电容值测量电路及其测量方法技术

本发明专利技术提供了一种电容值测量电路及其测量方法。该电容值测量电路包括：参考电容，具有第一端与第二端，该第一端选择性连接至第一参考电压或第二参考电压；待测电容，具有第一端与第二端，该第一端选择性连接至该第一参考电压或该第二参考电压；操作放大器，具有第一输入端、第二输入端与输出端，该第一输入端连接至该参考电容的该第二端与该待测电容的该第二端，该第二输入端连接至第三参考电压；逼近单元，具有输入端与输出端，该输入端连接至该操作放大器的该输出端；以及转换单元，具有输入端与输出端，该输入端连接至该逼近单元的该输出端，且该输出端直接连接至该操作放大器的该第一输入端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，且特别涉及一种利用转换单元而 不需额外耦合电容的。
技术介绍
传统上，多半以机械式开关来实现使用者控制接口。但，传统机械式装置容易坏 损。目前，已发展出触控式开关。触控式开关例如是电容式开关等。为了提高使用上的便利性，目前已研发出的触控面板(touchpanel)或显示触控 面板(同时具有显示与触控的功能)可接受使用者的输入、点选等操作。触控面板或显示 触控面板可应用于各种电子装置当中，例如移动电话中。如此，可让使用者直接在触控面板 或显示触控面板上点选画面来进行操作，由此提供更为便捷且人性化的操作模式。触控面 板或显示触控面板有数种，电容式触控面板，电容式显示触控面板属于其中。当使用者操作电容式触控面板、电容式显示触控面板、或电容式开关时，其内部的 待测电容的电容值会随使用者操作而发生变化。故而，如果能侦测待测电容的电容值与其 变化，即可侦测(感觉)使用者的操作。然而，如何设计出可有效地侦测待测电容的电容值 与其变化的电容值测量电路，以提高电容式触控面板、电容式显示触控面板、或电容式开关 的性能乃为业界不断致力的方向之一。然而，现有电容值测量电路除转换单元外，还需要耦合电容(coupling capacitor)，导致电路面积不易缩小且电路成本不易缩减。
技术实现思路
本专利技术的一实例涉及一种电容值测量电路与其方法，其不需要耦合电容，缩小了 电路面积及降低了电路成本。本专利技术的一实例提出一种电容值测量电路，包括参考电容，具有第一端与第二 端，该第一端选择性连接至第一参考电压或第二参考电压；待测电容，具有第一端与第二 端，该第一端选择性连接至该第一参考电压或该第二参考电压；操作放大器，具有第一输入 端、第二输入端与输出端，该第一输入端连接至该参考电容的该第二端与该待测电容的该 第二端，该第二输入端连接至第三参考电压；逼近单元，具有输入端与输出端，该输入端连 接至该操作放大器的该输出端；以及转换单元，具有输入端与输出端，该输入端连接至该逼 近单元的该输出端，且该输出端直接连接至该操作放大器的该第一输入端。该参考电容与 该待测电容分别耦合第一电荷量与第二电荷量至该操作放大器的该第一输入端，该第一电 荷量与该第二电荷量在该操作放大器的该第一输入端形成输入电压，该转换单元直接耦合 第三电荷量至该操作放大器的该第一输入端或者该转换单元对该操作放大器的该第一输 入端充放电，直到该输入电压趋近于该第三参考电压。根据本专利技术的电容值测量电路，其中，如果该待测电容与该参考电容的电容值不 同，则该操作放大器的该第一输入端的该输入电压不同于该第三参考值，该操作放大器传送一输出电压给该逼近单元；根据该操作放大器的该输出电压，该逼近单元输出一数字输 出信号至该转换单元；该转换单元根据该逼近单元的该数字输出信号而耦合该第三电荷量 至该操作放大器的该第一输入端，或者，该转换单元根据该逼近单元的该数字输出信号而 对该操作放大器的该第一输入端充放电；以及该逼近单元进行一连续逼近操作直到该输入 电压趋近于该第三参考电压，该逼近单元的该数字输出信号反应该待测电容与该参考电容 间的一电容差值，以得知该待测电容的电容值。根据本专利技术的电容值测量电路，还包括第一开关，具有第一端与第二端，该第一 端连接至该参考电容的该第一端，该第二端则选择性连接至该第一参考电压或该第二参考 电压；第二开关，具有第一端与第二端，该第一端连接至该待测电容的该第一端，该第二端 则选择性连接至该第一参考电压或该第二参考电压；以及第三开关，具有第一端与第二端， 该第一端连接至该操作放大器的该第一输入端，该第二端则选择性连接至该第三参考电压 或该操作放大器的该输出端。根据本专利技术的电容值测量电路，其中，在一初始状态下，该第一开关连接至该第二 参考电压；该第二开关连接至该第一参考电压；该第三开关连接该操作放大器的该第一输 入端至该第三参考电压或该操作放大器的该输出端。根据本专利技术的电容值测量电路，其中，在开始测量时该第一开关由该第二参考电 压切换至该第一参考电压，以耦合该第一电荷量至该操作放大器的该第一输入端；该第二 开关由该第一参考电压切换至该第二参考电压，以耦合该第二电荷量至该操作放大器的该 第一输入端；以及该第三开关断路。本专利技术的另一实例提出一种电容值测量方法，包括初始化一操作放大器；选择 性切换一参考电容至第一参考电压或第二参考电压，以耦合第一电荷量至该操作放大器的 第一输入端，其中该操作放大器的第二输入端连接至第三参考电压；选择性切换一待测电 容至该第一参考电压或该第二参考电压，以耦合第二电荷量至该操作放大器的该第一输入 端；比较该操作放大器的该第一输入端的输入电压与该第三参考电压；以及根据该比较结 果，用连续逼近方式以直接耦合第三电荷量至该操作放大器的该第一输入端或者对该操作 放大器的该第一输入端充放电，直到该输入电压趋近于该第三参考电压，其中，一连续逼近 结果反应该待测电容的该电容值。根据本专利技术的电容值测量方法，其中，如果该待测电容与该参考电容的电容值不 同，则该操作放大器的该第一输入端的该输入电压不同于该第三参考值，该操作放大器比 较并传送一输出电压；根据该操作放大器的该输出电压，输出一数字输出信号；根据该数 字输出信号而耦合该第三电荷量至该操作放大器的该第一输入端或对该操作放大器的该 第一输入端充放电；以及进行一连续逼近操作，直到该输入电压趋近于该第三参考电压， 该数字输出信号反应该待测电容与该参考电容间的一电容差值，以得知该待测电容的电容 值。根据本专利技术的电容值测量方法，在一初始状态下，该方法还包括连接该参考电容 至该第二参考电压，连接该待测电容至该第一参考电压；以及连接该操作放大器的该第一 输入端至该第三参考电压或该操作放大器的一输出端。根据本专利技术的电容值测量方法，其中，在开始测量时，该方法还包括切换该参考 电容至该第一参考电压，以耦合该第一电荷量至该操作放大器的该第一输入端；切换该待测电容至该第二参考电压，以耦合该第二电荷量至该操作放大器的该第一输入端；以及断 路该操作放大器的该第一输入端于该第三参考电压或该操作放大器的该输出端。为了让本专利技术的上述内容能更明显易懂，下文特举实施例，并结合所附附图，作详 细说明如下附图说明图1显示了根据本专利技术实施例的电容值测量电路的电路示意图。图2 4分别显示了根据本专利技术第二至第四实施例的电容值测量电路的电路示意 图。具体实施例方式请参考图1，其显示根据本专利技术第一实施例的电容值测量电路的电路示意图。如 图ι所示，根据本专利技术第一实施例的电容值测量电路100包括参考电容CR，待测电容CS， 操作放大器110，连续逼近暂存器(Successive Approximation Register，SAR) 120，数字模 拟转换器(DAC) 130，开关Si、开关S2与开关SC。此外，CP代表此电容值测量电路100的寄 生电容。暂存器140是选择性元件，其可暂存由SAR 120所输出的数字信号，亦可输入参数 至 SAR 120。参考电容CR连接于开关Sl与操作放大器110的反相输入端之间。参考电容CR 的电容值为已知。待测电容CS连接于开关S2与操作放大器110的反相输入端之间。待测 电容CS的电容值为未知，且其电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容值测量电路，包括：参考电容，具有第一端与第二端，所述第一端选择性连接至第一参考电压或第二参考电压；待测电容，具有第一端与第二端，所述第一端选择性连接至所述第一参考电压或所述第二参考电压；操作放大器，具有第一输入端、第二输入端与输出端，所述第一输入端连接至所述参考电容的所述第二端与所述待测电容的所述第二端，所述第二输入端连接至第三参考电压；逼近单元，具有输入端与输出端，所述输入端连接至所述操作放大器的所述输出端；以及转换单元，具有输入端与输出端，所述输入端连接至所述逼近单元的所述输出端，且所述输出端直接连接至所述操作放大器的所述第一输入端；其中，所述参考电容与所述待测电容分别耦合第一电荷量与第二电荷量至所述操作放大器的所述第一输入端，所述第一电荷量与所述第二电荷量在所述操作放大器的所述第一输入端形成输入电压，所述转换单元直接耦合第三电荷量至所述操作放大器的所述第一输入端或所述转换单元对所述操作放大器的所述第一输入端充放电，直到所述操作放大器的所述第一输入端的所述输入电压趋近于所述第三参考电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周世宗，饶永年，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