專利名稱：微安級(jí)超低功耗模擬手指感應(yīng)開關(guān)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種感應(yīng)開關(guān)電路，尤其是一種微安級(jí)超低功耗模擬手指感應(yīng)開關(guān)電路。
背景技術(shù)：
作為感應(yīng)開關(guān)很早就有，而且品種很多，有光電的、電磁的、力敏的等等、有接觸式的、有感應(yīng)式的、有感應(yīng)引起頻率變化的，有感應(yīng)使振蕩仃振的，還有對交流電場敏感的……但對于一個(gè)電池供電又要求數(shù)年使用期電子設(shè)備或儀表，都存在一個(gè)功耗太大的問題。那些開關(guān)大多要幾毫安或幾十毫安工作電流。
近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了像ATLAB公司的ATA2508為代表的觸摸芯片的IC，'性能是很好的，但低功耗時(shí)，尚要60微安，而售價(jià)較高。
近來還有一種電容式感應(yīng)開關(guān)，它是加上感應(yīng)后，用單片機(jī)測其頻率的變化，模擬電路加上單片機(jī)編程，既麻煩且成本高。

實(shí)用新型內(nèi)容
為了解決上述感應(yīng)開關(guān)電路的低功耗，同進(jìn)兼顧電路的穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟(jì)便宜等產(chǎn)品要求，本實(shí)用新型提供了一種微安級(jí)超低功耗模擬手指感應(yīng)開關(guān)電路。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種微安級(jí)超低功耗模擬手指感應(yīng)開關(guān)電路，包含單管振蕩單元、整流單元及電壓比較單元，所述振蕩單元產(chǎn)生振蕩波形經(jīng)過整流單元整流輸出直流電壓后，與電壓比較單元的電壓進(jìn)行比較后輸出判斷信號(hào)。
具體地所述單管振蕩單元中包括用于感應(yīng)手指移動(dòng)情況的感應(yīng)片、三極管T1、電感L1、電容C3、電容C4及電阻R3組成；感應(yīng)片與三極管Tl的集電極連接，電感L1一端也接三極管T1的集電極，另一端接電源；電容C3、電容C4從電感L1兩端引出，另一端都接在三極管Tl的發(fā)射極上，構(gòu)成電容三點(diǎn)式振蕩；三極管T1的發(fā)射極與電阻R3連接，電阻R3的另一端接地；在三極管Tl的基極端設(shè)置有電阻Rl和電容Cl，在電感Ll的電源端設(shè)置有電阻R2和電容C2。所述整流單元由電容C5、電容C6及二極管D1、 二極管D2、作為整流負(fù)載的電阻R4構(gòu)成倍壓整流電路。所述電壓比較單元由比較器IC及電阻R6、電阻R7、電阻R5、電容C7構(gòu)成；電阻R6上端接電源電壓，電阻R7下端接地，其分壓值為比較器IC輸入基準(zhǔn)，電阻R5傳輸過來的訊號(hào)與基準(zhǔn)相比較決定比較器IC輸出是否翻轉(zhuǎn)。
其中所述感應(yīng)片為金屬片或是單面復(fù)銅板；所述Tl為9018高頻三極管；Ll為47微亨色碼電感，C3為22PF, C4為39 68PF電容；電阻R3為470K 1M歐姆；電阻Rl為4. 7 6. 8M歐姆；電容C2為20 1000PF;所述電阻R4》10M歐姆。所述電阻R6為4.7 7.5M歐姆；電阻R7為30 200K歐姆。
本實(shí)用新型所述的微安級(jí)超低功耗模擬手指感應(yīng)開關(guān)電路，對LC振蕩形式由原來的電容反饋方式改為電容三點(diǎn)式，這樣更易起振，且振蕩穩(wěn)定。在發(fā)射極改用了阻值幾百K歐的大電阻，再配之調(diào)整基極偏置而實(shí)現(xiàn)了低功耗。功耗降低了，但幅度就電流，輸出幅度是滿幅度(和電源比)，如果工作電流為5微安，幅下降很快。試驗(yàn)證實(shí)了這點(diǎn)，例振蕩器幾毫安或十幾毫安工作度只有100毫伏左右，如果再降為3微安，振蕩幅度只有十幾毫伏。對于這樣小的輸出當(dāng)然不能直接使用而要作變換。為此后面用低功耗電壓比較器進(jìn)行電壓翻轉(zhuǎn)，為了使用電壓比較器，又必須將振蕩信號(hào)變成直流電平，中間又要加整流器件。這樣一只雙極型三極管， 一只比較器，加上幾個(gè)阻容和一只電感就構(gòu)成全部材料成本，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，功耗又十分低，滿足要求，實(shí)現(xiàn)了低功耗模擬手指感應(yīng)開關(guān)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。圖l是本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本實(shí)用新型振蕩單元電路結(jié)構(gòu)圖。圖3是本實(shí)用新型整流單元電路結(jié)構(gòu)圖。圖4是本實(shí)用新型電壓比較單元電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式

如

圖1所示的一種微安級(jí)超低功耗模擬手指感應(yīng)開關(guān)電路，包含單管振蕩單元、整流單元及電壓比較單元，所述振蕩單元產(chǎn)生振蕩波形經(jīng)過整流單元整流輸出直流電壓后，與電壓比較單元的電壓進(jìn)行比較后輸出判斷信號(hào)。
如圖2所示，所述單管振蕩單元中包括用于感應(yīng)手指移動(dòng)情況的感應(yīng)片、三極管T1、電感L1、電容C3、電容C4及電阻R3組成；感應(yīng)片與三極管Tl的集電極連接，電感L1一端也接三極管T1的集電極，另一端接電源；電容C3、電容C4從電感L1兩端引出，另一端都接在三極管T1的發(fā)射極上，構(gòu)成電容三點(diǎn)式振蕩；三極管T1的發(fā)射極與電阻R3連接，電阻R3的另一端接地；在三極管T1的基極端設(shè)置有電阻R1和電容C1，在電感L1的電源端設(shè)置有電阻R2和電容C2。
用雙極型三極管構(gòu)成電容三點(diǎn)式共基極振蕩器。振蕩頻率不能選得太低，因手指感應(yīng)片不大，電容變化只有幾個(gè)ppF到十幾個(gè)ppF,要在平時(shí)有振蕩，而手指感應(yīng)后，即增加微小的電容量后，振蕩停止。頻率也不能選得太高，因功耗和頻率是正變關(guān)系。因此頻率可選在1 5MH之間。頻率主要由Ll決定，(其中還有分布板。檢查該電路要以平時(shí)振蕩穩(wěn)定，加上手指感應(yīng)后，振蕩停止為原則電容)，輔之C1、 C2。功耗由R3和基極偏置R1決定。R3是個(gè)阻值很大的電阻。功耗附合要求。要注意加上示波器等檢測儀器時(shí)，檢測儀器的電容帶來的影響。
其中，感應(yīng)片為金屬片或是單面復(fù)銅板；所述T1為9018高頻三極管；Ll為47微亨色碼電感，C3為22PF, C4為39 68PF電容；電阻R3為470K 1M歐姆；電阻R1為4.7 6.8M歐姆；電容C2為20 1000PF。
如圖3所示，所述整流單元由電容C5、電容C6及二極管D1、 二極管D2、作為整流負(fù)載的電阻R4構(gòu)成倍壓整流電路。其中，電阻R4》10M歐姆。這是通用電路，但這里是倍壓整流，元器件要合適，D1D2不能用4001這類低頻管。C3也不能取得太大，否則電壓充不上去，電阻R4是作為C3的放電用的，阻值很大，甚至開路，調(diào)節(jié)反應(yīng)速度用。
如圖4所示，所述電壓比較單元由比較器IC及電阻R6、電阻R7、電阻R5、電容C7構(gòu)成；電阻R6上端接電源電壓，電阻R7下端接地，其分壓值為比較器IC輸入基準(zhǔn)，電阻R5傳輸過來的訊號(hào)與基準(zhǔn)相比較決定比較器IC輸出是否翻轉(zhuǎn)。其巾，電阻R6為4.7 7.5M歐姆；電阻R7為30 200K歐姆。通用接法。其中一個(gè)輸入端接前面來的信號(hào)電壓，另一端接參考基準(zhǔn)VREF，這由單片機(jī)輸入要求而定，如果要求由低電平到高電平變化表示有感應(yīng)訊號(hào)，則正輸入端接參考基準(zhǔn)。輸出端又加了R8電阻，這時(shí)調(diào)整手指感時(shí)功耗。比較器靜態(tài)約l安，翻轉(zhuǎn)時(shí)不到3微安，加了R8后要求單片機(jī)輸入高阻抗，如用A/D口輸入為更好。如不要求工作時(shí)功耗(再增加2 3微安)，可以短接R8。
本實(shí)用新型非常適用于電池作為唯一能源供電，要求使用期數(shù)年，又需要感應(yīng)式開關(guān)的電子產(chǎn)品。例如在電池供電便攜式手持測量儀表，游戲機(jī)、……電子產(chǎn)品都可以很好地應(yīng)用。
在電池供電的游戲機(jī)中，由于開關(guān)是感應(yīng)式的，不用接觸，因此感應(yīng)片可裝在面板的里面，外表無痕跡，更顯得神秘，外觀也漂亮。
在嵌入式手持儀表中，有時(shí)僅需二、三個(gè)開關(guān)，這時(shí)用本專利開關(guān)省錢、省事，省空間，外觀還干凈美觀。
又例在熱分配表上，得到了很好的應(yīng)用。單片機(jī)待機(jī)時(shí)只有7-8微安，加上手指感應(yīng)開關(guān)耗電4 5微安，加上單片機(jī)工作耗電，平均下來也不到20微安，那么對于--節(jié)1.2安時(shí)的鋰電池，維持10年工作就一點(diǎn)問題沒有了。
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權(quán)利要求1. 一種微安級(jí)超低功耗模擬手指感應(yīng)開關(guān)電路，其特征是包含單管振蕩單元、整流單元及電壓比較單元，所述振蕩單元產(chǎn)生振蕩波形經(jīng)過整流單元整流輸出直流電壓后，與電壓比較單元的電壓進(jìn)行比較后輸出判斷信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微安級(jí)超低功耗模擬手指感應(yīng)開關(guān)電路，其特征 是所述單管振蕩單元中包括用于感應(yīng)手指移動(dòng)情況的感應(yīng)片、三極管Tl、電 感L1、電容C3、電容C4及電阻R3組成；感應(yīng)片與三極管Tl的集電極連接， 電感Ll 一端也接三極管Tl的集電極，另一端接電源；電容C3、電容C4從電 感L1兩端引出，另一端都接在三極管T1的發(fā)射極上，構(gòu)成電容三點(diǎn)式振蕩； 三極管Tl的發(fā)射極與電阻R3連接，電阻R3的另一端接地；在三極管Tl的基 極端設(shè)置有電阻R1和電容C1，在電感L1的電源端設(shè)置有電阻R2和電容C2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微安級(jí)超低功耗模擬手指感應(yīng)開關(guān)電路，其特征 是所述整流單元由電容C5、電容C6及二極管D1、 二極管D2、作為整流負(fù)載 的電阻R4構(gòu)成倍壓整流電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微安級(jí)超低功耗模擬手指感應(yīng)開關(guān)電路，其特征 是所述電壓比較單元由比較器IC及電阻R6、電阻R7、電阻R5、電容C7構(gòu)成； 電阻R6上端接電源電壓，電阻R7下端接地，其分壓值為比較器IC輸入基準(zhǔn)， 電阻R5傳輸過來的訊號(hào)與基準(zhǔn)相比較決定比較器IC輸出是否翻轉(zhuǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微安級(jí)超低功耗模擬手指感應(yīng)開關(guān)電路，其特征 是所述感應(yīng)片為金屬片或是單面復(fù)銅板；所述T1為9018高頻三極管；Ll為 47微亨色碼電感，C3為22PF, C4為39 68PF電容；電阻R3為470K 1M歐姆； 電阻Rl為4. 7 6. 8M歐姆；電容C2為20 1000P。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微安級(jí)超低功耗模擬手指感應(yīng)開關(guān)電路，其特征是所述電阻R4》10M歐姆。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微安級(jí)超低功耗模擬手指感應(yīng)開關(guān)電路，其特征 是所述電阻R6為4.7 7,5M歐姆；電阻R7為30 200K歐姆。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種感應(yīng)開關(guān)電路，尤其是一種微安級(jí)超低功耗模擬手指感應(yīng)開關(guān)電路。包含單管振蕩單元、整流單元及電壓比較單元，所述振蕩單元產(chǎn)生振蕩波形經(jīng)過整流單元整流輸出直流電壓后，與電壓比較單元的電壓進(jìn)行比較后輸出判斷信號(hào)。通過將LC振蕩形式由原來的電容反饋方式改為電容三點(diǎn)式，這樣更易起振，且振蕩穩(wěn)定，在發(fā)射極改用了大阻值電阻，再配之調(diào)整基極偏置而實(shí)現(xiàn)了低功耗。
文檔編號(hào)H03K17/94GK201286088SQ20082004235
公開日2009年8月5日 申請日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者倪文相, 王瑞毅, 陳仲平 申請人:蘇州銀河龍芯科技有限公司