[go: up one dir, main page]

TWI402513B - 電容值測量電路 - Google Patents

電容值測量電路 Download PDF

Info

Publication number
TWI402513B
TWI402513B TW97131473A TW97131473A TWI402513B TW I402513 B TWI402513 B TW I402513B TW 97131473 A TW97131473 A TW 97131473A TW 97131473 A TW97131473 A TW 97131473A TW I402513 B TWI402513 B TW I402513B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
capacitor
coupled
voltage
switch
circuit
Prior art date
Application number
TW97131473A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201009359A (en
Inventor
Yu Kuang
Original Assignee
Raydium Semiconductor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Raydium Semiconductor Corp filed Critical Raydium Semiconductor Corp
Priority to TW97131473A priority Critical patent/TWI402513B/zh
Priority to US12/502,247 priority patent/US8209139B2/en
Publication of TW201009359A publication Critical patent/TW201009359A/zh
Priority to US13/305,343 priority patent/US9116188B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI402513B publication Critical patent/TWI402513B/zh

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605Measuring capacitance
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945Proximity switches
    • H03K17/955Proximity switches using a capacitive detector
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96Touch switches
    • H03K17/962Capacitive touch switches
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96Touch switches
    • H03K2217/9607Capacitive touch switches
    • H03K2217/96071Capacitive touch switches characterised by the detection principle
    • H03K2217/960725Charge-transfer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

電容值測量電路
本發明是有關於一種電容值測量電路與應用其之電子裝置,其用以量測待測電容的電容值。
傳統上,多半以機械式開關來實現使用者控制介面。由於使用者需直接接觸到傳統機械開關,傳統機械開關才可回應於使用者之控制指令而進行操作,傳統機械式裝置容易在使用者操作過程中發生壞損。目前,已發展出觸控式開關。觸控式開關例如是電容式開關等。
為了提升使用上的便利性,已研發出觸控面板(touch panel)或顯示觸控面板(同時具有顯示與觸控的功能)。觸控面板或顯示觸控面板可接受使用者的輸入、點選等操作。觸控面板或顯示觸控面板可應用於各樣電子裝置當中,例如行動電話中。如此,可讓使用者直接在觸控面板或顯示觸控面板上點選畫面來進行操作,藉此提供更為便捷且人性化的操作模式。觸控面板或顯示觸控面板有數種,電容式觸控面板或顯示觸控面板是其中一種。
當使用者操作電容式觸控面板、電容式顯示觸控面板、或電容式開關時,其內部的待測電容的電容值會隨使用者操作而發生變化。依此,可偵測到使用者的操作。然而,如何設計出可有效地偵測待測電容之電容值變化之電容值測量電路,以提升電容式觸控面板、電容式顯示觸控 面板、或電容式開關之性能乃為業界不斷致力的方向之一。
本發明係有關於一種電容值測量電路,相較於傳統電容值測量電路,此電容值測量電路可更準確地測量出待測電容的電容值與其電容值變化量。
本發明係有關於一種電子裝置,其內部的觸控螢幕與感測器可共用同一個ADC,以減少此電子裝置的電路面積與成本。
本發明提供一種電容值測量電路,包括:電容式分壓電路,包括:開關電路、第一電容與第二電容,開關電路耦接至第一與第二電容,開關電路受控於第一時脈訊號與第二時脈訊號,第二時脈訊號為第一時脈訊號之反相信號,開關電路的導通狀態使得第一電容的第一端的電壓變化量耦合至第二電容之第一端;類比數位轉換器,耦接至電容式分壓電路,類比數位轉換器將第二電容之第一端之電壓轉換成第一數位信號;以及處理模組,耦接至類比數位轉換器,處理模組根據類比數位轉換器之第一數位信號與類比數位轉換器之參數,以偵測出第二電容之電容值及其變化量。
本發明又提供一種電子裝置,包括:待測電容,用以輸出待測電壓;感測器,用以輸出感測信號;多工器,耦接至待測電容與感測器,以輸出待測電壓與感測信號之一;以及類比數位轉換器,耦接至多工器,用以轉換待測 電壓或感測信號成數位輸出信號,數位輸出信號代表待測電容之電容值及其變化量,或者代表該感測器之感測結果。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下:
根據本發明實施例的電容值測量電路可用於測量待測電容的電容值,並將電容值轉換成數位輸出信號。如此,即可偵測出待測電容的電容值是否有變化。此外,根據本發明實施例的電子裝置,其內部的觸控螢幕與感測器可共用同一個ADC,以減少此電子裝置的電路面積與成本。
[第一實施例]
第1圖顯示根據本發明第一實施例之電容值測量電路的電路示意圖。第2圖顯示第1圖的相關波形圖。
如第1圖所示,此電容值測量電路包括:類比數位轉換器(ADC)110、電容式分壓電路120與處理模組130。此類比數位轉換器(ADC)110比如是具有取樣-保持(S/H)功能的三角積分類比數位轉換器(sigma-delta ADC)。電容式分壓電路120包括:開關121~123、電容Cs與Cx。在本實施例中,V1、V2與Vc為電壓源,且假設V1<V2,且時脈訊號ph1與ph2互為反相。
開關121之一端耦接至電壓源V2,其另一端耦接至節點nx。節點nx的電壓為Vx。開關121的導通狀態受控 於時脈訊號ph1。比如,當時脈訊號ph1為高電位時,開關121為導通;反之亦然。當開關121導通時,節點電壓Vx等於V2。
開關122之一端耦接至電壓源V2,其另一端耦接至節點ns。節點ns的電壓為Vs。開關122的導通狀態受控於時脈訊號ph1。比如,當時脈訊號ph1為高電位時,開關122為導通;反之亦然。當開關122導通時,節點電壓Vs等於V2。
開關123之一端耦接至電壓源V1,其另一端耦接至節點ns。開關123的導通狀態受控於時脈訊號ph2。比如,當時脈訊號ph2為高電位時,開關123為導通;反之亦然。當開關123導通時,節點電壓Vs等於V1。
電容Cs耦接於節點ns與nx之間。電容Cs的電容值則是已知的。電容Cx耦接於節點nx與電壓源Vc間。電容Cx的電容值是未知的,此電容值測量電路可用於測量電容Cx的電容值。
現請一併參考第1圖與第2圖,以了解第一實施例的電容值測量電路的操作。
當時脈訊號ph1為高電位時(亦即時脈訊號ph2為低電位),開關121與122皆為導通,使得節點電壓Vx與Vs皆等於V2。
當時脈訊號ph1由高電位轉態為低電位時(亦即時脈訊號ph2由低電位轉態為高電位),開關123會導通,使得節點電壓Vs等於V1。如此一來,將使得電容Cs的一 端(亦節點電壓Vs)的電壓變化為(V1-V2)。此電壓變化量(V1-V2)將透過電容Cs而耦接至接點nx,使得節點電壓Vx產生變化。節點電壓Vx的電壓變化量如底下公式(1)所示:
在時脈訊號ph1發生轉態前的一瞬間,節點電壓Vx為V2。在時脈訊號ph1發生轉態後的一瞬間,節點電壓Vx如底下公式(2)所示:
節點電壓Vx經過ADC 120的取樣並保持後,再轉換轉成數位輸出值BOUT[N:1]。數位輸出值BOUT[N:1]的十進位值表示為DOUT。
根據DOUT、電容Cs的電容值、V1、V2、ADC 120的轉換電壓區間(Full Scale)及解析度,處理模組130可計算出電容Cx的電容值及其變化量。
比如,若ADC 120的轉換電壓區間為V2到V1,其解析度(resolution)為n位元(n為正整數),則Cx、V1、V2、Cs、DOUT及n間的關係如公式(3)所示:
將公式(3)化簡後可得Cx如公式(4)所示:
如此,即可求得電容Cx的電容值。
第一實施例的電容值測量電路可應用於電容式開關、電容式觸控面板、電容式顯示觸控面板等。當使用者操作電容式開關時,其內部的待測電容Cx的電容值會隨著使用者的操作而改變;透過電容值測量電路來測量電容Cx的電容值與其變化量,即可得知使用者是否按下電容式開關。此外,當使用者操作電容式觸控面板或電容式顯示觸控面板時,其內部的待測電容Cx的電容值會隨著使用者的按下而改變;透過電容值測量電路來測量電容Cx的電容值與其變化量,即可得知使用者的按壓位置。
[第二實施例]
第3圖顯示根據本發明第二實施例之電容值測量電路的電路示意圖。第4圖顯示第3圖的相關波形圖。
如第1圖所示,此電容值測量電路包括:類比數位轉換器(ADC)305、電容式分壓電路380與偏壓電路390。此類比數位轉換器(ADC)305比如是具有取樣-保持(S/H)功能的三角積分類比數位轉換器(sigma-delta ADC)。
ADC 305包括:操作放大器(OP)310、比較器(CMP)320、栓鎖器330、反相器340、計數器350、開關361~370、電容371~375。
操作放大器310具有:正輸入端inp,耦接至開關368 與電容374;負輸入端inn,耦接至開關370與電容373;正輸出端outp,耦接至比較器320的正輸入端與電容373;以及負輸出端outn,耦接至比較器320的負輸入端與電容374。
比較器320具有:正輸入端,耦接至操作放大器310的正輸出端outp;負輸入端,耦接至操作放大器310的負輸出端outn;以及輸出端,耦接至栓鎖器330。比較器320的輸出信號C_OUT輸入至栓鎖器330。
栓鎖器330接收比較器320的輸出信號C_OUT,以輸出數位信號D1。栓鎖器330受控於時脈信號ph1。
反相器340將數位信號D1反相成另一數位信號D1B。亦即,數位信號D1與D1B互為反相。
計數器350對數位信號D1計數,以產生計數結果BOUT[N:1]。
開關361之一端耦接至電壓源(V1+V2)/2,其另一端耦接至電容371與開關362。開關361的導通狀態受控於時脈訊號ph1。
開關362之一端耦接至電壓源V2,其另一端耦接至電容371與開關361。開關362的導通狀態受控於時脈訊號ph2。
開關363之一端耦接至電壓源(V1+V2)/2,其另一端耦接至電容372與開關366。開關363的導通狀態受控於時脈訊號ph1。
開關364之一端耦接至電壓源V1,其另一端耦接至 開關365與366。開關364的導通狀態受控於數位信號D1B。
開關365之一端耦接至電壓源V2,其另一端耦接至開關364與366。開關365的導通狀態受控於數位信號D1。
開關366之一端耦接至電容372與開關363,其另一端耦接至開關364與365。開關366的導通狀態受控於時脈訊號ph2。開關364~366用於將電壓源V1與V2之一傳送至電容372。
開關367之一端耦接至電壓源V3,其另一端耦接至開關368、電容371與372。開關367的導通狀態受控於時脈訊號ph1。
開關368之一端耦接至開關367、電容371與372,其另一端耦接至操作放大器310的正輸入端inp與電容374。開關368的導通狀態受控於時脈訊號ph2。此外,開關361~368以及電容371~372亦可稱為開關-電容電路,其耦接至操作放大器310之輸入端inp。此開關-電容電路受控於時脈訊號ph1、時脈訊號ph2、數位信號D1與D1B。
開關369之一端耦接至電壓源V3,其另一端耦接至節點nr。開關369的導通狀態受控於時脈訊號ph1。
開關370之一端耦接至節點nr,其另一端耦接至操作放大器310的負輸入端inn與電容373。開關370的導通狀態受控於時脈訊號ph2。
電容371的一端耦接至開關361與362,其另一端耦接至開關367、368與電容372。
電容372的一端耦接至開關363與366,其另一端耦接至開關367、368與電容371。
電容373耦接於操作放大器310的負輸入端inn與正輸出端outp之間,以當成回授電路。
電容374耦接於操作放大器310的正輸入端inp與負輸出端outn之間,以當成回授電路。
電容375的一端耦接於節點nx,其另一端耦接至開關369、370。
電容371,372與375的電容值為C1;而電容373與374的電容值為C2。
此外,電容375與開關369~370亦可稱為開關-取樣-電容電路,其具有:輸入端,耦接至電容式分壓電路380之Cs電容之一端nx;以及輸出端,耦接至操作放大器之輸入端inn。此開關-取樣-電容電路受控於時脈訊號ph1與ph2,以取樣電容Cx之端點電壓Vx。
電容式分壓電路380包括:開關381~383與電容Cs與Cx。電容式分壓電路380相同或相似於第一實施例的電容式分壓電路120,故其細節在此省略。
偏壓電路390用以產生電荷變化量(V2-V1)*C1,以將此電荷變化量耦合到節點nr上。也就是,在一個完整的時脈週期時間後,電容式分壓電路380和偏壓電路390會將(Vx-V1)C1的電荷變化量耦合至節點nr。偏壓電路390包 括:開關391~392,以及電容393。電容393的電容值為C1。
開關391之一端耦接至電壓源V1,其另一端耦接至電容393。開關391的導通狀態受控於時脈訊號ph1。
開關392之一端耦接至電壓源V2,其另一端耦接至電容393。開關392的導通狀態受控於時脈訊號ph2。
電容393的一端耦接至開關391與392,其另一端耦接至節點電壓Vr。
現請一併參考第3圖與第4圖,以了解本實施例的電容值測量電路的操作。
在本實施例中,開關的切換會導致電壓Vx產生變化。電壓Vx輸入至ADC 305以得到數位值BOUT[N:1]。藉此以得知待測電容Cx的電容值。
現將說明如何得知輸入至ADC 305的電壓值Vx。
在時脈訊號ph1轉態前後(亦即時脈訊號ph2轉態前後),接點nx的電荷應相等。故,接點nx的電荷係滿足公式(5):(5)(V 2-V 3)C 1+(V 2-V 2)Cs +(V 2-Vc )Cx =(Vx (sample )-V 3)C 1+(Vx (sample )-V 1)Cs +(Vx (sample )-Vc )Cx
在公式(5)中,等式左邊代表的是時脈訊號ph1轉態前在接點nx的電荷,而等式右邊代表的是時脈訊號ph1轉態後在接點nx的電荷。其中,Vx(sample)代表當時脈訊號ph2為致能時的電壓Vx。亦即,當時脈訊號ph2為致能時,在本實施例中,ADC 305會對電壓Vx進行取樣- 保持,以得到電壓Vx(sample)。Vx(sample)如公式(6)所表示:
當比較器320的輸出信號C_OUT為0時,數位信號D1為非致能(低電位),且數位信號D1B為致能(高電位)。當比較器320的輸出信號C_OUT為0時,在時脈訊號ph1轉態前後(亦即時脈訊號ph2轉態前後),操作放大器310的輸入端inn的電荷應相等。故輸入端inn的電荷可表示為公式(7):(7)[V 3-voutp ((i -0.5))]C 2+(V 3-V 1)C 1+(V 3-V 2)C 1=[V 3-voutp (i )]C 2+(V 3-V 2)C 1+[V 3-Vx (sample )]C 1
其中,voutp(i-0.5)與voutp(i)分別代表在第(i-0.5)個時脈與第i個時脈的節點電壓voutp。
相似地,當比較器320的輸出信號C_OUT為0時,在時脈訊號ph1轉態前後(亦即時脈訊號ph2轉態前後),操作放大器310的輸入端inp的電荷應相等。故輸入端inp的電荷可表示為公式(8):
其中,voutn(i-0.5)與voutn(i)分別代表在第(i-0.5)個時脈與第i個時脈的節點電壓voutn。
將(7)和(8)兩式相減後得到公式(9):
因為操作放大器310的差動輸出電壓vout為正輸出電壓voutp和負輸出電壓voutn的差值,公式(9)可改寫成公式(10):
其中,△vout(+)代表當D1=0時的操作放大器310的輸出電壓vout的電壓變化量。由公式(10)可知,△vout(+)為正值(因為V1>Vx(sample))。亦即,當D1=0時,輸出電壓vout會變高。
同理,可推得當D1=1時的操作放大器310的輸出電壓vout的電壓變化量△vout(-)如公式(11)所示:
由公式(11)可知,△vout(-)為負值(因為V2<Vx(sample))。亦即,當D1=1時,輸出電壓vout會變低。
在k個時脈週期(k為正整數)內,若數位信號D1為1的時脈週期數為m而D1為0的時脈週期數為n(m+n=k,m與n皆為正整數),則操作放大器310的差動輸出電壓vout可表示為公式(12):(12)vout (k )=n .△vout (+)+mvout (-)+vout (0)
此時操作放大器310的差動輸出電壓vout(k)亦可表 示為原始電壓vout(0)加上差值電壓verr,如公式(13)所示:(13)vout (k )=vout (0)+verr
將公式(10)和(11)代入公式(12),解公式(12)和(13)可得:
,則Vx(sample)可近似於
將公式(6)代入公式(15),可得待測電容Cx、已知電容Cs、n、m和C1的關係式如下:
如此,本實施例之電容值測量電路可根據數值m、n及已知電容Cs、C1,而測量出待測電容Cx及其變化量。
在第4圖中,Tclk代表時脈訊號周期,而(i-0.5)Tclk與(i)Tclk分別代表第(i-0.5)個時脈周期與第(i)個時脈周期。當時脈訊號ph2為致能時,會對電壓Vx進行取樣。此取樣結果會對操作放大器310的輸出電壓vout產生影響。當時脈訊號ph2為致能時,電壓Vx會變大,並將電荷變化量(Vx-V2)C1耦合到節點nr,同時偏壓電路390也 將電荷變化量(V2-V1)C1耦合到節點nr上。也就是,節點nr在一個完整的時脈週期時間後被耦合的電荷變化量為(Vx-V1)C1。因為V1>Vx,所以,節點nr的節點電荷變化量為負值,電壓Vr會變小。故而,當時脈訊號ph2為致能時,輸出電壓vout會有正積分效應(亦即升高)以維持節點nr的電荷守恆,如第4圖之時序點410與420所示。時序點410代表對電壓Vx進行取樣,而時序點420則代表輸出電壓vout被升高(其電壓變化量為△vout(+))。
當操作放大器310的輸出電壓vout高於臨界值(0V)時,將使得比較器320的輸出信號C_OUT變為1,如時序點430所示。由於比較器320的輸出信號C_OUT變為1,所以,栓鎖器的輸出信號D1也會變為1,如時序點440所示。由於輸出信號D1為1(輸出信號D1B為0),如上述般,輸出電壓vout會降低(其電壓變化量為△vout(-)),且會小於0,如時序點450所示。
由於在時序點450時,輸出電壓vout會小於0,所以,之後,比較器320的輸出信號C_OUT會轉態為0而數位信號D1也轉態為0,使得輸出電壓vout再次被正積分。依此方式,即可得知數位信號D1為1的時脈周期數與數位信號D1為0的時脈周期數,並從而推出電容Cx的電容值。
第二實施例的電容值測量電路可應用於電容式開關、電容式觸控面板、電容式顯示觸控面板等。當使用者操作電容式開關時,其內部的待測電容Cx的電容值會隨著使 用者的操作而改變;透過電容值測量電路來測量電容Cx的電容值變化,即可得知使用者是否按下電容式開關。此外,當使用者操作電容式觸控面板或電容式顯示觸控面板時,其內部的待測電容Cx的電容值會隨著使用者的按下而改變;透過電容值測量電路來測量電容Cx的電容值變化,即可得知使用者的按壓位置。
此外,在本發明第一與第二實施例中,由於三角積分ADC具有取樣-保持的功能,故而,在本發明第一與第二實施例的電容值測量電路中,並不需要取樣-保持電路。然而,本發明並不受限於此。如果電容值測量電路所用的ADC並不具有取樣-保持的功能,則在電容值測量電路中,需要取樣-保持電路。此取樣-保持電路對電壓Vx(或是電壓V1-Vx)取樣-保持後,將取樣-保持結果送至ADC。
此外,在本發明第一與第二實施例中,由於操作放大器為差動放大器,故可抑制共模雜訊(common noise)。
[第三實施例]
第5圖顯示根據本發明第三實施例的電子裝置的功能方塊示意圖。此電子裝置比如但不受限於,具有觸控螢幕的數位相機。此電子裝置包括:感測器510、多工器520與ADC 530。
感測器510比如但不受限於,光感測器、傾斜感測器(tilt sensor)、溫度感測器與濕度感測器。感測器510可感測外界環境,並將之轉換為類比電壓。此類比電壓經由ADC 530轉換成數位信號,再由後端的處理模組判斷該如 何依據ADC的輸出信號來控制電子裝置。
比如,感測器510包括光感測器。如果光感測器感測到外界光源為暗黑,則後端處理模組可令電子裝置進入低耗量模式。但當光感測器感測到外界光源為明亮時,光感測器的輸出電壓有變化,因此,後端處理模組可令電子裝置進入正常操作模式。
又比如,感測器510包括傾斜感測器。如果傾斜感測器感測到電子裝置被傾斜/旋轉某個角度(比如,使用者將電子裝置傾斜/旋轉90度),則其所輸出的電壓會有所變化,則後端處理模組可令電子裝置的螢幕顯示畫面配合此傾斜/旋轉角度,以方便使用者觀看螢幕顯示畫面。
又比如,感測器510包括溫度感測器或濕度感測器。根據溫度感測器或濕度感測器對外界環境的感測結果,後端處理模組可令電子裝置進行最佳化調整。
可視需要,而將所需的感測器加入到電子裝置內。如此一來,電子裝置具有智能(smart)操作的優點。
多工器520用以從電壓Vx或感測器的輸出信號擇一輸出給ADC 530。
ADC 530可相同或相似於第一實施例或第二實施例的ADC,故其細節於此不重述。在第三實施例中,Vx即為第一或第二實施例的待測電容Cx的電壓,其可用於偵測使用者的觸控點位置。在本發明第三實施例中,由於觸控螢幕與感測器共用ADC,故而,電子裝置具有電路面積縮小的優點。
此外,第一實施例或第二實施例的電容值測量電路的內部元件可視情況需要而加入至第三實施例的電子裝置內,此皆在本發明範圍內。
綜上所述,雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾。因此,本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
110‧‧‧類比數位轉換器
120‧‧‧電容式分壓電路
121~123‧‧‧開關
130‧‧‧處理模組
Cs、Cx‧‧‧電容
305‧‧‧類比數位轉換器
310‧‧‧操作放大器
320‧‧‧比較器
330‧‧‧栓鎖器
340‧‧‧反相器
350‧‧‧計數器
361~370‧‧‧開關
371~375‧‧‧電容
380‧‧‧電容式分壓電路
381~383‧‧‧開關
390‧‧‧偏壓電路
391~392‧‧‧開關
393‧‧‧電容
410~450‧‧‧時序點
510‧‧‧感測器
520‧‧‧多工器
530‧‧‧ADC
第1圖顯示根據本發明第一實施例之電容值測量電路的電路示意圖。
第2圖顯示第1圖的相關波形圖。
第3圖顯示根據本發明第二實施例之電容值測量電路的電路示意圖。
第4圖顯示第3圖的相關波形圖。
第5圖顯示根據本發明第三實施例的電子裝置的功能方塊示意圖。
110‧‧‧類比數位轉換器
120‧‧‧電容式分壓電路
121~123‧‧‧開關
130‧‧‧處理模組
Cs、Cx‧‧‧電容

Claims (4)

  1. 一種電容值測量電路,包括:一電容式分壓電路,包括:一開關電路、一第一電容與一第二電容,該開關電路耦接至該第一與該第二電容,該開關電路受控於一第一時脈訊號與一第二時脈訊號,該第二時脈訊號為該第一時脈訊號之一反相信號,該開關電路的導通狀態使得該第一電容的一第一端的一電壓變化量耦合至該第二電容之一第一端;一類比數位轉換器,耦接至該電容式分壓電路,該類比數位轉換器將該第二電容之該第一端之一電壓轉換成一第一數位信號;以及一處理模組,耦接至該類比數位轉換器,該處理模組根據該類比數位轉換器之該第一數位信號與該類比數位轉換器之一參數,以偵測出該第二電容之一電容值及其變化量;其中,該類比數位轉換器包括:一開關-取樣-電容電路,具有:一第一輸入端,耦接至該電容式分壓電路之該第二電容之該第一端;以及一輸出端;該開關-取樣-電容電路受控於該第一時脈訊號與該第二時脈訊號,以取樣該電容式分壓電路之該第二電容之該第一端之該電壓;一操作放大器,具有:一第一輸入端,耦接至該開關-取樣電容電路之該輸出端;一第二輸入端;一第一輸出端與一第二輸出端; 一比較器,具有:一第一輸入端,耦接至該操作放大器之該第一輸出端;一第二輸入端,耦接至該操作放大器之該第二輸出端;以及一輸出端,輸出一第二數位信號;一栓鎖器,接收該比較器所輸出之該第二數位信號,在該第一時脈訊號之觸發下,該栓鎖器將該第二數位信號輸出成一第三數位信號;一反相器,將該第三數位信號反相;一計數器,計數該第三數位信號,以產生該第一數位信號;以及一開關-電容電路,耦接至該操作放大器之該第二輸入端,受控於該第一時脈訊號、該第二時脈訊號、該第三數位信號與該第三數位信號之該反相信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電容值測量電路,其中該電容式分壓電路之該開關電路包括:一第一開關,其第一端耦接至一第一電壓源,其第二端耦接至該第二電容之該第一端,該第一開關之導通受控於該第一時脈訊號;一第二開關,其第一端耦接至該第一電壓源,其第二端耦接至該第一電容之該第一端,該第二開關之導通受控於該第一時脈訊號;以及一第三開關,其第一端耦接至一第二電壓源,其第二端耦接至該第一電容之該第一端,該第三開關之導通受控於該第二時脈訊號; 其中,該第一電容之一第二端耦接至該第二電容之該第一端,該第二電容之該第二端耦接至一第三電壓源。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電容值測量電路,其中:該類比數位轉換器之一參數包括:該類比數位轉換器之一解析度與一轉換電壓區間;以及該處理模組更依據該第一電壓源之電壓值、該第二電壓源之電壓值與該第一電容之一電容值、該類比數位轉換器之該解析度、該類比數位轉換器之該轉換電壓區間與該類比數位轉換器之該第一數位信號,以偵測出該第二電容之該電容值及其變化量。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電容值測量電路,更包括:一偏壓電路,耦接至該電容式分壓電路與該類比數位轉換器,該偏壓電路用以施加一偏壓至一第一節點上,使得該第一節點之一電壓有關於該偏壓與該第二電容之該第一端之該電壓。
TW97131473A 2008-08-18 2008-08-18 電容值測量電路 TWI402513B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW97131473A TWI402513B (zh) 2008-08-18 2008-08-18 電容值測量電路
US12/502,247 US8209139B2 (en) 2008-08-18 2009-07-14 Capacitance evaluation circuit and electronic device using the same
US13/305,343 US9116188B2 (en) 2008-08-18 2011-11-28 Capacitance evaluation circuit and electronic device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW97131473A TWI402513B (zh) 2008-08-18 2008-08-18 電容值測量電路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201009359A TW201009359A (en) 2010-03-01
TWI402513B true TWI402513B (zh) 2013-07-21

Family

ID=41681841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW97131473A TWI402513B (zh) 2008-08-18 2008-08-18 電容值測量電路

Country Status (2)

Country Link
US (2) US8209139B2 (zh)
TW (1) TWI402513B (zh)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8704809B2 (en) * 2009-06-12 2014-04-22 Sharp Kabushiki Kaisha Pixel circuit and display device
WO2010143612A1 (ja) 2009-06-12 2010-12-16 シャープ株式会社 画素回路および表示装置
US8466899B2 (en) * 2009-12-28 2013-06-18 Himax Technologies Limited Touch panel
US8688393B2 (en) * 2010-07-29 2014-04-01 Medtronic, Inc. Techniques for approximating a difference between two capacitances
TW201209686A (en) * 2010-08-24 2012-03-01 xiang-yu Li Floating capacitor contact inspection device
FR2968421B1 (fr) 2010-12-01 2013-04-05 St Microelectronics Rousset Surface tactile capacitive configuree pour effectuer une detection de proximite
FR2968487B1 (fr) 2010-12-01 2012-12-21 St Microelectronics Rousset Dispositif de detection directionnel de proximite capacitif
FR2968488B1 (fr) 2010-12-01 2012-12-21 St Microelectronics Rousset Procede de commande d'une surface tactile capacitive
US8933712B2 (en) 2012-01-31 2015-01-13 Medtronic, Inc. Servo techniques for approximation of differential capacitance of a sensor
CN103823597B (zh) * 2012-11-16 2016-06-15 普诚科技股份有限公司 触碰感测电路以及触碰感测方法
EP2799032A1 (en) 2013-04-29 2014-11-05 3M Innovative Properties Company A method of capturing data from a patient's dentition and system for performing such method
CN105091734A (zh) * 2014-04-30 2015-11-25 鸿富锦精密工业(武汉)有限公司 显示器倾斜角度指示系统
US9411480B2 (en) * 2014-10-14 2016-08-09 Himax Technologies Limited Controlling method and touch panel using the same for reducing resolution requirement of analog-digital converter
TWI531982B (zh) * 2015-08-03 2016-05-01 Fast identification of the fingerprint identification sensor
CN105915205B (zh) * 2016-04-14 2019-06-04 深圳市赛元微电子有限公司 一种高灵敏度电容触控按键及其实现方法
CN107315159B (zh) * 2017-07-11 2020-05-26 北京东方计量测试研究所 一种大电容的溯源电路及方法
CN108008203B (zh) * 2017-11-27 2020-12-08 合肥鑫晟光电科技有限公司 一种检测电路及电压补偿方法
US11123231B2 (en) * 2018-09-21 2021-09-21 Peter Lee Diaper with wet diaper monitoring device
EP3633393B1 (en) * 2018-10-02 2023-09-06 ams AG Capacitance to digital converter, integrated sensor interface and sensor device
JP7432419B2 (ja) * 2020-03-27 2024-02-16 ローム株式会社 容量検出回路、入力装置
US12007418B2 (en) 2021-07-01 2024-06-11 Azoteq Holdings Limited Advanced charge transfer measurement techniques
CN115343515B (zh) * 2022-10-17 2023-03-07 基合半导体(宁波)有限公司 模拟前端电路、电容测量电路、芯片及电子设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6466036B1 (en) * 1998-11-25 2002-10-15 Harald Philipp Charge transfer capacitance measurement circuit
TW200402649A (en) * 2002-05-06 2004-02-16 3M Innovative Properties Co Method for improving positioned accuracy for a determined touch input
TW200415354A (en) * 2002-10-31 2004-08-16 Harald Philipp Charge transfer capacitive position sensor
TW200534337A (en) * 1998-12-03 2005-10-16 Semiconductor Energy Lab Electronic device
US20060284603A1 (en) * 2005-06-17 2006-12-21 Oliver Nehrig Capacitance-to-voltage conversion method and apparatus
TW200834902A (en) * 2006-11-29 2008-08-16 Sony Corp Solid-state imaging device and imaging apparatus

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5267250A (en) * 1975-11-03 1977-06-03 Gen Electric Analoggtoodigital converter
CH607872B (fr) * 1976-11-04 1900-01-01 Centre Electron Horloger Montre munie d'un dispositif de commande manuelle.
DE3502638A1 (de) * 1985-01-26 1986-07-31 MWB Messwandler-Bau AG, 8600 Bamberg Verfahren, schaltung und einrichtung zur beseitigung der gleichspannungskomponente eines kapazitiven wechselspannungsteilers
US6002220A (en) * 1996-08-22 1999-12-14 Hitachi, Ltd. Electric power storage air-conditioning system
US8068097B2 (en) * 2006-06-27 2011-11-29 Cypress Semiconductor Corporation Apparatus for detecting conductive material of a pad layer of a sensing device
DE102010042477B4 (de) * 2010-10-14 2012-11-22 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer Kapazität und/oder einer Kapazitätsänderung eines kapazitiven Sensorelements

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6466036B1 (en) * 1998-11-25 2002-10-15 Harald Philipp Charge transfer capacitance measurement circuit
TW200534337A (en) * 1998-12-03 2005-10-16 Semiconductor Energy Lab Electronic device
TW200402649A (en) * 2002-05-06 2004-02-16 3M Innovative Properties Co Method for improving positioned accuracy for a determined touch input
TW200415354A (en) * 2002-10-31 2004-08-16 Harald Philipp Charge transfer capacitive position sensor
US20060284603A1 (en) * 2005-06-17 2006-12-21 Oliver Nehrig Capacitance-to-voltage conversion method and apparatus
TW200834902A (en) * 2006-11-29 2008-08-16 Sony Corp Solid-state imaging device and imaging apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US8209139B2 (en) 2012-06-26
US20100042346A1 (en) 2010-02-18
TW201009359A (en) 2010-03-01
US9116188B2 (en) 2015-08-25
US20120068724A1 (en) 2012-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI402513B (zh) 電容值測量電路
CN101666830B (zh) 电容值测量电路及应用其的电子装置
TWI438672B (zh) 電容式觸控螢幕的感測方法與驅動電路
US8836350B2 (en) Capacitive touch sensing using an internal capacitor of an analog-to-digital converter (ADC) and a voltage reference
TWI410853B (zh) 用於觸控裝置之電容量測量裝置
TWI409468B (zh) 用於量測長時間週期之裝置及方法
TWI381173B (zh) 電容量測電路及其電容量測方法
TWI391678B (zh) 電容值測量電路與其方法
TWI531949B (zh) 電容電壓資訊感測電路及其相關抗雜訊觸控電路
CN109496273B (zh) 电容检测电路、触摸检测装置和终端设备
US8344928B2 (en) Method and apparatus for capacitance sensing
George et al. Analysis of the switched-capacitor dual-slope capacitance-to-digital converter
TW201517514A (zh) 使用三角積分轉換之電容近接偵測
CN109696186B (zh) 用于电阻式传感器和电容式传感器的读出电路
CN112986694B (zh) 一种电流注入补偿电容检测电路及方法
Areekath et al. A closed-loop capacitance-to-frequency converter for single-element and differential capacitive sensors
TWI408593B (zh) 電容式觸控裝置及其感測裝置
Malik et al. An accurate digital converter for lossy capacitive sensors
JP2011107086A (ja) 静電容量検出回路、圧力検出装置、加速度検出装置、および、マイクロフォン用トランスデューサ
TW201729543A (zh) 阻抗至數位轉換器、阻抗至數位轉換裝置及方法
Bruschi et al. A low-power capacitance to pulse width converter for MEMS interfacing
CN108551344B (zh) 双采样模数转化电路
KR101116182B1 (ko) 정전용량 터치센서
JP7134321B2 (ja) 圧力検出回路、装置及び圧力入力装置
CN115420955A (zh) 一种高精度电容测量电路及方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees