专利名称：一种电容检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电容检测领域，尤其涉及一种电容检测装置。
背景技术：
CapSense (电容感应触摸)系统的应用大多数是外接电容屏的应用。由于电容屏的物理结构和所使用的材料的原因，大多数电容屏的横向和纵向的Sensor(传感器)之间 都存在较大的寄生电容。尽管现在各大电容屏的生产厂家在生产过程中已经把减小寄生电 容作为设计电容屏的重要指标，但总体来说，市场上大多数电容屏上的寄生电容仍然比较 大。由于CapSense系统是个灵敏度要求很高的电容检测系统，要求检测的电容范围很小， 甚至会在0. IPF左右或更小(人的手指等效电容值在0. 1PF-10PF)。因此，电容屏上的寄生 电容对检测的灵敏度会造成很大的影响，如果屏上的寄生电容远大于检测电容值的话，那 么CapSense系统的检测灵敏度将会大大降低。同时大的寄生电容的存在，也会使CapSense 系统的检测范围减小。常规的CapSense系统中的电容检测单元通过调制器将待测电容及寄生电容转换 成PWM波(脉冲宽度调制波)，待测电容的变化可以反映到调制器输出PWM波的占空比上， 利用计数器对PWM波进行计数，再反映到计数器代码的变化上。然后用DSP (数字信号处 理)模块对这些代码进行处理，转换成坐标或位置信息，最终到用户可操作界面。电容屏上 的寄生电容是一直存在的，不同的电容屏寄生电容值的大小也会有很大的差异。CapSense 系统在外接电容屏的应用时，电容检测单元不仅会检测到屏上的触摸电容值，同时也会检 测屏上的寄生电容值。如上所述，目前的电容检测单元接屏应用时的检测灵敏度、检测范围很大程度上 受限于屏上的寄生电容。则需要设计一种能有效的减小电容屏上寄生电容对电容检测单元 的影响，得到灵敏度高、检测范围大的电容检测装置。

实用新型内容本实用新型为解决现有电容检测单元灵敏度低、检测范围小的技术问题，提供一 种灵敏度高、检测范围大的电容检测装置。一种电容检测装置，其中待测电容为电容屏上触摸电容，该电容检测装置包括电 容检测单元，电容检测单元与待测电容连接；该电容检测装置还包括电容屏上待测电容的周边电容；将待测电容上电压反馈到周边电容的反馈模块；控制待测电容、周边电容进行充电的充电控制模块；控制电容检测单元对待测电容进行检测的检测控制模块；控制反馈模块进行电压反馈的反馈控制模块；反馈模块连接在待测电容和周边电容之间，充电控制模块与待测电容、周边电容连接；检测控制模块与电容检测单元连接；反馈控制模块与反馈模块连接。优选的是，上述反馈模块为源跟随器。优选的是，上述源跟随器为缓冲器。优选的是，该检测装置还包括用于选择去寄生电容模式和普通模式的模式选择 模块，所述模式选择模块连接在反馈模块和周边电容之间。本实用新型通过一个反馈模块反馈待测电容的电压到周边电容，减小待测电容与 周边电容之间的寄生电容对电容检测单元的影响，使电容检测装置灵敏度高、检测范围大。

图1是本实用新型提供的电容检测装置原理图；图2是本实用新型实施例1提供的电容检测装置电路图；图3是本实用新型实施例1提供的电容检测装置的控制开关时序波形图；图4是本实用新型实施例2提供的电容检测装置电路图；图5是本实用新型实施例2提供的电容检测装置的控制开关时序波形图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下 结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施 例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。Capsense系统在接屏应用时，由于屏上寄生电容的存在，系统不仅会对待测电容 进行充放电，同时也会对屏上的寄生电容进行充放电，影响检测范围和系统的灵敏度。本实 用新型内容所述的电容检测装置旨在有效减小电容屏上的寄生电容对CapSense系统接屏 应用时的影响。如图1所示是本实用新型提供的电容检测装置原理图，其中待测电容11为电容屏 上触摸电容，该电容检测装置包括电容检测单元12、电容屏上待测电容11的周边电容13、 反馈模块14、充电控制模块15、检测控制模块16和反馈控制模块17。电容检测单元12与 待测电容11连接，检测控制模块16与电容检测单元12连接，用于控制电容检测单元12对 待测电容11进行检测；反馈模块14连接在待测电容11和周边电容13之间，反馈控制模块 17与反馈模块14连接，控制反馈模块14将待测电容11的电压反馈到周边电容13的极板 上，消除待测电容11和周边电容13之间的寄生电容对电容检测单元12的影响；充电控制 模块15与待测电容11、周边电容13连接，用于控制电源对待测电容11和周边电容13进行 充电。优选的是上述反馈模块14为源跟随器，所述源跟随器为缓冲器。此缓冲器具有增 大驱动能力的作用，还能隔离反馈电压对电容检测单元12的影响。作为优选方案，该电容检测装置还包括用于选择去寄生电容模式和普通模式的模 式选择模块，所述模式选择模块连接在反馈模块14和反馈控制模块17之间。该电容检测装置通过接入一个由缓冲器和反馈控制模块17组成的反馈电路，使 待测电容11和周边电容13之间产生的寄生电容两极板间的电势在检测的时间段内尽量保 持一致，即在检测的时间里，寄生电容两极板的电势差近似为零，转移的电荷可以近似的相互抵消，寄生电容上没有或仅有少量的电荷转移。这样根据CapSense系统的检测原理，装 置的实际电荷转移只发生在想要检测的电容上。该检测装置可以最大程度减小电容屏上寄 生电容对检测装置的影响，可以有效的提高CapSense系统接屏应用时的检测范围和灵敏度。如图2所示，为本实用新型实施例1的电路图，虚拟寄生电容Cpar位于待测电容 CxO与周边电容Cxl之间，为描述方便，只考虑与待测电容CxO最近的周边电容Cxl之间的 虚拟寄生电容Cpar，与待测电容CxO邻近的周边电容还有很多，故寄生电容也比较多，可按 照此原理设计电路达到消除其他寄生电容的目的。第一充电开关Sl连接在电源Vcc与第 一节点21之间，待测电容CxO连接在第一节点21与地之间；第二充电开关S2连接在电源 Vcc与第二节点22之间，周边电容Cxl连接在第二节点22与地之间；第一检测开关S3连 接在第一节点21与第三节点23之间，电容检测单元与第三节点23连接；缓冲器buffer连 接在第三节点23与模式选择开关S4之间，模式选择开关S4连接第一反馈开关S5，第一反 馈开关S5连接第二节点22，构成一个反馈电路，减小虚拟寄生电容Cpar对电容检测单元的 影响；接地开关S6连接在第四节点24与地之间。控制开关时序波形如图3所示，该电容检测装置通过开关时序控制第一充电开关 Si、第二充电开关S2对待测电容CxO及周边电容Cxl进行充电；控制第一检测开关S3对待 测电容CxO电压进行检测；控制第一反馈开关S5对待测电容CxO的电压进行反馈；减小虚 拟寄生电容Cpar对电容检测单元的影响；控制模式选择开关S4闭合，选择去寄生电容模 式，控制接地开关S6断开。下面结合图2及图3对该电容检测装置的检测过程进行描述。图3中CLK为时钟波形，PH1、PH2为两相不交叠时钟，由CLk分频产生。S1、S2、S3、 S4、S5、S6分别为第一充电开关Sl控制波形、第二充电开关S2控制波形、第一检测开关S3 控制波形、模式选择开关S4控制波形、第一反馈开关S5控制波形、接地开关S6控制波形。对待测电容CxO的检测过程如下模式选择开关S4—直闭合，选择去寄生电容模 式，在去寄生电容模式下，接地开关S6 —直打开。在时钟PHl为高时，第一充电开关Si、第二充电开关S2同时闭合，第一检测开关 S3、第一反馈开关S5 —直打开，电源Vcc同时对待测电容CxO和周边电容Cxl进行充电。在时钟PH2为高时，第一充电开关Si、第二充电开关S2同时断开，第一检测开关 S3、第一反馈开关S5同时闭合，电容检测单元对待测电容CxO进行电压采集，同时缓冲器 buffer将待测电容CxO的电压反馈到周边电容Cxl的极板上，这样虚拟寄生电容Cpar的两 个极板的电势会基本上保持一致，也就是说两极板间的电势差几乎为零，根据公式Q = CU, 如果U = 0，转移的电荷量Q也为零。所以在对待测电容CxO进行检测的整个过程中，虚拟 寄生电容Cpar上转移的电荷量为零。电容检测单元所检测的电容仅是CxO的电容值，不会 检测到虚拟寄生电容Cpar的电容值，有效的消除了周边电容Cxl对电容检测单元的影响。当模式选择开关S4 —直打开时，选择了普通模式，此时该电容检测装置没有去寄 生电容的功能，第二充电开关S2断开，周边电容Cxl不与电源Vcc连接，接地开关S6闭合， 同时第一反馈开 关S5闭合，将周边电容Cxl接地，给周边电容Cxl—个参考电位，如果接地 开关S6断开，则周边电容Cxl悬空。该电容检测装置通过接入一个带有缓冲器buffer、模式选择开关S4、第一反馈开 关S5组成的反馈电路，使寄生电容Cpar两极板间的电势在检测时间段内尽量保持一致，即在检测的时间里，寄生电容Cpar两极板间的电势差近似为零，转移的电荷可以近似的相互 抵消，寄生电容Cpar上没有或仅有少量的电荷转移。这样根据CapSense系统的检测原理， 装置的实际电荷转移只发生在想要检测的电容上。该检测装置可以最大程度减小电容屏上 寄生电容对电容检测单元的影响，可以有效的提高CapSense系统接屏应用时的检测范围 和灵敏度。如图4所示，为本实用新型实施例2的电路图，图中两线交叉的地方，带圈的表示 两线在该处不连接，不带圈的表示两线在该处相连。实施例2在实施例1电路图的基础上，添加了第二检测开关S8和第二反馈开关 S7，第二检测开关S8位于第二节点22和第三节点23之间，第二反馈开关位于第一节点21 和第四节点24之间。待测电容CxO和周边电容Cxl分别表示外部两个检测通道上的电容，Cpar表示两 通道间的虚拟寄生电容，在此为描述方便，只考虑邻近通道间的寄生电容。图中待测电容 CxO、第一充电开关Si、第一检测开关S3、第二反馈开关S7构成第一 Sensor单元，相当于一 个检测通道，同样，周边电容Cxi、第二充电开关S2、第二检测开关S8、第一反馈开关S5构成 了第二 Sensor单元。对待测电容CxO进行电容检测时，第二反馈开关S7、第二检测开关S8同时断开，第 一充电开关Si、第二充电开关S2、第一检测开关S3、模式选择开关S4、第一反馈开关S5、接 地开关S6的断开和闭合由图3中的时序控制，检测过程同实施例2相同，故不累述。图5中CLK为时钟波形，PH1、PH2为两相不交叠时钟，由CLk分频产生。S1、S2、S4、 S6、S7、S8分别为第一充电开关Sl控制波形、第二充电开关S2控制波形、模式选择开关S4 控制波形、接地开关S6控制波形、第二反馈开关S7控制波形、第二检测开关S8控制波形。对周边电容Cxl进行电容检测时，图4中第一反馈开关S5、第一检测开关S3同时 断开，图5中的控制开关时序波形控制第一充电开关Si、第二充电开关S2对待测电容CxO 及周边电容Cxl进行充电；控制第二检测开关S8对周边电容Cxl电压进行检测；控制第二 反馈开关S7对周边电容Cxl的电压进行反馈，控制模式选择开关S4选择去寄生电容模式； 控制接地开关S6断开；减小虚拟寄生电容Cpar对电容检测单元的影响。检测过程同实施 例2相同，故不累述。该电容检测装置通过接入一个由缓冲器buffer、模式选择开关S4、第二反馈开关 S7组成的反馈电路，使寄生电容Cpar两极板间的电势在检测扫描的时间段内尽量保持一 致，即在检测扫描的时间里，寄生电容Cpar两极板的电势差近似为零，转移的电荷可以近 似的相互抵消，寄生电容Cpar上没有或仅有少量的电荷转移。这样根据CapSense系统的 检测原理，电容检测装置的实际电荷转移只发生在想要检测的电容上，该检测装置可以最 大程度减小电容屏上寄生电容对检测装置的影响，可以有效的提高CapSense系统接屏应 用时的检测范围和灵敏度。该电容检测装置中不同待测电容共用同一反馈模块，减小电路面积，有效节约成 本。综上所述，本实用新型内容提供的电容检测装置，可以有效的减小电容屏上的寄 生电容对检测结果的影响，最大限度的提高电容检测装置的检测范围和灵敏度。该电容检 测装置结构简单，具有良好的性能，应用广泛，实用性强。[0046] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求一种电容检测装置，其中待测电容为电容屏上触摸电容，该电容检测装置包括电容检测单元，电容检测单元与待测电容连接；其特征在于所述电容检测装置还包括电容屏上待测电容的周边电容；将待测电容上电压反馈到周边电容的反馈模块；控制待测电容、周边电容进行充电的充电控制模块；控制电容检测单元对待测电容进行检测的检测控制模块；控制反馈模块进行电压反馈的反馈控制模块；反馈模块连接在待测电容和周边电容之间，充电控制模块与待测电容、周边电容连接；检测控制模块与电容检测单元连接；反馈控制模块与反馈模块连接。
2.如权利要求1所述的电容检测装置，其特征在于所述反馈模块为源跟随器。
3.如权利要求2所述的电容检测装置，其特征在于所述源跟随器为缓冲器。
4.如权利要求1所述的电容检测装置，其特征在于该检测装置还包括用于选择去寄 生电容模式和普通模式的模式选择模块，所述模式选择模块连接在反馈模块和周边电容之 间。
专利摘要一种电容检测装置，待测电容为电容屏上触摸电容，装置包括电容检测单元，电容检测单元与待测电容连接；该装置还包括电容屏上待测电容的周边电容；将待测电容上电压反馈到周边电容的反馈模块；控制待测电容、周边电容进行充电的充电控制模块；控制电容检测单元对待测电容进行检测的检测控制模块；控制反馈模块进行电压反馈的反馈控制模块；反馈模块连接在待测电容和周边电容之间，充电控制模块与待测电容、周边电容连接；检测控制模块与电容检测单元连接；反馈控制模块与反馈模块连接。本装置通过反馈模块反馈待测电容的电压到周边电容，减小待测电容与周边电容之间的寄生电容对电容检测单元的影响，使电容检测装置灵敏度高、检测范围大。
文档编号G01R15/00GK201594117SQ20092026147
公开日2010年9月29日 申请日期2009年12月9日 优先权日2009年12月9日
发明者杨云, 樊春胜, 纪传瑞, 黄臣 申请人:比亚迪股份有限公司