CN203117298U

CN203117298U - 一种电容检测电路

Info

Publication number: CN203117298U
Application number: CN 201320050626
Authority: CN
Inventors: 陈胜胜; 张�杰; 杨云
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2023-01-30

Abstract

本实用新型提供了一种电容检测电路，其包括：充电模块、第一电容、电荷转移模块、充放电模块、比较器、时序信号输出模块、及根据比较器的比较结果判断待测电容是否发生变化的处理器；其中，充电模块同时与所述待测电容的另一端及时序信号输出模块连接，所述待测电容的另一端通过电荷转移模块与第一电容的一端电连接，且所述电荷转移模块与所述时序信号输出模块电连接，所述第一电容的一端同时接所述比较器的输入端，第一电容的另一端接地，比较器的输出端接所述处理器，充放电模块同时电连接所述电荷转移模块、时序信号输出模块、及所述第一电容的一端。本实用新型提供的电容检测电路能减少外界干扰且准确的检测出待测电容的变化。

Description

一种电容检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种检测电路，尤其涉及一种电容检测电路。

背景技术

目前，很多电子产品或电路需要对电容元件上是否发生变化进行检测。例如，使用越来越多的触摸屏，触摸屏在手机、PDA（个人数字助理）、GPS（全球定位***）、PMP（MP3，MP4等）甚至是平板电脑等电子设备中得到了应用。触摸屏具有触控操作简单、便捷、人性化的优点，因此触摸屏有望成为人机互动的最佳界面而在便携式设备中得到了广泛应用。而随着触摸屏的广泛应用，人们对触摸屏技术的研究也越来越深入。

现有技术中往往是通过检测触摸屏中感应单元形成的自电容的变化情况来判断感应单元是否被触摸，因此如何精确检测触摸屏中自电容在被触摸时产生的变化变得十分重要。传统的电容式触摸感应检测是用一个不断充放电的张弛振荡器，在没有触摸的时候，张弛振荡器有一个固定的充放电周期，在被检测物体被触摸后，会使电容增大，此时张弛振荡器的周期就会变大，通过测试周期的变化就可以判断被检测物体有没有被触摸，这种检测方法容易受到干扰，检测精度和稳定性差。其它的检测待测电容的变化情况的电路也通常存在易受到外界因素的干扰，往往导致检测时产生一定的误差的缺陷，因此，现有技术中检测电容是否发生变化的检测电路的抗干扰能力较差、检测精度不够高。

可以理解的是，本部分的陈述仅提供与本实用新型相关的背景信息，可能构成或不构成所谓的现有技术。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术中电容检测电路检测电容是否发生变化时抗干扰能力较差、检测不够准确的缺陷，提供一种具有较好的抗干扰能力、检测准确的电容检测电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种电容检测电路，待测电容的一端接地，电容检测电路包括：用于给待测电容充电的充电模块、第一电容、用于将待测电容上的电荷转移至第一电容的电荷转移模块、用于对电荷转移模块和第一电容进行充电及放电的充放电模块、用于将第一电容上的电压与预设的阈值电压VTH进行比较的比较器、用于控制上述各模块工作的时序信号输出模块、及根据比较器的比较结果判断待测电容是否发生变化的处理器；其中，充电模块同时与所述待测电容的另一端及时序信号输出模块连接，所述待测电容的另一端通过电荷转移模块与第一电容的一端电连接，且所述电荷转移模块与所述时序信号输出模块电连接，所述第一电容的一端同时接所述比较器的输入端，第一电容的另一端接地，比较器的输出端接所述处理器，充放电模块同时电连接所述电荷转移模块、时序信号输出模块、及所述第一电容的一端。

在上述电容检测电路中，所述处理器包括根据所述比较器的比较结果生成触发信号的触发器、根据所述触发信号进行计数的计数器、根据所述计数器的计数值检测所述待测电容是否发生变化的检测器；所述触发器的输入端与所述比较器的输出端相连，所述计数器的输入端与所述触发器的输出端相连。

在上述电容检测电路中，所述充电模块包括第一开关及第一电源VCC1，所述第一开关连接于第一电源VCC1及所述待测电容的另一端之间，且第一开关电连接所述时序信号输出模块。

在上述电容检测电路中，所述电荷转移模块包括与所述第一电容并联的转移电容、第二开关、及第三开关；所述转移电容的一端接地，转移电容的另一端同时接第二开关的一端及第三开关的一端，第二开关的另一端接待测电容的另一端，第三开关的另一端接所述第一电容的一端。

在上述电容检测电路中，所述充放电模块包括第二电源VCC2、第四开关、及第五开关，第五开关并联于所述转移电容的两端，第二电源VCC2通过第四开关连接所述转移电容的另一端。

在上述电容检测电路中，所述充放电模块还包括并联于第一电容两端的第六开关。

在上述电容检测电路中，所述处理器还包括根据所述比较器的比较结果控制所述充放电模块的选择器，所述选择器连接于所述比较器与第四开关之间。

在上述电容检测电路中，所述选择器为或非门，所述或非门的第一输入端与所述触发器的输出端相连，所述或非门的第二输入端与所述时序信号输出模块连接。

在上述电容检测电路中，所述触发器为D触发器。

本实用新型提供的电容检测电路，其通过在待测电容的一端连接用于给待测电容充电的充电模块、再通过电荷转移模块将待测电容上的电荷转移至第一电容。所以，当待测电容上的电容发生变化时，该变化通过电荷转移模块转移至第一电容，结合比较器将第一电容上的电压与预设的阈值电压进行比较，且通过时序信号输出模块控制上述各模块的工作，则本实用新型提供的电容检测电路可直接通过处理器结合比较器将转移的电荷情况检测出来，即可间接检测出待测电容是否发生变化，故其可避免外界的干扰，且其对电容变化的检测比较准确。

附图说明

图1是本实用新型提供的电容检测电路的原理框图；

图2是本实用新型提供的电容检测电路的一优选实施例的电路原理图；

图3是本实用新型提供的电容检测电路的一优选实施例中处理器连接比较器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参见图1至图3所示，本实用新型提供的电容检测电路主要用于检测待测电容是否发生变化。待测电容的一端接地，待测电容的另一端接电容检测电路。具体的，电容检测电路包括：充电模块1、第一电容、电荷转移模块2、充放电模块3、比较器4、时序信号输出模块6及处理器5。其中，充电模块1同时与所述待测电容的另一端及时序信号输出模块6连接，所述待测电容的另一端通过电荷转移模块2与第一电容的一端电连接，且所述电荷转移模块2与所述时序信号输出模块6电连接，所述第一电容的一端同时接所述比较器4的输入端，第一电容的另一端接地，比较器4的输出端接所述处理器，充放电模块3同时电连接所述电荷转移模块2、时序信号输出模块6、及所述第一电容的一端。充电模块1用于给待测电容充电，电荷转移模块2用于将待测电容上的电荷转移至第一电容，充放电模块3用于对电荷转移模块2和第一电容进行充电及放电。比较器4用于将第一电容上的电压与预设的阈值电压VTH进行比较，处理器5用于根据比较器4的比较结果判断待测电容是否发生变化。本实用新型提供的电容检测电路通过时序信号输出模块输出不同的时序信号控制上述各个模块的工作，其先使充放电模块3对第一电容及转移电容同时进行充电，以使第一电容上的电压接近预设的阈值电压VTH，再对待测电容进行充电，当待测电容受到触摸等影响导致其上的电容发生变化时，待测电容上的电荷也会发生变化，且待测电容通过电荷转移模块2将其上的电荷转移至第一电容，进而通过比较器4判断出第一电容上的电压大于阈值电压，则比较器4输出的电平翻转，进而处理器根据比较器4的比较结果可判断出待测电容上是否发生变化，即可判断出触摸屏是否被用户触摸。

再次参见图2及图3所示优选实施例，处理器包括根据比较器4的比较结果生成触发信号的触发器52、根据触发信号进行计数的计数器53、根据计数器53的计数值检测待测电容是否发生变化的检测器54；触发器52的输入端与比较器4的输出端相连，计数器53的输入端与触发器52的输出端相连，检测器54与计数器53的输出端相连，时序信号输出模块6同时电连接充电模块1、充放电模块3、及电荷转移模块2。所以，在该实施例中，时序信号输出模块6输出不同的时序信号以控制充电模块1、充放电模块3及电荷转移模块2的工作，并通过检测器54判断计数器53的计数值即可检测出待测电容是否发生变化。充电模块1包括第一开关SW1及第一电源VCC1，所述第一开关SW1连接于第一电源VCC1及所述待测电容Cx另一端之间，且第一开关SW1电连接所述时序信号输出模块6。当时序信号输出模块输出一定的时钟信号使第一开关SW1闭合后，充电模块1即可对待测电容Cx进行充电。优选地，所述触发器52为D触发器52，其可将比较器4比较的结果进行同步保持。

优选地，电荷转移模块2包括与所述第一电容Cb并联的转移电容Cmod、第二开关SW2、及第三开关SW3；所述转移电容的一端接地，转移电容的另一端同时接第二开关SW2的一端及第三开关SW3的一端，第二开关SW2的另一端接待测电容的另一端，第三开关SW3的另一端接所述第一电容的一端。所以，时序信号输出模块通过控制第二开关SW2及第三开关SW3的通断，即可使待测电容上的电荷转移至第一电容。进一步优选地，充放电模块3包括第二电源VCC2、第四开关SW4、及第五开关SW5，第五开关SW5并联于所述转移电容的两端，第二电源VCC2通过第四开关SW4连接所述转移电容的另一端。通过控制第五开关SW5的通断，以实现对转移电容进行预放电，这样可以减少或滤除外界的干扰，通过控制第四开关SW4的通断，以实现对转移电容进行预充电并使转移电容上的电压接近阈值电压VTH。更优选地，充放电模块3还包括并联于第一电容两端的第六开关SW6，所以，控制闭合第六开关SW6时可使第一电容进行预放电，进一步的减少外界的干扰。

再次结合图2及图3所示实施例，将本实用新型提供的电容检测电路的工作原理大致描述如下：

时序信号输出模块控制第一开关至第六开关的通断，以实现控制充电模块、充放电模块及电荷转移模块的工作，时序信号输出模块输出时序信号CLK_SW1、CLK_SW2、CLK_SW3、CLK_SW4、CLK_SW5、及CLK_SW6来控制上述各个模块，其中，时序信号部分为时钟信号，部分为普通的高低电平以控制开关的通断或改变逻辑门的输出。首先，对第一电容Cmod进行预放电，即先仅使第五开关SW5闭合，将第一电容Cmod上的电荷放掉（更优选地，同时闭合第三开关及第六开关，使转移电容及第一电容上的电荷泄放掉）；然后，仅闭合第四开关SW4及第三开关SW3，第二电源VCC2对转移电容Cmod及第一电容进行预充电，直至Cmod的电压预充到预设阈值VTH附近；当预充电结束后，闭合开关SW1，把待测电容Cx充电到VCC1，然后断开SW1，仅闭合开关SW2，把Cx上的电容转移至Cmod上，在该过程中，SW3不断的闭合和断开，把转移电容Cmod上的电荷转移到第一电容Cb上，当Cb上的电压高于VTH时，比较器翻转，输出高电平，高电平经过D触发器进行同步后，计数器计数增加，且比较器翻转后，SW6闭合，将第一电容Cb上的电荷放电到地，如此循环，重复以上的过程。例如，当触摸屏被触摸时，待测电容上的电容增大，进而待测电容上的电荷增加，且待测电容上的电荷逐渐转移至转移电容及第一电容上。待测电容上的电压进一步增加，则第一电容上的电压可能一直比预设阈值VTH高，使得比较器CMP在一定的时间周期内输出的高电平较多，进而计数器计数更多，处理器里的计数器及检测器根据比较器在一定的周期内输出的高低电平的情况即可判断出待测电容是否发生变化。当触摸屏被触摸和未被触摸时，Cx的电容不同，触发器DFF输出的矩形波的占空比也不同，从而计数器的计数值也不同，以此来判断感应单元是否被触摸。故该检测电路可避免外界的干扰，直接准确的检测出待测电容是否发生变化。值得说明的是， SW1和SW2可以为两相非交叠时钟，SW5和SW6也可以为两相非交叠时钟，SW1、SW2的频率可以跟SW5和SW6相同，也可以跟SW5和SW6不相同。例如，当比较器输出端为低时，此时SW1和SW2开关动作，而SW5和SW6开关断开。

进一步地，在本实用新型提供的优选实施例中，如图2所示，该电容检测电路还包括根据所述比较器的比较结果控制所述充放电模块的选择器，所述选择器连接于所述比较器与第四开关之间。当比较器输出高电平时，选择器控制第四开关有选择性的通断，进而控制充放电模块。优选地，择器为或非门，所述或非门的第一输入端与所述触发器的输出端相连，所述或非门的第二输入端与所述时序信号输出模块连接，例如，时序信号输出模块输出PRE_CHRG信号至或非门的第二输入端。该结构简单，且控制准确。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种电容检测电路，待测电容的一端接地，其特征在于，电容检测电路包括：

用于给待测电容充电的充电模块、第一电容、用于将待测电容上的电荷转移至第一电容的电荷转移模块、用于对电荷转移模块和第一电容进行充电及放电的充放电模块、用于将第一电容上的电压与预设的阈值电压VTH进行比较的比较器、用于控制上述各模块工作的时序信号输出模块、及根据比较器的比较结果判断待测电容是否发生变化的处理器；

其中，充电模块同时与所述待测电容的另一端及时序信号输出模块连接，所述待测电容的另一端通过电荷转移模块与第一电容的一端电连接，且所述电荷转移模块与所述时序信号输出模块电连接，所述第一电容的一端同时接所述比较器的输入端，第一电容的另一端接地，比较器的输出端接所述处理器，充放电模块同时电连接所述电荷转移模块、时序信号输出模块、及所述第一电容的一端。

2.如权利要求1所述的电容检测电路，其特征在于，所述处理器包括根据所述比较器的比较结果生成触发信号的触发器、根据所述触发信号进行计数的计数器、根据所述计数器的计数值检测所述待测电容是否发生变化的检测器；

所述触发器的输入端与所述比较器的输出端相连，所述计数器的输入端与所述触发器的输出端相连，所述检测器与所述计数器的输出端相连。

3.如权利要求2所述的电容检测电路，其特征在于，所述充电模块包括第一开关及第一电源VCC1，所述第一开关连接于第一电源VCC1及所述待测电容的另一端之间，且第一开关电连接所述时序信号输出模块。

4.如权利要求2所述的电容检测电路，其特征在于，所述电荷转移模块包括与所述第一电容并联的转移电容、第二开关、及第三开关；

所述转移电容的一端接地，转移电容的另一端同时接第二开关的一端及第三开关的一端，第二开关的另一端接待测电容的另一端，第三开关的另一端接所述第一电容的一端。

5.如权利要求4所述的电容检测电路，其特征在于，所述充放电模块包括第二电源VCC2、第四开关、及第五开关，第五开关并联于所述转移电容的两端，第二电源VCC2通过第四开关连接所述转移电容的另一端。

6.如权利要求5所述的电容检测电路，其特征在于，所述充放电模块还包括并联于第一电容两端的第六开关。

7.如权利要求2所述的电容检测电路，其特征在于，所述处理器还包括根据所述比较器的比较结果控制所述充放电模块的选择器，所述选择器连接于所述比较器与第四开关之间。

8.如权利要求7所述的电容检测电路，其特征在于，所述选择器为或非门，所述或非门的第一输入端与所述触发器的输出端相连，所述或非门的第二输入端与所述时序信号输出模块连接。

9.如权利要求6所述的电容检测电路，其特征在于，所述处理器还包括根据所述比较器的比较结果控制所述充放电模块的选择器，所述选择器连接于所述比较器与第四开关之间。

10.如权利要求2所述的电容检测电路，其特征在于，所述触发器为D触发器。