CN105892748A - 采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测电路及方法 - Google Patents

采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测电路及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105892748A
CN105892748A CN201610215137.8A CN201610215137A CN105892748A CN 105892748 A CN105892748 A CN 105892748A CN 201610215137 A CN201610215137 A CN 201610215137A CN 105892748 A CN105892748 A CN 105892748A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
phase shift
module
square wave
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610215137.8A
Other languages
English (en)
Inventor
江典棋
施隆照
朱宇耀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FUZHOU FUDA HISI MICROELECTRONICS Co Ltd
Original Assignee
FUZHOU FUDA HISI MICROELECTRONICS Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FUZHOU FUDA HISI MICROELECTRONICS Co Ltd filed Critical FUZHOU FUDA HISI MICROELECTRONICS Co Ltd
Publication of CN105892748A publication Critical patent/CN105892748A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

本发明提供一种采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测电路及方法，该电路包括高频方波发生模块、移相倍频模块、外接焊盘及输出整形模块；所述高频方波发生模块输出端与移相倍频模块连接，倍频模块的输出端与输出整形模块连接；所述外接焊盘接移相倍频模块。通过移相电路将感应到的微弱电容改变转化为既定波形（高频方波发生电路产生的方波）的相位改变；然后通过一个异或门（产生倍频效果）将电容变化转换为方波的占空比；最终生成一个受感应电容大小影响的占空比不同的方波。此后，将上述产生的方波信号通过输出整形模块后进入其他处理流程。

Description

采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测电路及方法
技术领域
本发明涉及一种采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测电路及方法。
背景技术
微弱电容检测与处理电路是目前广泛应用的触摸设备中最为重要的基础模块，其检测可靠性直接影响了整个系统的工作稳定性。随着使用触摸感应技术的人机交互设备的不断增加，可靠触摸感应方式的需求愈加强烈。如家电领域的微波炉触控面板、安防领域的门禁系统等。触摸输入方式采用非直接接触式技术，相对于传统的直接接触式按键而言，使用寿命长，用户体验好，且可靠性不会随着时间的增加而降低。触摸方式中，电容感应触摸方式使用最为广泛。电容感应触摸方式中最基础，最关键的技术为触摸时产生的微弱感应电容的检测。目前，针对微弱感应电容的处理方式包括采用预置的片外高精度校准电容进行对比；使用两路电容感应后通过差分运算后再行处理；使用对片外电容充放电后通过AD转换模块进行电压采样比较等等技术，甚至采用更为复杂的PSoC（Programmable System-On-Chip，片上可编程系统）来进行处理。这些处理方式均不同程度存在着电路复杂、控制繁琐、成本高、难以全部集成在一块芯片中实现等缺点。因此，需要对此改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种高灵敏度的微弱电容检测电路。本发明的采用以下技术方案来实现的：一种采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测与处理电路，其特征在于：包括高频方波发生模块、移相倍频模块、外接焊盘及输出整形模块；所述高频方波发生模块输出端与移相倍频模块连接，倍频模块的输出端与输出整形模块连接；所述外接焊盘接移相倍频模块；所述移相倍频模块包括依次连接的移相电路和倍频电路。
进一步的，所述移相倍频模块包括第一至第四非门电路、第一电阻、第二电阻、异或门电路；所述第一非门电路输入接高频方波发生模块；第一非门电路输出接第二非门电路输入；第二非门电路输出接异或门电路一输入；第三非门电路输入接高频方波发生模块；第三非门电路输出接第一电阻；第一电阻接第二电阻；第二电阻接第四非门电路输入；第四非门电路输出接异或门电路另一输入；所述外接焊盘接在第一电阻与第二电阻之间；其中依次连接的第三非门电路、第一电阻、第二电阻、第四非门电路为移相电路，异或门电路为倍频电路。
进一步的，所述输出整形模块包括两个依次连接的非门电路。
本发明还提供基于上述采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测电路的方法，其特征在于：所述外接焊盘连接可变微弱电容；移相倍频模块的移相电路将感应到的微弱电容改变转化为既高频方波发生模块产生的方波的相位改变；然后通过移相倍频模块的倍频电路将电容变化转换为方波的占空比；最终生成一个受感应电容大小影响的占空比不同的方波，将上述产生的方波信号通过输出整形模块后进入其他处理流程。
进一步的，移相倍频模块的倍频电路工作原理为：移相后的信号与原始信号通过一异或门电路后产生倍频效果，从而得到一个占空比与外接电容变化相当的一个方波。
本发明产品设计具有如下的优点：
1.电路感应灵敏度高。
通过移相电路将感应到的微弱电容改变转化为既定波形（高频方波发生电路产生的方波）的相位改变；然后通过一个异或门（产生倍频效果）将电容变化转换为方波的占空比；最终生成一个受感应电容大小影响的占空比不同的方波。此后，将上述产生的方波信号通过输出整形模块后进入其他处理流程。
2.感应电容变化范围大。
本发明通过改变方波发生器产生的方波频率，可以适应不同应用领域的电容检测。同时，在不改变上述频率的情况下，亦可适应较大范围内的电容改变，得到唯一的电容变化值（占空比值），提高后续系统处理的便捷性。
3.最简化控制接口。
本发明所涉及电路原理清晰，采用器件简单。如采用通用集成电路设计工艺进行芯片设计，本发明中所涉及全部器件都可集成于芯片中实现，外围无需其他配套电路。相对于其他现有方案有两个优势：（1）相对于现有需要外接校准电容或者校准电阻的方案，外围无需校准器件，减少了设计成本。（2）相对于现有无需外接校准器件的方案，片内结构简单，易于实现，芯片面积小，成本低。
附图说明
图1为本发明电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
参见图1。本发明提供一种采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测与处理电路。改电路包括高频方波发生模块、移相倍频模块、外接焊盘及输出整形模块；所述高频方波发生模块输出端与移相倍频模块连接，倍频模块的输出端与输出整形模块连接；所述外接焊盘接移相倍频模块。进一步的，所述移相倍频模块包括第一至第四非门电路、第一电阻、第二电阻、异或门电路；所述第一非门电路输入接高频方波发生模块；第一非门电路输出接第二非门电路输入；第二非门电路输出接异或门电路一输入；第三非门电路输入接高频方波发生模块；第三非门电路输出接第一电阻；第一电阻接第二电阻；第二电阻接第四非门电路输入；第四非门电路输出接异或门电路另一输入；所述外接焊盘接在第一电阻与第二电阻之间。
进一步的，所述输出整形模块包括两个依次连接的非门电路。
本发明还提供基于上述采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测电路的方法：所述外接焊盘连接可变微弱电容；移相倍频模块的移相电路将感应到的微弱电容改变转化为既高频方波发生模块产生的方波的相位改变；然后通过移相倍频模块的倍频电路将电容变化转换为方波的占空比；最终生成一个受感应电容大小影响的占空比不同的方波，将上述产生的方波信号通过输出整形模块后进入其他处理流程。
进一步的，移相倍频模块的倍频电路工作原理为：移相后的信号与原始信号通过一异或门电路后产生倍频效果，从而得到一个占空比与外接电容变化相当的一个方波。
本发明中涉及的外接可变电容由外接电路的焊盘提供，当手指触摸焊盘时，外接焊盘的容值发生微弱改变，因此引起移相电路即图1中复选框1，中的方波发生相移，相对于初始的高频方波发生器产生的波形。继而移相后的信号与原始信号通过倍频电路（复选框2）后产生倍频效果，得到一个占空比与外接电容变化相当的一个方波，该方波经过信号整形后输入下级电路分析与处理。从而达到微弱电容的检测与处理。
综上所述，虽然本发明以一较佳实施例公开如上，然其并非用于限定本发明，任何本技术领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，进行的各种变动与修改，均应涵盖在本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围当视所提出的权利要求限定的范围为准。

Claims (5)

1.一种采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测电路，其特征在于：包括高频方波发生模块、移相倍频模块、外接焊盘及输出整形模块；所述高频方波发生模块输出端与移相倍频模块连接，倍频模块的输出端与输出整形模块连接；所述外接焊盘接移相倍频模块；所述移相倍频模块包括依次连接的移相电路和倍频电路。
2.根据权利要求1所述的采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测电路，其特征在于：所述移相倍频模块包括第一至第四非门电路、第一电阻、第二电阻、异或门电路；所述第一非门电路输入接高频方波发生模块；第一非门电路输出接第二非门电路输入；第二非门电路输出接异或门电路一输入；第三非门电路输入接高频方波发生模块；第三非门电路输出接第一电阻；第一电阻接第二电阻；第二电阻接第四非门电路输入；第四非门电路输出接异或门电路另一输入；所述外接焊盘接在第一电阻与第二电阻之间；其中依次连接的第三非门电路、第一电阻、第二电阻、第四非门电路为移相电路，异或门电路为倍频电路。
3.根据权利要求1所述的采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测电路，其特征在于：所述输出整形模块包括两个依次连接的非门电路。
4.一种基于权利要求1所述的采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测电路的方法，其特征在于：所述外接焊盘连接可变微弱电容；移相倍频模块的移相电路将感应到的微弱电容改变转化为既高频方波发生模块产生的方波的相位改变；然后通过移相倍频模块的倍频电路将电容变化转换为方波的占空比；最终生成一个受感应电容大小影响的占空比不同的方波，将上述产生的方波信号通过输出整形模块后进入其他处理流程。
5.根据权利要求4所述的采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测方法，其特征在于：移相倍频模块的倍频电路工作原理为：移相后的信号与原始信号通过一异或门电路后产生倍频效果，从而得到一个占空比与外接电容变化相当的一个方波。
CN201610215137.8A 2016-03-21 2016-04-08 采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测电路及方法 Pending CN105892748A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610155906 2016-03-21
CN201610155906X 2016-03-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105892748A true CN105892748A (zh) 2016-08-24

Family

ID=57013020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610215137.8A Pending CN105892748A (zh) 2016-03-21 2016-04-08 采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测电路及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105892748A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110850478A (zh) * 2019-11-26 2020-02-28 出门问问信息科技有限公司 一种触碰检测方法、设备、装置和计算机可读存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101150311A (zh) * 2007-10-23 2008-03-26 无锡汉柏信息技术有限公司 用于触摸控制的简易电路
CN101253688A (zh) * 2005-08-31 2008-08-27 伊莱克斯家用产品公司 具有电容开关功能的电子电路
CN102478672A (zh) * 2010-11-22 2012-05-30 张海艇 人体感应探测器
CN205827349U (zh) * 2016-03-21 2016-12-21 福州福大海矽微电子有限公司 采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测与处理电路

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101253688A (zh) * 2005-08-31 2008-08-27 伊莱克斯家用产品公司 具有电容开关功能的电子电路
CN101150311A (zh) * 2007-10-23 2008-03-26 无锡汉柏信息技术有限公司 用于触摸控制的简易电路
CN102478672A (zh) * 2010-11-22 2012-05-30 张海艇 人体感应探测器
CN205827349U (zh) * 2016-03-21 2016-12-21 福州福大海矽微电子有限公司 采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测与处理电路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110850478A (zh) * 2019-11-26 2020-02-28 出门问问信息科技有限公司 一种触碰检测方法、设备、装置和计算机可读存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101837879B1 (ko) 자기 용량 터치 감지 회로
US9274663B2 (en) Method of detecting touch and apparatus for detecting touch using the same
US8564313B1 (en) Capacitive field sensor with sigma-delta modulator
US10942613B2 (en) Input device and method of controlling the same
KR101327451B1 (ko) 노이즈 영향 감소 방법 및 이를 이용한 터치 검출 장치
US10790822B2 (en) Switching arrangement and method for a capacitive sensor
US9916049B2 (en) Touch sensing system and display apparatus
CN102968224B (zh) 触控面板的控制电路及控制方法
CN103914197B (zh) 触控式输入设备
US20070084645A1 (en) Touch sensing apparatus
CN101644972A (zh) 减少低频噪声的电容性感测
CN104729546A (zh) 电容传感器电极
CN102273075A (zh) 电容式传感器系统
JP5160502B2 (ja) 静電容量方式タッチパネル
US20130321326A1 (en) Apparatus and method for sensing capacitance, and touch screen apparatus
US9279841B2 (en) Integratable capacitive touch sensing circuit through charge sharing
WO2013145056A1 (ja) 静電容量式タッチパネル
CN102508105B (zh) 一种采用近场检测电容触摸屏的方法
CN105892748A (zh) 采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测电路及方法
CN205827349U (zh) 采用倍频移相技术的高灵敏度微弱电容检测与处理电路
CN105911362A (zh) 一种基于电容移相效应的微弱电容检测电路及方法
CN104035249A (zh) 集成触控功能的液晶显示装置及其触控位置的检测方法
US9805243B2 (en) Fingerprint identification system, a driving circuit and a fingerprint identification method
US9766759B2 (en) Mutual capacitance touch sensing device and its sine wave measuring method
CN103576999B (zh) 电容式触控面板的感测装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160824

RJ01 Rejection of invention patent application after publication