CN214473623U - 电容检测电路 - Google Patents

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CN214473623U CN201921819122.8U CN201921819122U CN214473623U CN 214473623 U CN214473623 U CN 214473623U CN 201921819122 U CN201921819122 U CN 201921819122U CN 214473623 U CN214473623 U CN 214473623U
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capacitance
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刘飞
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Abstract

提供了一种电容检测电路,该电容检测电路连接至多个检测电容器,包括:第一检测电路,用于依次检测多个检测电容器中的每个检测电容器的电容值;第一控制电路,包括多个输入端和输出端,所述多个输入端通过电阻器和金属线连接至所述多个检测电容器的第一端,所述多个检测电容器的第二端均接地,所述输出端连接至所述第一检测电路;所述第一控制电路用于在所述第一检测电路检测所述多个检测电容器中的第一检测电容器的电容值时,控制将其相邻的检测电容器的第一端接地。

Description

电容检测电路
技术领域
本申请涉及电容检测领域,并且更具体地,涉及电容检测电路。
背景技术
嵌入式电容式按键的应用越来越广泛,比如微波炉、电磁炉、手机、手表等家电或可穿戴设备都在使用电容式按键,因此,对电容式按键的按压检测的精度要求也越来越高。但是,高频信号会影响电容式按键的按压检测,因此,如何降低高频信号的干扰以提升电容式按键的按压检测的精度是一项亟需解决的问题。
实用新型内容
本申请提供一种电容检测电路,能够滤除影响电容检测的高频干扰信号,从而能够提升电容检测的精度。
第一方面,提供了一种电容检测电路,连接至多个检测电容器,包括:
第一检测电路,用于依次检测所述多个检测电容器中的每个检测电容器的电容值;
第一控制电路,包括多个输入端和输出端,所述多个输入端通过电阻器和金属线连接至所述多个检测电容器的第一端,所述多个检测电容器的第二端均接地,所述输出端连接至所述第一检测电路;
其中,所述第一控制电路用于在所述第一检测电路检测所述多个检测电容器中的第一检测电容器的电容值时,控制将所述第一检测电容器的相邻检测电容器的第一端接地。
在一些可能的实现方式中,所述多个检测电容器和所述第一控制电路的多个输入端之间的金属线平行设置。
在一些可能的实现方式中,所述第一控制电路包括:多个控制开关和选通模块,其中,所述多个控制开关和所述多个检测电容器一一对应,每个控制开关用于将对应的检测电容器的第一端接地或连接至所述选通模块或浮空,所述选通模块用于将所述多个检测电容器中的每个检测电容器依次连接至所述第一检测电路,以使所述第一检测电路检测所述多个检测电容器中的每个检测电容器的电容值。
在一些可能的实现方式中,所述每个控制开关包括第一控制端,第二控制端和第三控制端,所述第一控制端连接至对应的检测电容器的第一端,所述第二控制端连接至所述选通模块,所述第三控制端接地;
其中,所述选通模块还用于在所述第一检测电路检测所述第一检测电容器的电容值时,控制所述第一检测电容器的相邻检测电容器所对应的控制开关的第一控制端连接至所述控制开关的第三控制端以使所述第一检测电容器的相邻检测电容器的第一端接地。
在一些可能的实现方式中,所述多个检测电容器为多个电容式按键分别对应的感应电容,所述每个检测电容器的电容值用于确定对应的电容式按键是否被按压。
在一些可能的实现方式中,所述第一检测电路包括:
校准电容器;
充放电电路,包括第一电流源和第二电流源,所述第一电流源用于对所述多个检测电容器中的每个检测电容器进行充电或放电,所述第二电流源用于对所述校准电容器进行充电或放电;
积分器,包括积分电容器和放大器,用于将所述每个检测电容器的电容信号转化为电压信号;
控制模块,包括充放电开关组、清零开关组和积分开关组;
其中,所述控制模块具体用于:
在电荷清零阶段,通过所述清零开关组清零所述积分电容器上存储的电荷;
在充放电阶段,通过所述充放电开关组控制所述第一电流源和所述第二电流源分别对所述检测电容器和所述校准电容器进行充电或放电,其中,在所述充放电阶段,所述检测电容器上的电压被充电至参考电压或被放电至参考电压,所述校准电容器的充电时长与所述检测电容器的充电时长相等,或所述校准电容器的放电时长与所述检测电容器的放电时长相等;
在电荷转移阶段,通过所述积分开关组控制所述校准电容器上存储的部分电荷转移到所述积分电容器上。
在一些可能的实现方式中,所述充放电开关组包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关,所述积分开关组包括第五开关,所述清零开关组包括第六开关;
所述第一开关的一端连接所述第一电流源的一端,所述第一电流源的另一端连接电源电压,所述第一开关的另一端连接所述检测电容器的一端以及所述第三开关的一端,所述检测电容器的另一端和所述第三开关的另一端都接地;
所述第二开关的一端连接所述第二电流源的一端,所述第二电流源的另一端连接电源电压,所述第二开关的另一端连接所述校准电容器的一端以及所述第四开关的一端,所述校准电容器的另一端和所述第四开关的另一端都接地;
所述第五开关的一端连接所述校准电容器的一端,所述第五开关的另一端连接所述放大器的第一输入端,所述放大器的第二输入端用于输入所述参考电压;
所述第六开关与所述积分电容器并联连接,所述积分电容器与所述放大器并联连接。
在一些可能的实现方式中,在所述电荷清零阶段,所述第六开关闭合,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关都断开,清零所述积分电容器上存储的电荷;
所述充放电阶段包括放电阶段和充电阶段,所述放电阶段在所述充电阶段之前,其中:
在所述放电阶段,所述第三开关和第四开关闭合,所述第一开关、所述第二开关、所述第五开关和所述第六开关都断开,清零所述检测电容器和所述校准电容器上存储的电荷;
在所述充电阶段,所述第一开关和所述第二开关闭合,所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和第六开关都断开,所述检测电容器上的电压被充电至所述参考电压,在所述检测电容器上的电压被充电至所述参考电压之后,所述第一开关和所述第二开关断开;
在所述电荷转移阶段,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第六开关都断开,所述第五开关闭合,所述校准电容器上的部分电荷转移到所述积分电容器。
在一些可能的实现方式中,所述充放电开关组包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关,所述积分开关组包括第五开关,所述清零开关组包括第六开关;
所述第一开关的一端连接所述第一电流源的一端,所述第一电流源的另一端接地,所述第一开关的另一端连接所述检测电容器的一端以及所述第三开关的一端,所述检测电容器的另一端接地,所述第三开关的另一端连接电源电压;
所述第二开关的一端连接所述第二电流源的一端,所述第二电流源的另一端接地,所述第二开关的另一端连接所述校准电容器的一端以及所述第四开关的一端,所述校准电容器的另一端接地,所述第四开关的另一端连接电源电压;
所述第五开关的一端连接所述校准电容器的一端,所述第五开关的另一端连接所述放大器的第一输入端,所述放大器的第二输入端用于输入所述参考电压;
所述第六开关与所述积分电容器并联连接,所述积分电容器与所述放大器并联连接。
在一些可能的实现方式中,在所述电荷清零阶段,所述第六开关闭合,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关都断开,清零所述积分电容器上存储的电荷;
所述充放电阶段包括充电阶段和放电阶段,所述充电阶段在所述放电阶段之前,其中:
在所述充电阶段,所述第三开关和第四开关闭合,所述第一开关、所述第二开关、所述第五开关和所述第六开关都断开,所述检测电容器和所述校准电容器上的电压都被充电至所述电源电压;
在所述放电阶段,所述第一开关和所述第二开关闭合,所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和第六开关都断开,所述检测电容器上的电压从所述电源电压被放电至所述参考电压,在所述检测电容器上的电压被放电至所述参考电压之后,所述第一开关和所述第二开关断开;
在所述电荷转移阶段,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第六开关都断开,所述第五开关闭合,所述校准电容器上的部分电荷转移到所述积分电容器。
在一些可能的实现方式中,所述第一检测电路还包括比较器,所述比较器的第一输入端连接所述检测电容器,所述比较器的第二输入端用于输入所述参考电压,所述比较器的输出端连接所述控制模块;
在所述检测电容器的电压达到所述参考电压时,所述比较器的输出信号发生翻转,所述控制模块控制所述充放电模块停止对所述检测电容器和所述校准电容器进行充电或放电。
在一些可能的实现方式中,所述第一检测电路还包括处理模块,用于根据所述积分器的输出电压确定所述检测电容器的电容值相对于基础感应电容的变化量,其中,所述基础感应电容为所述检测电容器未被按压时相对于地的电容值。
第二方面,提供了一种电容检测电路,连接至第一检测电容器,包括:
第一检测电路,用于检测所述第一检测电容器的电容值;
第一电阻器,连接与所述第一检测电容器的第一端和所述第一检测电路之间,所述第一检测电容器的第二端接地;
第一滤波电容,与所述第一检测电容器并联,所述第一滤波电容和所述第一电阻器用于形成低通滤波器;
其中,所述第一检测电路包括:
校准电容器;
充放电电路,包括第一电流源和第二电流源,所述第一电流源用于对所述第一检测电容器进行充电或放电,所述第二电流源用于对所述校准电容器进行充电或放电;
积分器,包括积分电容器和放大器,用于将所述第一检测电容器的电容信号转化为电压信号;
控制模块,包括充放电开关组、清零开关组和积分开关组,所述控制模块用于:
在电荷清零阶段,通过所述清零开关组清零所述积分电容器上存储的电荷;
在充放电阶段,通过所述充放电开关组控制所述第一电流源和所述第二电流源分别对所述第一检测电容器和所述校准电容器进行充电或放电,其中,在所述充放电阶段,所述第一检测电容器上的电压被充电至所述参考电压或被放电至所述参考电压,所述校准电容器的充电时长与所述第一检测电容器的充电时长相等,或所述校准电容器的放电时长与所述第一检测电容器的放电时长相等;
在电荷转移阶段,通过所述积分开关组控制所述校准电容器上存储的部分电荷转移到所述积分电容器上。
在一些可能的实现方式中,所述充放电开关组包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关,所述积分开关组包括第五开关,所述清零开关组包括第六开关;
所述第一开关的一端连接所述第一电流源的一端,所述第一电流源的另一端连接电源电压,所述第一开关的另一端连接所述第一检测电容器的第一端以及所述第三开关的一端,所述第三开关的另一端都接地;
所述第二开关的一端连接所述第二电流源的一端,所述第二电流源的另一端连接电源电压,所述第二开关的另一端连接所述校准电容器的一端以及所述第四开关的一端,所述校准电容器的另一端和所述第四开关的另一端都接地;
所述第五开关的一端连接所述校准电容器的一端,所述第五开关的另一端连接所述放大器的第一输入端,所述放大器的第二输入端用于输入所述参考电压;
所述第六开关与所述积分电容器并联连接,所述积分电容器与所述放大器并联连接。
在一些可能的实现方式中,在所述电荷清零阶段,所述第六开关闭合,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关都断开,清零所述积分电容器上存储的电荷;
所述充放电阶段包括放电阶段和充电阶段,所述放电阶段在所述充电阶段之前,其中:
在所述放电阶段,所述第三开关和第四开关闭合,所述第一开关、所述第二开关、所述第五开关和所述第六开关都断开,清零所述第一检测电容器和所述校准电容器上存储的电荷;
在所述充电阶段,所述第一开关和所述第二开关闭合,所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和第六开关都断开,所述第一检测电容器上的电压被充电至所述参考电压,在所述第一检测电容器上的电压被充电至所述参考电压之后,所述第一开关和所述第二开关断开;
在所述电荷转移阶段,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第六开关都断开,所述第五开关闭合,所述校准电容器上的部分电荷转移到所述积分电容器。
在一些可能的实现方式中,所述充放电开关组包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关,所述积分开关组包括第五开关,所述清零开关组包括第六开关;
所述第一开关的一端连接所述第一电流源的一端,所述第一电流源的另一端接地,所述第一开关的另一端连接所述第一检测电容器的第一端以及所述第三开关的一端,所述第三开关的另一端连接电源电压;
所述第二开关的一端连接所述第二电流源的一端,所述第二电流源的另一端接地,所述第二开关的另一端连接所述校准电容器的一端以及所述第四开关的一端,所述校准电容器的另一端接地,所述第四开关的另一端连接电源电压;
所述第五开关的一端连接所述校准电容器的一端,所述第五开关的另一端连接所述放大器的第一输入端,所述放大器的第二输入端用于输入所述参考电压;
所述第六开关与所述积分电容器并联连接,所述积分电容器与所述放大器并联连接。
在一些可能的实现方式中,在所述电荷清零阶段,所述第六开关闭合,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关都断开,清零所述积分电容器上存储的电荷;
所述充放电阶段包括充电阶段和放电阶段,所述充电阶段在所述放电阶段之前,其中:
在所述充电阶段,所述第三开关和第四开关闭合,所述第一开关、所述第二开关、所述第五开关和所述第六开关都断开,所述第一检测电容器和所述校准电容器上的电压都被充电至所述电源电压;
在所述放电阶段,所述第一开关和所述第二开关闭合,所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和第六开关都断开,所述第一检测电容器上的电压从所述电源电压被放电至所述参考电压,在所述第一检测电容器上的电压被放电至所述参考电压之后,所述第一开关和所述第二开关断开;
在所述电荷转移阶段,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第六开关都断开,所述第五开关闭合,所述校准电容器上的部分电荷转移到所述积分电容器。
在一些可能的实现方式中,所述第一检测电路还包括比较器,所述比较器的第一输入端连接所述第一检测电容器,所述比较器的第二输入端用于输入所述参考电压,所述比较器的输出端连接所述控制模块;
在所述第一检测电容器的电压达到所述参考电压时,所述比较器的输出信号发生翻转,所述控制模块控制所述充放电模块停止对所述第一检测电容器和所述校准电容器进行充电或放电。
在一些可能的实现方式中,所述第一检测电路还包括处理模块,用于根据所述积分器的输出电压确定所述第一检测电容器的电容值相对于基础感应电容的变化量,其中,所述基础感应电容为所述第一检测电容器未被按压时相对于地的电容值。
第三方面,提供了一种触控装置,包括第一方面和第一方面的任一种可能的实现方式中的电容检测电路。
第四方面,提供了一种触控装置,包括第二方面和第二方面的任一种可能的实现方式中的电容检测电路。
第五方面,提供了一种终端设备,包括第一方面和第一方面的任一种可能的实现方式中的电容检测电路。
第六方面,提供了一种终端设备,包括第二方面和第二方面的任一种可能的实现方式中的电容检测电路。
因此,在本申请实施例中,不必新增滤波电容,只需在进行电容检测时,控制将被检测的检测电容器相邻的检测电容器的两端都接地,从而在被检测的检测电容器对应的金属线和其相邻的金属线之间可以形成寄生电容,该寄生电容与该检测电容器和控制电路之间的电阻器可以形成低通滤波器,从而通过该低通滤波器能够有效滤除高频干扰信号。
附图说明
图1是根据本申请实施例的电容检测电路的示意性结构图。
图2是根据本申请另一实施例的电容检测电路的示意性结构图。
图3是根据本申请实施例的第一检测电路的示意性结构图。
图4是图3所示的第一检测电路的逻辑时序图。
图5是根据本申请另一实施例的第一检测电路的示意性结构图。
图6是图5所示的第一检测电路的逻辑时序图。
图7是根据本申请另一实施例的电容检测电路的示意性结构图。
图8是根据本申请实施例的触控装置的示意性框图。
图9是根据本申请实施例的终端设备的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行描述。
图1是根据本申请实施例的电容检测电路的示意性结构图,如图1所示,该电容检测电路10连接至多个检测电容器30,该电容检测电路10包括:
第一检测电路200,用于依次检测所述多个检测电容器中的每个检测电容器30的电容值;
第一控制电路300,包括多个输入端331和输出端332,所述多个输入端 331通过电阻器31和金属线33连接至所述多个检测电容器30的第一端301,所述多个检测电容器30的第二端302均接地,所述输出端332连接至所述第一检测电路200;
其中,所述第一控制电路300用于在所述第一检测电路200检测所述多个检测电容器中的第一检测电容器的电容值时,控制将所述第一检测电容器的相邻检测电容器的第一端接地。
应理解,所述第一金属线用于连接所述第一检测电容器和所述第一控制电路的输入端,即所述第一金属线为所述第一检测电容器和所述第一控制电路的输入端之间的全部金属线中的部分或全部,例如,所述第一金属线可以指从所述第一检测电容器的第一端到所述第一控制电路的输入端之间的全部金属线,或者,也可以指从所述第一检测电容器对应的电阻器到所述第一控制电路的输入端之间的金属线,对于其他检测电容器对应的金属线的含义亦是如此,这里不再赘述。
具体地,所述多个输入端包括第一输入端,所述第一输入端通过电阻器连接至第一检测电容器,所述第一检测电容器和所述第一输入端通过第一金属线连接,在检测所述第一检测电容器的电容值时,所述第一控制电路控制将所述第一检测电容器的相邻检测电容器的第一端接地,这样,可以在第一金属线及其相邻的金属线之间形成寄生电容34,所述第一输入端和地之间存在寄生电容35,则所述寄生电容34和所述寄生电容35和所述第一输入端和所述第一检测电容器之间的电阻器31可以形成RC低通滤波器,该RC低通滤波器可以用于滤除电容检测时的高频干扰信号,例如,蓝牙,近场通信(Near Field Communication,NFC),全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications,GSM)信号等。
应理解,本申请实施例的电容检测电路可以应用于各种需要进行电容检测的电路或系统中,特别地,该电容检测电路可以应用于电容式按键的电容检测中,此情况下,该多个检测电容器可以为多个电容式按键对应的感应电容,在用户未按压电容式按键时,该电容式按键对地具有基础感应电容,或称参考电容,基础电容,或自电容,当用户按压该电容式按键时,该检测电容器的电容值会发生变化,该第一检测电路可以将检测电容器的电容信号(或者说,电压效应)转换为电压信号,进一步地,可以根据电压信号确定检测电容器的电容值。
在本申请一些实施例中,所述多个检测电容器和所述多个输入端之间的金属线之间平行设置,在所述第一检测电路检测第一检测电容器的电容值时,可以将相邻的未检测的检测电容器的第一端接地,这样,在被检测的第一检测电容器对应的第一金属线和相邻检测电容器对应的第二金属线之间形成电势差,进而形成所述寄生电容。
需要说明的是,在本申请实施例中,所述第一检测电容器的相邻检测电容器可以指与该第一检测电容器对应的金属线和相邻设置的金属线上所连接的检测电容器,也就是说,相邻的检测电容器所对应的金属线相邻设置。
应理解,在本申请实施例中,所述第一金属线的相邻金属线可以指与所述第一金属线相邻的一条金属线,或者也可以指与该第一金属线相邻的多条金属线,也就是说,在检测第一检测电容器的电容值时,可以将与所述第一检测电容器相邻的一个检测电容器的第一端或多个检测电容器的第一端接地,本申请实施例对此不作限定。
还应理解,在本申请实施例中,在检测第一检测电容器的电容值时,将所述第一检测电容器的相邻检测电容器的第一端接地,同时也可以将其他未被检测的检测电容器的第一端接地,或者将其他未被检测的检测电容器的第一端浮空,本申请实施例对此不作限定。
在本申请一个实施例中,如图2所示,所述第一控制电路包括:多个控制开关330和选通模块310,其中,所述多个控制开关330和所述多个检测电容器30一一对应,每个控制开关330用于将对应的检测电容器的第一端 301接地,或连接至所述选通模块310,或浮空,所述选通模块310用于将所述多个检测电容器中的每个检测电容器依次连接至所述第一检测电路200,以使所述第一检测电路200检测所述多个检测电容器中的每个检测电容器的电容值。
在一些实施例中,每个控制开关330可以为单开双控开关,用于控制对应的检测电容器的第一端连接至所述选通模块210,或接地,或者浮空。具体地,所述每个控制开关可以包括第一控制端,第二控制端和第三控制端,所述第一控制端连接至对应的检测电容器的第一端301,所述第二控制端连接至所述选通模块310,所述第三控制端接地。
在本申请一个实施例中,所述选通模块310还用于在检测所述第一检测电容器的电容值时,控制所述第一检测电容器的相邻检测电容器所对应的控制开关的第一控制端连接至所述控制开关的第三控制端,以使所述第一检测电容器的相邻检测电容器的第一端接地。
以所述多个检测电容器包括10个检测电容器,例如分别对应数字0~9的电容式按键为例,则该多个控制开关可以包括10个控制开关,S0~S9,用于控制该10个检测电容器的第一端的连接关系。该选通模块310可以通过所述 10个控制开关控制所述10个检测电容器按照一定的顺序依次连接至所述第一检测电路200,以检测所述10个检测电容器的电容值。例如,所述选通模块310可以按照从0到9的顺序依次将该10个检测电容器连接至该第一检测电路200,则该10个控制开关可以按照S0~S9的顺序依次将对应的检测电容器的第一端连接至所述选通模块310,即按照控制开关S0~控制开关S9的顺序依次将该控制开关的第一控制端连接至该控制开关的第二控制端。同时该选通模块310还可以在检测第一检测电容器的电容值时,控制将相邻的检测电容器的第一端接地。例如,该第一检测电容器为数字按键9对应的检测电容器,通过控制开关S9控制,则在检测数字按键9对应的检测电容器时,该选通模块310可以控制将控制开关S8的第一控制端连接至该S8的第三控制端以使相邻的检测电容器的第一端接地。与该第一检测电容器不相邻的检测电容器,例如S7或S0等对应的检测电容器的第一端可以接地,也可以浮空,本申请实施例对此不作限定。
应理解,以上仅以10个检测电容器进行示例,但本申请实施例并不具体限定该多个检测电容器的数量,该多个检测电容器的数量可以根据实际需求设置。
因此,在本申请实施例中,不必新增滤波电容,只需在进行电容检测时,控制将被检测的检测电容器相邻的检测电容器的两端都接地,从而在被检测的检测电容器对应的金属线和其相邻的金属线之间可以形成寄生电容,该寄生电容与该检测电容器和控制电路之间的电阻器可以形成低通滤波器,从而通过该低通滤波器能够有效滤除高频干扰信号。
在本申请实施例中,该相邻的金属线之间所形成的寄生电容的大小可以由金属线的走线长度、走线粗细等因素决定,在一个具体实施例中,可以设置金属线上所连接的电阻器的电阻值R为1K欧姆,相邻的金属线之间所形成的寄生电容C为10pF,则根据公式f=1/(2πRC),可以计算截止频率近似为16MHz,即通过该低通滤波器可以滤除大于16MHz的高频信号,其中,R 为RC低通滤波器中的电阻器的电阻值,C为RC低通滤波器中的电容器的电容值。
以下,结合图3至图6,介绍根据本申请实施例的第一检测电路200的具体实现方式。
作为一个实施例,如图3所示,所述第一检测电路200包括:
校准电容器220;
充放电模块240,包括第一电流源241和第二电流源242,所述第一电流源241用于对所述检测电容器30进行充电或放电,所述第二电流源242用于对所述校准电容器220进行充电或放电;
积分器250,用于将检测电容器30的电容信号转化为电压信号;
控制模块230,用于控制所述充放电模块240和所述积分器250的工作状态。
具体地,所述控制模块230包括充放电开关组、清零开关组和积分开关组,所述积分器可以包括积分电容器251和放大器252;
所述控制模块230可以通过所述充放电开关组、所述清零开关组和所述积分开关组控制所述充放电模块和积分器的工作状态。具体地,在电荷清零阶段,通过所述清零开关组清零所述积分电容器上存储的电荷;在充放电阶段,通过所述充放电开关组控制所述第一电流源和所述第二电流源分别对所述检测电容器和所述校准电容器进行充电或放电,其中,在所述充放电阶段,所述检测电容器上的电压被充电至参考电压或被放电至参考电压,所述校准电容器的充电时长与所述检测电容器的充电时长相等,或所述校准电容器的放电时长与所述检测电容器的放电时长相等;在电荷转移阶段,通过所述积分开关组控制所述校准电容器上存储的部分电荷转移到所述积分电容器上。
可选地,在本申请实施例中,所述校准电容器220用于在所述检测电容器30的电容值为基础感应电容时使得所述积分器250的输出电压为参考电压,其中,所述基础感应电容和所述校准电容器的电容值的比值等于所述第一电流源141的电流值和所述第二电流源142的电流值的比值。
可选地,在本申请实施例中,在所述充放电阶段和所述电荷转移阶段之间还可以包括第一缓冲阶段,在所述电荷转移阶段之后还可以包括第二缓冲阶段,所述第一缓冲阶段和所述第二缓冲阶段用于避免开关的频繁切换带来的电荷泄漏问题,其中,在所述第一缓冲阶段和所述第二缓冲阶段,所述检测电容器、所述校准电容器和所述积分电容器上的电荷不变。
可选地,在一些实施例中,所述第一检测电路200还可以包括比较器,所述比较器的第一输入端连接所述检测电容器,所述比较器的第二输入端用于输入所述参考电压,所述比较器的输出端连接所述控制模块。具体地,在所述检测电容器的电压达到所述参考电压时,所述比较器的输出信号发生翻转(例如,从低电平翻转为高电平,或从高电平翻转为低电平),所述控制模块在比较器的输出信号发生翻转时,控制所述充放电模块停止对所述检测电容器和所述校准电容器进行充电或放电。
也就是说,在所述检测电容器上的电压达到所述参考电压(例如,所述检测电容器的电压被充电至所述参考电压,或者所述检测电容器的电压被放电至所述参考电压)时,所述比较器的输出信号发生翻转,该输出信号可以用作所述控制模块的输入信号,所述控制模块可以在所述比较器的输出信号发生翻转时控制所述充放电模块停止对所述检测电容器和所述校准电容器进行充电或放电,即控制所述第一电流源停止对所述检测电容器进行充电或放电,以及控制所述第二电流源停止对所述校准电容器进行充电或放电。具体地,所述控制模块可以通过所述充放电开关集控制所述充放电模块停止对所述检测电容器和所述校准电容器进行充电或放电。
可选地,在一些实施例中,所述第一检测电路200还包括处理模块,用于根据所述积分器的输出电压确定所述检测电容器的电容值相对于所述基础感应电容的变化量。
例如,所述处理模块可以为ADC,或者也可以为其他具有处理功能的电路或模块,本申请实施例对此不作限定。所述处理模块可以根据积分器的输出电压确定检测电容器的电容值。具体地,所述处理模块可以将积分器的输出的电压信号转换为数字信号,根据该数字信号确定检测电容器的电容值,例如,若该第一检测电路应用在电容式按键的电容检测中,所述处理模块可以在用户未操作电容式按键时,确定一个数字信号,在用户操作电容式按键时,确定另一个数字信号,然后可以根据两个数字信号的差值确定该电容式按键的感应电容的变化量。
参见图3,所述充放电开关组包括第一开关231、第二开关232、第三开关233和第四开关234,所述积分开关组包括第五开关235,所述清零开关组包括第六开关236。
具体地,所述第一开关231的一端连接所述第一电流源241的一端,所述第一电流源241的另一端连接电源电压(即VDD),所述第一开关231的另一端通过所述第一控制电路300连接至所述检测电容器30的第一端以及所述第三开关233的一端,所述检测电容器30的第二端和所述第三开关233的另一端都接地。
所述第二开关232的一端连接所述第二电流源242的一端,所述第二电流源的另一端连接电源电压(即VDD),所述第二开关232的另一端连接所述校准电容器220的一端以及所述第四开关234的一端,所述校准电容器220 的另一端和所述第四开关234的另一端都接地,即所述校准电容器220的一端(比如,上极板)通过所述第二开关232和第二电流源242连接到电源电压VDD,且所述校准电容器220的所述同一端(比如上极板)通过第四开关 234接地,而校准电容器220的另一端(比如,下极板)接地,从这里可以明确看出,校准电容器220与检测电容器30是相互独立的电容器,他们之间没有共用电极板;
所述第五开关235的一端连接所述校准电容器220的一端,所述第五开关235的另一端连接所述放大器252的第一输入端(即负输入端),所述放大器252的第二输入端(即正输入端)用于输入所述参考电压(记为VR);
所述第六开关236与所述积分电容器251并联连接,所述积分电容器251 与所述放大器252并联连接,即积分电容器251跨接在放大器252的负输入端和输出端之间;
所述比较器270的第一输入端(例如,正输入端)通过所述第一控制电路300连接至所述检测电容器30的第一端,所述比较器270的第二输入端(例如,负输入端)用于输入所述参考电压VR。当然比较器270的正、负输入端的连接方式也可以调换过来,本文在此不做限制。
进一步地,所述积分器250的输出端还可以连接处理模块260,所述处理模块260可以用于对积分器250的输出信号Vout进行处理,确定检测电容器30的电容值。
以下,结合图4所示的逻辑时序图,说明图3所示的第一检测电路的工作过程。
需要说明的是,在图4中,S1~S6分别为第一开关231~第六开关236的控制信号,当控制信号为高电平时,对应的开关闭合,当控制信号为低电平时,对应的开关断开,Vx和Vc分别为检测电容器30和校准电容器220上的电压曲线,Vout为积分器250的输出电压。
在电荷清零阶段(时间段t0~t1),第六开关236闭合,第一开关231、第二开关232、第三开关233、第四开关234和第五开关235都断开,清零所述积分电容器251上存储的电荷,即在t1时刻,积分电容器251上的电荷量为零,根据放大器的虚短特性,所述积分器250的输出电压Vout=VR
充放电阶段包括放电阶段(时间段t1~t2)和充电阶段(时间段t2~t3),在该实施例中,放电阶段在充电阶段之前,即先对所述检测电容器30和所述校准电容器220进行放电,然后再对所述检测电容器30和所述校准电容器220 进行充电。
具体地,在时间段t1~t2内,所述第三开关233和第四开关234闭合,所述第一开关231、所述第二开关232、所述第五开关235和所述第六开关236 都断开,清零所述检测电容器30和所述校准电容器220上存储的电荷,即在时间段t1~t2中,对检测电容器30和校准电容器220进行完全放电,在t2时刻,检测电容器30和校准电容器220上的电荷量为零,所述积分器250的输出电压Vout为VR
在时间段t2~t3内,所述第一开关231和所述第二开关232闭合,所述第三开关233、所述第四开关234、所述第五开关235和第六开关236都断开,第一电流源241和第二电流源242分别对检测电容器30和校准电容器220进行充电。当所述检测电容器30上的电压Vx达到所述参考电压VR时,比较器 270的输出状态发生翻转,此时,所述控制模块控制所述第一开关231和所述第二开关232断开,即控制所述第一电流源241和第二电流源242停止对检测电容器30和校准电容器220进行充电。
那么,检测电容器30上的电压充电至所述参考电压VR所需的时长T1为:
Figure DEST_PATH_GDA0003181763230000161
其中,所述Cx为所述检测电容器30的基础感应电容,所述I1为所述第一电流源的电流值。
由于校准电容器220和检测电容器30的充电时长相等,那么充电结束时,所述校准电容器220上存储的电荷量QCc为:
Figure DEST_PATH_GDA0003181763230000162
其中,所述I2为所述第二电流源的电流值。
由于检测电容器220充电至参考电压VR需要时长T1,因此,时间段t2~t3的时长需要大于或等于时长T1,即t3-t2≥T1
为了避免开关频繁切换导致的电荷泄漏,在所述充放电阶段之后还可以包括第一缓冲阶段(时间段t3~t4),在所述第一缓冲阶段,检测电容器30、校准电容器220和积分电容器251上的电荷保持不变,具体地,在所述第一缓冲阶段,第一开关231至第六开关236都断开。
之后,在电荷转移阶段(时间段t4~t5),第五开关235闭合,第一开关 231、第二开关232、第三开关233、第四开关234和第六开关236都断开,由于放大器的虚短特性,放大器252的负输入端和放大器252的正输入端的电压相等,即都为所述参考电压VR,因此,校准电容器220的上极板和积分电容器251的左极板的电压被钳位至所述参考电压VR,由于放大器的虚断特性,在时间段t4~t5内,校准电容器220上存储的电荷会在校准电容器220和积分电容器251上进行重新分配,电荷平衡方程如公式(3)所示:
Figure DEST_PATH_GDA0003181763230000163
其中,所述Cc为所述校准电容器220的电容值,所述Cs为所述积分电容器251的电容值,所述VRCc为电荷转移之后所述校准电容器220上存储的电荷量,所述(VR-VOUT)·CS为电荷转移之后所述积分电容器251上存储的电荷量。
根据公式(3)可得积分器250的输出电压Vout如下式所示:
Figure DEST_PATH_GDA0003181763230000171
由公式(4)可知,通过控制校准电容220的电容值Cc、第一电流源的电流值I1,所述第二电流源的电流值I2满足CC-CXI2/I1=0,即CC=CXI2/I1,从而能够使得在检测电容器30的电容值为基础感应电容时,积分器250的输出电压Vout为所述参考电压VR,也就是说,在用户未操作电容传感器时,积分器的输出电压为所述参考电压。
由公式CC=CXI2/I1可以看出,只要设置I2/I1<1,就能够使得CC<CX,从而能够达到减小校准电容器的电容值的目的。
为了避免开关频繁切换导致的电荷泄漏,在所述电荷转移阶段之后还可以包括第二缓冲阶段(时间段t5~t6),在所述第二缓冲阶段,检测电容器30、校准电容器220和积分电容器251上的电荷保持不变,具体地,在所述第二缓冲阶段,第一开关231至第六开关236都断开。
在本申请实施例中,可以多次重复执行充放电阶段至第二缓冲阶段中的动作,例如,在时刻t6之后的时间段t6~t7中,可以执行时间段t1~t2中的相关操作,在时间段t7~t8中,可以执行时间段t2~t3中的相关操作,在时间段t8~t9中,可以执行时间段t3~t4中的相关操作,在时间段t9~t10中,可以执行时间段 t4~t5中的相关操作,在时间段t10~t11中,可以执行时间段t5~t6中的相关操作,下一次重复的执行过程类似,这里不再赘述。
那么,当重复执行上述t1~t6过程N次时,积分器的输出电压Vout为:
Figure DEST_PATH_GDA0003181763230000172
在满足CC=CXI2/I1的情况下,当检测电容器的电容值发生变化时(比如受到手指触摸时),例如,当检测电容器的电容值由基础感应电容Cx变为 Cx+ΔCx时,积分器的输出电压Vout为:
Figure DEST_PATH_GDA0003181763230000173
在一个实施例中,根据Vout和N即可计算得到检测电容器的容值变化量,从而判断是否有被触摸。由公式(6)可以看出,多次重复执行上述过程,有利于提升电容检测的灵敏度。
应理解,图3所示的第一检测电路是采用单端方式实现的,在其他实施例中,该第一检测电路也可以采用差分方式实现,为了简洁,这里不再赘述。
作为另一实施例,如图5所示,该第一检测电路200包括校准电容器420、控制模块、充放电模块440、积分器450、处理模块460和比较器470,其中,所述充放电模块440包括第一电流源441和第二电流源442,所述积分器450 包括积分电容器451和放大器452。
控制模块包括充放电开关组、清零开关组和积分开关组,其中,所述充放电开关组包括第一开关431、第二开关432、第三开关433和第四开关434,所述积分开关组包括第五开关435,所述清零开关组包括第六开关436。
需要说明的是,图5和图3所示的实施例的电路结构类似,区别在于:在图3所示的实施例中,第一电流源和第二电流源的一端连接电源电压,第三开关和第四开关的一端接地,在图5所示的实施例中,第一电流源和第二电流源的一端接地,第三开关和第四开关的一端连接电源电压,比如所述校准电容器420的一端(比如,上极板)通过所述第二开关432和第二电流源 432接地,且所述校准电容器420的所述同一端(比如上极板)通过第四开关434连接到电源电压VDD,而校准电容器420的另一端(比如,下极板) 接地。图5中其他元件的连接关系这里不再赘述。
应理解,图5所示的第一检测电路是采用单端方式实现的,在其他实施例中,该第一检测电路也可以采用差分方式实现,为了简洁,这里不再赘述。
以下,结合图6所示的逻辑时序图,详细说明图5所示的第一检测电路的工作过程。
在电荷清零阶段(时间段t0~t1),第六开关436闭合,第一开关431、第二开关432、第三开关433、第四开关434和第五开关435都断开,清零所述积分电容器451上存储的电荷,即在t1时刻,积分电容器451上的电荷量为零,根据放大器的虚短特性,所述积分器250的输出电压Vout=VR
在该实施例中,充电阶段在放电阶段之前,即先对所述检测电容器和所述校准电容器进行充电,然后再对所述检测电容器和所述校准电容器进行放电,其中,充电阶段对应图6中的时间段t1~t2,放电阶段对应图6中的时间段t2~t3
具体地,在时间段t1~t2内,所述第三开关433和第四开关434闭合,所述第一开关431、所述第二开关432、所述第五开关435和所述第六开关436 都断开,所述检测电容器30和所述校准电容器420被充电至电源电压VDD,即在该充电阶段中,电源电压VDD对检测电容器30和校准电容器420进行完全充电,在t2时刻,检测电容器30上存储的电荷量QCx=CxVDD,校准电容值 420上存储的电荷量QCc=CcVDD,所述积分器450的输出电压Vout为VR
在时间段t2~t3内,所述第一开关431和所述第二开关432闭合,所述第三开关433、所述第四开关434、所述第五开关235和第六开关436都断开,通过第一电流源441和第二电流源442分别对检测电容器30和校准电容器 420进行放电。当所述检测电容器30上的电压Vx放电到所述参考电压VR时,比较器470的输出状态发生翻转,此时,所述控制模块控制所述第一开关431 和所述第二开关432断开,即控制所述第一电流源441和第二电流源442停止对检测电容器30和校准电容器420进行放电。
那么,检测电容器30上的电压从电源电压VDD放电至参考电压VR所需的时长T2为:
Figure DEST_PATH_GDA0003181763230000191
其中,所述Cx为所述检测电容器30的基础感应电容,所述I1为所述第一电流源441的电流值。
由于校准电容器420和检测电容器30的放电时长相等,那么在时刻t3,校准电容器420上存储的电荷Q'Cc为:
Figure DEST_PATH_GDA0003181763230000192
其中,所述Cc为所述校准电容器420的电容值,所述I2为所述第二电流源442的电流值。
由于检测电容器420从电源电压放电至参考电压VR需要时长T2,因此,时间段t2~t3的时长需要大于或等于时长T2,即t3-t2≥T2
为了避免开关频繁切换导致的电荷泄漏,在所述充放电阶段之后还可以包括第一缓冲阶段(时间段t3~t4),在所述第一缓冲阶段,检测电容器30、校准电容器420和积分电容器451上的电荷保持不变,具体地,在所述第一缓冲阶段,第一开关431至第六开关436都断开。
之后,在电荷转移阶段(时间段t4~t5),第五开关435闭合,第一开关 431、第二开关432、第三开关433、第四开关434和第六开关436都断开,由于放大器的虚短特性,放大器452的负输入端和放大器的正输入端的电压相等,即都为所述参考电压VR,因此,校准电容器420的上极板和积分电容器451的左极板的电压被钳位至所述参考电压VR,由于放大器的虚断特性,在时间段t4~t5内,校准电容器420上存储的电荷会在校准电容器420和积分电容器451上进行重新分配,电荷平衡方程如公式(9)所示:
Figure DEST_PATH_GDA0003181763230000201
其中,所述Cs为所述积分电容器451的电容值,所述VRCc为电荷转移之后所述校准电容器420上存储的电荷量,所述(VR-VOUT)·CS为电荷转移之后所述积分电容器451上存储的电荷量。
根据公式(9)可得积分器450的输出电压Vout如下式所示:
Figure DEST_PATH_GDA0003181763230000202
由公式(10)可知,通过控制校准电容420的电容值Cc、第一电流源的电流值I1,所述第二电流源的电流值I2满足CC-CXI2/I1=0,从而能够使得在检测电容器30的电容值为基础感应电容时,积分器450的输出电压为参考电压 VR,也就是说,用户未操作电容传感器时,积分器的输出电压为参考电压。
由公式CC=CXI2/I1可以看出,设置I2/I1<1,能够使得CC<CX,即能够使得校准电容器小于基础感应电容,也就是说能够使得校准电容器的尺寸小于基础感应电容的尺寸,有利于减小电容检测电路的面积。
在所述电荷转移阶段之后还可以包括第二缓冲阶段(时间段t5~t6),在所述第二缓冲阶段,检测电容器30、校准电容器420和积分电容器451上的电荷保持不变,具体地,在所述第二缓冲阶段,第一开关431至第六开关436 都断开。
可选地,在该实施例中,也可以多次重复执行从充放电阶段至第二缓冲阶段中的动作,这里不再赘述。那么,当重复执行上述操作过程N次时,积分器450的输出电压为:
Figure DEST_PATH_GDA0003181763230000203
在满足CC=CXI2/I1的情况下,当检测电容器的电容值发生变化时,例如,当检测电容器的电容值由基础感应电容Cx变为Cx+ΔCx时,积分器450的输出电压为:
Figure DEST_PATH_GDA0003181763230000211
由公式(12)可以看出,多次重复执行上述操作过程,有利于提升电容检测的灵敏度。
因此,本申请实施例的第一检测电路,能够通过控制所述第一电流源和第二电流源的电流值的比例关系,控制所述基础感应电容与所述校准电容器的电容值的比例关系,也就是说,本申请实施例不需要校准电容器的大小与基础感应电容的大小相同,通过设置第一电流源的电流值大于所述第二电流源的电流值,能够实现通过较小的校准电容器抵消基础感应电容的电容效应,因此,根据本申请实施例的第一检测电路能够减小电容检测电路的面积,降低芯片的成本。
在本申请另一些实施例中,为了滤除影响电容检测的高频干扰信号,还可以采用图7所示的电容检测电路,参见图7,该电容检测电路40连接至第一检测电容器41的第一端401,该第一检测电容器41的第二端402接地,该电容检测电路40包括:
第一检测电路400,用于检测所述第一检测电容器41的电容值;
第一电阻器43,连接所述第一检测电容器41的第一端401和所述第一检测电路400;
第一滤波电容42,与所述第一检测电容器41并联,所述第一滤波电容 42和所述第一电阻器43用于形成低通滤波器。
应理解,该第一检测电路400可以采用图3和图5所示的第一检测电路 200实现,为了简洁,这里不再赘述。
因此,在本申请实施例中,通过在检测电容器上并列滤波电容,这样,该滤波电容和检测电容器与第一检测电路之间的电阻器可以形成RC低通滤波器,进一步可以通过该低通滤波器滤除影响电容检测的高频干扰信号。
在一个具体实施例中,可以设置该第一电阻器的电阻值为4.7K欧,第一滤波电容为20pF,能够有效滤除影响电容检测的高频干扰信号。
如图8所示,本申请实施例提供了一种触控装置,该触控装置600包括电容检测电路601,该电容检测电路601可以为前述实施例中的电容检测电路10或电容检测电路40,为了简洁,这里不再赘述。
可选地,在一些实施例中,该触控装置600可以包括一个或多个检测电容器,该一个或多个检测电容器可以对应一个或多个电容式按键,该电容检测电路601可以用于检测该一个或多个检测电容器的电容值,以确定该一个或多个电容式按键是否被按压。
如图9所示,本申请实施例提供了一种终端设备,该终端设备700包括电容检测电路701,该电容检测电路701可以为前述实施例中的电容检测电路10或电容检测电路40,为了简洁,这里不再赘述。
可选地,在一些实施例中,该终端设备可以包括一个或多个检测电容器,该一个或多个检测电容器可以对应一个或多个电容式按键,该电容检测电路 701可以用于检测该一个或多个检测电容器的电容值,以确定该一个或多个电容式按键是否被按压。
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 (18)

1.一种电容检测电路,连接至多个检测电容器,其特征在于,包括:
第一检测电路,用于依次检测所述多个检测电容器中的每个检测电容器的电容值;
第一控制电路,包括多个输入端和输出端,所述多个输入端通过电阻器和金属线连接至所述多个检测电容器的第一端,所述多个检测电容器的第二端均接地,所述输出端连接至所述第一检测电路;
其中,所述第一控制电路用于在所述第一检测电路检测所述多个检测电容器中的第一检测电容器的电容值时,控制将所述第一检测电容器的相邻检测电容器的第一端接地。
2.根据权利要求1所述的电容检测电路,其特征在于,所述多个检测电容器和所述第一控制电路的多个输入端之间的金属线平行设置。
3.根据权利要求1所述的电容检测电路,其特征在于,所述第一控制电路包括:多个控制开关和选通模块,其中,所述多个控制开关和所述多个检测电容器一一对应,每个控制开关用于将对应的检测电容器的第一端接地、或连接至所述选通模块或浮空,所述选通模块用于将所述多个检测电容器中的每个检测电容器依次连接至所述第一检测电路,以使所述第一检测电路检测所述多个检测电容器中的每个检测电容器的电容值。
4.根据权利要求3所述的电容检测电路,其特征在于,所述每个控制开关包括第一控制端,第二控制端和第三控制端,所述第一控制端连接至对应的检测电容器的第一端,所述第二控制端连接至所述选通模块,所述第三控制端接地;
其中,所述选通模块还用于在所述第一检测电路检测所述第一检测电容器的电容值时,控制所述第一检测电容器的相邻检测电容器所对应的控制开关的第一控制端连接至所述控制开关的第三控制端以使所述第一检测电容器的相邻检测电容器的第一端接地。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电容检测电路,其特征在于,所述多个检测电容器为多个电容式按键分别对应的感应电容,所述每个检测电容器的电容值用于确定对应的电容式按键是否被按压。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电容检测电路,其特征在于,所述第一检测电路包括:
校准电容器;
充放电电路,包括第一电流源和第二电流源,所述第一电流源用于对所述多个检测电容器中的每个检测电容器进行充电或放电,所述第二电流源用于对所述校准电容器进行充电或放电;
积分器,包括积分电容器和放大器,用于将所述每个检测电容器的电容信号转化为电压信号;
控制模块,包括充放电开关组、清零开关组和积分开关组;
其中,所述控制模块具体用于:
在电荷清零阶段,通过所述清零开关组清零所述积分电容器上存储的电荷;
在充放电阶段,通过所述充放电开关组控制所述第一电流源和所述第二电流源分别对所述检测电容器和所述校准电容器进行充电或放电,其中,在所述充放电阶段,所述检测电容器上的电压被充电至参考电压或被放电至参考电压,所述校准电容器的充电时长与所述检测电容器的充电时长相等,或所述校准电容器的放电时长与所述检测电容器的放电时长相等;
在电荷转移阶段,通过所述积分开关组控制所述校准电容器上存储的部分电荷转移到所述积分电容器上。
7.根据权利要求6所述的电容检测电路,其特征在于,所述充放电开关组包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关,所述积分开关组包括第五开关,所述清零开关组包括第六开关;
所述第一开关的一端连接所述第一电流源的一端,所述第一电流源的另一端连接电源电压,所述第一开关的另一端连接所述检测电容器的一端以及所述第三开关的一端,所述检测电容器的另一端和所述第三开关的另一端都接地;
所述第二开关的一端连接所述第二电流源的一端,所述第二电流源的另一端连接电源电压,所述第二开关的另一端连接所述校准电容器的一端以及所述第四开关的一端,所述校准电容器的另一端和所述第四开关的另一端都接地;
所述第五开关的一端连接所述校准电容器的一端,所述第五开关的另一端连接所述放大器的第一输入端,所述放大器的第二输入端用于输入所述参考电压;
所述第六开关与所述积分电容器并联连接,所述积分电容器与所述放大器并联连接。
8.根据权利要求7所述的电容检测电路,其特征在于,在所述电荷清零阶段,所述第六开关闭合,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关都断开,清零所述积分电容器上存储的电荷;
所述充放电阶段包括放电阶段和充电阶段,所述放电阶段在所述充电阶段之前,其中:
在所述放电阶段,所述第三开关和第四开关闭合,所述第一开关、所述第二开关、所述第五开关和所述第六开关都断开,清零所述检测电容器和所述校准电容器上存储的电荷;
在所述充电阶段,所述第一开关和所述第二开关闭合,所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和第六开关都断开,所述检测电容器上的电压被充电至所述参考电压,在所述检测电容器上的电压被充电至所述参考电压之后,所述第一开关和所述第二开关断开;
在所述电荷转移阶段,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第六开关都断开,所述第五开关闭合,所述校准电容器上的部分电荷转移到所述积分电容器。
9.根据权利要求6所述的电容检测电路,其特征在于,所述充放电开关组包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关,所述积分开关组包括第五开关,所述清零开关组包括第六开关;
所述第一开关的一端连接所述第一电流源的一端,所述第一电流源的另一端接地,所述第一开关的另一端连接所述检测电容器的一端以及所述第三开关的一端,所述检测电容器的另一端接地,所述第三开关的另一端连接电源电压;
所述第二开关的一端连接所述第二电流源的一端,所述第二电流源的另一端接地,所述第二开关的另一端连接所述校准电容器的一端以及所述第四开关的一端,所述校准电容器的另一端接地,所述第四开关的另一端连接电源电压;
所述第五开关的一端连接所述校准电容器的一端,所述第五开关的另一端连接所述放大器的第一输入端,所述放大器的第二输入端用于输入所述参考电压;
所述第六开关与所述积分电容器并联连接,所述积分电容器与所述放大器并联连接。
10.根据权利要求9所述的电容检测电路,其特征在于,在所述电荷清零阶段,所述第六开关闭合,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关都断开,清零所述积分电容器上存储的电荷;
所述充放电阶段包括充电阶段和放电阶段,所述充电阶段在所述放电阶段之前,其中:
在所述充电阶段,所述第三开关和第四开关闭合,所述第一开关、所述第二开关、所述第五开关和所述第六开关都断开,所述检测电容器和所述校准电容器上的电压都被充电至所述电源电压;
在所述放电阶段,所述第一开关和所述第二开关闭合,所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和第六开关都断开,所述检测电容器上的电压从所述电源电压被放电至所述参考电压,在所述检测电容器上的电压被放电至所述参考电压之后,所述第一开关和所述第二开关断开;
在所述电荷转移阶段,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第六开关都断开,所述第五开关闭合,所述校准电容器上的部分电荷转移到所述积分电容器。
11.根据权利要求6所述的电容检测电路,其特征在于,所述第一检测电路还包括比较器,所述比较器的第一输入端连接所述检测电容器,所述比较器的第二输入端用于输入所述参考电压,所述比较器的输出端连接所述控制模块;
在所述检测电容器的电压达到所述参考电压时,所述比较器的输出信号发生翻转,所述控制模块控制所述充放电模块停止对所述检测电容器和所述校准电容器进行充电或放电。
12.根据权利要求6所述的电容检测电路,其特征在于,所述第一检测电路还包括处理模块,用于根据所述积分器的输出电压确定所述检测电容器的电容值相对于基础感应电容的变化量,其中,所述基础感应电容为所述检测电容器未被按压时相对于地的电容值。
13.一种电容检测电路,连接至第一检测电容器,其特征在于,包括:
第一检测电路,用于检测所述第一检测电容器的电容值;
第一电阻器,连接所述第一检测电容器的第一端和所述第一检测电路,所述第一检测电容器的第二端接地;
第一滤波电容,与所述第一检测电容器并联,所述第一滤波电容和所述第一电阻器用于形成低通滤波器;
其中,所述第一检测电路包括:
校准电容器;
充放电电路,包括第一电流源和第二电流源,所述第一电流源用于对所述第一检测电容器进行充电或放电,所述第二电流源用于对所述校准电容器进行充电或放电;
积分器,包括积分电容器和放大器,用于将所述第一检测电容器的电容信号转化为电压信号;
控制模块,包括充放电开关组、清零开关组和积分开关组,所述控制模块用于:
在电荷清零阶段,通过所述清零开关组清零所述积分电容器上存储的电荷;
在充放电阶段,通过所述充放电开关组控制所述第一电流源和所述第二电流源分别对所述第一检测电容器和所述校准电容器进行充电或放电,其中,在所述充放电阶段,所述第一检测电容器上的电压被充电至参考电压或被放电至参考电压,所述校准电容器的充电时长与所述第一检测电容器的充电时长相等,或所述校准电容器的放电时长与所述第一检测电容器的放电时长相等;
在电荷转移阶段,通过所述积分开关组控制所述校准电容器上存储的部分电荷转移到所述积分电容器上。
14.根据权利要求13所述的电容检测电路,其特征在于,所述充放电开关组包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关,所述积分开关组包括第五开关,所述清零开关组包括第六开关;
所述第一开关的一端连接所述第一电流源的一端,所述第一电流源的另一端连接电源电压,所述第一开关的另一端连接所述第一检测电容器的第一端以及所述第三开关的一端,所述第三开关的另一端都接地;
所述第二开关的一端连接所述第二电流源的一端,所述第二电流源的另一端连接电源电压,所述第二开关的另一端连接所述校准电容器的一端以及所述第四开关的一端,所述校准电容器的另一端和所述第四开关的另一端都接地;
所述第五开关的一端连接所述校准电容器的一端,所述第五开关的另一端连接所述放大器的第一输入端,所述放大器的第二输入端用于输入所述参考电压;
所述第六开关与所述积分电容器并联连接,所述积分电容器与所述放大器并联连接。
15.根据权利要求14所述的电容检测电路,其特征在于,在所述电荷清零阶段,所述第六开关闭合,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关都断开,清零所述积分电容器上存储的电荷;
所述充放电阶段包括放电阶段和充电阶段,所述放电阶段在所述充电阶段之前,其中:
在所述放电阶段,所述第三开关和第四开关闭合,所述第一开关、所述第二开关、所述第五开关和所述第六开关都断开,清零所述第一检测电容器和所述校准电容器上存储的电荷;
在所述充电阶段,所述第一开关和所述第二开关闭合,所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和第六开关都断开,所述第一检测电容器上的电压被充电至所述参考电压,在所述第一检测电容器上的电压被充电至所述参考电压之后,所述第一开关和所述第二开关断开;
在所述电荷转移阶段,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第六开关都断开,所述第五开关闭合,所述校准电容器上的部分电荷转移到所述积分电容器。
16.根据权利要求13所述的电容检测电路,其特征在于,所述充放电开关组包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关,所述积分开关组包括第五开关,所述清零开关组包括第六开关;
所述第一开关的一端连接所述第一电流源的一端,所述第一电流源的另一端接地,所述第一开关的另一端连接所述第一检测电容器的第一端以及所述第三开关的一端,所述第三开关的另一端连接电源电压;
所述第二开关的一端连接所述第二电流源的一端,所述第二电流源的另一端接地,所述第二开关的另一端连接所述校准电容器的一端以及所述第四开关的一端,所述校准电容器的另一端接地,所述第四开关的另一端连接电源电压;
所述第五开关的一端连接所述校准电容器的一端,所述第五开关的另一端连接所述放大器的第一输入端,所述放大器的第二输入端用于输入所述参考电压;
所述第六开关与所述积分电容器并联连接,所述积分电容器与所述放大器并联连接。
17.根据权利要求16所述的电容检测电路,其特征在于,在所述电荷清零阶段,所述第六开关闭合,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关都断开,清零所述积分电容器上存储的电荷;
所述充放电阶段包括充电阶段和放电阶段,所述充电阶段在所述放电阶段之前,其中:
在所述充电阶段,所述第三开关和第四开关闭合,所述第一开关、所述第二开关、所述第五开关和所述第六开关都断开,所述第一检测电容器和所述校准电容器上的电压都被充电至所述电源电压;
在所述放电阶段,所述第一开关和所述第二开关闭合,所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和第六开关都断开,所述第一检测电容器上的电压从所述电源电压被放电至所述参考电压,在所述第一检测电容器上的电压被放电至所述参考电压之后,所述第一开关和所述第二开关断开;
在所述电荷转移阶段,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第六开关都断开,所述第五开关闭合,所述校准电容器上的部分电荷转移到所述积分电容器。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的电容检测电路,其特征在于,所述第一检测电路还包括比较器,所述比较器的第一输入端连接所述第一检测电容器,所述比较器的第二输入端用于输入所述参考电压,所述比较器的输出端连接所述控制模块;
在所述第一检测电容器的电压达到所述参考电压时,所述比较器的输出信号发生翻转,所述控制模块控制所述充放电模块停止对所述第一检测电容器和所述校准电容器进行充电或放电。
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