CN116263464A - 差分式电容装置与差分式电容校准方法 - Google Patents

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CN116263464A CN202210070288.4A CN202210070288A CN116263464A CN 116263464 A CN116263464 A CN 116263464A CN 202210070288 A CN202210070288 A CN 202210070288A CN 116263464 A CN116263464 A CN 116263464A
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Abstract

一种差分式电容校准方法，实施于一控制器，以操作一种差分式电容装置。差分式电容装置包括一差分式电容感测元件、一校正电容组件以及二输出端。差分式电容感测元件具有共点端、第一非共点端及第二非共点端，共点端用以接收一输入电压。校正电容组件具有第一校正电容及第二校正电容，校正电容组件的一端耦接于第一非共点端及第二非共点端且另一端用以接收第一校正电压及第二校正电压。二输出端分别耦接第一非共点端及第二非共点端，以输出第一信号及第二信号。控制器用以至少执行调整第一校正电压、第二校正电压、第一校正电容及第二校正电容之一者进行校准。

Description

差分式电容装置与差分式电容校准方法
技术领域
本发明是关于一种差分式电容装置与差分式电容校准方法，特别是关于一种调整校正电容及/或校正电压的差分式电容装置与差分式电容校准方法。
背景技术
电容感测元件因应性能要求，现阶段多采用差分式电容结构，以达到高性能设计。然而，电容感测元件的制造与组装存在非理想性，因此导致电容感测元件的电容产生非对称(mismatch)误差。这样的问题除了积极提升制造的精准度之外，最有效益的作法为电容感测元件耦接一放大或读取电路，确认电容感测元件输出端的误差数值(即偏移值)后进行校准，使得偏移值至一定规格内。
发明内容
鉴于上述，本发明提供了一种差分式电容装置与差分式电容校准方法。
本发明之一实施态样提供了一种差分式电容装置，包括：一差分式电容感测元件，具有一第一差分式电容以及一第二差分式电容，该第一差分式电容的一端及该第二差分式电容的一侧相耦接形成用以接收一输入电压的一共点端，该第一差分式电容的另一端为一第一非共点端，且该第二差分式电容的另一端为一第二非共点端；一校正电容组件，具有一第一校正电容及一第二校正电容，该第一校正电容的一端耦接于该第一非共点端，该第二校正电容的一端耦接于该第二非共点端，该第一校正电容的另一端为一第一校正电压输入端，该第二校正电容的另一端为一第二校正电压输入端，该第一校正电压输入端及该第二校正电压输入端用以接收一组校正电压；以及二输出端，分别耦接于该第一非共点端及该第二非共点端，且该二输出端用以输出一第一信号及一第二信号。
本发明之另一实施态样提供了一种差分式电容校准方法，供实施于一控制器，以操作一差分式电容装置，其中该差分式电容装置包含一差分式电容感测元件、一校正电容组件及二输出端，该差分式电容感测元件具有一共点端、一第一非共点端及一第二非共点端，该共点端用以接收一输入电压，该第一非共点端及该第二非共点端用以输出一对差分信号，该校正电容组件具有一第一校正电容及一第二校正电容，该第一校正电容的一端耦接于该第一非共点端且另一端用以接收一第一校正电压，该第二校正电容的一端耦接于该第二非共点端且另一端用以接收一第二校正电压，以将该对差分信号调整为一第一信号及一第二信号，该二输出端分别耦接于该第一非共点端及该第二非共点端，以将该第一信号及该第二信号输出，该控制器用以产生该第一校正电压及该第二校正电压，以及调整该第一校正电容及该第二校正电容，该差分式电容校准方法包含：计算该第一输出电压及该第二输出电压所相差的一偏压值；判断该偏压值是否落入一阈值域内；若判断该偏压值落入该阈值域内，则完成校准；以及若判断该偏压值落入该阈值域外，则产生该第一校正电压及该第二校正电压以及调整该第一校正电容及该第二校正电容之至少一者，以重新计算该偏压值。
综上所述，本发明可在不明显提升制造成本的情况下，提出一种能够精准补偿电容误差并有效降低噪声的差分式电容装置与差分式电容校准方法，且通过调整校正电容与电压校正信号，使得电容感测元件进行信号补偿与处理。
综上所述，关于本揭示内容之说明及以下之实施方式之说明是用以示范与解释本发明之精神与原理，并且提供本发明之专利申请范围更进一步之解释。
附图说明
图1为本发明一实施例的差分式电容装置的电路图。
图2A为本发明一实施例的差分式电容装置的校正电容组件的电路图。
图2B为本发明另一实施例的差分式电容装置的校正电容组件的电路图。
图2C为本发明又一实施例的差分式电容装置的校正电容组件的电路图。
图2D为本发明再一实施例的差分式电容装置的校正电容组件的电路图。
图3为本发明另一实施例的差分式电容装置的电路图。
图4为本发明又一实施例的差分式电容装置的电路图。
图5为本发明再一实施例的差分式电容装置的电路图。
图6为本发明一实施例的差分式电容校准方法的流程图。
图7为本发明另一实施例的差分式电容校准方法的步骤S4的详细流程图。
具体实施方式
以下说明为完成发明的较佳实现方式，其目的在于描述本发明的基本精神，但并不用以限定本发明。实际的发明内容必须参考之后的权利要求范围。
必须了解的是，使用于本说明书中的“包含”、“包括”等词，是用以表示存在特定的技术特征、数值、方法步骤、作业处理、元件及/或组件，但并不排除可加上更多的技术特征、数值、方法步骤、作业处理、元件、组件或以上的任意组合。
于权利要求中使用如“第一”、“第二”、“第三”等词是用来修饰权利要求中的元件，以及区别具有相同名字的元件，其并非用来表示元件之间的重要性顺序，或执行步骤上的先后关系。
请同时参阅图1及图2A，其中图1为本发明一实施例的差分式电容装置100的电路图，而图2A为本发明一实施例的差分式电容装置的校正电容组件的电路图。于一实施例中，如图1所示，差分式电容装置100可包含一差分式电容感测元件1、一校正电容组件4以及二输出端6，且为清楚说明差分式电容装置100与外部信号的输出/输入关系，还定义差分式电容装置100具有一共点端2、一第一非共点端3A、一第二非共点端3B、一第一校正电压输入端5A以及一第二校正电压输入端5B。
差分式电容感测元件1可具有一第一差分式电容CA以及一第二差分式电容CB，第一差分式电容CA的一端及第二差分式电容CB的一侧相耦接形成共点端2以接收一输入电压Vin，其中输入电压Vin为介于最大值电压Vdd与最小值电压V0之间，且依据一固定频率Fin于此两个电压Vdd与电压V0之间进行切换的一输入电压，例如输入电压Vin可以是一方波。第一差分式电容CA的另一端为一第一非共点端3A，且第二差分式电容CB的另一端为一第二非共点端3B，第一非共点端3A及第二非共点端3B用以输出一对差分信号。
依据下列方程式一的电容公式：
Q＝C×ΔV …方程式一
方程式一的参数C为电容值，单位为法拉(Farad，F)。参数Q为电荷量，单位为库仑(Coulomb，C)。参数ΔV为电压值，单位为伏特(Volt，V)。于一理想情况下，通过第一非共点端3A的电荷量应与通过第一非共点端3A的电荷量相同。具体而言，上述差分信号可包含一第一差分信号Q1及一第二差分信号Q2，通过第一非共点端3A的第一差分信号Q1具有的电荷量即输入电压Vin与第一差分式电容CA的乘积(即Q1＝CA×Vin)，而通过第二非共点端3B的第二差分信号Q2具有的电荷量即输入电压Vin与第二差分式电容CB的乘积(即Q2＝CB×Vin)，在一理想情况下差分式感测电容对为完全对称(即CA＝CB)，因此第一差分信号Q1的电荷量及第二差分信号Q2的电荷量应完全对称(即数值完全相等)而不发生偏移(即Q1-Q2＝0)。
然而，于一般实际情况下，因应电容感测元件的制造与组装存在非理想性，第一差分式电容CA及第二差分式电容CB将产生非对称(mismatch)误差而存在一偏移值Coffset，即为本发明主要需校除的对象。因此，第一差分式电容CA及第二差分式电容CB可以分别以下列方程式二、方程式三表示：
Figure BDA0003481845900000041
Figure BDA0003481845900000042
其中，C0为差分式电容感测元件1的理想电容设计数值，而由于偏移值Coffset的存在，因此需针对差分式电容感测元件1所输出的第一差分信号Q1及第二差分信号Q2进行校准，故ΔC为差分式电容感测元件1所检测到信号产生的电容变化(即因应输入电压Vin变化而产生的信号来源)，而校正电容组件4用以校准差分式电容感测元件1，即校除上述偏移值Coffset。于一实施例中，如图2A所示，校正电容组件4可具有一第一校正电容Cs1及一第二校正电容Cs2，第一校正电容Cs1的一端耦接于第一非共点端3A，第二校正电容Cs2的一端则耦接于第二非共点端3B，第一校正电容Cs1的另一端为第一校正电压输入端5A，第二校正电容Cs2的另一端为第二校正电压输入端5B，第一校正电压输入端5A及第二校正电压输入端5B用以接收一组校正电压。具体而言，校正电容组件4可通过第一校正电压输入端5A接收一第一校正电压V1，其中第一校正电压V1为介于最大值电压VA与最小值电压VB之间，且与输入电压Vin相位相同，并依据相同频率Fin于此两个电压VA与电压VB之间进行切换的一输入电压值，使得第一校正电压V1作用于第一校正电容Cs1，以对第一差分信号Q1进行校准，而校正电容组件4另可通过第二校正电压输入端5B接收一第二校正电压V2，其中第二校正电压V2为电压VB与电压VA之间的电压差，且第二校正电压V2为介于最大值电压VA与最小值电压VB之间，且与输入电压Vin相位相反，并依据相同频率Fin于此两个电压VB与电压VA之间进行切换的一输入电压值，使得第二校正电压V2作用于第二校正电容Cs2，以对第二差分信号Q2进行校准。因此，第一差分信号Q1、第二差分信号Q2及两者之间的电荷输出差经校正电容组件4后，可以分别以下列方程式四、方程式五及方程式六表示：
Figure BDA0003481845900000051
Figure BDA0003481845900000052
Q1-Q2＝ΔC×Vin-(Coffset)×Vin+(Cs1×V1-Cs2×V2)
…方程式六
其中，ΔC及输入电压Vin的乘积为差分式电容感测元件1的输入信号，而偏移值Coffset及输入电压Vin的乘积为差分式电容感测元件1实际上的非对称(mismatch)误差。通过方程式六可得知，上述两者的非对称误差即由第一校正电容Cs1、第二校正电容Cs2、第一校正电压V1以及第二校正电压V2针对差分式电容感测元件1所输出的第一差分信号Q1及第二差分信号Q2进行校准，使得校准后的偏移值Coffset落入一阈值域内而趋近于零。进一步而言，假设Cs1＝Cs2且V1＝-V2，则两者之间的电荷输出差亦可以另表示为下列方程式七进行校准：
Q1-Q2＝ΔC×Vin-(Coffset)×Vin+2(Cs1×V1)
…方程式七
为了更清楚说明校正电容组件4，请同时参阅图1以及图2B，其中图2B为本发明另一实施例的差分式电容装置的校正电容组件的电路图。于此一实施例中，如图2B所示，校正电容组件4的第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2可均各为一可编程电容阵列Cs3，可编程电容阵列Cs3可供用户适当地调整校正电容组件4的电容数值，以针对差分式电容感测元件1所输出的第一差分信号Q1及第二差分信号Q2进行校准，使得校准后的偏移值Coffset落入一阈值域内，且偏移值Coffset理想上趋近于零。上述可编程电容阵列Cs3的可调电容值可根据设计需求设置，故本发明并不以此为限。于此一实施例中，校正电容组件4还可包含一电容调控元件41，此电容调控元件41耦接于上述可编程电容阵列Cs3，且可用以供使用者适当地调整上述可编程电容阵列Cs3的电容数值，以针对差分式电容感测元件1所输出的第一差分信号Q1及第二差分信号Q2进行校准。举例而言，此电容调控元件41可以是使用多节指拨调整或滑动调整实现的实体元件，亦可以是通过通讯元件及软件操作接口实现的虚拟元件。
请同时参阅图1及图2C，其中图2C为本发明又一实施例的差分式电容装置的校正电容组件的电路图。于此一实施例中，如图2C所示，校正电容组件4还可包含一第一辅助电容Cs4以及一第二辅助电容Cs5，第一辅助电容Cs4的一端可耦接于第一校正电容Cs1，且第一辅助电容Cs4的另一端则耦接于第一校正电压输入端5A或第一非共点端3A，而第二辅助电容Cs5的一端可耦接于第二校正电容Cs2，且第二辅助电容Cs5的另一端则可耦接于第二校正电压输入端5B或第二非共点端3B。虽然图2C所绘示的第一辅助电容Cs4及第二辅助电容Cs5系分别与第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2串联而辅助性地减少校正电容组件4的等效电容数值，然而第一辅助电容Cs4及第二辅助电容Cs5亦可分别与第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2并联，以增加校正电容组件4的等效电容数值。藉此，针对差分式电容感测元件1所输出的第一差分信号Q1及第二差分信号Q2进行校准时，可以特别对于校正电容组件4的电容数值或耐压数值进行调整，以符合当下使用环境的个别需求。此外，在上述呈现于图2C的校正电容组件4中，第一辅助电容Cs4及第二辅助电容Cs5还可分别由多个电容所取代。
请同时参阅图1及图2D，其中图2D为本发明再一实施例的差分式电容装置的校正电容组件的电路图。如图2D所示，相较于图2B及图2C所示的实施例，此一实施例中的校正电容组件4除了第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2的固定电容外，分别与另一可编程电容阵列Cs3并联。此一实施例除可增加校正电容组件4的等效电容数值外，其中可编程电容阵列Cs3还可用以供使用者适当地调整校正电容组件4的电容数值，以增大差分式电容感测元件1所输出第一差分信号Q1及第二差分信号Q2的可校准范围。此一实施例中的校正电容组件4亦可包含电容调控元件41，用以调整上述可编程电容阵列Cs3的电容数值。
请再参阅图1，且一并参阅图2A至2D的任一者。二输出端6分别耦接于第一非共点端3A及第二非共点端3B，且二输出端6可用以输出通过第一非共点端3A及一第一输出端g(即由第一非共点端3A经过端点c及端点e至端点g)的一第一信号Qout1及通过第二非共点端3B及一第二输出端h(即由第二非共点端3B经过端点d及端点f至端点h)的一第二信号Qout2。换句话说，经由上述校准后，第一信号Qout1及第二信号Qout2的电荷量应于校准后完全对称(即数值完全相等)或至少落入一阈值域内(即数值趋近于相等)。
请参阅图3，图3绘示本发明另一实施例的差分式电容装置300的电路图。相较于前一实施例的差分式电容装置100，此一实施例的差分式电容装置300可包含多个校正电容组件，例如图3所绘示具有一第一校正电容组件4A及一第二校正电容组件4B。第一校正电容组件4A可如图1及图2A至2D所示的校正电容组件4，而第二校正电容组件4B可耦接于第一校正电容组件4A及二输出端6之间。第二校正电容组件4B具有一第三校正电容Cs6及一第四校正电容Cs7，第三校正电容Cs6的一端可耦接于第一非共点端3A(即端点e)，第四校正电容Cs7的一端则可耦接于第二非共点端3B(即端点f)，第三校正电容Cs6的另一端可耦接于一第三校正电压输入端5C，第四校正电容Cs7的另一端则可耦接于一第四校正电压输入端5D，第三校正电压输入端5C及第四校正电压输入端5D可用以接收另一组校正电压。具体而言，第二校正电容组件4B可通过第三校正电压输入端5C接收一第三校正电压V3，其中第三校正电压V3为介于最大值电压VC与最小值电压VD之间，且与输入电压Vin及第一校正电压V1相位相同，并依据相同频率Fin于此两个电压VC与电压VD之间进行切换的一输入电压值，使得第三校正电压V3作用于第三校正电容Cs6，以对经由第一校正电容组件4A校准后的第一差分信号Q1进行再次校准，而第二校正电容组件4B另可通过第四校正电压输入端5D接收一第四校正电压V4，其中第四校正电压V4为电压VC与电压VD之间，且与输入电压Vin相位相反且与第二校正电压V2相位相同，并依据相同频率Fin于此电压VC与电压VD之间进行切换的一输入电压值，使得第四校正电压V4作用于第四校正电容Cs7，以对经由第一校正电容组件4A校准后的第二差分信号Q2进行再次校准。同理，第二校正电容组件4B亦可使用如图2B至图2D的方式实施。藉此，可通过设置多个校正电容组件，以更精准地对差分式电容装置300中差分式电容感测元件1所输出的第一差分信号Q1及第二差分信号Q2进行校准，使得校准后的偏移值Coffset落入一阈值域内，且偏移值Coffset理想上趋近于零。
请参阅图4，图4为本发明又一实施例的差分式电容装置400的电路图。相较于前一实施例的差分式电容装置100，此一实施例的差分式电容装置400可包含另一输出集电路，例如图4所绘示具有多个对应电容CF的一电荷电压转换电路7。电荷电压转换电路7耦接于校正电容组件4及二输出端6之间，且用以放大并转换第一差分信号Q1及第二差分信号Q2经由校准后的一第三差分信号Q3及一第四差分信号Q4，使得二输出端6输出的第一信号Qout1及第二信号Qout2转为更容易被读取及应用的第一输出电压Vout1及第二输出电压Vout2。此外，上述输出集电路还可包含除电荷电压转换电路7之外的其他电路，例如串接于上述电荷电压转换电路7后的一电压放大电路(Amplifer)用以持续地把输出信号放大，或一模拟数字转换器(Analog-to-digital converter，ADC)用以将输出的模拟信号再次转换成数字信号，但本发明并不以此为限。
举例而言，假设已知差分式电容装置400的差分式电容感测元件1接收输入电压Vin，然而第一差分信号Q1的电荷量及第二差分信号Q2的电荷量并非完全对称(即数值没有完全相等)而存在一偏压值Voffset。为了使得二输出端6输出的第一信号Qout1及第二信号Qout2的电荷量校准后能达到完全对称(即数值完全相等)或落入一阈值域内(即数值趋近于相等)，第一校正电压V1及第二校正电压V2均被调整为一电压值VS，且第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2均被调整为一电容值CS，经校准后的第三差分信号Q3及第四差分信号Q4通过具有一组成对放大电容CF的电荷电压转换电路7，放大信号后输出第一信号Qout1及第二信号Qout2。则可依据下列方程式八的计算公式另推导偏移值Coffset进行转换后的偏压值Voffset的变化量：
Figure BDA0003481845900000081
虽然方程式八所假设的第一校正电压V1及第二校正电压V2均为电压值VS，且第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2均为电容值CS，以校准差分式电容感测元件1的第一差分信号Q1的电荷量及第二差分信号Q2的电荷量经电荷电压转换电路7后，使于理想状况内的上述偏压值Voffset为零。然而上述偏压值Voffset亦可藉由调整第一校正电压V1、第二校正电压V2、第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2之至少一者进行校准，即达成上述偏压值Voffset为零的结果，而其中电荷电压转换电路7的一对放大电容CF可用以放大上述电压偏压值Voffset。于此一实施例中，放大电容CF还可以是可编程电容，用以调整上述偏压值Voffset的放大倍率。
请再参阅图4，差分式电容装置400还可包含一控制器8，控制器8耦接于第一校正电压输入端5A、第二校正电压输入端5B、第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2，用以调整第一校正电压V1、第二校正电压V2、第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2。为了更清楚说明控制器8，请同时参阅图4以及图5，其中图5为本发明再一实施例的差分式电容装置500的电路图。于此一实施例中，如图5所示，具体而言，控制器8还可选择性地耦接于二输出端6，以构成一反馈电路设计，且依据二输出端6所输出的第一输出电压Vout1及第二输出电压Vout2来调整第一校正电压V1及第二校正电压V2的电压数值，及/或调整第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2的电容数值，例如以反复调整的渐进方法执行差分式电容装置500的自我校正。即，控制器8可逐步使得校准后的偏压值Voffset落入一阈值域内，且偏压值Voffset理想上趋近于零。
举例而言，差分式电容装置400确认产生偏移值时，可先通过控制器8调整第一校正电压V1或/及第二校正电压V2。若调整后的第一校正电压V1以及第二校正电压V2均受到设备限制(例如电源供应器所提供之第一校正电压V1及第二校正电压V2具有最大/最小电压限值)而达到极值，却仍无法使第一信号Qout1及第二信号Qout2的电荷量校准后达到完全对称(即数值完全相等)或落入一阈值域内(即数值趋近于相等)时，则可另调整第一校正电容Cs1或/及第二校正电容Cs2进行校准。
反之相同，差分式电容装置400确认产生偏移值时，可先通过控制器8调整第一校正电容Cs1或/及第二校正电容Cs2。若调整后的第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2受到元件限制(例如第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2本身电容数值之限制，或上述两者均为可编程电容阵列Cs3，可编程电容阵列Cs3已是最大/最小电容限值)而达到极值，却也无法使第一信号Qout1及第二信号Qout2的电荷量校准后达到完全对称(即数值完全相等)或落入一阈值域内(即数值趋近于相等)时，则可另调整第一校正电压V1或/及第二校正电压V2进行校准。
请同时参阅图5及图6，图5为本发明一实施例的差分式电容校准方法的流程图，而图6为本发明另一实施例的差分式电容校准方法的步骤S4的详细流程图。
于一实施例中，如图6所示，于步骤S1中，控制器8可计算第一输出电压Vout1及第二输出电压Vout2之间相差的偏压值Voffset。于步骤S2中，控制器8依据计算结果，来判断上述偏压值Voffset是否落入一阈值域内。
若上述偏压值Voffset落入此阈值域内，则续行步骤S3。于步骤S3中，因应上述偏压值Voffset落入此阈值域内，即第一差分式电容CA及第二差分式电容CB接近于理想状况而几乎不发生偏移，则不须进行任何操作即完成校准。
若上述偏压值Voffset落入此阈值域外，则续行步骤S4。于步骤S4中，因应上述偏压值Voffset落入此阈值域外，即第一差分式电容CA及第二差分式电容CB实际存在非对称(mismatch)误差而发生偏移。此时需针对差分式电容感测元件1所输出的第一差分信号Q1及第二差分信号Q2进行校准，即通过控制器8至少执行调整第一校正电压V1、第二校正电压V2、第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2之一者，以重新计算偏压值Voffset是否落入此阈值域内。此外，在完成步骤S4后，系可重新执行步骤S1，以便依据第一差分信号Q1及第二差分信号Q2校准后输出的第一输出电压Vout1及第二输出电压Vout2之间当下的偏压值Voffset作重新计算与判断，是否要对第一差分信号Q1及第二差分信号Q2的输出继续进行校准。
于另一实施例中，如图7所示，步骤S4可细分为步骤S41至步骤S43。于步骤S41中，控制器8可判断第一校正电压V1、第二校正电压V2、第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2之至少一者是否已为极值(最大/最小电压数值或最大/最小电容数值)，即控制器8于至少执行调整第一校正电压V1、第二校正电压V2、第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2之一者之前，先行判断是否受到设备/元件限制而无法继续调整(例如调整第一校正电压V1、第二校正电压V2的电源供应器，亦或是第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2本身电容数值之限制，或上述两者均为可编程电容阵列Cs3时的限值)。
若控制器8判断第一校正电压V1、第二校正电压V2、第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2之至少一者已为极值时，则续行步骤S42。于步骤S42中，控制器8将至少执行调整尚未达极值的第一校正电压V1、第二校正电压V2、第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2之一者，以重新计算偏移值Qoffset。具体而言，因应控制器8于至少执行调整第一校正电压V1、第二校正电压V2、第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2之一者之前，已判断出第一校正电压V1、第二校正电压V2、第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2之至少一者受到设备/元件限制而无法继续调整。因此，控制器8将排除上述受到设备/元件限制的项目，以执行尚未达极值、仍可被调整的剩余项目。
若控制器8判断第一校正电压V1、第二校正电压V2、第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2均未达极值时，则续行步骤S43。于步骤S43中，控制器8可至少执行调整第一校正电压V1、第二校正电压V2、第一校正电容Cs1及第二校正电容Cs2之一者，以重新计算偏移值Qoffset。
综上所述，依据本发明所提出之差分式电容装置与差分式电容校准方法，可在不明显提升制造成本的情况下，能够精准补偿电容误差并有效降低噪声，且通过调整校正电容与电压校正信号，使得电容感测元件进行信号补偿与处理。
【符号说明】
100,300,400,500:差分式电容装置
1:差分式电容感测元件
2:共点端
3A:第一非共点端
3B:第二非共点端
4:校正电容组件
41:电容调控元件
4A:第一校正电容组件
4B:第一校正电容组件
5A:第一校正电压输入端
5B:第二校正电压输入端
5C:第三校正电压输入端
5D:第四校正电压输入端
6:二输出端
7:电荷电压转换电路
8:控制器
CA:第一差分式电容
CB:第二差分式电容
CF:放大电容
Cs1:第一校正电容
Cs2:第二校正电容
Cs3:可编程电容阵列
Cs4:第一辅助电容
Cs5:第二辅助电容
Cs6:第三校正电容
Cs7:第四校正电容
Coffset:偏移值
Q1:第一差分信号
Q2:第二差分信号
Q3:第三差分信号
Q4:第四差分信号
Qout1:第一信号
Qout2:第二信号
Qoffset:偏移值
S1～S4,S41～S43:步骤
Vin:输入电压
Vout1:第一输出电压
Vout2:第二输出电压
V1:第一校正电压
V2:第二校正电压
V3:第三校正电压
V4:第四校正电压
V0,Vdd,VA,VB,VC,VD:电压
Voffset:偏压值c～f:端点
g:第一输出端
h:第二输出端

Claims (11)

1.一种差分式电容装置，包括：
一差分式电容感测元件，具有一第一差分式电容以及一第二差分式电容，该第一差分式电容的一端及该第二差分式电容的一侧相耦接形成用以接收一输入电压的一共点端，该第一差分式电容的另一端为一第一非共点端，且该第二差分式电容的另一端为一第二非共点端；
一校正电容组件，具有一第一校正电容及一第二校正电容，该第一校正电容的一端耦接于该第一非共点端，该第二校正电容的一端耦接于该第二非共点端，该第一校正电容的另一端为一第一校正电压输入端，该第二校正电容的另一端为一第二校正电压输入端，该第一校正电压输入端及该第二校正电压输入端用以接收一组校正电压；以及
二输出端，分别耦接于该第一非共点端及该第二非共点端，且该二输出端用以输出一第一信号及一第二信号。
2.如权利要求1所述的差分式电容装置，其中进一步包含：一电荷电压转换电路，耦接于该校正电容组件及该二输出端之间，该电荷电压转换电路用以放大及转换信号输出。
3.如权利要求1所述的差分式电容装置，其中该校正电容组件为一第一校正电容组件，该差分式电容装置另包含一第二校正电容组件耦接于该第一校正电容组件及该二输出端之间，该第二校正电容组件具有一第三校正电容及一第四校正电容，该第三校正电容的一端耦接于该第一非共点端，该第四校正电容的一端耦接于该第二非共点端，该第三校正电容的另一端耦接于一第三校正电压输入端，该第四校正电容的另一端耦接于一第四校正电压输入端，该第三校正电压输入端及该第四校正电压输入端用以接收另一组校正电压。
4.如权利要求1所述的差分式电容装置，其中该校正电容组件进一步包含：一第一辅助电容，该第一辅助电容的一端耦接于该第一校正电容，且该第一辅助电容的另一端耦接于该第一校正电压输入端或该第一非共点端；以及一第二辅助电容，该第二辅助电容的一端耦接于该第二校正电容，且该第二辅助电容的另一端耦接于该第二校正电压输入端或该第二非共点端。
5.如权利要求1所述的差分式电容装置，其中该第一校正电容及该第二校正电容均各为一可编程电容阵列。
6.如权利要求5所述的差分式电容装置，其中该校正电容组件进一步包含：一电容调控元件，耦接于该第一校正电容及该第二校正电容，用以调整该第一校正电容及该第二校正电容的电容数值。
7.如权利要求1所述的差分式电容装置，其中进一步包含：一控制器，该控制器耦接于该第一校正电压输入端、该第二校正电压输入端、该第一校正电容以及该第二校正电容，用以产生该第一校正电压及该第二校正电压，以及调整该第一校正电容及该第二校正电容。
8.如权利要求7所述的差分式电容装置，其中该控制器耦接于该二输出端，用以通过反馈电路进行自我校正。
9.一种差分式电容校准方法，供实施于一控制器，以操作一差分式电容装置，其中该差分式电容装置包含一差分式电容感测元件、一校正电容组件及二输出端，该差分式电容感测元件具有一共点端、一第一非共点端及一第二非共点端，该共点端用以接收一输入电压，该第一非共点端及该第二非共点端用以输出一对差分信号，该校正电容组件具有一第一校正电容及一第二校正电容，该第一校正电容的一端耦接于该第一非共点端且另一端用以接收一第一校正电压，该第二校正电容的一端耦接于该第二非共点端且另一端用以接收一第二校正电压，以将该对差分信号调整为一第一信号及一第二信号，该二输出端分别耦接于该第一非共点端及该第二非共点端，以将该第一信号及该第二信号输出，该控制器系用以产生该第一校正电压及该第二校正电压，以及调整该第一校正电容及该第二校正电容，该差分式电容校准方法包含：
计算该第一输出电压及该第二输出电压所相差的一偏压值；
判断该偏压值是否落入一阈值域内；
若判断该偏移压值落入该阈值域内，则完成校准；以及
若判断该偏压值落入该阈值域外，则至少执行调整该第一校正电压、该第二校正电压、该第一校正电容及该第二校正电容之一者，以重新计算该偏压值。
10.如权利要求9所述之差分式电容校准方法，其中至少执行调整该第一校正电压、该第二校正电压、该第一校正电容及该第二校正电容之一者，以重新计算该偏移值包含：
判断该第一校正电压、该第二校正电压、调整该第一校正电容及该第二校正电容之至少一者是否已为极值；
若判断该第一校正电压、该第二校正电压、调整该第一校正电容及该第二校正电容之至少一者已为极值，则至少执行调整尚未达极值的该第一校正电压、该第二校正电压、该第一校正电容及该第二校正电容之一者，以重新计算该偏移值；以及
若判断该第一校正电压、该第二校正电压、调整该第一校正电容及该第二校正电容均未达非极值，则至少执行调整该第一校正电压、该第二校正电压、该第一校正电容及该第二校正电容之一者，以重新计算该偏移值。
11.如权利要求10所述之差分式电容校准方法，其中该控制器耦接于用以产生该第一校正电压的一第一校正电压输入端、产生该第二校正电压一第二校正电压输入端、该第一校正电容、该第二校正电容以及可选择地耦接于该二输出端。
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