电容检测电路、传感器、芯片以及电子设备制造技术

本申请提供了一种电容检测电路、传感器、芯片以及电子设备。电容检测电路包括相互连接的电容控制模块(1)、电荷转换模块(2)以及滤波模块(3)；电容控制模块(1)控制待测电容(C

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电容检测电路、传感器、芯片以及电子设备
本申请涉及电路
，特别涉及一种电容检测电路、传感器、芯片以及电子设备。
技术介绍
电容传感器作为常用的传感器件，可以将其充满电后，通过其所存储的电荷值反映需要测量的参数，以实现多种参数检测，例如压力检测、液位检测、距离感应、杂质检测、触摸检测等。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种电容检测电路、传感器、芯片以及电子设备，无需通过模数转换器等模拟电路便可以将待测电容的电容值数字化，电路结构简单，降低了功耗和成本。本申请实施例提供了一种电容检测电路，包括：相互连接的电容控制模块、电荷转换模块以及滤波模块；电容控制模块用于控制待测电容进行多次充放电，并根据接收到的电荷量，产生数字电压信号；其中，待测电容在每次充放电的过程中，被充电至预设电压后释放存储的全部电荷；电荷转换模块用于在数字电压信号为高电平时，输出预设电荷量的负电荷至电容控制模块，预设电荷量大于或等于待测电容被充电至预设电压时存储的电荷量；滤波模块用于根据待测电容多次充放电后产生的数字电压信号，得到表征待测电容的电容值的数值。本申请实施例还提供了一种传感器，包括上述的电容检测电路。本申请实施例还提供了一种芯片，包括上述的电容检测电路。本申请实施例还提供了一种电子设备，包括上述的电容检测电路。本申请实施例现对于现有技术而言，电容控制模块控制待测电容进行多次充放电，在待测电容每次充放电时，待测电容被充电至预设电压后释放存储的电荷，电容控制模块则可以根据接收到的电荷量输出相应的数字电压信号，当数字电压信号为低电平时，电容控制模块仅接受待测电容释放的电荷；当数字电压信号为高电平时，电荷转换模块输出预设电荷量的负电荷到电容控制模块，即电容控制模块同时接收待测电容与电荷转换模块输出的电荷，继而在待测电容多次充放电完毕后，滤波模块可以根据待测电容多次充放电后产生的数字电压信号，得到表征待测电容的电容值的数值，无需通过模数转换器等模拟电路便可以将待测电容的电容值数字化，电路结构简单，降低了功耗和成本；并且能够通过增加待测电容的充放电次数提高电容检测电路的抗干扰能力。例如，电容控制模块包括：依次连接的电荷转移模块、电压转换模块以及比较模块；比较模块连接于滤波模块，电荷转换模块连接于电压转换模块；电荷转移模块用于控制待测电容进行多次充放电，其中在每次充放电时，待测电容被充电至预设电压后释放存储的电荷至电压转换模块；电压转换模块用于将接收到的电荷转换为模拟电压信号；比较模块用于根据预设的电压阈值与模拟电压信号，输出数字电压信号；电荷转换模块用于在数字电压信号为高电平时，输出预设电荷量的负电荷至电压转换模块。本实施例提供了电容控制模块的一种具体结构。例如，电荷转移模块包括第一开关、第二开关以及第一电源；第一电源连接于第一开关的第一端，第一开关的第二端连接于第二开关的第一端，第二开关的第二端接地，第一开关与第二开关的连接处连接于待测电容的第一端，待测电容的第二端连接于电压转换模块，第一开关的控制端与第二开关的控制端分别用于接收驱动信号；第一开关用于根据驱动信号，在待测电容充电时闭合，并在待测电容放电时断开；第二开关用于根据驱动信号，在待测电容充电时断开，并在待测电容放电时闭合。本实施例提供了应用于自容式检测的电荷转移模块的一种具体结构。例如，电荷转移模块包括第三开关、第四开关以及第二电源；第二电源连接于第三开关的第一端，第三开关的第二端连接于第四开关的第一端，第四开关的第二端连接于电压转换模块，第三开关与第四开关的连接处连接于待测电容的第一端，待测电容的第二端接地，第三开关的控制端与第四开关的控制端分别用于接收驱动信号；第三开关用于根据驱动信号，在待测电容放电时断开，并在待测电容充电时闭合；第四开关用于根据驱动信号，在待测电容放电时闭合，并在待测电容充电时断开。本实施例提供了应用于互容式检测的电荷转移模块的一种具体结构。例如，电压转换模块包括：运算放大器、第一参考电容以及第五开关；电荷转移模块与电荷转换模块分别连接于运算放大器的反相输入端，运算放大器的正相输入端接地，第一参考电容的两端分别连接于运算放大器的反相输入端与运算放大器的输出端，第五开关的两端分别连接于第五参考电容的两端，第五开关的控制端用于接收复位信号；第五开关用于根据复位信号，在电荷转移模块控制待测电容进行多次充放电之前，在预设时长内保持闭合。本实施例提供了电压转换模块的一种具体结构。例如，比较模块包括：电压比较器与第一触发器；电压比较器的正相输入端连接于电压转换模块，电压比较器的反相输入端接地，电压比较器的输出端连接于第一触发器的第一输入端，第一触发器的第二输入端用于接收输出控制信号，第一触发器的第三输入端用于接收驱动信号，第一触发器的输出端连接于滤波模块；电压比较器用于在模拟电压信号的电压值大于电压阈值时，输出高电平，并在模拟电压信号的电压值小于电压阈值时，输出低电平；第一触发器用于在驱动信号处于上升沿时，输出的数字电压信号的电平为电压比较器的当前电平，并在驱动信号处于下升沿时，保持输出的数字电压信号的电平不变。本实施例提供了比较模块的一种具体结构。例如，滤波模块包括计数器与第二触发器，比较模块连接于计数器的输入端，计数器的输出端连接于第二触发器的第一输入端，第二触发器的第二输入端用于接收输出控制信号；计数器的驱动端用于接收驱动信号，计数器用于在驱动信号处于上升沿且数字电压信号为高电平时，将当前计数值加1；第二触发器用于在输出控制信号处于上升沿时，输出计数器的计数值作为表征待测电容的电容值的数值。本实施例提供了滤波模块的一种具体结构。例如，电荷转换模块包括：逻辑控制器与电荷输出子模块，逻辑控制器的第一端连接于比较模块，逻辑控制器的第二端通过电荷输出子模块连接于电压转换模块；逻辑控制器用于在数字电压信号为高电平时，控制电荷输出子模块输出预设电荷量的负电荷至电压转换模块。本实施例提供了电荷转换模块的一种具体结构。例如，电荷输出子模块包括第六开关、第七开关、第八开关、第九开关、第三电源以及第二参考电容；第六开关的第一端连接于电压转换模块，第六开关的第二端连接于第八开关的第一端，第八开关的第二端接地，第六开关与第八开关的连接处连接于第二参考电容的第一端，第七开关的第一端连接于第三电源，第七开关的第二端连接于第九开关的第一端，第九开关的第二端接地，第七开关与第九开关的连接处连接于第二参考电容的第二端；第六开关的控制端、第七开关的控制端、第八开关的控制端以及第九开关的控制端分别连接于逻辑控制器；逻辑控制器用于在数字电压信号为低电平时，控制第六开关与第九开关均闭合，并控制第七开关与第八开关均断开；逻辑控制器用于在数字电压信号为高电平时，控制第六开关与第九开关均断开，并控制第七开关与第八开关均闭合。本实施例提供了电荷输出子模块的一种具体结构。例如，电容检测电路还包括抽取模块；电容控制模块通过抽取模块连接于滤波模块；抽取模块用于将预设时间段内的数字电压信号输出到滤波模块。本实施例中，在电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容检测电路，其特征在于，包括：相互连接的电容控制模块、电荷转换模块以及滤波模块；/n所述电容控制模块用于控制待测电容进行多次充放电，并根据接收到的电荷量，产生数字电压信号；其中，待测电容在每次充放电的过程中，被充电至预设电压后释放存储的全部电荷；/n所述电荷转换模块用于在所述数字电压信号为高电平时，输出预设电荷量的负电荷至所述电容控制模块，所述预设电荷量大于或等于所述待测电容被充电至预设电压时存储的电荷量；/n所述滤波模块用于根据所述待测电容多次充放电后产生的所述数字电压信号，得到表征所述待测电容的电容值的数值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电容检测电路，其特征在于，包括：相互连接的电容控制模块、电荷转换模块以及滤波模块；
所述电容控制模块用于控制待测电容进行多次充放电，并根据接收到的电荷量，产生数字电压信号；其中，待测电容在每次充放电的过程中，被充电至预设电压后释放存储的全部电荷；
所述电荷转换模块用于在所述数字电压信号为高电平时，输出预设电荷量的负电荷至所述电容控制模块，所述预设电荷量大于或等于所述待测电容被充电至预设电压时存储的电荷量；
所述滤波模块用于根据所述待测电容多次充放电后产生的所述数字电压信号，得到表征所述待测电容的电容值的数值。


2.如权利要求1所述的电容检测电路，其特征在于，所述电容控制模块包括：依次连接的电荷转移模块、电压转换模块以及比较模块；所述比较模块连接于所述滤波模块，所述电荷转换模块连接于所述电压转换模块；
所述电荷转移模块用于控制待测电容进行多次充放电，其中在每次充放电时，所述待测电容被充电至预设电压后释放存储的电荷至所述电压转换模块；
所述电压转换模块用于将接收到的电荷转换为模拟电压信号；
所述比较模块用于根据预设的电压阈值与所述模拟电压信号，输出数字电压信号；
所述电荷转换模块用于在所述数字电压信号为高电平时，输出预设电荷量的负电荷至所述电压转换模块。


3.如权利要求2所述的电容检测电路，其特征在于，所述电荷转移模块包括第一开关、第二开关以及第一电源；
所述第一电源连接于所述第一开关的第一端，所述第一开关的第二端连接于所述第二开关的第一端，所述第二开关的第二端接地，所述第一开关与所述第二开关的连接处连接于所述待测电容的第一端，所述待测电容的第二端连接于所述电压转换模块，所述第一开关的控制端与所述第二开关的控制端分别用于接收驱动信号；
所述第一开关用于根据所述驱动信号，在所述待测电容充电时闭合，并在所述待测电容放电时断开；
所述第二开关用于根据所述驱动信号，在所述待测电容充电时断开，并在所述待测电容放电时闭合。


4.如权利要求2所述的电容检测电路，其特征在于，所述电荷转移模块包括第三开关、第四开关以及第二电源；
所述第二电源连接于所述第三开关的第一端，所述第三开关的第二端连接于所述第四开关的第一端，所述第四开关的第二端连接于所述电压转换模块，所述第三开关与所述第四开关的连接处连接于所述待测电容的第一端，所述待测电容的第二端接地，所述第三开关的控制端与所述第四开关的控制端分别用于接收驱动信号；
所述第三开关用于根据所述驱动信号，在所述待测电容放电时断开，并在所述待测电容充电时闭合；
所述第四开关用于根据所述驱动信号，在所述待测电容放电时闭合，并在所述待测电容充电时断开。


5.如权利要求2所述的电容检测电路，其特征在于，所述电压转换模块包括：运算放大器、第一参考电容以及第五开关；
所述电荷转移模块与所述电荷转换模块分别连接于所述运算放大器的反相输入端，所述运算放大器的正相输入端接地，所述第一参考电容的两端分别连接于所述运算放大器的反相输入端与所述运算放大器的输出端，所述第五开关的两端分别连接于所述第五参考电容的两端，所述第五开关的控制端用于接收复位信号；
所述第五开关用于根据所述复位信号，在所述电荷转移模块控制待测电容进行多次充放电之前，在预设时长内保持闭合。


6.如权利要求2所述的电容检测电路，其特征在于，所述比较模块包括：电压比较器与第一触发器；
所述电压比较器的正相输入端连接于所述电压转换模块，所述电压比较器的反相输入端接地，所述电压比较器的输出端连接于所述第一触发器的第一输入端，所述第一触发器的第二输入端用于接收输出控制信号，所述第一触发器的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋宏，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44