一种高速低功耗电容触摸检测电路及芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高速低功耗电容触摸检测电路及芯片，电路包括触摸模块和逐次逼近模块，所述触摸模块包括充电电源模块和比较触发模块，所述充电电源模块分别与比较触发模块的输入侧和外部触摸PAD连接，所述比较触发模块的输出侧与逐次逼近模块连接。本实用新型专利技术采用逐次逼近的方式进行电容触摸检测，提高了检测速度和检测精度，降低了检测功耗，同时实现了快速多通道及多次检测，可通过配置不同的触摸阈值进行触摸强度检测，还具有触摸滑动检测功能。测功能。测功能。

【技术实现步骤摘要】
一种高速低功耗电容触摸检测电路及芯片


[0001]本技术集成电路
，具体涉及一种高速低功耗电容触摸检测电路及芯片。

技术介绍

[0002]按键是人机互动最简单、直接、快速的方法。目前常规都使用机械按键，但机械按键存在使用寿命短和速度慢的问题，随着电子技术的发展，技术人员一直在寻找机械按键的替代品。
[0003]由于触摸按键具有简洁、精美的优点，使得产品看起来更加时尚，更容易获取当今客户的青睐，因而越来越多的产品采用触摸按键来代替机械按键。而电容式触摸具有反应灵敏、成本低、抗干扰强等优点，且技术越来越成熟，其应用变得非常普遍，广泛应用于手机、电脑周边、家电以及工业控制等设备。
[0004]如图1所示的电容触摸PCB图，根据电容的需要在PCB布板时画出适当的触摸PAD面积及周边的包围的地线，湿度触摸PAD与地之间存在一个寄生电容C
p0
，当人手指靠近或接触触摸PAD时，会额外增加一个到地的寄生电容C
f0
，由于C
f0
的电容值较小，C
p0
约为C
f0
的100倍。为了准确的检测到C
f0
，我们需要增加检测电路。常用的检测方法有如下两种方法：
[0005]1.时钟振荡式检测：如图2所示，通过电流源I0
′
给外部电容Cp
′
充电，当电压充到反相器(INV0)翻转电压Vt时，反相器翻转，经过延时单元后信号给到NMOS管将PAD上的电荷放掉，然后电压低于反相器(INV0)翻转电压Vt时反相器再次翻转，经延时单元后信号关闭NMOS管，继续给外部电容Cp
′
充电。周而复始，产生方波信号CLK，通过时钟计数器对CLK进行计数，在定时器记满时锁定CLK的时钟个数，经过多次计数锁定得到在没有外部触摸时的时钟值V1。当有手指靠近或接触触摸PAD时，此时外部电容变为(Cp
′
+Cf
′
)，由于外部电容变大，使得CLK频率变慢，这样在相同的定时器时间内得到时钟值V2。考虑周边环境变化因素和噪声，我们设定一个阈值Vth1；当(V1
‑
V2>Vth1)时，认定为有触摸按键。
[0006]2.电荷搬运式检测：如图3所示，通过PMOS(P0
″
)给外部电容Cp
″
充电，给定合适的充电时间使PAD0
″
充到Vref1电压，此时关闭P0
″
，随后打开传输门S0
″
，将Cp
″
上的电荷往Cv
″
上搬，给定合适的时间，使得PAD0
″
与PAD1
″
两端电压相等，此时关闭传输门S0
″
，打开P0
″
给PAD0再次充电到Vref1电压，周而复始，直到比较器(CMP)翻转，此时PAD1
″
的电压大于Vref2(Vref1>Vref2)，同时锁定搬运计数器结果，经过多次锁定，得到搬运次数值V3；当有手指靠近或接触触摸PAD时，此时外部电容变为(Cp
″
+Cf
″
)，由于外部电容变大，使得搬运次数变少，得到搬运次数值V4；同样设定一个阈值Vth2；当(V3
‑
V4>Vth2)时，认定为有触摸按键。
[0007]从上述两种电容触摸检测中，由于C
p0
约为C
f0
的100倍，考虑周边环境变化因素和噪声，此时Vth1和Vth2的值至少要大于5，为了得到稳定触摸值，所以时钟振荡式检测至少要振荡1000个时钟才能得到可靠的触摸结果，同样电荷搬运式检测也需要到达1000次以上搬运次数。这样使得单次检测周期时间较长，会导致以下几个缺点：(1)触摸模块处于工作状态时间较长，在相同的间歇时间里，芯片功耗较高；(2)不利于多通道检测，如果在较多触
摸检测按键中，需要多个触摸检测模块，从而增加芯片的成本和功耗；(3)由于触摸产生的差值较小，很难实现多级强度触摸，在现有的触摸条或滑动触摸无法做到细腻效果。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的缺陷，本技术提供一种高速低功耗电容触摸检测电路及芯片，以提高检测速度和检测精度，降低检测功耗。
[0009]第一方面，一种高速低功耗电容触摸检测电路，包括触摸模块和逐次逼近模块，所述触摸模块包括充电电源模块和比较触发模块，所述充电电源模块分别与比较触发模块的输入侧和外部触摸PAD连接，所述比较触发模块的输出侧与逐次逼近模块连接。
[0010]优选地，所述充电电源模块包括第一电流源、第二电流源、第三电流源以及第四电流源，所述第一电流源输出端并联有第一电容和第一电阻，所述第一电阻串联于第一电流源和第二电流源之间，所述第二电流源输出端并联有第二电容和第二电阻，所述第二电阻串联于第二电流源和第三电流源之间，所述第三电流源输出端连接有第三电容，所述第四电流源输出端连接有第四电容，所述第一电容负极、第二电容负极、第三电容负极以及第四电容负极均接地。
[0011]优选地，所述充电电源模块还包括第一NOMS管、第二NOMS管以及第三NOMS管，所述第一NOMS管的漏极与第一电流源输出端连接，第一NOMS管栅极与第二NOMS管栅极和第三NOMS管栅极连接，所述第二NOMS管漏极与第三电流源的输出端连接，所述第三NOMS管漏极与第四电流源的输出端连接，所述第一NOMS管源极、第二NOMS管源极以及第三NOMS管源极均接地。
[0012]优选地，所述第一NOMS管、第二NOMS管以及第三NOMS管共用同一个RST复位信号。
[0013]优选地，所述比较触发模块包括第一比较器、第二比较器以及DFF触发器，所述第一比较器的同相输入端与第三电流源输出端连接，第一比较器的输出端与DFF触发器的D端连接，所述第二比较器的同相输入端与第四电流源输出端连接，第二比较器的输出端与DFF触发器的CK端连接，所述第一比较器和第二比较器的反相输入端均连接基准电压。
[0014]优选地，所述第一电流源的输出电流大小由逐次逼近模块的输出结果决定，所述第二电流源、第三电流源以及第四电流源的输出电流均为设定电流且大小相等。
[0015]优选地，所述第一电容为可变电容，所述第一电阻为可变电阻，所述第二电容、第三电容以及第四电容大小相等。
[0016]优选地，所述触发模块还包括时序发生器，所述时序发生器与逐次逼近模块连接。
[0017]第二方面，一种高速低功耗电容触摸检测芯片，包括第一方面所述的高速低功耗电容触摸检测电路。
[0018]本技术的有益效果体现在：采用逐次逼近的方式进行电容触摸检测，提高了检测速度和检测精度，降低了检测功耗，同时实现了快速多通道及多次检测，可通过配置不同的触摸阈值进行触摸强度检测，还具有触摸滑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速低功耗电容触摸检测电路，其特征在于，包括触摸模块和逐次逼近模块，所述触摸模块包括充电电源模块和比较触发模块，所述充电电源模块分别与比较触发模块的输入侧和外部触摸PAD连接，所述比较触发模块的输出侧与逐次逼近模块连接。2.根据权利要求1所述的一种高速低功耗电容触摸检测电路，其特征在于，所述充电电源模块包括第一电流源、第二电流源、第三电流源以及第四电流源，所述第一电流源输出端并联有第一电容和第一电阻，所述第一电阻串联于第一电流源和第二电流源之间，所述第二电流源输出端并联有第二电容和第二电阻，所述第二电阻串联于第二电流源和第三电流源之间，所述第三电流源输出端连接有第三电容，所述第四电流源输出端连接有第四电容，所述第一电容负极、第二电容负极、第三电容负极以及第四电容负极均接地。3.根据权利要求2所述的一种高速低功耗电容触摸检测电路，其特征在于，所述充电电源模块还包括第一NOMS管、第二NOMS管以及第三NOMS管，所述第一NOMS管的漏极与第一电流源输出端连接，第一NOMS管栅极与第二NOMS管栅极和第三NOMS管栅极连接，所述第二NOMS管漏极与第三电流源的输出端连接，所述第三NOMS管漏极与第四电流源的输出端连接，所述第一NOMS管源极、第二NOMS管源极以及第三NOMS管源极均接地。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖永贵，王述前，曾德智，
申请(专利权)人：深圳市敏锐微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：