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TWI544743B - 高精度之電容式開關 - Google Patents

高精度之電容式開關 Download PDF

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TWI544743B
TWI544743B TW103143263A TW103143263A TWI544743B TW I544743 B TWI544743 B TW I544743B TW 103143263 A TW103143263 A TW 103143263A TW 103143263 A TW103143263 A TW 103143263A TW I544743 B TWI544743 B TW I544743B
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capacitive
circuit
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高宏鑫
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原相科技股份有限公司
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Description

高精度之電容式開關
本發明係有關一種開關裝置,更特別有關一種設置一參考電路以提高偵測精度之電容式開關。
傳統上,開關元件係使用機械式開關以偵測使用者的按壓或啟閉。然而,傳統的機械式開關在經過頻繁使用後,經常會出現因電性接觸不良而使得反應遲緩或者因彈性元件疲乏而造成無法操作的情形。
因而業界提出了電容式開關,其係透過偵測因觸碰所造的電容變化,例如偵測震盪頻率改變或充電時間改變,藉以判斷一觸碰事件是否發生。然而,習知電容偵測電路會因製程、操作電壓及溫度的改變而可能產生電性偏移,於操作時可能出現誤判的情形而降低操作精度。
有鑑於此,本發明另提出一種電容式開關,其偵測結果可與一參考電路的輸出相比較,藉以排除製程及操作環境因素所造成的電性偏移,因而具有較高的偵測精度。
本發明提供一種電容式開關,其可排除因製程、操作電壓及溫度所造成的電性偏移,藉以提高偵測精度。
本發明提供一種電容式開關,其可提高電路性能並減輕數位訊號處理和韌體的複雜度。
本發明提供一種電容式開關,包含一驅動電路、至少一電容式偵測電路、一電容式參考電路以及一判斷單元。該驅動電路用以輸出一驅動信號及一切換信號,其中該驅動信號係輸出至一第一節點及一第二節點。該電容式偵測電路根據該切換信號於一第一時間被耦接至該第一節點及於一第二時間被耦接至該第二節點,用以根據該驅動信號產生一第一 偵測信號。該電容式參考電路,根據該切換信號於該第一時間被耦接至該第二節點及於該第二時間被耦接至該第一節點,用以根據該驅動信號產生一第二偵測信號。該判斷單元,包含一第一輸入端及一第二輸入端分別耦接該第一節點及該第二節點,用以判斷該第一輸入端與該第二輸入端所接收之輸入偵測信號間之一相位差。
本發明另提供一電容式開關,包含一驅動電路、一第一切換元件、一第二切換元件、一第一電容式偵測電路、一第二電容式偵測電路及一判斷單元。該驅動電路用以輸出一驅動信號及一切換信號,其中該驅動信號係輸出至一第一節點及一第二節點。該第一切換元件及該第二切換元件用以根據該切換信號進行切換。該第一電容式偵測電路用以透過該第一切換元件於一第一時間被耦接至該第一節點及於一第二時間被耦接至該第二節點,並根據該驅動信號產生一第一偵測信號。該第二電容式偵測電路,用以透過該第二切換元件於該第一時間被耦接至該第二節點及於該第二時間被耦接至該第一節點,並根據該驅動信號產生一第二偵測信號。該判斷單元包含一第一輸入端及一第二輸入端分別耦接該第一節點及該第二節點,用以判斷該第一輸入端與該第二輸入端所接收之輸入偵測信號間之一相位差,並根據該相位差判斷該第一電容式偵測電路及該第二電容式偵測電路之一偵測狀態。
本發明另提供一種電容式開關,包含一控制單元、至少一電容式偵測電路、一電容式參考電路以及一判斷單元。該控制單元用以輸出一驅動信號及一切換信號,其中該驅動信號係輸出至一第一節點及一第二節點。該電容式偵測電路透過該第一節點固定地耦接該控制單元,用以根據該驅動信號產生一第一偵測信號。該電容式參考電路透過該第二節點固定地耦接該控制單元,用以根據該驅動信號產生一第二偵測信號。該判斷單元包含一第一輸入端及一第二輸入端。該第一輸入端根據該切換信號於一第一時間被耦接至該電容式偵測電路並於一第二時間被耦接至該電容式參考電路。該第二輸入端根據該切換信號於該第一時間被耦接至該電容式參考電路並於該第二時間被耦接至該電容式偵測電路。該判斷單元用以相對該第一時間判斷該第一輸入端所接收之該第一偵測信號與該第二輸入端所接收之該第二偵測信號之相對應信號緣之一第一相位差,並相對該第 二時間判斷該第一輸入端所接收之該第二偵測信號與該第二輸入端所接收之該第一偵測信號之相對應信號緣之一第二相位差。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯,下文將配合所附圖示,詳細說明如下。此外,於本發明之說明中,相同之構件係以相同之符號表示,於此先述明。
1~8‧‧‧電容式開關
11、21、41‧‧‧驅動電路
131、131'、231、233‧‧‧偵測電路
1311、1331、2311、2331‧‧‧比較單元
1313、1333‧‧‧延遲放大單元
133‧‧‧參考電路
15、251、253、45‧‧‧判斷單元
17、27、47‧‧‧控制單元
19、59‧‧‧多工器
2315、2335‧‧‧除法器
431‧‧‧第一電容式偵測電路
432‧‧‧第二電容式偵測電路
43d、43d'、43d"‧‧‧電容式偵測電路
43r‧‧‧電容式參考電路
451‧‧‧第一輸入端
452‧‧‧第二輸入端
461、461'、461"‧‧‧第一切換元件
462‧‧‧第二切換元件
48‧‧‧暫存器
Cd、Cd1、Cd2‧‧‧偵測電容
Cref‧‧‧參考電容
N1‧‧‧第一節點
N2‧‧‧第二節點
P1‧‧‧第一相位差
P2‧‧‧第二相位差
REd、REd'‧‧‧偵測信號升緣
REref、REref'‧‧‧參考信號升緣
Sd‧‧‧驅動信號
SI、SI1、SI2‧‧‧判斷信號
Sc‧‧‧控制信號
S1‧‧‧第一信號
S1d、S1d'、S1d"‧‧‧第一偵測信號
S2‧‧‧第二信號
S2d‧‧‧第二偵測信號
t1、t1'‧‧‧第一時間
t2、t2'‧‧‧第二時間
△n、△P‧‧‧相位差
第1圖顯示本發明第一實施例之電容式開關之方塊示意圖。
第2A~2C圖顯示第1圖之電容式開關之運作示意圖。
第3圖顯示本發明第一實施例之電容式開關之另一方塊示意圖,其包含一比較單元。
第4圖顯示本發明第二實施例之電容式開關之方塊示意圖。
第5圖顯示第4圖之電容式開關之運作示意圖。
第6圖顯示本發明第一實施例之電容式開關之另一方塊示意圖,其包含一延遲放大單元。
第7A圖顯示本發明第二實施例之電容式開關之另一方塊示意圖,其包含一延遲放大單元。
第7B圖顯示第7A圖之電容式開關之運作示意圖。
第8圖顯示本發明第三實施例之電容式開關之方塊示意圖,其包含複數偵測單元。
第9圖為本發明第四實施例之電容式開關之方塊示意圖。
第10A~10B圖為第9圖之電容式開關之運作示意圖。
第11A圖為本發明第五實施例之電容式開關之方塊示意圖,其包含複數電容式偵測電路。
第11B圖為本發明第六實施例之電容式開關之方塊示意圖,其包含複數電容式偵測電路。
第12圖為本發明第七實施例之電容式開關之方塊示意圖。
第13圖為本發明第八實施例之電容式開關之方塊示意圖。
本發明係關於一種電容式開關,用以偵測一物體(例如人體)接觸所產生的電容變化並相對輸出一控制信號以控制一電子裝置之啟閉(ON/OFF)、出力(output)、方向性(directivity)等操作參數;其中,該電子裝置並無特定限制,可為一般家電產品或行動式電子產品等可使用開關控制者。本發明之電容式開關包含互為複製電路(replica)的至少一偵測電路及一參考電路;其中,該參考電路之輸出結果係用以與該偵測電路之偵測結果相比對,藉以消除製程及環境因素所造成的電性偏移,以增加偵測精度。本發明說明中,所謂複製電路係指電路特性相同(例如具有相同負載),較佳是基於相同製程所製作而成者。
參照第1圖所示,其顯示本發明第一實施例之電容式開關1之方塊示意圖,其包含一驅動電路11、一偵測電路131、一參考電路133及一判斷單元15;其中,該參考電路133為該偵測電路131之一複製電路。
該驅動電路11例如包含一震盪器或一信號產生電路,用以週期性地輸出一驅動信號Sd:其中,該驅動信號Sd例如可為方波、弦波、梯形波、三角波等可被辨識出高電壓準位H及低電壓準位L者均可,並無特定限制。此外,該驅動電路11亦可以不固定週期輸出該驅動信號Sd。本實施例中,該驅動電路11同時輸入具有相同特性,例如具有相同強度、波形以及相位等的驅動信號Sd至該偵測電路131及該參考電路133。例如是該偵測電路131與該參考電路133同時接收一驅動信號Sd,或者由該驅 動電路11產生兩組同相的的驅動信號Sd分別提供給該偵測電路131與該參考電路133。其它實施例中,該驅動電路11亦可分別提供具預設相位差但波形相同的兩驅動信號至該偵測電路131及該參考電路133。
該偵測電路131包含一偵測電容Cd,該驅動信號Sd用以對該偵測電容Cd充電以產生一第一信號S1或一第二信號S2;其中,該偵測電容Cd可為單一電容或複數電容連接而成。更詳而言之,該偵測電路131用以根據該偵測電容Cd之一電容變化偵測一接觸,當未偵測到該接觸時根據該驅動信號Sd輸出該第一信號S1且當偵測到該接觸時根據該驅動信號Sd輸出該第二信號S2;其中,該第一信號S1及該第二信號S2均為該驅動信號Sd對該偵測電容Cd充電而產生者。當發生接觸時,該偵測電容Cd的電容值改變而同時使得該偵測電容Cd之充電曲線改變並造成相位延遲;亦即,該第二信號S2會延遲該第一信號S1一相位差;其中,因接觸所造成的相位差的大小係根據電路參數而決定。
該參考電路133包含一參考電容Cref,其中該參考電容Cref的值可與該偵測電容Cd相同或不相同,在本發明實施例中,該參考電容Cref的電容值係與該偵測電容Cd相同。本發明中,由於該參考電路133並非用以偵測接觸事件,因此該驅動信號Sd對該參考電容Cref充電後僅產生該第一信號S1而不會產生該第二信號S2。更詳而言之,該參考電路133用以根據該驅動信號Sd對該參考電容Cref的充電始終輸出該第一信號S1,其相同於該偵測電路131所輸出的該第一信號S1。由於該參考電路133的功用係用以與該偵測電路131進行比對,因此本發明主要根據該偵測電路131之電容變化進行接觸偵測,而該參考電路133可設置於晶片內即可。
該判斷單元15耦接該偵測電路131及該參考電路133,用以根據該偵測電路131之該第二信號S2與該參考電路133之該第一信號S1之一相位差輸出一判斷信號SI(舉例說明於後)。
第2A圖顯示第1圖之電容式開關之運作示意圖。請同時參照第1及2A圖,該驅動電路11週期性地輸出一驅動信號Sd;其中,為方便說明,該驅動信號Sd此處顯示為方波(square wave),但如前所述該驅動信號Sd並不限於方波。當未偵測到接觸時,該偵測電路131根據該驅動信號Sd輸出一第一信號S1;當偵測到接觸時,該偵測電路131根據該驅動信 號Sd輸出一第二信號S2;其中,該第二信號S2延遲該第一信號S1一相位差△P(如節點A上的信號)。該參考電路133始終根據該驅動信號Sd輸出該第一信號S1(如節點B上的信號)。
舉例而言,該偵測電路131輸出之該第一信號S1具有一偵測信號升緣REd而該第二信號S2具有一偵測信號升緣REd';該參考電路133輸出之該第一信號S1具有一參考信號升緣REref。一實施例中,當該偵測電路131未偵測到接觸時,該偵測信號升緣REd與該參考信號升緣REref不具有相位差;當該偵測電路131偵測到接觸時,該偵測信號升緣REd'與該參考信號升緣REref產生一相位差△P。必須說明的是,根據該驅動信號Sd的不同,該偵測信號升緣及該參考信號升緣亦可分別以偵測信號降緣及參考信號降緣替換。更詳而言之,本實施例中該偵測電路131可根據該驅動信號Sd及電容變化(因接觸所造成)於不同時間輸出一偵測信號升緣或降緣(升/降緣)而該參考電路133可根據該驅動信號Sd輸出一參考信號升緣或降緣(升/降緣)。該判斷單元15則判斷該偵測信號升緣與該參考信號升緣或者該偵測信號降緣與該參考信號降緣之一相位差△P以輸出一判斷信號SI。此外,請參照第2B及2C圖所示,當該偵測電路131未偵測到接觸時,該節點A及該節點B上之該第一信號S1可具有些許的相位差,例如第2B圖顯示該偵測信號升緣Red稍領先該參考信號升緣REref而第2C圖顯示該偵測信號升緣Red稍落後該參考信號升緣REref。當該偵測電路131偵測到接觸時,該偵測信號升緣REd'與該參考信號升緣REref產生明顯的一相位差△P,該判斷單元15則可據以判斷接觸事件的發生。
本發明之電容式開關1可另包含一控制單元17根據該判斷信號SI輸出一控制信號Sc,例如根據該相位差△P與一門檻值之一比較結果輸出該控制信號Sc至一電子裝置以進行相對應控制;其中,該門檻值可根據所需的偵測靈敏度而決定。
一實施例中,該驅動電路11可與該控制單元17分別設置且彼此電性連接。另一實施例中,該驅動電路11可結合於該控制單元17內,因此該控制單元17則執行該驅動電路11的功能,例如輸出該驅動信號Sd以對偵測電容及參考電容充電,並根據該判斷信號SI輸出該控制信號Sc。
該判斷單元15根據不同的實施方式,可輸出不同的判斷信號SI。本實施例中,該判斷單元15例如可包含一時間對數位轉換器(Time to Digital Converter,TDC)、一相位偵測器(Phase Detector,PD)、一D正反器(D Flip Flop,DFF)或一及閘(AND gate)用以判斷該相位差△P。
請再參照第2A圖所示,當該判斷單元15包含該時間對數位轉換器(TDC)時,該判斷單元15可根據該相位差△P輸出包含該相位差△P資訊之一數位資料D以作為該判斷信號SI,而該數位資料D例如可為2位元、4位元等資料,並無特定限制。如果該判斷單元15包含或不包含該相位偵測器(PD)或該D正反器(DFF),當該判斷單元15判斷存在相位差△P時改變信號準位(例如可由H變為L或由L變為H)以作為該判斷信號SI而當該判斷單元15判斷不存在相位差△P時則維持信號準位。當該判斷單元15包含該及閘(AND)時,該判斷單元15可根據不同相位差△P輸出不同信號寬度(duration)的信號以作為該判斷信號SI,例如圖示的T1和T2。必須說明的是,第2A圖中各信號彼此間的時序關係並不限於圖中所示者,其僅用以說明該判斷單元15可根據不同的實施方式輸出不同的判斷信號SI,並非用以限定本發明。
請參照第3圖所示,其顯示本發明實施例之電容式開關1之另一方塊示意圖。如前所述,由於該驅動信號Sd並無特定限制,該偵測電路131及該參考電路133可分別另包含一比較單元1311及1333用以將該第一信號S1及該第二信號S2轉換為方波信號(如第2A圖所示),以使得該偵測信號升/降緣及該參考信號升/降緣間的相位差△P易於判斷;其中,該比較單元1311及1333例如可為一脈衝限制級(slicer)、一反向器(inverter)或一緩衝器(buffer)。此外,其他元件的運作相同於第1圖,故於此不再贅述。
請參照第4圖所示,其顯示本發明第二實施例之電容式開關2之方塊示意圖,其包含一第一偵測電路231、一第二偵測電路233、一第一判斷單元251、一第二判斷單元253以及一控制單元27;其中,該控制單元27係包含一驅動電路21,其他實施例中該驅動電路21亦可不設置於該控制單元27內(如第1圖所示)。本實施例中,該第一偵測電路231顯示包含一第一偵測電容Cd1及一第一比較單元2311;該第二偵測電路233 顯示包含一第二偵測電容Cd2及一第二比較單元2331,如前所述,該第一比較單元2311及該第二比較單元2331可不予實施。第二實施例與第一實施例之差別在於,第二實施例中兩偵測電容Cd1及Cd2均可用以偵測接觸;更詳而言之,當物件接觸該第一偵測電路231時,該第二偵測電路233則用作為該第一偵測電路231之參考電路,反之亦然。因此,第二實施例中該第一偵測電路231及該第二偵測電路233係互為複製電路。如前所述,該判斷單元251及253可包含時間對數位轉換器(TDC)、相位偵測器(PD)、D正反器(DFF)或及閘(AND)。此外,該電容式開關2另可包含一第一反相器271及一第二反相器273耦接於判斷單元251及253的輸入端其中之一,以作為一相位延遲元件;如此該等節點P1及P2上電信號可具微小相位差,避免無法判別的情形。可以了解的是,所述相位延遲元件並非必須使用反相器。
第5圖顯示第4圖之電容式開關2之運作示意圖。請同時參照第4及5圖,該控制單元27(或該驅動單元21)係輸出相同的驅動信號Sd至該第一偵測電路231及該第二偵測電路233。該第一偵測電路231及該第二偵測電路233分別用以根據該第一偵測電容Cd1及該第二偵測電容Cd2之電容變化偵測一接觸,例如圖中分別顯示有該第一偵測電容Cd1及該第二偵測電容Cd2因物件接觸而使得電容值發生變化。本實施例中,當該第一偵測電路231及該第二偵測電路233未偵測到接觸時根據該驅動信號Sd輸出一第一信號S1且當該第一偵測電路231及該第二偵測電路233偵測到接觸時根據該驅動信號輸出一第二信號S2(如節點P1及節點P2上的信號)。該第一判斷單元251用以根據該第一偵測電路231之該第二信號S2及該第二偵測電路233之該第一信號S1之一第一相位差△P1輸出一第一判斷信號SI1。該第二判斷單元253用以根據該第二偵測電路233之該第二信號S2及該第一偵測電路231之該第一信號S1之一第二相位差△P2輸出一第二判斷信號SI2。如前所述,該第一相位差△P1及該第二相位差△P2可為偵測信號升緣之間的相位差或偵測信號降緣之間的相位差。
如前所述,根據不同的實施方式,該第一判斷單元251及該第二判斷單元253可分別包含一時間對數位轉換器、一相位偵測器、一D正反器或一及閘,以輸出不同的判斷信號SI1、SI2(如第2A圖所示)。
如前所述,該第一比較單元2311及該第二比較單元2333用以將該第一信號S1及該第二信號S2轉換為方波信號,以使得該偵測信號升/降緣及該參考信號升/降緣間的相位差△P1及△P2易於判斷;其中,該比較單元2311及2333例如同樣可為一脈衝限制級、一反向器或一緩衝器。
該控制單元27則根據該第一判斷信號SI1或該第二判斷信號SI2輸出一控制信號Sc至一電子裝置進行相對應控制。可以了解的是,由於該第一偵測電路231及該第二偵測電路233係互為彼此的參考電路用以增加偵測精度,因此較佳地該第一偵測電路231及該第二偵測電路233不用以同時偵測接觸;例如一實施例中,當該第一偵測電路231及該第二偵測電路233同時偵測到接觸時該控制單元27則不發出該控制信號Sc。
請參照第6圖所示,其顯示本發明實施例之電容式開關1之另一方塊示意圖。為了增加判斷靈敏度,本發明中另可於該偵測電路131及該參考電路133分別設置一延遲放大電路1313及1333用以放大該偵測電路131之該第二信號S2與該參考電路133之該第一信號S1之相位差△P。而其它元件之操作則相同於第1圖,故於此不再贅述。必須說明的是,第6圖雖以第一實施例說明,延遲放大電路亦可應用於本發明之第二實施例。
例如參照第7A圖所示,其顯示本發明第二實施例中該第一偵測電路231及該第二偵測電路233分別包含一延遲放大電路,用以分別放大該第一相位差△P1及該第二相位差△P2。本實施例中,該延遲放大電路用以將該第一偵測電路231及該第二偵測電路233輸出之該第一信號S1及該第二信號S2反饋至該驅動電路21。該第一偵測電路231及該第二偵測電路233例如包含延遲線,透過將第一信號S1及第二信號S2反饋以重複經過延遲線來放大該第一相位差△P1及該第二相位差△P2。
請同時參照第7B圖所示,其顯示第7A圖之電容式開關2之運作示意圖。當該第一偵測單元231及該第二偵測單元233均未被物件接觸時(無接觸),節點P3及P4的信號例如均為週期20微秒(信號寬度為10微秒);當該第一偵測單元231被物件接觸時(有接觸),因電容值的變化,節點P3的信號週期例如變化為20.4微秒(信號寬度為10.2微秒)而節點P4 的信號週期仍維持為20微秒(信號寬度為10微秒)。因此,該第一判斷單元251同樣可根據該第一偵測電路231之輸出信號(節點P3)與該第二偵測電路233之輸出信號(節點P4)之一相位差△P輸出一第一判斷信號SI1。如前所述,當該相位差△P超過一門檻值時,該第一判斷單元251才判定發生接觸事件。
另一實施例中,為使得該第一偵測單元231及該第二偵測單元233每次輸出的偵測信號升/降緣之相位差更明顯,該第一偵測單元231及該第二偵測單元233之延遲放大電路可分別另包含一除法器2315及2335對反請後的該第一信號S1及該第二信號S2進行除法運算。例如請再參照第7B圖所示,其顯示該除法器2315及2335之除數(divisor)為4時之運作。例如當該第一偵測單元231及該第二偵測單元233均未被物件接觸時(無接觸),節點P3及P4上該等除法器2315及2335所輸出之偵測信號降/升緣間並無相位差;當該第一偵測單元231被物件接觸時(有接觸),節點P3及P4上該等除法器2315及2335所輸出之偵測信號降/升緣間則出現相位差△P。該第一判斷單元251同樣可根據該第一偵測電路231之輸出信號及該第二偵測電路233之輸出信號間之該相位差△P輸出一第一判斷信號SI1。
必須說明的是,如果第7A圖中該第二偵測單元233不用以偵測物件接觸,該第二偵測單元233的功能則與第1圖之該參考電路133相同而該第二判斷單元253則可不予實施。換句話說,第7A圖所示之延遲放大電路同樣可用於第1圖,用以將該偵測電路131輸出之該第一信號S1及該第二信號S2反饋至該驅動電路11並將該參考電路133輸出之該第一信號S1反饋至該驅動電路11。該延遲放大電路同樣可包含一除法器對該偵測電路231被反饋後的該第一信號S1及該第二信號S2進行除法運算並對該參考電路233被反饋後的該第一信號S1進行除法運算。
此外,本發明之電容控制開關1可設置一組參考電路以及多組偵測電路以應用於複數開關。例如參照第8圖所示,其顯示本發明第三實施例之電容式開關3之方塊示意圖,其包含彼此為複製電路之複數偵測電路131、131'、…及一參考電路133;其中,每一偵測電路131、131'、…及該參考電路133可根據第1、3及6~7圖實施。該等偵測電路131、131'、…例如可經由一多工器19耦接至該判斷單元15。藉此,該判斷單元15可依 序比較每一偵測電路131、131'、…之該第二信號S2與該參考電路133之該第一信號S1之一相位差以輸出一判斷信號(如第2A圖)。換句話說,本發明實施例之電容式開關可包含彼此為複製電路之至少一偵測電路及一參考電路;其中,該驅動電路11輸出驅動信號Sd及該判斷單元15判斷每一偵測電路131、131'、…與該參考電路133之輸出信號間之相位差的方式類似於第一實施例,故於此不再贅述。
參照第9圖所示,其顯示本發明第四實施例之電容式開關4之方塊示意圖。該電容式開關4包含一驅動電路41、至少一電容式偵測電路(此處僅顯示一電容式偵測電路43d)、一電容式參考電路43r、一判斷單元45及一暫存器48,其中該暫存器48可電性連接至該判斷單元45或設置於該判斷單元45內。
該驅動電路41係用以輸出一驅動信號Sd及一切換信號Sw,其中該驅動電路41可週期性地或非週期地輸出該驅動信號Sd至一第一節點N1及一第二節點N2。本實施例中,該電容式開關4另包含一第一切換元件461及一第二切換元件462。該第一切換元件461用以根據該切換信號Sw耦接該電容式偵測電路43d至該第一節點N1或該第二節點N2;該第二切換元件462用以根據該切換信號Sw耦接該電容式參考電路43r至該第二節點N2或該第一節點N1。
該電容式偵測電路43d包含一偵測電容Cd,並用以根據該驅動信號Sd產生一第一偵測信號S1d,亦即該第一偵測信號S1d為該驅動信號Sd對該偵測電容Cd充電而產生者。如前所述,該電容式偵測電路43d可用以根據該偵測電容Cd之一電容變化偵測一接觸。不論是否偵測到該接觸,該電容式偵測電路43d皆根據該驅動信號Sd產生並輸出該第一偵測信號S1d。必須說明的是,由於該偵測電容Cd的充電曲線在偵測到該接觸時會改變並造成相位延遲,因此該第一偵測信號S1d相對產生一相位延遲。
該電容式參考電路43r包含一參考電容Cref,並用以根據該驅動信號Sd產生一第二偵測信號S2d。一般而言,由於該電容式參考電路43r的功用係用以與該電容式偵測電路43d進行比對,該電容式參考電路43r之整體電容值較佳相等於該電容式偵測電路43d未被接觸時之整體電容值。一實施例中,該電容式參考電路43r為該電容式偵測電路43d之一複製 電路,因此該參考電容Cref的電容值係與該偵測電容Cd相同,但本發明不限於此。其他實施例中,該電容式參考電路43r可不為該電容式偵測電路43d之一複製電路,只要該電容式參考電路43r之等效電容大致相等於該電容式偵測電路43d之等效電容即可。
該判斷單元45包含一第一輸入端451及一第二輸入端452分別耦接該第一節點N1及該第二節點N2,用以判斷該第一輸入端451與該第二輸入端452所接收之輸入偵測信號間(亦即該第一偵測信號S1d與該第二偵測信號S2d間)之一相位差並輸出一判斷信號SI(詳述於後),其中該判斷單元45另包含一時間對數位轉換器、一相位偵測器、一D正反器或一及閘用以判斷該第一偵測信號S1d與該第二偵測信號S2d間之相位差。
請參照第10A圖所示,其為第9圖之電容式開關4之運作示意圖。請同時參照第9及10A圖,該驅動電路41例如週期性地輸出該驅動信號Sd及該切換信號Sw;其中,為方便說明,該驅動信號Sd及該切換信號Sw於此顯示為方波,但不限於此。該電容式偵測電路43d係根據該切換信號Sw依序被耦接至該第一節點N1及該第二節點N2同時該電容式參考電路43r係根據該切換信號Sw依序被耦接至該第二節點N2及該第一節點N1。一實施例中,該驅動電路41透過該切換信號Sw於一第一時間t1控制該電容式偵測電路43d被耦接至該第一節點N1並控制該電容式參考電路43r被耦接至該第二節點N2,且於一第二時間t2控制該電容式偵測電路43d被耦接至該第二節點N2並控制該電容式參考電路43r被耦接至該第一節點N1。必須說明的是,該電容式偵測電路43d被耦接至該第一節點N1或該第二節點N2的時間區間(例如從該第一時間t1到該第二時間t2之區間)較佳包含該驅動信號Sd之至少一週期以致於該驅動信號Sd有足夠的時間對該偵測電容Cd充電並產生該第一偵測信號S1d;該電容式參考電路43r亦同。可以瞭解的是,該驅動電路41所輸出之該驅動信號Sd及該切換信號Sw並不限於第10A圖所揭示者,可視實際應用而定。
請繼續參照第9及10A圖,假設該電容式偵測電路43d與該電容式參考電路43r間不具有偏差且在一第一時間t1'之前沒有任何導體(例如一手指或一觸控筆)接觸該電容式偵測電路43d。該第一輸入端451相對該第一時間t1接收該電容式偵測電路43d所產生之該第一偵測信號 S1d與該第二輸入端452相對該第一時間t1接收該電容式參考電路43r所產生之該第二偵測信號S2d之間不具有相位差,因此該判斷單元45相對該第一時間t1判斷該第一輸入端451與該第二輸入端452所接收之輸入偵測信號間之一第一相位差P1為0並儲存該第一相位差P1至該暫存器48。接著,該第二時間t2中,該第一輸入端451接收該第二偵測信號S2d且該第二輸入端452接收該第一偵測信號S1d。該判斷單元45則相對該第二時間t2判斷該第一輸入端451與該第二輸入端452所接收之輸入偵測信號間之一第二相位差P2為0。在得到該第二相位差P2之後,該判斷單元45從該暫存器48讀取該第一相位差P1並計算該第一相位差P1與該第二相位差P2之一比較結果為0(例如一差值為0或一比值為0),並據以判斷該電容式偵測電路43d並未偵測到接觸。
必須說明的是,該暫存器48係用以儲存該第一相位差P1之相關資訊,其中該第一相位差P1資訊的資料型態可視該判斷單元45的類型而定。例如,當該判斷單元45為一時間對數位轉換器時,該暫存器48則儲存包含該第一相位差P1資訊之一數位資料,其中該數位資料例如可為2位元、4位元等資料,並無特定限制。
請繼續參照第9及10A圖,假設在該第一時間t1'時有導體接觸該電容式偵測電路43d,該第一輸入端451相對該第一時間t1'接收該第一偵測信號S1d;同時,該第二輸入端452接收該第二偵測信號S2d。該判斷單元45判斷該第一相位差P1不為零且表示為△P並儲存包含該第一相位差P1之資訊至該暫存器48。接著,透過切換該電容式偵測電路43d及該電容式參考電路43r的連接,該第一輸入端451相對該第二時間t2'接收該第二偵測信號S2d;同時,該第二輸入端452相對該第二時間t2'接收該第一偵測信號S1d。該判斷單元45則判斷該第二相位差P2不為零且表示為-△P。在得到該第二相位差P2之後,該判斷單元45從該暫存器48讀取該第一相位差P1之資訊並計算該第一相位差P1與該第二相位差P2之一比較結果不為0(例如一差值為2△P或一比值為-1)。據此,該判斷單元45判斷該電容式偵測電路43d偵測到接觸。必須說明的是,上述相位差△P的正負值僅用以說明,並非用以限定本發明,其可根據該判斷單元45的計算方式而定。
必須說明的是,在實際運作中,電容式開關可能會受到環境的干擾(例如溫度改變)而改變其電路的電路參數等並造成誤判斷。例如請同時參照第1及2C圖,假設通過第1圖之該偵測電路131及該節點A之路徑因為溫度改變而使得其電路參數改變,即使該偵測電路131並未偵測到一接觸,在該節點A之該第一信號S1仍會與該節點B之該第二信號S2相差一相位差。此時,該判斷單元15可能會根據該相位差誤判該偵測電路131偵測到該接觸而輸出該判斷信號SI。
更詳細的說,即使第1圖之該偵測電路131與該參考電路133互為複製電路且該偵測電路131通過該節點A至該判斷單元15之一第一路徑與該參考電路133通過該節點B至該判斷單元15之一第二路徑具有相同的電路參數,該電容式開關1之工作溫度改變或製程的誤差仍可能會造成該第一路徑與該第二路徑的不匹配,以致該判斷單元15根據該相位差誤判該電容式開關1偵測到該接觸。
本發明第四實施例之該電容式開關4可進一步消除電路中偏移或低頻雜訊以提高偵測精度。請同時參照第9及10B圖,接著說明電容式開關4如何抵消偏移或低頻雜訊所造成的相位差。
假設通過該第一節點N1至第一輸入端451之路徑的電路參數與通過該第二節點N2至該第二輸入端452之路徑的電路參數因製程或環境因素而不同,當該電容式偵測電路43d在一第一時間t1'未被接觸,該判斷單元45相對一第一時間t1及相對一第二時間t2分別判斷一第一相位差P1及一第二相位差P2,其中該第一相位差P1及該第二相位差P2皆為△n。必須說明的是,相位差△n係用以表示該電容式開關4受到環境干擾而產生偏移或低頻雜訊的相位差。接著,該判斷單元45可計算該第一相位差P1及該第二相位差P2之一差值為0,故可據以判斷該電容式偵測電路43d並未偵測到接觸。
當該電容式偵測電路43d在該第一時間t1'時被接觸,該判斷單元相對該第一時間t1'及相對一第二時間t2'分別判斷該第一相位差P1及該第二相位差P2,其中該第一相位差P1為(△P+△n)且該第二相位差P2為(△n-△P)。接著,該判斷單元45可計算該第一相位差P1及該第二相位差P2之一差值不為零且表示為2△P以抵消相位差△n,故可據以判斷該電容式 偵測電路43d偵測到接觸。
必須說明的是,雖然第10B圖中以該第一節點N1線路落後該第二節點N2線路為例進行說明,然本發明並不以此為限,在該第一節點N1線路領先該第二節點N2線路的情形下仍可利用相同方式消除線路相位差△n。同理,上述相位差的表示方式僅用以說明,並非用以限定本發明
某些實施例中,為提昇偵測精度,該判斷單元45另判斷該差值超過一差異門檻值才輸出一判斷信號SI,藉以表示該電容式偵測電路43d偵測到接觸。例如,在未偵測到該接觸時該差值為0且在偵測到該接觸時該差值為2△P,此時該差異門檻值可設為0~2△P的範圍間之任意值。可以瞭解的是,該差異門檻值可根據所需的偵測靈敏度以及當偵測到該接觸時該第一相位差P1與該第二相位差P2間之比較結果的數值(例如一差值或一比值)而事先決定。
某些實施例中,該電容式開關4另包含一控制單元47,當該判斷單元45判斷該電容式偵測電路43d偵測到接觸時輸出該判斷信號SI至該控制單元47,以致於該控制單元47根據該判斷信號SI輸出一控制信號Sc至一電子裝置以進行相對應控制,但本發明不限於此。某些實施例中,不論該判斷單元45判斷該電容式偵測電路43d之一偵測狀態為「已接觸」或「未接觸」,皆相對應輸出該判斷信號SI,其中該判斷信號SI包含該偵測狀態之資訊以表示該電容式偵測電路43d之一偵測狀態。
由於該第一相位差P1與該第二相位差P2之一差值可抵消偏移或低頻雜訊所造成的相位差△n,某些實施例中,該控制單元47或其他元件可從該判斷單元45或該暫存器48讀取該第一相位差P1及該第二相位差P2(或該差值)以準確計算該偵測電容Cd的電容變化量。此外,某些實施例中,該控制單元47或其他元件另可根據該第一相位差P1及該第二相位差P2計算該相位差△n(例如該第一相位差P1與該第二相位差P2之一和值),藉以校正該電容式開關4。
此外,與本發明第三實施例(如第8圖所示)相似,本發明之該電容式開關4可設置一組電容式參考電路以及複數組電容式偵測電路以應用於複數開關(或按鍵)。例如請參照第11A圖,其為本發明第五實施例之電容式開關5之方塊示意圖,其中該電容式開關5包含彼此為複製 電路之複數電容式偵測電路43d、43d'、43d"、...及一電容式參考電路43r。該等電容式偵測電路43d、43d'、43d"、...可經由一多工器59耦接至一第一切換元件461,因此該判斷單元45可透過切換該電容式參考電路43r及該多工器59的連接並根據該多工器59的操作依序判斷該電容式偵測電路43d所產生之一第一偵測信號S1d與該電容式參考電路43r所產生之一第二偵測信號S2d間之一第一相位差及一第二相位差、判斷該電容式偵測電路43d'所產生之一第一偵測信號S1d'與該電容式參考電路43r所產生之一第二偵測信號S2d間之一第一相位差及一第二相位差、...依此類推,並據以分別判斷該等電容式偵測電路43d、43d'、43d"、...之一偵測狀態,其判斷方式類似於第四實施例,故於此不再贅述。
此外,請參照第11B圖,其為本發明第六實施例之電容式開關6之方塊示意圖。與第五實施例相似,該電容式開關6包含彼此為複製電路之複數電容式偵測電路43d、43d'、43d"、...及一電容式參考電路43r,且該電容式開關6另包含對應該等電容式偵測電路43d、43d'、43d"、...之複數切換元件461、461'、461"、...用以直接根據複數切換信號Sw(其由該驅動電路所產生)依序耦接該等電容式偵測電路43d、43d'、43d"、...至一第一節點N1及一第二節點N2。據此,該電容式開關6可分別判斷該等電容式偵測電路之一偵測狀態,其判斷方式類似於第四實施例,故於此不再贅述。必須說明的是,第11B圖所示之該等切換信號Sw僅用以示意該等切換元件461、461'、461"、...的一種切換方式,並非用以限定本發明。
請參照第12圖,其為本發明第七實施例之電容式開關7之方塊示意圖。該電容式開關7包含一驅動電路41、一第一切換元件461、一第二切換元件462、一第一電容式偵測電路431、一第二電容式偵測電路432、一判斷單元45及一暫存器48。本實施例中,該第一電容式偵測電路431包含一偵測電容Cd1且該第二電容式偵測電路432包含一偵測電容Cd2。該判斷單元45之一第一輸入端451及一第二輸入端452分別設置一比較單元用以將所接收之偵測信號轉換為方波信號(如圖所示之一第一比較單元2311及一第二比較單元2331),如前所述,該第一比較單元2311及該第二比較單元2331可不予實施。必須說明的是,第七實施例與第四實施例之差別在於,第七實施例中該第一電容式偵測電路431及該第二電容式 偵測電路432均可用以偵測接觸;更詳而言之,當導體物件接觸該第一電容式偵測電路431時,該第二電容式偵測電路432則用作為該第一電容式偵測電路431之參考電路,反之亦然。一實施例中,第七實施例中該第一電容式偵測電路431與該第二電容式偵測電路432互為複製電路,其中該偵測電容Cd1及Cd2具有相同的預設電容,但本發明不限於此。
該第一電容式偵測電路431係用以透過該第一切換元件461於一第一時間被耦接至一第一節點N1及於一第二時間被耦接至一第二節點N2,並根據一驅動信號Sd產生一第一偵測信號S1d。該第二電容式偵測電路432係用以透過該第二切換元件462於該第一時間被耦接至該第二節點N2及於該第二時間被耦接至該第一節點N1,並根據該驅動信號Sd產生一第二偵測信號S2d。
請同時參照第10B及12圖,於第一時間t1及t1'該第一電容式偵測電路431透過該第一切換元件461被耦接至該第一節點N1且該第二電容式偵測電路432透過該第二切換元件462被耦接至該第二節點N2,於第二時間t2及t2'該第一電容式偵測電路431透過該第一切換元件461被耦接至該第二節點N2且該第二電容式偵測電路432透過該第二切換元件462被耦接至該第一節點N1。與第四實施例相似,該判斷單元45相對該第一時間t1判斷一第一相位差P1(例如△n)且相對該第二時間t2判斷一第二相位差P2(例如△n),並計算該第一相位差P1與該第二相位差P2之一差值。接著,該判斷單元45相對該第一時間t1'判斷一第一相位差P1(例如△P+△n)且相對該第二時間t2'判斷一第二相位差P2(例如△n-△P),並計算該第一相位差P1與該第二相位差P2之一差值。必須說明的是,該判斷單元45除了判斷該第一相位差P1與該第二相位差P2之一差值超過一差異門檻值,另根據該第一相位差P1(或該第二相位差P2)產生一第一判斷信號SI1或一第二判斷信號SI2以表示該第一電容式偵測電路431或該第二電容式偵測電路432偵測到接觸。
更詳細的說,以第10B圖為例,當該第一相位差P1相對該第一時間t1'為△P+△n且該第二相位差P2相對該第二時間t2'為△n-△P,該判斷單元45判斷該第一相位差P1與該第二相位差P2之該差值(亦即2△P)不為0。假設該第二輸入端452所接收之輸入偵測信號領先該第一輸入端 451所接收之輸入偵測信號時,兩輸入偵測信號間之相位差(例如相位差△P或△n)被定義為正相位差,由於導體物件接觸電容式開關所造成的相位延遲一般會大於電路中的偏移或低頻雜訊所造成的相位延遲,例如相位差△P>△n,因此第10B圖中該第一相位差P1(亦即△P+△n)為正值而該第二相位差P2(亦即△n-△P)為負值。此時,該判斷單元45可當該第一相位差P1大於0或該第二相位差P2小於0時,產生該第一判斷信號SI1以表示該第一電容式偵測電路431偵測到接觸;相同地,若該判斷單元45判斷該第一相位差P1大於0或該第二相位差P2小於0,則產生一第二判斷信號SI2以表示該第二電容式偵測電路432偵測到接觸,但本發明不限於此,當正負相位差的定義不同時,根據該第一相位差P1及該第二相位差P2之正負值輸出的判斷信號亦不同。其他實施例中,在該判斷單元45判斷該第一相位差P1與該第二相位差P2之該差值不為0或超過該差異門檻值之後(表示導體物件接觸該第一電容式偵測電路431或該第二電容式偵測電路432),只要該判斷單元45可判斷該第一輸入端451之輸入偵測信號落後或領先該第二輸入端452之輸入偵測信號,即可相對應產生該第一判斷信號SI1或該第二判斷信號SI2以表示該第一電容式偵測電路431或該第二電容式偵測電路432之偵測狀態。
本實施例之該驅動電路41、該第一切換元件461、該第二切換元件462、該判斷單元45及該暫存器48未進一步說明的部分則與第四實施例相似,故於此不再贅述。
請參照第13圖,其為本發明第八實施例之電容式開關8之方塊示意圖。該電容式開關8包含一控制單元47、至少一電容式偵測電路43d、一電容式參考電路43r、一判斷單元45及一暫存器48,其中一驅動電路41整合在該控制單元47之中以致於該控制單元47可用以輸出一驅動信號Sd至一第一節點N1及一第二節點N2,以及輸出一切換信號Sw;該判斷單元45包含一第一輸入端451及一第二輸入端452。本實施例中,該電容式偵測電路43d包含一偵測電容Cd及一第一比較單元2311,該電容式參考電路43r包含一參考電容Cref及一第二比較單元2331。
必須說明的是,第八實施例與第四實施例之差別在於,第八實施例中該電容式偵測電路43d係透過該第一節點N1固定地耦接該控制 單元47以根據該驅動信號Sd產生一第一偵測信號S1d,以及該電容式參考電路43r係透過該第二節點N2固定地耦接該控制單元47以根據該驅動信號Sd產生一第二偵測信號S2d。再者,該電容式開關8另包含一第一切換元件組461及一第二切換元件組462,其中該第一切換元件組461係用以根據該切換信號Sw於一第一時間耦接該電容式偵測電路43d至該第一輸入端451並耦接該電容式參考電路43r至該第二輸入端452;該第二切換元件組462係用以根據該切換信號Sw於一第二時間耦接該電容式偵測電路43d至該第二輸入端452並耦接該電容式參考電路43r至該第一輸入端451。據此,該判斷單元45可相對該第一時間判斷該第一輸入端451所接收之該第一偵測信號S1d與該第二輸入端452所接收之該第二偵測信號S2d之相對應信號緣之一第一相位差、相對該第二時間判斷該第一輸入端451所接收之該第二偵測信號S2d與該第二輸入端452所接收之該第一偵測信號S1d之相對應信號緣之一第二相位差,以及當判斷該第一相位差與該第二相位差之一差值或比值超過一差異門檻值,輸出一判斷信號SI至該控制單元47以表示該電容式偵測電路43d之一偵測狀態,其中該判斷單元45的運作方式類似於第四實施例,故於此不再贅述。本實施例中,該驅動電路41與控制單元47亦可獨立設置,如第9圖所示。
如前所述,為了增加判斷靈敏度,延遲放大電路亦可應用於本發明之第四至八實施例中。例如,請參照第13圖,延遲放大電路可分別設置在該電容式偵測電路43d及該電容式參考電路43r之中,或分別設置在該判斷單元45之該第一輸入端451及該第二輸入端452用以放大偵測信號的相位差。
必須說明的是,第10B及11B圖中的每一個切換信號Sw(例如方波)表示改變切換元件的連接點從第一節點切換至第二節點或改變切換元件的連接點從第二節點切換至第一節點,然本發明並不以此為限,當包含複數切換元件時該等切換元件亦可以數位信號進行切換,並無特定限制。
綜上所述,習知電容式偵測電路中存在有環境干擾的偏移或低頻雜訊而造成偵測精度不佳的問題。因此,本發明另提供一種電容式開關(第9、11A、11B、12及13圖),其可透過切換輸入至判斷單元之偵 測信號以產生兩相位差,並根據該兩相位差之比較結果判斷是否偵測到接觸。由於兩個相位差之比較結果可抵消電路偏移或低頻雜訊所造成的相位差,本發明所提供之電容式開關可藉以提高偵測精度。
雖然本發明已以前述實例揭示,然其並非用以限定本發明,任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與修改。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
4‧‧‧電容式開關
41‧‧‧驅動電路
43d‧‧‧電容式偵測電路
43r‧‧‧電容式參考電路
45‧‧‧判斷單元
451‧‧‧第一輸入端
452‧‧‧第二輸入端
461‧‧‧第一切換元件
462‧‧‧第二切換元件
47‧‧‧控制單元
48‧‧‧暫存器
Cd‧‧‧偵測電容
Cref‧‧‧參考電容
N1‧‧‧第一節點
N2‧‧‧第二節點
S1d‧‧‧第一偵測信號
S2d‧‧‧第二偵測信號
Sc‧‧‧控制信號
Sd‧‧‧驅動信號
SI‧‧‧判斷信號
Sw‧‧‧切換信號

Claims (19)

  1. 一種電容式開關,包含:一驅動電路,用以輸出一驅動信號及一切換信號,其中該驅動信號係輸出至一第一節點及一第二節點;至少一電容式偵測電路,根據該切換信號於一第一時間被耦接至該第一節點及於一第二時間被耦接至該第二節點,用以根據該驅動信號產生一第一偵測信號;一電容式參考電路,根據該切換信號於該第一時間被耦接至該第二節點及於該第二時間被耦接至該第一節點,用以根據該驅動信號產生一第二偵測信號;以及一判斷單元,包含一第一輸入端及一第二輸入端分別耦接該第一節點及該第二節點,用以判斷該第一輸入端與該第二輸入端所接收之輸入偵測信號間相對該第一時間之一第一相位差且相對該第二時間之一第二相位差,且根據該第一相位差與該第二相位差之一比較結果判斷該電容式偵測電路之一偵測狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電容式開關,其中該比較結果為該第一相位差與該第二相位差之一差值;當該判斷單元判斷該差值超過一差異門檻值,輸出一判斷信號以表示該電容式偵測電路偵測到一接觸。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電容式開關,另包含:一暫存器,耦接該判斷單元,用以儲存該第一相位差之相關資訊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電容式開關,另包含: 一第一切換元件,用以根據該切換信號耦接該電容式偵測電路至該第一節點或該第二節點;以及一第二切換元件,用以根據該切換信號耦接該電容式參考電路至該第二節點或該第一節點。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電容式開關,其中該電容式開關包含複數電容式偵測電路,該電容式開關另包含一多工器連接於該等電容式偵測電路與該第一切換元件間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電容式開關,其中該第一輸入端與該第二輸入端分別耦接一延遲放大單元用以放大該相位差。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電容式開關,其中該第一輸入端與該第二輸入端分別耦接一比較單元用以將該第一偵測信號及該第二偵測信號轉換為方波信號;該比較單元為一脈衝限制級、一反向器或一緩衝器。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電容式開關,其中該電容式開關包含複數電容式偵測電路,該電容式開關另包含對應該等電容式偵測電路之複數切換元件用以根據該切換信號依序耦接該等電容式偵測電路至該第一節點及該第二節點。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電容式開關,其中該電容式參考電路為該電容式偵測電路之一複製電路。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電容式開關,其中該判斷單元包含一時間對數位轉換器、一相位偵測器、一D正反器或一及閘用以判斷該相位差。
  11. 一種電容式開關,包含:一驅動電路,用以輸出一驅動信號及一切換信號,其中該驅動信號係輸出至一第一節點及一第二節點;一第一切換元件及一第二切換元件,用以根據該切換信號進行切換;一第一電容式偵測電路,用以透過該第一切換元件於一第一時間被耦接至該第一節點及於一第二時間被耦接至該第二節點,並根據該驅動信號產生一第一偵測信號;一第二電容式偵測電路,用以透過該第二切換元件於該第一時間被耦接至該第二節點及於該第二時間被耦接至該第一節點,並根據該驅動信號產生一第二偵測信號;以及一判斷單元,包含一第一輸入端及一第二輸入端分別耦接該第一節點及該第二節點,用以判斷該第一輸入端與該第二輸入端所接收之輸入偵測信號間之一相位差,並根據該相位差判斷該第一電容式偵測電路及該第二電容式偵測電路之一偵測狀態。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之電容式開關,其中該判斷單元相對該第一時間判斷一第一相位差且相對該第二時間判斷一第二相位差。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電容式開關,其中當該判斷單元判斷該第一相位差與該第二相位差之一差值超過一差異門檻值時,產生一第一判斷信號以表示該第一電容式 偵測電路偵測到一接觸,或產生一第二判斷信號以表示該第二電容式偵測電路偵測到一接觸。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之電容式開關,其中當該判斷單元根據該第一相位差判斷該第一輸入端之該輸入偵測信號落後該第二輸入端之該輸入偵測信號,產生該第一判斷信號;當該判斷單元根據該第一相位差判斷該第一輸入端之該輸入偵測信號領先該第二輸入端之該輸入偵測信號,產生該第二判斷信號。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之電容式開關,其中當該判斷單元根據該第二相位差判斷該第一輸入端之該輸入偵測信號領先該第二輸入端之該輸入偵測信號,產生該第一判斷信號;當該判斷單元根據該第二相位差判斷該第一輸入端之該輸入偵測信號落後該第二輸入端之該輸入偵測信號,產生該第二判斷信號。
  16. 一種電容式開關,包含:一控制單元,用以輸出一驅動信號及一切換信號,其中該驅動信號係輸出至一第一節點及一第二節點;至少一電容式偵測電路,透過該第一節點固定地耦接該控制單元,用以根據該驅動信號產生一第一偵測信號;一電容式參考電路,透過該第二節點固定地耦接該控制單元,用以根據該驅動信號產生一第二偵測信號;以及一判斷單元,包含: 一第一輸入端根據該切換信號於一第一時間被耦接至該電容式偵測電路並於一第二時間被耦接至該電容式參考電路;及一第二輸入端根據該切換信號於該第一時間被耦接至該電容式參考電路並於該第二時間被耦接至該電容式偵測電路,該判斷單元用以相對該第一時間判斷該第一輸入端所接收之該第一偵測信號與該第二輸入端所接收之該第二偵測信號之相對應信號緣之一第一相位差,並相對該第二時間判斷該第一輸入端所接收之該第二偵測信號與該第二輸入端所接收之該第一偵測信號之相對應信號緣之一第二相位差。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之電容式開關,其中該判斷單元比較該第一相位差與該第二相位差之一差值或一比值與一差異門檻值,並輸出一判斷信號至該控制單元以表示該電容式偵測電路之一偵測狀態。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之電容式開關,另包含:一第一切換元件組,用以根據該切換信號於該第一時間耦接該電容式偵測電路至該第一輸入端並耦接該電容式參考電路至該第二輸入端;以及一第二切換元件組,用以根據該切換信號於該第二時間耦接該電容式偵測電路至該第二輸入端並耦接該電容式參考電路至該第一輸入端。
  19. 申請專利範圍第16項所述之電容式開關,其中該電容式參考電路為該電容式偵測電路之一複製電路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI550495B (zh) 2015-03-26 2016-09-21 原相科技股份有限公司 高靈敏度的電容觸控裝置及其運作方法
US10831304B2 (en) * 2015-03-26 2020-11-10 Pixart Imaging Inc. Control chip for capacitive touch device with high sensitivity and low power consumption
CN109144305B (zh) * 2017-06-27 2021-07-27 原相科技股份有限公司 高灵敏度的电容触控装置及其运作方法
CN107340911A (zh) * 2017-06-29 2017-11-10 胡玥莹 一种移动终端防误触控方法及装置
EP3531143B1 (en) * 2017-12-13 2022-02-02 Shenzhen Goodix Technology Co., Ltd. Method for determining control parameters for offset branch, and device and touch detection device thereof
CN112415604B (zh) * 2021-01-22 2021-06-18 深圳市汇顶科技股份有限公司 检测电路、芯片及相关电子装置
US12098935B2 (en) * 2021-09-03 2024-09-24 Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho Detector
US12099027B2 (en) * 2022-07-08 2024-09-24 Apple Inc. Systems and methods for water detection

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2784396B2 (ja) 1994-06-08 1998-08-06 セイコープレシジョン株式会社 静電容量形センサ
TW201327335A (zh) 2011-12-30 2013-07-01 Zeitec Semiconductor Co Ltd 降低雜訊裝置與方法
TWI524670B (zh) * 2013-04-17 2016-03-01 原相科技股份有限公司 高精度之電容式開關

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