TWI631347B

TWI631347B - 電容值的量測方法

Info

Publication number: TWI631347B
Application number: TW106139217A
Authority: TW
Inventors: 陳議誠
Original assignee: 盛群半導體股份有限公司
Priority date: 2017-11-13
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2018-08-01
Also published as: CN109782072A; TW201918717A; CN109782072B

Abstract

一種電容值的量測方法，包含：控制參考開關、虛接開關與待測開關的開關以形成參考電容（C _REF）、虛接電容、待測電容、對應參考電容的第一寄生電容、對應待測電容的第二寄生電容與比較器雜散電容並聯至偵測節點的三種並聯架構、偵測在各種並聯架構下偵測節點的節點電壓的作動時間（T1、T2、T3），以及依據計算待測電容的電容值（C _MEAS）。

Description

電容值的量測方法

一種測量方法，特別是指一種電容值的量測方法。

傳統上量測系統量測電容值或電阻值是利用量測系統的電阻電容(RC)電路的充電或放電時間與電容成線性關係原理。於此，量測系統利用計數器或TDC(Time-to-Digital Converter，時間數位轉換單元)記錄充電或放電時間並轉換成數位信號，然後藉由充電或放電時間與電容成線性關係基於此數位信號計算出欲量測的電容值或電阻值。

然而，在傳統的量測系統中，待測電容與參考電容都會受到IC(integrated circuit，積體電路)封裝或ESD(Electrostatic Discharge，靜電放電)保護電路的影響而產生寄生電容。當寄生電容與待測電容或參考電容是可比較(不可忽略)時，會導致其量算得的電容值產生誤差。

此外，當測量充電時間或放電時間的差距過大時，會導致比較器反應時間產生明顯的差異，其也會造成算得的電容值產生誤差。

鑑於上述問題，本發明提供一種電容值的量測方法，以解決比較器反應時間差距過大和寄生電容所造成的量測誤差的問題，以藉此能更為準確量測待測電容的電容值。

本發明一實施例提供一種電容值的量測方法，包含有下列步驟。導通參考開關與虛接開關，且不導通待測開關，以形成參考電容、虛接電容、對應參考電容的第一寄生電容與比較器雜散電容並聯至偵測節點的第一並聯架構。偵測第一並聯架構的偵測節點的節點電壓的第一作動時間。導通待測開關與虛接開關，且不導通參考開關，以形成待測電容、虛接電容、對應待測電容的第二寄生電容與比較器雜散電容並聯至偵測節點的第二並聯架構。偵測第二並聯架構的偵測節點的節點電壓的第二作動時間。導通待測開關與參考開關，且不導通虛接開關，以形成待測電容、參考電容、第一寄生電容、第二寄生電容與比較器雜散電容並聯至偵測節點的第三並聯架構。偵測第三並聯架構的偵測節點的節點電壓的第三作動時間。依據計算待測電容的電容值。其中，C_MEAS代表待測電容的電容值、C_REF代表參考電容的電容值、T1代表第一作動時間、T2代表第二作動時間以及T3代表第三作動時間。

本發明一實施例提供一種電容值的量測方法，包含有下列步驟。以複數種切換模式控制第一參考開關、第二參考開關、第三參考開關、第四參考開關、第一待測開關、第二待測開關、第三待測開關、第四待測開關與虛接開關與待測開關的運作以形成具有並聯至同一偵測節點的不同電容組合的複數個並聯架構。其中各電容組合包括參考電容、第一寄生電容、第一雜散電容、待測電容、第二寄生電容、第二雜散電容與比較器雜散電容中的複數者，並且各並聯架構包括第一並聯架構、第二並聯架構、第三並聯架構、第四並聯架構、第五並聯架構、第六並聯架構、第七並聯架構、第八並聯架構、第九並聯架構與第十並聯架構中之複數者。在各並聯架構下，偵測偵測節點的節點電壓的作動時間。其中該些作動時間包括第一作動時間、第二作動時間、第三作動時間、第四作動時間、第五作動時間、第六作動時間、第七作動時間、第八作動時間、第九作動時間與第十作動時間中之複數者。依據計算待測電容的電容值。其中C_MEAS代表待測電容的電容值、C_REF代表參考電容的電容值、T4代表第一作動時間、T5代表第二作動時間以及T6代表第三作動時間、T7代表第四作動時間、T8代表第五作動時間、T9代表第六作動時間、T10代表第七作動時間、T11代表第八作動時間、T12代表第九作動時間、以及T13代表第十作動時間。其中，第一並聯架構的形成步驟包括：導通第一參考開關與第四參考開關，且不導通第二參考開關、第三參考開關、第一待測開關、第二待測開關、第三待測開關與第四待測開關，以使參考電容、第一寄生電容與比較器雜散電容並聯至偵測節點。其中，第二並聯架構的形成步驟包括：導通第二參考開關與第三參考開關，且不導通第一參考開關、第四參考開關、第一待測開關、第二待測開關、第三待測開關與第四待測開關，以使參考電容、第一雜散電容與比較器雜散電容並聯至偵測節點。其中，第三並聯架構的形成步驟包括：導通第一待測開關與第四待測開關，且不導通第一參考開關、第二參考開關、第三參考開關、第四參考開關、第二待測開關與第三待測開關，以使待測電容、第二寄生電容與比較器雜散電容並聯至偵測節點。其中，第四並聯架構的形成步驟包括：導通第二待測開關與第三待測開關，且不導通第一參考開關、第二參考開關、第三參考開關、第四參考開關、第一待測開關與第四待測開關，以使待測電容、第二雜散電容與比較器雜散電容並聯至偵測節點。其中，第五並聯架構的形成步驟包括：導通第一參考開關、第四參考開關、第一待測開關與第四待測開關，且不導通第二參考開關、第三參考開關、第二待測開關與第三待測開關，以使參考電容、待測電容、第一寄生電容、第二寄生電容與比較器雜散電容並聯至偵測節點。其中，第六並聯架構的形成步驟包括：導通第二參考開關、第三參考開關、第二待測開關與第三待測開關，且不導通第一參考開關、第四參考開關、第一待測開關與第四待測開關，以使參考電容、待測電容、第一雜散電容、第二雜散電容與該比較器雜散電容並聯至偵測節點。其中，第七並聯架構的形成步驟包括：導通第一參考開關、第四參考開關、第一待測開關與第三待測開關，且不導通第二參考開關、第三參考開關、第二待測開關與第四待測開關，以使參考電容、第一寄生電容、第二寄生電容、第二雜散電容與比較器雜散電容並聯至偵測節點。其中，第八並聯架構的形成步驟包括：導通第二參考開關、第三參考開關、第一待測開關與第三待測開關，且不導通第一參考開關、第四參考開關、第二待測開關與第四待測開關，以使參考電容、第一雜散電容、第二寄生電容、第二雜散電容與比較器雜散電容並聯至偵測節點。其中，第九並聯架構的形成步驟包括：導通第一參考開關、第三參考開關、第一待測開關與第四待測開關，且不導通第二參考開關、第四參考開關、第二待測開關與第三待測開關，以使待測電容、第一寄生電容、第一雜散電容、第二寄生電容與比較器雜散電容並聯至偵測節點。其中，第十並聯架構的形成步驟包括：導通第一參考開關、第三參考開關、第二待測開關與第三待測開關，且不導通第二參考開關、第四參考開關、第一待測開關與第四待測開關，以使待測電容、第一寄生電容、第一雜散電容、第二雜散電容與比較器雜散電容並聯至偵測節點。

依據前述實施例，透過開關切換使待測電容、參考電容、寄生電容與虛接電容構成多種不同的並聯架構，並依據此些並聯架構的充電時間或放電時間來計算待測電容的電容值。於此，能藉由虛接電容作為消除寄生電容的基準，藉以不受寄生電容影響而更為精確的計算待測電容的電容值。

10‧‧‧量測系統

11‧‧‧參考電容

12‧‧‧待測電容

13‧‧‧虛接電容

14‧‧‧比較器

15‧‧‧參考開關

16‧‧‧待測開關

17‧‧‧虛接開關

18‧‧‧負載

19‧‧‧電源開關

20‧‧‧偵測電路

201‧‧‧控制單元

202‧‧‧時間數位轉換單元

111‧‧‧第一寄生電容

112‧‧‧第一雜散電容

121‧‧‧第二寄生電容

122‧‧‧第二雜散電容

141‧‧‧比較器雜散電容

142‧‧‧比較器雜散電容

151‧‧‧第一參考開關

152‧‧‧第二參考開關

153‧‧‧第三參考開關

154‧‧‧第四參考開關

161‧‧‧第一待測開關

162‧‧‧第二待測開關

163‧‧‧第三待測開關

164‧‧‧第四待測開關

181‧‧‧負載開關

S01‧‧‧導通參考開關與虛接開關，且不導通待測開關

S02‧‧‧偵測第一並聯架構的第一作動時間

S03‧‧‧導通待測開關與虛接開關，且不導通參考開關

S04‧‧‧偵測第二並聯架構的第二作動時間

S05‧‧‧導通待測開關與參考開關，且不導通虛接開關

S06‧‧‧偵測第三並聯架構的第三作動時間

S07‧‧‧透過而計算出待測電容

S08‧‧‧導通第一參考開關與第四參考開關，且不導通第二參考開關、第三參考開關、第一待測開關、第二待測開關、第三待測開關與第四待測開關

S09‧‧‧偵測第一並聯架構的第一作動時間

S10‧‧‧導通第二參考開關與第三參考開關，且不導通第一參考開關、第四參考開關、第一待測開關、第二待測開關、第三待測開關與第四待測開關

S11‧‧‧偵測第二並聯架構的第二作動時間

S12‧‧‧導通第一待測開關與第四待測開關，且不導通第一參考開關、第二參考開關、第三參考開關、第四參考開關、第二待測開關與第三待測開關

S13‧‧‧偵測第三並聯架構的第三作動時間

S14‧‧‧導通第二待測開關與第三待測開關，且不導通第一參考開關、第二參考開關、第三參考開關、第四參考開關、第一待測開關與第四待測開關

S15‧‧‧偵測第四並聯架構的第四作動時間

S16‧‧‧導通第一參考開關、第四參考開關、第一待測開關與第四待測開關，且不導通第二參考開關、第三參考開關、第二待測開關與第三待測開關

S17‧‧‧偵測第五並聯架構的第五作動時間

S18‧‧‧導通第二參考開關、第三參考開關、第二待測開關與第三待測開關，且不導通第一參考開關、第四參考開關、第一待測開關與第四待測開關

S19‧‧‧偵測第六並聯架構的第六作動時間

S20‧‧‧導通第一參考開關、第四參考開關、第一待測開關與第三待測開關，且不導通第二參考開關、第三參考開關、第二待測開關與第四待測開關

S21‧‧‧偵測第七並聯架構的第七作動時間

S22‧‧‧導通第二參考開關、第三參考開關、第一待測開關與第三待測開關，且不導通第一參考開關、第四參考開關、第二待測開關與第四待測開關

S23‧‧‧偵測第八並聯架構的第八作動時間

S24‧‧‧導通第一參考開關、第三參考開關、第一待測開關與第四待測開關，且不導通第二參考開關、第四參考開關、第二待測開關與第三待測開關

S25‧‧‧偵測第九並聯架構的第九作動時間

S26‧‧‧導通第一參考開關、第三參考開關、第二待測開關與第三待測開關，且不導通第二參考開關、第四參考開關、第一待測開關與第四待測開關

S27‧‧‧偵測第十並聯架構的第十作動時間

S28‧‧‧透過而計算出待測電容(C_MEAS)

S021‧‧‧驅動開始計時

S022‧‧‧偵測節點電壓是否達到參考電壓？

S023‧‧‧驅動停止計時

S024‧‧‧取得第一作動時間

S041‧‧‧驅動開始計時

S042‧‧‧偵測節點電壓是否達到參考電壓？

S043‧‧‧驅動停止計時

S044‧‧‧取得第二作動時間

S061‧‧‧驅動開始計時

S062‧‧‧偵測節點電壓是否達到參考電壓？

S063‧‧‧驅動停止計時

S064‧‧‧取得第三作動時間

N1‧‧‧浮接節點

N2‧‧‧參考節點

N3‧‧‧偵測節點

N4‧‧‧偵測節點

N21‧‧‧參考節點

N22‧‧‧參考節點

N31‧‧‧待測節點

N32‧‧‧待測節點

P1‧‧‧第一並聯架構

P2‧‧‧第二並聯架構

P3‧‧‧第三並聯架構

P4‧‧‧第一並聯架構

P5‧‧‧第二並聯架構

P6‧‧‧第三並聯架構

P7‧‧‧第四並聯架構

P8‧‧‧第五並聯架構

P9‧‧‧第六並聯架構

P10‧‧‧第七並聯架構

P11‧‧‧第八並聯架構

P12‧‧‧第九並聯架構

P13‧‧‧第十並聯架構

[圖1]是本發明的量測系統第一實施例的架構示意圖。

[圖2]是本發明的電容值的量測方法的第一實施例的流程圖。

[圖3A]是圖1之量測系統於第一運作狀態下所形成的第一並聯架構的架構示意圖。

[圖3B]是圖2之偵測第一作動時間的一詳細流程圖。

[圖4A]是圖1之量測系統於第二運作狀態下所形成的第二並聯架構的架構示意圖。

[圖4B]是圖2之偵測第二作動時間的一詳細流程圖。

[圖5A]是圖1之量測系統於第三運作狀態下所形成的第三並聯架構的架構示意圖。

[圖5B]是圖2之偵測第三作動時間的一詳細流程圖。

[圖6]是本發明的量測系統的第二實施例的架構示意圖。

[圖7]是圖6的量測系統的另一架構示意圖。

[圖8A]是本發明的電容值的量測方法的第二實施例的第一部分的流程圖。

[圖8B]是本發明的電容值的量測方法的第二實施例的第二部分的流程圖。

[圖9]是圖7之量測系統於第一運作狀態下所形成的第一並聯架構的架構示意圖。

[圖10]是圖7之量測系統於第二運作狀態下所形成的第二並聯架構的架構示意圖。

[圖11]是圖7之量測系統於第三運作狀態下所形成的第三並聯架構的架構示意圖。

[圖12]是圖7之量測系統於第四運作狀態下所形成的第四並聯架構的架構示意圖。

[圖13]是圖7之量測系統於第五運作狀態下所形成的第五並聯架構的架構示意圖。

[圖14]是圖7之量測系統於第六運作狀態下所形成的第六並聯架構的架構示意圖。

[圖15]是圖7之量測系統於第七運作狀態下所形成的第七並聯架構的架構示意圖。

[圖16]是圖7之量測系統於第八運作狀態下所形成的第八並聯架構的架構示意圖。

[圖17]是圖7之量測系統於第九運作狀態下所形成的第九並聯架構的架構示意圖。

[圖18]是圖7之量測系統於第十運作狀態下所形成的第十並聯架構的架構示意圖。

圖1是本發明的量測系統第一實施例的架構示意圖。圖2是本發明的電容值的量測方法的第一實施例的流程圖。圖3A是圖1之量測系統於第一運作狀態下所形成的第一並聯架構的架構示意圖。

請參閱圖1，量測系統10包含有：參考電容11、待測電容12、比較器14、參考開關15、待測開關16與虛接開關17。參考開關15連接於參考電容11與比較器14之間。待測開關16連接於待測電容12與比較器14之間。虛接開關17連接於浮接節點N1與比較器14之間。

於此，量測系統10更包括因參考電容11與周邊線路的耦合而形成之寄生電容(以下稱第一寄生電容111)、因待測電容12與周邊線路的耦合而形成之寄生電容(以下稱第二寄生電容121)、浮接節點N1與周邊線路的耦合而形成寄生電容(以下稱虛接電容13)，以及因比較器14與周邊線路的耦合而形成之寄生電容(以下稱比較器雜散電容141)。第一寄生電容111與參考電容11並聯在參考節點N2與接地之間，即第一寄生電容111與參考電容11經由參考節點N2耦接參考開關15的一端，而參考開關15的另一端耦接比較器14的輸入端。第二寄生電容121與待測電容12並聯在偵測節點N3與接地之間，即第二寄生電容121與待測電容12經由偵測節點N3耦接待測開關16的一端，而待測開關16的另一端耦接比較器14的輸入端。虛接電容13耦接在浮接節點N1與接地之間，即虛接電容13經由浮接節點N1耦接虛接開關17的一端，而虛接開關17的另一端耦接比較器14的輸入端。比較器雜散電容141耦接在比較器14的輸入端與接地之間。其中，浮接節點N1、參考節點N2與偵測節點N3為鄰近節點。也就是說，由於浮接節點N1、參考節點N2與偵測節點N3是相當靠近，因此其所產生的寄生電容的電容值會幾乎相等。因此，第一寄生電容111的電容值(C_RP)、第二寄生電容121的電容值(C_SP)以及虛接電容13的電容值(C_NCP)會近乎相等。

於一實施例中，量測系統10可更包括一負載18以及一負載開關181。負載18耦接在比較器14的輸入端與負載開關181之間，並且負載18經由負載開關181耦接至接地。

於一實施例中，量測系統10可更包括一電源開關19。電源開關19耦接在電壓源與比較器14的輸入端之間。於電源開關19、參考開關15、待測開關16與虛接開關17皆導通時，電壓源會對參考電容11、待測電容12、第一寄生電容111、第二寄生電容121、虛接電容13以及比較器雜散電容141進行充電。其中，電壓源的電壓值為VCC。

於一實施例中，量測系統10可更包括一偵測電路20。偵測電路20是用以控制電源開關19、參考開關15、待測開關16、虛接開關17與負載開關181的導通與否，進而偵測其對應於參考電容11、待測電容12、第一寄生電容111、第二寄生電容121、虛接電容13與比較器雜散電容141的充放電時間。

於一實施例中，偵測電路20包含有控制單元201與時間數位轉換單元202。控制單元201的輸出端是分別與電源開關19、參考開關15、待測開關16、虛接開關17、負載開關181的控制端連接，以及與時間數位轉換單元(Time-to-Digital Converter，TDC)202的輸入端連接。比較器14的輸出端連接至時間數位轉換單元202。

於此，控制單元201是驅動電源開關19、參考開關15、待測開關16、虛接開關17、負載開關181任一者或其組合為導通的同時，也驅動時間數位轉換單元202開始計時。接著，比較器14會根據偵測節點N4的節點電壓(對應於浮接節點N1、參考節點N2、偵測節點N3中任一者或其任意組合之節點電壓)與參考電壓(放電時可為0伏特或是小於電容額滿電壓的總和)比較。是以，當比較器14偵測到偵測節點N4的節點電壓小於或等於參考電壓時，比較器14輸出停止訊號給時間數位轉換單元202以停止計時。接著，控制單元201即能根據時間數位轉換單元202的開始計時與停止計時之間的時間長度而獲得放電時間。

請參閱圖2與圖3A，於進行待測電容12之電容值(C_MEAS)的量測時，量測系統10會切換以進入第一運作狀態。也就是說，偵測電路20先驅動參考開關15與虛接開關17切換為導通狀態，並且將待測開關16切換為不導通狀態(步驟S01)，藉此形成並聯架構(以下稱第一並聯架構P1)(如圖3A所示)。在第一並聯架構P1中，參考電容11、第一寄生電容111、虛接電容13與比較器雜散電容141並聯在偵測節點N4與接地之間。

於第一並聯架構P1形成時，偵測電路20能根據偵測節點N4的節點電壓變化達到參考電壓而取得作動時間(以下稱第一作動時間T1)(步驟S02)。於此，偵測電路20偵測到的第一作動時間T1會符合下列關係式1：T1=(C _REF+C _RP+C _NCP+C _PAR)×R+t _cmp1。其中，C_REF代表參考電容11的電容值。C_RP代表第一寄生電容111的電容值。C_NCP代表虛接電容13的電容值。C_PAR代表比較器雜散電容141的電容值。R代表負載18的電阻值。t_cmp1代表比較器14的反應時間(以下稱第一反應時間)。也就是說，第一作動時間T1為參考電容11、第一寄生電容111、虛接電容13與比較器雜散電容141之等效電容的放電時間(或充電時間)和比較器14的反應時間之總和。

圖3B是圖2之偵測第一作動時間T1的一詳細流程圖。於一實施例中，請參閱圖3B，當第一並聯架構P1形成時，控制單元201亦同時驅動時間數位轉換單元202開始計時(步驟S021)。接著，透過比較器14比較參考電壓與偵測節點N4的節點電壓(步驟S022)。當節點電壓達到參考電壓時，則比較器14之輸出端會驅動時間數位轉換單元202停止計時(步驟S023)，因此控制單元201能藉此經由開始計時與停止計時之間的時間長度以作為第一作動時間T1(步驟S024)。

圖4A是圖1之量測系統於第二運作狀態下所形成的第二並聯架構的架構示意圖。請參閱圖2與圖4A，接著，量測系統10是切換進入第二運作狀態。也就是說，量測系統10中的偵測電路20驅動待測開關16與虛接開關17分別切換為導通狀態，且參考開關15切換為不導通狀態(步驟S03)，藉此形成並聯架構(以下稱為第二並聯架構P2)。因此量測系統10能偵測第二並聯架構P2的第二作動時間T2(如步驟S04所示)。其中，於第二並聯架構P2中，待測電容12、第二寄生電容121、虛接電容13與比較器雜散電容141並聯在偵測節點N4與接地之間。

於第二並聯架構P2形成時，偵測電路20能根據偵測節點N4的節點電壓變化達到參考電壓而取得作動時間(以下稱第二作動時間T2) (步驟S04)。於此，偵測電路20偵測到的第二作動時間T2會符合下列關係式2：T2=(C _MEAS+C _SP+C _NCP+C _PAR)×R+t _cmp2。其中，C_MEAS代表待測電容12的電容值。C_SP代表第二寄生電容121的電容值。t_cmp2代表比較器14的反應時間(以下稱第二反應時間)。也就是說，第二作動時間T2為待測電容12、第二寄生電容121、虛接電容13與比較器雜散電容141之等效電容的放電時間(或充電時間)和比較器14的反應時間之總和。

圖4B是圖2之偵測第二作動時間的一詳細流程圖。於一實施例中，請參閱圖4B，當第二並聯架構P2形成時，控制單元201亦同時驅動時間數位轉換單元202開始計時(如步驟S041)。接著，透過比較器14比較參考電壓與偵測節點N4的節點電壓(如步驟S042)。當節點電壓達到參考電壓時，則比較器14之輸出端會驅動時間數位轉換單元202停止計時(如步驟S043)，因此控制單元201能藉此經由開始計時與停止計時之間的時間長度以作為第二作動時間T2(如步驟S044)。

圖5A是圖1之量測系統於第三運作狀態下所形成的第三並聯架構的架構示意圖。請參閱圖2與圖5A，量測系統10是切換進入第三運作狀態。也就是說，量測系統10中的偵測電路20驅動參考開關15與待測開關16分別切換為導通狀態，且虛接開關17切換為不導通狀態(如步驟S05所示)，藉此形成第三並聯架構P3。因此量測系統10能偵測第三並聯架構P3的第三作動時間T3(如步驟S06所示)。其中，於第三並聯架構P3中，參考電容11、待測電容12、第一寄生電容111、第二寄生電容121與比較器雜散電容141並聯在偵測節點N4與接地之間。

於第三並聯架構P3形成時，偵測電路20能根據偵測節點N4 的節點電壓變化達到參考電壓而取得作動時間(以下稱第三作動時間T3)(步驟S06)。於此，偵測電路20偵測到的第三作動時間T3會符合下列關係式3：T3=(C _REF+C _MEAS+C _SP+C _RP+C _PAR)×R+t _cmp3。其中，t_cmp3代表比較器14的反應時間(以下稱第三反應時間)。也就是說，第三作動時間T3為參考電容11、待測電容12、第一寄生電容111、第二寄生電容121比較器雜散電容141之等效電容的放電時間(或充電時間)和比較器14的反應時間之總和。

圖5B是圖2之偵測第三作動時間的一詳細流程圖。於一實施例中，請參閱圖5B，當第三並聯架構P3形成時，控制單元201亦同時驅動時間數位轉換單元202開始計時(步驟S061)。接著，透過比較器14比較參考電壓與偵測節點N4的節點電壓(步驟S062)。當節點電壓達到參考電壓時，則比較器14之輸出端會驅動時間數位轉換單元202停止計時(步驟S063)，因此控制單元201能藉此經由開始計時與停止計時之間的時間長度以作為第三作動時間(T3)(步驟S064)。

接著，透過的等式而計算出待測電容12(步驟S07)。也就是說，量測系統10只要依據已知的參考電容11的電容值(C_REF)以及偵測得到的第一作動時間(T1)、第二作動時間(T2)與第三作動時間(T3)，就可以透過之公式計算得出單點接地之(Ground Capacitance)待測電容12的電容值C_MEAS。

於一實施例中，時間數位轉換單元202的輸出耦接於控制單元201。於此，控制單元201可儲存有參考電容11的電容值(C_REF)，還可以記錄時間數位轉換單元202得到的第一作動時間(T1)、第二作動時間(T2)與第三作動時間(T3)。於第一作動時間(T1)、第二作動時間(T2)與第三作動時間(T3)都得到後，控制單元201進一步會依據之公式計算得出待測電容12的電容值(C_MEAS)。也就是說，處理模組根據第一運作狀態的第一並聯架構P1取得第一作動時間T1、以第二運作狀態的第二並聯架構P2取得第二作動時間T2與以第三運作狀態的第三並聯架構P3取得第三作動時間T3。接著，處理模組即能根據第一作動時間T1、第二作動時間T2、第三作動時間T3以及參考電容11的電容值C_REF而能計算得出待測電容12的電容值C_MEAS。

其中，根據第一作動時間T1的關係式1與第三作動時間T3的關係式3可以得到下列關係式4：T3-T1=(C _MEAS+C _SP-C _NCP)×R+(t _cmp3-t _cmp1)。同樣地，根據第二作動時間T2的關係式2與第三作動時間T3的關係式3可以得到下列關係式5：T3-T2=(C _REF+C _RP-C _NCP)×R+(t _cmp3-t _cmp2)。並且，根據關係式4與關係式5可進一步推導出下列關係式6：，並藉由關係式6得到關係式7。

於一實施例中，第一作動時間T1為第一並聯架構P1的放電時間，第二作動時間T2為第二並聯架構P2的放電時間，而第三作動時間T3為第三並聯架構P3的放電時間。換言之，在時間數位轉換單元202的計時過程中，比較器14會確認偵測節點N4的節點電壓是否等於或小於參考電壓，並且於節點電壓等於或小於參考電壓時致使時間數位轉換單元202停止計時。但本發明非以為限制，於另一實施例中，第一作動時間T1為第一並聯架構P1的充電時間，第二作動時間T2為第二並聯架構P2的充電時間，而第三作動時間T3為第三並聯架構P3的充電時間。換言之，在時間數位轉換單元202的計時過程中，比較器14會確認偵測節點N4的節點電壓是否等於或大於參考電壓，並且於節點電壓等於或大於參考電壓時致使時間數位轉換單元202停止計時。

在一些實施例中，量測系統10可以一IC(integrated circuit，積體電路)封裝實現，此時第一寄生電容111、第二寄生電容121與虛接電容13會形成在此IC封裝的相鄰接腳(PIN)上，換言之，浮接節點N1、參考節點N2與偵測節點N3分別為IC封裝依序相鄰的三個接腳。因此，第一寄生電容111的電容值、第二寄生電容121的電容值與虛接電容13的電容值會大致上相等。基此，我們可得到下列關係式8：C_SP≒C_RP≒C_NCP。

再者，比較器14的反應時間是會受到輸入電壓的頻寬或上升/下降時間影響。於此，第一並聯架構P1的總電容值、第二並聯架構P2的總電容值以及第三並聯架構P3的總電容值差異不大，以致使第一並聯架構P1的電阻電容(RC)放電電路(即，電容11、111、13、141與電阻18)的輸入電壓下降時間、第二並聯架構P2的電阻電容(RC)放電電路(即，電容13、12、121、141與電阻18)的輸入電壓下降時間與第三並聯架構P03的電阻電容(RC)放電電路(即，電容11、111、12、121、141與電阻18)的輸入電壓下降時間差異微小，使得第一並聯架構P1下比較器14的反應時間(第一比較器反應時間t_cmp1)、第二並聯架構P2下比較器14的反應時間(第二比較器反應時間t_cmp2)與第三並聯架構P3下比較器14的反應時間 (第三比較器反應時間t_cmp3)相等或近乎相等。基此，我們可得到下列關係式10：t_cmp1 t_cmp2 t_cmp3。

並且，將關係式8與10代入關係式7即可推導得C _MEAS=之公式。

換言之，根據本發明之電容值的量測方法能完美地消除寄生電容以及比較器反應時間對量測待測電容12的電容值時所造成的影響，進而能更精確的量測待測電容12的電容值。

圖6是本發明的量測系統的第二實施例的架構示意圖。圖7是圖6的量測系統的另一架構示意圖。圖8A是本發明的電容值的量測方法的第二實施例之第一部分的流程圖。圖8B是本發明的電容值的量測方法的第二實施例之第二部分的流程圖。圖9是圖7之量測系統於第一運作狀態下所形成的第一並聯架構P4的架構示意圖。

請參閱圖6與圖7，在第二實施例中，量測系統10包含：參考電容11、待測電容12、比較器14、參考開關151~154、待測開關161~164與偵測電路20。

參考開關包含有第一參考開關151、第二參考開關152、第三參考開關153與第四參考開關154。待測開關16包含有第一待測開關161、第二待測開關162、第三待測開關163與第四待測開關164。

於此，第一參考開關151的一端耦接至參考節點N21，第一參考開關151的另一端耦接至偵測節點N4。第二參考開關152的一端耦接至參考節點N21，第二參考開關152的另一端耦接至接地。第三參考開關153的一端耦接至偵測節點N4，第三參考開關153的另端耦接至參考節點 N22。第四參考開關154的一端耦接至參考節點N22，第四參考開關154的另一端耦接至接地。第一待測開關161的一端耦接至待測節點N31，第一待測開關161的另端耦接至偵測節點N4。第二待測開關162的一端耦接至待測節點N31，第二待測開關162的另一端耦接至接地。第三待測開關163的一端耦接至偵測節點N4，第三待測開關163的另一端耦接至待測節點N32。第四待測開關164的一端耦接至待測節點N32，第四待測開關164的另一端耦接至接地

於此，量測系統10更包括因參考電容11與周邊線路的耦合而形成之寄生電容(以下稱第一寄生電容111與第一雜散電容112)、因待測電容12與周邊線路的耦合而形成之寄生電容(以下稱第二寄生電容121與第二雜散電容122)，以及因比較器14與周邊線路的耦合而形成之寄生電容(以下稱比較器雜散電容141)。

第一寄生電容111的一端與參考電容11的一端經由參考節點N21耦接，且第一寄生電容111的另一端耦接至接地。第一雜散電容112的一端與參考電容11的另一端經由參考節點N22耦接，且第一雜散電容112的另一端耦接至接地。換言之，第一寄生電容111與第一雜散電容112分別形成在參考電容11的二端。

第二寄生電容121的一端與待測電容12的一端經由待測節點N31耦接，且第二寄生電容121的另一端耦接至接地。第二雜散電容122的一端與參考電容11的另一端經由待測節點N32耦接，且第二雜散電容122的另一端耦接至接地。換言之，第二寄生電容121與第二雜散電容122分別形成在待測電容12的二端。

在下文的公式中，參考電容11的電容值表示為C_REF。第一寄生電容111的電容值表示為C_RP。第一雜散電容112的電容值表示為C_RN。待測電容12的電容值表示為C_MEAS。第二寄生電容121的電容值表示為C_SP。第二雜散電容122的電容值表示為C_SN。比較器雜散電容142的電容值表示為C_INT。

於一實施例中，比較器14的輸入端是於量測系統10中的偵測節點N4會耦合生成比較器雜散電容142。也就是說，比較器雜散電容142的一端是耦接至第一參考開關151、第三參考開關153、第一待測開關161、第三待測開關163與比較器14之間，比較器雜散電容142的另一端是耦接至接地。

偵測電路20是切換多種切換模式，進而以控制第一參考開關151、第二參考開關152、第三參考開關153、第四參考開關154、第一待測開關161、第二待測開關162、第三待測開關163與第四待測開關164，進而與各待測開關161~164的運作以形成具有並聯至同一偵測節點N4的不同電容組合的複數個並聯架構。並且在各並聯架構下，能偵測偵測節點N4的節點電壓的作動時間。

請參考圖7、圖8A與圖8B，於進行待測電容12之電容值的量測時，量測系統10會切換以進入第一運作狀態。也就是說，量測系統10的偵測電路20驅動第一參考開關151與第四參考開關154導通，且第二參考開關152、第三參考開關153、第一待測開關161、第二待測開關162、第三待測開關163與第四待測開關164不導通(如步驟S08)，藉此能構成並聯架構(以下稱第一並聯架構P4)。因此量測系統10的偵測電路20能偵測第一並聯架構P4的作動時間(以下稱第一作動時間T4)(如步驟S09所示)。其中，第一並聯架構P4中的參考電容11、第一寄生電容111與比較器雜散電容142並聯在參考節點N21(或偵測節點N4)與接地之間。另外，量測系統10於第一並聯架構P4中的比較器14是具有第四比較器反應時間t_cmp4。是以，偵測電路20偵測到第一並聯架構P4的第一作動時間T4會符合下列關係式：T4=(C _REF+C _RP+C _INT)×R+t _cmp4。

其中，量測系統10中的偵測電路20能偵測得知第一作動時間T4。於一實施例中，偵測電路20的控制單元201是驅動控制第一參考開關151、第二參考開關152、第三參考開關153、第四參考開關154、第一待測開關161、第二待測開關162、第三待測開關163與第四待測開關164後，能藉此驅動時間數位轉換單元202開始計時。並且偵測偵測節點N4的節點電壓是否達到參考電壓。當偵測節點N4的節點電壓有達到參考電壓時，隨即驅動時間數位轉換單元202停止計時。以藉此能取得時間數位轉換單元202的開始計時與停止計時之間的時間長度。也因此能獲得第一作動時間T4。也就是說，第一作動時間T4為參考電容11、第一寄生電容111與比較器雜散電容142之等效電容的放電時間(或充電時間)和比較器14的反應時間之總和。

圖10是圖7之量測系統10於第二運作狀態下所形成的第二並聯架構的架構示意圖。請參考圖8A、圖8B與圖10，量測系統10是能切換進入第二運作狀態。也就是說，量測系統10的偵測電路20驅動第二參考開關152與第三參考開關153導通，且第一參考開關151、第四參考開關154、第一待測開關161、第二待測開關162、第三待測開關163與第四待測開關164不導通(如步驟S10)，藉此能構成並聯架構(以下稱為第二並聯架構P05)。因此量測系統10的偵測電路20能偵測第二並聯架構P5的作動時間(以下稱第二作動時間T5)(如步驟S11所示)。其中，第二並聯架構P5中的參考電容11、第一雜散電容112與比較器雜散電容142並聯於參考節點N22(或偵測節點N4)與接地之間。另外，量測系統10於第二並聯架構P5中的比較器14是具有第五比較器反應時間t_cmp5。是以，偵測電路20能偵測到第二並聯架構P5的第二作動時間T5會符合下列關係式：T5=(C _REF+C _RN+C _INT)×R+t _cmp5。

其中，量測系統10中的偵測電路20能偵測得知第二作動時間T5。且第二作動時間T5取得方式與取得第一作動時間T4相似，於此不再贅述。也就是說，第二作動時間T5為參考電容11、第一雜散電容112與比較器雜散電容142之等效電容的放電時間(或充電時間)和比較器14的反應時間之總和。

圖11是圖7之量測系統於第三運作狀態下所形成的第三並聯架構的架構示意圖。請參考圖8A、圖8B與圖11，量測系統10是切換進入第三運作狀態。也就是說，量測系統10的偵測電路20驅動第一待測開關161與第四待測開關164導通，且第一參考開關151、第二參考開關152、第三參考開關153、第四參考開關154、第二待測開關162與第三待測開關163不導通(如步驟S12)，藉此能構成並聯架構(以下稱第三並聯架構P6)。因此量測系統10的偵測電路20能偵測第三並聯架構P6的第三作動時間T6(如步驟S13所示)。其中，第三並聯架構P6中的待測電容12、第二寄生電容121與比較器雜散電容142並聯於待測節點N31(或偵測節點 N4)與接地之間。另外，量測系統10於第三並聯架構P6中的比較器14是具有第六比較器反應時間t_cmp6。是以，偵測電路20偵測到第三並聯架構P6的第三作動時間T6會符合下列關係式：T6=處理模組能藉此計算出第(C _MEAS+C _SP+C _INT)×R+t _cmp6。

其中，量測系統10中的偵測電路20能偵測得知第三作動時間T6。且第三作動時間T6取得方式與取得第一作動時間T4相似，於此不再贅述。也就是說，第三作動時間T6為待測電容12、第二寄生電容121與比較器雜散電容142之等效電容的放電時間(或充電時間)和比較器14的反應時間之總和。

圖12是圖7之量測系統於第四運作狀態下所形成的第四並聯架構的架構示意圖。請參考8A、圖8B與圖12，量測系統10是切換進入第四運作狀態。也就是說，量測系統10的偵測電路20驅動第二待測開關162與第三待測開關163導通，且第一參考開關151、第二參考開關152、第三參考開關153、第四參考開關154、第一待測開關161與第四待測開關164不導通(如步驟S14)，藉此能構成並聯架構(以下稱第四並聯架構P7)。因此量測系統10的偵測電路20能偵測第四並聯架構P7的第四作動時間T7(如步驟S15所示)。其中，第四並聯架構P7中的待測電容12、第二雜散電容122與比較器雜散電容142並聯於待測節點N32(或偵測節點N4)與接地之間。另外，量測系統10於第四並聯架構P7中的比較器14是具有第七比較器反應時間t_cmp7。是以，偵測電路20偵測到第四並聯架構P7的第四作動時間T7會符合下列關係式：T7=(C _MEAS+C _SN+C _INT)×R+t _cmp7。

其中，量測系統10中的偵測電路20能偵測得知第四作動時間T7。且第四作動時間T7取得方式與取得第一作動時間T4相似，於此不再贅述。也就是說，第四作動時間T7為待測電容12、第二雜散電容122與比較器雜散電容142之等效電容的放電時間(或充電時間)和比較器14的反應時間之總和。

圖13是圖7之量測系統於第五運作狀態下所形成的第五並聯架構的架構示意圖。請參考8A、圖8B與圖13，量測系統10是切換進入第五運作狀態。也就是說，量測系統10的偵測電路20驅動第一參考開關151、第四參考開關154、第一待測開關161與第四待測開關164導通，且第二參考開關152、第三參考開關153、第二待測開關162、第三待測開關163不導通(如步驟S16)，藉此能構成並聯架構(以下稱第五並聯架構P8)。因此量測系統10的偵測電路20能偵測第五並聯架構P8的第五作動時間T8(如步驟S17所示)。其中，第五並聯架構P8中的參考電容11、待測電容12、第一寄生電容111、第二寄生電容121與比較器雜散電容142並聯於偵測節點N4與接地之間。另外，量測系統10於第五並聯架構P8中的比較器14是具有第八比較器反應時間t_cmp8。是以，偵測電路20能偵測到第五並聯架構P8的第五作動時間T8會符合下列關係式：T8=(C _REF+C _MEAS+C _RP+C _SP+C _INT)×R+t _cmp8。

其中，量測系統10中的偵測電路20能偵測得知第五作動時間T8。且第五作動時間T8取得方式與取得第一作動時間T4相似，於此不再贅述。也就是說，第五作動時間T8為參考電容11、待測電容12、第一寄生電容111、第二寄生電容121與比較器雜散電容142之等效電容的放電時間(或充電時間)和比較器14的反應時間之總和。

圖14是圖7之量測系統於第六運作狀態下所形成的第六並聯架構的架構示意圖。請參考8A、圖8B與圖14，量測系統10是切換進入第六運作狀態。也就是說，量測系統10的偵測電路20驅動第二參考開關152、第三參考開關153、第二待測開關162與第三待測開關163導通，且第一參考開關151、第四參考開關154、第一待測開關161與第四待測開關164不導通(如步驟S18)，藉此能構成第六並聯架構P9。因此量測系統10的偵測電路20能偵測第六並聯架構P9的第六作動時間T9(如步驟S19所示)。其中，第六並聯架構P9中的參考電容11、待測電容12、第一雜散電容112、第二雜散電容122與比較器雜散電容142並聯於偵測節點N4與接地之間。另外，量測系統10於第六並聯架構P9中的比較器14是具有第九比較器反應時間t_cmp9。是以，偵測電路20能偵測到第六並聯架構P9的第六作動時間T9會符合下列關係式：T9=(C _REF+C _MEAS+C _RN+C _SN+C _INT)×R+t _cmp9。

其中，量測系統10中的偵測電路20能偵測得知第六作動時間T9。且第六作動時間T9取得方式與取得第一作動時間T4相似，於此不再贅述。也就是說，第六作動時間T9為參考電容11、待測電容12、第一雜散電容112、第二雜散電容122與比較器雜散電容142之等效電容的放電時間(或充電時間)和比較器14的反應時間之總和。

圖15是圖7之量測系統於第七運作狀態下所形成的第七並聯架構的架構示意圖。請參考8A、圖8B與圖15，量測系統10是切換進入第七運作狀態。也就是說，量測系統10的偵測電路20驅動第一參考開關151、第四參考開關154、第一待測開關161與第三待測開關163導通，且第二參考開關152、第三參考開關153、第二待測開關162與第四待測開關164不導通(如步驟S20)，藉此能構成並聯架構(以下稱第七並聯架構P10)。因此量測系統10能偵測第七並聯架構P10的第七作動時間T10(如步驟S21所示)。其中，第七並聯架構P10中的參考電容11、第一寄生電容111、第二寄生電容121、第二雜散電容122與比較器雜散電容142並聯於偵測節點N4與接地之間。另外，量測系統10於第七並聯架構P10中的比較器14是具有第十比較器反應時間t_cmp10。是以，偵測電路20能偵測到第七並聯架構P10的第七作動時間T10會符合下列關係式：T10=(C _REF+C _RP+C _SP+C _SN+C _INT)×R+t _cmp10。

其中，量測系統10中的偵測電路20能偵測得知第七作動時間T10。且第七作動時間T10取得方式與取得第一作動時間T4相似，於此不再贅述。也就是說，第七作動時間T10為參考電容11、第一寄生電容111、第二寄生電容121、第二雜散電容122與比較器雜散電容142之等效電容的放電時間(或充電時間)和比較器14的反應時間之總和。

圖16是圖7之量測系統於第八運作狀態下所形成的第八並聯架構的架構示意圖。請參考8A、圖8B與圖16，量測系統10是切換進入第八運作狀態。也就是說，量測系統10的偵測電路20驅動第二參考開關152、第三參考開關153、第一待測開關161與第三待測開關163導通，且第一參考開關151、第四參考開關154、第二待測開關162與第四待測開關164不導通(如步驟S22)，藉此能構成並聯架構(以下稱第八並聯架構P11)。因此量測系統10的偵測電路20能偵測第八並聯架構P11的第八作動時間T11(如步驟S23所示)。其中，第八並聯架構P11中的參考電容11、第一雜散電容112、第二寄生電容121、第二雜散電容122與比較器雜散電容142並聯於偵測節點N4與接地之間。另外，量測系統10於第八並聯架構P11中的比較器14是具有第十一比較器反應時間t_cmp11。是以，偵測電路20能偵測到第八並聯架構P11的第八作動時間T11會符合下列關係式：T11=(C _REF+C _RN+C _SP+C _SN+C _INT)×R+t _cmp11。

其中，量測系統10中的偵測電路20能偵測得知第八作動時間T11。且第八作動時間T11取得方式與取得第一作動時間T4相似，於此不再贅述。也就是說，第八作動時間T11為參考電容11、第一雜散電容112、第二寄生電容121、第二雜散電容122與比較器雜散電容142之等效電容的放電時間(或充電時間)和比較器14的反應時間之總和。

圖17是圖7之量測系統於第九運作狀態下所形成的第九並聯架構的架構示意圖。請參考8A、圖8B與圖17，量測系統10是切換進入第九運作狀態。也就是說，量測系統10的偵測電路20驅動第一參考開關151、第三參考開關153、第一待測開關161與第四待測開關164導通，且第二參考開關152、第四參考開關154、第二待測開關162與第三待測開關163不導通(如步驟S24)，藉此能構成並聯架構(以下稱第九並聯架構P12)。因此量測系統10能偵測第九並聯架構P12的第九作動時間T12(如步驟S25所示)。其中，第九並聯架構P12中的待測電容12、第一寄生電容111、第一雜散電容112、第二寄生電容121與比較器雜散電容142並聯於偵測節點N4與接地之間。另外，量測系統10於第九並聯架構P12中的比較器14是具有第十二比較器反應時間t_cmp12。是以，偵測電路20能偵測到第九並聯架構P12的第九作動時間T12會符合下列關係式：T12= (C _MEAS+C _RP+C _RN+C _SP+C _INT)×R+t _cmp12。

其中，量測系統10中的偵測電路20能偵測得知第九作動時間T12。且第九作動時間T12取得方式與取得第一作動時間T4相似，於此不再贅述。也就是說，第九作動時間T12為待測電容12、第一寄生電容111、第一雜散電容112、第二寄生電容121與比較器雜散電容142之等效電容的放電時間(或充電時間)和比較器14的反應時間之總和。

圖18是圖7之量測系統於第十運作狀態下所形成的第十並聯架構的架構示意圖。請參考8A、圖8B與圖18，量測系統10是切換進入第十運作狀態。也就是說，量測系統10的偵測電路20驅動第一參考開關151、第三參考開關153、第二待測開關162與第三待測開關163導通，且第二參考開關152、第四參考開關154、第一待測開關161與第四待測開關164不導通(如步驟S26)，藉此能構成並聯架構(以下稱第十並聯架構P13)。因此量測系統10能偵測第十並聯架構P13的第十作動時間T13(如步驟S27所示)。其中，第十並聯架構P13中的待測電容12、第一寄生電容111、第一雜散電容112、第二雜散電容122與比較器雜散電容142並聯於偵測節點N4與接地之間。另外，量測系統10於第十並聯架構P13中的比較器14是具有第十三比較器反應時間t_cmp13。是以偵測電路20能偵測到第十並聯架構P13的第十作動時間T13會符合下列關係式：T13=(C _MEAS+C _RP+C _RN+C _SN+C _INT)×R+t _cmp13。

其中，量測系統10中的偵測電路20能偵測得知第十作動時間T13。且第十作動時間T13取得方式與取得第一作動時間T4相似，於此不再贅述。也就是說，第十作動時間T13為待測電容12、第一寄生電容 111、第一雜散電容112、第二雜散電容122與比較器雜散電容142之等效電容的放電時間(或充電時間)和比較器14的反應時間之總和。

接著，透過之等式而計算出待測電容12(如步驟S28)。也就是說，量測系統10於計算待測電容12時，僅需選擇其中六種並聯架構即可精確計算出待測電容12的電容值(C_MEAS)。也就是說，量測系統10透過偵測電路20驅動進入第二、四、五、六、七與九運作狀態、第一、三、五、六、八與十運作狀態、第二、三、五、六、七與十運作狀態或第一、三、五、六、八與九運作狀態而能精確計算出待測電容的電容值(C_MEAS)。

其中，於一實施例中，量測系統10是利用偵測電路20的控制單元201而生成驅動信號以驅動第一參考開關151、第二參考開關152、第三參考開關153、第四參考開關154、第一待測開關161、第二待測開關162、第三待測開關163與第四待測開關164為導通或不導通，進而能形成第一並聯架構P4至第十並聯架構P13。

其中，控制單元201透過生成驅動信號以驅動時間數位轉換單元202，進而以驅動時間數位轉換單元202開始計時。且時間數位轉換單元202自比較器14之輸出端接收會驅動以停止計時。接著控制單元201即能根據開始計時與停止計時而計算得出各作動時間。

其中，由第一作動時間T4至第十作動時間T13能整理得知T8+T9、T5+T10、T4+T11、T7+T12以及T6+T13等5組態樣。舉例來說，T8+T9=(C _REF+C _MEAS+C _RP+C _SP+C _INT)×R+(C _REF+C _MEAS+C _RN+C _SN+C _INT)×R+t _cmp8+t _cmp9。因此可推導出T8+T9=(2C _REF+2C _MEAS+ C _RP+C _RN+C _SP+C _SN+2C _INT)×R+(t _cmp8+t _cmp9)。故可整理出如下表1所示(其中2X表為X的2倍)。其餘T5+T10、T4+T11、T7+T12以及T6+T13等數學運算式則不再贅述。

其中，因量測系統10是會位於IC封裝內。故IC封裝內相鄰的接腳(PIN)會相當接近，也因此其所產生的寄生電容的電容值會大致上相等。也就是說，由於浮接節點N1、參考節點N2與偵測節點N3是相當靠近，因此其所產生的寄生電容的電容值會幾乎相等。因此，第一寄生電容111、第二寄生電容121、第一雜散電容112、第二雜散電容122與比較器雜散電容142的電容值會大致相等。

其中，比較器14的反應時間是會受到輸入電壓的頻寬或上升/下降時間影響。故可透過電路的設計而使得第四比較器反應時間t_cmp4至第十三比較器反應時間t_cmp13彼此之間相等或近乎相等。舉例來說，可以透過電路的設計而讓第一寄生電容111、第一雜散電容112、第二寄生電容121、第二雜散電容122與比較器雜散電容141等各電容值近乎相等，進而可讓第四比較器反應時間t_cmp4至第十三比較器反應時間t_cmp13彼此之間相等或近乎相等。換句話說，T8+T9的等式中比較器反應時間t _cmp8+t _cmp9之總和與其他T5+T10、T4+T11、T7+T12以及T6+T13的各等式中的比較器反應時間是相等或近乎相等。

因此依據表1的5組態樣能得出寄生電容的總和與放電時間總和均相等。因此，將T8+T9的等式減去T5+T10的等式以及將T8+T9的等式減去T4+T11的等式而能推導出的等式，以及將T8+T9的等式減去T7+T12的等式以及將T8+T9的等式減去T6+T13的等式而能推導出的等式。接著，將C_MEAS除以C_REF，即可推導得出的等式。也就是說，透過各等式的推導而能同時將不需要的第四比較器反應時間t_cmp4至第十三比較器反應時間t_cmp13完美消除，進而能依據推導出的公式精確地計算出待測電容12的電容值。

由此可知，根據本發明之電容值的量測方法，僅需偵測得出第一並聯架構P4至第十並聯架構P13中的其中六個並聯架構之作動時間，即可能完美地消除寄生電容以及比較器反應時間對量測待測電容12的電容值時所造成的影響，進而能更精確的量測待測電容12的電容值。再者，藉由僅需量測其中六個並聯架構，即表示能測得待測電容12的電容值的速度更快。

因此，依據上述實施例，利用其中數個並聯架構就能精確且快速的計算出浮動電容(Floating Capacitance)之待測電容的電容值(C_MEAS)。並且能完美地消除寄生電容以及比較器反應時間等問題。

Claims

一種電容值的量測方法，步驟包含：導通一參考開關與一虛接開關，且不導通一待測開關，以形成一參考電容、一虛接電容、對應該參考電容的一第一寄生電容與一比較器雜散電容並聯至一偵測節點的一第一並聯架構；偵測該第一並聯架構的該偵測節點的一節點電壓的一第一作動時間；導通該待測開關與該虛接開關，且不導通該參考開關，以形成一待測電容、該虛接電容、對應該待測電容的一第二寄生電容與該比較器雜散電容並聯至該偵測節點的一第二並聯架構；偵測該第二並聯架構的該偵測節點的該節點電壓的一第二作動時間；導通該待測開關與該參考開關，且不導通該虛接開關，以形成該待測電容、該參考電容、該第一寄生電容、該第二寄生電容與該比較器雜散電容並聯至該偵測節點的一第三並聯架構；偵測該第三並聯架構的該偵測節點的該節點電壓的一第三作動時間；以及依據計算該待測電容的電容值，其中C_MEAS代表該待測電容的電容值、C_REF代表該參考電容的電容值、T1代表該第一作動時間、T2代表該第二作動時間以及T3代表該第三作動時間；其中，該第一寄生電容的電容值、該第二寄生電容的電容值與該比較器雜散電容的電容值相等；其中，該第一並聯架構下的一第一比較器反應時間、該第二並聯架構下的一第二比較器反應時間與該第三並聯架構下的一第三比較器反應時間相等。
如請求項1所述之電容值的量測方法，其中該第一作動時間為該第一並聯架構的放電時間、該第二作動時間為該第二並聯架構的放電時間，以及該第三作動時間為該第三並聯架構的放電時間。
如請求項1所述之電容值的量測方法，其中該第一作動時間為該第一並聯架構的充電時間、該第二作動時間為該第二並聯架構的充電時間，以及該第三作動時間為該第三並聯架構的充電時間。
如請求項1所述之電容值的量測方法，其中偵測該第一並聯架構的該偵測節點的該節點電壓的該第一作動時間的步驟包括：於該第一並聯架構形成時，開始計時；比較一參考電壓與該節點電壓；以及於該節點電壓達該參考電壓時，停止計時以得到該第一作動時間。
如請求項1所述之電容值的量測方法，其中偵測該第二並聯架構的該偵測節點的該節點電壓的該第二作動時間的步驟包括：於該第二並聯架構形成時，開始計時；比較一參考電壓與該節點電壓；以及於該節點電壓達該參考電壓時，停止計時以得到該第二作動時間。
如請求項1所述之電容值的量測方法，其中偵測該第三並聯架構的該偵測節點的該節點電壓的該第二作動時間的步驟包括：於該第三並聯架構形成時，開始計時；比較一參考電壓與該節點電壓；以及於該節點電壓達該參考電壓時，停止計時以得到該第三作動時間。
一種電容值的量測方法，步驟包含：以複數種切換模式控制一第一參考開關、一第二參考開關、一第三參考開關、一第四參考開關、一第一待測開關、一第二待測開關、一第三待測開關、一第四待測開關與一虛接開關與一待測開關的運作以形成具有並聯至同一偵測節點的不同電容組合的複數個並聯架構，其中各該電容組合包括一參考電容、一第一寄生電容、一第一雜散電容、一待測電容、一第二寄生電容、一第二雜散電容與一比較器雜散電容中的複數者，並且該些並聯架構包括一第一並聯架構、一第二並聯架構、一第三並聯架構、一第四並聯架構、一第五並聯架構、一第六並聯架構、一第七並聯架構、一第八並聯架構、一第九並聯架構與一第十並聯架構中之複數者；在各該並聯架構下，偵測該偵測節點的節點電壓的作動時間，其中該些作動時間包括一第一作動時間、一第二作動時間、一第三作動時間、一第四作動時間、一第五作動時間、一第六作動時間、一第七作動時間、一第八作動時間、一第九作動時間與一第十作動時間中之複數者；以及依據計算該待測電容的電容值，其中C_MEAS代表該待測電容的電容值、C_REF代表該參考電容的電容值、T4代表該第一作動時間、T5代表該第二作動時間以及T6代表該第三作動時間、T7代表該第四作動時間、T8代表該第五作動時間、T9代表該第六作動時間、T10代表該第七作動時間、T11代表該第八作動時間、T12代表該第九作動時間、以及T13代表該第十作動時間；其中，該第一並聯架構的該形成步驟包括：導通該第一參考開關與該第四參考開關，且不導通該第二參考開關、該第三參考開關、該第一待測開關、該第二待測開關、該第三待測開關與該第四待測開關，以使該參考電容、該第一寄生電容與該比較器雜散電容並聯至該偵測節點；其中，該第二並聯架構的該形成步驟包括：導通該第二參考開關與該第三參考開關，且不導通該第一參考開關、該第四參考開關、該第一待測開關、該第二待測開關、該第三待測開關與該第四待測開關，以使該參考電容、該第一雜散電容與該比較器雜散電容並聯至該偵測節點；其中，該第三並聯架構的該形成步驟包括：導通該第一待測開關與該第四待測開關，且不導通該第一參考開關、該第二參考開關、該第三參考開關、該第四參考開關、該第二待測開關與該第三待測開關，以使該待測電容、該第二寄生電容與該比較器雜散電容並聯至該偵測節點；其中，該第四並聯架構的該形成步驟包括：導通該第二待測開關與該第三待測開關，且不導通該第一參考開關、該第二參考開關、該第三參考開關、該第四參考開關、該第一待測開關與該第四待測開關，以使該待測電容、該第二雜散電容與該比較器雜散電容並聯至該偵測節點；其中，該第五並聯架構的該形成步驟包括：導通該第一參考開關、該第四參考開關、該第一待測開關與該第四待測開關，且不導通該第二參考開關、該第三參考開關、該第二待測開關與該第三待測開關，以使該參考電容、該待測電容、該第一寄生電容、該第二寄生電容與該比較器雜散電容並聯至該偵測節點；其中，該第六並聯架構的該形成步驟包括：導通該第二參考開關、該第三參考開關、該第二待測開關與該第三待測開關，且不導通該第一參考開關、該第四參考開關、該第一待測開關與該第四待測開關，以使該參考電容、該待測電容、該第一雜散電容、該第二雜散電容與該比較器雜散電容並聯至該偵測節點；其中，該第七並聯架構的該形成步驟包括：導通該第一參考開關、該第四參考開關、該第一待測開關與該第三待測開關，且不導通該第二參考開關、該第三參考開關、該第二待測開關與該第四待測開關，以使該參考電容、該第一寄生電容、該第二寄生電容、該第二雜散電容與該比較器雜散電容並聯至該偵測節點；其中，該第八並聯架構的該形成步驟包括：導通該第二參考開關、該第三參考開關、該第一待測開關與該第三待測開關，且不導通該第一參考開關、該第四參考開關、該第二待測開關與該第四待測開關，以使該參考電容、該第一雜散電容、該第二寄生電容、該第二雜散電容與該比較器雜散電容並聯至該偵測節點；其中，該第九並聯架構的該形成步驟包括：導通該第一參考開關、該第三參考開關、該第一待測開關與該第四待測開關，且不導通該第二參考開關、該第四參考開關、該第二待測開關與該第三待測開關，以使該待測電容、該第一寄生電容、該第一雜散電容、該第二寄生電容與該比較器雜散電容並聯至該偵測節點；其中，該第十並聯架構的該形成步驟包括：導通該第一參考開關、該第三參考開關、該第二待測開關與該第三待測開關，且不導通該第二參考開關、該第四參考開關、該第一待測開關與該第四待測開關，以使該待測電容、該第一寄生電容、該第一雜散電容、該第二雜散電容與該比較器雜散電容並聯至該偵測節點。
如請求項7所述之電容值的量測方法，其中該第一寄生電容、該第二寄生電容、該第一雜散電容、該第二雜散電容與該比較器雜散電容的電容值相等。
如請求項7所述之電容值的量測方法，其中該第一作動時間為該第一並聯架構的充電時間、該第二作動時間為該第二並聯架構的充電時間、該第三作動時間為該第三並聯架構的充電時間、該第四作動時間為該第四並聯架構的充電時間、該第五作動時間為該第五並聯架構的充電時間、該第六作動時間為該第六並聯架構的充電時間、該第七作動時間為該第七並聯架構的充電時間、該第八作動時間為該第八並聯架構的充電時間、該第九作動時間為該第九並聯架構的充電時間，以及該第十作動時間為該第十並聯架構的充電時間。
如請求項7所述之電容值的量測方法，其中該第一作動時間為該第一並聯架構的放電時間、該第二作動時間為該第二並聯架構的放電時間、該第三作動時間為該第三並聯架構的放電時間、該第四作動時間為該第四並聯架構的放電時間、該第五作動時間為該第五並聯架構的放電時間、該第六作動時間為該第六並聯架構的放電時間、該第七作動時間為該第七並聯架構的放電時間、該第八作動時間為該第八並聯架構的放電時間、該第九作動時間為該第九並聯架構的放電時間，以及該第十作動時間為該第十並聯架構的放電時間。