[发明专利]电容值测量电路及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容值测量电路及其测量方法，且特别涉及一种利用转换单元而不需额外耦合电容的电容值测量电路及其测量方法。

背景技术

传统上，多半以机械式开关来实现使用者控制接口。但，传统机械式装置容易坏损。目前，已发展出触控式开关。触控式开关例如是电容式开关等。

为了提高使用上的便利性，目前已研发出的触控面板(touchpanel)或显示触控面板(同时具有显示与触控的功能)可接受使用者的输入、点选等操作。触控面板或显示触控面板可应用于各种电子装置当中，例如移动电话中。如此，可让使用者直接在触控面板或显示触控面板上点选画面来进行操作，由此提供更为便捷且人性化的操作模式。触控面板或显示触控面板有数种，电容式触控面板，电容式显示触控面板属于其中。

当使用者操作电容式触控面板、电容式显示触控面板、或电容式开关时，其内部的待测电容的电容值会随使用者操作而发生变化。故而，如果能侦测待测电容的电容值与其变化，即可侦测(感觉)使用者的操作。然而，如何设计出可有效地侦测待测电容的电容值与其变化的电容值测量电路，以提高电容式触控面板、电容式显示触控面板、或电容式开关的性能乃为业界不断致力的方向之一。

然而，现有电容值测量电路除转换单元外，还需要耦合电容(coupling capacitor)，导致电路面积不易缩小且电路成本不易缩减。

发明内容

本发明的一实例涉及一种电容值测量电路与其方法，其不需要耦合电容，缩小了电路面积及降低了电路成本。

本发明的一实例提出一种电容值测量电路，包括：参考电容，具有第一端与第二端，该第一端选择性连接至第一参考电压或第二参考电压；待测电容，具有第一端与第二端，该第一端选择性连接至该第一参考电压或该第二参考电压；操作放大器，具有第一输入端、第二输入端与输出端，该第一输入端连接至该参考电容的该第二端与该待测电容的该第二端，该第二输入端连接至第三参考电压；逼近单元，具有输入端与输出端，该输入端连接至该操作放大器的该输出端；以及转换单元，具有输入端与输出端，该输入端连接至该逼近单元的该输出端，且该输出端直接连接至该操作放大器的该第一输入端。该参考电容与该待测电容分别耦合第一电荷量与第二电荷量至该操作放大器的该第一输入端，该第一电荷量与该第二电荷量在该操作放大器的该第一输入端形成输入电压，该转换单元直接耦合第三电荷量至该操作放大器的该第一输入端或者该转换单元对该操作放大器的该第一输入端充放电，直到该输入电压趋近于该第三参考电压。

根据本发明的电容值测量电路，其中，如果该待测电容与该参考电容的电容值不同，则该操作放大器的该第一输入端的该输入电压不同于该第三参考值，该操作放大器传送一输出电压给该逼近单元；根据该操作放大器的该输出电压，该逼近单元输出一数字输出信号至该转换单元；该转换单元根据该逼近单元的该数字输出信号而耦合该第三电荷量至该操作放大器的该第一输入端，或者，该转换单元根据该逼近单元的该数字输出信号而对该操作放大器的该第一输入端充放电；以及该逼近单元进行一连续逼近操作直到该输入电压趋近于该第三参考电压，该逼近单元的该数字输出信号反应该待测电容与该参考电容间的一电容差值，以得知该待测电容的电容值。

根据本发明的电容值测量电路，还包括：第一开关，具有第一端与第二端，该第一端连接至该参考电容的该第一端，该第二端则选择性连接至该第一参考电压或该第二参考电压；第二开关，具有第一端与第二端，该第一端连接至该待测电容的该第一端，该第二端则选择性连接至该第一参考电压或该第二参考电压；以及第三开关，具有第一端与第二端，该第一端连接至该操作放大器的该第一输入端，该第二端则选择性连接至该第三参考电压或该操作放大器的该输出端。

根据本发明的电容值测量电路，其中，在一初始状态下，该第一开关连接至该第二参考电压；该第二开关连接至该第一参考电压；该第三开关连接该操作放大器的该第一输入端至该第三参考电压或该操作放大器的该输出端。

根据本发明的电容值测量电路，其中，在开始测量时：该第一开关由该第二参考电压切换至该第一参考电压，以耦合该第一电荷量至该操作放大器的该第一输入端；该第二开关由该第一参考电压切换至该第二参考电压，以耦合该第二电荷量至该操作放大器的该第一输入端；以及该第三开关断路。