[发明专利]电容值量测电路及电容值量测方法

说明书

本发明公开一种电容值量测电路及电容值量测方法。电容值量测电路包括积分器电路、第一控制电路、第二控制电路及处理器电路。电容值量测方法包括下列步骤：利用电流源与充放电时间产生第一电荷量，其中第一电荷量大小相关于待测电容的第二电荷量；产生第三电荷量，并根据第一电荷量与第三电荷量产生第四电荷量，其中第三电荷量大小相关于待测电容；产生第五电荷量，并根据第五电荷量与第四电荷量产生剩余电荷量；以积分器将剩余电荷量转换为第一电压并根据第一电压是否满足第二电压产生判断结果；以及计算判断结果得到待测电容的电容值变化量。

技术领域

本发明与电容有关，尤其是关于一种电容值量测电路及电容值量测方法。

背景技术

由于现今的电子产品已大量使用电容式触控面板与电容式指纹辨识装置，因此，电容变化量的侦测技术愈来愈重要。于现有技术中，例如中国台湾第I361280号专利与美国第8134374号专利(如图1A及图1B所示)所述，为了去除大部分基本的电容量，以使得侦测模块的侦测范围能够大部分都被保留用来侦测真正的电容变化量，一般会以电容补偿电路抵消大部分基本的电容所引导出的电荷。

举例而言，图1A中的电容Cx为待测电容的基本电容量，为了抵消大部分基本的电容所引导出的电荷，利用电容补偿电路(offset capacitance compensation circuits)中的开辟SW2切换顺序使补偿电容Cadj的一端电压变化及待测电容Cx的一端电压变化相反，并通过控制信号Sadj调整补偿电容Cadj的大小，使待测电容的基本电容Cx在积分器电路输出ndo及输入端ndi所引导出的电荷大部分被补偿电容Cadj所引导出的反极性电荷所抵消,如图1A中电容Cx为待测电容的基本电容量，在CK_a1为“1”时将补偿电容Cadj的一端nd2充电到Vf2，同时对待测电容Cx的一端nd1放电至Vf1，在CK_a2为“1”时，补偿电容Cadj的正向电荷与待测电容Cb2的反向电荷抵消，以达到去除大部分基本的电容量的目的。

由于内嵌式(In-cell)电容式触控面板或大尺寸电容式触控面板的寄生电容都很大，约在100pF～1000pF的范围，当侦测这类装置的电容时，其触控面板在未被触碰时的寄生电容就会成为基本电容(如图1A中Cx)。因为电容式触控装置侦测触控面板被触碰前后的电容变化量并据以判断面板是否被触碰以及被触碰的位置，因此，若应用于内嵌式电容式触控面板或大尺寸电容式触控面板均需抵消相当大的基本电容，导致需要的补偿电容(如图1A中Cadj)亦愈大，如此造成侦测装置体积与成本增加，如果侦测装置为集成电路则造成集成电路中的补偿电容面积大幅增大而影响成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种电容值量测电路及电容值量测方法，以有效解决现有技术所遭遇到的上述种种问题。

根据本发明的一具体实施例为一种电容值量测电路。于此实施例中，电容值量测电路包括积分器电路、第一控制电路、第二控制电路及处理器电路。积分器电路包括第一输入端及第一输出端。第一输出端上具有积分电压。积分器电路用以回应于第一控制信号的致能位准。积分电压被设定为起始位准。第一控制电路包括第二输出端、待测电容及电流源电路。第二输出端电性连接至第一输入端。电流源电路回应于设定信号的信号数值以决定等效电流值。等效电流值相关于待测电容未发生改变前的原始电容值。第一控制电路用以回应于第一组时脉信号切换待测电容的至少一端的电压位准及电性导通电流源电路的电流输出到第二输出端，以执行第一调整操作。第二控制电路包括第三输出端及已知电容。第三输出端电性连接至第一输入端。第二控制电路用以回应于第二组时脉信号切换已知电容的至少一端上的电压位准，以执行第二调整操作。处理器电路电性连接第一控制电路及第二控制电路，用以分别驱动第一控制电路及第二控制电路执行第一调整操作及第二调整操作并计算在第一积分期间中，第二控制电路执行第二调整操作的操作次数，并根据操作次数及已知电容的电容值运算得到待测电容的电容值变化量。

于一实施例中，第一调整操作将积分电压调整为积分电压的目前位准与第一差值电压之和。