[发明专利]一种具有高精度低功耗的互电容变化测量电路

权利要求书

1.一种互电容变化的检测方法，其工作方法的特征在于：利用一组开关电路，电流源和被测互电容产生一个放电电路，对被检测互电容在时钟高半周期间歇放电。利用另外一组开关电路和一个电压跟随器构成一个稳压回路在时钟低半周期维持被检查互电容的电压值，同时利用另外一组开关电路和被检测互电容构成一个脉冲充放电电路，对被检测互电容进行固定周期充放电。在时钟高半周期当被检测电容上的电压小于参考电压时，开关电路将停止放电电流源对检测互电容的放电。在时钟的上升沿到来之前，开关电路将把检测端与被检测互电容连接起来并断开互电容与电压跟随器的连接，所以时钟的上升沿将会对该互电容的检测端进行充电，其检测端电压将立刻上升，而当其电压高于参考电压时放电开关控制将会对被检测互电容进行放电。此后由于被测互电容的放电开关电路的持续放电，电压将逐渐下降直至低于参考电压并关闭放电通路，在时钟的低沿到来之前，开关电路会断开检测端与被检测互电容的连接并将电压跟随器与被检测互电容相连，所以由于电压跟随器的作用使得时钟的下降沿不会影响被检测互电容的电压值，重复之前的过程。通过测量一定时间长度内被检测互电容上的放电时间长度，通过分析这时间长度的变化或者它们的比值的变化，可以测量到被测互电容的变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其测量步骤的特征在于：

1)对被检测互电容进行预充电，使之初始电压建立在参考电压(Vref)上。

2)通过脉冲发生器在时钟上升沿对被测互电容进行周期性充电。

3)当被测电容高于参考电压时，启动开关放电电路，对被测电容进行放电。并使得放电电流大于脉冲发生器单周期所产生的充电电流，这样，被测电容上的电压逐渐降低，当电压低于参考电压以后，停止放电过程。

4)脉冲发生器在时钟的低沿将会对被测互电容放电，此时开关电路将使用电压跟随器稳定被测点的电压，此后，可以重复步骤2)，3)和步骤4)多次。

5)利用计数器测量一个或者多个充放电周期内放电电流源开启的时间长度。通过观察放电时间的变化，可以得知被测互电容的变化。

3.根据权利要求1所述的方法，本发明的电路包括被测互电容及相应的开关电路、电流源、脉冲发生器及其相应的电压跟随器、比较器和计时器。

4.根据权利要求3所述的电路，其电路包括一个被测互电容(1)，其特征是：

1)该互电容(1)的电压是围绕着参考电压值附近变化

2)该互电容(1)是通过放电电流源(7)及相应的开关电路进行放电 

3)该互电容(1)是通过脉冲发生器A(4)及相应的开关电路进行充放电

4)该互电容(1)可以通过电压跟随器(5)及相应的开关电路稳定其电压

5)该互电容(1)的电压输入到比较器(6)，与参考电压(Vref)比较，输出用于控制放电电流源的放电过程。

5.根据权利要求3所述的电路，其电路包括一个脉冲发生器A(7)，其特征在于：

1)其脉冲频率可以调整，以控制被测互电容(1)的充电电流大小。

6.根据权利要求3所述的电路，其电路包括一个电压比较器(6)，其特征在于：

1)其输入一端为被测互电容的测试端电压，另外一端接到参考电压Vref上；这些电压输入可以是直接接入或者是通过电阻、电压缓冲器等其它间接接入方法

2)其输出控制放电电流源(7)的工作使能，当滤波电容电压低于Vref时，放电电流源(7)停止工作

3)其输出同时也可以控制计数器(9)的计数，以记录对被测互电容(1)的放电时间。

7.根据权利要求3所述的电路，其电路包括一个计数器(9)，其特征在于：

1)计数器(9)用于记录测量周期内被测互电容(1)的放电时间

2)计数器(9)的工作使能由比较器(6)的输出控制。

8.根据权利要求3所述的电路，电路中包含一个电压跟随器，其特征在于：

1)在时钟下降沿稳定被测互电容测试端的电压。