差分式电容装置与差分式电容校准方法与流程

本发明是关于一种差分式电容装置与差分式电容校准方法，特别是关于一种调整校正电容及/或校正电压的差分式电容装置与差分式电容校准方法。

背景技术：

1、电容感测元件因应性能要求，现阶段多采用差分式电容结构，以达到高性能设计。然而，电容感测元件的制造与组装存在非理想性，因此导致电容感测元件的电容产生非对称(mismatch)误差。这样的问题除了积极提升制造的精准度之外，最有效益的作法为电容感测元件耦接一放大或读取电路，确认电容感测元件输出端的误差数值(即偏移值)后进行校准，使得偏移值至一定规格内。

技术实现思路

1、鉴于上述，本发明提供了一种差分式电容装置与差分式电容校准方法。

2、本发明之一实施态样提供了一种差分式电容装置，包括：一差分式电容感测元件，具有一第一差分式电容以及一第二差分式电容，该第一差分式电容的一端及该第二差分式电容的一侧相耦接形成用以接收一输入电压的一共点端，该第一差分式电容的另一端为一第一非共点端，且该第二差分式电容的另一端为一第二非共点端；一校正电容组件，具有一第一校正电容及一第二校正电容，该第一校正电容的一端耦接于该第一非共点端，该第二校正电容的一端耦接于该第二非共点端，该第一校正电容的另一端为一第一校正电压输入端，该第二校正电容的另一端为一第二校正电压输入端，该第一校正电压输入端及该第二校正电压输入端用以接收一组校正电压；以及二输出端，分别耦接于该第一非共点端及该第二非共点端，且该二输出端用以输出一第一信号及一第二信号。

3、本发明之另一实施态样提供了一种差分式电容校准方法，供实施于一控制器，以操作一差分式电容装置，其中该差分式电容装置包含一差分式电容感测元件、一校正电容组件及二输出端，该差分式电容感测元件具有一共点端、一第一非共点端及一第二非共点端，该共点端用以接收一输入电压，该第一非共点端及该第二非共点端用以输出一对差分信号，该校正电容组件具有一第一校正电容及一第二校正电容，该第一校正电容的一端耦接于该第一非共点端且另一端用以接收一第一校正电压，该第二校正电容的一端耦接于该第二非共点端且另一端用以接收一第二校正电压，以将该对差分信号调整为一第一信号及一第二信号，该二输出端分别耦接于该第一非共点端及该第二非共点端，以将该第一信号及该第二信号输出，该控制器用以产生该第一校正电压及该第二校正电压，以及调整该第一校正电容及该第二校正电容，该差分式电容校准方法包含：计算该第一输出电压及该第二输出电压所相差的一偏压值；判断该偏压值是否落入一阈值域内；若判断该偏压值落入该阈值域内，则完成校准；以及若判断该偏压值落入该阈值域外，则产生该第一校正电压及该第二校正电压以及调整该第一校正电容及该第二校正电容之至少一者，以重新计算该偏压值。

4、综上所述，本发明可在不明显提升制造成本的情况下，提出一种能够精准补偿电容误差并有效降低噪声的差分式电容装置与差分式电容校准方法，且通过调整校正电容与电压校正信号，使得电容感测元件进行信号补偿与处理。

5、综上所述，关于本揭示内容之说明及以下之实施方式之说明是用以示范与解释本发明之精神与原理，并且提供本发明之专利申请范围更进一步之解释。

技术特征：

1.一种差分式电容装置，包括：

2.如权利要求1所述的差分式电容装置，其中进一步包含：一电荷电压转换电路，耦接于该校正电容组件及该二输出端之间，该电荷电压转换电路用以放大及转换信号输出。

3.如权利要求1所述的差分式电容装置，其中该校正电容组件为一第一校正电容组件，该差分式电容装置另包含一第二校正电容组件耦接于该第一校正电容组件及该二输出端之间，该第二校正电容组件具有一第三校正电容及一第四校正电容，该第三校正电容的一端耦接于该第一非共点端，该第四校正电容的一端耦接于该第二非共点端，该第三校正电容的另一端耦接于一第三校正电压输入端，该第四校正电容的另一端耦接于一第四校正电压输入端，该第三校正电压输入端及该第四校正电压输入端用以接收另一组校正电压。

4.如权利要求1所述的差分式电容装置，其中该校正电容组件进一步包含：一第一辅助电容，该第一辅助电容的一端耦接于该第一校正电容，且该第一辅助电容的另一端耦接于该第一校正电压输入端或该第一非共点端；以及一第二辅助电容，该第二辅助电容的一端耦接于该第二校正电容，且该第二辅助电容的另一端耦接于该第二校正电压输入端或该第二非共点端。

5.如权利要求1所述的差分式电容装置，其中该第一校正电容及该第二校正电容均各为一可编程电容阵列。

6.如权利要求5所述的差分式电容装置，其中该校正电容组件进一步包含：一电容调控元件，耦接于该第一校正电容及该第二校正电容，用以调整该第一校正电容及该第二校正电容的电容数值。

7.如权利要求1所述的差分式电容装置，其中进一步包含：一控制器，该控制器耦接于该第一校正电压输入端、该第二校正电压输入端、该第一校正电容以及该第二校正电容，用以产生该第一校正电压及该第二校正电压，以及调整该第一校正电容及该第二校正电容。

8.如权利要求7所述的差分式电容装置，其中该控制器耦接于该二输出端，用以通过反馈电路进行自我校正。

9.一种差分式电容校准方法，供实施于一控制器，以操作一差分式电容装置，其中该差分式电容装置包含一差分式电容感测元件、一校正电容组件及二输出端，该差分式电容感测元件具有一共点端、一第一非共点端及一第二非共点端，该共点端用以接收一输入电压，该第一非共点端及该第二非共点端用以输出一对差分信号，该校正电容组件具有一第一校正电容及一第二校正电容，该第一校正电容的一端耦接于该第一非共点端且另一端用以接收一第一校正电压，该第二校正电容的一端耦接于该第二非共点端且另一端用以接收一第二校正电压，以将该对差分信号调整为一第一信号及一第二信号，该二输出端分别耦接于该第一非共点端及该第二非共点端，以将该第一信号及该第二信号输出，该控制器系用以产生该第一校正电压及该第二校正电压，以及调整该第一校正电容及该第二校正电容，该差分式电容校准方法包含：

10.如权利要求9所述之差分式电容校准方法，其中至少执行调整该第一校正电压、该第二校正电压、该第一校正电容及该第二校正电容之一者，以重新计算该偏移值包含：

11.如权利要求10所述之差分式电容校准方法，其中该控制器耦接于用以产生该第一校正电压的一第一校正电压输入端、产生该第二校正电压一第二校正电压输入端、该第一校正电容、该第二校正电容以及可选择地耦接于该二输出端。

技术总结
一种差分式电容校准方法，实施于一控制器，以操作一种差分式电容装置。差分式电容装置包括一差分式电容感测元件、一校正电容组件以及二输出端。差分式电容感测元件具有共点端、第一非共点端及第二非共点端，共点端用以接收一输入电压。校正电容组件具有第一校正电容及第二校正电容，校正电容组件的一端耦接于第一非共点端及第二非共点端且另一端用以接收第一校正电压及第二校正电压。二输出端分别耦接第一非共点端及第二非共点端，以输出第一信号及第二信号。控制器用以至少执行调整第一校正电压、第二校正电压、第一校正电容及第二校正电容之一者进行校准。

技术研发人员：廖律普,郭秦辅,刘良颍,林育圣
受保护的技术使用者：财团法人工业技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13