CN206440770U - 电容检测装置和压力检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种电容检测装置和压力检测系统。该装置包括差分放大器、第一电容器、第二电容器、充电模块、控制模块、计算模块和电压源，差分放大器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，通过控制模块控制充电模块对待测两个电容器充电，将待测的电容器的电荷量向第一电容器和第二电容器转移，并通过差分放大器放大并将放大后的信号输出到计算模块，这样通过差分放大器的输出端的电压、充电模块的供电电压、第一电容器的电容和第二电容器的电容可以计算得到不同电容器的电容差值。本实用新型实施例通过差分放大器检测电容的差值，能够用小电容实现大电容的检测、能提升利用本实用新型的电容检测实现压力检测时的准确性。

Description

电容检测装置和压力检测系统

技术领域

本实用新型实施例涉及触控技术领域，并且更具体地，涉及电容检测装置和压力检测系统。

背景技术

触控技术应用在智能终端上，可以让使用者只要通过手势操作即可实现终端的操作，摆脱了传统的机械键盘，使人机交互更为直截了当。

但是，随着触控技术的发展，触控技术已不能满足用户更多维度输入的需求。例如，在电容触摸屏中加入电容主动笔，电容主动笔触压触摸屏，压力发生改变，但触摸屏无法根据压力的改变进行不同的书写操作。又如，在传统的按键或指纹识别的基础上，也没有根据按键或指纹压力的改变给出不同的操作。这样，通过触控技术很难模拟真笔书写的体验，影响输入的准确性，用户体验效果不佳。

应上述压力需求，要提高用户体验，需要检测屏幕的压力大小。手机屏幕上压力的改变，使得手机里两个电极片之间的距离以及电容发生改变，故可以通过检测电容器的电容得到用户压力信息。本实用新型提出一种检测两个电容器的电容差的电容检测装置。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电容检测装置和压力检测系统，能够用小电容实现大电容的检测、能提升利用本实用新型的电容检测实现压力检测时的准确性。

第一方面，本实用新型提供了一种电容检测装置，所述装置包括差分放大器、第一电容器、第二电容器、充电模块、控制模块、电压源、及用于根据所述充电模块的供电电压、所述第一输出端的电压、所述第二输出端的电压、所述第一电容器的电容和所述第二电容器的电容得到所述第三电容器的电容和所述第四电容器的电容的差的计算模块，所述差分放大器包括第一输入端、第二输入端、共模电压输入端、第一输出端和第二输出端；所述第一输入端和待测的第三电容器相连接，所述第二输入端和待测的第四电容器相连接，所述共模电压输入端与电压源连接，所述第一输入端和所述第一输出端分别与所述第一电容器的两端连接，所述第二输入端和所述第二输出端分别与所述第二电容器的两端连接，所述第一输出端和所述第二输出端都与所述计算模块相连接。

本实用新型实施例可以通过对待测的两个电容器充电，然后将待测的电容器的电荷量向电容检测电路中的电容器转移，并通过差分放大器将待测电容器放电后的电压放大输出到计算模块，这样再通过差分放大器的输出端的电压计算可以实现不同电容器的电容差的检测。

利用本实用新型实施例的电容检测可以实现压力检测，这样能够提升检测灵敏度，可以使得用户体验效果更佳。

结合第一方面，在第一方面的一种实现方式中，所述装置还包括第一可变电容器和第二可变电容器，所述第一可变电容器和所述第三电容器并联连接，所述第二可变电容器和所述第四电容器并联连接。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，在所述第三电容器和第四电容器的电容值被外界改变之前，所述第一可变电容器的电容和所述第三电容器的电容之和等于所述第二可变电容器的电容和所述第四电容器的电容之和。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述电容检测装置还包括第一可变电阻和第二可变电阻，所述第一可变电阻和所述第一电容器并联连接，所述第二可变电阻和所述第二电容器并联连接。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，同一时间，所述第一可变电阻的电阻值和所述第二可变电阻的电阻值相同。

优选地，在同一时间两个可变电阻的电阻值可以相同，这样，对称的电路设计可以使得电路的灵敏度更好。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述第一电容器的电容和所述第二电容器的电容相同。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述充电模块为电源；所述控制模块包括第一开关和第二开关；第一开关的一端与所述电源连接，所述第一开关的另一端与所述第三电容器的一端连接，所述第三电容器的另一端接地；所述第二开关的一端与所述电源连接，所述第二开关的另一端与所述第四电容器的一端连接，所述第四电容器的另一端接地。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述控制模块包括第三开关，第四开关、第五开关和第六开关；所述第三开关的一端与所述第三电容器的一端连接，所述第三开关的另一端与所述第一电容器连接，所述第五开关与所述第一电容器并联连接；所述第四开关的一端与所述第四电容器的一端连接，所述第四开关的另一端与所述第二电容器连接，所述第六开关与所述第二电容器并联连接。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述充电模块为电源；所述控制模块包括第七开关、第八开关、第九开关和第十开关；所述第七开关的第一端与所述电源连接，所述第七开关的第二端与所述第三电容器的第一端连接，所述第七开关的第二端与所述第四电容器的第一端也连接，所述第八开关的第一端接地，所述第八开关的第二端与所述第三电容器的第一端连接，所述第八开关的第二端与所述第四电容器的第一端连接；所述第九开关与所述第一电容器并联连接，所述第十开关与所述第二电容器并联连接；在所述第一阶段，所述第七开关闭合、所述第九开关和所述第十开关都闭合，且所述第八开关断开时，使得所述电源对所述第三电容器和所述第四电容器充电，所述第一电容器和所述第二电容器都放电到两端电荷量为零；在所述第二阶段，所述第七开关、所述第九开关和所述第十开关都断开，且所述第八开关闭合时，使得所述第三电容器向所述第一电容器放电，且所述第四电容器向所述第二电容器放电。

第二方面，提供了一种压力检测系统，所述压力检测系统包括至少一个如第一方面中任一种实现方式所述的电容检测装置、至少一个所述第三电容器和至少一个所述第四电容器、及用于根据所述至少一个所述第三电容器的电容和所述至少一个所述第四电容器的电容的差得到被检测压力的压力检测模块，其中，每个电容检测装置对应一个待测的第三电容器和一个待测的第四电容器。

结合第二方面，在第二方面的一种实现方式中，所述压力检测系统还包括显示屏和中框，所述第三电容器及第四电容器为自电容，所述至少一个所述第三电容器的检测电极和所述至少一个所述第四电容器的检测电极位于显示屏和中框之间，所述第三电容器的检测电极和所述中框之间具有间隙，所述第四电容器的检测电极和所述中框之间具有间隙。

在本实用新型的另一个实施例中，第三电容器和第四电容器可以为互电容。

在本实用新型的一个实施例中，上述间隙之间可以填充空气，也可以填充弹性材料。

在本实用新型的一个实施例中，第三电容器和第四电容器可以位于同一个终端设备。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的电容检测装置的示意图。

图2是本实用新型一个实施例的电容检测装置的电路示意图。

图3是本实用新型另一实施例的电容检测装置的电路示意图。

图4是本实用新型再一实施例的电容检测装置的电路示意图。

图5是本实用新型再一实施例的电容检测装置的电路示意图。

图6是利用本实用新型一个实施例的电容检测装置构成的压力检测系统的示意图。

图7是利用本实用新型另一实施例的电容检测装置构成的压力检测系统的示意图。

图8是本实用新型一个实施例的电容检测方法的示意性流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1是本实用新型一个实施例的电容检测装置的示意图。图1所示的电容检测装置10包括控制模块11、充电模块12、计算模块13、差分放大器14、第一电容器15、第二电容器16和电压源17。

具体地，可以通过控制模块控制充电模块对待测的两个电容器(如第三电容器和第四电容器)进行充电，并通过控制模块控制对第一电容器和第二电容器放电，使得第一电容器和第二电容器两端的电荷量都为零。接着，将充电后的第三电容器和第四电容器的电荷向第一电容器和第二电容器转移。然后，将第三电容器一端的电压和第四电容器一端的电压输入差分放大器，并在差分放大器的两个输出端口得到两个电压。将差分放大器的输出端的电压流向计算模块，以使得计算模块根据充电模块的供电电压、差分放大器的两个输出端的电压、第一电容器的电容和所述第二电容器的电容，得到第三电容器的电容和第四电容器的电容的差。

本实用新型实施例可以通过对待测的两个电容器充电，然后将待测的电容器的电荷量向电容检测电路中的电容器转移，并通过差分放大器将待测电容器放电后的电压放大输出到计算模块，这样再通过差分放大器的输出端的电压计算可以实现不同电容器的电容差的检测。

在本实用新型的一个实施例中，电容检测装置还可以包括第一可变电容器和第二可变电容器。例如，将第一可变电容器和第三电容器并联连接，第二可变电容器和第四电容器并联连接，且第一可变电容器的电容和第三电容器的电容之和等于第二可变电容器的电容和第四电容器的电容之和。

在本实用新型的一个实施例中，电容检测装置还可以包括第一可变电阻和第二可变电阻，第一可变电阻和第一电容器并联连接，第二可变电阻和第二电容器并联连接。

电容检测装置由于通电可能会导致温度发生改变，使得电容器的电容发生改变。本实用新型实施例可以检测两个电容器的电容差，通过将两个电容器配置在同一平面内，且两个电容器相互之间的距离较近，温度变化可以同时反馈在两个待检测的电容器上，并且温度变化对两个待检测的电容引起的变化或影响相当，这时进行差分处理，可以将温度变化引起的影响相互抵消，从而能够抑制温度漂移。

本实用新型实施例中的电容检测装置可以在电容触摸屏的电容主动笔压力不同时，根据检测到的电容变化模拟出压力大小，从而模拟真笔书写的体验，这样可以通过电容主动笔获得更加精准的输入，能够大幅提升用户体验。

本实用新型实施例中的电容检测装置对传统的按键或指纹识别，也可以通过检测电容的差从而感知手指的压力大小，从而能够提升用户体验。

另外，本实用新型实施例中的电容检测装置还可以通过检测电容的差得到手机屏幕上的压力大小，从而使手机屏幕变成一个高精度电子秤，这样可以提升手机压力应用场景，优化压力用户体验。

下面结合具体实施例详细说明本实用新型的电容检测装置。

图2是本实用新型一个实施例的电容检测装置的电路示意图。

第三电容器207和第四电容器208是待检测的电容器。本实用新型实施例中的第三电容器和第四电容器为自电容。

电容检测装置的电路包括：控制模块、第一电容器209、第二电容器210、充电模块211、差分放大器212、计算模块213和电压源214。其中控制模块包括第一开关201、第二开关202、第三开关203、第四开关204、第五开关205和第六开关206。

在本实用新型的一个实施例中，充电模块211可以为电源。

第一开关201的一端与电源211连接，第一开关201的另一端与第三电容器207的一端连接，第三电容器207的另一端接地。第二开关202的一端与电源211连接，第二开关202的另一端与第四电容器208的一端连接，第四电容器208的另一端接地。

第三开关203的一端与第三电容器207的一端连接，第三开关203的另一端与第一电容器209连接。第四开关204的一端与第四电容器208的一端连接，第四开关204的另一端与第二电容器210连接。

第五开关205与第一电容器209并联连接。第六开关206与第二电容器210并联连接。

差分放大器包括第一输入端、第二输入端、共模电压输入端、第一输出端和第二输出端。差分放大器212的第一输入端(如同向输入端)通过第三开关203与第三电容器207连接，共模电压输入端与电压源214连接。差分放大器212的第二输入端(如反向输入端)通过第四开关204与第四电容器208连接。差分放大器的两个输出端口与计算模块213连接。差分放大器的第一输入端和待测的第三电容器相连接，第二输入端和待测的第四电容器相连接，第一输入端和第一输出端分别与第一电容器的两端连接，第二输入端和第二输出端分别与第二电容器的两端连接，第一输出端和第二输出端都与计算模块相连接。

本实用新型实施例可以通过对待测的两个电容器充电，然后将待测的电容器的电荷量向电容检测电路中的电容器转移，并通过差分放大器放大并将放大后的信号输出到计算模块，这样再通过差分放大器的输出端的电压计算可以实现不同电容器的电容差的检测。

第一阶段为充电复位阶段，对待测电容器进行充电，并对第一电容器209和第二电容器210都放电到电荷量都为零。具体地，可以将第一开关201和第二开关202闭合，第三开关203和第四开关204断开，第五开关205和第六开关206闭合。这时电容检测装置中，电源211对第三电容器207和第四电容器208充电，且充电到V。第五开关205和第六开关206闭合，第一电容器209和第二电容器210两端通过导线连接，第一电容器209和第二电容器210两端的电压放电至共模电压，这时第一电容器和第二电容器两端的电荷量也都为零。这时，差分放大器的两个输入端的电压都为共模电压，两个输出端的电压差为0，即V_out+-V_out-＝0。

第二阶段为放电检测阶段，将待测的第三电容器207和待测的第四电容器208充电后的电荷量向第一电容器209和第二电容器210转移。具体地，可以将第一开关和第二开关断开，将第三开关和第四开关闭合，第五开关和第六开关断开。这时电容检测装置中，电源211断开对第三电容器207和第四电容器208的充电。第三电容器207和第四电容器208分别向差分放大器212的两个输入端放电，第三电容器207两端的电荷量和第四电容器208两端的电荷量分别转移到第一电容器209和第二电容器210上。

在本实用新型的一个实施例中，待测的第三电容器和待测的第四电容器的电容分别记为C_x1和C_x2，不同的待测电容器的电容值可能造成差分放大器的两个输出端的电压不同，以V_out+和V_out-分别表示差分放大器的两个输出端的电压，以C_fb1和C_fb2分别表示第一电容器和第二电容器的电容值，k为电荷转移系数，待测的第三电容器和待测的第四电容器的电容差:

△C＝C_x1-C_x2。其中，C_fb1＝C_fb2＝C_fb时，

对于C_x1，电荷转移系数k＝(C_fb-0.5*C_fb-0.5*C_x1/(C_fb+C_x1)。

对于C_x2，电荷转移系数k＝(C_fb-0.5*C_fb-0.5*C_x2)/(C_fb+C_x2)。

特别地，C_fb1＝C_fb2＝C_fb，待测的第三电容器和待测的第四电容器的电容差C_fb1和C_fb2设置为相同值时，可以使得电路操作简单，这样电容检测灵敏度可以更高。

本实用新型实施例对电容检测装置中第一电容器和第二电容器的电容值不做限制，可以利用较小的电容实现大电容的检测，例如，第一电容器和第二电容器的电容较小时，同样可以检测电容值较大的第三电容器和第四电容器的电容。这样，可以节省电容检测装置的电路中的芯片面积。

本实用新型实施例对充电模块的供电电压不做限制，本实用新型实施例可以用较低的电压对待测的电容器进行充电。

图3是本实用新型另一实施例的电容检测装置的电路示意图。图3中第三电容器307和第四电容器308是待检测的电容器。

电容检测装置的电路包括：控制模块、第一电容器309、第二电容器310、充电模块311、差分放大器312、计算模块313、第一可变电容器314、第二可变电容器315、第一可变电阻316、第二可变电阻317和电压源318。其中控制模块包括第一开关301、第二开关302、第三开关303、第四开关304、第五开关305和第六开关306。本实用新型实施例图3中的器件和模块301-313和图2中的201-213对应的器件和模块的连接方式相同，功能相同，具体不再详细阐述。差分放大器316包括三个输入端：正向输入端、反向输入端和共模电压输入端，电压源318与共模电压输入端连接。

在本实用新型的一个实施例中，可以是在图2电路的基础上增加两个可变电容，如图3中的第一可变电容器314和第二可变电容器315。其中，第一可变电容器314和第三电容器307并联连接，第二可变电容器315和第四电容器308并联连接，且第一可变电容器314的电容和第三电容器307的电容之和等于第二可变电容器315的电容和第四电容器308的电容之和。这样，在没有压力时，待测电容器307和308的电容值不会改变。一般地，没有压力时待测电容器的电容值相等，但由于存在制造误差，没有压力时待测的两个电容器的电容值的差可能不为零，这个差可能使得差分放大器312的输出端有电压，占用电路的动态范围，影响电路的灵敏度。

本实用新型一个实施例中，通过增加可变电容器314和315，并在没有压力时调节可变电容器的电容，使得第一可变电容器314的电容和第三电容器307的电容之和等于第二可变电容器315的电容和第四电容器308的电容之和，这样在没有压力时，可以使得差分放大器312的输出端没有电压输出，可以提高有压力时的测量灵敏度。

在本实用新型的一个实施例中，可以是在图2电路的基础上增加两个可变电阻，例如图3中的第一可变电阻316和第二可变电阻317。其中，第一可变电阻316和第一电容器309并联连接，第二可变电阻317和第二电容器310并联连接。在本实用新型的一个实施例中，通过增加两个可变电阻，可以控制电路的频率响应，可以在有干扰的环境中起到抵抗干扰的作用，从而能够提高信噪比。

在本实用新型的一个实施例中，为了优化电路的工作状态，提高电路灵敏度，可以设置同一时刻第一可变电阻和第二可变电阻两个电阻值相同，假设都记为R，电路工作频率为f时可以设置R需要满足下列条件：

图4是本实用新型再一实施例的电容检测装置的电路示意图。

图4中的第三电容器404和第四电容器405是待检测的电容器。第三电容器404和第四电容器405可以为互电容。

电容检测装置的电路包括：控制模块、第一电容器407、第二电容器408、充电模块401、差分放大器410、计算模块411和电压源412。其中控制模块包括第七开关402、第八开关403、第九开关406和第十开关409。

在本实用新型的一个实施例中，充电模块401可以为电源。

第七开关402的一端与电源401连接，第八开关403的一端接地，另一端与两个待测电容器404和405的一端连接。两个待测电容器的两个另一端与差分放大器410的两个输入端(例如同向输入端和反向输入端)分别连接，差分放大器410的共模电压输入端与电压源412连接，差分放大器410的两个输出端与计算模块411连接。第一电容器407的两端分别与差分放大器410的一个输入端(如图4中同向输入端)和一个输出端(如图4中的Vout-)连接，第二电容器408的两端分别与差分放大器410的另一个输入端(如图4中反向输入端)和另一个输出端(如图4中的Vout+)连接。第九开关406与第一电容器407并联连接，第十开关409与第二电容器408并联连接。

本实用新型实施例可以通过对待测的两个电容器充电，然后将待测的电容器的电荷量向电容检测电路中的电容器转移，并通过差分放大器将待测电容器放电后的电压放大输出到计算模块，这样再通过差分放大器的输出端的电压计算可以实现不同电容器的电容差的检测。

具体地，第七开关402断开、第八开关403闭合、第九开关406闭合、第十开关409闭合时，电路处于复位状态，第一电容器407和第二电容器408两端的电压都放电到零，差分放大器410两个输出端的电压值相等，即输出端的电压差为零。

第一阶段为充电阶段，对待测电容器进行充电。具体地，第七开关402闭合、第八开关403断开、第九开关406断开、第十开关409断开，这时电源401对第三电容器404和第四电容器405充电，且都充电到电压V。

第二阶段为放电阶段，将待测的第三电容器404和待测的第四电容器405充电后的电荷量向第一电容器407和第二电容器408转移，使得第一电容器407和第二电容器408两端的电压为共模电压。具体地，可以将第七开关402断开、第八开关403闭合、第九开关406断开、第十开关409断开。

根据上述充电和放电阶段，在电路复位后，可以将开关407和开关408断开，开关402和开关403中的一个打开，一个关闭，交替执行，这样可以实现充电和放电的交替进行。

在本实用新型的一个实施例中，待测的第三电容器和待测的第四电容器的电容分别记为C_x1和C_x2，不同的待测电容器的电容值可能造成差分放大器的两个输出端的电压不同，以V_out+和V_out-分别表示差分放大器的两个输出端的电压，以C_fb1和C_fb2分别表示第一电容器和第二电容器的电容值，k为电荷转移系数，待测的第三电容器和待测的第四电容器的电容差：

△C＝C_x1-C_x2。其中，C_fb1＝C_fb2＝C_fb时，

对于C_x1，电荷转移系数k＝(C_fb-0.5*C_fb-0.5*C_x1/(C_fb+C_x1)。

对于C_x2，电荷转移系数k＝(C_fb-0.5*C_fb-0.5*C_x2)/(C_fb+C_x2)。

特别地，C_fb1＝C_fb2＝C_fb，那么待测的第三电容器和待测的第四电容器的电容差为：C_fb1和C_fb2设置为相同值时，可以使得电路操作简单，这样电容检测灵敏度可以更高。

图5是本实用新型再一实施例的电容检测装置的电路示意图。

图5中的第三电容器504和第四电容器505是待检测的电容器。

电容检测装置的电路包括：控制模块、第一电容器507、第二电容器508、充电模块501、差分放大器510、计算模块511、第一可变电容器512、第二可变电容器513、第一可变电阻514、第二可变电阻515和电压源516。其中控制模块包括第七开关502、第八开关503、第九开关506和第十开关509。本实用新型实施例图5中的器件和模块501-511以及电压源516和图4中的401-411以及电压源412对应的器件和模块的连接方式相同，功能相同，具体不再详细阐述。

在本实用新型的一个实施例中，可以是在图4电路的基础上增加两个可变电容，如图5中的第一可变电容器512和第二可变电容器513。其中，第一可变电容器512和第三电容器504并联连接，第二可变电容器513和第四电容器505并联连接，且第一可变电容器512的电容和第三电容器504的电容之和等于第二可变电容器513的电容和第四电容器505的电容之和。这样，在没有压力时，待测电容器的电容值不会改变。一般地，没有压力时待测电容器的电容值相等，但由于存在制造误差，没有压力时待测的两个电容器的电容值的差值可能不为零，这个差值可能使得差分放大器的输出端有电压，占用电路的动态范围，影响电路的灵敏度。

在本实用新型的一个实施例中，本实用新型实施例中的电容检测装置可以应用在手机中，用来根据电容差值检测施加在手机显示屏的压力，以及用在主动笔上用来根据电容差值检测压力时，在压力按压前，才涉及调节可变电容器进而提高压力检测的灵敏度。例如，在电容检测装置中可以通过增加可变电容器，并在没有压力时调节可变电容器的电容，使得第一可变电容器的电容和第三电容器的电容之和等于第二可变电容器的电容和第四电容器的电容之和，这样在没有压力时，可以使得差分放大器的输出端没有电压输出，可以提高有压力时的测量灵敏度。

在本实用新型的一个实施例中，可以是在图4电路的基础上增加两个可变电阻，例如图5中的第一可变电阻514和第二可变电阻515。其中，第一可变电阻和第一电容器并联连接，第二可变电阻和第二电容器并联连接。在本实用新型的一个实施例中，通过增加两个可变电阻，可以控制电路的频率响应，可以在有干扰的环境中起到抵抗干扰的作用，从而能够提高信噪比。

在本实用新型的一个实施例中，为了优化电路的工作状态，提升电路的灵敏度，可以设置第一可变电阻和第二可变电阻两个电阻值相同，假设都记为R，电路工作频率为f时可以设置R需要满足下列条件：

上述结合图1至图5详细说明电容检测装置的电路示意图，下面结合图6和图7说明上述电容检测装置的应用实例。这里，图6和图7以手机压力检测实例为例进行说明。

图6是利用本实用新型一个实施例的电容检测装置构成的压力检测系统的示意图。

压力检测系统包括至少一个电容检测装置200、手机显示屏601、待检测电容器的检测电极和压力检测模块602。其中，待检测电容器包括C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8。本实用新型一个实施例中的待检测电容器可以为自电容，待检测电容器一端接地，另一端为检测电极，检测电极可以位于显示屏和中框之间，且检测电极和中框之间具有间隙。例如，可将检测电极贴在显示屏的背后。每个电容检测装置200连接两个待检测的检测电极，检测两个电容器之间的电容差。

手指按压手机显示屏，引起形变，使得检测电极对地电容发生变化，即待检测电容器的电容发生变化，利用电容检测装置所示的电路图可以得到两个待检测电容器的电容差，实现压力检测。在本实用新型的一个实施例中，可以将C1、C2、C3、C4设置在中间，C5、C6、C7、C8设置在边角上。中间电容器受压力时的对地电容变化明显，边角上的电容器受压力时对地电容变化较小，中间电容器和边角上的电容器的电容求差，可以得到两个电容器的电容差。这样，通过计算处于同一环境中的电容器的电容差，可以减小由于外界环境变化引起的电容的变化。例如，外界环境温度或湿度不同时，同一个电容器同一种状态下的电容值可能会有所不同。通过本实用新型的一个实施例求两个电容的差可以防止温度或湿度等的改变引起的电容值的漂移。

在本实用新型的一个实施例中，可以将检测电极贴在显示屏的背后，并且检测电极与中框有一定的间隙，间隙可以填充空气，也可以填充弹性材料。

在本实用新型的一个实施例中，电容检测装置200可以为一个，也可以为多个，本实用新型实施例对此不做限制。图6中是以四个电容检测装置为例进行说明。

在本实用新型的一个实施例中，电容检测装置200可以如图2中的200所示的电路图，还可以在200的基础上增加可变电容器和/或可变电阻，如图3中的300所示的电路图。图6中画出的是电容检测装置为图2所示的检测装置的实例。

本实用新型实施例中的压力检测模块602可以根据电容检测装置得到的电容差得到待检测的压力。

图7是利用本实用新型另一实施例的电容检测装置构成的压力检测系统的示意图。

压力检测系统包括至少一个电容检测装置400、手机显示屏701、中框702、待检测电容器两个电极703和压力检测模块704。其中，待检测电容器包括C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8。每个待检测的电容器包括两个电极，且两个电极都位于手机显示屏和中框之间。每个电容检测装置400用于检测两个电容器之间的电容差。

手指按压手机显示屏，引起形变，使得待检测电容器的电容发生变化，利用电容检测装置所示的电路图可以得到电容差，实现压力检测。在本实用新型的一个实施例中，可以将C1、C2、C3、C4设置在中间，C5、C6、C7、C8设置在边角上。中间电容器受压力时的电容变化明显，边角上的电容器受压力时电容变化较小，中间电容器和边角上的电容器的电容求差，可以得到两个电容器的电容差。这样，通过计算处于同一环境中的电容器的电容差，可以减小由于外界环境变化引起的电容的变化。例如，外界环境温度或湿度不同时，同一个电容器同一种状态下的电容可能会有所不同。通过本实用新型实施例求两个电容器的差可以防止温度或湿度等的改变引起的电容值的漂移。

在本实用新型的一个实施例中，可以将待检测电容器的两个电极一个贴在显示屏的背后，一个贴在中框上，使得两个电极之间构成一定的间隙。这里，间隙可以填充空气，也可以填充弹性材料。

在本实用新型的一个实施例中，电容检测装置400可以如图4中的400所示的电路图，还可以在400的基础上增加可变电容器和/或可变电阻，如图5中的500所示的电路图。图7中画出的是电容检测装置为图4所示的检测装置的实例。

本实用新型实施例中的压力检测模块704可以根据电容检测装置得到的电容差得到待检测的压力。

图8是本实用新型一个实施例的电容检测方法的示意性流程图。本实用新型实施例的电容检测方法可以由电容检测装置执行。电容检测装置可以包括差分放大器、第一电容器、第二电容器、充电模块、控制模块和计算模块。其中，差分放大器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端。第一输入端和待测的第三电容器相连接，第二输入端和待测的第四电容器相连接。电容检测方法的具体流程如下。

801，在第一阶段，通过控制模块控制充电模块对待测的第三电容器和待测的第四电容器进行充电，并控制对第一电容器和第二电容器进行放电，使得第一电容器和第二电容器两端的电压均为共模电压。

802，在第二阶段，通过控制模块控制充电模块断开对第三电容器和第四电容器的充电，控制第三电容器向所述第一电容器放电，并控制第四电容器向第二电容器放电。

803，通过差分放大器放大，并将放大后的信号分别从第一输出端和第二输出端输出到计算模块。

804，通过计算模块根据充电模块的供电电压、第一输出端的电压、第二输出端的电压、第一电容器的电容和第二电容器的电容得到第三电容器的电容和第四电容器的电容的差。

本实用新型实施例可以通过对待测的两个电容器充电，然后将待测的电容器的电荷量向电容检测电路中的电容器转移，并通过差分放大器放大将放大后的信号输出到计算模块，这样再通过差分放大器的输出端的电压计算可以实现不同电容器的电容差的检测。

根据本实用新型实施例的电容检测方法可对应于本实用新型实施例的电容检测装置中的各个单元/模块，并且，该方法中的相应流程都可以通过图1至图7中所示装置中的各个单元/模块来实现，为了简洁，在此不再赘述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

应理解，在本实用新型的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本实用新型实施例的实施过程构成任何限定。

应理解，在本实用新型实施例中，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。

另外，本文中术语“系统”和“网络”在本文中常可互换使用。应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中。这里所称得的存储介质，可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种电容检测装置，其特征在于，所述装置包括差分放大器、第一电容器、第二电容器、充电模块、控制模块、电压源、及计算模块；

所述差分放大器包括第一输入端、第二输入端、共模电压输入端、第一输出端和第二输出端；

所述第一输入端和待测的第三电容器相连接，所述第二输入端和待测的第四电容器相连接，所述共模电压输入端与所述电压源连接，所述第一输入端和所述第一输出端分别与所述第一电容器的两端连接，所述第二输入端和所述第二输出端分别与所述第二电容器的两端连接，所述第一输出端和所述第二输出端都与所述计算模块相连接；

所述计算模块，用于根据所述充电模块的供电电压、所述第一输出端的电压、所述第二输出端的电压、所述第一电容器的电容和所述第二电容器的电容得到所述第三电容器的电容和所述第四电容器的电容的差。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一可变电容器和第二可变电容器，所述第一可变电容器和所述第三电容器并联连接，所述第二可变电容器和所述第四电容器并联连接。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电容检测装置还包括第一可变电阻和第二可变电阻，所述第一可变电阻和所述第一电容器并联连接，所述第二可变电阻和所述第二电容器并联连接。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述第三电容器和第四电容器的电容值被外界改变之前,所述第一可变电容器的电容和所述第三电容器的电容之和等于所述第二可变电容器的电容和所述第四电容器的电容之和。

5.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，同一时间，所述第一可变电阻的电阻值和所述第二可变电阻的电阻值相同。

6.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一电容器的电容和所述第二电容器的电容相同。

7.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述充电模块为电源；

所述控制模块包括第一开关和第二开关；

第一开关的一端与所述电源连接，所述第一开关的另一端与所述第三电容器的一端连接，所述第三电容器的另一端接地；

所述第二开关的一端与所述电源连接，所述第二开关的另一端与所述第四电容器的一端连接，所述第四电容器的另一端接地。

8.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括第三开关，第四开关、第五开关和第六开关；

所述第三开关的一端与所述第三电容器的一端连接，所述第三开关的另一端与所述第一电容器连接，所述第五开关与所述第一电容器并联连接；

所述第四开关的一端与所述第四电容器的一端连接，所述第四开关的另一端与所述第二电容器连接，所述第六开关与所述第二电容器并联连接。

9.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述充电模块为电源；

所述控制模块包括第七开关、第八开关、第九开关和第十开关；

所述第七开关的第一端与所述电源连接，所述第七开关的第二端与所述第三电容器的第一端连接，所述第七开关的第二端与所述第四电容器的第一端也连接，所述第八开关的第一端接地，所述第八开关的第二端与所述第三电容器的第一端连接，所述第八开关的第二端与所述第四电容器的第一端也连接，所述差分放大器的第一输入端与所述第三电容器的第二端连接，所述差分放大器的第二输入端与所述第四电容器的第二端连接；

所述第九开关与所述第一电容器并联连接，所述第十开关与所述第二电容器并联连接。

10.一种压力检测系统，其特征在于，所述压力检测系统包括至少一个如权利要求1-9中任一项所述的电容检测装置、至少一个所述第三电容器和至少一个所述第四电容器、及用于根据所述至少一个所述第三电容器的电容和所述至少一个所述第四电容器的电容的差得到被检测压力的压力检测模块，其中，每个电容检测装置对应一个待测的第三电容器和一个待测的第四电容器。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述压力检测系统还包括显示屏和中框，所述第三电容器及第四电容器为自电容，所述至少一个所述第三电容器的检测电极和所述至少一个所述第四电容器的检测电极位于显示屏和中框之间，所述第三电容器的检测电极和所述中框之间具有间隙，所述第四电容器的检测电极和所述中框之间具有间隙。