[實(shí)用新型]電容傳感裝置和電子設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202022396266.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN213461708U
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程濤;張忠;謝偉軍;吳文杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海艾為電子技術(shù)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03K17/96
• 分類(lèi)號(hào): H03K17/96
• 代理公司: 深圳市嘉勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44651
• 代理人: 王敏生

本申請(qǐng)公開(kāi)一種電容傳感裝置和一種電子設(shè)備，所述電容傳感裝置包括：電容檢測(cè)電路，用于連接至傳感電容，產(chǎn)生與傳感電容的電容變化值相對(duì)應(yīng)的傳感信號(hào)；所述電容檢測(cè)電路包括補(bǔ)償模塊和電容轉(zhuǎn)數(shù)字模塊；所述補(bǔ)償模塊連接至所述傳感信號(hào)的輸出端，用于根據(jù)在傳感電容未發(fā)生變化時(shí)所述傳感信號(hào)的大小提供寄生補(bǔ)償電容；所述電容轉(zhuǎn)數(shù)字模塊與所述補(bǔ)償模塊和所述傳感電容連接，用于輸出所述傳感信號(hào)；所述補(bǔ)償模塊包括具有不同電容補(bǔ)償精度的至少兩個(gè)補(bǔ)償單元，分別連接至所述電容轉(zhuǎn)數(shù)字模塊，所述補(bǔ)償單元包括逐次逼近補(bǔ)償電路，用于根據(jù)各自的補(bǔ)償精度逐次調(diào)整各自的補(bǔ)償電容值。上述電容傳感裝置的寄生電容補(bǔ)償精準(zhǔn)度較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電容傳感裝置和一種電子設(shè)備。

背景技術(shù)

電容式傳感器是將被測(cè)物理量或機(jī)械量轉(zhuǎn)換成為電容量變化的一種轉(zhuǎn)換裝置，電容式傳感器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到工業(yè)及消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域，如：壓力、位移、加速度、厚度、液位等測(cè)量。

通過(guò)電容檢測(cè)電路，可把傳感器電容的變化量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。測(cè)知電信號(hào)的大小，可判斷被測(cè)量的大小。這就是電容式傳感器的基本工作原理。電容傳感器的電容(Cx)包括兩個(gè)部分，寄生電容(Cp)和可變電容(ΔC)，其中寄生電容Cp為一固定電容值，當(dāng)手指接近傳感器時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電容傳感器的可變電容ΔC發(fā)生變化。

對(duì)于自電容結(jié)構(gòu)的電容傳感器，自電容只有一個(gè)極板，極板與地之間形成固有的寄生電容Cp，當(dāng)手指接近傳感器時(shí)，手指與傳感器極板之間形成一個(gè)可變電容ΔC。由于人體電容相對(duì)較大，其電位相當(dāng)于地，因此ΔC與手指和極板間距離相關(guān)。通過(guò)檢測(cè)ΔC的大小，就可以判斷手指是否接近或者計(jì)算手指的距離。對(duì)于互電容結(jié)構(gòu)的電容傳感器，互電容包括兩個(gè)極板，兩個(gè)極板之間形成一個(gè)固有的寄生電容CP。由于人體電容相對(duì)較大，其電位相當(dāng)于地，當(dāng)手指接近傳感器時(shí)，兩個(gè)極板間的電場(chǎng)線(xiàn)被手阻斷，所以傳感電容的兩個(gè)極板間的電容減小，其電容值變成：C_X＝C_P-ΔC。通過(guò)測(cè)量Cx的變化，就可判斷手指是否觸摸及觸摸的位置。

在實(shí)際應(yīng)用中，寄生電容Cp的值可能遠(yuǎn)大于可變電容ΔC，而真正對(duì)于傳感有效的電容是可變電容ΔC的值。如果寄生電容Cp過(guò)大，容易導(dǎo)致電容檢測(cè)電路飽和，而無(wú)法檢測(cè)出ΔC的變化。因此，需要對(duì)傳感器固有的寄生電容進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償后的寄生電容Cp’為：CP’＝Cp-Cb，Cb為補(bǔ)償電容值。

無(wú)論是采用哪種電容結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，寄生電容補(bǔ)償?shù)哪康木褪钦业胶线m的補(bǔ)償電容值Cb，使得Cp’等于或盡可能接近0，使得在可變電容ΔC＝0時(shí)，傳感裝置的輸出信號(hào)在零附近，從而當(dāng)有物體接近時(shí)，可變電容ΔC發(fā)生的變化能夠有效反映在輸出信號(hào)的變化上。

現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行寄生電容補(bǔ)償，通常在電容檢測(cè)電路所在芯片內(nèi)部的寄生電容補(bǔ)償模塊進(jìn)行寄生電容補(bǔ)償，所述寄生電容補(bǔ)償模塊通常包括電容型DAC，電容型DAC包括電容陣列，通過(guò)調(diào)整所述DAC電容陣列的電容值，調(diào)整補(bǔ)償電容值。

現(xiàn)有技術(shù)的寄生電容補(bǔ)償方法的電容補(bǔ)償精度還有待進(jìn)一步的提高。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電容傳感裝置和一種電子設(shè)備，以解決現(xiàn)有的電容補(bǔ)償精度較低的問(wèn)題。

本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N電容傳感裝置，包括：電容檢測(cè)電路，用于連接至傳感電容，產(chǎn)生與傳感電容的電容變化值相對(duì)應(yīng)的傳感信號(hào)；所述電容檢測(cè)電路包括補(bǔ)償模塊和電容轉(zhuǎn)數(shù)字模塊；所述補(bǔ)償模塊連接至所述傳感信號(hào)的輸出端，用于根據(jù)在傳感電容未發(fā)生變化時(shí)所述傳感信號(hào)的大小提供寄生補(bǔ)償電容，以消除所述傳感電容的寄生電容對(duì)傳感信號(hào)的影響；所述電容轉(zhuǎn)數(shù)字模塊與所述補(bǔ)償模塊和所述傳感電容連接，用于根據(jù)所述傳感電容以及所述補(bǔ)償模塊輸出的電信號(hào)，輸出所述傳感信號(hào)；所述補(bǔ)償模塊包括具有不同電容補(bǔ)償精度的至少兩個(gè)補(bǔ)償單元，分別連接至所述電容轉(zhuǎn)數(shù)字模塊，所述補(bǔ)償單元包括逐次逼近補(bǔ)償電路，用于根據(jù)各自的補(bǔ)償精度逐次調(diào)整補(bǔ)償電容值。

可選的，所述至少兩個(gè)補(bǔ)償單元位于同一芯片內(nèi)。