[发明专利]电容式触控装置及其运行方法

说明书

本发明公开一种电容式触控装置及其运行方法。所述电容式触控装置耦接于第一导体和微控制器间，且其包括电容检测电路和触控值比较器。电容检测电路用来于第一触控按键模式下检测第一感应电容的电容值变化，以产生有关第一导体的第一触控值。触控值比较器则根据第一触控值，决定是否产生中断信号给微控制器，以指示微控制器来读取第一触控值，因而改善微控制器耗电的缺失。

技术领域

本发明涉及一种电容式触控装置及其运行方法，尤其涉及一种能整合为单一芯片又达到改善微控制器耗电的电容式触控装置及其运行方法。

背景技术

电容式触控已成为现今产品的必要功能，而且电容式触控装置为利用电容检测电路来检测作为按键的导体(例如，铜片)与使用者手指间所形成的手指电容。举例来说，请参阅图1，图1是现有电容式触控装置的示意图。电容式触控装置1可由单一芯片所实现，且其包括电容检测电路10。电容检测电路10耦接一个微控制器(图1未示)和至少一个被用来实现作为按键的导体，并外挂一个存储电容Cs。为了方便以下说明，图1的电容检测电路10仅采用耦接一个导体12的例子，且电容检测电路10包括开关SW1、开关SW2、开关SW3及电压检测器101。

仔细地说，电容检测电路10是通过节点A耦接导体12，且开关SW1耦接于节点A及存储电容Cs间。开关SW2耦接于节点A及电源电压VDD间，开关SW3则耦接于接地电压GND及存储电容Cs间，且开关SW3和开关SW1共同通过节点B耦接存储电容Cs的第一端，存储电容Cs的第二端则耦接接地电压GND。另外，电压检测器101是由一比较器CP所实现，且比较器CP的正相输入端也耦接于节点B，反相输入端则接收参考电压Vref。

如图1所示，芯片外的感应电容除了手指电容Cf，还有一个主要来自于印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)上的寄生电容Cd，且电容检测电路10的运行方法是先导通开关SW3，使得提供一条放电路径将存储电容Cs的电压Vcs放电至为零的接地电压GND。其次，截止开关SW3并导通开关SW2，使得提供一条充电路径将寄生电容Cd和手指电容Cf的电压Vdf充电至电源电压VDD。

接着，截止开关SW2并导通开关SW1，使得提供一条电荷转移路径将寄生电容Cd和手指电容Cf所存储的电荷转移至存储电容Cs，并再重复地对寄生电容Cd和手指电容Cf进行充电，以及将其所存储的电荷转移至存储电容Cs，或者是说循环地导通开关SW2和开关SW1，直到存储电容Cs的电压Vcs达到参考电压Vref。在此过程中，如果寄生电容Cd和手指电容Cf越大的话，则每次导通开关SW1时所转移至存储电容Cs的电荷就越多，且需要导通开关SW2和开关SW1的循环次数就越少。

然而，因为手指11没有按压导体12时的手指电容Cf为零，但有按压导体12时的手指电容Cf约为0.5pF，使得微控制器可根据导通开关SW2和开关SW1的循环次数来判断手指11是否有按压导体12。也就是说，如果寄生电容Cd的电容值越大的话，电容检测电路10所能检测到的手指电容Cf的电容变化量则越少。另外，随着每个触控按键(即每个导体)的位置不同，PCB走线方式和长度也就不同，而且走线容易受接地端影响，使得寄生电容Cd的电容值在每个触控按键上又都不一致，所以电容式触控装置1上的PCB设计就变得非常困难。

另一方面，因为存储电容Cs通常为大于3000pF，以至于其无法和电容检测电路10整合于单一芯片中，而且除了用来比较电压Vcs和参考电压Vref的比较器CP难以实现高分辨率外，存储电容Cs还因外挂而容易受环境温湿度的变化影响，造成检测的误判。电容式触控按键也容易受外部信号的干扰，例如射频干扰、辐射干扰和电源噪声干扰等。另外，如果微控制器处于判断手指压键状态的时间越长，其耗电量就相对变多。因此，如何设计出一种能整合为单一芯片又达到改善微控制器耗电的电容式触控装置则成为本领域的一项重要课题。

发明内容