CN114556786A - 电容测量系统和方法 - Google Patents

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CN114556786A CN201980101101.9A CN201980101101A CN114556786A CN 114556786 A CN114556786 A CN 114556786A CN 201980101101 A CN201980101101 A CN 201980101101A CN 114556786 A CN114556786 A CN 114556786A
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Abstract

一种可在充电模式和转移模式之间操作以测量电容传感器(10)的电容的系统(100)包括切换单元(102)，该切换单元(102)被配置为在充电模式的第一阶段中将电容传感器(10)布置为由第一电源电压(14a)从电容传感器(10)的第一端(10a)充电，直到电容传感器(10)的第一端(10a)和相对的第二端(10b)之间的电压差达到第一预定电压，并且在充电模式的第二阶段中将电容传感器(10)的第一端(10a)与第一电源电压(14a)断开，并将电容传感器(10)的第二端(10b)耦合到第二电源电压(14b)，以使电容传感器(10)的第一端(10a)处的电压升高到第二预定电压。

Description

电容测量系统和方法
技术领域
本公开涉及电容传感器系统，并且更具体地涉及电容测量系统。
背景技术
电容传感器系统广泛用于各种应用中，例如，在人机界面应用中感测身体的触摸或接近度，以及在电机应用中通过检测电容传感器的两个相对电极之间的电容变化来确定电机的可旋转轴的位置。
发明内容
本公开涉及通过检测电容传感器的两个相对电极之间的电容变化来确定对电容传感器的触摸或接近的电容传感器系统。在电容传感器系统中，电容传感板的两个电极之间的电容是通过对电容传感板反复充电并通过电流镜将充电到电容传感板的电荷转移到采样电容器来测量的。
在一个示例中，本公开提供一种可在充电模式和转移模式之间操作以用于测量电容传感器的电容的系统。该系统包括被配置为耦合到电容传感器的第一端的第一输入端子和被配置为耦合到电容传感器的第二端的第二输入端子，以及耦合到电容传感器的第一端和第二端的切换单元。充电模式至少包括第一阶段和第二阶段。在第一阶段中，切换单元将电容传感器布置为由第一电源电压从电容传感器的第一端充电，直到电容传感器的第一端和第二端之间的电压差达到第一预定电压。在第二阶段中，切换单元将电容传感器的第一端与第一电源电压断开，并将电容传感器的第二端耦合到第二电源电压，以使电容传感器的第一端处的电压升高到第二预定电压。
在另一示例中，本公开提供一种可在充电模式和转移模式之间操作以用于测量电容传感器的电容的系统。该系统包括被配置为耦合到电容传感器的第一端的第一输入端子，以及具有输入节点的转移单元，该输入节点被配置为在转移模式中电耦合到电容传感器的第一端。转移单元包括电流镜，该电流镜用放电电流对电容传感器进行放电，直到电容传感器的第一端处的电压降低到第一预定电压，并通过对放电电流成镜像将多个电荷转移到采样电容器，其中，电流镜接收参考电压，并基于参考电压在转移单元的输入节点处设置偏置电压，其中第一预定电压基于偏置电压。
在又一示例中，本公开提供一种测量电容传感器的电容的方法。该方法包括将电容传感器的第一端耦合到第一电源电压以从第一端对电容传感器进行充电，直到电容传感器的第一端和相对的第二端之间的电压差达到第一预定电压，并且将电容传感器的第一端与第一电源电压断开，并将电容传感器的第二端耦合到第二电源电压以将电容传感器的第一端处的电压从第一预定电压升高到第二预定电压。
附图说明
图1是根据本公开的一个实施例的电容测量系统的示意框图；
图2是根据本公开的一个实施例的图1的电容测量系统的转移单元的示意图；
图3是根据本公开的一个实施例说明在图1的电容测量系统的切换单元的开关控制下的充电模式和转移模式期间的电容传感器的第一端处的电压变化的波形图；和
图4是根据本公开的另一实施例的用于测量电容传感器的电容的方法的流程图。
具体实施方式
本公开涉及用于测量电容传感器的电容的电容测量系统。
现在参考图1，其示出根据本公开的一个实施例的电容测量系统100的示意框图。系统100可在充电模式和转移模式之间进行操作以测量电容传感器10(例如，用于感测对导电体的触摸或接近的电容传感器)的电容Cx。具有电容Cp的寄生电容元件12耦合在电容传感器10的第一端10a和地VGND之间。系统100包括用于耦合到电容传感器10的第一端10a的第一输入端子101a和用于耦合到电容传感器10的第二端10b的第二输入端子101b。
系统100包括切换单元102和转移单元104，切换单元102通过第一输入端子101a和第二输入端子101b分别耦合到第一端10a和第二端10b，转移单元104耦合到切换单元104并且被配置为在转移模式中对电容传感器10进行放电。
切换单元102被配置为通过将电容传感器10的第一端10a与转移单元104连接和断开，以及在充电模式中的第一阶段和第二阶段之间切换系统100，而在充电模式和转移模式之间切换系统100。在一个示例中，切换单元102包括耦合在第一电源电压14a和第一输入端子101a之间的第一开关106，耦合在第二输入端子101b和地VGND之间的第二开关108，以及耦合在第二输入端子101b和第二电源电压14b之间的第三开关110。切换单元102还包括耦合在第一输入端子101a和转移单元104的输入节点114之间的第四开关112。第一开关106至第四开关112可以是分别由对应的控制信号S1至S4控制的在导通状态和断开状态之间进行操作的晶体管。
在充电模式中，第四开关112断开以将转移单元104与电容传感器10和寄生电容元件12断开。在第一阶段中，切换单元102将电容传感器10布置为由第一电源电压14a从电容传感器10的第一端10a进行充电，直到电容传感器10的第一端10a和第二端10b之间的电压差达到第一预定电压。在一个示例中，在第一阶段中，第一开关106和第二开关108闭合并且第三开关110断开，并且电容传感器10被第一电源电压14a充电直到在电容传感器10的第一端10a处的电压Vx达到第一预定电压。在优选实施例中，第一预定电压与第一电源电压14a成比例。在另一优选实施例中，第一预定电压与第一电源电压14a相同。
在电容传感器10的第一端10a和第二端10b之间的电压差达到第一预定电压后，切换单元102通过以下操作将系统100从充电模式的第一阶段切换到第二阶段：断开第一开关106以将电容传感器10的第一端10a与第一电源电压14a断开，断开第二开关108并闭合第三开关110以将电容传感器10的第二端10b耦合到第二电源电压14b，从而使电容传感器10的第一端10a处的电压Vx升高到第二预定电压。在优选实施例中，从第一预定电压到第二预定电压的增加基于第二电源电压14b和电容传感器10的电容Cx以及寄生电容元件12的电容Cp。在优选实施例中，第一电源电压14a和第二电源电压14b是由带隙电压基准Vbg产生并与其成比例的相同电源电压Vreg，该带隙电压基准Vbg是与温度无关的电压基准。例如，电源电压Vreg为1.25Vbg。当在50ppm/C条件下的带隙电压基准Vbg为1.2V时，电源电压Vreg为1.5V。
在一个示例中，第二预定电压根据以下方程式来定义：
Figure BDA0003581915030000031
在优选实施例中，寄生电容元件12的电容Cp远小于电容传感器10的电容Cx，例如为电容传感器10的电容Cx的1/100至1/10，则第二预定电压约等于2Vreg。相较于将第一端10a处的电压充电至电源电压Vreg的其他方法，在本公开中，通过使用切换单元102将电容传感器10的第一端10a处的电压升高到高于电源电压Vre，增强了系统100的抗干扰能力。
在电容传感器10的第一端10a处的电压Vx达到第二预定电压后，系统100通过闭合第四开关112以将电容传感器10和寄生电容元件12电耦合到转移单元104的输入节点114而切换到转移模式。在优选实施例中，电容传感器10的第二端10b在转移模式中保持耦合到第二电源电压14b。
在转移模式中，转移单元104用放电电流Iin对电容传感器10进行放电，直到电容传感器10的第一端10a处的电压Vx下降到与提供到转移单元104的参考电压Vref成比例的第三预定电压，并且转移单元104通过将来自电容传感器10的放电电流Iin镜像到输出电流Iout而将多个电荷转移到具有已知电容Cs的采样电容器116，并用输出电流Iout对采样电容器116进行充电。在优选实施例中，参考电压Vref由带隙电压基准Vbg产生并且与带隙电压基准Vbg成比例，从而很好地控制放电的终点。在优选实施例中，参考电压Vref等于带隙电压基准Vbg。
系统100在充电模式和转移模式之间重复操作，直到采样电容器116两端的电压达到跳闸电压(trip voltage)Vtrip。电容传感器10的电容Cx基于已经提供给第四开关112的控制信号S4的周期和采样电容器116的电容Cs来确定。在一个示例中，跳闸电压Vtrip也由带隙电压基准Vbg生成并与其成比例。采样电容器116的电容Cs大到足以在采样电容器116两端的电压达到跳闸电压Vtrip时存储所述多个电荷的数倍。
在优选实施例中，采样电容器116的第一端耦合到转移单元104的输出端子118和比较器120的第一输入端子，并且采样电容器116的相对的第二端优选耦合到地VGND。比较器118将采样电容器116的第一端处的电压与跳闸电压Vtrip进行比较，并产生指示采样电容器116的第一端处的电压达到跳闸电压Vtrip的信号。
图2是根据本公开的一个实施例的转移单元200的示意图。转移单元200可以对应于图1的示例中的电容测量系统100的转移单元104，其具有被配置为在转移模式中电耦合到电容传感器10的第一端10a的输入节点202以及被配置为耦合到采样电容器116的输出端子204。
在优选实施例中，转移单元200包括电流镜206和向电流镜206提供偏置电流Ib的电流源208，电流镜206用放电电流Iin对电容传感器10和寄生电容元件12进行放电，直到电容传感器10a的第一端10b处的电压Vx降低至第二预定电压，并且通过将放电电流Iin镜像到输出电流Iout而用输出电流Iout将多个电荷转移到采样电容器116。
在优选实施例中，电流镜206是AB类电流镜，其包括串联耦合在第三电源电压Vdd和第四电源电压Vss之间的至少一个PMOS电流镜210和至少一个NMOS电流镜212，这允许减小相对于放电电流Iin的偏置电流。电流镜206还包括耦合到至少一个PMOS电流镜208和至少一个NMOS电流镜210的跨线性环路214。跨线性环路214包括耦合在环路中的四个晶体管M1至M4。晶体管M1和M2在其源极端子处耦合，并且级联在至少一个PMOS电流镜208与至少一个NMOS电流镜210的输入侧之间，其中晶体管M1为NMOS晶体管，其漏极端子耦合到至少一个PMOS电流镜208的输入侧，并且晶体管M2为PMOS晶体管，其漏极端子耦合到至少一个NMOS电流镜210的输入侧。在一个示例中，转移单元200的输入节点202耦合到晶体管M1和M2的源极端子。晶体管M3和M4在其源极端子处耦合，并且使它们的栅极端子分别耦合到晶体管M2和M1的栅极端子，而使漏极端子分别耦合到其栅极端子。晶体管M3和M4分别从其漏极端子接收由电流源208提供的偏置电流Ib，并在其源极端子处接收参考电压Vref，而晶体管M1和M2将偏置电流Ib提供给至少一个PMOS电流镜208和至少一个NMOS电流镜210，并基于参考电压Vref在转移单元200的输入节点202处设置偏置电压。
在优选实施例中，通过在至少一个PMOS电流镜210和至少一个NMOS电流镜212之中提供至少一个可编程电流镜，输出电流Iout与放电电流Iin的比率是可编程的。如图2所示的示例，NMOS电流镜212的输入侧包括多个电流汇(sink)216至222。电流汇222中的晶体管的栅极端子耦合到NMOS电流镜212的输出侧中的对应晶体管的栅极端子。该比率可通过向电流汇216至220中的NMOS晶体管的栅极端子提供比率信号来编程。在另一示例中，可以通过向电流汇222中的晶体管的栅极端子和输出侧提供使能信号来启用或禁用NMOS电流镜212。至少一个PMOS电流镜210也可以以相同的方式被布置成是可编程的。
图3是波形图300，其说明根据本公开的一个实施例在图1的电容测量系统100的切换单元102的开关的控制下，在充电模式和转移模式期间电容传感器10的第一端10a处的电压Vx的变化。
从第一周期开始，在充电模式中，第四开关112被关断(例如，通过去断言(de-assert)提供给第四开关112的控制信号S4)，以将转移单元104与电容传感器10和寄生电容元件12断开。在第一阶段中，第一开关106被闭合(例如，通过断言(assert)提供给第一开关106的控制信号S1)，以将电容传感器10的第一端10a耦合到电源电压Vreg，并且通过控制信号S2和S3分别将第二开关108闭合和第三开关110关断，以将电容传感器10的第一端10a耦合到地VGND。电容传感器10被电源电压Vreg充电，直到第一端10a处的电压Vx达到第一预定电压，例如电源电压Vreg。
然后，切换单元102通过断开第一开关106和第二开关108并接通第三开关110来将系统100从充电模式的第一阶段切换到第二阶段，以将电容传感器10的第一端10a与电源电压Vreg断开，并将电容传感器10的第二端10b耦合到电源电压Vreg，从而使电容传感器10的第一端10a处的电压Vx升高到第二预定电压。在优选实施例中，在第一阶段和第二阶段之间提供第一间隙时间302以确保先断后合(break-before-make)开关动作。在第二阶段中，电容传感器10和寄生电容元件12串联耦合在电源电压Vreg和地VGND之间。从第一预定电压到第二预定电压的增加基于电容传感器10的电容Cx和寄生电容元件12的电容Cp。在优选实施例中，第二预定电压根据方程式(1)来定义。
切换单元102然后通过接通第四开关112(例如，断言控制信号S4)将系统100从充电模式切换到转移模式，以将电容传感器10的第一端10a耦合到转移单元104。
在转移模式中，转移单元104对电容传感器10进行放电，直到电容传感器10的第一端10a处的电压Vx下降到与提供给转移单元104的参考电压Vref成比例的第三预定电压。在优选实施例中，第三预定电压等于参考电压Vref，该参考电压Vref被设置为转移单元104的输入节点202处的偏置电压。转移到采样电容器116的电荷数量基于第一电容传感器10的第一端10a处的第二预定电压与第三预定电压的电压差ΔVx。在优选实施例中，电压差ΔVx根据以下方程式来定义：
Figure BDA0003581915030000061
因此，在寄生电容元件12的电容Cp远小于电容传感器10的电容Cx(例如为电容传感器10的电容Cx的1/100至1/10)的情况下，电压差ΔVx根据以下方程式来进一步定义：
ΔVx＝2Vreg-Vref (3)
第一周期之后是随后的第二周期，其与第一周期相同，通过控制信号S1至S4分别接通第一开关106和第二开关108并且断开第三开关110和第四开关112。在优选实施例中，优选地在关断第三开关110和第四开关112之后以及在接通第一开关106和第二开关108之前提供第二间隙时间304，以确保先断后合开关动作。由于电源电压Vreg和参考电压Vref均由作为与温度无关的电压基准的带隙电压基准Vbg产生并与其成比例，因此在每个循环中转移到采样电容器116的电荷数量随着温度和过程而更加稳定。
参考图4，其示出了根据本公开的另一实施例的用于利用电容测量系统来测量电容传感器的电容的方法400的流程图。如图1的系统100所示，电容测量系统可在充电模式和转移模式之间操作，用于测量例如电容传感器10的电容，从而感测导电体的触摸或接近。系统100包括切换单元102以及耦合到切换单元102的转移单元104，该切换单元102选择性地将电容传感器10的第一端10a和第二端10b耦合到第一电源电压和第二电源电压以对电容传感器10进行充电，该转移单元104被配置用于在转移模式中对电容传感器10进行放电，并通过对来自电容传感器10的放电电流Iin成镜像来将多个电荷转移到采样电容器，从而测量电容传感器10的电容。
从步骤402开始，切换单元102将电容传感器10的第一端10a耦合到第一电源电压14a以对电容传感器10进行充电，直到电容传感器10的第一端10a和第二端10b之间的电压差达到第一预定电压。在优选实施例中，第一预定电压与第一电源电压14a成比例。在另一优选实施例中，所述充电包括将电容传感器10的第一端10a耦合到第一电源电压14a并将电容传感器10的第二端10b耦合到地VGND，其中第一预定电压与第一电源电压14a相同。
在步骤404处，切换单元102将电容传感器10的第一端10a与第一电源电压14a断开。在优选实施例中，切换单元102还将电容传感器10的第二端10b与地VGND断开。
在步骤406处，切换单元102将电容传感器10的第二端10b耦合到第二电源电压14b以使电容传感器10的第一端10a处的电压Vx升高到第二预定电压。在优选实施例中，第一电源电压14a和第二电源电压14b是相同的电源电压Vreg，该电源电压Vreg由作为与温度无关的电压基准的带隙电压基准Vbg产生并且与其成比例。例如，电源电压Vreg为1.25Vbg。当在50ppm/C条件下的带隙电压基准Vbg为1.2V，50ppm/C时，电源电压Vreg为1.5V。从第一预定电压到第二预定电压的增加基于电容传感器10的电容Cx和寄生电容元件12的电容Cp。在优选实施例中，第二预定电压根据方程式(1)来定义。在优选实施例中，在步骤404和步骤406之间提供第一间隙时间302以确保先断后合开关动作。
在步骤408处，切换单元102通过将电容传感器10的第一端10a电耦合到转移单元104的电流镜的输入节点来将系统100从充电模式切换到转移模式。该电流镜(例如，如图2中所示的电流镜206)对电容传感器10进行放电，直到电容传感器10的第一端10a处的电压Vx降低到第三预定电压。该第三预定电压与提供给转移单元104的参考电压Vref成比例。在优选实施例中，第三预定电压等于参考电压Vref，该参考电压Vref被设置为转移单元104的输入节点114处的偏置电压。在优选实施例中，参考电压Vref由带隙电压基准Vbg产生并与其成比例。在优选实施例中，参考电压Vref等于带隙电压基准Vbg。在优选实施例中，电流镜206是AB类电流镜，其包括串联耦合在第三电源电压Vdd和第四电源电压Vss之间的至少一个PMOS电流镜210和至少一个NMOS电流镜212，这允许减少相对于放电电流Iin的偏置电流。
在步骤410处，电流镜206通过将放电电流Iin镜像到对采样电容器116进行充电的输出电流Iout而将多个电荷转移到采样电容器116。电荷数量基于第一电容传感器10的第一端10a处的第二预定电压至第三预定电压的电压差ΔVx。在优选实施例中，该电压差ΔVx根据方程式(2)来定义。在寄生电容元件12的电容Cp远小于电容传感器10的电容Cx(例如，为电容传感器10的电容Cx的1/100至1/10)的情况下，电压差ΔVx根据方程式(3)来进一步定义。
在步骤412处，系统100确定采样电容器116两端的电压是否达到跳闸电压Vtrip。在一个示例中，跳闸电压Vtrip也由带隙电压基准Vbg产生并且与其成比例。采样电容器116的电容Cs大到足以在采样电容器116两端的电压达到跳闸电压Vtrip时存储所述多个电荷的数倍。
在步骤414处，如果采样电容器116两端的电压没有达到跳闸电压Vtrip，则系统100通过将电容传感器10的第一端10a与转移单元104的电流镜206断开而从转移模式切换回充电模式，并返回步骤402以开始另一个循环。在优选实施例中，优选地在步骤414和步骤402之间提供第二间隙时间304以确保先断后合开关动作。
重复该循环直到采样电容器116两端的电压达到跳闸电压Vtrip。由于电源电压Vreg和参考电压Vref均由作为与温度无关的电压基准的带隙电压基准Vbg产生并与其成比例，因此在每次循环中转移到采样电容器116的电荷数量随着温度和过程而稳定。
在步骤416处，如果采样电容器116两端的电压达到跳闸电压Vtrip，则系统100基于充电模式和转移模式的重复周期、由方程式(3)提供的电压差ΔVx以及采样电容器116的电容Cs来确定电容Cx。
本公开的优选实施例的描述是为了说明和描述的目的而呈现的，但并不旨在穷举或将本发明限制为所公开的形式。如权利要求中所述，在不背离本公开的精神和范围的情况下，许多修改、改变、变化、替换和等同物对于本领域技术人员将是显而易见的。

Claims (20)

1.一种可在充电模式和转移模式之间操作的系统，其包括：
被配置为耦合到电容传感器的第一端的第一输入端子和被配置为耦合到所述电容传感器的第二端的第二输入端子；
耦合到所述第一输入端子和所述第二输入端子的切换单元，所述切换单元被配置为：
在所述充电模式的第一阶段中，将所述电容传感器布置为由第一电源电压从所述电容传感器的第一端充电，直到所述电容传感器的所述第一端和所述第二端之间的电压差达到第一预定电压，以及
在所述充电模式的第二阶段中，将所述电容传感器的所述第一端与所述第一电源电压断开，并将所述电容传感器的所述第二端耦合到第二电源电压以使所述电容传感器的所述第一端处的电压升高到第二预定电压。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述切换单元包括：
第一开关，其耦合在所述第一输入端子与所述第一电源电压之间；
第二开关，其耦合在所述第二输入端子与地之间；以及
第三开关，其耦合在所述第二输入端子与所述第二电源电压之间，
其中在所述第一阶段中，所述第一开关和所述第二开关闭合并且所述第三开关断开，以从其第一端对所述电容传感器充电，并且在所述第二阶段中，所述第一开关和所述第二开关断开并且所述第三开关闭合，以使所述电容传感器的所述第一端处的电压升高到所述第二预定电压。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一预定电压基于所述第一电源电压，并且所述第二预定电压基于所述第一电源电压和所述第二电源电压。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电源电压和所述第二电源电压是相同的电源电压。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括：
具有输入节点的转移单元，所述输入节点被配置为在所述转移模式中电耦合到所述电容传感器的所述第一端，所述转移单元包括：
电流镜，其被配置为用放电电流对所述电容传感器进行放电，直到所述电容传感器的所述第一端处的所述电压降低到第三预定电压，并通过对所述放电电流成镜像来将多个电荷转移到采样电容器，其中
所述电流镜被配置为基于参考电压设置所述转移单元的所述输入节点处的偏置电压，其中所述第三预定电压基于所述偏置电压。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述参考电压基于带隙电压基准。
7.根据权利要求5所述的系统，其中所述电流镜包括串联耦合的至少一个PMOS电流镜和至少一个NMOS电流镜，以及耦合到所述至少一个PMOS电流镜和至少一个NMOS电流镜的跨线性环路，所述跨线性环路接收所述参考电压并在所述转移单元的所述输入节点处设置所述偏置电压。
8.一种在充电模式和转移模式之间可操作的系统，其包括：
被配置为耦合到电容传感器的第一端的第一输入端子；以及
具有输入节点的转移单元，所述输入节点被配置为在所述转移模式中电耦合到所述电容传感器的所述第一端，所述转移单元包括：
电流镜，其被配置为用放电电流对所述电容传感器进行放电，直到所述电容传感器的所述第一端处的电压降低到第一预定电压，并通过对所述放电电流成镜像来将多个电荷转移到采样电容器，其中
所述电流镜被配置为基于参考电压设置所述转移单元的所述输入节点处的偏置电压，其中所述第一预定电压基于所述偏置电压。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述参考电压基于带隙电压基准。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述电流镜包括串联耦合的至少一个PMOS电流镜和至少一个NMOS电流镜，以及耦合到所述至少一个PMOS电流镜和至少一个NMOS电流镜的跨线性环路，所述跨线性环路接收所述参考电压并在所述转移单元的所述输入节点处设置所述偏置电压。
11.根据权利要求8所述的系统，还包括：
被配置为耦合到所述电容传感器的第二端的第二输入端子；以及
耦合到所述第一输入端子和所述第二输入端子的切换单元，所述切换单元被配置为：
在所述充电模式的所述第一阶段中，将所述电容传感器布置为由第一电源电压从所述电容传感器的所述第一端充电，直到所述电容传感器的所述第一端和所述第二端之间的电压差达到第二预定电压，以及
在所述第二阶段中，将所述电容传感器的所述第一端与所述第一电源电压断开，并将所述电容传感器的所述第二端耦合到第二电源电压以使所述电容传感器的所述第一端处的电压升高到第三预定电压。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述切换单元包括：
第一开关，其耦合在所述第一输入端子与所述第一电源电压之间；
第二开关，其耦合在所述第二输入端子与地之间；以及
第三开关，其耦合在所述第二输入端子与所述第二电源电压之间，
其中在所述第一阶段中，所述第一开关和所述第二开关闭合并且所述第三开关断开，以从所述电容传感器的所述第一端对所述电容传感器充电，并且在所述第二阶段中，所述第一开关和所述第二开关断开并且所述第三开关闭合，以使所述电容传感器的所述第一端处的所述电压升高到所述第三预定电压。
13.根据权利要求11所述的系统，其中所述第二预定电压基于所述第一电源电压，并且所述第三预定电压基于所述第一电源电压和所述第二电源电压。
14.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一电源电压和所述第二电源电压是相同的电源电压。
15.一种测量电容传感器的电容的方法，其包括：
将所述电容传感器的第一端耦合到第一电源电压，以从所述第一端对所述电容传感器充电，直到所述电容传感器的所述第一端和第二端之间的电压差达到第一预定电压；以及
将所述电容传感器的所述第一端与所述第一电源电压断开，并将所述电容传感器的所述第二端耦合到第二电源电压，以使所述电容传感器的所述第一端处的电压从所述第一预定电压升高到第二预定电压。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一预定电压基于所述第一电源电压，并且所述第二预定电压基于所述第一电源电压和所述第二电源电压，并且其中所述第一电源电压和所述第二电源电压是相同的电源电压。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括：
为转移单元提供参考电压；
基于所述参考电压在所述转移单元的输入节点处设置偏置电压；
将所述转移单元的所述输入节点耦合到所述电容传感器的所述第一端；以及
由所述转移单元用放电电流对所述电容传感器进行放电，直到所述电容传感器的所述第一端处的电压达到第三预定电压，其中所述第三预定电压基于所述偏置电压。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述参考电压基于带隙电压基准。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括：
由所述转移单元通过对所述放电电流成镜像，将多个电荷转移到采样电容器。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述电流镜包括串联耦合的至少一个PMOS电流镜和至少一个NMOS电流镜。
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