[发明专利]电容检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及电子领域，特别涉及电容检测电路。 

背景技术

目前，电容触摸技术发展迅速，给人们生活带来了很大便利，该技术首先将触控检测区域划分为若干横竖相交的格点，再通过检测格点电容值的变化，得出的触摸点的位置信息。 

电容触摸技术如果按照具体实现来分类，则包括电容按键，自感电容屏，互感电容屏。其中电容按键和自感电容屏中，其待测电容大小变换范围很大，一些小的触摸电路板中，自感电容容值只有几皮法，而在一些大的电容触摸屏，或者大的电容按键中，其自感电容值可能达到上百皮法。 

传统的检测方式的检测原理为：当积分开始时，在第一个阶段，如图1所示，积分电容Ci进行清零复位，待检测电容Cs则被充电至参考电压Vref，这个阶段可以称之为采样阶段。在第二个阶段，通过开关将Cs上端与运算放大器A0的正输入端相连，如图2所示。假设运算放大器理想，则在第二个阶段结束时，运算放大器输入端电压相等；此时，采样电容Cs两端电位均为零，即待检测电容Cs上的电荷全部转移至了积分电容Ci，此阶段称为电荷转移阶段或积分阶段。这两个阶段合起来称为一个电荷转移周期或者称为积分周期，在实际使用中，会根据需要进行反复的电荷转移，即实现积分，值得注意的是，积分电容的清零只有在积分开始的第一个积分周期发生。根据电荷守恒原理，可以得出每次电荷转移后，运放输出电压的变化为： 

Vref*Cs=ΔVout*Ci⇒ΔVout=VrefCsCi]]>

其中ΔVout为一次电荷转移引起运算放大器的输出电压的变化大小。该电压大小通过模数转换器检测送往数字电路处理，便可判断出待检测电容Cs的电容值。 

然而，在实际应用中，为提高抗干扰能力，Vref尽可能取高，为方面描述，假定电容检测电路的电源为3.3V，Vref也为3.3V，这在常规应用中是很普遍的，假设待检测电容为100皮法，积分电容为20皮法，则每个转移周期引起的运算放大器的输出电压变化为16.5V，这严重超过了电源电压值3.3V。如果通过增大积分电容的方式去减少每次转移引起的输出电压变化，则需要100皮法以上的积分电容才能保证一次转移不会超出运算放大器的承受范围，然而，实现100皮法的电容在集成电路中需要很大的面积。即使是20皮法电容的面积也相当可观，而且如果通过增大积分电容的方式去解决输出电压变化太大的问题，则该电路应用于外部待检测电容Cs很小的情况时，每次转移引起运放输出电压的变化将会非常微小，这样会降低运放输出的信噪比。 

由此可见，采用传统的电容检测技术，待检测电容值的范围将被限制在大约3皮法～30皮法的范围。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种电容检测电路，通过在电路中额外添加电流源，使该电容检测电路可以在待检测电容很大的情况下也可以对其进行检测。 

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电容检测电路，包含积分电容、待检测电容、电流源、运算放大器和信息处理芯片； 

所述待检测电容的一端与所述运算放大器的正输入端相连，另一端接地； 

所述积分电容的一端与所述运算放大器的正输入端相连，另一端与所述运算放大器的输出端相连； 

所述电流源的一端与所述运算放大器的正输入端相连，另一端接地； 

所述运算放大器的负输入端接地； 

所述信号处理芯片的一端与所述运算放大器的输出端相连，另一端输出所述电容检测电路检测到的电容值。 

与现有技术相比，本发明中的电容检测电路增加了一个电流源，该电流源可以吸取或灌送Cs上的部分电荷，Cs上的另一部分电荷则转移至Ci上，这样就可以在不额外增加积分电容Ci面积的前提下减小△Vout，进而增大检测的电容值范围。并且在检测过程中并不降低检测电压，因此也不会引起信噪比的下降。 

优选地，本发明中的电流源在电荷转移过程中可以根据应用情况合理设置该电流源的电流大小和开通时间，使△Vout始终保持在运算放大器A0的承受范围之内，进一步准确地检测出大范围的电容值。