电容感测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电容感测装置。控制电路依据模拟数字转换器转换感测信号所得到的数字感测信号调整可调电容单元的电容值，而使可调电容单元的电容值趋近背景寄生电容。

【技术实现步骤摘要】
电容感测装置
本专利技术涉及一种感测装置，尤其涉及一种电容感测装置。
技术介绍
随着光电科技的发展，近接切换装置已被大量运用在不同的机器上，例如：智能手机、运输工具的购票系统、数字照像机、遥控器与液晶屏幕等。常见可达近接切换的感测装置包括近接传感器(Proximitysensor)与电容式触控开关(Capacitivetouchswitch)。其中电容式触控开关为通过感测其电极的寄生电容来确定开关的状态，然电极具有天线的特性，会反应环境中的电场变化(例如环境湿度变化或射频信号的影响)而影响到电容式触控开关的感测结果，进而出现感测错误的情形。
技术实现思路
本专利技术提供一种电容感测装置，可提高电容感测装置的感测质量，避免电容感测装置的感测结果受到环境中的电场变化的影响而出现感测错误的情形。本专利技术的电容感测装置包括感测电极、感测电路、模拟数字转换器以及控制电路。感测电极接受触控工具的触控操作。感测电路的输入端透过感测信号线耦接感测电极，感测触控工具与感测电极间的感应电容变化量而产生感测信号。感测电路包括第一开关、第二开关、第三开关以及可调电容单元。第一开关耦接于电源电压与输入端之间。第二开关的一端耦接于输入端，第二开关的另一端耦接感测电路的输出端。第三开关耦接于第二开关的另一端与接地之间，第一开关、第二开关以及第三开关分别周期性地切换其导通状态，其中当第一开关与第三开关处于导通状态时，第二开关处于断开状态，当第二开关处于导通状态时，第一开关与第三开关处于断开状态。可调电容单元耦接于第二开关的另一端与接地之间。模拟数字转换器耦接感测电路，将感测信号转换为数字感测信号。控制电路耦接感测电路与模拟数字转换器，依据数字感测信号调整可调电容单元的电容值，而使可调电容单元的电容值趋近背景寄生电容。基于上述，本专利技术实施例的控制电路可依据模拟数字转换器转换感测信号所得到的数字感测信号调整可调电容单元的电容值，而使可调电容单元的电容值趋近背景寄生电容，如此可避免电容感测装置的感测结果受到环境中的电场变化的影响而出现感测错误的情形，进而提高电容感测装置的感测质量。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是依照本专利技术的实施例的一种电容感测装置的示意图；图2是依照本专利技术图1实施例的一种电容感测装置控制信号的波形图；图3是依照本专利技术的实施例的一种可调电容单元的示意图；图4是依照本专利技术另一实施例的一种电容感测装置的示意图；图5是依照本专利技术另一实施例的一种电容感测装置的示意图；图6是依照本专利技术图5实施例的一种电容感测装置控制信号的波形图。具体实施方式图1是依照本专利技术的实施例的一种电容感测装置的示意图，请参照图1。电容感测装置包括感测电极E1、感测电路102、模拟数字转换器104以及控制电路106，其中感测电极E1可透过感测信号线L1耦接感测电路102的输入端，模拟数字转换器104耦接感测电路102的输出端与控制电路106。感测电极E1可用以接收触控工具T1的触控操作，例如在本实施例中可接收手指的触控操作，然不以此为限。感测电路102可感测触控工具T1与感测电极E1间的感应电容Cf的电容值变化量而产生感测信号给模拟数字转换器104。模拟数字转换器104可将感测电路102提供的感测信号转换为数字感测信号S1而提供给后级电路进行分析处理。进一步来说，感测电路102可包括开关SW1～SW3以及可调电容单元Cs，其中开关SW1耦接于电源电压Vdd与感测电路102的输入端之间，开关SW1耦接于感测电路102的输入端与输出端之间，开关SW3耦接于感测电路102的输出端与接地之间，可调电容单元Cs耦接于感测电路102的输出端与接地之间。开关SW1与SW3可受控于控制信号CH而周期性地于导通状态与断开状态间切换，开关SW2则可受控于控制信号SH而周期性地于导通状态与断开状态间切换，控制信号CH与SH的波形可如图2所示。其中当开关SW1与SW3处于导通状态时(控制信号CH为高电压电平时)，开关SW2处于断开状态(控制信号SH为低电压电平)，当开关SW2处于导通状态时(控制信号SH为高电压电平时)，开关SW1与SW3处于断开状态(控制信号CH为低电压电平)。当开关SW1与SW3处于导通状态而开关SW2处于断开状态时，电源电压Vdd可重置背景寄生电容Cp的电压，此外可调电容单元Cs可经由开关SW3进行放电，而重置可调电容单元Cs的电压，其中背景寄生电容Cp可例如包括电极E1对地的寄生电容、感测信号线L1对地的寄生电容以及电容感测装置的触控面板对地的寄生电容，然不以此为限。之后，当开关SW1与SW3处于断开态而开关SW2处于导通状态时，背景寄生电容Cp将经由开关SW2与可调电容单元Cs进行电荷分享，而将背景寄生电容Cp所储存的感测信息传送给可调电容单元Cs，而于可调电容单元Cs上产生感测电压Vx(亦即感测信号)。进一步来说，感测电压Vx可如下式(1)所示：其中在背景寄生电容Cp远大于感应电容Cf的电容值的情形下，在Vx等于1/2Vdd，亦即可调电容单元Cs的电容值等于背景寄生电容Cp的电容值时，电容感测装置将具有最佳的感测灵敏度。控制电路106可依据数字感测信号S1调整可调电容单元Cs的电容值，而使可调电容单元Cs的电容值趋近背景寄生电容Cp，而确保电容感测装置具有最佳的感测灵敏度，不会因受到环境条件变化或射频信号的影响使电容感测装置出现感测错误的情形。举例来说，当感测电压Vx因受到环境条件变化而变大时，控制电路106可依据数字感测信号S1提高可调电容单元Cs的电容值，以抵抗环境条件变化所造成的影响。其中，可调电容单元Cs可例如以图3实施例的方式实施，可调电容单元Cs可包括多个开关201～20N以及电容C1～CN，各个开关分别与对应的电容串接于感测电路102的输出端与接地之间，开关301～30N的导通状态可受控于控制电路106，以调整可调电容单元Cs的电容值。在部份实施例中，控制电路106可例如以数字积分电路来实施，其可对数字感测信号S1进行积分，并依据积分值产生位信号来控制开关301～30N的导通状态，进而调整电容单元Cs的电容值。举例来说，数字积分电路可依据数字感测信号S1产生积分值，并依据积分值与目标值调整可调电容单元Cs的电容值，例如当积分值高于目标值时，代表感测电压Vx过大，控制电路106可提高可调电容单元Cs的电容值，当积分值低于目标值时，代表感测电压Vx过小，控制电路106可降低可调电容单元Cs的电容值。图4是依照本专利技术另一实施例的一种电容感测装置的示意图，请参照图4。本实施例的电容感测装置与图2实施例的电容感测装置的不同之处在于，本实施例的电容感测装置还包括数字低通滤波电路402，数字低通滤波电路402耦接于模拟数字转换器104与控制电路106之间，数字低通滤波电路402可执行低通滤波，以去除数字感测信号S1的高频噪声，进一步避免感测结果受到射频信号的干扰。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容感测装置，其特征在于，包括：/n感测电极，接受触控工具的触控操作；以及/n感测电路，其输入端透过感测信号线耦接所述感测电极，感测所述触控工具与所述感测电极间的感应电容变化量而产生感测信号，所述感测电路包括：/n第一开关，耦接于电源电压与所述输入端之间；/n第二开关，其一端耦接于所述输入端，所述第二开关的另一端耦接所述感测电路的输出端；/n第三开关，耦接于所述第二开关的另一端与接地之间，所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关分别周期性地切换其导通状态，其中当所述第一开关与所述第三开关处于导通状态时，所述第二开关处于断开状态，当所述第二开关处于导通状态时，所述第一开关与所述第三开关处于断开状态；以及/n可调电容单元，耦接于所述第二开关的另一端与所述接地之间；/n模拟数字转换器，耦接所述感测电路，将所述感测信号转换为数字感测信号；以及/n控制电路，耦接所述感测电路与所述模拟数字转换器，依据所述数字感测信号调整所述可调电容单元的电容值，而使所述可调电容单元的电容值趋近背景寄生电容。/n

【技术特征摘要】
20190827 US 62/891,9841.一种电容感测装置，其特征在于，包括：
感测电极，接受触控工具的触控操作；以及
感测电路，其输入端透过感测信号线耦接所述感测电极，感测所述触控工具与所述感测电极间的感应电容变化量而产生感测信号，所述感测电路包括：
第一开关，耦接于电源电压与所述输入端之间；
第二开关，其一端耦接于所述输入端，所述第二开关的另一端耦接所述感测电路的输出端；
第三开关，耦接于所述第二开关的另一端与接地之间，所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关分别周期性地切换其导通状态，其中当所述第一开关与所述第三开关处于导通状态时，所述第二开关处于断开状态，当所述第二开关处于导通状态时，所述第一开关与所述第三开关处于断开状态；以及
可调电容单元，耦接于所述第二开关的另一端与所述接地之间；
模拟数字转换器，耦接所述感测电路，将所述感测信号转换为数字感测信号；以及
控制电路，耦接所述感测电路与所述模拟数字转换器，依据所述数字感测信号调整所述可调电容单元的电容值，而使所述可调电容单元的电容值趋近背景寄生电容。


2.根据权利要求1所述的电容感测装置，其特征在于，还包括：
交换电容低通滤波电路，耦接所述感测电路与所述模拟数字转换器，对所述感测信号进行低通滤波。


3.根据权利要求2所述的电容感测装置，其特征在于，所述交换电容低通滤波电路的工作频率大于所述模拟数字转换器的工作频率，所述模拟数字转换器的工作频率大于所述控制电路的工作频率。


4.根据权利要求3所述的电容感测装置，其特征在于，所述交换电容低通滤波电路的工作频率为1MHz，所述模拟数字转换器的工作频率为500Hz，所述控制电路的工作频率为50Hz。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学欣，
申请(专利权)人：神盾股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71