DE19681453B4

DE19681453B4 - Digitalisiersteuereinrichtung, integrierter Halbleiterschaltkreis und Tableautreibersteuersignalgenerator

Info

Publication number: DE19681453B4
Application number: DE19681453T
Authority: DE
Inventors: Do Youn Kim; Byoung Kwon An
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1995-06-12
Filing date: 1996-06-12
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2016-06-13
Also published as: DE19681453T1; GB2316179B; CN1421819A; CN1195351C; GB9926443D0; KR19980702634A; GB2316179A; CN1495664A; KR100262725B1; US6043810A; TW319848B; JP3889046B2; GB2340613B; JPH11507750A; CN1421994A; CN1226697C; CN1108585C; WO1996042068A1; GB9725009D0; CN1187892A

Abstract

Digitalisiersteuereinrichtung (100) zum Anwenden eines 4-Kanal-Treibersignals für das Ansteuern der vier Ecken eines Tableaus (200) in Reaktion auf ein Tableautreibersteuersignal, die für einen wahlweisen Betrieb in einem Fühlerstiftmodus, einem Fingerberührmodus und einem Berührtableaumodus in Abhängigkeit von einem Modusauswahlsignal für einen entsprechenden Digitalisierer ausgelegt ist und Koordinatendaten durch Erkennen einer Kontaktposition abgibt, wobei die Digitalisiersteuereinrichtung folgende Elemente aufweist:
– einen Tableautreibersignalgenerator (10), der ein Taktsignal mit einer vorgegebenen ersten Frequenz empfängt und ein Tableautreibersignal mit einer vorgegebenen zweiten Freuqenz erzeugt, das im Fühlerstiftmodus sowie im Fingerberührmodus benötigt wird;
– eine 4-Kanal-Treiberstufe (16), die das vom Tableautreibersignalgenerator (10) zugeführte Tableautreibersignal empfängt und ein Kanaltreibersignal erzeugt, das jeder Ecke des Tableaus (200) in Reaktion auf das Tableautreibersteuersignal entsprechend einem Betriebsmodus zugeführt wird;
– einen Strom/Spannungs-Wandler (18) zum Detektieren einer Änderung des Stroms in jede Ecke des Tableaus (200) hinein oder aus derselben heraus;
– einen Differenzverstärker (20) zum Erzeugen...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Digitalisiersteuereinrichtung, spezieller auf eine solche, die in einen integrierten Schaltkreis eines Halbleiterbauelementes integriert und für Digitalisierer vom Fühlerstifttyp, vom Fingerberührtyp und vom Berührtableautyp angewendet werden kann, auf einen entsprechenden integrierten Halbleiterschaltkreis und auf einen darin verwendbaren Tableautreibersteuersignalgenerator.
Personalcomputer, tragbare Sender, Personalinformationsprozessoren etc. verarbeiten Textdaten und grafische Daten unter Verwendung eines Eingabegerätes, wie einer Tastatur, einer Maus oder eines Digitalisierers. Der Digitalisierer dient dazu, die Position eines Fühlerstiftes oder eines Fingers auf einem flachen Tableau zu detektieren, das speziell dazu gefertigt ist, X- und Y-Koordinaten der Position anzugeben, und hat verglichen mit einer herkömmlichen Maus, einem herkömmlichen Keyboard oder Scanner Vorteile dahingehend, dass sowohl Zeichen als auch Figuren leicht und genau eingegeben werden können. Der Digitalisierer ist zudem dafür gedacht, herkömmliche Eingabegeräte zu ersetzen.
Digitalisierer unterteilen sich in drei Typen, nämlich einen Fühlerstifttyp, bei dem ein speziell konstruierter Schreibstift verwendet wird, einen Fingerberührtyp, bei dem ein Finger verwendet wird, sowie einen Berührtableautyp, bei dem ein üblicher Schreibstift oder irgendein spitziges Objekt verwendet wird. Der Fühlerstifttyp findet breite Verwendung in grafischen oder CAD-Anwendungen. Der Fingerberührtyp wird in einer Vorrichtung verwendet, die eine Berührbildschirmanzeige einsetzt. Der Berührtableautyp wird in einer digitalen Personaldiensteinrichtung (PDA) oder einer elektronischen Organisiereinrichtung verwendet.
Zur Implementierung eines Digitalisierersystems gehört ein Tableau zum Zuweisen von Koordinatendaten, ein Zeigergerät, wie ein Fühlerstift, ein Schreibstift oder ein Finger, zum Lokalisieren einer Position auf einem durch das Tableau repräsentierten Koordinatensystem und eine Digitalisiersteuereinrichtung zur Steuerung der obigen Elemente. Das Tableau weist eine speziell gefertigte, rechtwinklige Platte auf. Die Platte ist mit einem Widerstandsfilm für den Fühlerstifttyp oder den Fingerberührtyp beschichtet oder besteht im Fall des Berührtableautyps aus zwei Lagen von Widerstandsmaterial, die durch einen Abstandshalter separiert und gemeinsam so angeordnet sind, daß sie durch Druck in Kontakt gebracht werden können.
Der Ort des Zeigergerätes wird durch die Unterschiede in detektierten Signalen gemäß der gedrückten Position erkannt, wenn ein Wechselstromsignal (beim Fühlerstift- und beim Fingerberührtyp) oder Gleichstromsignal (beim Berührtableautyp) an die vier Ecken der Platte angelegt wird. Eine Platte und eine Steuereinrichtung dieser Art sind in den Patentschriften US 4.600.807 , US 4.649.232 , US 4.650.962 und US 4.665.283 offenbart, so daß eine weitere Beschreibung derselben hier nicht erforderlich ist.
Da jedoch die herkömmliche Digitalisiersteuereinrichtung jeweils speziell für nur einen der drei oben erwähnten Typen ausgelegt ist, ist es nicht üblich, eine korrespondierende Digitalisiersteuereinrichtung für jeden Typ auszurüsten. Da außerdem die Digitalisiersteuereinrichtung mit diskreten Schaltkreiselementen realisiert ist, ergeben sich große Abmessungen für die Vorrichtung und ein hoher Stromverbrauch.
In der Patentschrift US 5.365.461 ist ein Berührtableau-Digitalisierer offenbart, der umschaltbar in einem Fühlerstiftmodus und einem Fingerberührmodus betreibbar ist. Im Fühlerstiftmodus wird an den Fühlerstift eine Wechselspannung angelegt, und an vier Eckbereichen des Tableaus wird ein sich im Berührfall ergebener Stromfluss nach Masse gemessen. Im Fingerberührmodus werden die vier Tableaueckbereiche mit der Wechselspannung beaufschlagt, und wiederum wird der sich im Berührfall ergebene Stromfluss für jeden Eckbereich gemessen. Aus den zu den Viereckbereichen gehörigen, gemessenen Stromflüssen wird auf die Berührposition geschlossen.
In der Patentschrift US 5.191.175 ist ein speziell im Fühlerstiftmodus betreibbarer Berührtableau-Digitalisierer offenbart, bei dem die vier Tableaueckbereiche mit einer speziellen Treiberfrequenzspannung derart beaufschlagt werden, dass sich in verschiedenen Richtungen jeweils ein linearer Spannungsgradient über die Berührtableaufläche hinweg einstellt, so dass aus der im Berührfall vom Fühlerstift abgegriffenen Spannung auf die Berührposition geschlossen werden kann.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Digitalisiersteuereinrichtung, eines diese enthaltenden integrierten Halbleiterschaltkreises und eines dabei verwendbaren Tableautreibersteuersignalgenerators zugrunde, mit denen sich die oben erwähnten Schwierigkeiten des Standes der Technik reduzieren oder vermeiden lassen, und die dabei in einer vorteilhaften Weise eine Verwendung wahlweise in einem Fühlerstiftmodus, einem Fingerberührmodus und einem Berührtableaumodus erlauben.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Digitalisiersteuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eines integrierten Halbleiterschaltkreises mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und eines Tableautreibersteuersignalgenerators mit den Merkmalen des Anspruchs 15.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben, in denen zeigen:
1 ein schematisches Blockdiagramm einer Digitalisiersteuereinrichtung;
2A und 2B Signalverläufe der Tableautreibersteuersignale bzw. der Kanaltreibersignale zur Veranschaulichung der in 1 gezeigten Digitalisiersteuereinrichtung in einem Fühlerstiftmodus;
3 ein Diagramm, das schematisch den Signalfluss in der in 1 gezeigten Digitalisiersteuereinrichtung im Fühlerstiftmodus veranschaulicht;
4A bis 4E Signalverläufe, die den Betrieb jedes der die in 1 gezeigte Digitalisiersteuereinrichtung aufbauenden Elemente im Schreibstiftmodus veranschaulichen;
5A und 5B Signalverläufe der Tableautreibersteuersignale bzw. der Kanaltreibersignale im Betrieb einer herkömmlichen Digitalisiersteuereinrichtung für einen Fingerberührmodus;
6A bis 6C grafische Darstellungen von Signalverläufen der Tableautreibersignale bzw. Kanaltreibersignale im Betrieb der in 1 gezeigten Digitalisiersteuereinrichtung in einem Fingerberührmodus;
7 ein Diagramm, das schematisch den Signalfluss in der in 1 gezeigten Digitalisiersteuereinrichtung im Fingerberührmodus veranschaulicht;
8A bis 8E Signalverläufe im Betrieb jedes der die in 1 gezeigte Digitalisiersteuereinrichtung aufbauenden Elemente im Fingerberührmodus;
9A und 9B Signalverläufe der Tableautreibersteuersignale bzw. der Kanaltreibersignale im Betrieb der in 1 gezeigten Digitalisiersteuereinrichtung in einem Berührtableaumodus;
10 ein Diagramm, das schematisch den Signalfluß in der in 1 gezeigten Digitalisiersteuereinrichtung im Berührtableaumodus veranschaulicht;
11A bis 11C Signalverläufe im Betrieb jedes der die in 1 gezeigte Digitalisiersteuereinrichtung aufbauenden Elemente im Berührtableaumodus;
12 ein Diagramm, welches das Format des in 1 gezeigten Modusauswahlsignals darstellt;
13 ein Diagramm, das den in 1 gezeigten Tableautreibersteuersignalgenerator darstellt;
14A bis 14G Signalverläufe von Signalen zur Veranschaulichung des Betriebs der in 13 gezeigten Vorrichtung;
15 ein schematisches Blockdiagramm einer herkömmlichen Tableautreibersignalerzeugungseinrichtung;
16 ein detailliertes schematisches Blockdiagramm der in 1 gezeigten 4-Kanal-Tableautreiberstufe;
17 ein detailliertes schematisches Blockdiagramm der in 1 gezeigten Differenzverstärkerstufe;
18 ein detailliertes schematisches Blockdiagramm des Bandpassfilters und des Digital/Analog-Wandlers, wie in 1 gezeigt;
19A und 19B grafische Darstellungen der Frequenzcharakteristika des in 18 dargestellten Bandpassfilters;
20 das Format eines Einstellsignals zum Einstellen der Frequenzcharakteristika des in 18 gezeigten Bandpassfilters;
21 den Signalfluss in einem automatischen Frequenzcharakteristikeinstellmodus;
22 die Wandlung in dem in 1 gezeigten Analog/Digital-Wandler;
23 ein detailliertes schematisches Blockdiagramm der in 1 gezeigten Schnittstelleneinheit;
24A bis 24H Zeitablaufdiagramme von Signalen zur Darstellung des Betriebes der in 23 gezeigten Vorrichtung;
25 ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispieles einer Digitalisiersteuereinrichtung;
26 ein detailliertes schematisches Blockdiagramm der in 25 gezeigten Stromspareinrichtung;
27A bis 28D die Verläufe von Signalen zur Darstellung des Betriebes der in 26 gezeigten Stromspareinrichtung;
29 ein detailliertes schematisches Blockdiagramm der in 25 gezeigten Einheit zur Erzeugung des Tableautreibersteuersignals; und
30 eine Entwurfsdarstellung integrierter Schaltkreise zur Realisierung der Vorrichtung von 1.
1 ist ein Diagramm einer Digitalisiersteuereinrichtung gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung. In 1 bezeichnen das Bezugszeichen 100 eine Digitalisiersteuereinrichtung das Bezugszeichen 200 ein Tableau und das Bezugszeichen 300 einen Fühlerstift.
Die Digitalisiersteuereinrichtung 100 beinhaltet einen Tableautreibersignalgenerator 10, einen Referenzspannungsgenerator 12, einen ersten Multiplexer (MUX) 14, einen 4-Kanal-Tableautreiber 16, einen Strom/Spannungswandler 18, einen Differenzverstärker 20, einen zweiten Multiplexer 22, einen Vorverstärker 24, einen dritten Multiplexer 26, ein Bandpassfilter (BPF) 28, einen Gleichrichter 30, einen Digital/Analog(D/A)-Wandler 32, einen vierten Multiplexer 34, einen fünften Multiplexer 36, ein Tiefpassfilter (LPF) 38, einen Gleichstrom(DC)-Verstärker 40, einen sechsten Multiplexer 42, einen Analog/Digital(A/D)-Wandler 44 und eine Schnittstelleneinheit 46.
Der Tableautreibersignalgenerator 10 erzeugt ein vorgegebenes Tableautreibersteuersignal 48 einer zweiten Frequenz zur Ansteuerung eines Tableaus 200 in einem Fühlerstift- oder einem Fingerberührmodus sowie ein Pilotsignal 50 zum Einstellen von Frequenzcharakteristika des BPF 28 unter Verwendung eines Taktes eines ihm zugeführten Signals einer vorbestimmten ersten Frequenz. Hierbei arbeitet die Digitalisiersteuereinrichtung 100 im Fühlerstiftmodus derart, daß sie für einen Fühlerstifttyp geeignet ist, während die Digitalisiersteuereinrichtung 100 im Fingerberührmodus so arbeitet, daß sie für einen Fingerberührtyp geeignet ist. Vorzugsweise sind das Tableautreibersignal 48 und das Pilotsignal 50 sinusförmig mit einer vorgegebenen Periode.
Der Referenzspannungsgenerator 12 erzeugt ein Referenzspannungssignal 52 zur Ansteuerung des Tableaus 200 im Berührtableaumodus. Hierbei arbeitet die Digitalisiersteuereinrichtung 100 im Berührtableaumodus derart, daß sie für einen Berührtableautyp geeignet ist. Das Referenzspannungssignal 52 ist hierbei ein Gleichspannungssignal mit einer ersten, auf einem vorgegebenen Wert liegenden Referenzspannung.
Der erste Multiplexer 14 gibt selektiv das vom Tableautreibersignalgenerator 10 bereitgestellte Tableautreibersignal 48 und das vom Referenzspannungsgenerator 12 bereitgestellte Referenzspannungssignal 52 gemäß einem ihm zugeführten Modusauswahlsignal ab.
Der 4-Kanal-Tableautreiber 16 empfängt das Tableautreibersignal 48 oder das Referenzsignal 52, wie vom ersten Multiplexer 14 abgegeben, und erzeugt Kanaltreibersignale UL, UR, LL und LR, die für den Fühlerstiftmodus, den Fingerberührmodus und den Berührtableaumodus geeignet sind, in Reaktion auf ihm zugeführte Tableautreibersteuersignale C_UL, C_UR, C_LL und C_LR. Hierbei werden die Kanaltreibersignale UL, UR, LL und LR für den ersten bis vierten Kanal der oberen linken, oberen rechten, unteren linken bzw. unteren rechten Ecke des Tableaus 200 zugeführt.
Der Strom/Spannungs-Wandler 18 beinhaltet strom/spannungs-wandelnde Teile (im allgemeinen Widerstände), die einem jeweiligen der vier Kanaltreibersignale UL, UR, LL und LR zugeordnet sind und die Änderung im Strom detektieren, der in jede Ecke des Tableaus 200 im Berührtableaumodus eingegeben oder von dieser abgegeben wird.
Der Differenzverstärker 20 gibt Signale DIFF_UR, DIFF_UL, DIFF_LR und DIFF_LL entsprechend der jeweiligen Differenz zwischen den Kanaltreibersignalen UL, UR, LL und LR und den vom Strom/Spannungs-Wandler 18 abgegebenen strom/spannungs-gewandelten Signalen UL', UR', LL' und LR' ab. Dies bedeutet, daß jedes der Signale DIFF_UR, DIFF-UL, DIFF_LR und DIFF_LL eine Amplitude aufweist, die der Differenz zwischen UR und UR', UL und UL', LR und LR' bzw. LL und LL' entspricht.
Der zweite Multiplexer 22 gibt selektiv eines der vom Differenzverstärker 20 bereitgestellten Signale DIFF_UR, DIFF_UL, DIFF_LR und DIFF_LL gemäß einem ihm zugeführten Kanalauswahlsignal ab. Dies bedeutet, daß der zweite Multiplexer 22 die Signale DIFF_UR, DIFF_UL, DIFF_LR und DIFF_LL für Zeitsegmente T1, T2, T3 bzw. T4 abgibt.
Das vom zweiten Multiplexer 22 abgegebene Signal (Fingerberührsignal 58), das vom Tableau 200 abgegebene Signal (Berührtableausignal 62) und das vom Fühlerstift 300 abgegebene Signal (Fühlerstiftsignal 60) werden dem Vorverstärker 24 zugeführt. Der Vorverstärker 24 beinhaltet drei Sub-Vorverstärker 24a, 24b und 24c, von denen jeder das Fingerberührsignal 58, das Fühlerstiftsignal 60 bzw. das Berührtableausignal 62 mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren verstärkt.
Das durch den ersten Sub-Vorverstärker 24a verstärkte Fingerberührsignal 58 und das vom zweiten Sub-Vorverstärker 24b verstärkte Fühlerstiftsignal 60 werden dem dritten Multiple xer 26 zugeführt, und das durch den dritten Sub-Vorverstärker 24c verstärkte Berührtableausignal 62 wird dem vierten Multiplexer 34 zugeführt.
Der dritte Multiplexer 26 gibt selektiv das vom Tableautreibersignalgenerator 10 abgegebene Pilotsignal 50 oder das vom Tableau 200 abgegebene Fingerberührsignal 58 oder das vom Fühlerstift 300 abgegebene Fühlerstiftsignal 60 in Abhängigkeit von dem ihm zugeführten Modusauswahlsignal ab.
Das BPF 28 unterzieht die sequentielle Komponente des vom dritten Multiplexer 26 abgegebenen Tableautreibersignals einer Bandpaßfilterung, um unerwünschtes Rauschen zu beseitigen. Ein vom BPF 28 abgegebenes, gefiltertes Signal 64 wird durch den Gleichrichter 30 gleichgerichtet und dann als ein Eingangssignal dem fünften Mulitplexer 36 zugeführt.
Der vierte Multiplexer 34 gibt selektiv eine vorgegebene Referenzspannung (Massespannung) oder das verstärkte Berührtableausignal 62 in Abhängigkeit von dem ihm zugeführten Modusauswahlsignal ab und führt das ausgewählte Signal als das andere Eingangssignal dem fünften Multiplexer 36 zu. Der fünfte Mulitplexer 36 gibt selektiv ein vom Gleichrichter 30 abgegebenes Signal 66 oder ein vom vierten Mulitplexer 34 abgegebenes Signal in Abhängigkeit von dem ihm zugeführten Modusauswahlsignal ab.
Das LPF 38 unterzieht das vom fünften Multiplexer 36 abgegebene Signal einer Tiefpaßfilterung, um es zu einem Gleichspannungs(DC)-Signal zu machen, und gibt das Ergebnis an den Gleichstromverstärker 40 ab. Hierbei ist die Bandbreite des LPF 38 vorzugsweise eng. Wenn die Bandbreite weit ist, werden zahlreiche Wechselspannungs(AC)-Komponenten abgegeben, was den Ausgabewert destabilisiert. Die AC-Komponenten sollten daher entfernt werden, indem die Bandbreite so eng wie möglich gemacht wird.
Der Gleichstromverstärker 40 beinhaltet drei Sub-Gleichstromverstärker 40a, 40b und 40c, die im Fingerberührmodus, Fühlerstiftmodus bzw. Berührtableaumodus angewendet werden. Jeder Sub-Gleichstromverstärker verstärkt das vom LPF 38 abgegebene Signal und gibt das verstärkte Signal ab. Hierbei ist, da in jedem Modus unterschiedliche Verstärkungsfaktoren benötigt werden, der geeignete Sub-Gleichstromverstärker gemäß dem jeweiligen Modus auszuwählen.
Der sechste Multiplexer 42 gibt selektiv eines der von den Sub-Gleichstromverstärkern 40a, 40b und 40c abgegebenen Signale an den A/D-Wandler 44 in Abhängigkeit von dem ihm zugeführten Modusauswahlsignal ab. Der A/D-Wandler 44 wandelt das vom sechsten Multiplexer 42 abgegebene Analogsignal 70 in ein digitales Signal gemäß ihm zugeführter Takt- und Steuersignale um und gibt das gewandelte digitale Signal an die Schnittstelleneinheit 46 ab.
Die Schnittstelleneinheit 46 steuert die oben beschriebenen, beteiligten Elemente in Abhängigkeit von einem Steuersignal, das von einem Mikroprozessor (nicht gezeigt) bereitgestellt wird, und überträgt das vom A/D-Wandler 44 gewandelte, digitale Signal zum Mikroprozessor. Das zum Mikroprozessor übertragene, digitale Signal ist ein digitales Koordinatensignal vom Tableau 200 bezüglich des Fühlerstifts, Schreibstifts und Fingers.
Der Betrieb der in 1 gezeigten Digitalisiersteuereinrichtung im Fühlerstiftmodus, Fingerberührmodus und Berührtableaumodus wird nachfolgend beschrieben. Zuerst wird der Betrieb des in 1 gezeigten 4-Kanal-Tableautreibers 16 im Fühlerstiftmodus unter Bezugnahme auf die 2A und 2B beschrieben, die Diagramme mit Verläufen der Tableautreibersteuersignale C_UL, C_LL, C_UR und C_LR bzw. Kanaltreibersignale UL, LL, UR und LR darstellen.
Die in 2A gezeigten Tableautreibersteuersignale C_UL, C_LL, C_UR und C_LR sind digitale Signale. Hierbei zeigen hohe Pegel (VH) dieser Signale an, daß jeder Ecke des Tableaus 200 die Kanaltreibersignale UL, LL, UR und LR zugeführt werden, und niedrige Pegel (VL) zeigen an, daß an jede Ecke des Tableaus 200 eine vorgegebene Gleichspannung (vorzugsweise Masse) angelegt wird. Außerdem gehören die von oben nach unten in 2A gezeigten Tableautreibersteuersignale C_UL, C_LL, C_UR bzw. C_LR zu den von oben nach unten in 2B gezeigten Kanaltreibersignalen UL, LL, UR bzw. LR.
Um einen Satz von Koordinaten zu erkennen, wo sich der Fühlerstift befindet, werden die vier Ecken des Tableaus 200 viermal in Paaren von je zwei Ecken pro Ansteuerung angesteuert. Hierbei werden die linken und rechten Ecken vor den oberen und unteren Ecken angesteuert. Wenn beispielsweise die Kanaltreibersignale UL und LL an die obere linke und untere linke Ecke des Tableaus 200 sowie ein Massepotential an die übrigen Ecken angelegt werden, wie im Intervall T1 dargestellt, entspricht die Amplitude des Signals, das bei der Bewegung des Fühlerstifts auf dem Tableau 200 detektiert wird, einer Entfernung x⁺ von der rechten Kante des Tableaus zur Position des Fühlerstifts. In gleicher Weise entspricht, wenn die Kanaltreibersignale UR und LR an die obere rechte und untere rechte Ecke des Tableaus 200 sowie Masse an die übrigen Ecken angelegt werden, wie im Intervall T2 dargestellt, die Amplitude des mit dem Fühlerstift detektierten Signals einem Abstand x von der linken Kante des Tableaus zur Position des Fühlerstifts. Das bedeutet, daß die x-Koordinate als eine Relativkoordinate durch folgende Formel (1) bestimmt ist:
Die Amplitude des Signals im Intervall T1 entspricht x⁺, während die Amplitude des Signals im Intervall T2 zu x^– gehört. Die x-Koordinate wird folglich durch das Amplitudenverhältnis zwischen x⁺ und x^– erkannt. In derselben Weise werden in den Intervallen T3 und T4 y⁺ und y^– detektiert, wonach die y-Koordinate durch das Amplitudenverhältnis zwischen y⁺ und y^– erkannt wird. Dies bedeutet, daß die y-Koordinate als eine Relativkoordinate durch folgende Formel (2) bestimmt wird:
Dieses Verfahren zur Bestimmung der x- und y-Koordinaten ist in den US-Patentschriften Nr. 4.600.807 , 4.649.232 , 4.650.962 und 4.665.283 offenbart.
Im Fühlerstiftmodus repräsentiert das Modusauswahlsignal den Fühlerstiftmodus. Als Folge hiervon gibt der erste Multiplexer 14 selektiv das vom Tableautreibersignalgenerator 10 abgegebene Tableautreibersignal 48 ab, der dritte Multiplexer 26 gibt selektiv das vom zweiten Sub-Vorverstärker 24b abgegebene Fühlerstiftsignal 60 ab, der fünfte Multiplexer 36 gibt selektiv das vom Gleichrichter 30 abgegebene Signal 66 ab, und der sechste Multiplexer 42 gibt selektiv das vom zweiten Sub-Gleichspannungverstärker 40b abgegebene Signal ab.
3 veranschaulicht den Signalfluß im Fühlerstiftmodus. Hierbei erzeugt die Schnittstelleneinheit 46 ein Modusauswahlsignal, ein Tableautreibersteuersignal, ein Einstellsignal und ein Kanalauswahlsignal unter der Steuerung des Mikroprozessors. Das vom Tableautreibersignalgenerator 10 abgegebene Tableautreibersignal 48 wird dem 4-Kanal-Tableautreiber 16 über den ersten Multiplexer 14 zugeführt. Der 4-Kanal-Tableautreiber 16 erzeugt die in 2B gezeigten Ka naltreibersignale UL, LL, UR und LR gemäß den in 2A gezeigten Tableautreibersteuersignalen C_UL, C_LL, C_UR und C_LR und gibt die erzeugten Signale an jede Ecke des Tableaus 200 ab. Das durch den Fühlerstift 300 vom Tableau 200 detektierte Fühlerstiftsignal wird dem zweiten Sub-Vorverstärker 24b zugeführt. Das vorverstärkte, vom zweiten Sub-Vorverstärker 24b abgegebene Fühlerstiftsignal 60 wird dem BPF 28 über den dritten Multiplexer 26 zugeführt. Das BPF 28 extrahiert eine Komponente mit der Frequenz des Tableautreibersignals als einer Hauptfrequenz aus dem Fühlerstiftsignal 60 und gibt das extrahierte Signal an den Gleichrichter 30 ab, und der Gleichrichter 30 führt dann eine Gleichrichtung des extrahierten Signals durch und gibt daraufhin das gleichgerichtete Signal ab. Das vom Gleichrichter 30 abgegebene Signal 66 wird dem LPF 38 über den fünften Multiplexer 36 zugeführt. Das LPF 38 führt eine Tiefpaßfilterung des vom Gleichrichter 30 abgegebenen Signals 66 durch und gibt das Resultat an den zweiten Sub-Gleichstromverstärker 40b ab. Der zweite Sub-Gleichstromverstärker 40b verstärkt das vom LPF 38 abgegebene Signal 68 und gibt das verstärkte Signal über den sechsten Multiplexer 42 an den A/D-Wandler 44 ab. Der A/D-Wandler 44 wandelt das vom sechsten Multiplexer 42 abgegebene Signal 70 in ein digitales Signal, woraufhin das digitale Signal über einen Datenbus 104 an die Schnittstelleneinheit 46 abgegeben wird. Hierbei ist das gewandelte digitale Signal ein Signal, das die Amplitude des Signals repräsentiert, welches in den Intervallen T1, T2, T3 und T4 durch die Fühlerstiftabstände x⁺, x^–, y⁺ und y^– des Ortes des Fühlerstifts zu jeder Seite des Tableaus 200 detektiert wird. Die Schnittstelleneinheit 46 führt das vom A/D-Wandler 44 abgegebene Koordinatensignal über einen Bus 102 dem Mikroprozessor zu.
Die 4A bis 4E zeigen Signalverläufe, die den Betrieb jedes beteiligten Elementes der in 1 gezeigten Digitalisiersteuereinrichtung im Fühlerstiftmodus veranschaulichen. Spezieller zeigen 4A einen Signalverlauf des in den Ta bleautreibersignalgenerator 10 eingegebenen Taktsignals, 4B einen Signalverlauf des durch den Tableautreibersignalgenerator 10 unter Verwendung des in 4A gezeigten Taktsignals erzeugten Tableautreibersignals 48, 4C Signalverläufe der an den 4-Kanal-Tableautreiber 16 angelegten Tableautreibersteuersignale C_UL, C_LL, C_UR und C_LR, 4D ein Beispiel des Signalverlaufs des Fühlerstiftsignals 60 an einem durch den Fühlerstift detektierten Punkt und 4E einen Signalverlauf des vom LPF 38 abgegebenen Signals 68.
Als nächstes wird die Betriebsweise der Digitalisiersteuereinrichtung im Fingerberührmodus erläutert. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich das Ansteuerverfahren der Digitalisiersteuereinrichtung im Fingerberührmodus von demjenigen der herkömmlichen Digitalisiersteuereinrichtung. Gemäß dem herkömmlichen Ansteuerverfahren wird zu einem jeweiligen Zeitpunkt eine der vier Ecken des Tableaus angesteuert. Auch im Fühlerstiftmodus oder Berührtableaumodus wird, während in der Digitalisiersteuereinrichtung der vorliegenden Erfindung zwei Ecken des Tableaus gleichzeitig angesteuert werden, das Kanaltreibersignal in der herkömmlichen Digitalisiersteuereinrichtung nur an eine Ecke angelegt, so daß weniger Strom detektiert wird. Dementsprechend ist die Empfindlichkeit des Differenzverstärkers zu erhöhen. Beim Ansteuerverfahren der vorliegenden Erfindung werden die Kanaltreibersignale UL, LL, UR und LR, die alle dieselbe Amplitude haben, gleichzeitig an vier Ecken des Tableaus angelegt, und die von jedem Kanal detektierte Stromänderung wird seriell detektiert, wodurch die Empfindlichkeit der Digitalisiersteuereinrichtung der vorliegenden Erfindung verbessert wird.
Die Betriebsweise der Digitalisiersteuereinrichtung im Fingerberührmodus wird im Detail unter Bezugnahme auf die 5A, 5B sowie 6A bis 6C erläutert. 5A zeigt Signalverläufe der Tableautreibersteuersignale C_UL, C_LL, C_UR und C_LR der herkömmlichen Digitalisiersteuereinrichtung im Fingerberührmodus. Wie in 5A dargestellt, wird in jedem der Abschnitte T1, T2, T3 und T4 nur eine Ecke des Tableaus angesteuert, wenn eine Stromänderung in jedem Kanal detektiert wird. 5B zeigt Signalverläufe der gemäß den in 5A dargestellten Tableautreibersteuersignalen C_UL, C_LL, C_UR und C_LR erzeugten Kanaltreibersignale UL, LL, UR und LR.
Die 6A bis 6C veranschaulichen das Ansteuerverfahren der Digitalisiersteuereinrichtung im Fingerberührmodus. 6A zeigt Signalverläufe der Tableautreibersteuersignale C_UL, C_LL, C_UR und C_LR im Fingerberührmodus gemäß dem Ansteuerverfahren der vorliegenden Digitalisiersteuereinrichtung. Wie in 6A dargestellt, werden alle vier Ecken des Tableaus in den Abschnitten T1, T2, T3 und T4 angesteuert, wenn eine Stromänderung in jedem Kanal detektiert wird. Demgemäß wird die Stromänderung in jedem Kanal erhöht, was die Empfindlichkeit verbessert. 6B zeigt Signalverläufe der gemäß den in 6A gezeigten Tableautreibersteuersignalen C_UL, C_LL, C_UR und C_LR erzeugten Kanaltreibersignale UL, LL, UR und LR, während 6C Signalverläufe des Kanalauswahlsignals darstellt. Eine Stromänderung in jedem Kanal wird hierbei in den Abschnitten T1, T2, T3 und T4 jeweils einmal gemäß dem Kanalauswahlsignal detektiert.
Das Ansteuerverfahren der Digitalisiersteuereinrichtung im Fingerberührmodus ist folgendes. Als erstes werden die Kanaltreibersignale UL, LL, UR und LR, die jeweils eine Wechselspannungskomponente mit demselben Potential besitzen, gleichzeitig an alle vier Ecken des Tableaus angelegt. Als zweites wird die Änderung im Strom, der durch den Kontakt eines Fingers auf dem Tableau erzeugt wird und in jede Ecke des Tableaus hinein- bzw. aus dieser herausfließt, detektiert und dann in eine Spannungsänderung umgewandelt. Als drittes werden Differenzsignale, die der Ampli tudendifferenz zwischen den Kanaltreibersignalen UL, LL, UR und LR entsprechen, sowie die strom/spannungs-gewandelten Signale detektiert. Als viertes werden die Differenzsignale wiederholt nacheinander mit einer vorbestimmten Periode ausgewählt, wonach mit den ausgewählten Signalen ein zeitgeteilter Multiplexvorgang durchgeführt wird. Schließlich wird die Position des Fingers auf dem Tableau 200 anhand der Amplitude des gemultiplexten Differenzsignals bestimmt.
Im Fingerberührmodus werden die Kanaltreibersignale UL, LL, UR und LR, die alle dieselbe Phase und Amplitude haben, an alle vier Ecken des Tableaus 200 angelegt. Wenn ein Finger das Tableau berührt, ändert sich der in jede Ecke des Tableaus 200 hinein- bzw. aus dieser herausfließende Strom gemäß der Position des Fingers auf dem Tableau 200, da der Finger als ein Kondensator fungiert, der sich zwischen Masse und dem Tableau befindet. Der Strom/Spannungs-Wandler 18 wandelt dann die Stromänderung in eine Spannungsänderung und gibt das Resultat aus.
Im Fingerberührmodus repräsentiert das Modusauswahlsignal den Fingerberührmodus. Dementsprechend gibt der erste Multiplexer 14 selektiv das vom Tableautreibersignalgenerator 10 abgegebene Tableautreibersignal 48 ab, der zweite Multiplexer 22 gibt selektiv die nacheinander ausgewählten Differenzsignale ab, der dritte Multiplexer 26 gibt selektiv das vom ersten Sub-Vorverstärker 24a abgegebene Fingerberührsignal 58 ab, der fünfte Multiplexer 36 gibt selektiv das vom Gleichrichter 30 abgegebene Signal 66 ab, und der sechste Multiplexer 42 gibt selektiv das vom ersten Sub-Gleichstromverstärker 40a abgegebene Signal ab.
7 zeigt den Signalfluß im Fingerberührmodus. Die Schnittstelleneinheit 46 erzeugt ein Modusauswahlsignal, ein Tableautreibersteuersignal, ein Einstellsignal und ein Kanalauswahlsignal unter der Steuerung des Mikroprozessor.
Das vom Tableautreibersignalgenerator 10 abgegebene Tableautreibersteuersignal 48 wird über den ersten Multiplexer 14 dem 4-Kanal-Tableautreiber 16 zugeführt. Der 4-Kanal-Tableautreiber 16 erzeugt die in 6B gezeigten Kanaltreibersignale UL, LL, UR und LR gemäß den in 6A gezeigten Tableautreibersteuersignalen C_UL, C_LL, C_UR und C_LR und gibt die erzeugten Signale an jede Ecke des Tableaus 200 ab.
Die strom/spannungs-gewandelten Kanaltreibersignale UL', LL', UR' und LR', die sich gemäß der Position des Fingers auf dem Tableau 200 ändern, werden dem Differenzverstärker 20 zugeführt, und die vom Differenzverstärker 20 abgegebenen Differenzsignale werden durch den zweiten Multiplexer 22 aufeinanderfolgend ausgewählt. Dann wird das ausgewählte Signal dem ersten Sub-Vorverstärker 24a als das Fingerberührsignal 58 zugeführt. Das durch den ersten Sub-Vorverstärker 24a vorverstärkte Fingerberührsignal wird dem BPF 28 über den dritten Multiplexer 26 zugeführt. Das BPF 28 extrahiert eine Komponente mit der Frequenz des Tableautreibersignals 48 als einer Hauptfrequenz aus dem Fingerberührsignal 58 und gibt das extrahierte Signal an den Gleichrichter 30 ab, wonach der Gleichrichter 30 das extrahierte Signal gleichrichtet und dann das gleichgerichtete Signal abgibt. Das vom Gleichrichter 30 abgegebene Signal 66 wird über den fünften Multiplexer 36 dem LPF 38 zugeführt. Das LPF 38 führt eine Tiefpaßfilterung des vom Gleichrichter 30 abgegebenen Signals 66 durch und gibt das Resultat an den ersten Sub-Gleichstromverstärker 40a ab. Der erste Sub-Gleichstromverstärker 40a verstärkt das vom LPF 38 abgegebene Signal 68 und gibt das verstärkte Signal über den sechsten Multiplexer 42 an den A/D-Wandler 44 ab. Der A/D-Wandler 44 wandelt das vom sechsten Multiplexer 42 abgegebene Signal 70 in ein digitales Signal um, wonach das digitale Signal an die Schnittstelleneinheit 46 über den Datenbus 104 abgegeben wird. Die Schnittstelleneinheit 46 führt das vom A/D-Wandler 44 abgegebene Koordinatensignal über den Bus 102 dem Mikroprozessor zu.
Die 8A bis 8E zeigen Signalverläufe, die den Betrieb jedes der beteiligten Elemente der in 1 gezeigten Digitalisiersteuereinrichtung im Fingerberührmodus veranschaulichen. Spezieller zeigen 8A einen Signalverlauf des in den Tableautreibersignalgenerator 10 eingegebenen Taktsignals, 8B einen Signalverlauf des vom Tableautreibersignalgenerator 10 unter Verwendung des in 8A gezeigten Taktsignals erzeugten Tableautreibersignals 48, 8C Signalverläufe der an den 4-Kanal-Tableautreiber 16 angelegten Tableautreibersteuersignale C_UL, C_LL, C_UR und C_LR, 8D ein Beispiel des Signalverlaufs des vom zweiten Mulitplexer 22 abgegebenen Fingerberührsignals und 8E einen Signalverlauf des vom LPF 38 abgegebenen Signals 68.
Als nächstes wird die Betriebsweise des in 1 gezeigten 4-Kanal-Tableautreibers 16 im Berührtableaumodus unter Bezugnahme auf die 9A und 9B beschrieben, wobei 9A Signalverläufe der Tableautreibersteuersignale C_UL, C_LL, C_UR und C_LR zeigt, während 9B Signalverläufe der Kanaltreibersignale UL, LL, UR und LR zeigt.
Im Berührtableaumodus werden im Unterschied zum Fühlerstiftmodus alle vier Ecken des Tableaus 200 durch ein Gleichspannungssignal angesteuert. Hingegen sind die Tableautreibersteuersignale C_UL, C_LL, C_UR und C_LR im Berührtableaumodus dieselben wie im Fühlerstiftmodus. Ein durch das Berühren eines Fühlerstiftes auf dem Tableau 200 erzeugtes Signal wird durch das Tableau 200 detektiert. In derselben Weise wie im Fühlerstiftmodus wird die x-Koordinate der Position des Schreibstiftes in Abschnitten T1 und T2 erkannt, während die y-Koordinate der Position des Fühlerstiftes in Abschnitten T3 und T4 erkannt wird. Ein für den Berührtableaumodus benötig tes Referenzspannungssignal wird vom Referenzspannungsgenerator 12 bereitgestellt.
Im Berührtableaumodus repräsentiert das Modusauswahlsignal den Berührtableaumodus. Dementsprechend gibt der erste Multiplexer 14 selektiv das vom Referenzspannungsgenerator 12 abgegebene Referenzspannungssignal ab, der vierte Multiplexer 34 gibt selektiv das vom dritten Sub-Vorverstärker 24c abgegebene, vorverstärkte Berührtableausignal ab, der fünfte Multiplexer 36 gibt selektiv das vom vierten Multiplexer 34 abgegebene Signal ab und der sechste Multiplexer 42 gibt selektiv das vom dritten Sub-Gleichspannungsverstärker 40c abgegebene Signal ab.
10 zeigt schematisch den Signalfluß im Berührtableaumodus. Die Schnittstelleneinheit 46 erzeugt ein Modusauswahlsignal, ein Tableautreibersteuersignal, ein Einstellsignal und ein Kanalauswahlsignal unter der Steuerung des Mikroprozessors. Das vom Referenzspannungsgenerator 12 erzeugte Referenzspannungssignal wird über den ersten Multiplexer 14 dem 4-Kanal-Tableautreiber 16 zugeführt. Der 4-Kanal-Tableautreiber 16 erzeugt die in 9B gezeigten Kanaltreibersignale UL, LL, UR und LR gemäß den in 9A gezeigten Tableautreibersteuersignalen C_UL, C_LL, C_UR und C_LR und gibt die erzeugten Signale an jede Ecke des Tableaus 200 ab.
Das vom Tableau gemäß dem Ort des sich auf dem Tableau 200 bewegenden Schreibstiftes (nicht gezeigt) detektierte Berührtableausignal 62 wird dem dritten Sub-Vorverstärker 24c zugeführt. Das durch den dritten Sub-Vorverstärker 24c vorverstärkte Berührtableausignal 62 wird über den fünften Multiplexer 36 dem LPF 38 zugeführt. Der dritte Sub-Gleichstromverstärker 40c verstärkt dann das vom LPF 38 zugeführte Signal 68 und führt das verstärkte Signal über den sechsten Multiplexer 42 dem A/D-Wandler 44 zu. Der A/D-Wandler 44 wandelt das vom sechsten Multiplexer 42 abgegebene Signal 70 in ein digitales Signal, wonach das digitale Signal an die Schnittstelleneinheit 46 abgegeben wird. Die Schnittstelleneinheit 46 führt das vom A/D-Wandler 44 abgegebene Koordinatensignal dem Mikroprozessor zu.
Die 11A bis 11C zeigen Signalverläufe, die den Betrieb jedes beteiligten Elementes der in 1 gezeigten Digitalisiersteuereinrichtung im Berührtableaumodus veranschaulichen. Spezieller zeigen 11A Signalverläufe des vom Referenzspannungsgenerator 12 erzeugten Referenzspannungssignals, 11B Signalverläufe der an den 4-Kanal-Tableautreiber 16 angelegten Tableautreibersteuersignale C_UL, C_LL, C_UR und C_LR und 11C ein Beispiel des Signalverlaufs des durch das Tableau 200 detektierten Berührtableausignals.
12 zeigt ein Modusauswahlsignal zur Steuerung des Auswahlbetriebs des ersten Multiplexers 14, des 4-Kanal-Tableautreibers 16, des dritten Multiplexers 25, des vierten Multiplexers 34, des fünften Multiplexers 36 und des sechsten Multiplexers 42. Das Modusauswahlsignal ist ein digitales Zwei-Bit-Signal. In 12 wird der Modusauswahlbetrieb durch die Kombination des Bits 0 im oberen Bereich der grafischen Darstellung mit dem Bit 1 im unteren Bereich gesteuert. Dies bedeutet, daß der Wert ”00” des Modusauswahlsignals einen Fühlerstiftmodus repräsentiert, während der Wert ”10” desselben einen Fingerberührmodus und der Wert ”01” desselben einen Berührtableaumodus repräsentiert.
13 ist ein detailliertes Blockschaltbild des Aufbaus des in 1 gezeigten Tableautreibersignalgenerators 10. Die in 13 gezeigte Struktur, die in der koreanischen Patentanmeldung Nr. 95-15442 der vorliegenden Anmelderin beschrieben ist, ist in der vorliegenden Erfindung verwendet. Eine in 13 gezeigte Tableautreibersignalerzeugungsstufe beinhaltet eine D-Flip-Flop-Stufe 120, eine Verstärkerstufe 122, eine Leitereinheit 124, ein Bandpaßfilter 126 und einen Ver stärker 128. Die D-Flip-Flop-Stufe 120 empfängt Taktsignale und erzeugt (n – 1) Signale, deren Frequenzen in n Abschnitten geteilt sind (wobei n eine ganze Zahl ist). Hierbei werden die (n – 1) frequenzgeteilten Signale mit dem ersten bis (n – 1)ten Taktsignal einer Taktsignalsequenz synchronisiert.
In einem vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel sind vier D-Flip-Flops 120a bis 120d in Kaskade vorhanden. Dabei wird das nicht-invertierte Ausgangssignal jedes vorhergehenden D-Flip-Flops dem folgenden D-Flip-Flop als Eingangssignal zugeführt, das invertierte Ausgangssignal des letzten D-Flip-Flops wird dem ersten D-Flip-Flop als Eingangssignal zugeführt, und drei frequenzgeteilte Signale werden aus den nicht-invertierten Ausgangssignalen der ersten drei D-Flip-Flops erhalten. Die Anzahl an frequenzgeteilten Signalen und entsprechenden D-Flip-Flops hängt dabei mit der Auflösung eines beabsichtigten Tableautreibersignals zusammen. Um beispielsweise ein Tableautreibersignal in drei Stufen zu simulieren, werden drei Verzögerungssignale und vier D-Flip-Flops benötigt. Die Anzahl n erforderlicher D-Flip-Flops ist hierbei gleich groß wie die Anzahl von Schritten, in denen das Tableautreibersignal ausgedrückt wird.
Die Verstärkerstufe 122 besitzt Verstärkereinheiten 122a bis 122c zur Differenzverstärkung der frequenzgeteilten, von der D-Flip-Flop-Stufe 120 abgegebenen Signale. Die Leitereinheit 124 erzeugt ein Pseudo-Sinussignal durch Addieren der von der Verstärkerstufe 122 abgegebenen, frequenzgeteilten Signale gemäß den jeweiligen Widerstandwerten von Widerständen 124a, 124b, 124c, 124d und 124e. Das Pseudo-Sinussignal zeigt dabei ein Signal mit einem Verlauf an, der ähnlich demjenigen eines idealen Sinuswellensignals ist. Das Bandpaßfilter (BPF) 126 führt mit dem von der Leitereinheit 124 abgegebenen Pseudo-Sinussignal eine Bandpaßfilterung durch und erzeugt das Pilotsignal 50 für das in 1 gezeigte BPF 28. Der Verstärker 128 erzeugt das Tableautreibersignal 48 für den ersten Multiplexer 14 von 1 durch Verstärken eines vom BPF 126 abgegebenen Signals.
Die 14A bis 14G veranschaulichen die Verläufe von Signalen zur Beschreibung des Betriebes der in 13 gezeigten Tableautreibersignalerzeugungseinheit im Fall eines in drei Stufen repräsentierten Sinuswellensignals. 14A veranschaulicht ein Taktsignal PULSE, 14B veranschaulicht ein Löschsignal CLEAR, und die 14C bis 14E veranschaulichen frequenzgeteilte Signale V1, V2 bzw. V3. 14F veranschaulicht das von der Leitereinheit 124 abgegebene Pseudo-Sinussignal, und 14G veranschaulicht das vom BPF 126 abgegebene Signal.
15 zeigt schematisch eine herkömmliche Tableautreibersignalerzeugungsvorrichtung. Die Vorrichtung von 15 besitzt einen Zähler 140 zum Zählen von Taktsignalen, einen Decoder 142 zum Decodieren der Zählsignale vom Zähler 140 und zum Erzeugen einer Mehrzahl von Schaltsteuersignalen, mehrere Stromquellen 144a bis 144n, die in Reaktion auf die vom Decoder 142 abgegebenen Steuersignale freigegeben oder gesperrt werden, sowie eine Verstärkerstufe 146, mit der die Summe der in der Mehrzahl von Stromquellen 144a bis 144n erzeugten Ströme erhalten wird.
Die Tableautreibersignalerzeugungsvorrichtung von 15 besitzt den Nachteil, daß sie übermäßig große Schaltkreise, einen hohen Leistungsverlust und Schwierigkeiten bei der Schaltkreisintegration aufweist. Außerdem werden, da die Zählwerte der Taktsignale ungünstigerweise decodiert werden müssen, so viele Stromquellen benötigt, wie es decodierte Bits gibt. Im Gegensatz dazu ist der in 13 gezeigte Tableautreibersignalerzeugungsschaltkreis der vorliegenden Erfindung wegen des Vorteils, daß er keinen Zähler, keinen Decoder und keine Stromquellen benötigt, einfacher aufgebaut und zeigt einen geringeren Stromverbrauch, so daß er für ei nen Sinuswellenerzeugungsschaltkreis geeignet ist, der in Form eines integrierten Schaltkreises realisiert ist.
16 zeigt ein detailliertes schematisches Blockdiagramm der 4-Kanal-Tableautreiberstufe und der Strom/Spannungs-Wandlerstufe, wie in 1 gezeigt. Die 4-Kanal-Tableautreiberstufe 16 enthält vier Treiberblöcke 16a bis 16d zur Erzeugung von Kanaltreibersignalen UL, UR, LL bzw. LR für die vier Ecken des Tableaus 200. Die jeweiligen Treiberblöcke 16a bis 16d empfangen Tableautreibersteuersignale C_UL, C_UR, C_LL und C_LR sowie ein vom ersten Multiplexer 14 abgegebenes Signal und geben die Kanaltreibersignale UL, UR, LL und LR an die vier Ecken des Tableaus 200 ab. Die von der 4-Kanal-Tableautreiberstufe 16 abgegebenen Kanaltreibersignale UL, UR, LL und LR werden den vier Ecken des Tableaus 200 über die Strom/Spannungs-Wandlerstufe 18 zugeführt. Die Strom/Spannungs-Wandlerstufe 18 besitzt vier veränderliche Widerstände 18a bis 18d zur Strom/Spannungs-Wandlung der den vier Ecken zugeführten Kanaltreibersignale UL, UR, LL und LR. In einem Fingerberührmodus können die Widerstände 18a bis 18d durch Verändern ihrer Widerstandswerte die Empfindlichkeit einstellen.
17 zeigt schematisch die Differenzverstärkerstufe 20 und den zweiten Multiplexer 22, wie in 1 gezeigt, im Detail. Die Differenzverstärkerstufe 20 besitzt vier Differenzverstärkereinheiten 20a bis 20d, welche die von der 4-Kanal-Tableautreiberstufe 16 abgegebenen Kanaltreibersignale 54, d. h. UL, UR, LL und LR, sowie die von der Strom/Spannungs-Wandlerstufe 18 zugeführten strom/spannungs-gewandelten Kanaltreibersignale 56 empfangen und deren Differenzsignale 57 erzeugen.
18 ist ein detailliertes schematisches Blockdiagramm des BPF 28 und des Digital/Analog-Wandlers 32, wie in 1 gezeigt. Gemäß 18 beinhaltet das BPF 28 ein Tiefpaßsperr filter (LPN) 28a, ein Hochpaßsperrfilter (HPN) 28b und ein BPF 28c.
19A veranschaulicht die normalen Frequenzcharakteristika des in 18 gezeigten BPF. Hierbei bezeichnen die Bezugszeichen A, B und C die Frequenzcharakteristik des LPN-Filters 28a, des HPN-Filters 28b bzw. des BPF 28c. Die Mittenfrequenz des BPF mit den durch A, B und C indizierten Frequenzcharakteristika sollte auf die Frequenz des Tableautreibersignals 48 eingestellt sein.
In einem Verfahren zur Herstellung der Digitalisiersteuereinrichtung der vorliegenden Erfindung können die Eigenschaften der Filter 28a, 28b und 28c in Abhängigkeit von der Schwankung von Prozeßparametern driften. Sie können beispielsweise nach unten oder oben von den gewünschten Frequenzkennlinien driften, wie in 19B mit durch gestrichelte Linien angezeigten Teilen A', B' und C' oder mit durch strichpunktierte Linien angezeigten Teilen A'', B'' und c'' dargestellt ist. Solche Drifteffekte verschlechtern die Zuverlässigkeit der Digitalisiersteuereinrichtung, z. B. wird das Leistungsvermögen hinsichtlich Rauscheliminierung und Verstärkungsgrad herabgesetzt. Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, wird in der vorliegenden Erfindung eine spezielle Maßnahme ergriffen.
Ein Verfahren zum Einstellen der Frequenzcharakteristika eines BPF ist wie folgt implementiert. Als erstes ist ein Pilotsignal mit, in einem praktischen Sinn, derselben Frequenz wie diejenige eines in das BPF eingegebenen Tableautreibersignals vorgesehen, und ein Signal zur Einstellung der Frequenzcharakteristika des BPF wird kontinuierlich innerhalb eines vorgegebenen Bereichs verändert. Dann wird der Wert eines Signals zur Einstellung der Frequenzcharakteristika eines detektierten Signals, das die größte Amplitude hat, durch Vergleich der Signalhöhen aus dem BPF ermittelt. Schließlich werden die Frequenzcharakteri stika des BPF durch das ermittelte Frequenzcharakteristik-Einstellsignal bestimmt. Der Digital/Analog-Wandler 32 erzeugt Analogsignale zum Einstellen der Frequenzcharakteristika der in 18 gezeigten Filter 28a, 28b und 28c. Der Digital/Analog-Signalwandler 32 wandelt ein von einem Mikroprozessor abgegebenes Einstellsignal, in ein Analogsignal und gibt das Analogsignal an das LPN-Filter 28a, das HPN-Filter 28b und das BPF 28c ab.
20 veranschaulicht das Format des vom Mikroprozessor an den Digital/Analog-Wandler 32 abgegebenen Signals zum automatischen Einstellen der Frequenzcharakteristika. Bit-Gruppen 32a, 32b und 32c verschieben die Mittenfrequenzen des LPN-Filters 28a, des HPN-Filters 28b und des BPF 28c.
21 veranschaulicht den Fluß eines Signals in einem automatischen Frequenzcharakteristik-Einstellmodus. Hierbei kann der automatische Frequenzcharakteristik-Einstellmodus in dem Moment implementiert werden, zu dem Leistung anfänglich der Digitalisiersteuereinrichtung zugeführt wird. Im automatischen Frequenzcharakteristik-Einstellmodus wählt der dritte Multiplexer 26 das vom Tableautreibersignalgenerator 10 abgegebene Pilotsignal 50 in Reaktion auf ein Modusauswahlsignal aus. Der Mikroprozessor führt das automatische Frequenzcharakteristik-Einstellsignal dem Digital/Analog-Wandler 32 zu. Das BPF 28 führt mit dem Pilotsignal 50 eine Bandpaßfilterung anhand von Frequenzcharakteristika durch, die von einem vom Digital/Analog-Wandler 32 abgegebenen Analogsignal eingestellt werden. Der Gleichrichter 30 empfängt das gefilterte Pilotsignal 50 und führt eine Gleichrichtung desselben durch. Das vom Gleichrichter 30 abgegebene Signal 66 wird über den fünften Multiplexer 36 dem Tiefpaßfilter 38 zugeführt. Der Tiefpaßfilter 38 führt mit dem vom Gleichrichter 30 abgegebenen Signal 66 eine Tiefpaßfilterung durch und gibt das gefilterte Signal an den zweiten Gleichstromverstärker 40b ab. Der zweite Gleichstromverstärker 40b verstärkt das vom Tiefpaß filter 38 abgegebene Signal 68 und gibt das verstärkte Signal an den Analog/Digital-Wandler 44 über den sechsten Multiplexer 42 ab. Der Analog/Digital-Wandler 44 wandelt das vom sechsten Multiplexer 42 abgegebene Signal 70 in ein digitales Signal und gibt das digitale Signal an die Schnittstelleneinheit 46 ab. Die Schnittstelleneinheit 46 gibt das gewandelte digitale Signal über den Bus 102 an den Mikroprozessor ab.
Der Mikroprozessor führt sequentiell Einstellsignale, die in einem vorgegebenen Bereich variieren, dem Digital/Analog-Wandler 32 zu und vergleicht die Resultate. Ein Einstellsignal, das den größten resultierenden Wert besitzt, wird als ein Resultat des Vergleichs festgelegt und als ein endgültiges Frequenzcharakteristik-Einstellsignal für die Schnittstelleneinheit 46 bestimmt. Ein Datenzwischenspeicher (nicht gezeigt, in der Schnittstelleneinheit 46 puffert das Einstellsignal und gibt das gepufferte Signal an den Digital/Analog-Wandler 32 ab. Der Digital/Analog-Wandler 32 bestimmt die Frequenzcharakteristika des BPF in Abhängigkeit vom durch den Zwischenspeicher gepufferten Einstellsignal.
Das oben beschriebene automatische Frequenzcharakteristik-Einstellverfahren hat den Vorteil, daß beispielsweise ansonsten die Frequenzcharakteristika des BPF 28 in unerwünschter Weise durch die Schwankung von Prozeßparametern driften können oder sich in anderen Fällen die Empfindlichkeit einer Vorrichtung aufgrund einer Schwankung in den Frequenzen des im Tableautreibersignalgenerator 10 erzeugten Tableautreibersignals 48 und des Pilotsignals 50 ändern kann. Da jedoch das Tableautreibersignal 48 und das Pilotsignal 50 dieselbe Frequenz haben, ermöglicht es die Einstellung der Frequenzcharakteristika des BPF 28 durch das Pilotsignal 50, daß die Mittenfrequenz des BPF 28 exakt an die Frequenz des Tableautreibersignals 48 angepaßt wird.
Der Analog/Digital-Wandler 44 empfängt komplementäre Dualeingaben und wandelt ihre Differenz digital. Dies bedeutet, daß der Analog/Digital-Wandler 44 komplementäre Signale empfängt und deren Differenz mit einer vorgegebenen Auflösung digital wandelt. Im Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie in 22 gezeigt, beträgt der Bereich der Dualeingabe 1 V bis 4 V (die Mittenspannung ist 2,5 V), und die Auflösung beträgt 2¹². Im Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gibt der Analog/Digital-Wandler 44 zwölf Bits ”1111 1111 1111” im Fall ab, daß die Dualeingabedifferenz 4 V beträgt, während er im Fall von 0V ”1000 0000 0000” und im Fall von –4 V ”0000 0000 0000” abgibt.
23 ist ein detailliertes schematisches Blockdiagramm der in 1 gezeigten Schnittstelleneinheit. Die in 23 gezeigte Vorrichtung wird in der vorliegenden Erfindung verwendet und ist in der koreanischen Patentanmeldung Nr. 95-21316 der vorliegenden Anmelderin mit dem Titel ”System Control Signal Transmitting Circuit” beschrieben. Die Vorrichtung von 23 besitzt einen Befehlsdecoder 46a, einen Datenzwischenspeicher 46b, einen Adreßdecoder 46c und einen Datenpuffer 46d.
Der Mikroprozessor (nicht gezeigt) führt ein Systemschreibsteuersignal WRITE, ein Systemlesesteuersignal READ, ein Taktsignal CLOCK, ein Stromsparfreigabesignal PSEN, ein Adreßsignal ADDRESS, ein automatisches Frequenzcharakteristik-Einstellsignal, Tableautreibersteuersignale C_UL, C_UR, C_LL und C_LR, ein Kanalauswahlsignal, ein Signal zur Steuerung des Analog/Digital-Wandlers sowie Befehlsdaten über den Bus 102 der Schnittstelleneinheit 46 zu. Die Schnittstelleneinheit 46 gibt in Koordinaten ausgedrückte, digitale Daten, die durch den Analog/Digital-Wandler 44 gewandelt wurden, und den resultierenden Wert des BPF, der zum Frequenzcharakteristik-Einstellsignal gehört, an den Mikroprozessor ab.
Der Datenzwischenspeicher 46b und der Datenpuffer 46d haben charakteristische Adressen, die vom Mikroprozessor zugewiesen werden können. Der Adreßdecoder 46c empfängt ein Adreßsignal vom Mikroprozessor und erzeugt ein Signal zur Aktivierung des Datenpuffers 46d oder des Datenzwischenspeichers 46b. Wenn der Datenzwischenspeicher 46b durch den Adreßdecoder 46c aktiviert wird, puffert er einen vom Mikroprozessor empfangenen Steuerbefehl. Der Befehlsdecoder 46a empfängt den im Datenzwischenspeicher 46b zwischengespeicherten Steuerbefehl und erzeugt das Modusauswahlsignal, die Tableautreibersteuersignale C_UL, C_UR, C_LL und C_LR, das Kanalauswahlsignal und das automatische Frequenzcharakteristik-Einstellsignal, die zur Steuerung der in 1 gezeigten Digitalisiersteuereinrichtung benötigt werden.
Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Tableautreibersteuersignale C_UL, C_UR, C_LL, C_LR im Mikroprozessor erzeugt und über die Schnittstelleneinheit 46 an die 4-Kanal-Tableautreiberstufe 16 abgegeben. Der Mikroprozessor erzeugt die Tableautreibersteuersignale C_UL, C_UR, C_LL und C_LR durch Software unter Nutzung von in einem Speicher (nicht gezeigt), wie einem ROM, gespeicherten Daten. Die Tableautreibersignale können in einer später beschriebenen, weiteren Vorrichtung zur Erzeugung eines Tableautreibersteuersignals erhalten werden.
Wenn der Datenpuffer 46d durch den Adreßdecoder 46c aktiviert wird, empfängt er digital gewandelte Daten vom Analog/Digital-Wandler 44 oder gibt gespeicherte Koordinatenwerte über den Bus 102 an den Mikroprozessor ab. Die Eingabe- und Ausgabevorgänge der Schnittstelleneinheit 46, speziell des Datenzwischenspeichers 46b oder des Datenpuffers 46d, werden durch das Systemschreibsteuersignal und das Systemlesesteuersignal gesteuert, die über den Bus 102 zugeführt werden. Wenn das Systemschreibsteuersignal aktiviert wird, empfängt der Datenzwischenspeicher 46b der Schnittstelleneinheit 46 Befehlsdaten vom Mikroprozessor, und der Befehlsdecoder 46a decodiert die Befehlsdaten, wodurch der Betrieb der Digitalisiersteuereinrichtung gesteuert wird. Wenn das Systemlesesteuersignal aktiviert wird, empfängt der Datenpuffer 46d der Schnittstelleneinheit 46 ein digitales Signal vom Analog/Digital-Wandler 44. Die im Datenpuffer 46d empfangenen, digitalen Daten werden an den Mikroprozessor übertragen. Hierbei wird die Wandlung durch den Analog/Digital-Wandler 44 unter Synchronisation mit dem Systemlesesteuersignal durchgeführt.
Die 24A bis 24H zeigen Zeitablaufdiagramme von Signalen zur Veranschaulichung der Betriebsweise der in 23 dargestellten Schnittstelleneinheit. 24A veranschaulicht die Prozedur für das auf den Bus 102 geladene Adreßsignal ADDRESS sowie einen Steuerbefehl und ein Einstellsignal COMMAND und ADC, 24B veranschaulicht das Stromsparfreigabesignal PSEN, 24C veranschaulicht ein Adreßzwischenspeicherfreigabesignal ALE, 24D veranschaulicht das Systemschreibsteuersignal WRITE, 24E veranschaulicht das Systemlesesteuersignal READ, 24F veranschaulicht den Zustand einer durch den Adreßdecoder 46c zwischengespeicherten Adresse, 24G veranschaulicht die Übertragung von Systemsteuersignalen, die vom Befehlsdecoder 46a abgegeben werden, und 24H veranschaulicht digitale Daten, die im Analog/Digital-Wandler 44 gewandelt wurden.
Bezugnehmend auf die 24A bis 24H werden die für den Datenzwischenspeicher 46b und den Datenpuffer 46c indikativen Adressen, der Steuerbefehl und das automatische Frequenzcharakteristik-Einstellsignal über den Bus 102 übertragen. Wenn das Stromsparfreigabesignal PSEN und das Adresszwischenspeicherfreigabesignal ALE auf hohem Pegel liegen, empfängt der Adreßdecoder 46c eine über den Bus 102 übertragene Adresse, decodiert die Adresse und aktiviert den Datenzwischenspeicher 46b oder den Datenpuffer 46d.
In den Figuren zeigen ADDRESS1 und ADDRESS2 die Adressen des Datenzwischenspeichers 46b bzw. des Datenpuffers an. Wenn das Adreßsignal von ADDRESS1 repräsentiert wird und sich das Systemschreibsteuersignal auf niedrigem Pegel befindet, empfängt der Datenzwischenspeicher 46b den über den Bus 102 übertragenen Steuerbefehl, und der Befehlsdecoder 46a decodiert den Steuerbefehl und gibt verschiedene Systemsteuersignale ab. Wenn die Adresse von ADDRESS2 repräsentiert wird und sich das Systemlesesteuersignal auf niedrigem Pegel befindet, empfängt der Datenpuffer 46d die vom Analog/Digital-Wandler 44 kommenden digitalen Daten und überträgt die digitalen Daten an den Mikroprozessor. In der Praxis ist der Datenzwischenspeicher 46b aus einer Mehrzahl von Zwischenspeichern (nicht gezeigt) aufgebaut. Jeder interne Zwischenspeicher besitzt eine charakteristische Adresse für einen direkten Zugriff durch den Mikroprozessor. Die Adressen des Datenzwischenspeichers 46b und der internen Zwischenspeicher sind hierarchisch angeordnet. Solche Zwischenspeicher können beispielsweise für das Modusauswahlsignal, die Tableautreibersteuersignale C_UL, C_UR, C_LL und C_LR, das Frequenzcharakteristik-Einstellsignal bzw. das Kanalauswahlsignal vorgesehen sein.
25 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Digitalisiersteuereinrichtung 500. Die Vorrichtung von 25 entspricht derjenigen von 1 mit der Ausnahme, daß des weiteren eine Tableautreibersteuersignalerzeugungsstufe 74 und ein Stromsparsteuerschaltkreis 72 vorgesehen sind. Die Beschreibung der gleichen Elemente kann daher unterbleiben.
Die in 1 gezeigte Digitalisiersteuereinrichtung wird durch das vom Mikroprozessor abgegebene Stromsparfreigabesignal gesteuert. Der Mikroprozessor bestimmt daher mittels Software, ob ein Stromsparmodus gesetzt wird. Dies legt dem Mikroprozessor Beschränkungen auf und erfordert eine Signalübertragungsleitung zur Übertragung des Stromsparfreigabesignals zwischen dem Mikroprozessor und der Digitalisiersteuereinrichtung 100.
Andererseits ist in der in 25 gezeigten Digitalisiersteuereinrichtung 500 zur Umgehung der obigen Schwierigkeit der Stromsparsteuerschaltkreis 72 vorgesehen, um in Abhängigkeit von einem im Fühlerstift 300 erzeugten Antippsignal TIP festzulegen, ob ein Stromsparmodus gesetzt wird. Wenn der Stromsparsteuerschaltkreis 72 dann ein Leistungsänderungssignal erzeugt, versetzt die Schnittstelleneinheit 46 die Digitalisiersteuereinrichtung in den Stromsparmodus.
26 ist ein detailliertes schematisches Blockdiagramm des Stromsparsteuerschaltkreises 72 von 25. Der in 26 gezeigte Aufbau, der in der koreanischen Patentanmeldung Nr. 95-56423 der vorliegenden Anmelderin beschrieben ist, wird in der vorliegenden Erfindung verwendet.
Der Stromsparsteuerschaltkreis 72 besitzt eine Zählstufe 720 zum Zählen von Taktsignalen und zum Abgeben eines Impulssignals mit einer vorbestimmten Periode, sowie eine Leistungsänderungssignalerzeugungsstufe 722 zur Erzeugung des Leistungsänderungssignal PSL für die Steuerung des Stromverbrauchs, wenn sich das Tableau für länger als eine vorgegebene Zeitdauer im Ruhezustand befindet.
Die Zählstufe 720 beinhaltet einen ersten Zähler 720a zum Zählen eines Taktsignals sowie einen zweiten Zähler 720b zum Zählen des Ausgangssignals des ersten Zählers. Die Leistungsänderungssignalerzeugungsstufe 722 beinhaltet einen Schalter 722a zur Steuerung der Übertragung des vom zweiten Zähler 720b abgegebenen Impulssignals in Reaktion auf das TIP-Signal vom Fühlerstift 300, einen dritten Zähler 722b zum Zählen der Ausgaben vom Schalter 722a sowie ein UND-Gatter 722c zur Durchführung einer logischen Multiplikation des Ausgangssignals des dritten Zählers 722b mit dem Signal TIP. Hierbei wird das Signal TIP im Fühlerstift 300 erzeugt. Wenn die Spitze des Fühlerstifts 300 das Tableau kontaktiert, gelangt das Signal TIP auf hohen Pegel, andernfalls befindet sich das Signal auf niedrigem Pegel.
Die 27A bis 28D veranschaulichen Signalverläufe des Betriebs der in 26 gezeigten Stromsparvorrichtung. 27A veranschaulicht den Signalverlauf des Taktsignals, 27B veranschaulicht den Signalverlauf eines Löschsignals, und 27C veranschaulicht das Ausgangssignal des zweiten Zählers 720b.
Der erste und der zweite Zähler 720a und 720b zählen das in 27A gezeigte Taktsignal, und der zweite Zähler 720b gibt ein erstes Impulssignal Q1 mit einer vorgegebenen Periode ab. Das erste Impulssignal Q1 wird von einem für den Zähler vorgesehenen Übertrag-Bit(COB)-Anschluß abgegeben. Im vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel taktet das Taktsignal mit 2 MHz, der erste Zähler 720a ist ein Duodezimalzähler, und der zweite Zähler 720b ist ein quarternärer Zähler. Die Frequenz des vom zweiten Zähler 720b abgegebenen ersten Impulssignals Q1 beträgt daher 244 Hz.
28A veranschaulicht den Verlauf des vom zweiten Zähler 720b abgegebenen Impulssignals Q1, 28B veranschaulicht den Verlauf des vom Fühlerstift 300 abgegebenen Signals TIP, 28C veranschaulicht den Verlauf eines vom dritten Zähler 722b abgegebenen Impulssignals Q2 und 28D veranschaulicht den Verlauf des vom UND-Gatter 722d abgegebenen Leistungsänderungssignals PSL.
Wie in den 28A bis 28D zu erkennen, zählt der dritte Zähler 722b, wenn sich das Signal TIP auf hohem Pegel befindet, das erste Impulssignal Q1 und gibt das zweite Impuls signal Q2 auf hohem Pegel ab, wenn der Zählvorgang beendet ist. Wenn das Signal TIP und das zweite Impulssignal Q2 beide auf hohem Pegel liegen, gelangt das vom UND-Gatter 722c abgegebene Leistungsänderungssignal PSL auf hohen Pegel. Dieses Leistungsänderungssignal PSL wird über die Schnittstelleneinheit 46 bereitgestellt. Wenn das Leistungsänderungssignal PSL erzeugt wird, setzt die Schnittstelleneinheit 46 die in 25 gezeigte Digitalisiersteuereinrichtung 500 in den Stromsparmodus.
Die Digitalisiersteuereinrichtung 100 von 1 wird durch die vom Mikroprozessor abgegebenen Tableautreibersteuersignale C_UL, C_UR, C_LL und C_LR gesteuert. Der Mikroprozessor erzeugt hierbei die Tableautreibersteuersignale C_UL, C_UR, C_LL und C_LR abhängig vom Betriebsmodus durch einen Speicher, wie ein ROM, oder durch Software. Dadurch werden dem Mikroprozessor Beschränkungen auferlegt, und es wird eine 4-Bit-Signalübertragungsleitung zum Übertragen der Tableautreibersteuersignale C_UL, C_UR, C_LL und C_LR zwischen dem Mikroprozessor und der Digitalisiersteuereinrichtung 100 benötigt. Im Gegensatz dazu besitzt die Digitalisiersteuereinrichtung von 25 einen Block 74 zum Erzeugen der benötigten Tableautreibersteuersignale C_UL, C_UR, C_LL und C_LR in Abhängigkeit von dem vom Mikroprozessor abgegebenen Modusauswahlsignal, wodurch die obige Schwierigkeit überwunden wird.
29 ist ein detailliertes schematisches Blockdiagramm des in 25 gezeigten Tableautreibersteuersignalerzeugungsschaltkreises. Die Vorrichtung von 29 ist in der vorliegenden Erfindung eingebaut, wobei ein Teil davon in der koreanischen Patentanmeldung Nr. 95-69704 mit dem Titel ”Panel Driving Circuit for Pen Digitizer” beschrieben ist. Die Vorrichtung von 29 beinhaltet einen ersten Zähler 740, einen zweiten Zähler 742, eine Inverterstufe 744, ein ODER-Gatter 746 und eine Signalauswahlstufe 748.
Der erste Zähler 740 zählt duodezimal ein Taktsignal. Dabei entspricht die Periode eines vom ersten Zähler 740 abgegebenen ersten Zählsignals derjenigen der Tableautreibersteuersignale C_LL und C_UR zur Steuerung der Kanaltreibersignale LL und UR, die dem unteren linken und oberen rechten Teil des Tableaus 200 zugeführt werden. Der zweite Zähler 742 zählt binär das vom ersten Zähler 740 abgegebene erste Zählsignal. Dabei entspricht die Periode eines zweiten Zählsignals derjenigen der Tableautreibersteuersignale C_UL und C_LR für die Steuerung der Kanaltreibersignale UL und LR, die dem oberen linken und unteren rechten Teil des Tableaus 200 zugeführt werden.
Die Inverterstufe 744 besitzt zwei Inverter 744a und 744b zum Invertieren des vom ersten Zähler 740 abgegebenen ersten Zählsignals und des vom zweiten Zähler 742 abgegebenen zweiten Zählsignals. Das ODER-Gatter 746 erzeugt ein logisches Additionssignal des vom ersten Zähler 740 abgegebenen ersten Zählsignals, des vom zweiten Zähler 742 abgegebenen zweiten Zählsignals, eines vom ersten Inverter 746a abgegebenen invertierten ersten Zählsignals und eines vom zweiten Inverter 746b abgegebenen invertierten zweiten Zählsignals.
Die Signalauswahlstufe 748 erzeugt die Tableautreibersteuersignale C_UL, C_UR, C_LL und C_LR entsprechend den Betriebsarten in Reaktion auf das Modusauswahlsignal. Wenn beispielsweise das Modusauswahlsignal einen Fühlerstiftmodus oder einen Berührtableaumodus repräsentiert, gibt die Signalauswahlstufe 748 selektiv das vom ersten Zähler 740 abgegebene erste Zählsignal, das vom zweiten Zähler 742 abgegebene zweite Zählsignal, das vom ersten Inverter 746a abgegebene, invertierte erste Zählsignal und das vom zweiten Inverter 746b abgegebene, invertierte zweite Zählsignal ab. Wenn das Modusauswahlsignal den Fingerberührmodus repräsentiert, gibt die Signalauswahlstufe 748 selektiv die vom ODER-Gatter 746 zugeführten Signale ab.
30 veranschaulicht einen Entwurf integrierter Schaltkreise zur Realisierung der in 1 gezeigten Vorrichtung. Im vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel besitzt der Mikroprozessor 400 eine Kapazität von 8 Bit. Daten werden zwischen dem Mikroprozessor und der Schnittstelleneinheit 46 über den 8-Bit-Bus übertragen. Es gibt Signalleitungen zum Übertragen des Systemschreibsteuersignals, des Systemlesesteuersignals, des Adresszwischenspeicherfreigabesignals, des Taktsignals, des Stromsparfreigabesignals und der Tableautreibersteuersignale C_UL, C_UR, C_LL und C_LR.
Wie oben beschrieben, besitzt die Digitalisiersteuereinrichtung folgende Vorteile: (1) Sie vermag sowohl im Fühlerstiftmodus als auch im Fingerberührmodus und im Berührtableaumodus zu arbeiten; (2) da sie durch integrierte Schaltkreise realisiert werden kann, ist der Leistungsverlust gering; und (3) sie kann automatisch die Frequenzcharakteristika eines BPF einstellen, was die Zuverlässigkeit erhöht und die Realisierung eines automatischen multifunktionalen Digitalisiersystems ermöglicht.
Die Digitalisiersteuereinrichtung der vorliegenden Erfindung kann in grafischen oder CAD-Anwendungen, für eine Berührbildschirmanzeige, in einer persönlichen digitalen Assistenzeinrichtung oder bei einer elektrischen Organisiereinrichtung eingesetzt werden. Die Digitalisiersteuereinrichtung kann in einen integrierten Halbleiterschaltkreis implementiert werden.

Claims

Digitalisiersteuereinrichtung (100) zum Anwenden eines 4-Kanal-Treibersignals für das Ansteuern der vier Ecken eines Tableaus (200) in Reaktion auf ein Tableautreibersteuersignal, die für einen wahlweisen Betrieb in einem Fühlerstiftmodus, einem Fingerberührmodus und einem Berührtableaumodus in Abhängigkeit von einem Modusauswahlsignal für einen entsprechenden Digitalisierer ausgelegt ist und Koordinatendaten durch Erkennen einer Kontaktposition abgibt, wobei die Digitalisiersteuereinrichtung folgende Elemente aufweist: – einen Tableautreibersignalgenerator (10), der ein Taktsignal mit einer vorgegebenen ersten Frequenz empfängt und ein Tableautreibersignal mit einer vorgegebenen zweiten Freuqenz erzeugt, das im Fühlerstiftmodus sowie im Fingerberührmodus benötigt wird; – eine 4-Kanal-Treiberstufe (16), die das vom Tableautreibersignalgenerator (10) zugeführte Tableautreibersignal empfängt und ein Kanaltreibersignal erzeugt, das jeder Ecke des Tableaus (200) in Reaktion auf das Tableautreibersteuersignal entsprechend einem Betriebsmodus zugeführt wird; – einen Strom/Spannungs-Wandler (18) zum Detektieren einer Änderung des Stroms in jede Ecke des Tableaus (200) hinein oder aus derselben heraus; – einen Differenzverstärker (20) zum Erzeugen eines Differenzsignals der vier Kanäle entsprechend einer Differenzkomponente zwischen einem Ausgangssignal des Strom/Spannungs-Wandlers (18) und des von der 4-Kanal-Treiberstufe (16) zugeführten Kanaltreibersignals im Fingerberührmodus; – einen zweiten Multiplexer (22) zum sequentiellen Auswählen aus dem 4-Kanal-Differenzsignal des Differenzverstärkers (20), um das ausgewählte Signal als ein Fingerberührsignal abzugeben; – einen dritten Multiplexer (26) zum selektiven Abgeben des vom zweiten Multiplexer (22) abgegebenen Fingerberührsignals oder eines im Fühlerstiftmodus von einem Fühlerstift abgegebenen Fühlerstiftsignals in Reaktion auf das Modusauswahlsignal; – einen vierten Multiplexer (34) zum selektiven Abgeben einer vorgegebenen zweiten Referenzspannung oder eines vom Tableau (200) abgegebenen Berührtableausignals in Reaktion auf das Modusauswahlsignal; – ein Bandpassfilter (28) zum Filtern der Frequenzkomponente des Tableautreibersignals aus dem Ausgangssignal des zweiten Multiplexers (26), – einen Gleichrichter (30) zum Gleichrichten des Ausgangssignals des Bandpassfilters (28), – einen fünften Multiplexer (36) zum selektiven Abgeben des Ausgangssignals des Gleichrichters (30) oder des vierten Multiplexers (34) in Reaktion auf das Modusauswahlsignal; – ein Tiefpassfilter (38) zum Detektieren einer hauptsächlichen Gleichstromkomponente aus dem Ausgangssignal des fünften Multiplexers (36), – einen Analog/Digital-Wandler (44) zur Wandlung des Ausgangssignals des Tiefpassfilters (38) in ein digitales Signal in Synchronisation mit dem Tableautreibersteuersignal, um es als ein Koordinatensignal abzugeben; und – eine Schnittstelle (46), welche von einem Mikroprozessor zugeführte Steuerbefehle empfängt, das den Fühlerstift-, Fingerberühr- oder Berührtableaumodus anzeigende Modusauswahlsignal erzeugt und das vom Analog/Digital-Wandler (44) zugeführte Koordinatensignal an den Mikroprozessor überträgt.
Digitalisiersteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Differenzverstärker (20) vier Kanaltreiberblöcke (20a bis 20d) aufweist, von denen jeder die Differenz eines der Kanaltreibersignale und eines der strom-/spannungs-gewandelten Kanaltreibersignale verstärkt.
Digitalisiersteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die des weiteren einen Vorverstärker (24) zur Verstärkung des Fingerberühr- bzw. Fühlerstiftsignals mit einem vorgegebenen Verstärkungsfaktor beinhaltet, um es dem dritten Multiplexer (26) oder dem vierten Multiplexer (34) zuzuführen.
Digitalisiersteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die des weiteren folgende Elemente beinhaltet: – einen Gleichstromverstärker (40) mit wenigstens zwei Gleichstromverstärkereinheiten (40b und 40c) zum Verstärken des Ausgangssignals des Tiefpassfilters (38) durch einen separaten Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit vom Betriebsmodus; und – einen sechsten Multiplexer (42) zum Auswählen eines der Ausgangssignale der Gleichstromverstärkereinheiten (40b und 40c) in Reaktion auf das Modusauswahlsignal, um das ausgewählte Ausgangssignal dem Analog/Digital-Wandler (44) zuzuführen.
Digitalisiersteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die des weiteren einen Digital/Analog-Wandler (32) zur Digital/Analog- Wandlung des vom Mikroprozessor zugeführten Steuersignals beinhaltet, um das gewandelte Steuersignal als ein Frequenzcharakteristik-Steuersignal für das Bandpassfilter (28) zu verwenden.
Digitalisiersteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Tableautreibersignalgenerator (10) des weiteren ein Pilotsignal mit einer im wesentlichen derjenigen des Tableautreibersignals entsprechenden Frequenz erzeugt, das während der automatischen Frequenzcharakteristik-Steuerung dem Bandpassfilter (28) zugeführt wird.
Digitalisiersteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Strom/Spannungs-Wandler (18) mit veränderlichen Widerständen aufgebaut ist, so dass die Empfindlichkeit der Strom/Spannungs-Wandlung einstellbar ist.
Digitalisiersteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in dem Tiefpassfilter (38) eine Entfernung von Rauschkomponenten und eine Umwandlung in Gleichstrom dadurch erzielt wird, dass die Bandbreite desselben eng ist.
Digitalisiersteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Schnittstelle (46) folgende Elemente enthält: – einen Datenzwischenspeicher (46b) zum Zwischenspeichern des vom Mikroprozessor zugeführten Steuerbefehls; – einen Datenpuffer (46d), in den ein vom Analog/Digital-Wandler (44) zugeführter, digital gewandelter Koordinatenwert eingegeben wird und der den eingegebenen Koordinatenwert an den Mikroprozessor abgibt; – einen Befehlsdecoder (46a), der den vom Datenzwischenspeicher (46b) zugeführten Steuerbefehl empfängt und das Modusauswahlsignal, das Tableautreibersteuersignal, das Kanalauswahlsignal und das Frequenz charakteristik-Steuersignal erzeugt, die für die Steuerung der Digitalisiersteuereinrichtung benötigt werden, und – einen Adressdecoder (46c), der ein vom Mikroprozessor zugeführtes Adresssignal empfängt und Signale zur Aktivierung des Datenzwischenspeichers (46b) und des Datenpuffers (46d) erzeugt.
Digitalisiersteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Tableautreibersignalgenerator (10) folgende Elemente enthält: – ein D-Flip-Flop (120), das ein Taktsignal empfängt und ein (n – 1)tes Signal dividiert durch n erzeugt, wobei n eine ganze Zahl ist und die (n – 1) geteilten Signale erzeugt werden, von denen jedes vom ersten Taktsignal bis zum (n – 1)ten Taktsignal in einer sequentiellen Taktsignalkette der entsprechenden Zahl zum Teilerverhältnis n synchronisiert ist, – eine Leitereinheit (124) zum Erzeugen eines Pseudo-Sinussignals durch gewichtetes Berechnen der (n – 1) Teilungssignale gemäß einem vorgegebenen Widerstandswert; und – ein Bandpassfilter (28) zum Erzeugen des Tableautreibersignals, das im wesentlichen eine Sinuswelle ist, durch Bandpassfilterung des von der Leitereinheit (124) zugeführten Pseudo-Sinussignals.
Digitalisiersteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Tableautreibersteuersignalgenerator (74) vorgesehen ist, der folgende Elemente enthält: – einen ersten Zähler (740) zum Erzeugen eines ersten Zählsignals mit einer vorgegebenen ersten Zählrate; – einen zweiten Zähler (742) zum binären Zählen des vom ersten Zähler (740) zugeführten Zählsignals, um das binär gezählte Signal als ein zweites Signal abzugeben; – eine Inverterstufe (744) mit zwei Invertern (744a und 744b) zum jeweiligen Invertieren des ersten und zweiten Zählsignals, die vom ersten und zweiten Zähler (740 und 742) zugeführt werden; – ein ODER-Gatter (746) zur ODER-Verknüpfung des ersten und des zweiten Zählsignals; und – eine Signalauswahlstufe (748), welche die vom ersten und zweiten Zähler (740) und (742) zugeführten ersten und zweiten Zählsignale, die von der Inverterstufe (744) zugeführten, invertierten ersten und zweiten Zählsignale und ein vom ODER-Gatter (746) abgegebenes Signal empfängt und ein Tableautreibersteuersignal entsprechend dem jeweiligen Modus in Reaktion auf das Modusauswahlsignal erzeugt, – wobei die Signalauswahlstufe (748) die vom ersten und zweiten Zähler (740 und 742) zugeführten ersten und zweiten Zählsignale, die von der Inverterstufe (744) zugeführten, invertierten ersten und zweiten Zählsignale sowie ein vom ODER-Gatter (746) abgegebenes Signal im Fühlerstift- und im Berührtableaumodus und das vom ODER-Gatter (746) zugeführte Signal im Fingerberührmodus abgibt.
Digitalisiersteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die des weiteren folgende Elemente enthält: – eine Zählstufe (720) zum Zählen des Taktsignals mit einer vorgegebenen Periode bei einem vorgegebenen ersten Zählverhältnis, um ein erstes Impulssignal abzugeben; – einen Zähler (722b) zum Zählen des von der Zählstufe abgegebenen ersten Impulssignals mit einem vorgegebenen zweiten Zählverhältnis unter Starten des Zählvorgangs gemäß einem Antippsignal des Fühlerstifts; und – einen Leistungsänderungssignalgenerator (722) zur Festlegung, ob der Ruhezustand des Fühlerstifts über eine vorgegebene Zeitdauer hinweg anhält, indem ein vom Zähler (722b) abgegebenes, zweites Impulssignal mit dem Antippsignal des Fühlerstifts UND-verknüpft wird, und zum Erzeugen eines Leistungsänderungssignals zur Steuerung des Stromverbrauchs, wenn der Ruhezustand über die vorgegebene Zeitdauer hinweg anhält, – wobei die Schnittstelle (46) einen Stromsparmodus in Reaktion auf das vom Leistungsänderungssignalgenerator (722) zugeführte Leistungsänderungssignal einnimmt.
Digitalisiersteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei ein Referenzspannungsgenerator (12) zum Erzeugen eines Referenzspannungssignals mit einem vorgegebenen Referenzpegel, das im Berührtableaumodus verwendet wird, und ein erster Multiplexer (14) zum selektiven Abgeben des vom Referenzspannungsgenerator (12) zugeführten Referenzspannungssignals oder des vom Tableautreibersignalgenerator (10) zugeführten Tableautreibersignals in Reaktion auf das Modusauswahlsignal vorgesehen sind.
Integrierter Halbleiterschaltkreis mit einer Digitalisiersteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Tableautreibersteuersignalgenerator zur Steuerung der Erzeugung eines 4-Kanal-Treibersignals zum Ansteuern der vier Ecken eines Tableaus (200), der für eine Digitalisiersteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 geeignet ist, wobei der Generator folgende Elemente aufweist: – einen ersten Zähler (740) zur Erzeugung eines ersten Zählsignals durch Teilen bzw. Zählen eines Taktsignals mit einem vorgegebenen ersten Zählverhältnis; – einen zweiten Zähler (742) zum binären Zählen des vom ersten Zähler (740) zugeführten Zählsignals, um das binär gezählte Signal als ein zweites Signal abzugeben; – eine Inverterstufe (744) mit zwei Invertern (744a und 744b) zum jeweiligen Invertieren des ersten und zweiten Zählsignals, die vom ersten und zweiten Zähler (740 und 742) zugeführt werden; – ein ODER-Gatter (746) zur ODER-Verknüpfung des ersten und des zweiten Zählsignals; und – eine Signalauswahlstufe (748), welche die vom ersten und zweiten Zähler (740) und (742) zugeführten ersten und zweiten Zählsignale, die von der Inverterstufe (744) zugeführten, invertierten ersten und zweiten Zählsignale und ein vom ODER-Gatter (746) abgegebenes Signal empfängt und ein Tableautreibersteuersignal abhängig von einem Modusauswahlsignal erzeugt, mit dem wahlweise ein Fühlerstiftmodus ein Fingerberührmodus oder ein Berührtableaumodus vorgebbar ist, – wobei die Signalauswahlstufe (748) die vom ersten und zweiten Zähler (740 und 742) zugeführten ersten und zweiten Zählsignale, die von der Inverterstufe (744) zugeführten, invertierten ersten und zweiten Zählsignale sowie ein vom ODER-Gatter (746) abgegebenes Signal im Fühlerstift- und im Berührtableaumodus und das vom ODER-Gatter (746) zugeführte Signal im Fingerberührmodus abgibt.