本實(shí)用新型涉及信息技術(shù)領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種檢測(cè)電容的裝置、電子設(shè)備和檢測(cè)壓力的裝置。

背景技術(shù)：

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的電子設(shè)備采用電容式傳感器檢測(cè)外界物理信號(hào)。如電容式觸摸屏，電容式力傳感器，電容式位移傳感器等。實(shí)現(xiàn)電容傳感器的一種關(guān)鍵技術(shù)是電容檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)電容檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)電容器的電容變化以檢測(cè)相應(yīng)待測(cè)信號(hào)。

檢測(cè)電容的精確度，決定了信號(hào)檢測(cè)的精確度。因此，如何提高檢測(cè)電容的精確度，成為亟待解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種檢測(cè)電容的裝置、電子設(shè)備和檢測(cè)壓力的裝置，能夠提高電容檢測(cè)的精確度。

第一方面，提供了一種檢測(cè)電容的裝置，包括：

打碼電路110，用于對(duì)至少一個(gè)待測(cè)電容器周期性充放電；

變換電路120，與所述打碼電路110相連，用于將至少一個(gè)待測(cè)電容器的電容信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；

抵消電路130，與所述變換電路120相連，用于抵消至少一個(gè)待測(cè)電容器的初始電容，以使變換電路120輸出的同一個(gè)待測(cè)電容器不同時(shí)刻的電壓信號(hào)的差模信號(hào)表示該同一個(gè)待測(cè)電容器的電容變化，或者變換電路120輸出的不同待測(cè)電容器對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)的差分信號(hào)表示該不同待測(cè)電容器的電容變化。

本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置能夠檢測(cè)出微小電容變化，能夠提高電容檢測(cè)的精確度。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，至少一個(gè)待測(cè)電容器包括第一待測(cè)電容器101；

變換電路120輸出的不同時(shí)刻的電壓信號(hào)的差模信號(hào)表示第一待測(cè)電容器101的電容變化。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，打碼電路110包括第一開(kāi)關(guān)111、第二開(kāi)關(guān)112、第三開(kāi)關(guān)113和第一直流電壓源115；

第一待測(cè)電容器101的一端通過(guò)第三開(kāi)關(guān)113和第一開(kāi)關(guān)111連接至第一直流電壓源115，且第一待測(cè)電容器101的一端，通過(guò)第三開(kāi)關(guān)113和第二開(kāi)關(guān)112接地，第一待測(cè)電容器101的另一端接地。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，變換電路120包括第四開(kāi)關(guān)121、第五開(kāi)關(guān)122、第一反饋電容器123和第一運(yùn)算放大器124；

第四開(kāi)關(guān)121連接于第一待測(cè)電容器101的一端和第一運(yùn)算放大器124的反向輸入端之間；

第一反饋電容器123連接于第一運(yùn)算放大器124的反向輸入端和輸出端之間；

第五開(kāi)關(guān)122連接于第一運(yùn)算放大器124的反向輸入端和輸出端之間；

第一運(yùn)算放大器124的同向輸入端輸入共模電壓Vcm。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，抵消電路130包括第一可調(diào)電容器131、第六開(kāi)關(guān)132、第七開(kāi)關(guān)133、第八開(kāi)關(guān)134、第九開(kāi)關(guān)135和第二直流電壓源139；

第一可調(diào)電容器131的一端通過(guò)第六開(kāi)關(guān)132連接至第二直流電壓源139，且該第一可調(diào)電容器131的一端通過(guò)第七開(kāi)關(guān)133接地，第一可調(diào)電容器131的另一端連接至第一運(yùn)算放大器124的反向輸入端；

第八開(kāi)關(guān)134和第九開(kāi)關(guān)135用于改變控制第六開(kāi)關(guān)132和第七開(kāi)關(guān)133的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。

采用正負(fù)打碼的工作時(shí)序，本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置具有很強(qiáng)的低頻共模噪聲和1/f噪聲抑制能力。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，至少一個(gè)待測(cè)電容器包括第一待測(cè)電容器101和第二待測(cè)電容器102；

變換電路120輸出的第一待測(cè)電容器101和第二待測(cè)電容器102對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)的差分信號(hào)表示第一待測(cè)電容器101和第二待測(cè)電容器102的電容變化。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，打碼電路110包括第一開(kāi)關(guān)111、第二開(kāi)關(guān)112、第三開(kāi)關(guān)113、第十開(kāi)關(guān)114和第一直流電壓源115；

第一待測(cè)電容器101的一端通過(guò)第三開(kāi)關(guān)113和第一開(kāi)關(guān)111連接至第一直流電壓源115，且該第一待測(cè)電容器101的一端通過(guò)第三開(kāi)關(guān)113和第二開(kāi)關(guān)112接地，第一待測(cè)電容器101的另一端接地；

第二待測(cè)電容器102的一端通過(guò)第十開(kāi)關(guān)114和第一開(kāi)關(guān)111連接至第一直流電壓源115，且該第二待測(cè)電容器102的一端通過(guò)第十開(kāi)關(guān)114和第二開(kāi)關(guān)112接地，第二待測(cè)電容器102的另一端接地。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，變換電路120包括第四開(kāi)關(guān)121、第五開(kāi)關(guān)122、第一反饋電容器123、第一運(yùn)算放大器124、第十一開(kāi)關(guān)125、第十二開(kāi)關(guān)126、第二反饋電容器127和第二運(yùn)算放大器128；

第四開(kāi)關(guān)121連接于第一待測(cè)電容器101的一端和第一運(yùn)算放大器124的反向輸入端之間；

第一反饋電容器123連接于第一運(yùn)算放大器124的反向輸入端和輸出端之間；

第五開(kāi)關(guān)122連接于第一運(yùn)算放大器124的反向輸入端和輸出端之間；

第十一開(kāi)關(guān)125連接于第二待測(cè)電容器102的一端和第二運(yùn)算放大器128的反向輸入端之間；

第二反饋電容器127連接于第二運(yùn)算放大器128的反向輸入端和輸出端之間；

第十二開(kāi)關(guān)126連接于第二運(yùn)算放大器128的反向輸入端和輸出端之間；

第一運(yùn)算放大器124和第二運(yùn)算放大器128的同向輸入端均輸入共模電壓Vcm。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，抵消電路130包括第一可調(diào)電容器131、第六開(kāi)關(guān)132、第七開(kāi)關(guān)133、第八開(kāi)關(guān)134、第九開(kāi)關(guān)135、第二可調(diào)電容器136、第十三開(kāi)關(guān)137、第十四開(kāi)關(guān)138和第二直流電壓源139；

第一可調(diào)電容器131的一端通過(guò)第六開(kāi)關(guān)132連接至第二直流電壓源139，且該第一可調(diào)電容器131的一端通過(guò)第七開(kāi)關(guān)133接地，第一可調(diào)電容器131的另一端連接至第一運(yùn)算放大器124的反向輸入端；

第二可調(diào)電容器136的一端通過(guò)第十三開(kāi)關(guān)137連接至第二直流電壓源139，且該第二可調(diào)電容器136的一端通過(guò)第十四開(kāi)關(guān)138接地，第二可調(diào)電容器136的另一端連接至第二運(yùn)算放大器128的反向輸入端；

第八開(kāi)關(guān)134和第九開(kāi)關(guān)135用于改變控制第六開(kāi)關(guān)132、第七開(kāi)關(guān)133、第十三開(kāi)關(guān)137和第十四開(kāi)關(guān)138的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該裝置還包括：

可編程增益放大器140，用于根據(jù)第一待測(cè)電容器101和第二待測(cè)電容器102對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)輸出差分信號(hào)。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，第一直流電壓源115和第二直流電壓源139的輸出電壓相等。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該輸出電壓為該共模電壓Vcm的兩倍。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，第一待測(cè)電容器和第二待測(cè)電容器是差分電容傳感器中的電容器。

采用差分結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置具有很強(qiáng)的溫度漂移抑制能力。

第二方面，提供了一種電子設(shè)備，包括第一方面或第一方面的任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的檢測(cè)電容的裝置。

第三方面，提供了一種檢測(cè)壓力的裝置，包括第一方面或第一方面的任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的檢測(cè)電容的裝置，其中，該檢測(cè)壓力的裝置待檢測(cè)的壓力關(guān)聯(lián)該檢測(cè)電容的裝置待檢測(cè)的待測(cè)電容器的電容變化。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置的示意圖。

圖2是本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置的示意圖。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置的工作時(shí)序圖。

圖4a-4c是本實(shí)用新型實(shí)施例的差分電容壓力傳感器的示意圖。

圖5是本實(shí)用新型又一個(gè)實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案可以應(yīng)用于各種采用觸控的設(shè)備中，例如，主動(dòng)筆、電容筆、移動(dòng)終端、電腦、家電等。本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置可以設(shè)置于各種觸控設(shè)備中，以用于檢測(cè)觸控電容器，即待測(cè)電容器的電容變化，進(jìn)而檢測(cè)由觸控產(chǎn)生的壓力變化等。

應(yīng)理解，待測(cè)電容器的電容變化既可以是相對(duì)值也可以是絕對(duì)值，例如，在待測(cè)電容器的初始電容為零的情況下，待測(cè)電容器的電容變化即為其電容的絕對(duì)值。

還應(yīng)理解，“電容器”也可以簡(jiǎn)稱為“電容”，相應(yīng)地，電容器的電容也可以稱為電容值。以下為了便于描述，以電容器和電容器的電容為例進(jìn)行說(shuō)明。

圖1示出了本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置的示意圖。

如圖1所示，該裝置可以包括打碼電路110、變換電路120和抵消電路130。

打碼電路110用于對(duì)至少一個(gè)待測(cè)電容器周期性充放電。

打碼電路110也可以稱為驅(qū)動(dòng)電路，例如，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)切換，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)電容器的充放電。

變換電路120與所述打碼電路110相連，用于將該至少一個(gè)待測(cè)電容器的電容信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。

變換電路120為電容/電壓(C/V)變換電路，例如，可以通過(guò)運(yùn)算放大器以及反饋電路將電容信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。

抵消電路130與所述變換電路120相連，用于抵消該至少一個(gè)待測(cè)電容器的初始電容，以使變換電路120輸出的同一個(gè)待測(cè)電容器不同時(shí)刻的電壓信號(hào)的差模信號(hào)表示該同一個(gè)待測(cè)電容器的電容變化，或者變換電路120輸出的不同待測(cè)電容器對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)的差分信號(hào)表示該不同待測(cè)電容器的電容變化。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過(guò)抵消電路130抵消待測(cè)電容器的初始電容(包括寄生電容)，例如，通過(guò)可調(diào)電容器抵消待測(cè)電容器的初始電容，使待測(cè)電容器的電容未變化時(shí)，輸出為零，從而使變換電路120的輸出信號(hào)關(guān)聯(lián)待測(cè)電容器的電容變化。

采用抵消電路將初始值設(shè)置為零，從而可以提高電容檢測(cè)的動(dòng)態(tài)范圍。

可選地，在本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中，該至少一個(gè)待測(cè)電容器包括第一待測(cè)電容器；

變換電路120輸出的不同時(shí)刻的電壓信號(hào)的差模信號(hào)表示第一待測(cè)電容器的電容變化。

具體而言，在待測(cè)電容器的數(shù)量為1時(shí)，通過(guò)變換電路120輸出的不同時(shí)刻的電壓信號(hào)的差模信號(hào)，反映這1個(gè)待測(cè)電容器的電容變化。

圖2示出了本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置的一種具體實(shí)現(xiàn)方式的示意圖。

應(yīng)理解，圖2只是一種示例，而非限制本實(shí)用新型實(shí)施例的范圍。

如圖2所示，圖1中的打碼電路110可以包括第一開(kāi)關(guān)111、第二開(kāi)關(guān)112、第三開(kāi)關(guān)113和第一直流電壓源115。

第一待測(cè)電容器101的一端通過(guò)第三開(kāi)關(guān)113和第一開(kāi)關(guān)111連接至第一直流電壓源115，且該端通過(guò)第三開(kāi)關(guān)113和第二開(kāi)關(guān)112接地，第一待測(cè)電容器101的另一端接地。

第一開(kāi)關(guān)111通過(guò)第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)(表示為PNSW)控制，第二開(kāi)關(guān)112通過(guò)PNSW的反相信號(hào)控制，第三開(kāi)關(guān)113通過(guò)第二開(kāi)關(guān)控制信號(hào)(表示為SW)控制。

第一開(kāi)關(guān)111和第三開(kāi)關(guān)113連通，第二開(kāi)關(guān)112關(guān)斷時(shí)，第一待測(cè)電容器101由第一直流電壓源115充電。第一直流電壓源115的輸出電壓可以表示為Vdc。

第二開(kāi)關(guān)112和第三開(kāi)關(guān)113連通，第一開(kāi)關(guān)111關(guān)斷時(shí)，第一待測(cè)電容器101放電。

如圖2所示，圖1中的變換電路120可以包括第四開(kāi)關(guān)121、第五開(kāi)關(guān)122、第一反饋電容器123和第一運(yùn)算放大器124。

第四開(kāi)關(guān)121通過(guò)SW的反相信號(hào)控制，第五開(kāi)關(guān)122通過(guò)SW控制。

第四開(kāi)關(guān)121連接于第一待測(cè)電容器101的一端和第一運(yùn)算放大器124的反向輸入端之間；

第一反饋電容器123連接于第一運(yùn)算放大器124的反向輸入端和輸出端之間；

第五開(kāi)關(guān)122連接于第一運(yùn)算放大器124的反向輸入端和輸出端之間；

第一運(yùn)算放大器124的同向輸入端輸入共模電壓Vcm。

可選地，直流電壓Vdc可以為共模電壓Vcm的兩倍，即Vcm＝0.5*Vdc。

如圖2所示，圖1中的抵消電路130可以包括第一可調(diào)電容器131、第六開(kāi)關(guān)132、第七開(kāi)關(guān)133、第八開(kāi)關(guān)134、第九開(kāi)關(guān)135和第二直流電壓源139。

第二直流電壓源139和第一直流電壓源115的輸出電壓相等，即均為Vdc。

第八開(kāi)關(guān)134通過(guò)PNSW控制，第九開(kāi)關(guān)135通過(guò)PNSW的反相信號(hào)控制，第六開(kāi)關(guān)132通過(guò)第三開(kāi)關(guān)控制信號(hào)CSW控制，第七開(kāi)關(guān)133通過(guò)CSW的反相信號(hào)控制。

第一可調(diào)電容器131的一端通過(guò)第六開(kāi)關(guān)132連接至第二直流電壓源139，且該端通過(guò)第七開(kāi)關(guān)133接地，第一可調(diào)電容器131的另一端連接至第一運(yùn)算放大器124的反向輸入端；

第八開(kāi)關(guān)134和第九開(kāi)關(guān)135用于改變控制第六開(kāi)關(guān)132和第七開(kāi)關(guān)133的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。

具體地，如圖2所示，CSW和分別是第六開(kāi)關(guān)132和第七開(kāi)關(guān)133的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。第八開(kāi)關(guān)134連通，第九開(kāi)關(guān)135關(guān)斷時(shí)，CSW等于SW；第八開(kāi)關(guān)134關(guān)斷，第九開(kāi)關(guān)135連通時(shí)，CSW等于由CSW和再分別控制第六開(kāi)關(guān)132和第七開(kāi)關(guān)133。

可選地，圖2中第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)PNSW和第二開(kāi)關(guān)控制信號(hào)SW可以采用如圖3所示的信號(hào)。

下面結(jié)合圖3描述圖2所示電路的工作原理。

一個(gè)完整的電容檢測(cè)周期由t1、t2、t3、t4組成。該檢測(cè)時(shí)序?yàn)檎?fù)打碼時(shí)序。

t1：第一開(kāi)關(guān)111、第三開(kāi)關(guān)113、第八開(kāi)關(guān)134、第六開(kāi)關(guān)132、及第五開(kāi)關(guān)122閉合，第二開(kāi)關(guān)112，第四開(kāi)關(guān)121，第九開(kāi)關(guān)135、及第七開(kāi)關(guān)133斷開(kāi)，此刻直流電壓Vdc向第一待測(cè)電容器101正向充電。

t2：第二開(kāi)關(guān)112、第三開(kāi)關(guān)113、第九開(kāi)關(guān)135、第六開(kāi)關(guān)132、及第五開(kāi)關(guān)122斷開(kāi)，第一開(kāi)關(guān)111、第四開(kāi)關(guān)121、第八開(kāi)關(guān)134、及第七開(kāi)關(guān)133閉合，此刻，第一待測(cè)電容器101上電荷向第一反饋電容器123及第一可調(diào)電容器131上轉(zhuǎn)移。此時(shí)Vout輸出為：

其中，C1表示第一待測(cè)電容器101的電容，Cfb表示第一可調(diào)電容器131的電容，Cc表示第一反饋電容器123的電容。

t3：第二開(kāi)關(guān)112、第三開(kāi)關(guān)113、第九開(kāi)關(guān)135、第七開(kāi)關(guān)133、及第五開(kāi)關(guān)122閉合，第一開(kāi)關(guān)111、第四開(kāi)關(guān)121、第八開(kāi)關(guān)134、及第六開(kāi)關(guān)132斷開(kāi)，此刻第一待測(cè)電容器101短接到地，第一可調(diào)電容器131反向充電。

t4:第一開(kāi)關(guān)111、第三開(kāi)關(guān)113、第八開(kāi)關(guān)134、第七開(kāi)關(guān)133、及第五開(kāi)關(guān)122斷開(kāi)，第二開(kāi)關(guān)112、第四開(kāi)關(guān)121、第九開(kāi)關(guān)135、及第六開(kāi)關(guān)132閉合，此刻，第一反饋電容器123和第一可調(diào)電容器131上電荷向第一待測(cè)電容器101上轉(zhuǎn)移。此時(shí)Vout輸出為：

后級(jí)采樣電路可通過(guò)在t2和t4位置對(duì)Vout輸出進(jìn)行采樣并相減得出差模信號(hào)大小：

在初始狀態(tài)，可通過(guò)調(diào)節(jié)第一可調(diào)電容器131的電容大小使Cc＝0.5C1₀。這樣，初始電容C1₀被完全抵消掉，從而輸出差模信號(hào)大?。?/p>

其中，ΔC表示第一待測(cè)電容器101的電容的變化。

由上述分析可知，采用正負(fù)打碼的工作時(shí)序，本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置具有很強(qiáng)的低頻共模噪聲和1/f噪聲(也稱為閃爍噪聲)抑制能力。也就是說(shuō)，本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置能夠提高抗干擾性能，這樣，當(dāng)待測(cè)電容發(fā)生微小變化時(shí)，也能夠檢測(cè)到。因此，本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置能夠檢測(cè)出微小電容變化，能夠提高電容檢測(cè)的精確度。

另外，本實(shí)用新型實(shí)施例的上述抵消電路可以完全抵消初始電容，具有較高的抵消效率。

可選地，在本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例中，該至少一個(gè)待測(cè)電容器包括第一待測(cè)電容器和第二待測(cè)電容器；

變換電路120輸出的第一待測(cè)電容器和第二待測(cè)電容器對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)的差分信號(hào)表示第一待測(cè)電容器和第二待測(cè)電容器的電容變化。

具體而言，在待測(cè)電容器的數(shù)量為2時(shí)，通過(guò)變換電路120輸出的兩個(gè)待測(cè)電容器對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)的差分信號(hào)，反映兩個(gè)待測(cè)電容器的電容變化。

可選地，對(duì)于第一待測(cè)電容器和第二待測(cè)電容器的電容，可以其中一個(gè)待測(cè)電容器的電容是變化的，另一個(gè)待測(cè)電容器的電容是不變化的，不變化的電容可以是標(biāo)準(zhǔn)電容；第一待測(cè)電容器和第二待測(cè)電容器也可以構(gòu)成差分電容傳感器，即可以是差分電容傳感器中的兩個(gè)電容器。例如，該差分電容傳感器可以是差分電容壓力傳感器。

以差分電容壓力傳感器為例，圖4a-4c分別示出了三種差分電容壓力傳感器的示意圖。如圖4a-4c所示，向差分電容壓力傳感器施加壓力，將會(huì)引起中間電極片形變或者位移，從而引起電容C1增大，C2減小，形成差分的ΔC。ΔC為C1和C2的變化量之和。

圖5示出了本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置的另一種具體實(shí)現(xiàn)方式的示意圖。

應(yīng)理解，圖5只是一種示例，而非限制本實(shí)用新型實(shí)施例的范圍。

如圖5所示，圖1中的打碼電路110可以包括第一開(kāi)關(guān)111、第二開(kāi)關(guān)112、第三開(kāi)關(guān)113、第十開(kāi)關(guān)114和第一直流電壓源115。

第一開(kāi)關(guān)111通過(guò)第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)PNSW控制，第二開(kāi)關(guān)112通過(guò)PNSW的反相信號(hào)控制，第三開(kāi)關(guān)113和第十開(kāi)關(guān)114通過(guò)第二開(kāi)關(guān)控制信號(hào)SW控制。

第一待測(cè)電容器101的一端通過(guò)第三開(kāi)關(guān)113和第一開(kāi)關(guān)111連接至第一直流電壓源115，且該端通過(guò)第三開(kāi)關(guān)113和第二開(kāi)關(guān)112接地，第一待測(cè)電容器101的另一端接地。

第二待測(cè)電容器102的一端通過(guò)第十開(kāi)關(guān)114和第一開(kāi)關(guān)111連接至第一直流電壓源115，且該端通過(guò)第十開(kāi)關(guān)114和第二開(kāi)關(guān)112接地，第二待測(cè)電容器102的另一端接地。

第一開(kāi)關(guān)111、第三開(kāi)關(guān)113和第十開(kāi)關(guān)114連通，第二開(kāi)關(guān)112關(guān)斷時(shí)，第一待測(cè)電容器101和第二待測(cè)電容器102由第一直流電壓源115充電；

第二開(kāi)關(guān)112、第三開(kāi)關(guān)113和第十開(kāi)關(guān)114連通，第一開(kāi)關(guān)111關(guān)斷時(shí)，第一待測(cè)電容器101和第二待測(cè)電容器102放電。

如圖5所示，圖1中的變換電路120可以包括第四開(kāi)關(guān)121、第五開(kāi)關(guān)122、第一反饋電容器123、第一運(yùn)算放大器124、第十一開(kāi)關(guān)125、第十二開(kāi)關(guān)126、第二反饋電容器127和第二運(yùn)算放大器128。

第四開(kāi)關(guān)121和第十一開(kāi)關(guān)125通過(guò)SW的反相信號(hào)控制，第五開(kāi)關(guān)122和第十二開(kāi)關(guān)126通過(guò)SW控制。

第四開(kāi)關(guān)121連接于第一待測(cè)電容器101的一端和第一運(yùn)算放大器124的反向輸入端之間；

第一反饋電容器123連接于第一運(yùn)算放大器124的反向輸入端和輸出端之間；

第五開(kāi)關(guān)122連接于第一運(yùn)算放大器124的反向輸入端和輸出端之間；

第十一開(kāi)關(guān)125連接于第二待測(cè)電容器102的一端和第二運(yùn)算放大器128的反向輸入端之間；

第二反饋電容器127連接于第二運(yùn)算放大器128的反向輸入端和輸出端之間；

第十二開(kāi)關(guān)126連接于第二運(yùn)算放大器128的反向輸入端和輸出端之間；

第一運(yùn)算放大器124和第二運(yùn)算放大器128的同向輸入端均輸入共模電壓Vcm。

如圖5所示，圖1中的抵消電路130包括第一可調(diào)電容器131、第六開(kāi)關(guān)132、第七開(kāi)關(guān)133、第八開(kāi)關(guān)134、第九開(kāi)關(guān)135、第二可調(diào)電容器136、第十三開(kāi)關(guān)137、第十四開(kāi)關(guān)138和第二直流電壓源139。

第八開(kāi)關(guān)134通過(guò)PNSW控制，第九開(kāi)關(guān)135通過(guò)PNSW的反相信號(hào)控制，第六開(kāi)關(guān)132和第十三開(kāi)關(guān)137通過(guò)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)CSW控制，第七開(kāi)關(guān)133和第十四開(kāi)關(guān)138通過(guò)CSW的反相信號(hào)控制。

第一可調(diào)電容器131的一端通過(guò)第六開(kāi)關(guān)132連接至第二直流電壓源139，且該端通過(guò)第七開(kāi)關(guān)133接地，第一可調(diào)電容器131的另一端連接至第一運(yùn)算放大器124的反向輸入端；

第二可調(diào)電容器136的一端通過(guò)第十三開(kāi)關(guān)137連接至第二直流電壓源139，且該端通過(guò)第十四開(kāi)關(guān)138接地，第二可調(diào)電容器136的另一端連接至第二運(yùn)算放大器128的反向輸入端；

第八開(kāi)關(guān)134和第九開(kāi)關(guān)135用于改變控制第六開(kāi)關(guān)132、第七開(kāi)關(guān)133、第十三開(kāi)關(guān)137和第十四開(kāi)關(guān)138的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。

可選地，圖5中第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)PNSW和第二開(kāi)關(guān)控制信號(hào)SW可以采用如圖3所示的信號(hào)。圖5中電路的工作時(shí)序可以與圖2相同。

應(yīng)理解，圖5中分別對(duì)應(yīng)于第一待測(cè)電容器101和第二待測(cè)電容器102的兩路電路中的每一路的工作原理與圖2中的電路的工作原理類似。

可選地，圖5所示的裝置可用于壓力傳感器。在這種情況下，第一待測(cè)電容器101和第二待測(cè)電容器102可以是壓力傳感器中的兩個(gè)電容器，例如，可以是圖4a-4c中的C1和C2。通過(guò)圖5所示的裝置可以檢測(cè)到第一待測(cè)電容器101和第二待測(cè)電容器102的電容變化，進(jìn)而得到壓力的變化。

在初始狀態(tài)，可通過(guò)調(diào)節(jié)第一可調(diào)電容器131和第二可調(diào)電容器136的電容，使差分輸出電壓為零。當(dāng)?shù)谝淮郎y(cè)電容器101和第二待測(cè)電容器102的電容變化時(shí)，例如施加壓力時(shí)，輸出差分電壓為：

其中，ΔC表示第一待測(cè)電容器101和第二待測(cè)電容器102的變化量之和。也就是說(shuō)，輸出差分電壓可以表示兩個(gè)待測(cè)電容器的電容變化。

可選地，如圖5所示，該裝置還可以包括：

可編程增益放大器140，用于根據(jù)第一待測(cè)電容器101和第二待測(cè)電容器102對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)輸出差分信號(hào)。

利用可編程增益放大器140輸出差分信號(hào)，并可以穩(wěn)定差分輸出的共模電壓。

采用差分結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置具有很強(qiáng)的溫度漂移抑制能力。

可選地，還可以對(duì)電路輸出進(jìn)行多次積分平均，以有效提高系統(tǒng)性噪比，提高檢測(cè)精度，尤其針對(duì)待測(cè)電容器的電容為fF～pF級(jí)的微小電容的情況。

可選地，可以采用模擬積分方案，即增加一級(jí)積分電路或改變檢測(cè)電路時(shí)序以增加C/V變換電路的積分次數(shù)，然后再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter，ADC)采樣。也可以采用數(shù)字積分方案，即檢測(cè)電路輸出直接送入ADC進(jìn)行采樣，然后通過(guò)數(shù)字處理器對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行積分處理。

綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置，采用正負(fù)打碼的工作時(shí)序，能有效抑制低頻噪聲和1/f噪聲；采用差分結(jié)構(gòu)，具有溫飄抑制能力，零點(diǎn)漂移抑制能力；采用受開(kāi)關(guān)控制信號(hào)控制的開(kāi)關(guān)與電容器組成的開(kāi)關(guān)電容電路，具有較低的功耗；從而可以使該裝置具有高信噪比，便于集成電路(integrated circuit，IC)集成，并且具有較高的檢測(cè)靈敏度，其可以檢測(cè)到fF級(jí)的電容。

本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備可以包括上述本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置。

本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種檢測(cè)壓力的裝置，該檢測(cè)壓力的裝置可以包括上述本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)電容的裝置，其中，該檢測(cè)壓力的裝置待檢測(cè)的壓力關(guān)聯(lián)該檢測(cè)電容的裝置待檢測(cè)的待測(cè)電容器的電容變化。

例如，該檢測(cè)壓力的裝置具體可以為壓力傳感器，該壓力傳感器可以設(shè)置于觸控筆中，但本實(shí)用新型實(shí)施例對(duì)此并不限定。

應(yīng)理解，本文中的具體的例子只是為了幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型實(shí)施例，而非限制本實(shí)用新型實(shí)施例的范圍。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開(kāi)的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說(shuō)明硬件和軟件的可互換性，在上述說(shuō)明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來(lái)執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來(lái)使用不同方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本實(shí)用新型的范圍。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)、裝置和方法，可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另外，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過(guò)一些接口、裝置或單元的間接耦合或通信連接，也可以是電的，機(jī)械的或其它的形式連接。

所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型實(shí)施例方案的目的。

另外，在本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以是兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本實(shí)用新型的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分，或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。