專(zhuān)利名稱(chēng)：：用于觸摸傳感器的電容測(cè)量電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及觸摸傳感器的電容測(cè)量電路，尤其是通過(guò)在充電和放電時(shí)都施加預(yù)定的恒定電流來(lái)執(zhí)行時(shí)間測(cè)量，從而可在短時(shí)間內(nèi)測(cè)量相應(yīng)電極的電容的觸摸傳感器的電容測(cè)量電路。
背景技術(shù)：
：電極PAD的電容是通過(guò)與作為與電極PAD連接的電器元件的電容器、與之等效的物質(zhì)或人體的接觸而確定的。在與人體接觸的情況下，可知，在將手指或人體的特定部位直接接觸于電極PAD時(shí)，或在不與電極PAD直接接觸而以不確定距離接近電極PAD時(shí)，在電極PAD和人體之間產(chǎn)生細(xì)微的電容分量(component)。此外，電容隨接近的人體部位和電極之間的距離的變化而變化。作為測(cè)量的結(jié)果，電極和人體之間的距離越近電容越大，而距離越遠(yuǎn)電容越小。如上所述，通過(guò)測(cè)量隨電極和人體之間的距離變化所產(chǎn)生的電容的變化量，可在一定程度上判斷電極和人體之間的距離。而且利用這些判斷結(jié)果，設(shè)置特定臨界電容的值。若從電極測(cè)得的電容分量大于臨界值，則判定開(kāi)關(guān)已被接觸，否則判定開(kāi)關(guān)未被接觸。決定臨界值的一般方式為，實(shí)驗(yàn)性地計(jì)算在觸摸傳感器上電并未被接觸時(shí)測(cè)得的初始測(cè)量值和隨周邊環(huán)境變化的變化值，之后在初始測(cè)量值的基礎(chǔ)上加減改變的值。通過(guò)這樣的方式利用半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)的一種產(chǎn)品為觸摸傳感器IC。這種觸摸傳感器IC代替之前廣泛用于各種電子產(chǎn)品的機(jī)械開(kāi)關(guān)，用于各種電子產(chǎn)品(諸如手機(jī)、電視、洗衣機(jī)、空調(diào)和微波爐)。但是，在這些觸摸傳感器IC中，電極PAD和人體之間形成的電容只有數(shù)pF數(shù)十PF左右。因此，計(jì)算該電容的現(xiàn)有方法如圖1及圖2所示，利用電開(kāi)關(guān)SW使電極PAD完全接地GND放電之后，用利用高速時(shí)鐘(countclock)的計(jì)時(shí)器(timer)，測(cè)量從連接于電源VDD的恒流源將由電極PAD和人體所產(chǎn)生的電容的電容器(Cpad)分量充電至參考電壓Vref所需的時(shí)間，從而根據(jù)由計(jì)時(shí)器測(cè)得的值測(cè)量電容的值。此時(shí)，比較器用于比較參考電壓Vref和隨形成于電極PAD的電容器(Cpad)分量的充電而變化的電極PAD的電壓VPAD。在所得的信號(hào)OUT為高時(shí)，信號(hào)OUT用作控制用于使電極PAD放電的開(kāi)關(guān)的信號(hào)。在信號(hào)OUT為低時(shí)，信號(hào)OUT用作高速時(shí)鐘測(cè)量'tchar'區(qū)間的時(shí)間的計(jì)時(shí)器的控制信號(hào)。在上述現(xiàn)有技術(shù)中，由于用于測(cè)量電容的高速時(shí)鐘的限制，在諸如'tdis'區(qū)間的相對(duì)很短的時(shí)間內(nèi)完成放電，而在充電時(shí)，為獲得充分的計(jì)時(shí)器值，使用供應(yīng)很小的電流的電流源。此時(shí)，從電流源所供應(yīng)的電流的值一般是在數(shù)百PA數(shù)uA左右的范圍內(nèi)。如圖2所示，充電電壓特性之所以在'tchar'區(qū)間線性增加，是因?yàn)槭褂煤懔髟催M(jìn)行充電。在這種情況下，一般地，因在人的手指和電極之間所產(chǎn)生的電容為數(shù)PF至數(shù)十PF，故優(yōu)點(diǎn)在于，充電電流的值越小，所需的充電時(shí)間就越長(zhǎng)，從而可測(cè)得更多計(jì)時(shí)器值。但若用于充電的電流過(guò)小，則將增加由外部噪聲信號(hào)和觸摸傳感器半導(dǎo)體內(nèi)部的寄生電流所產(chǎn)生的影響，從而使充電所需時(shí)間的變化量受噪聲分量的影響而增加或減少。因此，在有效測(cè)量充電電容所需時(shí)間方面還存在很多問(wèn)題。圖3及圖4示出了觸摸傳感器的另一電容測(cè)量電路。如圖3和圖4所示，在利用電開(kāi)關(guān)SW將電極PAD完全充電至VDD之后，用利用高速時(shí)鐘的計(jì)時(shí)器，測(cè)量通過(guò)連接于接地GND的電阻R將由電極PAD和人體所產(chǎn)生的電容的電容器分量Cpad放電至參考電壓Vref所需的時(shí)間，從而根據(jù)由計(jì)時(shí)器測(cè)得的值測(cè)量電容的值。信號(hào)'ctl'，即，用于執(zhí)行電極的電容分量的充電或放電的信號(hào)，是開(kāi)啟/關(guān)斷電開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)。信號(hào)'ctl'為高時(shí)，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，從而可在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)快速執(zhí)行電極的電容分量的充電。當(dāng)開(kāi)關(guān)截止時(shí)，通過(guò)電阻R，使存儲(chǔ)在電極的電容器中的電荷放電。此時(shí)，比較器COMP用于比較參考電壓Vref和隨電極的放電而變化的電壓Vpad。使用計(jì)時(shí)器測(cè)量信號(hào)'cnten'為高時(shí)的時(shí)間，并使用計(jì)時(shí)器測(cè)量電容的值，其中，信號(hào)'cnten'是通過(guò)對(duì)OUT信號(hào)(S卩，比較的結(jié)果)和'ctlb'信號(hào)(即，'ctl'的反相信號(hào))進(jìn)行邏輯AND運(yùn)算而輸出的。上述現(xiàn)有技術(shù)中，由于用于測(cè)量電容的高速時(shí)鐘的限制，在快速充電時(shí)，在很短的時(shí)間內(nèi)(如在'tcharg'的時(shí)間段)完成充電，而在放電時(shí)，為了獲得充分的計(jì)時(shí)器值，連接具有R值為百萬(wàn)歐姆或更大的電阻。此時(shí)，一般地，在存儲(chǔ)在電容器Cpad內(nèi)的電荷通過(guò)電阻R放電時(shí)，使用數(shù)百PA數(shù)uA左右范圍內(nèi)的微電流作為放電電流。如圖4所示，放電電壓特性之所以在'tdisl'、‘tdis2'區(qū)間以指數(shù)函數(shù)的形式減少，是因?yàn)橛捎诜烹娐窂浇?jīng)由電阻R構(gòu)成，故放電電壓特性具有R-C電路(即，一般電路)的放電特性的斜率。但是，即便在上述現(xiàn)有技術(shù)中，一般在人的手指和電極之間所產(chǎn)生的電容也僅為數(shù)PF至數(shù)十pF左右。因此優(yōu)點(diǎn)在于，放電電流的值越小所需充電時(shí)間越長(zhǎng)，從而可測(cè)得更多的計(jì)時(shí)器值。但若用于充電的電流過(guò)小，則將增加由外部噪聲信號(hào)和觸摸傳感器半導(dǎo)體內(nèi)部的寄生電流所產(chǎn)生的影響，從而使充電所需時(shí)間的變化量受噪聲分量的影響而增加或減少，因此，在有效測(cè)量充電電容所需時(shí)間方面還存在很多問(wèn)題。利用半導(dǎo)體IC實(shí)現(xiàn)上述現(xiàn)有技術(shù)時(shí)，如上所述，用于測(cè)量所需電容的充電或放電電流，只有數(shù)百PA數(shù)uA左右。因此，根據(jù)半導(dǎo)體的特性，由于不能提高對(duì)寄生在形成于硅晶片(siliconwafer)上的半導(dǎo)體元件上的寄生電阻所產(chǎn)生的漏電流(leakagecurrent)、溫度、外部濕氣及電磁波(電波)分量等運(yùn)行環(huán)境的干擾分量影響的信噪比，故存在很多困難。此外，如圖2和圖4所示，為獲取穩(wěn)定的電容的計(jì)時(shí)器值，即便在對(duì)一個(gè)電極PAD的電容分量進(jìn)行放電或充電的情況下，也必須在等待一段時(shí)間(諸如'tdis'[圖2]或'tcharg'[圖4]的時(shí)間段)之后使用微電流執(zhí)行充電和放電，以減少外部環(huán)境的變化所帶來(lái)的影響。此外，為應(yīng)對(duì)不能獲得充分的充電及放電的計(jì)時(shí)器值的情況，通過(guò)重復(fù)執(zhí)行多個(gè)tcycle所測(cè)得的計(jì)時(shí)器值計(jì)算電極的電容，以使各電極所消耗的時(shí)間較多。從而在提供大量的電極PAD并且需要用于依次測(cè)量各電極PAD的電容的觸摸傳感器的情況下，不能獲得用戶(hù)所需的各管腳(Pin)的響應(yīng)特性。因此，在上述情況中存在的缺點(diǎn)在于，必需使用多個(gè)觸摸傳感器IC。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，并且本發(fā)明的目的是提供一種電路，其能夠最大限度地減少由于在人體和電極之間形成的電容的值過(guò)小而產(chǎn)生的外部環(huán)境的影響，從而在測(cè)量形成于電極的電容分量的充電或放電時(shí)間時(shí)，只能使用數(shù)百PA數(shù)uA左右的電流，這會(huì)最大限度地減少硅基半導(dǎo)體自身的漏電特性的影響，并最大限度地提高信噪比，從而能夠更穩(wěn)定地測(cè)量電容。本發(fā)明的另一目的是提供一種通過(guò)給充電和放電都施加預(yù)定的恒定電流來(lái)執(zhí)行時(shí)間測(cè)量從而可在更短時(shí)間內(nèi)測(cè)量相應(yīng)電極電容的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的又一目的是在充電和放電時(shí)通過(guò)利用電流鏡(currentmirror)的電流源而順次供應(yīng)充電和放電所需的恒定電流，而且即使其電流源的電流值大于現(xiàn)有方式，在各自的預(yù)定時(shí)間內(nèi)，只增加對(duì)應(yīng)循環(huán)的數(shù)量，而對(duì)于測(cè)量電容具有相同的效果，從而極大地提高信噪比，最大限度地減少外部環(huán)境和半導(dǎo)體硅晶片上的漏電流所產(chǎn)生的影響。技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用于觸摸傳感器的電容測(cè)量電路，包括參考電壓生成單元，用于生成第一參考電壓和第二參考電壓；復(fù)用單元，用于從通過(guò)多個(gè)電極輸入的多個(gè)電極電壓中選擇一個(gè)電極電壓；電壓比較器，用于對(duì)上述參考電壓生成單元所生成的電壓和從上述電極輸入的電極電壓進(jìn)行比較；充/放電電路單元，用于執(zhí)行所輸入的電極電壓從第一參考電壓到第二參考電壓的充電，或所輸入的電極電壓從第二參考電壓到第一參考電壓的放電；計(jì)時(shí)器單元，用于接收外部控制信號(hào)，測(cè)量充/放電電路單元的充電時(shí)間和放電時(shí)間，測(cè)量全部充電時(shí)間和全部放電時(shí)間，并輸出對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)；及控制單元，用于接收電壓比較器的輸出信號(hào)和外部控制信號(hào)，并控制充/放電電路和計(jì)時(shí)器單元。參考電壓生成單元可以包括三個(gè)串聯(lián)連接的電阻，并以線性電壓的形式提供第一參考電壓和第二參考電壓。電壓比較器可以包括第二比較器，用于對(duì)由參考電壓生成單元提供的第一參考電壓和電極中生成的電極電壓進(jìn)行比較；以及第一比較器，用于對(duì)由參考電壓生成單元提供的第二參考電壓和電極中生成的電極電壓進(jìn)行比較。充/放電電路單元，包括電流源，用于將電極電壓增加至第二參考電壓；以及開(kāi)關(guān)單元，用于在電極電壓的充電和放電之間選擇一個(gè)。上述電流源包括電阻(R)，其一端連接于電源電壓(VCC)，而另一端連接于NMOS晶體管(nO)的漏極端子；NMOS晶體管(nO)，其源極端子連接于接地端子，而漏極端子連接于上述電阻(R)的另一端；NMOS晶體管(nl)，其源極端子連接于接地端子，而漏極端子連接于PMOS晶體管(p0)的漏極端子；PMOS晶體管(π2)，其源極端子連接于接地端子，而漏極端子連接于上述開(kāi)關(guān)單元；PMOS晶體管(ρ0)，其源極端子連接于電源電壓(VCC)，而漏極端子連接于上述NMOS晶體管(nl)的漏極端子；及PMOS晶體管(pi)，其源極端子連接于電源電壓(VCC)，而漏極端子連接于上述開(kāi)關(guān)單元；其中，上述NMOS晶體管(nO)的柵極端子和漏極端子及上述NMOS晶體管(nl)的柵極端子共同連接于上述NMOS晶體管(n2)的柵極端子；以及其中，上述PMOS晶體管(ρ0)的漏極端子和柵極端子共同連接于上述PMOS晶體管Pi的柵極端子。上述開(kāi)關(guān)單元包括第一開(kāi)關(guān)，用于選擇上述電極的充電；以及第二開(kāi)關(guān)，用于選擇上述電極的放電。上述開(kāi)關(guān)單元，包括第一開(kāi)關(guān)，包括第一逆變器，其輸入端子連接于上述第二比較器的輸出端子；及PMOS晶體管(p2)，其源極端子連接于NMOS晶體管(n3)的漏極端子，漏極端子連接于上述NMOS晶體管(n3)的源極端子，而柵極端子連接于上述第一逆變器的輸出端子；其中，上述第一逆變器的輸出端子和上述NMOS晶體管(n3)的柵極端子彼此共同連接，而上述PMOS晶體管(ρ2)的源極端子和NMOS晶體管(η3)的漏極端子連接于上述電流源；以及第二開(kāi)關(guān)，包括第二逆變器，其輸入端子連接于上述第一比較器的輸出端子；及PMOS晶體管(ρ3)，其源極端子連接于NMOS晶體管(η4)的漏極端子，漏極端子連接于上述NMOS晶體管(η4)的源極端子，而柵極端子連接于上述第二逆變器的輸出端子；其中，上述第二逆變器的輸出端子和上述NMOS晶體管(η4)的柵極端子彼此共同連接，而上述PMOS晶體管(Ρ3)的源極端子和NMOS晶體管(η4)的漏極端子連接于上述電流源。連續(xù)進(jìn)行一次或多次的充電和放電循環(huán)(cycle)，通過(guò)現(xiàn)有電容的充電和放電時(shí)間以及變化的電容的充電和放電時(shí)間之間的積累的差來(lái)測(cè)量電容。此外，本發(fā)明提供了一種用于觸摸傳感器的電容測(cè)量電路，包括參考電壓生成單元，用于生成第一參考電壓和第二參考電壓；電壓比較器，用于對(duì)從電極輸入的電極電壓和由參考電壓生成單元生成的電壓進(jìn)行比較；以及充/放電電路單元，用于執(zhí)行所輸入的電極電壓從第一參考電壓到第二參考電壓的充電，或執(zhí)行所輸入的電極從第二參考電壓到第一參考電壓的放電；其中，測(cè)量通過(guò)上述充/放電電路單元進(jìn)行的充電時(shí)間和放電時(shí)間以及全部充電時(shí)間和全部放電時(shí)間，進(jìn)行兩次或更多此的充電和放電循環(huán)，而利用對(duì)應(yīng)的充電時(shí)間和放電時(shí)間以及全部充電時(shí)間和全部放電時(shí)間，通過(guò)現(xiàn)有電容的充電和放電時(shí)間以及變化的電容的充電和放電時(shí)間之間的累積的差來(lái)測(cè)量電容。有益效果上述構(gòu)成及作用的本發(fā)明，利用遠(yuǎn)多于充電及放電電流的電流量，重復(fù)同時(shí)測(cè)量充電及放電所需時(shí)間的過(guò)程，從而與充電及放電電流的量無(wú)關(guān)，只要通過(guò)計(jì)時(shí)器讀取一定周期之內(nèi)的時(shí)間，即可測(cè)量對(duì)應(yīng)電容的變化量的方式。因而，其優(yōu)點(diǎn)在于，可以最大限度地減少由觸摸傳感器內(nèi)部及外部環(huán)境產(chǎn)生的影響，即使使用與現(xiàn)有技術(shù)相同的時(shí)鐘，也可更為穩(wěn)定和精確地測(cè)量電容。圖1至圖4為現(xiàn)有技術(shù)的觸摸傳感器結(jié)構(gòu)圖及相關(guān)圖表；圖5為根據(jù)本發(fā)明的用于觸摸傳感器的電容測(cè)量電路的示意圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的用于觸摸傳感器的電容測(cè)量電路的詳細(xì)示圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明的充/放電電路單元的詳細(xì)示圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明的充/放電電路單元的開(kāi)關(guān)單元的詳細(xì)示圖；圖9至圖11為根據(jù)本發(fā)明的電容測(cè)量電路的充電及放電周期的圖表；以及圖12為根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量電路操作時(shí)序的流程圖。具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的用于觸摸傳感器的電容測(cè)量電路的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖5為示出了根據(jù)本發(fā)明的用于觸摸傳感器的電容測(cè)量電路的示意圖。根據(jù)本發(fā)明的用于觸摸傳感器的電容測(cè)量電路，包括參考電壓生成單元10，用于生成第一參考電壓和第二參考電壓；復(fù)用單元60，用于在用戶(hù)觸摸電極的次數(shù)較多時(shí)從電極(PAD)70中選擇一個(gè)電極；比較器20，用于對(duì)由上述參考電壓生成單元10所生成的電壓和從上述電極輸入的電壓進(jìn)行比較；充/放電電路單元50，用于將上述電極從第一參考電壓充電至第二參考電壓，或?qū)⑸鲜鲭姌O從第二參考電壓放電至第一參考電壓；計(jì)時(shí)器40，用于測(cè)量充/放電電路單元的充電時(shí)間和放電時(shí)間，并輸出對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)；以及控制單元30，用于接收比較器20的輸出信號(hào)和外部控制信號(hào)并控制充/放電電路單元和計(jì)時(shí)器。圖6為根據(jù)本發(fā)明的用于觸摸傳感器的電容測(cè)量電路的詳細(xì)示圖。參考電壓生成單元10由第一至第三電阻(R0、Rl和R2)的三個(gè)電阻串聯(lián)而成，并生成第一參考電壓Vref_dn和第二參考電壓Vref_up。第一電阻RO的一端與電源電壓VDD連接。第二電阻Rl和第三電阻R2串聯(lián)連接。第三電阻的一端連接于地GND。在第一電阻RO和第二電阻Rl相連的節(jié)點(diǎn)處生成第二參考電壓，并在第二電阻Rl和第三電阻R2相連的節(jié)點(diǎn)處生成第一參考電壓。上述參考電壓生成單元10不受上述結(jié)構(gòu)的限制，可從外部或從除電阻之外的部件提供第一參考電壓和第二參考電壓。由參考電壓生成單元10生成的第一參考電壓和第二參考電壓與從電極70輸入的電極電壓Vpad進(jìn)行比較，然后輸出相應(yīng)的輸出信號(hào)odn和oup?？赏ㄟ^(guò)改變參考電壓生成單元10的電阻值來(lái)改變參考電壓。將第一參考電壓和第二參考電壓與電極電壓Vpad進(jìn)行比較的過(guò)程是由比較器20完成的。比較器20包括第一比較器COMPl21和第二比較器C0MP222。第一比較器的(-)端子與第二參考電壓連接，而第二比較器的(_)端子與第一參考電壓連接。此外，各比較器的(+)端子與電極電壓Vpad連接。比較器20的功能如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>控制單元30基于從比較器20輸出的輸出信號(hào)odn和oup和外部控制信號(hào)CTL1，控制充/放電電路單元50和計(jì)時(shí)器40。計(jì)時(shí)器40接收外部控制信號(hào)CTL3和來(lái)自控制單元30的時(shí)鐘Iout，用以基于存在于電極70的電容測(cè)量充/放電電路單元50的充電和放電的時(shí)間，并輸出對(duì)應(yīng)的信號(hào)OUT。圖7為根據(jù)本發(fā)明的充/放電電路單元的詳細(xì)示圖。如圖7所示，電極驅(qū)動(dòng)器50包括電流源51，用于供應(yīng)恒定電流；以及開(kāi)關(guān)單元52，用于選擇充電或放電。電流源51的電阻是電阻R，用于決定NMOS晶體管nO的偏置電流的量。通過(guò)電阻R的阻值決定NMOS晶體管nO的漏極和源極GND之間流動(dòng)的電流量。NMOS晶體管nl和PMOS晶體管p0用于鏡像(mirroring)上述匪OS晶體管nO的電流。NMOS晶體管π2和PMOS晶體管pi用于執(zhí)行對(duì)電極電壓Vpad的電容的充電或放電，并用于供應(yīng)與根據(jù)電阻R決定的NMOS晶體管nO的電流相同的電流。具體而言，上述電流源51中，電阻R的一端與電源電壓VCC連接，而其另一端與NMOS晶體管nO的漏極端子連接。NMOS晶體管nO的源極端子與接地端子GND連接，而NMOS晶體管nO的柵極端子與NMOS晶體管nl的柵極端子共同連接。另外，NMOS晶體管nO的漏極端子和柵極端子與NMOS晶體管n2的柵極端子共同連接。NMOS晶體管η2的源極端子與接地端子GND連接，而NMOS晶體管n2的漏極端子與下文將要描述的開(kāi)關(guān)單元52連接。NMOS晶體管nl的漏極端子與PMOS晶體管p0的漏極端子連接，而NMOS晶體管nl的源極端子與接地端子GND連接。PMOS晶體管p0的源極端子與電源電壓VCC連接，而PMOS晶體管PO的柵極端子與PMOS晶體管pi的柵極端子共同連接。PMOS晶體管pi的源極端子與電源電壓VCC連接，而PMOS晶體管pi的漏極端子與下文將要描述的開(kāi)關(guān)單元52連接。另外，PMOS晶體管p0的漏極端子和柵極端子彼此共同連接。同時(shí)，可以通過(guò)改變電流源51的電阻R的阻值的方式控制充電/放電電壓值來(lái)控制電容值的時(shí)間常數(shù)的改變，其中，該時(shí)間常數(shù)根據(jù)相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品的PCB上配置的電極的區(qū)域而改變。圖8為根據(jù)本發(fā)明的充/放電電路單元的開(kāi)關(guān)單元52的詳細(xì)示圖。如上所述，開(kāi)關(guān)單元52用于選擇充電和放電，包括模擬開(kāi)關(guān)或2至1模擬開(kāi)關(guān)及逆變器。開(kāi)關(guān)單元52包括用于選擇充電的第一開(kāi)關(guān)52a和用于選擇放電的第二開(kāi)關(guān)52b構(gòu)成。第一比較器C0MP1的輸出信號(hào)'oup'連接至第一逆變器irwl的輸入端子，而第二比較器C0MP2的輸出信號(hào)'odn'連接至第二逆變器irw2的輸入端子。在第一開(kāi)關(guān)52a中，第一逆變器invl的輸出端子與PMOS晶體管p2的柵極端子連接。PMOS晶體管p2的源極端子與NMOS晶體管n3的漏極端子連接，PMOS晶體管ρ2的漏極端子與NMOS晶體管η3的源極端子連接。而第一逆變器irwl的輸入端子與NMOS晶體管n3的柵極端子連接。另外，PMOS晶體管ρ2的源極端子和NMOS晶體管η3的漏極端子與電流源51的PMOS晶體管ρ2的漏極端子連接。在第二開(kāi)關(guān)52b中，第二逆變器irw2的輸出端子與PMOS晶體管p3的柵極端子連接。PMOS晶體管p3的源極端子與NMOS晶體管n4的漏極端子連接，PMOS晶體管ρ3的漏極端子與NMOS晶體管η4的源極端子連接。第二逆變器irw2的輸入端子與NMOS晶體管n4的柵極端子連接。同時(shí)，連接至PMOS晶體管p3的漏極端子的NMOS晶體管n4的源極端子與連接至PMOS晶體管ρ3的源極端子的NMOS晶體管η4的漏極端子相連。NMOS晶體管η4的源極端子與電極電壓Vpad連接。如圖9所示，較之現(xiàn)有電容，在相同電極上因人體接觸而使電容有所增加的情況中，Vpad的電壓波形將從CO波形改變?yōu)镃l波形。而在執(zhí)行一個(gè)循環(huán)時(shí)，現(xiàn)有時(shí)間與執(zhí)行充電和放電所需時(shí)間之間的差為dtO。當(dāng)執(zhí)行兩個(gè)循環(huán)時(shí)，現(xiàn)有時(shí)間與執(zhí)行充電和放電所需時(shí)間之間的差為dtl。執(zhí)行兩個(gè)循環(huán)時(shí)，現(xiàn)有時(shí)間與執(zhí)行充電和放電所需時(shí)間之間的差為dt2。而該時(shí)間差與充/放電進(jìn)行次數(shù)成比例，滿(mǎn)足如下關(guān)系dt2=dtl+dtOdtl=dt0*2即，dtN=dtO*N，N=充放電循環(huán)次數(shù)因此，可以理解，隨著充/放電循環(huán)次數(shù)(cyclenumber)的增加，較之現(xiàn)有電容，增加的電容的充/放電所需時(shí)間會(huì)成比例增加。因此，現(xiàn)有方法需要非?？斓臅r(shí)鐘，因?yàn)樵诿看纬?放電循環(huán)中在充電或放電時(shí)用高速計(jì)時(shí)器測(cè)量一次執(zhí)行充電和放電所需的時(shí)間。相反，本發(fā)明可測(cè)量N次循環(huán)期間累積的時(shí)間差，以按所增加的時(shí)間(較之每次測(cè)量時(shí)間差的情況)用較慢的時(shí)鐘執(zhí)行測(cè)量。因此，如現(xiàn)有技術(shù)，相對(duì)于使用高速時(shí)鐘的情況，可以更為精確地執(zhí)行時(shí)間測(cè)量。因此，可更精確地測(cè)量形成于電極70的電容。另外，若增加用于本發(fā)明的充電及放電電流的容量，則將縮短充電及放電所需的時(shí)間，而且在特定時(shí)間段t4_c0和t4_cl內(nèi)的充/放電循環(huán)的個(gè)數(shù)隨所增加的電流的量而成比例增加。但是，可以理解，在時(shí)間段t4_c0和t4_cl附近結(jié)束的充電/放電循環(huán)的時(shí)刻基于電容CO和Cl之間的差的計(jì)數(shù)器值與在增加充電和放電電流的容量之前獲取的值并非明顯不同。因此，可以理解，雖然增加充電或放電電流，根據(jù)現(xiàn)有電容CO和Cl的充/放電時(shí)間的相對(duì)之差，若根據(jù)縮短的循環(huán)時(shí)間成反比地增加循環(huán)數(shù)量來(lái)測(cè)量其差，可維持在相對(duì)一致的水平。圖12為根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量電路的操作時(shí)序的流程圖。下面將結(jié)合圖11對(duì)操作時(shí)序進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。為了計(jì)算電極70中的電容，初始電壓Vpad以斷開(kāi)狀態(tài)(高阻抗)存在以測(cè)量充電時(shí)間和放電時(shí)間，SlO0之后，當(dāng)在步驟S20接收外部控制信號(hào)CTLl時(shí)，控制單元30執(zhí)行放電，以將cdn變成1并將電壓Vpad設(shè)置成小于Vref_dn的值，S30。將電壓Vpad與第一參考電壓Vref_dn進(jìn)行比較，S40。作為比較的結(jié)果，若第一參考電壓大于電壓Vpad，則進(jìn)行放電直至第一參考電壓小于電壓Vpad。結(jié)束放電之后，再次充電，直至電壓變?yōu)閂ref_dn，S50。將電壓Vpad與第一參考電壓進(jìn)行比較，S60，若電壓Vpad小于第一參考電壓，則進(jìn)行充電，直至電壓Vpad大于第一參考電壓。接著，電壓Vpad與第一參考電壓Vref_dn相同時(shí)，計(jì)時(shí)器40操作并測(cè)量充電時(shí)間，S70。確定是否充電至第二參考電壓Vref_Up或以上，S80。作為確定的結(jié)果，若充電至第二參考電壓Vref_Up或以上時(shí)，則結(jié)束充電并停止充電時(shí)間計(jì)時(shí)器，S90。在完成充電至第二參考電壓Vref_Up之后，進(jìn)行放電并同時(shí)使計(jì)時(shí)器操作并測(cè)量放電時(shí)間，S100。結(jié)束放電之后，對(duì)第一參考電壓和Vpad電壓進(jìn)行比較，以確認(rèn)是否已完成放電至第一參考電壓，SllO0作為比較結(jié)果，若放電至第一參考電壓或以下，則結(jié)束放電并停止測(cè)量放電時(shí)間，S120。因此，進(jìn)行N次充/放電，S130。測(cè)量充電和放電時(shí)間，從而輸出對(duì)應(yīng)于充電時(shí)間的充電計(jì)時(shí)器值tcl、tc2、tc3、...和ten以及對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的放電時(shí)間的放電計(jì)時(shí)器值tdl、td2、td3、...和tdn，并輸出執(zhí)行充電和放電所消耗的全部計(jì)時(shí)器值'ta'，S140。一般而言，對(duì)電極PAD進(jìn)行N次充電和放電所需時(shí)間ta，用作決定電極的電容的最重要的參考值。但因存在外部環(huán)境所導(dǎo)致的充電時(shí)間和放電時(shí)間不同的實(shí)際趨勢(shì)，附加地輸出充電計(jì)時(shí)器值和放電計(jì)時(shí)器值，以判斷與人體接觸與否。因而，充電計(jì)時(shí)器值和放電計(jì)時(shí)器值用于幫助觸摸傳感器電路的邏輯部分判斷與外部人體接觸與否。根據(jù)上述構(gòu)成及操作的本發(fā)明，半導(dǎo)體中寄生電流和其值遠(yuǎn)大于外部環(huán)境所產(chǎn)生的噪聲的電流可以用于執(zhí)行電極的充電和放電。因而，有點(diǎn)在于，可以更為穩(wěn)定和精確地測(cè)量執(zhí)行電極的電容的充放電所需的時(shí)間，從而可測(cè)量電極的電容值及其變化量。雖然上面說(shuō)明及圖示了用于說(shuō)明本發(fā)明原理的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明不受上述說(shuō)明的結(jié)構(gòu)及操作的限制。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改、變形或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。權(quán)利要求一種用于觸摸傳感器的電容測(cè)量電路，包括參考電壓生成單元，用于生成第一參考電壓和第二參考電壓；復(fù)用單元，用于從通過(guò)多個(gè)電極輸入的多個(gè)電極電壓中選擇一個(gè)電極電壓；電壓比較器，用于將由所述參考電壓生成單元生成的電壓和從電極輸入的所述電極電壓進(jìn)行比較；充/放電電路單元，用于執(zhí)行所輸入的電極電壓從所述第一參考電壓到所述第二參考電壓的充電，或執(zhí)行所輸入的電極電壓從所述第二參考電壓到所述第一參考電壓的放電；計(jì)時(shí)器單元，用于接收外部控制信號(hào)，測(cè)量所述充/放電電路單元的充電時(shí)間和放電時(shí)間，測(cè)量全部充電時(shí)間和全部放電時(shí)間，并輸出對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)；以及控制單元，用于接收所述電壓比較器的輸出信號(hào)和所述外部控制信號(hào)，并控制所述充/放電電路單元和所述計(jì)時(shí)器單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容測(cè)量電路，其中，所述參考電壓生成單元包括三個(gè)串聯(lián)連接的電阻，并以線性電壓的形式提供所述第一參考電壓和所述第二參考電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容測(cè)量電路，其中，所述電壓比較器包括第二比較器，用于將由所述參考電壓生成單元提供的所述第一參考電壓和所述電極中生成的電極電壓進(jìn)行比較；以及第一比較器，用于將由所述參考電壓生成單元提供的所述第二參考電壓和所述電極中生成的電極電壓進(jìn)行比較。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容測(cè)量電路，其中，所述充/放電電路單元包括電流源，用于將所述電極電壓增加至所述第二參考電壓；以及開(kāi)關(guān)單元，用于從所述電極電壓的充電和放電之間選擇一個(gè)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電容測(cè)量電路，其中，所述電流源包括電阻(R)，其一端連接于電源電壓(VCC)，而另一端連接于NMOS晶體管(nO)的漏極端子；NMOS晶體管(nO)，其源極端子連接于接地端子，而漏極端子連接于所述電阻(R)的另一端；NMOS晶體管(nl)，其源極端子連接于接地端子，而漏極端子連接于PMOS晶體管(p0)的漏極端子；PMOS晶體管(π2)，其源極端子連接于接地端子，而漏極端子連接于所述開(kāi)關(guān)單元；PMOS晶體管(ρ0)，其源極端子連接于電源電壓(VCC)，而漏極端子連接于所述NMOS晶體管(nl)的漏極端子；以及PMOS晶體管(pi)，其源極端子連接于電源電壓(VCC)，而漏極端子連接于所述開(kāi)關(guān)單元；其中，所述NMOS晶體管(nO)的柵極端子和漏極端子以及所述NMOS晶體管(nl)的柵極端子共同連接于所述NMOS晶體管(n2)的柵極端子；以及其中，所述PMOS晶體管(ρ0)的漏極端子和柵極端子共同連接于所述PMOS晶體管pi的柵極端子。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電容測(cè)量電路，其中，所述開(kāi)關(guān)單元包括第一開(kāi)關(guān)，用于選擇所述電極的充電；以及第二開(kāi)關(guān)，用于選擇所述電極的放電。7.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的電容測(cè)量電路，其中，所述開(kāi)關(guān)單元包括第一開(kāi)關(guān)，包括第一逆變器，其輸入端子連接于所述第二比較器的輸出端子；以及PMOS晶體管(p2)，其源極端子連接于NMOS晶體管(n3)的漏極端子，其漏極端子連接于所述NMOS晶體管(n3)的源極端子，而其柵極端子連接于所述第一逆變器的輸出端子，其中，所述第一逆變器的輸出端子和所述NMOS晶體管(n3)的柵極端子彼此共同連接，而所述PMOS晶體管(ρ2)的源極端子和所述NMOS晶體管(η3)的漏極端子連接于所述電流源；以及第二開(kāi)關(guān)，包括第二逆變器，其輸入端子連接于所述第一比較器的輸出端子；以及PMOS晶體管(ρ3)，其源極端子連接于NMOS晶體管(η4)的漏極端子，其漏極端子連接于所述NMOS晶體管(η4)的源極端子，而其柵極端子連接于所述第二逆變器的輸出端子，其中，所述第一逆變器的輸出端子和所述NMOS晶體管(η4)的柵極端子彼此共同連接，而所述PMOS晶體管(ρ3)的源極端子和所述NMOS晶體管(η4)的漏極端子連接于所述電流源。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容測(cè)量電路，其中，連續(xù)執(zhí)行一次或多次的充電和放電循環(huán)，通過(guò)現(xiàn)有電容的充電和放電時(shí)間以及變化的電容的充電和放電時(shí)間之間的累積的差來(lái)測(cè)量電容。9.一種用于觸摸傳感器的電容測(cè)量電路，包括參考電壓生成單元，用于生成第一參考電壓和第二參考電壓；電壓比較器，用于將從電極輸入的電極電壓和由所述參考電壓生成單元生成的電壓進(jìn)行比較；以及充/放電電路單元，用于執(zhí)行所輸入的電極電壓從所述第一參考電壓到所述第二參考電壓的充電，或執(zhí)行所輸入的電極電壓從所述第二參考電壓到所述第一參考電壓的放電；其中，測(cè)量通過(guò)所述充/放電電路單元進(jìn)行的充電時(shí)間和放電時(shí)間以及全部充電時(shí)間和全部放電時(shí)間，執(zhí)行兩次或更多次的充電和放電循環(huán)，而利用對(duì)應(yīng)的充電時(shí)間和放電時(shí)間以及全部充電時(shí)間和全部放電時(shí)間，通過(guò)現(xiàn)有電容的充電和放電時(shí)間以及變化的電容的充電和放電時(shí)間之間的累積的差來(lái)測(cè)量電容。全文摘要本發(fā)明提供了一種用于觸摸傳感器的電容測(cè)量電路。該電容測(cè)量電路包括參考電壓生成單元，用于生成第一參考電壓和第二參考電壓；復(fù)用單元，用于從多個(gè)電極電壓中選擇一個(gè)電極電壓；電壓比較單元，用于將參考電壓生成單元生成的電壓和該電極電壓進(jìn)行比較；充/放電電路單元，用于執(zhí)行所輸入的電極電壓從第一參考電壓到第二參考電壓的充電，或執(zhí)行所輸入的電極電壓從第二參考電壓到第一參考電壓的放電；計(jì)時(shí)器單元，用于接收外部控制信號(hào)，測(cè)量充/放電電路單元的充電及放電時(shí)間，測(cè)量全部充電時(shí)間和和全部放電時(shí)間，并輸出對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)；以及控制單元，用于接收電壓比較器的輸出信號(hào)和外部控制信號(hào)，并控制充/放電電路和計(jì)時(shí)器。文檔編號(hào)G01R27/26GK101828117SQ200880111910公開(kāi)日2010年9月8日申請(qǐng)日期2008年9月10日優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日發(fā)明者崔寅俊,那道妍,韓尚賢申請(qǐng)人:尖端芯片株式會(huì)社