电容检测电路及其运行方法技术

本发明专利技术公开一种电容检测电路及其运行方法，所述电容检测电路用来于自适应电容模式下调整可变电容的电容值，并于触控按键模式下检测感应电容的电容值变化。所述电容检测电路是通过将存储电容整合于单一芯片中，以避免受环境温湿度的变化影响而造成检测的误判，并且借由在自适应电容模式下，调整可变电容的电容值，让每个触控按键在计数器上的触控值能达到一致。

【技术实现步骤摘要】
电容检测电路及其运行方法
本专利技术涉及一种电容检测电路及其运行方法，尤其涉及一种能整合于单一芯片又达到较高检测分辨率的电容检测电路及其运行方法。
技术介绍
电容式触控已成为现今产品的必要功能，而且电容式触控装置为利用电容检测电路来检测作为按键的导体(例如，铜片)与使用者手指间所形成的手指电容。举例来说，请参阅图1，图1是现有电容检测电路的示意图。电容检测电路10可整合于单一芯片中，且其耦接一个微控制器(图1未示)和至少一个被用来实现作为按键的导体，并外挂一个存储电容Cs。为了方便以下说明，图1的电容检测电路10仅采用耦接一个导体12的例子，且电容检测电路10包括开关SW1、开关SW2、开关SW3及电压检测器101。仔细地说，电容检测电路10是通过节点A耦接导体12，且开关SW1耦接于节点A及存储电容Cs间。开关SW2耦接于节点A及电源电压VDD间，开关SW3则耦接于接地电压GND及存储电容Cs间，且开关SW3和开关SW1共同通过节点B耦接存储电容Cs的第一端，存储电容Cs的第二端则耦接接地电压GND。另外，电压检测器101是由一比较器CP所实现，且比较器CP的正相输入端也耦接于节点B，反相输入端则接收参考电压Vref。如图1所示，芯片外的感应电容除了手指电容Cf，还有一个主要来自于印制电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)上的寄生电容Cd，且电容检测电路10的运行方法是先导通开关SW3，使得提供一条放电路径将存储电容Cs的电压Vcs放电至为零的接地电压GND。其次，截止开关SW3并导通开关SW2，使得提供一条充电路径将寄生电容Cd和手指电容Cf的电压Vdf充电至电源电压VDD。接着，截止开关SW2并导通开关SW1，使得提供一条电荷转移路径将寄生电容Cd和手指电容Cf所存储的电荷转移至存储电容Cs，并再重复地对寄生电容Cd和手指电容Cf进行充电，以及将其所存储的电荷转移至存储电容Cs，或者是说循环地导通开关SW2和开关SW1，直到存储电容Cs的电压Vcs达到参考电压Vref。在此过程中，如果寄生电容Cd和手指电容Cf越大的话，则每次导通开关SW1时所转移至存储电容Cs的电荷就越多，且需要导通开关SW2和开关SW1的循环次数就越少。然而，因为手指11没有按压导体12时的手指电容Cf为零，但有按压导体12时的手指电容Cf约为0.5pF，使得微控制器可根据导通开关SW2和开关SW1的循环次数来判断手指11是否有按压导体12。也就是说，如果寄生电容Cd的电容值越大的话，电容检测电路10所能检测到的手指电容Cf的电容变化量则越少。另外，随着每个触控按键(即每个导体)的位置不同，PCB走线方式和长度也就不同，而且走线容易受接地端影响，使得寄生电容Cd的电容值在每个触控按键上又都不一致，所以电容式触控装置上的PCB设计就变得非常困难。另一方面，因为存储电容Cs通常为大于3000pF，以至于其无法和电容检测电路10整合于单一芯片中，而且除了用来比较电压Vcs和参考电压Vref的比较器CP难以实现高分辨率外，存储电容Cs还因外挂而容易受环境温湿度的变化影响，造成检测的误判。另外，电容式触控按键也容易受外部信号的干扰，例如射频干扰、辐射干扰和电源噪声干扰等。因此，如何设计出一种能整合于单一芯片又达到较高检测分辨率的电容检测电路则成为本领域的一项重要课题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种电容检测电路，耦接一导体，且其包括一存储电容和一可变电容。所述电容检测电路用来于自适应电容模式下调整可变电容的电容值，并于触控按键模式下检测感应电容的电容值变化，以产生有关该导体的触控值。在自适应电容模式下，所述电容检测电路用来进行：步骤A，提供第一充电路径将感应电容的电压充电至第一电源电压，并且提供第二充电路径将存储电容的电压充电至第二电源电压，其中第二电源电压小于第一电源电压，且感应电容包括寄生电容和手指电容；步骤B，提供放电路径将可变电容的电压放电至接地电压，并且提供第一电荷转移路径将感应电容所存储的电荷转移至存储电容；步骤C，提供第一充电路径将感应电容的电压充电至第一电源电压，并且提供第二电荷转移路径将存储电容所存储的电荷转移至可变电容，然后对经电荷转移至可变电容后的存储电容的电压和第二电源电压进行比较，并且根据比较结果来调整可变电容的该电容值；以及步骤D，重复步骤B和步骤C，直到经电荷转移至可变电容后的存储电容的电压等于第二电源电压，所述电容检测电路才完成自适应电容模式。除此之外，本专利技术实施例另提供一种用于电容检测电路的运行方法。所述电容检测电路具有一自适应电容模式和一触控按键模式，且其包括存储电容和可变电容。所述运行方法包括如下步骤。在自适应电容模式下，所述电容检测电路用来进行：步骤A，提供第一充电路径将感应电容的电压充电至第一电源电压，并且提供第二充电路径将存储电容的电压充电至第二电源电压，其中第二电源电压小于第一电源电压，且感应电容包括寄生电容和手指电容；步骤B，提供放电路径将可变电容的电压放电至接地电压，并且提供第一电荷转移路径将感应电容所存储的电荷转移至存储电容；步骤C，提供第一充电路径将感应电容的电压充电至第一电源电压，并且提供第二电荷转移路径将存储电容所存储的电荷转移至可变电容，然后对经电荷转移至可变电容后的存储电容的电压和第二电源电压进行比较，并且根据比较结果来调整可变电容的该电容值；以及步骤D，重复步骤B和步骤C，直到经电荷转移至可变电容后的存储电容的电压等于第二电源电压，所述电容检测电路才完成自适应电容模式。为使能更进一步了解本专利技术的特征及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本专利技术加以限制。附图说明图1是现有电容检测电路的示意图。图2是本专利技术实施例所提供的电容检测电路的示意图。图3是本专利技术实施例所提供的运行方法的步骤流程图。具体实施方式以下是通过特定的具体实施例来说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所提供的内容了解本专利技术的优点与效果。本专利技术可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本专利技术的构思下进行各种修改与变更。另外，本专利技术的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本专利技术的相关
技术实现思路
，但所提供的内容并非用以限制本专利技术的保护范围。应当理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。请参阅图2，图2是本专利技术实施例所提供的电容检测电路的示意图。电容检测电路20可同样整合于单一芯片中，且其也耦接一个微控制器和至少一个被用来实现作为按键的导体(图2皆未示)。为了方便以下说明，图2的电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容检测电路，耦接一导体，其特征在于，该电容检测电路包括：/n一存储电容和一可变电容，该电容检测电路用来于一自适应电容模式下调整该可变电容的电容值，并于一触控按键模式下检测一感应电容的电容值变化，以产生有关该导体的一触控值，其中在该自适应电容模式下，该电容检测电路用来进行：/n步骤S1，提供一第一充电路径将该感应电容的电压充电至一第一电源电压，并且提供一第二充电路径将该存储电容的电压充电至一第二电源电压，其中该第二电源电压小于该第一电源电压，且该感应电容包括一寄生电容和一手指电容；/n步骤S2，提供一放电路径将该可变电容的电压放电至一接地电压，并且提供一第一电荷转移路径将该感应电容所存储的电荷转移至该存储电容；/n步骤S3，提供该第一充电路径将该感应电容的该电压充电至该第一电源电压，并且提供一第二电荷转移路径将该存储电容所存储的电荷转移至该可变电容，然后对经该电荷转移至该可变电容后的该存储电容的该电压和该第二电源电压进行比较，并且根据比较结果来调整该可变电容的该电容值；以及/n步骤S4，重复该步骤S2和该步骤S3，直到经该电荷转移至该可变电容后的该存储电容的该电压等于该第二电源电压，该电容检测电路才完成该自适应电容模式。/n...

【技术特征摘要】
1.一种电容检测电路，耦接一导体，其特征在于，该电容检测电路包括：
一存储电容和一可变电容，该电容检测电路用来于一自适应电容模式下调整该可变电容的电容值，并于一触控按键模式下检测一感应电容的电容值变化，以产生有关该导体的一触控值，其中在该自适应电容模式下，该电容检测电路用来进行：
步骤S1，提供一第一充电路径将该感应电容的电压充电至一第一电源电压，并且提供一第二充电路径将该存储电容的电压充电至一第二电源电压，其中该第二电源电压小于该第一电源电压，且该感应电容包括一寄生电容和一手指电容；
步骤S2，提供一放电路径将该可变电容的电压放电至一接地电压，并且提供一第一电荷转移路径将该感应电容所存储的电荷转移至该存储电容；
步骤S3，提供该第一充电路径将该感应电容的该电压充电至该第一电源电压，并且提供一第二电荷转移路径将该存储电容所存储的电荷转移至该可变电容，然后对经该电荷转移至该可变电容后的该存储电容的该电压和该第二电源电压进行比较，并且根据比较结果来调整该可变电容的该电容值；以及
步骤S4，重复该步骤S2和该步骤S3，直到经该电荷转移至该可变电容后的该存储电容的该电压等于该第二电源电压，该电容检测电路才完成该自适应电容模式。


2.如权利要求1所述的电容检测电路，其特征在于，在该触控按键模式下，该电容检测电路则用来进行：
步骤S5，提供该放电路径将该可变电容的该电压放电至该接地电压，并且提供该第一电荷转移路径将该感应电容所存储的该电荷转移至该存储电容；
步骤S6，提供该第一充电路径将该感应电容的该电压充电至该第一电源电压，并且提供该第二电荷转移路径将该存储电容所存储的该电荷转移至该可变电容，然后根据经该电荷转移至该可变电容后的该存储电容的该电压来检测该感应电容的该电容值变化；以及
步骤S7，重复该步骤S5和该步骤S6，使得该电容检测电路能够产生该触控值，以反映该感应电容的该电容值变化。


3.如权利要求2所述的电容检测电路，其特征在于，该电容检测电路是通过一第一节点耦接该导体，且该电容检测电路还包括：
一第一开关，耦接于该第一节点及该存储电容间；
一第二开关，耦接于该第一节点及该第一电源电压间；
一第三开关，耦接于该第二电源电压及该存储电容间，且该第三开关和该第一开关共同通过一第二节点耦接该存储电容的第一端，该存储电容的第二端则耦接该接地电压；
一第四开关，耦接于该第二节点及该可变电容间；以及
一第五开关，耦接于该接地电压及该可变电容间，且该第五开关和该第四开关共同通过一第三节点耦接该可变电容的第一端，该可变电容的第二端则耦接该接地电压。


4.如权利要求3所述的电容检测电路，其特征在于，该存储电容和该电容检测电路整合于单一芯片中，且该电容检测电路还包括：
一路径选择电路，用来产生多个控制信号，以分别控制导通或截止该第一至该第五开关；
一内部稳压器，用来产生该第一电源电压和该第二电源电压；以及
一可变电容控制器，用来根据该步骤S3的该比较结果来调整该可变电容的该电容值。


5.如权利要求3所述的电容检测电路，其特征在于，该电容检测电路还包括：
一压控振荡器，用来同时振荡出一第一频率和一第二频率，其中该第一频率是由该存储电容的该电压控制所产生，而该第二频率是由该第二电源电压控制所产生；以及
一计数器，耦接该压控振荡器，用来存储该压控振荡器所产生的至少一数值，并且依据该至少一数值，该计数器能够产生该触控值，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁中平，邹伯均，
申请(专利权)人：海速芯无锡科技有限公司，十速兴业科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32