专利名称：一种电容式触摸按键电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种电容式触摸按键电路。
背景技术：
电容式触摸按键是一种新颖的按键实现方式。对比传统的机械式按键，电容式触摸按键具有结构简洁，外观设计漂亮，按键寿命长、灵敏度高，操控体验佳等优点。越来越多的家电厂商开始将电容式触摸按键运用到产品设计当中去。电容式触摸按键实现的关键是对感应电容的电容值变化的检测方法。现有的电容值检测方式，如采用一个内建恒流源对外部电极电容进行不断循环的充放电，而电路利用定时功能单位时间内充放电次数从而判断是否为有效按键事件。此方法的问题在于，精度较难做到很高且容易受到外部复杂电磁环境的干扰。因而现在迫切需要一种新的电容式触摸按键检测方式来提高按键的可靠性。
实用新型内容针对现有技术中对电容式触摸按键的电容检测方式的缺点，本实用新型提出一种新颖的电容触摸按键电路。本实用新型的技术方案是，一种电容式触摸按键电路，其中，接入该电路的电容式触摸按键是一块与该电路的印制板相连的感应金属片，当人体触摸该感应金属片时，该感应金属片与地线形成感应电容的上下极板，所述的感应金属片在所述的电容式触摸按键电路中起到感应电容的作用，所述的电容式触摸按键电路包括一个数字锁相环和一个基准振荡电路，所述的数字锁相环由鉴相器、数字累加器和可控振荡电路形成顺序闭环连接组成，所述的鉴相器比较所述的可控振荡电路的输出与基准振荡电路的输出的相位差，所述的数字累加器累积所述的相位差并输出对所述的可控振荡电路的控制量，所述的可控振荡电路受到所述的控制量的调控，所述的电容式触摸按键与所述的数字锁相环的可控振荡电路连接。进一步的，所述的基准振汤电路是由基准电容电阻组成的标准RC振汤电路,广生一个稳定的基准振荡频率。进一步的，所述的可控振荡电路是由起到感应电容作用的感应金属片、可调电阻链、比较器和逻辑门组成的受控Re振荡器，所述的可调电阻链受所述的数字累加器输出的控制量控制以改变接入电阻值。进一步的，所述的可控振荡电路是由起到感应电容作用的感应金属片、可调电流源、比较器和逻辑门组成的受控振荡器，所述的可调电流源受所述的数字累加器输出的控制量控制以改变充放电电流值。本实用新型所设计的电容式触摸按键电路对触摸按键的感应电容的检测主体为一个数字锁相环结构，由感应电容和可调电阻链(或者可调电流源)组成的Re电路是它的可控振荡结构，锁相环的其他结构包括鉴相器和数字累加器。鉴相器鉴别输入基准信号与可控振荡结构输出信号的频率相位差，而数字累加器则累积由鉴相器而来的相位差，从而生成控制可调振荡结构的数字控制信号。本实用新型通过数字锁相环技术，锁定对电容的充放电时间，而锁相环自动控制的感应电容的充放电电流的大小就可以反映出感应电容的电容值变化。
图1是本实用新型一实施例的电路组成原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，电路结构的具体工作方式是，鉴相器的两个输入分别为可控振荡结构的输出信号和由芯片内部基准振荡电路产生的基准振荡信号。鉴相器比较两个信号并产生他们的相位差。通过数字累加器的累积，可控振荡结构的控制信号根据两个信号的相位差产生改变，从而可控振荡结构的输出信号向更接近基准振荡电路的方向变化。当数字锁相环锁定时，可控振荡结构的输出信号与基准振荡电路的输出一致，鉴相器的输出为O,数字累加器输出的控制信号不再变化，系统达到稳定。当电路中的可控振荡结构中的感应电容由于人体的靠近发生电容值改变时，可控振荡结构的输出将不再与基准振荡电路的输出保持一致。而数字锁相环将把这种不一致反馈回可控振荡结构的控制端。控制信号将改变可调电阻链(或者可调电流源)的阻值(或充放电流值)，感应电容值变大，则充放电流变大，感应电容值变小，则充放电流相应变小。电路结构快速的将可控振荡结构的输出调整到与基准振荡电路一致。而此时充放电时间相同的情况下，充放电流的大小即可以反应感应电容值的大小。只需要检测可控振荡结构的控制信号变化，就能实现对电容式触摸按键的检测。综上，本实用新型的一种电容式触摸按键检测电路，这种新颖电路运用了数字锁相环电路技术，包括一个数字锁相环以及一个基准振荡电路的电路结构。所述的数字锁相环由鉴相器，数字累加器和可控振荡结构组成。所述的鉴相器比较所述的可控振荡结构的输出与基准振荡电路的输出的相位差；所述的数字累加器累积所述的相位差并输出对所述的可控振荡结构的控制量；而所述的可控振荡结构接受前级的控制量来调控。所述的基准振汤电路是由芯片内部的基准电容电阻组成的标准RC振汤电路，将产生一个稳定的基准振荡频率。所述的可控振荡结构由感应电容，可调电阻链和比较器以及逻辑门组成的受控RC振荡器。所述的可调电阻链受前级的控制量控制以改变接入电阻值；所述的感应电容将感应人体碰触而改变电容。所述的感应电容来自于芯片外印刷电路板上的感应金属片，与地线形成感应电容的上下极板，人体靠近感应金属片将增大感应电容的电容值。所述的数字锁相环控制所述的可控振荡结构的输出与所述基准振荡电路的输出一致。此时可控振荡结构的RC充放电时间于基准振荡电路RC充放电时间一致。此时可控振荡结构的可调电阻链所决定的充放电电流跟随所述的感应电容容值变化，可调电阻链的控制量即反应出感应电容值的大小，通过测定该控制量的变化可知感应金属片的感应电容值，因而可以实现电容式触摸按键的检测。本实用新型的一种电容式触摸按键电路实现方案，运用数字锁相环技术实现对由感应电容和可调电阻链组成的RC振荡电路的频率进行锁定。随着感应电容的变化,通过改变可调电阻链的电阻值改变感应电容的充放电流，通过检测充放电流的改变，即可获得感应电容值的变化，从而实现电容式触摸按键的检测功能。
权利要求1.一种电容式触摸按键电路，其中，接入该电路的电容式触摸按键是一块与该电路的印制板相连的感应金属片，当人体触摸该感应金属片时，该感应金属片与地线形成感应电容的上下极板，所述的感应金属片在所述的电容式触摸按键电路中起到感应电容的作用， 其特征在于，所述的电容式触摸按键电路包括一个数字锁相环和一个基准振荡电路，所述的数字锁相环由鉴相器、数字累加器和可控振荡电路形成顺序闭环连接组成，所述的鉴相器比较所述的可控振荡电路的输出与基准振荡电路的输出的相位差，所述的数字累加器累积所述的相位差并输出对所述的可控振荡电路的控制量，所述的可控振荡电路受到所述的控制量的调控，所述的控制量随所述的触摸按键的电容值变化，检测所述的控制量变化，以实现电容式触摸按键的检测功能，所述的电容式触摸按键构成所述的数字锁相环的可控振荡电路的一部分。
2.如权利要求1所述的电容式触摸按键电路，其特征在于，所述的基准振荡电路是由基准电容电阻组成的标准RC振荡电路，广生一个稳定的基准振荡频率。
3.如权利要求1所述的电容式触摸按键电路，其特征在于，所述的可控振荡电路是由起到感应电容作用的感应金属片、可调电阻链、比较器和逻辑门组成的受控RC振荡器，所述的可调电阻链受所述的数字累加器输出的控制量控制以改变接入电阻值。
4.如权利要求1所述的电容式触摸按键电路，其特征在于，所述的可控振荡电路是由起到感应电容作用的感应金属片、可调电流源、比较器和逻辑门组成的受控振荡器，所述的可调电流源受所述的数字累加器输出的控制量控制以改变充放电电流值。
专利摘要本实用新型公开了一种电容式触摸按键电路，接入该电路的电容式触摸按键是一块该电路的印制板相连的感应金属片，当人体触摸该感应金属片时，该感应金属片与地线形成感应电容的上下极板，感应金属片在电容式触摸按键电路中起到感应电容的作用，电容式触摸按键电路包括一个数字锁相环和一个基准振荡电路，数字锁相环由鉴相器、数字累加器和可控振荡电路形成顺序闭环连接组成，鉴相器比较可控振荡电路的输出与基准振荡电路的输出的相位差，数字累加器累积所述的相位差并输出对可控振荡电路的控制量，可控振荡电路受到所述的控制量的调控，电容式触摸按键与数字锁相环的可控振荡电路连接。
文档编号H03K17/975GK202889321SQ20122054363
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者黄德松, 姚利, 丰震昊 申请人:百利通电子(上海)有限公司