CN111474412A - 一种电容检测电路及电容检测方法 - Google Patents

一种电容检测电路及电容检测方法 Download PDF

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CN111474412A CN202010332548.1A CN202010332548A CN111474412A CN 111474412 A CN111474412 A CN 111474412A CN 202010332548 A CN202010332548 A CN 202010332548A CN 111474412 A CN111474412 A CN 111474412A
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Abstract

本申请实施例公开了一种电容检测电路及电容检测方法。该电容检测电路包括第一镜像电流源、第二镜像电流源、第三镜像电流源、积分电容、开关电路和信号处理电路。在对被测电容进行电容值检测过程中，通过第一镜像电流源向积分电容注入电荷，或者通过第二镜像电流源和第三镜像电流源向积分电容注入电荷，通过控制第一镜像电流源、第二镜像电流源和第三镜像电流源中两个电流源的电流比值，减少注入积分电容的电荷，在维持积分电容上同样大小电压波动的前提下，积分电容的电容值可以大大的减小，有利于减小电容检测电路的面积，还能够有效抑制低频噪声。

Description

一种电容检测电路及电容检测方法
技术领域
本申请属于电容检测领域，尤其涉及一种电容检测电路及电容检测方法。
背景技术
电容式传感器(也称为电容传感器)是将被测量(如被测物理量或者机械量)转换为电容量变化的一种转换装置。电容式传感器具有结构简单、性能稳定、灵敏度高的优势，被广泛应用于工业及消费类电子产品中。例如：将电容式传感器应用于压力检测、位移检测、加速度检测、厚度检测和液位检测。
电容检测电路用于检测电容式传感器的电容值，从而确定被测量的大小。
传统的电容检测电路如图1所示，开关K1和开关K2通过非交叠时钟控制分时打开。在开关K1和开关K2交替闭合期间，被测电容Cx向积分电容Cmod注入电荷。同时，比较器比较节点X处的电压VX与基准电压VREF的大小，将比较结果输出至锁存器。锁存器通过时钟CLK同步工作。当X处的电压VX小于基准电压VREF时，开关K3断开，当X处的电压VX大于基准电压VREF时，开关K3闭合，积分电容Cmod通过电阻RB泄放电荷。最终，被测电容Cx注入到积分电容Cmod的电荷，与积分电容Cmod通过电阻RB泄放电荷达到动态平衡，积分电容Cmod的电压值稳定在基准电压VREF附近。
为了保证电容检测的精度，在稳定状态下，比较器的同相输入端的电压波形须较小，因此积分电容Cmod要远大于被测电容Cx。例如，当被测电容Cx为100pF级别时，积分电容Cmod的正常值在2nF以上。出于成本的考虑，积分电容Cmod很难被集成到芯片内部。在实际应用中，积分电容Cmod一般是直接在PCB上用分立电容来实现，一方面要求芯片封装多一个Cmod引脚，另一方面导致系统方案复杂和成本增加。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种电容检测电路，从而减小电容检测电路的面积，降低系统复杂度。本申请还提供一种电容检测方法。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
本申请提供一种电容检测电路，包括：第一镜像电流源、第二镜像电流源、第三镜像电流源、积分电容、开关电路和信号处理电路；
所述第一镜像电流源包括第一电流源和第二电流源，所述第一电流源和所述第二电流源的电流比值为N，所述第二镜像电流源包括第三电流源和第四电流源，所述第三电流源和所述第四电流源的电流比值为M，所述第三镜像电流源包括第五电流源和第六电流源，所述第五电流源和所述第六电流源的电流比值为L，所述第五电流源与所述第四电流源串联，其中，M和N为大于1的整数，L为大于0的整数，且M与L的乘积等于N；
所述开关电路用于：在初始化阶段，对所述积分电容进行电荷初始化；在充放电阶段，通过系统电源对被测电容充电，之后通过所述第三电流源对所述被测电容进行放电，同时通过所述第六电流源对所述积分电容进行充电，之后将所述被测电容的电荷清零，之后通过所述第一电流源对所述被测电容进行充电，同时通过所述第二电流源对所述积分电容进行充电；
所述信号处理电路与所述积分电容连接，用于确定所述被测电容的电容值。
可选的，在上述电容检测电路中，所述开关电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关；
所述第一电流源的输入端与所述系统电源连接，所述第一电流源的输出端通过所述第四开关与所述被测电容的第一端连接，所述被测电容的第二端接地，所述被测电容的第一端还通过所述第一开关与所述系统电源连接，所述被测电容的第一端还通过所述第三开关接地；
所述第二电流源的输入端与所述系统电源连接，所述第二电流源的输出端与所述积分电容的第一端连接，所述积分电容的第二端接地；
所述第三电流源的输入端通过所述第二开关与所述被测电容的第一端连接，所述第三电流源的输出端接地；
所述第五电流源的输入端与所述系统电源连接，所述第五电流源的输出端与所述第四电流源的输入端连接，所述第四电流源的输出端接地；
所述第六电流源的输入端与所述系统电源连接，所述第六电流源的输出端与所述积分电容的第一端连接；
所述积分电容的第一端还通过所述第五开关与基准电压源连接，或者通过所述第五开关接地。
可选的，在上述电容检测电路中，所述信号处理电路包括电阻、第六开关、比较器、锁存器、计数器和处理器；
所述电阻和所述第六开关串联后与所述积分电容并联；
所述比较器的正向输入端与所述积分电容的第一端连接，所述比较器的反向输入端与所述基准电压源连接，所述比较器的输出端与所述锁存器的输入端连接，所述锁存器的输出端分别与所述第六开关的控制端以及所述计数器的输入端连接，所述计数器的输出端与所述处理器的输入端连接；
所述处理器用于：在针对所述积分电容和所述被测电容执行预设次数的充放电操作时，根据所述被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、所述N的取值、所述基准电压源的电压值、所述电阻的电阻值、以及所述第六开关的导通时间占空比确定所述被测电容的电容值。
可选的，在上述电容检测电路中，所述信号处理电路包括比较器、计时设备和处理器；
所述比较器的正向输入端与所述积分电容的第一端连接，所述比较器的反向输入端与所述基准电压源连接，所述比较器的输出端与所述计时设备的输入端连接，所述计时设备的输出端与所述处理器的输入端连接，所述计时设备在所述比较器输出第一信号时停止计时，其中，所述比较器在所述积分电容的第一端的电压大于基准电压时输出第一信号；
所述处理器用于：根据所述被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、所述N的取值、所述基准电压源的电压值、所述计时设备输出的时间值以及所述积分电容的电容值确定所述被测电容的电容值。
本申请还提供一种电容检测电路，包括：第一镜像电流源、第二镜像电流源、第三镜像电流源、积分电容、开关电路和信号处理电路；
所述第一镜像电流源包括第一电流源和第二电流源，所述第一电流源和所述第二电流源的电流比值为N，所述第二镜像电流源包括第三电流源和第四电流源，所述第三电流源和所述第四电流源的电流比值为M，所述第三镜像电流源包括第五电流源和第六电流源，所述第五电流源和所述第六电流源的电流比值为L，所述第五电流源与所述第四电流源串联，其中，M和N为大于1的整数，L为整数，且M与L的乘积等于N；
所述开关电路用于：在初始化阶段，对所述积分电容进行电荷初始化；在充放电阶段，通过系统电源对被测电容充电，之后通过所述第一电流源对所述被测电容进行放电，同时通过所述第二电流源对所述积分电容进行放电，之后将所述被测电容的电荷清零，之后通过所述第三电流源对所述被测电容进行充电，通过所述第六电流源对所述积分电容进行放电；
所述信号处理电路与所述积分电容连接，用于确定所述被测电容的电容值。
可选的，在上述电容检测电路中，所述开关电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关；
所述第一电流源和第二电流源的输出端接地，所述第一电流源的输入端通过所述第二开关连接至所述被测电容的第一端，所述被测电容的第二端接地，所述被测电容的第一端还通过所述第一开关连接至系统电源，所述被测电容的第一端还通过所述第三开关接地，所述第二电流源的输入端连接至所述积分电容的第一端，所述积分电容的第二端连接至所述系统电源；
所述第三电流源和所述第四电流源的输入端连接至所述系统电源，所述第三电流源的输出端通过所述第四开关连接至所述被测电容的第一端，所述第四电流源的输出端连接至所述第五电流源的输入端；
所述第五电流源和所述第六电流源的输出端接地，所述第六电流源的输入端连接至所述积分电容的第一端；
所述积分电容的第一端还通过所述第五开关与基准电压源连接，或者通过所述第五开关与所述系统电源连接。
可选的，在上述电容检测电路中，所述信号处理电路包括电阻、第六开关、比较器、锁存器、计数器和处理器；
所述电阻和所述第六开关串联后与所述积分电容并联；
所述比较器的正向输入端与所述积分电容的第一端连接，所述比较器的反向输入端与所述基准电压源连接，所述比较器的输出端与所述锁存器的输入端连接，所述锁存器的输出端分别与所述第六开关的控制端以及所述计数器的输入端连接，所述计数器的输出端与所述处理器的输入端连接；
所述处理器用于：在针对所述积分电容和所述被测电容执行预设次数的充放电操作时，根据所述被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、所述N的取值、所述基准电压源的电压值、所述电阻的电阻值、以及所述第六开关的导通时间占空比确定所述被测电容的电容值。
可选的，在上述电容检测电路中，所述信号处理电路包括比较器、计时设备和处理器；
所述比较器的正向输入端与所述积分电容的第一端连接，所述比较器的反向输入端与所述基准电压源连接，所述比较器的输出端与所述计时设备的输入端连接，所述计时设备的输出端与所述处理器的输入端连接，所述计时设备在所述比较器输出第二信号时停止计时，其中，所述比较器在所述积分电容的第一端的电压小于基准电压时输出第二信号；
所述处理器用于：根据所述被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、所述N的取值、所述基准电压源的电压值、所述计时设备输出的时间值以及所述积分电容的电容值确定所述被测电容的电容值。
本申请还提供一种电容检测方法，包括：
对积分电容进行电荷初始化；
对所述积分电容和被测电容进行充放电操作，包括：通过系统电源对被测电容充电；通过第二镜像电流源中的第三电流源对所述被测电容进行放电，同时通过第三镜像电流源中的第六电流源对所述积分电容进行充电；将所述被测电容的电荷清零；通过第一镜像电流源中的第一电流源对所述被测电容进行充电，同时通过所述第一镜像电流源中的第二电流源对所述积分电容进行充电；其中，所述第一镜像电流源包括第一电流源和第二电流源，所述第一电流源和所述第二电流源的电流比值为N，所述第二镜像电流源包括第三电流源和第四电流源，所述第三电流源和所述第四电流源的电流比值为M，所述第三镜像电流源包括第五电流源和所述第六电流源，所述第五电流源和所述第六电流源的电流比值为L，所述第五电流源与所述第四电流源串联，M和N为大于1的整数，L为大于0的整数，且M与L的乘积等于N；
在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值。
可选的，在上述电容检测方法中，
所述对积分电容进行电荷初始化，包括：将所述积分电容的电压初始化到基准电压；
对所述积分电容和被测电容进行充放电操作，还包括：当所述积分电容的电压大于所述基准电压时，控制反馈支路中的开关闭合，通过所述反馈支路对所述积分电容放电，当所述积分电容的电压小于所述基准电压时，控制所述反馈支路中的开关断开，所述反馈支路包括串联的电阻和开关，所述反馈支路与所述积分电容并联；
所述在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值，包括：在对所述积分电容和所述被测电容执行预设次数的充放电操作时，根据被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、N的取值、基准电压源的电压值、反馈支路中电阻的电阻值、以及所述反馈支路中开关的导通时间占空比确定被测电容的电容值。
或者，
所述对积分电容进行电荷初始化，包括：将所述积分电容的电压初始化为0；
所述在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值，包括：当所述积分电容的电压上升至基准电压时，根据所述被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、N的取值、基准电压源的电压值、第一时间值以及所述积分电容的电容值确定所述被测电容的电容值，其中，所述第一时间值为在对所述积分电容进行电荷初始化后，所述积分电容的电压从0上升至基准电压所耗费的时间。
本申请还提供一种电容检测方法，包括：
对积分电容进行电荷初始化；
对所述积分电容和被测电容进行充放电操作，包括：通过系统电源对被测电容充电；通过第一镜像电流源中的第一电流源对所述被测电容进行放电，同时通过所述第一镜像电流源中的第二电流源对所述积分电容进行放电；将所述被测电容的电荷清零；通过第二镜像电流源中的第三电流源对所述被测电容充电，同时通过第三镜像电流源中的第六电流源对所述积分电容进行放电；其中，所述第一镜像电流源包括第一电流源和第二电流源，所述第一电流源和所述第二电流源的电流比值为N，所述第二镜像电流源包括第三电流源和第四电流源，所述第三电流源和所述第四电流源的电流比值为M，所述第三镜像电流源包括第五电流源和所述第六电流源，所述第五电流源和所述第六电流源的电流比值为L，所述第五电流源与所述第四电流源串联，M和N为大于1的整数，L为大于0的整数，且M与L的乘积等于N；
在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值。
可选的，在上述电容检测方法中，
所述对积分电容进行电荷初始化，包括：将所述积分电容的电压初始化到基准电压；
对所述积分电容和被测电容进行充放电操作，还包括：当所述积分电容的电压小于所述基准电压时，控制反馈支路中的开关闭合，通过所述反馈支路对所述积分电容进行充电，当所述积分电容的电压大于所述基准电压时，控制所述反馈支路中的开关断开，所述反馈支路包括串联的电阻和开关，所述反馈支路与所述积分电容并联；
所述在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值，包括：在对所述积分电容和所述被测电容执行预设次数的充放电操作时，根据所述被测电容的充电频率或放电频率、系统电源的电压值、N的取值、基准电压源的电压值、所述反馈支路中电阻的电阻值、以及所述反馈支路中开关的导通时间占空比确定所述被测电容的电容值；
或者，
所述对积分电容进行电荷初始化，包括：将所述积分电容的电压初始化至系统电压；
所述在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值，包括：当所述积分电容的电压下降至基准电压时，根据所述被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、N的取值、所述基准电压源的电压值、第二时间值以及所述积分电容的电容值确定所述被测电容的电容值，其中，所述第二时间值为在对所述积分电容进行电荷初始化后，所述积分电容的电压从系统电压下降至基准电压所耗费的时间。
由此可见，本申请的有益效果为：
本申请公开的电容检测电路，通过第一镜像电流源向积分电容注入电荷，或者通过第二镜像电流源和第三镜像电流源向积分电容注入电荷，其中，第一镜像电流源中第一电流源和第二电流源的电流比值为N(大于1的整数)，第二镜像电流源中第三电流源和第四电流源的电流比值为M(大于1的整数)，第三镜像电流源中第五电流源和第六电流源的电流比值为L(大于0的整数)，这能够减少注入积分电容的电荷，在维持积分电容上同样大小电压波动的前提下，积分电容的电容值可以大大的减小，有利于减小电容检测电路的面积。通过调整第一电流源和第二电流源的电流比值、第三电流源和第四电流源的电流比值、以及第五电流源和第六电流源的电流比值，能够在保证电容检测具有较高精度的前提下减小积分电容的电容值，例如能够将积分电容的电容值调整至100pF以下，进一步地能够将积分电容集成到芯片内部，从而大大地减小电容检测电路的面积，降低了电容检测电路的系统复杂度。
另外，在电容检测电路工作过程中，被测电容通过第二镜像电流源和第三镜像电流源对积分电容充电，之后被测电容通过第一镜像电流源向积分电容充电，如果被测电容存在低频噪声，那么该低频噪声在积分电容上注入的电荷会相互抵消，从而有效抑制低频噪声。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的一种电容检测电路的电路图；
图2为本申请实施例公开的一种电容检测电路的电路图；
图3为本申请实施例公开的另一种电容检测电路的电路图；
图4为图2和图3所示电容检测电路的逻辑时序图；
图5为本申请实施例公开的另一种电容检测电路的电路图；
图6为本申请实施例公开的另一种电容检测电路的电路图；
图7为图5和图6所示电容检测电路的逻辑时序图；
图8为本申请实施例公开的一种电容检测方法的流程图；
图9为本申请实施例公开的另一种电容检测方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例公开一种电容检测电路，能够在保证电容检测具有较高精度的前提下减小积分电容的电容值，从而减小电容检测电路的面积，降低系统复杂度。
本申请实施例公开一种电容检测电路，包括：第一镜像电流源、第二镜像电流源、第三镜像电流源、积分电容、开关电路和信号处理电路。
其中：
第一镜像电流源包括第一电流源和第二电流源，第一电流源和第二电流源的电流比值为N，第二镜像电流源包括第三电流源和第四电流源，第三电流源和第四电流源的电流比值为M，第三镜像电流源包括第五电流源和第六电流源，电流比值为L，第三镜像电流源中的第五电流源和第二镜像电流源中的第四电流源串联，也就是说，第五电流源用于镜像第四电流源的电流。其中，M和N为大于1的整数，L为大于0的整数，并且M和L的乘积为N。
优选的，将M和N配置为相同的数值，将L配置为1。
开关电路用于：在初始化阶段，对积分电容进行电荷初始化；在充放电阶段，通过系统电源对被测电容充电，之后通过第三电流源对被测电容进行放电，同时通过第六电流源对积分电容进行充电，之后将被测电容的电荷清零，之后通过第一电流源对被测电容进行充电，同时通过第二电流源对积分电容进行充电。
信号处理电路与积分电容连接，用于确定被测电容的电容值。
下面结合图2和图3对电容检测电路的结构进行更详细的说明。
参见图2，图2为本申请公开的一种电容检测电路的电路图。
该电容检测电路包括第一镜像电流源100、第二镜像电流源200、第三镜像电流源300、积分电容Cint、开关电路(包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5)、信号处理电路(包括第六开关K6、电阻RB、比较器400、锁存器500、计数器600和处理器700)。
其中：
第一镜像电流源100包括第一电流源101和第二电流源102，第一电流源101和第二电流源102的电流比值为N，N为大于1的整数。第二镜像电流源200包括第三电流源201和第四电流源202，第三电流源201和第四电流源202的电流比值为M，M为大于1的整数，优选的N和M相等。第三镜像电流源300包括第五电流源301和第六电流源302，第五电流源301和第六电流源302的电流比值为L，优选的L等于1。
需要说明的是：第一电流源101是指第一镜像电流源100中的输入支路，第二电流源102是指第一镜像电流源100中的输出支路。第三电流源201是指第二镜像电流源200中的输入支路，第四电流源202是指第二镜像电流源200中的输出支路。第五电流源301是指第三镜像电流源300中的输入支路，第六电流源302是指第三镜像电流源300中的输出支路。
第一电流源101的输入端与系统电源VDD连接，第一电流源101的输出端通过第四开关K4与被测电容Cx的第一端连接，被测电容Cx的第二端接地。另外，被测电容Cx的第一端通过第一开关K1与系统电源VDD连接，被测电容Cx的第一端通过第三开关K3接地。第二电流源102的输入端与系统电源VDD连接，第二电流源102的输出端与积分电容Cint的第一端连接，积分电容Cint的第二端接地。
第三电流源201的输入端通过第二开关K2与被测电容Cx的第一端连接，第三电流源201输出端接地。
第五电流源301的输入端与系统电源VDD连接，第五电流源301的输出端与第四电流源202的输入端连接，第四电流源202的输出端接地。第六电流源302的输入端与系统电源VDD连接，第六电流源302的输出端与积分电容Cint的第一端连接。
另外，积分电容Cint的第一端通过第五开关K5与基准电压源Vref连接。
电阻RB和第六开关K6串联后并联在积分电容Cint的两端，电阻RB和第六开关K6构成反馈支路。在图2中，电阻RB的第一端与积分电容Cint的第一端连接，电阻RB的第二端通过第六开关K6接地。也可以是，电阻RB和第六开关K6交换位置，即电阻RB的第一端通过第六开关K6与积分电容Cint的第一端连接，电阻RB的第二端接地。
比较器400的正向输入端与积分电容Cint的第一端连接，比较器400的反向输入端与基准电压源Vref连接，比较器400的输出端与锁存器500的输入端连接，锁存器500的输出端分别与第六开关K6的控制端、以及计数器600的输入端连接，计数器600的输出端与处理器700的输入端连接。
处理器700用于：在针对积分电容Cint和被测电容Cx执行预设次数的充放电操作时，根据被测电容Cx的充电频率或放电频率、系统电源VDD的电压值、N的取值、基准电压源Vref的电压值、电阻RB的电阻值、以及第六开关K6的导通时间占空比确定被测电容Cx的电容值。
下面结合图4所示的逻辑时序图对图2所示电容检测电路的工作过程进行说明。
需要说明的是，在图4中，K1、K2、K3、K4和K5依次为第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5的控制信号，当控制信号为高电平时，对应的开关闭合，当控制信号为低电平时，对应的开关断开。
第1步：控制第五开关K5闭合，控制第一开关K1至第四开关K4断开，积分电容Cint的电压被初始化到基准电压Vref。
第2步：控制第一开关K1闭合，控制第二开关K2至第五开关K5断开，被测电容Cx被充电至VDD。
第3步：控制第二开关K2闭合，控制第一开关K1、第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5断开，被测电容Cx向第二镜像电流源200注入电流，即通过第三电流源201对被测电容Cx进行放电，第二镜像电流源200的电流被第三镜像电流源300镜像，即第五电流源301的电流与第四电流源202的电流相等，第六电流源302的电流注入积分电容Cint，即通过第六电流源302对积分电容Cint进行充电。
第4步：控制第三开关K3闭合，控制第一开关K1、第二开关K2、第四开关K4和第五开关K5断开，被测电容Cx上的电荷放电后被清零。
第5步：控制第四开关K4闭合，控制第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第五开关K5断开，第一镜像电流源100对被测电容Cx和积分电容Cint充电，具体的，通过第一电流源101对被测电容Cx进行充电，通过第二电流源102对积分电容Cint进行充电，其中，第一镜像电流源100注入被测电容Cx的电流的电流值，是第一镜像电流源100注入积分电容Cint的电流的电流值的N倍。
上述的第2步至第5步为针对积分电容Cint和被测电容Cx的一次充放电操作。
重复执行上述的第2步至第5步，在执行上述第2步至第5步的次数达到预设次数时，完成一次针对被测电容Cx的电容值检测。即，在对积分电容Cint和被测电容Cx执行预设次数的充放电操作时，完成一次针对被测电容Cx的电容值检测。
需要说明的是，该预设次数的取值越大，针对被测电容的电容值的检测精度越高。实施中，该预设次数可以设置为1024，也可以设置为更大的数值。
也就是说，首先，控制第五开关K5闭合，将积分电容Cint的电压初始化到基准电压Vref；之后，对积分电容Cint和被测电容Cx执行预设次数的充放电操作，以完成一次针对被测电容Cx的电容值检测。其中，在针对积分电容Cint和被测电容Cx的一次充放电操作中，控制第一开关K1至第四开关K4依次导通。需要说明的是，第一开关K1至第四开关K4的开关频率是相同的。
在上述充放电过程中，积分电容Cint的电压在基准电压Vref上下波动。当积分电容Cint的电压大于基准电压Vref时，比较器400输出第一信号(即高电平信号)，当积分电容Cint的电压小于基准电压Vref时，比较器400输出第二信号(即低电平信号)。锁存器500对比较器400输出的信号进行锁存处理，当锁存器500输出第一信号时，第六开关K6闭合，积分电容Cint通过电阻RB放电，当锁存器500输出第二信号时，第六开关K6断开。计数器600记录锁存器500输出第一信号和第二信号的次数。
当达到平衡状态时，通过第一镜像电流源100、以及通过第二镜像电流源200和第三镜像电流源300向积分电容Cint注入的平均电流，与通过电阻RB泄放的平均电流相等，积分电容Cint的电压Vint在基准电压Vref上下波动。
被测电容Cx通过第一镜像电流源100、以及通过第二镜像电流源200和第三镜像电流源300向积分电容Cint注入的电流的平均值，与第一开关K1至第四开关K4的开关频率、系统电源的电压以及被测电容Cx的电容值成正比；通过电阻RB泄放的电流的平均值由基准电压、电阻RB的电阻值以及第六开关K6的导通时间占空比决定。由此，处理器700就可以计算得到被测电容Cx的电容值。
假设第一开关K1至第四开关K4的开关频率为fs，那么被测电容Cx通过3个镜像电流源向积分电容Cint注入的电流的平均值为：
I1＝2*(1/N)*fs*Cx*VDD 公式(1)
处理器700根据锁存器500输出第一信号和第二信号的次数确定第六开关K6的导通时间占空比，那么电阻RB泄放的电流的平均值为：
I2＝(Vref/RB)*D 公式(2)
在上述公式(1)和公式(2)中：
Cx为被测电容的电容值；N为第一电流源101和第二电流源102的电流比值；fs为第一开关K1至第四开关K4的开关频率；VDD为系统电源的电压值；Vref为基准电压源的电压值；RB为电阻RB的电阻值；D为第六开关K6的导通时间占空比。
当到达平衡状态时，被测电容Cx通过3个镜像电流源向积分电容Cint注入的电流的平均值，等于通过电阻RB泄放的电流的平均值，即：
I1＝I2 公式(3)
处理器700根据公式(1)、公式(2)和公式(3)，就可以得到被测电容Cx的电容值。
本申请图2所示的电容检测电路，通过第一镜像电流源向积分电容注入电荷，或者通过第二镜像电流源和第三镜像电流源向积分电容注入电荷，其中，第一镜像电流源中第一电流源和第二电流源的电流比值为N(大于1的整数)，第二镜像电流源中第三电流源和第四电流源的电流比值为M(大于1的整数)，第三镜像电流源中第五电流源和第六电流源的电流比值为L(大于0的整数)，这能够减少注入积分电容的电荷，在维持积分电容上同样大小电压波动的前提下，积分电容的电容值可以大大的减小，有利于减小电容检测电路的面积。通过调整第一电流源和第二电流源的电流比值、第三电流源和第四电流源的电流比值、以及第五电流源和第六电流源的电流比值，能够在保证电容检测具有较高精度的前提下减小积分电容的电容值，例如能够将积分电容的电容值调整至100pF以下，此时能够将积分电容集成到芯片内部，从而大大地减小电容检测电路的面积，降低了电容检测电路的系统复杂度。
另外，在电容检测电路工作过程中，当第二开关导通时，被测电容通过第二镜像电流源和第三镜像电流源对积分电容充电，当第四开关导通时，被测电容通过第一镜像电流源向积分电容充电，如果被测电容存在低频噪声，那么该低频噪声在积分电容上注入的电荷会相互抵消，从而有效抑制低频噪声。
参见图3，图3为本申请公开的另一种电容检测电路的电路图。
该电容检测电路包括第一镜像电流源100、第二镜像电流源200、第三镜像电流源300、积分电容Cint、开关电路(包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5)、信号处理电路(包括比较器400、计数器600和处理器700)。
其中：
第一镜像电流源100包括第一电流源101和第二电流源102，第一电流源101和第二电流源102的电流比值为N，N为大于1的整数。第二镜像电流源200包括第三电流源201和第四电流源202，第三电流源201和第四电流源202的电流比值为M，M为大于1的整数，优选的N和M相等。第三镜像电流源300包括第五电流源301和第六电流源302，第五电流源301和第六电流源302的电流比值为L，优选的L等于1。
第一电流源101的输入端与系统电源VDD连接，第一电流源101的输出端通过第四开关K4与被测电容Cx的第一端连接，被测电容Cx的第二端接地。另外，被测电容Cx的第一端通过第一开关K1与系统电源VDD连接，被测电容Cx的第一端通过第三电阻K3接地。第二电流源102的输入端与系统电源VDD连接，第二电流源102的输出端与积分电容Cint的第一端连接，积分电容Cint的第二端接地。
第三电流源201的输入端通过第二开关K2与被测电容Cx的第一端连接，第三电流源201输出端接地。
第五电流源301的输入端与系统电源VDD连接，第五电流源301的输出端与第四电流源202的输入端连接，第四电流源202的输出端接地。第六电流源302的输入端与系统电源VDD连接，第六电流源302的输出端与积分电容Cint的第一端连接。
另外，积分电容Cint的两端并联有第五开关K5。
比较器400的正向输入端与积分电容Cint的第一端连接，比较器400的反向输入端与基准电压源Vref连接，比较器400的输出端与计数器600的输入端连接，计数器600的输出端与处理器700的输入端连接。其中，比较器400在积分电容Cint的第一端的电压大于基准电压Vref时输出第一信号，计数器600在比较器400输出第一信号时停止计时。也就是说，计数器600用于统计积分电容Cint的第一端的电压从0上升至基准电压Vref所耗费的时间。
处理器700用于：根据被测电容Cx的充电频率或放电频率、系统电源VDD的电压值、N的取值、基准电压源Vref的电压值、计时设备(计时器或者计数器)输出的时间值以及积分电容Cint的电容值确定被测电容Cx的电容值。
下面结合图4所示的逻辑时序图对图3所示电容检测电路的工作过程进行说明。
需要说明的是，在图4中，K1、K2、K3、K4和K5依次为第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5的控制信号，当控制信号为高电平时，对应的开关闭合，当控制信号为低电平时，对应的开关断开。
第1步：控制第五开关K5闭合，控制第一开关K1至第四开关K4断开，积分电容Cint上的电荷被清零，计数器600开始计数。
第2步：控制第一开关K1闭合，控制第二开关K2至第五开关K5断开，被测电容Cx被充电至VDD。
第3步：控制第二开关K2闭合，控制第一开关K1、第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5断开，被测电容Cx向第二镜像电流源200注入电流，即通过第三电流源201对被测电容Cx放电，第二镜像电流源200的电流被第三镜像电流源300镜像，即第五电流源301的电流与第四电流源202的电流相等，第六电流源302的电流注入积分电容Cint，即通过第六电流源302对积分电容Cint进行充电。
第4步：控制第三开关K3闭合，控制第一开关K1、第二开关K2、第四开关K4和第五开关K5断开，被测电容Cx上的电荷放电后被清零。
第5步：控制第四开关K4闭合，控制第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第五开关K5断开，第一镜像电流源100对被测电容Cx和积分电容Cint充电，具体的，通过第一电流源101对被测电容Cx进行充电，通过第二电流源102对积分电容Cint进行充电，其中，第一镜像电流源100注入被测电容Cx的电流的电流值，是第一镜像电流源100注入积分电容Cint的电流的电流值的N倍。
重复执行上述的第2步至第5步，在该过程中，积分电容Cint的电压Vint逐渐增大，当积分电容Cint的电压Vint达到基准电压源的电压值时，计数器600停止计数，完成一次针对被测电容Cx的电容值检测。
需要说明的是，第一开关K1至第四开关K4的开关频率是相同的。
被测电容Cx通过第一镜像电流源100、以及通过第二镜像电流源200和第三镜像电流源300向积分电容Cint注入的电流的平均值，与第一开关K1至第四开关K4的开关频率、系统电源的电压以及被测电容Cx的电容值成正比。具体的：
I＝2*(1/N)*fs*VDD*Cx 公式(4)
假设，积分电容的电压从0上升到基准电压源的电压值所需的时间为T，T的取值根据计数器600的计数器得到，那么：
Vref＝I*T/Cint 公式(5)
处理器700根据公式(4)和公式(5)，就可以得到被测电容Cx的电容值。在公式(5)中，Cint为积分电容的电容值。
实施中，可以将计数器600替换为计时器。也就是说，本申请中的计时设备可以采用计时器或者计数器。
本申请图3所示的电容检测电路，通过第一镜像电流源向积分电容注入电荷，或者通过第二镜像电流源和第三镜像电流源向积分电容注入电荷，其中，第一镜像电流源中第一电流源和第二电流源的电流比值为N(大于1的整数)，第二镜像电流源中第三电流源和第四电流源的电流比值为M(大于1的整数)，第三镜像电流源中第五电流源和第六电流源的电流比值为L(大于0的整数)，这能够减少注入积分电容的电荷，在维持积分电容上同样大小电压波动的前提下，积分电容的电容值可以大大的减小，有利于减小电容检测电路的面积。通过调整第一电流源和第二电流源的电流比值、第三电流源和第四电流源的电流比值、以及第五电流源和第六电流源的比值，能够在保证电容检测具有较高精度的前提下减小积分电容的电容值，例如能够将积分电容的电容值调整至100pF以下，此时能够将积分电容集成到芯片内部，从而大大地减小电容检测电路的面积，降低了电容检测电路的系统复杂度。
另外，在电容检测电路工作过程中，当第二开关导通时，被测电容通过第二镜像电流源和第三镜像电流源对积分电容充电，当第四开关导通时，被测电容通过第一镜像电流源向积分电容充电，如果被测电容存在低频噪声，那么该低频噪声在积分电容上注入的电荷会相互抵消，从而有效抑制低频噪声。
本申请实施例还公开另一种电容检测电路。该电容检测电路包括第一镜像电流源、第二镜像电流源、第三镜像电流源、积分电容和信号处理电路。
其中：
第一镜像电流源包括第一电流源和第二电流源，第一电流源和第二电流源的电流比值为N，第二镜像电流源包括第三电流源和第四电流源，第三电流源和第四电流源的电流比值为M，第三镜像电流源包括第五电流源和第六电流源，第五电流源和第六电流源的电流比值为L，第三镜像电流源用于镜像第四电流源的电流。其中，M和N为大于1的整数，L为大于0的整数，并且M和L的乘积为N。
优选的，将M和N配置为相同的数值，将L配置为1。
开关电路用于：在初始化阶段，对积分电容进行电荷初始化；在充放电阶段，通过系统电源对被测电容充电，之后通过第一电流源对被测电容放电，同时通过第二电流源对积分电容放电，之后将被测电容的电荷清零，之后通过第三电流源对被测电容充电，同时通过第六电流源对积分电容进行放电。
信号处理电路与积分电容连接，用于确定被测电容的电容值。
下面结合图5和图6对电容检测电路的结构进行更详细的说明。
参见图5，图5为本申请实施例公开的另一种电容检测电路的电路图。
该电容检测电路包括第一镜像电流源100、第二镜像电流源200、第三镜像电流源300、积分电容Cint、开关电路(包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5)、信号处理电路(包括第六开关K6、电阻RB、比较器400、锁存器500、计数器600和处理器700)。
其中：
第一镜像电流源100包括第一电流源101和第二电流源102，第一电流源101和第二电流源102的电流比值为N，N为大于1的整数。第二镜像电流源200包括第三电流源201和第四电流源202，第三电流源201和第四电流源202的电流比值为M，M为大于1的整数，优选的N和M相等。第三镜像电流源300包括第五电流源301和第六电流源302，第五电流源301和第六电流源302的电流比值为L，优选的L等于1。
需要说明的是：第一电流源101是指第一镜像电流源100中的输入支路，第二电流源102是指第一镜像电流源100中的输出支路。第三电流源201是指第二镜像电流源200中的输入支路，第四电流源202是指第二镜像电流源200中的输出支路。第五电流源301是指第三镜像电流源300中的输入支路，第六电流源302是指第三镜像电流源300中的输出支路。
第一电流源101和第二电流源102的输出端接地。第一电流源101的输入端通过第二开关K2连接至被测电容Cx的第一端，被测电容Cx的第二端接地。另外，被测电容Cx的第一端通过第一开关K1连接至系统电源VDD，被测电容Cx的第一端通过第三开关K3接地。第二电流源102的输入端连接至积分电容Cint的第一端，积分电容Cint的第二端连接至系统电源VDD。
第三电流源201和第四电流源202的输入端连接至系统电源VDD。第三电流源201的输出端通过第四开关K4连接至被测电容Cx的第一端。第四电流源202的输出端连接至第五电流源301的输入端。
第五电流源301和第六电流源302的输出端接地。第六电流源302的输入端连接至积分电容Cint的第一端。
另外，积分电容Cint的第一端通过第五开关K5与基准电压源Vref连接。
电阻RB和第六电阻K6串联后并联在积分电容Cint的两端，电阻RB和第六电阻K6构成反馈支路。如图5中所示，电阻RB的第一端与积分电容Cint的第二端连接，电阻RB的第二端通过第六开关K6与积分电容Cint的第一端连接。也可以是，电阻RB和第六开关K6交换位置，即电阻RB的第一端通过第六开关K6与积分电容Cint的第二端连接，电阻RB的第二端与积分电容Cint的第一端连接。
比较器400的正向输入端与积分电容Cint的第一端连接，比较器400的反向输入端与基准电压源Vref连接，比较器400的输出端与锁存器500的输入端连接，锁存器500的输出端分别与第六开关K6的控制端、以及计数器600的输入端连接，计数器600的输出端与处理器700的输入端连接。
处理器700用于：在针对积分电容Cint和被测电容Cx执行预设次数的充放电操作时，根据被测电容Cx的充电频率或放电频率、系统电源VDD的电压值、N的取值、基准电压源Vref的电压值、电阻RB的电阻值、以及第六开关K6的导通时间占空比确定被测电容Cx的电容值。
下面结合图7所示的逻辑时序图对图5所示电容检测电路的工作过程进行说明。
需要说明的是，在图7中，K1、K2、K3、K4和K5依次为第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5的控制信号，当控制信号为高电平时，对应的开关闭合，当控制信号为低电平时，对应的开关断开。
第1步：控制第五开关K5闭合，控制第一开关K1至第四开关K4断开，积分电容Cint的第一端的电压被初始化到基准电压Vref。
第2步：控制第一开关K1闭合，控制第二开关K2至第五开关K5断开，被测电容Cx被充电至VDD。
第3步：控制第二开关K2闭合，控制第一开关K1、第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5断开，被测电容Cx和积分电容Cint通过第一镜像电流源100放电，具体的，被测电容Cx通过第一电流源101放电，积分电容Cint通过第二电流源102放电。其中，积分电容Cint的放电电流的电流值是被测电容Cx的放电电流的电流值的1/N。
第4步：控制第三开关K3闭合，控制第一开关K1、第二开关K2、第四开关K4和第五开关K5断开，被测电容Cx上的电荷放电后被清零。
第5步：控制第四开关K4闭合，控制第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第五开关K5断开，通过第三电流源201对被测电容Cx充电，第二镜像电流源200的电流被第三镜像电流源300镜像，即第五电流源301的电流与第四电流源202的电流相等，积分电容Cint通过第六电流源302放电。
上述的第2步至第5步为针对积分电容Cint和被测电容Cx的一次充放电操作。
重复执行上述的第2步至第5步，在执行上述第2步至第5步的次数达到预设次数时，完成一次针对被测电容Cx的电容值检测。即，在对积分电容Cint和被测电容Cx执行预设次数的充放电操作时，完成一次针对被测电容Cx的电容值检测。
需要说明的是，该预设次数的取值越大，针对被测电容的电容值的检测精度越高。实施中，该预设次数可以设置为1024，也可以设置为更大的数值。
也就是说，首先，控制第五开关K5闭合，将积分电容Cint的电压初始化到基准电压Vref；之后，对积分电容Cint和被测电容Cx执行预设次数的充放电操作，以完成一次针对被测电容Cx的电容值检测。其中，在针对积分电容Cint和被测电容Cx的一次充放电操作中，控制第一开关K1至第四开关K4依次导通。需要说明的是，第一开关K1至第四开关K4的开关频率是相同的。
在上述充放电过程中，积分电容Cint的电压在基准电压Vref上下波动。当积分电容Cint的电压大于基准电压Vref时，比较器400输出第一信号(即高电平信号)，当积分电容Cint的电压小于基准电压Vref时，比较器400输出第二信号(即低电平信号)。锁存器500对比较器400输出的信号进行锁存处理，当锁存器500输出第二信号时，第六开关K6闭合，通过电阻RB对积分电容Cint充电，当锁存器500输出第一信号时，第六开关K6断开。计数器600记录锁存器500输出第一信号和第二信号的次数。
当达到平衡状态时，积分电容Cint通过第一镜像电流源100、以及通过第二镜像电流源200和第三镜像电流源300泄放的平均电流，与通过电阻RB向积分电容Cint注入的平均电流相等。
积分电容Cint通过第一镜像电流源100、以及通过第二镜像电流源200和第三镜像电流源300泄放的电流的平均值，与第一开关K1至第四开关K4的开关频率、系统电源的电压以及被测电容Cx的电容值成正比；通过电阻RB向积分电容Cint注入的电流的平均值由基准电压、电阻RB的电阻值以及第六开关K6的导通时间占空比决定。由此，就可以计算得到被测电容Cx的电容值。
假设第一开关K1至第四开关K4的开关频率为fs，那么积分电容Cint通过第一镜像电流源100和第三镜像电流源300泄放的电流的平均值为：
I3＝2*(1/N)*fs*Cx*VDD 公式(6)
处理器700根据锁存器500输出第一信号和第二信号的次数确定第六开关K6的导通时间占空比，那么通过电阻RB向积分电容Cint注入的电流的平均值为：
I4＝(VDD-Vref)/RB*D 公式(7)
在上述公式(6)和公式(7)中：Cx为被测电容的电容值；N为第一电流源101和第二电流源102的电流比值；fs为第一开关K1至第四开关K4的开关频率；VDD为系统电源的电压值；Vref为基准电压源的电压值；RB为电阻RB的电阻值；D为第六开关K6的导通时间占空比。
当达到平衡状态时，积分电容Cint通过第一镜像电流源100和第三镜像电流源300泄放的电流的平均值，等于通过电阻RB向积分电容Cint注入的电流的平均值，即：
I3＝I4 公式(8)
处理器700根据公式(6)、公式(7)和公式(8)，就可以得到被测电容Cx的电容值。
本申请图5所示的电容检测电路，积分电容通过第一镜像电流源放电，或者通过第二镜像电流源和第三镜像电流源放电，其中，第一镜像电流源中第一电流源和第二电流源的电流比值为N(大于1的整数)，第二镜像电流源中第三电流源和第四电流源的电流比值为M(大于1的整数)，第三镜像电流源中第五电流源和第六电流源的电流比值为L(大于0的整数)，这能够减少注入积分电容的电荷，在维持积分电容上同样大小电压波动的前提下，积分电容的电容值可以大大的减小，有利于减小电容检测电路的面积。通过调整第一电流源和第二电流源的电流比值、第三电流源和第四电流源的电流比值、以及第五电流源和第六电流源的电流比值，能够在保证电容检测具有较高精度的前提下减小积分电容的电容值，例如能够将积分电容的电容值调整至100pF以下，此时能够将积分电容集成到芯片内部，从而大大地减小电容检测电路的面积，降低了电容检测电路的系统复杂度。
另外，在电容检测电路工作过程中，当第二开关导通时，被测电容和积分电容通过第一镜像电流源放电，当第四开关导通时，第二镜像电流源向被测电容充电，积分电容通过第三镜像电流源放电，如果被测电容存在低频噪声，那么该低频噪声在第一镜像电流源和第二镜像电流源产生的噪声电流，是方向相反、大小近似相等的，因此，该低频噪声在积分电容上引起的电荷变化接近0，从而有效抑制低频噪声。
假设低频噪声引起被测电容Cx上电压增加，那么，当第二开关K2闭合时，流入第一镜像电流源100的电流变大，当第四开关K4闭合时，流入第二镜像电流源200的电流变小。在一次开关周期中，积分电容Cint上电荷的变化，等于第二开关K2和第四开关K4闭合时，对积分电容Cint注入的电荷的和。低频噪声导致第二开关K2闭合时注入积分电容Cint的电荷变大，导致第四开关K4闭合时注入积分电容Cint的电荷变小，最终注入积分电容Cint的电荷与没有噪声干扰时接近相等，从而抑制了噪声的影响。
参见图6，图6为本申请实施例公开的另一种电容检测电路的电路图。
该电容检测电路包括第一镜像电流源100、第二镜像电流源200、第三镜像电流源300、积分电容Cint、开关电路(包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5)、信号处理电路(包括比较器400、计数器600和处理器700)。
其中：
第一镜像电流源100包括第一电流源101和第二电流源102，第一电流源101和第二电流源102的电流比值为N，N为大于1的整数。第二镜像电流源200包括第三电流源201和第四电流源202，第三电流源201和第四电流源202的电流比值为M，M为大于1的整数，优选的N和M相等。第三镜像电流源300包括第五电流源301和第六电流源302，第五电流源301和第六电流源302的电流比值为L，优选的L等于1。
第一电流源101和第二电流源102的输出端接地。第一电流源101的输入端通过第二开关K2连接至被测电容Cx的第一端，被测电容Cx的第二端接地。另外，被测电容Cx的第一端通过第一开关K1连接至系统电源VDD，被测电容Cx的第一端通过第三开关K3接地。第二电流源102的输入端连接至积分电容Cint的第一端，积分电容Cint的第二端连接至系统电源VDD。
第三电流源201和第四电流源202的输入端连接至系统电源VDD。第三电流源201的输出端通过第四开关K4连接至被测电容Cx的第一端。第四电流源202的输出端连接至第五电流源301的输入端。
第五电流源301和第六电流源302的输出端接地。第六电流源302的输入端连接至积分电容Cint的第一端。
另外，积分电容Cint两端并联有第五开关K5。
比较器400的正向输入端与积分电容Cint的第一端连接，比较器400的反向输入端与基准电压源Vref连接，比较器400的输出端与计数器600的输入端连接，计数器600的输出端与处理器700的输入端连接。其中，比较器400在积分电容Cint的第一端的电压大于基准电压Vref时输出第一信号，比较器400在积分电容Cint的第一端的电压小于基准电压Vref时输出第二信号，计数器600在比较器400输出第二信号时停止计时。也就是说，计数器600用于统计积分电容Cint的第一端的电压从系统电压VDD下降至基准电压Vref所耗费的时间。
处理器700用于：根据被测电容Cx的充电频率或放电频率、系统电源VDD的电压值、N的取值、基准电压源Vref的电压值、计时设备(计时器或者计数器)输出的时间值以及积分电容Cint的电容值确定被测电容Cx的电容值。
下面结合图7所示的逻辑时序图对图6所示电容检测电路的工作过程进行说明。
需要说明的是，在图7中，K1、K2、K3、K4和K5依次为第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5的控制信号，当控制信号为高电平时，对应的开关闭合，当控制信号为低电平时，对应的开关断开。
第1步：控制第五开关K5闭合，控制第一开关K1至第四开关K4断开，积分电容Cint的第一端的电压被初始化到VDD。
第2步：控制第一开关K1闭合，控制第二开关K2至第五开关K5断开，被测电容Cx被充电至VDD。
第3步：控制第二开关K2闭合，控制第一开关K1、第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5断开，被测电容Cx和积分电容Cint通过第一镜像电流源100放电，具体的，被测电容Cx通过第一电流源101放电，积分电容Cint通过第二电流源102放电。其中，积分电容Cint的放电电流的电流值是被测电容Cx的放电电流的电流值的1/N。
第4步：控制第三开关K3闭合，控制第一开关K1、第二开关K2、第四开关K4和第五开关K5断开，被测电容Cx上的电荷放电后被清零。
第5步：控制第四开关K4闭合，控制第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第五开关K5断开，通过第三电流源201对被测电容Cx充电，第二镜像电流源200的输出电流被第三镜像电流源300镜像，即第五电流源301的电流与第四电流源202的电流相等，积分电容Cint通过第六电流源302放电。
重复执行上述的第2步至第5步，在该过程中，积分电容Cint第一端的电压逐渐降低，当积分电容Cint第一端的电压Vint下降至基准电压源的电压值时，计数器600停止计数，完成一次针对被测电容Cx的电容值检测。
需要说明的是，第一开关K1至第四开关K4的开关频率是相同的。
积分电容Cint通过第一镜像电流源100和第三镜像电流源300泄放的电流的平均值，与第一开关K1至第四开关K4的开关频率、系统电源的电压以及被测电容Cx的电容值成正比。具体的：
I＝2*(1/N)*fs*VDD*Cx 公式(9)
假设，积分电容第一端的电压从VDD下降到基准电压源的电压值所需的时间为T，T的取值根据计数器600的计数器得到，那么：
Vref＝I*T/Cint 公式(10)
处理器700根据公式(9)和公式(10)，就可以得到被测电容Cx的电容值。
实施中，可以将计数器600替换为计时器。也就是说，本申请中的计时设备为计时器或者计数器。
本申请图6所示的电容检测电路，积分电容通过第一镜像电流源放电，或者通过第二镜像电流源和第三镜像电流源放电，其中，第一镜像电流源中第一电流源和第二电流源的电流比值为N(大于1的整数)，第二镜像电流源中第三电流源和第四电流源的电流比值为M(大于1的整数)，第三镜像电流源中第五电流源和第六电流源的电流比值为L(大于0的整数)，这能够减少注入积分电容的电荷，在维持积分电容上同样大小电压波动的前提下，积分电容的电容值可以大大的减小，有利于减小电容检测电路的面积。通过调整第一电流源和第二电流源的电流比值、第三电流源和第四电流源的电流比值、以及第五电流源和第六电流源的电流比值，能够在保证电容检测具有较高精度的前提下减小积分电容的电容值，例如能够将积分电容的电容值调整至100pF以下，此时能够将积分电容集成到芯片内部，从而大大地减小电容检测电路的面积，降低了电容检测电路的系统复杂度。
另外，在电容检测电路工作过程中，当第二开关导通时，被测电容和积分电容通过第一镜像电流源放电，当第四开关导通时，第二镜像电流源向被测电容充电，积分电容通过第三镜像电流源放电，如果被测电容存在低频噪声，那么该低频噪声在第一镜像电流源和第二镜像电流源产生的噪声电流，是方向相反、大小近似相等的，因此，该低频噪声在积分电容上引起的电荷变化接近0，从而有效抑制低频噪声。
本申请实施例还公开一种电容检测方法。
参见图8，图8为本申请实施例公开的一种电容检测方法的流程图。该方法包括：
S801：对积分电容进行电荷初始化。
S802：通过系统电源对被测电容充电。
S803：通过第二镜像电流源中的第三电流源对被测电容进行放电，同时通过第三镜像电流源中的第六电流源对积分电容进行充电。
S804：将被测电容的电荷清零。
S805：通过第一镜像电流源中的第一电流源对被测电容进行充电，同时通过第一镜像电流源中的第二电流源对积分电容进行充电。
其中，第一镜像电流源包括第一电流源和第二电流源，第二镜像电流源包括第三电流源和第四电流源，第三镜像电流源包括第五电流源和第六电流源，第五电流源与第四电流源串联。第一电流源和第二电流源的电流比值为N，第三电流源和第四电流源的电流比值为M，第五电流源和第六电流源的电流比值为L，其中，M和N为大于1的整数，L为大于0的整数，且M与L的乘积等于N。
上述的步骤S802至步骤S805为对积分电容和被测电容的一次充放电操作。
S806：在满足预设条件时，确定被测电容的电容值。该预设条件指示是否完成针对被测电容的一次电容值检测。
在一种可能的实现方式中，步骤S801具体为：将积分电容的电压初始化到基准电压Vref。
相应的，在对积分电容和被测电容进行充放电操作的过程中，当积分电容的电压大于基准电压时，控制反馈支路中的开关闭合，通过反馈支路对积分电容进行放电，当积分电容的电压小于基准电压时，控制反馈支路中的开关断开，该反馈支路包括串联的电阻和开关，该反馈支路与所述积分电容并联。
步骤S806具体为：在对积分电容和被测电容执行预设次数的充放电操作时，根据被测电容的充电频率或放电频率、系统电源的电压值、N的取值、基准电压源的电压值、反馈支路中电阻的电阻值、以及反馈支路中开关的导通时间占空比确定被测电容的电容值。具体可以参见图2所示的实施例。
在另一种可能的实现方式中，步骤S801具体为：将积分电容的电压初始化为0。
相应的，步骤S806具体为：当积分电容的电压上升至基准电压时，根据被测电容的充电频率或放电频率、系统电源的电压值、N的取值、基准电压源的电压值、第一时间值以及积分电容的电容值确定被测电容的电容值。其中，第一时间值为在对积分电容进行电荷初始化后，积分电容的电压从0上升至基准电压所耗费的时间。实施中，第一时间值可以由计时设备统计，计时设备可以为计时器或者计数器。具体可以参见图3所示的实施例。
参见图9，图9为本申请实施例公开的另一种电容检测方法的流程图。该方法包括：
S901：对积分电容进行电荷初始化。
S902：通过系统电源对被测电容充电。
S903：通过第一镜像电流源中的第一电流源对被测电容进行放电，同时通过第一镜像电流源中的第二电流源对积分电容进行放电。
S904：将被测电容的电荷清零。
S905：通过第二镜像电流源中的第三电流源对被测电容充电，同时通过第三镜像电流源中的第六电流源对积分电容进行放电。
其中，第一镜像电流源包括第一电流源和第二电流源，第二镜像电流源包括第三电流源和第四电流源，第三镜像电流源包括第五电流源和第六电流源，第五电流源与第四电流源串联。第一电流源和第二电流源的电流比值为N，第三电流源和第四电流源的电流比值为M，第五电流源和第六电流源的电流比值为L，其中，M和N为大于1的整数，L为大于0的整数，且M与L的乘积等于N。
上述的步骤S902至步骤S905为对积分电容和被测电容的一次充放电操作。
S906：在满足预设条件时，确定被测电容的电容值。该预设条件指示是否完成针对被测电容的一次电容值检测。
在一种可能的实现方式中，步骤S901具体为：将积分电容的电压初始化到基准电压。
相应的，在对积分电容和被测电容进行充放电操作的过程中，当积分电容的电压小于基准电压时，控制反馈支路中的开关闭合，通过反馈支路对积分电容进行充电，当积分电容的电压大于基准电压时，控制反馈支路中的开关断开，该反馈支路包括串联的电阻和开关，该反馈支路与积分电容并联。
步骤S906具体为：在对积分电容和被测电容执行预设次数的充放电操作时，根据被测电容的充电频率或放电频率、系统电源的电压值、N的取值、基准电压源的电压值、反馈支路中电阻的电阻值、以及反馈支路中开关的导通时间占空比确定被测电容的电容值。具体可以参见图5所示的实施例。
在另一种可能的实现方式中，步骤S901具体为：将积分电容的电压初始化至系统电压。
相应的，步骤S906具体为：当积分电容的电压下降至基准电压时，根据被测电容的充电频率或放电频率、系统电源的电压值、N的取值、基准电压源的电压值、第二时间值以及积分电容的电容值确定被测电容的电容值。其中，第二时间值为在对积分电容进行电荷初始化后，积分电容的电压从系统电压下降至基准电压所耗费的时间。第二时间值可以由计时设备统计，计时设备可以为计时器或者计数器。具体可以参见图6所示的实施例。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种电容检测电路，其特征在于，包括：第一镜像电流源、第二镜像电流源、第三镜像电流源、积分电容、开关电路和信号处理电路；
所述第一镜像电流源包括第一电流源和第二电流源，所述第一电流源和所述第二电流源的电流比值为N，所述第二镜像电流源包括第三电流源和第四电流源，所述第三电流源和所述第四电流源的电流比值为M，所述第三镜像电流源包括第五电流源和第六电流源，所述第五电流源和所述第六电流源的电流比值为L，所述第五电流源与所述第四电流源串联，其中，M和N为大于1的整数，L为大于0的整数，且M与L的乘积等于N；
所述开关电路用于：在初始化阶段，对所述积分电容进行电荷初始化；在充放电阶段，通过系统电源对被测电容充电，之后通过所述第三电流源对所述被测电容进行放电，同时通过所述第六电流源对所述积分电容进行充电，之后将所述被测电容的电荷清零，之后通过所述第一电流源对所述被测电容进行充电，同时通过所述第二电流源对所述积分电容进行充电；
所述信号处理电路与所述积分电容连接，用于确定所述被测电容的电容值。
2.根据权利要求1所述的电容检测电路，其特征在于，所述开关电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关；
所述第一电流源的输入端与所述系统电源连接，所述第一电流源的输出端通过所述第四开关与所述被测电容的第一端连接，所述被测电容的第二端接地，所述被测电容的第一端还通过所述第一开关与所述系统电源连接，所述被测电容的第一端还通过所述第三开关接地；
所述第二电流源的输入端与所述系统电源连接，所述第二电流源的输出端与所述积分电容的第一端连接，所述积分电容的第二端接地；
所述第三电流源的输入端通过所述第二开关与所述被测电容的第一端连接，所述第三电流源的输出端接地；
所述第五电流源的输入端与所述系统电源连接，所述第五电流源的输出端与所述第四电流源的输入端连接，所述第四电流源的输出端接地；
所述第六电流源的输入端与所述系统电源连接，所述第六电流源的输出端与所述积分电容的第一端连接；
所述积分电容的第一端还通过所述第五开关与基准电压源连接，或者通过所述第五开关接地。
3.根据权利要求2所述的电容检测电路，其特征在于，所述信号处理电路包括电阻、第六开关、比较器、锁存器、计数器和处理器；
所述电阻和所述第六开关串联后与所述积分电容并联；
所述比较器的正向输入端与所述积分电容的第一端连接，所述比较器的反向输入端与所述基准电压源连接，所述比较器的输出端与所述锁存器的输入端连接，所述锁存器的输出端分别与所述第六开关的控制端以及所述计数器的输入端连接，所述计数器的输出端与所述处理器的输入端连接；
所述处理器用于：在针对所述积分电容和所述被测电容执行预设次数的充放电操作时，根据所述被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、所述N的取值、所述基准电压源的电压值、所述电阻的电阻值、以及所述第六开关的导通时间占空比确定所述被测电容的电容值。
4.根据权利要求2所述的电容检测电路，其特征在于，所述信号处理电路包括比较器、计时设备和处理器；
所述比较器的正向输入端与所述积分电容的第一端连接，所述比较器的反向输入端与所述基准电压源连接，所述比较器的输出端与所述计时设备的输入端连接，所述计时设备的输出端与所述处理器的输入端连接，所述计时设备在所述比较器输出第一信号时停止计时，其中，所述比较器在所述积分电容的第一端的电压大于基准电压时输出第一信号；
所述处理器用于：根据所述被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、所述N的取值、所述基准电压源的电压值、所述计时设备输出的时间值以及所述积分电容的电容值确定所述被测电容的电容值。
5.一种电容检测电路，其特征在于，包括：第一镜像电流源、第二镜像电流源、第三镜像电流源、积分电容、开关电路和信号处理电路；
所述第一镜像电流源包括第一电流源和第二电流源，所述第一电流源和所述第二电流源的电流比值为N，所述第二镜像电流源包括第三电流源和第四电流源，所述第三电流源和所述第四电流源的电流比值为M，所述第三镜像电流源包括第五电流源和第六电流源，所述第五电流源和所述第六电流源的电流比值为L，所述第五电流源与所述第四电流源串联，其中，M和N为大于1的整数，L为整数，且M与L的乘积等于N；
所述开关电路用于：在初始化阶段，对所述积分电容进行电荷初始化；在充放电阶段，通过系统电源对被测电容充电，之后通过所述第一电流源对所述被测电容进行放电，同时通过所述第二电流源对所述积分电容进行放电，之后将所述被测电容的电荷清零，之后通过所述第三电流源对所述被测电容进行充电，通过所述第六电流源对所述积分电容进行放电；
所述信号处理电路与所述积分电容连接，用于确定所述被测电容的电容值。
6.根据权利要求5所述的电容检测电路，其特征在于，所述开关电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关；
所述第一电流源和第二电流源的输出端接地，所述第一电流源的输入端通过所述第二开关连接至所述被测电容的第一端，所述被测电容的第二端接地，所述被测电容的第一端还通过所述第一开关连接至系统电源，所述被测电容的第一端还通过所述第三开关接地，所述第二电流源的输入端连接至所述积分电容的第一端，所述积分电容的第二端连接至所述系统电源；
所述第三电流源和所述第四电流源的输入端连接至所述系统电源，所述第三电流源的输出端通过所述第四开关连接至所述被测电容的第一端，所述第四电流源的输出端连接至所述第五电流源的输入端；
所述第五电流源和所述第六电流源的输出端接地，所述第六电流源的输入端连接至所述积分电容的第一端；
所述积分电容的第一端还通过所述第五开关与基准电压源连接，或者通过所述第五开关与所述系统电源连接。
7.根据权利要求6所述的电容检测电路，其特征在于，所述信号处理电路包括电阻、第六开关、比较器、锁存器、计数器和处理器；
所述电阻和所述第六开关串联后与所述积分电容并联；
所述比较器的正向输入端与所述积分电容的第一端连接，所述比较器的反向输入端与所述基准电压源连接，所述比较器的输出端与所述锁存器的输入端连接，所述锁存器的输出端分别与所述第六开关的控制端以及所述计数器的输入端连接，所述计数器的输出端与所述处理器的输入端连接；
所述处理器用于：在针对所述积分电容和所述被测电容执行预设次数的充放电操作时，根据所述被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、所述N的取值、所述基准电压源的电压值、所述电阻的电阻值、以及所述第六开关的导通时间占空比确定所述被测电容的电容值。
8.根据权利要求6所述的电容检测电路，其特征在于，所述信号处理电路包括比较器、计时设备和处理器；
所述比较器的正向输入端与所述积分电容的第一端连接，所述比较器的反向输入端与所述基准电压源连接，所述比较器的输出端与所述计时设备的输入端连接，所述计时设备的输出端与所述处理器的输入端连接，所述计时设备在所述比较器输出第二信号时停止计时，其中，所述比较器在所述积分电容的第一端的电压小于基准电压时输出第二信号；
所述处理器用于：根据所述被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、所述N的取值、所述基准电压源的电压值、所述计时设备输出的时间值以及所述积分电容的电容值确定所述被测电容的电容值。
9.一种电容检测方法，其特征在于，包括：
对积分电容进行电荷初始化；
对所述积分电容和被测电容进行充放电操作，包括：通过系统电源对被测电容充电；通过第二镜像电流源中的第三电流源对所述被测电容进行放电，同时通过第三镜像电流源中的第六电流源对所述积分电容进行充电；将所述被测电容的电荷清零；通过第一镜像电流源中的第一电流源对所述被测电容进行充电，同时通过所述第一镜像电流源中的第二电流源对所述积分电容进行充电；其中，所述第一镜像电流源包括第一电流源和第二电流源，所述第一电流源和所述第二电流源的电流比值为N，所述第二镜像电流源包括第三电流源和第四电流源，所述第三电流源和所述第四电流源的电流比值为M，所述第三镜像电流源包括第五电流源和所述第六电流源，所述第五电流源和所述第六电流源的电流比值为L，所述第五电流源与所述第四电流源串联，M和N为大于1的整数，L为大于0的整数，且M与L的乘积等于N；
在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
所述对积分电容进行电荷初始化，包括：将所述积分电容的电压初始化到基准电压；
对所述积分电容和被测电容进行充放电操作，还包括：当所述积分电容的电压大于所述基准电压时，控制反馈支路中的开关闭合，通过所述反馈支路对所述积分电容放电，当所述积分电容的电压小于所述基准电压时，控制所述反馈支路中的开关断开，所述反馈支路包括串联的电阻和开关，所述反馈支路与所述积分电容并联；
所述在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值，包括：在对所述积分电容和所述被测电容执行预设次数的充放电操作时，根据被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、N的取值、基准电压源的电压值、反馈支路中电阻的电阻值、以及所述反馈支路中开关的导通时间占空比确定被测电容的电容值；
或者，
所述对积分电容进行电荷初始化，包括：将所述积分电容的电压初始化为0；
所述在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值，包括：当所述积分电容的电压上升至基准电压时，根据所述被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、N的取值、基准电压源的电压值、第一时间值以及所述积分电容的电容值确定所述被测电容的电容值，其中，所述第一时间值为在对所述积分电容进行电荷初始化后，所述积分电容的电压从0上升至基准电压所耗费的时间。
11.一种电容检测方法，其特征在于，包括：
对积分电容进行电荷初始化；
对所述积分电容和被测电容进行充放电操作，包括：通过系统电源对被测电容充电；通过第一镜像电流源中的第一电流源对所述被测电容进行放电，同时通过所述第一镜像电流源中的第二电流源对所述积分电容进行放电；将所述被测电容的电荷清零；通过第二镜像电流源中的第三电流源对所述被测电容充电，同时通过第三镜像电流源中的第六电流源对所述积分电容进行放电；其中，所述第一镜像电流源包括第一电流源和第二电流源，所述第一电流源和所述第二电流源的电流比值为N，所述第二镜像电流源包括第三电流源和第四电流源，所述第三电流源和所述第四电流源的电流比值为M，所述第三镜像电流源包括第五电流源和所述第六电流源，所述第五电流源和所述第六电流源的电流比值为L，所述第五电流源与所述第四电流源串联，M和N为大于1的整数，L为大于0的整数，且M与L的乘积等于N；
在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
所述对积分电容进行电荷初始化，包括：将所述积分电容的电压初始化到基准电压；
对所述积分电容和被测电容进行充放电操作，还包括：当所述积分电容的电压小于所述基准电压时，控制反馈支路中的开关闭合，通过所述反馈支路对所述积分电容进行充电，当所述积分电容的电压大于所述基准电压时，控制所述反馈支路中的开关断开，所述反馈支路包括串联的电阻和开关，所述反馈支路与所述积分电容并联；
所述在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值，包括：在对所述积分电容和所述被测电容执行预设次数的充放电操作时，根据所述被测电容的充电频率或放电频率、系统电源的电压值、N的取值、基准电压源的电压值、所述反馈支路中电阻的电阻值、以及所述反馈支路中开关的导通时间占空比确定所述被测电容的电容值；
或者，
所述对积分电容进行电荷初始化，包括：将所述积分电容的电压初始化至系统电压；
所述在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值，包括：当所述积分电容的电压下降至基准电压时，根据所述被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、N的取值、所述基准电压源的电压值、第二时间值以及所述积分电容的电容值确定所述被测电容的电容值，其中，所述第二时间值为在对所述积分电容进行电荷初始化后，所述积分电容的电压从系统电压下降至基准电压所耗费的时间。
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