用于确定电容值的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于确定电容值的系统和方法。用于确定可变电容器的值的电路包括：第一电路，用于在可变电容器上的可变电压超过阈值电压时产生第一指示。第二电路在参考电容器上的参考电压超过所述阈值电压时产生第二指示。控制逻辑响应于第一和第二指示产生表明第一指示还是第二指示首先发生的控制信号。逐次逼近引擎响应于控制信号产生Ｎ位控制值。可变电流源响应于Ｎ位控制值产生送至第一电路的可变电流。参考电流源产生送至第二电路的参考电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及确定与触敏电容开关相关联的电容器的电容值，所述触敏电容开关可 以是孤立开关，也可以包含于电容传感器阵列中，本专利技术尤其涉及用于使用逐次逼近技术 确定电容值的系统和方法。
技术介绍
电子电路设计经常需要使用各种使用户能够与电子电路相互作用或从电子电路 接收信息的接口电路，诸如电容传感器阵列。通常，专用感测电路可被用来检测使用户能向 电路中输入特定信息的电容传感器阵列内的各种电容开关的触发。在电容传感器阵列内，需要这样的能力响应于用户手指放在电容开关上检测该 电容开关的电容值差。除了检测用户手指放在电容开关上以及由该手指引起的电容的相关 改变，还需要使感测电路在电容传感器阵列内对外部干扰有抵抗力。外部干扰的例子包括 手机，其发射可能引起开关电容增加的误检测。另外，电气干线，例如与空调或其它高耗能 的单元相关联的那些电气干线，可能在电容传感器阵列内引起干扰。电容感测电路内的其 它类型的干扰和差错还可能导致它们本身在检测电容传感器阵列电路内的特定电容值时 产生误差。因此，需要提供一种触摸传感器电路，它使得能够检测放在电容传感器阵列上的 手指，同时限制基于外部干扰和差错以及检测电路内的固有干扰的检测量。
技术实现思路
如这里公开并描述的，在本专利技术的一个方面中，本专利技术包括一种用于确定可变电容器的值的电路。第一电路在可变电容器上的可变电压超过阈值电压时产生第一指示。第 二电路在参考电容器上的参考电压超过阈值电压时产生第二指示。控制逻辑响应于第一和 第二指示，产生表明先发生第一指示还是第二指示的控制信号。逐次逼近引擎响应于控制 信号产生N位控制值。可变电流源响应于N位控制值产生送至第一电路的可变电流。参考 电流源产生送至第二电路的参考电流。附图说明为了更完整的理解，现在结合附图参考下面的说明，在附图中图1是具有电容感测能力的集成电路的上层框图2a是电容触摸感测电路的功能框图；图2b示出模拟前端电路的框图；图3是示出图2b的电路的操作的时序图；以及图4示出用于检测外管脚上的电容值的SAR算法的流程图。 具体实施例方式现在参考附图，图示并描述了电容触摸传感器的各种视图和实施例，并描述其它 可能的实施例，这里，相同的附图标记用于表示各附图中相同的元件。附图不一定按比例绘 制，在一些例子中，只出于图示的目的，适当地将附图放大和/或简化。本领域技术人员将 会了解基于下面可能实施例的例子可以有很多可能的应用和变化。现在参考图1，图1示出了与多个电容触摸垫106连接的集成电路(IC) 102的总 体框图，每一个电容触摸垫106经由各自的外部管脚108与IC 102连接。每一个电容触摸 垫106包括任意类型的外部电容器，其中可以通过用手指触摸该外部电容器或者使手指靠 近该电容器来影响该电容器的电容值，从而改变该电容器的电容。还应该理解可以采用任 意类型的电容元件，而不只是电容触摸垫。电容触摸垫106可以是孤立元件或可以是电容 传感器阵列的一部分。IC 102包括多路复用器544，其用于选择外部管脚108之一以及一片相关联的电 容触摸垫106，以输入到电容感测块252。电容感测块252用于确定与所选管脚108相关联 的电容的值。从而，这将允许对与管脚108相关联的电容的值进行确定，该电容将被称为与 “外部电容开关”相关联的电容，该值是相关联的电容触摸垫106的值和任何寄生电容的和， 该寄生电容是由手指触摸、外部干扰等引起的。为了利用专有算法确定电容值等的改变， 将关于外部电容开关的电容值的信息传递到处理器110。这种算法的应用的一个例子是在 2008年6月25日提交的、题为“LCD CONTROLLER CHIP”的12/146，349号美国专利申请中 描述的，通过引用将其全文包含于此。应该理解多路复用器544能够用开关实现。通常，一个应用是在任意给定时间对每一个管脚108的每一个外部电容开关的 静态值逐个进行感测，并且连续地扫描这些外部电容开关，以判断是否发生了电容改变， 艮口，电容值的值变化是否超过特定的△。如果是，利用专有算法，可以判断这是否构成手指 触摸或外部干扰。然而，电容感测块252主要用于确定外部电容开关的值，从而可以提供一 些用于积累特定值并且将它们与在先值进行比较以产生送至处理器110的中断的硬件控 制。然而，电容感测块252的首要目的是确定与在任意特定时间正被扫描的特定管脚108 相连的外部电容开关的值。现在参考图2a和图2b，其中示出了电容触摸感测块252的功能框图。图2a中所 示的模拟前端电路502为了确定电容的值，负责连接的外部电容开关。模拟前端电路502 接收经由输入504送至输入端IDAC_DATA、用于控制可变电流源的16位电流控制值。该电 流由电流数模转换器(IDAC，未示出)产生。该模拟前端还在输入端ENLOG 506从控制电路 508接收使能信号。模拟前端电路502还提供时钟信号。16位逐次逼近寄存器引擎510控 制模拟前端电路502内驱动外部电容开关的第一可变电流源。16位SAR引擎510改变限 定可变电流Ia的当前值的控制值，该可变电流Ia驱动所选的一个输出垫541上的外部电容 器Cext (如图2b所示)。该选择由多路复用器544作出，且电容器Cext对应于与外部电容开关的任何寄生电容相结合的电容触摸垫106。从电流源546产生驱动所选外部电容器Cext 的电流Ia的电流源将使得在该外部电容开关Cext上产生电压，该电压被与内部参考电容器 Ckef(如图2b所示)两端的电压相比较。该电容器Ckef是内部电容器，且从内部电流源提供 给电容器Ckef的电流是恒定电流。在预定点将所选电容器Cext和参考电容器Ckef这两个电 容器初始化，且被驱动到这两个电容器的电流允许电容器Cext和Ckef上的电压斜坡上升，斜 坡上升的斜率由各自的电容值和向它们提供驱动电流的相应电流源所提供的电流来确定。 通过对斜坡电压和斜率进行比较，可以确定两个电流的相对值。通过对IDAC设定数字值并 判断斜率是否基本相等有助于确定该电流的相对值。如果电容器Cext和Ckef相同，则在驱动 电容器Cext和Ckef的电流基本相同时，两个斜率基本相同。如果电容器Cext较大，则将需要 更大的电流来获得与电容器Ckef基本相同的斜率。下面将更详细地进行说明。一旦SAR算 法完成，16位值“代表”外部节点上的外部电容开关的电容值。可变电流源546的电流源控制值还被提供给加法器块512。将建立必要受控电流 的控制值存储在代表外部电容开关的电容值的数据专用功能寄存器(SFR)514内。该SFR 514是与处理器110间有数据接口的寄存器。其次，可以将输入提供到累加寄存器516，以 确定在电容传感器阵列当前被监视的外部电容开关上感测到了触摸。依据采用的特定算 法，多次累加被用来确认对开关的触摸。累加寄存器516的输出被施加于比较器518的正 输入，比较器518将提供的值与来自阈值SRF寄存器520的值进行比较。当已经检测到电 容传感器阵列内的相关外部电容开关的触发(即改变)的所选数量的重复检测时，比较器 518产生送至处理器110的中断。累加寄存器516的输出也被送到加法器512。现在具体参考图2b，图2b示出了模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定电容器的值的电路，包括：第一电路，用于在可变电容器上的可变电压跨过阈值电压时产生第一指示；第二电路，用于在参考电容器上的参考电压跨过所述阈值电压时产生第二指示；控制逻辑，响应于所述第一和第二指示产生控制信号，该控制信号表明所述第一或第二指示中的至少一个是否在所述第一或第二指示中的另一个之前发生；逐次逼近引擎，用于响应于所述控制信号产生Ｎ位控制值；可变电流源，响应于所述Ｎ位控制值产生送至所述第一电路的可变电流；参考电流源，用于产生送至所述第二电路的参考电流；以及其中，当所述可变电压基本等于所述参考电压时，由相关处理电路响应于所述参考电容器的值、所述参考电流和由所述可变电流源提供的可变电流来确定所述电容器的值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D维兰德，
申请(专利权)人：硅谷实验室公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]