[发明专利]静电电容检测电路以及输入设备

说明书

技术领域

本发明涉及检测触摸板、触摸传感器等的传感器上的微小的静电电容的变化的静电电容检测电路以及输入设备。

背景技术

以往，提出了适合在触摸板、触摸传感器等的输入设备中在噪声较多的环境下检测传感器电极间的微小的静电电容的变化的静电电容检测电路。

例如，日本专利第4275865号公报所公开的静电电容检测电路为了检测传感器电极间的互电容，采用了对于积分电容器、以驱动脉冲的上升边沿发生的定时（Timing）、从互电容进行电荷转送的结构。此外，在美国专利申请公开第2011－0273400说明书中公开的静电电容检测电路通过以发生驱动脉冲的两边沿的定时从互电容向两个积分电路进行电荷转送，对于低频率的噪声提高了滤波效果。

专利文献1：日本专利第4275865号公报

专利文献2：美国专利申请公开第2011－0273400号说明书

可是，形成传感器的驱动电极与检测电极之间的电极间电容（互电容）通常为几pF是较小的值，但因手指的接近带来的变化量更小，是几百fF的量级以下。因此，混入噪声的影响很大。作为混入噪声的原因，有来自装入触摸板或触摸传感器的系统的电源的噪声、或处于同系统内的液晶面板的驱动信号等，通过设备的复杂化等，这些噪声发生源的影响不能再被忽视。

在专利第4275865号公报所记载的检测电路的情况下，向积分电容器的电荷转送仅对驱动脉冲的上升边沿进行。因此，被手指等的操作体自身施加了噪声。或者，如果被检测静电电容的系统的电源施加噪声，则噪声被混入到转送的电荷中。如果施加的噪声的频率相对于积分期间变低，则混入噪声的平均化在积分期间中变得不充分，有在输出数据中更大地显现噪声的影响的缺点。

在美国专利申请公开第2011－0273400号说明书所记载的检测电路的情况下，通过在驱动脉冲的两边沿进行电荷转送，对于低频噪声的滤波效果提高，但是需要两个系统的使用运算放大器的积分电路，导致电路规模及耗电的增大。

发明内容

本发明是鉴于这样的情况而做出的，目的是提供一种能够抑制电路规模的扩大及耗电的增大、在外来噪声较多的环境下也能够抑制噪声的影响、能够以高的S/N比（信噪比）稳定地检测微小的静电电容的变化的静电电容检测电路。

本发明的静电电容检测电路的特征在于，具备：包含传感器电极的电极间电容的检测电荷及由外来噪声带来的电荷的信号流入的电荷积分电路；以及将上述电荷积分电路的输出从模拟信号转换为数字信号的A/D转换器；上述电荷积分电路具备对在上述电极间电容之间转送的电荷进行储存的电容器，由上述电容器对通过施加在上述传感器电极的驱动侧电极的驱动信号转送的电荷连续地积分。

根据上述静电电容检测电路，通过将在驱动信号的上升边沿和下降边沿分别转送的电荷用电容器连续地积分，将低频的外来噪声平均化，由此能够降低外来噪声的影响。此外，由于未使用两个系统的积分电路，所以能够通过最小限度的电路构成大幅地提高外来噪声耐受性。

本发明在上述静电电容检测电路中，上述电荷积分电路具备：电荷放大器，具有在反馈路径中设有上述电容器的运算放大器；以及切换电路，具有对施加在上述电容器的信号的方向进行切换的多个选择开关，该切换电路根据由施加在上述传感器电极的驱动侧电极的驱动信号引起的从上述传感器电极的检测侧电极流入的电荷的方向切换上述电容器的连接。

由此，能够在驱动信号的上升沿和下降沿的两边沿进行电荷转送，低频的噪声能够由运算放大器的反馈路径的电容器连续地积分，从而能够使外来噪声平均化。此外，由于未使用两个系统的积分电路，所以能够通过最小限度的电路构成大幅地提高噪声耐受性。

在上述静电电容检测电路中，其特征在于，具有对上述信号的向上述电荷放大器的流入期间进行控制的捕捉开关，通过该捕捉开关，将作为电荷放大器输出的模拟信号与模拟/数字转换的定时相匹配而进行捕捉。

由此，通过电荷放大器将低频的噪声用运算放大器的反馈路径的电容器连续地积分，并且能够抑制反复采样时的电荷放大器的模拟信号输出的因外来噪声带来的影响。

在上述静电电容检测电路中，其特征在于，在上述运算放大器的反馈路径上，将电阻元件、阻抗元件、有源元件或组合了阻抗元件及有源元件的电路网中的任一个相对于上述反馈路径并联地连接。

由此，在切换对运算放大器的反馈路径中的电容器施加的信号的方向的切换电路中，在切换中途多个选择开关连接状态都成为OFF的定时，能够抑制因开关的电荷注入的影响带来的运算放大器的输出变动。