CN108152598A - 电容值量测电路及电容值量测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电容值量测电路及电容值量测方法。电容值量测电路包括积分器电路、第一控制电路、第二控制电路及处理器电路。电容值量测方法包括下列步骤：利用电流源与充放电时间产生第一电荷量，其中第一电荷量大小相关于待测电容的第二电荷量；产生第三电荷量，并根据第一电荷量与第三电荷量产生第四电荷量，其中第三电荷量大小相关于待测电容；产生第五电荷量，并根据第五电荷量与第四电荷量产生剩余电荷量；以积分器将剩余电荷量转换为第一电压并根据第一电压是否满足第二电压产生判断结果；以及计算判断结果得到待测电容的电容值变化量。
Description
技术领域
本发明与电容有关，尤其是关于一种电容值量测电路及电容值量测方法。
背景技术
由于现今的电子产品已大量使用电容式触控面板与电容式指纹辨识装置，因此，电容变化量的侦测技术愈来愈重要。于现有技术中，例如中国台湾第I361280号专利与美国第8134374号专利(如图1A及图1B所示)所述，为了去除大部分基本的电容量，以使得侦测模块的侦测范围能够大部分都被保留用来侦测真正的电容变化量，一般会以电容补偿电路抵消大部分基本的电容所引导出的电荷。
举例而言，图1A中的电容Cx为待测电容的基本电容量，为了抵消大部分基本的电容所引导出的电荷，利用电容补偿电路(offset capacitance compensation circuits)中的开辟SW2切换顺序使补偿电容Cadj的一端电压变化及待测电容Cx的一端电压变化相反，并通过控制信号Sadj调整补偿电容Cadj的大小，使待测电容的基本电容Cx在积分器电路输出ndo及输入端ndi所引导出的电荷大部分被补偿电容Cadj所引导出的反极性电荷所抵消,如图1A中电容Cx为待测电容的基本电容量，在CK_a1为“1”时将补偿电容Cadj的一端nd2充电到Vf2，同时对待测电容Cx的一端nd1放电至Vf1，在CK_a2为“1”时，补偿电容Cadj的正向电荷与待测电容Cb2的反向电荷抵消，以达到去除大部分基本的电容量的目的。
由于内嵌式(In-cell)电容式触控面板或大尺寸电容式触控面板的寄生电容都很大，约在100pF～1000pF的范围，当侦测这类装置的电容时，其触控面板在未被触碰时的寄生电容就会成为基本电容(如图1A中Cx)。因为电容式触控装置侦测触控面板被触碰前后的电容变化量并据以判断面板是否被触碰以及被触碰的位置，因此，若应用于内嵌式电容式触控面板或大尺寸电容式触控面板均需抵消相当大的基本电容，导致需要的补偿电容(如图1A中Cadj)亦愈大，如此造成侦测装置体积与成本增加，如果侦测装置为集成电路则造成集成电路中的补偿电容面积大幅增大而影响成本。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种电容值量测电路及电容值量测方法，以有效解决现有技术所遭遇到的上述种种问题。
根据本发明的一具体实施例为一种电容值量测电路。于此实施例中，电容值量测电路包括积分器电路、第一控制电路、第二控制电路及处理器电路。积分器电路包括第一输入端及第一输出端。第一输出端上具有积分电压。积分器电路用以回应于第一控制信号的致能位准。积分电压被设定为起始位准。第一控制电路包括第二输出端、待测电容及电流源电路。第二输出端电性连接至第一输入端。电流源电路回应于设定信号的信号数值以决定等效电流值。等效电流值相关于待测电容未发生改变前的原始电容值。第一控制电路用以回应于第一组时脉信号切换待测电容的至少一端的电压位准及电性导通电流源电路的电流输出到第二输出端，以执行第一调整操作。第二控制电路包括第三输出端及已知电容。第三输出端电性连接至第一输入端。第二控制电路用以回应于第二组时脉信号切换已知电容的至少一端上的电压位准，以执行第二调整操作。处理器电路电性连接第一控制电路及第二控制电路，用以分别驱动第一控制电路及第二控制电路执行第一调整操作及第二调整操作并计算在第一积分期间中，第二控制电路执行第二调整操作的操作次数，并根据操作次数及已知电容的电容值运算得到待测电容的电容值变化量。
于一实施例中，第一调整操作将积分电压调整为积分电压的目前位准与第一差值电压之和。
于一实施例中，第一差值电压相关于待测电容的电容值与等效电流值及充放电时间乘积的差值。
于一实施例中，第二调整操作将积分器电压调整为积分电压的目前位准与第二差值电压之和。
于一实施例中，处理器电路分别提供第一组时脉信号及第二组时脉信号来分别驱动第一控制电路及第二控制电路执行第一调整操作及第二调整操作。
根据本发明的一具体实施例为一种电容值量测方法。于此实施例中，电容值量测方法包括下列步骤：利用电流源与充放电时间产生第一电荷量，其中第一电荷量大小相关于待测电容的第二电荷量；产生第三电荷量，并根据第一电荷量与第三电荷量产生第四电荷量，其中第三电荷量大小相关于待测电容；产生第五电荷量，并根据第五电荷量与第四电荷量产生剩余电荷量；以积分器将剩余电荷量转换为第一电压并根据第一电压是否满足第二电压产生判断结果；以及计算判断结果得到待测电容的电容值变化量。
于一实施例中，该第二电荷量为该待测电容在未发生电容量改变前充电至一第一电位所储存的电荷量。
于一实施例中，该第三电荷量为该待测电容在发生电容量改变后充电至该第一电位所储存的电荷量。
于一实施例中，该第四电荷量为该第一电荷量抵消大部分的该第三电荷量后的残余电荷量。
于一实施例中，该第五电荷量为一已知电容充电至一第二电位所储存的电荷量。
于一实施例中，进一步包括下列步骤：根据该判断结果决定是否再次将该第五电荷量加入至该剩余电荷量中。
相较于现有技术，根据本发明的电容值量测电路及电容值量测方法以补偿电流取代补偿电容，由于在集成电路中电流电路的面积小于电容，而且电流电路提供的电荷量是与电流流入或流出的时间成正比，因此，通过适当地控制电流源的开关时间以及增加电流流入或流出的时间的方式可减少电流源所需供应的电流。当电流源供应的电流愈小，电流电路的面积亦可随之变小，故可大幅减少集成电路的面积。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。
附图说明
图1A及图1B分别为现有技术的电容值量测电路的示意图及相关序号时序图。
图2A为根据本发明的第一具体实施例的电容值量测电路的功能方块图。
图2B为图2A的电容值量测电路10的相关信号时序图。
图2C为积分期间TIT2完全包含积分期间TIT1的相关信号时序图。
图3为电容值量测电路20中的控制电路24包括开关sb11、sb12、sb21及sb22的功能方块图。
图4A为根据本发明的第二具体实施例的电容值量测电路的功能方块图。
图4B为图4A的电容值量测电路30的相关信号时序图。
图5A为电容值量测电路40中的控制电路44包括开关st1b1、st1b2、st2b1及st2b2的功能方块图。
图5B为图5A的电容值量测电路40的相关信号时序图。
图6为根据本发明的另一具体实施例的电容值量测方法的流程图。
主要元件符号说明：
P、10、20、30、40 电容值量测电路
P1、12、22、32、42 第一控制电路
P2、14、24、34、44 第二控制电路
P3、16、26、36、46 积分器电路
P4、18、28、38、48 处理器电路
18a、28a、38a、48a 比较器
18b、28b、38b、48b 逻辑单元
ndi 输入端
ndo、OE1、OE2 输出端
Sa1～Sa4、Sb1～Sb2、Sc1～Sc2、swi1、sa1～sa2、sb1～sb2、sb11、sb12、sb21、sb22、swi1’、sb1h、sb1l、swi1”、st1b1、st1b2、st2b1、st2b2 开关
Cadj 电容值可调变电路
Cf 积分电容
OP1、OP1’ 运算放大器
SW1、SW2、SW3、SW1’、SW2’、SW1”、SW2” 开关电路
Cx 待测电容
Iadj、Iadj’、Iadj” 电流源电路
Sadj 设定信号
Cc 已知电容
Ci 并联电容电路
Ci1～Ci2 电容
nd1、nd2、nd3、nd2”、nd3” 节点
+ 正输入端
－ 负输入端
Vf1～Vf2、V1～V6、V3”、V5”、V6” 电压
Vr、Vr1、Vr’、Vr1’、Vr”、Vr1” 参考电压
Vx 积分电压
CS1、CS5 致能的控制信号
CMPO 输出信号
data 数据信号
CK_a1～CK_a2、CK_b1～CK_b2、SWI、SW1A、SW2A、SW1B、SW2B、S1BH、S1BL、SW1F、SW2F致能的时脉信号
TS 电压设定期间
TIT1、TIT2 积分期间
T1、T2、TP1、TP2 时间
Ton 充放电时间
READY 数据信号已准备好
S10～S18 步骤
具体实施方式
根据本发明的第一具体实施例为一种电容值量测电路。于此实施例中，电容值量测电路可应用于电容式触控面板，但不以此为限。
请参照图2A，图2A为此实施例的电容值量测电路的功能方块图。如图2A所示，电容值量测电路10包括第一控制电路12、第二控制电路14、积分器电路16及处理器电路18。第一控制电路12及第二控制电路14分别用以控制积分器电路16将积分电压Vx自起始位准设定为终止位准，并将积分电压Vx自终止位准设定为接近起始位准。举例来说，起始位准等于参考电压Vr，终止位准的位准低于起始位准。
处理器电路18用以产生对应的信号驱动第一控制电路12、第二控制电路14及积分器电路16执行前述操作，并用以回应于积分电压Vx的位准变化进行待测电容Cx的电容值的运算，其运算结果为数据信号data。
接下来，将进一步说明电容值量测电路10中各个元件的操作。
积分器电路16包括输入端ndi、输出端ndo、开关Sc1、积分电容Cf及运算放大器(Operational Amplifier)OP1，输出端ndo上的电压为积分电压Vx。开关Sc1的两端及积分电容Cf的两端跨接于运算放大器OP1的负输入端及输出端ndo，开关Sc1被致能的控制信号CS1导通。运算放大器OP1的正输入端接收参考电压Vr。其中，参考电压Vr为此实施例的电容值量测电路10的最高电压VDD与接地电压间的任何特定参考电压，举例来说，参考电压Vr实质上等于电压VDD/2。
控制电路12包括输出端OE1、开关电路SW1、开关swi1、待测电容Cx及电流源电路Iadj。开关电路SW1包括开关Sa1及Sa2，开关Sa1及Sa2的一端耦接至节点nd1，另一端分别接收电压V1及耦接至运算放大器OP1的负输入端。开关Sa1及Sa2分别被致能的时脉信号SW1A及SW2A导通。待测电容Cx的两端分别耦接至节点nd1及接收电压V2。电压V1例如为VDD，电压V2例如为接地电压。
开关swi1的一端耦接至电流源电路Iadj，另一端耦接至运算放大器OP1的负输入端。开关swi1被致能的时脉信号SWI导通。电流源电路Iadj的两端分别耦接至开关swi1的一端及接收电压V4。电压V4例如为接地电压。电流源电路Iadj回应于设定信号Sadj的信号数值，决定等效电流值。设定信号Sadj设定电流源电路Iadj的等效电流值I1实质上相关于该待测电容未被改变前的电容值，于此实施例中，电流源电路Iadj的等效电流值I1与一充放电时间(时脉信号SWI致能开关swi1的时间)相乘的乘积所代表的电荷值小于但接近待测电容Cx的电容值与(VDD-Vr)相乘的乘积所代表的电荷值。
控制电路14包括输出端OE2、开关电路SW2及已知电容Cc，其耦接至节点nd2。开关电路SW2包括开关Sb1及Sb2，其一端耦接至节点nd2，另一端分别接收电压V3及耦接至运算放大器OP1的负输入端。开关Sb1及Sb2分别被致能的时脉信号SW1B及SW2B导通。已知电容Cc的两端分别耦接至节点nd2及接收电压V2。
接着，请参照图2B，图2B为图2A的电容值量测电路10的相关信号时序图。此实施例的电容值量测电路10例如包括电压设定期间TS、积分期间TIT1及TIT2。
在电压设定期间TS中，致能控制信号CS1以导通开关Sc1。如此，运算放大器OP1实质上被偏压为一个单位增益缓冲器(Unit Gain Buffer)，运算放大器OP1的正、负输入端及输出端ndo上的电压(即是积分电压Vx)被设定为参考电压Vr。
在积分期间TIT1中，时脉信号SW1A及SW2A相对应地导通开关Sa1及Sa2。其中，时脉信号SW1A及SW2A例如分别在第一子操作期间及第二子操作期间中为高位准，并分别在第二子操作期间及第一子操作期间中为低位准，第一子操作期间及第二子操作期间分别等于时脉信号SW1A的正半周期与时脉信号SW2A的正半周期。每经过一个时脉信号SW1A的周期，积分器电路16完成一次对积分电压Vx的积分操作。
更详细的说，在第一子操作期间TP1中，开关Sa1为导通且开关Sa2为关闭，及积分电路Ci两端的跨压为0伏特(V)，待测电容Cx两端的跨压为V1-V2伏特，例如为最高电压VDD。在第一子操作期间TP1中，开关swi1也为关闭，电流源电路Iadj的电流无对节点OE1充电或放电。在第二子操作期间TP2中，开关Sa1为关闭且开关Sa2为导通。待测电容Cx及积分电容Cf在第一子操作期间TP1中储存的总电荷实质上等于其在第二子操作期间TP2中储存的总电荷加上电流源电路Iadj的等效电流值I1与一充放电时间Ton(时脉信号SWI致能开关swi1的时间)相乘的乘积所代表的电荷值，即是满足下列方程式(1)：
其中方程式(1)的左式为在第一子操作期间TP1中待测电容Cx及积分电容Cf储存的总电荷，右式为在第二子操作期间TP2中待测电容Cx、积分电容Cf储存的总电荷加上电流源电路Iadj的等效电流值I1与一充放电时间Ton(时脉信号SWI致能开关swi1的时间)相乘的乘积所代表的电荷值。电压位准Vx(t0)为积分电压Vx的起始位准(实质上等于参考电压Vr)。若参考电压Vr等于电压V1与电压V2的平均电压，则根据上述方程式(1)可推得下列方程式(2)及(3)：
根据上述推导可知，在经过一次积分操作后，积分电压Vx实质上变化一个差值电压△V1，以将积分电压Vx自其起始位准(＝参考电压Vr)变化为终止位准Vx(t1)。
在积分期间TIT2中，时脉信号SW1B及SW2B驱动控制电路14执行与控制电路12相近的操作，以对积分电压Vx进行积分。且若V3＝V2其中，差值电压△V2满足下列方程式(5)：
根据上述推导可知，在一次积分操作中，积分电压Vx变化一个差值电压△V2。此实施例的积分期间TIT2例如包括M1个时脉信号SW1B的周期，在各个时脉信号SW1B的周期中，控制电路14与积分器电路16执行相似的积分操作，M1为自然数。如此，通过反复执行M1次上述的积分操作，将积分电压Vx自其终止位准Vx(t1)拉高为大于但接近参考电压Vr1，于此例中参考电压Vr1等于起始的参考电压Vr，于此例中利用处理器电路18中所包含的比较器18a的输出信号CMPO告知逻辑单元18b已经将积分电压Vx自其终止位准Vx(t1)拉高为大于但接近参考电压Vr1，即是满足下列方程式(6)：
整理后可得到待测电容Cx、电流源电路Iadj的等效电流值I1与一充放电时间Ton、数值M1、N及已知电容Cc的关方程式程序(7)如下：
经重复执行N次上述的积分期间TIT1及TIT2的积分操作后，N为自然数，可得到待测电容Cx、电流源电路Iadj的等效电流值I1与一充放电时间Ton、数值M1～MN、N及已知电容Cc的关方程式(8)如下：
如此，处理器电路18更根据上述方程式来根据数值M、N、已知电容Cc及电流源电路Iadj的等效电流值I1与一充放电时间Ton求得待测电容Cx的电容值。此例中处理器电路18中逻辑单元18b计数N次积分期间TIT2中每次时脉信号SW1B的周期结束时的比较器输出结果为逻辑“1”的数量，即等于M1～MN的总合，并输出数据信号data，由于从方程式(8)可知M1～MN的总合等比于Cx的大小，故可以输出数据信号data的值判断Cx的大小，另外，由于设定信号Sadj设定电流源电路Iadj的等效电流值I1实质上相关于该待测电容未被改变前的电容值，并使方程式(8)的左式接近于0，进而使大部分待测电容Cx被抵消，而能将此电容侦测装置大部分侦测范围用于侦测待测电容Cx后来的变化量。
此实施例中积分期间TIT2与TIT1也可以有部分重叠，事实上，积分期间TIT2也可以完全包含积分期间TIT1，其相关信号时序图请参照图2C。
于此实施例中，虽仅以电容值量测电路10具有如图2A所示的电路结构的例子作说明，然而，此实施例的电容值量测电路10并不局限于具有如图2A所示的电路结构。实际上，此实施例中的电容值量测电路亦可如图3所示。
根据图3与图2A可知，图3中的电容值量测电路20与图2A中的电容值量测电路10不同之处在于：图3中的控制电路24中的开关电路SW2’包括开关Sb11、Sb12、Sb21及Sb22。根据前述相关于图2A中的电容值量测电路10的叙述，若参考电压Vr’和Vr1’及电压V6实质上等于电压VDD/2，且电压V3与V1实质上等于电压VDD，且电压V5与V2实质上等于接地电压，可整理得到相似的方程式(9)至(12)如下：
由此，图3中的电容值量测电路20即可通过与电容值量测电路10相似的积分操作来完成待测电容Cx的电容值的量测。
根据本发明的第二具体实施例亦为一种电容值量测电路。请参照图4A，图4A为此实施例的电容值量测电路的功能方块图。如图4A所示，电容值量测电路30包括第一控制电路32、第二控制电路34、积分器电路36及处理器电路38。第一控制电路32及第二控制电路34分别用以控制积分器电路36将积分电压Vx自起始位准设定为终止位准，并将积分电压Vx自终止位准设定为接近起始位准。举例来说，起始位准等于参考电压Vr，终止位准的位准低于起始位准。
处理器电路38用以产生对应的信号驱动第一控制电路32、第二控制电路34及积分器电路36执行前述操作，并用以回应于积分电压Vx的位准变化进行待测电容Cx的电容值的运算，其运算结果为数据信号data。
接下来，将进一步说明电容值量测电路30中各个元件的操作。
此实施例的电容值量测电路30与前述第一实施例的电容值量测电路10具有类似的结构，其不同之处在于：电容值量测电路30中的开关电路SW2多一开关Sb1h，其一端耦接至节点nd2，另一端接收电压V5。开关sb1h被致能的时脉信号S1BH导通，至于开关sb1l则等同于电容值量测电路10中的开关sb1。
于此实施例中，在积分期间TIT2，当积分电压Vx低于比较器38a的参考电压Vr1(此实施例中Vr1＝Vr)时，比较器38a的输出为逻辑位准“1”，并决定下个半周期由开关sb1l被致能的时脉信号S1BL导通，使已知电容Cc耦接至节点nd2的一端充电或放电至V3。于此实施例中，V3等于接地电压GND，再下个半周期由开关sb2被致能的时脉信号SW2B导通，使已知电容Cc耦接至节点nd2的一端经开关sb2耦接至积分器电路输入端ndi，使积分电压Vx往上调整，以使积分电压Vx接近参考电压Vr1。
相反地，当积分电压Vx高于比较器38a的参考电压Vr1(此实施例中Vr1＝Vr)时，比较器38a的输出为逻辑位准“0”，并决定下个半周期由开关sb1h被致能的时脉信号S1BH导通，使已知电容Cc耦接至节点nd2的一端充电或放电至V5。于此实施例中，V5等于电压VDD，再下个半周期由开关sb2被致能的时脉信号SW2B导通，使已知电容Cc耦接至节点nd2的一端经开关sb2耦接至积分器电路输入端ndi，使积分电压Vx往下调整，以达到使积分电压Vx接近参考电压Vr1的目的，并通过计算在积分期间TIT2中比较器38a的输出为逻辑位准为“1”与“0”的个数的差异来得知待测电容Cx的大小。
于此实施例中，当在积分期间TIT2中比较器38a的输出为逻辑位准为“1”，则处理器电路38输出数据信号data的值加1，当在积分期间TIT2中比较器38a的输出为逻辑位准为“0”，则处理器电路38输出数据信号data的值减1。处理器电路38输出数据信号data的值即等比于待测电容Cx减去一固定值(电流源电路Iadj的等效电流值I1与一充放电时间Ton相乘的乘积)的大小。至于电容值量测电路30的相关信号时序图则请参照图4B。
于此实施例中，虽仅以电容值量测电路30具有如第4A图所示的电路结构的例子作说明，然，此实施例的电容值量测电路30并不局限于具有如第4A图所示的电路结构。在另一个例子中，此实施例的电容值量测电路亦可如图5A所示。
电容值量测电路40与30不同之处在于控制电路44中的开关电路SW2”包括开关st1b1、st1b2、st2b1及st2b2。根据前述相关于电容值量测电路30的叙述，若参考电压Vr”与Vr1”及电压V6”实质上等于电压VDD/2，且电压V3”实质上等于电压VDD，且电压V5”实质上等于接地电压。
在积分期间TIT2，当积分电压Vx低于比较器48a的参考电压Vr1”(此实施例中Vr1”＝Vr”)时，比较器48a的输出为逻辑位准“1”，并决定下个半周期由开关st1b1与st1b2分别被致能的时脉信号SW1F与SW1B导通，使已知电容Cc耦接至节点nd2”的一端充电或放电至V3”，于此实施例中即为放电至接地电压GND，并使已知电容Cc耦接至节点nd3”的一端充电或放电至V6”，于此实施例中即为放电至电压VDD/2，再下个半周期由开关st2b2与st2b1分别被致能的时脉信号SW2F与SW2B导通，使已知电容Cc耦接至节点nd2”的一端经开关st2b2耦接至电压V5”(接地电压)，并使已知电容Cc耦接至节点nd3”的一端经开关st2b1耦接至积分器电路输入端ndi，使积分电压Vx往上调整，以使积分电压Vx接近参考电压Vr1”；相反地，当积分电压Vx高于比较器48a的参考电压Vr1”(此实施例中Vr1”＝Vr”)时，比较器48a的输出为逻辑位准“0”，并决定下个半周期由开关st2b2与st1b2分别被致能的时脉信号SW2F与SW2B导通，使已知电容Cc耦接至节点nd2”的一端充电或放电至V5”，于此实施例中V5”等于接地电压，再下个半周期由开关st1b1与st2b1分别被致能的时脉信号SW1F与SW2B导通，使已知电容Cc耦接至节点nd2”的一端充电或放电至V3”，于此实施例中V3”等于电压VDD，并使已知电容Cc耦接至节点nd3”的一端经开关st2b1耦接至积分器电路输入端ndi，使积分电压Vx往下调整，以达到使积分电压Vx接近参考电压Vr1”的目的，并通过计算在积分期间TIT2中比较器48a的输出为逻辑位准为“1”与“0”的个数的差异来得知待测电容Cx的大小。于此实施例中，当在积分期间TIT2中比较器48a的输出为逻辑位准为“1”，则处理器电路48输出数据信号data的值加1，当在积分期间TIT2中比较器48a的输出为逻辑位准为“0”，则处理器电路48输出数据信号data的值减1。处理器电路48输出数据信号data的值即等比于待测电容Cx减去一固定值(电流源电路Iadj”的等效电流值I1与一充放电时间Ton相乘的乘积)的大小。至于电容值量测电路40的相关信号时序图则请参照图5B。
根据本发明的一具体实施例为一种电容值量测方法。请参照图6，图6为此实施例的电容值量测方法的流程图。如图6所示，电容值量测方法可包括下列步骤：
步骤S10：利用电流源与充放电时间产生第一电荷量，其中第一电荷量大小相关于待测电容的第二电荷量；
步骤S12：产生第三电荷量，并根据第一电荷量与第三电荷量产生第四电荷量，其中第三电荷量大小相关于待测电容；
步骤S14：产生第五电荷量，并根据第五电荷量与第四电荷量产生剩余电荷量；
步骤S16：以积分器将剩余电荷量转换为第一电压并根据第一电压是否满足第二电压产生判断结果；以及
步骤S18：计算判断结果得到待测电容的电容值变化量。
相较于现有技术，根据本发明的电容值量测电路及电容值量测方法以补偿电流取代补偿电容，由于在集成电路中电流电路的面积小于电容，而且电流电路提供的电荷量是与电流流入或流出的时间成正比，因此，通过适当地控制电流源的开关时间以及增加电流流入或流出的时间的方式可减少电流源所需供应的电流。当电流源供应的电流愈小，电流电路的面积亦可随之变小，故可大幅减少集成电路的面积。
由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。
Claims (11)
1.一种电容值量测电路，其特征在于，包括：
一积分器电路，包括一第一输入端及一第一输出端，该第一输出端上具有一积分电压，该积分器电路用以回应于一第一控制信号的一致能位准，其中该积分电压被设定为一起始位准；
一第一控制电路，包括一第二输出端、一待测电容及一电流源电路，该第二输出端电性连接至该第一输入端，该电流源电路回应于一设定信号的一信号数值以决定一等效电流值，该等效电流值相关于该待测电容未发生改变前的原始电容值，该第一控制电路用以回应于一第一组时脉信号切换该待测电容的至少一端的电压位准及电性导通该电流源电路的电流输出到该第二输出端，以执行一第一调整操作；
一第二控制电路，包括一第三输出端及一已知电容，该第三输出端电性连接至该第一输入端，该第二控制电路用以回应于一第二组时脉信号切换该已知电容的至少一端上的电压位准，以执行一第二调整操作；以及
一处理器电路，电性连接该第一控制电路及该第二控制电路，用以分别驱动该第一控制电路及该第二控制电路执行该第一调整操作及该第二调整操作并计算在一第一积分期间中，该第二控制电路执行该第二调整操作的一操作次数，并根据该操作次数及该已知电容的电容值运算得到该待测电容的电容值变化量。
2.如权利要求1所述的电容值量测电路，其特征在于，该第一调整操作将该积分电压调整为该积分电压的目前位准与一第一差值电压之和。
3.如权利要求2所述的电容值量测电路，其特征在于，该第一差值电压相关于该待测电容的电容值与该等效电流值及一充放电时间乘积的差值。
4.如权利要求1所述的电容值量测电路，其特征在于，该第二调整操作将该积分器电压调整为该积分电压的目前位准与一第二差值电压之和。
5.如权利要求1所述的电容值量测电路，其特征在于，该处理器电路分别提供一第一组时脉信号及一第二组时脉信号来分别驱动该第一控制电路及该第二控制电路执行该第一调整操作及该第二调整操作。
6.一种电容值量测方法，其特征在于，包括：
利用一电流源与一充放电时间产生一第一电荷量，其中该第一电荷量大小相关于一待测电容的一第二电荷量；
产生一第三电荷量，并根据该第一电荷量与该第三电荷量产生一第四电荷量，其中该第三电荷量大小相关于该待测电容；
产生一第五电荷量，并根据该第五电荷量与该第四电荷量产生一剩余电荷量；
以一积分器将该剩余电荷量转换为一第一电压并根据该第一电压是否满足一第二电压产生一判断结果；以及
计算该判断结果得到该待测电容的电容值变化量。
7.如权利要求6所述的电容值量测方法，其特征在于，该第二电荷量为该待测电容在未发生电容量改变前充电至一第一电位所储存的电荷量。
8.如权利要求7所述的电容值量测方法，其特征在于，该第三电荷量为该待测电容在发生电容量改变后充电至该第一电位所储存的电荷量。
9.如权利要求6所述的电容值量测方法，其特征在于，该第四电荷量为该第一电荷量抵消大部分的该第三电荷量后的残余电荷量。
10.如权利要求6所述的电容值量测方法，其特征在于，该第五电荷量为一已知电容充电至一第二电位所储存的电荷量。
11.如权利要求6所述的电容值量测方法，其特征在于，进一步包括下列步骤：
根据该判断结果决定是否再次将该第五电荷量加入至该剩余电荷量中。
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