CN112313611B - 一种电容检测电路、电容检测方法、触控芯片以及电子设备 - Google Patents
一种电容检测电路、电容检测方法、触控芯片以及电子设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112313611B CN112313611B CN201980000896.4A CN201980000896A CN112313611B CN 112313611 B CN112313611 B CN 112313611B CN 201980000896 A CN201980000896 A CN 201980000896A CN 112313611 B CN112313611 B CN 112313611B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- capacitor
- voltage
- switch unit
- counteracting
- capacitance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 73
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 267
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 77
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 61
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 30
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 27
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/96—Touch switches
- H03K17/962—Capacitive touch switches
- H03K17/9622—Capacitive touch switches using a plurality of detectors, e.g. keyboard
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
- G06F3/04166—Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
- G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
- G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
- H03K2217/96—Touch switches
- H03K2217/9607—Capacitive touch switches
- H03K2217/96071—Capacitive touch switches characterised by the detection principle
- H03K2217/960725—Charge-transfer
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
- H03K2217/96—Touch switches
- H03K2217/9607—Capacitive touch switches
- H03K2217/960735—Capacitive touch switches characterised by circuit details
- H03K2217/96074—Switched capacitor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
一种电容检测电路、电容检测方法、触控芯片以及电子设备,所述电容检测电路包括:控制模块(112)、电荷转移模块(142)、处理模块(152)、驱动模块(122)以及抵消模块(132),所述控制模块(112)用于通过控制所述驱动模块(122)对待测电容进行充电处理;所述抵消模块(132)用于对所述待测电容进行M次电荷抵消处理;所述电荷转移模块(142)用于对所述M次电荷抵消处理后所述待测电容的电荷进行转化处理生成输出电压;所述处理模块(152)用于根据所述输出电压确定所述待测电容的电容变化量。所述电容检测电路能够提升抵消电路的抵消效率,降低对抵消电容的电容量的需求,即使较小的抵消电容的电容量也能够抵消较大的待测电容的基础电容量,降低了成本,显著降低各个抵消电压源的噪声。
Description
技术领域
本申请涉及触控技术领域,尤其涉及一种电容检测电路、电容检测方法、触控芯片以及电子设备。
背景技术
对自电容检测来说,其原理是检测电极与系统地之间形成的电容,称之为自电容检测,当没有手指等导致出现外加电场时,检测电极与系统地之间形成的电容具有基础电容量或初始电容量。当手指靠近或触摸检测电极时,检测电极和系统地之间的电容量会变大,通过检测该电容的变化量,可以判断用户的相关触控操作。
在电容触控领域,柔性屏是一个重要的发展方向。当利用上述自电容原理实现电容触控检测时,由于柔性屏往往比传统电容触控屏更薄,导致检测电极相对于系统地距离更近(也就是所形成的电容的两个电极板之间距离更小),因而该电容的基础电容量显著高于传统电容触控屏的该电容的基础电容量。当有手指触控时,自电容的变化量相对于基础电容量的比率明显低于传统电容触控屏,电容的变化量较小由此导致产生的电信号也很小,容易被电路噪声淹没而无法检测到。已有的自电容检测技术需要先抵消基础电容量,然后再进行自电容检测。由于柔性屏的通道基础电容很大,目前采用抵消方式需要巨大的电容,造成芯片面积巨大,再由于电容触控动辄需要几十或上百通道,使得现在基础电容量抵消方法除了成本高之外芯片尺寸严重超标,没有很大实用价值。
发明内容
有鉴于此,本申请实施例所解决的技术问题之一在于提供一种电容检测电路、触控芯片以及电子设备,用以克服现有技术中上述缺陷。
本申请实施例提供了一种电容检测电路,其包括:控制模块、电荷转移模块、处理模块、驱动模块以及抵消模块,所述控制模块用于通过控制所述驱动模块对待测电容进行充电处理;所述抵消模块用于对所述待测电容进行M次电荷抵消处理;所述电荷转移模块用于对所述M次电荷抵消处理后所述待测电容的电荷进行转化处理生成输出电压;所述处理模块用于根据所述输出电压确定所述待测电容的电容变化量。
本申请实施例提供了一种电容检测方法,应用于电容检测电路,其包括:控制驱动模块对待测电容进行充电处理;控制抵消模块对抵消电容进行充电处理以及控制所述抵消电容对所述待测电容进行M次电荷抵消处理;控制电荷转移模块对M次电荷抵消处理后的所述待测电容的电荷进行转化处理生成输出电压;以及根据所述输出电压,控制处理模块确定所述待测电容的电容变化量。
本申请实施例提供了一种触控芯片,包括:本申请任一实施例所述的电容检测电路。
本申请实施例提供了一种电子设备,其包括本申请任一实施例所述的触控芯片。
本申请实施例提供的技术方案中,由于电容检测电路包括:控制模块、电荷转移模块、处理模块、驱动模块以及抵消模块,所述控制模块用于通过控制所述驱动模块对待测电容进行充电处理、所述抵消模块用于对抵消电容进行充电处理以及对所述待测电容进行M次电荷抵消处理;所述电荷转移模块用于对所述M次电荷抵消处理后所述待测电容的电荷进行转化处理生成输出电压;所述处理模块用于根据所述输出电压确定所述待测电容的电容变化量,当应用于自电容检测时,能够提升抵消电路的抵消效率,降低对抵消电容的电容量的需求,即使较小的抵消电容的电容量也能够抵消较大的待测电容的基础电容量,降低了成本,显著降低各个抵消电压源的噪声。
附图说明
图1是本申请实施例的电容触控系统结构示意图;
图2是本申请实施例的电容检测电路结构示意图;
图3是本申请实施例的针对图2中电容量检测电路工作时的时序图;
图4是本申请另一实施例的电容检测电路结构示意图;
图5是本申请另一实施例的针对图4中电容量检测电路工作时的时序图;
图6是本申请另一实施例的电容检测电路结构示意图;
图7是本申请另一实施例的针对图6中电容量检测电路工作时的时序图;
图8是本申请另一实施例的电容检测电路结构示意图;
图9是本申请另一实施例的针对图8中电容量检测电路工作时的时序图;
图10是本申请另一实施例的电容检测电路结构示意图;
图11是本申请另一实施例的针对图10中电容量检测电路工作时的时序图;
图12是本申请另一实施例的电容检测电路结构示意图;
图13是本申请另一实施例的针对图12中电容量检测电路工作时的时序图;
图14是本申请实施例的待测电容抵消方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请的部分实施例采用举例的方式进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在各例子中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
图1为本申请实施例一电容触控系统结构示意图;如图1所示,其包含触控传感器101、触控芯片102和主机103。触控传感器101为双层结构,包括驱动通道Tx和感应通道Rx,在本实施例中,分别有5根驱动通道和5根感应通道,它们对系统地的基础电容量记为C1~C5和C6~C10。在进行自电容检测时,触控芯片102会扫描每一根通道,包括每一根驱动通道和每一根感应通道对系统地的电容量,并计算每一根通道对系统地的电容变化量。当手指靠近或触摸触控屏时,手指靠近或触摸位置的通道对系统地的电容量会变大。如图1所示,假如手指与驱动通道Tx之间的电容量为Cd,手指与感应通道Rx之间的电容量为Cs。例如,当手指靠近驱动通道Tx2和感应通道Rx3时,由于人体作为导体是与系统地相连的,驱动通道Tx2对系统地的电容量会变为C2+Cd,感应通道Rx3对系统地的电容量会变成C8+Cs。触控芯片102检测到驱动通道Tx2和感应通道Rx3对系统地的电容量都会变大,而其它通道对系统地的电容量不变或者近似不变或者较小,因此可计算出触摸位置在驱动通道Tx2和感应通道Rx3相交的位置,将该位置处的坐标发送主机103以实现各种功能的触控操作。值得注意的是,虽然本案中对通道分别命名为驱动通道和感应通道,但本领域技术人员可以理解,在自电容检测模式下,无论是驱动通道还是感应通道,单个通道既是接收触控芯片102输出的驱动信号的通道,也是用于输出感应信号的通道,这与互容模式下驱动通道只负责接收驱动信号而感应通道只负责输出感应信号是不同的。
本实施例中,电容检测电路具体配置在上述图1的触控芯片102上,因此,可理解上述触控芯片102包括下述实施例中所述的电容检测电路。
图2为本申请实施例电容检测电路结构示意图。如图2所示,电容检测电路包括:控制模块112、驱动模块122、抵消模块132、电荷转移模块142以及处理模块152,驱动模块122、抵消模块132、电荷转移模块142具体配置在前端电路中。所述控制模块112用于通过控制所述驱动模块122对所述待测电容进行充电处理,所述抵消模块用于对所述待测电容进行M次电荷抵消处理,以使得抵消电容对待测电容进行电荷抵消处理;所述电荷转移模块142用于对所述电荷抵消处理后所述待测电容的电荷进行转化处理生成输出电压;所述处理模块152用于根据所述输出电压(Vout)确定所述待测电容被外加电场影响前后的电容变化量。
如图2所示,所述驱动模块122包括第一开关单元K1(以一个单一的开关实现为例),所述控制模块112进一步用于控制第一开关单元K1处于闭合状态以使所述驱动模块122对所述待测电容Cx进行充电处理。进一步地,所述第一开关单元K1处于闭合状态时,所述待测电容Cx的第一端电连接第一电压(Vcc),第二端电连接第二电压接地,所述第一电压高于所述第二电压。本实施例中,VCC为正的供电电压。
如图2所示,所述抵消模块132包括第二开关单元K2(以一个单一的开关实现为例)以及第三开关单元K3(以一个单一的开关实现为例),其中,第二开关单元K2连接抵消电容Cc的一端,第三开关单元K3连接抵消电容的另一端,第二开关单元K2和第三开关单元K3可以处于不同的闭合状态,以实现对抵消模块中的抵消电容对所述待测电容进行M次电荷抵消处理。
具体地,当所述抵消模块132包括第二开关单元K2以及第三开关单元K3时,所述控制模块112控制所述第二开关单元和所述第三开关单元在所述第一闭合状态与第二闭合状态来回切换M次,以使所述抵消电容对所述待测电容进行电荷抵消。具体地,所述抵消模块对所述抵消电容进行充电处理时,所述第二开关单元K2、所述第三开关单元K3处于所述第一闭合状态时,所述抵消电容Cc的第一端通过所述第二开关单元K2电连接第三电压(-Vcc),所述抵消电容Cc的第二端通过第三开关单元K3电连接第四电压(Vcc),所述第四电压高于所述第三电压。可选的,第四电压的绝对值可以等于第三电压的绝对值。
具体地,所述抵消电容对所述待测电容进行电荷抵消处理时,控制模块112控制所述第二开关单元K2和所述第三开关单元K3处于第二闭合状态时,所述抵消电容Cc的第一端与所述待测电容Cx第一端电连接,所述抵消电容Cc的第二端与第五电压(-Vcc)电连接,所述第五电压低于所述待测电容Cx的第二端电连接的第二电压(GND)。本实施例中,-Vcc为负的供电电压。进一步地,所述抵消电容对所述待测电容进行电荷抵消处理时,所述控制模块112控制所述第二开关单元K2和所述第三开关单元K3在第一闭合状态和第二闭合状态之间来回切换M次,由于待测电容和抵消电容经过充电处理之后存储的电荷量不同,待测电容的值远大于抵消电容的值,由此可以通过控制电路从充电状态切换到抵消状态时,抵消电容对待测电容进行M次电荷抵消处理以实现对大的待测电容的抵消。
如图2所示,在所述电荷转移模块142单元与所述抵消模块132之间设置有第四开关单元K4(以一个单一的开关实现为例),对应地,所述控制模块112进一步控制第四开关单元K4处于闭合状态以使所述电荷转移模块142与所述待测电容Cx电连接,以对所述电荷抵消处理后所述待测电容Cx的电荷进行转化处理生成输出电压VOUT。
本实施例中,电荷转移模块142具体为全差分放大电路,进一步地,该全差分放大电路的正相端可与所述第四开关K4电连接,该全差分放大电路的负相端与共模工作电压VCM连接。在该全差分放大电路中,在其正相端与输出端之间、负相端与输出端之间均设置有反馈电阻Rf以及反馈电容Cf。
本实施例中,第一开关单元K1、第四开关单元K4为单刀单掷开关。第二开关单元K2、第三开关单元K3为单刀双掷开关,为更好的说明在抵消阶段中开关单元的切换,配置了触点1、触点2、触点3和触点4,其中触点1和触点3位于充电支路上,具体可以包括连接到-Vcc的触点1和连接到Vcc的触点3。
图3为本申请实施例针对图2中电容检测电路工作时的时序图;在本申请实施例中,一个检测周期包括t1-t4时段,详细时序如下:
t1时段,第一开关单元K1导通(即K1处于闭合状态),第二开关单元K2接到触点1(即处于第一闭合状态)、第三开关单元K3接到触点3(即处于第一闭合状态),第四开关单元K4关断,待测电容Cx和抵消电容Cc同时充电。t1时段结束时,待测电容Cx电压为Vcc,抵消电容Cc电压为-2Vcc,电荷转移模块的输出电压VOUT为0。此时,待测电容Cx存储的电荷量Q1=Vcc*Cx,抵消电容Cc储存的电荷量Q2=-2Vcc*Cc。
t2时段,第一开关单元K1、第四开关单元K4关断,第二开关单元K2在触点1(即处于第一闭合状态)和触点2(即处于第二闭合状态)的位置来回切换M次,与此同时,第三开关单元K3在触点3(即处于第一闭合状态)和触点4(即处于第二闭合状态)的位置来回切换M次,每次第二开关单元K2和第三开关单元K3同时从第一闭合状态切换到第二闭合状态时,Cx存储的电荷会被Cc存储的电荷抵消一部分,重复M次,达到稳态后,由电荷守恒定律,有Vcc*Cx-2M*Vcc*Cc=Vx*Cx+M*(Vx+Vcc)*Cc成立,可得待测电容Cx的电压Vx=(Vcc*Cx-3M*Vcc*Cc)/(Cx+M*Cc)。
t3时段,第一开关单元K1关断,第二开关单元K2接到触点1(即处于第一闭合状态)、第三开关单元K3接到触点3(即处于第一闭合状态),第四开关单元K4导通,根据待测电容Cx的电压Vx大小,存在以下几种情况:
若Vx>Vcm,待测电容Cx与抵消电容Cc同时向电荷转移模块转移电荷,直至待测电容Cx电压达到Vcm。在这个过程中,电荷转移模块的输出电压VOUT为负向的电压。
若Vx=Vcm,则不存在待测电容Cx与抵消电容Cc向电荷转移模块转移电荷的过程,电荷转移模块的输出电压VOUT为0。此时电路达到完美抵消状态。通过合理设置电路的参数,使得在无触摸时电路能够达到完全抵消状态,能够将待测电容Cx的基础电容量完全抵消,则在有触摸时,待测电容Cx的电容量变大,输出电压VOUT完全是由触摸导致的。因此,这种状态下检测灵敏度最高。
若Vx<Vcm,电荷转移模块会通过反馈网络Rf和Cf对待测电容Cx和Cc充电,直至Cx和Cc电压达到Vcm。在这个过程中,电荷转移模块的输出电压Vout为正向的电压。
t4过程,第一开关单元K1断开,第二开关单元K2和第三开关单元K3处于第一闭合状态,且第四开关单元K4断开,电荷转移模块复位,输出电压VOUT变为0。
由上述可见,在t2时段结束时:Vcc*Cx-2M*Vcc*Cc=Vx*Cx+M*(Vx+Vcc)*Cc。
由上述可见,t3时段结束时待测电容Cx和抵消电容Cc的电压一定为Vcm,则转移的电荷量为:
ΔQ=Vx*Cx+M*(Vx+Vcc)*Cc
-(Vcm*Cx+M*(Vcm+Vcc)*Cc)
=(Vcc-Vcm)*Cx—M*(3Vcc+Vcm)*Cc
根据t1-t4的时序过程,可得转移的电荷量为ΔQ=(Vcc-Vcm)*(Cxo+ΔC)—M*(3Vcc+Vcm)*Cc,当完全抵消状态时,转移的电荷量ΔQ=(VCC-VCM)·ΔC,并且可得输出电压的平均值为VOUT=2ΔQ·f·Rf,f表示检测频率,其数值为t1-t4构成的一个检测周期的倒数。
在完全抵消状态时,Vx=Vcm,则有以下关系成立:
(Vcc-Vcm)*Cxo=M*(3Vcc+Vcm)*Cc
可得抵消电容Cc的电容量为Cc=Cxo*(Vcc-Vcm)/[M*(Vcm+3*Vcc)],特别地,当VCC=2VCM时,可得抵消电容Cc的电容量大小为Cc=Cxo/(7*M),所述抵消电容Cc的参数和M的值成反比例关系,所述M的值越大,所述抵消电容的电容值越小。根据待测电容Cx的基础电容量Cxo的大小,合理设置抵消电容Cc和M的参数,更好的实现抵消电容对待测电容进行的电荷抵消处理,例如,根据待测电容Cx的基础电容量Cxo的大小,在输出电压为0的情况下,设置抵消电容Cc和M的参数,使得在无触摸时电路能够达到完全抵消状态。
当M=20的时候,此时Cc=Cxo/140,可以大幅度降低抵消电容Cc的电容值大小,从而降低成本。在本申请实施例中,M可以为5、10、20、50等任意数值,可以根据实际需求设置M值,本申请对于M的取值不做限定。
图4本申请另一实施例的电容检测电路结构示意图;如图4所示,与上述实施例大致相同,其包括:控制模块112、驱动模块122、抵消模块132、电荷转移模块142以及处理模块152,与上述实施例不同的是,所述第二开关单元K2和所述第三开关单元K3处于第二闭合状态时,所述抵消电容Cc的第一端与所述待测电容Cx的第一端电连接,所述抵消电容Cc的第二端与第六电压(GND)电连接,所述第六电压等于所述待测电容Cx的第二端电连接的第二电压(GND)。即上述图2中充电支路和抵消支路中的负电压-Vcc被替换为系统地。第一开关单元K1-第四开关单元K4的设置与上述图2所示实施例相同,开关动作控制也相同。
图5为本申请另一实施例针对图4中电容检测电路工作时的时序图;在本申请实施例中,一个检测周期仍然包括t1-t4时段,详细时序如下:
t1时段,第一开关单元K1导通,第二开关单元K2接到触点1、第三开关单元K3接到触点3,第四开关单元K4关断,待测电容Cx和抵消电容Cc同时充电。t1时段结束时,待测电容Cx电压为Vcc,抵消电容Cc电压为-Vcc,电荷转移模块的输出电压VOUT为0。此时,待测电容Cx存储的电荷量Q1=Vcc*Cx,抵消电容Cc储存的电荷量Q2=-Vcc*Cc。
t2时段,第一开关单元K1、第四开关单元K4关断,第二开关单元K2和第三开关单元K3同时在第一闭合状态和第二闭合状态来回切换M次,每次第二开关单元K2从触点1切换到触点2和第三开关单元K3从触点3切换到触点4时,Cx存储的电荷会被Cc存储的电荷抵消一部分,重复M次,达到稳态后,由电荷守恒定律,有Vcc*Cx-M*Vcc*Cc=Vx*Cx+M*Vx*Cc成立,可得待测电容Cx的电压Vx=Vcc(Cx-M*Cc)/(Cx+M*Cc)。
t3时段,第一开关单元K1关断,第二开关单元K2和第三开关单元K3处于第一闭合状态,第四开关单元K4导通,根据Vx电压大小,存在以下几种情况:
若Vx>Vcm,待测电容Cx与抵消电容Cc同时向电荷转移模块转移电荷,直至待测电容Cx电压达到Vcm。在这个过程中,电荷转移模块的输出电压VOUT为负向的电压。
若Vx=Vcm,则不存在待测电容Cx与抵消电容Cc向电荷转移模块转移电荷的过程,电荷转移模块的输出电压VOUT为0。此时电路达到完美抵消状态。通过合理设置电路的参数,使得在无触摸时电路能够达到完全抵消状态,能够将待测电容Cx的基础电容量完全抵消,则在有触摸时,待测电容Cx的电容量变大,输出电压VOUT完全是由触摸导致的。因此,这种状态下检测灵敏度最高。
若Vx<Vcm,电荷转移模块会通过反馈网络Rf和Cf对待测电容Cx和Cc充电,直至Cx和Cc电压达到Vcm。在这个过程中,电荷转移模块的输出电压Vout为正向的电压。
t4过程,第四开关单元K4断开,电荷转移模块复位,输出电压VOUT变为0。
根据t1-t4的时序过程,可得转移的电荷量为ΔQ=(Vcc-Vcm)(Cxo+ΔC)-M*(Vcm+Vcc)*Cc。当完全抵消状态时,转移的电荷量ΔQ=(VCC-VCM)·ΔC,在完全抵消状态时,Vx=Vcm,则有以下关系成立:
(Vcc-Vcm)Cxo=M*(Vcm+Vcc)*Cc
Cc=Cxo*(Vcc-Vcm)/[M*(Vcm+Vcc)],特别地,当VCC=2VCM时,可得抵消电容Cc的电容量大小为Cc=Cxo/(3*M)。根据待测电容Cx的基础电容量Cxo的大小,合理设置抵消电容Cc和M的参数,更好的实现抵消电容对待测电容进行的电荷抵消处理,通过合理设置电路的参数,使得在无触摸时电路能够达到完全抵消状态。
当M=20的时候,此时Cc=Cxo/60,可以大幅度降低抵消电容Cc的电容值大小,从而降低成本。在本申请实施例中,M可以为5、10、20、50等任意数值,可以根据实际需求设置M值,本申请对于M的取值不做限定。
图6本申请实施例六电容检测电路结构示意图;如图6所示,与上述实施例大致相同,其包括:控制模块112、驱动模块122、抵消模块132、电荷转移模块142以及处理模块152。与上述实施例不同的是,所述抵消模块132包括第二开关单元(不包括第三开关单元K3),所述控制模块112进一步用于控制所述第二开关单元K2处于第一闭合状态并形成充电支路以使所述驱动模块122对所述抵消电容Cc进行充电处理。当所述第二开关单元K2处于所述第一闭合状态时,所述抵消电容Cc的第一端通过所述第二开关单元K2电连接第七电压(-VCC),所述抵消电容Cc的第二端电连接第八电压(GND),所述第七电压低于所述第八电压。
进一步地,本实施例中,所述控制模块112控制所述第二开关单元K2在第一闭合状态和第二闭合状态之间来回切换M次,以使所述抵消电容Cc对所述待测电容Cx进行电荷抵消处理。当所述第二开关单元K2处于第二闭合状态时,所述抵消电容Cc的第一端与所述待测电容Cx的第一端电连接,所述抵消电容Cc的第二端与所述第八电压(GND)电连接,所述第八电压等于所述待测电容Cx的第二端电连接的第二电压(GND)。
图7为本申请另一实施例针对图6中电容检测电路工作时的时序图;在本申请实施例中,一个检测周期仍然包括t1-t4时段,详细时序如下:
t1时段,第一开关单元K1导通,第二开关单元K2接到触点1,第四开关单元K4关断,待测电容Cx和抵消电容Cc同时充电。t1时段结束时,待测电容Cx电压为Vcc,抵消电容Cc电压为-Vcc,电荷转移模块的输出电压VOUT为0。此时,待测电容Cx存储的电荷量Q1=Vcc*Cx,抵消电容Cc储存的电荷量Q2=-Vcc*Cc。
t2时段,第一开关单元K1、第四开关单元K4关断,第二开关单元K2在触点1和触点2的位置来回切换M次,每次第二开关单元K2从触点1切换到触点2时,Cx存储的电荷会被Cc存储的电荷抵消一部分,重复M次,达到稳态后,由电荷守恒定律,有Vcc*Cx-M*Vcc*Cc=Vx*Cx+M*Vx*Cc成立,可得待测电容Cx的电压Vx=Vcc*(Cx-M*Cc)/(Cx+M*Cc)。
t3时段,第一开关单元K1关断,第二开关单元K2接到触点1(即处于第一闭合状态),第四开关单元K4导通,根据Vx电压大小,存在以下几种情况:
若Vx>Vcm,待测电容Cx与抵消电容Cc同时向电荷转移模块转移电荷,直至待测电容Cx电压达到Vcm。在这个过程中,电荷转移模块的输出电压VOUT为负向的电压。
若Vx=Vcm,则不存在待测电容Cx与抵消电容Cc向电荷转移模块转移电荷的过程,电荷转移模块的输出电压VOUT为0。此时电路达到完美抵消状态。通过合理设置电路的参数,使得在无触摸时电路能够达到完全抵消状态,能够将待测电容Cx的基础电容量完全抵消,则在有触摸时,待测电容Cx的电容量变大,输出电压VOUT完全是由触摸导致的。因此,这种状态下检测灵敏度最高。
若Vx<Vcm,电荷转移模块会通过反馈网络Rf和Cf对待测电容Cx和Cc充电,直至Cx和Cc电压达到Vcm。在这个过程中,电荷转移模块的输出电压Vout为正向的电压。
t4过程,第四开关单元K4断开,电荷转移模块复位,输出VOUT变为0。
由上述可见,在t2时段结束时:
Vcc*Cx-M*Vcc*Cc=Vx*Cx+M*Vx*Cc。
由上述可见,t3时段结束时待测电容Cx和抵消电容Cc的电压一定为VCM,则转移的电荷量为:
ΔQ=Vx*Cx+M*Vx*Cc-(Vcm*Cx+M*Vcm*Cc)
=(Vcc-Vcm)*Cx-M*(Vcc+Vcm)*Cc
根据t1-t4的时序过程,可得转移的电荷量为ΔQ=(Vcc-Vcm)*(Cxo+ΔC)-M*(Vcc+Vcm)*Cc。当完全抵消状态时,转移的电荷量ΔQ=(VCC-VCM)·ΔC,在完全抵消状态时,则有以下关系成立:
(Vcc-Vcm)*Cxo=M*(Vcc+Vcm)*Cc
可得抵消电容Cc的电容量为Cc=Cxo*(Vcc-Vcm)/[M*(Vcm+Vcc)],特别地,当VCC=2VCM时,可得抵消电容Cc的电容量大小为Cc=Cxo/(3*M),所述抵消电容Cc的值和M的值成反比例关系,所述M的值越大,所述抵消电容的电容值越小。根据待测电容Cx的基础电容量Cxo的大小,合理设置抵消电容Cc和M的参数,更好的实现抵消电容对待测电容进行的电荷抵消处理,通过合理设置电路的参数,使得在无触摸时电路能够达到完全抵消状态。
当M=20的时候,此时Cc=Cxo/60,可以大幅度降低抵消电容Cc的电容值大小,从而降低成本。在本申请实施例中,M可以为5、10、20、50等任意数值,可以根据实际需求设置M值,本申请对于M的取值不做限定。
本申请的电路控制时序图,通过控制开关在第一闭合状态和第二闭合状态来回切换M次,能够大幅度提升抵消电路的抵消效率,降低对抵消电容的电容量的需求,更好的满足柔性屏需抵消较大的待测电容的需求。
图8本申请另一实施例电容检测电路结构示意图;如图8所示,与上述实施例相同,其包括:控制模块112、驱动模块122、抵消模块132、电荷转移模块142以及处理模块152,与上述实施例不同的是,所述抵消电容Cc的第一端通过所述第二开关单元K2电连接第九电压(GND),所述抵消电容Cc的第二端通过第三开关单元K3电连接第十电压(GND),所述第二开关单元K2和所述第三开关单元K3处于第二闭合状态时,所述抵消电容Cc的第一端与所述待测电容Cx的第一端电连接,所述抵消电容Cc的第二端与第六电压(GND)电连接,所述第六电压等于所述待测电容Cx的第二端电连接的第二电压(GND)。
图9为本申请另一实施例针对图8中电容检测电路工作时的时序图;如图9所示,一个检测周期仍然包括t1-t4时段,详细时序如下:
t1时段,第一开关单元K1导通(即处于闭合状态),第二开关单元K2接到触点1(即处于第一闭合状态),第三开关单元K3接到触点3(即处于第一闭合状态),第四开关单元K4关断,待测电容Cx被充电。t1时段结束时,待测电容Cx电压为Vcc。
t2时段,第一开关单元K1关断,第四开关单元K4关断,第二开关单元K2和第三开关单元K3同时在第一闭合状态和第二闭合状态来回切换M次,每次第二开关单元K2和第三开关单元K3从第一闭合状态切换到第二闭合状态时,Cx存储的电荷会被Cc存储的电荷抵消一部分,重复M次,达到稳态后,由电荷守恒定律,有Vcc*Cx=Vx*Cx+M*Vx*Cc成立,可得待测电容Cx的电压Vx=Vcc*Cx/(Cx+M*Cc)。
t3时段,第一开关单元K1断开,第二开关单元K2接到触点1(即处于第一闭合状态),第三开关单元K3接到触点3(即处于第一闭合状态),第四开关单元K4导通(即处于闭合状态),Cx与电荷转移模块连接。
若Vx>Vcm,待测电容Cx与抵消电容Cc同时向电荷转移模块转移电荷,直至待测电容Cx电压达到Vcm。在这个过程中,电荷转移模块的输出电压VOUT为负向的电压。
若Vx=Vcm,则不存在待测电容Cx与抵消电容Cc向电荷转移模块转移电荷的过程,电荷转移模块的输出电压VOUT为0。此时电路达到完美抵消状态。通过合理设置电路的参数,使得在无触摸时电路能够达到完全抵消状态,能够将待测电容Cx的基础电容量完全抵消,则在有触摸时,待测电容Cx的电容量变大,输出电压VOUT完全是由触摸导致的。因此,这种状态下检测灵敏度最高。
若Vx<Vcm,电荷转移模块会通过反馈网络(Rf和Cf组成)对待测电容Cx和抵消电容Cc充电,直至待测电容Cx和抵消电容Cc的电压都达到Vcm。在这个过程中,电荷转移模块的输出电压VOUT为正向的电压。
t4时段,第一开关单元K1断开,第二开关单元K2和第三开关单元K3处于第一闭合状态,且第四开关单元K4断开,待测电容Cx和抵消电容Cc复位,电荷转移模块复位,输出电压VOUT变为0。
具体的,本实施例描述了如何确定抵消电容Cc的电容大小。当没有手指触摸或靠近(即ΔC=0)时,调整该抵消电容Cc的电容大小,使得该待测电容Cx的电压Vx=Vcm,从而得到该抵消电容Cc的电容大小为Cc=Cx*(Vcc-Vcm)/(M*Vcm)。这时,待测电容Cx和该抵消电容Cc不会对电荷转移模块142释放电荷或吸收电荷,或者说抵消电容Cc对待测电容Cx抵消达到完美,电荷转移模块142输出的电压Vout=0V。
当手指触摸或靠近(即ΔC≠0)时,若Vx>Vcm,待测电容Cx和抵消电容Cc会对电荷转移模块142的反馈电阻Rf和电容Cf释放电荷直到待测电容Cx电压到达Vx=Vcm,这时电荷转移模块142会输出一个负向电压Vout。若Vx<Vcm,电荷转移模块142会通过其反馈电阻Rf和电容Cf向待测电容Cx和抵消电容Cc释放电荷直到待测电容Cx电压到达Vx=Vcm,这时电荷转移模块142会输出一个正向电压Vout。
由上述可见,在t2时段结束时:Vcc*Cx=Vx*Cx+M*Vx*Cc。
由上述可见,t3时段结束时待测电容Cx和抵消电容Cc的电压一定为Vcm,则转移的电荷量为:
ΔQ=Vx*Cx+M*Vx*Cc-(Vcm*Cx+M*Vcm*Cc)
=Vcc*Cx-Vcm*Cx-M*Vcm*Cc
根据t1-t4的时序过程,可得转移的电荷量为ΔQ=Vcc(Cxo+ΔC-Vcm*Cxo-M*Vcm*Cc。当完全抵消状态时,转移的电荷量ΔQ=Vcc*ΔC,电荷量ΔQ只与待测电容Cx的电容变化量ΔC相关,而与待测电容Cx的基础电容Cxo无关,电荷转移模块142输出的电压Vout直接反应该待测电容的Cx的电容变化量ΔC,并且可得输出电压的平均值为VOUT=2ΔQ·f·Rf,f表示检测频率,其数值为t1-t4构成的一个检测周期的倒数。
在完全抵消状态时,Vx=Vcm,则有以下关系成立:
Vcc*Cxo-Vx*Cxo-M*Vcm*Cc=0
可得抵消电容Cc的电容量为Cc=Cxo*(Vcc-Vcm)/(M*Vcm),特别地,当VCC=2VCM时,可得抵消电容Cc的电容量大小为Cc=Cxo/M,所述抵消电容Cc的值和M的值成反比例关系,所述M的值越大,所述抵消电容的电容值越小。根据待测电容Cx的基础电容Cxo的大小,合理设置抵消电容Cc和M的参数,更好的实现抵消电容对待测电容进行的电荷抵消处理,通过合理设置电路的参数,使得在无触摸时电路能够达到完全抵消状态。
当M=20的时候,此时Cc=Cxo/20,可以大幅度降低抵消电容Cc的电容值大小,从而降低成本。在本申请实施例中,M可以为5、10、20、50等任意数值,可以根据实际需求设置M值,本申请对于M的取值不做限定。
再有,由于△C一般比较小,为了降低噪声,提高灵敏度,需要重复前面三个阶段,即t1、t1和t3阶段,重复N次,每次在检测阶段,处理电路会把输出电压Vout测量下来,然后把N次结果按照权重求和,求和后电压作为一次检测结果输出。对于本申请任一实施例均可采用这种方法。
图10本申请另一实施例电容检测电路结构示意图;如图10所示本申请实施例的另外一种电容检测电路结构,与上述实施例相同,其包括:控制模块112、驱动模块122、抵消模块132、电荷转移模块142以及处理模块152,与上述实施例不同的是,所述抵消电容Cc的第一端通过所述第二开关单元K2电连接第九电压(GND),所述抵消电容Cc的第二端直接接第十电压(GND),所述第二开关单元K2处于第二闭合状态时,所述抵消电容Cc的第一端与所述待测电容Cx的第一端电连接,所述第十电压等于所述待测电容Cx的第二端电连接的第二电压(GND)。
图11为本申请另一实施例针对图10中电容检测电路工作时的时序图;与上述实施例相同,一个检测周期仍然包括t1-t4时段,与上述实施例不同的是,本实施例的电容检测电路没有第三开关单元,无需对第三开关单元进行控制,电路结构和电路控制更加简单。
图12本申请另一实施例电容检测电路结构示意图。如图12所示,与上述实施例相同,其包括:控制模块112、驱动模块122、抵消模块132、电荷转移模块142以及处理模块152,抵消电容Cc的第一端通过所述第二开关单元K2电连接第九电压(GND),所述抵消电容Cc的第二端通过第三开关单元K3电连接第十电压(GND),所述第二开关单元K2和所述第三开关单元K3处于第二闭合状态时,所述抵消电容Cc的第一端与所述待测电容Cx的第一端电连接,所述抵消电容Cc的第二端与第六电压(GND)电连接,所述第六电压等于所述待测电容Cx的第二端电连接的第二电压(GND)。与上述实施例不同的是,所述电荷转移模块142在其正相端与输出端之间或者负相端与输出端之间设置有反馈电阻Rf以及反馈电容Cf,图12以负相端与输出端之间设置有反馈电阻Rf以及反馈电容Cf为例进行说明。
图13为本申请另一实施例针对图12中电容检测电路工作时的时序图;与上述实施例控制方式类似,本申请实施例不再详细描述。
当然,本申请的其它实施例的电容检测电路结构均可采用这种单端电荷转移模块,此单端结构可以少用一组反馈电阻和电容,电路更加简单。
本申请实施例能够在简化电路结构的同时,提升抵消电路的抵消效率,降低对抵消电容的电容量的需求,即使较小的抵消电容的电容量也能够抵消较大的待测电容的基础电容量,降低了成本,显著降低各个抵消电压源的噪声。
应理解,在实际应用中,由于与驱动模块、抵消模块、待测电容器等相关的电压参数或电容参数等都可能存在一定的误差,可能不能使得抵消电路完全抵消待测电容器的基础电容,即基础电容对放大器的输出电压的贡献量可能不是绝对为零。因此,这里,该抵消电路抵消该基础电容,可以指抵消电路完全抵消该基础电容,或者近似地抵消该基础电容(例如该基础电容被抵消的电容量达到一定阈值等)。
本申请还提供一种待测电容抵消方法,应用于电容检测电路,如图14所示,该方法包括:
S1401,控制驱动模块对待测电容进行充电处理;
S1402,控制抵消模块对抵消电容进行充电处理以及控制所述抵消电容对所述待测电容进行M次电荷抵消处理;
S1403,控制电荷转移模块对电荷抵消处理后的所述待测电容的电荷进行转化处理生成输出电压;
S1404,根据所述输出电压,控制处理模块确定所述待测电容被外加电场影响前后的电容变化量。
可选的,该方法包括:所述驱动模块包括第一开关单元,控制第一开关单元处于闭合状态,以使驱动模块对待测电容进行充电处理。可选的,该方法包括:所述抵消模块包括第二开关单元以及第三开关单元,控制所述第二开关单元和所述第三开关单元处于第一闭合状态并形成充电支路以使所述抵消模块对所述抵消电容进行充电处理。
可选的,该方法包括:控制所述第二开关单元和所述第三开关单元在所述第一闭合状态与第二闭合状态来回切换M次,以使所述抵消电容对所述待测电容进行M次电荷抵消处理。
可选的,该方法包括:所述抵消模块包括第二开关单元,所述第二开关单元处于第一闭合状态并形成充电支路以使所述抵消模块对所述抵消电容进行充电处理。
可选的,该方法包括:所述抵消模块包括第二开关单元,控制第二开关单元在第一闭合状态与第二闭合状态来回切换M次,以使所述抵消电容对所述待测电容进行电荷抵消处理。
可选的,该方法包括:控制第四开关单元处于闭合状态以使所述电荷转移模块与所述待测电容电连接,以对所述电荷抵消处理后所述待测电容的电荷进行转化处理生成输出电压。
可选的,该方法包括:控制所述第四开关单元处于断开状态,以对所述电荷转移模块进行复位。
可选的,该方法包括:控制所述电荷转移模块检测N次,得到N个输出电压,所述处理模块用于根据所述N个输出电压确定所述待测电容被外加电场影响前后的电容变化量。
本申请实施例还提供一种电子设备,其包括本申请任一项实施例中所述的触控芯片。
在上述实施例中,考虑到抵消电容Cc是集成在触控芯片内,因此,抵消电容越小,触控芯片的面积以及成本也就随之越小。为此,在具体应用场景中,优选在可减小检测到的待测电容的基础电容量的前提下,选用具有最小电容量的抵消电容形成上述电容检测电路。
需要说明的是,上述实施例中,虽然以一个单一的开关各个开关单元为例进行说明,但是,实际上,也可以一电路组合结构的方式实现,其中组成的元件可以具有通断功能的任意电子元器件只要可以形成充电支路、抵消支路,且可实现从充电支路到抵消支路的切换,以及使得检测电路进入电荷转移状态即可。
另外,当基于互电容检测实现触控检测时,如果互电容的基础电容量比较大以至于可影响到互电容的变化率,则也可以应用本申请下述实施例的思想。
本申请实施例的电子设备以多种形式存在,包括但不限于:
(1)移动通信设备:这类设备的特点是具备移动通信功能,并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括:智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机,以及低端手机等。
(2)超移动个人计算机设备:这类设备属于个人计算机的范畴,有计算和处理功能,一般也具备移动上网特性。这类终端包括:PDA、MID和UMPC设备等,例如iPad。
(3)便携式娱乐设备:这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括:音频、视频播放器(例如iPod),掌上游戏机,电子书,以及智能玩具和便携式车载导航设备。
(4)服务器:提供计算服务的设备,服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等,服务器和通用的计算机架构类似,但是由于需要提供高可靠的服务,因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。
(5)其他具有数据交互功能的电子装置。
至此,已经对本主题的特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下,在权利要求书中记载的动作可以按照不同的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序,以实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务处理和并行处理可以是有利的。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (30)
1.一种电容检测电路,其特征在于,包括:控制模块、电荷转移模块、处理模块、驱动模块以及抵消模块,所述控制模块用于通过控制所述驱动模块对待测电容进行充电处理;所述抵消模块用于对所述待测电容进行M次电荷抵消处理;所述电荷转移模块用于对所述M次电荷抵消处理后所述待测电容的电荷进行转化处理生成输出电压;所述处理模块用于根据所述输出电压确定所述待测电容的电容变化量;
所述抵消模块包括抵消电容、第二开关单元以及第三开关单元,所述第二开关单元连接所述抵消电容的一端,所述第三开关单元连接所述抵消电容的另一端;
所述抵消模块用于对所述待测电容进行M次电荷抵消处理包括:
所述控制模块用于控制所述第二开关单元和所述第三开关单元处于第一闭合状态,以使所述抵消模块对所述抵消电容进行充电处理;
所述控制模块用于控制所述第二开关单元和所述第三开关单元处于第二闭合状态,以使所述抵消电容对所述待测电容进行电荷抵消处理;以及
所述控制模块用于控制所述第二开关单元和所述第三开关单元在所述第一闭合状态与所述第二闭合状态来回切换M次,以使所述抵消电容对所述待测电容进行M次电荷抵消处理。
2.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述驱动模块包括第一开关单元,所述控制模块进一步用于控制第一开关单元处于闭合状态,以使所述驱动模块对所述待测电容进行充电处理。
3.根据权利要求2所述的电路,其特征在于,所述第一开关单元处于闭合状态时,所述待测电容的第一端电连接第一电压,第二端电连接第二电压,所述第一电压高于所述第二电压。
4.根据权利要求3所述的电路,其特征在于,所述第一电压由正电压源提供,所述第二电压为接地电压。
5.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述第二开关单元、所述第三开关单元处于所述第一闭合状态时,所述抵消电容的第一端通过所述第二开关单元电连接第三电压,所述抵消电容的第二端通过第三开关单元电连接第四电压,所述第四电压高于所述第三电压;以及所述第二开关单元和所述第三开关单元处于第二闭合状态时,所述抵消电容的第一端与所述待测电容的第一端电连接,所述抵消电容的第二端与第五电压电连接,所述第五电压低于所述待测电容的第二端电连接的第二电压。
6.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述第二开关单元、所述第三开关单元处于所述第一闭合状态时,所述抵消电容的第一端通过所述第二开关单元电连接第三电压,所述抵消电容的第二端通过第三开关单元电连接第四电压,所述第四电压高于所述第三电压;以及
所述第二开关单元和所述第三开关单元处于第二闭合状态时,所述抵消电容的第一端与所述待测电容的第一端电连接,所述抵消电容的第二端与第六电压电连接,所述第六电压等于所述待测电容的第二端电连接的第二电压。
7.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述抵消模块包括第二开关单元,所述抵消模块用于对所述待测电容进行M次电荷抵消处理包括:
所述控制模块用于控制所述第二开关单元处于第一闭合状态以使所述抵消模块对所述抵消电容进行充电处理;
所述控制模块用于控制所述第二开关单元处于第二闭合状态以使所述抵消电容对所述待测电容进行电荷抵消处理;以及
所述控制模块用于控制所述第二开关单元在所述第一闭合状态与第二闭合状态来回切换M次,以使所述抵消电容对所述待测电容进行M次电荷抵消处理。
8.根据权利要求7所述的电路,其特征在于,所述第二开关单元处于所述第一闭合状态时,所述抵消电容的第一端通过所述第二开关单元电连接第七电压,所述抵消电容的第二端电连接第八电压,所述第七电压低于所述第八电压;以及
所述第二开关单元处于第二闭合状态时,所述抵消电容的第一端与所述待测电容的第一端电连接,所述抵消电容的第二端与所述第八电压电连接,所述第八电压等于所述待测电容的第二端电连接的第二电压。
9.根据权利要求7所述的电路,其特征在于,所述第二开关单元处于所述第一闭合状态时,所述抵消电容的第一端通过所述第二开关单元电连接第九电压,所述抵消电容的第二端接第十电压,所述第九电压等于第十电压;以及
所述第二开关单元处于第二闭合状态时,所述抵消电容的第一端与所述待测电容的第一端电连接,所述抵消电容的第二端与所述第十电压电连接,所述第十电压等于所述待测电容的第二端电连接的第二电压。
10.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述抵消电容的电容值和M的值与所述待测电容的大小相关,以使所述抵消电容对所述待测电容进行M次电荷抵消处理。
11.根据权利要求10所述的电路,其特征在于,所述抵消电容的电容值和M的值成反比例关系,所述M的值越大,所述抵消电容的电容值越小。
12.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,还包括:第四开关单元,所述控制模块进一步用于控制所述第四开关单元处于闭合状态以使所述电荷转移模块与所述待测电容电连接,以对所述M次电荷抵消处理后所述待测电容的电荷进行转化处理生成输出电压。
13.根据权利要求12所述的电路,其特征在于,所述控制模块进一步用于控制所述第四开关单元处于断开状态,以对所述电荷转移模块进行复位。
14.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述控制模块用于控制电荷转移模块检测N次,得到N个输出电压,所述处理模块用于根据所述N个输出电压确定所述待测电容的电容变化量。
15.一种电容检测方法,应用于电容检测电路,其特征在于:
控制驱动模块对待测电容进行充电处理;
控制抵消模块对所述待测电容进行M次电荷抵消处理;
控制电荷转移模块对M次电荷抵消处理后的所述待测电容的电荷进行转化处理生成输出电压;以及
根据所述输出电压,控制处理模块确定所述待测电容的电容变化量;
所述抵消模块包括抵消电容、第二开关单元以及第三开关单元,所述第二开关单元连接所述抵消电容的一端,所述第三开关单元连接所述抵消电容的另一端;
控制抵消模块对所述待测电容进行M次电荷抵消处理包括:
控制所述第二开关单元和所述第三开关单元处于第一闭合状态,以使所述抵消模块对所述抵消电容进行充电处理;
控制所述第二开关单元和所述第三开关单元处于第二闭合状态,以使所述抵消电容对所述待测电容进行电荷抵消处理;以及
控制所述第二开关单元和所述第三开关单元在所述第一闭合状态与所述第二闭合状态来回切换M次,以使所述抵消电容对所述待测电容进行M次电荷抵消处理。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,所述驱动模块包括第一开关单元,控制第一开关单元处于闭合状态,以使所述驱动模块对所述待测电容进行充电处理。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述第一开关单元处于闭合状态时,所述待测电容的第一端电连接第一电压,第二端电连接第二电压,所述第一电压高于所述第二电压。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述第一电压为正电压源,所述第二电压为接地。
19.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,所述第二开关单元、所述第三开关单元处于所述第一闭合状态时,所述抵消电容的第一端通过所述第二开关单元电连接第三电压,所述抵消电容的第二端通过第三开关单元电连接第四电压,所述第四电压高于所述第三电压;以及所述第二开关单元和所述第三开关单元处于第二闭合状态时,所述抵消电容的第一端与所述待测电容的第一端电连接,所述抵消电容的第二端与第五电压电连接,所述第五电压低于所述待测电容的第二端电连接的第二电压。
20.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,所述第二开关单元、所述第三开关单元处于所述第一闭合状态时,所述抵消电容的第一端通过所述第二开关单元电连接第三电压,所述抵消电容的第二端通过第三开关单元电连接第四电压,所述第四电压高于所述第三电压;以及
所述第二开关单元和所述第三开关单元处于第二闭合状态时,所述抵消电容的第一端与所述待测电容的第一端电连接,所述抵消电容的第二端与第六电压电连接,所述第六电压等于所述待测电容的第二端电连接的第二电压。
21.根据权利要求15-18中任意一项所述的方法,其特征在于,所述抵消模块包括第二开关单元,控制抵消模块对所述待测电容进行M次电荷抵消处理包括:
所述抵消模块包括第二开关单元,
控制所述第二开关单元处于第一闭合状态,以使所述抵消模块对所述抵消电容进行充电处理;
控制所述第二开关单元处于第二闭合状态,以使所述抵消电容对所述待测电容进行电荷抵消处理;以及
控制所述第二开关单元在所述第一闭合状态与所述第二闭合状态来回切换M次,以使所述抵消电容对所述待测电容进行M次电荷抵消处理。
22.根据权利要求21所述的方法,其特征在于,所述第二开关单元处于所述第一闭合状态时,所述抵消电容的第一端通过所述第二开关单元电连接第七电压,所述抵消电容的第二端电连接第八电压,所述第七电压低于所述第八电压;以及
所述第二开关单元处于第二闭合状态时,所述抵消电容的第一端与所述待测电容的第一端电连接,所述抵消电容的第二端与所述第八电压电连接,所述第八电压等于所述待测电容的第二端电连接的第二电压。
23.根据权利要求21所述的方法,其特征在于,所述第二开关单元处于所述第一闭合状态时,所述抵消电容的第一端通过所述第二开关单元电连接第九电压,所述抵消电容的第二端接第十电压,所述第九电压等于第十电压;以及
所述第二开关单元处于第二闭合状态时,所述抵消电容的第一端与所述待测电容的第一端电连接,所述抵消电容的第二端与所述第十电压电连接,所述第十电压等于所述待测电容的第二端电连接的第二电压。
24.根据权利要求15-18中任意一项所述的方法,其特征在于,所述抵消电容的电容值和M的值与所述待测电容的大小相关,以使所述抵消电容对所述待测电容进行M次电荷抵消处理。
25.根据权利要求24所述的方法,其特征在于,所述抵消电容的电容值和M的值成反比例关系,所述M的值越大,所述抵消电容的电容值越小。
26.根据权利要求15-18中任意一项所述的方法,其特征在于,电容检测电路包括第四开关单元,控制所述第四开关单元处于闭合状态以使所述电荷转移模块与所述待测电容电连接,以对所述M次电荷抵消处理后所述待测电容的电荷进行转化处理生成输出电压。
27.根据权利要求26所述的方法,其特征在于,进一步控制所述第四开关单元处于断开状态,以对所述电荷转移模块进行复位。
28.根据权利要求15-18中任意一项所述的方法,其特征在于,控制电荷转移模块检测N次,得到N个输出电压,所述处理模块根据所述N个输出电压确定所述待测电容的电容变化量。
29.一种触控芯片,包括:权利要求1-14任一项所述的电路。
30.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求29所述的触控芯片。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/CN2019/088819 WO2020237503A1 (zh) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | 一种电容检测电路、电容检测方法、触控芯片以及电子设备 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112313611A CN112313611A (zh) | 2021-02-02 |
CN112313611B true CN112313611B (zh) | 2024-03-19 |
Family
ID=73551951
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201980000896.4A Active CN112313611B (zh) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | 一种电容检测电路、电容检测方法、触控芯片以及电子设备 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11206019B2 (zh) |
EP (1) | EP3770738B1 (zh) |
CN (1) | CN112313611B (zh) |
WO (1) | WO2020237503A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3798807A4 (en) * | 2019-08-01 | 2021-05-19 | Shenzhen Goodix Technology Co., Ltd. | CAPACITY MEASUREMENT METHOD |
KR102623568B1 (ko) | 2020-03-03 | 2024-01-11 | 선전 구딕스 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드 | 커패시턴스 검출 회로, 센서, 칩 및 전자 기기 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107690584A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-02-13 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 电容检测电路、电容检测的方法、触摸检测装置和终端设备 |
CN107980115A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-05-01 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 电容检测装置、触控装置和终端设备 |
CN108475155A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-31 | 深圳市为通博科技有限责任公司 | 电容检测电路、触摸检测装置和终端设备 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7075316B2 (en) * | 2003-10-02 | 2006-07-11 | Alps Electric Co., Ltd. | Capacitance detector circuit, capacitance detection method, and fingerprint sensor using the same |
JP5622596B2 (ja) * | 2011-01-13 | 2014-11-12 | アルプス電気株式会社 | 容量検出装置 |
CN203084673U (zh) | 2013-01-23 | 2013-07-24 | 成都有形科技有限公司 | 主动式电容笔 |
CN103941889B (zh) | 2014-03-17 | 2017-07-18 | 汉王科技股份有限公司 | 电容笔、电容触控面板和触控装置 |
CN105468170B (zh) | 2014-08-13 | 2018-09-11 | 比亚迪股份有限公司 | 电容笔与触摸屏之间的数据传输方法、系统和装置 |
KR102520695B1 (ko) | 2015-12-31 | 2023-04-13 | 엘지디스플레이 주식회사 | 능동형 스타일러스 펜과 그를 포함한 터치 센싱 시스템, 및 그 구동방법 |
TWI621984B (zh) * | 2016-12-02 | 2018-04-21 | 瑞鼎科技股份有限公司 | 電容値量測電路及電容値量測方法 |
CN206877306U (zh) * | 2017-04-12 | 2018-01-12 | 北京集创北方科技股份有限公司 | 感应电容测量装置 |
-
2019
- 2019-05-28 EP EP19920628.5A patent/EP3770738B1/en active Active
- 2019-05-28 CN CN201980000896.4A patent/CN112313611B/zh active Active
- 2019-05-28 WO PCT/CN2019/088819 patent/WO2020237503A1/zh unknown
-
2020
- 2020-09-30 US US17/060,028 patent/US11206019B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107690584A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-02-13 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 电容检测电路、电容检测的方法、触摸检测装置和终端设备 |
CN107980115A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-05-01 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 电容检测装置、触控装置和终端设备 |
CN108475155A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-31 | 深圳市为通博科技有限责任公司 | 电容检测电路、触摸检测装置和终端设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112313611A (zh) | 2021-02-02 |
EP3770738A4 (en) | 2021-05-05 |
EP3770738A1 (en) | 2021-01-27 |
EP3770738B1 (en) | 2022-02-23 |
US20210021265A1 (en) | 2021-01-21 |
US11206019B2 (en) | 2021-12-21 |
WO2020237503A1 (zh) | 2020-12-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111164557B (zh) | 电容检测电路、触控芯片及电子设备 | |
JP5411670B2 (ja) | 静電容量型タッチパネルの信号処理回路 | |
EP3798809B1 (en) | Capacitance detection circuit, detection chip and electronic device | |
JP2011170617A (ja) | 静電容量型タッチセンサ | |
US11650696B2 (en) | Noise detection circuit, self-capacitance detection method, touch chip, and electronic device | |
CN112313611B (zh) | 一种电容检测电路、电容检测方法、触控芯片以及电子设备 | |
US11326907B2 (en) | Circuit and method for capacitance detection, touch chip and electronic device | |
US11686753B2 (en) | Capacitance detection method and circuit | |
JP2011113186A (ja) | 静電容量型タッチパネルの信号処理回路 | |
CN101957698B (zh) | 电容式触控板的对象定位检测器及方法 | |
CN116931758A (zh) | 一种电容检测电路、芯片和电子设备 | |
JP2014013441A (ja) | タッチパネルの制御回路、制御方法およびそれらを用いたタッチパネル入力装置、電子機器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |