电容式触摸按键检测电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电容式触摸按键检测电路，包括时钟产生电路、反相器、第一和第二比较器、数字处理电路、第一至第三控制开关，时钟产生电路连接反相器，第一和第三控制开关的控制端连接时钟产生电路，第二控制开关的控制端连接反相器的输出端，第一比较器的输出端连接第二比较器的正相输入端，第二比较器的输出端连接数字处理电路，在第一比较器的正相输入端通过第一和第二控制开关接入第一和第二基准电压，在第一比较器的反相输入端接入感应电容，在第一比较器的反相输入端和第一比较器的输出端之间并联接入反馈电容和第三控制开关，在第二比较器的反相输入端接入第三基准电压。本检测电路的电容检测范围宽，抗干扰能力强，易于实现。

Capacitive touch button detection circuit

【技术实现步骤摘要】
电容式触摸按键检测电路
本技术属于触摸按键检测
，尤其涉及一种电容式触摸按键检测电路。
技术介绍
电容式触摸按键是目前一种比较新颖的技术，相比于传统的机械按键，电容式触摸按键具有安全、无机械磨损、寿命长、防水防污、易清洁和时尚等特点。电容式触摸按键的原理：任何两个导电的物体之间都存在着感应电容，触摸按键（PCB印刷电路板上的一个焊盘）与大地之间也构成一个感应电容C0。当人体手指靠近触摸按键时，人体与大地之间构成的感应电容Ch与手指和触摸按键之间构成的感应电容Ct串联后再并联焊盘与大地之间构成的感应电容C0，会使总感应电容值增加。即，当手指未接触触摸按键时，触摸按键的电容值为C0；当手指接触触摸按键时，触摸按键的电容值上升为C0+（Ch+Ct）/Ch*Ct，因为人体感应电容Ch远大于触摸按键电容Ct，此时触摸按键的电容约等于C0+Ct。图1为触摸按键电容的检测原理图，电容式触摸按键检测电路在检测到触摸按键的电容值增大一定幅度后将输出一个高电平，示意触摸按键已经被手指触摸。由于电容值增加的幅度较小，现有的电容式触摸按键检测电路的判断检测精度较低，存在误触发概率高及抗电磁干扰能力差等问题，并且电路对电容值增加幅度的检测范围窄，致使触摸按键的检测灵敏度较低。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种结构简单、易于实现、检测精度高且抗干扰能力强的电容式触摸按键检测电路。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为，一种电容式触摸按键检测电路，包括时钟产生电路、反相器、第一比较器、第二比较器、数字处理电路和第一至第三控制开关，时钟产生电路的输出端连接反相器的输入端，第一控制开关和第三控制开关的控制端连接时钟产生电路的输出端，第二控制开关的控制端连接反相器的输出端，第一比较器的输出端连接第二比较器的正相输入端，第二比较器的输出端连接数字处理电路的输入端，数字处理电路的输出端引出作为检测电路的输出端，数字处理电路的时钟信号端口连接时钟产生电路的输出端，在第一比较器的正相输入端通过第一控制开关接入第一基准电压，在第一比较器的正相输入端通过第二控制开关接入第二基准电压，将第一比较器的反相输入端引出作为触摸按键的接入端，在第一比较器的反相输入端接入触摸按键与大地之间的感应电容，在第一比较器的反相输入端和第一比较器的输出端之间并联接入反馈电容和第三控制开关，在第二比较器的反相输入端接入第三基准电压；当数字处理电路检测到第二比较器的输出端在连续两个时钟周期都为高电平时，数字处理电路输出高电平，表示触摸按键已被手指触摸。作为本技术的一种改进，所述时钟产生电路包括振荡电路和D触发器分频电路，振荡电路的输出端连接D触发器分频电路的输入端，D触发器分频电路的输出端作为时钟产生电路的输出端，分频电路输出占空比为50%的方波信号。作为本技术的一种改进，所述时钟产生电路输出高电平时，第一和第三控制开关保持开通状态，第二控制开关保持关断状态；当时钟产生电路输出低电平时，第一和第三控制开关保持关断状态，第二控制开关保持开通状态。作为本技术的一种改进，所述第一至第三基准电压的电压值依次升高，即第一基准电压的电压值小于第二基准电压的电压值，第二基准电压的电压值小于第三基准电压的电压值。作为本技术的一种改进，所述数字处理电路包括检测模块和计数模块，检测模块的输入端连接第二比较器的输出端，检测模块的输出端连接计数模块的输入端，计数模块的输出端引出作为数字处理电路的输出端，检测模块和计数模块的时钟控制端均连接时钟产生电路的输出端，检测模块在时钟信号为高电平时检测输入信号的电平，当检测到输入信号为高电平时则输出高电平，并保持到下个检测周期；当检测模块输出高电平时，计数模块开始对时钟信号进行计数，当计数到2时输出高电平并保持，直到检测模块输出低电平。作为本技术的一种改进，所述反馈电容的取值范围是1pF～100pF，使得电路的电容检测范围最小可以达到1pF。作为本技术的一种改进，所述第三基准电压的电压值设置在电容式触摸按键未被触摸时第一比较器的输出电压值和电容式触摸按键被手指触摸时第一比较器的输出电压值之间。作为本技术的一种改进，所述第一至第三控制开关采用单个PMOS管或NMOS管实现，将PMOS管或NMOS管的栅极作为第一至第三控制开关的控制端使用。作为本技术的一种改进，所述第一至第三控制开关采用由一个NMOS管与一个PMOS管并联构成的CMOS传输门实现。相对于现有技术，本技术所提出的电容式触摸按键检测电路整体结构设计巧妙，结构简单合理稳定，易于实现且制作成本低，通过使用时钟产生电路结合反相器来周期性的控制第一至第三控制开关的开关状态，从而使得检测电路交替工作于电路自我校正阶段和电容检测阶段，有效提高电路的性能参数稳定性，并增强电路的抗电磁干扰能力；另外，通过将第一至第三基准电压的电压值依次升高，将第三基准电压值设置在电容式触摸按键未被触摸时第一比较器的输出电压值和电容式触摸按键被手指触摸时第一比较器的输出电压值之间并将反馈电容设置在1pF～100pF之间，可有效预防误触发的同时有效提升电路的电容增加值检测范围，使得电路的电容增加值检测范围最小可达到1pF。附图说明图1为现有技术中电容式触摸按键的电容检测原理框图。图2为本技术优选实施例的电容式触摸按键检测电路的结构图。图3为本技术优选实施例的电容式触摸按键检测电路中时钟产生电路的结构框图。图4为本技术优选实施例的电容式触摸按键检测电路中数据处理电路的结构框图。图5为本技术优选实施例的电容式触摸按键检测电路在触摸按键未被触发情况下的仿真结果图。图6为本技术优选实施例的电容式触摸按键检测电路在触摸按键被手指触发情况下的仿真结果图。具体实施方式为了加深对本技术的理解和认识，下面结合附图对本技术作进一步描述和介绍。如图2所示，为本技术优选实施例所示出的一种电容式触摸按键检测电路，包括时钟产生电路CLOCK、反相器、第一比较器COMP_A、第二比较器COMP_B、数字处理电路和第一至第三控制开关，第一和第二比较器COMP_B均采用通用比较器，时钟产生电路CLOCK的输出端连接反相器的输入端，第一控制开关SW1和第三控制开关SW3的控制端连接时钟产生电路CLOCK的输出端，第二控制开关SW2的控制端连接反相器的输出端，第一比较器COMP_A的输出端OUTA连接第二比较器COMP_B的正相输入端，第二比较器COMP_B的输出端OUTB连接数字处理电路的输入端，数字处理电路的输出端引出作为检测电路的输出端，数字处理电路的时钟信号端口连接时钟产生电路CLOCK的输出端，在第一比较器COMP_A的正相输入端INP通过第一控制开关SW1接入第一基准电压VA，在第一比较器COMP_A的正相输入端INP通过第二控制开关SW2接入第二基准电压VB，将第一比较器COMP_A的反相输入端INN引出作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电容式触摸按键检测电路，其特征在于：包括时钟产生电路、反相器、第一比较器、第二比较器、数字处理电路和第一至第三控制开关，时钟产生电路的输出端连接反相器的输入端，第一控制开关和第三控制开关的控制端连接时钟产生电路的输出端，第二控制开关的控制端连接反相器的输出端，第一比较器的输出端连接第二比较器的正相输入端，第二比较器的输出端连接数字处理电路的输入端，数字处理电路的输出端引出作为检测电路的输出端，数字处理电路的时钟信号端口连接时钟产生电路的输出端，在第一比较器的正相输入端通过第一控制开关接入第一基准电压，在第一比较器的正相输入端通过第二控制开关接入第二基准电压，将第一比较器的反相输入端引出作为触摸按键的接入端，在第一比较器的反相输入端接入触摸按键与大地之间的感应电容，在第一比较器的反相输入端和第一比较器的输出端之间并联接入反馈电容和第三控制开关，在第二比较器的反相输入端接入第三基准电压；当数字处理电路检测到第二比较器的输出端在连续两个时钟周期都为高电平时，数字处理电路输出高电平，表示触摸按键已被手指触摸。/n

【技术特征摘要】
1.电容式触摸按键检测电路，其特征在于：包括时钟产生电路、反相器、第一比较器、第二比较器、数字处理电路和第一至第三控制开关，时钟产生电路的输出端连接反相器的输入端，第一控制开关和第三控制开关的控制端连接时钟产生电路的输出端，第二控制开关的控制端连接反相器的输出端，第一比较器的输出端连接第二比较器的正相输入端，第二比较器的输出端连接数字处理电路的输入端，数字处理电路的输出端引出作为检测电路的输出端，数字处理电路的时钟信号端口连接时钟产生电路的输出端，在第一比较器的正相输入端通过第一控制开关接入第一基准电压，在第一比较器的正相输入端通过第二控制开关接入第二基准电压，将第一比较器的反相输入端引出作为触摸按键的接入端，在第一比较器的反相输入端接入触摸按键与大地之间的感应电容，在第一比较器的反相输入端和第一比较器的输出端之间并联接入反馈电容和第三控制开关，在第二比较器的反相输入端接入第三基准电压；当数字处理电路检测到第二比较器的输出端在连续两个时钟周期都为高电平时，数字处理电路输出高电平，表示触摸按键已被手指触摸。


2.如权利要求1所述的电容式触摸按键检测电路，其特征在于，所述时钟产生电路包括振荡电路和D触发器分频电路，振荡电路的输出端连接D触发器分频电路的输入端，D触发器分频电路的输出端作为时钟产生电路的输出端，D触发器分频电路输出占空比为50%的方波信号。


3.如权利要求2所述的电容式触摸按键检测电路，其特征在于，所述时钟产生电路输出高电平时，第一和第三控制开关保持开通状态，第二控制开关保持关断状态；当时钟产生电路输出低电平时，第一和第三控制开关保持关断状态，第二控制开关保持开通状态。


4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭在超，张胜，丁国华，罗寅，
申请(专利权)人：苏州锴威特半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32