[发明专利]比率度量自电容代码转换器

说明书

描述了用于将自电容转换成数字值的电路、系统和方法。一对电荷转移电路，每个包括死区开关网络、传感器电容器或调制电容器以及可以耦合到比较器的积分电容器，该比较器被配置为产生代表其中一个电荷转移电路的传感器电容器的电容的比特流输出。

相关申请

本申请是于2016年6月30日提交的第15/199,559号美国非临时专利申请的国际申请，其要求于2016年4月29日提交的第62/329,937号美国临时申请的权益，这两个申请通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及感测系统，更具体地，涉及可配置成测量自电容或将自电容转换成表示电容的数字值的电容感测系统。

背景

电容感测系统可感测电极上生成的电信号，该电信号反映电容的变化。电容的这种变化可指示触摸事件(即，对象与特定电极的接近)。电容式感测元件可用于替代机械按钮、旋钮和其它类似的机械用户接口控制。电容式感测元件的使用允许消除复杂的机械式开关和按键，提供了在恶劣条件下可靠操作。此外，电容式感测元件广泛应用于现代客户应用中，在现有产品中提供新的用户界面选项。电容式感测元件的范围可以从单个按钮到以电容式感测阵列的形式布置的用于触摸感测表面的大量按钮。

电容式感测元件阵列通过测量电容式感测元件的电容并寻找电容的增量(变化)来工作，该电容的增量指示导电对象的触摸或存在。当导电对象(例如，手指、手或其他对象)与电容式感测元件接触或非常接近时，电容改变并且检测到导电对象。电容式触摸感测元件的电容变化可通过电路来测量。电路将所测量的电容式感测元件的电容转换为数字值。

有两种典型的电容类型：1)互电容，其中电容感测电路有权访问电容器的两个电极；2)自电容，其中电容感测电路仅有权访问电容器的一个电极，其中第二电极连到DC电压电平或寄生耦合到接地。触摸面板有(1)和(2)两种类型的电容分布式负载，并且一些触摸解决方案唯一地或者以其各种感测模式的混合形式来感测两种电容。

附图说明

图1图示了根据一个实施例的电容测量系统。

图2图示了根据一个实施例的比率度量电容代码转换器(ratiometriccapacitance to code converter)。

图3图示了根据一个实施例的比率度量电容代码转换器的电压波形。

图4图示了根据一个实施例的不同比例的传感器、调制和积分电容的累积的电压波形。

图5图示了根据一个实施例的具有不同时钟源的比率度量电容代码转换器。

详细描述

图1图示了电容感测系统100，该电容感测系统可以结合本申请提出的比率度量电容代码转换器。系统100可以包括耦合到感测电路110的至少一个电容感测电极101。在一个实施例中，感测电路110可以包括集成到单个设备中的电路。在另一实施例中，感测电路110的各个组件可以分布在几个分立组件之间。为了便于解释，这里将感测电路110描述为单个集成电路设备。感测电极101可以通过输入端105耦合到感测电路110。输入端105可以耦合到接收信道120的输入端。接收信道120可以被配置为诸如利用所提出的比率度量电容代码转换器将电容转换成数字值。接收信道120可以耦合到外部组件125，这对于转换可能是必要的。外部组件可以通过输入端106耦合到感测电路110。接收信道120可以耦合到判定逻辑130和MCU 140。