[发明专利]用于应变感测的行列架构

说明书

本发明题为：“用于应变感测的行列架构”。本文公开了使用基于电阻的参数传感器和电流感测来感测诸如表面中应变的物理参数的结构、设备和方法。施加的应变能够导致来自传感器中并联配置的两个电阻器的一个或多个电流的差分改变。可从两个电流之差与两个电流之和的比推断应变。这些结构和方法可适于使用传感器的阵列测量应变或其他参数，其中向阵列的行施加公共电压并在阵列中的列中对电流求和，使得需要更少的接收器。

技术领域

本公开整体涉及包括输入表面的电子设备，所述输入表面使用基于电阻的参数传感器，诸如应变传感器来检测输入。可以将多个这样的传感器布置成传感器阵列。本公开还涉及用于这样的阵列的电路架构。

背景技术

当今社会中电子设备是非常常见的。示例电子设备包括蜂窝电话、平板计算机、个人数字助理、智能手表、信息亭显示屏等。这样的电子设备的用户界面可能常常具有基于触摸的输入表面，该输入表面使用基于电阻的传感器，例如应变或其他物理参数传感器来检测输入。基于电阻的传感器可以检测电阻值或电阻值的改变。

例如，基于电阻的应变传感器常常包括具有导电路径的薄膜。在膜被附着于可变形表面时，表面的挠曲会改变或拉伸导电路径，从而改变其电阻。电阻的改变与可变形表面上的力相关，并能够由诸如惠斯登电桥的电路检测到。不过，在这样的应变传感器数量增大时，这种方式产生了缩放问题，因为常规上电桥电路使用专用电压源以测量每个电阻。在要测量多个应变传感器时，可以相继向传感器应用单个电压源和电桥，或者可以使用多个电压源和电桥。前一种情况可能导致在输入表面上测量触摸输入时的时间延迟。后一种情况可能导致电路尺寸和复杂性不可接受。

发明内容

本发明内容提供用于以简化形式介绍一系列概念，这些概念在下文的具体实施方式中进一步描述。本发明内容并非意图识别要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意图用作确定要求保护的主题的范围的辅助手段。

本文公开了利用基于电阻的参数传感器，使用电流感测来检测对象中的物理参数的设备、基于电阻的感测结构和方法。在一组实施方案中，本文公开了一种具有输入表面的电子设备，该电子设备使用多个基于电阻的应变传感器来检测或测量输入表面上的输入触摸或力。公开了另一组实施方案，其使用多个基于电阻的温度传感器以检测或测量温度或温度改变。这些和其他实施方案可以使用并联的基于电流的感测配置。还公开了基于电流感测，用于确定基于电阻的参数传感器中的物理参数的方法。

第一实施方案公开了一种能够检测对象中物理参数的基于电阻的参数感测结构。该基于电阻的参数感测结构包括基于电阻的参数传感器，该传感器包含与第二参数敏感元件并联连接的第一参数敏感元件。该基于电阻的参数感测结构还包括耦接到基于电阻的参数传感器的驱动电路，驱动电路能够向基于电阻的参数传感器施加源信号。该基于电阻的参数感测结构还包括耦接到基于电阻的参数传感器的电流感测电路。在施加源信号时，电流感测电路从第一参数感测元件接收第一电流，并从第二参数感测元件接收第二电流。基于该第一和第二电流，该电流感测电路能够估计对象中物理参数的值。

额外和/或替代实施方案可以包括以下各种组合。第一和第二参数敏感元件包括导电材料或压阻材料的任一种。源信号是电压信号。在连接到第一参数敏感元件和第二参数敏感元件的基于电阻的参数传感器的输入节点处施加源信号。从第一参数敏感元件的第一输出节点接收第一电流，从第二参数敏感元件的第二输出节点接收第二电流。第一和第二输出节点是电气分隔的。

在额外和/或替代实施方案中，第一电流汇连接到第一输出节点，并且第二电流汇连接到第二输出节点。可以由诸如单个差动放大器的电路测量第一和第二电流。在其他实施方案中，在具有反馈的第一放大器处接收第一电流，并且在具有反馈的第二放大器处接收第二电流。

在额外和/或替代实施方案中，诸如，为了检测应变，该第一应变敏感元件处于基于电阻的应变传感器的第一侧上，并且该第二应变敏感元件处于与基于电阻的应变传感器的与第一侧相反的第二侧上。