CN220085373U - 基线电容消除电路和设备终端 - Google Patents

Abstract

本申请涉及基线电容消除电路和设备终端，基线电容消除电路包括基线电容、第一开关单元、第二开关单元、运算放大单元、第三开关单元、第四开关单元、信号转换及存储单元和可调节放大器，当第四开关单元的另一端电性连接时，信号转换及存储单元还用于将初始数字电压信号转换为初始模拟电压信号并输出到可调放大器的同相输入端；可调节放大器还用于当所述第四开关单元导通时，通过对应的反相输入端获取运算放大单元的第二电压输出信号，并将第二电压输出信号与初始模拟电压信号进行比较，并输出对应的差值放大信号以对基线电容的变化进行测量，从而为消除基线电容对整个电路的影响奠定基础。

Description

基线电容消除电路和设备终端

技术领域

本申请涉及电路领域，具体涉及一种基线电容消除电路和设备终端。

背景技术

自从引入智能手机和平板PC(个人计算机)以来，电容式触摸屏越来越受欢迎。电容式触摸屏的尺寸变得越来越大，并且存在对这些屏幕的响应性、分辨率和智能性的不断增长的需求。

其中，当与上述电容式触摸屏无接触时，电容式触摸屏的感测电容作为基线电容，当与上述电容式传感器接触时，从感测电容中减去上述基线电容的值，并将该结果作为后续电路测量的结果。

其中，基线电容的准确测量对于后续整个电路的影响十分重要，目前电容式触摸屏均需要对基线电容进行准确的测量。

实用新型内容

鉴于此，本申请提供一种基线电容消除电路和设备终端，能够准确的测量出基线电容的变化值，从而消除基线电容本身测量值对于整个电路的影响。

基线电容消除电路包括：

基线电容，基线电容的一端接地；

第一开关单元；

第二开关单元；

运算放大单元，运算放大单元的反相输入端与第一开关单元的一端电性连接，运算放大单元的同相输入端与第二开关单元的一端电性连接；

第一开关单元的另一端用于与基线电容的另一端电性连接；

第二开关单元的另一端用于接入参考电压源；

基线电容消除电路还包括第三开关单元、第四开关单元、信号转换及存储单元和可调节放大器；

第三开关单元的一端与运算放大单元的输出端电性连接且另一端与信号转换及存储单元电性连接，第四开关单元的一端与运算放大单元的输出端电性连接且另一端与可调放大器的反相输入端电性连接，第三开关单元和第四开关单元中仅有一者导通；

运算放大单元还用于在第一开关单元和第二开关单元导通时，生成第一输出电压信号并进行输出；

信号转换及存储单元与可调放大器的同相输入端电性连接，信号转换及存储单元用于在第三开关单元导通时，将运算放大单元的第一电压输出信号转换为初始数字电压信号并进行存储；

当第四开关单元导通时，信号转换及存储单元还用于将初始数字电压信号转换为初始模拟电压信号并输出到可调放大器的同相输入端；

可调节放大器还用于当第四开关单元导通时，通过对应的反相输入端获取运算放大单元的第二电压输出信号，并将第二电压输出信号与初始模拟电压信号进行比较，并输出对应的差值放大信号以对基线电容的变化进行测量。

在一个实施例中，基线电容消除电路还包括第五开关单元，第五开关单元的一端接地且另一端与运算放大单元的反相输入端电性连接。

在一个实施例中，基线电容消除电路还包括第六开关单元，第六开关单元的一端接地且另一端与运算放大单元的同相输入端电性连接。

在一个实施例中，基线电容消除电路还包括第七开关单元，第七开关单元的一端接地且另一端与运算放大单元的输出端电性连接。

在一个实施例中，信号转换及存储单元包括模数转换单元、数模转换单元和缓存器，模数转换单元的输入端与第三开关单元的另一端电性连接，模数转换单元的输出端和缓存器的输入端电性连接，缓存器的输出端与数模转换单元的输入端电性连接，数模转换单元的输出端与可调放大器的同相输入端电性连接。

在一个实施例中，运算放大单元包括运算放大器和反馈单元，反馈单元的一端与运算放大器的输出端电性连接，反馈单元的另一端与运算放大器的输入端电性连接。

在一个实施例中，反馈单元为反馈电容。

在一个实施例中，基线电容消除电路还包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元均采用单刀单掷开关。

在一个实施例中，基线电容消除电路还包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元均采用MOS管开关控制电路。

此外，还提供一种设备终端，包括上述基线电容消除电路。

上述基线电容消除电路包括基线电容、第一开关单元、第二开关单元、运算放大单元、第三开关单元、第四开关单元、信号转换及存储单元和可调节放大器，其中，基线电容的一端接地；运算放大单元的反相输入端与第一开关单元的一端电性连接，运算放大单元的同相输入端与第二开关单元的一端电性连接；第一开关单元的另一端用于与基线电容的另一端电性连接；第二开关单元的另一端用于接入参考电压源；第三开关单元的一端与运算放大单元的输出端电性连接且另一端与信号转换及存储单元电性连接，第四开关单元的一端与运算放大单元的输出端电性连接且另一端与可调放大器的反相输入端电性连接，第三开关单元和第四开关单元当且仅当有一开关单元导通；运算放大单元还用于在第一开关单元和第二开关单元导通时，生成第一输出电压信号并进行输出；信号转换及存储单元与可调放大器的同相输入端电性连接，信号转换及存储单元用于在第三开关单元导通时，将运算放大单元的第一电压输出信号转换为初始数字电压信号并进行存储；当第四开关单元的另一端电性连接时，信号转换及存储单元还用于将初始数字电压信号转换为初始模拟电压信号并输出到可调放大器的同相输入端；可调节放大器还用于通过对应的反相输入端获取运算放大单元的第二电压输出信号，并将第二电压输出信号与初始模拟电压信号进行比较，并输出对应的差值放大信号以对基线电容的变化进行测量，从而为消除基线电容对整个电路的影响奠定基础。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的一种基线电容消除电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

如图1所示，提供一种基线电容消除电路100，该基线电容消除电路100包括：

基线电容C1，基线电容C1的一端接地；

第一开关单元110；

第二开关单元120；

运算放大单元130，运算放大单元130的反相输入端Vb与第一开关单元110的一端电性连接，运算放大单元130的同相输入端Vp与第二开关单元120的一端电性连接；

第一开关单元110的另一端用于与基线电容C1的另一端电性连接；

第二开关单元120的另一端用于接入参考电压源；

基线电容消除电路100还包括第三开关单元140、第四开关单元150、信号转换及存储单元160和可调放大器170；

第三开关单元140一端与运算放大单元130的输出端电性连接且另一端与信号转换及存储单元160电性连接，第四开关单元150一端与运算放大单元130的输出端电性连接且另一端与可调放大器170的反相输入端Vb电性连接，第三开关单元140和第四开关单元150中仅有一者导通。

运算放大单元130还用于在第一开关单元110和第二开关单元120导通时，生成第一输出电压信号并进行输出。

信号转换及存储单元160与可调放大器170的同相输入端电性连接，信号转换及存储单元160用于在第三开关单元140导通时，将运算放大单元130的第一电压输出信号转换为初始数字电压信号并进行存储。

当第四开关单元150导通时，信号转换及存储单元160还用于将初始数字电压信号转换为初始模拟电压信号并输出到可调放大器170的同相输入端。

可调放大器170用于当第三开关单元140导通时，通过对应的反相输入端获取运算放大单元130的第二电压输出信号，并将第二电压输出信号与初始模拟电压信号进行比较，并输出对应的差值放大信号以对基线电容C1的变化进行测量。

其中，当上述第三开关单元140导通时，第四开关单元150不导通，第一开关单元110和第二开关单元120导通；当上述第四开关单元150导通，第三开关单元140不导通，第一开关单元110和第二开关单元120均导通。

当上述第三开关单元140导通时，第四开关单元150不导通，第一开关单元110和第二开关单元120导通，此时基线电容C1通过第一开关单元110接入运算放大单元130的反相输入端Vb，运算放大单元130通过第二开关单元120接入参考电压源VREF，运算放大单元130生成第一输出电压信号并进行输出，信号转换及存储单元160将运算放大单元130的第一电压输出信号转换为初始数字电压信号并进行存储，此阶段为基线电容C1的消除阶段。

进一步地，当上述第三开关单元140不导通且第四开关单元150不导通时，第一开关单元110和第二开关单元120导通，此时信号转换及存储单元160还用于将初始数字电压信号转换为初始模拟电压信号并输出到可调放大器170的同相输入端，可调放大器170通过对应的反相输入端获取运算放大单元130的第二电压输出信号，并将第二电压输出信号与初始模拟电压信号进行比较，并输出对应的差值放大信号以对基线电容C1的变化进行测量。

上述基线电容消除电路100通过基线电容C1、第一开关单元110、第二开关单元120、运算放大单元130、第三开关单元140、第四开关单元150、信号转换及存储单元160和可调放大器170相互配合，信号转换及存储单元160在第三开关单元140导通时，将运算放大单元130的第一电压输出信号转换为初始数字电压信号并进行存储；当第四开关单元150导通时，信号转换及存储单元160将初始数字电压信号转换为初始模拟电压信号并输出到可调放大器170的同相输入端；可调放大器170通过对应的反相输入端获取运算放大单元130的第二电压输出信号，并将第二电压输出信号与初始模拟电压信号进行比较，并输出对应的差值放大信号以对基线电容C1的变化进行测量，从而为消除基线电容C1对整个电路的影响奠定基础。

在一个实施例中，基线电容消除电路100还包括第五开关单元180，第五开关单元180的一端接地且另一端与运算放大单元130的反相输入端Vb电性连接。

本实施例中，在基线电容消除电路100工作之前，通过设置第五开关单元180，使得第五开关单元180导通时，基线电容消除电路100在开始工作前首先将运算放大单元130的反相输入端Vb的电位以及基线电容C1的一端电位清零。

在一个实施例中，基线电容消除电路100还包括第六开关单元190，第六开关单元190的一端接地且另一端与运算放大单元130的同相输入端Vp电性连接。

本实施例中，在基线电容消除电路100工作之前，通过设置第六开关单元190，使得第六开关单元190导通时，基线电容消除电路100在开始工作前首先将运算放大单元130的同相输入端Vp的电位清零。

在一个实施例中，在基线电容消除电路100工作之前，基线电容消除电路100还包括第七开关单元200，第七开关单元200的一端接地且另一端与运算放大单元130的输出端电性连接。

本实施例中，在基线电容消除电路100工作之前，通过设置第七开关单元200，使得第七开关单元200导通时，将运算放大单元130的输出端的电位清零。

在一个实施例中，信号转换及存储单元160包括模数转换单元ADC、数模转换单元DAC和缓存器160a，模数转换单元ADC的输入端与第三开关单元140的另一端电性连接，模数转换单元ADC的输出端和缓存器160a的输入端电性连接，缓存器160a的输出端与数模转换单元DAC的输入端电性连接，数模转换单元DAC的输出端与可调放大器170的同相输入端电性连接。

本实施例中，缓存器160a用于存储模数转换单元ADC的输出结果(即初始数字电压信号)，并在数模转换单元DAC工作时，将对应的存储结果输出至数模转换单元DAC，数模转换单元DAC用于将该存储结果转换为初始模拟电压信号并输出至可调放大器170的同相输入端。

在一个实施例中，运算放大单元130包括运算放大器A1和反馈单元130a，反馈单元130a的一端与运算放大器A1的输出端电性连接，反馈单元130a的另一端与运算放大器A1的输入端电性连接。

在一个实施例中，反馈单元130a为反馈电容C2。

在一个实施例中，基线电容消除电路100包括第五开关单元180、第六开关单元190和第七开关单元200，信号转换及存储单元160包括模数转换单元ADC、数模转换单元DAC和缓存器160a，运算放大单元130包括运算放大器A1和反馈单元130a，反馈单元130a为反馈电容C2。

基线电容消除电路100在工作之前，通过将第五开关单元180、第六开关单元190和第七开关单元200导通，可将运算放大单元130的反相输入端Vb、同相输入端Vp和输出端的各自电位、基线电容C1的一端电位清零。

进一步地，将运算放大单元130的反相输入端Vb以及输出端均与接地端断开，将运算放大单元130的同相输入端Vp接入参考电压源VREF，若基线电容C1的初始值用Cb表示，则此时运算放大单元130的输出端生成第一输出电压信号并进行输出，若第一输出电压信号用Vo表示，则Vo＝(1+Cb/C2)*VREF，在第三开关单元140导通时，将运算放大单元130的第一电压输出信号Vo转换为初始数字电压信号并进行存储。

进一步地，假如基线电容C1在Cb基础上有了Cx的变化，此时V'o＝(1+Cb/C2)*VREF+Cx/C2*VREF，此时当第四开关单元150导通时，信号转换及存储单元160将初始数字电压信号转换为初始模拟电压信号并输出到可调放大器170的同相输入端，此时第三开关单元140导通时，通过对应的反相输入端获取运算放大单元130的第二电压输出信号，并将第二电压输出信号与初始模拟电压信号进行比较，并输出对应的差值放大信号以对基线电容C1的变化进行测量。

本实施例中，通过得到基线当第三开关单元140导通时，通过对应的反相输入端获取运算放大单元130的第二电压输出信号，并将第二电压输出信号与初始模拟电压信号进行比较，并输出对应的差值放大信号以对基线电容C1的变化进行测量当第三开关单元140导通时，通过对应的反相输入端获取运算放大单元130的第二电压输出信号，并将第二电压输出信号与初始模拟电压信号进行比较，并输出对应的差值放大信号以对基线电容C1的变化进行测量。

本实施例中，通过将基线电容C1的变化放大到合适的数值，从而能够对对基线电容C1的变化进行有效的测量，这样一来，不需要很大的片上电容，且反馈电容C2不受限于传统的量程，可通过比较大的C2优化噪声性能，上述可调放大器170也不需要额外的电路开销。

在一个实施例中，上述可调放大器170的输出端可与另一高精度的模数转换器电性连接，以对上述差值放大信号进行有效的测量。

在一个实施例中，第一开关单元110、第二开关单元120、第三开关单元140和第四开关单元150均采用单刀单掷开关。

在一个实施例中，第一开关单元110、第二开关单元120、第三开关单元140和第四开关单元150均采用MOS管开关控制电路。

此外，还提供一种设备终端，包括上述基线电容消除电路100。

上述基线电容消除电路100中各个单元的划分仅用于举例说明，在其他实施例中，可将上述基线电容消除电路100按照需要划分为不同的单元，以完成上述基线电容消除电路100的全部或部分功能。

即，以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

另外，对于特性相同或相似的结构元件，本申请可采用相同或者不相同的标号进行标识。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“例如”一词是用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“例如”的任何一个实施例不一定被解释为比其它实施例更加优选或更加具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，本申请给出了以上描述。在以上描述中，为了解释的目的而列出了各个细节。

应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实施例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

Claims (10)

1.一种基线电容消除电路，其特征在于，包括：

基线电容，所述基线电容的一端接地；

第一开关单元；

第二开关单元；

运算放大单元，所述运算放大单元的反相输入端与所述第一开关单元的一端电性连接，所述运算放大单元的同相输入端与所述第二开关单元的一端电性连接；

所述第一开关单元的另一端用于与所述基线电容的另一端电性连接；

所述第二开关单元的另一端用于接入参考电压源；

所述基线电容消除电路还包括第三开关单元、第四开关单元、信号转换及存储单元和可调节放大器；

所述第三开关单元的一端与所述运算放大单元的输出端电性连接且另一端与信号转换及存储单元电性连接，所述第四开关单元的一端与所述运算放大单元的输出端电性连接且另一端与可调放大器的反相输入端电性连接，所述第三开关单元和所述第四开关单元中仅一者导通；

所述运算放大单元还用于在所述第一开关单元和第二开关单元导通时，生成第一输出电压信号并进行输出；

所述信号转换及存储单元与所述可调放大器的同相输入端电性连接，所述信号转换及存储单元用于在所述第三开关单元导通时，将所述运算放大单元的第一电压输出信号转换为初始数字电压信号并进行存储；

当所述第四开关单元导通时，所述信号转换及存储单元还用于将所述初始数字电压信号转换为初始模拟电压信号并输出到所述可调放大器的同相输入端；

所述可调节放大器还用于当所述第四开关单元导通时，通过对应的反相输入端获取所述运算放大单元的第二电压输出信号，并将所述第二电压输出信号与所述初始模拟电压信号进行比较，并输出对应的差值放大信号以对所述基线电容的变化进行测量。

2.根据权利要求1所述的基线电容消除电路，其特征在于，还包括第五开关单元，所述第五开关单元的一端接地且另一端与所述运算放大单元的反相输入端电性连接。

3.根据权利要求1所述的基线电容消除电路，其特征在于，还包括第六开关单元，所述第六开关单元的一端接地且另一端与所述运算放大单元的同相输入端电性连接。

4.根据权利要求1所述的基线电容消除电路，其特征在于，还包括第七开关单元，所述第七开关单元的一端接地且另一端与所述运算放大单元的输出端电性连接。

5.根据权利要求1所述的基线电容消除电路，其特征在于，所述信号转换及存储单元包括模数转换单元、数模转换单元和缓存器，所述模数转换单元的输入端与所述第三开关单元的另一端电性连接，所述模数转换单元的输出端和所述缓存器的输入端电性连接，所述缓存器的输出端与所述数模转换单元的输入端电性连接，所述数模转换单元的输出端与所述可调放大器的同相输入端电性连接。

6.根据权利要求1所述的基线电容消除电路，其特征在于，所述运算放大单元包括运算放大器和反馈单元，所述反馈单元的一端与所述运算放大器的输出端电性连接，所述反馈单元的另一端与所述运算放大器的输入端电性连接。

7.根据权利要求6所述的基线电容消除电路，其特征在于，所述反馈单元为反馈电容。

8.根据权利要求1所述的基线电容消除电路，其特征在于，所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述第三开关单元和所述第四开关单元均采用单刀单掷开关。

9.根据权利要求1所述的基线电容消除电路，其特征在于，所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述第三开关单元和所述第四开关单元均采用MOS管开关控制电路。

10.一种设备终端，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的基线电容消除电路。