一種高靈敏度電容觸控按鍵及其實現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種高靈敏度電容觸控按鍵及其實現(xiàn)方法，其中高靈敏度電容觸控按鍵包括以PCB板為載體設(shè)置的感應(yīng)電容、分布電容、發(fā)生器及整流電路，還包括穩(wěn)壓器、電源單元、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波器，感應(yīng)電容與分布電容以并聯(lián)方式分別與發(fā)生器、整流電路相連，發(fā)生器與電源單元之間通過穩(wěn)壓器建立連接；整流電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間以及整流電路與數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間均通過放大器建立連接，放大器包括正、負(fù)輸入端及輸出端，整流電路與正輸入端相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換器與負(fù)輸入端相連，同時模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間通過濾波器建立連接，藉由前述構(gòu)造，解決了高靈敏度電容觸控按鍵的技術(shù)問題，達(dá)成了性能穩(wěn)定且易于制成及降低成本的良好效果。
【專利說明】
一種高靈敏度電容觸控按鍵及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤指提供一種高靈敏度電容觸控按鍵及其實現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電容觸控按鍵的基本工作原理是通過檢測電容式觸控感應(yīng)按鍵的上分布電容的 變化來判斷是否有手指按壓在觸控按鍵上。如果不觸摸開關(guān)，觸控按鍵分布電容有一個固 定的電容值，如果我們用手指接觸開關(guān)，就會增加觸控按鍵的分布電容。所以，我們測量觸 控按鍵上分布電容的變化，就可以偵測觸摸動作。
[0003] 電容式觸摸感應(yīng)按鍵的基本原理是：當(dāng)人體(手指)接觸金屬感應(yīng)片的時候，由于 人體相當(dāng)于一個接大地的電容，因此會在感應(yīng)片和大地之間形成一個電容，感應(yīng)電容量通 常有幾 PF到幾十pF。利用這個最基本的原理，在外部搭建相關(guān)電路，就可以根據(jù)這個電容量 的變化，檢測是否有人體接觸金屬感應(yīng)片。但是在多數(shù)家電產(chǎn)品的應(yīng)用中由于有安全和美 觀等方面的因素，在金屬感應(yīng)片上會放置一層玻璃等絕緣覆蓋物，人體通過覆蓋物與金屬 感應(yīng)片進(jìn)行耦合，這樣就使得感應(yīng)電容量下降到幾 PF。不過，有些應(yīng)用由于電路板上有數(shù)碼 顯示器和LED等零部件而不能在覆蓋層下直接安置印刷電路板，也不能將印制電路板連接 到設(shè)備外殼上，利用彈簧構(gòu)建電容式感應(yīng)器電容式感應(yīng)相對于傳統(tǒng)機(jī)械開關(guān)而言是一種穩(wěn) 健的替代方案。這類應(yīng)用包括爐灶、洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐等家用電器。
[0004] 目前，應(yīng)用在家電產(chǎn)品中的電容觸控按鍵主要有三種實現(xiàn)方式： 第一種，在觸控按鍵上施加一個振幅和頻率固定的方波，通過測試方波的平均電流而 得到觸控按鍵上的分布電容值； 第二種，搭建一個多諧振蕩電路，使得觸控按鍵上的分布電容為諧振電容，通過測試多 諧振蕩電路的振蕩頻率而得到觸控按鍵上的分布電容值； 第三種，在觸控按鍵上施加一個階躍信號，通過測量該信號的上升或下降時間而得到 觸控按鍵上的分布電容值。
[0005] 目前，已有的電容式觸控按鍵檢測技術(shù)存在一個普遍問題是對電容檢測的靈敏度 不高，能夠穩(wěn)定檢測到的觸控按鍵分布電容的最小變化量大致在幾 PF的范圍。在這樣的(檢 測靈敏度)條件下對觸控按鍵的結(jié)構(gòu)就會有比較大的限制，例如在電磁爐和油煙機(jī)等家電 產(chǎn)品的應(yīng)用中，由于電路板上有數(shù)碼顯示器和LED等零部件不能在覆蓋層下直接安置印刷 電路板，也不能將印制電路板連接到設(shè)備外殼上，為了保證在人的手指觸摸時有足夠大的 電容變化，必須在PCB板上安裝金屬彈簧，在實際應(yīng)用中采用金屬彈簧感應(yīng)器的方式也存在 者諸多缺點，例如由于每個按鍵都要裝一個彈簧，而彈簧的成本較高，在生產(chǎn)過程中彈簧的 安裝及焊接均較復(fù)雜，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。另外在產(chǎn)品的實際使用過程中如果受到大的震 動或沖擊，還容易使得彈簧脫離其安裝的位置，導(dǎo)致觸控功能失效。由于現(xiàn)有方案對觸控按 鍵分布電容的檢測靈敏度不夠，當(dāng)需要的觸控按鍵的鍵數(shù)較多時，就比較難采用矩陣掃描 的方式進(jìn)行按鍵掃描，或者在組成矩陣掃描形式的觸控按鍵陣列時要通過減小覆蓋物的厚 度等措施以保證觸控按鍵分布電容檢測的靈敏度，在實際應(yīng)用中會碰到較大的限制。
[0006] 由于現(xiàn)有方案對觸控按鍵分布電容的檢測靈敏度不夠高，在智能開關(guān)等應(yīng)用中無 法做到遠(yuǎn)距離人體感應(yīng)的接近感應(yīng)的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種高靈敏度電容觸控按鍵。
[0008] 為達(dá)成上述目的，本發(fā)明應(yīng)用的技術(shù)方案是:提供一種高靈敏度電容觸控按鍵，包 括以PCB板為載體設(shè)置的電容、發(fā)生器及整流電路，還包括穩(wěn)壓器、電源單元、放大器、模數(shù) 轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波器，其中：電容包括人體手指觸摸時的感應(yīng)電容及觸控按鍵感應(yīng) 片的分布電容，感應(yīng)電容與分布電容以并聯(lián)方式分別與發(fā)生器、整流電路相連，發(fā)生器與電 源單元之間通過穩(wěn)壓器建立連接;整流電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間以及整流電路與數(shù)模轉(zhuǎn)換器 之間均通過放大器建立連接，其中：放大器包括正、負(fù)輸入端及輸出端，整流電路與正輸入 端相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換器與負(fù)輸入端相連，同時模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間通過濾波器建立 連接。
[0009] 在本實施例中優(yōu)選，發(fā)生器包括可預(yù)置分頻器、多路選擇器和恒流開關(guān);濾波器包 括中央處理器及第一至四預(yù)存器。
[0010] 在本實施例中優(yōu)選，整流電路為同步整流電路，包括模擬乘法器。
[0011] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實現(xiàn)高靈敏度電容觸控按 鍵的方法。
[0012] 為達(dá)成上述目的，本發(fā)明應(yīng)用的技術(shù)方案是:提供一種實現(xiàn)高靈敏度電容觸控按 鍵的方法，包括： 穩(wěn)壓器為低壓差線性穩(wěn)壓器，用于產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電壓； 發(fā)生器為高頻恒流脈沖發(fā)生器，與穩(wěn)壓器的輸出端連接，藉此為穩(wěn)壓器提供電源； 整流電路通過可預(yù)置分頻器將系統(tǒng)時鐘根據(jù)預(yù)設(shè)值分頻為設(shè)定頻率的觸控掃描時鐘 信號，時鐘信號分別送給多路選擇器和模擬乘法器； 放大器為可變增益放大器，其放大增益由中央處理器通過第一預(yù)存器進(jìn)行控制，其中： 放大器正輸入端與模擬乘法器輸出相連，負(fù)輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連，輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換 器相連； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬輸入電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到中央處理器讀取后，根據(jù)設(shè)定的帶寬 和增益進(jìn)行帶寬低通濾波計算，濾除采樣信號中的高頻分量后輸出到第二預(yù)存器作為數(shù)模 轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入，以及 數(shù)模轉(zhuǎn)換器將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電壓輸出到負(fù)輸入端。
[0013] 在本實施例中優(yōu)選，電源單元經(jīng)過穩(wěn)壓器產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電壓作為發(fā)生器的電 源，發(fā)生器產(chǎn)生一個頻率為1~8MHz高電平時輸出電流恒定的連續(xù)脈沖信號并將此脈沖信號 作為觸控按鍵的激勵信號，由此可得到公式： C=It/U； 其中：C=Cf+Cd，I、t分別為發(fā)生器的電流和高電平時間，U為觸控按鍵端口的電壓值，由 于I和t為常量，測得電壓U值得出電容C的大小，由此，人體手指觸摸時的感應(yīng)電容為公式：
當(dāng)Cd > Cf時，Δ U和Δ Cf分別為兩次不同時間的U和Cf的差值。
[0014] 在本實施例中優(yōu)選，模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號值公式為： VADC=k*Cf=G(U-kl*Cd); 其中VADC為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出值，k為整個觸控檢測電路的增益，G為放大器的增益，kl 為觸控電路輸入端經(jīng)過放大器及濾波器到放大器負(fù)端的增益。
[0015] 在本實施例中優(yōu)選，多路選擇器采用8輸出多路選擇器，恒流開關(guān)采用不同輸出 電流的8個恒流開關(guān);第一、第二、第三及第四預(yù)存器均采用8位預(yù)存器;數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用8位 數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0016] 在本實施例中優(yōu)選，8輸出多路選擇器根據(jù)中央處理器的設(shè)定將觸控掃描時鐘信 號輸出到被選定的恒流開關(guān)的控制端，8個恒流開關(guān)分別具有輸出端，分別的輸出端輸出一 個頻率和電流并受中央處理器控制其高頻恒流脈沖。
[0017] 在本實施例中優(yōu)選，高頻恒流脈沖將會在觸控按鍵感應(yīng)片上產(chǎn)生一個交流電壓， 其電壓值跟感應(yīng)電容、分布電容之和成反比，且交流電壓信號經(jīng)過由模擬乘法器后在電容 上產(chǎn)生一個直流電壓。
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益的效果是： 本發(fā)明通過大幅提高電容式觸控按鍵的檢測靈敏度，使得觸控按鍵的機(jī)械結(jié)構(gòu)大幅簡 化，整體的電氣性能大幅提高，將使得家電行業(yè)的觸控按鍵的應(yīng)用范圍得以大幅的拓展，從 而獲得此項技術(shù)的各類廠商取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，具體地講:通過提高觸控按鍵電容檢測 的靈敏度，使得觸控按鍵可以省去金屬彈簧感應(yīng)器而成為一種能夠?qū)崿F(xiàn)隔空感應(yīng)的電容觸 控按鍵，并可很容易地實現(xiàn)矩陣掃描按鍵和隔空感應(yīng)按鍵，使得觸控按鍵的硬件和生產(chǎn)成 本大幅降低、整個系統(tǒng)的可靠性和抗沖擊震動大幅提高。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明實施例的方框結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2是圖1的電路板結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，而不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的 限制。
[0022] 在本發(fā)明的描述中，術(shù)語"內(nèi)"、"外"、"縱向"、"橫向"、"上"、"下"、"頂"、"底"等指 示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是 要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的限制。
[0023] 請參閱圖1并結(jié)合參閱圖2所示，本發(fā)明提供了包括一種高靈敏度電容觸控按鍵， 包括:與并聯(lián)的感應(yīng)電容Cf及分布電容Cd電性相連的高頻恒流脈沖發(fā)生器（以下簡稱"發(fā)生 器"）及同步整流電路（以下簡稱"整流電路"），還包括低壓差線性穩(wěn)壓器LD0(以下簡稱"穩(wěn) 壓器"）、電源單元VCC以及可變增益放大器PGA(以下簡稱"放大器"）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、數(shù)模 轉(zhuǎn)換器DAC和可變帶寬低通濾波器（以下簡稱"濾波器"），其中：發(fā)生器與電源單元VCC之間 通過穩(wěn)壓器LDO建立連接;整流電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC以及整流電路與數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC之間 均通過放大器PGA建立連接，同時模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC與數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC之間通過濾波器建立連 接。在本實施例中，感應(yīng)電容Cf為人體手指觸摸時的感應(yīng)電容，分布電容Cd為觸控按鍵感應(yīng) 片的分布電容。
[0024] 請再參閱圖2所示，本發(fā)明提供了一種高靈敏度電容觸控按鍵的實現(xiàn)方法，包括： 電源單元VCC經(jīng)過穩(wěn)壓器LDO產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電壓作為發(fā)生器的電源，發(fā)生器產(chǎn)生一個 頻率為1~SMHz高電平時輸出電流恒定的連續(xù)脈沖信號并將此脈沖信號作為觸控按鍵的激 勵信號，由此可得到公式： C=It/U； 其中C=Cf+Cd，I、t分別為發(fā)生器的電流和高電平時間，U為觸控按鍵端口的電壓值，也 就是電容C上的電壓值。由于I和t為常量，只要測得電壓U的值就可以得出電容C的大小，由 此人體手指觸摸時的感應(yīng)電容Cf為：
當(dāng)Cd > Cf時，AU和ACf分別為兩次不同時間的U和Cf的差值，然而，普通型觸控按鍵 其Cf的電容變化量大約在5~50pf之間，而隔空觸控按鍵及矩陣或人體接近感應(yīng)等應(yīng)用的Cf 電容變化量一般小于〇. 5pf，而且Cd的電容容量也會隨著溫度和時間的變化發(fā)生變化，其電 容的變化量一般在〇. 1~I Pf左右。所以為了能夠穩(wěn)定地檢測出〇. 5pf以下的電容變化，不能 通過簡單地提高電路的放大器增益，因為這樣會導(dǎo)致放大器出現(xiàn)飽和問題。
[0025] 于是，在本發(fā)明中，高靈敏度電容觸控的檢測方法是，電路由整流電路、放大器 PGA、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC構(gòu)成。從輸入端輸入的交流電壓信號經(jīng)過整 流電路轉(zhuǎn)換成直流信號，經(jīng)過放大器PGA放大并經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，為了 避免放大器PGA飽和，需要在數(shù)字信號中提取分布電容Cd的分量，并將它經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC轉(zhuǎn)成模擬量后送到放大器PGA的負(fù)端，藉此避免放大器PGA飽和的技術(shù)問題，放大器PGA 的增益增加使得觸控檢測的靈敏度大幅提高。
[0026]為了在模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC輸出的數(shù)字信號中有效地分離出分布電容Cd的分量，濾波 器通過對感應(yīng)電容Cf和分布電容Cd的變化進(jìn)行頻譜分析而獲得。在本實施例中，人體手指 感應(yīng)導(dǎo)致的感應(yīng)電容Cf變化的頻率一般大于5Hz，而觸控按鍵分布電容Cd會因環(huán)境影響導(dǎo) 致的分布電容Cd變化的頻率一般小于IHz，因此采用一個頻譜特性較好的濾波器就可以把 分布電容Cd的分量提取出來，并可通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC轉(zhuǎn)換成模擬信號后送到放大器PGA的 負(fù)輸入端，如此即可有效地提取出感應(yīng)電容Cf的分量。經(jīng)過以上處理后最終模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC 輸出的數(shù)字信號值可由下列公式表示： VADC=k*Cf=G(U-kl*Cd); 其中VADC為模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸出值，k為整個觸控檢測電路的增益，G為放大器PGA的 增益，kl為觸控電路輸入端經(jīng)過放大器PGA及濾波器到放大器PGA負(fù)端的增益。這樣通過檢 測模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸出值就能夠得到觸控按鍵的電容值及其變化值，由于整個回路的增 益可以達(dá)到普通觸控檢測電路增益的10倍以上，因此采用這種檢測方法可以實現(xiàn)高靈敏度 的觸控檢測功能。
[0027]為了增進(jìn)了解，下面再簡單說明各組件功能(結(jié)合參閱圖2): 低壓差線性穩(wěn)壓器LDO,用于產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電壓，此電壓作為高頻恒流脈沖發(fā)生器的 電源； 高頻恒流脈沖發(fā)生器由可預(yù)置分頻器、8輸出多路選擇器和不同輸出電流的8個恒流開 關(guān)組成;可預(yù)置分頻器將芯片內(nèi)部的系統(tǒng)時鐘根據(jù)預(yù)設(shè)值分頻為設(shè)定頻率的觸控掃描時鐘 信號，時鐘信號分別送給8輸出多路選擇器和由模擬乘法器組成的同步整流電路;8輸出多 路選擇器根據(jù)中央處理器CHJ的設(shè)定將觸控掃描時鐘信號輸出到被選定的恒流開關(guān)的控制 端，如此即可在恒流開關(guān)的輸出端輸出一個頻率和電流受CPU控制的高頻恒流脈沖，此脈沖 通過芯片的引腳輸出到觸控按鍵感應(yīng)片并作為觸控電容檢測的激勵源;可預(yù)置分頻器和8 輸出多路選擇器的參數(shù)設(shè)定由CPU通過8位預(yù)存器3和8位預(yù)存器4進(jìn)行控制； 高頻恒流脈沖將會在觸控按鍵感應(yīng)片上產(chǎn)生一個交流電壓，其電壓值跟感應(yīng)電容Cf、 分布電容Cd之和成反比，這個信號經(jīng)過由模擬乘法器組成的同步整流電路后在電容Cmod上 產(chǎn)生一個直流電壓U。
[0028]可變增益放大器PGA有兩個輸入端(正輸入端和負(fù)輸入端)和一個輸出端，其放大 增益由中央處理器CPU通過8位預(yù)存器1進(jìn)行控制?？勺冊鲆娣糯笃鞯恼斎攵伺c模擬乘法 器的輸出相連，其輸入電壓即為電壓U，可變增益放大器的負(fù)輸入端接到8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC 的模擬輸出端，可變增益放大器的輸出接到16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端，即可得Vin=G (U-VOUT)，其中G為PGA的放大增益； 16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC將模擬輸入電壓轉(zhuǎn)換成16位數(shù)字量，此數(shù)字信號被送到CPU進(jìn)行處 理。
[0029]可變帶寬低通濾波器包括CPU，CPU讀到ADC輸出的數(shù)字信號后即開始根據(jù)設(shè)定的 帶寬和增益進(jìn)行IIR低通濾波計算，濾除采樣信號中的高頻分量后輸出到8位預(yù)存器2作為 DAC的數(shù)字輸入。CPU進(jìn)行數(shù)字低通濾波計算的帶寬和增益參數(shù)可根據(jù)不同的應(yīng)用場合靈活 配置； 8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電壓輸出到PGA的負(fù)輸入端。
[0030]以上各電路模塊即構(gòu)成一個閉環(huán)的觸控電容檢測系統(tǒng)。
【主權(quán)項】
1. 一種高靈敏度電容觸控按鍵，包括WPCB板為載體設(shè)置的電容、發(fā)生器及整流電路， 還包括穩(wěn)壓器、電源單元、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波器，其中電容包括人體手 指觸摸時的感應(yīng)電容及觸控按鍵感應(yīng)片的分布電容，其特征在于:感應(yīng)電容與分布電容W 并聯(lián)方式分別與發(fā)生器、整流電路相連，發(fā)生器與電源單元之間通過穩(wěn)壓器建立連接;整流 電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間W及整流電路與數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間均通過放大器建立連接，其中：放 大器包括正、負(fù)輸入端及輸出端，整流電路與正輸入端相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換器與負(fù)輸入端相連， 同時模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間通過濾波器建立連接。2. 如權(quán)利要求1所述的高靈敏度電容觸控按鍵，其特征在于：發(fā)生器包括可預(yù)置分頻 器、多路選擇器和恒流開關(guān);濾波器包括中央處理器及第一至四預(yù)存器。3. 如權(quán)利要求2所述的高靈敏度電容觸控按鍵，其特征在于：整流電路為同步整流電 路，包括模擬乘法器。4. 一種實現(xiàn)如權(quán)利要求1至3任一項所述的高靈敏度電容觸控按鍵的方法，其特征在 于，包括： 穩(wěn)壓器為低壓差線性穩(wěn)壓器，用于產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電壓； 發(fā)生器為高頻恒流脈沖發(fā)生器，與穩(wěn)壓器的輸出端連接，藉此為穩(wěn)壓器提供電源； 整流電路通過可預(yù)置分頻器將系統(tǒng)時鐘根據(jù)預(yù)設(shè)值分頻為設(shè)定頻率的觸控掃描時鐘 信號，時鐘信號分別送給多路選擇器和模擬乘法器； 放大器為可變增益放大器，其放大增益由中央處理器通過第一預(yù)存器進(jìn)行控制，其中： 放大器正輸入端與模擬乘法器輸出相連，負(fù)輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連，輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換 器相連； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬輸入電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到中央處理器讀取后，根據(jù)設(shè)定的帶寬 和增益進(jìn)行帶寬低通濾波計算，濾除采樣信號中的高頻分量后輸出到第二預(yù)存器作為數(shù)模 轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入，W及 數(shù)模轉(zhuǎn)換器將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電壓輸出到負(fù)輸入端。5. 如權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)高靈敏度電容觸控按鍵的方法，其特征在于：電源單元經(jīng)過 穩(wěn)壓器產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電壓作為發(fā)生器的電源，發(fā)生器產(chǎn)生一個頻率為1~8MHz高電平時輸 出電流恒定的連續(xù)脈沖信號并將此脈沖信號作為觸控按鍵的激勵信號，由此可得到公式： C=ItZU； 其中：C=Cf+Cd，I、t分別為發(fā)生器的電流和高電平時間，U為觸控按鍵端口的電壓值，由 于I和t為常量，測得電壓U值得出電容C的大小，由此，人體手指觸摸時的感應(yīng)電容為公式：當(dāng)Cd〉Cf時，A U和A Cf分別為兩次不同時間的U和Cf的差值。6. 如權(quán)利要求5所述的實現(xiàn)高靈敏度電容觸控按鍵的方法，其特征在于:模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸 出的數(shù)字信號值公式為： VADC=k*Cf=GW-kl*Cd); 其中VADC為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出值，k為整個觸控檢測電路的增益，G為放大器的增益，kl 為觸控電路輸入端經(jīng)過放大器及濾波器到放大器負(fù)端的增益。7. 如權(quán)利要求6所述的實現(xiàn)高靈敏度電容觸控按鍵的方法，其特征在于：多路選擇器 采用8輸出多路選擇器，恒流開關(guān)采用不同輸出電流的8個恒流開關(guān);第一、第二、第=及第 四預(yù)存器均采用8位預(yù)存器;數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器W及模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用16位模數(shù) 轉(zhuǎn)換器。8. 如權(quán)利要求7所述的實現(xiàn)高靈敏度電容觸控按鍵的方法，其特征在于：8輸出多路選 擇器根據(jù)中央處理器的設(shè)定將觸控掃描時鐘信號輸出到被選定的恒流開關(guān)的控制端，8個 恒流開關(guān)分別具有輸出端，分別的輸出端輸出一個頻率和電流并受中央處理器控制其高頻 恒流脈沖。9. 如權(quán)利要求8所述的實現(xiàn)高靈敏度電容觸控按鍵的方法，其特征在于:高頻恒流脈沖 將會在觸控按鍵感應(yīng)片上產(chǎn)生一個交流電壓，其電壓值跟感應(yīng)電容、分布電容之和成反比， 且交流電壓信號經(jīng)過由模擬乘法器后在電容上產(chǎn)生一個直流電壓。
【文檔編號】H03K17/96GK105915205SQ201610229835
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】程君健, 翟冠杰, 李含民, 陳應(yīng)雁, 呂文君
【申請人】深圳市賽元微電子有限公司