CN112305320A - 接近检测电路、可穿戴设备和接近检测方法 - Google Patents

接近检测电路、可穿戴设备和接近检测方法 Download PDF

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CN112305320A CN202011612448.0A CN202011612448A CN112305320A CN 112305320 A CN112305320 A CN 112305320A CN 202011612448 A CN202011612448 A CN 202011612448A CN 112305320 A CN112305320 A CN 112305320A
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Abstract

本申请提供一种接近检测电路，能够提高可穿戴设备中的接近检测电路的检测性能。接近检测电路设置于可穿戴设备中，并与多个检测通道相连，该接近检测电路包括：自容驱动电路，用于向第一检测通道输入自容驱动信号，第一检测通道上连接ESD保护电路，第一检测通道在自容驱动信号的作用下输出的自容检测信号关联于自容变化量和ESD保护电路受光照所引起的电容变化量；互容驱动电路，用于向第一检测通道和第二检测通道中的一个检测通道输出互容驱动信号，在互容驱动信号的作用下，其中另一个检测通道输出的互容检测信号关联于互容变化量；及信号处理电路，用于根据自容检测信号和互容检测信号确定用户是否接近可穿戴设备的检测结果。

Description

接近检测电路、可穿戴设备和接近检测方法
技术领域
本申请实施例涉及电容检测领域，并且更具体地，涉及一种接近检测电路、可穿戴设备和接近检测方法。
背景技术
在可穿戴设备，例如真无线立体声（True Wireless Stereo，TWS）耳机中，通常利用接近检测电路来检测用户对耳机的触摸或靠近。接近检测电路可以通过检测耳机中的检测电极对地的自电容的变化情况，以获取用户接近耳机的信息，从而确定耳机的佩戴情况和使耳机执行相应的操作，例如在检测到耳机接近用户耳朵时执行播放操作，在检测到耳机离开用户耳朵时执行暂停播放的操作等。同时，为了实现电路保护，检测电极通常连接静电放电（Electrostatic Discharge，ESD）保护电路，ESD保护电路包括例如瞬态电压抑制（Transient Voltage Suppression，TVS）二极管等保护器件。TVS二极管容易受到外界光照的影响，使其对地的电容发生变化，这种电容变化会对检测电极的自电容的检测结果造成影响，从而影响接近检测电路的检测性能。
发明内容
本申请实施例提供一种接近检测电路、可穿戴设备和接近检测方法，能够提高可穿戴设备中的接近检测电路的检测性能。
第一方面，提供了一种接近检测电路，设置于可穿戴设备中，所述接近检测电路与所述可穿戴设备中的若干个检测通道相连，所述若干个检测通道中的至少部分检测通道上连接有ESD保护电路，所述接近检测电路包括：自容驱动电路，用于向所述若干个检测通道中待检测的第一检测通道输入自容驱动信号，所述第一检测通道上连接有所述ESD保护电路，所述第一检测通道在所述自容驱动信号的作用下输出的自容检测信号，关联于所述第一检测通道的检测电极的自电容相对于自容基础电容的自容变化量以及所述ESD保护电路受光照所引起的电容变化量，所述自容基础电容包括：没有用户接近所述第一检测通道的检测电极且所述ESD保护电路没有受到光照时，所述第一检测通道的检测电极的自电容；互容驱动电路，用于向所述第一检测通道和第二检测通道中的一个检测通道输出互容驱动信号，其中，在所述互容驱动信号的作用下，所述第一检测通道和所述第二检测通道中的另一个检测通道输出的互容检测信号，关联于互容变化量，所述互容变化量为所述第一检测通道的检测电极与所述第二检测通道的检测电极之间的互电容相对于互容基础电容的互容变化量，所述互容基础电容包括：没有用户接近所述第一检测通道的检测电极和所述第二检测通道的检测电极时，所述第一检测通道的检测电极与所述第二检测通道的检测电极之间的互电容；及信号处理电路，用于根据所述自容检测信号和所述互容检测信号确定用户是否接近所述可穿戴设备的检测结果。
检测通道上连接的ESD保护电路中的ESD保护器件在受光照时，其电容也会发生变化，导致该检测通道上的检测电极的自容检测结果受到影响。在该实施例中，接近检测电路既会对检测电极进行自容检测，也会对检测电极进行互容检测，而由于互容检测基本不会受到ESD保护器件的电容变化的影响，因此基于互容检测和自容检测的检测信号共同确定最终的检测结果，可以有效提高检测结果的准确性，提高接近检测电路的检测性能。
在一种可能的实现方式中，所述互容检测信号用于判断所述自容检测信号是否有效。
具体来说，互电容检测时输出的互容检测信号可以用来判断自电容检测时输出的自容检测信号是否有效，即将互容检测信号作为辅助，来判断自容检测信号的有效性。由于互容检测基本不会受到ESD保护器件的电容变化的影响，基于互容检测信号来判断自电容检测时输出的自容检测信号的有效性，可以确保自容检测信号是由用户接近可穿戴设备引起的，从而能够提高检测结果的准确性。
在一种可能的实现方式中，当所述互容检测信号大于预设的第一阈值时，所述自容检测信号被判断为有效；和/或，当所述互容检测信号小于所述第一阈值时，所述自容检测信号被判断为无效。所述第一阈值用于指示用户接近所述可穿戴设备时的互容检测信号的阈值。
该阈值可以根据用户接近检测电极时互容检测信号的值确定。例如，可以是用户接近检测电极时互容检测信号的值的0.2-0.8倍。当互容检测信号小于该阈值时，此时可能并没有用户的接近，那么自容检测信号可以被认为是无效的，因为自容检测信号的大小很有可能反映的是ESD保护电路中的TVS二极管受光照影响而产生的电容变化量；当互容检测信号大于该阈值时，可以认为此时用户接近了检测电极，那么自容检测信号可以被认为是有效的。
在一种可能的实现方式中，所述自容检测信号被判断为有效时，所述自容检测信号用于确定所述检测结果；和/或，所述自容检测信号被判断为无效时，所述接近检测电路重新获取所述自容检测信号。
具体来说，自容检测信号被认为是有效的，可以基于自容检测信号确定检测结果；如果自容检测信号被认为是无效的，则可以重新获取该自容检测信号，或者也可以基于互容检测信号确定检测结果。这样可以排除掉由ESD保护器件的电容变化引起的自容检测信号，从而能够提高检测结果的准确性。
在一种可能的实现方式中，所述信号处理电路用于：所述自容检测信号被判断为有效时，若所述自容检测信号大于预设的第二阈值，确定用户接近所述可穿戴设备；其中，所述第二阈值用于指示用户接近所述可穿戴设备时的自容检测信号的阈值。
自容检测信号被判断为有效，表明自容检测信号不是由ESD保护器件的电容变化引起的，此时，若自容检测信号大于预设的第二阈值，表明有用户接近了可穿戴设备。相应地，此时得到的检测结果是准确的。因此，采用上述方式，可以确保检测结果的准确性。
在一种可能的实现方式中，所述接近检测电路的一个检测周期包括第一时段、第二时段和第三时段，其中，所述第一时段用于获取所述第一检测通道对应的所述自容变化量，所述第二时段用于获取所述第二检测通道对应的所述自容变化量，所述第三时段用于获取所述第一检测通道的检测电极与所述第二检测通道的检测电极之间对应的所述互容变化量。
在该实施例中，接近检测电路的一个检测周期包括自容检测的时段，并且还包括互容检测的时段，接近检测电路按照该时序进行电容检测，可以有效获取自容检测信号和互容检测信号。
在一种可能的实现方式中，所述第二检测通道上连接有所述ESD保护电路，或者所述第二检测通道上未连接所述ESD保护电路。
在一种可能的实现方式中，所述ESD保护电路包括瞬变电压抑制TVS二极管。
在一种可能的实现方式中，所述接近检测电路还包括：多路选择器，与所述若干个检测通道、所述自容驱动电路和所述互容驱动电路分别相连，用于将所述若干个检测通道中待检测的检测通道电连接到所述自容驱动电路或所述互容驱动电路。
在一种可能的实现方式中，所述信号处理电路包括：模拟前端AFE电路，与所述多路选择器相连，用于接收所述自容检测信号和所述互容检测信号，并对所述自容检测信号和所述互容检测信号进行信号处理以提高所述自容检测信号和所述互容检测信号的信号质量。
在一种可能的实现方式中，所述信号处理电路包括：DAQ，用于采集所述自容检测信号和所述互容检测信号；以及，DSP电路，与所述DAQ电路相连，用于根据所述自容检测信号和所述互容检测信号确定所述检测结果。
第二方面，提供了一种可穿戴设备，包括第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的接近检测电路。
第三方面，提供了一种接近检测方法，包括：向可穿戴设备中的待检测的第一检测通道输入自容驱动信号，其中，所述第一检测通道上连接有静电放电ESD保护电路；获取所述第一检测通道在所述自容驱动信号的作用下输出的自容检测信号，所述自容检测信号关联于所述第一检测通道的检测电极的自电容相对于自容基础电容的自容变化量以及所述ESD保护电路受光照所引起的电容变化量，所述自容基础电容包括：没有用户接近所述第一检测通道的检测电极且所述ESD保护电路没有受到光照时，所述第一检测通道的检测电极的自电容；向所述第一检测通道和第二检测通道中的一个检测通道输出互容驱动信号；获取在所述互容驱动信号的作用下，所述第一检测通道和所述第二检测通道中的另一个检测通道输出的互容检测信号，所述互容检测信号关联于互容变化量，所述互容变化量为所述第一检测通道的检测电极与所述第二检测通道的检测电极之间的互电容相对于互容基础电容的互容变化量，所述互容基础电容包括：没有用户接近所述第一检测通道的检测电极和所述第二检测通道的检测电极时，所述第一检测通道的检测电极与所述第二检测通道的检测电极之间的互电容；根据所述自容检测信号和所述互容检测信号确定用户是否接近所述可穿戴设备的检测结果。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述自容检测信号和所述互容检测信号确定用户是否接近所述可穿戴设备的检测结果，包括：根据所述互容检测信号判断所述自容检测信号是否有效；所述自容检测信号被判断为有效时，根据所述自容检测信号确定所述检测结果。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述互容检测信号判断所述自容检测信号是否有效，包括：当所述互容检测信号大于预设的第一阈值时，判断所述自容检测信号为有效；和/或，当所述互容检测信号小于所述第一阈值时，判断所述自容检测信号为无效；其中，所述第一阈值用于指示用户接近所述可穿戴设备时的互容检测信号的阈值。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：所述自容检测信号被判断为无效时，重新获取所述自容检测信号。
在一种可能的实现方式中，所述自容检测信号被判断为有效时，根据所述自容检测信号确定所述检测结果，包括：所述自容检测信号被判断为有效时，若所述自容检测信号大于预设的第二阈值，确定用户接近所述可穿戴设备；其中，所述第二阈值用于指示用户接近所述可穿戴设备时的自容检测信号的阈值。
在一种可能的实现方式中，在一个检测周期的第一时段获取所述第一检测通道对应的所述自容变化量，在所述检测周期的第二时段获取所述第二检测通道对应的所述自容变化量，在所述检测周期的第三时段获取所述第一检测通道的检测电极与所述第二检测通道的检测电极之间对应的所述互容变化量。
附图说明
图1是本申请实施例的接近检测电路的示意性框图。
图2是基于图1所示的接近检测电路的一种可能的实现方式的示意图。
图3是本申请实施例的接近检测方法的示意性流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
在可穿戴设备，例如蓝牙耳机、智能手表中，通常利用接近检测电路来检测用户对可穿戴设备的触摸或靠近。比如，接近检测电路可以通过检测耳机中的检测电极的自电容的变化情况，来确定用户当前是否佩戴耳机。为了提高电容检测的可靠性，检测电极通常连接外部的ESD保护电路。本申请对ESD保护电路不做任何限定，其可以是由任何ESD保护器件形成的保护电路。以下，均以ESD保护电路包括TVS二极管为例进行描述。
可穿戴设备中一般包括若干个检测通道，例如两个或者十几个检测通道，通常，接近检测电路通过检测各个检测通道上的检测电极对地的自电容的变化情况，确定用户是否接近所述可穿戴设备的检测结果，从而使可穿戴设备根据检测结果执行相匹配的操作。上述“接近”可以包括接触或靠近。例如在检测到耳机接近用户的耳朵时执行播放操作，在检测到耳机离开用户的耳朵时执行暂停播放的操作等。例如，在上述自电容的电容变化量达到预设阈值时，会认为耳机被佩戴在用户耳朵上，进而耳机开始播放音乐。该阈值可以是用于指示用户接近可穿戴设备时的电容变化量的阈值。
连接在检测通道上的TVS二极管与地之间也会存在电容，也称TVS二极管的结电容。但是，TVS二极管容易受到外界光照的影响，而使其对地的电容随光照而发生变化，这种电容变化会对检测电极的自电容的检测结果造成影响，从而影响检测结果。
图1是本申请实施例的接近检测电路的示意性框图。图2是基于图1所示的接近检测电路的一种可能的实现方式的示意图。下面先结合图2说明上述问题。如图2所示，接近检测电路200与检测通道C0至检测通道CN连接，下面以检测通道C0和检测通道C1为例进行说明，图2中仅示出检测通道C0和检测通道C1这两条支路上的电路结构。如图2所示，检测通道C0和检测通道C1上分别连接TVS二极管D0和TVS二极管D1。检测通道C0上的检测电极S0对地的自电容为CS0，检测通道C1上的检测电极S1对地的自电容为CS1。当用户接近检测电极S0时，检测电极S0的自电容CS0的大小会发生变化，自电容CS0的电容变化量为△CS0body。该自容变化量△CS0body是接近检测电路200所期望检测到的有效数据。但是，在受到光照时，检测通道C0上连接的TVS二极管D0对地的电容Cj0也会发生变化，电容变化量为△Cj0。这样，检测通道C0上输出的检测信号所反映的电容的变化量，就包括△CS0body和△Cj0。接近检测电路200会误认为△CS0body和△Cj0这两部分的电容变化量是有效数据，从而根据△CS0body和△Cj0确定检测通道C0的检测结果，即用户是否接近检测电极S0的检测结果。
类似地，当用户接近检测电极S1对应的位置时，检测电极S1的自电容CS1的大小会发生变化，自电容CS1的电容变化量为△CS1body。该自容变化量△CS1body是接近检测电路200所期望检测到的有效数据。但是，在受到光照时，检测通道C1上连接的TVS二极管D1对地的电容Cj1也会发生变化，电容变化量为△Cj1。这样，检测通道C1上输出的检测信号所反映的电容的变化量，就包括△CS1body和△Cj1。接近检测电路200会误认为△CS1body和△Cj1这两部分电容变化量是有效数据，从而根据△CS1body和△Cj1确定检测通道C1的检测结果，即用户是否接近检测电极S1的检测结果。
正因如此，在实际应用中，一方面，当可穿戴设备受到一定光照时，即使没有发生用户接近可穿戴设备的事件，可穿戴设备也可能会检测到上述自电容的电容变化量达到阈值，会认为可穿戴设备被佩戴在用户身上，进而开始播放音乐等响应事件；另一方面，可穿戴设备在正常响应用户接近可穿戴设备的事件后，由于光照的影响，当可穿戴设备实际已经远离用户时，也可能可穿戴设备被误识别为依然佩戴在用户身上，进而可穿戴设备无法正常退出上述响应事件。
以耳机为例，假设，图2中的检测通道C0上的检测电极S0的自容变化量△CS0body大于阈值A时，认为用户佩戴该耳机，从而该耳机执行播放操作；而△CS0body小于阈值A时，认为用户摘掉该耳机，从而该耳机执行暂停播放的操作。当存在光照时，如果用户没有佩戴该耳机，但是因光照而使TVS二极管D0的电容变化量△Cj0大于该阈值A，那么耳机也会执行播放操作，从而产生误响应。当存在光照时，如果用户摘掉耳机，但是因光照而使TVS二极管D0的电容变化量△Cj0大于该阈值A，那么耳机并不会认为用户摘掉耳机了，而是继续播放，无法正常退出。
可见，作为ESD保护电路的TVS二极管（或其它的会受光照影响电容的ESD保护器件）因光照而产生的电容的变化，会对电容检测的结果造成影响，从而影响接近检测电路的检测性能。对于此，一种解决方案是选择合适的、结电容基本不受光照影响的ESD保护二极管，然而，这又会导致选择ESD保护器件的难度大且成本高的问题。
为此，本申请实施例提供一种接近检测电路，通过在自容检测的基础上增加互容检测作为辅助，以降低ESD保护电路因光照而对自容检测造成的影响，并提高接近检测电路的电容检测结果的准确性，进而减少对人体接近可穿戴设备的事件的误判。
图1是本申请实施例的接近检测电路200的示意性框图。接近检测电路200可以应用于可穿戴设备中，该可穿戴设备包括但不限于TWS耳机（包括入耳式、半入耳式和头戴式等）、智能手表、智能眼镜等智能穿戴设备。
接近检测电路200与可穿戴设备中的若干个检测通道相连，该若干个检测通道中的至少部分检测通道上连接有ESD保护电路，该ESD保护电路包括TVS二极管。如图2所示，接近检测电路200包括自容驱动电路210、互容驱动电路220和信号处理电路215。
其中，自容驱动电路210用于向该若干个检测通道中待检测的第一检测通道输入自容驱动信号，第一检测通道上连接有ESD保护电路。
该第一检测通道在该自容驱动信号的作用下输出的自容检测信号，关联于该第一检测通道的检测电极的自电容相对于自容基础电容的自容变化量，以及ESD保护电路受光照所引起的电容变化量。
互容驱动电路220用于向该第一检测通道和第二检测通道中的一个检测通道输出互容驱动信号。该第二检测通道可以是与该第一检测通道形成互容检测的任一检测通道。
在该互容驱动信号的作用下，该第一检测通道和该第二检测通道中的另一个检测通道输出的互容检测信号，关联于该第一检测通道的检测电极与该第二检测通道的检测电极之间的互电容相对于互容基础电容的互容变化量。
信号处理电路215用于根据该自容检测信号和该互容检测信号确定用户是否接近所述可穿戴设备的检测结果。
检测通道上连接的ESD保护电路中的ESD保护器件在光照时，ESD保护器件的结电容也会发生变化，导致该检测通道上的检测电极的自容检测结果受到影响。在本申请实施例中，接近检测电路200除了对检测电极进行自容检测，还会对检测电极进行互容检测，而由于互容检测基本不会受到ESD保护器件的电容变化的影响，因此基于互容检测和自容检测的检测信号共同确定最终的检测结果，可以有效提高检测结果的准确性，提高接近检测电路的检测性能。而且，本申请提供的检测电路可以采用普通的ESD保护器件，依然可以在保障ESD防护的同时，提高接近检测的准确性且能减少对ESD器件选型的要求及降低使用特定的ESD器件带来的成本的影响。
通常，可穿戴设备中的接近检测电路的自容检测比互容检测能够适应更远的检测距离。以耳机为例，由于人体耳朵内的空间大小不同，戴入耳机后，耳机的检测电极的位置与耳朵的贴合程度就不同，可能完全贴合，也可能存在一定距离（比如手旋转耳机或人运动导致耳机松动）。对于自容检测而言，其能够适应的检测距离更大，而互容检测能够适应的检测距离更小。因此，对于耳机这类可穿戴设备而言，主要采用自容检测的方式检测用户的接近。
然而，检测通道上连接的ESD保护电路中的ESD保护器件在光照时，其电容也会发生变化，导致检测通道上的检测电极的自容检测结果受到影响。因此，本申请实施例中，接近检测电路通过互容检测的结果，来辅助判断自容检测的结果，从而提高检测结果的准确性，减少对用户接近的事件的误判。
本申请实施例对ESD保护电路不做限定。优选地，ESD保护电路中可以采用TVS二极管作为ESD保护器件。以下，均以TVS二极管作为ESD保护器件为例进行描述。这时，前述的自容检测信号不仅关联于第一检测通道的检测电极的自容变化量，还关联于该TVS二极管因光照所引起的电容变化量。
并非所有检测通道上都需要连接ESD保护电路，为了节省成本和空间，可以只在部分检测通道上连接ESD保护电路，例如，在第一检测通道和第二检测通道中，可以仅在其中一个检测通道上连接ESD保护电路，也可以在两个检测通道上都连接ESD保护电路。在具体实现时，例如可以通过对各个检测通道进行静电测试，找到容易受到静电影响的检测通道，并在这些检测通道上连接ESD保护电路，而不易受到静电影响的检测通道上可以不连接ESD保护电路。
本申请实施例对检测通道上的检测电极的形状和大小不做限定。
接近检测电路200对第一检测通道进行自容检测时，检测的是第一检测通道的检测电极与地之间的自电容相对于自容基础电容的变化量；而在进行互容检测时，检测的是第一检测通道的检测电极与第二检测通道的检测电极之间的互电容相对于互容基础电容的变化量。应理解，关于电容变化量的检测，可以是直接测得该变化量，也可以是间接得到该变化量，即先测得检测值，再根据检测值与基础值得到该变化量。TVS二极管接地，用以将发生静电时产生的静电电荷转移至地，TVS二极管受光照时产生的电容变化量对自容检测的结果会造成影响。互容检测时的回路经过两个检测电极之间，因此，TVS二极管受光照时产生的电容变化量基本不会对互容检测的结果造成影响。
其中，上述的自容基础电容包括：没有用户接近该第一检测通道且该第一检测通道上连接的TVS二极管没有受到光照时，该第一检测通道的检测电极的自电容。
当有用户接近该第一检测通道或者该TVS二极管受到光照时，在该自容基础电容的基础上，第一检测通道对应的自电容会发生变化，根据自容变化量的大小，就可以确定用户是否接近第一检测通道对应的位置。
其中，上述的互容基础电容包括：没有用户接近该第一检测通道和该第二检测通道，且该TVS二极管没有受到光照时，该第一检测通道的检测电极与该第二检测通道的检测电极之间的互电容。
当有用户接近该第一检测电极、第二检测电极、或者该TVS二极管受到光照时，在该互容基础电容的基础上，第一检测通道对应的互电容会发生变化，根据互容变化量的大小，就可以确定用户是否接近第一检测通道或第二检测通道对应的位置。
接近检测电路200在进行自容检测时获得的自容检测信号，以及在进行互容检测时获得的互容检测信号，共同用于确定检测结果。
例如，该互容检测信号可以用于判断该自容检测信号是否有效。可选地，当该互容检测信号大于预设的第一阈值时，该自容检测信号被判断为有效；和/或，当该互容检测信号小于所述第一阈值时，该自容检测信号被判断为无效。该第一阈值用于指示用户接近可穿戴设备时的互容检测信号的阈值。
该第一阈值可以根据具体的产品形态来设定，对于TWS而言，该第一阈值例如可以是几十fF至几百fF。
由于互容检测基本不会受到ESD保护器件的电容变化的影响，基于互容检测信号来判断自电容检测时输出的自容检测信号的有效性，可以确保自容检测信号是由用户接近可穿戴设备引起的，从而能够提高检测结果的准确性。
进一步地，可选地，自容检测信号被判断为有效时，该自容检测信号用于确定检测结果；和/或，自容检测信号被判断为无效时，该接近检测电路重新获取该自容检测信号。
也就是说，如果自容检测信号被认为是有效的，可以基于自容检测信号确定检测结果；如果自容检测信号被认为是无效的，则可以重新获取该自容检测信号，或者也可以基于互容检测信号确定检测结果。这样可以排除掉由ESD保护器件的电容变化引起的自容检测信号，从而能够提高检测结果的准确性。
可选地，所述自容检测信号被判断为有效时，若所述自容检测信号大于预设的第二阈值，确定用户接近所述可穿戴设备；其中，所述第二阈值用于指示用户接近所述可穿戴设备时的自容检测信号的阈值。
自容检测信号被判断为有效，表明自容检测信号不是由ESD保护器件的电容变化引起的，此时，若自容检测信号大于预设的第二阈值，表明有用户接近了可穿戴设备。相应地，此时得到的检测结果是准确的。因此，采用上述方式，可以确保检测结果的准确性。
图2是基于图1所示的接近检测电路200的一种可能的实现方式的示意图。如图2所示，接近检测电路200与检测通道C0至检测通道CN连接，下面以检测通道C0和检测通道C1为例进行说明，图2中仅示出检测通道C0和检测通道C1这两条支路上的电路结构。如图2所示，检测通道C0和检测通道C1上分别连接TVS二极管D0和TVS二极管D1。参见表一，检测通道C0上的检测电极S0对地的自电容为CS0，检测通道C1上的检测电极S1对地的自电容为CS1，检测通道C0上的检测电极S0与检测通道C1上的检测电极S1之间的互电容为Cm，TVS二极管D0对地的电容和TVS二极管D1对地的电容分别为Cj0和Cj1。
在没有光照时，且没有用户接近第一检测通道和第二检测通道对应的位置时，CS0、CS1、Cm、Cj0、Cj1分别为CS0=CS0base、CS1=CS1base、Cm=Cmbase、Cj0=Cj0base、Cj1=Cj1base。当有用户接近第一检测通道和第二检测通道对应的位置时，CS0、CS1、Cm分别为CS0=CS0base+△CS0body、CS1=CS1base+△CS1body、Cm=Cmbase+△Cmbody，即变化量分别为△CS0body、△CS1body和△Cmbody。当受到光照时，Cj0、Cj1分别为Cj0=Cj0base+△Cj0、Cj1=Cj1base+△Cj1，即变化量分别为△Cj0和△Cj1。从表一可以看出，接近检测电路200所期望检测到的有效数据是△CS0body、△CS1body和△Cmbody，但是实际检测到的信号受到了Cj0和△Cj1的影响。△Cj0和△Cj1仅对自容检测的结果有影响，而对互容检测的结果没有影响。
表一
Figure 84027DEST_PATH_IMAGE001
图2所示的接近检测电路200在进行接近检测时，自容驱动电路210可以向检测通道C0输入自容驱动信号，并接收检测通道C0输出的自容检测信号，自容检测信号反映的是检测电极CS0的自容变化量△CS0body以及TVS二极管的电容变化量△Cj0；互容驱动电路220可以向检测通道C0和检测通道C1中的其中一个检测通道输入互容驱动信号，并接收其中另一个检测通道输出的互容检测信号，自容检测信号反映的是检测电极CS0和检测电极CS1之间的互容变化量△Cmbody。设定阈值B，互容检测信号如果大于阈值B，则认为自容检测信号是有效的，接近检测电路200可以根据自容检测信号判断用户是否接近第一检测通道对应的位置；如果互容检测信号小于阈值B，则认为自容检测信号是无效的，这时，接近检测电路200可以重新获取该自容检测信号。
以耳机为例，假设，图2中的检测通道C0上的检测电极S0的自容变化量△CS0body大于阈值A时，认为用户佩戴该耳机，从而该耳机执行播放操作；而△CS0body小于阈值A时，认为用户摘掉该耳机，从而该耳机执行暂停播放的操作。
当存在光照时，如果用户没有佩戴该耳机，但是因光照而使TVS二极管D0的电容变化量△Cj0大于阈值A，耳机也会执行播放操作，从而产生误响应。此时，如果用于表示互容变化量△Cmbody的互容检测信号小于阈值B，则会判断上述的检测结果无效，从而不会使耳机误播放；如果互容检测信号大于阈值B，则会判断上述的检测结果有效，从而执行播放。
当存在光照时，如果用户摘掉耳机，但是因光照而使TVS二极管D0的电容变化量△Cj0大于阈值A，那么并不会认为用户摘掉耳机了，从而继续播放，无法退出。此时，如果用于表示互容变化量△Cmbody的互容检测信号小于阈值B，则会判断上述的检测结果无效，从而不会使耳机误播放；如果互容检测信号大于阈值B，则会判断上述的检测结果有效，从而继续执行播放。
本申请实施例中，接近检测电路200的一个检测周期中包括第一时段、第二时段和第三时段。这三个时段分别用于第一检测通道的自容检测、第二检测通道的自容检测、以及第一检测通道和第二检测通道之间的互容检测。这里对第一时段、第二时段和第三时段在时间上的先后顺序不做限定。
例如，该检测周期中按照时间先后分别包括第一时段、第二时段和第三时段。其中，第一时段用于获取第一检测通道对应的自容变化量，第二时段用于获取第二检测通道对应的自容变化量，第三时段用于获取第一检测通道的检测电极与第二检测通道的检测电极之间对应的互容变化量。完成一次检测后，可以根据自容检测和互容检测的数据，综合确定对第一检测通道和第二检测通道的检测结果。这样，在一个检测周期内就可以得到相应检测通道的准确的检测结果。
在对若干个检测通道进行检测时，可以是串行检测也可以是并行检测。为了提高可操作性，优选地，通常采用串行检测的方式。如图2所示，在一个检测周期中，对检测通道C0上的检测电极的自容变化量和检测通道C1上的检测电极的自容变化量进行检测，并对二者之间的互容变化量进行检测；接着，在下一个检测周期中，对检测通道C2上的检测电极的自容变化量和检测通道C3上的检测电极的自容变化量进行检测，并对二者之间的互容变化量进行检测；依次，类似地，在后续的检测周期中按照顺序对剩余的检测通道进行检测，直至最终对检测通道CN-1上的检测电极的自容变化量和检测通道CN上的检测电极的自容变化量进行检测，并对二者之间的互容变化量进行检测。
可选地，如图2所示，接近检测电路200还可以包括多路选择器230。多路选择器230与可穿戴设备中的若干个检测通道、自容驱动电路210和互容驱动电路220相连，并用于将若干个检测通道中待检测的检测通道电连接到所述自容驱动电路210或所述互容驱动电路220。
进一步地，信号处理电路215可以包括模拟前端（Analog Front End，AFE）电路240。AFE电路240与多路选择器230相连，用于接收自容检测信号和互容检测信号，并对自容检测信号和互容检测信号进行信号调理以提高自容检测信号和互容检测信号的信号质量。
进一步地，信号处理电路215可以包括数据采集电路（Data AcquisitionCircuit，DAQ）250和数字信号处理电路（Digital Signal Processor，DSP）260。
DAQ 250用于采集自容检测信号和互容检测信号。例如，DAQ 250可以与AFE电路240相连，用于采集经过AFE电路240处理后的自容检测信号和互容检测信号。DSP电路260与DAQ电路250相连，用于根据自容检测信号和互容检测信号确定检测结果。
多路选择器（Multiplexer）230也可以称为多路复用器、数据选择器等，是一种可以从多个信号中选择一个信号进行输入或输出的器件。其具体描述可参考相关技术中对多路选择器的描述，此处不再赘述。任何一个检测通道都可以通过多路选择器230切换连接至自容驱动电路210、互容驱动电路220和AFE电路240。
例如，当前检测的是第一检测通道的检测电极对地的自电容，那么多路选择器230可以在若干个检测通道中，选通第一检测通道，从而使自容驱动电路210的驱动信号可以被输入至第一检测通道，并使第一检测通道输出的自容检测信号可以通过多路选择器230输出至AFE电路240中。
又例如，当前检测的是第二检测通道的检测电极对地的自电容，那么多路选择器230可以在若干个检测通道中，选通第二检测通道，从而使自容驱动电路210的驱动信号可以被输入至第二检测通道，并使第二检测通道输出的自容检测信号可以通过多路选择器230输出至AFE电路240中。
又例如，当前检测的是第一检测通道的检测电极和第二检测通道的检测电极之间的互电容，那么多路选择器230可以在若干个检测通道中，选通第一检测通道和第二检测通道，从而使自容驱动电路210的驱动信号被输入至第一检测通道，并使第二检测通道输出的互容检测信号通过多路选择器230输出至AFE电路240中；或者使自容驱动电路210的驱动信号被输入至第二检测通道，并使第一检测通道输出的互容检测信号通过多路选择器230输出至AFE电路240中。
AFE电路240是包括放大电路、滤波电路、模数转换电路等在内的集成组件，可以用来对自容检测信号和互容检测信号进行放大、滤波、信号转换等操作。本申请实施例对AFE电路240的具体结构不做限定。其具体描述可参考相关技术中对AFE电路的描述，此处不再赘述。
此外，接近检测电路200还可以包括其他电路组件，例如辅助电路、供电电路等，此处不再示意。
接近检测电路200可以是集成电路，即上述的各个电路模块210至260可以集成在一个芯片上；或者，上述的各个电路模块210至260也可以是分立的电路模块。本申请实施例对此不做限定。
本申请实施例还提供一种可穿戴设备，包括上述本申请各种实施例中的接近检测电路200。
本申请实施例还提供了一种接近检测方法300。该方法可以应用于上述本申请各种实施例中的接近检测电路200和可穿戴设备。如图3所示，该方法300可以包括：
310，向可穿戴设备中的待检测的第一检测通道输入自容驱动信号，其中，所述第一检测通道上连接有静电放电ESD保护电路；
320，获取所述第一检测通道在所述自容驱动信号的作用下输出的自容检测信号，所述自容检测信号关联于所述第一检测通道的检测电极的自电容相对于自容基础电容的自容变化量以及所述ESD保护电路受光照所引起的电容变化量，所述自容基础电容包括：没有用户接近所述第一检测通道的检测电极且所述ESD保护电路没有受到光照时，所述第一检测通道的检测电极的自电容；
330，向所述第一检测通道和第二检测通道中的一个检测通道输出互容驱动信号；
340，获取在所述互容驱动信号的作用下，所述第一检测通道和所述第二检测通道中的另一个检测通道输出的互容检测信号，所述互容检测信号关联于互容变化量，所述互容变化量为所述第一检测通道的检测电极与所述第二检测通道的检测电极之间的互电容相对于互容基础电容的互容变化量，所述互容基础电容包括：没有用户接近所述第一检测通道的检测电极和所述第二检测通道的检测电极时，所述第一检测通道的检测电极与所述第二检测通道的检测电极之间的互电容；
350，根据所述自容检测信号和所述互容检测信号确定用户是否接近所述可穿戴设备的检测结果。
可选地，在一个实施例中，可以根据所述互容检测信号判断所述自容检测信号是否有效；所述自容检测信号被判断为有效时，根据所述自容检测信号确定所述检测结果。
可选地，在一个实施例中，当所述互容检测信号大于预设的第一阈值时，判断所述自容检测信号为有效；和/或，当所述互容检测信号小于所述第一阈值时，判断所述自容检测信号为无效；其中，所述第一阈值用于指示用户接近所述可穿戴设备时的互容检测信号的阈值。
可选地，在一个实施例中，所述自容检测信号被判断为无效时，重新获取所述自容检测信号。
可选地，在一个实施例中，所述自容检测信号被判断为有效时，根据所述自容检测信号确定所述检测结果，包括：所述自容检测信号被判断为有效时，若所述自容检测信号大于预设的第二阈值，确定用户接近所述可穿戴设备；其中，所述第二阈值用于指示用户接近所述可穿戴设备时的自容检测信号的阈值。
可选地，在一个实施例中，在一个检测周期的第一时段获取所述第一检测通道对应的所述自容变化量，在所述检测周期的第二时段获取所述第二检测通道对应的所述自容变化量，在所述检测周期的第三时段获取所述第一检测通道的检测电极与所述第二检测通道的检测电极之间对应的所述互容变化量。
优选地，本申请提供的ESD保护器件采用TVS，TVS的静电保护效果较好，本申请提供的检测电路可以采用普通的TVS，以避免采用特定的TVS带来的选型困难及成本较高的问题。本申请提供的检测电路可以在保障ESD防护的同时，提高接近检测的准确性且能大大减少整个检测电路的成本。
应理解，本申请实施例的接近检测方法300与本申请实施例的接近检测电路200对应，其中的相关描述可以参考前述各实施例，为了简洁，在此不再赘述。
作为示例而非限定，本申请实施例中的可穿戴设备可以包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或部分功能的设备，例如智能手表或智能眼镜等；也可以包括只专注于某一类应用功能，且需要和其它设备例如智能手机等配合使用的设备，例如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等。
需要说明的是，在不冲突的前提下，本申请描述的各个实施例和/或各个实施例中的技术特征可以任意的相互组合，组合之后得到的技术方案也应落入本申请的保护范围。
应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本申请的保护范围内。
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 (17)

1.一种接近检测电路，其特征在于，设置于可穿戴设备中，所述接近检测电路与所述可穿戴设备中的若干个检测通道相连，所述若干个检测通道中的至少部分检测通道上连接有静电放电ESD保护电路，所述接近检测电路包括：
自容驱动电路，用于向所述若干个检测通道中待检测的第一检测通道输入自容驱动信号，所述第一检测通道上连接有所述ESD保护电路，所述第一检测通道在所述自容驱动信号的作用下输出的自容检测信号，关联于所述第一检测通道的检测电极的自电容相对于自容基础电容的自容变化量以及所述ESD保护电路受光照所引起的电容变化量，所述自容基础电容包括：没有用户接近所述第一检测通道的检测电极且所述ESD保护电路没有受到光照时，所述第一检测通道的检测电极的自电容；
互容驱动电路，用于向所述第一检测通道和第二检测通道中的一个检测通道输出互容驱动信号，其中，在所述互容驱动信号的作用下，所述第一检测通道和所述第二检测通道中的另一个检测通道输出的互容检测信号，关联于互容变化量，所述互容变化量为所述第一检测通道的检测电极与所述第二检测通道的检测电极之间的互电容相对于互容基础电容的互容变化量，所述互容基础电容包括：没有用户接近所述第一检测通道的检测电极和所述第二检测通道的检测电极时，所述第一检测通道的检测电极与所述第二检测通道的检测电极之间的互电容；及
信号处理电路，用于根据所述自容检测信号和所述互容检测信号确定用户是否接近所述可穿戴设备的检测结果。
2.根据权利要求1所述接近检测电路，其特征在于，所述互容检测信号用于判断所述自容检测信号是否有效。
3.根据权利要求2所述的接近检测电路，其特征在于，
当所述互容检测信号大于预设的第一阈值时，所述自容检测信号被判断为有效；和/或，
当所述互容检测信号小于所述第一阈值时，所述自容检测信号被判断为无效；
其中，所述第一阈值用于指示用户接近所述可穿戴设备时的互容检测信号的阈值。
4.根据权利要求2所述的接近检测电路，其特征在于，
所述自容检测信号被判断为有效时，所述自容检测信号用于确定所述检测结果；和/或，
所述自容检测信号被判断为无效时，所述接近检测电路重新获取所述自容检测信号。
5.根据权利要求4所述的接近检测电路，其特征在于，所述信号处理电路用于：
所述自容检测信号被判断为有效时，若所述自容检测信号大于预设的第二阈值，确定用户接近所述可穿戴设备；
其中，所述第二阈值用于指示用户接近所述可穿戴设备时的自容检测信号的阈值。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的接近检测电路，其特征在于，所述接近检测电路的一个检测周期包括第一时段、第二时段和第三时段，其中，所述第一时段用于获取所述第一检测通道对应的所述自容变化量，所述第二时段用于获取所述第二检测通道对应的所述自容变化量，所述第三时段用于获取所述第一检测通道的检测电极与所述第二检测通道的检测电极之间对应的所述互容变化量。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的接近检测电路，其特征在于，所述ESD保护电路包括瞬变电压抑制TVS二极管。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的接近检测电路，其特征在于，所述接近检测电路还包括：
多路选择器，与所述若干个检测通道、所述自容驱动电路和所述互容驱动电路相连，用于将所述若干个检测通道中待检测的检测通道电连接到所述自容驱动电路或所述互容驱动电路。
9.根据权利要求8所述的接近检测电路，其特征在于，所述信号处理电路包括：
数据采集电路DAQ，用于采集所述自容检测信号和所述互容检测信号；以及，
数字信号处理电路DSP，与所述DAQ相连，用于根据所述自容检测信号和所述互容检测信号确定所述检测结果。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的接近检测电路，其特征在于，所述可穿戴设备包括真无线立体声TWS耳机、智能手表或者智能眼镜。
11.一种可穿戴设备，其特征在于，包括上述权利要求1至10中任一项所述的接近检测电路。
12.一种接近检测方法，其特征在于，包括：
向可穿戴设备中的待检测的第一检测通道输入自容驱动信号，其中，所述第一检测通道上连接有静电放电ESD保护电路；
获取所述第一检测通道在所述自容驱动信号的作用下输出的自容检测信号，所述自容检测信号关联于所述第一检测通道的检测电极的自电容相对于自容基础电容的自容变化量以及所述ESD保护电路受光照所引起的电容变化量，所述自容基础电容包括：没有用户接近所述第一检测通道的检测电极且所述ESD保护电路没有受到光照时，所述第一检测通道的检测电极的自电容；
向所述第一检测通道和第二检测通道中的一个检测通道输出互容驱动信号；
获取在所述互容驱动信号的作用下，所述第一检测通道和所述第二检测通道中的另一个检测通道输出的互容检测信号，所述互容检测信号关联于互容变化量，所述互容变化量为所述第一检测通道的检测电极与所述第二检测通道的检测电极之间的互电容相对于互容基础电容的互容变化量，所述互容基础电容包括：没有用户接近所述第一检测通道的检测电极和所述第二检测通道的检测电极时，所述第一检测通道的检测电极与所述第二检测通道的检测电极之间的互电容；
根据所述自容检测信号和所述互容检测信号确定用户是否接近所述可穿戴设备的检测结果。
13.根据权利要求12所述方法，其特征在于，所述根据所述自容检测信号和所述互容检测信号确定用户是否接近所述可穿戴设备的检测结果，包括：
根据所述互容检测信号判断所述自容检测信号是否有效；
所述自容检测信号被判断为有效时，根据所述自容检测信号确定所述检测结果。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据所述互容检测信号判断所述自容检测信号是否有效，包括：
当所述互容检测信号大于预设的第一阈值时，判断所述自容检测信号为有效；和/或，
当所述互容检测信号小于所述第一阈值时，判断所述自容检测信号为无效；
其中，所述第一阈值用于指示用户接近所述可穿戴设备时的互容检测信号的阈值。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述自容检测信号被判断为无效时，重新获取所述自容检测信号。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述自容检测信号被判断为有效时，根据所述自容检测信号确定所述检测结果，包括：
所述自容检测信号被判断为有效时，若所述自容检测信号大于预设的第二阈值，确定用户接近所述可穿戴设备；
其中，所述第二阈值用于指示用户接近所述可穿戴设备时的自容检测信号的阈值。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，其特征在于，在一个检测周期的第一时段获取所述第一检测通道对应的所述自容变化量，在所述检测周期的第二时段获取所述第二检测通道对应的所述自容变化量，在所述检测周期的第三时段获取所述第一检测通道的检测电极与所述第二检测通道的检测电极之间对应的所述互容变化量。
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