[发明专利]一种测量电容系统及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及电容测量领域，具体涉及一种电容测量方法与测量电容系统。

背景技术

电容测量技术广泛应用于各种领域之中，比如触摸感应、距离感应等。现有的技术在测量电容值时，对电容充电或放电时间单独测量，这存在一定的局限性，不利于误差的累积和测量精度的提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量电容系统及其测量方法；通过锁存器来控制待测电容的充放电，使得待测电容的充电和放电的过程迅速衔接，便于测量误差的累积，达到提高测量的精度的目的。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种测量电容系统，包含：充电电流源，其一端接入电流电压VDD；另一端通过第一控制开关与待测电容的第一端电性连接；所述待测电容的第二端接地；所述充电电流源用于对所述待测电容进行充电。放电电流源，其一端接地，另一端通过第二控制开关与所述待测电容的第一端电性连接；所述放电电流源用于对所述待测电容进行放电。比较器组，其输入端与所述待测电容的第一端连接，以获取待测电容的电压值V_cap，在比较器组中与设定的参考电压阈值进行比较。锁存器，其输入端与比较器组的输出端电性连接；锁存器的第一输出端对应与所述第一控制开关连接，第二输出端与所述第二控制开关连接。计数器组，其对应与所述锁存器的任意一个输出端连接，用于对锁存器输出的电平信号的周期以及输入到计数器组的时钟脉冲信号clk的周期进行计数。根据所述比较器组提供的比较结果，所述锁存器输出使第一与第二控制开关切换导通的信号，使得所述充电电流源与放电电流源周期性地对待测电容进行充放电，直至所述计数器组完成计数。

优选地，所述比较器组进一步包含：第一比较器与第二比较器；所述第一比较器的同相输入端输入第一参考电压阈值V_refh，所述第一比较器的反相输入端和所述第二比较器的同相输入端分别与待测电容的第一端电性连接；所述第二比较器的反相输入端输入第二参考电压阈值V_refl；其中，所述第一参考电压阈值V_refh>第二参考电压阈值V_refl。

优选地，所述第一比较器的输出端输出电平信号d1，其与锁存器的第一输入端连接。所述第二比较器的输出端输出电平信号d2，其与锁存器的第二输入端连接。所述锁存器的第一输出端输出电平信号d3，其第二输出端输出电平信号d4。当V_refh>V_cap，V_refl>V_cap时，所述比较器组输出电平信号d1＝1，d2＝0；所述锁存器组输出电平信号d3＝1，d4＝0；所述第一控制开关导通，第二控制开关断开，待测电容充电。当待测电容的电压值V_cap＝V_refl时，所述电平信号d1＝1，d2＝1；所述电平信号d3＝1，d4＝0；待测电容继续充电。当待测电容的电压值V_cap＝V_refh时,所述电平信号d1＝0，d2＝1；所述电平信号d3＝0，d4＝1；所述第一控制开关断开，第二控制开关导通，待测电容放电；此时，V_refh>V_cap>V_refl，所述电平信号d1＝1，d2＝1；所述电平信号d3＝0，d4＝1，待测电容继续放电。当待测电容的电压值V_cap＝V_refl时,所述电平信号d1＝1，d2＝0；所述电平信号d3＝1，d4＝0，待测电容充电。

优选地，所述计数器组包含：第一计数器；所述第一计数器的clk端与锁存器的第一输出端或第二输出端电性连接；其复位端rstb接入触发锁存器开始工作的start信号；其输入端din用于设置对锁存器的第一输出端输出的电平信号d3的周期或第二输出端输出的电平信号d4的周期进行计数的次数M；其输出端out用于输出表示测试完成的finish信号。

优选地，所述计数器组还包含与门，通过该与门和所述第一计数器连接的第二计数器。所述与门的三个输入端分别接入时钟脉冲信号clk、start信号、finish信号的反相信号，所述与门的输出端与第二计数器的时钟端clk连接；所述第二计数器的复位端rstb接入start信号，其输出端out输出第二计数器所记录的从start信号至finish信号之间的时钟脉冲信号clk的周期数N。