一种基于逐次逼近模数转换器的触摸按键检测电路制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于逐次逼近模数转换器的触摸按键检测电路，包括触摸电容预充放电及电共享电路、逐次逼近模数转换器；所述逐次逼近模数转换器包括逻辑电路缓冲器、测量通路及触摸通路选择开关、采样电容及开关阵列、比较器单元、逻辑控制单元；所述测量通路及触摸通路选择开关包括触摸功能通路开关和测量通路开关。本实用新型专利技术将触摸按键通过触摸通路选择开关与逐次逼近模数转换器的采样电容阵列的下级板连接，在逐次逼近模数转换器采样的周期内进行触摸按键的预充电及电荷共享。由于复用逐次逼近模数转换器中的采样电容用于电荷共享，故节省了芯片面积。故节省了芯片面积。故节省了芯片面积。

【技术实现步骤摘要】
一种基于逐次逼近模数转换器的触摸按键检测电路


[0001]本技术属于触摸按键检测电路
，尤其是涉及一种基于逐次逼近模数转换器的触摸按键检测电路。

技术介绍

[0002]触摸按键检测电路由于可以直接集成于PCB板上，无额外器件成本低等优势正逐步代替实体按键。触摸按键检测电路越来越多的集成到通用的MCU芯片当中，通用MCU中会有模数转换器用于对模拟信号的测量等应用。
[0003]现有的基于模数转换器的触摸检测检测方案如图1所示，需要片内电容，此电容跟片外PCB上的触摸按键的电容进行电荷共享，当外部触摸按键发生触摸动作时等效电容容值会发生变化，电荷共享后片内电容电荷量会发生变化，根据电容器的定义C=Q/U（C为电容器大小，Q为电容器存储点电荷量，U为电容器两端的电压），电容两端的电压会发生变化，通过模数转换器量化此电压变化就能实现触摸按键检测的功能。
[0004]现有技术的缺点在于：
[0005]1.需要片上额外的电容，芯片上实现电容需要较大的面积；
[0006]2.触摸控制逻辑完成电荷转移后才进行模数转换器的量化，需要额外的时间，减慢了触摸检测的速度；
[0007]3.由于触摸检测是由检测电容上共享电荷的变化实现的，所以模数转换器之前需要高阻的缓冲器来避免电荷的泄露，因此需要消耗额外的功耗。

技术实现思路

[0008]本技术旨在解决上述技术问题，提供一种基于逐次逼近模数转换器的触摸按键检测电路，能够实现触摸检测的功能，同时节省芯片的面积。
[0009]为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0010]一种基于逐次逼近模数转换器的触摸按键检测电路，包括触摸电容预充放电及电共享电路、逐次逼近模数转换器；所述逐次逼近模数转换器包括逻辑电路缓冲器、测量通路及触摸通路选择开关、采样电容及开关阵列、比较器单元、逻辑控制单元；
[0011]所述测量通路及触摸通路选择开关包括触摸功能通路开关和测量通路开关，所述逻辑电路缓冲器的输入端连接测量输入，所述采样电容及开关阵列包括采样电容阵列、正参考电压选择开关阵列、负参考电压选择开关阵列，所述正参考电压选择开关阵列的两端连接所述采样电容阵列的下级板、正参考电压，所述负参考电压选择开关阵列连接所述采样电容阵列的下级板、负参考电压，所述逻辑电路缓冲器的输出端通过所述测量通路开关与所述采样电容阵列的下级板连接，所述触摸电容预充放电及电共享电路通过所述触摸功能通路开关与所述采样电容阵列的下级板连接，所述比较器单元的两个输入端分别连接公共电压VCOM和所述采样电容阵列的上级板，所述比较器单元的两个输入端之间还并联有采样开关，所述比较器单元的输出端连接所述逻辑控制单元的输入端，所述逻辑控制单元的
一路输出用于控制所述触摸电容预充放电及电共享电路、一路输出用于输出检测数据、一路输出用于控制所述采样电容及开关阵列的参考电压转换，用于控制所述采样电容及开关阵列的参考电压转换的一路输出包括两个输出分路，其中一个输出分路用于控制所述触摸功能通路开关、所述采样开关的通断，另一个输出分路用于正参考电压选择开关阵列、负参考电压选择开关阵列的通断。
[0012]作为一种优选的技术方案，所述触摸电容预充放电及电共享电路包括触摸按键电容预充电开关、电荷共享开关、逐次逼进模数转换器采样电容预防点开关，前级电路依次连接电荷共享开关、触摸功能通路开关、采样电容及开关阵列，触摸按键电容预充电开关的两端连接电源正极、电荷共享开关的前端，逐次逼进模数转换器采样电容预防点开关的两端连接电荷共享开关的后端、电源负极，所述逻辑控制单元用于控制所述触摸电容预充放电及电共享电路的一路输出控制具有两个输出分路，其中一个输出分路用于控制所述触摸按键电容预充电开关、逐次逼进模数转换器采样电容预防点开关的通断，另一个输出分路用于控制所述电荷共享开关的通断。
[0013]作为一种优选的技术方案，所述逻辑控制单元包括逐次逼近寄存器和触摸逻辑控制电路，所述逐次逼近寄存器包括用于输出检测数据的输出端、用于控制正参考电压选择开关阵列和负参考电压选择开关阵列通断的输出端以及与所述触摸逻辑控制电路连接的触摸逻辑控制输出端，所述触摸逻辑控制电路包括延时单元一、反相器、与门一、与门二、延时单元二以及与门三，所述触摸逻辑控制输出端连接所述触摸功能通路开关、所述采样开关并控制通断，所述触摸逻辑控制输出端连接所述延时单元一、反相器后与所述与门一的一个输入端连接，所述触摸逻辑控制输出端与所述与门一的另一个输入端连接，所述与门一的输出端连接所述触摸按键电容预充电开关、逐次逼进模数转换器采样电容预防点开关并控制通断，所述延时单元一的输出端与所述与门二的一个输入端连接，所述触摸逻辑控制输出端与所述与门二的另一个输入端连接，所述与门二的输出端连接所述延时单元二后与所述与门三的一个输入端连接，所述触摸逻辑控制输出端与所述与门三的另一个输入端连接，所述与门三的输出端连接所述电荷共享开关并控制通断。
[0014]采用上述技术方案后，本技术具有如下优点：
[0015]1、传统方案采用了额外的采样电容实现与外部触摸按键等效电容的电荷共享，产生了额外的面积。本技术将触摸按键通过触摸通路选择开关与逐次逼近模数转换器的采样电容阵列的下级板连接，在逐次逼近模数转换器采样的周期内进行触摸按键的预充电及电荷共享。由于复用逐次逼近模数转换器中的采样电容用于电荷共享，故节省了芯片面积。
[0016]2、与传统方案中相比，本技术将模数转换器的采样周期(PHsample)内分成了两个信号：预充放电相位PHcharge和电荷共享相位PHshare，t1代表两个相位非交叠，T1为预充放电周期，T2为电荷共享周期，Tsample为模数转换器采样周期，Tconversion为模数转换器量化转换周期，其中T1+T2+t1=Tsample。通过在模数转换器采样周期内直接完成触摸开关等效电容的预充放电及电荷共享，不需要额外的时间周期，节省了触摸检测的时间。
[0017]3、本技术中比较器单元输入为高阻节点，此时不需要逻辑电路缓冲器参与，其通路开关可以断开，逻辑电路缓冲器不使能，从而达到节省功耗的作用。
附图说明
[0018]图1为现有的基于模数转换器的触摸检测检测电路的结构示意图；
[0019]图2为本技术基于逐次逼近模数转换器的触摸按键检测电路的电路结构示意图；
[0020]图3为逻辑控制单元的结构示意图；
[0021]图4为触摸功能充电相位、电荷共享相位与逐次逼近模数转换器控制逻辑采样相位的时序关系图；
[0022]图中：
[0023]100
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触摸电容预充放电及电共享电路；1001
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触摸按键电容预充电开关；1002
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电荷共享开关；1003
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逐次逼进模数转换器采样电容预防点开关；101
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逐次逼近模数转换器；102
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于逐次逼近模数转换器的触摸按键检测电路，其特征在于，包括触摸电容预充放电及电共享电路、逐次逼近模数转换器；所述逐次逼近模数转换器包括逻辑电路缓冲器、测量通路及触摸通路选择开关、采样电容及开关阵列、比较器单元、逻辑控制单元；所述测量通路及触摸通路选择开关包括触摸功能通路开关和测量通路开关，所述逻辑电路缓冲器的输入端连接测量输入，所述采样电容及开关阵列包括采样电容阵列、正参考电压选择开关阵列、负参考电压选择开关阵列，所述正参考电压选择开关阵列的两端连接所述采样电容阵列的下级板、正参考电压，所述负参考电压选择开关阵列连接所述采样电容阵列的下级板、负参考电压，所述逻辑电路缓冲器的输出端通过所述测量通路开关与所述采样电容阵列的下级板连接，所述触摸电容预充放电及电共享电路通过所述触摸功能通路开关与所述采样电容阵列的下级板连接，所述比较器单元的两个输入端分别连接公共电压VCOM和所述采样电容阵列的上级板，所述比较器单元的两个输入端之间还并联有采样开关，所述比较器单元的输出端连接所述逻辑控制单元的输入端，所述逻辑控制单元的一路输出用于控制所述触摸电容预充放电及电共享电路、一路输出用于输出检测数据、一路输出用于控制所述采样电容及开关阵列的参考电压转换，用于控制所述采样电容及开关阵列的参考电压转换的一路输出包括两个输出分路，其中一个输出分路用于控制所述触摸功能通路开关、所述采样开关的通断，另一个输出分路用于正参考电压选择开关阵列、负参考电压选择开关阵列的通断。2.如权利要求1所述的基于逐次逼近模数转换器的触摸按键检测电路，其特征在于，所述触摸电容预充放电及电共享电路包括触摸按键电容预充电开关、电荷共享开关、逐次逼进模数转...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，李建，
申请(专利权)人：杭州晶华微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：