排除寄生電容影響的電容感測電路的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種排除寄生電容影響的電容感測電路，其使用在一具有電容式觸控板的電子裝置中，包括一觸控產生電容量變化的待測電容、一積分電容及一數字控制器，數字控制器記錄一寄生電容充電至一預設電壓值所需的偏移補償時間，當電容式觸控板被觸控時，待測電容充電，當待測電容的充電時間到達偏移補償時間時，積分電容充電，當待測電容上的電壓高于預設電壓值時，積分電容停止充電，則，在積分電容的充電程序中排除寄生電容量成分，致使積分電容上只會充電產生待測電容的電容變化量所對應的電壓信號，致使提高電子裝置觸控操作上的靈敏度。
【專利說明】排除寄生電容影響的電容感測電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種排除寄生電容影響的電容感測電路，其電路可以將寄生電容成分進行排除以正確地感測出觸控的電容變化量，致使以提高電子裝置觸控操作上的靈敏度。
【背景技術】
[0002]隨著觸控技術的快速發展，目前消費性電子裝置已普遍使用電容式觸控板作為使用者與電子裝置間的數據溝通界面。藉由電容式觸控板的設置，使用者可以更為便捷地操作電子裝置。
[0003]請參閱圖1，為現有電容式觸控板的電路結構示意圖。如圖所示，電子裝置的電容式觸控板10中設置有至少一待測電容(Cx) 111。當使用者觸控電容式觸控板10時，待測電容(Cx) 111的電容量將會隨著觸控操作而產生變化，例如:0V — IpF0再者，電子裝置一般都會將待測電容(Cx)Ill的電容變化量轉換為電壓形式進行檢測。電子裝置可以利用一電阻充電單元110對于待測電容(Cx) 111進行一充電程序，以使得待測電容(Cx) 111上的電壓(Vx)逐漸充電上升，如圖2的充電曲線121所示。如此，待測電容(Cx)Ill的電容變化量將可以轉變為電壓(Vx)形式進行呈現。
[0004]又，電子裝置之中往往存在有相當多不可預期的寄生電容(Cp) 112，例如:寄生電容(Cp) 112存在于電容式觸控板10與內部電路間、電路布線、內部電路之中。這些寄生電容(Cp) 112的電容量往往遠大于待測電容(Cx)Ill的電容變化量，并且與待測電容(Cx)Ill并聯連接而形成一并聯電容CT=CX+CP。則，當電容式觸控板10被觸控后，電阻充電單元110將不止對于待測電容(Cx) 111進行充電而已，也會同時對于寄生電容(Cp) 112進行充電的動作。因此，充電產生的電壓(Vx)除包含有待測電容(Cx)Ill的電容變化量外，也包含有寄生電容量成分。
[0005]再者，電容的充電時間將會與電容量大小呈現出一正比關系，如(VCx=VT1，亦SP，電容量越小充電時間越短，電容量越大充電時間越長。是以Cx=lpF、Cp=3.5pF、電壓(Vx)充電至一預定電壓(如:2V)為例，若電阻充電單元110只對于待測電容(Cx=IpF) 111進行充電，則，如充電曲線121所示，經過T1=OAus即可以充電至預定電壓。相對的，若電阻充電單元110對于并聯電容(CT=lpF+3.5pF)進行充電，則，如充電曲線122所示，必須經過T2=0.5 X (1+3.5)=2.25us才能充電至預定電壓。
[0006]經由上述，電子裝置對于觸控操作所進行的充電程序，絕大部分的充電時間都是用在寄生電容(Cp) 112之上，真正需要測量的待測電容(Cx)的電容變化量反而只占一小部分的充電時間而已。若電子裝置直接對于電壓(Vx)進行取樣測量，其電壓(Vx)有很大的比例都是寄生電容(Cp) 112貢獻出來，以致于待測電容(Cx)的微小電容變化量不易從電壓(Vx)的中精準判斷出來，進而影響到觸控感測的準確度。
[0007]此外，由于待測電容(Cx)Ill的電容變化量往往非常微小，為了可以正確地判斷出待測電容(Cx)Ill的電容變化量一般都會對于電壓(Vx)進行放大的動作。然而，為避免該包含有寄生電容(Cp) 112成分的電壓(Vx)被放大后超過電子裝置可容許的操作范圍，放大倍率將會因此受到限制。換言之，遷就于寄生電容(Cp) 112，電子裝置無法對于電壓(Vx)進行一較大倍率的放大，這對于感測待測電容(Cx)Ill的電容變化量而言非常不利。
[0008]有鑒于此，本發明將提供一種可用以排除寄生電容影響的電容感測電路，其可以將寄生電容的成分有效地進行排除，避免寄生電容影響到待測電容的電容變化量的感測，以提高電子裝置觸控操作上的靈敏度，將會是本發明欲達到的目的。
【發明內容】
[0009]本發明的一目的，在于提供一種排除寄生電容影響的電容感測電路，主要用以感測一電容式觸控板被觸控時所產生的電容變化量，其電路包括一待測電容、一數字控制器及一積分電容，利用充電方式將待測電容觸控產生的電容變化量轉換為電壓信號以產生于積分電容之上，在電容式觸控板未被觸控之前，數字控制器將會預先取得一排除寄生電容成分的偏移補償時間，當電容式觸控板被觸控后，待測電容將會產生電容量變化，數字控制器對于待測電容立即進行充電程序而對于積分電容將會延遲一段偏移補償時間后才進行充電，藉此，將有關于寄生電容成分的偏移補償時間從積分電容的充電程序的中進行扣除，以令積分電容只會產生待測電容的電容變化量所對應的電壓信號，則，對于只包含待測電容的電容變化量成分的電壓信號進行取樣測量，將可以精準地判斷出觸控產生的電容變化而正確地進行相對操作。
[0010]本發明的一目的，在于提供一種排除寄生電容影響的電容感測電路，當電容式觸控板被觸控時，數字控制器可以對于待測電容進行多次的充放電程序，每一次充放電程序后，待測電容觸控產生的電容變化量將會轉換成電壓信號依序疊加產生在積分電容之上，如此，積分電容上將會產生出多倍率的電壓信號，此多倍率放大后的電壓信號將會使得觸控產生的電容變化量更為明顯，而增加觸控感測上的靈敏度。
[0011]為了達到上述目的，本發明提供一種排除寄生電容影響的電容感測電路，其使用在一具有電容式觸控板的電子裝置中，包括:至少一待測電容，其設置在電容式觸控板中，當電容式觸控板被觸控時待測電容的電容量將產生變化；一第一充放電單元，連接待測電容，用以待測電容的充電或放電；一第二充電單元，連接一積分電容，用以積分電容的充電；一比較器，連接待測電容，用以將待測電容上的電壓比較于一預設電壓值；及一數字控制器，連接第一充放電單元、比較器及第二充電單元，記錄有一偏移補償時間，偏移補償時間為一電容式觸控板未被觸控時寄生電容充電至預設電壓值的所需時間，其中當電容式觸控板被觸控時，數字控制器發出一第一充電信號至第一充放電單元，驅使第一充放電單元執行待測電容的充電，當待測電容的充電時間未到達偏移補償時間前，數字控制器發出一第二禁止信號至第二充電單元以禁止第二充電單元對于積分電容的充電，當待測電容的充電時間已到達偏移補償時間時，數字控制器發出一第二充電信號至第二充電單元以驅使第二充電單元執行積分電容的充電，當待測電容上的電壓高于預設電壓值時，數字控制器再度發出第二禁止信號至第二充電單元以令第二充電單元停止積分電容的充電，致使積分電容上將充電產生待測電容的電容變化量所對應的一電壓信號。
[0012]本發明一實施例中，其中第一充放電單元包括一電阻器及一第一開關器，第一開關器的一端串聯連接電阻器及待測電容而另一端選擇連接一供電電源或接地，當數字控制器發出第一充電信號至第一充放電單元時，第一開關器選擇連接供電電源，以使第一充放電單元執行待測電容的充電；或者，當數字控制器發出一第一放電信號至第一充放電單元時，第一開關器接地，以使第一充放電單元執行待測電容的放電。
[0013]本發明一實施例中，其中第二充電單元包括一定電流源及一第二開關器，第二開關器的一端串聯積分電容而另一端選擇閉合或打開，數字控制器發出第二充電信號至第二充電單元時，令第二開關器閉合，定電流源執行積分電容的充電，而數字控制器發出第二禁止信號至第二充電單元時，令第二開關器打開，禁止定電流源對于積分電容的充電。
[0014]本發明一實施例中，其中當待測電容上的電壓低于預設電壓值時，比較器輸出一高準位信號至數字控制器，當待測電容上的電壓高于預設電壓值時，比較器輸出一低準位信號至數字控制器。
[0015]本發明一實施例中，其中數字控制器包括一時序控制器、一與門及一寄生電容充電時間計數器，與門的兩輸入端分別連接比較器的輸出端及寄生電容的充電時間計數器而輸出端連接時序控制器及第二充電單元，時序控制器的兩輸入端分別連接與門的輸出端及比較器的輸出端而輸出端連接第一充放電單兀。
[0016]本發明一實施例中，其中寄生電容的充電時間計數器記錄有偏移補償時間，用以計數待測電容的充電時間，當待測電容的充電時間未抵達偏移補償時間前，寄生電容的充電時間計數器輸出一禁能信號，當待測電容的充電時間抵達偏移補償時間后，寄生電容的充電時間計數器輸出一致能信號。
[0017]本發明一實施例中，其中與門接收高準位信號及致能信號時，輸出第二充電信號，或者，與門接收低準位信號或禁能信號的其中之一時，輸出第二禁止信號。
[0018]本發明一實施例中，其中時序控制器對于第一充放電單兀的操作時序制定有一時脈周期，利用時脈周期控制第一充放電單元執行待測電容的充放電程序，時脈周期包括一充電階段及一放電階段，當時脈周期運行至充電階段時，時序控制器發出第一充電信號至第一充放電單元，當時脈周期運行至放電階段時，時序控制器發出一第一放電信號至第一充放電單元。
[0019]本發明一實施例中，其中當電容式觸控板被觸控時，時序控制器利用時脈周期控制第一充放電單元對于待測電容執行多次的充放電程序，每一次充放電程序后積分電容上將會累積一次電壓信號，執行完多次的充放電程序后將在積分電容上疊加產生出多倍率放大后的電壓信號。
[0020]本發明一實施例中，其中積分電容還連接一模擬數字轉換器，模擬數字轉換器用以將積分電容上所產生的電壓信號轉換為一數字信號。
[0021]本發明一實施例中，其中模擬數字轉換器為一單坡率模擬數字轉換器。
[0022]以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1:現有電容式觸控板的電路結構示意圖。
[0024]圖2:現有對于電容式觸控板中的待測電容及/或寄生電容進行充電程序的充電曲線圖。
[0025]圖3:本發明電子裝置的一較佳實施例的結構區塊示意圖。
[0026]圖4:本發明排除寄生電容影響的電容感測電路一較佳實施例的電路區塊示意圖。
[0027]圖5㈧及圖5(b):本發明第一充放電單元及第二充電單元的電路結構圖。
[0028]圖6:本發明數字控制器對于待測電容進行一預充電測量程序的充電曲線圖。
[0029]圖7(a)及圖7(b):本發明排除寄生電容成分的充電曲線圖與未排除寄生電容成分的充電曲線圖。
[0030]圖8:本發明電容感測電路對于取樣測量的電壓信號進行多倍率放大的放大曲線圖。
[0031]其中，附圖標記
[0032]10 電容式觸控板110 電阻充電單元
[0033]111 待測電容112 寄生電容
[0034]121 電壓充電曲線122 電壓充電曲線
[0035]100 電子裝置20 電容式觸控板
[0036]21 待測電容210 電壓
[0037]30 排除寄生電容影響的電容感測電路
[0038]31 第一充放電單元311 電阻器
[0039]312 第一開關器32 比較器
[0040]33 數字控制器
[0041]331 寄生電容充電時間計數器
[0042]332 與門333 時序控制器
[0043]34 第二充電單元341 定電流源
[0044]342 第二開關器343 狀態
[0045]344 狀態35 積分電容
[0046]350 電壓信號351 電壓信號
[0047]36 模擬數字轉換器 40 微控制器
【具體實施方式】
[0048]下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作具體的描述:
[0049]請參閱圖3，為本發明電子裝置的一較佳實施例的結構區塊示意圖。如圖所示，本發明電子裝置100是可為液晶屏幕、智能型手機、平板計算機、筆記型計算機、可攜式電子裝置等等。電子裝置100包括一電容式觸控板20、一排除寄生電容影響的電容感測電路30及一微控制器40。其中，排除寄生電容影響的電容感測電路30分別連接電容式觸控板20及微控制器40。
[0050]當使用者觸控電容式觸控板20時，于電容式觸控板20的中將產生電容量的變化。排除寄生電容影響的電容感測電路30用以感測觸控產生的電容變化量，并在感測電容變化量的同時可以排除掉寄生電容成分，以順利將電容變化量轉換為電壓信號(Vint)進行呈現。之后，電容感測電路30將此代表為電容變化量的電壓信號(Vint)傳送至微控制器40，微控制器40即可以根據于電壓信號(Vint)而對于電子裝置100進行相對的操控運作。`
[0051]請參閱圖4，為本發明排除寄生電容影響的電容感測電路一較佳實施例的電路區塊示意圖。如圖所示，電容感測電路30包括至少一待測電容(Cx) 21、一第一充放電單元31、一比較器32、一數字控制器33、一第二充電單兀34及一積分電容(Cint) 35。
[0052]其中，待測電容(Cx) 21設置在電容式觸控板20之中。當使用者觸控電容式觸控板20時，待測電容(Cx)21的電容量將會產生變化。第一充放電單元31連接待測電容(Cx)21，用以待測電容(Cx)21的充電或放電，以使待測電容(Cx) 21上可以產生一電壓(Vx)210。比較器32設定有一預設電壓值(Vih)，將待測電容(Cx) 21上產生的電壓(Vx) 210與預設電壓值(Vih)進行比較，以決定輸出一高準位信號(H)或一低準位信號(L)。第二充電單元34連接積分電容(Cint) 35，用以積分電容(Cint)35的充電，以使積分電容(Cint)35上可以產生一電壓信號(Vint) 350。
[0053]此外，數字控制器33分別連接第一充放電單元31、比較器32及第二充電單元34。數字控制器33從比較器32接收高準位信號(H)或低準位信號(L)，發送一第一充電信號(A1)或一第一放電信號(B1)至第一充放電單元31以控制第一充放電單元31對于待測電容(Cx) 21執行充電或放電的程序，另外發送一第二充電信號(A2)或一第二禁止信號(B2)至第二充電單元34以控制第二充電單元34對于積分電容35執行充電或禁止充電的程序。
[0054]進一步參閱圖5 (a)，第一充放電單元31的詳細電路結構包括包括一電阻器311及一第一開關器312。第一開關器312的一端串聯連接電阻器311及待測電容(Cx) 21,另一端選擇連接一供電電源(ycc)或接地。比較器32的輸入端連接至電阻器311與待測電容(Cx) 21間的連接點，檢測連接點上所產生的電壓(Vx)210，以將電壓(Vx)210與預設電壓值(Vih)進行比較，而在輸出端輸出一高準位信號(H)或一低準位信號(L)。當數字控制器33發出第一充電信號(A1)至第一充放電單兀31時,第一開關器312選擇連接供電電源(V。。)，以在第一充放電單元31與待測電容(Cx) 21間形成一充電回路，第一充放電單元31執行待測電容(Cx)21的充電。或者，當數字控制器33發出一第一放電信號(B1)至第一充放電單元31時，第一開關器312接地，以在第一充放電單元31與待測電容(Cx) 21間形成一放電回路，第一充放電單元31執行待測電容(Cx)21的放電。
[0055]另外，進一步參閱圖5(b)，第二充電單元34的詳細電路結構包括一定電流源(Ia) 341及一第二開關器342。第二開關器342的一端串聯積分電容(Cint) 35而另一端選擇閉合(turn on)連接定電流源(Ia) 341或打開(turn off)斷接定電流源(Ia) 341。當數字控制器33發出第二充電信號(A2)至第二充電單元34時，令第二開關器342閉合，以在定電流源(Ia) 341與積分電容(Cint) 35形成一充電回路，定電流源(Ia) 341執行積分電容(Cint) 35的充電。或者，當數字控制器33發出第二禁止信號(B2)至第二充電單元34時，令第二開關器342打開，禁止定電流源(Ia) 341對于積分電容(Cint) 35的充電。
[0056]再度參閱圖4，數字控制器33包括一寄生電容充電時間計數器331、一與門332及一時序控制器333。與門332的兩輸入端分別連接比較器32的輸出端及寄生電容充電時間計數器331，而輸出端連接時序控制器333及第二充電單元34。時序控制器333的兩輸入端分別連接與門332的輸出端及比較器32的輸出端，而輸出端連接第一充放電單元31。
[0057]承上所述的結構，本發明電容感測電路30的詳細操作流程如下所述:首先，同時參閱圖4及圖6，在電容式觸控板20未被觸控之前，數字控制器33會先對于待測電容21進行一預充電測量程序，以通過比較器32測量待測電容21上的電壓(Vx) 210未被觸控前充電至一預設電壓值(Vih)所需時間。是以Vih=2.8V為例，當待測電容21上的電壓(Vx)210充電至2.8V時，比較器32發出一低準位信號(L)至數字控制器33，數字控制器33即可得知電壓(Vx) 210充電至2.8V所需時間為TP=4.35us。由于待測電容21未被觸控前電容量是不會產生變化的，例如:CX=0，因此，預充電測量程序實際上就只對于寄生電容(Cp)進行充電的動作，所測量出的Tp時間就是寄生電容(Cp)充電至預設電壓值(Vih)所需時間。在本發明中，Tp時間將用作為一排除寄生電容成分的偏移補償時間，且其記錄于寄生電容充電時間計數器331中。
[0058]接著，同時參閱圖4及圖7(a)，當使用者觸控電容式觸控板20時，數字控制器33的時序控制器333開始發送一第一充電信號(A1)至第一充放電單兀31,以控制第一充放電單元31對于待測電容21執行充電的程序，待測電容(Cx) 21上的電壓(Vx) 210逐漸充電上升。
[0059]在Ttl-Tp期間，待測電容(Cx) 21的充電時間還未抵達偏移補償時間(Tp)之前，比較器32輸出高準位信號(H)，寄生電容充電時間計數器331輸出禁能信號(DIS)。與門332根據高準位信號(H)及禁能信號(DIS) —直輸出第二禁止信號(B2)至第二充電單元34，第二充電單元34的狀態343保持在一低準位，例如0V，第二充電單元34禁止對于積分電容(Cint) 35的充電。
[0060]在Tp-Tih期間，待測電容(Cx) 21的充電時間已到達偏移補償時間(Tp)時，比較器32輸出高準位信號(H)，寄生電容充電時間計數器331輸出致能信號(EN)。與門332根據高準位信號(H)及致能信號(EN)輸出第二充電信號(A2)至第二充電單元34，第二充電單元34的狀態343從低準位轉變為高準位，例如OV — 5V，第二充電單元34開始執行積分電容(Cint)35的充電，積分電容(CINT)35上的電壓(Vint) 350逐漸充電上升。
[0061]在T>TIH期間，待測電容(Cx) 21的電壓(Vx) 210被充電高于預設電壓值(Vih)，比較器輸出低準位信號(L)，寄生電容充電時間計數器331輸出致能信號(EN)。與門332根據低準位信號(L)及致能信號(EN)再度輸出第二禁止信號(B2)至第二充電單元34，第二充電單元34的狀態343從高準位轉變為低準位，例如5V — 0V，第二充電單元34停止積分電容(Cint)35的充電，積分電容(CINT)35上的電壓(Vint) 350保持在一水平狀態。
[0062]執行完上述流程步驟后，數字控制器33即可以將有關于寄生電容(Cp)成分的偏移補償時間(Tp)從積分電容(Cint) 35的充電程序的中進行扣除，以使得積分電容(Cint) 35上只會充電產生待測電容(Cx) 21的電容變化量所對應的電壓信號(Vint) 350，此電壓信號(Vint) 350將不包含有寄生電容(Cp)成分。
[0063]再者，進一步將圖7(a)排除寄生電容成分的充電曲線圖與圖7(b)未排除寄生電容成分的充電曲線圖進行比較。如圖7(b)所示，假設數字控制器33不考量寄生電容(Cp)的影響，在電容式觸控板20被觸控后，數字控制器33立即控制第二充電單元34進入一高準位狀態344直接對于積分電容(Cint) 35進行充電，在此，積分電容(Cint) 35的充電時間為Tc1-Tihij于是，積分電容(Cint)35的上充電產生的電壓信號(Vint)351除包含有待測電容(Cx) 21的電容變化量外，也會包含有寄生電容(Cp)的電容量的成分。此外，寄生電容(Cp)的電容量往往遠大于待測電容(Cx) 21觸控產生的電容變化量，因此，在積分電容(Cint) 35上充電產生的電壓(Vint) 351有很大的比例都是寄生電容(Cp)貢獻出來。若數字控制器33對于電壓(VINT)351進行取樣并傳送至微控制器40，則，微控制器40不易從電壓信號(Vint)351之中精準判斷出待測電容(Cx)21的微小電容變化量。此外，由于電壓信號(VINT)351包含有待測電容(Cx)21的電容變化量以及寄生電容(Cp)的電容量的成分，電壓信號(VINT)351將會被充電至一較高的電壓準位，例如:電壓信號(Vint) 351被充電至2.5V。若數字控制器33為了提高電容變化量檢測上的精準度而對于電壓信號(Vint) 351進行放大的動作，電壓信號(Vint) 351將會因為高電壓準位的因素而讓放大空間受到較多的限制。
[0064]相對的，如圖7(a)所示，本發明數字控制器33考量到寄生電容(Cp)的影響，在電容式觸控板20被觸控后，數字控制器33延遲一段偏移補償時間(Tp)后才會控制第二充電單元34對于積分電容(Cint)35進行充電，積分電容(Cint)35的充電時間將縮短為TP_TIH。換言之，本發明數字控制器33將一段有關于寄生電容成分的偏移補償時間(Tp)從積分電容(Cint)35的充電程序的中進行扣除，以致積分電容(Cint) 35之上只會充電產生待測電容(Cx) 21的電容變化量所對應的電壓信號(Vint) 350，而寄生電容(Cp)的電容量將不會轉換產生于積分電容(Cint) 35之上。之后，數字控制器33對于此只具有待測電容(Cx) 21的電容變化量的電壓信號(Vint) 350進行取樣測量且傳送至微控制器40，微控制器40即可以精準地判斷出觸控所產生的電容變化而正確地進行相對操作。此外，由于電壓信號(VINT)350只包含有待測電容(Cx)21的電容變化量成分，電壓信號(Vint) 350只會被充電至一較低的電壓準位，例如:電壓信號(Vint) 350被充電至0.4V。在此，圖7(a)的電壓信號(VINT)350相較于圖7(b)的電壓信號(VINT)351具有較低的電壓準位，致使該具有較低電壓準位的電壓信號(Vint) 350將可以進行較多倍率的放大而令變化量相對提高，而增加觸控感測上的靈敏度。
[0065]又，如圖4所示，本發明一實施例中，電容感測電路30還包括一模擬數字轉換器(Analog to Digital Converter ;ADC) 36。模擬數字轉換器36連接至積分電容(Cint) 35,用以將積分電容(Cint) 35上所產生的電壓信號(Vint) 350從模擬形式轉換為數字形式。數字控制器33對于數字形式的電壓信號(Vint) 350進行取樣測量，并將其傳送至微控制器40，以使微控制器40對于數字形式的電壓信號(Vint) 350進行運算及操作。再者，本發明一較佳實施例中，模擬數字轉換器36是采用一單坡率的模擬數字轉換器(single slope ADC)。
[0066]請參閱圖8，為本發明電容感測電路對于取樣測量的電壓信號進行多倍率放大的放大曲線圖，并同時參閱圖4及圖7(a)。如圖所示，本發明時序控制器333對于第一充放電單元31的操作時序制定有一時脈周期(T。)，例如:以20us為一周期時間，利用時脈周期(Tc)以控制第一充放電單元31執行待測電容(Cx) 21的充放電程序。
[0067]時脈周期(Tc)包括一充電階段(T1)及一放電階段(T2)。當時脈周期(Tc)運行至充電階段(T1)時，時序控制器333發出第一充電信號(A1)至第一充放電單兀31,第一充放電單元31對于待測電容(Cx)21進行充電，電壓(Vx) 210逐漸被充電上升。當時脈周期(Tc)運行至放電階段(T2)時，時序控制器333發出一第一放電信號(B1)至第一充放電單元31，第一充放電單元31對于待測電容(Cx)21進行放電，電壓(Vx) 210逐漸被放電下降。于是，第一充放電單元31對于待測電容(Cx) 21執行完一次的充放電程序后，待測電容(Cx) 21觸控產生的電容變化量將可以轉換成一次電壓信號(Vint) 350產生在積分電容(Cint) 35之上，之后對于電壓信號(Vint)350進行取樣即可以達到電容變化量測量的動作。
[0068]當電容感測電路30欲對于測量的電壓信號(Vint) 350進行多倍率的放大時，時序控制器333利用時脈周期(Te)控制第一充放電單元31對于待測電容(Cx) 21執行多次的充放電程序。每一次充放電程序后，待測電容(Cx) 21觸控產生的電容變化量將會轉換成電壓信號(Vint) 350以依序疊加產生在積分電容(Cint) 35之上。
[0069]如此據以實施，在對于待測電容(Cx)21執行完多次的充放電程序后，積分電容(Cint) 35上將會產生出多倍率的電壓信號(Vint)350。之后,對于多倍率放大后的電壓信號(Vint) 350進行取樣測量將可使得觸控產生的電容變化量更為明顯，進一步增加觸控感測上的靈敏度。
[0070]當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種排除寄生電容影響的電容感測電路，其使用在一具有電容式觸控板的電子裝置中，其特征在于，包括: 至少一待測電容，其設置在電容式觸控板中，當電容式觸控板被觸控時待測電容的電容量將產生變化； 一第一充放電單元，連接待測電容，用以待測電容的充電或放電； 一第二充電單兀，連接一積分電容，用以積分電容的充電； 一比較器，連接待測電容，用以將待測電容上的電壓比較于一預設電壓值 '及 一數字控制器，連接第一充放電單元、比較器及第二充電單元，記錄有一偏移補償時間，偏移補償時間為一電容式觸控板未被觸控時寄生電容充電至預設電壓值的所需時間，其中當電容式觸控板被觸控時，數字控制器發出一第一充電信號至第一充放電單元，驅使第一充放電單元執行待測電容的充電，當待測電容的充電時間未到達偏移補償時間前，數字控制器發出一第二禁止信號至第二充電單元以禁止第二充電單元對于積分電容的充電，當待測電容的充電時間已到達偏移補償時間時，數字控制器發出一第二充電信號至第二充電單元以驅使第二充電單元執行積分電容的充電，當待測電容上的電壓高于預設電壓值時，數字控制器再度發出第二禁止信號至第二充電單元以令第二充電單元停止積分電容的充電，致使積分電容上將充電產生待測電容的電容變化量所對應的一電壓信號。
2.根據權利要求1所述的電容感測電路，其特征在于，該第一充放電單元包括一電阻器及一第一開關器，該第一開關器的一端串聯連接該電阻器及該待測電容而另一端選擇連接一供電電源或接地，當該數字控制器發出該第一充電信號至該第一充放電單元時，該第一開關器選擇連接該供電電源，以使該第一充放電單元執行該待測電容的充電；或者，當該數字控制器發出一第一放電信號至該第一充放電單元時，該第一開關器接地，以使該第一充放電單元執行該待測電容的放電。
3.根據權利要求1所述.的電容感測電路，其特征在于，該第二充電單元包括一定電流源及一第二開關器，該第二開關器的一端串聯該積分電容而另一端選擇閉合或打開，該數字控制器發出該第二充電信號至該第二充電單元時，令該第二開關器閉合，該定電流源執行該積分電容的充電，而該數字控制器發出該第二禁止信號至該第二充電單元時，令該第二開關器打開，禁止該定電流源對于該積分電容的充電。
4.根據權利要求1所述的電容感測電路，其特征在于，當該待測電容上的電壓低于該預設電壓值時，該比較器輸出一高準位信號至該數字控制器，當該待測電容上的電壓高于該預設電壓值時，該比較器輸出一低準位信號至該數字控制器。
5.根據權利要求4所述的電容感測電路，其特征在于，該數字控制器包括一時序控制器、一與門及一寄生電容充電時間計數器，該與門的兩輸入端分別連接該比較器的輸出端及該寄生電容的充電時間計數器而輸出端連接該時序控制器及該第二充電單元，該時序控制器的兩輸入端分別連接該與門的輸出端及該比較器的輸出端而輸出端連接該第一充放電單元。
6.根據權利要求5所述的電容感測電路，其特征在于，該寄生電容的充電時間計數器記錄有該偏移補償時間，用以計數該待測電容的充電時間，當該待測電容的充電時間未抵達該偏移補償時間前，該寄生電容的充電時間計數器輸出一禁能信號，當該待測電容的充電時間抵達該偏移補償時間后，該寄生電容的充電時間計數器輸出一致能信號。
7.根據權利要求6所述的電容感測電路，其特征在于，該與門接收該高準位信號及該致能信號時，輸出該第二充電信號，或者，該與門接收該低準位信號或該禁能信號的其中之一時，輸出該第二禁止信號。
8.根據權利要求5所述的電容感測電路，其特征在于，該時序控制器對于該第一充放電單元的操作時序制定有一時脈周期，利用該時脈周期控制該第一充放電單元執行該待測電容的充放電程序，該時脈周期包括一充電階段及一放電階段，當該時脈周期運行至該充電階段時，該時序控制器發出該第一充電信號至該第一充放電單元，當該時脈周期運行至該放電階段時，該時序控制器發出一第一放電信號至該第一充放電單元。
9.根據權利要求8所述的電容感測電路，其特征在于，當該電容式觸控板被觸控時，該時序控制器利用該時脈周期控制該第一充放電單元對于該待測電容執行多次的充放電程序，每一次充放電程序后該積分電容上將會累積一次該電壓信號，執行完多次的充放電程序后將在該積分電容上疊加產生出多倍率放大后的該電壓信號。
10.根據權利要求1所述的電容感測電路，其特征在于，該積分電容還連接一模擬數字轉換器，該模擬數字轉換器用以將該積分電容上所產生的該電壓信號轉換為一數字信號。
11.根據權利要求10所述的電容感測電路，其特征在于，該模擬數字轉換器為一單坡率模擬數 字轉換器。
【文檔編號】G06F3/044GK103440073SQ201310284643
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月8日 優先權日:2013年7月8日
【發明者】黃宗文 申請人:安沛科技股份有限公司