CN107980115B - 电容检测装置、触控装置和终端设备 - Google Patents

电容检测装置、触控装置和终端设备 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种电容检测装置、触控装置和终端设备，电容检测装置包括：充电模块，用于对检测电极和系统地之间的基础电容进行充电；积分电路，包括放大器和积分电容器，所述积分电容器与所述放大器并联连接，所述积分电路用于通过所述积分电容器对所述基础电容转移过来的电荷进行积分；抵消电容器，用于抵消所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量；控制模块，用于在第一阶段控制所述充电模块对所述基础电容进行充电，在第二阶段控制所述充电模块断开对所述基础电容进行充电，以及在第三阶段控制将所述基础电容上的电荷转移至所述积分电容器；其中，所述充电模块的充电电压、所述积分电容器的电容和所述抵消电容器的电容使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零。

Description

电容检测装置、触控装置和终端设备
技术领域
本申请实施例涉及电容检测领域，并且更具体地，涉及一种电容检测装置、触控装置和终端设备。
背景技术
自容检测技术广泛应用于电子产品的人机交互领域，具体地，在检测电极和大地之间会形成电容(自电容，或者说，基础电容)，当有导体(如手指)靠近或触摸检测电极时，检测电极和大地之间的电容会发生变化，通过检测电容的变化量获取导体靠近或触摸检测电极的信息。
在一些场景，例如，智能手机触摸屏，对电容检测的灵敏度要求较高，例如，检测电极对大地的自电容为1pF，手指距离检测电极30mm时，检测电极的自电容的增加量为1fF，即信号量仅为0.1％，为了将有效信号量提取出来，通常的做法是采用抵消(Cancel)电路将检测电极的基础电容即1pF贡献的无用信号量去除。然而，对于传统的Cancel电路在方波打码的瞬间会存在瞬态过冲，且过冲电压的幅度和斜率与检测电极的走线电阻和寄生电容参数有关，因此，无法达到有效的抵消效果，降低了电容检测的灵敏度。
因此，需要一种自容检测方法，能够提升电容检测的灵敏度。
发明内容
本申请实施例提供了一种电容检测装置、触控装置和终端设备，能够提升电容检测的灵敏度。
第一方面，提供了一种电容检测装置，包括：充电模块，用于对检测电极和系统地之间的基础电容进行充电；积分电路，包括放大器和积分电容器，所述积分电容器与所述放大器并联连接，所述积分电路用于通过所述积分电容器对所述基础电容转移过来的电荷进行积分；抵消电容器，用于抵消所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量；控制模块，用于在第一阶段控制所述充电模块对所述基础电容进行充电，在第二阶段控制所述充电模块断开对所述基础电容进行充电，以及在第三阶段控制将所述基础电容上的电荷转移至所述积分电容器；其中，所述充电模块的充电电压、所述积分电容器的电容和所述抵消电容器的电容使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零。
因此，本申请实施例的电容检测装置，通过设计所述充电模块的充电电压、积分电容器和抵消电容器的电容能够使得基础电容对放大器的输出电压的贡献量为零，从而，当导体(例如，手指)接近或触摸检测电极时，该电容检测装置输出的信号量都为有用的信号量，即都为△Cs贡献的信号量，从而能够提高电容检测的灵敏度。并且，通过在充电阶段和电荷转移阶段之间设置死区阶段，从而能够避免在采用方波打码时存在瞬态过冲，导致不能将基础电容贡献的信号量有效抵消，进而影响电容检测灵敏度的问题。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述控制模块包括充电开关集、放电开关集和清零开关集，所述充电开关集与所述充电模块连接，所述放电开关集的一端连接所述充电模块，所述放电开关集的另一端连接所述积分电路；其中，所述充电开关集用于控制所述充电模块在所述第一阶段对所述基础电容进行充电，以及在所述第二阶段和所述第三阶段停止对所述基础电容进行充电；所述放电开关集用于在所述第三阶段控制所述基础电容上的电荷转移至所述积分电容器；所述清零开关集用于在所述第一阶段和所述第二阶段控制清零所述积分电容器上的电荷。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述充电模块的充电电压为打码电压和参考电压，在所述第一阶段，所述打码电压和所述参考电压对所述基础电容和所述抵消电容器进行充电，在所述第二阶段和所述第三阶段，所述打码电压和所述参考电压停止对所述基础电容和所述抵消电容器进行充电。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述充电开关集包括第一开关，所述放电开关集包括第二开关，所述抵消电容器的一端与所述打码电压连接，所述抵消电容器的另一端与所述基础电容的一端连接，所述基础电容的另一端接地；所述第一开关的一端与所述参考电压连接，所述第一开关的另一端与所述基础电容的一端连接，所述第一开关的另一端还与所述第二开关的一端连接，所述第二开关的另一端与所述放大器连接。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述放大器为单端放大器，所述放大器包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述清零开关集包括第三开关，所述第三开关和所述积分电容器并联连接，所述积分电容器的一端与所述放大器的第一输入端连接，所述积分电容器的另一端与所述放大器的输出端连接，所述积分电容器的第二输入端用于输入共模电压；或者所述放大器为差分放大器，所述差分放大器包括第一输入端、第二输入端、共模输入端、第一输出端和第二输出端，所述积分电容器包括第一积分电容器和第二积分电容器，所述清零开关集包括第三开关和第四开关；所述第三开关与所述第一积分电容器并联连接，所述第一积分电容器的一端与所述放大器的第一输入端连接，所述第一积分电容器的另一端与所述放大器的第一输出端连接；所述第四开关与所述第二积分电容器并联连接，所述第二积分电容器的一端与所述放大器的第二输入端连接，所述第二积分电容器的另一端与所述放大器的第二输出端连接，所述放大器的第二输入端和共模输入端用于输入共模电压。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述参考电压、所述共模电压、所述打码电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容满足如下公式使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零：
(Vref-Vcom)×(CS+CC)＝Vtx×CC
其中，所述Vref为所述参考电压的幅度，所述Vcom为所述共模电压，所述Vtx为所述打码电压的幅度，所述CS为所述基础电容的电容，所述CC为所述抵消电容器的电容。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述充电模块的充电电压为打码电压，在所述第一阶段，所述打码电压对所述基础电容进行充电，在所述第二阶段和所述第三阶段，所述打码电压停止对所述基础电容进行充电。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述充电开关集包括第一开关，所述放电开关集包括第二开关和第三开关；所述第一开关的一端与所述打码电压连接，所述第一开关的另一端与所述第二开关和所述第三开关的一端连接，以及与所述基础电容的一端连接，所述基础电容的另一端接地；所述第二开关的另一端与所述抵消电容器的一端连接，所述第三开关的另一端与所述放大器连接。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述放大器为单端放大器，所述放大器包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述清零开关集包括第四开关和第五开关，所述第四开关与所述抵消电容器并联连接，所述第五开关与所述积分电容器并联连接，所述积分电容器的一端与所述放大器的第一输入端连接，所述积分电容器的另一端与所述放大器的输出端连接，所述放大器的第二输入端用于输入共模电压；或所述放大器为差分放大器，所述差分放大器包括第一输入端、第二输入端、共模输入端、第一输出端和第二输出端，所述积分电容器包括第一积分电容器和第二积分电容器，所述清零开关集包括第四开关、第五开关和第六开关；其中，所述第四开关与所述抵消电容器并联连接；所述第五开关与所述第一积分电容器并联连接，所述第一积分电容器的一端与所述放大器的第一输入端连接，所述第一积分电容器的另一端与所述放大器的第一输出端连接；所述第六开关与所述第二积分电容器并联连接，所述第二积分电容器的一端与所述放大器的第二输入端连接，所述第二积分电容器的另一端与所述放大器的第二输出端连接，所述放大器的第二输入端和共模输入端用于输入共模电压。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述打码电压、所述共模电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容满足如下公式使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零：
(Vtx-Vcom)×CS＝Vcom×CC
其中，所述Vtx为所述打码电压的幅度，所述Vcom为所述共模电压，所述CS为所述基础电容的电容，所述CC为所述抵消电容器的电容。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述充电模块的充电电压为打码电压、参考电压和浮地电压，在所述第一阶段，所述打码电压、所述参考电压和所述浮地电压对所述基础电容和所述抵消电容器进行充电，在所述第二阶段和所述第三阶段，所述打码电压、所述参考电压和所述浮地电压停止对所述基础电容和所述抵消电容器进行充电。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述充电开关集包括第一开关，所述放电开关集包括第二开关；其中，所述抵消电容器的一端与所述打码电压连接，所述抵消电容器的另一端与所述基础电容的一端连接，所述基础电容的另一端连接所述浮地电压；所述第一开关的一端与所述参考电压连接，所述第一开关的另一端与所述基础电容的一端连接，以及与所述第二开关的一端连接，所述第二开关的另一端与所述放大器连接。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述放大器为单端放大器，所述放大器包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述清零开关集包括第三开关，所述第三开关与所述积分电容器并联连接，所述积分电容器的一端与所述放大器的第一输入端连接，所述积分电容器的另一端与所述放大器的输出端连接，所述积分电容器的第二输入端用于输入共模电压；
或所述放大器为差分放大器，所述差分放大器包括第一输入端、第二输入端、共模输入端、第一输出端和第二输出端，所述积分电容器包括第一积分电容器和第二积分电容器，所述清零开关集包括第三开关和第四开关；其中，所述第三开关与所述第一积分电容器并联连接，所述第一积分电容器的一端与所述放大器的第一输入端连接，所述第一积分电容器的另一端与所述放大器的第一输出端连接；所述第四开关与所述第二积分电容器并联连接，所述第二积分电容器的一端与所述放大器的第二输入端连接，所述第二积分电容器的另一端与所述放大器的第二输出端连接，所述放大器的第二输入端和共模输入端用于输入共模电压。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述浮地电压、所述打码电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容满足如下关系使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零：
Vfloat×CS＝Vtx×CC
其中，所述Vfloat为所述浮地电压的幅度，所述Vtx为所述打码电压的幅度，所述CS为所述基础电容的电容，所述CC为所述抵消电容器的电容。
第二方面，提供了一种终端设备，包括第一方面和第一方面的任一种可能的实现方式中的电容检测装置。
第三方面，提供了一种触控装置，包括第一方面和第一方面的任一种可能的实现方式中的电容检测装置。
附图说明
图1是根据本申请实施例的电容检测装置的结构示意图。
图2是根据本申请一实施例的电容检测装置的电路结构图。
图3是根据本申请一实施例的电容检测装置的逻辑时序图。
图4是根据本申请一实施例的电容检测装置的电路结构图。
图5是根据本申请另一实施例的电容检测装置的电路结构图。
图6是根据本申请另一实施例的电容检测装置的逻辑时序图。
图7是根据本申请另一实施例的电容检测装置的电路结构图。
图8是根据本申请再一实施例的电容检测装置的电路结构图。
图9是根据本申请再一实施例的电容检测装置的逻辑时序图。
图10是根据本申请再一实施例的电容检测装置的电路结构图。
图11是根据本申请实施例的触控装置的结构示意图。
图12是根据本申请实施例的终端设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例进行描述。
图1是根据本申请实施例的电容检测装置100的示意性结构图，如图1所示，所述电容检测装置100包括：
充电模块110，用于对检测电极和系统地之间的基础电容130进行充电；
积分电路150，包括放大器151和积分电容器152，所述积分电容器152与所述放大器151并联连接，所述积分电路150用于通过所述积分电容器152对所述基础电容130转移过来的电荷进行积分；
抵消电容器120，用于抵消所述基础电容130对所述放大器151的输出电压的贡献量；
控制模块140，用于在第一阶段控制所述充电模块110对所述基础电容130进行充电，在第二阶段控制断开对所述基础电容130进行充电；以及在第三阶段控制将所述基础电容130上的电荷转移至所述积分电容器152；
其中，所述充电模块的充电电压、所述积分电容器的电容和所述抵消电容器的电容使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零。
需要说明的是，本申请实施例中的系统地可以为该电容检测装置所应用的系统的系统地，本申请实施例的电容检测装置所应用的系统可以包括浮地系统和非浮地系统，或者其他需要进行电容检测的系统等，其中，在非浮地系统中，基础电容的一端连接系统地，在浮地系统中，基础电容的一端连接浮地电压，即不接系统地。
具体地，当导体未接近或触摸检测电极时，电容检测装置的检测电极和系统地之间存在基础电容(或者说，自电容，记为Cs)，当导体(例如，手指)接近或触摸检测电极时，电容Cs增大了△Cs，电容检测装置可以根据△Cs带来的信号量的变化，确定导体靠近或触摸检测电极的信息。但是，若△Cs相对于Cs较小，可能导致△Cs带来的有用信号量不能被准确的检测出来，本申请实施例的电容检测装置，通过设计所述充电模块的充电电压、积分电容器和抵消电容器的电容能够使得基础电容对放大器的输出电压的贡献量为零，从而，当导体(例如，手指)接近或触摸检测电极时，该电容检测装置输出的信号量都为有用的信号量，即都为△Cs贡献的信号量，从而能够提高电容检测的灵敏度。可选地，还可以对该有用的信号量做放大处理，获取手指接近或触摸检测电极的信息，进一步提升电容检测的灵敏度。
在本申请实施例中，所述控制模块可以在第一阶段(或者也可以称为充电阶段)控制充电模块对基础电容进行充电，在第二阶段(或者也可以称为死区阶段)控制断开对所述基础电容进行充电，在第三阶段(或者也可以称为电荷转移阶段)控制将基础电容上的部分电荷转移至所述积分电容器，即通过在充电阶段和电荷转移阶段之间设置死区阶段，从而能够避免在采用方波打码时存在瞬态过冲，导致不能将基础电容贡献的信号量有效抵消，进而影响电容检测灵敏度的问题。
需要说明的是，在实际应用中，由于充电模块的供电电压、基础电容和积分电容器的电容和抵消电容器的电容都可能存在一定的误差，可能不能使得基础电容对放大器的输出电压的贡献量绝对为零，这里，所述充电模块的充电电压、所述积分电容器的电容和所述抵消电容器的电容使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零，可以指通过控制所述充电模块的充电电压、所述积分电容器的电容和所述抵消电容器的电容能够使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零，或者近似为零(即贡献量小于某个阈值，或贡献量较小)。
可选地，在本申请实施例中，所述控制模块可以包括充电开关集、放电开关集和清零开关集，所述充电开关集与所述充电模块连接，所述放电开关集的一端连接所述充电模块，所述放电开关集的另一端连接所述积分电路；
其中，所述充电开关集用于控制所述充电模块在所述第一阶段对所述基础电容进行充电，以及在所述第二阶段和所述第三阶段停止对所述基础电容进行充电；所述放电开关集用于在所述第三阶段控制所述基础电容上的电荷转移至所述积分电容器；所述清零开关集用于在所述第一阶段和所述第二阶段控制清零所述积分电容器上的电荷。
具体而言，所述充电开关集可以包括至少一个控制开关，所述至少一个控制开关可以用于控制所述充电模块在第一阶段对基础电容进行充电，在第二阶段和第三阶段停止对基础电容进行充电，例如，所述至少一个控制开关可以在第一阶段为闭合状态，以使得充电模块连接至所述基础电容，对所述基础电容进行充电，在所述第二阶段和第三阶段为断开状态，以使得所述充电模块停止对所述基础电容进行充电。可选地，所述放电开关集也可以包括至少一个控制开关，其中，该至少一个控制开关可以在第一阶段和第二阶段都为断开状态，在所述第三阶段为闭合状态，以使得所述基础电容连接至所述积分电路，从而所述积分电路可以对所述基础电容上转移过来的电荷进行充电。该清零开关集也可以包括至少一个控制开关，该至少一个开关可以与积分电容器并联连接，在第一阶段和第二阶段，该指示一个控制开关可以为闭合状态，从而可以保证在第一阶段和第二阶段所述积分电容器上的电荷为零。
以下，结合图2至图10中的具体示例，详细介绍本申请实施例的电容检测装置的实现方式。
应理解，图2至图10所示的例子是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非要限制本申请实施例的范围。本领域技术人员根据所给出的图2至图10，显然可以进行各种等价的修改或变化，这样的修改或变化也落入本申请实施例的范围内。
可选地，作为一个实施例，所述充电模块的充电电压为打码电压和参考电压，在所述第一阶段，所述打码电压和所述参考电压对所述基础电容和所述抵消电容器进行充电，在所述第二阶段和所述第三阶段，所述打码电压和所述参考电压停止对所述基础电容和所述抵消电容器进行充电。
此情况下，放大器可以采用单端形式也可以采用差分形式，图2示出了采用单端形式的放大器的电容检测装置的电路结构图，图4示出了采用差分形式的放大器的电容检测装置的电路结构图，以下，结合图2和图4详细说明具体的工作原理。
图2是根据放大器采用单端方式时的电容检测装置200的电路结构图。
该电容检测装置200包括充电模块、控制模块、抵消电容器220、基础电容230和积分电路，其中，充电模块的充电电压为打码电压211和参考电压212，控制模块中的充电开关集包括第一开关241，放电开关集包括第二开关242，清零开关集包括第三开关243，所述积分电路包括放大器250和积分电容器251，所述放大器250包括第一输入端(即反向输入端，或者说，负输入端)、第二输入端(即正向输入端，或者说，正输入端)和输出端。
具体地，所述抵消电容器220的一端与所述打码电压211连接，所述抵消电容器220的另一端与所述基础电容230的一端连接，所述基础电容230的另一端接地；
所述第一开关241的一端与所述参考电压212连接，所述第一开关241的另一端与所述基础电容230的一端连接，所述第一开关241的另一端还与所述第二开关242的一端连接，所述第二开关242的另一端与所述放大器250的第一输入端连接；
所述第三开关243与所述积分电容器251并联连接，所述积分电容器251的一端与所述放大器250的第一输入端连接，所述积分电容器251的另一端与所述放大器250的输出端连接，所述放大器250的第二输入端用于输入共模电压。
以下，结合图3所示的逻辑时序图，详细说明图2所示的电容检测装置的工作过程。
第一阶段(即时间段T1)为充电阶段，在充电阶段内，充电模块对抵消电容器220和基础电容230进行充电，并将积分电容器上的电荷清零。具体地，将第一开关241(记为K1)闭合，第二开关242(记为K2)断开，这时，打码电压211(记为VT)和参考电压对抵消电容器220和基础电容230进行充电，将打码电压VT的幅度记为Vtx，参考电压的幅度记为Vref，基础电容230上的电压充电至Vref，抵消电容器220一端的电压为Vtx，另一端的电压为Vref，即抵消电容器220上的压降为Vtx-Vref。在充电阶段，第三开关243(记为K3)闭合，积分电容器251上的电荷为零，放大器250的输出电压为共模电压Vcom；
第二阶段(即时间段T2)为死区阶段(或者说，缓冲阶段)，在第二阶段内，第一开关241和第二开关242断开，打码电压211和参考电压212停止对抵消电容器220和基础电容230充电，有利于避免方波打码产生的瞬态过冲对电容检测的灵敏度的影响。在第二阶段，第三开关243依然闭合，放大器250的输出电压仍为共模电压Vcom，积分电容器上的电荷仍为零；
可选地，在所述第二阶段，所述打码电压可以为零，也可以为小于Vtx的电压值，图3仅以所述打码电压在所述第二阶段为零作为示例，不应对本申请实施例构成任何限定。
第三阶段(即时间段T3)为电荷转移阶段，在第三阶段内，第一开关241断开，第二开关242闭合，第三开关243断开，抵消电容器220和基础电容230上的部分电荷转移至积分电容器251，至此，一个打码周期结束，下一个打码周期重复上述过程，这里不再赘述。
也就是说，在第一阶段，充电开关集中的第一开关，以及清零开关集中的第三开关闭合，放电开关集中的第二开关断开，从而充电模块可以对基础电容和抵消电容器进行充电，在第三阶段，充电开关集和清零开关集中的开关都断开，放电开关集中的开关闭合，从而所述基础电容和抵消电容器上的电荷执行电荷转移过程，为了避免直接从第一阶段切换至第三阶段时，由于开关切换导致的瞬态过冲，可以在第一阶段和第三阶段之间设置缓冲阶段，即第二阶段。可选地，若控制所述基础电容和抵消电容器上的电荷在转移前后的总电荷不变，可以使得在第三阶段转移至积分电容上的电荷为零，从而能够使得基础电容对放大器的输出电压的贡献量为零。
以下，详细介绍所述参考电压、所述共模电压、所述打码电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容满足什么关系能够使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零。
具体地，在第一阶段(即时间段T1)，抵消电容220的下极板积累的负电荷量Q1为：Q1＝(Vref-Vtx)×Cc
基础电容230的上极板积累的正电荷量Q2为：Q2＝Vref×Cs
即在第一阶段，抵消电容220和基础电容230连接节点的总电荷Q3为：
Q3＝Q1+Q2＝(Vref-Vtx)×Cc+Vref×Cs
第二阶段(即时间段T2)，因为第一开关241和第二开关242同时断开，故抵消电容220和基础电容230连接节点的总电荷Q3不变。
第三阶段(即时间段T3)，抵消电容220的下极板积累的负电荷量Q4为：Q4＝Vcom×Cc
其中，所述CC为所述抵消电容器220的电容。
基础电容230上极板积累的正电荷量Q5为：Q5＝Vcom×Cs
其中，所述CS为所述基础电容230的电容。
即第三阶段抵消电容220和基础电容230连接节点的总电荷为：
Q6＝Q4+Q5＝Vcom×(Cc+Cs)
如果第一阶段(即时间段T1)抵消电容220和基础电容230连接节点的总电荷Q3等于第三阶段(即时间段T3)抵消电容220和基础电容230连接节点的总电荷Q6，那么根据电荷守恒定律，在第三阶段转移到积分电容器251的电荷为零，即放大器输出的电压维持在Vcom不变；
由Q3＝Q6可以得到
(Vref-Vtx)×Cc+Vref×Cs＝Vcom×(Cc+Cs)
化简可以得到如下公式(1):
(Vref-Vcom)×(CS+CC)＝Vtx×CC 公式(1)
即，所述参考电压、所述共模电压、所述打码电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容在满足公式(1)时，能够使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零。
也就是说，在参考电压、所述共模电压、所述打码电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容满足公式(1)时，基础电容230对放大器的输出电压Vout的贡献量为零，因此，可以通过调整Vref 、Vcom、Vtx、CS和CC中的至少一项，使得Vref、Vcom、Vtx、CS和CC满足公式(1)。这样，当导体(例如手指)靠近或触摸检测电极时，检测电极对系统地的电容增加了△Cs，此时，放大器250的输出电压Vout为：
Vout＝-(Vref-Vcom)×(△Cs)/Cint 公式(2)
其中，Cint为积分电容器251的电容，由公式(2)可知，放大器250的输出电压Vout与△Cs成正比，而与基础电容Cs无关，从而有利于避免△Cs相对于Cs较小时，电容检测的灵敏度较低的问题。进一步地，还可以对输出电压进行放大处理，然后可以根据处理后的输出电压获取手指靠近或触摸检测电极的信息。
需要说明的是，在本申请实施例中，公式(1)的推导过程的假定条件是打码电压在第二阶段为零，若打码电压在第二阶段不为零，也可以根据本申请实施例给出的推导过程的教导得到其他的公式，只要所述参考电压、所述共模电压、所述打码电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容能够使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零同样落入本申请的保护范围。
需要说明的是，在该实施例中，第一开关241和第二开关242为常开开关，第三开关243为常闭开关，因此，第一开关241、第二开关242与第三开关243的控制信号相反，即当第一开关241和第二开关242的控制信号为低电平时，所述第一开关241和所述第二开关242断开，而当第三开关243的控制信号为低电平时，所述第三开关243闭合。
因此，本申请实施例的电压检测装置，通过设计共模电压、所述打码电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容满足特定关系，从而能够使得基础电容对放大器的输出电压的贡献量为零，进而能够提升电容检测的灵敏度，通过第一开关、第二开关和第三开关控制充电模块实现对抵消电容器和基础电容进行充放电的过程，能够克服传统抵消电路在方波打码时出现瞬态过冲导致后级放大电路饱和的问题。
图4所示为放大器采用差分放大器时的电压检测装置的电路结构图。
在该实施例中，电压检测装置300包括充电模块，控制模块、抵消电容器320、基础电容330和积分电路，其中，积分电路包括差分放大器350、第一积分电容器351和第二积分电容器352，所述差分放大器350包括第一输入端(即反向输入端，或者说，负输入端)、第二输入端(即正向输入端，或者说，正输入端)、共模输入端、第一输出端(即正向输出端，或者说，正输出端)和第二输出端(即反向输出端，或者说，负输入端)，所述充电模块的充电电压为打码电压311和参考电压312，所述控制模块的充电开关集包括第一开关341，所述控制模块的放电开关集包括第二开关342，所述控制模块的清零开关集包括第三开关343和第四开关344。
具体地，所述抵消电容器320的一端与所述打码电压311连接，所述抵消电容器320的另一端与所述基础电容330的一端连接，所述基础电容330的另一端接地；
所述第一开关341的一端与所述参考电压312连接，所述第一开关341的另一端与所述基础电容330的一端连接，所述第一开关341的另一端还与所述第二开关342的一端连接，所述第二开关342的另一端与所述放大器350的第一输入端连接；
所述第三开关343与所述第一积分电容器351并联连接，所述第一积分电容器350的一端与所述放大器350的第一输入端连接，所述第一积分电容器351的另一端与所述放大器350的第一输出端连接；
所述第四开关344与所述第二积分电容器352并联连接，所述第二积分电容器352的一端与所述放大器350的第二输入端连接，所述第二积分电容器352的另一端与所述放大器350的第二输出端连接，所述放大器350的第二输入端和共模输入端用于输入共模电压。
需要说明的是，图4中的器件或模块311、312、320、330、341和342和图2中的对应的器件或模块211、212、220、230、241和242的连接方式相同，功能相同，图4中的第三开关343和第四开关344的工作状态与图2中的第三开关243的连接方式相同，功能相同，这里不再详细阐述图4所示的电容检测装置的工作过程。相对于采用图2所示的单端放大器，采用图4所示的差分放大器有利于提高电路的抗共模干扰能力，同时还可以将放大器输出的信号量提升一倍，进一步能够提升电容检测装置的检测灵敏度。
可选地，作为另一实施例，所述充电模块的充电电压为打码电压，在所述第一阶段，所述打码电压对所述基础电容进行充电，在所述第二阶段和所述第三阶段，所述打码电压停止对所述基础电容进行充电。
此实施例中，放大器可以采用单端形式也可以采用差分形式，图5示出了采用单端形式的放大器的电容检测装置的电路结构图，图7示出了采用差分形式的放大器的电容检测装置的电路结构图，以下，结合图5和图7详细说明具体的工作原理。
图5是根据本申请另一实施例的采用单端形式的放大器的电容检测装置400的电路结构图。
在该实施例中，电容检测装置400包括充电模块、控制模块、抵消电容器420、基础电容430和积分电路，其中，该积分电路包括放大器450和积分电容器451，该放大器450为单端放大器，所述放大器包括第一输入端(即反向输入端，或者说，负输入端)、第二输入端(即正向输入端，或者说，正输入端)和输出端，该充电模块的充电电压为打码电压410，该控制模块的充电开关集包括第一开关441，该控制模块的放电开关集包括第二开关442和第三开关443，该控制模块的清零开关集包括第四开关444和第五开关445。
具体地，所述第一开关441的一端与所述打码电压410连接，所述第一开关441的另一端分别与所述第二开关442和所述第三开关443的一端连接，以及与所述基础电容430的一端连接，所述基础电容430的另一端接地；
所述第二开关442的另一端与所述抵消电容器420的一端连接，所述第三开关443的另一端与所述放大器450的第一输入端连接；
所述第四开关444与所述抵消电容器420并联连接，所述第五开关445与所述积分电容器451并联连接，所述积分电容器451的一端与所述放大器450的第一输入端连接，所述积分电容器451的另一端与所述放大器450的输出端连接，所述放大器450的第二输入端用于输入共模电压。
以下，结合图6所示的逻辑时序图，详细说明图5所示的电容检测装置的工作过程。
在第一阶段(即时间段T1)内，充电模块对基础电容进行充电，并将积分电容器和抵消电容器上的电荷清零。具体地，第一开关441(记为K1)闭合，第二开关442(记为K2)和第三开关443(记为K3)断开，打码电压VT对基础电容430充电，第四开关444(记为K4)和第五开关445(记为K5)闭合，抵消电容器420和积分电容器451上的电荷为零，放大器450的输出电压为共模电压Vcom；
在第二阶段(即时间段T2)内，第一开关441、第二开关442和第三开关443都断开，打码电压断开对基础电容430充电，第四开关444和第五开关445闭合，放大器450的输出电压仍为共模电压Vcom，抵消电容器420和积分电容器451上的电荷为零；
在第三阶段(即时间段T3)内，第一开关441断开，第二开关442和第三开关443闭合，第四开关444和第五开关445断开，基础电容430上的部分电荷转移至积分电容器451和抵消电容器420。
也就是说，在第一阶段，充电开关集以及清零开关集中的开关闭合，放电开关集中的开关断开，从而充电模块可以对基础电容进行充电，在第三阶段，充电开关集和清零开关集中的开关都断开，放电开关集中的开关闭合，从而所述基础电容和抵消电容器上的电荷可以执行电荷转移过程，为了避免直接从第一阶段切换至第三阶段时，由于开关切换导致的瞬态过冲，可以在第一阶段和第三阶段之间设置缓冲阶段，即第二阶段。可选地，若控制所述基础电容和抵消电容器上的电荷在转移前后的总电荷不变，可以使得在第三阶段转移至积分电容上的电荷为零，从而能够使得基础电容对放大器的输出电压的贡献量为零。
以下，详细介绍所述打码电压、所述共模电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容满足什么关系能够使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零。
具体地，在第一阶段(即时间段T1)，抵消电容420上极板积累的正电荷量Q1为0
基础电容430上极板积累的正电荷量Q2为：Q2＝Vtx×Cs
即第一阶段抵消电容420和基础电容430上极板的总电荷为：
Q3＝Q1+Q2＝Vtx×Cs
在第二阶段(即时间段T2)，因为第一开关441，第二开关442和第三开关443同时断开，故抵消电容420和基础电容430上极板的总电荷Q3不变。
第三阶段(即时间段T3)，抵消电容420上极板积累的正电荷量Q4为：
Q4＝Vcom×Cc
基础电容430上极板积累的正电荷量Q5为：Q5＝Vcom×Cs
即第三阶段抵消电容420和基础电容430上极板的总电荷为：
Q6＝Q4+Q5＝Vcom×(Cc+Cs)
其中，所述Vtx为所述打码电压410的幅度，所述Vcom为所述共模电压，所述CS为所述基础电容430的电容，所述CC为所述抵消电容器420的电容。
如果第一阶段(即时间段T1)抵消电容420和基础电容430上极板的总电荷Q3等于第三阶段(即时间段T3)抵消电容420和基础电容430上极板的总电荷Q6，那么根据电荷守恒定律，在第三阶段转移到积分电容器451的电荷为零，即放大器输出的电压维持在Vcom不变；
由Q3＝Q6可以得到：Vtx×Cs＝Vcom×(Cc+Cs)
整理可得：
(Vtx-Vcom)×CS＝Vcom×CC 公式(3)
即在所述打码电压、所述共模电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容满足公式(3)时，能够使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零。
也就是说，在所述打码电压、所述共模电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容满足公式(3)时，基础电容430对放大器的输出电压Vout的贡献量为零，因此，可以通过调整Vcom、Vtx、CS和CC中的至少一项，使得Vcom、Vtx、CS和CC满足公式(3)。这样，当导体(例如手指)靠近或触摸检测电极时，检测电极对系统地的电容增加了△Cs，此时，放大器450的输出电压Vout为：
Vout＝-(Vtx-Vcom)×(△Cs)/Cint 公式(4)
其中，Cint为积分电容器451的电容，由公式(4)可知，放大器的输出电压Vout与△Cs成正比，而与基础电容Cs无关，从而有利于避免△Cs相对于Cs较小时，电容检测的灵敏度较低的问题。进一步地，还可以对输出电压进行放大处理，然后可以根据处理后的输出电压获取手指靠近或触摸检测电极的信息。
需要说明的是，在本申请实施例中，公式(3)的推导过程的假定条件是打码电压在第二阶段为零，若打码电压在第二阶段不为零，也可以根据本申请实施例给出的推导过程的教导得到其他的公式，只要所述共模电压、所述打码电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容能够使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零同样落入本申请的保护范围。
需要说明的是，在该实施例中，第二开关442和第三开关443的工作状态相同，第四开关444和第五开关445的工作状态相同，并且第一开关441、第二开关442和第三开关443都为常开开关，第四开关444和第五开关445都为常闭开关。
因此，本申请实施例的电压检测装置，通过设计打码电压、所述共模电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容满足特定关系，从而能够使得基础电容对放大器的输出电压的贡献量为零，进而能够提升电容检测的灵敏度，通过第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关控制充电模块实现对基础电容和抵消电容器进行充放电的过程，能够克服传统抵消电路在方波打码时出现瞬态过冲导致后级放大电路饱和的问题。
图7所示为放大器采用差分放大器时的电压检测装置的电路结构图。
在该实施例中，电压检测装置500包括充电模块、控制模块、抵消电容器520、基础电容530和积分电路，所述充电模块的充电电压为打码电压510，所述积分电路包括差分放大器550、第一积分电容器551和第二积分电容器552，所述差分放大器550包括第一输入端(即反向输入端，或者说，负输入端)、第二输入端(即正向输入端，或者说，正输入端)、共模输入端、第一输出端(即正向输出端，或者说，正输出端)和第二输出端(即反向输出端，或者说，负输入端)，所述控制模块的充电开关集包括第一开关541，所述控制模块的放电开关集包括第二开关542和第三开关543，所述控制模块的清零开关集包括第四开关544、第五开关545和第六开关546。
具体地，所述第一开关541的一端与所述打码电压510连接，所述第一开541的另一端分别与所述第二开关542和所述第三开关543的一端连接，以及与所述基础电容530的一端连接，所述基础电容530的另一端接地；
所述第二开关542的另一端与所述抵消电容器520的一端连接，所述第三开关543的另一端与所述放大器550的第一输入端连接，所述第四开关544与所述抵消电容器520并联连接；
所述第五开关545与所述第一积分电容器551并联连接，所述第一积分电容器551的一端与所述放大器550的第一输入端连接，所述第一积分电容器551的另一端与所述放大器550的第一输出端连接；
所述第六开关546与所述第二积分电容器552并联连接，所述第二积分电容器552的一端与所述放大器550的第二输入端连接，所述第二积分电容器552的另一端与所述放大器550的第二输出端连接，所述放大器550的第二输入端和共模输入端用于输入共模电压。
需要说明的是，图7中的器件或模块510、520、530、541、542、543、544和图5中的对应的器件或模块410、420、430、441、442、443和444的连接方式相同，功能相同，图7中的第五开关545和第六开关546的工作状态与图5中的第五开关445的连接方式相同，功能相同，这里不再详细阐述图7所示的电容检测装置的工作过程。相对于采用图5所示的单端放大器，采用图7所示的差分放大器有利于提高电路的抗共模干扰能力，同时还可以将放大器输出的信号量提升一倍，进一步能够提升电容检测装置的检测灵敏度。
需要说明的是，图2至图7中的电路结构是基于非浮地系统的电容检测装置，在非浮地系统中，基础电容的一端连接系统地，以下，结合图8至图10，介绍基于浮地系统的电容检测装置，在浮地系统中，基础电容的一端连接浮地电压。
可选地，作为再一实施例，所述充电模块的充电电压为打码电压、参考电压和浮地电压，在所述第一阶段，所述打码电压、所述参考电压和所述浮地电压对所述基础电容和所述抵消电容器进行充电，在所述第二阶段和所述第三阶段，所述打码电压、所述参考电压和所述浮地电压停止对所述基础电容和所述抵消电容器进行充电。
在该实施例中，放大器可以采用单端形式也可以采用差分形式，图8示出了采用单端形式的放大器的电容检测装置的电路结构图，图10示出了采用差分形式的放大器的电容检测装置的电路结构图，以下，结合图8和图10详细说明具体的工作原理。
图8是采用单端方式的放大器的电容检测装置600的电路结构图。
在该实施例中，电容检测装置600包括充电模块、控制模块、抵消电容器620、基础电容630和积分电路，其中，该积分电路包括放大器650和积分电容器651，该放大器650为单端放大器，所述放大器包括第一输入端(即反向输入端，或者说，负输入端)、第二输入端(即正向输入端，或者说，正输入端)和输出端，该充电模块的充电电压为打码电压611、参考电压612和浮地电压613，该控制模块的充电开关集包括第一开关641，所述控制模块的放电开关集包括第二开关642，所述控制模块的清零开关集包括第三开关643。
其中，所述抵消电容器620的一端与所述打码电压611连接，所述抵消电容器620的另一端与所述基础电容630的一端连接，所述基础电容630的另一端连接所述浮地电压613；
所述第一开关641的一端与所述参考电压612连接，所述第一开关641的另一端与所述基础电容630的一端连接，以及与所述第二开关642的一端连接，所述第二开关642的另一端与所述放大器650的第一输入端连接；
所述第三开关643与所述积分电容器651并联连接，所述积分电容器651的一端与所述放大器650的第一输入端连接，所述积分电容器651的另一端与所述放大器650的输出端连接，所述积分电容器650的第二输入端用于输入共模电压。
以下，结合图9所示的逻辑时序图，详细介绍图8所述的电容检测装置的工作过程。
第一阶段(即时间段T1)为充电阶段，在第一阶段内，第一开关641(记为K1)闭合，第二开关642(记为K2)断开，打码电压611VT、参考电压和浮地电压Vf对抵消电容器620和基础电容630充电，第三开关643(记为K3)闭合，积分电容器651上的电荷为零，放大器650的输出电压为共模电压Vcom；
第二阶段(即时间段T2)为死区阶段，在第二阶段内，第一开关641和第二开关642断开，打码电压611、浮地电压和参考电压停止对抵消电容器620和基础电容630充电，第三开关643闭合，放大器650的输出电压仍为共模电压Vcom，积分电容器上的电荷仍为零；
可选地，在所述第二阶段，所述打码电压可以为零，也可以为小于Vtx的电压值，类似地，所述浮地电压可以为零，也可以为小于Vfloat的其他电压值，图9仅以在所述第二阶段，所述打码电压和所述浮地电压均为零作为示例，不应对本申请实施例构成任何限定。
第三阶段(即时间段T3)为电荷转移阶段，在第三阶段内，第一开关641断开，第二开关642闭合，第三开关643断开，抵消电容器620和基础电容630上的部分电荷转移至积分电容器651。
也就是说，在第一阶段，充电开关集以及清零开关集中的开关闭合，放电开关集中的开关断开，从而充电模块可以对基础电容和抵消电容器进行充电，在第三阶段，充电开关集和清零开关集中的开关都断开，放电开关集中的开关闭合，从而所述基础电容和抵消电容器上的电荷可以执行电荷转移过程，为了避免直接从第一阶段切换至第三阶段时，由于开关切换导致的瞬态过冲，可以在第一阶段和第三阶段之间设置缓冲阶段，即第二阶段。可选地，若控制所述基础电容和抵消电容器上的电荷在转移前后的总电荷不变，可以使得在第三阶段转移至积分电容上的电荷为零，从而能够使得基础电容对放大器的输出电压的贡献量为零。
以下，详细介绍，所述参考电压、所述浮地电压、所述打码电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容满足什么关系使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零。
具体地，在第一阶段(即时间段T1)，抵消电容620下极板积累的负电荷量Q1为：Q1＝(Vref-Vtx)×Cc
基础电容630上极板积累的正电荷量Q2为：Q2＝(Vref+Vfloat)×Cs
即第一阶段抵消电容620和基础电容630连接节点的总电荷Q3为：
Q3＝Q1+Q2＝(Vref-Vtx)×Cc+(Vref+Vfloat)×Cs
第二阶段(即时间段T2)，因为第一开关641和第二开关642同时断开，故抵消电容620和基础电容630连接节点的总电荷Q3不变。
第三阶段(即时间段T3)，抵消电容620下极板积累的负电荷量Q4为：
Q4＝Vcom×Cc
基础电容630上极板积累的正电荷量Q5为：Q5＝Vcom×Cs
即第三阶段抵消电容620和基础电容630连接节点的总电荷Q6为：
Q6＝Q4+Q5＝Vcom×(Cc+Cs)
如果第一阶段(即时间段T1)抵消电容620和基础电容630连接节点的总电荷Q3等于第三阶段(即时间段T3)抵消电容620和基础电容630连接节点的总电荷Q6，那么根据电荷守恒定律，在第三阶段转移到积分电容器651的电荷为零，即放大器输出的电压维持在Vcom不变；
由Q3＝Q6可以得到
(Vref-Vtx)×Cc+(Vref+Vfloat)×Cs＝Vcom×(Cc+Cs)
这是所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零的一般性条件。简单来说，如果控制Vref等于Vcom，那么得到所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零的条件：
Vfloat×CS＝Vtx×CC 公式(5)
其中，所述Vfloat为所述浮地电压613的幅度，Vtx为打码电压VT的幅度，所述CS为所述基础电容630的电容，所述CC为所述抵消电容器620的电容。
也就是说，在所述浮地电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容满足公式(5)时，基础电容630对放大器的输出电压Vout的贡献量为零，因此，可以通过调整Vfloat、Vtx、CS和CC中的至少一项，使得Vfloat、Vtx、CS和CC满足公式(5)。这样，当导体(例如手指)靠近或触摸检测电极时，检测电极对系统地的电容增加了△Cs，此时，放大器650的输出电压Vout为：
Vout＝-Vfloat×(△Cs)/Cint 公式(6)
其中，Cint为积分电容器651的电容，由公式(6)可知，放大器的输出电压Vout与△Cs成正比，而与基础电容Cs无关，从而有利于避免△Cs相对于Cs较小时，电容检测的灵敏度较低的问题。进一步地，还可以对输出电压进行放大处理，然后可以根据处理后的输出电压获取手指靠近或触摸检测电极的信息。
需要说明的是，在本申请实施例中，公式(5)的推导过程的假定条件是打码电压和浮地电压在第二阶段为零，若打码电压和浮地电压在第二阶段不为零，也可以根据本申请实施例给出的推导过程的教导得到其他的公式，只要所述参考电压、所述共模电压、所述打码电压、所述浮地电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容能够使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零同样落入本申请的保护范围。
需要说明的是，在该实施例中，第一开关641和第二开关642为常开开关，第三开关643为常闭开关，因此，第一开关641、第二开关642与第三开关643的控制信号相反，即第一开关641和第二信号642的控制信号为低电平时，所述第一开关641和所述第二开关642断开，而在第三开关643的控制信号为低电平时，所述第三开关643闭合。
因此，本申请实施例的电压检测装置，通过设计打码电压、所述浮地电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容满足特定关系，从而能够使得基础电容对放大器的输出电压的贡献量为零，进而能够提升电容检测的灵敏度，通过第一开关、第二开关和第三开关控制充电模块实现对基础电容和抵消电容器进行充放电的过程，能够克服传统抵消电路在方波打码时出现瞬态过冲导致后级放大电路饱和的问题。
图10所示为放大器采用差分放大器时的电压检测装置的电路结构图。
在该实施例中，电压检测装置700包括充电模块，控制模块、抵消电容器720、基础电容730和积分电路。其中，积分电路包括差分放大器750、第一积分电容器751和第二积分电容器752，所述差分放大器750包括第一输入端(即反向输入端，或者说，负输入端)、第二输入端(即正向输入端，或者说，正输入端)、共模输入端、第一输出端(即正向输出端，或者说，正输出端)和第二输出端(即反向输出端，或者说，负输入端)，所述充电模块的充电电压为打码电压711、参考电压712和浮地电压713，所述控制模块的充电开关集包括第一开关741，所述充电模块的放电开关集包括第二开关742，所述控制模块的清零开关集包括第三开关743和第四开关744。
其中，所述抵消电容器720的一端与所述打码电压711连接，所述抵消电容器720的另一端与所述基础电容730的一端连接，所述基础电容730的另一端连接所述浮地电压713；
所述第一开关741的一端与所述参考电压712连接，所述第一开关741的另一端与所述基础电容730的一端连接，以及与所述第二开关742的一端连接，所述第二开关742的另一端与所述放大器750的第一输入端连接；
所述第三开关742与所述第一积分电容器751并联连接，所述第一积分电容器751的一端与所述放大器750的第一输入端连接，所述第一积分电容器751的另一端与所述放大器750的第一输出端连接；
所述第四开关744与所述第二积分电容器752并联连接，所述第二积分电容器752的一端与所述放大器750的第二输入端连接，所述第二积分电容器752的另一端与所述放大器750的第二输出端连接，所述放大器750的第二输入端和共模输入端用于输入共模电压。
需要说明的是，图10中的器件或模块711、312、713、720、730、741和742和图8中的对应的器件或模块611、612、613、620、630、641和642的连接方式相同，功能相同，图10中的第三开关743和第四开关744的工作状态与图8中的第三开关643的连接方式相同，功能相同，这里不再详细阐述图10所示的电容检测装置的工作过程。相对于采用图8所示的单端放大器，采用图10所示的差分放大器有利于提高电路的抗共模干扰能力，同时还可以将放大器输出的信号量提升一倍，进一步能够提升电容检测装置的检测灵敏度。
本申请实施例还提供了一种触控装置，图11示出了本申请实施例的触控800的示意性结构图，如图11所示，该触控装置可以包括电容检测装置801，所述电容检测装置801可以为上述实施例中描述的电容检测装置。可选地，所述参考装置还可以包括处理模块，所述处理模块还可以用于对电容检测装置801输出的信号(Vout)做进一步处理，例如，可以对Vout执行滤波处理、放大处理等操作，进而确定触摸位置等信息。采用本申请实施例的电容检测装置的触控装置，相对于传统的触控装置，能够提高触控检测的灵敏度。
本申请实施例还提供了一种终端设备，图12示出了本申请实施例的终端设备900的示意性结构图，如图12所示，该终端设备可以包括电容检测装置901，所述电容检测装置901可以为上述实施例中描述的电容检测装置，该电容检测装置可以用于检测导体(如手指)靠近或触摸该电容检测装置的信息。
作为示例而非限定，所述终端设备900可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机电脑、车载电子设备或穿戴式智能设备等。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种电容检测装置，其特征在于，包括：
充电模块，用于对检测电极和系统地之间的基础电容进行充电，所述充电模块的充电电压至少包括打码电压；
积分电路，包括放大器和积分电容器，所述积分电容器与所述放大器并联连接，所述积分电路用于通过所述积分电容器对所述基础电容转移过来的电荷进行积分；
抵消电容器，用于抵消所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量；
控制模块，用于在第一阶段控制所述充电模块对所述基础电容进行充电，在第二阶段控制所述充电模块断开对所述基础电容进行充电，以及在第三阶段控制将所述基础电容上的电荷转移至所述积分电容器；
其中，所述充电模块的充电电压、所述积分电容器的电容和所述抵消电容器的电容使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零。
2.根据权利要求1所述的电容检测装置，其特征在于，所述控制模块包括充电开关集、放电开关集和清零开关集，所述充电开关集与所述充电模块连接，所述放电开关集的一端连接所述充电模块，所述放电开关集的另一端连接所述积分电路；
其中，所述充电开关集用于控制所述充电模块在所述第一阶段对所述基础电容进行充电，以及在所述第二阶段和所述第三阶段停止对所述基础电容进行充电；
所述放电开关集用于在所述第三阶段控制所述基础电容上的电荷转移至所述积分电容器；
所述清零开关集用于在所述第一阶段和所述第二阶段控制清零所述积分电容器上的电荷。
3.根据权利要求2所述的电容检测装置，其特征在于，所述充电模块的充电电压为打码电压和参考电压，在所述第一阶段，所述打码电压和所述参考电压对所述基础电容和所述抵消电容器进行充电，在所述第二阶段和所述第三阶段，所述打码电压和所述参考电压停止对所述基础电容和所述抵消电容器进行充电。
4.根据权利要求3所述的电容检测装置，所述充电开关集包括第一开关，所述放电开关集包括第二开关，所述抵消电容器的一端与所述打码电压连接，所述抵消电容器的另一端与所述基础电容的一端连接，所述基础电容的另一端接地；
所述第一开关的一端与所述参考电压连接，所述第一开关的另一端与所述基础电容的一端连接，所述第一开关的另一端还与所述第二开关的一端连接，所述第二开关的另一端与所述放大器连接。
5.根据权利要求4所述的电容检测装置，所述放大器为单端放大器，所述放大器包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述清零开关集包括第三开关，所述第三开关和所述积分电容器并联连接，所述积分电容器的一端与所述放大器的第一输入端连接，所述积分电容器的另一端与所述放大器的输出端连接，所述积分电容器的第二输入端用于输入共模电压；
或者所述放大器为差分放大器，所述差分放大器包括第一输入端、第二输入端、共模输入端、第一输出端和第二输出端，所述积分电容器包括第一积分电容器和第二积分电容器，所述清零开关集包括第三开关和第四开关；所述第三开关与所述第一积分电容器并联连接，所述第一积分电容器的一端与所述放大器的第一输入端连接，所述第一积分电容器的另一端与所述放大器的第一输出端连接；所述第四开关与所述第二积分电容器并联连接，所述第二积分电容器的一端与所述放大器的第二输入端连接，所述第二积分电容器的另一端与所述放大器的第二输出端连接，所述放大器的第二输入端和共模输入端用于输入共模电压。
6.根据权利要求5所述的电容检测装置，其特征在于，所述放大器为单端放大器时，在所述第一阶段，所述第一开关闭合，所述第二开关断开，且所述第三开关闭合，所述打码电压和所述参考电压对所述抵消电容器和所述基础电容进行充电，所述积分电容器上的电荷为零，所述放大器的输出电压为所述共模电压；在所述第二阶段，所述第一开关和所述第二开关断开，且所述第三开关闭合，所述打码电压和所述参考电压停止对所述抵消电容器和所述基础电容进行充电，所述放大器的输出电压为所述共模电压；在所述第三阶段，所述第一开关断开，所述第二开关闭合，且所述第三开关断开，所述抵消电容器和所述基础电容上的电荷转移至所述积分电容器；
或所述放大器为差分放大器时，在所述第一阶段，所述第一开关闭合，所述第二开关断开，且所述第三开关和第四开关闭合，所述打码电压和所述参考电压对所述抵消电容器和所述基础电容进行充电，所述第一积分电容器和所述第二积分电容器上的电荷为零；在所述第二阶段，所述第一开关和所述第二开关断开，且所述第三开关和所述第四开关闭合，所述打码电压和所述参考电压停止对所述抵消电容器和所述基础电容进行充电；在所述第三阶段，所述第一开关断开，所述第二开关闭合，且所述第三开关和第四开关断开，所述抵消电容器和所述基础电容上的电荷转移至所述第一积分电容器。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的电容检测装置，其特征在于，所述参考电压、共模电压、所述打码电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容满足如下公式使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零：
(Vref-Vcom)×(CS+CC)＝Vtx×CC
其中，所述Vref为所述参考电压的幅度，所述Vcom为所述共模电压，所述Vtx为所述打码电压的幅度，所述CS为所述基础电容的电容，所述CC为所述抵消电容器的电容。
8.根据权利要求2所述的电容检测装置，其特征在于，所述充电模块的充电电压为打码电压，在所述第一阶段，所述打码电压对所述基础电容进行充电，在所述第二阶段和所述第三阶段，所述打码电压停止对所述基础电容进行充电。
9.根据权利要求8所述的电容检测装置，其特征在于，所述充电开关集包括第一开关，所述放电开关集包括第二开关和第三开关；
所述第一开关的一端与所述打码电压连接，所述第一开关的另一端与所述第二开关和所述第三开关的一端连接，以及与所述基础电容的一端连接，所述基础电容的另一端接地；
所述第二开关的另一端与所述抵消电容器的一端连接，所述第三开关的另一端与所述放大器连接。
10.根据权利要求9所述的电容检测装置，所述放大器为单端放大器，所述放大器包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述清零开关集包括第四开关和第五开关，所述第四开关与所述抵消电容器并联连接，所述第五开关与所述积分电容器并联连接，所述积分电容器的一端与所述放大器的第一输入端连接，所述积分电容器的另一端与所述放大器的输出端连接，所述放大器的第二输入端用于输入共模电压；
或所述放大器为差分放大器，所述差分放大器包括第一输入端、第二输入端、共模输入端、第一输出端和第二输出端，所述积分电容器包括第一积分电容器和第二积分电容器，所述清零开关集包括第四开关、第五开关和第六开关；其中，所述第四开关与所述抵消电容器并联连接；所述第五开关与所述第一积分电容器并联连接，所述第一积分电容器的一端与所述放大器的第一输入端连接，所述第一积分电容器的另一端与所述放大器的第一输出端连接；所述第六开关与所述第二积分电容器并联连接，所述第二积分电容器的一端与所述放大器的第二输入端连接，所述第二积分电容器的另一端与所述放大器的第二输出端连接，所述放大器的第二输入端和共模输入端用于输入共模电压。
11.根据权利要求10所述的电容检测装置，其特征在于，所述放大器为单端放大器时，在所述第一阶段，所述第一开关闭合，所述第二开关和所述第三开关断开，且所述第四开关和所述第五开关闭合，所述打码电压对所述基础电容进行充电，所述抵消电容器和所述积分电容器上的电荷为零，所述放大器的输出电压为所述共模电压；在所述第二阶段，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关断开，且所述第四开关和所述第五开关闭合，所述打码电压断开对所述基础电容进行充电，所述放大器的输出电压为所述共模电压；在所述第三阶段，所述第一开关断开，所述第二开关和所述第三开关闭合，且所述第四开关和所述第五开关断开，所述基础电容上的电荷转移至所述积分电容器和所述抵消电容器；
或所述放大器为差分放大器时，在所述第一阶段，所述第一开关闭合，所述第二开关和所述第三开关断开，且所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关闭合，所述打码电压对所述基础电容进行充电，所述抵消电容器、所述第一积分电容器和所述第二积分电容器上的电荷为零，所述放大器的输出电压为所述共模电压；在所述第二阶段，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关断开，且所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关闭合，所述打码电压断开对所述基础电容进行充电，所述放大器的输出电压为所述共模电压；在所述第三阶段，所述第一开关断开，所述第二开关和所述第三开关闭合，且所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关断开，所述基础电容上的电荷转移至所述第一积分电容器和所述抵消电容器。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的电容检测装置，其特征在于，所述打码电压、共模电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容满足如下公式使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零：
(Vtx-Vcom)×CS＝Vcom×CC
其中，所述Vtx为所述打码电压的幅度，所述Vcom为所述共模电压，所述CS为所述基础电容的电容，所述CC为所述抵消电容器的电容。
13.根据权利要求2所述的电容检测装置，其特征在于，所述充电模块的充电电压为打码电压、参考电压和浮地电压，在所述第一阶段，所述打码电压、所述参考电压和所述浮地电压对所述基础电容和所述抵消电容器进行充电，在所述第二阶段和所述第三阶段，所述打码电压、所述参考电压和所述浮地电压停止对所述基础电容和所述抵消电容器进行充电。
14.根据权利要求13所述的电容检测装置，其特征在于，所述充电开关集包括第一开关，所述放电开关集包括第二开关；
其中，所述抵消电容器的一端与所述打码电压连接，所述抵消电容器的另一端与所述基础电容的一端连接，所述基础电容的另一端连接所述浮地电压；
所述第一开关的一端与所述参考电压连接，所述第一开关的另一端与所述基础电容的一端连接，以及与所述第二开关的一端连接，所述第二开关的另一端与所述放大器连接。
15.根据权利要求14所述的电容检测装置，所述放大器为单端放大器，所述放大器包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述清零开关集包括第三开关，所述第三开关与所述积分电容器并联连接，所述积分电容器的一端与所述放大器的第一输入端连接，所述积分电容器的另一端与所述放大器的输出端连接，所述积分电容器的第二输入端用于输入共模电压；
或所述放大器为差分放大器，所述差分放大器包括第一输入端、第二输入端、共模输入端、第一输出端和第二输出端，所述积分电容器包括第一积分电容器和第二积分电容器，所述清零开关集包括第三开关和第四开关；其中，所述第三开关与所述第一积分电容器并联连接，所述第一积分电容器的一端与所述放大器的第一输入端连接，所述第一积分电容器的另一端与所述放大器的第一输出端连接；所述第四开关与所述第二积分电容器并联连接，所述第二积分电容器的一端与所述放大器的第二输入端连接，所述第二积分电容器的另一端与所述放大器的第二输出端连接，所述放大器的第二输入端和共模输入端用于输入共模电压。
16.根据权利要求15所述的电容检测装置，其特征在于，在所述放大器为单端放大器时，在所述第一阶段，所述第一开关闭合，所述第二开关断开，且所述第三开关闭合，所述打码电压、所述参考电压和所述浮地电压对所述抵消电容器和基础电容进行充电，所述放大器的输出电压为所述共模电压；在所述第二阶段，所述第一开关和所述第二开关断开，且所述第三开关闭合，所述打码电压、所述参考电压和所述浮地电压停止对所述抵消电容器和所述基础电容进行充电，所述放大器的输出电压为所述共模电压；在所述第三阶段，所述第一开关断开，所述第二开关闭合，且所述第三开关断开，所述抵消电容器和所述基础电容上的电荷转移至所述积分电容器；
或所述放大器为差分放大器时，在所述第一阶段，所述第一开关闭合，所述第二开关断开，且所述第三开关和所述第四开关闭合，所述打码电压、所述参考电压和所述浮地电压对所述抵消电容器和基础电容进行充电，所述放大器的输出电压为所述共模电压；在所述第二阶段，所述第一开关和所述第二开关断开，且所述第三开关和所述第四开关闭合，所述打码电压、所述参考电压和所述浮地电压停止对所述抵消电容器和所述基础电容进行充电，所述放大器的输出电压为所述共模电压；在所述第三阶段，所述第一开关断开，所述第二开关闭合，且所述第三开关和所述第四开关断开，所述抵消电容器和所述基础电容上的电荷转移至所述第一积分电容器。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的电容检测装置，其特征在于，所述浮地电压、所述打码电压、所述基础电容和所述抵消电容器的电容满足如下关系使得所述基础电容对所述放大器的输出电压的贡献量为零：
Vfloat×CS＝Vtx×CC
其中，所述Vfloat为所述浮地电压的幅度，所述Vtx为所述打码电压的幅度，所述CS为所述基础电容的电容，所述CC为所述抵消电容器的电容。
18.一种触控装置，其特征在于，包括：
如权利要求1至17中任一项所述的电容检测装置。
19.一种终端设备，其特征在于，包括：
如权利要求1至17中任一项所述的电容检测装置。
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