電容式傳感器電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種電容式傳感器電路，尤指一種應(yīng)用于需要人機界面應(yīng)用程序的電容式傳感器電路。
【背景技術(shù)】
[0002]觸摸板被廣泛地使用在移動設(shè)備，如平板計算機和智能手機，而采用電容感應(yīng)的觸摸板實現(xiàn)人機界面已經(jīng)普遍化。
[0003]現(xiàn)有的技術(shù)的電容感應(yīng)集成電路應(yīng)用在人機界面需要使用高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器用于將電容式傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后數(shù)字信號再通過混頻電路來對數(shù)字信號進行解調(diào)。
[0004]現(xiàn)有的技術(shù)的制造成本很高，因為高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器需要復(fù)雜的電路，因此用于高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的芯片面積也比較大，除了制造成本，高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與低速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器相比，高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器也需要較高的功耗，高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的性能也會受制造工藝影響，其會增加制造高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的難度，由于精度要求，除了高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，現(xiàn)有技術(shù)還需要使用混頻電路，混頻電路通常包括乘法器，因此采用混頻電路并不適合用于生產(chǎn)低成本的集成電路。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明公開了一種電容式傳感器電路，包含跨阻放大器、濾波模塊、整流器、積分器及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。所述跨阻放大器包含運算放大器及電容，所述運算放大器包含負輸入端耦接于接收端，正輸入端用以接收參考電壓，及輸出端，所述電容包含第一端耦接于所述接收端，及第二端耦接于所述運算放大器的所述輸出端。所述濾波模塊包含輸入端耦接于所述運算放大器的所述輸出端，及輸出端；所述整流器包含輸入端耦接于所述濾波模塊的所述輸出端，及輸出端；所述積分器包含輸入端耦接于所述整流器的所述輸出端，及輸出端；所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器包含輸入端耦接于所述積分器的所述輸出端，及輸出端。
【附圖說明】
[0006]圖1所示為本發(fā)明實施例所揭露的電容式傳感器電路的示意圖。
[0007]圖2所示為圖1的電容式傳感器電路的電容式傳感器的示意圖。
[0008]圖3所示為圖1的電容式傳感器電路的跨阻放大器的示意圖。
[0009]圖4所示為圖1的電容式傳感器電路的整流器的示意圖。
[0010]圖5所示為圖1的電容式傳感器電路的實施例一的積分器的示意圖。
[0011]圖6所示為圖1的電容式傳感器電路的實施例二的積分器的示意圖。
[0012]圖7所示為圖1的電容式傳感器電路的實施例三的積分器的示意圖。
[0013]其中，附圖標記說明如下:
[0014]100電容式傳感器電路
[0015]110電容式傳感器
[0016]120跨阻放大器
[0017]130濾波模塊
[0018]140整流器
[0019]150、1502、1504積分器
[0020]160模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器
[0021]121、151運算放大器
[0022]141比較器
[0023]142反相器
[0024]152開關(guān)電容電路
[0025]Cf手指電容
[0026]Cm互電容
[0027]Ca> C1^Csc電容
[0028]R1, Roff電阻
[0029]Tx發(fā)送端
[0030]Rx接收端
[0031]Vref參考電壓
[0032]Vcm共模電壓
[0033]Voff補償電壓
[0034]V?！猅IA、V。—REC、V?！狪NT 細出立而
[0035]VIN EEC> Vinjnt輸入端
[0036]S1^ Ssci第一開關(guān)
[0037]S2、Ssc2第二開關(guān)
[0038]Ssc3第二開關(guān)
[0039]Ssc4第四開關(guān)
[0040]Sei重置開關(guān)
【具體實施方式】
[0041]本發(fā)明揭露了一種具有整流器和積分器的電容式傳感器電路。本發(fā)明的實施例可應(yīng)用在任何移動裝置的觸摸板，如平板計算機及智能手機的觸摸板。
[0042]圖1為本發(fā)明實施例所揭露的電容式傳感器電路100的示意圖。電容式傳感器電路100包含電容式傳感器110、跨阻放大器(transimpedance amplifier, TIA) 120、濾波模塊130、整流器(rectifier，REC) 140、積分器(integrator，INT) 150及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital converter, ADC) 160。電容式傳感器110的發(fā)送端用以收信號源產(chǎn)生的發(fā)送信號，跨阻放大器120的輸入端耦接于電容式傳感器110的接收端，濾波模塊130的輸入端耦接于跨阻放大器120的輸出端，整流器140的輸入端耦接于濾波模塊130的輸出端，積分器150的輸入端耦接于整流器140的輸出端，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器160的輸入端耦接于積分器150的輸出端,而模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器160的輸出端所輸出的信號是電容式傳感器電路100輸出的數(shù)字信號。
[0043]圖2為圖1的電容式傳感器電路100的電容式傳感器110的示意圖。電容式傳感器I1包含手指電容Cf及互電容CM，手指電容Cf及互電容Cm是以并聯(lián)的方式相耦接，手指電容Cf及互電容Cm的第一端耦接于發(fā)送端Tx，而手指電容Cf及互電容Cm的第二端耦接于接收端Rx。當手指電容Cf上感測到手指或?qū)щ姴牧?，跨阻放大?20會根據(jù)手指電容Cf及互電容Cm的等效電容處理發(fā)送信號。
[0044]電容式傳感器110米取人體電容作為輸入,也可以感測任何導(dǎo)體或與空氣的介電值具有差異的材料，電容式傳感器110的等效電容是通過量測流經(jīng)電容式傳感器110的交流電流(發(fā)送信號)而得知，即，當檢測到手指在手指電容CF上方時，電容式傳感器110的等效電容會有變化，在觸摸板上，其具有多個電容式傳感器110，如果一個電容式傳感器110的等效電容發(fā)生變化時，等效電容發(fā)生變化的電容式傳感器110會對應(yīng)到觸摸板上的坐標，該坐標可能是觸摸板上顯示的使用者介面的其中一個控制按鍵，其可對應(yīng)于由移動裝置執(zhí)行的命令，因此電容式傳感器110的等效電容的變化將產(chǎn)生一個信號，作為一個指令來控制觸摸板執(zhí)行對應(yīng)的動作。
[0045]圖3為圖1的電容式傳感器電路100的跨阻放大器120的示意圖?？缱璺糯笃?20包含運算放大器121及電容Ca，電容Ca的第一端耦接于運算放大器121的負輸入端，電容Ca的第二端耦接于運算放大器121的輸出端，運算放大器121的輸出端耦接于跨阻放大器120的輸出端Vcj tia，運算放大器121的正輸入端用以接收參考電壓VMf，運算放大器121的負輸入端耦接于接收端Rx，跨阻放大器120使用電容Ca將輸入信號轉(zhuǎn)換成具有參考電壓的電壓值的輸出信號，跨阻放大器120的輸入信號是從接收端Rx接收的發(fā)送信號，跨阻放大器120的輸出信號的振幅是與電容式傳感器110的等效電容和參考電壓VMf成正t匕，跨阻放大器120可還包含重置開關(guān)，用以提升穩(wěn)定性，重置開關(guān)的第一端耦接于運算放大器121負輸入端，重置開關(guān)的第二端耦接于運算放大器121的輸出端，重置開關(guān)的控制端用以接收重置信號。
[0046]電容式傳感器電路100的濾波模塊130包含輸入端耦接于跨阻放大器120的輸出端Vcj tia，及輸出端耦接于整流器140的輸入端，濾波模塊130包含兩個不同的濾波器，第一濾波器可是低通濾波器或帶通濾波器，第二濾波器可是采樣保持電路、開關(guān)電容帶通濾波器或開關(guān)電容高通濾波器，濾波模塊130的兩濾波器(第一及第二濾波器)的第一種組合包含低通濾波器及開關(guān)電容帶通濾波器，第二種組合包含低通濾波器及采樣保持電路，第三種組合包含低通濾波器及開關(guān)電容高通濾波器，第四種組合包含帶通濾波器及采樣保持電路，每一個濾波器組合產(chǎn)生的功能相當于帶通濾波器。
[0047]在第一種組合，濾波模塊130的輸入端耦接于低通濾波器的輸入端，低通濾波器的輸出端耦接于開關(guān)電容帶通濾波器的輸入端，開關(guān)電容帶通濾波器的輸出端耦接于濾波模塊130的輸出端。在第一種組合的還一實施例，濾波模塊13