專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電容檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電容檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種電容檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
CapSense (電容感應(yīng)觸摸)系統(tǒng)的應(yīng)用大多數(shù)是外接電容屏的應(yīng)用。由于電容屏的物理結(jié)構(gòu)和所使用的材料的原因，大多數(shù)電容屏的橫向和縱向的Sensor(傳感器)之間 都存在較大的寄生電容。盡管現(xiàn)在各大電容屏的生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)過(guò)程中已經(jīng)把減小寄生電 容作為設(shè)計(jì)電容屏的重要指標(biāo)，但總體來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)上大多數(shù)電容屏上的寄生電容仍然比較 大。由于CapSense系統(tǒng)是個(gè)靈敏度要求很高的電容檢測(cè)系統(tǒng)，要求檢測(cè)的電容范圍很小， 甚至?xí)?. IPF左右或更小(人的手指等效電容值在0. 1PF-10PF)。因此，電容屏上的寄生 電容對(duì)檢測(cè)的靈敏度會(huì)造成很大的影響，如果屏上的寄生電容遠(yuǎn)大于檢測(cè)電容值的話(huà)，那 么CapSense系統(tǒng)的檢測(cè)靈敏度將會(huì)大大降低。同時(shí)大的寄生電容的存在，也會(huì)使CapSense 系統(tǒng)的檢測(cè)范圍減小。常規(guī)的CapSense系統(tǒng)中的電容檢測(cè)單元通過(guò)調(diào)制器將待測(cè)電容及寄生電容轉(zhuǎn)換 成PWM波(脈沖寬度調(diào)制波)，待測(cè)電容的變化可以反映到調(diào)制器輸出PWM波的占空比上， 利用計(jì)數(shù)器對(duì)PWM波進(jìn)行計(jì)數(shù)，再反映到計(jì)數(shù)器代碼的變化上。然后用DSP (數(shù)字信號(hào)處 理)模塊對(duì)這些代碼進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)或位置信息，最終到用戶(hù)可操作界面。電容屏上 的寄生電容是一直存在的，不同的電容屏寄生電容值的大小也會(huì)有很大的差異。CapSense 系統(tǒng)在外接電容屏的應(yīng)用時(shí)，電容檢測(cè)單元不僅會(huì)檢測(cè)到屏上的觸摸電容值，同時(shí)也會(huì)檢 測(cè)屏上的寄生電容值。如上所述，目前的電容檢測(cè)單元接屏應(yīng)用時(shí)的檢測(cè)靈敏度、檢測(cè)范圍很大程度上 受限于屏上的寄生電容。則需要設(shè)計(jì)一種能有效的減小電容屏上寄生電容對(duì)電容檢測(cè)單元 的影響，得到靈敏度高、檢測(cè)范圍大的電容檢測(cè)裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有電容檢測(cè)單元靈敏度低、檢測(cè)范圍小的技術(shù)問(wèn)題，提供一 種靈敏度高、檢測(cè)范圍大的電容檢測(cè)裝置。一種電容檢測(cè)裝置，其中待測(cè)電容為電容屏上觸摸電容，該電容檢測(cè)裝置包括電 容檢測(cè)單元，電容檢測(cè)單元與待測(cè)電容連接；該電容檢測(cè)裝置還包括電容屏上待測(cè)電容的周邊電容；將待測(cè)電容上電壓反饋到周邊電容的反饋模塊；控制待測(cè)電容、周邊電容進(jìn)行充電的充電控制模塊；控制電容檢測(cè)單元對(duì)待測(cè)電容進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)控制模塊；控制反饋模塊進(jìn)行電壓反饋的反饋控制模塊；反饋模塊連接在待測(cè)電容和周邊電容之間，充電控制模塊與待測(cè)電容、周邊電容連接；檢測(cè)控制模塊與電容檢測(cè)單元連接；反饋控制模塊與反饋模塊連接。優(yōu)選的是，上述反饋模塊為源跟隨器。優(yōu)選的是，上述源跟隨器為緩沖器。優(yōu)選的是，該檢測(cè)裝置還包括用于選擇去寄生電容模式和普通模式的模式選擇 模塊，所述模式選擇模塊連接在反饋模塊和周邊電容之間。本實(shí)用新型通過(guò)一個(gè)反饋模塊反饋待測(cè)電容的電壓到周邊電容，減小待測(cè)電容與 周邊電容之間的寄生電容對(duì)電容檢測(cè)單元的影響，使電容檢測(cè)裝置靈敏度高、檢測(cè)范圍大。

圖1是本實(shí)用新型提供的電容檢測(cè)裝置原理圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的電容檢測(cè)裝置電路圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的電容檢測(cè)裝置的控制開(kāi)關(guān)時(shí)序波形圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的電容檢測(cè)裝置電路圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的電容檢測(cè)裝置的控制開(kāi)關(guān)時(shí)序波形圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下 結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施 例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。Capsense系統(tǒng)在接屏應(yīng)用時(shí)，由于屏上寄生電容的存在，系統(tǒng)不僅會(huì)對(duì)待測(cè)電容 進(jìn)行充放電，同時(shí)也會(huì)對(duì)屏上的寄生電容進(jìn)行充放電，影響檢測(cè)范圍和系統(tǒng)的靈敏度。本實(shí) 用新型內(nèi)容所述的電容檢測(cè)裝置旨在有效減小電容屏上的寄生電容對(duì)CapSense系統(tǒng)接屏 應(yīng)用時(shí)的影響。如圖1所示是本實(shí)用新型提供的電容檢測(cè)裝置原理圖，其中待測(cè)電容11為電容屏 上觸摸電容，該電容檢測(cè)裝置包括電容檢測(cè)單元12、電容屏上待測(cè)電容11的周邊電容13、 反饋模塊14、充電控制模塊15、檢測(cè)控制模塊16和反饋控制模塊17。電容檢測(cè)單元12與 待測(cè)電容11連接，檢測(cè)控制模塊16與電容檢測(cè)單元12連接，用于控制電容檢測(cè)單元12對(duì) 待測(cè)電容11進(jìn)行檢測(cè)；反饋模塊14連接在待測(cè)電容11和周邊電容13之間，反饋控制模塊 17與反饋模塊14連接，控制反饋模塊14將待測(cè)電容11的電壓反饋到周邊電容13的極板 上，消除待測(cè)電容11和周邊電容13之間的寄生電容對(duì)電容檢測(cè)單元12的影響；充電控制 模塊15與待測(cè)電容11、周邊電容13連接，用于控制電源對(duì)待測(cè)電容11和周邊電容13進(jìn)行 充電。優(yōu)選的是上述反饋模塊14為源跟隨器，所述源跟隨器為緩沖器。此緩沖器具有增 大驅(qū)動(dòng)能力的作用，還能隔離反饋電壓對(duì)電容檢測(cè)單元12的影響。作為優(yōu)選方案，該電容檢測(cè)裝置還包括用于選擇去寄生電容模式和普通模式的模 式選擇模塊，所述模式選擇模塊連接在反饋模塊14和反饋控制模塊17之間。該電容檢測(cè)裝置通過(guò)接入一個(gè)由緩沖器和反饋控制模塊17組成的反饋電路，使 待測(cè)電容11和周邊電容13之間產(chǎn)生的寄生電容兩極板間的電勢(shì)在檢測(cè)的時(shí)間段內(nèi)盡量保 持一致，即在檢測(cè)的時(shí)間里，寄生電容兩極板的電勢(shì)差近似為零，轉(zhuǎn)移的電荷可以近似的相互抵消，寄生電容上沒(méi)有或僅有少量的電荷轉(zhuǎn)移。這樣根據(jù)CapSense系統(tǒng)的檢測(cè)原理，裝 置的實(shí)際電荷轉(zhuǎn)移只發(fā)生在想要檢測(cè)的電容上。該檢測(cè)裝置可以最大程度減小電容屏上寄 生電容對(duì)檢測(cè)裝置的影響，可以有效的提高CapSense系統(tǒng)接屏應(yīng)用時(shí)的檢測(cè)范圍和靈敏度。如圖2所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例1的電路圖，虛擬寄生電容Cpar位于待測(cè)電容 CxO與周邊電容Cxl之間，為描述方便，只考慮與待測(cè)電容CxO最近的周邊電容Cxl之間的 虛擬寄生電容Cpar，與待測(cè)電容CxO鄰近的周邊電容還有很多，故寄生電容也比較多，可按 照此原理設(shè)計(jì)電路達(dá)到消除其他寄生電容的目的。第一充電開(kāi)關(guān)Sl連接在電源Vcc與第 一節(jié)點(diǎn)21之間，待測(cè)電容CxO連接在第一節(jié)點(diǎn)21與地之間；第二充電開(kāi)關(guān)S2連接在電源 Vcc與第二節(jié)點(diǎn)22之間，周邊電容Cxl連接在第二節(jié)點(diǎn)22與地之間；第一檢測(cè)開(kāi)關(guān)S3連 接在第一節(jié)點(diǎn)21與第三節(jié)點(diǎn)23之間，電容檢測(cè)單元與第三節(jié)點(diǎn)23連接；緩沖器buffer連 接在第三節(jié)點(diǎn)23與模式選擇開(kāi)關(guān)S4之間，模式選擇開(kāi)關(guān)S4連接第一反饋開(kāi)關(guān)S5，第一反 饋開(kāi)關(guān)S5連接第二節(jié)點(diǎn)22，構(gòu)成一個(gè)反饋電路，減小虛擬寄生電容Cpar對(duì)電容檢測(cè)單元的 影響；接地開(kāi)關(guān)S6連接在第四節(jié)點(diǎn)24與地之間?？刂崎_(kāi)關(guān)時(shí)序波形如圖3所示，該電容檢測(cè)裝置通過(guò)開(kāi)關(guān)時(shí)序控制第一充電開(kāi)關(guān) Si、第二充電開(kāi)關(guān)S2對(duì)待測(cè)電容CxO及周邊電容Cxl進(jìn)行充電；控制第一檢測(cè)開(kāi)關(guān)S3對(duì)待 測(cè)電容CxO電壓進(jìn)行檢測(cè)；控制第一反饋開(kāi)關(guān)S5對(duì)待測(cè)電容CxO的電壓進(jìn)行反饋；減小虛 擬寄生電容Cpar對(duì)電容檢測(cè)單元的影響；控制模式選擇開(kāi)關(guān)S4閉合，選擇去寄生電容模 式，控制接地開(kāi)關(guān)S6斷開(kāi)。下面結(jié)合圖2及圖3對(duì)該電容檢測(cè)裝置的檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行描述。圖3中CLK為時(shí)鐘波形，PH1、PH2為兩相不交疊時(shí)鐘，由CLk分頻產(chǎn)生。S1、S2、S3、 S4、S5、S6分別為第一充電開(kāi)關(guān)Sl控制波形、第二充電開(kāi)關(guān)S2控制波形、第一檢測(cè)開(kāi)關(guān)S3 控制波形、模式選擇開(kāi)關(guān)S4控制波形、第一反饋開(kāi)關(guān)S5控制波形、接地開(kāi)關(guān)S6控制波形。對(duì)待測(cè)電容CxO的檢測(cè)過(guò)程如下模式選擇開(kāi)關(guān)S4—直閉合，選擇去寄生電容模 式，在去寄生電容模式下，接地開(kāi)關(guān)S6 —直打開(kāi)。在時(shí)鐘PHl為高時(shí)，第一充電開(kāi)關(guān)Si、第二充電開(kāi)關(guān)S2同時(shí)閉合，第一檢測(cè)開(kāi)關(guān) S3、第一反饋開(kāi)關(guān)S5 —直打開(kāi)，電源Vcc同時(shí)對(duì)待測(cè)電容CxO和周邊電容Cxl進(jìn)行充電。在時(shí)鐘PH2為高時(shí)，第一充電開(kāi)關(guān)Si、第二充電開(kāi)關(guān)S2同時(shí)斷開(kāi)，第一檢測(cè)開(kāi)關(guān) S3、第一反饋開(kāi)關(guān)S5同時(shí)閉合，電容檢測(cè)單元對(duì)待測(cè)電容CxO進(jìn)行電壓采集，同時(shí)緩沖器 buffer將待測(cè)電容CxO的電壓反饋到周邊電容Cxl的極板上，這樣虛擬寄生電容Cpar的兩 個(gè)極板的電勢(shì)會(huì)基本上保持一致，也就是說(shuō)兩極板間的電勢(shì)差幾乎為零，根據(jù)公式Q = CU, 如果U = 0，轉(zhuǎn)移的電荷量Q也為零。所以在對(duì)待測(cè)電容CxO進(jìn)行檢測(cè)的整個(gè)過(guò)程中，虛擬 寄生電容Cpar上轉(zhuǎn)移的電荷量為零。電容檢測(cè)單元所檢測(cè)的電容僅是CxO的電容值，不會(huì) 檢測(cè)到虛擬寄生電容Cpar的電容值，有效的消除了周邊電容Cxl對(duì)電容檢測(cè)單元的影響。當(dāng)模式選擇開(kāi)關(guān)S4 —直打開(kāi)時(shí)，選擇了普通模式，此時(shí)該電容檢測(cè)裝置沒(méi)有去寄 生電容的功能，第二充電開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)，周邊電容Cxl不與電源Vcc連接，接地開(kāi)關(guān)S6閉合， 同時(shí)第一反饋開(kāi) 關(guān)S5閉合，將周邊電容Cxl接地，給周邊電容Cxl—個(gè)參考電位，如果接地 開(kāi)關(guān)S6斷開(kāi)，則周邊電容Cxl懸空。該電容檢測(cè)裝置通過(guò)接入一個(gè)帶有緩沖器buffer、模式選擇開(kāi)關(guān)S4、第一反饋開(kāi) 關(guān)S5組成的反饋電路，使寄生電容Cpar兩極板間的電勢(shì)在檢測(cè)時(shí)間段內(nèi)盡量保持一致，即在檢測(cè)的時(shí)間里，寄生電容Cpar兩極板間的電勢(shì)差近似為零，轉(zhuǎn)移的電荷可以近似的相互 抵消，寄生電容Cpar上沒(méi)有或僅有少量的電荷轉(zhuǎn)移。這樣根據(jù)CapSense系統(tǒng)的檢測(cè)原理， 裝置的實(shí)際電荷轉(zhuǎn)移只發(fā)生在想要檢測(cè)的電容上。該檢測(cè)裝置可以最大程度減小電容屏上 寄生電容對(duì)電容檢測(cè)單元的影響，可以有效的提高CapSense系統(tǒng)接屏應(yīng)用時(shí)的檢測(cè)范圍 和靈敏度。如圖4所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例2的電路圖，圖中兩線(xiàn)交叉的地方，帶圈的表示 兩線(xiàn)在該處不連接，不帶圈的表示兩線(xiàn)在該處相連。實(shí)施例2在實(shí)施例1電路圖的基礎(chǔ)上，添加了第二檢測(cè)開(kāi)關(guān)S8和第二反饋開(kāi)關(guān) S7，第二檢測(cè)開(kāi)關(guān)S8位于第二節(jié)點(diǎn)22和第三節(jié)點(diǎn)23之間，第二反饋開(kāi)關(guān)位于第一節(jié)點(diǎn)21 和第四節(jié)點(diǎn)24之間。待測(cè)電容CxO和周邊電容Cxl分別表示外部?jī)蓚€(gè)檢測(cè)通道上的電容，Cpar表示兩 通道間的虛擬寄生電容，在此為描述方便，只考慮鄰近通道間的寄生電容。圖中待測(cè)電容 CxO、第一充電開(kāi)關(guān)Si、第一檢測(cè)開(kāi)關(guān)S3、第二反饋開(kāi)關(guān)S7構(gòu)成第一 Sensor單元，相當(dāng)于一 個(gè)檢測(cè)通道，同樣，周邊電容Cxi、第二充電開(kāi)關(guān)S2、第二檢測(cè)開(kāi)關(guān)S8、第一反饋開(kāi)關(guān)S5構(gòu)成 了第二 Sensor單元。對(duì)待測(cè)電容CxO進(jìn)行電容檢測(cè)時(shí)，第二反饋開(kāi)關(guān)S7、第二檢測(cè)開(kāi)關(guān)S8同時(shí)斷開(kāi)，第 一充電開(kāi)關(guān)Si、第二充電開(kāi)關(guān)S2、第一檢測(cè)開(kāi)關(guān)S3、模式選擇開(kāi)關(guān)S4、第一反饋開(kāi)關(guān)S5、接 地開(kāi)關(guān)S6的斷開(kāi)和閉合由圖3中的時(shí)序控制，檢測(cè)過(guò)程同實(shí)施例2相同，故不累述。圖5中CLK為時(shí)鐘波形，PH1、PH2為兩相不交疊時(shí)鐘，由CLk分頻產(chǎn)生。S1、S2、S4、 S6、S7、S8分別為第一充電開(kāi)關(guān)Sl控制波形、第二充電開(kāi)關(guān)S2控制波形、模式選擇開(kāi)關(guān)S4 控制波形、接地開(kāi)關(guān)S6控制波形、第二反饋開(kāi)關(guān)S7控制波形、第二檢測(cè)開(kāi)關(guān)S8控制波形。對(duì)周邊電容Cxl進(jìn)行電容檢測(cè)時(shí)，圖4中第一反饋開(kāi)關(guān)S5、第一檢測(cè)開(kāi)關(guān)S3同時(shí) 斷開(kāi)，圖5中的控制開(kāi)關(guān)時(shí)序波形控制第一充電開(kāi)關(guān)Si、第二充電開(kāi)關(guān)S2對(duì)待測(cè)電容CxO 及周邊電容Cxl進(jìn)行充電；控制第二檢測(cè)開(kāi)關(guān)S8對(duì)周邊電容Cxl電壓進(jìn)行檢測(cè)；控制第二 反饋開(kāi)關(guān)S7對(duì)周邊電容Cxl的電壓進(jìn)行反饋，控制模式選擇開(kāi)關(guān)S4選擇去寄生電容模式； 控制接地開(kāi)關(guān)S6斷開(kāi)；減小虛擬寄生電容Cpar對(duì)電容檢測(cè)單元的影響。檢測(cè)過(guò)程同實(shí)施 例2相同，故不累述。該電容檢測(cè)裝置通過(guò)接入一個(gè)由緩沖器buffer、模式選擇開(kāi)關(guān)S4、第二反饋開(kāi)關(guān) S7組成的反饋電路，使寄生電容Cpar兩極板間的電勢(shì)在檢測(cè)掃描的時(shí)間段內(nèi)盡量保持一 致，即在檢測(cè)掃描的時(shí)間里，寄生電容Cpar兩極板的電勢(shì)差近似為零，轉(zhuǎn)移的電荷可以近 似的相互抵消，寄生電容Cpar上沒(méi)有或僅有少量的電荷轉(zhuǎn)移。這樣根據(jù)CapSense系統(tǒng)的 檢測(cè)原理，電容檢測(cè)裝置的實(shí)際電荷轉(zhuǎn)移只發(fā)生在想要檢測(cè)的電容上，該檢測(cè)裝置可以最 大程度減小電容屏上寄生電容對(duì)檢測(cè)裝置的影響，可以有效的提高CapSense系統(tǒng)接屏應(yīng) 用時(shí)的檢測(cè)范圍和靈敏度。該電容檢測(cè)裝置中不同待測(cè)電容共用同一反饋模塊，減小電路面積，有效節(jié)約成 本。綜上所述，本實(shí)用新型內(nèi)容提供的電容檢測(cè)裝置，可以有效的減小電容屏上的寄 生電容對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，最大限度的提高電容檢測(cè)裝置的檢測(cè)范圍和靈敏度。該電容檢 測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有良好的性能，應(yīng)用廣泛，實(shí)用性強(qiáng)。[0046] 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種電容檢測(cè)裝置，其中待測(cè)電容為電容屏上觸摸電容，該電容檢測(cè)裝置包括電容檢測(cè)單元，電容檢測(cè)單元與待測(cè)電容連接；其特征在于所述電容檢測(cè)裝置還包括電容屏上待測(cè)電容的周邊電容；將待測(cè)電容上電壓反饋到周邊電容的反饋模塊；控制待測(cè)電容、周邊電容進(jìn)行充電的充電控制模塊；控制電容檢測(cè)單元對(duì)待測(cè)電容進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)控制模塊；控制反饋模塊進(jìn)行電壓反饋的反饋控制模塊；反饋模塊連接在待測(cè)電容和周邊電容之間，充電控制模塊與待測(cè)電容、周邊電容連接；檢測(cè)控制模塊與電容檢測(cè)單元連接；反饋控制模塊與反饋模塊連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電容檢測(cè)裝置，其特征在于所述反饋模塊為源跟隨器。
3.如權(quán)利要求2所述的電容檢測(cè)裝置，其特征在于所述源跟隨器為緩沖器。
4.如權(quán)利要求1所述的電容檢測(cè)裝置，其特征在于該檢測(cè)裝置還包括用于選擇去寄 生電容模式和普通模式的模式選擇模塊，所述模式選擇模塊連接在反饋模塊和周邊電容之 間。
專(zhuān)利摘要一種電容檢測(cè)裝置，待測(cè)電容為電容屏上觸摸電容，裝置包括電容檢測(cè)單元，電容檢測(cè)單元與待測(cè)電容連接；該裝置還包括電容屏上待測(cè)電容的周邊電容；將待測(cè)電容上電壓反饋到周邊電容的反饋模塊；控制待測(cè)電容、周邊電容進(jìn)行充電的充電控制模塊；控制電容檢測(cè)單元對(duì)待測(cè)電容進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)控制模塊；控制反饋模塊進(jìn)行電壓反饋的反饋控制模塊；反饋模塊連接在待測(cè)電容和周邊電容之間，充電控制模塊與待測(cè)電容、周邊電容連接；檢測(cè)控制模塊與電容檢測(cè)單元連接；反饋控制模塊與反饋模塊連接。本裝置通過(guò)反饋模塊反饋待測(cè)電容的電壓到周邊電容，減小待測(cè)電容與周邊電容之間的寄生電容對(duì)電容檢測(cè)單元的影響，使電容檢測(cè)裝置靈敏度高、檢測(cè)范圍大。
文檔編號(hào)G01R15/00GK201594117SQ20092026147
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者楊云, 樊春勝, 紀(jì)傳瑞, 黃臣 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司