CN105007069A - 一种用于电容检测的数模转换器和多路选择器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电容检测的数模转换器和多路选择器，所述多路选择器的电压通路中并联有电容通路。本发明增加了专门用来测量电容量的电容通路，通过电容通路可利用芯片内已有的数模转换器完成电容的测量，仅仅增加了少许电子器件，能够有效地以节省芯片面积和成本。

Description

一种用于电容检测的数模转换器和多路选择器

技术领域

本发明属于电子领域，特别涉及触摸按键电路。

背景技术

触摸按键技术近年来逐渐流行于手机和平板电脑为代表的消费电子领域。作为人机界面，触摸按键比较机械按键有着耐用、美观、体积小的优点。

市面上已有用于电容检测的专用芯片，该芯片一般是将不同的电容值转换成不同频率的信号，再通过计时的方法判断信号的频率是否变化过大，如果确实变化较大，则判定为触摸事件发生。这种芯片一般应用在对触摸板抗干扰要求不高，控制功能较简单的场景中。

在大部分消费电子中，通常会有一颗主控芯片。该主控芯片往往需要检测多路电压信号等。这些外部信号是通过多路选择器输入到数模转换器模块，由该模块转换成数字信号后交由数字中央单元处理。为了节省成本，通常会在主控芯片中集成电容检测功能，而不会额外使用专用的电容检测芯片。而使用主控芯片检测电容的方法往往需要在芯片中增加电容检测模块，将不同的电容值转换成电压信号后，再经过数模转换器模块和数字中央单元的处理。这种方法可以利用主控芯片中的高精度数模转换器模块来检测电容，利用数字中央单元完成较为复杂的算法，所以检测精度往往较专用的电容检测芯片更高。

例如，专利申请201280019834.6公开了一种电荷再分配数模转换器，该实施方案可提供有片上存储电容器的电荷再分配DAC以取代传统的外部参考电压来向DAC提供电荷。DAC可包括具有第一极板和第二极板的片上存储电容器，DAC电容器阵列以生成DAC输出，以及由DAC输入字控制的开关阵列以耦合DAC电容器到存储电容器。电荷再分配DAC还可包括第一开关，其连接第一极板到外部端子用于第一外部参考电压，以及第二开关，其连接第二极板到外部端子用于第二外部参考电压。一个实施方案可提供包括电荷再分配DAC的ADC。这种方案不仅大大增加了电路的复杂性，而且会增加芯片面积和成本。

通常所用的数模转换器和多路选择器架构如图1所示。在多路选择器中，s1/s2/s3是开关控制信号，用来选择管脚电压VPad1或Vpad2或Vpad3作为三角积分模数转换器的输入电压Vin。当ph1为高电平时，电容Cs采样电压信号Vin；当ph2为高电平时，电容Cs将电荷传递到电容Ci上，并输出电压Dout。但是在电容测量中，由于测量的物理量不是电压，这种多路选择器和数模转换器架构不适用。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于电容检测的数模转换器和多路选择器，该数模转换器和多路选择器在电容检测电路中多路复用积分器以节省芯片面积和成本。

本发明的另一个目的在于提供一种用于电容检测的数模转换器和多路选择器，该数模转换器和多路选择器结构简单，易于实现。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种用于电容检测的数模转换器和多路选择器，其特征在于所述多路选择器的电压通路中并联有电容通路，通过电容通路可利用芯片内已有的数模转换器完成电容的测量。

所述电容通路设置与触摸按键与数模转换器的采样电路之间，把触摸按键的电容作为数模转换器的采样电容。

所述电容通路，可以具有复数路，以支持多路触摸按键。

本发明增加了专门用来测量电容量的电容通路，通过电容通路可利用芯片内已有的数模转换器完成电容的测量，仅仅增加了少许电子器件，能够有效地以节省芯片面积和成本。

附图说明

图1是现有技术所实施的电路结构图。

图2是本发明所实施的电路图。

具体实施方式

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，并不用于限定本发明。

三角积分转换器的原理和架构属于公知范围，下面仅以开关电容式一阶三角积分转换器为例表述本发明，但是本发明也可以用于二阶、高阶、多比特、级联、连续模式等其他架构的三角积分转换器。

请参照图2所示，为本发明提出的数模转换器和多路选择器架构。在传统架构的基础上，本发明增加了专门用来测量电容量的通路，即s4所控制的通路，且电容通路s4的电路并不复杂，仅仅增加了少许电子器件，便可利用芯片内已有的数模转换器完成电容的测量。

如图所示，在多路选择器的电压通路中并联有电容通路，其中，Ctouch是触摸按键电容，s4n是控制信号s4的反向信号。

需要注意的是，图2中的电压通路(如s1/s2/s3)和电容通路(如s4)的数量可以任意搭配，并不局限于图中三条电压通路、一条电容通路的配置。实际中，电容通路可以拓展至超过10路，用以支持多路触摸按键。

图2中的关键点是把触摸按键的电容作为数模转换器的采样电容。S4＝1，s4n＝0，选中电容通道后，Ctouch连接到数模转换器，电容Cs与数模转换器的连接断开。当ph1为高电平时，电容Ctouch采样电压信号Vcp；当ph2为高电平时，电容Ctouch将电荷传递到电容Ci上，并输出电压Dout。这样就将电容Ctouch转换成了电压信号，并使用数模转换器转换成了数字信号Dout。此方案仅仅在传统方案的基础上增加了几个控制开关，实现方便。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于电容检测的数模转换器和多路选择器，其特征在于所述多路选择器的电压通路中并联有电容通路，通过电容通路可利用芯片内已有的数模转换器完成电容的测量。

2.如权利要求1所述的用于电容检测的数模转换器和多路选择器，其特征在于所述电容通路设置与触摸按键与数模转换器的采样电路之间，把触摸按键的电容作为数模转换器的采样电容。

3.如权利要求1所述的用于电容检测的数模转换器和多路选择器，其特征在于所述电容通路，可以具有复数路，以支持多路触摸按键。