电容值量测电路及其方法技术

本发明专利技术提供了一种电容值量测电路及其电容值量测方法。电容值量测方法包括下列步骤：首先响应于第一组时脉信号切换待测电容的至少一端上的电压，以在第一积分期间中将积分电压的位准自起始位准调整为终止位准，待测电容的电容值与终止位准与起始位准的差值相关；接着响应于第二组时脉信号在第二积分期间中将积分电压的位准自终止位准调整为起始位准；以及之后根据第一、第二积分期间及已知特性值运算得到待测电容的电容值。本发明专利技术的电容值量测电路具有可弹性地量测不同数值范围的待测电容、可有效地提供另一种电容值量测电路的设计选择及可准确地对待测电容进行电容值量测的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电容值量测电^各(电容值求^直电^各，evaluation circuit for capacitance ),且特别涉及一种通过7见察对4寺测电容进4亍 充电与放电操作时充电与放电的反应时间，来得到待测电容的电容 值的电容值量测电路。
技术介绍
传统上，多半以机械式开关来为使用者实现控制接口装置。由 于传统机械开关需直接与使用者进行接触，才可响应于使用者的控制指令进行操作，传统机械式装置容易在使用者#:作过程中发生结 构坏损。在科技发展日新月异的现今时代中，存在触控式开关。传统上， 触控式开关例如是电容式开关，其通过感应待测电容的电容值随^吏 用者的接近与否的变化来进行控制。然而，如何i殳计出可有效地量 测待测电容的电容值变化的电容值量测电路，以提升电容式开关为 业界不断致力的方向之一。
技术实现思路
本专利技术涉及一种电容值量测电路，相比于传统的电容值量测电^各，本实施例的电容〗直量测电^各可更准确地对;降测电容进4于电容^f直量测。根据本专利技术提出了一种电容值量测电路，包括积分器电路、第 一、第二控制电3各及处理器电路。积分器电路具有输入端及输出端， 输出端上具有积分电压，积分器电^各用以响应于控制信号在电压i殳 定期间中将积分电压设定为起始位准。第一控制电路包括第一输出 端及待测电容，第一输出端电性连接于输入端，第一控制电路用以 响应于第 一组时脉信号切换待测电容的至少 一端上的电压，并选择 性地使待测电容的 一端与第 一输入端电性连接，以在第 一积分期间 中控制积分器电路进行电压积分，将积分电压自起始位准调整为终 止位准，待测电容的电容值与终止位准与起始位准的差值相关。第 二控制电路包括第二输出端与被动元件，被动元件具有已知特性 值，第二输出端电性连接于输入端。第二控制电路用以响应于第二 组时脉信号切换被动元件的至少一端上的电压，并选择性地使被动 元件的 一端与第二输入端电性连接，以在第二积分期间中控制积分 器电^各进行电压积分，将积分电压的位准自终止位准调整为起始位 准。处理器电-各用以^是供第一组及第二组时脉信号来驱动第一及该 第二控制电路，并用以根据第 一及第二积分期间的时间长度及已知 特性值来计算得到待测电容的电容值。根据本专利技术的电容值量测电路，其中该第 一控制电路还包括 第一开关电路，包括第一端、第二端及第三端，分别耦4妻至该待测 电容的第一端、耦接至该输入端及接收第一电压，该第一开关电3各 用以响应于该第 一 组时脉信号的第 一 状态及第二状态分别使该待 测电容的第 一 端耦接至该输入端及使该待测电容的第 一 端接收该 第一电压。根据本专利技术的电容值量测电路，其中该^皮动元件为已知电容， 该第二纟空制电if各还包4舌第二开关电^各，包4舌第一端、第二端及第 三端，分别耦4妻至该已知电容的第一端、耦接至该输入端及接收第 二电压，该第二开关电^^用以响应于该第二组时力永信号的第一状态及第二状态分别使该已知电容的第一端耦接至该输入端及使该已 知电容的第一端接收该第二电压。根据本专利技术的电容值量测电路，其中该第二控制电路还包括 第三开关电路，包4舌第一端、第二端及第三端，分别耦接至该已知 电容的第二端、接收该第二电压及接收第三电压，该第三开关电路 用以响应该第二组时脉信号的第 一状态及第二状态分別提供该第 二电压及该第三电压至该已知电容的第二端；其中该第二电压的位 准基本上等于该起始位准。根据本专利技术的电容值量测电路，其中该第 一控制电路还包括 第四开关电^各，包4舌第一端、第二端及第三端，分别井禹4姿至该《寺测 电容的第二端、，接收该第一电压及接收第四电压，该第四开关电^各 用以响应于该第 一组时脉信号的第 一状态及第二状态分别提供该 第一电压及该第四电压至该待测电容的第二端；其中该第一电压的 位准基本上等于该起始位准。根据本专利技术的电容值量测电路，其中该被动元件为已知电阻， 该第二控制电^各还包括第二开关电^各，包括第一端及第二端，分 别并禺4妄至该已^p电阻的第 一端及耦4妾至该*俞入端，该第二开关电3各 用以响应于该第二组时脉信号的第 一状态及第二状态分别使该已 知电阻的第 一端耦4妻至该输入端及〗吏该已知电阻的第 一端为基本 上浮接。才艮据本专利技术的电容值量测电路，其中该第 一组及该第二组时脉 信号具有基本上相同的时脉周期，该第 一及该第二积分期间的长度基本上分别包i舌N个该时永周期及M个该时力永周期，该处理器电 路根据数值N与M的比值来计算该待测电容的电容值，数值N与 M为大于1的自然凄t。根据本专利技术的电容值量测电路，其中该处理器电路包括振荡 器电路，用以振荡产生第三时脉信号及第四时脉信号，该第三及该第四时永信号为基本上反相；第一逻辑电3各，用以在该电压i殳定期间产生该控制信号；第二逻辑电i 各，用以在该第一积分期间中产生 该第 一组时乐;M言号，并用以在该第 一积分期间后的第 一时点产生该 第二组时脉信号；比较器电路，用以比较该积分电压的位准及该起 始位准的高 氐，并在该积分电压的位准满足临界条件的第二时点 时，触发操作事件；计数器电路，用以自该第一时点起执行计数操 作，使计数次数自零开始每隔该第二组时脉信号的时脉周期递增1, 该计数器电路还用以响应于该操作事件在该第二时,长停止计数才喿 作，以计数得到一数值M, M为大于l的自然数；及拴锁电路，用 以响应于该才喿作事^H己录该IW直M;其中该第 一及该第二时点定义 出该第二积分期间，该处理器电路根据该数值M及该第二组时脉信 号的时脉周期来得到该第二积分期间。才艮据本专利技术的电容值量测电路，其中该积分器电^各包括运算 ;改大器，正丰lr入端4妾^:该起始^f立准，负lt入端为專禺冲妻至该第一及该 第二控制电路的该输入端，输出端为耦接至该处理器电路的该输出 端；积分电容，该积分电容的两端分别耦接至该运算放大器的负输 入端及该输出端；及第五开关电路，第一端及第二端分别耦接至该 运算》丈大器的负输入端及该输出端，该第五开关电路用以响应于该 4空制4言号导通，以4豆3各连4姿该运算;^大器的负车叙入端与该1#出端， 以i殳定该运算力文大器的负1餘入端与该1#出端的电压为该起始4立准。根据本专利技术的电容值量测电路，其中该积分器电路包括第五 开关电路，第一端及第二端分别接收参考电压及耦接至该输出端， 该参考电压的位准基本上等于该起始位准；及积分电容，第一端及 第二端分别井禺4妻至该东lr出端及4妄收第 一 电压。根据本专利技术的电容值量测电路，其中该第二控制电路还用以响 应于第五组时永信号及第六组时力永信号，分别在第三积分期间及第 四积分期间中控制该积分器电路进行电压积分，以分别将该积分电 压的位准自该起始位准调整为该终止位准，及将该积分电压的位准自该纟冬止4立准调整为该起始4立准；其中该处理器电3各用以才艮据该第 三及该第四积分期间的时间差值来对该电容值量测电路进行偏差 电压校正。才艮据本专利技术的电容值量测电路，其中该被动元件为已知电容， 该第二控制电3各还包i舌第六开关电路，包4舌第一端、第二端、第三端及第四端，分别井馬4妄至该已知电容的第一端、寿禹4妄至该^r入端、 接收第一电压及接收第二电压，该第六开关电路用以响应于该第五 组时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容值量测电路，包括：　积分器电路，具有输入端以及输出端，所述输出端上具有积分电压，所述积分器电路用以响应于控制信号在电压设定期间中将所述积分电压设定为起始位准；　第一控制电路，包括第一输出端以及待测电容，所述第一输出端电性 连接于所述输入端，所述第一控制电路用以响应于第一组时脉信号切换所述待测电容的至少一端上的电压，并选择性地使所述待测电容的一端与所述第一输入端电性连接，以在第一积分期间中控制所述积分器电路进行电压积分，将所述积分电压自所述起始位准调整为终止位准；　第二控制电路，包括第二输出端与被动元件，所述被动元件具有已知特性值，所述第二输出端电性连接于所述输入端，所述第二控制电路用以响应于第二组时脉信号切换所述被动元件的至少一端上的电压，并选择性地使所述被动元件的一端与所述第二输入端电 性连接，以在第二积分期间中控制所述积分器电路进行电压积分，将所述积分电压的位准自所述终止位准调整为所述起始位准；以及　处理器电路，用以提供所述第一组及所述第二组时脉信号来驱动所述第一及所述第二控制电路，并用以根据所述第一及所述第二积分 期间的时间长度及所述已知特性值来计算得到所述待测电容的电容值。...

【技术特征摘要】
1.一种电容值量测电路，包括积分器电路，具有输入端以及输出端，所述输出端上具有积分电压，所述积分器电路用以响应于控制信号在电压设定期间中将所述积分电压设定为起始位准；第一控制电路，包括第一输出端以及待测电容，所述第一输出端电性连接于所述输入端，所述第一控制电路用以响应于第一组时脉信号切换所述待测电容的至少一端上的电压，并选择性地使所述待测电容的一端与所述第一输入端电性连接，以在第一积分期间中控制所述积分器电路进行电压积分，将所述积分电压自所述起始位准调整为终止位准；第二控制电路，包括第二输出端与被动元件，所述被动元件具有已知特性值，所述第二输出端电性连接于所述输入端，所述第二控制电路用以响应于第二组时脉信号切换所述被动元件的至少一端上的电压，并选择性地使所述被动元件的一端与所述第二输入端电性连接，以在第二积分期间中控制所述积分器电路进行电压积分，将所述积分电压的位准自所述终止位准调整为所述起始位准；以及处理器电路，用以提供所述第一组及所述第二组时脉信号来驱动所述第一及所述第二控制电路，并用以根据所述第一及所述第二积分期间的时间长度及所述已知特性值来计算得到所述待测电容的电容值。2. 根据权利要求1所述的电容值量测电路，其中，所述第一控制 电^各还包4舌第一开关电3各，包纟舌第一端、第二端及第三端，分别井禺 接至所述待测电容的第 一端、耦4妄至所述输入端及接收第 一 电 压，所述第一开关电路用以响应于所述第 一组时3永信号的第一 状态及第二状态分别4吏所述待测电容的第一端耦接至所述输 入端及4吏所述待测电容的第 一端4妄收所述第 一 电压。3. 根据权利要求1所迷的电容值量测电路，其中，所述被动元件 为已知电容，所述第二控制电路还包括第二开关电3各，包4舌第一端、第二端及第三端，分别耦 接至所述已知电容的第 一端、耦接至所述输入端及接收第二电 压，所述第二开关电路用以响应于所述第二组时永信号的第一 状态及第二状态分别使所述已知电容的第一端耦接至所述输 入端及使所述已知电容的第 一端接收所述第二电压。4. 根据权利要求3所述的电容值量测电路，其中，所述第二控制 电^各还包4舌第三开关电3各，包^^舌第一端、第二端及第三端，分别耦 接至所述已知电容的第二端、接收所述第二电压及接收第三电 压，所述第三开关电路用以响应所述第二组时永信号的第一状 态及第二状态分别提供所述第二电压及所述第三电压至所述 已知电容的第二端；其中，所述第二电压的位准基本上等于所迷起始位准。5. 根据权利要求2所述的电容值量测电路，其中，所述第一控制 电3各还包4舌第四开关电^各，包4舌第一端、第二端及第三端，分别專禺4妄至所述待测电容的第二端、接收所述第 一 电压及接收第四电 压，所述第四开关电路用以响应于所述第 一组时乐M言号的第一 状态及第二状态分别l是供所述第一电压及所述第四电压至所述待测电容的第二端；其中，所述第一电压的位准基本上等于所迷起始位准。6. 根据权利要求1所述的电容值量测电路，其中，所述被动元件 为已知电阻，所述第二控制电^各还包括第二开关电^各，包括第一端及第二端，分别耦4妄至所述 已知电阻的第 一端及耦接至所...

【专利技术属性】
技术研发人员：光宇，
申请(专利权)人：瑞鼎科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]