利用转换电荷转移技术检测电容的方法和系统技术方案

描述了用来利用电荷转移技术检测可测量电容（１１２）的方法，系统和装置。依据各种实施例，电荷转移过程被执行两次或更多次。在电荷转移过程期间，预定电压被施加给可测量电容（１１２），和允许可测量电容（１１２）通过无源阻抗（Ｚ）与滤波电容（１１０）分享电荷，所述无源阻抗通过电荷转移过程保持耦合至可测量电容和滤波电容（１１０）。然后作为滤波电容（１１０）上的电荷的示值和电荷转移过程的执行次数的函数的可测量电容（１１２）的值可以被确定。这样的检测方案可以容易地利用传统的部件来实施，并且可以尤其有用于检测手指，触笔或其它物体相对于输入传感器的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用转换电荷转移^M魄容的方法和系统优先权娜本专利技术一般涉及电容检测，更具体地，涉及一种旨滩利用转换电荷转移技术检测可须懂电容的體、系统和方法。背景狱对电荷、电流或电压响应的电容传^/检测系统可以OT来检测位置或 mS (或运动、存在或任意类似信息)，并通常TO作计對几、个人数字助理 (PDA)、媒体播放器和记录器、视频游微几、消费电子产品、蜂窝式手机、投 币式公用电话、POS端、自动皿机器人、公用电话亭等的输A^置。电， 测技术被用于下面的应用中，例如用户输入按键、滑动控制、巻纸辊、巻纸带 和其它类型的输入和控制。用在这样的应用中的一种电容传感器是按键式传感 器，其可以被用来提f贿关输A^近蹄在的信息。用在这样的应用中的另一 种电割专感器是接触垫式传感器，其可以被用来提供有关输入的信息，例如沿 一轴(l-D传感器)、两轴(2-D传感器)或多轴的位置、运动和/^i以信息。 按键式和接触垫式传 还可以选择性地被构造成提供附加的信息，例如一些 力、持续时间或与输入相关的电容耦合量的指示。在Trent等的美国公开申请 2004/0252109A1和1999年3月9曰授予Gillespie等的美国专利No.5880411中 描述了基于电容检测技术的l-D和2-D接角鹏式传li^示例。已纟拨现，这样 的传S^可以容易地用于例如包括手持和笔记本式计算机的电子系统的输入装用户通常通3Ste夂置或移动一个或多个手指、触笔和/或其它物体靠近位于 输入装置上或内部的传感器捡测区域来操作电容输A^置。在载波信号被施加 给检测区域下，这产生电容舰，其可以被检测荆吏其与、 物/多个灘物相对于检测区域的位置信息(例如位置或接近或运动或存在或类似信息)相关。 这个健信息可以反战被用^m择、移动、滚动或操作文本、图形、光标、 高魏示和/或显示屏上的其叙旨示器的任意组合。这个錢信息还可以用来使 用户會嫩与界面相互作用，例如用来控制音量、调整亮度，来实现任意其它 目的。尽管电割专繊已得到广泛应用，但是传感器设计者4M寻求提高传繊 功能性和有效性的方法。特别是，继续希望简化这样的传感器的设计和实施。 此外，对高度通用倒氏成本并易于实施传麟设计的需求持续上升。特别是， 存在对足够灵活以便易于在广泛的各种应用中实施但功率足够强大以提供准确 的电容检测同时保持成本效率的传感器设计方案的需求。 因此，希望提供用来决舰，有 和经济地检测可观懂电容的系统和方 法。此外，希望生成可以禾佣容易获得的部件例如标准IC，鹏制器和离散部 件来实施的一个方案。从随后结合附图和前述
和
技术介绍
的详细描述 和附啲权利要求书，其它希望的特性和特征可以变得显而易见。描述了用来利用电荷转移技术检测可测量电容的方法、系统和装置，该技 术在许多标准的微控制器上实施而不需要外部的有源模拟部件。依据各种实施例，执行电荷转移ai呈两次或多次。电荷转移ai呈包括施加预定电压到可测量电容，以及然后允许可测量电容通过无源阻抗与熗波电容分享电荷，所述无源阻抗M:施加预定电压和允许可测量电容以分享电荷的期间保持耦合至可测量电容和滤波电容。然后可以确定作为滤波电容上的电荷的示值和电荷转移过程 的执行次数的函数的可测量电容的值。电荷转移过程的执行次数可以预先设定 或可以基于达到一定阈值的电荷的示值。滤波电容上的电荷的示值可以通过生 成一位或多位测量值的测量步骤获得。这些步骤可以重复，并且如果合适的话， 观懂步骤的结果可以被保存和/或熗波。禾佣这里所描述的技术，可以禾lj用容易获得的部i鞭利地实施电容检测方案，并且该方案在检测手指、触笔或其它物体相对于实现按键、滑动块、光标控制或用户界面导航功能或任意其它功能的电割专感器的位置中特别有用。附图说明在下文将结合下面的附图描述本专利技术的^h方面,其中相同的数字 相同的元件，禾B:附图1A-D是电割专 的示例实 案的框附图2A-B歸出用總作如附图1B中所示的电割专 的示例^的时序附图3A-B 15出用 作如附图1B所示的电割专感器的可替换技术的 时序附图4A-C是电^^专感器的可替换实施例的框附图5 ^75出用總作如附图4A所示的电割专麟的示例駄的时序附图6是示出结合监护电极的多鹏电割专 的可替换实施例的框图; 附图7是示出多ffiit电割专麟的另一可替换实施例的框图； 附图8是禾,转换电荷转移技术检测电容的示例技术的流程图； 附图9是禾偶与电子系统耦合的电割专麟的临近传^^fi的示意图。详细描述下面的详细描述实质上仅仅是示例，并不意味着限定本专利技术或本专利技术的应 用和舰。此外，并不是意喊由前述的
、背景、简述或下面的详细 描述中存在的任意魏或暗示的原理来限制。依据各种示例实施例，电容检测和/或测量电路可以简单地利用无源电力 网络和一个或多个开关表示。在典型的实施方案中，重复执行电荷转移过程两 次或多次，其中 页定电压利用一个或多个开关被施加到可测量电容，并且可测 量电容被允许与无源网络中的滤波电容分享电荷。(嬷波电容也可以被称作"积 分电容"或"积分、搶波器")。通过这样电荷转移过程，预定电压的多次施加和 电荷的相关分享影响滤波电容上的电压。这样电荷转移过程可以被认为通过多 个执行大致"积分"电荷到滤波电容上，这幹搶波电容的"输出"^ffi被滤波。 在重复两次或多次电荷转移过程之后(尽管一些实施例可以仅使用重复一次)， 滤波电容上的电荷表示被读出以确定可测量电容。滤波电容上的电荷表示可以 是滤波电容上的电压，例如电路节点上的电压，其指示跨过滤波电容的电压。 滤波电容上的电压还可以m过滤波电容本身的电压。滤波电容上的电荷示值 的测量可以需要比较一个或多个阈值以生成一位或多位读数。测量可以需要使 用多位模数电路以生成电荷示值的多位测量值。利用这些技术，可以容易ife^出會,检测手指、触笔或其它物体的存在 皿近的电，置传感器。此外，这里所描述的M实施例可以仅利用传统的 转换机构(例如那些可舰控制錢的I/O获得的机构)和无源部件(例如，一 个或多个电容器、电阻、电感和/或类似物)就容易地实施，而不需要其它可增 加成本和复杂性的有源电子设备。因此，这里所描述的各个方案仍可以利用容 易获得和合理价格的部件在各种环境下方便可靠地实施，如下面更充分地描述。 可观懂电容是任一信号源、电l滅其它具有可由电容检测系统检测的电容 的电节点的有效电容。对于电容临近传麟和其它从一个或多个手指、触笔和/ 或其它激励物接收输入的输A^置，可测量电容经常表示从检测节点到系统的 本地接地的总有效电容("绝对电容")。对于输A^置的总有效电容可以十分复 杂，包括串联和并联的电容、电阻和电感，如传麟设计和操作环^^F确定的。 在其它瞎况下，可测量电容可以标从驱动节点至啦测节点的总有效电容("贯 穿电容(transcapadtance)")。这个总有效电容也可以十分t^。然而，在许多 情况下，输入可以简单iWii与固定的背景电容并联的小型可变电容来模拟。 现，回附图，并且首先参考附图1A，适于用来确定可测量电容112的 示例电割专繊100包括无源阻抗105,其与溏波电容110耦合。尽管传 100利用开关101、 103驱动，但是可测量电容112、滤波电容110和无源阻抗 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来测量可测量电容的方法，该方法包括步骤：　　　　执行电荷转移过程等于至少为二的次数，其中电荷转移过程包括施加预定电压到可测量电容的步骤和允许可测量电容通过无源阻抗与滤波电容分享电荷的步骤，所述无源阻抗通过施加和允许步骤保持耦合至可测量电容和滤波电容；和　　　　确定作为滤波电容上的电荷的示值和电荷转移过程的执行次数的函数的可测量电容的值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D埃利，P鲁特利，JK雷诺，J海恩斯，K哈格里夫斯，
申请(专利权)人：辛纳普蒂克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]