多通道电容分压器扫描方法及设备的制造方法
【专利说明】多通道电容分压器扫描方法及设备
[0001 ] 相关专利申请案
[0002]本申请案主张2013年10月4日申请的共同拥有的美国临时专利申请案第61/886，993号的优先权，所述申请案出于所有目的以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明涉及一种用于扫描连接到模/数转换器(ADC)输入通道的多个电容传感器的方法及设备，其使用电容分压方法来确定所述传感器的电容改变。
【背景技术】
[0004]对于低功率系统，用于这些低功率系统的微控制器需要在使用者不主动使用所述系统时处于睡眠模式，而电容感测仅在主动模式中操作，因此为使涉及电容测量的系统实现低功率消耗，所述系统必须针对一定时间间隔从其睡眠模式唤醒，执行对所有电容传感器的突发扫描，进行是否已从先前扫描发生电容改变的评估，且如果未检测到电容改变，那么返回到其睡眠模式。所述系统将继续此睡眠/唤醒交替直到检测到对任何电容传感器的触摸/接近为止。所述系统的平均功率消耗可通过最小化扫描所有电容传感器所花的唤醒时间而减小。
【发明内容】
[0005]因此，需要具有扫描多个电容传感器而花费尽可能少的时间以节省功率消耗的能力的微控制器。
[0006]根据实施例，一种用于确定多个电容传感器的至少一个电容传感器的电容改变的方法可包括以下步骤:将多个电容传感器充电到第一电压;将取样及保持电容器充电到第二电压;将所述多个电容传感器中的每一者个别地耦合到取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的个别耦合的电容传感器中的每一者的电子电荷可转移到取样及保持电容器;在所有所述多个电容传感器已个别地耦合到取样及保持电容器之后，测量取样及保持电容器上的所得电压;及比较测量的所得电压与先前测量的所得电压，其中如果测量的所得电压可不同于先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器的至少一个电容传感器可已改变电容值。
[0007]根据所述方法的另一实施例，其可包括以下步骤:(a)将多个电容传感器中的第一者充电到第一电压；(b)将取样及保持电容器充电到第二电压；(C)将所述多个电容传感器中的第一者耦合到取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器中的第一者的电子电荷可转移到取样及保持电容器；(d)测量取样及保持电容器上的所得电压;及(e)比较测量的所得电压与所述多个电容传感器中的第一者的先前测量的所得电压，其中如果测量的所得电压可不同于先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器中的第一者可已改变电容值，如果测量的所得电压与先前测量的所得电压相同，那么对所述多个电容传感器中的另一者重复步骤(a)到(e)。
[0008]根据所述方法的另一实施例，其可包括以下步骤:将多个电容传感器的一部分充电到第一电压;将取样及保持电容器充电到第二电压;将所述多个电容传感器的所述部分中的每一者个别地耦合到取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的所述部分的个别耦合的电容传感器中的每一者的电子电荷可转移到取样及保持电容器;在所述多个电容传感器的所有所述部分已个别地耦合到取样及保持电容器之后，测量取样及保持电容器上的所得电压;及比较测量的所得电压与所述多个电容传感器的所述部分的先前测量的所得电压，其中如果测量的所得电压可不同于先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器的所述部分的至少一个电容传感器可已改变电容值。
[0009]根据所述方法的另一实施例，第一电压可比第二电压更呈正值。根据所述方法的另一实施例，第二电压可比第一电压更呈正值。根据所述方法的另一实施例，测量所得电压的步骤可包括运用模/数转换器(ADC)将取样及保持电容器上的所得电压转换成数字值的步骤。根据所述方法的另一实施例，比较测量的所得电压与先前测量的所得电压的步骤可包括运用数字处理器比较数字值与先前数字值的步骤。根据所述方法的另一实施例，其可包括当测量的所得电压可不同于先前测量的所得电压时将数字处理器从低功率睡眠模式唤醒的步骤。
[0010]根据另一实施例，一种用于确定多个电容传感器的至少一个电容传感器的电容改变的方法可包括以下步骤:将多个电容传感器充电到第一电压;将取样及保持电容器充电到第二电压;将所述多个电容传感器耦合到取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的电子电荷可转移到取样及保持电容器;测量取样及保持电容器上的所得电压;及比较所得电压与先前测量的所得电压，其中如果所得电压可不同于先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器的至少一个电容传感器可已改变电容值。
[0011]根据所述方法的另一实施例，其可包括以下步骤:将多个电容传感器的一部分充电到第一电压;将取样及保持电容器充电到第二电压;将所述多个电容传感器的所述部分耦合到取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的所述部分的电子电荷可转移到取样及保持电容器;测量取样及保持电容器上的所得电压;及比较测量的所得电压与所述多个电容传感器的所述部分的先前测量的所得电压，其中如果测量的所得电压可不同于先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器的所述部分的至少一个电容传感器可已改变电容值。
[0012]根据所述方法的另一实施例，其可包括如果测量的所得电压可并非大体上不同于先前测量的所得电压，那么可执行以下步骤:将所述多个电容传感器的另一部分充电到第一电压;将取样及保持电容器充电到第二电压;将所述多个电容传感器的另一部分耦合到取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的另一部分的电子电荷可转移到取样及保持电容器;测量取样及保持电容器上的另一所得电压;及比较所述另一所得电压与所述多个电容传感器的另一部分的先前测量的另一所得电压，其中如果另一所得电压可不同于先前测量的另一所得电压，那么所述多个电容传感器的另一部分的至少一个电容传感器可已改变电容值。
[0013]根据所述方法的另一实施例，其可包括以下步骤:(a)将所述多个电容传感器的所述部分中的第一者充电到第一电压；(b)将取样及保持电容器充电到第二电压；(C)将所述多个电容传感器的所述部分中的第一者耦合到取样及保持电容器，其中来自所述多个电容传感器的所述部分中的第一者的电子电荷可转移到取样及保持电容器；(d)测量取样及保持电容器上的所得电压;及(e)比较测量的所得电压与所述多个电容传感器的所述部分中的第一者的先前测量的所得电压，其中如果测量的所得电压可不同于先前测量的所得电压，那么所述多个电容传感器的所述部分中的第一者可已改变电容值，如果测量的所得电压与先前测量的所得电压相同，那么对所述多个电容传感器的所述部分的另一者重复步骤(a)到(e)。
[0014]根据所述方法的另一实施例，第一电压可比第二电压更呈正值。根据所述方法的另一实施例，第二电压可比第一电压更呈正值。根据所述方法的另一实施例，测量所得电压的步骤包括运用模/数转换器(ADC)将取样及保持电容器上的所得电压转换成数字值的步骤。根据所述方法的另一实施例，比较测量的所得电压与先前测量的所得电压的步骤可包括运用数字处理器比较数字值与先前数字值的步骤。根据所述方法的另一实施例，其可包括当测量的所得电压可不同于先前测量的所得电压时将数字处理器从低功率睡眠模式唤醒的步骤。
[0015]根据又一实施例，一种根据本文中所揭示及所主张的方法操作以用于确定多个电容传感器的至少一个电容传感器的电容改变的设备可包括:多个电容传感器;取样及保持电容器;多路复用器，其具有多个输入及一输出；多个电容传感器开关，其耦合到所述多个电容传感器，且适于将所述多个电容传感器中的每一者选择性地親合到第一电压、第二电压或所述多路复用器的相应输入;取样及保持电容器;取样及保持开关，其耦合于多路复用器的输出与取样及保持电容器之间；模/数转换器(ADC)，其具有耦合到取样及保持电容器的模拟输入;及数字处理器，其耦合到ADC的输出且适于控制所述多个电容传感器开关、多路复用器及取样及保持开关。
[0016]根据另一实施例，多个电容传感器开关、多路复用器、取样及保持电容器、ADC及数字处理器可提供于微控制器中。根据另一实施例，可提供电容传感器扫描控制器以在数字处理器可处于低功率睡眠模式时执行本文中所揭示及所主张的方法。根据另一实施例，当所述多个电容传感器的至少一个电容传感器可能已改变电容值时，电容传感器扫描控制器可将数字处理器从低功率睡眠模式唤醒。
[0017]根据又一实施例，一种根据本文中所揭示及所主张的方法操作以用于确定多个电容传感器的至少一个电容传感器的电容改变的设备可包括:多个电容传感器;取样及保持电容器;多路复用器，其具有多个输入及一输出；多个电容传感器开关，其耦合到所述多个电容传感器，且适于将所述多个电容传感器耦合到第一电压、第二电压或多路复用器的输入;取样及保持电容器;取样及保持开关，其耦合于多路复用器的输出与取样及保持电容器之间；模/数转换器(ADC)，其具有耦合到取样及保持电容器的模拟输入;及数字处理器，其耦合到ADC的输出且适于控制所述多个电容传感器开关、多路复用器及取样及保持开关。
[0018]根据另一实施例，所述多个电容传感器开关、多路复用器、取样及保持电容器、ADC及数字处理器可提供于微控制器中。根据另一实施例，可提供电容传感器扫描控制器以在数字处理器可处于低功率睡眠模式时执行本文中所揭示及所主张的方法。根据另一实施例，当所述多个电容传感器的至少一个电容传感器可已改变电容值时，电容传感器扫描控制器可将数字处理器从低功率睡眠模式唤醒。
【附图说明】
[0019]可通过参考结合附图进行的下文描述获得本发明的更全面了解，其中:
[0020]图1(a)到1(f)说明根据本发明的特定实例实施例的用于测量多个电容传感器的循序