CN208506138U - 电容检测电路、触摸检测装置和终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电容检测电路，能够提高电容检测电路的抗干扰能力，提升电容检测电路的灵敏度。该电容检测电路包括第一前端电路、第二前端电路和处理电路，第一前端电路用于通过所连接的第一校准电容器将检测电容器的电容信号转化为第一电压信号，所述第二前端电路用于通过所连接的第二校准电容器将检测电容器的电容信号转化为第二电压信号，处理电路与第一积分电路和第二积分电路的输出端相连，用于计算第一积分电路输出的第一电压信号和第二积分电路输出的第二电压信号的差分信号，并根据差分信号确定检测电容器相对于基础电容值的电容变化量。

Description

电容检测电路、触摸检测装置和终端设备

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种电容检测电路、触摸检测装置和终端设备。

背景技术

电容型传感器广泛应用于电子产品的人机交互领域，具体地，在检测电极和大地之间会形成电容(或者称基础电容)，当有导体(例如手指)靠近或触摸检测电极时，检测电极和大地之间的电容会发生变化，通过检测电容的变化量获取导体靠近或触摸检测电极的信息，从而判断用户的操作。电容检测电路的性能直接影响用户的操作体验，因此，提高电容检测电路的抗干扰能力，提升电容检测电路的灵敏度成为急需解决的问题。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种电容检测电路、触摸检测装置和终端设备，能够提高电容检测电路的抗干扰能力，提升电容检测电路的灵敏度。

第一方面，提供了一种电容检测电路，所述电容检测电路用于检测检测电容器相对于基础电容值的电容变化量，所述电容检测电路包括第一前端电路、第二前端电路和处理电路，所述第一前端电路用于将所述检测电容器的电容信号转化为第一电压信号，所述第二前端电路用于将所述检测电容器的电容信号转化为第二电压信号；

其中，所述第一前端电路包括第一校准电容器、第一充放电电路和第一积分电路，所述检测电容器与所述第一充放电电路相连，所述第一校准电容器与所述第一充放电电路和所述第一积分电路的第一输入端相连；

所述第一充放电电路用于对所述第一前端电路所连接的所述检测电容器和所述第一校准电容器进行充放电，所述第一积分电路用于通过所述第一校准电容器将所述检测电容器的电容信号转化为所述第一电压信号；

所述第二前端电路包括第二校准电容器、第二充放电电路和第二积分电路，所述第二校准电容器与所述第二充放电电路和所述第二积分器的第一输入端相连；

所述第二充放电电路用于对所述第二校准电容器进行充放电，所述第二积分电路用于通过所述第二校准电容器将所述检测电容器的电容信号转化为所述第二电压信号；

所述处理电路与所述第一积分电路和所述第二积分电路的输出端相连，用于计算所述第一积分电路输出的所述第一电压信号和所述第二积分电路输出的所述第二电压信号的差分信号，并根据所述差分信号确定所述检测电容器相对于基础电容值的电容变化量。

因此，该电容检测电路通过第一前端电路和第二前端电路将检测电容器的电容信号分别转化为第一电压信号和第二电压信号，并根据第一电压信号和第二电压信号的差分信号，确定检测电容器相对于基础电容值的电容变化量。一方面，由于第一电压信号和第二电压信号中由基础电容值贡献的信号量已经被第一校准电容器和第二校准电容器抵消，因此可以根据第一电压信号和第二电压信号的差分信号获得电容变化量从而提高电容检测的效率。另一方面，由于对第一电压信号和第二电压信号进行了差分处理，因此能够一定程度消除噪声信号的干扰，提高信噪比，从而提高电容检测电路的抗干扰能力，进一步提升电容检测电路的灵敏度。

这里，所述第一积分电路将所述检测电容器的电容信号转化为所述第一电压信号，是间接地通过第一校准电容器实现的。其中，所述第一校准电容器的充放电时间与所述检测电容器的充放电时间相等，所述检测电容器的充放电时间为所述检测电容器由电源电压放电至特定电压或者由零充电至特定电压所经历的时间。

可选地，在一种可能的实现方式中，所述第一充放电电路包括第一电流源和第二电流源，所述第二充放电电路包括第三电流源，其中，所述第一电流源与所述检测电容器相连，用于对所述检测电容器充电或放电，所述第二电流源与所述第一校准电容器相连，用于对所述第一校准电容器充电或放电，所述第一校准电容器的电容值与所述基础电容值的比值等于所述第二电流源的电流值与所述第一电流源的电流值的比值，所述第三电流源与所述第二校准电容器相连，用于对所述第二校准电容器充电或放电，所述第二校准电容器的电容值与所述基础电容值的比值等于所述第三电流源的电流值与所述第一电流源的电流值的比值。

可选地，在一种可能的实现方式中，在初始化阶段，所述第一积分电路和所述第二积分电路上的电荷清零；

在第一阶段，所述第一充放电电路用于使所述检测电容器放电至所述检测电容器的电压等于零，以及将所述第一校准电容器放电至所述第一校准电容器的电压等于零，所述第二充放电电路用于向所述第二校准电容器充电至所述第二校准电容器的电压等于电源电压；

在第二阶段，所述第一电流源用于向所述检测电容器充电，直至所述检测电容器的电压达到第一电压时停止，所述第二电流源用于在所述第一电流源向所述检测电容器充电的时段内对所述第一校准电容器充电，所述第三电流源用于在所述第一电流源向所述检测电容器充电的所述时段内使所述第二校准电容器对所述第三电流源放电；

在第三阶段，所述第一积分电路用于将所述第一校准电容器的电容信号转化为所述第一电压信号，所述第二积分电路用于将所述第二校准电容器的电容信号转化为所述第二电压信号，其中，所述第一积分电路的第二输入端的输入电压等于所述第一电压，所述第二积分电路的第二输入端的输入电压等于第二电压。

可选地，在一种可能的实现方式中，所述第一充放电电路包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，所述第二充放电电路包括第五开关和第六开关，所述第一积分电路包括第七开关，所述第二积分电路包括第八开关，其中，所述第一开关的一端接地且另一端与所述检测电容器的第一端相连，所述第二开关的一端与所述第一电流源相连且一端与所述检测电容器的第一端相连，所述第三开关的一端与所述第二电流源相连且另一端与所述第一校准电容器的第一端相连，所述第四开关的一端接地且另一端与所述第一校准电容器的第一端相连，所述第五开关的一端与所述第二校准电容器的第一端相连且另一端与所述第三电流源相连，所述第六开关的一端与电源相连且另一端与所述第二校准电容器的第一端相连，所述第七开关的一端与所述第一校准电容器的第一端相连且另一端与所述第一积分电路的第一输入端相连，所述第八开关的一端与所述第二校准电容器的第一端相连且另一端与所述第二积分电路的第一输入端相连，所述检测电容器的第二端、所述第一校准电容器的第二端、和所述第二校准电容器的第二端均接地。

可选地，在一种可能的实现方式中，在初始化阶段，所述第一积分电路和所述第二积分电路上的电荷清零；在第一阶段，所述第一充放电电路用于将所述检测电容器充电至所述检测电容器的电压等于电源电压，以及将所述第一校准电容器充电至所述第一校准电容器的电压等于电源电压，所述第二充放电电路用于使所述第二校准电容器放电至所述第二校准电容器的电压等于零；在第二阶段，所述第一电流源用于使所述检测电容器向所述第一电流源放电，直至所述检测电容器的电压达到第一电压时停止，所述第二电流源用于在所述检测电容器向所述第一电流源放电的时段内使所述第一校准电容器向所述第二电流源放电，所述第三电流源用于在所述检测电容器向所述第一电流源放电的所述时段内对所述第二校准电容器充电；在第三阶段，所述第一积分电路用于将所述第一校准电容器的电容信号转化为所述第一电压信号，所述第二积分电路用于将所述第二校准电容器的电容信号转化为所述第二电压信号，其中，所述第一积分电路的第二输入端的输入电压等于所述第一电压，所述第二积分电路的第二输入端的输入电压等于第二电压。

可选地，在一种可能的实现方式中，所述第一充放电电路包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，所述第二充放电电路包括第五开关和第六开关，所述第一积分电路包括第七开关，所述第二积分电路包括第八开关，其中，所述第一开关的一端与电源相连且另一端与所述检测电容器的第一端相连，所述第二开关的一端与所述第一电流源相连且一端与所述检测电容器的第一端相连，所述第三开关的一端与所述第二电流源相连且另一端与所述第一校准电容器的第一端相连，所述第四开关的一端与电源相连且另一端与所述第一校准电容器的第一端相连，所述第五开关的一端与所述第二校准电容器的第一端相连且另一端与所述第三电流源相连，所述第六开关的一端接地且另一端与所述第二校准电容器的第一端相连，所述第七开关的一端与所述第一校准电容器的第一端相连且另一端与所述第一积分电路的第一输入端相连，所述第八开关的一端与所述第二校准电容器的第一端相连且另一端与所述第二积分电路的第一输入端相连，所述检测电容器的第二端、所述第一校准电容器的第二端、和所述第二校准电容器的第二端均接地。

可选地，在一种可能的实现方式中，所述电容检测电路还包括比较器，所述比较器的第一输入端与所述检测电容器相连，所述比较器的第二输入端在第二阶段输入所述第一电压。

可选地，在一种可能的实现方式中，所述第一充放电电路包括第一电流源、第二电流源和第四电流源，所述第二充放电电路包括第三电流源，其中，所述第一电流源和所述第四电流源均与所述检测电容器相连，所述第一电流源用于对所述检测电容器充电，所述第四电流源用于使所述检测电容器放电，所述第二电流源与所述第一校准电容器相连，用于对所述第一校准电容器充电，所述第一校准电容器的电容值与所述基础电容值的比值等于所述第二电流源的电流值与所述第一电流源的电流值的比值，所述第三电流源与所述第二校准电容器相连，用于对所述第二校准电容器放电，所述第二校准电容器的电容值与所述基础电容值的比值等于所述第三电流源的电流值与所述第四电流源的电流值的比值。

可选地，在一种可能的实现方式中，在初始化阶段，所述第一积分电路和所述第二积分电路上的电荷清零，且所述第一充放电电路用于将所述第一校准电容器和所述检测电容器上的电荷清零；在第一阶段，所述第一电流源用于对所述检测电容器充电，直至所述检测电容器的电压达到第一电压时停止，所述第二电流源用于在所述第一电流源向所述检测电容器充电的时段内对所述第一校准电容器充电；在第二阶段，所述第一积分电路用于将所述第一校准电容器的电容信号转化为所述第一电压信号，所述第一充放电电路用于将所述检测电容器充电至所述检测电容器的电压等于电源电压，所述第二充放电电路用于将所述第二校准电容器充电至所述第二校准电容器的电压等于电源电压，其中，所述第一积分电路的第二输入端的输入电压等于所述第一电压；在第三阶段，所述第四电流源用于使所述检测电容器向所述第四电流源放电，直至所述检测电容器的电压达到第二电压时停止，所述第三电流源用于在所述检测电容器向所述第四电流源放电的时段内使所述第二校准电容器对所述第三电流源放电；在第四阶段，所述第二积分电路用于将所述第二校准电容器的电容信号转化为所述第二电压信号，所述第一充放电电路用于将所述检测电容器放电至所述检测电容器的电压等于零，以及将所述第一校准电容器放电至所述第一校准电容器的电压等于零，其中，所述第二积分电路的第二输入端的输入电压等于所述第二电压。

可选地，在一种可能的实现方式中，所述第一充放电电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第九开关和第十开关，所述第二充放电电路包括第五开关和第六开关，所述第一积分电路包括第七开关，所述第二积分电路包括第八开关。其中，所述第一开关的一端接地且另一端与所述检测电容器的第一端相连，所述第二开关的一端与所述第一电流源相连且另一端与所述检测电容器的第一端相连，所述第三开关的一端与所述第二电流源相连且另一端与所述第一校准电容器的第一端相连，所述第四开关的一端接地且另一端与所述第一校准电容器的第一端相连，所述第九开关的一端与所述第四电流源相连且另一端与所述检测电容器的第一端相连，所述第十开关的一端与电源相连且另一端与所述检测电容器的第一端相连，所述第五开关的一端与所述第二校准电容器的第一端相连且另一端与所述第三电流源相连，所述第六开关的一端与电源相连且另一端与所述第二校准电容器的第一端相连，所述第七开关的一端与所述第一校准电容器的第一端相连且另一端与所述第一积分电路的第一输入端相连，所述第八开关的一端与所述第二校准电容器的第一端相连且另一端与所述第二积分电路的第一输入端相连，所述检测电容器的第二端、所述第一校准电容器的第二端、和所述第二校准电容器的第二端均接地。

第二方面，本申请实施例提供了一种触摸检测装置，包括第一方面或第一方面任一可选实现方式所述的电容检测电路。

第三方面，本申请实施例提供了一种终端设备，包括如第二方面所述的触摸检测装置。

附图说明

图1是现有的电容检测电路的示意性电路图。

图2是本申请实施例的电容检测电路的示意性电路图。

图3是本申请一个实施例的电容检测电路的示意性电路图。

图4是本申请一个实施例的电容检测电路的逻辑时序图。

图5是本申请另一个实施例的电容检测电路的示意性电路图。

图6是本申请另一个实施例的电容检测电路的逻辑时序图。

图7是本申请再一个实施例的电容检测电路的示意性电路图。

图8是本申请再一个实施例的电容检测电路的逻辑时序图。

图9是本申请实施例的一种触摸检测装置的示意性电路图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

为了便于理解，下面结合图1描述本申请实施例的电容检测电路的一种可能的应用场景的示意图。

图1示出了一种常用的电容检测电路100，该电容检测电路100包括积分电路110和与所述积分电路110相连的模数转换电路(Analog to Digital Converter，ADC)电路120。检测电容器(或称待测电容器，detection capacitor)Cx的一端接地，另一端与该积分器110的输入端相连。该积分器110将该检测电容器Cx的电容信号转换成电压信号，并将该电压信号输出至ADC电路120，ADC电路120将该电压信号转换成数字信号，从而完成电容检测。当没有手指触摸或者靠近触摸该检测电容器对应的检测电极时，该电容器Cx的电容值等于基础电容值Cx₀(即非操作时的电容值)，当手指靠近或触摸该检测电容器对应的检测电极时，该电容检测电路100检测到的电容器Cx的电容值会发生变化，例如变为Cx₀+△Cx。因此，通过检测到的该检测电容器的电容变化量△Cx，就可以获取手指靠近或触摸检测电极的信息。

本申请实施例提供了一种电容检测电路，该电容检测电路包括两个前端电路，这两个前端电路分别用于通过各自连接的校准电容器将检测电容器的电容信号转化为两个电压信号，通过对两个电压信号进行差分处理得到的差分信号，确定与两个校准电容器相关的该检测电容器相对于基础电容值的电容变化量，从而能够有效地提高电容检测电路的抗干扰能力，提高了信噪比，提升电容检测电路的灵敏度，从而提升了用户体验。

应理解，本申请实施例的电容检测电路可以应用于任何场景中，特别地，适用于触摸检测装置，以用来对用户的触摸信息进行检测。

以下，结合图2至图8详细说明根据本申请实施例的电容检测电路。

图2是本申请实施例的电容检测电路200的示意性结构图。

如图2所示，该电容检测电路200用于检测检测电容器相对于基础电容值Cx₀的电容变化量△Cx，包括第一前端电路210、第二前端电路220和处理电路240，该第一前端电路210用于将该检测电容器的电容信号转化为第一电压信号V_OUTP，该第二前端电路220用于将该检测电容器的电容信号转化为第二电压信号V_OUTN。

可选地，该电容检测电路200还包括控制电路230，该控制电路230用于控制第一前端电路210和第二前端电路220，以使第一前端电路210和第二前端电路220在该控制电路230的控制下分别执行相应操作。

可选地，该第一前端电路210包括第一校准电容器C_C1、第一充放电电路211和第一积分电路212，该检测电容器与该第一充放电电路211相连，该第一校准电容器C_C1与该第一充放电电路211和该第一积分电路212的第一输入端相连。

该第一充放电电路211用于对该第一前端电路210所连接的该检测电容器和该第一校准电容器C_C1进行充放电，该第一积分电路212用于通过该第一校准电容器C_C1将该检测电容器的电容信号转化为该第一电压信号V_OUTP。

可选地，该第二前端电路220包括第二校准电容器C_C2、第二充放电电路221和第二积分电路222，该第二校准电容器C_C2与该第二充放电电路221和该第二积分电路222的第一输入端相连。

该第二充放电电路221用于对该第二校准电容器C_C2进行充放电，该第二积分电路222用于通过该第二校准电容器C_C2将该检测电容器的电容信号转化为该第二电压信号V_OUTN。

该处理电路240与该第一积分电路212和该第二积分电路222的输出端相连，用于计算该第一积分电路212输出的该第一电压信号V_OUTP和该第二积分电路222输出的该第二电压信号V_OUTN的差分信号，并根据该差分信号确定该检测电容器相对于基础电容值的电容变化量。

在本申请实施例中，该电容检测电路通过第一前端电路和第二前端电路将检测电容器的电容信号分别转化为第一电压信号和第二电压信号，并根据第一电压信号和第二电压信号的差分信号，确定检测电容器相对于基础电容值的电容变化量。一方面，由于第一电压信号和第二电压信号中由基础电容值贡献的信号量已经被第一校准电容器和第二校准电容器抵消，因此可以根据第一电压信号和第二电压信号的差分信号获得电容变化量从而提高电容检测的效率。另一方面，由于对第一电压信号和第二电压信号进行了差分处理，因此能够一定程度消除噪声信号的干扰，提高信噪比，从而提高电容检测电路的抗干扰能力，进一步提升电容检测电路的灵敏度。

应理解，该第一积分电路212将该检测电容器的电容信号转化为该第一电压信号V_OUTP，是间接地通过第一校准电容器C_C1实现的。其中，第一校准电容器的电容变化量与检测电容器C_X的充放电时间相关。具体地，第一校准电容器C_C1的充放电时间与检测电容器C_X的充放电时间相等。例如，该第一校准电容器C_C1从零开始充电至停止所经过的时间或者该第一校准电容器C_C1从电源电压V_DD开始放电至停止所经过的时间，等于检测电容器C_X由零充电至特定电压所经历的时间或者等于检测电容器C_X由电源电压V_DD放电至特定电压所经历的时间。因此，检测电容器C_X的充放电过程与第一校准电容器C_C1的充放电过程之间就通过控制检测电容器C_X的该充放电时间而联系在一起，从而第一积分电路212通过对该第一校准电容器C_C1进行积分处理，就可以间接地实现将检测电容器C_X的电容信号转化为该第一电压信号V_OUTP。

同样，该第二校准电容器C_C2从零开始充电至停止所经过的时间或者该第二校准电容器C_C2从电源电压V_DD开始放电至停止所经过的时间，等于检测电容器C_X由零充电至特定电压所经历的时间或者等于检测电容器C_X由电源电压V_DD放电至特定电压所经历的时间。因此，检测电容器C_X的充放电过程与第二校准电容器C_C2的充放电过程之间就通过控制检测电容器C_X的该充放电时间而联系在一起，从而第一积分电路212通过对该第二校准电容器C_C2进行积分处理，就可以间接地实现将检测电容器C_X的电容信号转化为该第二电压信号V_OUTN。

可选地，该第一积分电路212包括第一运算放大器(Operational Amplifier，OP)1以及与该第一运算放大器并联的第一积分电容器C_S1，也就是第一积分电容器C_S1跨接在第一运算放大器的输入端与输出端之间。该第二积分电路222包括第二运算放大器OP2以及与该第二运算放大器并联的第二积分电容器C_S2。

可选地，该处理电路240中包括模数转换电路(Analog-to-Dgital Conversion，ADC)，该模数转换电路与该第一积分电路212和该第二积分电路222的输出端相连，该模数转换电路用于将该第一积分电路212输出的该第一电压信号V_OUTP转化为数字信号，以及将该第二积分电路222输出的该第二电压信号V_OUTN转化为数字信号。从而该处理电路240可以通过数字化的第一电压信号V_OUTP和数字化的该第二电压信号V_OUTN确定检测电容器Cx的电容变化量△Cx。

本申请实施例的电容检测电路200可以具体通过以下两种类型的电路结构来实现，下面结合图3至图8分别进行描述。应理解，图3至图8所示的例子是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非要限制本申请实施例的范围。本领域技术人员根据所给出的图3至图8，显然可以进行各种等价的修改或变化，这样的修改或变化也落入本申请实施例的范围内。

类型1

请参考图3，可选地，第一充放电电路211包括第一电流源I₁、第四电流源I₄和第二电流源I₂，第二充放电电路221包括第三电流源I₃。

其中，该第一电流源I₁和该第四电流源I₄均与该检测电容器C_X相连，该第一电流源I₁用于对该检测电容器C_X充电，该第四电流源I₄用于使该检测电容器C_X放电，该第二电流源I₂与该第一校准电容器C_C1相连，用于对该第一校准电容器C_C1充电，该第一校准电容器C_C1的电容值与该基础电容值C_X0的比值等于该第二电流源I₂的电流值与该第一电流源I₁的电流值的比值，即C_C1/C_X0＝I₂/I₁。

该第三电流源I₃与该第二校准电容器C_C2相连，用于使该第二校准电容器C_C2放电，该第二校准电容器C_C2的电容值与该基础电容值C_X0的比值等于该第三电流源I₃的电流值与该第四电流源I₄的电流值的比值，即C_C1/C_X0＝I₃/I₁。

在初始化阶段，所述控制电路230用于控制所述第一积分电路212和所述第二积分电路222上的电荷清零，且第一充放电电路211用于将第一校准电容器C_C1和检测电容器C_X上的电荷清零。

在第一阶段，该第一电流源I₁用于对该检测电容器C_X充电，直至该检测电容器C_X的电压达到第一电压V_R1时停止，该第二电流源I₂用于在该第一电流源I₁向该检测电容器C_X充电的时段t_charge内对该第一校准电容器C_C1充电。

在第二阶段，该第一积分电路212用于将该第一校准电容器C_C1的电容信号转化为该第一电压信号V_OUTP，该第一充放电电路211用于将该检测电容器C_X充电至该检测电容器C_X的电压等于电源电压V_DD，该第二充放电电路221用于将该第二校准电容器C_C2充电至该第二校准电容器C_C2的电压等于电源电压V_DD，其中，该第一积分电路212的第二输入端在第二阶段的输入电压与该第一电压V_R1相等。

在第三阶段，该第四电流源I₄用于使该检测电容器C_X向该第四电流源I₄放电，直至该检测电容器C_X的电压达到第二电压V_R2时停止，该第三电流源I₃用于在该检测电容器C_X向该第四电流源I₄放电的时段t_discharge内使该第二校准电容器C_C2对该第三电流源I₃放电。

在第四阶段，该第二积分电路222用于将该第二校准电容器C_C2的电容信号转化为该第二电压信号V_OUTN，该第一充放电电路211用于将该检测电容器C_X放电至该检测电容器C_X的电压等于零，以及将该第一校准电容器C_C1放电至该第一校准电容器C_C1的电压等于零，其中，该第二积分电路的第二输入端的输入电压在第四阶段与该第二电压V_R2相等。

可选地，该电容检测电路还包括比较器COMP，该比较器的第一输入端，例如同相输入端与该检测电容器C_X相连，该比较器的输出端与该控制电路230相连，该比较器的第二输入端，例如反相输入端用于在该第一阶段输入该第一电压V_R1，以及在该第三阶段输入该第二电压V_R2。

其中，当该比较器在该第一阶段判断该检测电容器C_X的电压达到该第一电压V_R1或者在该第三阶段判断该检测电容器C_X的电压达到该第二电压V_R2时，该控制电路230控制该第一充放电电路211停止对该检测电容器C_X和该第一校准电容器C_C1的充放电以及停止该第二充放电电路221对该第二校准电容器C_C2的充放电。

下面以图3为例进行说明，在前述关于图3的电路结构描述基础之上，电容检测电路还包括用于控制各电容进入不同阶段或者进入充电/放电阶段的开关组，比如第一充放电电路211进一步包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第九开关S9和第十开关S10第二充放电电路221包括第五开关S5和第六开关S6，第一积分电路212包括第七开关S7和第十一开关S11，第二积分电路222包括第八开关S8和第十二开关S12，比较器包括第十三开关S13和第十四开关S14。

其中，S1的一端接地且另一端与检测电容器C_X的第一端相连，S2的一端与第一电流源I₁相连且另一端与检测电容器C_X的第一端相连，S3的一端与第二电流源I₂相连且另一端与第一校准电容器C_C1的第一端相连，S4的一端接地且另一端与第一校准电容器C_C1的第一端相连，S9的一端与第四电流源I₄相连且另一端与检测电容器C_X的第一端相连，S10的一端与电源相连且另一端与检测电容器C_X的第一端相连，S5的一端与第二校准电容器C_C2的第一端相连且另一端与第三电流源I₃相连，S6的一端与电源相连且另一端与第二校准电容器C_C2的第一端相连，S7的一端与第一校准电容器C_C1的第一端相连且另一端与第一积分电路212的第一输入端相连，S11与第一积分电容器C_S1并联，S8的一端与第二校准电容器C_C2的第一端相连且另一端与第二积分电路222的第一输入端相连，S12与第二积分电容器C_S2并联，S13一端与比较器的第二输入端相连且另一端的电压等于第一电压V_R1，S14一端与比较器的第二输入端相连且另一端的电压等于第二电压V_R2。检测电容器C_X的第二端、所述第一校准电容器C_C1的第二端、和所述第二校准电容器C_C2的第二端均接地。

本申请实施例对第一电压V_R1和第二电压V_R2的大小不作限定，下面仅以V_R1＞V_R2为例进行描述。

在初始化阶段，例如图4中所示的t0至t1阶段，控制电路230可以控制S11～S13闭合，S1～S10断开，以使第一电容积分器C_S1和第二电容积分器C_S2完全放电，即放电至第一电容积分器C_S1和第二电容积分器C_S2的电压等于零。同时，比较器的反相输入端接电压V_R1。此时第一积分电容器C_S1、第二积分电容器C_S2上存储的电荷量为零，第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP＝V_R1，第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN＝V_R2。当第一积分电容器C_S1和第二积分电容器C_S2上存储的电荷量达到上限，可重新控制S11和S12闭合以清零第一电容积分器C_S1和第二电容积分器C_S2上存储的电荷。

在初始化阶段中，例如图4所示的t1至t2阶段，控制电路230还可以控制开关S1、S4、S13闭合，S2、S3、S5～S12、S14断开，以使待测电容C_x和第一校准电容C_c1完全放电，即放电至待测电容C_x和第一校准电容C_c1的电压等于零。在t2时刻，待测电容C_x和第一校准电容C_c1上存储的电荷量为零，第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP＝V_R1，第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN＝V_R2。

接下来，控制电路230可以控制上述开关的开关状态即闭合或断开，从而实现第一阶段至第三阶段的操作，下面以表一所示的开关状态和图4所示的逻辑时序图为例具体说明该电容检测电路的工作过程。

表一

在第一阶段，例如图4所示的t2至t3阶段，控制电路230可以控制开关S1、S4～S12、S14断开，开关S2、S3、S13闭合。从而第一电流源I₁对检测电容器C_X充电，第二电流源I₂向第一校准电容器C_C1充电，直至检测电容器C_X的电压达到第一电压V_R1时停止。应注意，第一电流源I₁向检测电容器C_X充电的时长与第二电流源I₂向第一校准电容器C_C1充电的时长是相等的。也可以说，第一电流源I₁向检测电容器C_X充电与第二电流源I₂向第一校准电容器C_C1充电是同时进行的。

由于比较器的同相输入端与检测电容器C_X相连，而其反相输入端的输入电压等于第一电压V_R1，因此当待检测电容C_X上的电压达到第一电压V_R1时，比较器的输出端向控制电路230输出的信号会发生翻转，从而使控制电路230知道检测电容器C_X何时被充电至其电压达到第一电压V_R1，并在检测电容器C_X的电压达到第一电压V_R1时控制S2、S3、S13断开并控制开关S14闭合，使比较器反相输入端的输入电压等于第二电压V_R2。

其中，本申请实施例中，比较器的同相输入端和反相输入端可以调换，只需控制模块能够检测到比较器输出的信号状态翻转即可。

第一电流源I₁向检测电容器C_X充电直至检测电容器C_X的电压达到第一电压时停止所经过的该时段的长度t_charge为：

其中，C_X为检测电容器C_X的电容值，I₁为第一电流源I₁的电流值。

在t3时刻，第一校准电容C_C1上存储的电荷量为：

其中，t_charge需满足条件t_charge≤t3-t2。I₂为第二电流源I₂的电流值。

可选地，为了避免开关频繁切换导致的电荷泄露，在该第一阶段之后还可以包括一个缓冲阶段，例如图4中所示的t3至t4。在该缓冲阶段，控制电路230可以控制开关S1～S13断开、S14闭合，各个电容器上的电荷量均保持不变。

在第二阶段，例如图4所示的t4至t5阶段，控制电路230可以控制开关S1～S5、S8～S9、S11～S13断开，S6、S7、S10、S14闭合。从而第一积分电路212将第一校准电容器C_C1的电容信号转化为第一电压信号V_OUTP，第一充放电电路211将检测电容器C_X充电至检测电容器C_X的电压等于电源电压V_DD，第二充放电电路221将第二校准电容器C_C2充电至第二校准电容器C_C2的电压等于电源电压V_DD，其中，第一积分电路212的第二输入端的输入电压在第二阶段与第一电压V_R1相等。

具体地，S7闭合后，第一积分电路212开始进行积分操作，由于第一运算放大器OP1的虚短特性，第一校准电容器C_C1的上极板和第一积分电容器的左极板电压被钳位到电压V_R1。由于第一运算放大器OP1的虚断特性，在t4时刻第一校准电容器C_C1上存储的电荷将会在第一校准电容器C_C1以及第一积分电容器C_S1上进行重新分配，电荷平衡方程为：

其中，C_S1为第一积分电容器C_S1的电容值。

通过公式(3)可以计算出第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP为：

S6和S10闭合后，检测电容器Cx被充电至检测电容器Cx的电压等于电源电压V_DD，第二校准电容器C_C2被充电至第二校准电容器C_C2的电压等于电源电压V_DD。在t5时刻，检测电容器Cx和第二校准电容器C_C2上存储的电荷量分别为：

Q_CX,t4～t5＝C_XV_DD；Q_CC2,t4～t5＝C_C2V_DD；

在第三阶段(例如图4所示的t5至t6阶段)内的放电时段(t_discharge)，控制电路230控制开关S1～S4、S6～S8、S10～S13断开，开关S5、S9、S14闭合。第四电流源I₄使检测电容器C_X放电，第三电流源I₃向第二校准电容器C_C2放电，直至检测电容器C_X的电压达到第二电压V_R2时停止。应注意，检测电容器C_X向第一电流源I₄放电的时长与第三电流源I₃向第二校准电容器C_C2放电的时长是相等的。也可以说，检测电容器C_X向第一电流源I₄放电与第三电流源I₃向第二校准电容器C_C2放电充电是同时进行的。

由于比较器的同相输入端与检测电容器C_X相连，而其反相输入端的输入电压已经切换至第二电压V_R2，因此当待检测电容C_X上的电压达到第二电压V_R2时，比较器的输出端向控制电路230输出的信号会发生翻转，从而使控制电路230知道检测电容器C_X何时被放电至其电压达到第二电压V_R2，从而在检测电容器C_X的电压达到第二电压V_R2时(第三阶段的末尾时段)控制S5、S9、S14断开，S13闭合，使比较器反相输入端的电压再切换为第一电压V_R1。

检测电容器C_X向第四电流源I₄放电直至检测电容器C_X的电压达到第二电压V_R2时停止所经过的该时段的长度t_discharge为：

其中，I₄为第一电流源I₄的电流值。

在t6时刻，第二校准电容C_C2上存储的电荷量为：

其中，t_discharge需满足条件t_discharge≤t6-t5。

可选地，为了避免开关频繁切换导致的电荷泄露，在该第三阶段之后也可以包括一个缓冲阶段例如图4中所示的t6至t7。在该缓冲阶段，控制电路230可以控制开关S1～S12、S14断开，S13闭合，第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP和第二电压信号V_OUTN保持不变。

在第四阶段，例如图4所示的t7至t8阶段，控制电路230可以控制开关S2～S3、S5～S7、S9～S12、S14断开，开关S1、S4、S8、S13闭合。第二积分电路222将第二校准电容器C_C2的电容信号转化为第二电压信号V_OUTN，第一充放电电路211将检测电容器C_X放电至检测电容器C_X的电压等于零，将第一校准电容器C_C1放电至第一校准电容器C_C1的电压等于零，其中，第二积分电路的第二输入端的输入电压等于第二电压V_R2。

具体地，S8闭合后，第二积分电路222开始进行积分操作，由于第二运算放大器OP2的虚短特性，第二校准电容器C_C2的上极板和第二积分电容器C_C2的左极板电压被钳位到第二电压V_R2。由于第二运算放大器OP2的虚断特性，在t7时刻第二校准电容器C_C2上存储的电荷将会在第二校准电容器C_C2以及第二积分电容器C_S2上进行重新分配，电荷平衡方程为：

其中，C_S2为第二积分电容器C_S2的电容值。

通过公式(7)可以计算出第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN为：

开关S1和S4闭合后，检测电容器Cx放电至检测电容器Cx的电压等于零，第一校准电容器C_C1放电至第一校准电容器C_C1的电压等于零，在t5时刻，检测电容器Cx和第一校准电容器C_C1上存储的电荷量均为0。

在电容检测的过程中，可以针对该检测电容器C_X重复执行N次第一阶段至第四阶段，即重复进行图4中的t2至t8时段N次，N为偶数。图4仅示出了N＝2的情况。重复进行上述过程N次后，第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP和第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN分别为：

其中，可选地，C_C1＝C_XI₂/I₁，即C_C1-C_XI₂/I₁＝0，并且C_C2＝C_XI₃/I₄，即C_C2-C_XI₃/I₄＝0。

当电容传感器没有操作时，待检测电容C_X等于基础电容值C_X0，第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP＝V_R1，第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTP＝V_R2，此时对第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP和第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN进行差分运算可以得到第一差分信号(例如等于V_R1-V_R2)。

在传感器有操作例如用户触摸该检测电容器对应的触摸点时，待检测电容C_X由基础电容值Cx₀变为Cx₀+ΔCx，根据公式(9)和公式(10)，可以得到第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP和第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN分别为：

处理电路240可以基于公式(11)和公式(12)，对第一电压信号V_OUTP和第二电压信号V_OUTN进行差分处理可以得到第二差分信号，根据第一差分信号和第二差分信号就可以确定检测电容器Cx的电容变化量△Cx。特别地，当V_R1＝V_R2时，第一差分信号为零，因此第二差分信号可以直接反应电容变化量△Cx，也就是直接通过第二差分信号即可得到电容变化量△Cx而无需考虑第一差分信号。

另外，根据公式(11)和公式(12)可以看出，由于第一校准电容器C_C1和第二校准电容器C_C2的存在，第一电压信号V_OUTP和第二电压信号V_OUTN仅反应了电容变化量△Cx的变化情况，而并不涉及检测电容器Cx(可理解为检测电容器Cx的基础电容值Cx₀)。换句话说，第一校准电容器C_C1抵消了基础电容值Cx₀对所述第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP的贡献量；第二校准电容器C_C2抵消了检测电容器Cx的基础电容值Cx₀对所述第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN的贡献量。从而，当导体(例如，手指)接近或触摸检测电极时，该电容检测电路输出的信号量都为有用的信号量，即都为△Cx贡献的信号量，从而能够大大提高电容检测的灵敏度。

在类型1中，是以先充电后放电为例进行描述的，即先对检测电容器Cx和第一校准电容器C_C1充电直至检测电容器Cx的电压达到第一电压V_R1，后对检测电容器Cx和第二校准电容器C_C2放电直至检测电容器Cx的电压达到第二电压V_R2，但是，本申请实施例对充放电的顺序不作任何限定。例如，在初始化阶段，控制电路230可以控制检测电容器Cx和第一校准电容器C_C1充电至电源电压V_DD；在第一阶段，检测电容器Cx和第一校准电容器C_C1分别向各自连接的电流源放电，直至检测电容器Cx的电压达到第二电压V_R2时停止；在第二阶段，第一积分电容器积分，并对检测电容器Cx和第二校准电容器C_C2充电至电源电压V_DD；在第三阶段，第一电流源I₁和第三电流源I₃分别向检测电容器Cx和第二校准电容器C_C2充电，直至检测电容器Cx的电压达到第一电压V_R1时停止；在第四阶段，第二积分器积分，并将检测电容器Cx和第一校准电容器C_C1充电至电源电压V_DD。此时，第一开关的一端与检测电容器相连而另一端接电源，第四开关的一端与第一校准电容器C_C1相连且另一端接电源，第六开关的一端与第二校准电容器相连且另一端接地。

类型2

可选地，第一充放电电路211包括第一电流源I₁和第二电流源I₂，第二充放电电路221包括第三电流源I₃。

其中，第一电流源I₁与检测电容器C_X相连，用于对检测电容器C_X充电或放电，第二电流源I₂与第一校准电容器C_C1相连，用于对第一校准电容器C_C1充电或放电，其中，第一校准电容器C_C1的电容值与基础电容值C_X0的比值等于第二电流源I₂的电流值与第一电流源I₁的电流值的比值，即C_C1/C_X0＝I₂/I₁。

第三电流源I₃与第二校准电容器C_C2相连，用于对第二校准电容器C_C2充电或放电，其中，第二校准电容器C_C2的电容值与基础电容值C_X0的比值等于第三电流源I₃的电流值与第一电流源I₁的电流值的比值，即C_C2/C_X0＝I₃/I₁。

首先描述类型2中第一电流源I₁用于向检测电容器C_X充电的情况。

在初始化阶段，控制电路230用于控制第一积分电路212和第二积分电路222上的电荷清零。

在第一阶段，第一充放电电路211用于将检测电容器C_X放电至检测电容器C_X的电压等于零，以及将第一校准电容器C_C1放电至第一校准电容器C_C1的电压等于零，第二充放电电路221用于向第二校准电容器C_C2充电至第二校准电容器C_C2的电压等于电源电压V_DD。

在第二阶段，第一电流源I₁用于向检测电容器C_X充电，直至检测电容器C_X的电压达到第一电压V_R1时停止，第二电流源I₂用于在第一电流源I₁向检测电容器C_X充电的时段t_charge内对第一校准电容器C_C1充电，第三电流源I₃用于在第一电流源I₁向检测电容器C_X充电的时段t_charge内使第二校准电容器C_C2对第三电流源I₃放电。

在第三阶段，第一积分电路212用于将第一校准电容器C_C1的电容信号转化为第一电压信号V_OUTP，第二积分电路222用于将第二校准电容器C_C2的电容信号转化为第二电压信号V_OUTN。其中，第一积分电路212的第二输入端的输入电压在第三阶段与第一电压V_R1相等，第二积分电路222的第二输入端的输入电压在第三阶段与第二电压V_R2相等。

可选地，电容检测电路还包括比较器(Comparator，COMP)，该比较器的第一输入端(例如同相输入端)与检测电容器C_X相连，该比较器的输出端与控制电路230相连，该比较器的第二输入端(例如反相输入端)用于在第二阶段输入第一电压V_R1。

其中，当该比较器在第二阶段判断检测电容器C_X的电压达到第一电压V_R1时，控制电路230控制第一充放电电路211停止对检测电容器C_X和第一校准电容器C_C1的充放电，以及停止第二充放电电路221对第二校准电容器C_C2的充放电。

以图5为例进行说明，在前述关于图5的电路结构描述基础之上，电容检测电路还可以包括用于控制各电容进入不同阶段或者进入充电/放电阶段的开关组，比如第一充放电电路211进一步包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4，第二充放电电路221包括第五开关S5和第六开关S6，第一积分电路212包括第七开关S7和第十一开关S11，第二积分电路222包括第八开关S8和第十二开关S12。

其中，S1的一端接地且另一端与检测电容器C_X的第一端相连，S2的一端与第一电流源I₁相连且一端与检测电容器C_X的第一端相连，S3的一端与第二电流源I₂相连且另一端与第一校准电容器C_C1的第一端相连，S4的一端接地且另一端与第一校准电容器C_C1的第一端相连，S7的一端与第一校准电容器C_C1的第一端相连且另一端与第一积分电路212的第一输入端相连，S11与第一积分电容器C_S1并联，S5的一端与第二校准电容器C_C2的第一端相连且另一端与第三电流源I₃相连，S6的一端与电源相连且另一端与第二校准电容器C_C2的第一端相连，S8的一端与第二校准电容器C_C2的第一端相连且另一端与第二积分电路222的第一输入端相连，S12与第二积分电容器C_S2并联。检测电容器C_X的第二端、所述第一校准电容器C_C1的第二端、和所述第二校准电容器C_C2的第二端均接地。

可选地，在初始化阶段中，例如图6所示的t0至t1阶段，控制电路230可以控制S11和S12闭合，以使第一积分电容器C_S1和第二电容积分器C_S2完全放电，即放电至第一积分电容器C_S1和第二电容积分器C_S2的电压等于零。此时，第一积分电容器C_S1、第二积分电容器C_S2上存储的电荷量为零，第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP＝V_R1，第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN＝V_R2。当第一积分电容器C_S1和第二积分电容器C_S2上存储的电荷量达到上限时，可以通过控制S11和S12闭合以清零第一积分电容器C_S1和第二积分电容器C_S2上存储的电荷。

接下来，控制电路230可以控制上述开关的开关状态即闭合或断开，从而实现第一阶段至第三阶段的操作，下面以表二所示的开关状态和图6所示的逻辑时序图为例具体说明该电容检测电路的工作过程。

表二

在第一阶段，例如图6所示的t1至t2阶段，控制电路230控制S1、S4和S6在第一阶段闭合，而S2、S3、S5、S7、S8、S11和S12断开。从而检测电容器C_X放电至检测电容器C_X的电压等于零，第一校准电容器C_C1放电至第一校准电容器C_C1的电压等于零，第二校准电容器C_C2充电至第二校准电容器C_C2的电压等于电源电压。

t2时刻，待测电容C_X、第一校准电容C_C1、第二校准电容C_C2上存储的电荷量分别为：

Q_Cx,t1～t2＝0；Q_CC1,t1～t2＝0；Q_CC2,t1～t2＝C_C2V_DD；

此时，第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP＝V_R1，第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN＝V_R2。

在第二阶段(例如图6所示的t2至t3阶段)内的充电阶段(t_charge)，S2、S3和S5闭合，而S1、S4、S6～S8、S11和S12断开。从而第一电流源I₁向检测电容器C_X充电，第二电流源I₂对第一校准电容器C_C1充电，第二校准电容器C_C2对第三电流源I₃放电，直至检测电容器C_X的电压达到第一电压V_R1时停止。应注意，第一电流源I₁向检测电容器C_X充电的时长、第二电流源I₂对第一校准电容器C_C1充电的时长、以及第二校准电容器C_C2对第三电流源I₃放电的时长是相等的。也可以说，第一电流源I₁向检测电容器C_X充电、第二电流源I₂对第一校准电容器C_C1充电以及第二校准电容器C_C2对第三电流源I₃放电是同时进行的。

由于比较器的同相输入端与检测电容器C_X相连，而其反相输入端的输入电压等于第一电压V_R1，因此当待检测电容C_X上的电压达到第一电压V_R1时(第二阶段的末尾时段)，该比较器的输出端向控制电路230输出的信号会发生翻转，从而使控制电路230知道检测电容器C_X已被充电至其电压达到第一电压V_R1，从而控制S2、S3和S5断开。

其中，本申请实施例中，该比较器的同相输入端和反相输入端可以调换，只需控制模块230能够检测到比较器输出的信号状态翻转即可。

第一电流源I₁向检测电容器C_X充电直至检测电容器C_X的电压达到第一电压V_R1时停止所经过的该时段的长度t_charge为：

其中，C_X为检测电容器C_X的电容值，I₁为第一电流源I₁的电流值。

在t3时刻，第一校准电容C_C1、第二校准电容C_C2上存储的电荷量分别为：

其中，t_charge需满足条件t_charge≤t3-t2。I₂为第二电流源I₂的电流值，I₃为第三电流源I₃的电流值，C_C1为第一校准电容器C_C2的电容值，V_DD为电源电压。

可选地，为了避免开关频繁切换导致的电荷泄露，在该第二阶段之后还可以包括一个缓冲阶段(例如图6所示的t3至t4)。在该缓冲阶段，控制电路230可以控制所有开关均保持断开状态，各个电容上的电荷量均保持不变。

在第三阶段(例如图6所示的t4至t5阶段)，控制电路230控制开关S7和S8闭合，而S1～S6、S11和S12断开。从而第一积分电路212将第一校准电容器C_C1的电容信号转化为第一电压信号V_OUTP，第二积分电路222将第二校准电容器C_C2的电容信号转化为第二电压信号V_OUTN。其中，第一积分电路212的第二输入端的输入电压等于第一电压V_R1，第二积分电路222的第二输入端的输入电压等于第二电压V_R2。

具体地，S7和S8闭合后，第一积分电路212和第二积分电路222开始进行积分操作，由于第一运算放大器OP1的虚短特性，第一校准电容器C_S1其C_C1的上极板和第一积分电容器C_S1其的左极板电压被钳位到电压V_R1。由于第一运算放大器OP1的虚断特性，在t4时刻第一校准电容器C_C1上存储的电荷将会在第一校准电容器C_C1以及第一积分电容器C_S1上进行重新分配，电荷平衡方程为：

其中，C_S1为第一积分电容器C_S1的电容值。

通过公式(4)可以计算第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP为：

由于第二运算放大器OP2的虚短特性，第二校准电容器C_C2的上极板和第二积分电容器C_S2的左极板电压被钳位到第二电压V_R2。由于第二运算放大器OP2的虚断特性，在t3时刻第二校准电容器C_C2上存储的电荷将会在第二校准电容器C_C2以及第二积分电容器C_S2上进行重新分配，电荷平衡方程为：

其中，C_S2为第二积分电容器C_S2的电容值。

通过公式(18)可计算第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN为：

可选地，为了避免开关频繁切换导致的电荷泄露，在该第三阶段之后也可以包括一个缓冲阶段(例如图6中所示的t5至t6)，在该缓冲阶段，控制电路230可以控制所有开关均保持断开状态，第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP和第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN保持不变。

在电容检测的过程中，可以针对该检测电容器C_X重复执行N次第一阶段至第三阶段，以提升电容检测的灵敏度。即，重复图6中的t1至t6时段N次，N为正整数。图6仅示出了N＝2的情况。重复进行上述过程N次后，第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP和第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN分别为：

其中，可选地，C_C1＝C_XI₂/I₁，即C_C1-C_XI₂/I₁＝0，并且C_C2＝C_XI₃/I₁，即C_C2-C_XI₃/I₁＝0。

可选地，取V_R1＝V_R2＝V_DD/2＝V_CM。

当电容传感器没有操作时，待检测电容C_X等于基础电容值C_X0，第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP和第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN为V_OUTP＝V_OUTN＝V_CM，此时，对第一电压信号V_OUTP和第二电压信号V_OUTN进行差分运算可以得到第一差分信号。

在传感器有操作例如用户触摸该检测电容器对应的触摸点时，待检测电容C_X由基础电容值Cx₀变为Cx₀+ΔCx，根据公式(20)和公式(21)，可以分别得到第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP和第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN分别为：

处理电路240可以基于公式(22)和公式(23)，对第一电压信号V_OUTP和第二电压信号V_OUTN进行差分处理可以得到第二差分信号，根据第一差分信号和第二差分信号就可以确定检测电容器Cx的电容变化量△Cx。特别地，V_OUTP＝V_OUTN＝V_CM时，第一差分信号为零，因此第二差分信号可以直接反应电容变化量△Cx，也就是直接通过第二差分信号即可得到电容变化量△Cx的变化情况而无需考虑第一差分信号。

接下来描述类型2中第一电流源I₁用于使检测电容器C_X向第一电流源I₁放电的情况。

在初始化阶段，控制电路230用于控制第一积分电路212和第二积分电路222上的电荷清零。

在第一阶段，第一充放电电路211用于向检测电容器充电至检测电容器C_X的电压等于电源电压V_DD，以及将第一校准电容器C_C1充电至第一校准电容器C_C1的电压等于电源电压V_DD，第二充放电电路221用于将第二校准电容器C_C2放电至第二校准电容器C_C2的电压等于零。

在第二阶段，第一电流源I₁用于使检测电容器C_X向第一电流源I₁放电，直至检测电容器C_X的电压达到第一电压时的停止，第二电流源I₂用于在检测电容器C_X向第一电流源I₁放电的时段t_charge内使第一校准电容器C_C1向第二电流源I₂放电，第三电流源I₃用于在检测电容器C_X向第一电流源I₁放电的时段t_charge内对第二校准电容器C_C2充电。

在第三阶段，第一积分电路212用于将第一校准电容器C_C1的电容信号转化为第一电压信号，第二积分电路222用于将第二校准电容器C_C2的电容信号转化为第二电压信号，其中，第一积分电路212的第二输入端的输入电压在第三阶段与第一电压V_R1相等，第二积分电路222的第二输入端的输入电压在第三阶段与第二电压V_R2相等。

可选地，该电容检测电路还包括比较器COMP，该比较器的第一输入端(例如同相输入端)与检测电容器C_X相连，该比较器的输出端与控制电路230相连，该比较器的第二输入端(例如反相输入端)用于在第二阶段输入第一电压V_R1。

其中，当比较器判断检测电容器C_X的电压在第二阶段达到第一电压V_R1时，控制电路230控制第一充放电电路211停止对检测电容器C_X和第一校准电容器C_C1的充放电以及停止第二充放电电路221对第二校准电容器C_C2的充放电。

以图7为例进行描述，在前述关于图5的电路结构描述基础之上，电容检测电路还包括用于控制各电容进入不同阶段或者进入充电/放电阶段的开关组，比如第一充放电电路211进一步包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4，第二充放电电路221包括第五开关S5和第六开关S6，第一积分电路212包括第七开关S7和第十一开关S11，第二积分电路222包括第八开关S8和第十二开关S12。

其中，S1的一端与电源相连且另一端与检测电容器C_X的第一端相连，S2的一端与第一电流源I₁相连且一端与检测电容器C_X的第一端相连，S3的一端与第二电流源I₂相连且另一端与第一校准电容器C_C1的第一端相连，S4的一端与电源相连且另一端与第一校准电容器C_C1的第一端相连，S5的一端与第二校准电容器C_C2的第一端相连且另一端与第三电流源I₃相连，S6的一端接地且另一端与第二校准电容器C_C2的第一端相连，S7的一端与第一校准电容器C_C1的第一端相连且另一端与第一积分电路212的第一输入端相连，S11与第一积分电容器C_S1的第一端并联，S8的一端与第二校准电容器C_C2的第一端相连且另一端与第二积分电路222的第一输入端相连，S12与第二积分电容器并联。检测电容器C_X的第二端、所述第一校准电容器C_C1的第二端、和所述第二校准电容器C_C2的第二端均接地。

可选地，在初始化阶段，例如图8所示的t0至t1阶段，控制电路230可以控制S11和S12闭合，以使第一积分电容器C_S1和第二电容积分器C_S2完全放电，即放电至第一积分电容器C_S1和第二电容积分器C_S2的电压等于零。此时，第一积分电容C_S1和第二积分电容C_S2上存储的电荷量为零，第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP＝V_R1，第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN＝V_R2。当第一积分电容器C_S1和第二积分电容器C_S2上存储的电荷量达到上限时，可以通过控制S11和S12闭合以清零第一积分电容器C_S1和第二积分电容器C_S2上存储的电荷。

接下来，控制电路230可以控制上述开关的开关状态即闭合或断开，从而实现第一阶段至第三阶段的操作，下面以表三所示的开关状态和图8所示的逻辑时序图为例具体说明该电容检测电路的工作过程。

表三

在第一阶段，例如图8所示的t1至t2阶段，控制电路230控制S1、S4和S6在第一阶段闭合，而S2、S3、S5、S7、S8、S11和S12断开。从而检测电容器C_X充电至检测电容器C_X的电压等于电源电压V_DD，第一校准电容器C_C1充电至第一校准电容器C_C1的电压等于电源电压V_DD，第二校准电容器C_C2放电至第二校准电容器C_C2的电压等于零。

t2时刻，待测电容C_X、校准电容C_C1、校准电容C_C2上存储的电荷量分别为：

Q_Cx,t1～t2＝C_XV_DD；Q_CC1,t1～t2＝C_C1V_DD；Q_CC1,t1～t2＝0；

此时，第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP＝V_R1，第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN＝V_R2。

在第二阶段(例如图8所示的t2至t3阶段)内的放电阶段(t_discharge)，S2、S3和S5闭合，而S1、S4、S6～S8、S11和S12断开。从而检测电容器C_X向第一电流源I₁放电，第一校准电容器C_C1向第二电流源I₂放电，第三电流源I₃对第二校准电容器C_C2充电，直至检测电容器C_X的电压达到第一电压V_R1时停止。应注意，检测电容器C_X向第一电流源I₁放电的时长、第一校准电容器C_C1向第二电流源I₂放电的时长、以及第三电流源I₃对第二校准电容器C_C2充电的时长时相等的。也可以说，检测电容器C_X向第一电流源I₁放电、第一校准电容器向C_C1向第二电流源I₂放电、以及第三电流源I₃对第二校准电容器C_C2充电是同时进行的。

由于比较器的同相输入端与检测电容器C_X相连，而其反相输入端的输入电压等于第一电压V_R1，因此当待检测电容C_X上的电压达到第一电压V_R1时(第二阶段的末尾时段)，比较器的输出端向控制电路230输出的信号会发生翻转，从而使控制电路230知道检测电容器C_X何时被充电至其电压达到第一电压V_R1，从而在检测电容器C_X的电压达到第一电压V_R1时控制S2、S3和S5断开。

本申请实施例中，该比较器的同相输入端和反相输入端可以调换，只需控制模块230能够检测到比较器输出的信号状态翻转即可。

检测电容器C_X向第一电流源I₁放电直至检测电容器C_X的电压达到第一电压时停止所经过的该时段的长度t_discharge为：

其中，C_X为检测电容器C_X的电容值，I₁为第一电流源I₁的电流值。

在t3时刻，校准电容C_C1、校准电容C_C2上存储的电荷量分别为：

其中，t_charge需满足条件t_charge≤t3-t2。I₂为第二电流源I₂的电流值，I₃为第三电流源I₃的电流值，C_C2为第二校准电容器C_C2的电容值。

可选地，为了避免开关频繁切换导致的电荷泄露，在该第二阶段之后可以包括一个缓冲阶段(例如图8中所示的t3至t4)。在该缓冲阶段，控制电路230可以控制所有开关均保持断开状态，各个电容上的电荷量均保持不变。

在第三阶段(例如图8所示的t4至t5阶段)，控制电路230控制开关S7和S8闭合，而S1～S6、S11和S12断开。从而第一积分电路212将第一校准电容器C_C1的电容信号转化为第一电压信号V_OUTP，第二积分电路222将第二校准电容器C_C2的电容信号转化为第二电压信号V_OUTN。其中，第一积分电路212的第二输入端的输入电压等于第一电压V_R1，第二积分电路222的第二输入端的输入电压等于第二电压V_R2。

具体地，S7和S8闭合后，第一积分电路212和第二积分电路222开始进行积分操作，由于第一运算放大器OP1的虚短特性，第一校准电容器C_C1的上极板和第一积分电容器的左极板电压被钳位到电压V_R1。由于第一运算放大器OP1的虚断特性，在t4时刻第一校准电容器C_C1上存储的电荷将会在第一校准电容器C_C1和第一积分电容器C_S1上进行重新分配，电荷平衡方程为：

其中，C_S1为第一积分电容器C_S1的电容值。

通过公式(27)可计算第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP为：

由于第二运算放大器OP2的虚短特性，第二校准电容器C_C2的上极板和第二积分电容器C_C2的左极板电压被钳位到第二电压V_R2。由于第二运算放大器OP2的虚断特性，在t3时刻第二校准电容器C_C2上存储的电荷将会在第二校准电容器C_C2以及第二积分电容器C_S2上进行重新分配，电荷平衡方程为：

其中，C_S2为第二积分电容器C_S2的电容值。

通过该式可以计算出第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN为：

可选地，为了避免开关频繁切换导致的电荷泄露，在该第三阶段之后也可以包括一个缓冲阶段(例如图8中所示的t5至t6)，在该缓冲阶段，控制电路230可以控制所有开关均保持断开状态，第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP和第二电压信号V_OUTN保持不变。

同样，可以针对该检测电容器C_X重复执行N次第一阶段至第三阶段，即重复图8中的t1至t6时段N次，以提升电容检测的灵敏度。图8仅示出了N＝2的情况，重复进行上述过程N次后，第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP和第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN分别为：

其中，可选地，C_C1＝C_XI₂/I₁，即C_C1-C_XI₂/I₁＝0，并且C_C2＝C_XI₃/I₁，即C_C2-C_XI₃/I₁＝0。

可选地，取V_R1＝V_R2＝V_DD/2＝V_CM。

当电容传感器没有操作时，待检测电容C_X等于基础电容值C_X0，第一积分电路212和第二积分电路222输出的信号V_OUTP＝V_OUTN＝V_CM，此时，对第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP和第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN进行差分运算可以得到第一差分信号。

在传感器有操作例如用户触摸该检测电容器对应的触摸点时，待检测电容C_X由基础电容值Cx₀变为Cx₀+ΔCx，根据公式(31)和公式(32)，可以分别得到第一积分电路212输出的第一电压信号V_OUTP和第二积分电路222输出的第二电压信号V_OUTN分别为：

处理电路240可以基于公式(33)和公式(34)，对第一电压信号V_OUTP和第二电压信号V_OUTN进行差分处理可以得到第二差分信号，根据第一差分信号和第二差分信号就可以确定检测电容器Cx的电容变化量△Cx。特别地，V_OUTP＝V_OUTN＝V_CM时，第一差分信号为零，因此第二差分信号可以直接反应电容变化量△Cx，也就是直接通过第二差分信号即可得到电容变化量△Cx而无需考虑第一差分信号。

类型1和类型2中的各个阶段中，电容检测电路执行的动作不同。前述对于不同阶段的划分仅仅是示例，根据该电容检测电路在不同阶段执行的动作，也可以有其他的划分方式。

以初始阶段的划分为例，类型2中包括初始化阶段、第一阶段、第二阶段和第三阶段，且类型2中的初始化阶段需要将两个积分电路上的电荷清零；类型1中包括初始化阶段、第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段，且类型1中的初始化阶段不仅需要对两个积分电路上的电荷清零，还需要对第一校准电容器C_C1和检测电容器C_X进行完全放电，从而第一电流源I₁和第二电流源I₂在第一阶段分别对检测电容器C_X和第一校准电容器C_C1充电相同时长，直至检测电容器C_X的电压从零达到第一电压V_R1。而类型1中的第四阶段，两个积分电路执行积分操作之后还需要对第一校准电容器C_C1和检测电容器C_X进行完全放电，以使第一电流源I₁和第二电流源I₂在紧接下来的第一阶段中分别对检测电容器C_X和第一校准电容器C_C1充电相同时长，直至检测电容器C_X的电压从零达到第一电压V_R1。

如果将类型1的第四阶段中对检测电容器C_X和第一校准电容器C_C1完全放电的过程，划分至第一阶段，那么类型1的初始化阶段则仅需要包括将两个积分电路上的电荷清零的过程。

又或者，如果将类型2的第一阶段中的将检测电容器C_X和第一校准电容器C_C1完全放电的过程划分至第三阶段，即第三阶段中两个积分器执行积分操作后，还将检测电容器C_X和第一校准电容器C_C1进行完全放电，则类型2的初始化阶段不仅需要将两个积分电路上的电荷清零，还需要将检测电容器C_X和第一校准电容器C_C1完全放电。

图9是本申请实施例的触摸检测装置900的示意性电路图。如图9所示，该触摸检测装置900包括如图2所示的电容检测电路200。其中，该触摸检测装置900可以根据所述电容检测电路所确定的该检测电容器相对于该基础电容器的电容变化量，确定用户的触摸位置。可选地，该检测电容器为一个触摸通道的电极与地形成的电容器。

可选地，本申请实施例提供了一种终端设备，包括如图9所示的触摸检测装置900。作为示例而非限定，所述终端设备900可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机电脑、车载电子设备或穿戴式智能设备等。

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 (11)

1.一种电容检测电路，其特征在于，所述电容检测电路包括第一前端电路、第二前端电路和处理电路；

其中，所述第一前端电路包括第一校准电容器、第一充放电电路和第一积分电路，检测电容器与所述第一充放电电路相连，所述第一校准电容器与所述第一充放电电路和所述第一积分电路的第一输入端相连；

所述第一充放电电路用于对所述第一前端电路所连接的所述检测电容器和所述第一校准电容器进行充放电，所述第一积分电路用于通过所述第一校准电容器将所述检测电容器的电容信号转化为第一电压信号；

所述第二前端电路包括第二校准电容器、第二充放电电路和第二积分电路，所述第二校准电容器与所述第二充放电电路和所述第二积分电路的第一输入端相连；

所述第二充放电电路用于对所述第二校准电容器进行充放电，所述第二积分电路用于通过所述第二校准电容器将所述检测电容器的电容信号转化为第二电压信号；

所述处理电路与所述第一积分电路和所述第二积分电路的输出端相连，用于计算所述第一积分电路输出的所述第一电压信号和所述第二积分电路输出的所述第二电压信号的差分信号，并根据所述差分信号确定所述检测电容器相对于基础电容值的电容变化量。

2.根据权利要求1所述的电容检测电路，其特征在于，所述第一充放电电路包括第一电流源和第二电流源，所述第二充放电电路包括第三电流源，

其中，所述第一电流源与所述检测电容器相连，用于对所述检测电容器充电或放电，所述第二电流源与所述第一校准电容器相连，用于对所述第一校准电容器充电或放电，所述第一校准电容器的电容值与所述基础电容值的比值等于所述第二电流源的电流值与所述第一电流源的电流值的比值，

所述第三电流源与所述第二校准电容器相连，用于对所述第二校准电容器充电或放电，所述第二校准电容器的电容值与所述基础电容值的比值等于所述第三电流源的电流值与所述第一电流源的电流值的比值。

3.根据权利要求2所述的电容检测电路，其特征在于，所述第一充放电电路包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，所述第二充放电电路包括第五开关和第六开关，所述第一积分电路包括第七开关，所述第二积分电路包括第八开关，

其中，所述第一开关的一端接地且另一端与所述检测电容器的第一端相连，所述第二开关的一端与所述第一电流源相连且一端与所述检测电容器的第一端相连，所述第三开关的一端与所述第二电流源相连且另一端与所述第一校准电容器的第一端相连，所述第四开关的一端接地且另一端与所述第一校准电容器的第一端相连，所述第五开关的一端与所述第二校准电容器的第一端相连且另一端与所述第三电流源相连，所述第六开关的一端与电源相连且另一端与所述第二校准电容器的第一端相连，所述第七开关的一端与所述第一校准电容器的第一端相连且另一端与所述第一积分电路的第一输入端相连，所述第八开关的一端与所述第二校准电容器的第一端相连且另一端与所述第二积分电路的第一输入端相连，所述检测电容器的第二端、所述第一校准电容器的第二端、和所述第二校准电容器的第二端均接地。

4.根据权利要求2所述的电容检测电路，其特征在于，

所述第一充放电电路包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，所述第二充放电电路包括第五开关和第六开关，所述第一积分电路包括第七开关，所述第二积分电路包括第八开关，

其中，所述第一开关的一端与电源相连且另一端与所述检测电容器的第一端相连，所述第二开关的一端与所述第一电流源相连且一端与所述检测电容器的第一端相连，所述第三开关的一端与所述第二电流源相连且另一端与所述第一校准电容器的第一端相连，所述第四开关的一端与电源相连且另一端与所述第一校准电容器的第一端相连，所述第五开关的一端与所述第二校准电容器的第一端相连且另一端与所述第三电流源相连，所述第六开关的一端接地且另一端与所述第二校准电容器的第一端相连，所述第七开关的一端与所述第一校准电容器的第一端相连且另一端与所述第一积分电路的第一输入端相连，所述第八开关的一端与所述第二校准电容器的第一端相连且另一端与所述第二积分电路的第一输入端相连，所述检测电容器的第二端、所述第一校准电容器的第二端、和所述第二校准电容器的第二端均接地。

5.根据权利要求2至4中任一项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比较器，所述比较器的第一输入端与所述检测电容器相连。

6.根据权利要求1所述的电容检测电路，其特征在于，所述第一充放电电路包括第一电流源、第二电流源和第四电流源，所述第二充放电电路包括第三电流源，

其中，所述第一电流源和所述第四电流源均与所述检测电容器相连，所述第一电流源用于对所述检测电容器充电，所述第四电流源用于使所述检测电容器放电，所述第二电流源与所述第一校准电容器相连，用于对所述第一校准电容器充电，所述第一校准电容器的电容值与所述基础电容值的比值等于所述第二电流源的电流值与所述第一电流源的电流值的比值，

所述第三电流源与所述第二校准电容器相连，用于使所述第二校准电容器放电，所述第二校准电容器的电容值与所述基础电容值的比值等于所述第三电流源的电流值与所述第四电流源的电流值的比值。

7.根据权利要求6所述的电容检测电路，其特征在于，

所述第一充放电电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第九开关和第十开关，所述第二充放电电路包括第五开关和第六开关，所述第一积分电路包括第七开关，所述第二积分电路包括第八开关，

其中，所述第一开关的一端接地且另一端与所述检测电容器的第一端相连，所述第二开关的一端与所述第一电流源相连且另一端与所述检测电容器的第一端相连，所述第三开关的一端与所述第二电流源相连且另一端与所述第一校准电容器的第一端相连，所述第四开关的一端接地且另一端与所述第一校准电容器的第一端相连，所述第九开关的一端与所述第四电流源相连且另一端与所述检测电容器的第一端相连，所述第十开关的一端与电源相连且另一端与所述检测电容器的第一端相连，所述第五开关的一端与所述第二校准电容器的第一端相连且另一端与所述第三电流源相连，所述第六开关的一端与电源相连且另一端与所述第二校准电容器的第一端相连，所述第七开关的一端与所述第一校准电容器的第一端相连且另一端与所述第一积分电路的第一输入端相连，所述第八开关的一端与所述第二校准电容器的第一端相连且另一端与所述第二积分电路的第一输入端相连，所述检测电容器的第二端、所述第一校准电容器的第二端、和所述第二校准电容器的第二端均接地。

8.根据权利要求6或7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比较器，所述比较器的第一输入端与所述检测电容器相连。

9.根据权利要求1至4中任一项或6或7所述的电容检测电路，其特征在于，所述第一积分电路包括第一运算放大器和与所述第一运算放大器并联的第一积分电容器，所述第二积分电路包括第二运算放大器和与所述第二运算放大器并联的第二积分电容器。

10.一种触摸检测装置，其特征在于，包括：如权利要求1至9中任一项所述的电容检测电路。

11.一种终端设备，其特征在于，包括：如权利要求10所述的触摸检测装置。