CN209627352U - 一种压感按键信号检测电路及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种压感按键信号检测电路及电子设备，包括：集成运算放大器；压感桥式测量电路；所述压感桥式测量电路的第一端接所述集成运算放大器的同向输入端，所述压感桥式测量电路的第二端通过第一电容连接所述集成运算放大器的反向输入端；所述集成运算放大器在反向输入端和输出端之间并联第一电阻；所述集成运算放大器在同相输入端和反相输入端之间并联第二电阻。本实用新型通过在运放的正反向输入端，并接电阻的方法，让微分电容或耦合电容充电，提高了开机速度和稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及检测电路领域，具体涉及一种手机压感按键的检测电路及电子设备。
背景技术
压感按键信号检测电路实质就是应变片测量电路，应变片测量电路对应变片的阻值参数有要求，要求电桥的4个电阻的阻值一致，否则会导致电桥不平衡，有一个固定偏置电压输出。这个偏置电压叫Offset。压感按键领域现有采用印刷感应电阻的方式生产，由于印刷的精度很难控制，作为低成本的传感器，这类传感器的Offset会比MEMS和常规应变片传感器的Offset大很多，达到 400-600mV。而检测到的应变信号只有1mV左右，如果直接放大，会导致运放电路饱和，从而检测不到真正的应变信号。这是目前行业内测量电路很难解决的问题。常规生产电桥应变片的厂家，生产出高精度阻值的应变片，需要用激光一片一片的修正，成本高。在触摸按键领域，都是用印刷方式印刷电阻感应器，电阻值的偏差就更大。
已有多家芯片公司用DAC数字模拟转化器输出固定偏压，来纠正电桥的偏差，然后再放大512倍，确实可以实现。存在的问题是，多出一个DAC结构复杂，成本提高了；同时DAC会带来干扰，信噪比会降低。目前它们能检测到的最小信号大于噪声，噪声为20uV，Offset偏差大的，噪声还要大3-4倍。
申请人之前提出的微分电路ZL201620410244.1，避免了引入DAC的噪声，能检测1.5uV的信号，但由于微分电容充电过程慢，导致启动稳定时间很长。
因此，有必要设计出一种新的微分电路。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种新的微分电路。
一种压感按键信号检测电路，包括：
集成运算放大器；
压感桥式测量电路；所述压感桥式测量电路的第一端接所述集成运算放大器的同向输入端，所述压感桥式测量电路的第二端通过第一电容连接所述集成运算放大器的反向输入端；
所述集成运算放大器在反向输入端和输出端之间并联第一电阻；
所述集成运算放大器在同相输入端和反相输入端之间并联第二电阻。
进一步地，还包括并联在所述集成运算放大器的反向输入端和输出端之间的第二电容。
进一步地，还包括连接在所述集成运算放大器的输出端的低通滤波器。
进一步地，所述低通滤波器包括第三电阻和第三电容，其中第三电阻为滤波电阻，第三电容为滤波电容，所述第三电阻的第一端连接所述集成运算放大器的输出端、第二端连接所述滤波电容的第一端，所述滤波电容的第二端接地。
进一步地，还包括第四电容，所述第四电容为退藕电容，所述第四电容的第一端连接输入电源端、第二端接地。
进一步地，所述第二电阻的阻值范围为1k-100k。
进一步地，所述桥式测量电路包括4个应变片测量电阻。
本实用新型还提出一种电子设备，包括本实用新型所提出的压感按键信号检测电路。
本实用新型在运放正负端之间增加电阻，能使电路快速稳定下来，不会影响放大倍数。
附图说明
图1为本实用新型其中一实施例的信号检测电路示意图；
图2为本实用新型其中一实施例的电路稳定工作时，输出波形图，显示按压信号正常；
图3为本实用新型其中一实施例的信号检测电路并联R5之前的输出波形图，显示开机稳定时间为19S；
图4为本实用新型其中一实施例的信号检测电路并联100KR5的输出波形图，显示开机稳定时间为4.7S；
图5为本实用新型其中一实施例的信号检测电路并联10KR5的输出波形图，显示开机稳定时间为1.3S；
图6为本实用新型其中一实施例的信号检测电路并联1KR5的输出波形图，显示开机稳定时间为0.7S。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
参考图1，本实用新型提出一种压感按键信号检测微分电路，包括集成运算放大器U1A(RH332普通运算放大器)，R1-R4为传感器电阻(500至100K)，R5 (20K-1M)、R6(1M至20M)、R7(10K至100K)旁路电阻，C1(0.1uF至10uF)、 C2(0.1uF至100uF)、C3(10pF至0.01uF)电容器；其中，R1-R4构成压感桥式测量电路；U1A，C2，R6，C3组成微分放大电路，R7，C4组成低通滤波电路，C1 为退藕电容。
其中，C2为第一电容，C3为第二电容，C4为第三电容，C1为第四电容； R6为第一电阻，R5为第二电阻，R7为第三电阻。
R1-R4的压感桥式测量电路的第一端连接集成运算放大器U1A的同向输入端，第二端通过电容C2连接集成运算放大器U1A的反向输入端。
运算放大器U1A通过在其负输入端与输出端并联电阻R6和电容C3、与C2、 R5、R6组成反向微分放大电路。C3提供窄带补偿避免U1A自激。
在本实用新型中，桥式测量电路、C2、运算放大器U1A、电阻R6构成电路的基本结构，即C1\C3\C4\R7使得电路运行更为稳定，但并不是必须的。R5是本实用新型的重点，它能让C2快速充电，达到稳定工作状态。在电路稳定后，运放正负端是虚短，电压差为0，R5不再起作用。在有信号时，R5能避免信号的超调，避免信号失真。由于是印刷的传感器，Offset在400mV左右，C2需要很长的充电稳定时间，原来只能通过R6对C2充电。增加R5后，充电时间得到大幅度的减少。本实用新型通过电阻R5为像我们这样低成本的传感器，解决了充电时间过长的技术问题才会遇到这样的问题。这个电阻是最佳解决办法。
具体地，刚上电时，电桥有Offset电压偏差，C2电容两端电压为0。按理想放大器，在放大器线性范围，输入同相和反相端+－之间电压是相等的。但是，运放输入同相和反相端+－之间是虚短，阻抗为无穷大，C2电容两端电压不能突变，运放输入同相和反相端+－之间电压实际等于Offset电压，运放饱和输出，运放增益越大，反馈电阻就越大，反馈电阻提供的反馈电流就越小，反馈电流给电容充电时间就越长。直到反馈电流给电容C2充满以后，输入同相和反相端+－之间电压才相等。如果增加R5,Offset电压通过R5，把电压加在电容C2上，R5提供充电电流，让C2充满的时间大大减小。C2充满后，输入同相和反相端+－之间电压才相等，运放才能稳定工作。
当运放稳定工作时，感应器电阻变化，产生微弱信号，测试时给的是一个方波，有R5和没有R5，输出微分信号幅度没有变化。如图2所示，即稳定工作时，电阻R5不再起作用。
本实用新型电路的运放输出增益计算公式：其中：
Uo是运放输出电压，
Ui是运放输入电压
是输入电压的微分值。
为了验证本实用新型的技术效果，进行如下测试实验：
测试运放U1A同相和反相之间并联电阻R5前后的输出波形，验证电路开机稳定时间。
例如，对本实用新型电路的各器件进行合适的取值，在并联电阻R5之前，其输出波形如图3所示，电路开机稳定时间大约19s。
在运放U1A的同相输入端和反相输入端之间并联R5，阻值为100k，其输出波形如图4所示，电路开机稳定时间大约为4.7s。
在运放U1A的同相输入端和反相输入端之间并联R5，阻值为10k，其输出波形如图5所示，电路开机稳定时间大约为1.3s。
在运放U1A的同相输入端和反相输入端之间并联R5，阻值为1k，其输出波形如图6所示，电路开机稳定时间大约为0.7s。
可见，通过在运放U1A同相和反相之间并联电阻R5，选择合适的R5阻值，可有效缩短按键电路的开机稳定时间。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种压感按键信号检测电路，其特征在于，包括：
集成运算放大器；
压感桥式测量电路；所述压感桥式测量电路的第一端接所述集成运算放大器的同向输入端，所述压感桥式测量电路的第二端通过第一电容连接所述集成运算放大器的反向输入端；
所述集成运算放大器在反向输入端和输出端之间并联第一电阻；
所述集成运算放大器在同相输入端和反相输入端之间并联第二电阻。
2.根据权利要求1所述的压感按键信号检测电路，其特征在于：还包括并联在所述集成运算放大器的反向输入端和输出端之间的第二电容。
3.根据权利要求1或2所述的压感按键信号检测电路，其特征在于：还包括连接在所述集成运算放大器的输出端的低通滤波器。
4.根据权利要求3所述的压感按键信号检测电路，其特征在于：所述低通滤波器包括第三电阻和第三电容，其中第三电阻为滤波电阻，第三电容为滤波电容，所述第三电阻的第一端连接所述集成运算放大器的输出端、第二端连接所述滤波电容的第一端，所述滤波电容的第二端接地。
5.根据权利要求1或2所述的压感按键信号检测电路，其特征在于：还包括第四电容，所述第四电容为退藕电容，所述第四电容的第一端连接输入电源端、第二端接地。
6.根据权利要求1所述的压感按键信号检测电路，其特征在于：所述第二电阻的阻值范围为1k-100k。
7.根据权利要求1所述的压感按键信号检测电路，其特征在于：所述桥式测量电路包括4个应变片测量电阻。
8.一种电子设备，包括权利要求1-6任一项所述的压感按键信号检测电路。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201920236904.2U CN209627352U (zh) | 2019-02-25 | 2019-02-25 | 一种压感按键信号检测电路及电子设备 |
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| CN201920236904.2U CN209627352U (zh) | 2019-02-25 | 2019-02-25 | 一种压感按键信号检测电路及电子设备 |
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| CN201920236904.2U Active CN209627352U (zh) | 2019-02-25 | 2019-02-25 | 一种压感按键信号检测电路及电子设备 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109672452A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-04-23 | 深圳瑞湖科技有限公司 | 一种压感按键检测微分电路及电子设备 |
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