[其他]靜電花式耦合數字轉換器

無效

• 申請號: 86101784
• 申請日: 1986-02-21
• 公開（公告）號: CN86101784A
• 公開（公告）日: 1986-11-19
• 發明（設計）人: 薩蒂殊·K·達旺
• 申請（專利權）人: 薩蒂殊·K·達旺
• 主分類號: G06F3/03
• 分類號: G06F3/03
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 匡少波,黃向陽

本發明涉及一種數字轉換器，其中數字轉換器平臺上的花式電極和能夠在平臺上移動的游標或觸針之間的靜電耦合產生指示該游標在平臺上位置的信號。

屬于本發明總科目的一類器件通常稱為“數字轉換器”。最早的數字轉換器是具有限制臂的機械裝置。后來數字轉換器具有自由移動的游標，并且在游標和數字平臺之間利用各種形式的耦合現象，如電磁的、靜電的、以至于聲音的耦合。平臺中的信號用磁致伸縮原理，電阻表面，或其它導體的方法進行處理，但一般說來這些器件取決于監視多個X和Y導體或者電阻薄膜中所感應的信號。因為每個導體中的信號需要單獨處理，或者電阻層周邊若干點的信號需要單獨處理，所以這類數字轉換器，包括其電子裝置部分在內，既很復雜，成本又很高。因此，需要對數字轉換器改進。

根據本發明，數字轉換器包括一個對于二維坐標系的每一個坐標具有一個花式電極的數字平臺和一個具有可在平臺上移動的耦合電極的游標，其中電場耦合用來確定游標在數字平臺上的位置。該坐標系是典型的X-Y坐標系。游標包括一個能夠在數字平臺上移動的小盒，小盒具有加有輸入信號的耦合電極。耦合電極同埋于數字平臺內的鋸齒花式電極和條紋花式電極進行電場耦合。一個鋸齒花式電極或條紋花式電極用來確定游標的X軸位置，而另一個則用來確定游標的Y軸位置。鋸齒花式電極和條紋花式電極在印刷電路板上可以很容易地做在同一個平面內，并用一層介電材料復蓋，以提供光滑的平臺表面。處理花式電極上的信號，以確定游標的位置。

按照本發明更具體的一些方面，數字轉換器平臺具有產生X軸信號，Y軸信號和平衡信號的三個耦合電極。X軸耦合電極包含多個導電矩形條紋，垂直分布并且從平臺的一側到平臺的另一側按寬度增加的次序排列，例如由平臺左側到右側寬度增加。Y軸耦合電極包含多個導電鋸齒，也是垂直排列，并且Y軸鋸齒同X軸條紋交錯在一起。游標沿X軸的移動對于同Y軸電極耦合的影響可以忽略不計，游標沿Y軸的移動對于同X軸電極耦合的影響也可以忽略不計。平衡電極復蓋了數字轉換器平臺未被X和Y電極復蓋的面積。一個周邊屏蔽電極圍繞著X、Y和平衡電極，在它們的下面還配備有一個平面形的底部屏蔽電極，用于屏蔽之目的。

處于游標小盒內并且能夠在數字平臺表面上移動的游標電極接到一個振蕩器上，該振蕩器典型的頻率范圍為10kHz到1MHz。游標電極把電信號耦合到X軸、Y軸和平衡電極。在耦合電極上方，可在游標內配備一個屏蔽電極。

當游標向平臺的右邊移動或者放置時，同游標耦合的X軸電極的表面積增加，這里條紋變寬，因此更大的電信號耦合到X軸電極。同樣，當游標在平臺上向下移動時，同游標耦合的Y軸電極的表面積增加，這里鋸齒變厚，因此更大的電信號耦合到Y軸電極。因為除了小的分開間隔外X、Y和平衡電極完全復蓋了平臺面積，因此可以得知，X軸、Y軸和平衡電極上信號之和同游標位置無關。這個和信號主要取決于振蕩器信號的幅度，游標電極同X軸、Y軸和平衡電極的靠近程度以及在游標電極與X軸、Y軸和平衡電極之間的材料的介電常數。

游標的X軸坐標正比于X軸、Y軸和平衡電極信號之和除X軸信號之商。同樣，游標的Y軸坐標正比于X軸、Y軸和平衡電極信號之和除Y軸電極信號之商。這種比例測量方法能夠準確地測量游標位置，并且同游標對數字轉換器平臺的靠近程度及其間的介電性質無關。

因為數字轉換器工作于單頻，這三個電極信號的電子學處理過程可用同步檢測的方法來實現，結果導致極佳的信噪比;甚至很高的外噪聲電平也能去掉。并且，因為僅僅采用三個信號，所以電子學部分相對簡單，花錢也少。

游標功能的反相應用也屬于本發明的范圍。輸入信號可依次加到X軸、Y軸和平衡電極上，而輸出信號可從游標被同步檢測。

其結果是能夠以低成本制造精確的數字轉換器。

因此，本發明的首要目的是提供精確的數字轉換器。

本發明的另一主要目的是提供能抑制噪聲的數字轉換器。

本發明的另一個主要目的是提供低復雜程度和低成本的數字器。

本發明的其它一些和更具體的特點和目的是明顯的，而這部分將由下面結合附圖對優選實施方案和權利要求書的描述中看出來。

圖1是本發明用于計算機系統的數字轉換器的部分示意圖;

圖2是圖1所示數字轉換器的游標和部分平臺的剖面圖，剖面是沿圖1的線2-2取的;

圖3是圖1所示數字轉換器的平臺的剖面圖，剖面是沿圖1的線3-3取的;

圖4是圖3的局部放大圖，表示平臺的細節;

圖5是圖1所示數字轉換器的示意線路圖;

圖6是表明圖5線路工作的波形圖。