快速乒乓式互电容转换电路制造技术

本发明专利技术公开了快速乒乓式互电容转换电路及检测方法，包括：被测电容Cm，驱动电路，运算放大电路，乒乓电容C1及其开关阵列，乒乓电容C2及其开关阵列，充电计数及预充电路。本发明专利技术电路简单，用集成电路中常规的电路和器件便可以实现，且无需外部元器件；摒弃了传统方法中边进行电荷转移边用电流进行补偿的方式，而是采用先预充电荷，而后在电荷积分转移前一次性补偿的方式。

【技术实现步骤摘要】
快速乒乓式互电容转换电路
本技术属于集成电路设计及电容检测
，涉及一种快速乒乓式互电容转换电路。
技术介绍
目前，采用互电容技术的多点电容触摸技术已经被广泛的应用于智能手机、电脑、智能终端等各种设备上作为主要的人机交互手段，并越来越多的渗透到其它各种存在人机交互的场合。技术和需求的发展使得整机对触摸系统的要求越来越高，这就要求作为主要交互媒介的表面电容触摸系统的反应更加精准、更加迅速。同时随着电容触摸屏全贴合、InCell、OnCell等技术的发展，触摸传感通道的分布越来越细密，也越来越贴近显示表面，这不仅大大增加了传感通道的寄生电阻和寄生电容，也更加容易耦合来自显示界面的噪声。一方面，伴随着触摸通道寄生电阻和寄生电容的增加，信号的传输必然变慢，其它条件相同的情况下必须预留更多的时间以便充分的对目标信号进行采样，这就大大限制了触摸扫描时能够达到的最高信号频率：较低的扫描频率不仅意味着完成同样扫描耗时更长，也意味着可利用频段较少，更加不容易避开噪声干扰的频段；另一方面，更多的通道数和更快的响应速度，对于内部模数转换器(以下简称ADC)精度和速度的要求也越来越高：要么被多个通道所共享ADC的转换速率成倍增加，要么放入更多的ADC以满足要求。然而对于模数转换领域常用的SARADC(逐次逼近型ADC)而言，在通道数很多的情况下，无论是大幅提高其转换速率，还是简单的数量叠加，都必然会带来成本和电路功耗的急剧增加。如何在越来越恶劣的工作环境下实现对目标信号快速且有效的采样，以及如何在成本和功耗的双重约束下满足随着通道数目增长而急剧增加的高精度模数转换需求，是该领域的技术人员无法回避的两个难题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种快速乒乓式互电容转换电路，至少解决上述问题。本技术提供一种快速乒乓式互电容转换电路，包括：被测电容Cm，驱动电路，运算放大电路，乒乓电容C1及其开关阵列，乒乓电容C2及其开关阵列，充电计数及预充电路；所述被测电容Cm的第一端连接驱动电路的输出端，第二端连接运算放大电路的输入；所述驱动电路的输出连接到被测电容Cm的第一端，用于施加一幅度为Vtx的脉冲信号；所述运算放大电路的负输入端同时连接被测电容Cm的第二端、乒乓电容C1及其开关阵列的第一端、乒乓电容C2及其开关阵列的第一端，所述运算放大电路的正输入端连接到电压源Ref1，所述运算放大电路的输出端同时连接乒乓电容C1及其开关阵列的第二端、乒乓电容C2及其开关阵列的第二端；所述乒乓电容C1及其开关阵列的第三端连接电压源Ref0，第四端连接充电计数及预充电路的第一端；所述乒乓电容C2及其开关阵列的第三端连接电压源Ref0，第四端连接充电计数及预充电路的第一端；所述充电计数及预充电路的第二端连接到电压源Ref2。在一个实施例中，所述的驱动电路包括方波产生电路或者斜波产生电路。在一个实施例中，所述运算放大电路包括运算放大器,所述运算放大器的正输入端即运算放大电路的正输入端，运算放大器的输出端即运算放大电路的输出端，并有第一开关跨接在运算放大器的负输入端和输出端之间。在一个实施例中，所述乒乓电容C1及其开关阵列包括乒乓电容C1，第一组开关S10、S1i，第二组开关S1L、S1R，开关S10用于将乒乓电容C1的第一端连接到电压源Ref0，开关S1i用于将乒乓电容C1的第二端连接到充电计数及预充电路，开关S1L用于将乒乓电容C1的第一端连接到运算放大电路的负输入端，开关S1R用于将乒乓电容C1的第二端连接到运算放大电路的输出端，构成一个典型的电荷积分器；所述乒乓电容C2及其开关阵列包括乒乓电容C2，第一组开关S20、S2i，第二组开关S2L、S2R，开关S20用于将乒乓电容C2的第一端连接到电压源Ref0，开关S2i用于将乒乓电容C2的第二端连接到充电计数及预充电路，开关S2L用于将乒乓电容C2的第一端连接到运算放大电路的负输入端，开关S2R用于将乒乓电容C2的第二端连接到运算放大电路的输出端，构成一个典型的电荷积分器。在一个实施例中，乒乓电容C1和运算放大电路连接时,乒乓电容C2和充电计数及预充电路连接,乒乓电容C2和运算放大电路连接时,乒乓电容C1和充电计数及预充电路连接。在一个实施例中，所述充电计数及预充电路包括第一恒定电流源I1及其控制开关Si1、第二恒定电流源I2及其控制开关Si2、比较器以及数字计数器，比较器的一端连接电压源Ref2，当第一恒定电流源I1对乒乓电容C1或C2进行充电时，数字计数器开始计数，直到乒乓电容C1或C2的电压达到Ref2时，比较器的输出反转，数字计数器的计数停止，第一恒定电流源I1断开并停止充电；随后第二恒定电流源I2打开，并对该乒乓电容C1或C2进行充电并持续第一时间，以在该电容上预存一定数量的电荷。相对于现有技术，本技术的技术方案至少具有以下有益效果：1.摒弃了传统技术中边进行电荷转移边用电流进行补偿的方式，而是采用先预充电荷，而后在电荷积分转移前一次性补偿的方式，不但耗时短，而且补偿速度快；2.两个电容采用乒乓的方式并行工作，无需在模数转换上耗费额外时间，从而加快了转换的速度，并规避了对高速高精度ADC的需求；3.电路简单巧妙，用集成电路中常规的电路和器件便可以实现，且无需外部元器件。附图说明图1是本技术一实施例中快速乒乓式互电容转换电路的示意图一。图2是本技术一实施例中快速乒乓式互电容转换电路的示意图二。图3是本技术一实施例中处于初始化过程的电路状态示意图。图4是本技术一实施例中乒乓电容C1处于充电计数及预充过程和乒乓电容C2处于电荷补偿及积分转移过程的电路状态示意图。图5是本技术一实施例中乒乓电容C1处于电荷补偿及积分转移过程和乒乓电容C2处于充电计数及预充过程的电路状态示意图。具体实施方式在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本技术各项权利要求所要求保护的技术方案。为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的实施方式作进一步地详细描述。可以理解的是，当符号位于某一结构之后时，其可以表示某一结构的具体符号，并对应在附图中，当这一符号出现在公式中时，其代表这一结构所具备的属性的参数，并且这一参数的含义以本领域技术人员的通常认知为准。例如电容C，以“电容C”或类似形式出现时，表征一个电容，而出现在“Q＝C*V”等公式中时，C表征这个电容的电容值。实施例1本实施例1提供一种快速乒乓式互电容转换电路，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。如图1所示，所述快速乒乓式互电容转换电路，包括：被测电容Cm，驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速乒乓式互电容转换电路,其特征在于，包括：/n被测电容Cm，驱动电路，运算放大电路，乒乓电容C1及其开关阵列，乒乓电容C2及其开关阵列，充电计数及预充电路；/n所述被测电容Cm的第一端连接驱动电路的输出端，第二端连接运算放大电路的输入；/n所述驱动电路的输出连接到被测电容Cm的第一端，用于施加一幅度为Vtx的脉冲信号；/n所述运算放大电路的负输入端同时连接被测电容Cm的第二端、乒乓电容C1及其开关阵列的第一端、乒乓电容C2及其开关阵列的第一端，所述运算放大电路的正输入端连接到电压源Ref1，所述运算放大电路的输出端同时连接乒乓电容C1及其开关阵列的第二端、乒乓电容C2及其开关阵列的第二端；/n所述乒乓电容C1及其开关阵列的第三端连接电压源Ref0，第四端连接充电计数及预充电路的第一端；/n所述乒乓电容C2及其开关阵列的第三端连接电压源Ref0，第四端连接充电计数及预充电路的第一端；/n所述充电计数及预充电路的第二端连接到电压源Ref2。/n

【技术特征摘要】
1.一种快速乒乓式互电容转换电路,其特征在于，包括：
被测电容Cm，驱动电路，运算放大电路，乒乓电容C1及其开关阵列，乒乓电容C2及其开关阵列，充电计数及预充电路；
所述被测电容Cm的第一端连接驱动电路的输出端，第二端连接运算放大电路的输入；
所述驱动电路的输出连接到被测电容Cm的第一端，用于施加一幅度为Vtx的脉冲信号；
所述运算放大电路的负输入端同时连接被测电容Cm的第二端、乒乓电容C1及其开关阵列的第一端、乒乓电容C2及其开关阵列的第一端，所述运算放大电路的正输入端连接到电压源Ref1，所述运算放大电路的输出端同时连接乒乓电容C1及其开关阵列的第二端、乒乓电容C2及其开关阵列的第二端；
所述乒乓电容C1及其开关阵列的第三端连接电压源Ref0，第四端连接充电计数及预充电路的第一端；
所述乒乓电容C2及其开关阵列的第三端连接电压源Ref0，第四端连接充电计数及预充电路的第一端；
所述充电计数及预充电路的第二端连接到电压源Ref2。


2.根据权利要求1所述的快速乒乓式互电容转换电路，其特征在于：所述的驱动电路包括方波产生电路或者斜波产生电路。


3.根据权利要求1所述的快速乒乓式互电容转换电路，其特征在于：所述运算放大电路包括运算放大器,所述运算放大器的正输入端即运算放大电路的正输入端，运算放大器的输出端即运算放大电路的输出端，并有第一开关跨接在运算放大器的负输入端和输出端之间。


4.根据权利要求1所述的快速乒乓式互电容转换电路，其特征在于：所述乒乓电容C1及其开关阵列包括乒乓电容C1，第一组开关S10、S1i，第二组...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱定飞，刘华，王建军，
申请(专利权)人：上海海栎创科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31