[发明专利]主动触控笔

说明书

技术领域

本发明涉及主动触控笔，尤其是配合平板电脑电容触控屏使用的主动触控笔。 

背景技术

显然，平板电脑将越来越取代书本，成为人们不可或缺的用于记录的工具，那么在平板电脑上的用于书写和画画的笔就显得需求迫切。目前90％以上的平板电脑使用的是电容触控屏，这里面还有部分加装了电磁感应模块。对于平板电脑的电容触控屏(除了加装电磁感应模块的)，90％以上的笔都是被动触控笔。被动触控笔的笔头直径至少要大于5mm，以拥有足够的和触控屏相接触的导电面积。足够的导电接触面积用来和屏形成耦合电容，能从触控屏上吸引足够的微小交流电流，从而使得触控屏获知接触的位置。笔头直径为5mm的笔显然不足以吸引人们在平板电脑上准确定位，书写和画画。通常圆珠笔的笔头直径在2-3mm，所以笔头直径为3mm的触控笔就显得需求迫切。如果触控笔的直径为3mm，在不改动目前触控屏的硬件和软件驱动的条件下，只能改进触控笔的电子特性才能达到，也就是增加一电路在触控笔里，即使在3mm的笔头条件下，仍能使得触控屏获知接触的位置，这样的触控笔目前称为主动触控笔。目前，已经有很多专利在讨论主动触控笔的实现方法，但基于电容触控屏的多样性，主动触控笔结构和电路方案的多样性，以及主动触 控笔和电容触控屏交互方式的多样性，如何发明一个合适的主动触控笔的实施方法，就显得尤为重要。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种主动触控笔，笔头直径可以做得更小，以方便流畅的书写。 

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是： 

一种主动触控笔，包括： 

与电容屏接触出产生耦合电容，同时将耦合电容感应到的耦合电压差或耦合电流传递给放大电路的导电笔尖； 

将笔尖的输入变换到与耦合电压差成比例的同相电压信号并输出的放大电路，所述放大电路的增益带宽至少为10MHz； 

用于连接放大电路的输出和平板电脑的外壳、大地或人体的输出部分； 

为放大电路供电的电源供给电路。 

本发明工作原理：由于输出部分接人体、大地或者平板电脑的地极，所以导电笔尖等于附加一个所述比例的与所述耦合电压差反相的电压，那么这时耦合电容将接收到更大的耦合电流；与此同时，电容屏内部的电容也能感受到这个反相的电势，如此反馈和循环以至于最后电容屏能根据耦合电流的值或者耦合电容的计算值明显判断到导电笔尖的存在。所以根据本发明改进的电路结构，在不改动电容屏的前提下，可以使得导电笔尖直径做得更小，以方便书写。 

根据电容屏的原理以及模拟电路的理论，相对于其他的现已公开的专利或者申请，本专利申请在主动触控笔和电容屏的交互方式上有明显 的特点：本专利申请公开的接收屏幕信号的接收极和发送给屏幕信号的发送极共为一体，为笔尖，这样可以使得电容屏感知触控点的位置更为准确单一。本专利申请公开的放大器电路每时每刻都跟随屏幕的信号，并输出；这使得笔尖上的反相电势每时每刻都能准确地影响电容屏，使得电容屏感受到主动触控笔触控的位置。 

作为改进，所述放大电路的增益带宽为40-80MHz，能足够响应电容屏的充放电。 

作为改进，所述放大电路浮地，放大电路的地极和人体或大地在任何条件下都不相连，这样可使电路相对简单。 

作为改进，所述放大电路由一个同相积分器和一个同相运算放大器电路构成，其中同相积分器的输入与所述导电笔尖连接，输出与同相运算放大器电路的输入连接，同相运算放大器电路将同相积分器的输出同相放大并传递到所述输出部分。所述同相积分器可以是一个简单的积分电路，也可以使用运算放大器来实现；所述同相运算放大器电路包括一个以上的同相运算放大器；所述放大电路也可以使用自举电路来实现。 

作为改进，所述放大电路由两个反相运算放大器电路构成，其中第一个反相运算放大器电路的输入与所述导电笔尖连接，输出与第二个反相运算放大器电路的输入连接，第二个反相运算放大器电路将第一反相运算放大器电路的输出反相放大并传递到所述输出部分。所述反相运算放大器电路包括一个以上的反相运算放大器。 

作为改进，通过增益控制电路控制放大电路的增益比例，比如采用自动增益控制电路(AGC电路)，利用输出电流或输出的电压幅度通过数字电位器来控制第二级放大器的比例电阻。 

作为改进，所述的电源供给电路为不带充电的干电池供电电路或带充电的蓄电池供电电路或不带电池的直接由外部能源供电的转换电路，所述蓄电池充电电路包括有线充电电路和无线充电电路。