CN113287027B - 一种电容检测电路、触控装置、终端设备和电容检测方法 - Google Patents
一种电容检测电路、触控装置、终端设备和电容检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113287027B CN113287027B CN201980004036.8A CN201980004036A CN113287027B CN 113287027 B CN113287027 B CN 113287027B CN 201980004036 A CN201980004036 A CN 201980004036A CN 113287027 B CN113287027 B CN 113287027B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- capacitor
- switch
- sub
- charge
- 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
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
一种电容检测电路、触控装置和终端设备和电容检测方法,有利于提高电容检测的精度。该电容检测电路(100)包括电容转移模块(120)和处理模块(130)。电容转移模块(120)包括充放电子电路(123)、抵消子电路(121)和转移储存子电路(122)。充放电子电路(123)用于对抵消子电路(121)和待测电容器(110)进行充电。抵消子电路(121)用于抵消待测电容器(110)的基础电荷量。转移储存子电路(122)用于在待测电容器(110)及抵消子电路(121)充电后,转移并储存待测电容器(110)和抵消子电路(121)的电荷量的差值。处理模块(130)用于对转移储存子电路(122)两端的电荷差进行处理,并根据电荷差获得待测电容器(110)的电容变化信息。
Description
技术领域
本申请涉及电容检测领域,更具体地,涉及一种电容检测电路、触控装置和终端设备。
背景技术
电容型传感器被广泛应用于各种电子设备中,例如,该电容传感器可以用作输入设备提供输入信息,例如,位置、运动、作用力和持续时间等信息。在有些需要高精度电容检测的场景中,提升电容型传感器的检测精度将成为一个重要课题。
发明内容
本申请实施例提供了一种电容检测电路、触控装置和终端设备。所述电容检测电路、触控装置和终端设备,能够实现精准检测待测电容器的自电容的电容变化量。
第一方面,提供了一种电容检测电路,用于检测待测电容器,电容检测电路包括电荷转移模块和处理模块。电荷转移模块用于将待测电容器受到外界的触摸而引起的电容变化所导致的电荷变化量转移至电容检测电路的内部并进行储存。电荷转移模块包括充放电子电路、抵消子电路和转移储存子电路。充放电子电路用于对待测电容器、抵消子电路进行充电或放电。抵消子电路用于抵消待测电容器在未触摸状态下充电后所积累的基础电荷量。转移储存子电路用于将待测电容器的电容变化量所导致的电荷变化量转移至电容检测电路内部,并储存于转移储存子电路,待测电容器受到外界的触摸而引起的电容变化所导致的电荷变化量为抵消子电路和待测电容器两端的电荷差值。处理模块用于根据转移储存子电路两端储存的电荷获得待测电容器的电容变化信息。
现有技术中,检测触摸状态下的待测电容器的电容变化量,往往先直接检测待测电容器的电容值,再与待测电容器的基础电容值作差得到电容变化量。相对于现有技术,本申请因为只检测所述待测电容器的电容变化量,电容值的变化更容易被捕捉,能够实现精确检测,检测精度更高。
可选地,抵消子电路充电后所积累的电荷量等于待测电容器在未触摸状态下充电后所积累的基础电荷量。
可选地,转移储存子电路跨接抵消子电路和待测电容器,且满足抵消子电路的阻抗远远大于转移储存子电路的阻抗,如此一来可以实现将外部信号对电容检测电路的干扰进一步分压,衰减外部信号对电容检测电路的干扰。
可选地,处理模块可以包括电荷转电压子电路、模数转换子电路和数字处理子电路。电荷转电压子电路用于将转移储存子电路两端的电荷差转换成放大的电压信号,以便进一步处理。模数转换子电路用于将电荷转电压子电路所输出的模拟信号转换为数字信号。数字处理子电路用于对模数转换子电路所输出的数字信号进行进一步分析处理,获得待测电容器的电容变化信息。
可选地,电荷转电压子电路包括运算放大器和反馈器件,反馈器件的一端连接至运算放大器的反向输入端,反馈器件的另一端连接至运算放大器的输出端。电荷转电压子电路将转移储存子电路两端的电荷差值负反馈至零,并输出半圆弧形的信号波形,以便于后面进一步的处理。
可选地,充放电子模块可以包括两个电源,分别用于对待测电容器和抵消子电路进行充电。两个电源可以是连接到电压源的电流源,电流源可以是固定电流源或者可变电流源;两个电源还可以是与电阻相连接的电压源,电阻可以是固定电阻或者可变电阻。
本申请还提供了一种触控装置,所述触控装置包括上述任意一种电容检测电路。
本申请还提供了一种终端设备,所述触控装置包括上述任意一种电容检测电路。
本申请还提供了一种自电容检测方法,所述电容检测方法包括:
步骤一,在电路初始状态下,对所述抵消子电路和所述待测电容器进行充电,使所述抵消子电路两端所积累的电荷量等于所述待测电容器在未触摸状态下所积累的基础电荷量;
步骤二,将所述待测电容器的电容变化量所导致的电荷变化量所述抵消子电路和所述待测电容器两端的电荷差值转移储存至所述转移储存子电路两端,所述待测电容器受到外界的触摸而引起的电容变化所导致的电荷变化量为所述抵消子电路和所述待测电容器两端的电荷差值;在所述电荷差值转移的同时,将所述待测电容器、所述抵消子电路的电荷放电至零;
步骤三,根据所述转移储存子电路两端储存的电荷量获取所述待测电容器的电容变化信息。
可选地,所述步骤二包括,将抵消子电路和待测电容器两端的电荷量放电至零;
可选地,在上述检测方法的步骤三中,处理模块对信号的处理可分解为,先由电荷转电压子电路将转移储存子电路两端的电荷转换成电压信号,接着由模数转换子电路将模拟信号转换为数字信号,再由数字处理子电路根据数字信号获得待测电容器的电容变化信息。
可选地,在一种实施例的工作过程中,一个周期的执行顺序为首先执行步骤一,然后同时执行步骤二和步骤三;可重复执行,执行次数自行设定。这里需要注意的是,除了第一个周期的步骤一需要在电路初始状态下执行,其他周期的步骤一不需要限定在电路初始状态下执行。
一般而言,在电路中包含闪烁噪声,闪烁噪声是低频段的主要噪声源,噪声强度比例于1/f,闪烁噪声的中心频点为零频点。当输出信号频率与闪烁噪声的中心频点相同时,此时闪烁噪声对输出信号的干扰最大,也即是对电容检测电路的噪声干扰最大。可以通过开关调制的方式将闪烁噪声和输出信号调制到不同频率,将有效减少闪烁噪声对电容检测电路的检测准确度的影响。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本申请的电容检测电路的基础结构示意图;
图2是根据本申请一实施例的电容检测电路的结构示意图;
图3是根据本申请一实施例充电时外部干扰信号的等效电路图;
图4是根据本申请一实施例的一种电容检测方法的时序图和波形图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
本申请涉及一种电容检测电路,应用于触控领域,用于检测待测电容器的自电容变化信息。请参阅图1,本申请提供的电容检测电路100包括:电荷转移模块120和处理模块130,电荷转移模块用于将待测电容器110的电容变化量所导致的电荷变化量转移并储存至电容检测电路内部,处理模块用于处理转移并储存至电容检测电路内部的待测电容器的电容变化量所导致的电荷变化量,以获得待测电容器的电容变化信息。
电荷转移模块120包括抵消子电路121、转移储存子电路122及充放电子电路123。充放电子电路用于对抵消子电路和待测电容器进行充电或放电。抵消子电路用于抵消待测电容器在未触摸状态下充电后所积累的基础电荷量。转移储存子电路用于将待测电容器的电容变化量所导致的电荷变化量转移至电容检测电路内部,并储存于转移储存子电路,待测电容器受到外界的触摸而引起的电容变化所导致的电荷变化量为抵消子电路和待测电容器两端的电荷差值。
待测电容器在未触摸状态下充电后所积累的电荷量,称为基础电荷量。抵消子电路充电后所积累的电荷量等于待测电容器充电后所积累的基础电荷量。但由于噪声干扰等因素,有时抵消子电路充电后所积累的电荷量与待测电容器充电后所积累的基础电荷量之间有细微偏差。由此可知,充电后,抵消子电路所积累的电荷量和待测电容器所积累的电荷量的差值等于待测电容器的电容变化量所导致的待测电容器的电荷变化量。待测电容器的电荷变化量是指相对于待测电容器在未触摸状态下充电后所积累的基础电荷量,待测电容器在触摸状态下充电后所积累的电荷量与该基础电荷量的差别量。将抵消子电路充电后所积累的电荷量和待测电容器充电后所积累的电荷量的差值转移并储存至转移储存子电路,也即将待测电容器的电容变化量所导致的电荷变化量转移并储存至转移储存子电路。再利用处理模块130对转移储存子电路两端的电荷量进行处理,即可检测到待测电容器的电容变化的相关信息。
一般而言,待测电容器的基础电容值远远大于待测电容器的电容变化量,因此,基础电容值的存在对精确检测待测电容器的电容变化量有较大影响。在本申请中,将待测电容器的电容变化量所导致的电荷变化量转移并储存至电容检测电路内部,由此去除基础电容值的影响,只检测待测电容器的电容变化量所导致的电荷变化量,因此大大提高检测待测电容器的电容变化量的精度。
可选地,充放电子模块包括两个电源,分别用于对待测电容器和抵消子电路进行充电。两个电源可以是连接到电压源的电流源,电流源可以是固定电流源或者可变电流源;两个电源还可以是与电阻相连接的电压源,电阻可以是固定电阻或者可变电阻。
具体地,为实现充电后抵消子电路两端所积累的电荷量等于待测电容器在未触控状态下充电后所积累的电荷量,满足以下关系:当待测电容器处于未触摸状态时,充电时流过待测电容器两端的电流值与抵消子电路的电容值的乘积等于充电时流过抵消子电路两端的电流值与待测电容器的电容值的乘积,且待测电容器的有效充电时间与抵消子电路的有效充电时间相等。这里所说的“抵消子电路的电容值”指的是以抵消子电路为整体,抵消子电路的等效电容值。由此可知,当待测电容器在未触摸状态下的基础电容值确定后,待测电容器的充电电流值和抵消子电路的充电电流值的大小也可以被调节,那么抵消子电路的电容值可以变得很小,对应的面积也会变小,因此芯片面积可大大缩小。
可选地,处理模块130可以包括电荷转电压子电路131、模数转换子电路132、数字处理子电路133。电荷转电压子电路用于将转移储存子电路两端的电荷转换成电压信号。模数转换子电路用于将电荷转电压子电路所输出的模拟信号转换为数字信号。数字处理子电路用于对模数转换子电路所输出的数字信号进行进一步分析处理,获得待测电容器的电容变化信息。
可选地,电荷转电压子电路包括运算放大器和反馈器件,反馈器件的一端连接至运算放大器的反向输入端,反馈器件的另一端连接至运算放大器的输出端。该电路将转移储存子电路两端的电荷差值负反馈至零,并输出半圆弧形的信号波形,以便于后面进一步的处理。
可选地,处理模块还包括低通滤波器,用于对电荷转电压子电路所输出的电压信号进行滤波,经过低通滤波器滤波后输出的模拟信号再用模数转换子电路进行处理,来降低模数转换时频谱折叠所导致的混叠效应。
可选地,转移储存子电路跨接抵消子电路和待测电容器,抵消子电路的阻抗远远大于转移储存子电路的阻抗。这里的“跨接”指的是抵消子电路和待测电容器不直接相连接,二者通过分别与转移储存子电路相连,间接相连形成回路。在充电时,外部干扰信号会在待测电容器、转移储存子电路、抵消子电路之间形成回路,在转移储存子电路和抵消子电路两端的电压之和即进入电容检测电路的外部干扰信号的大小。转移储存子电路的阻抗越小,外部干扰信号在转移储存子电路两端的分压就越小,对电容检测电路的实际检测的干扰就越小,因此电容检测电路的检测精度可得到提高。
本申请还提供了一种自电容检测方法,所述电容检测方法包括:
步骤一,对抵消子电路和待测电容器进行充电,使抵消子电路两端所积累的电荷量等于待测电容器在未触摸状态下所积累的基础电荷量;
步骤二,将待测电容器的电容变化量所导致的电荷变化量转移储存至转移储存子电路两端,待测电容器受到外界的触摸而引起的电容变化所导致的电荷变化量为抵消子电路和待测电容器两端的电荷差值;
步骤三,根据转移储存子电路两端储存的电荷获取待测电容器的电容变化信息。
需要注意的是,这里所说的“待测电容器受到外界的触摸而引起的电容变化所导致的电荷变化量”,为相对于待测电容器在未触摸状态下充电所积累的基础电荷量,待测电容器在触摸状态下充电后所积累的基础电荷量与该基础电荷量的差值,也即是抵消子电路和待测电容器两端的电荷差值。
可选地,所述步骤二包括,将待测电容器、抵消子电路的电荷放电至零。
可选地,在上述检测方法的步骤三中,处理模块对信号的处理可分解为,先由电荷转电压子电路将转移储存子电路两端的电荷转换成电压信号,接着由模数转换子电路将模拟信号转换为数字信号,再由数字处理子电路根据数字信号获得待测电容器的电容变化信息。
请参阅图2,本申请第一实施例是一个电容检测电路,用于检测待测电容器Cx的电容变化量。该自电容检测电路包括第一电容器C1、第二电容器C2,两个连接到电压源VDD的第一电流源I1和第二电流源I2、电荷转电压子电路、模数转换器ADC、数字处理子电路、10个开关S1~S10,连接方式如图2所示。
第一电流源I1和第二电流源I2分别用于对第一电容器C1和待测电容器Cx进行充电。在待测电容器处于未触摸状态下,在充电时,通过待测电容器两端的电流值与第一电容器的电容值的乘积等于通过第一电容器的电流值与待测电容器的基础电容值的乘积,也即充电时,第二电流源的电流值与第一电容器的电容值的乘积等于第一电流源的电流值与待测电容器的基础电容值的乘积,且待测电容器的有效充电时长等于第一电容器的有效充电时长。因此,充电后,第一电容器两端所积累的电荷量等于待测电容器在未触摸状态下所积累的电荷量,待测电容器所积累的电荷量与第一电容器所积累的电荷量的差值等于待测电容器的电容变化量所带来的电荷变化量。这里需要注意的是,由于噪声等影响,第一电容器在充电后两端所积累的电荷量与待测电容器在未触摸状态下充电后所积累的基础电荷量可能有细微差别。
可选地,在本申请第一实施例中,第一电容器可以是可变电容器,以便适应不同电路,更加灵活。
可选地,在本申请第一实施例中,第二电容器可以是可变电容器,第二电容器的电容值的大小会影响电荷转电压子电路的输出信号的波形,因此可以通过调整第二电容器的电容值的大小来调整电荷转电压子电路的输出信号的波形。
可选地,在本申请第一实施例中,第一电容器的电容器值远远小于第二电容器的电容值,也即第一电容器的阻抗远远大于第二电容器的阻抗。一般而言,电容检测电路常外接于触控设备,比如手机的触摸屏。当电容检测电路处于充电阶段时,外部的信号源将在电容检测电路内部形成回路,回路如图3所示,Vint为外部干扰信号。干扰信号Vint在待测电容器Cx、第一电容器C1、第二电容器C2上进行分压,进入电容检测电路的干扰信号大小为干扰信号Vint在第一电容器C1和第二电容器C2上的分压信号之和。由前述可知,由于通过检测第二电容器C2两端的电荷量来获取待测电容器的电容变化信息,因此干扰信号Vint在第二电容器C2上的分压信号才真正影响电容检测电路的检测精度。干扰信号Vint在第二电容器C2上的分压信号V2的大小如下所示:
一般而言,电路满足Cx>>C1以及Cx>>C2,那么干扰信号Vint在第二电容器C2上的分压V2可近似等于
因此,如果满足C2>>C1时,外部干扰信号Vint对电容检测电路的影响将变得很小,干扰信号被衰减,电容检测电路的检测精确度得到提高。
介绍本申请第一实施例的一种电容检测方法,图4为对应的各个开关在不同时序的状态以及在触摸状态时储存电路两端的电位变化以及输出波形:
步骤一,对应图4的t0~t1阶段。第七开关S7和第八开关S8闭合,其余开关断开,待测电容器Cx和第一电容器C1两端的电荷在此阶段清零,该阶段所对应的时间长度为T1=t1-t0;
步骤二,对应图4的t1~t2阶段。第五开关S5、第六开关S6、第九开关S9、第十开关S10闭合,其余开关断开,第一电流源I1对第一电容器C1充电,第二电流源I2对第二电容器C2充电,充电时长为该阶段所对应的时间T2=t2-t1。
步骤三,对应图4的t2~t3阶段。第九开关S9、第十开关S10断开,第七开关S7、第八开关S8闭合,第五开关S5、第六开关S6断开,第一电容器C1和待测电容器Cx之间的电荷差转移到第二电容器C2上,同时第一电容器C1和待测电容器Cx两端的电荷放电至零;
同时,第一开关S1、第三开关S3闭合,第二开关S2、第四开关S4断开,第二电容器C2两端的电荷量经过电荷转电压子电路,输出信号波形为正圆弧形,此阶段所对应的时长是T3=t3-t2;
步骤四,重复所述步骤,此阶段对应的时长是T4=t4-t3;
步骤五,重复所述步骤三,不同之处在于,第一开关S1、第三开关S3断开,第二开关S2、第四开关S4闭合,其余开关状态与前述相同,第二电容器两端的电荷量经过电荷转电压子电路,输出信号波形为负圆弧形,此阶段所对应的时长是T5=t5-t4;
以上步骤二到步骤五为一个周期,周期时间为Tc=t5-t1。
反复执行步骤二到步骤五,执行次数自行设定。
在步骤二到步骤五的反复执行过程中,模数转换器ADC每隔预设时间进行采样,将电荷转电压子电路输出的模拟信号转换为数字信号,采样间隔时长记为Ts,信号周期Tc和ADC采样间隔Ts满足关系:
Tc=N*Ts,其中N为大于2的正整数
ADC采样输出数字信号后,数字处理子电路对数字信号进行处理,获取待测电容器的电容变化信息。
一般而言,闪烁噪声是低频段的主要噪声源,噪声强度比例于1/f,闪烁噪声的中心频点为零频点。当输出信号频率与闪烁噪声的中心频点相同时,此时闪烁噪声对输出信号的干扰最大,也即是对电容检测电路的噪声干扰最大。这里的“输出信号”包括经过电荷转电压子电路处理后输出的模拟信号、或者经过模数转换子电路处理后的数字信号。在本申请第一实施例中,电流源是电容检测电路的闪烁噪声的主要来源,将闪烁噪声和输出信号调制到不同频率,将有效减少闪烁噪声对电容检测电路的检测准确度的影响。具体地,在本申请实施例中,满足T2=T4,T3=T5,由图4可知,第五开关S5和第六开关S6周期性闭合和断开,该周期为Tf=T2+T3,也即Tf=T4+T5,由于输出信号的周期Tc=T2+T3+T4+T5,容易得出,Tc=2*Tf。从图2的电路可知,第五开关S5和第六开关S6的周期性闭合和断开,也控制了第一电流源I1和第二电流源I2的周期性闭合和断开,由此电流源的闪烁噪声fn从中心频率为零频点被调制到以1/Tf为中心的频段。而由前述可知,经过电荷转电压子电路后输出的信号的频率为fc=1/Tc,且fn=2*fc。由于输出信号为交流信号,因此fc不等于零,那么可得fn不等于fc。因此通过开关的周期性闭合和断开,实现将闪烁噪声的中心频点以及输出信号的频率调制到不同频率上,如此可以达到减少闪烁噪声的干扰。
综上所述,通过开关的周期性闭合和断开,将闪烁噪声的中心频点以及输出信号的频率调制到不同频率上;而通过满足第二电容器的电容值远远大于第一电容器的电容值,可以减少外部信号的干扰,因此能够大大提高电路的信噪比,提高电容检测电路的检测精度。
可选地,本申请第一实施例的数字处理子电路包括正交解调电路。由前述可知,输出信号的频率是1/Tc,通过正交解调电路,可以获得模数转换子电路输出的数字信号的准确幅度大小,这样可以减少输出信号中其他频率的干扰,提高检测精确度。
获得模数转换子电路输出的数字信号的幅度信息之后,可以通过预设的规则判断待测电容器的状态。比如,先预设信号幅度的判断阈值,如果该数字信号的幅度超过阈值,则认为待测电容器有操作,比如触摸等,再进一步获取触摸操作的相关信息;如果该数字信号的幅度没有超过阈值,则认为待测电容器没有操作。
本申请实施例还提供了一种触控装置,该触控设备包括上述本申请各种实施例中的电容检测电路。
本申请实施例还提供了一种终端设备,该触控设备包括上述本申请各种实施例中的电容检测电路。
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 (20)
1.一种电容检测电路,用于检测待测电容器的自电容的电容变化量,其特征在于,包括电荷转移模块和处理模块;
所述电荷转移模块,用于将所述待测电容器受到外界的触摸而引起的电容变化所导致的电荷变化量转移至所述电容检测电路的内部并进行储存,所述电荷转移模块包括:
充放电子电路,用于对所述待测电容器、抵消子电路进行充电或放电;
抵消子电路,用于抵消所述待测电容器在未触摸状态下充电后所积累的基础电荷量;
转移储存子电路,用于将所述待测电容器的电容变化量所导致的电荷变化量转移至电容检测电路内部,并储存于所述转移储存子电路,所述待测电容器受到外界的触摸而引起的电容变化所导致的电荷变化量为所述抵消子电路和所述待测电容器两端的电荷差值;
所述处理模块,用于根据所述转移储存子电路两端储存的电荷获得所述待测电容器的电容变化信息;
所述抵消子电路充电后积累的电荷量等于所述待测电容器在未触摸状态下充电后所积累的基础电荷量。
2.根据权利要求1所述的电容检测电路,其特征在于,所述处理模块包括电荷转电压子电路、模数转换子电路及数字处理子电路;
所述电荷转电压子电路用于将所述转移储存子电路两端的电荷转换成电压信号;
所述模数转换子电路,用于将所述电荷转电压子电路输出的电压信号转换成数字信号;
所述数字处理子电路,用于根据所述模数转换子电路转换后的数字信号获得所述待测电容器的电容变化信息。
3.根据权利要求2所述的电容检测电路,其特征在于,所述电荷转电压子电路包括运算放大器和反馈器件,所述反馈器件的一端连接至所述运算放大器的反向输入端,所述反馈器件的另一端连接至所述运算放大器的输出端。
4.根据权利要求3所述的电容检测电路,其特征在于,所述充放电子电路包括第一电源和第二电源,所述第一电源用于对所述抵消子电路进行充电,所述第二电源用于对所述待测电容器进行充电。
5.根据权利要求4所述的电容检测电路,其特征在于,
所述第一电源或所述第二电源为连接到电压源的固定电流源,或者是连接到电压源的可变电流源;或者
所述第一电源或所述第二电源为与电阻相连接的电压源,所述电阻是可变电阻或者固定电阻。
6.根据权利要求4所述的电容检测电路,其特征在于,所述转移储存子电路跨接至所述抵消子电路和所述待测电容器之间。
7.根据权利要求6所述的电容检测电路,其特征在于,所述抵消子电路包括第一电容器,所述第一电容器是固定电容器或者可变电容器。
8.根据权利要求7所述的电容检测电路,其特征在于,所述转移储存子电路包括第二电容器,所述第二电容器是固定电容器或者可变电容器。
9.根据权利要求8所述的电容检测电路,其特征在于,所述电容检测电路包括第一开关组,所述第一开关组用于控制电荷转电压子电路,所述第一开关组包括第一开关、第二开关、第三开关及第四开关;
所述第一开关的一端连接至所述第二电容器的一端,所述第一开关的另一端连接至运算放大器的正向输入端;
所述第二开关的一端连接至所述第二电容器的另一端,所述第二开关的另一端连接至运算放大器的正向输入端;
所述第三开关的一端连接至所述第二电容器的一端,所述第三开关的另一端连接至运算放大器的负向输入端;
所述第四开关的一端连接至所述第二电容器的另一端,所述第四开关的另一端连接至运算放大器的负向输入端。
10.根据权利要求9所述的电容检测电路,其特征在于,所述电容检测电路还包括第二开关组和第三开关组;
所述第二开关组包括第五开关、第六开关、第七开关和第八开关;所述第五开关的一端连接至所述第一电源,所述第五开关的另一端连接至所述第一电容器;所述第六开关的一端连接至所述第二电源,所述第六开关的另一端连接至所述待测电容器;所述第七开关的一端与所述待测电容器的一端相连接,所述第七开关的另一端连接到地,所述第八开关的一端与所述第一电容器的一端相连接,所述第八开关的另一端连接到地;
所述第三开关组包括第九开关及第十开关;所述第九开关的一端连接至所述待测电容器的一端,所述第九开关的另一端连接至所述第二电容器的一端,所述第十开关的一端连接至所述第二电容器的另一端,所述第十开关的另一端连接至所述第一电容器的一端。
11.根据权利要求2所述的电容检测电路,其特征在于,所述数字处理子电路用于获得所述模数转换子电路输出的数字信号的幅度信息,并根据所述幅度信息判断所述待测电容器表面是否有触摸,如果所述幅度信息超过预设值,则判断所述待测电容器表面有触摸,如果幅度没有超过预设值,则判断所述待测电容器表面没有触摸操作。
12.根据权利要求10所述的电容检测电路,所述数字处理子电路包括正交解调器,用于获得所述模数转换子电路转换后的数字信号的频率对应的幅度大小。
13.根据权利要求10所述的电容检测电路,其特征在于,所述处理模块还包括连接于所述电荷转电压子电路与所述模数转换子电路之间的低通滤波器,用于对所述电荷转电压子电路所输出的电压信号进行滤波。
14.根据权利要求1所述的电容检测电路,其特征在于,当待测电容器处于未触摸状态下,所述待测电容器两端的充电电流值和所述抵消子电路的电容值的乘积等于所述抵消子电路两端的充电电流值和所述待测电容器的基础电容值的乘积,且所述待测电容器的有效充电时间与所述抵消子电路的有效充电时间相同。
15.一种触控装置,其特征在于,包括:
如权利要求1至14中任一项所述的电容检测电路。
16.一种终端设备,其特征在于,包括:
如权利要求1至14中任一项所述的电容检测电路。
17.一种电容检测方法,其特征在于,所述方法用于权利要求1至14中任一项所述的电容检测电路,所述方法包括:
步骤一,对所述抵消子电路和所述待测电容器进行充电,使所述抵消子电路两端所积累的电荷量等于所述待测电容器在未触摸状态下所积累的基础电荷量;
步骤二,将所述待测电容器的电容变化量所导致的电荷变化量转移储存至所述转移储存子电路两端,所述待测电容器受到外界的触摸而引起的电容变化所导致的电荷变化量为所述抵消子电路和所述待测电容器两端的电荷差值;
步骤三,根据所述转移储存子电路两端储存的电荷获取所述待测电容器的电容变化信息。
18.根据权利要求17所述的电容检测方法,其特征在于,
所述步骤二还包括,将所述待测电容器、所述抵消子电路的电荷放电至零。
19.根据权利要求17所述的电容检测方法,其特征在于,所述处理模块包括电荷转电压子电路、模数转换子电路及数字处理子电路,所述步骤三,包括:
所述电荷转电压子电路将所述转移储存子电路两端的电荷转换成电压信号;
所述模数转换子电路将所述电荷转电压子电路输出的电压信号转换为数字信号;
所述数字处理子电路处理所述模数转换子电路输出的数字信号,获得所述待测电容器的自电容变化信息。
20.根据权利要求19所述的电容检测方法,其特征在于,所述充放电子电路包括第一电源和第二电源,所述电容检测电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关,所述第一开关的一端连接至第二电容器的一端,所述第一开关的另一端连接至运算放大器的正向输入端;所述第二开关的一端连接至所述第二电容器的另一端,所述第二开关的另一端连接至运算放大器的正向输入端;所述第三开关的一端连接至所述第二电容器的一端,所述第三开关的另一端连接至运算放大器的负向输入端;所述第四开关的一端连接至所述第二电容器的另一端,所述第四开关的另一端连接至运算放大器的负向输入端;所述第五开关的一端连接至所述第一电源,所述第五开关的另一端连接至所述第一电容器;所述第六开关的一端连接至所述第二电源,所述第六开关的另一端连接至所述待测电容器;
所述步骤一包括:闭合所述第五开关和所述第六开关,使所述第一电源和所述第二电源分别对所述第一电容器和所述待测电容器进行充电;同时断开所述第一开关和所述第三开关,断开所述第二开关和所述第四开关,使所述电荷转电压子电路不工作;
所述步骤二,包括状态一和状态二;
所述状态一包括,断开所述第五开关和所述第六开关,使所述充放电子电路不对所述抵消子电路和所述待测电容器充电;同时闭合所述第一开关和所述第三开关,断开所述第二开关和所述第四开关,使电荷转电压子电路输出电压信号;
所述状态二包括,断开所述第五开关和所述第六开关,使所述充放电子电路不对所述抵消子电路和所述待测电容器充电;同时断开所述第一开关和所述第三开关,闭合所述第二开关和所述第四开关,使电荷转电压子电路输出电压信号;
所述步骤二的所述状态一和所述状态二在执行周期中交替执行。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/CN2019/119791 WO2021097727A1 (zh) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | 一种电容检测电路、触控装置、终端设备和电容检测方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113287027A CN113287027A (zh) | 2021-08-20 |
CN113287027B true CN113287027B (zh) | 2023-04-07 |
Family
ID=75980354
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201980004036.8A Active CN113287027B (zh) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | 一种电容检测电路、触控装置、终端设备和电容检测方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113287027B (zh) |
WO (1) | WO2021097727A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111819451B (zh) * | 2020-03-03 | 2023-06-09 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 电容检测电路、传感器、芯片以及电子设备 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104049822A (zh) * | 2014-06-18 | 2014-09-17 | 深圳贝特莱电子科技有限公司 | 一种触摸屏控制电路的检测系统 |
CN107112990A (zh) * | 2014-12-31 | 2017-08-29 | Iee国际电子工程股份公司 | 电容传感器 |
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 |
CN208013309U (zh) * | 2018-01-24 | 2018-10-26 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 电容检测电路、触控装置和终端设备 |
CN208506138U (zh) * | 2018-01-24 | 2019-02-15 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 电容检测电路、触摸检测装置和终端设备 |
CN110196653A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-09-03 | 北京集创北方科技股份有限公司 | 触摸检测电路、触控显示装置以及触摸检测方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6864691B2 (en) * | 2001-12-14 | 2005-03-08 | I F M Electronic Gmbh | Circuit arrangement for detecting the capacitance or capacitance change of a capacitive circuit element or component |
US9013444B2 (en) * | 2012-05-18 | 2015-04-21 | Atmel Corporation | Self-capacitance measurement with isolated capacitance |
-
2019
- 2019-11-20 WO PCT/CN2019/119791 patent/WO2021097727A1/zh active Application Filing
- 2019-11-20 CN CN201980004036.8A patent/CN113287027B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104049822A (zh) * | 2014-06-18 | 2014-09-17 | 深圳贝特莱电子科技有限公司 | 一种触摸屏控制电路的检测系统 |
CN107112990A (zh) * | 2014-12-31 | 2017-08-29 | Iee国际电子工程股份公司 | 电容传感器 |
CN208013309U (zh) * | 2018-01-24 | 2018-10-26 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 电容检测电路、触控装置和终端设备 |
CN208506138U (zh) * | 2018-01-24 | 2019-02-15 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 电容检测电路、触摸检测装置和终端设备 |
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 |
CN110196653A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-09-03 | 北京集创北方科技股份有限公司 | 触摸检测电路、触控显示装置以及触摸检测方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021097727A1 (zh) | 2021-05-27 |
CN113287027A (zh) | 2021-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10698550B2 (en) | Capacitance detection circuit, touch detection device and terminal device | |
CN211375581U (zh) | 一种电容检测电路、触控装置、终端设备 | |
TWI431520B (zh) | Front - end signal detectors and methods for improving the anti - noise capability of capacitive touch panels | |
US9727118B2 (en) | Measuring circuit and measuring method for a capacitive touch-sensitive panel | |
CN111164558B (zh) | 电容检测电路、触控芯片及电子设备 | |
CN109496273B (zh) | 电容检测电路、触摸检测装置和终端设备 | |
US8982093B2 (en) | Capacitive touch sensing system with interference rejection | |
US9151640B2 (en) | Method and apparatus for sensing capacitance value and converting it into digital format | |
JP2010015262A (ja) | 静電検出装置及び静電検出方法 | |
US20150180493A1 (en) | Capacitor Sensor Circuit with Rectifier and Integrator | |
US20110068810A1 (en) | Sensing method and driving circuit of capacitive touch screen | |
CN108431749B (zh) | 一种电容变化量检测电路及触摸屏、触摸检测方法 | |
CN111600590B (zh) | 电容检测电路和触控芯片 | |
CN103487662A (zh) | 电容检测电路 | |
CN113287027B (zh) | 一种电容检测电路、触控装置、终端设备和电容检测方法 | |
US20180012045A1 (en) | Sine wave multiplication device and input device having the same | |
Ouh et al. | A programmable mutual capacitance sensing circuit for a large-sized touch panel | |
US11093081B2 (en) | Detection circuit and electronic device | |
JP2012037439A (ja) | 静電容量検出回路 | |
CN112363003B (zh) | 自电容检测电路、触控芯片和电子设备 | |
WO2022109957A1 (zh) | 自电容检测电路、触控芯片和电子设备 | |
CN112602046B (zh) | 电容检测电路、触控芯片及电子设备 | |
WO2020014977A1 (zh) | 电容检测电路、触摸检测装置和终端设备 | |
CN116907549A (zh) | 电容感测装置和包括电容感测装置的电子装置 | |
Liobe et al. | Ultra-low overhead signal acquisition circuit for capacitive and piezoelectric sensors |
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 |