電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路，包括時(shí)鐘產(chǎn)生電路、反相器、第一和第二比較器、數(shù)字處理電路、第一至第三控制開關(guān)，時(shí)鐘產(chǎn)生電路連接反相器，第一和第三控制開關(guān)的控制端連接時(shí)鐘產(chǎn)生電路，第二控制開關(guān)的控制端連接反相器的輸出端，第一比較器的輸出端連接第二比較器的正相輸入端，第二比較器的輸出端連接數(shù)字處理電路，在第一比較器的正相輸入端通過第一和第二控制開關(guān)接入第一和第二基準(zhǔn)電壓，在第一比較器的反相輸入端接入感應(yīng)電容，在第一比較器的反相輸入端和第一比較器的輸出端之間并聯(lián)接入反饋電容和第三控制開關(guān)，在第二比較器的反相輸入端接入第三基準(zhǔn)電壓。本檢測(cè)電路的電容檢測(cè)范圍寬，抗干擾能力強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)。

Capacitive Touch Key Detection Circuit

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路
本專利技術(shù)屬于觸摸按鍵檢測(cè)
，尤其涉及一種電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路。
技術(shù)介紹
電容式觸摸按鍵是目前一種比較新穎的技術(shù)，相比于傳統(tǒng)的機(jī)械按鍵，電容式觸摸按鍵具有安全、無機(jī)械磨損、壽命長、防水防污、易清潔和時(shí)尚等特點(diǎn)。電容式觸摸按鍵的原理：任何兩個(gè)導(dǎo)電的物體之間都存在著感應(yīng)電容，觸摸按鍵（PCB印刷電路板上的一個(gè)焊盤）與大地之間也構(gòu)成一個(gè)感應(yīng)電容C0。當(dāng)人體手指靠近觸摸按鍵時(shí)，人體與大地之間構(gòu)成的感應(yīng)電容Ch與手指和觸摸按鍵之間構(gòu)成的感應(yīng)電容Ct串聯(lián)后再并聯(lián)焊盤與大地之間構(gòu)成的感應(yīng)電容C0，會(huì)使總感應(yīng)電容值增加。即，當(dāng)手指未接觸觸摸按鍵時(shí)，觸摸按鍵的電容值為C0；當(dāng)手指接觸觸摸按鍵時(shí)，觸摸按鍵的電容值上升為C0+（Ch+Ct）/Ch*Ct，因?yàn)槿梭w感應(yīng)電容Ch遠(yuǎn)大于觸摸按鍵電容Ct，此時(shí)觸摸按鍵的電容約等于C0+Ct。圖1為觸摸按鍵電容的檢測(cè)原理圖，電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路在檢測(cè)到觸摸按鍵的電容值增大一定幅度后將輸出一個(gè)高電平，示意觸摸按鍵已經(jīng)被手指觸摸。由于電容值增加的幅度較小，現(xiàn)有的電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路的判斷檢測(cè)精度較低，存在誤觸發(fā)概率高及抗電磁干擾能力差等問題，并且電路對(duì)電容值增加幅度的檢測(cè)范圍窄，致使觸摸按鍵的檢測(cè)靈敏度較低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、檢測(cè)精度高且抗干擾能力強(qiáng)的電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為，一種電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路，包括時(shí)鐘產(chǎn)生電路、反相器、第一比較器、第二比較器、數(shù)字處理電路和第一至第三控制開關(guān)，時(shí)鐘產(chǎn)生電路的輸出端連接反相器的輸入端，第一控制開關(guān)和第三控制開關(guān)的控制端連接時(shí)鐘產(chǎn)生電路的輸出端，第二控制開關(guān)的控制端連接反相器的輸出端，第一比較器的輸出端連接第二比較器的正相輸入端，第二比較器的輸出端連接數(shù)字處理電路的輸入端，數(shù)字處理電路的輸出端引出作為檢測(cè)電路的輸出端，數(shù)字處理電路的時(shí)鐘信號(hào)端口連接時(shí)鐘產(chǎn)生電路的輸出端，在第一比較器的正相輸入端通過第一控制開關(guān)接入第一基準(zhǔn)電壓，在第一比較器的正相輸入端通過第二控制開關(guān)接入第二基準(zhǔn)電壓，將第一比較器的反相輸入端引出作為觸摸按鍵的接入端，在第一比較器的反相輸入端接入觸摸按鍵與大地之間的感應(yīng)電容，在第一比較器的反相輸入端和第一比較器的輸出端之間并聯(lián)接入反饋電容和第三控制開關(guān)，在第二比較器的反相輸入端接入第三基準(zhǔn)電壓；當(dāng)數(shù)字處理電路檢測(cè)到第二比較器的輸出端在連續(xù)兩個(gè)時(shí)鐘周期都為高電平時(shí)，數(shù)字處理電路輸出高電平，表示觸摸按鍵已被手指觸摸。作為本專利技術(shù)的一種改進(jìn)，所述時(shí)鐘產(chǎn)生電路包括振蕩電路和D觸發(fā)器分頻電路，振蕩電路的輸出端連接D觸發(fā)器分頻電路的輸入端，D觸發(fā)器分頻電路的輸出端作為時(shí)鐘產(chǎn)生電路的輸出端，分頻電路輸出占空比為50%的方波信號(hào)。作為本專利技術(shù)的一種改進(jìn)，所述時(shí)鐘產(chǎn)生電路輸出高電平時(shí)，第一和第三控制開關(guān)保持開通狀態(tài)，第二控制開關(guān)保持關(guān)斷狀態(tài)；當(dāng)時(shí)鐘產(chǎn)生電路輸出低電平時(shí)，第一和第三控制開關(guān)保持關(guān)斷狀態(tài)，第二控制開關(guān)保持開通狀態(tài)。作為本專利技術(shù)的一種改進(jìn)，所述第一至第三基準(zhǔn)電壓的電壓值依次升高，即第一基準(zhǔn)電壓的電壓值小于第二基準(zhǔn)電壓的電壓值，第二基準(zhǔn)電壓的電壓值小于第三基準(zhǔn)電壓的電壓值。作為本專利技術(shù)的一種改進(jìn)，所述數(shù)字處理電路包括檢測(cè)模塊和計(jì)數(shù)模塊，檢測(cè)模塊的輸入端連接第二比較器的輸出端，檢測(cè)模塊的輸出端連接計(jì)數(shù)模塊的輸入端，計(jì)數(shù)模塊的輸出端引出作為數(shù)字處理電路的輸出端，檢測(cè)模塊和計(jì)數(shù)模塊的時(shí)鐘控制端均連接時(shí)鐘產(chǎn)生電路的輸出端，檢測(cè)模塊在時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)檢測(cè)輸入信號(hào)的電平，當(dāng)檢測(cè)到輸入信號(hào)為高電平時(shí)則輸出高電平，并保持到下個(gè)檢測(cè)周期；當(dāng)檢測(cè)模塊輸出高電平時(shí)，計(jì)數(shù)模塊開始對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到2時(shí)輸出高電平并保持，直到檢測(cè)模塊輸出低電平。作為本專利技術(shù)的一種改進(jìn)，所述反饋電容的取值范圍是1pF～100pF，使得電路的電容檢測(cè)范圍最小可以達(dá)到1pF。作為本專利技術(shù)的一種改進(jìn)，所述第三基準(zhǔn)電壓的電壓值設(shè)置在電容式觸摸按鍵未被觸摸時(shí)第一比較器的輸出電壓值和電容式觸摸按鍵被手指觸摸時(shí)第一比較器的輸出電壓值之間。作為本專利技術(shù)的一種改進(jìn)，所述第一至第三控制開關(guān)采用單個(gè)PMOS管或NMOS管實(shí)現(xiàn)，將PMOS管或NMOS管的柵極作為第一至第三控制開關(guān)的控制端使用。作為本專利技術(shù)的一種改進(jìn)，所述第一至第三控制開關(guān)采用由一個(gè)NMOS管與一個(gè)PMOS管并聯(lián)構(gòu)成的CMOS傳輸門實(shí)現(xiàn)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)所提出的電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)且制作成本低，通過使用時(shí)鐘產(chǎn)生電路結(jié)合反相器來周期性的控制第一至第三控制開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，從而使得檢測(cè)電路交替工作于電路自我校正階段和電容檢測(cè)階段，有效提高電路的性能參數(shù)穩(wěn)定性，并增強(qiáng)電路的抗電磁干擾能力；另外，通過將第一至第三基準(zhǔn)電壓的電壓值依次升高，將第三基準(zhǔn)電壓值設(shè)置在電容式觸摸按鍵未被觸摸時(shí)第一比較器的輸出電壓值和電容式觸摸按鍵被手指觸摸時(shí)第一比較器的輸出電壓值之間并將反饋電容設(shè)置在1pF～100pF之間，可有效預(yù)防誤觸發(fā)的同時(shí)有效提升電路的電容增加值檢測(cè)范圍，使得電路的電容增加值檢測(cè)范圍最小可達(dá)到1pF。附圖說明圖1為現(xiàn)有技術(shù)中電容式觸摸按鍵的電容檢測(cè)原理框圖。圖2為本專利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例的電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)圖。圖3為本專利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例的電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路中時(shí)鐘產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)框圖。圖4為本專利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例的電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路中數(shù)據(jù)處理電路的結(jié)構(gòu)框圖。圖5為本專利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例的電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路在觸摸按鍵未被觸發(fā)情況下的仿真結(jié)果圖。圖6為本專利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例的電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路在觸摸按鍵被手指觸發(fā)情況下的仿真結(jié)果圖。具體實(shí)施方式為了加深對(duì)本專利技術(shù)的理解和認(rèn)識(shí)，下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步描述和介紹。如圖2所示，為本專利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例所示出的一種電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路，包括時(shí)鐘產(chǎn)生電路CLOCK、反相器、第一比較器COMP_A、第二比較器COMP_B、數(shù)字處理電路和第一至第三控制開關(guān)，第一和第二比較器COMP_B均采用通用比較器，時(shí)鐘產(chǎn)生電路CLOCK的輸出端連接反相器的輸入端，第一控制開關(guān)SW1和第三控制開關(guān)SW3的控制端連接時(shí)鐘產(chǎn)生電路CLOCK的輸出端，第二控制開關(guān)SW2的控制端連接反相器的輸出端，第一比較器COMP_A的輸出端OUTA連接第二比較器COMP_B的正相輸入端，第二比較器COMP_B的輸出端OUTB連接數(shù)字處理電路的輸入端，數(shù)字處理電路的輸出端引出作為檢測(cè)電路的輸出端，數(shù)字處理電路的時(shí)鐘信號(hào)端口連接時(shí)鐘產(chǎn)生電路CLOCK的輸出端，在第一比較器COMP_A的正相輸入端INP通過第一控制開關(guān)SW1接入第一基準(zhǔn)電壓VA，在第一比較器COMP_A的正相輸入端INP通過第二控制開關(guān)SW2接入第二基準(zhǔn)電壓VB，將第一比較器COMP_A的反相輸入端INN引出作為觸摸按鍵的接入端，在第一比較器COMP_A的反相輸入端INN接入觸摸按鍵與大地之間的感應(yīng)電容C0，并在當(dāng)手指觸摸到觸摸按鍵時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)觸摸按鍵與手指之間的觸摸電容Ct接入到第一比較器COMP_A的反相輸入端INN，在第一比較器COMP_A的反相輸入端INN和第一比較器COMP_A的輸出端OUTA之間并聯(lián)接入反饋電容Cf和第三控制本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路，其特征在于：包括時(shí)鐘產(chǎn)生電路、反相器、第一比較器、第二比較器、數(shù)字處理電路和第一至第三控制開關(guān)，時(shí)鐘產(chǎn)生電路的輸出端連接反相器的輸入端，第一控制開關(guān)和第三控制開關(guān)的控制端連接時(shí)鐘產(chǎn)生電路的輸出端，第二控制開關(guān)的控制端連接反相器的輸出端，第一比較器的輸出端連接第二比較器的正相輸入端，第二比較器的輸出端連接數(shù)字處理電路的輸入端，數(shù)字處理電路的輸出端引出作為檢測(cè)電路的輸出端，數(shù)字處理電路的時(shí)鐘信號(hào)端口連接時(shí)鐘產(chǎn)生電路的輸出端，在第一比較器的正相輸入端通過第一控制開關(guān)接入第一基準(zhǔn)電壓，在第一比較器的正相輸入端通過第二控制開關(guān)接入第二基準(zhǔn)電壓，將第一比較器的反相輸入端引出作為觸摸按鍵的接入端，在第一比較器的反相輸入端接入觸摸按鍵與大地之間的感應(yīng)電容，在第一比較器的反相輸入端和第一比較器的輸出端之間并聯(lián)接入反饋電容和第三控制開關(guān)，在第二比較器的反相輸入端接入第三基準(zhǔn)電壓；當(dāng)數(shù)字處理電路檢測(cè)到第二比較器的輸出端在連續(xù)兩個(gè)時(shí)鐘周期都為高電平時(shí)，數(shù)字處理電路輸出高電平，表示觸摸按鍵已被手指觸摸。

【技術(shù)特征摘要】
1.電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路，其特征在于：包括時(shí)鐘產(chǎn)生電路、反相器、第一比較器、第二比較器、數(shù)字處理電路和第一至第三控制開關(guān)，時(shí)鐘產(chǎn)生電路的輸出端連接反相器的輸入端，第一控制開關(guān)和第三控制開關(guān)的控制端連接時(shí)鐘產(chǎn)生電路的輸出端，第二控制開關(guān)的控制端連接反相器的輸出端，第一比較器的輸出端連接第二比較器的正相輸入端，第二比較器的輸出端連接數(shù)字處理電路的輸入端，數(shù)字處理電路的輸出端引出作為檢測(cè)電路的輸出端，數(shù)字處理電路的時(shí)鐘信號(hào)端口連接時(shí)鐘產(chǎn)生電路的輸出端，在第一比較器的正相輸入端通過第一控制開關(guān)接入第一基準(zhǔn)電壓，在第一比較器的正相輸入端通過第二控制開關(guān)接入第二基準(zhǔn)電壓，將第一比較器的反相輸入端引出作為觸摸按鍵的接入端，在第一比較器的反相輸入端接入觸摸按鍵與大地之間的感應(yīng)電容，在第一比較器的反相輸入端和第一比較器的輸出端之間并聯(lián)接入反饋電容和第三控制開關(guān)，在第二比較器的反相輸入端接入第三基準(zhǔn)電壓；當(dāng)數(shù)字處理電路檢測(cè)到第二比較器的輸出端在連續(xù)兩個(gè)時(shí)鐘周期都為高電平時(shí)，數(shù)字處理電路輸出高電平，表示觸摸按鍵已被手指觸摸。2.如權(quán)利要求1所述的電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路，其特征在于，所述時(shí)鐘產(chǎn)生電路包括振蕩電路和D觸發(fā)器分頻電路，振蕩電路的輸出端連接D觸發(fā)器分頻電路的輸入端，D觸發(fā)器分頻電路的輸出端作為時(shí)鐘產(chǎn)生電路的輸出端，D觸發(fā)器分頻電路輸出占空比為50%的方波信號(hào)。3.如權(quán)利要求2所述的電容式觸摸按鍵檢測(cè)電路，其特征在于，所述時(shí)鐘產(chǎn)生電路輸出高電平時(shí)，第一和第三控制開關(guān)保持開通狀態(tài)，第二控制開關(guān)保持關(guān)斷狀態(tài)；當(dāng)時(shí)鐘產(chǎn)生電路輸出低電平時(shí)，第一和第三控制開關(guān)保持關(guān)斷狀態(tài)，第二控制開關(guān)保...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：譚在超，張勝，丁國華，羅寅，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：蘇州鍇威特半導(dǎo)體有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇,32