电容测量电路的制作方法

专利名称：电容测量电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电容测量电路，尤其涉及能够降低噪声的电容测量电路。
背景技术：
电容测量电路(capacitance measurement circuit)是指用于测量电容的电路，主要用在测量各种电路或元件的电容。但是，最近随着各种便携式装置提供如触控板、触摸 屏以及靠近传感器等用户界面，能够检测用户的接触和靠近的电容测量电路的适用范围逐 渐扩大。图1为示出现有的检测接触传感器的一例的示意图，其在韩国授权专利第 0683249号中公开。图1的接触传感器包括测量信号发生部10、基准信号发生部20、多个 传感信号发生部(30-1 30-n)、多个可变延迟部(35-1 35-n)、多个接触信号发生部 (40-1 40-n)以及控制部50。测量信号发生部10将时序信号输出为测量信号in，并将测量信号in输出到基准 信号发生部20和每个传感信号发生部(30-1 30-n)。基准信号发生部20由第一电阻Rl-I和电容器C构成，其与接触物体的接触与否 不相关，一直将测量信号in延迟预定的时间之后输出基准信号ref。第一电阻Rl-I和电容 器C用于设定针对可变延迟信号(VSen2-l VSen2-n)的基准信号ref的延迟值。多个传感信号发生部(30-1 30-n)分别包括分别位于测量信号发生部10与多 个可变延迟部(35-1 35-n)之间的第二电阻(R2-1 R2_n)；分别位于第二电阻(R2-1 R2-n)与多个可变延迟部(35-1 35-n)之间而用于使具有电容的接触物体接触的衬垫 PAD。每个第二电阻(R2-1 R2-n)用于使测量信号发生部10与每个衬垫PAD之间的延迟 成分调节成相同。多个传感信号发生部(30-1 30-n)分别具有用于接触接触物体的衬垫 PAD,并输出检测信号(sen2-l Sen2-n)，以当接触物体接触到衬垫PAD时，将测量信号in 相对基准信号ref延迟更多，当接触物体没有接触到衬垫PAD时，将测量信号in相对基准 信号ref延迟更少，从而使测量信号in与基准信号ref之间产生延迟时间。接触物体可适用具有预定静电容量的所有物体，而作为一个代表例子有可积蓄大 量电荷的人体。多个可变延迟部(35-1 35-n)分别响应从控制部50接收的控制信号(Dl Dn) 之后，变更检测信号(Sen2-1 Sen2-n)的延迟时间，并根据变更的延迟时间输出可变延迟 信号(VSen2-l VSen2-n)。可变延迟部(35-1 35_n)可由多个延迟单元和缓冲器构成， 而多个延迟单元可分别由一个多路复用器(multiplexer)和两个反相器(inverter)构成。多路复用器包括两个输入端和一个输出端以及用于从两个输入端中选择一个输 入端的选择输入端。所述选择输入端由从控制部50接收的控制信号(Dl Dn)中的对应 的控制信号控制。两个反相器起到将多路复用器的输出延迟预定时间的作用。多个接触信号发生部(40-1 40-Π)分别与基准信号ref同步，并对可变延迟 信号(VSen2-l VSen2-n)进行抽样并锁存之后输出接触信号(Si Sn)。多个接触信号发生部(40-1 40-n)分别由从对应的可变延迟部(35-1 35_n)接收可变延迟信号 (VSen2-l VSen2-n)并由时序输入端CLK接收基准信号发生部20的基准信号ref而输出 接触信号(Si Sn)的D触发器(D Flip-Flop)构成。若由于衬垫PAD接触有接触物体而接触信号(Si Sn)持续发生变化时，控制 部50检测出接触传感器处于工作状态，并从与接触的衬垫PAD相应的接触信号发生部 (40-1 40-n)接收接触信号(Si Sn)之后产生接触输出(Tout-I Tout-n)；若衬垫 PAD没有接触接触物体而导致接触信号(Si Sn)在预定时间内没有发生变化时，控制部 50检测出接触传感器处于待机状态，并为了调整延迟时间而开始进行对分别输出到多个可 变延迟部(35-1 35-n))的控制信号的调整。图2为示出现有的检测接触传感器的另一个例子的示意图，其在韩国授权专利第 082656号中公开。脉冲信号发生部60根据从控制部90传送的控制代码code的代码值设 定脉冲信号Pul的脉宽，并输出具有已设定的脉宽的脉冲信号pul。脉冲信号发生部60具有时序信号发生器61、可变延迟链(delay chains) VDC、反 相器INV以及与门AND。时序信号发生器61发生时序信号clk，并将其分别传送至可变延 迟链VDC和与门AND。可变延迟链VDC响应从控制部90传送的控制代码的代码值而变更 时序信号elk的延迟时间。反相器INV对从可变延迟链VDC输出的时序信号dclk进行逆 转。与门AND对从时序信号发生器61传送的时序信号elk和经过可变延迟链VDC和反相 器INV传送的时序信号(/dclk)进行逻辑与组合之后输出具有对应于可变延迟链VDC的延 迟时间的脉宽的脉冲信号pul。由电阻R3和衬垫PAD构成的脉冲信号传递部70，当衬垫PAD没有接触接触物体 时，脉冲信号pul以原来的状态传递到脉冲信号检测部80。但是，接触有具有预定静电容量 的接触物体时，脉冲信号pul根据接触到衬垫PAD的接触物体的电容而不会被传递到脉冲 信号检测部80。此时，接触物体可适用具有预定静电容量的所有物体，而作为一个代表例子有可 积蓄大量电荷的人体。脉冲信号检测部80检测由脉冲信号传递部70传递的脉冲信号PUl，并将检测结果 通报给控制部90。脉冲信号检测80可由T触发器TFF构成。T触发器当接收脉冲信号pul时，被脉冲信号pul的上升沿或下降沿同步化而触发 输出信号，而当没有接收脉冲信号时不会触发输出信号。控制部90根据脉冲信号检测部80的检测结果生成用于通报接触物体的接触与否 的输出信号out，并将该输出信号out输出到外部装置，而且还周期性进行校正动作，以在 非接触状态下将脉冲信号PUl的脉宽校正为适合于当前的动作环境。当T触发器被触发的 输出信号输出时，控制部90生成通报接触物体没有接触的输出信号out信号之后将该输出 信号out输出到外部，反之，则生成通报接触物体已接触的输出信号out之后将该输出信号 out输出到外部。上述图1和图2的检测接触传感器仅检测接触或非接触而输出，并不能输出电容 的大小。并且，便携式装置其特性为周边环境经常变化，因此需要研发一种能够防止便携 式装置因随着环境变化引起的各种噪声而发生误动作的、可降低噪声影响的电容器测量电路。

发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种可降低噪声影响的电 容测量电路。为了实现上述目的，本发明的电容测量电路包括测量信号发生部，以用于发生测 量信号；固定延迟链，以用于使所述测量信号延迟对应于基准延迟值的时间而输出；可变 延迟链，以用于使所述测量信号延迟对应于代码值的时间而输出；第一延迟部，以用于使所 述固定延迟链的输出信号延迟固定时间而输出基准信号；具有与外部电容接触的衬垫的第 二延迟部，以用于响应通过 所述衬垫接触的电容而将所述可变延迟链的输出信号变化并延 迟而输出检测信号；数据发生部，以用于响应所述基准信号和所述传感信号的延迟时间差 而使所述电容值增加或减小之后输出，并响应所述电容值而变更所述代码值之后输出。并且，所述数据发生部包括相位检测部，以用于响应所述基准信号和所述传感信 号的延迟时间差而输出检测信号；延迟泵，以用于响应所述检测信号而使电容值按预定的 规则依次增加或减小之后输出，并响应所述电容值而将所述代码值变更之后输出到所述可 变延迟链。并且，所述相位检测部为触发器，其具有与所述基准信号的上升沿或下降沿同步 而锁存所述传感信号之后输出所述检测信号的逻辑电路。并且，所述延迟泵包括计数器，以用于响应所述检测信号而使电容值按预定的规 则依次增加或减小之后输出；减法器，以用于从所述基准延迟值中减去所述电容值之后输 出所述代码值。并且，所述计数器响应所述检测信号而将电容值按预定的单位依次增加或减小之 后输出。并且，所述计数器当所述检测信号连续输出为高电平或低电平时，使电容值根据 变更单位变化而依次增加或减小之后输出。并且，所述延迟泵还包括将所述代码值或所述电容值过滤之后输出的数字滤波
ο并且，数字滤波器为低通滤波器或带通滤波器，以用于接收并稳定化所述代码值 或电容值，并消除噪声。并且，所述计数器和所述数字滤波器用软件实现。并且，所述计数器响应所述基准信号而接收所述检测信号。并且，所述计数器响应所述测量信号而接收所述检测信号。并且，所述第一延迟部为连接于所述固定延迟链与所述相位检测部之间的第一电 阻。并且，所述第二延迟部还包括连接于所述可变延迟链与所述相位检测部之间的第 二电阻。为了实现上述目的，本发明的电容测量电路包括脉冲信号发生部，以用于响应电 容值而变更时序信号的脉宽之后产生脉冲信号；具有与外部电容接触的衬垫的脉冲信号 传递部，以用于响应通过所述衬垫接触的电容而执行传递或不传递所述脉冲信号；脉冲信 号检测部，以用于周期性检测通过所述脉冲信号传递部接收的所述脉冲信号而输出检测信号；计数器，以用于响应所述检测信号而将计数值按预定的规则依次增加或减小；数字滤 波器，以用于对所述计数值进行过滤之后输出所述电容值。并且，所述脉冲信号发生部包括时序信号发生器，以用于发生时序信号；可变延 迟链，以用于根据所述电容值对所述时序信号进行变更并延迟之后输出；反相器，以用于对 所述延迟链的输出信号进行逆转之后输出；与门，以用于对所述时序信号和所述反相器的 输出信号进行逻辑乘，以产生对应于所述时序信号的延迟时间的脉宽的所述脉冲信号。并且，所述脉冲信号传递部还包括连接于所述脉冲信号发生部与所述脉冲信号检 测部之间而与通过所述衬垫接触的电容一起抑制所述脉冲信号的传递的电阻。并且，所述脉冲信号检测部包括T触发器，以用于响应时序信号而检测所述脉冲信号，并产生响应所述脉冲信号而被触发的输出信号；周期判别器，以用于通过判别所述T 触发器的输出信号是否周期性触发来输出检测信号。并且，所述T触发器包括SR触发器，以用于响应输出到设置端子或重置端子中某 一个端子的所述脉冲信号而输出所述检测信号；D触发器，以用于响应所述时序信号而锁 存所述检测信号之后输出；多路复用器，以用于响应所述D触发器的输出信号而选择所述 设置端子或重置端子中某一个端子之后传递所述脉冲信号。并且，所述计数器响应所述检测信号而使电容值以预定的单位依次增加或减小之 后输出。并且，所述计数器当所述检测信号连续输出为高电平或低电平时，使电容值根据 变更单位变化而依次增加或减小之后输出。并且，所述数字滤波器为低通滤波器或带通滤波器，以用于接收并稳定化所述计 数值，并消除噪声之后输出所述电容值。并且，所述计数器和所述数字滤波器用软件实现。因此，本发明的电容测量电路，从外部接触电容的衬垫设置在反馈回路(feedback loop)内部，并且，受到随着依次增加电容值通过衬垫而传递的噪声的影响较小，因此，能够 测量出正确的电容值。


图1为示出现有的检测接触传感器的一例的示意图；图2为示出现有的检测接触传感器的另一个例子的示意图；图3为示出根据本发明的电容测量电路的一例的示意图；图4为示出延迟时间计算及数据发生部的适用例的图3的电容测量电路的示意 图；图5至图7为用于说明图4的电容测量电路的动作的示意图；图8为示出根据本发明的电容测量电路的另一个例子的示意图；图9为示出图8的T触发器的适用例的示意图。附图主要符号说明110为测量信号发生部、120为可变延迟部、130为固定延迟 部，141为相位检测部，142为延迟泵，211为时序信号发生器，210为时序信号发生部，220为 脉冲信号传递部，210为脉冲信号发生部，230为脉冲信号检测部，231为T触发器，232为周 期判别器，241为计数器，242为数字滤波器，240为延迟泵，331为多路复用器，332为SR触发器，333为D触发器。
具体实施例方式以下，参照附图来详细说明本发明的电容测量电路。图3为示出根据本发明的电容测量电路的一例的示意图。图3所示的电容测量电 路与图1的检测接触传感器类似，即，包括测量信号发生部110、可变延迟部120、固定延迟部130以及延迟时间计算及数据发生部140。测量信号发生部110可适用将具有预定周期 的时序信号输出为测量信号in的时序发生电路。可变延迟部120包括串联连接于测量信号发生部110与数据发生部140之间的可 变延迟链VDC和电阻R1。并且，还包括连接于电阻Rl与数据发生部140之间而用于与外 部电容接触的衬垫PAD。可变延迟链VDC对从延迟泵(delay pump) 142反馈的代码值Code 进行响应之后延迟测量信号in，并将其输出。电阻Rl和衬垫PAD根据电阻Rl的电阻值和 通过衬垫PAD接触的电容大小，对从可变延迟链VDC接收的被延迟的测量信号进行延迟，以 将传感信号sen输出到延迟时间计算及数据发生部140。固定延迟部130与可变延迟部120并联，该固定延迟部130包括与测量信号发生 部110与数据发生部140之间串联连接的固定延迟链FDC和电阻R2。固定延迟链FDC为了 补偿电容偏移量(offset)而使电容的测量范围最大化，接收用于调整输出到可变延迟链 VDC的代码值Code的零点的基准延迟值Nref。固定延迟链FDC响应基准延迟值Nref而延 迟输出测量信号in，电阻R2根据电阻值对在固定延迟链FDC延迟而输出的测量信号追加延 迟，以将基准信号ref输出到延迟时间计算及数据发生部140。固定延迟链FDC和可变延迟链VDC与图1的可变延迟部(35_1 35_n) —样，可 由多个延迟单元构成，而多个延迟单元可分别由一个多路复用器和两个反相器构成。固定 延迟链FDC对基准延迟值Nref进行响应之后选择用于延迟测量信号in的延迟单元，可变 延迟链VDC对代码值Code进行响应之后选择用于延迟测量信号in的延迟单元。延迟时间计算及数据发生部140包括相位检测部141和延迟泵(delaypump) 142。 相位检测部141判别相对基准信号ref的传感信号sen相位的快慢，并输出检测信号det。 延迟泵(delay pump)响应检测信号det之后计算电容值CV，并对所计算的电容值CV进行 响应而提高(up)或降低(down)代码值Code之后将其输出。在图3的电容测量电路中，可变延迟部120和固定延迟部130分别由可变延迟链 VDC和固定延迟链FDC从测量信号发生部110直接接收测量信号in。进而，与外部电容接 触的衬垫PAD设置于接收所反馈的电容值CV的可变延迟链VDC与输出电容值CV的延迟时 间计算及数据发生部140之间，因此，衬垫PAD设置于反馈回路(feedback loop)内部。噪声有可能在电容测量电路内部中发生，但大部分情况为通过衬垫PAD从外部传 入。S卩，为了降低噪声，消除通过衬垫PAD传递的噪声最为有效。但是，图1的检测接触传 感器由于衬垫PAD连接于反馈回路外部，因此，难以降低通过衬垫PAD传递的噪声。与此相 反，图3的电容测量电路中，从外部接触电容的衬垫PAD连接于反馈回路内部。若衬垫连接 于反馈回路内部，则根据反馈回路的特性可衰减(attenuation)噪声。图4为示出延迟时间计算及数据发生部的适用例的图3的电容测量电路的示意 图。在图4中，由于测量信号发生部110和可变延迟部120以及固定延迟部130与图3相同，因此，不另作说明。对于图4的延迟时间计算及数据发生部140而言，相位检测部141用D触发器D-FF实现，而延迟泵142具有计数器CNT和减法器SUB。D触发器D-FF被基准信号ref的 上升沿或下降沿中的某一个同步之后锁存传感信号sen并输出。当传感信号sen的延迟小 于基准信号ref时，D触发器D-FF输出低电平的检测信号det，当传感信号sen的延迟大 于基准信号ref时，D触发器D-FF输出高电平的检测信号det。延迟泵142起到当检测信 号det为低电平时提高代码值Code、当检测信号det为高电平时降低代码值Code的负反 馈(negative feedback)作用，以使可变延迟部120的传感信号sen的相位与固定延迟部 130的输出信号ref的相位相同。由于衬垫PAD而在固定延迟部130与可变延迟部120之 间有可能发生延迟偏移量，若所述偏移量较大而超过可变延迟链的调整范围，则会超过图4 的电容测量电路的工作范围。此时，固定延迟部130的基准延迟值Nref对电容偏移量进行 补偿，以使可变延迟链的代码值Code在变化并延迟范围内。图4中，作为相位检测部141 的一例使用了 D触发器D-FF，但也可使用其他逻辑电路。计数器CNT为对检测信号det进行响应而提高或降低电容值CV之后输出的上/ 下计数器(up/down counter)。计数器CNT根据检测信号det的电平以1比特(bit)为单 位提高或降低电容值CV之后将其输出。但是，当计数器CNT以1比特为单位提高或降低电 容值CV之后将其输出时，若通过衬垫PAD接触的电容的大小较大，则测定电容的时间较长。 为了补救这种问题，计数器CNT不以1比特为单位提高或降低电容值CV，当检测信号det连 续输出为高电平或低电平时，以1比特、2比特、4比特、8比特的顺序，即以2的幂次方提高 或降低电容值CV之后将其输出。或者，也可以根据预定的规则提高或降低电容值CN之后 将其输出。并且，以上示出了由计数器CNT响应基准信号ret而接收检测信号det的情况， 但是也可以响应测量信号in而接收检测信号det。减法器SUB通过从基准延迟值Nref中减去电容值CV而输出代码值Code。因此， 电容值CV表示衬垫PAD接触的总电容值，但是，当衬垫PAD接触的电容值增加时，由相位检 测部141和延迟泵142构成的反馈回路减去相当于通过衬垫PAD接触的电容的增加量的代 码值Code，以缩短可变延迟链的延迟量。并且，当衬垫PAD接触的电容值减小时，增加相当 于减小的量的代码值，以增加可变延迟链的延迟量。结果，控制为输入到相位检测部141的 传感信号sen和基准信号ref的相位相同，进而，电容值CV与衬垫PAD接触的电容的大小 对应。在此，输入到减法器SUB的基准延迟值Nref与控制固定延迟链FDC的信号相同， 但是，也可以控制为不同。并且，在图3和图4的说明中具有固定延迟链FDC，但是，也可以 省略。图5至图7为用于说明图4的电容测量电路的动作的示意图。图为5示出衬垫 PAD接触电容时的传感信号sen与检测信号set的变化的示意图。基准信号ref根据固定延迟部130将测量信号in延迟固定的延迟时间而输出，因 此具有测量信号in相同的周期。由于电容测量电路最初工作时，电容值CV为0，因此初期 代码值Code与基准延迟值Nref相同，并且，通过可变延迟链VDC延迟测量信号in的时间 与固定延迟链FDC延迟测量信号in的时间相同。因此，电容测量电路工作初期，传感信号 sen根据衬垫PAD自身的电容而相比基准信号ref更加延迟之后输出到D触发器D-FF。
由于传感信号sen比基准信号ref更延迟，因此在基准信号ref的下降沿，传感信号sen输出为高电平，检测信号det输出为高电平。由于检测信号det为高电平，因此计数 器CNT提高电容值CV而输出1，并且由于减法器SUB在基准延迟值Nref中减去电容值CV 而输出，因此，代码值Code被降低而输出为基准延迟值-1。可变延迟链VDC对代码值Code进行响应而缩短测量信号in的延迟时间之后输 出，并随着缩短传感信号sen的延迟时间，与基准信号ref的延迟时间差也被缩短。传感信 号sen与基准信号ref之间的延迟时间差逐渐被缩短，从而当传感信号sen的延迟时间与 基准信号ref的延迟时间相同或更短时tl，D触发器D-FF将检测信号det变更为低电平。之后，通过衬垫PAD与外部电容接触时t2，传感信号sen根据接触的电容而追加延 迟，而D触发器D-FF输出高电平的检测信号det。检测信号det输出为高电平时，如上所 述，直到传感信号sen的延迟时间与基准信号ref的延迟时间相同或更短为止，电容值CV 逐渐增加t3。并且，之后电容值CV的增加与减小将反复进行。图6示出具有以1比特为单位提高/降低电容值CV的计数器CNT的电容测量电 路的电容值CV的变化，图7示出具有根据预定的规则提高/降低电容值CV的计数器CNT 的电容测量电路的电容值CV的变化。在图6，计数器CNT以1比特为单位进行提高/降低，因此当通过衬垫PAD接触的 电容较大时，电容值CV表示为接触的电容的所需时间较长。但是，相同地，计数器CNT以1 比特为单位进行提高/降低工作，因此，即使暂时产生较大噪声，根据噪声而变更的电容值 CV也为1比特，从而电容值CV所受的影响较小。图7示出以由计数器CNT提高/降低电容值CV的规则，检测信号det连续3次输 出为高电平或低电平时，增加提高/降低的比特数的指定的例子。即，检测信号det连续输 出为高电平时，每三次增加提高的比特数。例如，检测信号det连续输出为高电平或低电平 时，前三次变更1比特的电容值，之后三次变更2比特的电容值。并且，逆转为检测信号det 的低电平时，通过减少之前的提高/降低的比特数来降低电容值CV。因此，即使接触较大 的电容也能够在较短时间内表示电容值CV。图7的电容值在发生噪声时相比图6的电容 值CV变化的幅度更大，但由于变化幅度的界限不大，因此噪声给与电容值CV的影响较小。 尤其，由于衬垫PAD设置于反馈回路内部，可变延迟链VDC直接接收不含有噪声的测量信号 in,并对考虑到通过衬垫PAD传递的噪声影响的代码值Code进行响应而延迟输出，因此根 据反馈回路的特性衰减噪声。以上，说明了数据发生部140具有D触发器D-FF和上/下计数器CNT，以将电容值 CV逐渐提高/降低，但也可以通过直接计算相对于基准信号ref的传感信号sen的延迟时 间差来输出接触到衬垫PAD的电容值CV。并且，延迟泵142为了消除噪声而还可具有对电容值CV进行过滤并输出的数字滤 波器。在上述实施例，电容值CV受到变化幅度的限制的情况下输出，因此，代码值Code变 化幅度也将受到限制。但是，如果代码值Code以一定程度以上的幅度变化，则可判断为包 含有噪声。因此，还可包含数字低通滤波器或数字带通滤波器，以作为从减法器SUB接收并 过滤代码值Code而输出到可变延迟链VDC的数字滤波器。并且，即使不对代码值Code进 行过滤的情况下，直接对电容值CV进行过滤并输出，也可得到相同的效果。数字滤波器也 可用于调整电容测量电路的噪声特性的同时调整反馈回路的特性。并且，由于基准信号ref与传感信号sen的延迟时间差充分地被缩短，当反馈回路稳定时，电容值CV以+1/-1为单 位进行振动(反复进行增加和减小)，但这可利用数字滤波器进行固定。即，对数字滤波器 赋予滞后(Hysteresis)特性，以防止在稳定状态(steady state)下电容值CV的微小振动。并且，所述计数器CNT的数字滤波器不仅用硬件来实现，也可用软件来实现。图8为示出根据本发明的电容测量电路的另一个例子的示意图。在此，脉冲信号 发生部210和脉冲信号传递部220与图2的结构类似，因此省略其说明。而且，在图2，脉冲信号检测部80仅使用了 T触发器。但是，如上所述，大部分的 噪声通过衬垫PAD传递的情况较多，且图2的T触发器与衬垫PAD直接连接，因此，通过衬 垫PAD在脉冲信号产生噪声时，T触发器TFF有可能由一个脉冲信号中触发一次以上。在 图8，为了使周期判别器232正确判别脉冲的周期性，需要使T触发器对一个脉冲输入仅进 行一次触发。图8的T触发器为了解决上述问题而对一个脉冲输入仅进行一次触发，其如 图9的触发电路。图8的脉冲信号检测部230，通过T触发器231响应时序信号elk而接收脉冲信 号pul，因此T触发器231的输出信号不会被噪声触发。并且，图8的脉冲信号检测部230 还包括用于判别T触发器231的输出信号是否周期性触发的周期判别器232。周期判别器 232响应时序信号elk而判别T触发器231的输出信号是否周期性迁移，若T触发器231的 输出信号周期性转移，则输出低电平的检测信号det，若不进行周期性迁移，则输出高电平 的检测信号det。图2的检测接触传感器仅检测接触或非接触，但图8的电容测量电路需要通过测 量通过衬垫PAD接触的电容的大小来输出电容值CV，因此，延迟泵240具有与图4类似的 计数器241和数字滤波器242。计数器241为上/下计数器，其对时序信号进行响应而接 收检测信号det，并根据以1比特为单位或预定的规则提高/降低计数值Cout之后进行输 出。如上所述，为了一同调整电容测量电路的噪声特性和反馈回路的特性而使用数字滤波 器242，其具有滞后(Hysteresis)特性，对计数值Cout进行过滤之后输出电容值CV，以防 止电容值CV连续变更。以上，说明了由计数器241响应时序信号elk而接收检测信号det，但计数器241 为非同步式计数器时，可不接收时序信号elk。并且，周期判别器232还为了判别T触发器 231的输出信号是否周期性触发，也可使用不是时序信号elk的另一种信号。 并且，在图8，可变延迟链VDC响应电容值CV而变化并延迟时序信号elk之后将其 输出。图9为示出图8的T触发器的适用例的触发电路，该出发电路包括一个多路复用 器(Mux)和SR触发器(SRF)以及D触发器(DF)。多路复用器331响应D触发器333的输出信号之后接收脉冲信号pul，并输出到SR 触发器332的设置(set)端子S或重置(reset)端子R。多路复用器331当检测信号det 输出为低电平时，将脉冲信号pul输出到设置端子S，当检测信号det为高电平时，将脉冲信 号pul输出到重置端子R。当SR触发器332没有从多路复用器331接收脉冲信号时，维持之前的检测信号 det的电平，而当设置端子S接收高电平的信号时，将高电平的检测信号det输出到延迟泵 340，而当重置端子R接收高电平的信号时，输出低电平的检测信号det。
D触发器333响应从时序信号发生器311输出的时序信号elk而锁存检测信号 det,并将其输出到多路复用器331。D触发器333通过响应时序信号elk而锁存检测信号 det来决定多路复用器331的输出信号到底应输出到SR触发器332的设置端子S或重置端 子R中的哪个端子。如上所述，参照本发明的优选实施例进行了说明，本领域技术人 员应当理解，在不 脱离权利要求书记载的范围内进行各种变更。
权利要求
一种电容测量电路，其特征在于包括测量信号发生部，以用于发生测量信号；固定延迟链，以用于使所述测量信号延迟对应于基准延迟值的时间而输出；可变延迟链，以用于使所述测量信号延迟对应于代码值的时间而输出；第一延迟部，以用于使所述固定延迟链的输出信号延迟固定时间而输出基准信号；具有与外部电容接触的衬垫的第二延迟部，以用于响应通过所述衬垫接触的电容而将所述可变延迟链的输出信号变化并延迟而输出检测信号；数据发生部，以用于响应所述基准信号和所述传感信号的延迟时间差而使所述电容值增加或减小之后输出，并响应所述电容值而变更所述代码值之后输出。
2.根据权利要求1所述的电容测量电路，其特征在于所述数据发生部包括 相位检测部，以用于响应所述基准信号和所述传感信号的延迟时间差而输出检测信号；延迟泵，以用于响应所述检测信号而使电容值按预定的规则依次增加或减小之后输 出，并响应所述电容值而将所述代码值变更之后输出到所述可变延迟链。
3.根据权利要求2所述的电容测量电路，其特征在于所述相位检测部为触发器，其具 有与所述基准信号的上升沿或下降沿同步而锁存所述传感信号之后输出所述检测信号的 逻辑电路。
4.根据权利要求2所述的电容测量电路，其特征在于所述延迟泵包括计数器，以用于响应所述检测信号而使电容值按预定的规则依次增加或减小之后输出；减法器，以用于从所述基准延迟值中减去所述电容值之后输出所述代码值。
5.根据权利要求4所述的电容测量电路，其特征在于所述计数器响应所述检测信号而 将电容值按预定的单位依次增加或减小之后输出。
6.根据权利要求4所述的电容测量电路，其特征在于所述计数器当所述检测信号连续 输出为高电平或低电平时，使电容值根据变更单位变化而依次增加或减小之后输出。
7.根据权利要求4所述的电容测量电路，其特征在于所述延迟泵还包括将所述代码值 或所述电容值过滤之后输出的数字滤波器。
8.根据权利要求7所述的电容测量电路，其特征在于数字滤波器为低通滤波器或带通 滤波器，以用于接收并稳定化所述代码值或电容值，并消除噪声。
9.根据权利要求7所述的电容测量电路，其特征在于所述计数器和所述数字滤波器用 软件实现。
10.根据权利要求4所述的电容测量电路，其特征在于所述计数器响应所述基准信号 而接收所述检测信号。
11.根据权利要求4所述的电容测量电路，其特征在于所述计数器响应所述测量信号 而接收所述检测信号。
12.根据权利要求1所述的电容测量电路，其特征在于所述第一延迟部为连接于所述 固定延迟链与所述相位检测部之间的第一电阻。
13.根据权利要求12所述的电容测量电路，其特征在于所述第二延迟部还包括连接于 所述可变延迟链与所述相位检测部之间的第二电阻。
14.一种电容测量电路，其特征在于包括脉冲信号发生部，以用于响应电容值而变更时序信号的脉宽之后产生脉冲信号； 具有与外部电容接触的衬垫的脉冲信号传递部，以用于响应通过所述衬垫接触的电容 而执行传递或不传递所述脉冲信号；脉冲信号检测部，以用于周期性检测通过所述脉冲信号传递部接收的所述脉冲信号而 输出检测信号；计数器，以用于响应所述检测信号而将计数值按预定的规则依次增加或减小； 数字滤波器，以用于对所述计数值进行过滤之后输出所述电容值。
15.根据权利要求14所述的电容测量电路，其特征在于所述脉冲信号发生部包括 时序信号发生器，以用于发生时序信号；可变延迟链，以用于根据所述电容值对所述时序信号进行变更并延迟之后输出； 反相器，以用于对所述延迟链的输出信号进行逆转之后输出； 与门，以用于对所述时序信号和所述反相器的输出信号进行逻辑乘，以产生对应于所 述时序信号的延迟时间的脉宽的所述脉冲信号。
16.根据权利要求14所述的电容测量电路，其特征在于所述脉冲信号传递部还包括连 接于所述脉冲信号发生部与所述脉冲信号检测部之间而与通过所述衬垫接触的电容一起 抑制所述脉冲信号的传递的电阻。
17.根据权利要求14所述的电容测量电路，其特征在于所述脉冲信号检测部包括T触发器，以用于响应时序信号而检测所述脉冲信号，并产生响应所述脉冲信号而被触 发的输出信号；周期判别器，以用于通过判别所述T触发器的输出信号是否周期性触发来输出检测信号。
18.根据权利要求17所述的电容测量电路，其特征在于所述T触发器包括SR触发器，以用于响应输出到设置端子或重置端子中某一个端子的所述脉冲信号而输 出所述检测信号；D触发器，以用于响应所述时序信号而锁存所述检测信号之后输出； 多路复用器，以用于响应所述D触发器的输出信号而选择所述设置端子或重置端子中 某一个端子之后传递所述脉冲信号。
19.根据权利要求14所述的电容测量电路，其特征在于所述计数器响应所述检测信号 而使电容值以预定的单位依次增加或减小之后输出。
20.根据权利要求14所述的电容测量电路，其特征在于所述计数器当所述检测信号连 续输出为高电平或低电平时，使电容值根据变更单位变化而依次增加或减小之后输出。
21.根据权利要求14所述的电容测量电路，其特征在于所述数字滤波器为低通滤波器 或带通滤波器，以用于接收并稳定化所述计数值，并消除噪声之后输出所述电容值。
22.根据权利要求14所述的电容测量电路，其特征在于所述计数器和所述数字滤波器 用软件实现。
全文摘要
本发明公开一种电容测量电路，本发明的电容测量电路中，与外部电容接触的衬垫设置在反馈回路内部，并且，随着依次增加电容值，通过衬垫传递的噪声影响减小，因此，能够测量出正确的电容值。并且，由于周期性检测接触的电容，从而能够消除噪声的影响，并具有数字滤波器而能够获得稳定的电容值。
文档编号G01R27/26GK101813726SQ201010118229
公开日2010年8月25日 申请日期2010年2月23日 优先权日2009年2月23日
发明者文炳埈, 洪在锡, 郑德暎, 韩相润 申请人:艾勒博科技股份有限公司