[發明專利]一種觸摸屏電容檢測電路

有效

• 申請號: 202011566325.8
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112798872B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 張瑛;周夢波;蔣文超;張靖宇
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

一種觸摸屏電容檢測電路，包括主放大單元和寄生電容校準回路，主放大單元將輸入的電容量轉化為電壓量，寄生電容校準回路消除寄生電容帶來的影響；檢測電路的輸入為待測電容Csubgt;x/subgt;和寄生電容Csubgt;par/subgt;，待測電容Csubgt;x/subgt;輸入路中設有開關Ksubgt;1/subgt;；其中，主放大單元包括運算放大器、并聯在反相輸入端和輸出端之間的分路以及同相輸入端的接地支路和參考電壓輸入支路；寄生電容校準回路包括依次相連的補償電路、運算放大器、校準電路和比較器。本電容檢測電路，通過增加的寄生電容校準回路能夠完全消除輸入端寄生電容的影響，即使輸入端寄生電容隨環境發生變化，也能準確測量輸入端電容的變化量。

技術領域

本發明屬于集成電路技術領域，具體涉及一種觸摸屏電容檢測電路。

背景技術

電容檢測電路連接電容式傳感器與信號處理電路，它將傳感器檢測到的電容容值轉換為電信號，通常，相較于電壓式或者電流式傳感器，電容式傳感器后端的電容測量具有更高的復雜度。

由于人手接觸觸摸屏產生的電容容值非常小，一般低于1pF，然而，相較于所測量的1pF的微小電容，檢測電路芯片引腳的寄生電容一般可以達到幾皮法。因此電容檢測電路需要消除寄生電容的影響來測量觸摸屏上的微小電容。目前圍繞電容檢測所設計的電路一般為通用型，檢測范圍比較大，沒有針對微小的待測電容和較大的寄生電容來設計。

發明內容

本發明考慮到外部環境干擾，比如溫度變化、濕度變化，會對寄生電容容值產生影響的問題，提出一種觸摸屏電容檢測電路，采用有效的寄生電容校準技術以減小或消除寄生電容對檢測結果的影響。

一種觸摸屏電容檢測電路，包括并聯的主放大單元和寄生電容校準回路，主放大單元將輸入的電容量轉化為電壓量，寄生電容校準回路消除寄生電容帶來的影響；所述檢測電路的輸入為待測電容C_x和寄生電容C_par，待測電容C_x輸入路中設有開關K₁；

其中，主放大單元包括運算放大器、并聯在反相輸入端和輸出端之間的分路以及同相輸入端的接地支路和參考電壓輸入支路；

寄生電容校準回路包括依次相連的補償電路、運算放大器、校準電路和比較器。

進一步地，所述并聯在反相輸入端和輸出端之間的四條分路分別為：開關S₄，電感R_fb，電容C_fb2串聯開關S₂，電容C_fb1串聯開關S₁。

進一步地，所述同相輸入端的接地支路中串聯有開關S₅。

進一步地，所述同相輸入端的參考電壓V_ref輸入支路中串聯有開關S₆。

進一步地，所述補償電路包括補償電容C_com、并聯的開關S₁和開關S₃，以及與開關S₃相連的開關S₅和開關S₆，其中開關S₅接地，開關S₆連接運算放大器的輸出端。

進一步地，所述運算放大器同相輸入端連接校準電路，反相輸入端和輸出端之間并聯電阻R₁，并通過電阻R₂接地。

進一步地，所述校準電路包括MOS開關管、校準電容C_charge、以及并聯在校準電容容C_charge兩端的開關S₀和并聯在MOS開關管和校準電容兩端的開關S₃。