电容检测电路、电容检测的方法、触摸检测装置和终端设备与流程

文档序号:13985148
电容检测电路、电容检测的方法、触摸检测装置和终端设备与流程

本申请涉及电容检测技术领域,尤其涉及一种电容检测电路、电容检测的方法、触摸检测装置和终端设备。



背景技术:

电容器被广泛地应用在许多终端电子设备上,例如,终端设备显示屏上用于触摸控制的触控传感器。电容器在使用过程中,必不可少地需要对其容值进行测量分析,如今,自容检测已成为一种非常重要的测量分析方法。

然而,由于自电容往往比较大,已有的自容检测方式在自电容较大时灵敏度较低;而用于提高灵敏度的抵消(cancel)电容较大,以致cancel电容无法集成,同时cancel电容成本也过高;进一步地,自电容的增大,使得已有的自容检测方式灵敏度降低,已经无法正确检测电容值。因此,如何在成本可控的范围内,提高自容检测灵敏度,准确检测电容值,是一项亟待解决的问题。



技术实现要素:

本申请实施例提供了一种电容检测电路、电容检测的方法、触摸检测装置和终端设备,不仅可以解决现有方案解决不了的自电容较大时的电容检测问题,而且提升了电容检测的灵敏度。

第一方面,本申请实施例提供了一种电容检测电路,用于检测N个待测电容器的电容,该N大于或等于2,包括:

参考电容器、至少N-1个用于将待测电容器的电容信号转化为第一电压信号并将该第一电压信号求差的第一前端电路、至少一个用于将待测电容器和参考电容器的电容信号转化为第二电压信号并将该第二电压信号求差的第二前端电路、以及处理电路,

其中,至少N-1个第一前端电路中每个第一前端电路包括第一输入端和第二输入端,至少一个第二前端电路中的每个第二前端电路包括第三输入端和第四输入端;

至少N-2个第一前端电路中的每个第一前端电路的第一输入端和第二输入端分别连接两个不同的待测电容器;

除该至少N-2个第一前端电路之外的第一前端电路的第一输入端同时连接一个第二前端电路的第三输入端及一个待测电容器,除该至少N-2个第一前端电路之外的第一前端电路的第二输入端同时连接该至少N-2个第一前端电路中一个第一前端电路的第一输入端及一个待测电容器,除该至少N-2个第一前端电路之外的第一前端电路的两个输入端所连接的待测电容器为不同的待测电容器;

该至少一个第二前端电路中的每个第二前端电路的第三输入端连接一个待测电容器、第四输入端连接一个参考电容器;

该至少N-1个第一前端电路中的每个第一前端电路输出所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号;

该至少一个第二前端电路中每个第二前端电路输出所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号;

该处理电路与每个第一前端电路和每个第二前端电路的输出端相连接,用于根据该每个第一前端电路输出的第一差分信号和该每个第二前端电路输出的第二差分信号确定该N个待测电容器中每个待测电容器的电容值。

因此,在本申请实施例的电容检测电路中,第一前端电路向处理电路输出所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号,第二前端电路向处理电路输出所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号,此即为差分过程;处理电路根据从第一前端电路接收到的第一差分信号和从第二前端电路接收到的第二差分信号,确定N个待测电容器中每个待测电容器的电容值,此即为还原过程。通过这种先差分后还原的方式,能够在基本无成本增加的基础上,提升电容检测灵敏度。

可选地,在第一方面的一种实现方式中,该第一前端电路包括第一控制电路和第一可编程增益放大PGA电路,其中,

该第一控制电路连接直流电压源、该第一前端电路所连接的两个待测电容器和该第一PGA电路;

该第一控制电路,用于控制该直流电压源为该第一前端电路所连接的两个待测电容器充电,以及控制该第一前端电路所连接的两个待测电容器放电;

该第一PGA电路,用于在该第一前端电路所连接的两个待测电容器放电时,将待测电容器的电容信号转化为该第一电压信号,以及将所连接的两个待测电容器的该第一电压信号求差,以得到该第一前端电路所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号;

或者,该第一前端电路包括第一转化电路及第二PGA电路,其中,

该第一转化电路连接打码电压源、该第一前端电路所连接的两个待测电容器和该第二PGA电路;

该第一转化电路,用于将该第一前端电路所连接的两个待测电容器的电容信号转化为该第一电压信号;

该第二PGA电路,用于从该第一转化电路获取该第一前端电路所连接的两个待测电容器对应的该第一电压信号,以及将所连接的两个待测电容器的该第一电压信号求差,以得到该第一前端电路所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号。

可选地,在第一方面的一种实现方式中,该第一控制电路包括第一开关组和第二开关组,该第一开关组与该直流电压源和该第一前端电路所连接的两个待测电容器相连接,该第二开关组与该第一前端电路所连接的两个待测电容器和该第一PGA电路相连接,其中,

在该第一开关组处于闭合状态,且该第二开关组处于开启状态时,该直流电压源为该第一前端电路所连接的两个待测电容器充电;

在该第二开关组处于闭合状态,且该第一开关组处于开启状态时,该第一前端电路所连接的两个待测电容器向该第一PGA电路放电。

可选地,在第一方面的一种实现方式中,该第一转化电路包括第一分压电阻和第二分压电阻,其中,

该第一分压电阻与该打码电压源、该第二PGA电路和该第一前端电路所连接的两个待测电容器中的一个待测电容器相连接;

该第二分压电阻与该打码电压源、该第二PGA电路和该第一前端电路所连接的两个待测电容器中的另一个待测电容器相连接。

可选地,在第一方面的一种实现方式中,该第二前端电路包括第二控制电路和第三PGA电路,其中,

该第二控制电路连接直流电压源、该第三PGA电路、该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器;

该第二控制电路,用于控制该直流电压源为该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器充电,以及控制该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器放电;

该第三PGA电路,用于在该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器放电时,将待测电容器和参考电容器的电容信号转化为该第二电压信号,以及将所连接的待测电容器和参考电容器的该第二电压信号求差,以得到该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号;

或者,该第二前端电路包括第二转化电路及第四PGA电路,其中,

该第二转化电路连接打码电压源、该第四PGA电路、该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器;

该第二转化电路,用于将该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器的电容值转化为电压值;

该第四PGA电路,用于从该第二转化电路获取该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器对应的该第二电压信号,以及将所连接的待测电容器和参考电容器的该第二电压信号求差,以得到该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号。

可选地,在第一方面的一种实现方式中,该第二控制电路包括第三开关组和第四开关组,该第三开关组与该直流电压源和该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器相连接,该第四开关组与该第三PGA电路、该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器相连接,其中,

在该第三开关组处于闭合状态,且该第四开关组处于开启状态时,该直流电压源为该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器充电;

在该第四开关组处于闭合状态,且该第三开关组处于开启状态时,该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器向该第三PGA电路放电。

可选地,在第一方面的一种实现方式中,该第二转化电路包括第三分压电阻和第四分压电阻,其中,

该第三分压电阻与该打码电压源、该第四PGA电路和该第二前端电路所连接的待测电容器相连接;

该第四分压电阻与该打码电压源、该第四PGA电路和该第二前端电路所连接的参考电容器相连接。

可选地,在第一方面的一种实现方式中,该第一前端电路包括第一滤波电路和/或第一积分电路,其中,

该第一滤波电路,用于过滤该第一前端电路输出的所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号中的干扰信号;

该第一积分电路,用于对该第一前端电路输出的所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号进行积分放大处理。

可选地,在第一方面的一种实现方式中,该第二前端电路包括第二滤波电路和/或第二积分电路,其中,

该第二滤波电路,用于过滤该第二前端电路输出的所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号中的干扰信号;

该第二积分电路,用于对该第二前端电路输出的所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号进行积分放大处理。

可选地,在第一方面的一种实现方式中,该第一输入端为正输入端,该第二输入端为负输入端,该第三输入端和该第四输入端为正输入端。

第二方面,本申请实施例提供了一种电容检测的方法,包括第一方面所述的电容检测电路,该方法包括:

该至少N-1个第一前端电路中的每个第一前端电路将所连接的两个待测电容器的电容信号转化为第一电压信号并对所连接的两个待测电容器的该第一电压信号求差,以得到所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号;

该至少一个第二前端电路中每个第二前端电路将所连接的待测电容器和参考电容器的电容信号转化为第二电压信号并对所连接的待测电容器的该第二电压信号和参考电容器的该第二电压信号求差,以得到所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号;

该处理电路根据该每个第一前端电路得到的第一差分信号和该每个第二前端电路得到的第二差分信号确定该N个待测电容器中每个待测电容器的电容值。

因此,在本申请实施例的电容检测的方法中,第一前端电路向处理电路输出所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号,第二前端电路向处理电路输出所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号,此即为差分过程;处理电路根据从第一前端电路接收到的第一差分信号和从第二前端电路接收到的第二差分信号,确定N个待测电容器中每个待测电容器的电容值,此即为还原过程。通过这种先差分后还原的方式,能够在基本无成本增加的基础上,提升电容检测灵敏度。

可选地,在第二方面的一种实现方式中,该第一前端电路包括第一控制电路和第一可编程增益放大PGA电路,该第一控制电路连接直流电压源、该第一前端电路所连接的两个待测电容器和该第一PGA电路;

该至少N-1个第一前端电路中的每个第一前端电路将所连接的两个待测电容器的电容信号转化为第一电压信号并对所连接的两个待测电容器的该第一电压信号求差,以得到所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号,包括:

该第一控制电路控制该直流电压源为该第一前端电路所连接的两个待测电容器充电,在为该第一前端电路所连接的两个待测电容器充电之后,控制该第一前端电路所连接的两个待测电容器放电;

在该第一前端电路所连接的两个待测电容器放电时,该第一PGA电路将待测电容器的电容信号转化为该第一电压信号,以及将所连接的两个待测电容器的该第一电压信号求差,以得到该第一前端电路所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号。

可选地,在第二方面的一种实现方式中,该第一控制电路包括第一开关组和第二开关组;

该第一控制电路控制该直流电压源为该第一前端电路所连接的两个待测电容器充电,在为该第一前端电路所连接的两个待测电容器充电之后,控制该第一前端电路所连接的两个待测电容器放电,包括:

在该第一开关组处于闭合状态,且该第二开关组处于开启状态时,该直流电压源为该第一前端电路所连接的两个待测电容器充电;

在该第二开关组处于闭合状态,且该第一开关组处于开启状态时,该第一前端电路所连接的两个待测电容器向该第一PGA电路放电。

可选地,在第二方面的一种实现方式中,该第一前端电路包括第一转化电路、第二PGA电路,该第一转化电路连接打码电压源、该第一前端电路所连接的两个待测电容器和该第二PGA电路;

该至少N-1个第一前端电路中的每个第一前端电路将所连接的两个待测电容器的电容信号转化为第一电压信号并对所连接的两个待测电容器的该第一电压信号求差,以得到所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号,包括:

该第一转化电路将该第一前端电路所连接的两个待测电容器的电容信号转化为该第一电压信号;

该第二PGA电路从该第一转化电路获取该第一前端电路所连接的两个待测电容器对应的该第一电压信号,以及将所连接的两个待测电容器的该第一电压信号求差,以得到该第一前端电路所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号。

可选地,在第二方面的一种实现方式中,该第二前端电路包括第二控制电路和第三PGA电路,该第二控制电路连接直流电压源、该第三PGA电路、该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器;

该至少一个第二前端电路中每个第二前端电路将所连接的待测电容器和参考电容器的电容信号转化为第二电压信号并对所连接的待测电容器的该第二电压信号和参考电容器的该第二电压信号求差,以得到所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号,包括:

该第二控制电路控制该直流电压源为该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器充电,在为该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器充电之后,控制该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器放电;

在该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器放电时,该第三PGA电路将所连接的待测电容器和参考电容器的电容信号转化为该第二电压信号,以及将所连接的待测电容器的该第二电压信号和参考电容器的该第二电压信号求差,以得到该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号。

可选地,在第二方面的一种实现方式中,该第二控制电路包括第三开关组和第四开关组;

该第二控制电路控制该直流电压源为该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器充电,在为该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器充电之后,控制该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器放电,包括:

在该第三开关组处于闭合状态,且该第四开关组处于开启状态时,该直流电压源为该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器充电;

在该第四开关组处于闭合状态,且该第三开关组处于开启状态时,该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器向该第三PGA电路放电。

可选地,在第二方面的一种实现方式中,该第二前端电路包括第二转化电路和第四PGA电路,该第二转化电路连接打码电压源、该第四PGA电路、该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器;

该至少一个第二前端电路中每个第二前端电路将所连接的待测电容器和参考电容器的电容信号转化为第二电压信号并对所连接的待测电容器的该第二电压信号和参考电容器的该第二电压信号求差,以得到所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号,包括:

该第二转化电路将该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器的电容信号转化为该第二电压信号;

该第四PGA电路从该第二转化电路获取该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器对应的该第二电压信号,以及将所连接的待测电容器的该第二电压信号和参考电容器的该第二电压信号求差,以得到该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号。

第三方面,本申请实施例提供了一种触摸检测装置,包括:第一方面或第一方面任一可选实现方式所述的电容检测电路,该触摸检测装置根据该电容检测电路所确定的该N个待测电容器中每个待测电容器的电容值,确定用户的触摸位置。

第四方面,本申请实施例提供了一种终端设备,包括如第三方面所述的触摸检测装置。

因此,本申请实施例中的终端设备,终端设备中包括触摸检测装置,触摸检测装置可以根据电容检测电路通过先差分后还原的方式处理得到的N个待测电容器的电容值,确定用户的触摸位置,从而,在触摸检测装置准确判断用户在触摸检测装置上的触摸位置时,终端设备可以准确识别触摸检测装置获取的触摸位置,提高了触控灵敏度,进而能够优化现有的自电容检测设备。

附图说明

图1是使用本申请实施例的一种电容检测电路的电容触控系统的示意图。

图2是使用本申请实施例的一种电容检测电路的示意性电路图。

图3是根据本申请实施例的一种第一前端电路的示意性电路图。

图4是根据本申请实施例的另一种第一前端电路的示意性电路图。

图5是根据本申请实施例的一种第二前端电路的示意性电路图。

图6是根据本申请实施例的另一种第二前端电路的示意性电路图。

图7是使用本申请实施例的再一种第一前端电路的示意性电路图。

图8是根据本申请实施例的再一种第一前端电路的示意性电路图。

图9是根据本申请实施例的再一种第二前端电路的示意性电路图。

图10是根据本申请实施例的再一种第二前端电路的示意性电路图。

图11是本申请实施例的一种电容检测的方法的示意性流程图。

图12是本申请实施例的一种触摸检测装置的示意性电路图。

图13示出了一种应用于本申请实施例的矩阵型自容传感器。

图14示出了一种应用于本申请实施例的三角形自容传感器。

具体实施方式

下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行描述。

为了便于理解,下面结合图1描述现有技术中一种使用自容检测的电容触控系统。

如图1所示,该电容触控系统100包括主机(Host)110、触摸集成电路(Touch IC)120和触控传感器130。其中,触控传感器130包括Tx层和Rx层,Tx层包括Tx1通道、Tx2通道、Tx3通道、Tx4通道和Tx5通道,Rx层包括Rx1通道、Rx2通道、Rx3通道、Rx4通道、Rx5通道。在Tx层中,Tx1通道、Tx2通道、Tx3通道、Tx4通道和Tx5通道的对地电容分别是C0、C1、C2、C3、C4;在Rx层中,Rx1通道、Rx2通道、Rx3通道、Rx4通道和Rx5通道的对地电容分别是C9、C8、C7、C6、C5。

触控传感器130中每个Tx层分别与Touch IC 120相连接,每个Rx层分别与Touch IC 120相连接。Touch IC 120与Host 110相连接,可以与Host 110进行通信。

应理解,在自容检测的时候,检测的是各通道(Tx层和Rx层)电极对地的电容变化。

具体地,Touch IC 120会扫描触控传感器130中每一根Tx通道和Rx通道的对地电容变化情况。当手指靠近的时候,手指附近的通道自电容会变大,手指和Tx通道会产生Cd电容,手指和Rx通道会产生Cs电容,由于人体是导电的并且与大地相连接,手指触控的Tx2通道的自容,会由C1变成C1+Cd,Rx3通道的自容,会由C7变成C7+Cs,Touch IC 120检测出通道的自电容变化,就能计算出手指触摸的位置。

由于自电容的容值相对较大,而手指触控引起的变化量相对较小,现有的自容检测方法就存在触控灵敏度低的问题。增加cancel电容可提高触控灵敏度,但所需的cancel电容太大,个数太多,无法集成到芯片内部,并存在成本太高的问题。在一些对地电容更大的场景中,例如,在三星Galaxy Note7中的触控显示器上,用户数据中心(Subscriber Data Center,SDC)采用了Y-OCTA技术,而基于Y-OCTA技术的触摸显示屏中,各电容通道对地电容大幅度变大,Touch IC 120难以检测出手指触摸造成的通道自容变化,也就无法计算手指的触摸位置。

因此,本申请实施例提供了一种先差分后还原的方案及电路,可以克服大自电容对自容检测的影响,提高自容检测的灵敏度。

以下,结合图2至图10详细说明根据本申请实施例的电容检测电路。

图2是本申请实施例的电容检测电路200的示意性结构图。

如图2所示,该电容检测电路200用于检测N个待测电容器的电容,该N大于或等于2,该电容检测电路200包括:参考电容器、至少N-1个用于将待测电容器的电容信号转化为第一电压信号并将该第一电压信号求差的第一前端电路210、至少一个用于将待测电容器和参考电容器的电容信号转化为第二电压信号并将该第二电压信号求差的第二前端电路220、以及处理电路230。

可选地,该至少N-1个第一前端电路中的每个第一前端电路输出所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号;

该至少一个第二前端电路中每个第二前端电路输出所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号;

该处理电路与每个第一前端电路和每个第二前端电路的输出端相连接,用于根据该每个第一前端电路输出的第一差分信号和该每个第二前端电路输出的第二差分信号确定该N个待测电容器中每个待测电容器的电容值。

可选地,该处理电路230可以是数字处理模块(Digital Process Block)。

应理解,该处理电路230具有运算和存储功能。

可选地,该处理电路可以具有解调功能,即,具有解调信号的能力。

应理解,该处理电路接收到的第一前端电路输出的第一差分信号和第二前端电路输出的第二差分信号为经过模数转化之后的信号。

例如,可以通过模数转换(Analog to Digital Conversion,ADC)电路实现第一差分信号和第二差分信号的模数转换。

可选地,处理电路230还可以在确定该N个待测电容器中每个待测电容器的电容值的基础上,实现用户触摸位置的坐标标定的功能。

可选地,至少N-1个第一前端电路210中每个第一前端电路包括第一输入端和第二输入端。

可选地,该第一输入端为正输入端,该第二输入端为负输入端。

可选地,在该至少N-1个第一前端电路210中任意两个第一前端电路的第一输入端所连接的待测电容器不同,任意两个第一前端电路的第二输入端所连接的待测电容器不同。

应理解,该第一前端电路所连接的待测电容器是指该第一前端电路与待测电容器电连接,该第一前端电路可以获取所连接的待测电容器的电容信号。

可选地,至少一个第二前端电路220中的每个第二前端电路包括第三输入端和第四输入端。

可选地,该第三输入端为正输入端,该第四输入端为负输入端。

应理解,该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器是指该第二前端电路与待测电容器和参考电容器电连接,该第二前端电路可以获取所连接的待测电容器和参考电容器的电容信号。

可选地,至少N-2个第一前端电路中的每个第一前端电路的第一输入端和第二输入端分别连接两个不同的待测电容器。

可选地,除该至少N-2个第一前端电路之外的第一前端电路的第一输入端同时连接一个待测电容器及一个第二前端电路的第三输入端、第二输入端同时连接一个待测电容器及该至少N-2个第一前端电路中一个第一前端电路的第一输入端,除该至少N-2个第一前端电路之外的第一前端电路的两个输入端所连接的待测电容器为不同的待测电容器。

可选地,该至少一个第二前端电路中的每个第二前端电路的第三输入端和第四输入端分别连接两个不同的待测电容器。

可选地,在该至少一个第二前端电路中的任意两个第二前端电路的第三输入端所连接的待测电容器不同。

应理解,图2中的第一前端电路的数量和第二前端电路的数量,以及待测电容器、参考电容器的数量仅仅只是示例,具体数量根据实际需要确定,本申请实施例对此并不作任何限定。

可选地,所述N个待测电容器中每个待测电容器为一个触摸通道的电极与地形成的电容器。

例如,如图2所示,N=8,该电容检测电路200包括:7个第一前端电路,分别记为211-217,2个第二前端电路,记为221和222;8个待测电容器,分别为传感器通道(Sensor Channel)0、传感器通道(Sensor Channel)1、传感器通道(Sensor Channel)2、传感器通道(Sensor Channel)3、传感器通道(Sensor Channel)4、传感器通道(Sensor Channel)5、传感器通道(Sensor Channel)6和传感器通道(Sensor Channel)7,这8个待测电容器的电容信号分别记为C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6和C7;1个参考电容器,其电容信号记为Cref。

第一前端电路211连接Sensor Channel 0和Sensor Channel 1,第一前端电路212连接Sensor Channel 1和Sensor Channel 2,第一前端电路213连接Sensor Channel 2和Sensor Channel 3,第一前端电路214连接Sensor Channel 3和Sensor Channel 4,第一前端电路215连接Sensor Channel 4和Sensor Channel5,第一前端电路216连接Sensor Channel 5和Sensor Channel 6,第一前端电路217连接Sensor Channel 6和Sensor Channel 7。第二前端电路221连接Sensor Channel 7和参考电容器,第二前端电路222连接Sensor Channel 0和参考电容器。

第一前端电路211用于输出Sensor Channel 0和Sensor Channel 1对应的电压的第一差分信号a,(V0-V1=a);第一前端电路212用于输出Sensor Channel 1和Sensor Channel 2对应的电压的第一差分信号b,(V1-V2=b);第一前端电路213用于输出Sensor Channel 3和Sensor Channel 2对应的电压的第一差分信号c,(V2-V3=c);第一前端电路214用于输出Sensor Channel 4和Sensor Channel 3对应的电压的第一差分信号d,(V3-V4=d);第一前端电路215用于输出Sensor Channel 5和Sensor Channel 4对应的电压的第一差分信号e,(V4-V5=e);第一前端电路216用于输出Sensor Channel 6和Sensor Channel 5对应的电压的第一差分信号f,(V5-V6=f);第一前端电路217用于输出Sensor Channel 7和Sensor Channel 6对应的电压的第一差分信号g(V6-V7=g)。

第二差分电路221用于输出Sensor Channel 7和参考电容器对应的电压的第二差分信号h(V7-Vref=h),第二差分电路222用于输出Sensor Channel 0和参考电容器对应的电压的第二差分信号i(V0-Vref=i)。

该处理电路230根据上述过程中获取的第一差分信号(a、b、c、d、e、f、g)和第二差分信号(h、i),

求解V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7。

V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7与C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7一一对应,C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7可以根据V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7求得。

具体地,可以根据如下方程组求解V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7:

V0-V1=a;

V1-V2=b;

V2-V3=c;

V3-V4=d;

V4-V5=e;

V5-V6=f;

V6-V7=g;

V7-Vref=h;

V0-Vref=i,

a、b、c、d、e、f、g可从第一前端电路输出的第一差分信号处获得,h、i可从第二前端电路输出的第二差分信号处获得,进而,处理电路230可求得V0=i+Vref,V1=V0+a,V2=V1+b,V3=V2+c,V4=V3+d,V5=V4+e,V6=V5+f,V7=V6+g,并可用V7=h+Cref再一次检验电路工作状态是否正确,V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7分别与C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7对应,C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7可以根据V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7求得。

可选地,如图2所示,该至少N-2个第一前端电路包括第一前端电路212-217。第一前端电路212-217中的每个第一前端电路的第一输入端和第二输入端分别连接两个不同的待测电容器,例如,第一前端电路212分别连接Sensor Channel 1和Sensor Channel 2,第一前端电路213分别连接Sensor Channel 2和Sensor Channel 3。

可选地,如图2所示,除该至少N-2个第一前端电路之外的第一前端电路为第一前端电路211。第一前端电路211的第一输入端同时连接第二前端电路222的第三输入端和Sensor Channel 0,第一前端电路211的第二输入端同时连接第一前端电路212的第一输入端和Sensor Channel 1。

可选地,至少一个第二前端电路中的每个第二前端电路的第三输入端和第四输入端分别连接两个不同的待测电容器。例如,如图2所示,第二前端电路221的第三输入端连接Sensor Channel 7、第四输入端连接参考电容器。

可选地,该N个第一前端电路210中每个第一前端电路包括第一输入端241、第二输入端242和第一输出端243,每个第一前端电路的第一输入端241与所连接的两个待测电容器中的一个待测电容器相连接、该第二输入端242与所连接的两个待测电容器中的另一个待测电容器相连接,该第一输出端243与该处理电路230相连接,以及该第一输出端243用于向该处理电路230输出该第一输入端241所连接的电待测容器与该第二输入端242所连接的待测电容器对应的电压的第一差分信号。

例如,如图2所示,第一前端电路211的第一输入端241连接Sensor Channel 0,第一前端电路212的第一输入端241连接Sensor Channel 1,第一前端电路213的第一输入端241连接Sensor Channel 2,第一前端电路214的第一输入端241连接Sensor Channel 3,第一前端电路215的第一输入端241连接Sensor Channel 4,第一前端电路216的第一输入端241连接Sensor Channel 5,第一前端电路217的第一输入端241连接Sensor Channel 6;第一前端电路211的第二输入端242连接Sensor Channel 1,第一前端电路212的第二输入端242连接Sensor Channel 2,第一前端电路213的第二输入端242连接Sensor Channel 3,第一前端电路214的第二输入端242连接Sensor Channel 4,第一前端电路215的第二输入端242连接Sensor Channel 5,第一前端电路216的第二输入端242连接Sensor Channel 6,第一前端电路217的第二输入端242连接Sensor Channel 7。

应理解,图2中的第一前端电路的第一输入端和第二输入端能够连接的待测电容器数量仅仅只是实例,并不限定只能为一个,也可为多个待测电容做差分操作,本申请实例对此不作任何限定。

可选地,该至少一个第二前端电路220中每个第二前端电路包括第三输入端251、第四输入端252和第二输出端253,每个第二前端电路的第三输入端251待测电容器相连接、该第四输入端252与参考电容器相连接,该第二输出端253与该处理电路230相连接,以及该第二输出端253用于向该处理电路230输出该第三输入端251所连接待测电容器与该第四输入端252所连接的参考电容器对应的该电压的第二差分信号。

例如,如图2所示,第二前端电路221的第三输入端251连接Sensor Channel 7,第二前端电路221的第四输入端252连接参考电容器;第二前端电路222的第三输入端251连接Sensor Channel 0,第二前端电路222的第四输入端252连接参考电容器。

应理解,上述连接指的是可以进行信号(例如,电容信号、电压信号、第一差分信号、第二差分信号等)传递,并不一定是指物理意义上的连接,后续描述的连接同理。

还应理解,图2中的第二前端电路的第三输入端能够连接的待测电容器的数量,第四输入端能够连接的参考电容器的数量仅仅只是实例,并不限定只能为一个,也可为多个待测电容与参考电容器做求差操作,本申请实例对此不作任何限定。

可选地,作为一个实施例,该第一前端电路包括第一控制电路和第一可编程增益放大(Programmable Gain Amplifier,PGA)电路,其中,

该第一控制电路连接直流电压源、该第一前端电路所连接的两个待测电容器和该第一PGA电路;

该第一控制电路,用于控制该直流电压源为该第一前端电路所连接的两个待测电容器充电,以及控制该第一前端电路所连接的两个待测电容器放电;

该第一PGA电路,用于在该第一前端电路所连接的两个待测电容器放电时,将待测电容器的电容信号转化为该第一电压信号,以及将所连接的两个待测电容器的该第一电压信号求差,以得到该第一前端电路所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号。

可选地,该直流电压源可以是1.2V的直流电压源,也可以是2.4V的直流电压源,还可以是5.0V的直流电压源。

可选地,可以是每个第一前端电路连接一个直流电压源,也可以是所有的第一前端电路连接一个直流电压源。

可选地,该第一控制电路包括第一开关组SW1和第二开关组SW2。

可选地,该第一开关组与该直流电压源和该第一前端电路所连接的两个待测电容器相连接,该第二开关组与该第一前端电路所连接的两个待测电容器和该第一PGA电路相连接。

可选地,在该第一开关组处于闭合状态,且该第二开关组处于开启状态时,该直流电压源为该第一前端电路所连接的两个待测电容器充电;

在该第二开关组处于闭合状态,且该第一开关组处于开启状态时,该第一前端电路所连接的两个待测电容器向该第一PGA电路放电。

例如,如图3所示,第一前端电路211的第一输入端241连接Sensor Channel 0,第一前端电路211的第二输入端242连接Sensor Channel 1;第一控制电路连接直流电压源Vtx、Sensor Channel 0、Sensor Channel 1和第一PGA电路。

首先,第一控制电路中的SW1闭合、SW2开启,控制直流电压源为Sensor Channel 0和Sensor Channel 1充电,在Sensor Channel 0和Sensor Channel 1充电之后(例如,充电20%,或更优选地,充满电);第一控制电路中的SW1开启、SW2闭合,控制Sensor Channel 0和Sensor Channel 1放电(例如,放完电);第一PGA电路在Sensor Channel 0和Sensor Channel 1放电时,将Sensor Channel 0和Sensor Channel 1的电容信号转化为第一电压信号(例如,Sensor Channel 0的电容信号C0转换为第一电压信号V0,Sensor Channel 1的电容信号C1转换为第一电压信号V1),以及将Sensor Channel 0和Sensor Channel1的第一电压信号求差,以得到该第一前端电路211所连接的Sensor Channel0和Sensor Channel 1对应的电压的第一差分信号(V0-V1)。

可选地,Sensor Channel 0和Sensor Channel 1的电容信号转化得到的第一电压信号的差值(V0-V1)与Sensor Channel 0和Sensor Channel 1的电容信号的差值(C0-C1)成正比。

应理解,图3仅以第一前端电路211为例进行示例说明,其他适应于本申请实施例的第一前端电路同样满足上述图3所述的示例。

可选地,在该第一开关组和该第二开关组的控制下,该第一前端电路所连接的两个待测电容器经过至少一次充电及至少一次放电之后,该第一前端电路输出所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号。

例如,可以是每次都充满电,并每次放完电。

又例如,一次充电80%,放电50%,接收继续充电至80,再放电50%。

应理解,本申请实施例对充放电次数,及具体充放电的量不作限定。

可选地,作为一个实施例,该第一前端电路包括第一转化电路、第二PGA电路,其中,

该第一转化电路连接打码电压源、该第一前端电路所连接的两个待测电容器和该第二PGA电路;

该第一转化电路,用于将该第一前端电路所连接的两个待测电容器的电容信号转化为该第一电压信号;

该第二PGA电路,用于从该第一转化电路获取该第一前端电路所连接的两个待测电容器的对应的该第一电压信号,以及将所连接的两个待测电容器的该第一电压信号求差,以得到该第一前端电路所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号。

可选地,该第一转化电路包括第一分压电阻和第二分压电阻,其中,

该第一分压电阻与该打码电压源、该第二PGA电路和该第一前端电路所连接的两个待测电容器中的一个待测电容器相连接;

该第二分压电阻与该打码电压源、该第二PGA电路和该第一前端电路所连接的两个待测电容器中的另一个待测电容器相连接。

例如,如图4所示,第一前端电路211连接Sensor Channel 0和Sensor Channel 1,第一转化电路的第一分压电阻31连接打码电压源、Sensor Channel0和第二PGA电路,第一转化电路的第二分压电阻32连接打码电压源、Sensor Channel 1和第二PGA电路,Sensor Channel 0和Sensor Channel 1分别与第二PGA电路(正输入端和负输入端)相连接。

如图4所示,在第一转化电路中,打码电压源、第一分压电阻31、Sensor Channel 0构成完整电路,在这一电路中Sensor Channel 0作为阻抗,第二PGA电路测量A点的电压就可以获取Sensor Channel 0的第一电压信号;

打码电压源、第二分压电阻32、Sensor Channel 1构成完整电路,在这一电路中Sensor Channel 1作为阻抗,第二PGA电路测量B点的电压就可以获取Sensor Channel 1的第一电压信号;

进一步地,第二PGA电路可以将Sensor Channel 0和Sensor Channel 1的第一电压信号求差,以得到该第一前端电路211所连接的Sensor Channel 0和Sensor Channel 1对应的电压的第一差分信号(V0-V1)。

应理解,图4仅以第一前端电路211为例进行示例说明,其他适应于本申请实施例的第一前端电路同样满足上述图4所述的示例。

可选地,该第二PGA电路还可以通过在电阻Rfb上并联一个电容器Cfb来实现滤波。

可选地,该第一转化电路还可以包括第一缓冲器和第二缓冲器,该打码电压源通过该第一分压电阻和该第一缓冲器与一个待测电容器相连接,该打码电压源通过该第二分压电阻和该第二缓冲器与另一个待测电容器相连接;

一个待测电容器通过该第一缓冲器与第二PGA电路(正输入端)相连接,另一个待测电容器通过该第二缓冲器与第二PGA电路(负输入端)相连接。

可选地,作为一个实施例,该第二前端电路包括第二控制电路和第三PGA电路,其中,

该第二控制电路连接直流电压源、该第三PGA电路、该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器;

该第二控制电路,用于控制该直流电压源为该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器充电,以及控制该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器放电;

该第三PGA电路,用于在该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器放电时,将待测电容器的电容信号和参考电容器的电容信号转化为该第二电压信号,以及将所连接的待测电容器的该第二电压信号和参考电容器的该第二电压信号求差,以得到该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号。

可选地,该第二控制电路包括第三开关组SW3和第四开关组SW4。

可选地,该第三开关组与该直流电压源和该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器相连接,该第四开关组与该第三PGA电路、该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器相连接。

可选地,在该第三开关组处于闭合状态,且该第四开关组处于开启状态时,该直流电压源为该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器充电;

在该第四开关组处于闭合状态,且该第三开关组处于开启状态时,该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器向该第三PGA电路放电。

例如,如图5所示,第二前端电路221的第三输入端251连接Sensor Channel 7,第二前端电路221的第四输入端252连接参考电容器;第二控制电路连接直流电压源Vtx、Sensor Channel 7、参考电容器和第三PGA电路。

首先,第二控制电路中的SW3闭合、SW4开启,控制直流电压源为Sensor Channel 7和参考电容器充电,在Sensor Channel 7和参考电容器充电之后(例如,充电50%,或更优选地,充满电);第二控制电路中的SW3开启、SW4闭合,控制Sensor Channel 7和参考电容器放电(例如,放完电);第三PGA电路在Sensor Channel 7和参考电容器放电时,将Sensor Channel 7和参考电容器的电容信号转化为第二电压信号(例如,Sensor Channel 7的电容信号C7转换为第二电压信号V7,参考电容器的电容信号Cref转换为第二电压信号Vref),以及将Sensor Channel 7和参考电容器的第二电压信号求差,以得到第二前端电路221所连接的Sensor Channel 7和参考电容器对应的电压的第二差分信号(V7-Vref)。

应理解,图5仅以第二前端电路221为例进行示例说明,其他适用于本申请实施例的第二前端电路(例如,第二前端电路222)同样满足上述图5所述的示例。

可选地,在该第三开关组和该第四开关组的控制下,该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器经过至少一次充电及至少一次放电之后,该第二前端电路输出所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号。

例如,可以是每次都充满电,并每次放完电。

又例如,一次充电80%,放电50%,接收继续充电至80,再放电50%。

应理解,本申请实施例对充放电次数,及具体充放电的量不作限定。

可选地,作为一个实施例,该第二前端电路包括第二转化电路、第四PGA电路,其中,

该第二转化电路连接打码电压源、该第四PGA电路、该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器;

该第二转化电路,用于将该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器的电容信号转化为该第二电压信号;

该第四PGA电路,用于从该第二转化电路获取该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器对应的该第二电压信号,以及将所连接的待测电容器的该第二电压信号和参考电容器的该第二电压信号求差,以得到该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号。

可选地,该第二转化电路包括第三分压电阻和第四分压电阻,其中,

该第三分压电阻与该打码电压源、该第四PGA电路和该第二前端电路所连接的待测电容器相连接;

该第四分压电阻与该打码电压源、该第四PGA电路和该第二前端电路所连接的参考电容器相连接。

例如,如图6所示,第二前端电路221连接Sensor Channel 7和参考电容器,第二转化电路的第三分压电阻41连接打码电压源、Sensor Channel 7和第四PGA电路,第二转化电路的第四分压电阻42连接打码电压源、参考电容器和第四PGA电路,Sensor Channel 7和参考电容器分别与第四PGA电路(正输入端和负输入端)相连接。

如图6所示,在第二转化电路中,打码电压源、第三分压电阻41、Sensor Channel 7构成完整电路,在这一电路中Sensor Channel 7作为阻抗,第四PGA电路测量C点的电压就可以获取Sensor Channel 7的第二电压信号;

打码电压源、第四分压电阻42、参考电容器构成完整电路,在这一电路中参考电容器作为阻抗,第四PGA电路测量D点的电压就可以获取参考电容器的第二电压信号;

进一步地,第四PGA电路可以将Sensor Channel 7的第二电压信号和参考电容器的第二电压信号求差,以得到第二前端电路221所连接的Sensor Channel 7和参考电容器对应的电压的第二差分信号(V7-Vref)。

应理解,图6仅以第二前端电路221为例进行示例说明,其他适应于本申请实施例的第二前端电路(例如,第二前端电路222)同样满足上述图6所述的示例。

可选地,该第四PGA电路还可以通过在电阻Rfb上并联一个电容器Cfb来实现滤波。

可选地,该第二转化电路还可以包括第一缓冲器和第二缓冲器,该打码电压源通过该第三分压电阻和该第三缓冲器与待测电容器相连接,该打码电压源通过该第四分压电阻和该第四缓冲器与参考电容器相连接;

待测电容器通过该第三缓冲器与第四PGA电路(正输入端)相连接,参考电容器通过该第四缓冲器与第四PGA电路(负输入端)相连接。

可选地,作为一个实施例,该第一前端电路包括第一滤波电路和/或第一积分电路,其中,

该第一滤波电路,用于过滤该第一前端电路输出的所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号中的干扰信号;

该第一积分电路,用于对该第一前端电路输出的所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号进行积分放大处理。

可选地,该第一前端电路可以通过如图3所示的电路实现电容信号转化为第一电压信号并将该第一电压信号求差的目的,此时,该第一滤波电路和/或该第一积分电路可以如图7所示。

可选地,该第一滤波电路和该第一积分电路分别可以单独设置在该第一前端电路中,也可以组合设置在该第一前端电路中。图7仅示例性的描述了组合设置在该第一前端电路中的方案。

可选地,该第一前端电路可以通过如图4所示的电路实现电容信号转化为第一电压信号并将该第一电压信号求差的目的,此时,该第一滤波电路和/或该第一积分电路可以如图8所示。

可选地,该第一滤波电路和该第一积分电路分别可以单独设置在该第一前端电路中,也可以组合设置在该第一前端电路中。图8仅示例性的描述了组合设置在该第一前端电路中的方案。

可选地,该第一滤波电路可以是低通滤波器。

可选地,该第一滤波电路可以是由放大器构成的有源模拟低通滤波器,但并不仅仅局限于此。

可选地,该第一积分电路可以将微弱的电容差值信号放大,增加信噪比(Signal Noise Ratio,SNR)。

应理解,图7和图8所示的第一积分电路还可以积分放大其他可以实现电容信号转化为第一电压信号并将第一电压信号求差的目的第一前端电路输出的第一差分信号。

应理解,图7和图8所示的第一滤波电路还可以过滤其他可以实现电容信号转化为第一电压信号并将第一电压信号求差的目的第一前端电路输出的第一差分信号中的干扰信号。

可选地,作为一个实施例,该第二前端电路包括第二滤波电路和/或第二积分电路,其中,

该第二滤波电路,用于过滤该第二前端电路输出的所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号中的干扰信号;

该第二积分电路,用于对该第二前端电路输出的所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号进行积分放大处理。

可选地,该第二前端电路可以通过如图5所示的电路实现电容信号转化为第二电压信号并将该第二电压信号求差的目的,此时,该第二滤波电路和/或该第二积分电路可以如图9所示。

可选地,该第二滤波电路和该第二积分电路分别可以单独设置在该第二前端电路中,也可以组合设置在该第二前端电路中。图9仅示例性的描述了组合设置在该第二前端电路中的方案。

可选地,该第二前端电路可以通过如图6所示的电路实现电容信号转化为第二电压信号并将该第二电压信号求差的目的,此时,该第二滤波电路和/或该第二积分电路可以如图10所示。

可选地,该第二滤波电路和该第二积分电路分别可以单独设置在该第二前端电路中,也可以组合设置在该第二前端电路中。图10仅示例性的描述了组合设置在该第二前端电路中的方案。

可选地,该第二滤波电路可以是低通滤波器。

可选地,该第二滤波电路可以是由放大器构成的有源模拟低通滤波器,但并不仅仅局限于此。

可选地,该第二积分电路可以将微弱的电容差值信号放大,增加信噪比(Signal Noise Ratio,SNR)。

应理解,图9和图10所示的第二积分电路还可以积分放大其他可以实现电容信号转化为第二电压信号并将第二电压信号求差的目的第二前端电路输出的第二差分信号。

应理解,图9和图10所示的第二滤波电路还可以过滤其他可以实现电容信号转化为第二电压信号并将第二电压信号求差的目的第二前端电路输出的第二差分信号中的干扰信号。

可选地,所有的第一前端电路可以同时只包括一个积分电路,实现第一前端电路的输出信号的积分放大。

可选地,所有的第二前端电路可以同时只包括一个积分电路,实现第二前端电路的输出信号的积分放大。

可选地,所有的第一前端电路可以同时只包括一个滤波电路,实现第一前端电路的输出信号的滤波。

可选地,所有的第二前端电路可以同时只包括一个滤波电路,实现第二前端电路的输出信号的滤波。

可选地,每个该第一前端电路包括一个ADC电路,用于模数转换第一前端电路的输出信号。

可选地,每个该第二前端电路包括一个ADC电路,用于模数转换第二前端电路的输出信号。

可选地,所有的该第一前端电路和所有的该第二前端电路包括同一个ADC电路,用于模数转化该第一前端电路和该第二前端电路输出的信号。

因此,在本申请实施例的电容检测电路中,第一前端电路向处理电路输出所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号,第二前端电路向处理电路输出所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号,此即为差分过程;处理电路根据从第一前端电路接收到的第一差分信号和从第二前端电路接收到的第二差分信号,确定N个待测电容器中每个待测电容器的电容值,此即为还原过程。通过这种先差分后还原的方式,能够在基本无成本增加的基础上,提升电容检测灵敏度。

进一步地,第一控制电路控制直流电压源为第一前端电路所连接的两个待测电容器充电,以及控制第一前端电路所连接的两个待测电容器放电,从而,第一PGA电路可以将第一前端电路所连接的两个待测电容器的电容信号转化为第一电压信号,并进行第一电压信号求差,实现了电容信号转换为第一电压信号并求差的目的,进而,第一前端电路可以输出所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号。

第二控制电路控制直流电压源为第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器充电,以及控制第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器放电,从而,第三PGA电路可以将第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器的电容信号转化为第二电压信号,并进行第二电压信号求差,实现了电容信号转换为第二电压信号并进行求差的目的,进而,第二前端电路可以输出所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号。

更进一步地,第一转化电路将第一前端电路所连接的两个待测电容器的电容信号转化为第一电压信号,从而,第二PGA电路可以将第一前端电路所连接的两个待测电容器的第一电压信号求差,实现了电容信号转换为第一电压信号并求差的目的,进而,第一前端电路可以输出所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号。

第二转化电路将第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器的电容信号转化为第二电压信号,从而,第四PGA电路可以将第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器的第二电压信号的差值,实现了电容信号转换为第二电压信号并求差的目的,进而,第二前端电路可以输出所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号。

图11是本申请实施例的电容检测的方法300的示意性流程图,该方法300包括如图2所示的电容检测电路200,该方法300包括。

310,该至少N-1个第一前端电路中的每个第一前端电路将所连接的两个待测电容器的电容信号转化为第一电压信号并对所连接的两个待测电容器的该第一电压信号求差,以得到所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号。

可选地,该第一前端电路包括第一控制电路和第一可编程增益放大PGA电路,该第一控制电路连接直流电压源、该第一前端电路所连接的两个待测电容器和该第一PGA电路;

该至少N-1个第一前端电路中的每个第一前端电路将所连接的两个待测电容器的电容信号转化为第一电压信号并对所连接的两个待测电容器的该第一电压信号求差,以得到所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号,包括:

该第一控制电路控制该直流电压源为该第一前端电路所连接的两个待测电容器充电,在为该第一前端电路所连接的两个待测电容器充电之后,控制该第一前端电路所连接的两个待测电容器放电;

在该第一前端电路所连接的两个待测电容器放电时,该第一PGA电路将待测电容器的电容信号转化为该第一电压信号,以及将所连接的两个待测电容器的该第一电压信号求差,以得到该第一前端电路所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号。

可选地,该第一控制电路包括第一开关组和第二开关组;

该第一控制电路控制该直流电压源为该第一前端电路所连接的两个待测电容器充电,在为该第一前端电路所连接的两个待测电容器充电之后,控制该第一前端电路所连接的两个待测电容器放电,包括:

在该第一开关组处于闭合状态,且该第二开关组处于开启状态时,该直流电压源为该第一前端电路所连接的两个待测电容器充电;

在该第二开关组处于闭合状态,且该第一开关组处于开启状态时,该第一前端电路所连接的两个待测电容器向该第一PGA电路放电。

可选地,该第一前端电路包括第一转化电路、第二PGA电路,该第一转化电路连接打码电压源、该第一前端电路所连接的两个待测电容器和该第二PGA电路;

该至少N-1个第一前端电路中的每个第一前端电路将所连接的两个待测电容器的电容信号转化为第一电压信号并对所连接的两个待测电容器的该第一电压信号求差,以得到所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号,包括:

该第一转化电路将该第一前端电路所连接的两个待测电容器的电容信号转化为该第一电压信号;

该第二PGA电路从该第一转化电路获取该第一前端电路所连接的两个待测电容器对应的该第一电压信号,以及将所连接的两个待测电容器的该第一电压信号求差,以得到该第一前端电路所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号。

320,该至少一个第二前端电路中每个第二前端电路将所连接的待测电容器和参考电容器的电容信号转化为第二电压信号并对所连接的待测电容器的该第二电压信号和参考电容器的该第二电压信号求差,以得到所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号。

可选地,该第二前端电路包括第二控制电路和第三PGA电路,该第二控制电路连接直流电压源、该第三PGA电路、该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器;

该至少一个第二前端电路中每个第二前端电路将所连接的待测电容器和参考电容器的电容信号转化为第二电压信号并对所连接的待测电容器和参考电容器的该第二电压信号求差,以得到所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号,包括:

该第二控制电路控制该直流电压源为该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器充电,在为该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器充电之后,控制该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器放电;

在该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器放电时,该第三PGA电路将待测电容器和参考电容器的电容信号转化为该第二电压信号,以及将所连接的待测电容器的该第二电压信号和参考电容器的该第二电压信号求差,以得到该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号。

可选地,该第二控制电路包括第三开关组和第四开关组;

该第二控制电路控制该直流电压源为该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器充电,在为该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器充电之后,控制该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器放电,包括:

在该第三开关组处于闭合状态,且该第四开关组处于开启状态时,该直流电压源为该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器充电;

在该第四开关组处于闭合状态,且该第三开关组处于开启状态时,该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器向该第三PGA电路放电。

可选地,该第二前端电路包括第二转化电路和第四PGA电路,该第二转化电路连接打码电压源、该第四PGA电路、该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器;

该至少一个第二前端电路中每个第二前端电路将所连接的待测电容器和参考电容器的电容信号转化为第二电压信号并对所连接的待测电容器的该第二电压信号的该第二电压信号和参考电容器的该第二电压信号求差,以得到所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号,包括:

该第二转化电路将该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器的电容信号转化为该第二电压信号;

该第四PGA电路从该第二转化电路获取该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器对应的该第二电压信号,以及将所连接的待测电容器该第二电压信号和参考电容器的该第二电压信号求差,以得到该第二前端电路所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号。

330,该处理电路根据该每个第一前端电路得到的第一差分信号和该每个第二前端电路得到的第二差分信号确定该N个待测电容器中每个待测电容器的电容值。

因此,在本申请实施例的电容检测的方法中,第一前端电路向处理电路输出所连接的两个待测电容器对应的电压的第一差分信号,第二前端电路向处理电路输出所连接的待测电容器和参考电容器对应的电压的第二差分信号,此即为差分过程;处理电路根据从第一前端电路接收到的第一差分信号和从第二前端电路接收到的第二差分信号,确定N个待测电容器中每个待测电容器的电容值,此即为还原过程。通过这种先差分后还原的方式,能够在基本无成本增加的基础上,提升电容检测灵敏度。

图12是本申请实施例的触摸检测装置400的示意性电路图。

如图12所示,该触摸检测装置400包括:如图2-图10所示的电容检测电路200,其中,

该触摸检测装置400用于根据该电容检测电路确定的N个待测电容器的电容值,确定用户的触摸位置。在一些实施例中,所述电容检测电路中的处理电路同时具有根据该电容检测电路确定的N个待测电容器的电容值确定用户的触摸位置的功能,或者触摸检测装置中具有根据该电容检测电路确定的N个待测电容器的电容值确定用户的触摸位置的处理装置由其它的部件/单元实现。在一些实施例中,触摸检测装置可以集成为芯片,例如其集成为触控芯片,以根据触控传感器检测用户的触摸位置。

可选地,该N个待测电容器中每个待测电容器为一个触摸通道的电极与地形成的电容器。

因此,在本申请实施例的触摸检测装置中,触摸检测装置可以根据电容检测电路通过先差分、求差,后还原的方式处理得到的N个待测电容器的电容值,确定用户的触摸位置,从而,能够在待测电容器的电容值检测精度提高的基础上,准确判断用户的触摸位置。

可选地,本申请实施例所述的N个待测电容的电极的形状可以三角形,也可以是矩阵型。

例如,如图13所示的矩阵型自容传感器500,该矩阵型自容传感器500可以通过如图2-图10所示的电容检测电路200确定每个矩阵型自容传感器的电容值,也可以通过如图12所示的触摸检测装置400确定用户在该矩阵型自容传感器500上的触摸位置。

应理解,该矩阵型自容传感器500是一种只需要自容的电容触控屏传感器Sensor。

又例如,如图14所示的三角形自容传感器600,该三角形自容传感器600可以通过如图2-图10所示的电容检测电路200确定每个三角形自容传感器的电容值,也可以通过如图12所示的触摸检测装置400确定用户在该三角形自容传感器600上的触摸位置。

应理解,该三角形自容传感器600也是一种只需要自容的电容触控屏Sensor。

可选地,本申请实施例提供了一种终端设备,包括:如图12所示的触摸检测装置400。

因此,本申请实施例中的终端设备,终端设备中包括触摸检测装置,触摸检测装置可以根据电容检测电路通过先差分后还原的方式处理得到的N个待测电容器的电容值,确定用户的触摸位置,从而,在触摸检测装置准确判断用户在触摸检测装置上的触摸位置时,终端设备可以准确识别触摸检测装置获取的触摸位置,提高了触控灵敏度,进而能够优化现有的自电容检测设备。

本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及电路,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的电路、支路和单元,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的支路是示意性的,例如,该单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到一个支路,或一些特征可以忽略,或不执行。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以该权利要求的保护范围为准。

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