电容感测装置及其感测方法制造方法及图纸

一种电容感测装置及其感测方法。分别提供不同参考频率的振荡信号给驱动电路以及混频器，混频器将具有较低参考频率的振荡信号与带通滤波信号进行混频，并在进行混频之前，通过带通滤波电路先对感测信号进行带通滤波。

【技术实现步骤摘要】
电容感测装置及其感测方法
本专利技术涉及一种感测装置，且特别涉及一种电容感测装置及其感测方法。
技术介绍
传统的电容测量方法可依据待测物的物理特性来决定测量信号的频段。例如触控芯片可利用50KHz～300KHz的频段来测量电容的变化量。但是在主动笔或是指纹辨识的运用中，有可能运用到1MHz或是10MHz的频段来进行测量。在一般的电容感测装置中，调制装置与解调装置依据相同的振荡信号进行信号调制与解调制，因此没有频率不同步或相位不同步的问题。然而为了避免电容感测信号被邻近的噪声信号干扰，需在电容感测装置中加入高阶数的带通滤波器，以求有效地滤除噪声，而高阶数的带通滤波器通常具有昂贵的价格，如此将大幅提高电容感测装置的制造成本。此外，另一种避免电容感测信号被邻近的噪声信号干扰的方式，为在模拟数字转换器后配置带通滤波器，由于数字带通滤波器较模拟带通滤波器的成本低，因此可降低制造成本，然此方式将提高模拟数字转换器的电路复杂度。
技术实现思路
本专利技术提供一种电容感测装置及其感测方法，可有效地降低模拟数字转换电路的电路复杂度以及电容感测装置的制造成本。本专利技术的电容感测装置，包括电容感测电路、驱动电路、带通滤波电路、混频器、低通滤波电路、模拟转数字电路以及信号处理电路。驱动电路耦接电容感测电路，依据具有第一参考频率的第一振荡信号产生驱动信号至电容感测电路，而使电容感测电路产生感测信号。带通滤波电路耦接电容感测电路，对感测信号进行带通滤波，以产生带通滤波信号。混频器耦接带通滤波电路，将具有第二参考频率的第二振荡信号与带通滤波信号进行混频，以产生混频信号，其中第一参考频率大于第二参考频率。低通滤波电路耦接混频器，对混频信号进行低通滤波，以产生低通滤波信号。模拟转数字电路耦接低通滤波电路，将低通滤波信号转为数字信号。信号处理电路耦接模拟转数字电路，依据数字信号计算电容感测电路的电容感测量。在本专利技术的一实施例中，上述的带通滤波电路滤除感测信号的负频的信号成分。在本专利技术的一实施例中，上述的低通滤波电路为抗混迭失真(anti-aliasing)滤波电路。在本专利技术的一实施例中，上述的信号处理电路包括延迟控制电路以及数字信号处理器。延迟控制电路耦接模拟转数字电路。数字信号处理器耦接延迟控制电路，依据数字信号的数据讯框周期调整延迟控制电路延迟数字信号的时间，以同步接收数字信号。在本专利技术的一实施例中，上述的电容感测装置还包括第一振荡器、第二振荡器、第一频率计数器、第二频率计数器以及频率控制器。第一振荡器耦接驱动电路，产生第一振荡信号。第二振荡器耦接驱动电路，产生第二振荡信号。第一频率计数器对第一振荡信号进行频率计数，以产生第一频率计数值。第二频率计数器对第二振荡信号进行频率计数，以产生第二频率计数值。频率控制器耦接第二振荡器、第一频率计数器与第二频率计数器，依据第一频率计数值与第二频率计数值控制第二振荡器调整第二振荡信号的频率。本专利技术还提供一种电容感测装置的感测方法，包括下列步骤。依据具有第一参考频率的第一振荡信号产生驱动信号至电容感测电路，而使电容感测电路产生感测信号。对感测信号进行带通滤波，以产生带通滤波信号。将具有第二参考频率的第二振荡信号与带通滤波信号进行混频，以产生混频信号，其中第一参考频率大于第二参考频率。对混频信号进行低通滤波，以产生低通滤波信号。将低通滤波信号转为数字信号。依据数字信号计算电容感测电路的电容感测量。在本专利技术的一实施例中，上述对感测信号进行带通滤波的步骤包括，滤除感测信号的负频的信号成分。在本专利技术的一实施例中，上述对混频信号进行低通滤波的步骤包括，对混频信号进行抗混迭失真滤波。基于上述，本专利技术的实施例分别提供不同参考频率的振荡信号给驱动电路以及混频器，其中混频器将具有较低参考频率的振荡信号与带通滤波信号进行混频，以进行解调制，避免模拟数字转换电路处理高频信号，而可降低模拟数字转换电路的电路复杂度。另外，在进行混频之前，通过带通滤波电路先对感测信号进行带通滤波，以降低带通滤波电路的规格需求，进而节省电容感测装置的制造成本。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1是依照本专利技术一实施例的电容感测装置的示意图；图2是依照本专利技术的一实施例对感测信号进行滤波的示意图；图3是依照本专利技术另一实施例的电容感测装置的示意图；图4是依照本专利技术另一实施例的电容感测装置的示意图；图5依照本专利技术的一实施例的电容感测装置的感测方法的流程示意图。【符号说明】102：驱动电路；104：电容感测电路；106：带通滤波电路；108：混频器；110：低通滤波电路；112：模拟转数字电路；114：信号处理电路；116、118：振荡器；202、204：频率计数器；206：频率控制器；208：延迟控制电路；210：数字信号处理器；S502～S512：电容感测装置的感测方法步骤；S1、S2：振荡信号；RX1：感测信号；RX2：混频信号。具体实施方式图1是依照本专利技术的一实施例的电容感测装置的示意图，请参照图1。电容感测装置可应用于电容式触控装置(如手机、平板计算机…等等)，其包括驱动电路102、电容感测电路104、带通滤波电路106、混频器108、低通滤波电路110、模拟转数字电路112(Analog-to-DigitalConverter，ADC)、信号处理电路114、振荡器116以及振荡器118，其中驱动电路耦接振荡器116以及电容感测电路104，带通滤波电路106耦接电容感测电路104与混频器108，混频器108更耦接振荡器118，低通滤波电路110耦接混频器108与模拟转数字电路112，信号处理电路114耦接模拟转数字电路112。其中驱动电路102用以依据振荡器116提供的振荡信号S1产生驱动信号TX至电容感测电路104，其中振荡信号S1具有第一参考频率，而使电容感测电路104产生感测信号RX1，电容感测电路104可例如包括感测电容以及信号放大器(未绘示)，感测电容可反应触控工具(如手指或触控比)的触控操作产生电性信号，信号放大器则可放大感测电容产生的电性信号而输出感测信号RX1。带通滤波电路106可对感测信号RX1进行带通滤波，以产生带通滤波信号，进一步来说，带通滤波电路106可例如滤除感测信号RX1的负频的信号成分。混频器108可将振荡器118提供的振荡信号S2与带通滤波信号进行混频，以产生混频信号RX2，其中振荡信号S2具有第二参考频率，且第一参考频率大于第二参考频率。低通滤波电路110可对混频信号RX2进行低通滤波，以产生低通滤波信号，低通滤波电路110可例如为抗混迭失真(anti-aliasing)滤波电路，然不以此为限。模拟转数字电路112将低通滤波信号转为数字信号输出至信号处理电路114，信号处理电路114则依据数字信号计算电容感测电路的电容感测量，以判断电容感测电路104是否被触控工具触碰。如此藉由分别提供不同参考频率的振荡信号S1、S2给驱动电路102以及混频器108，使混频器将具有较低参考频率的振荡信号S2与带通滤波信号进行混频，以进行解调制，可避免让模拟数字转换电路112处理高频信号，进而可降低模拟数字转换电路的电路复杂度。此外，藉由在进行混频之前，通过带通滤波电路10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容感测装置，其特征在于，包括：电容感测电路；驱动电路，耦接所述电容感测电路，依据具有第一参考频率的第一振荡信号产生驱动信号至所述电容感测电路，而使所述电容感测电路产生感测信号；带通滤波电路，耦接所述电容感测电路，对所述感测信号进行带通滤波，以产生带通滤波信号；混频器，耦接所述带通滤波电路，将具有第二参考频率的第二振荡信号与所述带通滤波信号进行混频，以产生混频信号，其中所述第一参考频率大于所述第二参考频率；低通滤波电路，耦接所述混频器，对所述混频信号进行低通滤波，以产生低通滤波信号；模拟转数字电路，耦接所述低通滤波电路，将所述低通滤波信号转为数字信号；以及信号处理电路，耦接所述模拟转数字电路，依据所述数字信号计算所述电容感测电路的电容感测量。

【技术特征摘要】
2016.06.28 US 62/355,861;2016.11.29 US 15/363,8371.一种电容感测装置，其特征在于，包括：电容感测电路；驱动电路，耦接所述电容感测电路，依据具有第一参考频率的第一振荡信号产生驱动信号至所述电容感测电路，而使所述电容感测电路产生感测信号；带通滤波电路，耦接所述电容感测电路，对所述感测信号进行带通滤波，以产生带通滤波信号；混频器，耦接所述带通滤波电路，将具有第二参考频率的第二振荡信号与所述带通滤波信号进行混频，以产生混频信号，其中所述第一参考频率大于所述第二参考频率；低通滤波电路，耦接所述混频器，对所述混频信号进行低通滤波，以产生低通滤波信号；模拟转数字电路，耦接所述低通滤波电路，将所述低通滤波信号转为数字信号；以及信号处理电路，耦接所述模拟转数字电路，依据所述数字信号计算所述电容感测电路的电容感测量。2.如权利要求1所述的电容感测装置，其特征在于，其中所述带通滤波电路滤除所述感测信号的负频的信号成分。3.如权利要求1所述的电容感测装置，其特征在于，其中所述低通滤波电路为抗混迭失真(anti-aliasing)滤波电路。4.如权利要求1所述的电容感测装置，其特征在于，其中所述信号处理电路包括：延迟控制电路，耦接所述模拟转数字电路；数字信号处理器，耦接所述延迟控制电路，依据所述数字信号的数据讯...

【专利技术属性】
技术研发人员：林昌辉，张耀光，
申请(专利权)人：奇景光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71