本發(fā)明涉及電容式觸摸屏領(lǐng)域，尤其涉及一種電容屏觸摸檢測電路和檢測方法。

背景技術(shù)：

近幾年來，隨著智能手機、平板電腦的興起，電容式觸摸屏市場得到了較快的發(fā)展。從技術(shù)的角度來說，電容式觸摸屏能取代電阻式觸摸屏，是由于方便實現(xiàn)多點觸控，電容式觸摸屏在玻璃表面貼上一層透明的特殊金屬導(dǎo)電物質(zhì)。當(dāng)手指觸摸在金屬層上時，觸點的電容就會發(fā)生變化，使得與之相連的振蕩器頻率發(fā)生變化，通過測量頻率變化可以確定觸摸位置獲得信息。

公開號為CN101840297的中國發(fā)明專利申請，公開了一種電容式觸摸屏的電容檢測電路和檢測方法，其檢測電路如圖1所示。分析這個檢測電路可知，它是一個一路的電容檢測器，即在一個時鐘周期內(nèi)實現(xiàn)一次對觸摸信號的檢測。其公開的檢測方法既可同時檢測兩行或者兩列，即按照差分的方式工作，也可以每次只檢測一行或者一列，即單端工作模式。

隨著電容式觸摸屏的廣泛使用以及應(yīng)用程序，如游戲，對用戶觸摸體驗的不斷升級，因此，為了提高檢測電路的檢測效率，在智能手機的電容屏、PAD屏、筆記本觸控板和觸控遙控器等觸摸屏上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種電容屏觸摸檢測電路和檢測方法，極大地增加了檢測的準(zhǔn)確性和高效性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提高檢測電路的檢測效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電容屏觸摸檢測方法，用于提高檢測效率，在一個時鐘周期內(nèi)，針對多路的屏電容模塊，通過時序控制，共用檢測模塊，并行進行多路檢測。

進一步地，所述時序控制通過高低電平或開關(guān)實現(xiàn)。

進一步地，所述檢測方法包括以下步驟：

步驟1、對第一電容和第三電容進行充電；

步驟2、清空第二電容上的電荷；

步驟3、將所述第一電容和所述第二電容并聯(lián)，所述第一電容的電荷分享至所述第二電容；

步驟4、將所述第二電容和所述第三電容反向?qū)?，所述第二電容和所述第三電容的電容被求差?/p>

步驟5、將參考電壓接入所述反向?qū)拥乃龅诙娙莺退龅谌娙葸M行采樣；

步驟6、通過運算放大器和第四電容放大所述采樣的信號，得到檢測結(jié)果。

進一步地，所述屏電容模塊包括兩路所述第一電容，其中，在第一路的所述第一電容充電的同時，第二路的所述第一電容依次進行所述分享、所述被求差和采樣，最后得到所述第一路的檢測結(jié)果；在第二路的所述第一電容充電的同時，第一路的所述第一電容依次進行所述分享、所述被求差和采樣，最后得到所述第二路的檢測結(jié)果。

進一步地，所述屏電容模塊包括四路所述第一電容，所述檢測模塊包括兩路檢測電路，其中，第一路所述檢測電路與第一路和第二路所述第一電容配合，第二路所述檢測電路與第三路和第四路所述第一電容配合；四路的檢測結(jié)果在時序上相互錯開輸出。

本發(fā)明還提供了一種電容屏觸摸檢測電路，包括充電模塊、電荷分享模塊、電荷求差模塊和采樣放大模塊，所述充電模塊、電荷分享模塊、電荷求差模塊和采樣放大模塊依次級聯(lián)，其特征在于，所述充電模塊包括多組充電通道，每組所述充電通道包括第一開關(guān)和第一電容，驅(qū)動電壓經(jīng)所述第一開關(guān)連接所述第一電容的正極，所述第一電容的負極接地；所述充電模塊還包括第二開關(guān)、第三電容和第四開關(guān)A，電源電壓Vdd經(jīng)過所述第二開關(guān)連接所述第三電容的負極，所述第三電容的正極經(jīng)過所述第四開關(guān)A接地。

進一步地，所述電荷分享模塊包括第三開關(guān)、第二電容和第四開關(guān)B，所述第三開關(guān)連接所述第一電容的正極和所述第二電容的正極，所述第二電容的負極通過所述第四開關(guān)B接地；所述電荷求差模塊包括第二電容、第三電容和第六開關(guān)，所述第二電容和所述第三電容通過所述第六開關(guān)實現(xiàn)正負極反向連接，其中，所述第六開關(guān)包括第六開關(guān)A、第六開關(guān)B和第六開關(guān)C；所述第六開關(guān)A連接所述第二電容的正極和所述第三電容的負極，所述第六開關(guān)B和第六開關(guān)C串聯(lián)后連接所述第二電容的負極和所述第三電容的正極；所述采樣放大模塊包括第七開關(guān)、第八開關(guān)、第四電容和運算放大器，參考電壓Vref經(jīng)過所述第七開關(guān)連接所述第三電容的負極，所述第三電容的正極連接所述運算放大器的負輸入端，所述運算放大器的正輸入端連接所述參考電壓Vref，所述第八開關(guān)和所述第四電容均跨接于運算放大器的負輸入端和輸出端。

進一步地，所述電容屏觸摸檢測電路還包括清零模塊，所述清零模塊包括第五開關(guān)，所述第三開關(guān)和所述第二電容經(jīng)過第五開關(guān)接地。

進一步地，所述充電模塊包括兩組充電通道。

進一步地，所述充電模塊包括四組充電通道，并且，所述電容屏觸摸檢測電路包括兩組所述電荷分享模塊、兩組所述電荷求差模塊和兩組所述采樣放大模塊，其中，兩組所述充電通道與一組所述電荷分享模塊、一組所述電荷求差模塊和一組所述采樣放大模塊配合，另兩組所述充電通道與另一組所述電荷分享模塊、另一組所述電荷求差模塊和另一組所述采樣放大模塊配合；所述電容屏觸摸檢測電路還包括第九開關(guān)和第十開關(guān)，所述第九開關(guān)和所述第十開關(guān)分別連接兩組所述采樣放大模塊的輸出端。

本發(fā)明在技術(shù)上實現(xiàn)了更高效的電路掃描；在經(jīng)濟上能夠更好的帶動觸摸屏快速觸控技術(shù)的發(fā)展，為產(chǎn)品帶來更好的用戶體驗，從而帶動相關(guān)產(chǎn)品的銷售與推廣，獲得更大的經(jīng)濟效益；帶動社會觸控技術(shù)的革新與發(fā)展，使觸控效率得到大大提高，激發(fā)觸控領(lǐng)域的技術(shù)革新。

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一路電容檢測電路的電路圖；

圖2是本發(fā)明的一個較佳實施例的一周期兩次掃描的電路圖；

圖3是本發(fā)明的一個較佳實施例的一周期兩次掃描的開關(guān)時序圖；

圖4是本發(fā)明的一個較佳實施例的對屏電容Ct充電的等效電路圖；

圖5是本發(fā)明的一個較佳實施例的對內(nèi)置基準(zhǔn)電容C3充電的等效電路圖；

圖6是本發(fā)明的一個較佳實施例的電荷分享等效電路圖；

圖7是本發(fā)明的一個較佳實施例的電荷求差的閉合回路圖；

圖8是本發(fā)明的一個較佳實施例的采樣等效電路圖；

圖9是本發(fā)明的一個較佳實施例的放大等效電路圖；

圖10是本發(fā)明的另一個較佳實施例的一周期四次掃描的電路圖；

圖11是本發(fā)明的另一個較佳實施例的一周期四次掃描的開關(guān)時序圖。

具體實施方式

現(xiàn)有技術(shù)中的一路電容檢測電路如圖1所示，這個電路可在一個時鐘周期內(nèi)實現(xiàn)一次對觸摸屏電容信號的檢測。這種檢測方法既可同時檢測兩行或者兩列，即按照差分的方式工作，也可以每次只檢測一行或者一列，即單端工作模式。如果按照差分的工作模式，則圖1中的C_t1和C_t2則為兩行或者兩列的觸摸電容。如果按照單端工作模式，則圖1中的C_t1和C_t2中有一個為內(nèi)置基準(zhǔn)電容，另一個為行或列的觸摸電容。由于這兩種模式的實施方式基本一樣，下面只描述差分模式的工作原理，即同時檢測兩行或者兩列。這種檢測方法具體實現(xiàn)可以分為五步：充電、電荷分享、電荷求差、采樣和放大。這樣，當(dāng)V_driver＝18V、C_t＝50pF、C_s＝50pF、δ＝-3％、C₀＝10pF時，圖1中處于保持階段時，V_out＝V_ref，處于放大階段時，V_out＝V_ref+0.675V，即對應(yīng)于3％的電容變化轉(zhuǎn)換成了0.675V的電壓變化。現(xiàn)有技術(shù)的一路傳感電容掃描電路，無論是單端模式還是差分模式，一次只能識別一個電容傳感器，識別效率低下。

實施例1

為了使得觸控識別效率提高，本發(fā)明公開了“一路變兩路”的電容傳感器掃描電路，即一個時鐘周期內(nèi)對兩路電容進行掃描檢測，實現(xiàn)了一個周期內(nèi)的兩次掃描檢測。具體電路圖如圖2所示。本電路采用不同的時序來對兩路電容分別進行掃描檢測，圖3為兩路并行掃描電路時序圖。

簡單來說，當(dāng)?shù)谝宦返牡谝婚_關(guān)S1_0處于高電平(開關(guān)閉合)時，第一路屏電容Ct0(第一電容)開始充電；于此同時，第二開關(guān)S2和第四開關(guān)A S4_1處于高電平(開關(guān)閉合)時，內(nèi)置基準(zhǔn)電容C3(第三電容)開始充電；接著，當(dāng)?shù)谝宦返牡谌_關(guān)S3_0和第四開關(guān)B S4_2處于高電平(開關(guān)閉合)時，第一路屏電容Ct0(第一電容)開始電荷分享，即將第一路的第一電容Ct0內(nèi)儲存的電荷分享給第二電容C2；再接著，第六開關(guān)S6(包括第六開關(guān)A S6_1、第六開關(guān)B S6_2和第六開關(guān)C S6_3)處于高電平(開關(guān)閉合)時，第二電容C2和第二電容C3正負極反向?qū)?，第二電容C2和第二電容C3內(nèi)的電荷被求差值，同時，當(dāng)?shù)谄唛_關(guān)S7處于高電平(開關(guān)閉合)，運算放大器的負輸入端采樣到第二電容C2和第三電容C3求差后的輸出電壓，當(dāng)?shù)诎碎_關(guān)S8處于低電平(開關(guān)打開)，通過放大電容C4(第四電容)使得運算放大器輸出端取得放大后的電壓。

再接著，當(dāng)S6(包括S6_1、S6_2和S6_3)恢復(fù)到低電平(開關(guān)打開)時，C2和C3正負極被斷開，這時，第五開關(guān)S5處于高電平(開關(guān)閉合)，C2上存儲的電荷被清零，然后S5恢復(fù)處于低電平(開關(guān)打開)，第二路屏電容Ct1開始分享電荷至C2。后面第二路的求差、采樣和放大的過程和第一路類似。

第二路屏電容Ct1的充電過程和第一路屏電容Ct0分享電荷至C2的過程是同時進行的，相應(yīng)地，第一路屏電容Ct0的充電過程和第二路屏電容Ct1分享電荷至C2的過程也是同時進行的。

具體地說，第一步：先對第一路屏電容Ct0和內(nèi)置基準(zhǔn)電容C3充電

根據(jù)圖3時序，第一路屏電容的開關(guān)S1_0、開關(guān)S2和開關(guān)S4閉合，實現(xiàn)對第一路電容Ct0和內(nèi)部傳感器電容C3的充電。連接后的簡化電路圖如圖4和圖5所示。

Ct0上的電荷量為：

Q_Ct0＝V_driver*C_t0

C3上的電荷量為：

Q₃＝-V_dd*C₃

第二步：清空電容C2里的電荷

當(dāng)S5處于高電平時，即開關(guān)S5閉合，電容C2正極接地，C2中的電荷被清空。

第三步：再對第二路電容Ct1和內(nèi)部傳感器電容C3充電

根據(jù)圖3時序第二路電容的開關(guān)S1_1、開關(guān)S2和開關(guān)S4閉合，實現(xiàn)對第二路電容Ct1和內(nèi)部傳感器電容C3的再充電。連接后的簡化電路圖和如圖4和圖5類似，第二路電容充電完成后緊隨第一路電容進行如第四、第五、第六和第七步的步驟，此處不再贅述。

第四步：第一路電容進行電荷分享

將開關(guān)S2、S3和S4閉合，得到的電荷分享等效電路圖如圖6所示。此時將Ct0上的電荷轉(zhuǎn)移到C2上，其中，C2上的電壓為：

C2上的電荷量為：

第五步：第一路電容電荷求差和采樣

將S6閉合，形成的閉合回路如圖7所示。若規(guī)定向左為正方向，則得到的電荷差值為：

將S6、S7和S8閉合，則得到如圖8所示的采樣等效電路圖，可以看出后面連接到一個電壓跟隨器，此時得出結(jié)論：

V_out＝V_ref

第六步：放大

將開關(guān)S6和S7閉合，將S8斷開，即將可變電容C4接入反饋端，如圖9所示。由于V＝Q/C，因此可以通過降低C4的電容值而達到放大電壓的作用，

而∫i_fdt＝-ΔQ，因此

當(dāng)?shù)谝宦冯娙萃瓿沙潆姾螅诙冯娙菥o隨其后進行充電、電荷分享、電荷求差、采樣和放大的過程，兩路電容交替進行，大大提高了傳感器檢測的效率。

實施例2

如圖10所示，本發(fā)明的另一個實施例公開了“一路變四路”的電容傳感器掃描電路，使得觸控識別效率更高，同時節(jié)省電容掃描傳感電路的芯片面積。圖11為四路并行掃描電路時序圖。

簡單地說，當(dāng)sensor0的S1_0處于高電平(開關(guān)閉合)時，sensor0的第一路電容開始充電；當(dāng)sensor1的S1_0處于高電平(開關(guān)閉合)時，sensor1的第一路電容開始充電；當(dāng)sensor0的S1_1處于高電平(開關(guān)閉合)時，sensor0的第二路電容開始充電；，當(dāng)sensor1的S1_1處于高電平(開關(guān)閉合)時，sensor1的第二路電容開始充電；當(dāng)sensor0的S3_0和S4處于高電平(開關(guān)閉合)時，sensor0的第一路電容開始電荷分享；當(dāng)sensor1的S3_0和S4處于高電平(開關(guān)閉合)時，sensor1的第一路電容開始電荷分享；當(dāng)sensor0的S3_1和S4處于高電平(開關(guān)閉合)時，sensor0的第二路電容開始電荷分享；當(dāng)sensor1的S3_1和S4處于高電平(開關(guān)閉合)時，sensor1的第二路電容開始電荷分享；當(dāng)S5處于高電平(開關(guān)閉合)時，電容清空電荷并開始處于充電的狀態(tài)；當(dāng)S6、S7和S8處于高電平(開關(guān)閉合)時，電路進行求差和采樣的過程；當(dāng)S8處于低電平(開關(guān)斷開)時，電路進行放大的過程。開關(guān)S9和S10分別用于控制Sensor0通道或Sensor1通道對ADC的輸出。

具體過程如下：

第1步：先對sensor0的第一路電容Ct0和sensor0的內(nèi)置基準(zhǔn)電容C3充電

根據(jù)時序sensor0的第一路電容的開關(guān)S0、開關(guān)S2和開關(guān)S4閉合，實現(xiàn)對sensor0的第一路電容Ct0和sensor0的內(nèi)部傳感器電容C3的充電。

第2步：再對sensor1的第一路電容Ct0和sensor1的內(nèi)部傳感器電容C3充電。

第3步：在電荷清空后對sensor0的第二路電容Ct1和sensor0的內(nèi)部傳感器電容C3進行再充電。

第4步：在電荷清空后對sensor1的第二路電容Ct1和sensor1的內(nèi)部傳感器電容C3進行再充電。

第5步：在充電完成后sensor0的第一路電容進行電荷分享

將開關(guān)sensor0的S2、S3和S4閉合，得到的電荷分享等效電路圖如圖6所示。此時將sensor0的第一路電容Ct0上的電荷轉(zhuǎn)移到C2上。

第6步：在充電完成后sensor1的第一路電容、sensor0的第二路電容和sensor1的第二路電容依次進行電荷分享。

第7步：將sensor0的S6閉合，sensor0的第一路電容進行電荷求差

第8步：sensor0的第一路電容進行采樣

將sensor0的S6、S7和S8閉合，可以看出后面連接到一個電壓跟隨器。

第9步：sensor0的第一路電容進行電壓放大

將sensor0的開關(guān)S6和S7閉合，將S8斷開，即將可變電容C4接入反饋端。

當(dāng)?shù)谝宦冯娙萃瓿沙潆姾螅诙冯娙菥o隨其后進行充電、電荷分享、電荷求差、采樣和放大的過程，兩路電容交替進行；sensor1的第一路電容在進行電荷求差、采樣和放大后，S9閉合，輸出電壓至ADC。

第10步：sensor1的第一路電容在電荷分享結(jié)束后進行電荷求差、采樣和放大，然后，S10閉合，輸出電壓至ADC。

第11步：sensor0的第二路電容在電荷分享結(jié)束后進行電荷求差、采樣和放大，然后，S9閉合，輸出電壓至ADC。

第12步：sensor1的第二路電容在電荷分享結(jié)束后進行電荷求差、采樣和放大，然后，S10閉合，輸出電壓至ADC。

這樣一個周期性的過程便實現(xiàn)了在一個時鐘周期內(nèi)進行四次采樣的高效操作。

以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。