TW201833526A - 壓力感測裝置的校正方法及其校正電路 - Google Patents

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Abstract

本發明實施例提供一種壓力感測裝置的校正方法及其校正電路。所述的校正方法可以是藉由安裝在該壓力感測裝置中的至少一被動元件(例如，預設電容)，來進而獲得到同樣安裝在該壓力感測裝置中的至少一轉換器的校正增益係數，並且確保當該壓力感測裝置處於正常工作模式時，則可利用該校正增益係數來對該轉換器的輸出進行校正，藉以使得所輸入至該壓力感測裝置的感測信號將可被正確地轉換成為相關的壓力值。

Description

壓力感測裝置的校正方法及其校正電路
本發明是有關於一種壓力感測裝置的校正方法及其校正電路，且特別是一種適用在電容式感測器(capacitive sensor)上的壓力感測裝置的校正方法及其校正電路。
一般而言，目前市面上的觸控感測器(touch sensor)類型中，由於電容式感測器的穩定度較高，且具有較高的信號雜訊比(signal-noise ratio，SNR)，因此電容式感測器正逐漸成為現今感測應用(例如，觸碰感測或壓力感測)的主流。例如，對於適用在電容式感測器上的壓力感測裝置(pressure sensing device)而言，其原理就是根據外部物體(例如，使用者的手指或金屬導體)所施加壓力於該電容式感測器而產生的感應電容量之變化，來藉此判斷出該電容式感測器所受的壓力大小。
簡單來說，上述壓力感測裝置是通過利用其內部的至少一轉換器，來接收並估計自於外部的電容式感測器所因受到施壓而產生的感應電容量之強度，並且再將該感應電容量轉換成為該電容式感測器所受的壓力值。但習知的轉換器容易受其製程的不良影響，而產生該感應電容量之強度的估計錯誤，並且連帶導致該感應電容量將無法被正確地轉換成為相關的壓力值。
本發明實施例提供一種壓力感測裝置的校正方法。所述壓力感測裝置包括至少一轉換器、一類比數位轉換器(analog-to-digital converter，ADC)，以及至少一被動元件(passive component)。所述校正方法的步驟如下。首先，根據該被動元件來獲得到相應於該轉換器的一校正增益係數。接著，利用該校正增益係數來對輸出自類比數位轉換器的一數位信號進行校正，並藉以產生出經過校正後的數位信號。其中，該轉換器係耦接於壓力感測裝置的一輸入引腳(pin)，且接收自該輸入引腳所提供而來的感測信號，並藉以輸出一類比信號，而該類比數位轉換器則耦接於該轉換器，並且用以將類比信號轉換成為數位信號。
本發明實施例另提供一種校正電路，適用於一壓力感測裝置中。此壓力感測裝置包括至少一轉換器、一類比數位轉換器，以及至少一被動元件。所述校正電路包括一增益產生電路及一處理電路。增益產生電路耦接於類比數位轉換器，並且根據該被動元件來獲得到相應於該轉換器的一校正增益係數。處理電路則耦接於類比數位轉換器及增益產生電路間，並且利用該校正增益係數來對輸出自類比數位轉換器的一數位信號進行校正，並藉以產生出經過校正後的數位信號。其中，該轉換器係耦接於壓力感測裝置的一輸入引腳，且接收自該輸入引腳所提供而來的感測信號，並藉以輸出一類比信號，而該類比數位轉換器則耦接於該轉換器，並且用以將類比信號轉換成為數位信號。
優選的，所述被動元件係為一預設電容，並且當在壓力感測裝置處於一訓練模式時，所述感測信號的內容則表示為該預設電容所具有的一固定電容量，而當在壓力感測裝置處於一正常工作模式時，所述感測信號的內容則表示為至少一電容式感測器所因受到施壓而產生的感應電容量，且輸入引腳則用以來將壓力感測裝置耦接至電容式感測器的輸出端。
優選的，當在壓力感測裝置處於正常工作模式時，所述校正方 法則會利用校正增益係數來對輸出自類比數位轉換器的數位信號進行校正，並藉以產生出經校正後的數位信號。
優選的，當在壓力感測裝置處於一內建自我檢測模式時，該預設電容則會是通過輸入引腳來耦接至電容式感測器的一感應線及一第一驅動線間，並且用以來負責檢測出該第一驅動線及其所相鄰的一第二驅動線間是否發生短路狀態(short condition)。
優選的，壓力感測裝置更包括一數位信號處理器(digital signal processor，DSP)。其中，數位信號處理器耦接於所述校正電路，並且當在壓力感測裝置處於正常工作模式時，數位信號處理器則用以根據經校正後的數位信號來產生出相關於所述感測信號的壓力感測值。
綜上所述，本發明實施例所提供的壓力感測裝置的校正方法及其校正電路，可以是藉由已安裝在該壓力感測裝置中的至少一被動元件，來進而獲得到有關同樣安裝在該壓力感測裝置中的至少一轉換器的校正增益係數，並且確保當該壓力感測裝置處於正常工作模式時，則可利用該校正增益係數來對輸出自類比數位轉換器的數位信號進行校正，以使得所輸入至該壓力感測裝置的感測信號將可被正確地轉換成為相關的壓力值。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
S101~S103‧‧‧流程步驟
1‧‧‧壓力感測裝置
10‧‧‧轉換器
12‧‧‧類比數位轉換器
20‧‧‧校正電路
200‧‧‧增益產生電路
202‧‧‧處理電路
14‧‧‧數位信號處理器
P1‧‧‧輸入引腳
Cf‧‧‧回饋電容
Z‧‧‧被動元件
Cb‧‧‧預設電容
S1‧‧‧感測信號
VS1‧‧‧類比信號
VS2‧‧‧數位信號
VS2’‧‧‧校正後的數位信號
Pv‧‧‧壓力感測值
100、100’‧‧‧運算放大器
102‧‧‧負回饋電路
R1‧‧‧電阻
Rf‧‧‧回饋電阻
Vref‧‧‧參考電壓
GND‧‧‧接地電壓
Cgm‧‧‧校正增益係數
TK1‧‧‧電容式感測器
OUT‧‧‧輸出端
DL_0~DL_n‧‧‧驅動線
SL_0~SL_m‧‧‧感應線
圖1是本發明實施例所提供的壓力感測裝置的校正方法之流程示意圖。
圖2是本發明實施例所提供的壓力感測裝置的校正電路之示意圖。
圖3是圖2之壓力感測裝置中的轉換器於一較佳實施例下的示 意圖。
圖4是圖3之壓力感測裝置處於正常工作模式下的應用示意圖。
圖5是圖3之壓力感測裝置處於內建自我檢測模式下的應用示意圖。
圖6是圖2之壓力感測裝置中的轉換器於另一較佳實施例下的示意圖。
在下文中，將藉由圖式說明本發明之各種實施例來詳細描述本發明。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。此外，在圖式中相同參考數字可用以表示類似的元件。
首先，請同時參閱圖1及圖2，圖1是本發明實施例所提供用於電容式感測技術的感測裝置的校正方法之流程示意圖，而圖2是本發明實施例所提供的壓力感測裝置的校正電路之示意圖。在本發明實施例中是以電容式的壓力感測裝置作為舉例，其中，圖1的壓力感測裝置的校正方法是可以執行於圖2的校正電路中，但本發明並不限制圖1的方法僅能夠執行於圖2的校正電路中。另外，圖2的校正電路也僅只是所述壓力感測裝置的校正方法的其中一種實現方式，其並非用以限制本發明。
簡單來說，本發明實施例的壓力感測裝置1是可以適用在任何類型的電容式感測器上。換句話說，本發明並不限制電容式感測器的具體實現方式。因此，本發明實施例的壓力感測裝置1並不需要主動內建擁有電容式感測器，而是當在該壓力感測裝置1處於一正常工作模式時，利用其內部的轉換器10來接收外部的電容式感測器所因受到施壓而產生的感應電容量，並且再將該感應電容量轉換成為相關的壓力值。總而言之，本發明亦不限制壓力感 測裝置1的具體實現方式。另外，所述壓力感測裝置1還能具有一訓練模式及一內建自我檢測模式。
若以圖2為例，壓力感測裝置1將主要包括至少一轉換器10、類比數位轉換器12，以及用於內建自我檢測模式時的至少一被動元件Z。其中，轉換器10耦接於壓力感測裝置1的一輸入引腳P1，且接收自輸入引腳P1所提供而來的一感測信號S1，並藉以輸出一類比信號VS1，而類比數位轉換器12則耦接於轉換器10，並且用以將類比信號VS1轉換成為數位信號VS2。
值得一提的是，為了方便以下說明，本發明實施例的轉換器10乃採用數量為1的例子來進行說明，但其並非用以限制本發明。換句話說，在本發明實施例的壓力感測裝置1中，也可能包含為有兩個以上的轉換器10，並且當在壓力感測裝置1處於正常工作模式時，每一轉換器10則會分別連接至單一個電容式感測器的輸出端；又或者是，通過利用切換器(switch)可讓單一個轉換器10來共同連接至多個電容式感測器的輸出端。總而言之，本發明皆並不以此為限制，本技術領域中具有通常知識者應可依據實際需求或應用來進行相關設計。
另一方面，本發明並不限制轉換器10的具體實現方式。在其中一種應用中，所述轉換器10即可例如為一電容電壓轉換器(capacitance-to-voltage converter)，但本發明並不以此為限制。需要說明的是，本發明亦不限制所述電容電壓轉換器的具體實現方式。因此，為了方便以下說明，本發明實施例的轉換器10先是採用包含具有一回饋電容Cf及一電阻R1的電容電壓轉換器的例子來進行說明，但其並非用以限制本發明。於是，請一併參閱圖3，圖3是圖2之壓力感測裝置中的轉換器於一較佳實施例下的示意圖。
除此之外，本發明亦不限制被動元件Z的具體實現方式。在其中一種應用中，被動元件Z即可例如為一預設電容Cb，如圖3所 示。但在其他應用中，被動元件Z也可例如為一預設電阻(未繪示)或一預設電感(未繪示)等。總而言之，本發明皆並不以此為限制，本技術領域中具有通常知識者應可依據實際需求或應用來進行有關被動元件Z的設計。
如圖3所示，轉換器10主要包括一運算放大器100及一負回饋電路102。其中，運算放大器100的反相輸入端(inverting input)耦接於輸入引腳P1，而運算放大器100的非反相輸入端(non-inverting input)則耦接於一參考電壓Vref，且運算放大器100的輸出端則耦接於類比數位轉換器12。另外，負回饋電路102耦接於運算放大器100的反相輸入端及輸出端間，並且其經由相互並聯的回饋電容Cf及電阻R1所組成。然而，由於電容電壓轉換器的動作原理亦為本技術領域中具有通常知識者所習知，因此有關於運算放大器100及負回饋電路102的細部內容於此便不再多加贅述。
如同前面內容所述，當在圖3的壓力感測裝置1處於正常工作模式時，由於電容電壓轉換器(亦即，轉換器10)容易受其內部回饋電容Cf製程的不良影響或其他雜訊影響，而連帶導致所輸入至圖3的壓力感測裝置1的感應電容量(亦即，感測信號S1)將可能無法被正確地轉換成為相關的壓力值。因此，根據以上內容之教示，本技術領域中具有通常知識者應可理解到，本發明實施例的主要精神之一在於，藉由檢測出早已安裝在壓力感測裝置1中的被動元件Z(例如，預設電容Cb)與回饋電容Cf間的關係，而來獲得有關該電容電壓轉換器(亦即，轉換器10)的校正增益係數Cgm，並且確保當在壓力感測裝置1處於正常工作模式時，則可透過校正電路20利用該校正增益係數Cgm來對輸出自類比數位轉換器12的數位信號VS2進行校正，藉以使得所輸入至壓力感測裝置1的感測信號S1將可被正確地轉換成為相關的壓力值。
需要說明的是，早已安裝在壓力感測裝置1中的被動元件Z(例 如，預設電容Cb)，即可視作為是本發明實施例的壓力感測裝置1所組構成時的一必要元件。也就是說，當在壓力感測裝置1處於某一特定運作模式(例如，本實施例的內建自我檢測模式)時，該被動元件Z則必須要是會被用來負責執行某一特殊項功能，例如是用於檢測該壓力感測裝置1的內部電路，其中該被動元件Z具有一已知電路參數(例如已知電阻、已知電容或已知電感)，因此該被動元件Z可作為該壓力感測裝置1內部電路的電路參數參考基準值。於是，對於本發明實施例所提供的壓力感測裝置的校正方法及其校正電路而言，較佳是在當該壓力感測裝置1非處於內建自我檢測模式(例如，處於該訓練模式)時，所述校正方法及其校正電路才會直接利用所閒置的被動元件Z而來獲得到有關該轉換器10的校正增益係數Cgm，藉此亦能夠有效降低電路架構上的設計成本。
根據以上內容之教示，並且透過現有技術，本技術領域中具有通常知識者應可理解到，圖2或圖3的例子亦將可用來作為解釋本發明實施例的壓力感測裝置1處於訓練模式下的應用示意圖。值得一提的是，如同前面內容所述，本發明並不限制該被動元件Z的具體實現方式。因此，若在仍以圖3為例的情況下，當壓力感測裝置1處於訓練模式(亦即，該壓力感測裝置1未接收該電容式感測器所提供電容訊號)時，該感測信號S1的內容即可表示為該被動元件Z所具有的固定電容量(亦即，預設電容Cb)。
接著，以下為更進一步說明關於本發明實施例的校正電路20的實現細節，請一併參閱到圖4。其中，圖4則可用來作為解釋圖3的壓力感測裝置1處於正常工作模式下的應用示意圖。另外，需要再次說明的是，下述僅是本發明實施例的校正電路20的其中一種詳細實現方式，其並非用以限制本發明。
詳細來說，校正電路20可包括一增益產生電路200及一處理電路202。其中，上述各元件可以是透過純硬件電路來實現，或者 是透過硬件電路搭配固件或軟件來實現，總而言之，本發明並不限制校正電路20的具體實現方式。另外，上述各元件可以是整合或是分開設置，且本發明亦不以此為限制。
進一步來說，增益產生電路200耦接於類比數位轉換器12，並且當在壓力感測裝置1處於訓練模式時(亦即，圖2或圖3所示)，增益產生電路200則會根據該被動元件Z(例如，預設電容Cb)來獲得到相應於轉換器10的校正增益係數Cgm。另外，處理電路202則耦接於類比數位轉換器12及增益產生電路200間，並且當在壓力感測裝置1處於正常工作模式時(亦即，圖4所示)，處理電路202則會利用校正增益係數Cgm來對輸出自類比數位轉換器12的數位信號VS2進行校正，並藉以產生出經校正後的數位信號VS2’。
值得注意的是，在一個典型的配置中，壓力感測裝置1更可包括一數位信號處理器14。其中，數位信號處理器14則通過處理電路202來耦接於類比數位轉換器12，並且當在壓力感測裝置1處於正常工作模式時(亦即，圖4所示)，數位信號處理器14則會用以根據經校正後的數位信號VS2’來產生出相關於感測信號S1的壓力感測值Pv。然而，由於數位信號處理器14為本技術領域中具有通常知識者所習知，因此有關於數位信號處理器14的細部內容於此就不再多加贅述。
另一方面，應當理解的是，當在壓力感測裝置1處於正常工作模式時(亦即，圖4所例示)，該感測信號S1的內容則可表示為至少一電容式感測器TK1~TKN所因受到施壓而產生的感應電容量。其中，該輸入引腳P1便是用以來將壓力感測裝置1耦接至電容式感測器TK1~TKN的輸出端OUT。值得一提的是，為了方便以下說明，本發明實施例的電容式感測器TK1~TKN也僅是採用數量為1的例子來進行說明(亦即，N等於1)，但其並非用以限制本發明。另外，由於電容式感測器TK1的運作原理為本技術領 域中具有通常知識者所習知，因此有關於電容式感測器TK1的細部內容於此便不再多加贅述。
復參閱回如圖3所示，由於當壓力感測裝置1處於訓練模式時，該感測信號S1的內容則表示為預設電容Cb(亦即，被動元件Z)所具有的固定電容量，因此當在該預設電容Cb被輸入至電容電壓轉換器(亦即，轉換器10)時，此增益產生電路200便能獲得到相關於該預設電容Cb及該回饋電容Cf間的一電容值比率(未繪示)。接著，根據該電容值比率，此增益產生電路200則可估測出該回饋電容Cf的一計算值(calculated value)。
舉例來說，假設該預設電容Cb的固定電容量為1pF，且此增益產生電路200所能獲得到該預設電容Cb及該回饋電容Cf間的電容值比率為20.5的情況下，乃意味者此增益產生電路200所估測出的回饋電容Cf的計算值也就是20.5pF。值得注意的是，上述所採用的實施方式在此也僅是用以舉例，其並非用以限制本發明。換言之，本發明實施例並不限制有關估測出回饋電容Cf的計算值的詳細實現方式，故本技術領域中具有通常知識者可依據實際需求或應用來進行設計。
另外，此增益產生電路200便可再根據該計算值與該回饋電容Cf的一基準值(未繪示)間的比值，來獲得到相應於該電容電壓轉換器(亦即，轉換器10)的校正增益係數Cgm。實務上，此增益產生電路200便利用該計算值來與該回饋電容Cf的基準值進行除法運算，以獲得到相應於該電容電壓轉換器(亦即，轉換器10)的校正增益係數Cgm。但值得注意的是，上述所採用的實施方式在此也僅是用以舉例，其並非用以限制本發明。舉例來說，在其他的實施方式中，此增益產生電路200也可能改利用該計算值來與該回饋電容Cf的基準值進行乘法或統計的運算，以藉此獲得到相應於該電容電壓轉換器(亦即，轉換器10)的校正增益係數Cgm。
總而言之，對於上述內容而言，該基準值即可例如為該回饋電 容Cf於理想製程下所預期的目標電容量。因此，假設在該基準值為20pF，且該回饋電容的計算值為20.5pF的情況下，此增益產生電路200所能獲得到的該電容電壓轉換器(亦即，轉換器10)的校正增益係數Cgm也就是1.025(亦即，20.5÷20)。換句話說，因受到內部製程的不良影響，該回饋電容Cf的實際電容量(亦即，該計算值)則會較於理想製程下所預期的目標電容量(亦即，該基準值)多了0.025倍的增益(例如，增加了0.5pF)。
因此，如圖4所示，如果當在壓力感測裝置1處於正常工作模式時，且電容式壓力感測器TK1有被加壓的情況下，此處理電路202便可利用該校正增益係數Cgm(例如，1.025)來對輸出自類比數位轉換器12的數位信號VS2進行校正，以藉此抵銷掉該回饋電容Cf所多增加的0.025倍之增益，並產生出經校正後的數位信號VS2’，而使得所輸入至壓力感測裝置1的感測信號S1將可被正確地轉換成為相關的壓力感測值Pv。
值得注意的是，上述所採用的實施方式在此也僅是用以舉例，其並非用以限制本發明。總而言之，本發明實施例並不限制有關獲得到轉換器10的校正增益係數Cgm的詳細實現方式，故本技術領域中具有通常知識者可依據實際需求或應用來進行設計。另一方面，若改以壓力感測裝置1的校正方法，來做進一步說明的話，復請一併參閱回圖1。需要再次說明的是，圖1的壓力感測裝置的校正方法是可以執行於圖2的校正電路20中，但本發明並不限制圖1的方法僅能夠執行於圖2的校正電路20中。因此，所述壓力感測裝置的校正方法的步驟則如下。
首先，在步驟S101中，根據被動元件Z來獲得到相應於該壓力感測裝置1內部的轉換器10的一校正增益係數Cgm。接著，在步驟S103中，利用該校正增益係數Cgm來對輸出自類比數位轉換器12的數位信號進行校正VS2，並藉以產生出經校正後的數位信號VS2’。
根據以上內容之教示，並且通過現有的已知信息，本技術領域中具有通常知識者應可理解到，關於圖1的步驟S103的實現細節，即可例如為當在壓力感測裝置1處於正常工作模式時，利用該校正增益係數Cgm來對輸出自類比數位轉換器12的數位信號進行校正VS2，並藉以產生出經校正後的數位信號VS2’。另外，假設在轉換器10為包含具有回饋電容Cf及電阻R1的電容電壓轉換器的情況下(亦即，圖3所示)，關於圖1的步驟S101的實現細節，即可例如為當在壓力感測裝置1處於訓練模式時，通過利用該被動元件Z(例如，圖3的預設電容Cb)來估測出該回饋電容Cf的一計算值，並且根據該計算值與該回饋電容Cf的一基準值間的比值，來獲得到相應於該電容電壓轉換器(亦即，轉換器10)的校正增益係數Cgm。值得注意的是，上述實現細節在此也僅是用以舉例，其並非用以限制本發明。
為了更進一步說明關於被動元件Z的實現細節，本發明進一步提供其一種實施方式。請參閱圖5，圖5是圖3之壓力感測裝置處於內建自我檢測模式下的應用示意圖。
舉例來說，於圖5的實施例中，該被動元件Z仍可例如為預設電容Cb，且電容式感測器TK1則包含為具有多條沿Y軸方向排列的驅動線DL_0~DL_n，以及多條沿X軸方向排列的感應線SL_0~SL_m。其中，此多條驅動線DL_0~DL_n與此多條感應線SL_0~SL_m間，則彼此交錯構成多個感應區塊(cell)，而此電容式感測器TK1則會是利用驅動此多條驅動線DL_0~DL_n，並從此多條感應線SL_0~SL_m中來獲得到對應各感應區塊的感應電容量之變化。由於電容式感測器TK1的動作原理亦為本技術領域中具有通常知識者所習知，因此有關於驅動線DL_0~DL_n及感應線SL_0~SL_m的細部內容於此便不再多加贅述。
然而，由於當相鄰的兩驅動線DL0、DL1間發生短路狀態時，此兩驅動線DL0、DL1及其感應線SL_0間的各感應區塊，則會因 該短路狀態的影響，而無法有效獲得到對應各感應區塊的感應電容量之變化。於是，本發明實施例的預設電容Cb(亦即，被動元件Z)便可通過輸入引腳P1來耦接至電容式感測器TK1的感應線SL_0及驅動線DL_1間，並且當在壓力感測裝置1處於內建自我檢測模式時，該預設電容Cb則會用以來負責檢測出該驅動線DL_1及該驅動線DL_0間是否發生短路狀態，並藉以使得該短路狀態將只會影響得到單一個感應區塊。
值得注意的是，為了方便說明，本發明實施例的短路狀態僅是以發生在驅動線DL_1及DL_0間的例子來進行說明，但其並非用以限制本發明。換句話說，預設電容Cb可以是通過輸入引腳P1來耦接至電容式感測器TK1的任一感應線SL_i及任一驅動線DL_j間(亦即，i為介於0至m的正整數，且j為介於0至n的正整數)，並且當在壓力感測裝置1處於內建自我檢測模式時，所述預設電容Cb則會用以來負責檢測出該驅動線DL_j及其所相鄰的另一驅動線DL_k(亦即，k為j+1或j-1的正整數)間是否發生短路狀態。
總結來說，本件專利是希望壓力感測裝置1能準確地估計出所接收到自外部的電容式感測器TK1而提供的感應電容量之強度，但由於壓力感測裝置1內的轉換器10容易受其內部關鍵元件(例如，圖3及圖4中的回饋電容Cf)製程的不良影響，又或者是，受到操作環境的影響，而產生該感應電容量之強度的估計錯誤。因此，本件專利的重點便在於，可通過藉由同樣位於在壓力感測裝置1內的被動元件Z(例如，預設電容Cb)而來取得到有關該內部關鍵元件的實際增益，以進而獲得到相應於該轉換器10的校正增益係數Cgm。
然而，如同前面內容所述，本發明並不限制轉換器10的具體實現方式。在其他一種應用中，轉換器10也可能例如為由電阻/電容(RC)、電阻/電感/電容(RLC)或電感/電容(LC)所組成 的振盪(oscillator，OSC)電路。總而言之，上述應用皆僅是本發明實施例的轉換器10的多種應用的其中一部分，本發明並不侷限於上述應用。也就是說，當在轉換器10以其他不同形式來體現時，本發明仍是會利用被動元件Z來找出與該轉換器10所相關聯的內部關鍵元件的實際增益，以進而獲得到該轉換器10的校正增益係數Cgm。
接著，以下將再使用另一例子來更進一步說明本發明實施例所提供的壓力感測裝置的校正方法及其校正電路，係如何根據被動元件Z(例如，預設電容Cb)來獲得到相應於該轉換器10的校正增益係數。請參閱圖6，圖6是圖2之壓力感測裝置中的轉換器於另一較佳實施例下的示意圖。其中，圖6中部分與圖3相同或相似之元件以相同或相似之圖號標示，因此在此不再多加詳述其細節。
於圖6的實施例中，轉換器10則主要包括運算放大器100’及一回饋電阻Rf。其中，運算放大器100’的反相輸入端耦接於輸入引腳P1，而運算放大器100’的非反相輸入端則耦接於參考電壓Vref，且運算放大器100’的輸出端則耦接於類比數位轉換器12。另外，回饋電阻Rf則耦接於運算放大器100’的反相輸入端及輸出端間。根據以上內容之教示，應當理解的是，當在圖6的壓力感測裝置1處於正常工作模式時，該轉換器10則會是改成容易受到其內部回饋電阻Rf製程的不良影響，而連帶導致所輸入至圖6的壓力感測裝置1的感應電容量(亦即，感測信號S1)將可能無法被正確地轉換成為相關的壓力值。
因此，本發明實施例將改成藉由檢測早已安裝在圖6的壓力感測裝置1中的被動元件Z(例如，預設電容Cb)與回饋電阻Rf間的關係，而來獲得到該轉換器10的校正增益係數Cgm，並確保當壓力感測裝置1處於正常工作模式時，則可利用該校正增益係數Cgm來對輸出自類比數位轉換器12的數位信號VS2進行校 正，以藉此使得所輸入至壓力感測裝置1的感測信號S1將可被正確地轉換成為相關的壓力值。也就是說，當在轉換器10係為上述應用的情況下，關於步驟S101的實現細節，即可例如為通過利用該被動元件Z(例如，預設電容Cb)來估測出該回饋電阻Rf的計算值，並且根據該計算值與該回饋電阻Rf的基準值間的比值，來獲得到相應於該轉換器10的校正增益係數Cgm。另外，詳細內容如前述實施例所述，故於此便不再多加贅述。
綜上所述，本發明實施例所提供的壓力感測裝置的校正方法及其校正電路，可以是藉由已安裝在該壓力感測裝置中的至少一被動元件，來進而獲得到有關同樣安裝在該壓力感測裝置中的至少一轉換器的校正增益係數，並且確保當該壓力感測裝置處於正常工作模式時，則可利用該校正增益係數來對輸出自類比數位轉換器的數位信號進行校正，以使得所輸入至該壓力感測裝置的感測信號將可被正確地轉換成為相關的壓力值。另一方面，本發明實施例所提供的壓力感測裝置的校正方法及其校正電路，也唯有當在壓力感測裝置1處於訓練模式時，才會直接利用所閒置的被動元件而來獲得到有關該轉換器的校正增益係數，藉此亦能夠有效降低電路架構上的設計成本。
以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

Claims (18)

  1. 一種壓力感測裝置的校正方法，其中該壓力感測裝置包括至少一轉換器、一類比數位轉換器(analog-to-digital converter，ADC)，以及至少一被動元件(passive component)，該校正方法包括：根據該被動元件來獲得到相應於該轉換器的一校正增益係數；以及利用該校正增益係數來對輸出自該類比數位轉換器的一數位信號進行校正，並藉以產生出經校正後的該數位信號；其中，該轉換器係耦接於該壓力感測裝置的一輸入引腳(pin)，且接收自該輸入引腳所提供而來的一感測信號，並藉以輸出一類比信號，而該類比數位轉換器則耦接於該轉換器，並且用以將該類比信號轉換成為該數位信號。
  2. 如請求項第1項所述的校正方法，其中該被動元件係為一預設電容，並且當在該壓力感測裝置處於一訓練模式時，該感測信號的內容則表示為該預設電容所具有的一固定電容量，而當在該壓力感測裝置處於一正常工作模式時，該感測信號的內容則表示為至少一電容式感測器(capacitive sensor)所因受到施壓而產生的一感應電容量，且該輸入引腳則用以來將該壓力感測裝置耦接至該電容式感測器的一輸出端。
  3. 如請求項第2項所述的校正方法，其中當在該壓力感測裝置處於該正常工作模式時，該校正方法則會利用該校正增益係數來對輸出自該類比數位轉換器的該數位信號進行校正，並藉以產生出經校正後的該數位信號。
  4. 如請求項第3項所述的校正方法，其中該轉換器係為一電容電壓轉換器(capacitance-to-voltage converter)，且其包括：一運算放大器，具有一反相輸入端(inverting input)耦接於該輸入引腳、一非反相輸入端(non-inverting input)耦接於 一參考電壓，以及一輸出端耦接於該類比數位轉換器；以及一負回饋電路，耦接於該運算放大器的該反相輸入端及該輸出端間，其中該負回饋電路經由相互並聯的一回饋電容及一電阻所組成。
  5. 如請求項第4項所述的校正方法，其中在「根據該被動元件來獲得到相應於該轉換器的該校正增益係數」之步驟中，更包括：當在該壓力感測裝置處於該訓練模式時，利用該被動元件來估測出該回饋電容的一計算值(calculated value)，並且根據該計算值與該回饋電容的一基準值間的比值，來獲得到相應於該轉換器的該校正增益係數。
  6. 如請求項第3項所述的校正方法，其中該轉換器包括：一運算放大器，具有一反相輸入端耦接於該輸入引腳、一非反相輸入端耦接於一參考電壓，以及一輸出端耦接於該類比數位轉換器；以及一回饋電阻，耦接於該運算放大器的該反相輸入端及該輸出端間。
  7. 如請求項第6項所述的校正方法，其中在「根據該被動元件來獲得到相應於該轉換器的該校正增益係數」之步驟中，更包括：當在該壓力感測裝置處於該訓練模式時，利用該被動元件來估測出該回饋電阻的一計算值，並且根據該計算值與該回饋電阻的一基準值間的比值，來獲得到相應於該轉換器的該校正增益係數。
  8. 如請求項第3項所述的校正方法，其中該壓力感測裝置更包括：一數位信號處理器(digital signal processor，DSP)，耦接於該類比數位轉換器，並且當在該壓力感測裝置處於該正常工作模式時，該數位信號處理器則用以根據經校正後的該數位信號來產生出相關於該感測信號的一壓力感測值。
  9. 如請求項第3項所述的校正方法，其中當在該壓力感測裝置處 於一內建自我檢測模式時，該預設電容則會是通過該輸入引腳來耦接至該電容式感測器的一感應線及一第一驅動線間，並且用以來負責檢測出該第一驅動線及其所相鄰的該電容式感測器的一第二驅動線間是否發生一短路狀態(short condition)。
  10. 一種校正電路，適用於一壓力感測裝置中，其中該壓力感測裝置包括至少一轉換器、一類比數位轉換器，以及至少一被動元件，該校正電路包括：一增益產生電路，耦接於該類比數位轉換器，並且根據該被動元件來獲得到相應於該轉換器的一校正增益係數；以及一處理電路，耦接於該類比數位轉換器及該增益產生電路間，並且利用該校正增益係數來對輸出自該類比數位轉換器的一數位信號進行校正，並藉以產生出經校正後的該數位信號；其中，該轉換器係耦接於該壓力感測裝置的一輸入引腳，且接收自該輸入引腳所提供而來的一感測信號，並藉以輸出一類比信號，而該類比數位轉換器則耦接於該轉換器，並且用以將該類比信號轉換成為該數位信號。
  11. 如請求項第10項所述的校正電路，其中該被動元件係為一預設電容，並且當在該壓力感測裝置處於一訓練模式時，該感測信號的內容則表示為該預設電容所具有的一固定電容量，而當在該壓力感測裝置處於一正常工作模式時，該感測信號的內容則表示為至少一電容式感測器所因受到施壓而產生的一感應電容量，且該輸入引腳則用以來將該壓力感測裝置耦接至該電容式感測器的一輸出端。
  12. 如請求項第11項所述的校正電路，其中當在該壓力感測裝置處於該正常工作模式時，該處理電路則會利用該校正增益係數來對輸出自該類比數位轉換器的該數位信號進行校正，並藉以產生出經校正後的該數位信號。
  13. 如請求項第12項所述的校正電路，其中該轉換器係為一電容 電壓轉換器，且其包括：一運算放大器，具有一反相輸入端耦接於該輸入引腳、一非反相輸入端耦接於一參考電壓，以及一輸出端耦接於該類比數位轉換器；以及一負回饋電路，耦接於該運算放大器的該反相輸入端及該輸出端間，其中該負回饋電路經由相互並聯的一回饋電容及一電阻所組成。
  14. 如請求項第13項所述的校正電路，其中該增益產生電路執行如下步驟來獲得到相應於該回饋電容的該校正增益係數：當在該壓力感測裝置處於該訓練模式時，利用該被動元件來估測出該回饋電容的一計算值，並且根據該計算值與該回饋電容的一基準值間的比值，來獲得到相應於該轉換器的該校正增益係數。
  15. 如請求項第12項所述的校正電路，其中該轉換器包括：一運算放大器，具有一反相輸入端耦接於該輸入引腳、一非反相輸入端耦接於一參考電壓，以及一輸出端耦接於該類比數位轉換器；以及一回饋電阻，耦接於該運算放大器的該反相輸入端及該輸出端間。
  16. 如請求項第15項所述的校正電路，其中該增益產生電路執行如下步驟來獲得到相應於該回饋電容的該校正增益係數：當在該壓力感測裝置處於該訓練模式時，利用該被動元件來估測出該回饋電阻的一計算值，並且根據該計算值與該回饋電阻的一基準值間的比值，來獲得到相應於該轉換器的該校正增益係數。
  17. 如請求項第12項所述的校正電路，其中該壓力感測裝置更包括：一數位信號處理器，耦接於該校正電路，並且當在該壓力 感測裝置處於該正常工作模式時，該數位信號處理器則用以根據經校正後的該數位信號來產生出相關於該感測信號的一壓力感測值。
  18. 如請求項第12項所述的校正電路，其中當在該壓力感測裝置處於一內建自我檢測模式時，該預設電容則會是通過該輸入引腳來耦接至該電容式感測器的一感應線及一第一驅動線間，並且用以來負責檢測出該第一驅動線及其所相鄰的該電容式感測器的一第二驅動線間是否發生一短路狀態。
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