产生触摸面板响应信号，所述触摸面板响应信号中的每一个包括所述触笔驱动信号的微分表示，所述响应信号中的每一个的振幅响应于所述触笔电极和所述触摸面板中的至少一个电极之间的耦合电容；
测量单元，所述测量单元被构造为测量或接收指示所述触摸面板响应信号的振幅的输入，并且如果存在触摸则确定所述触笔在所述触摸表面上的位置。
2.根据权利要求1所述的触敏系统，其中所述触摸面板感测单元通过一根或多根通信导线可通信地耦接至所述第一组电极和所述第二组电极。
3.根据权利要求2所述的触敏系统，其中所述第一组电极和第二组电极各自包括多个电极。
4.根据权利要求3所述的触敏系统，还包括触摸面板复用器，用以将所述触摸面板感测单元与所述第一组电极或所述第二组电极中的电极可通信地耦接。
5.根据权利要求3所述的触敏系统，还包括多个附加触摸面板感测单元，所述附加触摸面板感测单元的数量等于下述数量中的较大者：(1)所述第一组电极中的电极的数量；或(2)所述第二组电极中的电极的数量。
6.根据权利要求5所述的触敏系统，其中各个触摸面板感测单元耦接至包括所述第一组电极的全部电极，并且如果存在驱动信号，则每个触摸面板感测单元针对每个驱动信号同时产生响应信号。
7.根据权利要求1所述的触敏系统，其中所述测量单元可通信地耦接至所述触笔驱动单元。
8.根据权利要求7所述的触敏系统，还包括：
与所述测量单元相关的控制逻辑，所述控制逻辑协调所述触笔驱动单元和所述触摸面板感测单元的动作以使得在所述触摸面板感测单元被构造用于为所述第一组电极产生响应信号的同时将触笔驱动信号传送至所述触笔电极，随后在所述触摸面板感测单元被构造用于产生与第二组电极相关联的响应信号的同时将后续触笔驱动信号传送至所述触笔电极。
9.根据权利要求1所述的触敏系统，还包括：
触笔处理器单元，所述触笔处理器单元可通信地耦接至所述触笔驱动单元并且机械耦接至所述触笔壳体，并且其中所述触笔驱动单元机械耦接至所述触笔壳体，并且其中所述触笔处理器单元可通信地耦接至所述测量单元并且被构造为从所述测量单元接收信息以协调所述触笔驱动单元的功能。
10.根据权利要求1所述的触敏系统，其中所述触笔驱动信号包括一系列数字脉冲，其中至少一些数字脉冲具有彼此不同的频率。
11.根据权利要求1所述的触敏系统，其中所述触笔驱动信号包括单个脉冲。
12.根据权利要求11所述的触敏系统，其中所述单个脉冲包括方波。
13.根据权利要求10所述的触敏系统，其中所述触笔驱动信号包括具有不同占空比的一系列数字脉冲。
14.根据权利要求1所述的触敏系统，其中所述触笔感测单元包括触笔峰值检测器，所述触笔峰值检测器被构造为提供表示所述相应触笔响应信号的最大振幅的峰值检测器输出。
15.根据权利要求14所述的触敏系统，其中所述触笔峰值检测器包括耦接至电容器的二极管。
16.根据权利要求14所述的触敏系统，其中所述触笔峰值检测器包括采样/保持缓冲器。
17.根据权利要求1所述的触敏系统，其中所述触笔感测单元包括运算放大器，所述运算放大器具有耦接至所述触笔电极的反相输入端。
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