差分式电容装置与差分式电容校准方法制造方法及图纸

一种差分式电容校准方法，实施于一控制器，以操作一种差分式电容装置。差分式电容装置包括一差分式电容感测元件、一校正电容组件以及二输出端。差分式电容感测元件具有共点端、第一非共点端及第二非共点端，共点端用以接收一输入电压。校正电容组件具有第一校正电容及第二校正电容，校正电容组件的一端耦接于第一非共点端及第二非共点端且另一端用以接收第一校正电压及第二校正电压。二输出端分别耦接第一非共点端及第二非共点端，以输出第一信号及第二信号。控制器用以至少执行调整第一校正电压、第二校正电压、第一校正电容及第二校正电容之一者进行校准。校正电容之一者进行校准。校正电容之一者进行校准。

【技术实现步骤摘要】
差分式电容装置与差分式电容校准方法


[0001]本专利技术是关于一种差分式电容装置与差分式电容校准方法，特别是关于一种调整校正电容及/或校正电压的差分式电容装置与差分式电容校准方法。

技术介绍

[0002]电容感测元件因应性能要求，现阶段多采用差分式电容结构，以达到高性能设计。然而，电容感测元件的制造与组装存在非理想性，因此导致电容感测元件的电容产生非对称(mismatch)误差。这样的问题除了积极提升制造的精准度之外，最有效益的作法为电容感测元件耦接一放大或读取电路，确认电容感测元件输出端的误差数值(即偏移值)后进行校准，使得偏移值至一定规格内。

技术实现思路

[0003]鉴于上述，本专利技术提供了一种差分式电容装置与差分式电容校准方法。
[0004]本专利技术之一实施态样提供了一种差分式电容装置，包括：一差分式电容感测元件，具有一第一差分式电容以及一第二差分式电容，该第一差分式电容的一端及该第二差分式电容的一侧相耦接形成用以接收一输入电压的一共点端，该第一差分式电容的另一端为一第一非共点端，且该第二差分式电容的另一端为一第二非共点端；一校正电容组件，具有一第一校正电容及一第二校正电容，该第一校正电容的一端耦接于该第一非共点端，该第二校正电容的一端耦接于该第二非共点端，该第一校正电容的另一端为一第一校正电压输入端，该第二校正电容的另一端为一第二校正电压输入端，该第一校正电压输入端及该第二校正电压输入端用以接收一组校正电压；以及二输出端，分别耦接于该第一非共点端及该第二非共点端，且该二输出端用以输出一第一信号及一第二信号。
[0005]本专利技术之另一实施态样提供了一种差分式电容校准方法，供实施于一控制器，以操作一差分式电容装置，其中该差分式电容装置包含一差分式电容感测元件、一校正电容组件及二输出端，该差分式电容感测元件具有一共点端、一第一非共点端及一第二非共点端，该共点端用以接收一输入电压，该第一非共点端及该第二非共点端用以输出一对差分信号，该校正电容组件具有一第一校正电容及一第二校正电容，该第一校正电容的一端耦接于该第一非共点端且另一端用以接收一第一校正电压，该第二校正电容的一端耦接于该第二非共点端且另一端用以接收一第二校正电压，以将该对差分信号调整为一第一信号及一第二信号，该二输出端分别耦接于该第一非共点端及该第二非共点端，以将该第一信号及该第二信号输出，该控制器用以产生该第一校正电压及该第二校正电压，以及调整该第一校正电容及该第二校正电容，该差分式电容校准方法包含：计算该第一输出电压及该第二输出电压所相差的一偏压值；判断该偏压值是否落入一阈值域内；若判断该偏压值落入该阈值域内，则完成校准；以及若判断该偏压值落入该阈值域外，则产生该第一校正电压及该第二校正电压以及调整该第一校正电容及该第二校正电容之至少一者，以重新计算该偏压值。
[0006]综上所述，本专利技术可在不明显提升制造成本的情况下，提出一种能够精准补偿电容误差并有效降低噪声的差分式电容装置与差分式电容校准方法，且通过调整校正电容与电压校正信号，使得电容感测元件进行信号补偿与处理。
[0007]综上所述，关于本揭示内容之说明及以下之实施方式之说明是用以示范与解释本专利技术之精神与原理，并且提供本专利技术之专利申请范围更进一步之解释。
附图说明
[0008]图1为本专利技术一实施例的差分式电容装置的电路图。
[0009]图2A为本专利技术一实施例的差分式电容装置的校正电容组件的电路图。
[0010]图2B为本专利技术另一实施例的差分式电容装置的校正电容组件的电路图。
[0011]图2C为本专利技术又一实施例的差分式电容装置的校正电容组件的电路图。
[0012]图2D为本专利技术再一实施例的差分式电容装置的校正电容组件的电路图。
[0013]图3为本专利技术另一实施例的差分式电容装置的电路图。
[0014]图4为本专利技术又一实施例的差分式电容装置的电路图。
[0015]图5为本专利技术再一实施例的差分式电容装置的电路图。
[0016]图6为本专利技术一实施例的差分式电容校准方法的流程图。
[0017]图7为本专利技术另一实施例的差分式电容校准方法的步骤S4的详细流程图。
具体实施方式
[0018]以下说明为完成专利技术的较佳实现方式，其目的在于描述本专利技术的基本精神，但并不用以限定本专利技术。实际的
技术实现思路
必须参考之后的权利要求范围。
[0019]必须了解的是，使用于本说明书中的“包含”、“包括”等词，是用以表示存在特定的技术特征、数值、方法步骤、作业处理、元件及/或组件，但并不排除可加上更多的技术特征、数值、方法步骤、作业处理、元件、组件或以上的任意组合。
[0020]于权利要求中使用如“第一”、“第二”、“第三”等词是用来修饰权利要求中的元件，以及区别具有相同名字的元件，其并非用来表示元件之间的重要性顺序，或执行步骤上的先后关系。
[0021]请同时参阅图1及图2A，其中图1为本专利技术一实施例的差分式电容装置100的电路图，而图2A为本专利技术一实施例的差分式电容装置的校正电容组件的电路图。于一实施例中，如图1所示，差分式电容装置100可包含一差分式电容感测元件1、一校正电容组件4以及二输出端6，且为清楚说明差分式电容装置100与外部信号的输出/输入关系，还定义差分式电容装置100具有一共点端2、一第一非共点端3A、一第二非共点端3B、一第一校正电压输入端5A以及一第二校正电压输入端5B。
[0022]差分式电容感测元件1可具有一第一差分式电容C
A
以及一第二差分式电容C
B
，第一差分式电容C
A
的一端及第二差分式电容C
B
的一侧相耦接形成共点端2以接收一输入电压V
in
，其中输入电压V
in
为介于最大值电压V
dd
与最小值电压V0之间，且依据一固定频率F
in
于此两个电压V
dd
与电压V0之间进行切换的一输入电压，例如输入电压V
in
可以是一方波。第一差分式电容C
A
的另一端为一第一非共点端3A，且第二差分式电容C
B
的另一端为一第二非共点端3B，第一非共点端3A及第二非共点端3B用以输出一对差分信号。
[0023]依据下列方程式一的电容公式：
[0024]Q＝C
×
ΔV
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ…
方程式一方程式一的参数C为电容值，单位为法拉(Farad，F)。参数Q为电荷量，单位为库仑(Coulomb，C)。参数ΔV为电压值，单位为伏特(Volt，V)。于一理想情况下，通过第一非共点端3A的电荷量应与通过第一非共点端3A的电荷量相同。具体而言，上述差分信号可包含一第一差分信号Q1及一第二差分信号Q2，通过第一非共点端3A的第一差分信号Q1具有的电荷量即输入电压V
in
与第一差分式电容C
A
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种差分式电容装置，包括：一差分式电容感测元件，具有一第一差分式电容以及一第二差分式电容，该第一差分式电容的一端及该第二差分式电容的一侧相耦接形成用以接收一输入电压的一共点端，该第一差分式电容的另一端为一第一非共点端，且该第二差分式电容的另一端为一第二非共点端；一校正电容组件，具有一第一校正电容及一第二校正电容，该第一校正电容的一端耦接于该第一非共点端，该第二校正电容的一端耦接于该第二非共点端，该第一校正电容的另一端为一第一校正电压输入端，该第二校正电容的另一端为一第二校正电压输入端，该第一校正电压输入端及该第二校正电压输入端用以接收一组校正电压；以及二输出端，分别耦接于该第一非共点端及该第二非共点端，且该二输出端用以输出一第一信号及一第二信号。2.如权利要求1所述的差分式电容装置，其中进一步包含：一电荷电压转换电路，耦接于该校正电容组件及该二输出端之间，该电荷电压转换电路用以放大及转换信号输出。3.如权利要求1所述的差分式电容装置，其中该校正电容组件为一第一校正电容组件，该差分式电容装置另包含一第二校正电容组件耦接于该第一校正电容组件及该二输出端之间，该第二校正电容组件具有一第三校正电容及一第四校正电容，该第三校正电容的一端耦接于该第一非共点端，该第四校正电容的一端耦接于该第二非共点端，该第三校正电容的另一端耦接于一第三校正电压输入端，该第四校正电容的另一端耦接于一第四校正电压输入端，该第三校正电压输入端及该第四校正电压输入端用以接收另一组校正电压。4.如权利要求1所述的差分式电容装置，其中该校正电容组件进一步包含：一第一辅助电容，该第一辅助电容的一端耦接于该第一校正电容，且该第一辅助电容的另一端耦接于该第一校正电压输入端或该第一非共点端；以及一第二辅助电容，该第二辅助电容的一端耦接于该第二校正电容，且该第二辅助电容的另一端耦接于该第二校正电压输入端或该第二非共点端。5.如权利要求1所述的差分式电容装置，其中该第一校正电容及该第二校正电容均各为一可编程电容阵列。6.如权利要求5所述的差分式电容装置，其中该校正电容组件进一步包含：一电容调控元件，耦接于该第一校正电容及该第二校正电容，用以调整该第一校正电容及该第二校正电容的电容数值。7.如权利要求1所述的差分式电容装置，其中进一步包含：一控制器，该控制器耦接于该第一校正电压输入端、该第二校正电压输入端、该第一校正电容以及该第二校正电容，用以产生该第一校正...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖律普，郭秦辅，刘良颍，林育圣，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：