CN109813964B - 一种电容检测电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种电容检测电路及方法，所述电容检测电路包括振荡器电路(100)，该振荡器电路(100)的第一输入端(C‑detect1)与待检测电容器(C1)的第一端极板电性连接，振荡器电路(100)的第二输入端(C‑detect2)与待检测电容器(C1)的第二端极板电性连接；振荡器电路(100)的输出端(F‑test)与频率检测电路电性连接，用于检测振荡器电路(100)输出信号频率，并将振荡器电路(100)输出信号频率发送给频率检测电路，以便于频率检测电路根据振荡器电路(100)输出信号频率倒推出待检测电容器(C1)的电容值。本发明的电容检测电路及方法设计巧妙，实用性强。

Description

一种电容检测电路及方法

技术领域

本发明涉及电路检测领域，尤其涉及一种电容检测电路及方法。

背景技术

目前，电容触摸技术已经广泛应用于台灯、冰箱、洗衣机、热水器等各种生活电器上，给人们的工作和生活带来了很多的便利；在电容触摸技术中，通过检测电容值大小来判断是否有触摸动作的电容检测电路是核心内容。电容检测电路的检测精度关系到触摸动作的监测准确度。

在触摸按键的实际应用中，不可避免地会受到各种因素(温度、湿度等) 不同程度的干扰，这些都容易导致电容检测结果失真，从而使触摸按键功能不正常。所以抗干扰能力较强的电容检测方法在实际产品应用中就显得尤为重要。

发明内容

本发明就上述技术问题，提出了一种电容检测电路及方法。

本发明所提出的技术方案如下：

本发明提出了一种电容检测电路，包括振荡器电路，该振荡器电路的第一输入端与待检测电容器的第一端极板电性连接，振荡器电路的第二输入端与待检测电容器的第二端极板电性连接；振荡器电路的输出端与频率检测电路电性连接，用于检测振荡器电路输出信号频率，并将振荡器电路输出信号频率发送给频率检测电路，以便于频率检测电路根据振荡器电路输出信号频率倒推出待检测电容器的电容值。

本发明上述的电容检测电路中，振荡器电路包括输入端和输出端首尾连接成环的奇数个第一非门、输入端和输出端首尾连接成环的奇数个第三非门、连接支路以及第二非门；第一非门的数量与第三非门的数量相等，并且第一非门和第三非门一一对应；连接支路的数量比第一非门的数量少一个；所述奇数个第一非门中的一个第一非门的输入端和与之对应的所述奇数个第三非门中的一个第三非门的输入端分别用作振荡器电路的第一输入端和振荡器电路的第二输入端，所述奇数个第一非门中的其余第一非门的输入端分别与对应的第三非门的输入端通过连接支路电性连接；连接支路包括反向并联设置的两个第四非门；该振荡器电路的第一输入端与第二非门的输入端电性连接，第二非门的输出端用作振荡器电路的输出端。

本发明上述的电容检测电路中，第一非门的数量为3个或5个。

本发明还提出了一种基于上述的电容检测电路的电容检测方法，包括以下步骤：

获取振荡器电路输出信号频率，并将振荡器电路输出信号频率发送给频率检测电路；频率检测电路根据振荡器电路输出信号频率倒推出待检测电容器的电容值。

本发明的电容检测电路通过构造一种振荡器电路，其采用双环环形振荡器替代单环环形振荡器，并将待检测电容器连接在双环环形振荡器之间；在该技术思路中，由于待检测电容器在其检测过程中，待检测电容器两个极板所受到环境噪声和干扰会在获取振荡器电路输出信号频率的过程时抵消，这样，基于本发明的电容检测电路所检测到的电容值更准确。本发明的电容检测电路设计巧妙，实用性强。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为一种现有的电容检测电路的电路图；

图2为本发明优选实施例的电容检测电路的电路图。

具体实施方式

本发明所要解决的技术问题是：在触摸按键的实际应用中，不可避免地会受到各种因素(温度、湿度等)不同程度的干扰，这些都容易导致电容检测结果失真，从而使触摸按键功能不正常。本发明就该技术问题而提出的技术思路是：构造一种振荡器电路，其采用双环环形振荡器替代单环环形振荡器，并将待检测电容器连接在双环环形振荡器之间；在该技术思路中，由于待检测电容器在其检测过程中，待检测电容器两个极板所受到环境噪声和干扰会在获取振荡器电路输出信号频率的过程时抵消，这样，基于本发明的电容检测电路所检测到的电容值更准确。本发明的电容检测电路设计巧妙，实用性强。

为了使本发明的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，图1为一种现有的电容检测电路的电路图。该电容检测电路包括振荡器电路100，该振荡器电路100的输入端C-detect与待检测电容器C1 的一端极板电性连接，待检测电容器C1的另一端极板接地；振荡器电路100 的输出端F-test与频率检测电路(图中未示出)电性连接，用于向频率检测电路输出与待检测电容器C1的电容值有关的频率信号，以便于频率检测电路根据频率信号倒推出待检测电容器C1的电容值。

在这里，如图1所示，振荡器电路100包括输入端和输出端首尾连接成环的奇数个第一非门G1，还包括第二非门G2；该奇数个第一非门G1中的一个第一非门G1的输入端用作振荡器电路100的输入端C-detect，该振荡器电路 100的输入端C-detect与第二非门G2的输入端电性连接，第二非门G2的输出端用作振荡器电路100的输出端F-test。在非理想的应用环境下，待检测电容器C1的两个极板以及过长的连线都很容易受到外界环境噪声干扰，从而直接导致振荡器电路100的输出端F-test所输出的频率信号发生变化，进而导致频率检测电路倒推出的待检测电容器C1的电容值失真。这样，这种现有的电容检测电路的电路结构对环境噪声比较敏感，抗干扰能力较差。

如图2所示，图2为本发明优选实施例的电容检测电路的电路图。该电容检测电路包括振荡器电路100，该振荡器电路100的第一输入端C-detect1与待检测电容器C1的第一端极板电性连接，振荡器电路100的第二输入端 C-detect2与待检测电容器C1的第二端极板电性连接；振荡器电路100的输出端F-test与频率检测电路(图中未示出)电性连接，用于检测振荡器电路100 输出信号频率，并将振荡器电路100输出信号频率发送给频率检测电路，以便于频率检测电路根据振荡器电路100输出信号频率倒推出待检测电容器C1的电容值。在这里，根据振荡器电路100输出信号频率倒推出待检测电容器C1 的电容值是利用RC振荡器频率计算公式实现。

进一步地，在本实施例中，振荡器电路100包括输入端和输出端首尾连接成环的奇数个第一非门G1、输入端和输出端首尾连接成环的奇数个第三非门 G3、连接支路200以及第二非门G2；第一非门G1的数量与第三非门G3的数量相等，并且第一非门G1和第三非门G3一一对应；连接支路200的数量比第一非门G1的数量少一个；所述奇数个第一非门G1中的一个第一非门G1 的输入端和与之对应的所述奇数个第三非门G3中的一个第三非门G3的输入端分别用作振荡器电路100的第一输入端C-detect1和振荡器电路100的第二输入端C-detect2，所述奇数个第一非门G1中的其余第一非门G1的输入端分别与对应的第三非门G3的输入端通过连接支路200电性连接；连接支路200 包括反向并联设置的两个第四非门G4；该振荡器电路100的第一输入端 C-detect1与第二非门G2的输入端电性连接，第二非门G2的输出端用作振荡器电路100的输出端F-test。

在本实施例中，在连接支路200的作用下，待检测电容器C1的第一端极板和第二端极板所受环境噪声以及干扰较为一致，这样，在获取振荡器电路输出信号频率的过程时，环境噪声和干扰能够被抵消，从而保证最后获得的待检测电容器C1的电容值更接近真实值。因此，本实施例的电容检测电路具有较强的抗干扰能力。

对于环状振荡器，随着级数的增加，面积和功耗会相应增加，级数越多，环状振荡器的抗噪声能力越弱。因此，优选地，第一非门G1的数量为3个或 5个。

进一步地，本发明还提出了一种电容检测方法包括以下步骤：

获取振荡器电路100输出信号频率，并将振荡器电路100输出信号频率发送给频率检测电路；频率检测电路根据振荡器电路100输出信号频率倒推出待检测电容器C1的电容值。

本发明的电容检测电路通过构造一种振荡器电路，其采用双环环形振荡器替代单环环形振荡器，并将待检测电容器连接在双环环形振荡器之间；在该技术思路中，由于待检测电容器在其检测过程中，待检测电容器两个极板所受到环境噪声和干扰会在获取振荡器电路输出信号频率的过程时抵消，这样，基于本发明的电容检测电路所检测到的电容值更准确。本发明的电容检测电路设计巧妙，实用性强。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种电容检测电路，其特征在于，包括振荡器电路(100)，该振荡器电路(100)的第一输入端(C-detect1)与待检测电容器(C1)的第一端极板电性连接，振荡器电路(100)的第二输入端(C-detect2)与待检测电容器(C1)的第二端极板电性连接；振荡器电路(100)的输出端(F-test)与频率检测电路电性连接，用于检测振荡器电路(100)输出信号频率，并将振荡器电路(100)输出信号频率发送给频率检测电路，以便于频率检测电路根据振荡器电路(100)输出信号频率倒推出待检测电容器(C1)的电容值；

振荡器电路(100)包括输入端和输出端首尾连接成环的奇数个第一非门(G1)、输入端和输出端首尾连接成环的奇数个第三非门(G3)、连接支路(200)以及第二非门(G2)；第一非门(G1)的数量与第三非门(G3)的数量相等，并且第一非门(G1)和第三非门(G3)一一对应；连接支路(200)的数量比第一非门(G1)的数量少一个；所述奇数个第一非门(G1)中的一个第一非门(G1)的输入端和与之对应的所述奇数个第三非门(G3)中的一个第三非门(G3)的输入端分别用作振荡器电路(100)的第一输入端(C-detect1)和振荡器电路(100)的第二输入端(C-detect2)，所述奇数个第一非门(G1)中的其余第一非门(G1)的输入端分别与对应的第三非门(G3)的输入端通过连接支路(200)电性连接；连接支路(200)包括反向并联设置的两个第四非门(G4)；该振荡器电路(100)的第一输入端(C-detect1)与第二非门(G2)的输入端电性连接，第二非门(G2)的输出端用作振荡器电路(100)的输出端(F-test)。

2.根据权利要求1所述的电容检测电路，其特征在于，第一非门(G1)的数量为3个或5个。

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