[发明专利]用于通过使用多个时分频率来检测电容的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测电容的方法和设备，并且更具体地涉及一种用于通过使用多个时分频率来检测电容的方法和设备。

背景技术

当物体(例如，人的手指)靠近或者接触电容检测板时，用于检测电容的设备会检测所述电容检测板与所述物体之间的电容变化，并根据检测结果生成开关信号。所述电容变化通过振荡频率而被检测。也就是说，当物体靠近电容检测板时，物体与电容检测板之间的电容会发生变化，并且振荡器的振荡频率会根据检测板的电容而变化。通过频率计数器来对所述振荡频率进行计数，并将该振荡频率与预定参考计数值进行比较，从而根据所述对象的接触或者靠近生成开关信号。

然而，除了由靠近检测板的对象所导致的电容变化，所述振荡器的振荡频率的变化速度会根据不期望施加的外部无线噪声而变化。另外，即使当外部电噪声被突然施加到连接到振荡器的电源线时，该振荡器的振荡频率也会变化。

图1至4为显示传统的单三角波振荡器的视图。

图1示出了用于生成参考电流Is的电路，该电流Is由电阻R决定。

图2示出了用于确定充电/放电电流方向的电路。当充入电容器Cx中的电压大于Vref+时，不断地进行放电，直到所述电压达到Vref-；当所述电压达到Vref-时，进行充电。重复进行充电和放电，从而产生振荡。电容器Cx表示形成于电容检测板中的电容。

图3示出了图2的电容器Cx的充电/放电电压波形以及经过电压比较器U1A、U2A和触发器FF的充电/放电信号。所述充电/放电电压波形为三角形，而所述充电/放电信号为矩形。振荡频率根据参考电流Is、充电和放电的参考电压Vref+和Vref-、充电/放电开关FF的延时、以及检测板的电容器Cx的值而变化。

图4为显示振荡器的输出端的电路图。当输入参考电流Is和充电信号(高电压)时，晶体管M9被打开，以使得参考电流Is输出到电流输出端口。当输入放电信号(低电压)时，晶体管M9被断开且晶体管M11被接通，以使得参考电流Is通过电流输出端口而被释放到地。

振荡器的振荡频率大约被定义为Is/(2*Vth*Cx)。在此，Vth为(Vref+-Vref-)/2。因此，振荡器通常被设计为振荡频率根据电容器Cx的值而变化。然而，当电容检测板被强外部噪声影响时，振荡频率会由于该外部噪声而与外部噪声的频率相一致。

图5示出了一种模式，其中外部噪声被施加到电容检测板的电容器Cx。所述外部噪声由虚拟寄生电容器Cp和噪声强度V1所确定。

图6为显示一种现象的图示，该现象为当振荡器的振荡频率为33MHz且在1MHz到63MHz范围内以正弦形式变化的外部噪声通过电容器Cp被施加时，振荡器的振荡频率被外部噪声Cp和V1所扭曲。

如图6所示，当外部噪声的频率远离33MHz时，振荡频率的扭曲会明显减小，而当外部噪声的频率接近33MHz时，振荡频率的扭曲会增大。当外部噪声的频率非常接近33MHz时，振荡频率会与外部噪声部分相一致，之后扭曲会逐步减小。

如上所述，在传统的单三角波振荡器中，由于振荡频率会随着外部噪声而显著变化，从而不能精确地获得与电容Cx的变化相一致的振荡频率，并且在检测电容时会发生误差。

发明内容

因此，考虑到上述问题而做出了本发明，并且本发明的目标是提供一种用于检测电容的方法和设备，该方法和设备能够使检测电容时产生的误差最小化，这通过以下方式来实现，即通过最小化由外部噪声造成的振荡频率偏差，以使得振荡频率的变化仅被电容检测板的电容器部分的变化所影响。

根据本发明的一方面，通过提供一种用于检测电容的方法来达到上述和其他目标，所述方法包括：允许振荡器根据电容检测板所检测的电容来输出多个时分振荡频率；在预定时间期间，对所述多个时分振荡频率进行计数；以及，抵消由于噪声而造成的振荡频率的增大和减小，以使得计数值在所述预定时间周期期间变得一致。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于检测电容的设备，该设备包括：电容检测板，用于检测电容变化；振荡器，用于根据所述电容检测板的电容来振荡出多个时分振荡频率；频率计数器，用于在预定时间周期期间对所述振荡器的多个时分振荡频率进行计数；以及补偿单元，用于计算频率变化，并在该频率变化大于预定检测级别时输出检测信号，所述频率变化为所述频率计数器的计数值与预定参考计数值之差。

如上所述，根据本发明，即使施加了外部噪声，因外部噪声而造成的振荡频率的扭曲会被最小化，并且振荡频率仅随电容检测板的电容而变化。因此，可以在检测电容时防止因噪声而造成的误差。

附图说明