專利名稱：電容檢測電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電容檢測技術領域，特別涉及一種電容檢測電路。
背景技術：
目前，觸摸屏在手機、PDA (個人數字助理)、GPS (全球定位系統(tǒng))、PMP (MP3，MP4等)甚至是平板電腦等電子設備中得到了應用。觸摸屏具有觸控操作簡單、便捷、人性化的優(yōu)點，因此觸摸屏有望成為人機互動的最佳界面而在便攜式設備中得到了廣泛應用。而隨著觸摸屏的廣泛應用，人們對觸摸屏技術的研究也越來越深入。現有技術中往往是通過檢測觸摸屏中感應單元自電容的大小來判斷感應單元是否被觸摸，因此如何精確檢測觸摸屏中的感應單元在被觸摸時產生的自電容變得十分重要。而現有的電容檢測原理存在的缺點是，在檢測感應單元被觸摸產生的自電容時，由于自電容比較大時，有可能造成計數器計數值的溢出，導致無法真實地檢測出自電容和不能準確判斷感應單元是否被觸摸。

實用新型內容本實用新型的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。為此，本實用新型的目的在于提出一種電容檢測電路，通過增加補償電路，以此來解決計數值溢出的問題，從而準確判斷出感應單元有沒有被觸摸，大大提高了判斷準確度。為達到上述目的，本實用新型提出了一種電容檢測電路，包括:第一電容，所述第一電容的一端接地；感應單元，所述感應單元的一端與所述第一電容的另一端相連，所述感應單元在被觸摸時所述感應單元的自電容產生變化，所述自電容在變化時將自身的電荷轉移到所述第一電容；補償模塊，所述補償模塊的一端連接在所述第一電容和所述感應單元之間，所述補償模塊的另一端接地，所述補償模塊對所述第一電容進行放電補償，其中，所述補償模塊包括串聯的第一開關和電流源；放電模塊，所述放電模塊的一端與所述第一電容的另一端相連，所述放電模塊的另一端接地，所述放電模塊對所述第一電容進行放電，其中，所述放電模塊包括串聯的第一電阻和第二開關；控制器，所述控制器分別與所述第一電容、所述放電模塊和所述補償模塊相連，所述控制器在所述第一電容的電壓大于預設閾值時，控制所述第二開關閉合，同時更新計數值，以及根據所述計數值檢測所述感應單元的觸摸情況。根據本實用新型提出的電容檢測電路，通過增加補償模塊，在檢測感應單元被觸摸產生的電容時可以防止自電容太大造成計數值溢出的問題，起到補償和平衡的作用，能夠準確地檢測出自電容，進而可以準確地判斷感應單元是否被觸摸，提高了判斷準確度。本實用新型附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
本實用新型上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從
以下結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1為現有的電容檢測電路的電路原理圖；圖2為現有的電容檢測電路中各個開關的控制信號的波形圖；圖3為根據本實用新型實施例的電容檢測電路的結構示意圖；圖4為根據本實用新型一個實施例的電容檢測電路的電路原理圖；圖5為根據本實用新型一個實施例的電容檢測電路中開關控制信號的波形圖。
具體實施方式
下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用新型的限制。下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本實用新型的不同結構。為了簡化本實用新型的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本實用新型。此外，本實用新型可以在不同例子中重復參考數字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。此外，本實用新型提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結構可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。參照下面的描述和附圖，將清楚本實用新型的實施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本實用新型的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本實用新型的實施例的原理的一些方式，但是應當理解，本實用新型的實施例的范圍不受此限制。相反，本實用新型的實施例包括落入所附加權利要求書的精神和內涵范圍內的所有變化、修改和等同物。首先來描述現有技術中是如何檢測感應單元被觸摸時的自電容。圖1為自電容檢測原理圖。如圖1所示，VD為電源電壓，VTH為預設閾值電壓，GND為地，SW2 SW7為開關，Rb為下拉電阻(即第一電阻Rl)，Cx為要檢測的感應單元的自電容，Cmod為第一電容，CMP為比較器，DFF為D觸發(fā)器，COUNTER為計數器，AND為與門，NOR為或非門。電容檢測具體過程如下:首先給Cmod電容進行預放和預充電，即先把開關SW7閉合,把Cmod電容上的電荷放掉,然后斷開開關SW7,閉合開關SW6,通過電源VD把第一電容Cmod預充電到預設閾值VTH附近。當預充電和預放電結束后，開關SW7和SW6都斷開。SW3和SW4為兩相非交疊時鐘信號(SW3閉合時，SW4斷開，而SW3斷開時，SW4閉合)，當SW4閉合時，自電容Cx被充電到VD，當SW4斷開時，SW3閉合，把自電容Cx上的電荷轉移到第一電容Cmod上，因此第一電容Cmod上的電壓上升，當第一電容Cmod上的電壓上升到比預設閾值VTH高時，比較器CMP翻轉，經過D觸發(fā)器后，使SW2閉合，第一電容Cmod上的電荷通過下拉電阻Rb放電到地，當放電到Cmod上的電壓比預設閾值VTH低時，比較器CMP翻轉，經過D觸發(fā)器，使開關SW2斷開，第一電容Cmod停止放電。因此，第一電容Cmod上的電壓又開始上升，從而重復調制第一電容Cmod循環(huán)充電放電，使第一電容Cmod上的電壓維持在預設閾值VTH附近。其中，開關S2 S7的開關控制信號的波形圖，如圖2所示。然而，在檢測自電容時，當感應單元的自電容比較大時，有可能造成計數值的溢出，從而無法真實地檢測出自電容，并且無法判斷出感應單元有沒有被觸摸。針對由于自電容太大，造成計數值溢出的問題，本實用新型的實施例在原有的自電容檢測原理的基礎上加上了補償模塊，以此來解決計數值溢出的問題，從而準確判斷出感應單元有沒有被觸摸。如圖3所示，本實用新型實施例提出的電容檢測電路包括感應單元1、第一電容Cmod、補償模塊101、控制器102和放電模塊100。其中，感應單元I在被觸摸時感應單元I的自電容Cx會產生變化，自電容Cx在變化時將自身的電荷轉移到第一電容Cmod中。如圖3所示，第一電容Cmod的一端接地,感應單元I的一端與第一電容Cmod的另一端相連，通常感應單元I的另一端接地。一般情況下，當感應單元I被觸摸時，其自電容Cx會變大。例如，當掃描到感應單元I被觸摸時，感應單元I自電容Cx發(fā)生變化(例如增大)，自電容Cx將自身的電荷轉移到第一電容Cmod之中，從而升高第一電容Cmod的電壓。補償模塊101的一端連接第一電容Cmod和感應單元I之間，補償模塊101的另一端接地，補償模塊101用于對第一電容Cmod進行放電補償和平衡。其中，補償模塊101包括串聯的第一開關SWl和電流源I，如圖所示，電流源I的一端接地，從第一電容Cmod中抽取預設的電量并泄放至地中。放電模塊100的一端與第一電容Cmod的另一端相連，放電模塊100的另一端接地，放電模塊100用于對第一電容Cmod進行放電，其中，放電模塊100包括串聯的第一電阻Rl和第二開關SW2?？刂破?02分別與補償模塊101、放電模塊100和第一電容Cmod相連，控制器102用于當第一電容Cmod的電壓大于預設閾值VTH時，控制第二開關SW2閉合，同時更新計數值，以及根據計數值檢測感應單元I的觸摸情況。也就是說，當第一電容Cmod的電壓大于預設閾值VTH時，控制器102控制第二開關SW2閉合，當第一電容Cmod的電壓小于預設閾值VTH時，控制器102控制第二開關SW2關斷，同時根據感應單元被觸摸與否產生不同的計數值，以此來檢測感應單元I的觸摸情況。具體地，當第一電容Cmod上的電壓高于預設閾值VTH時，控制器102控制第二開關SW2閉合，而當第一電容Cmod上的電壓低于預設閾值VTH時，控制器102控制第二開關SW2關斷，當感應單元I的自電容Cx上的電荷轉移到第一電容Cmod上時，此時第一電容Cmod上的電壓會被拉高,感應單元的自電容Cx越大時，電壓拉得越高，導致第一電容Cmod上的電壓一直大于預設閾值VTH，此時計數器一直計數會導致溢出。因此，需要增加補償模塊101，通過補償模塊101將第一電容Cmod上一部分的電荷放電，起到補償和平衡的作用，使得第一電容Cmod上的電壓不會一直大于預設閾值VTH，而是維持在預設閾值VTH附近，因此計數器的計數值不會溢出。因此，可以根據計數器計數值的大小，準確地判斷感應單元I有沒有被觸摸。進一步地，在本實用新型的實施例中，如圖3所示，該電容檢測電路還包括選擇組件2，選擇組件2并連接在感應單元I和第一電容Cmod之間。當感應單元I為多個時，可通過選擇組件2選擇多個感應單元I中的一個與第一電容Cmod相連，以進行電容檢測。在本實用新型的一個實施例中，如圖4所示，選擇組件2進一步包括第三開關SW3和第四開關SW4。其中，第三開關SW3連接在感應單元I和第一電容Cmod之間，第四開關SW4的一端與感應單元I相連，第四開關SW4的另一端與電源VD相連，其中，第三開關SW3和第四開關SW4交替開啟。并且，如圖4所示，選擇組件2還包括第五開關SW5，第五開關SW5的一端與感應單元I相連，第五開關SW5的另一端接地。進一步地，在本實用新型的一個實施例中，如圖4所示，該電容檢測電路還包括預充電模塊201。預充電模塊201的一端與第一電容Cmod的另一端相連,預充電模塊201的另一端與電源VD相連，預充電模塊201用于對第一電容Cmod進行預充電。其中，預充電模塊201包括第六開關SW6。預充電模塊201對第一電容Cmod進行預充電，將第一電容Cmod的電壓預充至預設閾值VTH的附近。此外，如圖4所示，該電容檢測電路還包括預放電模塊202。預放電模塊202 —端與第一電容Cmod的另一端相連，預放電模塊202的另一端接地，預放電模塊202用于在預充電模塊201對第一電容Cmod預充電之前，對第一電容Cmod進行預放電。其中，預放電模塊202包括第七開關SW7，通過第七開關SW7的一端接地，對第一電容Cmod進行預放電。通過預充電模塊201和預放電模塊202對第一電容Cmod的預充電和預放電，可以使得第一電容Cmod在每次電容檢測時均保持相同的狀態(tài)，從而提聞檢測精度。在本實用新型的一個實施例中，如圖4所示，控制器102進一步包括比較器CMPJi發(fā)器DFF、計數器206、檢測器203和第一選擇器204。其中，比較器CMP的第一輸入端與預設閾值的電壓VTH相連，比較器CMP的第二輸入端與第一電容Cmod的另一端相連。觸發(fā)器DFF的輸入端與比較器CMP的輸出端相連，用于根據比較器CMP的比較結果生成觸發(fā)信號，觸發(fā)器DFF還包括時鐘信號輸入CNT_CLK。計數器206的輸入端與觸發(fā)器DFF的輸出端相連，用于根據所述觸發(fā)信號進行計數。檢測器203與計數器206相連，用于根據計數器206的計數值檢測感應單元I的觸摸情況。第一選擇器204的輸入端與觸發(fā)器DFF的輸出端相連，用于根據觸發(fā)器DFF的觸發(fā)信號生成第一控制信號，而第一控制信號用于控制放電模塊100對第一電容Cmod進行放電。此外，控制器102還包括第二選擇器205。第二選擇器205的輸入端與比較器CMP的輸出端相連，用于根據比較結果生成第二控制信號，并且第二控制信號用于控制預充電模塊201對第一電容Cmod進行預充電。具體地，如圖4所示，第一選擇器204為與門AND，與門AND的第一輸入端與觸發(fā)器DFF的輸出端相連，與門AND的第二輸入端與切換使能信號DISCHRG_EN相連。其中，在預充電和預放電階段，這個使能信號DISCHRG_EN為低，使得放電模塊100中的第二開關SW2關斷，在預充電和預放電后，進行電容檢測階段時，這個信號一直為高，放電模塊100中的第二開關SW2的閉合與關斷情況由與觸發(fā)器DFF的輸出端相連的那一端控制，在檢測完成后這個使能信號DISCHRG_EN又為低。第二選擇器205為或非門NOR，或非門NOR的第一輸入端與比較器CMP的輸出端相連，或非門NOR的第二輸入端與預充電信號PRE_CHRG相連。簡言之，在本實用新型中，如圖4所示，對電容檢測的過程如下:首先，對第一電容Cmod進行預放電，即先把第七開關SW7閉合,將第一電容Cmod上的電荷放掉；然后斷開第七開關SW7，閉合第六開關SW6，電源VD對第一電容Cmod進行預充電，直至將第一電容Cmod的電壓預充到預設閾值VTH附近，其中，在預放電和預充電階段，第一開關SWl —直斷開。當預充電和預放電結束后，第六開關SW6和第七開關SW7都斷開。SW3和SW4為兩相非交疊時鐘信號(SW3閉合時，SW4斷開，而SW3斷開時，SW4閉合)，當SM閉合時，自電容Cx被充電到電源電壓VD，當SW4斷開時，SW3閉合，把感應單元I的自電容Cx上的電荷轉移到第一電容Cmod上，因此Cmod上的電壓上升，當Cmod上的電壓上升到比預設閾值VTH高時，比較器CMP翻轉，經過D觸發(fā)器后，使SW2閉合，第一電容Cmod上的電荷通過第一電阻Rl放電到地，當放電到Cmod上的電壓比預設閾值VTH低時，比較器CMP翻轉，經過D觸發(fā)器，使開關SW2斷開，第一電容Cmod停止放電。因此，Cmod上的電壓又開始上升，從而重復調制Cmod循環(huán)充電放電，使Cmod上的電壓維持在預設閾值VTH附近。當自電容Cx的值比較大時，第一電容Cmod上的電壓可能一直比預設閾值VTH高，使得比較器CMP的輸出一直維持在高電平，此時計數器206計數值就會溢出，不能正確地檢測出自電容Cx和判斷出感應單元I有沒有被觸摸。因此，通過增加電流源I，當自電容Cx值較大時，此時計數值會較大或者溢出，在Cmod預放和預充電后，開啟電流源I，通過電流源I放掉Cmod上的一部分電荷，使得Cmod上的電壓不會一直高于VTH，而是維持在VTH附近，因此計時器206的計數值不會溢出，可以準確檢測自電容Cx，并判斷出感應單元I有沒有被觸摸。其中，SW5為同步開關，以此來減小互電容的影響。采用非同步時，所有通道的SW5都斷開，而采用同步時，當前掃描通道的感應單元的SW5 —直斷開，而同步的那些通道的SW5和當前掃描通道的SW3具有相同的動作。其中，開關Sf S7的開關控制信號的波形圖如圖5所示。當感應單元I被觸摸和未被觸摸時，Cx的電容不同，觸發(fā)器DFF輸出的矩形波的占空比也不同，從而計數器206的計數值也不同，以此來判斷感應單元是否被觸摸。當檢測完后，又開始上述的過程，如此循環(huán)地檢測下去。因此，通過判斷計數器206的計數值，可以判斷出感應單元I是否被觸摸，進而檢測器203可以判斷出感應單元I被觸摸的情況。根據本實用新型提出的電容檢測電路，通過增加補償模塊101，在檢測感應單元I被觸摸產生的電容時可以防止自電容太大造成計數值溢出的問題，起到補償和平衡的作用，能夠準確地檢測出自電容，進而可以準確地判斷感應單元是否被觸摸，提高了判斷準確度。此外，在本實用新型各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理模塊中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能模塊的形式實現。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，也可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。[0045]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。盡管已經示出和描述了本實用新型的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由所附權利要求及其等同限定。
權利要求1.一種電容檢測電路，其特征在于，包括: 第一電容，所述第一電容的一端接地； 感應單元，所述感應單元的一端與所述第一電容的另一端相連，所述感應單元在被觸摸時所述感應單元的自電容產生變化，所述自電容在變化時將自身的電荷轉移到所述第一電容； 補償模塊，所述補償模塊的一端連接在所述第一電容和所述感應單元之間，所述補償模塊的另一端接地，所述補償模 塊對所述第一電容進行放電補償； 放電模塊，所述放電模塊的一端與所述第一電容的另一端相連，所述放電模塊的另一端接地，所述放電模塊對所述第一電容進行放電，其中，所述放電模塊包括串聯的第一電阻和第二開關； 控制器，所述控制器分別與所述第一電容、所述放電模塊和所述補償模塊相連，所述控制器在所述第一電容的電壓大于預設閾值時，控制所述第二開關閉合，同時更新計數值，以及根據所述計數值檢測所述感應單元的觸摸情況。
2.如權利要求1所述的電容檢測電路，其特征在于，所述補償模塊進一步包括串聯的第一開關和電流源。
3.如權利要求1或2所述的電容檢測電路，其特征在于，還包括: 選擇組件，所述選擇組件連接在所述感應單元和所述第一電容之間。
4.如權利要求3所述的電容檢測電路，其特征在于，所述選擇組件進一步包括: 第三開關，所述第三開關連接在所述感應單元和所述第一電容之間； 第四開關，所述第四開關的一端與所述感應單元相連，所述第四開關的另一端與電源相連，其中，所述第三開關和所述第四開關交替開啟。
5.如權利要求3所述的電容檢測電路，其特征在于，所述選擇組件還包括: 第五開關，所述第五開關的一端與所述感應單元相連，所述第五開關的另一端接地。
6.如權利要求4所述的電容檢測電路，其特征在于，還包括: 預充電模塊，所述預充電模塊的一端與所述第一電容的另一端相連，所述預充電模塊的另一端與所述電源相連，所述預充電模塊對所述第一電容進行預充電。
7.如權利要求6所述的電容檢測電路，其特征在于，所述預充電模塊包括第六開關。
8.如權利要求6所述的電容檢測電路，其特征在于，還包括: 預放電模塊，所述預放電模塊一端與所述第一電容的另一端相連，所述預放電模塊的另一端接地，所述預放電模塊在所述預充電模塊對所述第一電容預充電之前，對所述第一電容進行預放電。
9.如權利要求8所述的電容檢測電路，其特征在于，所述預放電模塊包括第七開關。
10.如權利要求6所述的電容檢測電路，其特征在于，所述控制器進一步包括: 比較器，所述比較器的第一輸入端與所述預設閾值的電壓相連，所述比較器的第二輸入端與所述第一電容的另一端相連； 觸發(fā)器，所述觸發(fā)器的輸入端與所述比較器的輸出端相連，所述觸發(fā)器根據所述比較器的比較結果生成觸發(fā)信號； 計數器，所述計數器的輸入端與所述觸發(fā)器的輸出端相連，所述計數器根據所述觸發(fā)信號進行計數；檢測器，所述檢測器與所述計數器相連，所述檢測器根據所述計數器的計數值檢測所述感應單元的觸摸情況；以及 第一選擇器，所述第一選擇器的輸入端與所述觸發(fā)器的輸出端相連，所述第一選擇器根據所述觸發(fā)器的觸發(fā)信號生成第一控制信號，所述第一控制信號用于控制所述放電模塊。
11.如權利要求10所述的電容檢測電路，其特征在于，所述控制器還包括: 第二選擇器，所述第二選擇器的輸入端與所述比較器的輸出端相連，所述第二選擇器根據所述比較結果生成第二控制信號，所述第二控制信號用于控制所述預充電模塊。
12.如權利要求10所述的電容檢測電路，其特征在于，所述第一選擇器為與門，所述與門的第一輸入端與所述觸發(fā)器的輸出端相連，所述與門的第二輸入端與切換使能信號相連。
13.如權利要求11所述的電容檢測電路，其特征在于，所述第二選擇器為或非門，所述或非門的第一輸入端與所述比較器的輸出端相連，所述或非門的第二輸入端與預充電信號相 連。
專利摘要本實用新型提出一種電容檢測電路，其包括第一電容，第一電容的一端接地；感應單元，感應單元在被觸摸時其自電容產生變化，自電容在變化時將自身的電荷轉移到第一電容；補償模塊，補償模塊的一端連接在第一電容和感應單元之間，補償模塊的另一端接地，補償模塊對第一電容進行放電補償；放電模塊，放電模塊對第一電容進行放電；控制器，控制器分別與第一電容、放電模塊和補償模塊相連，控制器在第一電容的電壓大于預設閾值時，控制第二開關閉合，同時更新計數值，以及根據計數值檢測感應單元的觸摸情況。該電容檢測電路通過增加補償電路，以此來解決計數值溢出的問題，從而準確判斷出感應單元有沒有被觸摸，大大提高了判斷準確度。
文檔編號G06F3/044GK203084695SQ20122074798
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權日2012年12月31日
發(fā)明者陳勝勝, 張 杰, 楊云 申請人:比亞迪股份有限公司