一种电容式触摸按键电路及电子设备的制作方法

[0001]
本实用新型属于触摸按键技术领域，具体涉及一种电容式触摸按键电路及电子设备。


背景技术：

[0002]
随着智能家居的兴起，越来越多的家电和门锁采用电容触控的方案。电容触控按键替代机械式按键可提高产品寿命，提升产品美观度，提升产品防水性能。电容触控按键基于自电容原理：当手指靠近按键区域后，增加了按键区域等效电容，即按键区的自电容增加。自电容检测芯片检测自电容是否变化来判断是否有触摸事件发生。
[0003]
目前自电容检测电路常采用两种方案，第一种方案通过检测和自电容相关的振荡器频率/周期来判断是否有手指触摸。当手指触摸发生时，振荡器频率降低，对振荡器输出方波在一个参考时钟周期内计数便可检测触摸事件的发生。此方案有简单，功耗低的优点，但其感应节点为高阻抗节点，易受外界噪声干扰而出现误触发的可能。第二种方案通过c-q-t的原理，将自电容上电荷周期转移到芯片内部大电容上。当手指触摸发生时，触摸按键处自电容增加，自电容上存储的电荷能力增强，芯片内部电容电压会提前穿越比较器比较电平；当比较器电平翻转的时候，计数器停止计数。此方案在频域上呈现低通特性，可较好抑制高频噪声的影响，但是当外界有强烈低频噪声(50hz/60hz)干扰时，容易引起误触发；同时方案还需要芯片集成大电容，以满足较好的低通特性，浪费了芯片面积，成本较高。


技术实现要素：

[0004]
为解决上述背景技术中提出的问题。本实用新型提供了一种电容式触摸按键电路，具有不易误触，成本低，芯片面积小的特点。
[0005]
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高性能电容式触摸按键电路，包括共模放大器，所述共模放大器与差模放大器连接，所述差模放大器与混频器连接，所述混频器与低通滤波器连接，所述低通滤波器与增量模拟数字转换器连接，所述增量模拟数字转换器连接有数字信号端，所述共模放大器连接有待检测电容，所述待检测电容与共模放大器之间有寄生电容。
[0006]
优选的，所述数字信号端与低通滤波器连接。
[0007]
优选的，所述共模放大器与混频器连接。
[0008]
优选的，所述数字信号端自带自适应算法，自适应基线更新，自适应调节前端afe增益。
[0009]
优选的，所述低通滤波器和差模放大器内部均设置有保护开关。
[0010]
优选的，实施例还提供一种含有上述任一项高性能电容式触摸按键电路的电子设备。
[0011]
优选的，所述电子设备包括：触控屏，电磁炉、微波炉，用于门锁的密码键盘、或具有控制开关的灯具。
[0012]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0013]
本实用新型前端全差分电路放大相邻通道差模值，降低了芯片内部信号摆幅，省掉了共模抵消电容；混频后低通滤波并被增量模拟数字转换器过采样，实现了自适应带通滤波，抑制了芯片电路噪声和外界噪声的影响，提升了触摸感应的准确度，降低了芯片面积，由于差模放大器输出与相邻通道自电容之差相关的信号，降低了差模放大器的输出摆幅，降低了芯片功耗，减小芯片面积，降低芯片成本。
附图说明
[0014]
图1为本实用新型的结构示意图；
[0015]
图中：1、待检测电容；2、寄生电容；3、增量模拟数字转换器；4、数字信号端；5、低通滤波器；6、混频器；7、差模放大器；8、共模放大器。
具体实施方式
[0016]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0017]
请参阅图1，本实用新型提供以下技术方案：一种高性能电容式触摸按键电路，包括共模放大器8，共模放大器8与差模放大器7连接，差模放大器7与混频器6连接，混频器6与低通滤波器5连接，低通滤波器5与增量模拟数字转换器3连接，增量模拟数字转换器3连接有数字信号端4，共模放大器8连接有待检测电容1，待检测电容1与共模放大器8之间有寄生电容2。
[0018]
具体的，数字信号端4与低通滤波器5连接，
[0019]
通过采用上述技术方案，方便实用。
[0020]
具体的，共模放大器8与混频器6连接，
[0021]
通过采用上述技术方案，方便实用。
[0022]
具体的，数字信号端4自带自适应算法，自适应基线更新，自适应调节前端afe增益，通过采用上述技术方案，使通用性更强。
[0023]
具体的，低通滤波器5和差模放大器7内部均设置有保护开关，
[0024]
优选的，实施例还提供一种含有上述任一项电容式触摸按键电路的电子设备。
[0025]
实施例中的按键电路，可以安装在以下的电子设备中，包括：触控屏，电磁炉、微波炉等小家电，用于门锁的密码键盘、或具有控制开关的灯具等。从而实现良好的用户体现效果。
[0026]
通过采用上述技术方案，方便进行元器件自身的保护。
[0027]
本实用新型的工作原理及使用流程：本实用新型通过对前端电路同时接入相邻两触摸通道，共模放大器8与差模放大器7连接，对共模放大器8输入端施加一定频率的电压信号，差模放大器7输入端也跟随共模放大器8同频同相变化，当相邻通道自电容相等时，其两个通道电容上电压变化引起的电荷变化量相等，这即为共模信号，共模信号被共模放大器8所吸收，同时差模放大器7本身就具有高共模抑制的特性，所以差模放大器7差分输出电压
为零；需要说明的是此共模信号量q由寄生电容cp与激励电压v乘积决定，共模放大器需有足够驱动能力提供反向电荷量补偿q；相应的也可采用补偿电容配合反向激励信号产生反向电荷量补偿q。两种补偿方案相比，共模运放方案可自适应较大范围寄生电容变化；而补偿电容需根据不同寄生电容配置相应补偿电容大小，且抵消电荷量无法精确抵消寄生电容引入的共模信号，所以采用本专利所述共模放大器方案是较优的选项，既可以最大程度上抵消共模信号的影响，又避免较大范围补偿电容所浪费的芯片面积。当相邻通道自电容不相等时，其两个通道电容上电压变化引起的电荷变化不相等，不相等的电荷被差模放大器7转换为输出，而较大的共模信号被共模放大器8所吸收；差模放大器7输出与共模放大器8输入端同频同相的电压信号，完成相邻通道自电容差值放大，差模放大器7替代了所需片内大电容的功能，降低了芯片面积，由于差模放大器7输出与相邻通道自电容之差相关的信号，降低了差模放大器7的输出摆幅，降低了芯片功耗；减小芯片成本，降低芯片成本；同时共模放大器8输入端可采用宽频率范围的电压方便对自电容充放电，抗噪声干扰频段更宽，防水能力增强；差模放大器7输出信号与同频同相的方波混频，并低通滤波后得到与相邻通道自电容差值大小成比例的直流电压幅度信号，这个混频并低通滤波的过程在频谱上呈现带通特性，可较好的抑制与共模放大器8输入端频带以外的信号，避免其他触摸按键芯片对低频/高频噪声无法抑制的问题，可实现更高信噪比触控感应；可适应更厚玻璃介质，提升芯片防静电性能；增量模拟数字转换器3接收低通滤波器5的输出，并转换成数字信号，增量模拟数字转换器3自带过采样特性和噪声整形特性，前端afe电路热噪声被过采样衰减，降低前端afe电路的噪声限制，降低了芯片功耗，提升了芯片触摸可靠性。
[0028]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。