电容式感测设备及感测电容的方法技术

本申请实施例提供一种电容式感测设备和感测电容的方法。电容式感测设备包括：电容式传感器，其适于感测接近其的导电物体；开关组，其适于将电容式传感器交替地耦接第一预定电压和参考电容；参考电容，其适于在感测导电物体时与电容式传感器分享电荷；比较器，其具有第一输入端、第二输入端和输出端，第一输入端耦接参考电容，第二输入端耦接参考电压，输出端耦接电荷平衡电路和计数器；电荷平衡电路，其耦接参考电容，并适于在感测导电物体时对参考电容进行充电或放电；计数器，其适于基于比较器输出的第一或第二逻辑电平而计数并且获得计数值。本申请实施例的技术方案有利于感测灵敏度的提高，避免由于感测周期的增大而带来的功耗增加。的功耗增加。的功耗增加。

【技术实现步骤摘要】
电容式感测设备及感测电容的方法


[0001]本专利技术涉及接近感测领域，尤其涉及电容式感测设备及感测电容的方法。

技术介绍

[0002]电容式感测设备越来越广泛地应用于个人计算机、多媒体播放器、游戏机、消费类电子产品、以及移动通讯设备等电子设备上。
[0003]以专利技术名称为“使用Δ/Σ转换的电容式接近检测”的现有专利文献(专利授权号为CN105379120B，以下称为“专利文献一”)为例，该专利文献描述了一种电容式接近检测的具体实现方案。但是，该方案具有三个缺点。第一个缺点是，在整个电容感测过程中，充电电路根据比较器的输出结果选择性地对保持电容器既充电又放电，这种方法等效于增加了电容式传感器的电容值，从而不利于感测灵敏度的提高；第二个缺点是，与电容式传感器耦接的切换器受到比较器输出信号的控制，这从原理上使得衡量电容式传感器电容值的最终计数值的公式变得复杂，不利于实际应用中对感测灵敏度的自动调节；第三个缺点是，感测灵敏度的提高基于测量时间周期的增大，这增加了感测过程的功耗。
[0004]现有的电容式感测设备在功耗和感测灵敏度等方面需要改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是现有的电容式感测设备在功耗和感测灵敏度等方面需要改进等。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种电容式感测设备，包括：电容式传感器，其适于感测接近其的导电物体；开关组，其适于将电容式传感器交替地耦接第一预定电压和参考电容；参考电容，其适于在感测导电物体时与电容式传感器分享电荷；比较器，其具有第一输入端、第二输入端和输出端，第一输入端耦接参考电容，第二输入端耦接参考电压，输出端耦接电荷平衡电路和计数器；电荷平衡电路，其耦接参考电容，并适于在感测导电物体时对参考电容进行充电或放电；计数器，其适于基于比较器输出的第一逻辑电平或第二逻辑电平而计数并且获得计数值。
[0007]可选地，电容式传感器的第一端接地，参考电容的第一端接地，开关组包括第一开关和第二开关，其中，第一开关耦接在电容式传感器的第二端和第一预定电压之间，第二开关耦接在电容式传感器的第二端和参考电容的第二端之间。
[0008]可选地，第一逻辑电平和第二逻辑电平中的任一者为高电平或低电平。
[0009]可选地，电荷平衡电路适于对参考电容进行充电或放电以将参考电容的电压维持在参考电压附近。
[0010]可选地，第一预定电压为低电平而电荷平衡电路适于在感测导电物体时对参考电容进行充电，或者第一预定电压为高电平而电荷平衡电路适于在感测导电物体时对参考电容进行放电。
[0011]可选地，电荷平衡电路包括第一电源、第二电源、第一控制开关和第二控制开关，
第一电源和第二电源分别通过第一控制开关和第二控制开关耦接参考电容，比较器的输出端耦接第一控制开关和第二控制开关以使其选择性地闭合和打开，从而通过第一电源和第二电源交替地使参考电容进行充电或放电。
[0012]可选地，第一预定电压为低电平时第一电源和第二电源分别耦接高电平而交替地对参考电容进行充电，第一预定电压为高电平时第一电源和第二电源均耦接低电平而交替地对参考电容进行放电。
[0013]可选地，第一电源和第二电源分别为第一电流源和第二电流源。
[0014]可选地，第一电源和第二电源分别为第一电压源和第二电压源。
[0015]可选地，电荷平衡电路还包括第一电阻和第二电阻，第一电压源通过第一电阻耦接第一控制开关，第二电压源通过第二电阻耦接第二控制开关。
[0016]可选地，第一控制开关包括第一与门和第三开关，第二控制开关包括第二与门和第四开关，第一与门的第一输入端和第二与门的第一输入端均耦接比较器的输出端，第一与门的第二输入端和第二与门的第二输入端均耦接时钟信号，第三开关耦接在第一与门的输出端和参考电容的第二端之间，第四开关耦接在第二与门的输出端和参考电容的第二端之间。
[0017]可选地，电荷平衡电路还包括第一电容和第二电容，第一电容的第一端耦接第三开关、第二端耦接地，第二电容的第一端耦接第四开关、第二端耦接地。
[0018]可选地，第一电源和第二电源分别为第三电流源和第三电压源。
[0019]可选地，电荷平衡电路还包括第三电阻，第三电压源通过第三电阻耦接第二控制开关。
[0020]可选地，电容式感测设备包括时序单元，比较器的输出端通过时序单元分别耦接电荷平衡电路和计数器。
[0021]可选地，电容式感测设备包括定时器，其耦接计数器，并适于确定感测周期、以及向计数器输出定时信号，计数器适于基于第一逻辑电平或第二逻辑电平和定时信号而在感测周期内计数获得最终的计数值。
[0022]可选地，电容式感测设备包括控制单元，其耦接定时器，适于向定时器输出使能信号或禁止信号、以及接收定时信号。
[0023]本专利技术实施例还提供一种感测电容的方法，包括：a，将电容式传感器交替地耦接第一预定电压和参考电容；b，比较参考电容的电压和参考电压而输出第一逻辑电平或第二逻辑电平；c，基于第一逻辑电平或第二逻辑电平使计数器计数而获得计数值和对参考电容进行充电或放电。
[0024]可选地，步骤c包括基于第一逻辑电平或第二逻辑电平对参考电容进行充电或放电以将参考电容的电压维持在参考电压附近。
[0025]可选地，在定时器确定的感测周期内循环执行步骤a、b和c，并且获得最终的计数值。
[0026]可选地，第一预定电压为低电平，步骤a包括通过参考电容对电容式传感器进行充电而调整参考电容的电压。
[0027]可选地，包括通过参考电容对电容式传感器进行充电和电荷平衡电路对参考电容进行充电而调整参考电容的电压。
[0028]可选地，电荷平衡电路包括第一电源和第二电源，第一电源和第二电源分别基于第一逻辑电平和第二逻辑电平而交替地对参考电容进行充电。
[0029]可选地，第一预定电压为高电平，步骤a包括通过电容式传感器对参考电容进行充电而调整参考电容的电压。
[0030]可选地，通过电容式传感器对参考电容进行充电和电荷平衡电路对参考电容进行放电而调整参考电容的电压。
[0031]可选地，电荷平衡电路包括第一电源和第二电源，第一电源和第二电源分别基于第一逻辑电平和第二逻辑电平而交替地对参考电容进行放电。
[0032]与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有有益效果。例如，在整个电容感测过程中，对于本专利技术实施例中各具有特定电路结构的电容式感测设备，电荷平衡电路根据比较器的输出结果对参考电容持续充电或者持续放电，而不是对参考电容选择性地既充电又放电，从而有利于感测灵敏度的提高；本专利技术实施例中的开关组并不受到比较器输出的逻辑电平的控制，从而使得衡量电容式传感器电容值的计数值的关系式相对简单，并且有利于在实际应用中对感测灵敏度的自动调节，从而避免了由于感测周期的增大而带来的功耗增加。
附图说明
[0033]图1是本专利技术实施例电容式感测设备的总体结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容式感测设备，其特征在于，包括：电容式传感器，其适于感测接近其的导电物体；开关组，其适于将所述电容式传感器交替地耦接第一预定电压和参考电容；所述参考电容，其适于在感测所述导电物体时与所述电容式传感器分享电荷；比较器，其具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接所述参考电容，所述第二输入端耦接参考电压，所述输出端耦接电荷平衡电路和计数器；所述电荷平衡电路，其耦接所述参考电容，并适于在感测所述导电物体时对所述参考电容进行充电或放电；所述计数器，其适于基于所述比较器输出的第一逻辑电平或第二逻辑电平而计数并且获得计数值。2.根据权利要求1所述的电容式感测设备，其特征在于，所述电容式传感器的第一端接地，所述参考电容的第一端接地，所述开关组包括第一开关和第二开关，其中，所述第一开关耦接在所述电容式传感器的第二端和所述第一预定电压之间，所述第二开关耦接在所述电容式传感器的第二端和所述参考电容的第二端之间。3.根据权利要求1所述的电容式感测设备，其特征在于，所述第一逻辑电平和所述第二逻辑电平中的任一者为高电平或低电平。4.根据权利要求1所述的电容式感测设备，其特征在于，所述电荷平衡电路适于对所述参考电容进行充电或放电以将所述参考电容的电压维持在所述参考电压附近。5.根据权利要求1所述的电容式感测设备，其特征在于，所述第一预定电压为低电平而所述电荷平衡电路适于在感测所述导电物体时对所述参考电容进行充电，或者所述第一预定电压为高电平而所述电荷平衡电路适于在感测所述导电物体时对所述参考电容进行放电。6.根据权利要求5所述的电容式感测设备，其特征在于，所述电荷平衡电路包括第一电源、第二电源、第一控制开关和第二控制开关，所述第一电源和所述第二电源分别通过所述第一控制开关和所述第二控制开关耦接所述参考电容，所述比较器的输出端耦接所述第一控制开关和所述第二控制开关以使其选择性地闭合和打开，从而通过所述第一电源和所述第二电源交替地使所述参考电容进行充电或放电。7.根据权利要求6所述的电容式感测设备，其特征在于，所述第一预定电压为低电平时所述第一电源和所述第二电源分别耦接高电平而交替地对所述参考电容进行充电，所述第一预定电压为高电平时所述第一电源和所述第二电源均耦接低电平而交替地对所述参考电容进行放电。8.根据权利要求6所述的电容式感测设备，其特征在于，所述第一电源和所述第二电源分别为第一电流源和第二电流源。9.根据权利要求6所述的电容式感测设备，其特征在于，所述第一电源和所述第二电源分别为第一电压源和第二电压源。10.根据权利要求9所述的电容式感测设备，其特征在于，所述电荷平衡电路还包括第一电阻和第二电阻，所述第一电压源通过所述第一电阻耦接所述第一控制开关，所述第二电压源通过所述第二电阻耦接所述第二控制开关。11.根据权利要求9所述的电容式感测设备，其特征在于，所述第一控制开关包括第一
与门和第三开关，所述第二控制开关包括第二与门和第四开关，所述第一与门的第一输入端和所述第二与门的第一输入端均耦接所述比较器的输出端，所述第一与门的第二输入端和所述第二与门的第二输入端均耦接时钟信号，所述第三开关耦接在所述第一与门的输出端和...

【专利技术属性】
技术研发人员：于学球，石亦欣，罗挺松，姜英，林楠，彭媛，俞军，
申请(专利权)人：上海复旦微电子集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：