[發明專利]靜電電容檢測電路以及輸入設備

有效

• 申請號: 201310331780.3
• 申請日: 2013-08-01
• 公開（公告）號: CN103577015B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 藤由達巳
• 申請（專利權）人: 阿爾卑斯電氣株式會社
• 主分類號: G06F3/044
• 分類號: G06F3/044
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 徐殿軍

技術領域

本發明涉及檢測觸摸板、觸摸傳感器等的傳感器上的微小的靜電電容的變化的靜電電容檢測電路以及輸入設備。

背景技術

以往，提出了適合在觸摸板、觸摸傳感器等的輸入設備中在噪聲較多的環境下檢測傳感器電極間的微小的靜電電容的變化的靜電電容檢測電路。

例如，日本專利第4275865號公報所公開的靜電電容檢測電路為了檢測傳感器電極間的互電容，采用了對于積分電容器、以驅動脈沖的上升邊沿發生的定時（Timing）、從互電容進行電荷轉送的結構。此外，在美國專利申請公開第2011－0273400說明書中公開的靜電電容檢測電路通過以發生驅動脈沖的兩邊沿的定時從互電容向兩個積分電路進行電荷轉送，對于低頻率的噪聲提高了濾波效果。

專利文獻1：日本專利第4275865號公報

專利文獻2：美國專利申請公開第2011－0273400號說明書

可是，形成傳感器的驅動電極與檢測電極之間的電極間電容（互電容）通常為幾pF是較小的值，但因手指的接近帶來的變化量更小，是幾百fF的量級以下。因此，混入噪聲的影響很大。作為混入噪聲的原因，有來自裝入觸摸板或觸摸傳感器的系統的電源的噪聲、或處于同系統內的液晶面板的驅動信號等，通過設備的復雜化等，這些噪聲發生源的影響不能再被忽視。

在專利第4275865號公報所記載的檢測電路的情況下，向積分電容器的電荷轉送僅對驅動脈沖的上升邊沿進行。因此，被手指等的操作體自身施加了噪聲。或者，如果被檢測靜電電容的系統的電源施加噪聲，則噪聲被混入到轉送的電荷中。如果施加的噪聲的頻率相對于積分期間變低，則混入噪聲的平均化在積分期間中變得不充分，有在輸出數據中更大地顯現噪聲的影響的缺點。

在美國專利申請公開第2011－0273400號說明書所記載的檢測電路的情況下，通過在驅動脈沖的兩邊沿進行電荷轉送，對于低頻噪聲的濾波效果提高，但是需要兩個系統的使用運算放大器的積分電路，導致電路規模及耗電的增大。

發明內容

本發明是鑒于這樣的情況而做出的，目的是提供一種能夠抑制電路規模的擴大及耗電的增大、在外來噪聲較多的環境下也能夠抑制噪聲的影響、能夠以高的S/N比（信噪比）穩定地檢測微小的靜電電容的變化的靜電電容檢測電路。

本發明的靜電電容檢測電路的特征在于，具備：包含傳感器電極的電極間電容的檢測電荷及由外來噪聲帶來的電荷的信號流入的電荷積分電路；以及將上述電荷積分電路的輸出從模擬信號轉換為數字信號的A/D轉換器；上述電荷積分電路具備對在上述電極間電容之間轉送的電荷進行儲存的電容器，由上述電容器對通過施加在上述傳感器電極的驅動側電極的驅動信號轉送的電荷連續地積分。

根據上述靜電電容檢測電路，通過將在驅動信號的上升邊沿和下降邊沿分別轉送的電荷用電容器連續地積分，將低頻的外來噪聲平均化，由此能夠降低外來噪聲的影響。此外，由于未使用兩個系統的積分電路，所以能夠通過最小限度的電路構成大幅地提高外來噪聲耐受性。

本發明在上述靜電電容檢測電路中，上述電荷積分電路具備：電荷放大器，具有在反饋路徑中設有上述電容器的運算放大器；以及切換電路，具有對施加在上述電容器的信號的方向進行切換的多個選擇開關，該切換電路根據由施加在上述傳感器電極的驅動側電極的驅動信號引起的從上述傳感器電極的檢測側電極流入的電荷的方向切換上述電容器的連接。

由此，能夠在驅動信號的上升沿和下降沿的兩邊沿進行電荷轉送，低頻的噪聲能夠由運算放大器的反饋路徑的電容器連續地積分，從而能夠使外來噪聲平均化。此外，由于未使用兩個系統的積分電路，所以能夠通過最小限度的電路構成大幅地提高噪聲耐受性。

在上述靜電電容檢測電路中，其特征在于，具有對上述信號的向上述電荷放大器的流入期間進行控制的捕捉開關，通過該捕捉開關，將作為電荷放大器輸出的模擬信號與模擬/數字轉換的定時相匹配而進行捕捉。

由此，通過電荷放大器將低頻的噪聲用運算放大器的反饋路徑的電容器連續地積分，并且能夠抑制反復采樣時的電荷放大器的模擬信號輸出的因外來噪聲帶來的影響。

在上述靜電電容檢測電路中，其特征在于，在上述運算放大器的反饋路徑上，將電阻元件、阻抗元件、有源元件或組合了阻抗元件及有源元件的電路網中的任一個相對于上述反饋路徑并聯地連接。

由此，在切換對運算放大器的反饋路徑中的電容器施加的信號的方向的切換電路中，在切換中途多個選擇開關連接狀態都成為OFF的定時，能夠抑制因開關的電荷注入的影響帶來的運算放大器的輸出變動。