[發明專利]采用電荷補償的互電容感測電路及方法

有效

• 申請號: 201310039785.9
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103134996A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 朱定飛;朱家訓
• 申請（專利權）人: 珠海中慧微電子有限公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G06F3/044
• 代理公司: 廣東秉德律師事務所 44291
• 代理人: 楊煥軍;閆有幸

1.一種采用電荷補償的互電容感測電路，其特征在于，包括：

被測電容Cm，其第一端連接驅動電路，第二端連接采樣控制電路的輸入；

驅動電路，在采樣控制電路進行采樣時，施加脈沖驅動信號Vin給被測電容Cm的第一端；

采樣控制電路，其第一端連接被測電容Cm的第二端，第二端連接基準電位電壓V_REF0，第三端連接電荷補償控制模塊；用于將被測電容Cm第二端初始化到基準電位V_REF0，還用于采樣時將被測電容Cm上的電荷注入給電荷補償控制模塊；

恒流補償模塊，受控下以恒定速率提供補償電荷給電荷補償控制模塊，對由被測電容Cm注入電荷補償控制模塊的電荷進行補償；

電荷補償控制模塊，初始化到工作零點后接收通過采樣控制電路注入的被測電容Cm上的電荷同時輸出偏離零點，或者接收恒流補償模塊提供的補償電荷同時輸出回歸零點；

過零檢測模塊，連接電荷補償控制模塊的輸出，并根據電荷補償控制模塊的輸出產生反轉信號；及

時間記錄模塊，連接過零檢測模塊的輸出，記錄由恒流源開始補償至所述反轉信號的時間周期。

2.根據權利要求1所述的采用電荷補償的互電容感測電路，其特征在于：所述的驅動電路為一個方波產生電路。

3.根據權利要求1所述的采用電荷補償的互電容感測電路，其特征在于：所述采樣控制電路由初始化開關和采樣開關構成，通過閉合初始化開關將被測電容Cm的第二端連接并初始化到基準電位電壓V_REF0，通過閉合采樣開關將使被測電容Cm的第二端連接電荷補償控制模塊的輸入并注入耦合電荷。

4.根據權利要求3所述的采用電荷補償的互電容感測電路，其特征在于：所述恒流補償模塊由一恒流源和其控制開關組成，控制開關的開合用于控制利用該恒流源進行電荷補償的時間。

5.根據權利要求4所述的采用電荷補償的互電容感測電路，其特征在于：所述恒流源是一個恒定電流源、或者是一個固定頻率的開關電容電路、或者是一個串接的電阻。

6.根據權利要求3或4所述的采用電荷補償的互電容感測電路，其特征在于：所述的電荷補償控制模塊由第一運算放大器OPA、積分電容C_INT和復位開關構成；第一運算放大器OPA的輸入端連接采樣控制電路的輸出，積分電容C_INT和第一運算放大器OPA共同構成一個能將注入電荷轉化為電壓輸出的電路；復位開關用于在采樣補償前將第一運算放大器OPA的輸入端-輸出端和積分電容C_INT電壓初始化至基準電壓V_REF0，當被測電容Cm的第二端連接至電荷補償控制模塊的輸入時，當被測電容Cm的第二端連接至電荷補償控制模塊的輸入時，由驅動信號耦合的電荷將轉移到積分電容C_INT上，且第一運算放大器OPA的輸出偏離初始值V_REF0。

7.根據權利要求6所述的采用電荷補償的互電容感測電路，其特征在于：所述過零檢測模塊由一個第二運算放大器CMP構成，其第一端連接至基準電壓V_REF1，第二端連接至電荷補償控制模塊的輸出，用于在電荷補償階段對電荷補償控制模塊的輸出進行過V_REF1點監測，當電荷補償控制模塊的輸出跨過V_REF1時，過零檢測模塊的輸出反轉。

8.根據權利要求7所述的采用電荷補償的互電容感測電路，其特征在于：所述時間記錄模塊由數字計數器構成，并以過零檢測模塊的輸出作為輸入，用于記錄從恒流源開始補償到過零檢測模塊輸出反轉整個過程的時間。