專利名稱：一種電容式觸摸按鍵電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電容式觸摸按鍵電路。
背景技術(shù)：
電容式觸摸按鍵是一種新穎的按鍵實現(xiàn)方式。對比傳統(tǒng)的機械式按鍵，電容式觸摸按鍵具有結(jié)構(gòu)簡潔，外觀設(shè)計漂亮，按鍵壽命長、靈敏度高，操控體驗佳等優(yōu)點。越來越多的家電廠商開始將電容式觸摸按鍵運用到產(chǎn)品設(shè)計當中去。電容式觸摸按鍵實現(xiàn)的關(guān)鍵是對感應電容的電容值變化的檢測方法。現(xiàn)有的電容值檢測方式，如采用一個內(nèi)建恒流源對外部電極電容進行不斷循環(huán)的充放電，而電路利用定時功能單位時間內(nèi)充放電次數(shù)從而判斷是否為有效按鍵事件。此方法的問題在于，精度較難做到很高且容易受到外部復雜電磁環(huán)境的干擾。因而現(xiàn)在迫切需要一種新的電容式觸摸按鍵檢測方式來提高按鍵的可靠性。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中對電容式觸摸按鍵的電容檢測方式的缺點，本實用新型提出一種新穎的電容觸摸按鍵電路。本實用新型的技術(shù)方案是，一種電容式觸摸按鍵電路，其中，接入該電路的電容式觸摸按鍵是一塊與該電路的印制板相連的感應金屬片，當人體觸摸該感應金屬片時，該感應金屬片與地線形成感應電容的上下極板，所述的感應金屬片在所述的電容式觸摸按鍵電路中起到感應電容的作用，所述的電容式觸摸按鍵電路包括一個數(shù)字鎖相環(huán)和一個基準振蕩電路，所述的數(shù)字鎖相環(huán)由鑒相器、數(shù)字累加器和可控振蕩電路形成順序閉環(huán)連接組成，所述的鑒相器比較所述的可控振蕩電路的輸出與基準振蕩電路的輸出的相位差，所述的數(shù)字累加器累積所述的相位差并輸出對所述的可控振蕩電路的控制量，所述的可控振蕩電路受到所述的控制量的調(diào)控，所述的電容式觸摸按鍵與所述的數(shù)字鎖相環(huán)的可控振蕩電路連接。進一步的，所述的基準振湯電路是由基準電容電阻組成的標準RC振湯電路,廣生一個穩(wěn)定的基準振蕩頻率。進一步的，所述的可控振蕩電路是由起到感應電容作用的感應金屬片、可調(diào)電阻鏈、比較器和邏輯門組成的受控Re振蕩器，所述的可調(diào)電阻鏈受所述的數(shù)字累加器輸出的控制量控制以改變接入電阻值。進一步的，所述的可控振蕩電路是由起到感應電容作用的感應金屬片、可調(diào)電流源、比較器和邏輯門組成的受控振蕩器，所述的可調(diào)電流源受所述的數(shù)字累加器輸出的控制量控制以改變充放電電流值。本實用新型所設(shè)計的電容式觸摸按鍵電路對觸摸按鍵的感應電容的檢測主體為一個數(shù)字鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)，由感應電容和可調(diào)電阻鏈(或者可調(diào)電流源)組成的Re電路是它的可控振蕩結(jié)構(gòu)，鎖相環(huán)的其他結(jié)構(gòu)包括鑒相器和數(shù)字累加器。鑒相器鑒別輸入基準信號與可控振蕩結(jié)構(gòu)輸出信號的頻率相位差，而數(shù)字累加器則累積由鑒相器而來的相位差，從而生成控制可調(diào)振蕩結(jié)構(gòu)的數(shù)字控制信號。本實用新型通過數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)，鎖定對電容的充放電時間，而鎖相環(huán)自動控制的感應電容的充放電電流的大小就可以反映出感應電容的電容值變化。

圖1是本實用新型一實施例的電路組成原理示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，電路結(jié)構(gòu)的具體工作方式是，鑒相器的兩個輸入分別為可控振蕩結(jié)構(gòu)的輸出信號和由芯片內(nèi)部基準振蕩電路產(chǎn)生的基準振蕩信號。鑒相器比較兩個信號并產(chǎn)生他們的相位差。通過數(shù)字累加器的累積，可控振蕩結(jié)構(gòu)的控制信號根據(jù)兩個信號的相位差產(chǎn)生改變，從而可控振蕩結(jié)構(gòu)的輸出信號向更接近基準振蕩電路的方向變化。當數(shù)字鎖相環(huán)鎖定時，可控振蕩結(jié)構(gòu)的輸出信號與基準振蕩電路的輸出一致，鑒相器的輸出為O,數(shù)字累加器輸出的控制信號不再變化，系統(tǒng)達到穩(wěn)定。當電路中的可控振蕩結(jié)構(gòu)中的感應電容由于人體的靠近發(fā)生電容值改變時，可控振蕩結(jié)構(gòu)的輸出將不再與基準振蕩電路的輸出保持一致。而數(shù)字鎖相環(huán)將把這種不一致反饋回可控振蕩結(jié)構(gòu)的控制端?？刂菩盘枌⒏淖兛烧{(diào)電阻鏈(或者可調(diào)電流源)的阻值(或充放電流值)，感應電容值變大，則充放電流變大，感應電容值變小，則充放電流相應變小。電路結(jié)構(gòu)快速的將可控振蕩結(jié)構(gòu)的輸出調(diào)整到與基準振蕩電路一致。而此時充放電時間相同的情況下，充放電流的大小即可以反應感應電容值的大小。只需要檢測可控振蕩結(jié)構(gòu)的控制信號變化，就能實現(xiàn)對電容式觸摸按鍵的檢測。綜上，本實用新型的一種電容式觸摸按鍵檢測電路，這種新穎電路運用了數(shù)字鎖相環(huán)電路技術(shù)，包括一個數(shù)字鎖相環(huán)以及一個基準振蕩電路的電路結(jié)構(gòu)。所述的數(shù)字鎖相環(huán)由鑒相器，數(shù)字累加器和可控振蕩結(jié)構(gòu)組成。所述的鑒相器比較所述的可控振蕩結(jié)構(gòu)的輸出與基準振蕩電路的輸出的相位差；所述的數(shù)字累加器累積所述的相位差并輸出對所述的可控振蕩結(jié)構(gòu)的控制量；而所述的可控振蕩結(jié)構(gòu)接受前級的控制量來調(diào)控。所述的基準振湯電路是由芯片內(nèi)部的基準電容電阻組成的標準RC振湯電路，將產(chǎn)生一個穩(wěn)定的基準振蕩頻率。所述的可控振蕩結(jié)構(gòu)由感應電容，可調(diào)電阻鏈和比較器以及邏輯門組成的受控RC振蕩器。所述的可調(diào)電阻鏈受前級的控制量控制以改變接入電阻值；所述的感應電容將感應人體碰觸而改變電容。所述的感應電容來自于芯片外印刷電路板上的感應金屬片，與地線形成感應電容的上下極板，人體靠近感應金屬片將增大感應電容的電容值。所述的數(shù)字鎖相環(huán)控制所述的可控振蕩結(jié)構(gòu)的輸出與所述基準振蕩電路的輸出一致。此時可控振蕩結(jié)構(gòu)的RC充放電時間于基準振蕩電路RC充放電時間一致。此時可控振蕩結(jié)構(gòu)的可調(diào)電阻鏈所決定的充放電電流跟隨所述的感應電容容值變化，可調(diào)電阻鏈的控制量即反應出感應電容值的大小，通過測定該控制量的變化可知感應金屬片的感應電容值，因而可以實現(xiàn)電容式觸摸按鍵的檢測。本實用新型的一種電容式觸摸按鍵電路實現(xiàn)方案，運用數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)實現(xiàn)對由感應電容和可調(diào)電阻鏈組成的RC振蕩電路的頻率進行鎖定。隨著感應電容的變化,通過改變可調(diào)電阻鏈的電阻值改變感應電容的充放電流，通過檢測充放電流的改變，即可獲得感應電容值的變化，從而實現(xiàn)電容式觸摸按鍵的檢測功能。
權(quán)利要求1.一種電容式觸摸按鍵電路，其中，接入該電路的電容式觸摸按鍵是一塊與該電路的印制板相連的感應金屬片，當人體觸摸該感應金屬片時，該感應金屬片與地線形成感應電容的上下極板，所述的感應金屬片在所述的電容式觸摸按鍵電路中起到感應電容的作用， 其特征在于，所述的電容式觸摸按鍵電路包括一個數(shù)字鎖相環(huán)和一個基準振蕩電路，所述的數(shù)字鎖相環(huán)由鑒相器、數(shù)字累加器和可控振蕩電路形成順序閉環(huán)連接組成，所述的鑒相器比較所述的可控振蕩電路的輸出與基準振蕩電路的輸出的相位差，所述的數(shù)字累加器累積所述的相位差并輸出對所述的可控振蕩電路的控制量，所述的可控振蕩電路受到所述的控制量的調(diào)控，所述的控制量隨所述的觸摸按鍵的電容值變化，檢測所述的控制量變化，以實現(xiàn)電容式觸摸按鍵的檢測功能，所述的電容式觸摸按鍵構(gòu)成所述的數(shù)字鎖相環(huán)的可控振蕩電路的一部分。
2.如權(quán)利要求1所述的電容式觸摸按鍵電路，其特征在于，所述的基準振蕩電路是由基準電容電阻組成的標準RC振蕩電路，廣生一個穩(wěn)定的基準振蕩頻率。
3.如權(quán)利要求1所述的電容式觸摸按鍵電路，其特征在于，所述的可控振蕩電路是由起到感應電容作用的感應金屬片、可調(diào)電阻鏈、比較器和邏輯門組成的受控RC振蕩器，所述的可調(diào)電阻鏈受所述的數(shù)字累加器輸出的控制量控制以改變接入電阻值。
4.如權(quán)利要求1所述的電容式觸摸按鍵電路，其特征在于，所述的可控振蕩電路是由起到感應電容作用的感應金屬片、可調(diào)電流源、比較器和邏輯門組成的受控振蕩器，所述的可調(diào)電流源受所述的數(shù)字累加器輸出的控制量控制以改變充放電電流值。
專利摘要本實用新型公開了一種電容式觸摸按鍵電路，接入該電路的電容式觸摸按鍵是一塊該電路的印制板相連的感應金屬片，當人體觸摸該感應金屬片時，該感應金屬片與地線形成感應電容的上下極板，感應金屬片在電容式觸摸按鍵電路中起到感應電容的作用，電容式觸摸按鍵電路包括一個數(shù)字鎖相環(huán)和一個基準振蕩電路，數(shù)字鎖相環(huán)由鑒相器、數(shù)字累加器和可控振蕩電路形成順序閉環(huán)連接組成，鑒相器比較可控振蕩電路的輸出與基準振蕩電路的輸出的相位差，數(shù)字累加器累積所述的相位差并輸出對可控振蕩電路的控制量，可控振蕩電路受到所述的控制量的調(diào)控，電容式觸摸按鍵與數(shù)字鎖相環(huán)的可控振蕩電路連接。
文檔編號H03K17/975GK202889321SQ20122054363
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者黃德松, 姚利, 豐震昊 申請人:百利通電子(上海)有限公司