噪声抑制器的制作方法

1.本发明是关于噪声抑制的技术领域，尤指一种低成本且无延迟时间的噪声抑制器。


背景技术：

2.现有触控技术在侦测手指坐标上，一般会使用转换电路单元来将电荷能量转换电路为数字资料，如图1所示，一触控面板10具有多数呈矩阵排列的感应器sx，前述触控面板10的感应器sx可反应手指触摸所产生的电容变化量，经由转换电路单元18将电容变化量转换为电荷能量后再转换为数字资料以储存至存储器11，再由微控制器13根据存储器11中的数字资料来判断手指坐标，其中，每一感应器sx可对应一转换电路单元18，惟实际上为了减少所需转换电路单元18的数量，可将n个感应器sx透过一n对1多工器(multiplexer)19 连接至一转换电路单元18，其中n为大于1的整数，以使一转换电路单元18能够以多工的方式接收n个感应器sx所感应的电荷能量，亦即，藉由多工器19的设置，使得n个感应器sx对应一转换电路单元18。
3.前述转换电路单元18是例如为由一充电放大器(chargeamplifier，ca)及一类比数字转换器(analog to digitalconverter，adc)所构成的a2d架构，或是为一充电数字转换器(charge digital converter，cdc)架构，然而，无论使用何种架构皆会有噪声被混入，导致snr(signal to noise ratio) 下降影响侦测手指的坐标准确性，若噪声严重则会产生误报点的行为。
4.为解决前述噪声的问题，如图1所示，一种直接的作法是在取得的数字资料上经过数字滤波器(filter)16以试图滤除噪声，然而，因为手指信号与部份噪声为同频，所以数字滤波器16基本上并无法分辨手指信号及噪声，因此，使用数字滤波器16来滤除噪声往往无法得到显著的效果，再者，由于触控面板10上支援感应器sx的数量众多，更造成滤除噪声需耗时甚久且硬件成本的大幅增加。
5.因此，现有触控技术在侦测手指坐标的设计上，实仍存在有诸多缺失而有予以改善的必要。


技术实现要素：

6.本发明的目的主要是在提供一种噪声抑制器，藉由利用触控显示整合型集成电路(integrated display circuit；idc) 内部既有存储器加上少量组合逻辑，即可达成一低成本且无延迟时间的噪声抑制器，以有效将噪声抑制进而提高信号噪声比 (snr)，亦能快速反应手指坐标。
7.依据本发明的一特色，是提出一种噪声抑制器，其包括：一第一存储器，输入现行触摸资料；一第二存储器，储存噪声抑制后的触摸资料；以及一逻辑电路，连接于该第一存储器与该第二存储器之间，以根据该第一存储器所输出的现行触摸资料与来自该第二存储器的前一触摸资料来进行噪声抑制，经噪声抑制后的触摸资料再储存至该第二存储器，以
由该第二存储器输出经噪声抑制后的触摸资料。
8.依据本发明的另一特色，是提出一种噪声抑制器，其包括：一第一存储器，输入现行触摸资料，其中，该第一存储器具有一二极管线暂存区；一第二存储器，储存噪声抑制后的触摸资料，且将所储存的触摸资料回送至该二极管线暂存区；以及一逻辑电路，连接于该第一存储器与该第二存储器之间，以根据该第一存储器所输出的现行触摸资料与来自该第二存储器的前一触摸资料或来自该二极管线暂存区的触摸资料来进行噪声抑制，经噪声抑制后的触摸资料再储存至该第二存储器，以由该第二存储器输出经噪声抑制后的触摸资料。
附图说明
9.图1显示现有触控技术在侦测手指坐标的架构。
10.图2显示依据本发明的噪声抑制器的一电路配置图。
11.图3a显示本发明一实施例的噪声抑制器的电路图。
12.图3b显示图3a的电路运作的一范例。
13.图4a显示本发明另一实施例的噪声抑制器的电路图。
14.图4b显示图4a的电路运作的一范例。
15.图5a显示噪声抑制后的信号与噪声抑制前的信号的比较。
16.图5b显示选择不同噪声抑制强度所得到不同的抑制效果。
17.触控面板10
18.存储器11,21,22
19.微控制器13,23
20.数字滤波器16
21.转换电路单元18,28
22.多工器19,29
23.感应器sx
24.索引表221
25.逻辑电路25
26.二极管线暂存区213
27.比较器31
28.选择器33,34
29.加减法器35
30.暂存器37,38
31.输入端311,312,351,352,331,332,341,342,p1
32.输出端313,314,354,334,344,p2
33.控制端353,333,343
34.节点a,b,c,d,e
具体实施方式
35.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明的实施方式，并不用于限定本发明。
36.图2所示为依据本发明的噪声抑制器的一电路配置图，其中，触控面板10的感应器sx所感应手指触摸产生的电荷能量，经由多工器29的多工切换及转换电路单元28将电荷能量转换为触摸资料以由输入端p1储存至第一存储器21，其中，触摸资料为具有若干位元(例如16位元)的数字资料，而由于此触摸资料的排序可能并非是微控制器23进行计算所需要的，或是因为触控面板10的形状不同而有不同的排序，因此，需将触摸资料由第一存储器21重新排序后储存至第二存储器22，于一实施例，如图所示，资料重新排序的方式可藉由在第二存储器22中预设的一索引表(index)221，并依据索引表221 的索引值(例如为1,33,2
…
)将第一存储器21中的触摸资料 (例如为sx1,sx2
…
,sx33
…
)重新排序为重排后的触摸资料 (例如为sx1,sx33,sx2
…
)后储存于第二存储器22中，以由输入端p1输出至微控制器23来计算手指触摸的坐标。本发明的噪声抑制器为利用前述资料重新排序电路配置的第一存储器21及第二存储器22等硬件架构，加入一逻辑电路25以针对噪声抑制来进行非线性压缩，从而实现噪声抑制功能。
37.图3a显示本发明的噪声抑制器的一实施例，其中，第一存储器21由输入端p1输入现行触摸资料，且由第一存储器 21的输出(于图中标示为节点a)将此现行触摸资料输出，第二存储器22则是储存噪声抑制后的触摸资料，并由输出端 p2(于图中标示为节点e)输出触摸资料。逻辑电路25连接于第一存储器21与第二存储器22之间，以根据第一存储器21 输出的现行触摸资料与来自第二存储器22的前一触摸资料来进行噪声抑制，经噪声抑制后的触摸资料再储存至第二存储器 22，以由第二存储器22的输出端p2输出。
38.于本实施例中，逻辑电路25包括一比较器31、一第一选择器33、一加减法器35、及一第一暂存器37，其中，比较器 31连接至第一存储器21及第二存储器22，加减法器35连接至第二存储器22、第一暂存器37及比较器31，第一选择器 33连接至第一存储器21、加减法器35、比较器31及第二存储器22，第一暂存器37储存有噪声抑制强度选择值，噪声抑制强度选择值例如为一预设的5位元噪声抑制强度 (ns_stp[4:0])与现行触摸资料的位元0至位元4(a[4:0])的逻辑及运算所获得的值(ns_stp[4:0]&a[4:0])。
[0039]
前述比较器31具有两输入端311,312、一第一输出端313 及一第二输出端314，两输入端311,312分别连接至第一存储器21(经由图中标示的节点a)及第二存储器22(经由图中标示的节点b)，以分别接收现行触摸资料(节点a的资料)及前一触摸资料(节点b的资料)，进而比较现行触摸资料及前一触摸资料的大小，并依据此比较的结果，于第二输出端314输出第二选择信号(用来决定加减法器35进行加或减的运算)，再者，比较器31更将现行触摸资料及前一触摸资料两者的差值 (abs(a-b))与一预设的噪声抑制门槛值(ns_thld)比较，以依据比较的结果，于第一输出端313(于图中标示为节点c)输出第一选择信号(节点c的资料)，于本实施例，现行触摸资料及前一触摸资料的差值小于噪声抑制门槛值(ns_thld)时 (abs(a-b)《ns_thld)，代表需要噪声抑制，第一选择信号为 0(c＝0)，反之，现行触摸资料及前一触摸资料的差值大于或等于噪声抑制门槛值(ns_thld)时(abs(a-b)》＝ns_thld)，代表不需要噪声抑制，第一选择信号为1(c＝1)。
[0040]
前述加减法器35具有一第一输入端351、一第二输入端 352、一控制端353及一输出端354。第一输入端351连接第二存储器22的输出(图中标示为节点b)以接收前一触摸资
料，第二输入端352连接第一暂存器37以接收噪声抑制强度值选择值，控制端353连接比较器31的第二输出端314，以根据第二选择信号来将前一触摸资料加上或减去噪声抑制强度选择值以进行噪声抑制，并由输出端354输出，于本实施例中，当第二选择信号指示现行触摸资料大于或等于前一触摸资料时(a》＝b)，输出端354输出前一触摸资料加上噪声抑制强度选择值(b {ns_stp[4:0]&a[4:0]})，反之，当第二选择信号指示现行触摸资料小于前一触摸资料时(a《b)，输出端354 输出前一触摸资料减去噪声抑制强度选择值(b-{ns_stp[4:0] &a[4:0]})。
[0041]
前述第一选择器33具有一第一输入端331、一第二输入端332、一控制端333及一输出端334。第一输入端331连接第一存储器21(经由图中标示的节点a)以接收现行触摸资料，第二输入端332连接加减法器35的输出端334以接收噪声抑制后的触摸资料、控制端333连接比较器31的第一输出端313(经由图中标示的节点c)，以根据第一选择信号(节点c 的资料)的控制而将第一输入端331或第二输入端332连通至输出端334(图中标示为节点d)，亦即，根据第一选择信号，选择将现行触摸资料由输出端334输出至第二存储器22、或是选择将噪声抑制后的触摸资料由输出端输出至第二存储器 22，于本实施例中，第一选择器33可由一2至1多工器所实现，当第一选择信号为1时(c＝1)，选择将现行触摸资料由输出端334输出(d＝a)，当第一选择信号为0时(c＝0)，选择将噪声抑制后的触摸资料由输出端334输出(当a》＝b时，d＝b {ns_stp[4:0]&a[4:0]}；当a《b时，d＝b-{ns_stp[4:0] &a[4:0]})。
[0042]
以上述噪声抑制器的实施例，当触摸资料进入后即存入第一存储器21，再与上一笔触摸资料比较分辨是否为噪声，若为噪声则可选择噪声抑制强度，若为触摸信号立即储存至第二存储器22。图3b显示图3a电路运作的一范例，于图3b的范例中，触摸资料以fa1/fb1/fa2/fb2/fa3/fb3
…
来表示，其中， fa1代表第一显示帧的第一触摸帧的触摸资料，fb1代表第一显示帧的第二触摸帧的触摸资料，fa2代表第二显示帧的第一触摸帧的触摸资料，fb2代表第二显示帧的第二触摸帧的触摸资料，fa3代表第三显示帧的第一触摸帧的触摸资料，fb3代表第三显示帧的第二触摸帧的触摸资料；t1～t6为时间轴的时间段，一时间段对应一触摸帧且两时间段对应一显示帧；a、b、 c、d、e代表图3a中为节点a、节点b、节点c、节点d、节点e的资料；且设定的噪声抑制强度(ns_stp)为0x00111。
[0043]
于图3b的起始时间段t1时，a＝fa1，b＝0，c＝1，d＝a＝fa1， e＝0；于时间段t2时，a＝fb1，b＝fa1，c＝1(假设abs(fb1-fa1) 》ns_thld)，d＝a＝fb1，e＝fa1；于时间段t3时，a＝fa2，b＝fb1， c＝0(假设abs(fa2-fb1)《ns_thld)，d＝b /-a[2:0])＝ fb1 /-fa2[2:0])＝fax，e＝fb1；于时间段t4时，a＝fb2， b＝fax，c＝0(假设abs(fb2-fax)《ns_thld)，d＝b /-a[2:0]) ＝fax /-fb2[2:0])＝fbx，e＝fax；于时间段t5时，a＝fa3， b＝fbx，c＝1(假设abs(fa3-fbx)》ns_thld)，d＝a＝fa3，e＝fbx；于时间段t6时，a＝fb3，b＝fa3，c＝1(假设abs(fb3-fa3)》 ns_thld)，d＝a＝fb3，e＝fa3。
[0044]
图4a显示本发明的噪声抑制器的另一实施例，其中，第一存储器21具有一二极管线暂存区213，第一存储器21由输入端p1输入现行触摸资料，且由第一存储器21的输出(于图中标示为节点a)将此现行触摸资料输出，第二存储器22则是储存噪声抑制后的触摸资料，并由输出端p2(于图中标示为节点e)输出触摸资料，同时将触摸资料回送至第一存储器21 的二极管线暂存区213，逻辑电路25连接于第一存储器21与第二存储器22之间，以根据第一存储器输出的现行触摸资料与来自第二存储器22的前一触摸资料或二极管线暂存区
输出，于本实施例中，当第二选择信号指示现行触摸资料大于或等于节点b的资料时(a》＝b)，输出端354输出节点b的资料加上噪声抑制强度选择值(b {ns_stp[4:0]&a[4:0]})，反之，当第二选择信号指示现行触摸资料小于节点b的资料时 (a《b)，输出端354输出节点b的资料减去噪声抑制强度选择值(b-{ns_stp[4:0]&a[4:0]})。也就是说，可根据第二选择信号来对所输出的触摸资料进行加法或减法运算以进行噪声抑制后，再由输出端354输出。
[0049]
前述第一选择器33具有一第一输入端331、一第二输入端332、一控制端333及一输出端334。第一输入端331连接第一存储器21(经由图中标示的节点a)以接收现行触摸资料，第二输入端332连接加减法器35的输出端334以接收噪声抑制后的触摸资料、控制端333连接比较器31的第一输出端313(经由图中标示的节点c)，以根据第一选择信号(节点c 的资料)的控制而将第一输入端331或第二输入端332连通至输出端334(图中标示为节点d)，亦即，根据第一选择信号，选择将现行触摸资料由输出端334输出至第二存储器22、或是选择将噪声抑制后的触摸资料由输出端334输出至第二存储器22，于本实施例中，第一选择器33可由一2至1多工器所实现，当第一选择信号为1时(c＝1)，选择将现行触摸资料由输出端334输出(d＝a)，当第一选择信号为0时(c＝0)，选择将噪声抑制后的触摸资料由输出端334输出(当a》＝b时，d＝b {ns_stp[4:0]&a[4:0]}；当a《b时，d＝b-{ns_stp[4:0] &a[4:0]})。
[0050]
以上述噪声抑制器的实施例，当触摸资料进入后即存入第一存储器21，再与上一触摸资料或二极管线触摸资料比较分辨是否为噪声，若为噪声则可选择噪声抑制强度，若为触摸信号立即储存至第二存储器22。图4b显示图4a电路运作的一范例，于图4b的范例中，触摸资料以 fa1/fb1/fa2/fb2/fa3/fb3
…
来表示，其中，fa1代表第一显示帧的第一触摸帧的触摸资料，fb1代表第一显示帧的第二触摸帧的触摸资料，fa2代表第二显示帧的第一触摸帧的触摸资料，fb2代表第二显示帧的第二触摸帧的触摸资料，fa3 代表第三显示帧的第一触摸帧的触摸资料，fb3代表第三显示帧的第二触摸帧的触摸资料；t1～t6为时间轴的时间段，一时间段对应一触摸帧且两时间段对应一显示帧；a、b、c、d、 e代表图4(a)中为节点a、节点b、节点c、节点d、节点e的资料；第二暂存器38的管线选择值为1；且设定的噪声抑制强度(ns_stp)为0x00011。
[0051]
于图4b的起始时间段t1时，a＝fa1，b＝0，c＝1，d＝a＝fa1，e＝0；于时间段t2时，a＝fb1，b＝0，c＝1，d＝a＝fb1，e＝fa1；于时间段t3时，a＝fa2，b＝fa1，c＝0(假设abs(fa2-fa1)《 ns_thld)，d＝b /-a[1:0])＝fa1 /-fa2[1:0])＝fax， e＝fb1；于时间段t4时，a＝fb2，b＝fax，c＝0(假设abs(fb2-fax) 《ns_thld)，d＝b /-a[1:0])＝fax /-fb2[1:0])＝fbx， e＝fax；于时间段t5时，a＝fa3，b＝fax，c＝1(假设abs(fa3-fax) 》ns_thld)，d＝a＝fa3，e＝fbx；于时间段t6时，a＝fb3，b＝fbx， c＝1(假设abs(fb3-fbx)》ns_thld)，d＝a＝fb3，e＝fa3。
[0052]
本发明的噪声抑制器可有效抑制触摸资料的噪声，图5a 显示噪声抑制后的信号(实线)与噪声抑制前的信号(虚线)的比较，其显示噪声抑制器能有效地减少66％噪声峰到峰值 (noise peak to peak value)，使噪声峰到峰值由29降至 9.8，换算约增加9dbsnr。图5b进一步显示选择不同噪声抑制强度可得到不同抑制效果，如图所示，项目(a)表示无噪声抑制的情况，项目(b)、(c)、(d)表示以不同无噪声抑制强度进行噪声抑制的情况，图中列出了各种情况的噪声峰到峰值 (p-p)及标准差(stdev)，据此可得噪声抑制效果为66％～18％。
[0053]
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求所述为准，而非仅限于上述实施例。