[发明专利]一种电荷放大器电路及其时序控制方法

说明书

本发明公开了一种电荷放大器电路，包括第一电容Cb、第二电容Cf、运算放大器U1、第一开关P1、第二开关P2、第三开关P3、第四开关P4、第五开关P5、第六开关P6以及第七开关P7。本发明还公开了电荷放大器电路的时序控制方法。本发明电荷放大器电路及其时序控制方法通过改变第一控制相位阶段给第一电容Cb充电的电压和第二控制相位阶段第一电容Cb的第二极板的稳态电压，使得在一定的第一电容Cb、第二电容Cf情况下，增大了可支持的屏体自电容范围，优化了电路性能，减小了物理版图面积，降低了单颗芯片的成本。

技术领域

本发明涉及放大器电路技术领域，尤其涉及一种电荷放大器电路及其时序控制方法。

背景技术

近年来，随着智能终端(智能手机、智能平板等)的快速普及，触摸屏控制技术迅速发展。触摸屏感知手指的触摸，将手指的触摸信号转换成电压信号，进行信号处理后送给上层控制系统，上层控制系统通过算法计算识别手指的动作并做出相应反馈。目前，广泛采用的触摸屏主要有两种：电阻屏和电容屏，随着技术日新月异的发展，电容屏越来越占据主导地位。在电容屏系统中，手指的触摸从电学特性上来说是电容的变化，电容是储存电荷的电路基本单元，因此，感知手指的触摸其实质就是感知电荷的变化量并将其转换成电压的变化量。电荷放大器就是将电荷信号转换成电压信号的一种器件、电路或者装置，已广泛应用于各种传感器中。

在集成电路设计领域，电路的物理版图面积直接决定单颗芯片的成本，是设计的一项重要指标。在电荷放大器现有技术中，要支持较大的屏体自电容，需要电荷放大器内部使用的两个电容也比较大，大的电容占用了较大的物理版图面积，增加了芯片成本。因此，在不显著降低电荷放大器电路性能的前提下研究怎样减小其物理版图面积很有必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电荷放大器电路及其时序控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：根据本发明的一方面，提供一种电荷放大器电路，包括：第一电容Cb、第二电容Cf、运算放大器U1、第一开关P1、第二开关P2、第三开关P3、第四开关P4、第五开关P5、第六开关P6以及第七开关P7；

具体的，第一开关P1一端和第二开关P2一端均与触摸屏的屏体自电容Cs的第一极板连接，第一开关P1另一端接地，第二开关P2另一端与第三开关P3一端、第四开关P4一端及第一电容Cb的第一极板连接，第四开关P4另一端与第一参考电压V1连接，第一电容Cb的第二极板与第五开关P5一端及第六开关P6一端连接，第五开关P5另一端接地，第六开关P6另一端与第一参考电压V1连接；

具体的，第三开关P3另一端与运算放大器U1反相输入端Vn、第二电容Cf的第一极板及第七开关P7一端均连接，运算放大器U1同相输入端Vp与第二参考电压V2连接，运算放大器U1输出端Vo与第二电容Cf的第二极板及第七开关P7另一端均连接为电路输出端Vo3；所述第一参考电压V1与第二参考电压V2不相等。

优选地，当第一开关P1、第四开关P4、第五开关P5及第七开关P7导通，且第二开关P2、第三开关P3及第六开关P6断开时，为第一控制相位阶段；

当第一开关P1、第四开关P4、第五开关P5及第七开关P7断开，且第二开关P2、第三开关P3及第六开关P6导通时，为第二控制相位阶段。

优选地，在第一控制相位阶段和第二控制相位阶段之间还包括第三控制相位阶段；

当第二开关P2及第五开关P5导通时，且第一开关P1、第三开关P3、第四开关P4、第六开关P6及第七开关P7断开时，为第三控制相位阶段。

优选地，在第一控制相位阶段，第一参考电压V1对第一电容Cb进行充电，充电完成后，第一电容Cb的第一极板的电荷为Q₃，Q₃的计算公式为：