[发明专利]用于测量电容的设备和方法及用所述设备和方法的传感器

说明书

描述一种用于测量由感测板和对向板形成的电容的设备，感测板包括第一副板和第二副板。设备包括(a)第一积分器，包括第一积分器输入端、连接到第一参考电压的第一积分器参考端以及用于提供第一输出电压的第一积分器输出端，第一输出电压指示连接到第一积分器输入端的电容，(b)第二积分器，包括第二积分器输入端、耦合到第二参考电压的第二积分器参考端以及用于提供第二输出电压的第二积分器输出端，第二输出电压指示连接到第二积分器输入端的电容，(c)开关电路，和(d)输出电路，耦合到第一积分器输出端和第二积分器输出端，并适用于基于第一输出电压与第二输出电压之间的差来产生输出信号，输出信号指示由感测板和对向板形成的电容。

技术领域

本发明涉及电容测量领域，特定来说，涉及用于测量由感测板和对向板形成的电容的设备和方法。本发明另外涉及使用该设备和方法的指纹传感器。

背景技术

将电容测量装置集成到电源供电的装置中可致使噪声耦合到该装置中且因此影响测量结果。可例如测量人体部分与感测电极阵列之间的电容的电容测量装置可展现由源自开关模式电源的噪声或耦合于装置的接地电势与身体电势之间的所拾取RF噪声所导致的性能问题。这类噪声可调节受测试的电容器的底板，从而产生测量误差。

因此，可需要简单有效的方式来抑止上文所论述的噪声。

发明内容

可通过根据权利要求书独立项的标的物来满足此需求。在权利要求书附属项中阐明本发明的有利实施例。

根据第一方面，本文提供了一种用于测量由感测板和对向板形成的电容的设备，其中该感测板包括第一副板和第二副板，该第一副板和该第二副板电隔离。该设备包括(a)第一积分器，该第一积分器包括第一积分器输入端、连接到第一参考电压的第一积分器参考端以及用于提供第一输出电压的第一积分器输出端，该第一输出电压指示连接到该第一积分器输入端的电容，(b)第二积分器，该第二积分器包括第二积分器输入端、耦合到第二参考电压的第二积分器参考端以及用于提供第二输出电压的第二积分器输出端，该第二输出电压指示连接到该第二积分器输入端的电容，(c)开关电路，该开关电路适用于在第一测量时间点，使该第一积分器输入端连接到该第一副板并且使该第二积分器输入端连接到该第二副板，并且在第二测量时间点，使该第一积分器输入端连接到该第二副板并且使该第二积分器输入端连接到该第一副板，和(d)输出电路，其耦合到该第一积分器输出端和该第二积分器输出端，并且适用于基于该第一输出电压与该第二输出电压之间的差来产生输出信号，该输出信号指示由该感测板和该对向板形成的该电容。

此方面基于如下构思：针对电隔离的副板执行第一并行同步积分可用以消除时变共模噪声，且针对互换的副板执行(后续)第二并行同步积分可用以进一步消除将感测板空间分离成副板所引入的非时变误差，具体地说，由副板当中的大小差异引入的非时变误差。进而，可获得高精确度电容测量。

在操作中，在第一积分器耦合到第一副板且第二积分器耦合到第二副板时，第一积分器和第二积分器首先执行积分对(在第一测量时间点开始)。此后，在第一积分器耦合到第二副板且第二积分器耦合到第一副板时，第一积分器和第二积分器继续执行第二积分对(在第二测量时间点开始)。换句话说，该等副板在第二积分期间互换。因此，两个积分器(即，第一积分器和第二积分器)都执行对应于完整感测板的两阶段式积分。第一积分器首先在连接到第一副板时进行积分并且接着在连接到第二副板时进行积分，而第二积分器首先在连接到第二副板时进行积分并且接着在连接到第一副板时进行积分。输出电路接着减去积分结果，即确定第一输出电压与第二输出电压之间的差，并且使用该差确定指示由感测板(第一副板和第二副板)和对向板形成的电容的输出信号。

根据实施例，输出电路另外适用于基于第一参考电压与第二参考电压之间的差来产生输出信号。

通过将不同参考电压应用于第一积分器和第二积分器并且假设共模噪声在积分期间是恒定的，可展示当减去积分结果时抵消共模噪声。