[发明专利]一种电流注入补偿电容检测电路及方法

说明书

本发明属于微电子技术邻域，公开了一种电流注入补偿电容检测电路及方法，电流注入补偿电容检测电路包括：时钟控制电路，生成时钟控制信号，控制电路中所有开关即S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆的闭合状态；电容检测电路，其中电容电压转换电路将待测电容或电路中寄生电容的容值转换成模拟电压信号，模数转换器电路将模拟电压信号转换为N位数字信号输出；电流注入补偿电路，利用开关S₂控制基准电流源电路向电容电压转换电路注入合适时间的电流，用以消除电路中寄生电容对待测电容的影响；本发明提出了基于时间可调的电流注入补偿的电容检测电路，消除电路中寄生电容对检测电容的影响，提高电路的检测精度、抗干扰能力。

技术领域

本发明属于微电子技术邻域，尤其涉及一种电流注入补偿电容检测电路及方法。

背景技术

目前，很多电子产品均采用触摸屏作为信息输入设备以实现人与电子产品的交互，例如，手机、平板、智能手表、GPS(全球定位系统)、PMP(MP3，MP4等)等。触摸屏由于具有触控操作简单、便捷、可定制等特点被广泛应用于各种便携式设备中。随着人们对便携式电子设备的需求不断提高，对触摸屏技术也提出了更高的需求。现有技术中，通常采用检测触摸屏中感应电容形成的自电容的变化情况来判断感应单元是否被触摸，因此，如何精确检测触摸屏中自电容在被触摸时的变化十分重要，即对电容检测电路的精度提出了更高的要求。

传统的电容式触摸感应检测技术一般将电容放置于振荡器中，通过检测振荡器频率的变化来判断电容值的变化。基本原理为：当电容式触摸屏没有被触摸时，振荡器会有一个固定的充放电周期，当电容式触摸屏被触摸时，电路中电容会增大，导致振荡器的周期变长，通过检测振荡器周期的变化及变化情况可以判断电容式触摸屏是否被触摸。然而，该检测方法容易受到外界的干扰，同时检测精度和稳定性比较差。

在实际电路中使用最多的是利用电容电压转换原理检测电容，利用电容中存储的电荷与两极板间电压差的关系以及电荷守恒原理，可将电容值转换成模拟电压信号，该技术具有原理简单、易实现等优点，但易受到外界环境干扰。这种检测技术仅适合容性变化范围较大的场合，另外电路中等效寄生电容也会对电容检测电路的结果造成一定的误差。

有鉴于此，如今需要设计一种新的电容检测电路，以便克服现有电容检测电路的上述缺陷，尤其是电路中寄生电容对检测结果造成的影响。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)传统的电容式触摸感应检测技术通过检测振荡器频率的变化来判断电容值的变化，易受到外界的干扰，并且检测精度和稳定性比较差。

(2)现有技术中使用最多的是利用电容电压转换原理检测电容，易受到外界环境干扰；这种检测技术仅适合容性变化范围较大的场合，另外电路中等效寄生电容也会对电容检测电路的结果造成一定的误差。

(3)电路中寄生电容的容值数量级一般在pF级，而待测电容一般是0～1pF，因此寄生电容对待测电容的产生较大的影响；

(4)若未消除寄生电容，则电容电压转换电路将待测电容和寄生电容转换成模拟电压，再经模数转换器电路转换成对应的N位数字信号，其中由于寄生电容容值大于待测电容，因此数字信号中大部分的范围都被寄生电容转换成对应的电压值所占据，增加了模数转换器的设计难度。

解决以上问题及缺陷的难度为：

针对上述问题，只有先消除寄生电容的影响后，才能更好地检测待测电容的值。因而本发明提出了一种电流注入补偿电容检测的方法来消除寄生电容的影响。

难度：不同芯片或电路中寄生电容值各不相同，因此需要一种时间可调的电流注入补偿方法，以消除不同容值的寄生电容对检测结果的影响。

所以本发明提出一种时间可调的电流注入补偿检测电路。