[实用新型]一种用于压感触控的可变增益放大电路

说明书

本实用新型公开了一种用于压感触控的可变增益放大电路，其包括运算放大模块、增益配置模块、时钟控制模块，其中所述时钟控制模块，用以生成控制时钟；所述增益配置模块，根据控制信号进行增益与输出偏置电压配置，使输入信号经反向运算放大并叠加固定偏置电压后输出；本实用新型通过调节运算放大器输入端输入与反馈支路上的电容值比例调节放大电路的增益，调节运算放大器输入与参考电压支路上的电容值比例改变输出电压的固定偏置量，使输出信号仅与参考电压、增益和输入有关，在输入信号电压接近零时获得精准的放大，解决了基于压力‑电阻变化‑电压传感的触控方案中轻触时输入信号接近零(地)时的放大问题。

技术领域

本实用新型涉及信号放大电路，尤其涉及基于力敏材料组成的压感触控阵列在压力较小时对地输入信号接近零时的可变增益放大电路。

背景技术

基于高灵敏度力敏材料组成的压力传感网络可以应用于人机交互的设计中，力敏材料的压力传感网格的电路等效为压力可变电阻，这种基于电阻式的触控方案具有电容触控方案所不具备的抗电磁干扰，防水、防油渍污染，可折叠，易扩展等优点。

这种等效为可变电阻网络的传感网络输出信号的电压特点是压力越大，其电压输出越高，当不施加压力或轻触时，其输出电压接近地电压。但对于人们习惯的触控来说绝大部分的操作是轻触，这时需要将这个电压进行放大才再由后级的模数转换器转换处理。

现有压力传感网络信号放大电路很多采用正相放大电路，其输出电压为输入电压乘以倍数，但是这种电路，由于运算放大器的输出电压在接近电源或地轨时精度和速度都会急剧下降，甚至无法正常工作，无法精准地放大接近零的输入信号。

图1示出了一种现有技术的反相放大电路，反向放大电路可以解决输出电压接近电源或地轨的问题。对于图1所示的反向放大电路，在输入为零时，输出电压为但是该电路存在以下缺点：

(1)对于输入来说，其输入电阻为R1，由于触控网络并不能驱动阻性负载，这直接影响到了输入电压；

(2)运算放大器需要驱动电阻负载，需要持续消耗额外的电流；

(3)当输入为零时，输出偏置电压随增益配置变化，容易造成输出饱和，且对于后面的信号或经ADC转换后的数据处理不友好，不能在使用过程中随意切换增益；

(4)通过使用负电源的办法可以解决问题，但功耗、成本也随之上升。

图2示出了另一种现有技术的反相放大电路，通过不交叠时钟PH1和PH2控制开关SW1、SW2、SW3，使输出电压

也就是说，当VIN＝0时，VOUT＝VB，当需要配置零输入时不同的输出偏置电压时，需要改变VB电压值，但这要求运算放大器的输入范围足够大，视要求可能需要采用轨到轨运算放大器才可以覆盖到满偏置电压范围，增加了运算放大器的设计复杂度和难度。

因此，如何设计一种在信号电压接近于零伏时，也能精准的进行放大，并且放大电路增益和电压的偏置量皆可根据运用场景的需要灵活进行调节的放大电路是业界亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提出一种用于压感触控的可变增益放大电路。

本实用新型采用的技术方案是:一种用于压感触控的可变增益放大电路，其包括运算放大模块、增益配置模块、时钟控制模块，其中所述时钟控制模块，用以生成控制时钟；所述增益配置模块，根据控制信号进行增益与输出偏置电压配置，使输入信号经反向运算放大并叠加固定偏置电压后输出。

所述运算放大模块包括运算放大器U1，所述运算放大器U1的同相输入端接偏置电压VB，运算放大器U1的反相输入端接所述增益配置模块。

所述时钟控制模块生成两个非交叠的第一时钟PH1和第二时钟PH2，所述第一时钟PH1为高电平时第二时钟PH2为低电平。