电容检测电路、补偿方法及电子设备与流程

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种电容检测电路、补偿方法及电子设备。

背景技术：

现有的电容式触摸技术可分为自容式(self-capacitance)和互容式(mutual-capacitance)。自容式检测所需sensor少、速度快而互容式可实现多点触摸。为了更好地满足市场的需求，自互一体的触摸检测方式是未来的发展方向。利用自容的快速检测进行模糊定位，再利用互容的方式进行精确定位，抗干扰性也更强。

图1是一触控面板的示意图，其中触控面板包含垂直通道x1～xm、水平通道y1～yn及触摸检测单元110。在互容式扫描中垂直通道x1～xm作为驱动线，而水平通道y1～yn作为感应线，触摸检测单元110通过判断驱动线x和感应线y之间的互电容是否有变化来判断是否有触摸发生。在自容式扫描中x1～xm和y1～yn均作为感应线，触摸检测单元110通过检测通道对地的电容值有无变化来判断是否有触摸发生。

本发明的发明人发现：在对应的自容式扫描中，由于触控面板上通道间或者电路走线的互容，会导致非扫描状态下的通道(亦称闲时通道)上的干扰会通过互容给正在扫描的通道带来干扰，进而影响对被扫描通道上电容变化的判断，并且这种由于走线长短和制作工艺上的差异而产生的干扰很难从算法上给予纠正，因此会对芯片的整体性能造成影响。

技术实现要素：

本发明实施方式的目的在于提供一种电容检测电路、补偿方法及电子设备，通过增加1个或多个驱动电路令非扫描状态下的通道上的电压与扫描状态下的通道上的电压保持一致，从而可以消除通道间或电路走线的互容干扰，提高芯片的整体性能。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电容检测电路，包括：由l个通道构成的电容传感阵列、扫描通道驱动单元触摸检测单元、闲时通道驱动单元以及控制单元；其中，l为大于1的正整数；各所述通道均连接于所述触摸检测单元，且各所述通道还连接于所述闲时通道驱动单元；所述触摸检测单元以及闲时通道驱动单元均连接于所述控制单元；所述控制单元用于在自容模式下控制所述触摸检测单元向至少一通道施加扫描信号时，控制所述闲时通道驱动单元向至少部分当前未被扫描的通道施加激励信号；其中，所述激励信号的电压和所述扫描信号的电压基本相同。

本发明的实施方式还提供了一种电容检测电路的补偿方法，应用于如前所述的电容检测电路，所述电容检测电路补偿方法包括：在自容模式下向至少一通道施加扫描信号时，同时向至少部分当前未被扫描的通道施加激励信号；其中，所述激励信号和所述扫描信号的电压基本相同。

本发明的实施方式还提供了一种电子设备，包括如前所述的电容检测电路。

本发明实施方式相对于现有技术而言，电容检测电路包括触摸检测单元、闲时通道驱动单元以及控制单元，在自容模式下，控制单元在控制触摸检测单元向通道施加扫描信号时，还控制闲时通道驱动单元向至少部分当前未被扫描的通道(亦称闲时通道)施加激励信号，且激励信号的电压和扫描信号的电压基本相同，由于至少部分闲时通道被施加了激励信号且激励信号与扫描信号的电压基本相同，所以被施加了激励信号的该至少部分闲时通道不会对当前正在被扫描的通道产生干扰，从而可以提高自容模式下触控芯片的整体性能。

另外，所述闲时通道驱动单元包括：p个缓冲器以及多个开关；其中p为小于或者等于l的正整数；各所述开关均连接于所述控制单元，且各所述通道均通过所述开关连接于缓冲器；所述控制单元用于控制与至少部分未被扫描的通道相连的开关导通，以使得所述闲时通道驱动单元向所述至少部分未被扫描的通道施加激励信号，所述控制单元还用于控制与被扫描的通道相连的开关断开。

另外，所述p等于1。采用较少数目的缓冲器，有利于减小芯片的尺寸。

另外，所述p大于1且小于等于所述l。采用较多数目的缓冲器，有利于保证闲时驱动单元提供的激励信号的精确性。

另外，所述缓冲器为单位增益缓冲器。单位增益缓冲器技术成熟，易于实现。

另外，所述控制单元用于在控制所述触摸检测单元向至少一通道施加扫描信号时，控制所述闲时通道驱动单元向当前未被扫描的全部通道施加激励信号。通过向当前未被扫描的全部通道施加激励信号，不仅控制简单，而且且可以最大程度消除干扰。

另外，所述控制单元用于在控制所述触摸检测单元向至少一通道施加扫描信号时，控制所述闲时通道驱动单元向与当前被扫描的通道满足预设关系的当前未被扫描的通道施加激励信号。

另外，所述预设关系为：当前未被扫描的通道位于当前被扫描的通道附近。

附图说明

图1是现有技术中触控面板的结构示意图；

图2是现有技术中触控面板的通道之间的互容结构示意图；

图3是现有技术触控面板的电容检测电路的结构示意图；

图4是根据本发明第一实施方式电容检测电路的结构示意图；

图5是根据本发明第一实施方式的多个通道共用一个缓冲器的电容检测电路的结构示意图；

图6是根据本发明第二实施方式的闲时通道驱动单元中具有多个缓冲器时电容检测电路的结构示意图；

图7是根据本发明第三实施方式的电容检测电路的补偿方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

如图1、2、3所示，现有的自互一体的触控面板包括：垂直通道x1～xm、水平通道y1～yn及触摸检测单元110，其中垂直通道和水平通道排列成触控面板的电容传感阵列。在互容模式下，垂直通道x1～xm作为驱动线，而水平通道y1～yn作为感应线，触摸检测单元110通过判断驱动线x和感应线y之间的互电容是否有变化来判断是否有触摸发生。在自容模式下，垂直通道x1～xm和水平通道y1～yn均作为感应线(亦称感应通道)，触摸检测单元110通过检测感应通道对地的电容值有无变化来判断是否有触摸发生。假设触摸的区域在通道xi和yj的交接处，图2示出了该触摸区域的寄生电容的情况。垂直通道xi和水平通道yj存在对地寄生自电容，且xi和yj之间存在寄生互电容。自容模式下，通过检测xi和yj对地自电容的变化情况来判断是否有触摸。由图2可知，垂直通道xi上的干扰会通过寄生互电容干扰到水平通道yj的检测，同理水平通道yj也会对垂直通道xi的检测产生干扰。通过以上描述说明了垂直通道和水平通道之间的相互干扰的情况。

接着，结合图3说明垂直通道和垂直通道、水平通道和水平通道之间存在的干扰情况。为方便说明，图3包含触控面板电容检测电路的3个通道及触摸检测单元110。在图3中，垂直通道xi是被扫描通道，xi-1及xi+1是xi的相邻通道且xi-1及xi+1在xi被扫描时处于空闲状态(即未被扫描状态)。csi是通道xi的对地电容，csi-1是通道xi-1的对地电容，csi+1是通道xi+1的对地电容。cm1是通道xi与通道xi-1间的互电容，cm2是通道xi与通道xi+1间的互电容。加在csi上的扫描信号vai通过电荷守恒定律反映到输出信号vo(图未示)上，通过输出信号vo的变化即可检测到被扫描通道电容csi值的变化。若此时有干扰加在vai-1或vai+1上，cm1和cm2上的电荷也会发生变化，且cm1和cm2上的变化最终会通过电荷守恒定律反映到输出信号vo上，最终干扰检测结果。应当理解，垂直通道和垂直通道之间以及电路走线之间也存在干扰，同样会对自容模式下的输出信号产生影响，此处不再赘述。

针对上述技术问题，本发明实施方式通过增加一个或多个驱动单元令非扫描状态下的通道上的电压与扫描状态下的通道上的电压保持一致，从而可以达到消除通道间或电路走线的互容干扰的目的，提高触控检测的准确性和可靠性。

本发明第一实施方式涉及一种电容检测电路，可应用于触控面板，该触控面板可应用于智能手机、平板电脑、个人数字助理、车载影音以及可穿戴式电子设备等，本发明对电容检测电路的应用场景不做具体限制。

如图4所示，第一实施方式的电容检测电路包括：由l个通道构成的电容传感阵列、触摸检测单元110、闲时通道驱动单元120以及控制单元100。各通道均连接于触摸检测单元110，且各通道还连接于闲时通道驱动单元120。触摸检测单元110以及闲时通道驱动单元120均连接于控制单元100。控制单元100用于在自容模式下控制触摸检测单元110向至少一通道施加扫描信号时，控制闲时通道驱动单元120向至少部分当前未被扫描的通道施加激励信号。其中，激励信号的电压和扫描信号的电压基本相同。

本实施方式中，l为大于1的正整数。参考图4，l等于垂直通道x的数目与水平通道y的数目之和，即l＝m+n。本实施方式对于通道的数目以及排列方式均不做具体限制。对于自互一体的触控面板而言，在互容模式下，垂直通道x1～xm作为驱动线，此时垂直通道可称为驱动通道，水平通道y1～yn作为感应线，此时水平通道可称为感应通道。在自容模式下，垂直通道x1～xm以及水平通道y1～yn均作为感应线。其中，垂直通道x1～xm以及水平通道y1～yn均连接于触摸检测单元110，且各通道同时连接于闲时通道驱动单元120。其中，触摸检测单元110在控制单元100的控制下向1个或者多个通道施加扫描信号，闲时通道驱动单元120在控制单元100的控制下向至少部分闲时通道施加激励信号。

本实施方式中，闲时通道驱动单元包括：p个缓冲器(buffer，简称buf)以及多个开关，其中p为小于或者等于l的正整数。各开关均连接于控制单元，且各通道均通过开关连接于缓冲器。缓冲器亦称为电压跟随器，缓冲器用于将电容检测电路安装至的电子设备提供的标准电压转换成用于驱动闲时通道的激励信号，且缓冲器使得驱动闲时通道的激励信号的电压与扫描信号的电压基本相同。具体地，缓冲器可以采用单位增益缓冲器，其为本领域技术人员所熟知，因此此处不再详述其具体结构。本实施方式的开关用于在控制单元的控制下接通或者断开缓冲器的激励信号，具体地，各通道可以分别通过一个开关连接于缓冲器。控制单元用于控制至少部分与未被扫描的通道相连的开关导通以使得闲时通道驱动单元向该些至少部分未被扫描的通道施加激励信号，控制单元还用于控制与被扫描的通道相连的开关断开。需要说明的是，可以根据电容检测电路的实际需求设置合理数目的缓冲器，其中，随着缓冲器数目的增加，电容检测电路的芯片的尺寸会相应增加，同时，单个缓冲器驱动的通道的数目会减少，有利于闲时通道驱动单元提供更为精确的激励信号。本实施方式中，闲时通道驱动单元采用1个缓冲器，这样，各开关均连接于该缓冲器，因此，本实施方式通过使用数目最少的缓冲器，可以最大程度减少芯片尺寸。如图5所示，本发明将全部通道均接在1个缓冲器buf1上，buf1使vai和vai-1及va+1上的电压基本一致，这样寄生互电容cm1和cm2在检测前后均无电荷变化，也就无法影响输出信号vo了。

值得一提的是，控制单元100用于在控制触摸检测单元110向至少一通道施加扫描信号时，还可以控制闲时通道驱动单元120向与当前被扫描的通道满足预设关系的当前未被扫描的通道施加激励信号。其中，该预设关系可以为：当前未被扫描的通道位于当前被扫描的通道附近。例如，当前未被扫描的通道位于当前被扫描的通道的上下或者左右。

本实施方式通过在现有电容检测电路的基础上增加了一个闲时通道驱动单元，在自容模式下，在触摸检测单元进行扫描时，通过控制单元控制闲时通道驱动单元对全部闲时通道施加与扫描信号基本相同的激励信号，从而消除了正在被扫描的通道周围的通道所带来的干扰，进而可提高电容检测电路的整体性能。

本发明的第二实施方式涉及一种电容检测电路。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，闲时通道驱动单元由1个缓冲器和多个开关组成，而在本发明第二实施方式中，闲时通道驱动单元中的缓冲器有多个。通过数目较多的缓冲器同时为闲时通道驱动单元提供激励信号，可以保证激励信号的精确性。

如图6所示，本实施方式的电容检测电路的闲时通道驱动单元包括：多个缓冲器(例如buf1以及buf2)。当缓冲器的数目为多个时，各缓冲器上连接的通道的数目可以基本相同，这样，使得各缓冲器的负载较为平均。

本实施方式相对于第一实施方式而言，通过适当增加缓冲器的数目，可保证闲时通道驱动单元能够提供较为精确的激励信号。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本发明第三实施方式涉及一种电容检测电路补偿方法，应用于如第一或者第二实施方式所述的电容检测电路。如图7所示，包括步骤701以及步骤702。

步骤701：在自容模式下判断是否向至少一通道施加扫描信号，若是，则执行步骤702，若否，则返回步骤701。

其中，对于自互一体的触控面板而言，可以先判断电容检测电路当前是否工作于自容模式。

步骤702：在向至少一通道施加扫描信号的同时向至少部分当前未被扫描的通道施加激励信号，其中，激励信号和扫描信号的电压基本相同。

其中，可以同时向全部未被扫描的通道施加激励信号或者仅向与当前正在被扫描的通道满足预设关系的部分未被扫描的通道施加激励信号，预设关系例如为未被扫描的通道位于正在被扫描的通道的附近，具体地，未被扫描的通道位于正在被扫描的通道的上下或者左右两侧。

本实施方式相对于现有技术而言，在电容检测单路中增加了一个或者多个驱动电路，并通过增加的驱动电路向至少部分闲时通道施加与扫描信号基本相同的激励信号，从而可以消除扫描通道周围的电路对其产生的干扰，提高触控检测的可靠性。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的方法实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第四实施方式涉及一种电子设备。该电子设备包括如第一或者第二实施方式所述的电容检测电路。该电子设备例如可以为智能手机、平板电脑、个人数字助理、车载影音等。本实施方式对于电子设备的不做具体限制。

本实施方式的电子设备由于在自容模式下增加了闲时通道驱动单元，通过其向未被扫描的通道与扫描信号的电压基本相同的激励信号，从而可以提高电子设备的触摸性能。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。