[发明专利]电容检测装置及方法

说明书

本发明提供一种电容检测装置与方法，用以于包括多个检测子时间的检测时间内获得感应电容的电容值，其中电容检测装置与方法所使用的可变储存电容的电容值于多个检测子时间内并不相同。电容检测装置与方法于每一个检测子时间内获得对应的计数值。电容检测装置与方法根据多个计数值的总计数值获得感应电容的电容值。电容检测装置与方法所使用的可变储存电容可以整合于单一芯片，且相较于传统将储存电容整合于单一芯片的作法，其具有较高的分辨率。

技术领域

本发明涉及电容检测技术领域，具体而言，涉及一种能够整合为单一芯片又能检测微小电容变化，且保有相对较高分辨率的电容检测装置及方法。

背景技术

目前用来检测触控的电容检测装置被广泛应用于各种家电设备中。家电设备所设置的按键即以一个导体(例如，铜片)作为感测器，并且电容检测装置用来检测导体与手指之间所形成的手指电容，来藉此感应手指是否接近或触碰所述导体。另外，目前电容检测装置必须使用一个较大的储存电容来获取的电荷，才能检测出手指电容的微小变化，故此储存电容一般外挂于电容检测装置之外，而无法整合于单一芯片。

请参照图1，图1是传统电容检测装置的方框图。传统电容检测装置1为单一芯片，其外挂一个储存电容Cs，并且电性连接至少一个用以实现按键的导体20。电容检测装置1包括至少一个电容检测电路10，且每一个电容检测电路10用来检测对应导体20与手指21所形成的手指电容Cf，以判断手指21是否接近或触碰导体20。

更进一步地，电容检测电路10包括路径选择电路101、电压检测器102、路径选择信号产生器103、计数器104与运算电路105。路径选择电路101具有四个端点A、B、C、D，并由三个开关SW1～SW3所构成。电压检测器102则是由一个比较器CP所实现。

开关SW1的两端电性连接端点A、D，开关SW2的两端电性连接端点A、B，且开关SW3的两端电性连接端点C、D。开关SW1～SW3的控制端电性连接路径选择信号产生器103，以分别接收路径选择信号产生器103传送的路径选择信号S1～S3，而被控制导通或关闭。比较器CP的正输入端与输出端电性连接储存电容Cs的一端与计数器104，且比较器CP的负输入端接收第二特定电压Vref。储存电容Cs的另一端与端点C连接到接地电压GND。计数器104电性连接运算电路105，以及运算电路105电性连接路径选择信号产生器。端点A电性连接导体20，端点B电性连接第一特定电压VDD，以及端点D电性连接储存电容Cs的一端。

接着，请参照图1与图2，图2是传统电容检测装置中的感应电容电压信号与储存电容电压信号的波形图。于检测手指电容Cf的每一个检测时间内，运算电路105会先指示路径选择信号产生器103产生路径选择信号S3，使得开关SW3持续导通一放电周期(亦即，于路径选择信号S3于放电周期内为逻辑高电平)，而提供一条放电路径给储存电容Cs进行放电，以让储存电容电压V(Cs)从第二特定电压Vref降低到接地电压GND。

接着，运算电路105指示路径选择信号产生器103产生路径选择信号S2，使得开关SW2持续导通一充电周期(亦即，于路径选择信号S2于充电周期内为逻辑高电平)，而提供一条充电路径给手指电容Cf进行充电，以让手指电容电压V(Cf)从接地电压GND升高至第一特定电压VDD。然后，指示路径选择信号产生器103产生路径选择信号S1，使得开关SW1持续导通一电荷转移周期(亦即，于路径选择信号S1于电荷转移周期内为逻辑高电平)，而提供一条电荷转移路径让手指电容Cf将其储存的电荷转移至储存电容Cs，其中第二特定电压Vref小于或等于第一特定电压VDD。