專利名稱：具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容量測電路結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，一般人在日常生活中可以經(jīng)常接觸到觸控式熒幕、觸控式開關(guān)等等以觸控方式操作的產(chǎn)品。其中，可借由觸控方式操作的產(chǎn)品大多使用了電容式開關(guān)，而電容式開關(guān)通過感應(yīng)待測電容的電容值大小是否產(chǎn)生變化，進而判斷使用者接近與否來進行控制。現(xiàn)有的技術(shù)大多應(yīng)用電容量測電路來感測電容式開關(guān)的電容值變化，以回應(yīng)于使用者的操作而達到對應(yīng)的控制。目前已發(fā)展出利用電荷轉(zhuǎn)移技術(shù)的電容量測電路，其中在電荷轉(zhuǎn)移技術(shù)中大概分為充電階段及電荷轉(zhuǎn)移階段等兩個階段，在充電階段中是使待測電容與一電壓源電性連接，以使得電荷可累積至待測電容中。而在電荷轉(zhuǎn)移階段中，再使儲存在待測電容中的電荷釋放至已知電容中。上述兩個階段會重復(fù)多次，以提高已知電容的電壓，之后每次轉(zhuǎn)移至已知電容的電荷量會以指數(shù)比率減少。接著，可將已知電容的電壓與一參考電壓作比較，再利用比較器及/或模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器并配合相關(guān)處理電路，以取得待測電容的電容值或是電容變化。為了可更準確地量測待測電容的電容值或是得知待測電容的電容值是否產(chǎn)生變化，各界無不致力于開發(fā)電容量測電路，并且如何設(shè)計出成本較低、靈敏度高且反應(yīng)速度快的電容量測電路實為業(yè)界不斷致力的方向之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種新型結(jié)構(gòu)的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，所要解決的技術(shù)問題是使其借由電荷轉(zhuǎn)移電路使待測電容中的電荷轉(zhuǎn)移至電荷轉(zhuǎn)移電路中的取樣電容，并通過信號處理控制模塊產(chǎn)生控制信號，以調(diào)節(jié)電荷轉(zhuǎn)移電路中可調(diào)式電壓供應(yīng)單元產(chǎn)生的電壓，進而適性地調(diào)整待測電容兩端的電壓差，借此取得待測電容的電容值或得知待測電容的電容值是否產(chǎn)生變化，非常適于實用。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種新型結(jié)構(gòu)的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，所要解決的技術(shù)問題是使其可以在初級信號處理模塊后串接多級次級信號處理模塊，借此加快信號處理的速度，進而提高電容量測電路結(jié)構(gòu)的反應(yīng)速度，從而更加適于實用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，用以偵測至少一待測電容，其包括一選擇模塊，其包括一第一選擇單元及一第二選擇單元，其中該待測電容電性連接于該第一選擇單元及該第二選擇單元之間；一信號處理控制模塊，其包括一電壓比較單元，其具有一第一輸入端，其串聯(lián)于該第一選擇單兀的一端；一第二輸入端，其串聯(lián)于該第二選擇單兀的一端；以及一第一輸出端，其用以輸出一電壓比較信號；一第一開關(guān)，其電性連接于該第一輸入端及該第二輸入端之間；以及一控制信號產(chǎn)生單元，其具有一第三輸入端，其電性連接于該第一輸出端以接收該電壓比較信號；以及一第二輸出端及一第三輸出端，其用以分別輸出一控制信號；以及一電荷轉(zhuǎn)移模塊，其包括一第一電荷轉(zhuǎn)移電路，其包括一第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元，其輸入端電性連接于該第二輸出端用以接收該控制信號；以及一第一取樣電容，其具有一第一端點，其電性連接于該第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單兀的輸出端；以及一第二端點，其電性連接于該第一輸入端；以及一第二電荷轉(zhuǎn)移電路，其包括一第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元，其輸入端電性連接于該第三輸出端用以接收該控制信號；以及一第二取樣電容，其具有一第三端點，其電性連接于該第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元的輸出端；以及一第四端點，其電性連接于該第二輸入端；其中，該控制信號產(chǎn)生單元在第N周期時讀取該電壓比較信號，以決定該控制信號，借此使該電壓比較信號于第N+1周期時較該第N周期時更趨近于一特定值，其中N為正整數(shù)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單兀為一第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，其電壓輸入端接收一第一上限電壓及一第一下限電壓，并且該第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的控制端電性連接于該第二輸出端以受該控制信號控制，以使該第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路輸出一第一模擬電壓，而該第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的該輸出端又借由一第二開關(guān)選擇性電性連接于該第一端點，并且該第一端點又借由一第三開關(guān)選擇性電性連接于一第一參考電壓源，以接收一第一參考電壓。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元為一第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，其電壓輸入端接收一第二上限電壓及一第二下限電壓，并且該第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的控制端電性連接于該第三輸出端以受該控制信號控制，以使該第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路輸出一第二模擬電壓，而該第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的該輸出端又借由一第四開關(guān)選擇性電性連接于該第三端點，并且該第三端點又借由一第五開關(guān)選擇性電性連接于一第二參考電壓源，以接收一第二參考電壓。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的第一選擇單元包括一第六開關(guān)，其串接于該第一輸入端；以及一第七開關(guān)，其串接于該第六開關(guān)；以及該第二選擇單元包括一第八開關(guān)，其串接于該第二輸入端；以及一第九開關(guān)，其串接于該第八開關(guān)，其中該待測電容的一端電性連接于該第六開關(guān)及該第七開關(guān)之間的一第一節(jié)點，且該待測電容的另一端電性連接于該第八開關(guān)及該第九開關(guān)之間的一第二節(jié)點。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的第一選擇單元及該第二選擇單元分別為一多工器，以選擇性電性連接于一該待測電容。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的信號處理控制模塊進一步包括至少一模擬信號處理電路，其串聯(lián)于該第一開關(guān)與該電壓比較單元之間。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的模擬信號處理電路包括一模擬式濾波器，其輸入端串接于該第一開關(guān)；以及一可調(diào)程序化放大器，其輸入端串接于該模擬式濾波器的輸出端，該可調(diào)程序化放大器的輸出端串接于該電壓比較單元。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的模擬信號處理電路包括一可調(diào)程序化放大器，其輸入端串接于該第一開關(guān)；以及一模擬式濾波器，其輸入端串接于該可調(diào)程序化放大器的輸出端，該模擬式濾波器的輸出端串接于該電壓比較單元。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的控制信號產(chǎn)生單元為一快閃式(Flash)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器或一逐次逼近型(SAR)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其進一步包括一控制模塊，其控制該第一選擇單元及該第二選擇單元，使該待測電容選擇性地與該第一輸入端及該第二輸入端電性連接。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，用以偵測至少一待測電容，其包括一第一選擇模塊，其包括一第一選擇單元及一第二選擇單元，其中該待測電容電性連接于該第一選擇單元及該第二選擇單元之間；一初級信號處理模塊，其包括一初級信號處理控制模塊，其輸入端與該第一選擇單元及該第二選擇單元電性連接，且其輸出端輸出一初級控制信號；以及一初級電荷轉(zhuǎn)移模塊，其輸入端接收該初級控制信號，其輸出端電性連接于該初級信號處理控制模塊的輸入端；以及至少一次級信號處理模塊，且每一該次級信號處理模塊依序彼此串接，該些次級信號處理模塊中第一級的該次級信號處理模塊串接于該初級信號處理模塊，其中每一該次級信號處理模塊包括一第二選擇模塊，其輸入端電性連接于前一級的該初級信號處理控制模塊或前一級的一次級信號處理控制模塊的輸入端；該次級信號處理控制模塊，其輸入端與該第二選擇模塊電性連接，且其輸出端輸出一次級控制信號；以及一次級電荷轉(zhuǎn)移模塊，其輸入端接收前一級輸出的該初級控制信號或前一級輸出的該次級控制信號，該次級電荷轉(zhuǎn)移模塊的輸出端電性連接于該次級信號處理控制模塊的輸入端。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的初級信號處理控制模塊包括一初級電壓比較單元，其具有一第一輸入端，其電性連接于該第一選擇單元的一端；一第二輸入端，其串聯(lián)于該第二選擇單兀的一端；以及一第一輸出端，其用以輸出一第一電壓比較信號；一第一開關(guān)，其電性連接于該第一輸入端及該第二輸入端之間；以及一初級控制信號產(chǎn)生單元，其具有一第三輸入端，其電性連接于該第一輸出端以接收該第一電壓比較信號；以及一第二輸出端及一第三輸出端，其用以分別輸出該初級控制信號。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的初級信號處理控制模塊進一步包括至少一第一模擬信號處理電路，其串聯(lián)于該第一開關(guān)與該初級電壓比較單元之間。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的第一模擬信號處理電路包括一第一模擬式濾波器，其輸入端串接于該第一開關(guān)；以及一第一可調(diào)程序化放大器，其輸入端串接于該第一模擬式濾波器的輸出端，而該第一可調(diào)程序化放大器的輸出端串接于該初級電壓比較單元。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的第一模擬信號處理電路包括一第一可調(diào)程序化放大器，其輸入端串接于該第一開關(guān)；以及一第一模擬式濾波器，其輸入端串接于該第一可調(diào)程序化放大器的輸出端，該第一模擬式濾波器的輸出端串接于該初級電壓比較單元。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的初級控制信號產(chǎn)生單元為一快閃式(Flash)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器或一逐次逼近型(SAR)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的初級電荷轉(zhuǎn)移模塊，包括一第一電荷轉(zhuǎn)移電路，其包括一第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元，其輸入端電性連接于該第二輸出端用以接收該初級控制信號；及一第一取樣電容，其具有一第一端點，其電性連接于該第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元的輸出端；以及一第二端點，其電性連接于該第一輸入端；以及一第二電荷轉(zhuǎn)移電路，其包括一第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元，其輸入端電性連接于該第三輸出端用以接收該初級控制信號；及一第二取樣電容，其具有一第三端點，其電性連接于該第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元的輸出端；以及一第四端點，其電性連接于該第二輸入端。
前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單兀為一第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，其電壓輸入端接收一第一上限電壓及一第一下限電壓，并且該第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的控制端電性連接于該第二輸出端以受該初級控制信號控制，以使該第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路輸出一第一模擬電壓，又該第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的該輸出端又借由一第二開關(guān)選擇性電性連接于該第一端點，并且該第一端點又借由一第三開關(guān)選擇性電性連接于一第一參考電壓源，以接收一第一參考電壓；以及該第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元為一第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，其電壓輸入端接收一第二上限電壓及一第二下限電壓，并且該第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的控制端電性連接于該第三輸出端以受該初級控制信號控制，以使該第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路輸出一第二模擬電壓，而該第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的該輸出端又借由一第四開關(guān)選擇性電性連接于該第三端點，并且該第三端點又借由一第五開關(guān)選擇性電性連接于一第二參考電壓源，以接收一第二參考電壓。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的第一選擇單元包括一第六開關(guān)，其串接于該第一輸入端；以及一第七開關(guān)，其串接于該第六開關(guān)；以及該第二選擇單元包括一第八開關(guān)，其串接于該第二輸入端；以及一第九開關(guān)，其串接于該第八開關(guān)，其中該待測電容的一端電性連接于該第六開關(guān)及該第七開關(guān)之間的一第一節(jié)點，且該待測電容的另一端電性連接于該第八開關(guān)及該第九開關(guān)之間的一第二節(jié)點。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的第二選擇模塊包括一第三選擇單元及一第四選擇單元，且該第三選擇單元及該第四選擇單元之間電性連接有一轉(zhuǎn)移電容。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中在第一級的該次級信號處理模塊中，該第三選擇單元電性連接于該第一選擇單元的一端，而該第四選擇單元則電性連接于該第二選擇單元的一端。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的次級信號處理模塊中，該第三選擇單元電性連接于前一級的該第三選擇單元，而該第四選擇單元則電性連接于前一級的該第四選擇單元。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中每一該次級信號處理控制模塊包括一次級電壓比較單元，其具有一第四輸入端，其串聯(lián)于該第三選擇單元的一端；一第五輸入端，其串聯(lián)于該第四選擇單兀的一端；以及一第四輸出端，其用以輸出一第二電壓比較信號；一第十開關(guān)，其電性連接于該第四輸入端及該第五輸入端之間；以及一次級控制信號產(chǎn)生單元，其具有一第六輸入端，其電性連接于該第四輸出端以接收該第二電壓比較信號；以及一第五輸出端及一第六輸出端，其用以分別輸出該次級控制信號。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的次級信號處理控制模塊進一步包括至少一第二模擬信號處理電路，其串聯(lián)于該第十開關(guān)與該次級電壓比較單元之間。 前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的第二模擬信號處理電路包括一第二模擬式濾波器，其輸入端串接于該第十開關(guān)；以及一第二可調(diào)程序化放大器，其輸入端串接于該第二模擬式濾波器的輸出端，該第二可調(diào)程序化放大器的輸出端串接于該次級電壓比較單元。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的第二模擬信號處理電路包括一第二可調(diào)程序化放大器，其輸入端串接于該第十開關(guān)；以及一第二模擬式濾波器，其輸入端串接于該第二可調(diào)程序化放大器的輸出端，該第二模擬式濾波器的輸出端串接于該次級電壓比較單元。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的次級控制信號產(chǎn)生單元為一快閃式(Flash)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器或一逐次逼近型(SAR)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中第一級的該次級電荷轉(zhuǎn)移模塊，其包括一第三電荷轉(zhuǎn)移電路，其包括一第三可調(diào)式電壓供應(yīng)單元，其輸入端電性連接于該第二輸出端，以接收該初級控制信號；及一第三取樣電容，其具有一第五端點，其電性連接于該第三可調(diào)式電壓供應(yīng)單元的輸出端；以及一第六端點，其電性連接于該第四輸入端；以及一第四電荷轉(zhuǎn)移電路，其包括一第四可調(diào)式電壓供應(yīng)單元，其輸入端電性連接于該第三輸出端，以接收該初級控制信號；及一第四取樣電容，其具有一第七端點，其電性連接于該第四可調(diào)式電壓供應(yīng)單元的輸出端；以及一第八端點，其電性連接于該第五輸入端。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中除第一級的該次級電荷轉(zhuǎn)移模塊外，每一級該次級電荷轉(zhuǎn)移電路包括一第五電荷轉(zhuǎn)移電路，其包括一第五可調(diào)式電壓供應(yīng)單元，其輸入端電性連接于前一級該次級信號處理控制模塊的該第五輸出端，以接收該次級控制信號；及一第五取樣電容，其具有一第九端點，其電性連接于該第五可調(diào)式電壓供應(yīng)單元的輸出端；以及一第十端點，其電性連接于該第四輸入端；以及一第六電荷轉(zhuǎn)移電路，其包括一第六可調(diào)式電壓供應(yīng)單元，其輸入端電性連接于前一級該次級信號處理控制模塊的該第六輸出端，以接收該次級控制信號；及一第六取樣電容，其具有一第十一端點，其電性連接于該第六可調(diào)式電壓供應(yīng)單元的輸出端；以及一第十二端點，其電性連接于該第五輸入端。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其中所述的第一選擇單元及該第二選擇單元分別為一多工器，以選擇性電性連接于一該待測電容。前述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其進一步包括一控制模塊，其控制該第一選擇單元、該第二選擇單元及每一該第二選擇模塊中一第三選擇單元及一第四選擇單元的開關(guān)狀態(tài)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)至少具有下列優(yōu)點及有益效果
本發(fā)明通過可調(diào)式電壓供應(yīng)單元控制其輸出的電壓，進而適性地調(diào)整待測電容兩端的電壓差，借此可以取得待測電容的電容值或是得知待測電容的電容值是否產(chǎn)生變化。本發(fā)明借由在初級信號處理模塊后串接多級次級信號處理模塊，以通過多級信號處理進而提高電容量測電路結(jié)構(gòu)的反應(yīng)速度。
綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其包括選擇模塊；信號處理控制模塊；以及電荷轉(zhuǎn)移模塊。選擇模塊用以電性連接待測電容，并且使待測電容可選擇性地與信號處理控制模塊電性連接，而電荷轉(zhuǎn)移模塊接受信號處理控制模塊輸出的控制信號，以調(diào)整電荷轉(zhuǎn)移模塊中可調(diào)式電壓供應(yīng)單元的輸出電壓，并使得信號處理控制模塊所輸出的電壓比較信號逐漸趨近于某一特定值。借由通過將待測電容的電荷轉(zhuǎn)移至電荷轉(zhuǎn)移電路中的取樣電容，以達到取得待測電容的電容值或是得知待測電容的電容值變化的功效。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進步，并具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進步、實用的新設(shè)計。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖IA是本發(fā)明第一實施例的一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖IB是本發(fā)明第一實施例的另一實施形態(tài)的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖IC是本發(fā)明第一實施例又一實施形態(tài)的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2A是本發(fā)明第一實施例的一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路在充電階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2B是本發(fā)明第一實施例的一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路在電荷轉(zhuǎn)移階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是本發(fā)明第一實施例的一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)的信號時序圖。圖4是本發(fā)明第一實施例的一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)的電壓比較信號的示意圖。圖5A是本發(fā)明第二實施例的一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5B是本發(fā)明第二實施例的另一實施形態(tài)的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5C是本發(fā)明第二實施例又一實施形態(tài)的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)的不意圖。圖6是本發(fā)明第二實施例再一實施形態(tài)的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)的不意圖。
圖7A是本發(fā)明第二實施例在第一充電階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7B是本發(fā)明第二實施例在第一電荷轉(zhuǎn)移階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7C是本發(fā)明第二實施例在第二充電階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7D是本發(fā)明第二實施例在第二電荷轉(zhuǎn)移階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖7E是本發(fā)明第二實施例在第三充電階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7F是本發(fā)明第二實施例在第三電荷轉(zhuǎn)移階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7G是本發(fā)明第二實施例在第四充電階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7H是本發(fā)明第二實施例在第四電荷轉(zhuǎn)移階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖8是本發(fā)明第二實施例逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的信號時序圖。圖9是本發(fā)明第二實施例快閃式模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的信號時序圖。圖10是本發(fā)明第一實施例及第二實施例的信號時序的對照圖。10 :選擇模塊10’ 第一選擇模塊10”:第二選擇模塊11:第一選擇單元12 :第二選擇單元13:電壓源13a:第一參考電壓源13b:第二參考電壓源13c:參考電壓源14:第三選擇單元15:第四選擇單元20:信號處理控制模塊21:電壓比較單元22 :控制信號產(chǎn)生單元23:模擬信號處理電路23a:模擬式濾波器23b :可調(diào)程序化放大器30 電荷轉(zhuǎn)移模塊30’ 初級電荷轉(zhuǎn)移模塊30”次級電荷轉(zhuǎn)移模塊31:第一電荷轉(zhuǎn)移電路31a :第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元31b :第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路32:第二電荷轉(zhuǎn)移電路32a :第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元 32b :第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路33:第三電荷轉(zhuǎn)移電路33a :第三可調(diào)式電壓供應(yīng)單元34:第四電荷轉(zhuǎn)移電路34a:第四可調(diào)式電壓供應(yīng)單元35:第五電荷轉(zhuǎn)移電路35a :第五可調(diào)式電壓供應(yīng)單元36:第六電荷轉(zhuǎn)移電路36a :第六可調(diào)式電壓供應(yīng)單元40、40a、40b、40c、40d :待測電容41、41’、41”轉(zhuǎn)移電容50 :控制模塊60 :初級信號處理模塊61 :初級信號處理控制模塊61a:初級電壓比較單元61b :初級控制信號產(chǎn)生單兀62 :第一模擬信號處理電路62a :第一模擬式濾波器62b :第一可調(diào)程序化放大器70、70’、70” 次級信號處理模塊71 :次級信號處理控制模塊71a、71a’、71a”次級電壓比較單元71b、71b’、71b” 次級控制信號產(chǎn)生單元72 :第二模擬信號處理電路72a :第二模擬式濾波器72b :第二可調(diào)程序化放大器SI :第一開關(guān)
S2 :第二開關(guān)S3 :第三開關(guān)S4:第四開關(guān)S5:第五開關(guān)S6 :第六開關(guān)S7 :第七開關(guān) S8 :第八開關(guān)S9 :第九開關(guān)S10、S10’、S10” 第十開關(guān)S11-S34:開關(guān)Il :第一輸入端12 :第二輸入端13:第三輸入端14、14’第四輸入端15、15’ 第五輸入端16 :第六輸入端01 :第一輸出端02 :第二輸出端03 :第三輸出端04 :第四輸出端05 :第五輸出端06 :第六輸出端Cl :第一取樣電容C2 :第二取樣電容C3:第三取樣電容C4:第四取樣電容C5、C5’ 第五取樣電容C6、C6’ 第六取樣電容Pl :第一端點P2 :第二端點P3:第三端點P4:第四端點P5:第五端點P6:第六端點P7:第七端點P8:第八端點P9:第九端點P10:第十端點Pll :第^ 端點P12 :第十二端點NI :第一節(jié)點N2:第二節(jié)點
具體實施例方式為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較佳實施例的詳細說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實施方式
的說明，當可對本發(fā)明為達成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效獲得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。第一實施例圖IA是本發(fā)明第一實施例的一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖IB是本發(fā)明第一實施例的另一實施形態(tài)的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖IC是本發(fā)明第一實施例又一實施形態(tài)的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2A是本發(fā)明第一實施例的一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路在充電階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2B是本發(fā)明第一實施例的一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路在電荷轉(zhuǎn)移階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是本發(fā)明第一實施例的一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)的信號時序圖。圖4是本發(fā)明第一實施例的一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)的電壓比較信號的示意圖。
如圖IA所不,本發(fā)明第一實施例為一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其包括一選擇模塊10 ;—信號處理控制模塊20 ;以及一電荷轉(zhuǎn)移模塊30。本實施例的電容量測電路結(jié)構(gòu)可用以偵測至少一待測電容40，也就是說，可用以偵測一至多個電容的電容值大小或電容值的變化。選擇模塊10，其包括一第一選擇單元11及一第二選擇單元12，其中待測電容40電性連接于第一選擇單元11及第二選擇單元12之間，而第一選擇單元11及第二選擇單元12的一端又分別與兩電壓源13電性連接，可借由切換第一選擇單元11及第二選擇單元12使待測電容40接收兩電壓源13輸出的電壓，借此使待測電容40充電。充電后的待測電容40又可借由切換第一選擇單 元11及第二選擇單元12而電性連接于信號處理控制模塊20。信號處理控制模塊20，其包括一電壓比較單元21 ;—第一開關(guān)SI ;以及一控制信號產(chǎn)生單元22。電壓比較單兀21,其具有一第一輸入端Il ;一第二輸入端12 ；以及一第一輸出端01。其中，第一輸入端Il與第一選擇單兀11的一端串接，而第二輸入端12則與第二選擇單元12的一端串接，進而與待測電容40電性連接，以比較待測電容40兩端間的電壓，而第一輸出端01則據(jù)此輸出一電壓比較信號。第一開關(guān)SI,其電性連接于電壓比較單兀21的第一輸入端Il及第二輸入端12之間，當?shù)谝婚_關(guān)SI為“0N”時，即使得第一輸入端Il及第二輸入端12短路，借此消除電路中的偏移電位?？刂菩盘柈a(chǎn)生單元22可以為一快閃式(Flash)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器或一逐次逼近型(SAR)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,且控制信號產(chǎn)生單兀22具有一第三輸入端13 ;—第二輸出端02 ；以及一第三輸出端03。第三輸入端13電性連接于電壓比較單兀21的第一輸出端01,用以接收電壓比較信號，而第二輸出端02及第三輸出端03則用以分別輸出一控制信號，其中控制信號為一數(shù)字信號?？刂菩盘柈a(chǎn)生單元22在第N周期時讀取電壓比較單元21產(chǎn)生的電壓比較信號，以決定控制信號，并借由控制信號使得電壓比較信號在第N+1周期時較第N周期時更趨近于一特定值，其中N為正整數(shù)。電荷轉(zhuǎn)移模塊30,其包括一第一電荷轉(zhuǎn)移電路31 ;以及一第二電荷轉(zhuǎn)移電路32。其中，第一電荷轉(zhuǎn)移電路31包括一第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單兀31a ;以及一第一取樣電容Cl，而第二電荷轉(zhuǎn)移電路32則包括一第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a ;以及一第二取樣電容C2。如圖IB所示，第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元31a，其可以為一第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路31b，例如可以是加權(quán)電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器或R-2R梯形式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路31b的電壓輸入端可進一步接收一第一上限電壓及一第一下限電壓，使第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路31b的輸出電壓的范圍介于第一上限電壓及第一下限電壓之間。第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路31b的輸入端(即控制端)電性連接于控制信號產(chǎn)生單元22的第二輸出端02，以受控制信號的控制，并根據(jù)控制信號調(diào)整其輸出的電壓大小進而輸出一第一模擬電壓。如圖IA所不,第一取樣電容Cl,其具有一第一端點Pl及一第二端點P2,其中第一端點Pl電性連接于第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元31a的輸出端，而第二端點P2則電性連接于電壓比較單兀21的第一輸入端II。換言之,第一取樣電容Cl電性連接于電壓比較單兀21的第一輸入端Il及第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元31a的輸出端之間。又如圖IB所示，第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路31b的輸出端借由一第二開關(guān)S2選擇性電性連接于第一取樣電容Cl的第一端點P1，并且第一端點Pl又借由一第三開關(guān)S3選擇性電性連接于一第一參考電壓源13a,以接收一第一參考電壓。也就是說,可借由切換第二開關(guān)S2及第三開關(guān)S3,使第一取樣電容Cl與第一參考電壓源13a電性連接或是使第一取樣電容Cl與第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路31b電性連接。
同理，第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a，其可以為一第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路32b，同樣可以借由加權(quán)電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器或R-2R梯形式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)，第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路32b的電壓輸入端接收一第二上限電壓及一第二下限電壓，而第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路32b的輸出電壓的范圍是介于第二上限電壓及第二下限電壓之間。第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a的輸入端(即控制端)電性連接于控制信號產(chǎn)生單元22的第三輸出端03，以受控制信號的控制，并根據(jù)控制信號使得第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路32b輸出一第二模擬電壓。如圖IA所示，第二取樣電容C2，其具有一第三端點P3以及一第四端點P4，其中第三端點P3電性連接于第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a的輸出端，而第四端點P4則電性連接于電壓比較單元21的第二輸入端12。也就是說，第二取樣電容C2電性連接于電壓比較單元21的第二輸入端12及第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a的輸出端。此外，請參閱圖IB所示，第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路32b的輸出端也可借由一第四開關(guān)S4選擇性電性連接于第二取樣電容C2的第三端點P3，并且第三端點P3又借由一第五開關(guān)S5選擇性電性連接于一第二參考電壓源13b,以接收一第二參考電壓。也就是說，可借由切換第四開關(guān)S4及第五開關(guān)S5，使第二取樣電容C2與第二參考電壓源13b電性連接或是使第二取樣電容C2與第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路32b電性連接。又如圖IB所示，第一選擇單元11包括一第六開關(guān)S6以及一第七開關(guān)S7，而第二選擇單元12包括一第八開關(guān)S8以及一第九開關(guān)S9。其中，第六開關(guān)S6串接于電壓比較單元21的第一輸入端II，第七開關(guān)S7串接于第六開關(guān)S6，第七開關(guān)S7與第六開關(guān)S6之間具有一第一節(jié)點NI。第八開關(guān)S8串接于電壓比較單元21的第二輸入端12，第九開關(guān)S9則串接于第八開關(guān)S8，并且在第九開關(guān)S9與第八開關(guān)S8之間具有一第二節(jié)點N2，而且待測電容40的一端電性連接于第一節(jié)點NI，而另一端則電性連接于第二節(jié)點N2。如圖IC所示，第一選擇單元11及第二選擇單元12也分別可以是一多工器可從多個待測電容40中選擇某一待測電容40進行運作。也就是說，當有多個待測電容40時，可借由多工器選擇一欲量測或偵測的待測電容40與信號處理控制模塊20電性連接。此外，信號處理控制模塊20還可以進一步包括至少一模擬信號處理電路23，其串聯(lián)于第一開關(guān)SI與電壓比較單元21之間，可用以濾除所接收到的信號中的雜訊，以提高電容感測的準確度。模擬信號處理電路23包括一模擬式濾波器23a及一可調(diào)程序化放大器23b，其中模擬式濾波器23a及可調(diào)程序化放大器23b彼此相互串接且串接順序不受限制。舉例來說，模擬式濾波器23a的輸入端可串接于第一開關(guān)SI，而其輸出端又串接于可調(diào)程序化放大器23b的輸入端，可調(diào)程序化放大器23b的輸出端又串接于電壓比較單元21，亦即可調(diào)程序化放大器23b電性連接于模擬式濾波器23a及電壓比較單元21之間(串接順序如圖IC所示)。或是，可調(diào)程序化放大器23b的輸入端串接于第一開關(guān)SI，而其輸出端則串接至模擬式濾波器23a的輸入端，模擬式濾波器23a的輸出端再分別串接至電壓比較單元21的第一輸入端Il及第二輸入端12，使得模擬式濾波器23a串接于可調(diào)程序化放大器23b及電壓比較單元21之間(圖未示)如圖IB所示，電容量測電路結(jié)構(gòu)可進一步包括一控制模塊50，其用以控制第一選擇單元11及第二選擇單元12，使待測電容40可以選擇性地與第一輸入端Il及第二輸入端12電性連接，并且控制模塊50又控制第一開關(guān)SI、第二開關(guān)S2、第三開關(guān)S3、第四開關(guān)S4及第五開關(guān)S5，以使得電容量測電路結(jié)構(gòu)可在充電階段及電荷轉(zhuǎn)移階段間進行切換。如圖2A所示，在充電階段時，控制模塊50使第一開關(guān)SI、第三開關(guān)S3、第五開關(guān)S5、第七開關(guān)S7及第九開關(guān)S9處于“0N”的狀態(tài)，且使第二開關(guān)S2、第四開關(guān)S4、第六開關(guān)S6及第八開關(guān)S8處于“OFF”的狀態(tài)，借此使待測電容40與信號處理控制模塊20及電荷轉(zhuǎn)移模塊30(請同時參閱圖1A)隔離，并使得待測電容40的兩端與兩電壓源13電性連接，以通過電壓源13使待測電容40充電。于此同時，電荷轉(zhuǎn)移模塊30也與信號處理控制模塊20隔離，并借由第一參考電壓源13a及第二參考電壓源13b分別對第一取樣電容Cl及第二取樣電容C2充電。接著，如圖2B所示，在電荷轉(zhuǎn)移階段，控制模塊50使第二開關(guān)S2、第四開關(guān)S4、第六開關(guān)S6及第八開關(guān)S8處于“0N”的狀態(tài)，且使第一開關(guān)SI、第三開關(guān)S3、第五開關(guān)S5、第七開關(guān)S7及第九開關(guān)S9處于“OFF”的狀態(tài)。此時，待測電容40、第一取樣電容Cl及第二取樣電容C2形成一電容分壓回路，而第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元31a及第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a則受控制信號產(chǎn)生單元22的控制對此電容分壓回路偏壓，以調(diào)整第一取樣電容Cl及第二取樣電容C2上的偏壓，進而使待測電容40上的電荷轉(zhuǎn)移至第一取樣電容Cl及第二取樣電容C2。由于第一輸入端Il及第二輸入端12間之電差壓即為待測電容40兩端的電壓差，因此當電壓比較單元21所輸出的電壓比較信號不為零電位，則表示待測電容40兩端間仍存在有電壓差時，即代表著待測電容40上的電荷尚未完全轉(zhuǎn)移至第一取樣電容Cl及第二取樣電容C2，所以控制信號產(chǎn)生單元22所輸出的控制信號仍會調(diào)整第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元31a及第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a所產(chǎn)生的電壓值，進而調(diào)整待測電容40兩端的電壓差，以達到電容偵測的目的。因此，可通過調(diào)整第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元31a及第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a的輸出電壓，以改變待測電容40兩端的電位差，而直到待測電容40兩端的電位差為零或趨近零時，待測電容40的電容值可根據(jù)下列公式計算Cx = [ (Ca*Cb) / (V3-V4) ] * [ (Vp-Vq) / (Ca+Cb)]其中，Cx為待測電容40的電容值；Ca及Cb分別為第一取樣電容Cl及第二取樣電容C2的電容值；V3及V4分別為待測電容40兩端兩電壓源13的電壓值；以及Vp及Vq分別為第一端點Pl及第三端點P3的電壓值(即第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元31a及第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a的輸出電壓值)。如圖3所示，并請同時參閱圖1A，在充電階段，控制模塊50使第一開關(guān)SI、第三開關(guān)S3、第五開關(guān)S5、第七開關(guān)S7及第九開關(guān)S9處于“0N”的狀態(tài)，控制信號產(chǎn)生單元22即受起始信號STAR的控制，并且在進入電荷轉(zhuǎn)移階段時，控制模塊50使第二開關(guān)S2、第四開關(guān)S4、第六開關(guān)S6、第八開關(guān)S8處于“ON”的狀態(tài)，控制信號產(chǎn)生單元22受到時脈信號CLK及電壓比較單元21輸出的電壓比較信號的控制，以適時地改變其控制信號并使得第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元31a及第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a輸出特定的電壓。如圖4所示，也請同時參閱圖1A，當以逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器作為控制信號產(chǎn)生單元22時，控制信號產(chǎn)生單元22可逐次調(diào)整輸出的控制信號，以調(diào)整第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元31a及第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a產(chǎn)生的電壓，進而調(diào)節(jié)第一輸入端11及第二輸入端12所接收到的電壓 差，并借此使電壓比較信號在第N+1周期時較第N周期時更趨近于一特定值，其中特定值可以為零電位或一極趨近于零的電位。第二實施例圖5A是本發(fā)明第二實施例的一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5B是本發(fā)明第二實施例的另一實施形態(tài)的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5C是本發(fā)明第二實施例又一實施形態(tài)的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6是本發(fā)明第二實施例再一實施形態(tài)的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖5A所不,本發(fā)明第二實施例為一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其包括一第一選擇模塊10’ ；一初級信號處理模塊60 ;以及至少一次級信號處理模塊70。本實施例的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，是用管道電路(pipeline circuit)以多工方式偵測至少一待測電容40的電容值大小或電容值的變化。且本實施例利用串接多個信號處理模塊60、70，可加快偵測待測電容40電容值的速度，并使得單位時間內(nèi)偵測的電容值數(shù)目增加。第一選擇模塊10’，其功能、作用方式及產(chǎn)生的結(jié)果或功效，與第一實施例中選擇模塊各實施形態(tài)相同，第一選擇模塊10’包括一第一選擇單元11及一第二選擇單元12，其中待測電容40電性連接于第一選擇單元11及第二選擇單元12之間，而第一選擇單元11及第二選擇單元12的一端同樣分別與兩電壓源13電性連接。待測電容40可借由切換第一選擇單元11及第二選擇單元12與兩電壓源13電性連接，并通過兩電壓源13使待測電容40充電。待測電容40又可借由第一選擇單元11及第二選擇單元12電性連接于初級信號處理模塊60，因此可通過切換第一選擇單元11及第二選擇單元12使待測電容40與初級信號處理模塊60電性連接。初級信號處理模塊60,其包括一初級信號處理控制模塊61 ;以及一初級電荷轉(zhuǎn)移模塊30’。初級信號處理控制模塊61，其功能、作用方式及產(chǎn)生的結(jié)果或功效，與第一實施例中信號處理控制模塊各實施形態(tài)相同。初級信號處理控制模塊61的輸入端與第一選擇單元11及第二選擇單元12電性連接，且初級信號處理模塊60的輸出端用以輸出一初級控制信號。初級信號處理控制模塊61又包括一初級電壓比較單兀61a ;—第一開關(guān)SI ;以及一初級控制信號產(chǎn)生單元61b。初級電壓比較單兀61a,其具有一第一輸入端Il ;一第二輸入端12 ;以及一第一輸出端01。其中，第一輸入端Il電性連接于第一選擇單兀11的一端，而第二輸入端12也電性連接于第二選擇單元12的一端，因此使得待測電容40可通過第一選擇單元11及第二選擇單元12與初級電壓比較單元61a的第一輸入端Il及第二輸入端12電性連接，進而比較待測電容40兩端的電壓,再由第一輸出端Ol據(jù)此輸出一第一電壓比較信號。
第一開關(guān)SI，其電性連接于初級電壓比較單元61a的第一輸入端11及第二輸入端12之間，當?shù)谝婚_關(guān)SI為“0N”時，即使得第一輸入端Il及第二輸入端12短路，借此消除電路中的偏移電位。初級控制信號產(chǎn)生單元61b，其可以為一快閃式(Flash)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器或一逐次逼近型(SAR)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其具有一第三輸入端13 ;以及一第二輸出端02及一第三輸出端03。其中，第三輸入端13電性連接于初級電壓比較單元61a的第一輸出端01，并用以接收第一電壓比較信號，而第二輸出端02及第三輸出端03，則用以分別輸出初級控制信號，該初級控制信號為一數(shù)字信號。如圖5C所示，初級信號處理控制模塊61又進一步包括至少一第一模擬信號處理電路62，其串聯(lián)于第一開關(guān)SI與初級電壓比較單元61a之間，用以濾除信號中的雜訊，可提升感測待測電容40兩端電壓的準確度。第一模擬信號處理電路62包括一第一模擬式濾波器62a ;以及一第一可調(diào)程序化放大器62b，其中第一模擬式濾波器62a及第一可調(diào)程序化放大器62b彼此相互串接且串接順序不受限制。舉例來說，第一模擬式濾波器62a的輸入端可串接于第一開關(guān)SI，而其輸出端又串接于第一可調(diào)程序化放大器62b的輸入端，第一可調(diào)程序化放大器62b的輸出端又串接于初級電壓比較單元61a，亦即第一可調(diào)程序化放大器62b電性連接于第一模擬式濾波器62a及初級電壓比較單元61a之間(串接順序如圖5C所示)。或是，第一可調(diào)程序化放大器62b的輸入端串接于第一開關(guān)SI,而其輸出端則串接至第一模擬式濾波器62a的輸入端，第一模擬式濾波器62a的輸出端再分別串接至第一初級電壓比較單元61a的第一輸入端Il及第二輸入端12，使得第一模擬式濾波器62a串接于第一可調(diào)程序化放大器62b及初級電壓比較單元61a之間(圖未示)。請再參閱圖5A所示，初級電荷轉(zhuǎn)移模塊30’，其功能、作用方式及產(chǎn)生的結(jié)果或功效，與第一實施例中電荷轉(zhuǎn)移模塊各實施形態(tài)相同。初級電荷轉(zhuǎn)移模塊30’包括一第一電荷轉(zhuǎn)移電路31 ;以及一第二電荷轉(zhuǎn)移電路32。其中，初級電荷轉(zhuǎn)移模塊30’的輸入端接收初級控制信號，其輸出端電性連接于初級信號處理控制模塊61的輸入端。第一電荷轉(zhuǎn)移電路31,其包括一第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單兀31a ;以及一第一取樣電容Cl,而第二電荷轉(zhuǎn)移電路32，其包括一第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a ;以及一第二取樣電容C2。第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元31a，其輸入端電性連接于初級控制信號產(chǎn)生單元61b的第二輸出端02，并用以接收初級控制信號。此外，請同時參閱圖5B所示，第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元31a可以是一第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路31b，例如可以是加權(quán)電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器或R-2R梯形式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。再者，第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路31b的電壓輸入端能接收一第一上限電壓及一第一下限電壓，使第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路31b的輸出電壓范圍介于第一上限電壓及第一下限電壓之間，而第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路31b的控制端(即輸入端)電性連接于第二輸出端02以受初級控制信號控制，并根據(jù)初級控制信號控制使第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路31b輸出一第一模擬電壓。如圖5A及圖5B所不,第一取樣電容Cl,其具有一第一端點Pl ;以及一第二端點P2。第一端點Pl電性連接于第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元31a的輸出端，而第二端點P2則電性連接于第一輸入端II。又請參閱圖5B所示，第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路31b的輸出端可借由第二開關(guān)S2選擇性電性連接于第一端點Pl，第一端點Pl又可再借由一第三開關(guān)S3選擇性電性連接于一第一參考電壓源13a,以接收一第一參考電壓。第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a，其控制端(即輸入端)電性連接于第三輸出端03用以接收初級控制信號。又請參閱圖5B所示，第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a可以為一第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路32b，也同樣可通過加權(quán)電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器或R-2R梯形式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)。第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路32b電壓輸入端能接收一第二上限電壓及一第二下限電壓，使得輸出電壓范圍介于第二上限電壓及第二下限電壓之間，并且第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路32b的控制端(即輸入端)電性連接于第三輸出端03以受初級控制信號控制，以使第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路32b輸出一第二模擬電壓。如圖5A及圖5B所示，第二取樣電容C2，其具有一第三端點P3 ;以及一第四端點P4。第三端點P3電性連接于第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a的輸出端，而第四端點P4則電性連接于第二輸入端12。此外，請參閱圖5B所示，第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路32b的輸出端同樣借由第四開關(guān)S4選擇性電性連接于第三端點P3，并且第三端點P3再借由第五開關(guān)S5選擇性電性連接于一第二參考電壓源13b,以接收一第二參考電壓。如圖5B所示，第一選擇單元11包括一第六開關(guān)S6 ;以及一第七開關(guān)S7，而第二選擇單元12包括一第八開關(guān)S8 ；以及一第九開關(guān)S9。第六開關(guān)S6串接于初級電壓比較單元61a的第一輸入端II，第七開關(guān)S7則串接于第六開關(guān)S6并電性連接至電壓源13，此外第六開關(guān)S6及第七開關(guān)S7之間具有一第一節(jié)點NI。同理，第八開關(guān)S8串接于初級電壓比較單元61a的第二輸入端12，第九開關(guān)S9則串接于第八開關(guān)S8并與電壓源13電性連接(請參閱圖5A)，第八開關(guān)S8及第九開關(guān)S9之間同樣形成一第二節(jié)點N2，因此待測電容40的一端電性連接于第一節(jié)點NI，而另一端則電性連接于第二節(jié)點N2。再者，請參閱圖5C所示，第一選擇單元11及第二選擇單元12可分別為一多工器，以選擇性電性連接于待測電容40。亦即，當有多個待測電容40時，可借由多工器使欲量測或偵測的待測電容40與初級電壓比較單元61a的第一輸入端Il及第二輸入端12電性連接。如圖5A所不,次級信號處理模塊70,其包括一第二選擇模塊10”；一次級信號處理控制模塊71 ；以及一次級電荷轉(zhuǎn)移模塊30”。多工電容量測電路借由初級信號處理模塊60與至少一個次級信號處理模塊70串接的方式，以達到快速偵測待測電容40的電容值的目的。因此，每一次級信號處理模塊70依序彼此串接，多個次級信號處理模塊70中第一級的次級信號處理模塊70串接于初級信號處理模塊60，而第二級的次級信號處理模塊70再串接于第一級的次級信號處理模塊70，串接的數(shù)量可依照使用者的需求而改變。 如圖5A所示，第二選擇模塊10”包括一第三選擇單元14及一第四選擇單元15。其中，第三選擇單元14及第四選擇單元15之間電性連接有一轉(zhuǎn)移電容41，且同樣是通過切換第三選擇單元14及第四選擇單元15以對轉(zhuǎn)移電容41進行充電或電荷轉(zhuǎn)移的動作。其中，第二選擇模塊10”的輸入端電性連接于前一級的初級信號處理控制模塊61的輸入端11、12或前一級的次級信號處理控制模塊71的輸入端(如圖6所示)。更具體的說明，第一級的次級信號處理模塊70中，第三選擇單元14電性連接于第一選擇單元11的一端，以與初級信號處理控制模塊61的第一輸入端Il電性連接，而第四選擇單兀15則電性連接于第二選擇單元12的一端，以與初級信號處理控制模塊61的第二輸入端12電性連接。第二級或以上的次級信號處理模塊70中，其第三選擇單元14電性連接于前一級的次級信號處理模塊70的第三選擇單元14，而第四選擇單元15則電性連接于前一級的次級信號處理模塊70的第四選擇單元15。每一次級信號處理控制模塊71包括一次級電壓比較單元71a ;—第十開關(guān)SlO ；以及一次級控制信號產(chǎn)生單元7 1b。其中，次級信號處理控制模塊71的輸入端與第二選擇模塊10”電性連接，且其輸出端可輸出一次級控制信號。次級電壓比較單元71a，其具有一第四輸入端14 ;一第五輸入端15 ;以及一第四輸出端04。第四輸入端14串聯(lián)于第三選擇單元14的一端，而第五輸入端15則串聯(lián)于第四選擇單元15的另一端，也因此轉(zhuǎn)移電容41可借由第四輸入端14及第五輸入端15，與次級電壓比較單元71a電性連接，進而比較轉(zhuǎn)移電容41兩端的電壓，再通過第四輸出端04據(jù)此輸出一第二電壓比較信號。第十開關(guān)S10，其電性連接于第四輸入端14及第五輸入端15之間，當?shù)谑_關(guān)SlO為“0N”時，即使得第四輸入端14及第五輸入端15短路，以借此消除電路中的偏移電位。次級控制信號產(chǎn)生單元71b，可以是一快閃式(Flash)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器或一逐次逼近型(SAR)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。次級控制信號產(chǎn)生單元71b具有一第六輸入端16 ;以及一第五輸出端05及一第六輸出端06。第六輸入端16電性連接于第四輸出端04以接收第二電壓比較信號，而第五輸出端05及第六輸出端06則用以分別輸出次級控制信號,該次級控制信號為數(shù)字信號。同理，如圖5C所示，次級信號處理控制模塊71同樣可進一步包括至少一第二模擬信號處理電路72，第二模擬信號處理電路72可串聯(lián)于第十開關(guān)SlO與次級電壓比較單元71a之間，用以濾除信號中的雜訊，以提升轉(zhuǎn)移電容41兩端所測得的電壓準確度。第二模擬信號處理電路72包括一第二模擬式濾波器72a ;以及一第二可調(diào)程序化放大器72b，其中第二模擬式濾波器72a及一第二可調(diào)程序化放大器72b彼此相互串接且串接順序不受限制。舉例來說，第二模擬式濾波器72a的輸入端可串接于第十開關(guān)S10，而其輸出端則電性連接至第二可調(diào)程序化放大器72b的輸入端，亦即第二可調(diào)程序化放大器72b電性連接于第二模擬式濾波器72a及次級電壓比較單元71a之間(圖未示)。或是，第二可調(diào)程序化放大器72b的輸入端可串接于第十開關(guān)S10，而其輸出端則電性連接至第二模擬式濾波器72a的輸入端，第二模擬式濾波器72a的輸出端再分別電性連接至次級電壓比較單元71a，使得第二模擬式濾波器72a電性連接于第二可調(diào)程序化放大器72b及次級電壓比較單元71a之間(串接順序如圖5C所示)。次級電荷轉(zhuǎn)移模塊30”的輸入端接收前一級輸出的初級控制信號(如圖5A所示)或前一級輸出的次級控制信號(如圖6所示)，次級電荷轉(zhuǎn)移模塊30”的輸出端電性連接于次級信號處理控制模塊71的輸入端。第一級的次級電荷轉(zhuǎn)移模塊30”，其包括一第三電荷轉(zhuǎn)移電路33 ;以及一第四電荷轉(zhuǎn)移電路34。第三電荷轉(zhuǎn)移電路33，其包括一第三可調(diào)式電壓供應(yīng)單元33a ;以及第三取樣電容C3，而第四電荷轉(zhuǎn)移電路34，其也包括一第四可調(diào)式電壓供應(yīng)單元34a ；以及一第四取樣電容C4。第三可調(diào)式電壓供應(yīng)單元33a，其輸入端電性連接于第二輸出端02，以接收初級控制信號產(chǎn)生單元61b所輸出的初級控制信號。同理，第四可調(diào)式電壓供應(yīng)單元34a的輸入端電性連接于第三輸出端03，同樣用以接收初級控制信號。
又請同時參閱圖5B所示，第三取樣電容C3，其具有一第五端點P5 ；以及一第六端點P6，而第四取樣電容C4，其具有一第七端點P7;以及一第八端點P8。其中，第五端點P5及第七端點P7分別借由一開關(guān)選擇性地電性連接于第三可調(diào)式電壓供應(yīng)單元33a及第四可調(diào)式電壓供應(yīng)單元34a的輸出端，而第五端點P5與第七端點P7又同樣通過開關(guān)選擇性地電性連接于一參考電壓源13c，參考電壓源13c可依照串接的取樣電容C3、C4所需以輸出參考電壓。此外，第六端點P6及第八端點P8分別電性連接于第四輸入端14及第五輸入端15。如圖6所示，除第一級的次級電荷轉(zhuǎn)移模塊30”外，每一級次級電荷轉(zhuǎn)移電路包括一第五電荷轉(zhuǎn)移電路35 ;以及一第六電荷轉(zhuǎn)移電路36。第五電荷轉(zhuǎn)移電路35,其包括一第五可調(diào)式電壓供應(yīng)單元35a ；以及一第五取樣電容C5，而第六電荷轉(zhuǎn)移電路36，其包括一第六可調(diào)式電壓供應(yīng)單元36a ;以及第六取樣電容C6。 第五可調(diào)式電壓供應(yīng)單元35a，其輸入端電性連接于前一級次級控制信號產(chǎn)生單元71b的第五輸出端05，以接收前一級次級控制信號產(chǎn)生單元71b所輸出的次級控制信號。同理，第六可調(diào)式電壓供應(yīng)單元36a的輸入端電性連接于前一級次級控制信號產(chǎn)生單元71b的第六輸出端06，以接收次級控制信號。第五取樣電容C5,其具有一第九端點P9 ;以及一第十端點P10,而第六取樣電容C6，其具有一第i^一端點Pll ;以及一第十二端點P12。第九端點P9及第i^一端點Pll分別借由開關(guān)選擇性地電性連接于第五可調(diào)式電壓供應(yīng)單元35a及第六可調(diào)式電壓供應(yīng)單元36a的輸出端，而第九端點P9與第十一端點Pll又同樣分別通過開關(guān)選擇性地電性連接于參考電壓源13c，而參考電壓源13c可依照串接的取樣電容C5、C6所需以輸出參考電壓。此外，第十端點PlO及第十二端點P12則同樣分別電性連接于本級的次級電壓比較單元71a’的第四輸入端14’及第五輸入端15’。第三至第六可調(diào)式電壓供應(yīng)單元33a、34a、35a、36a都可以通過加權(quán)電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器或R-2R梯形式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)，且其電壓輸入端同樣接收一上限電壓及一下限電壓，使得輸出電壓范圍介于上限電壓及下限電壓之間，并且第三至第六可調(diào)式電壓供應(yīng)單元33a、34a、35a、36a的控制端(即輸入端)受初級控制信號或次級控制信號的控制，以使第三至第六可調(diào)式電壓供應(yīng)單元33a、34a、35a、36a輸出一模擬電壓。如圖6所示，多工電容量測電路結(jié)構(gòu)可進一步包括一控制模塊50，其用以控制第一選擇單元11、第二選擇單元12及每一第二選擇模塊10”中一第三選擇單元14及一第四選擇單元15的開關(guān)狀態(tài)，使待測電容40或轉(zhuǎn)移電容41可以選擇性地與第一、第二、第四及第五輸入端II、12、14、14’、15、15’電性連接，并且控制模塊50同樣可以控制電荷轉(zhuǎn)移電路中的開關(guān)，以使得多工電容量測電路結(jié)構(gòu)可在充電階段及電荷轉(zhuǎn)移階段間進行切換。圖7A是本發(fā)明第二實施例在第一充電階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7B是本發(fā)明第二實施例在第一電荷轉(zhuǎn)移階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7C是本發(fā)明第二實施例在第二充電階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7D是本發(fā)明第二實施例在第二電荷轉(zhuǎn)移階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7E是本發(fā)明第二實施例在第三充電階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7F是本發(fā)明第二實施例在第三電荷轉(zhuǎn)移階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7G是本發(fā)明第二實施例在第四充電階段的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7H是本發(fā)明第二實施例在第四電荷轉(zhuǎn)移階段的電路結(jié)構(gòu)的不意圖。 如圖7A所示，在第一充電階段時，控制模塊50切換第一開關(guān)SI、第三開關(guān)S3、第五開關(guān)S5、第七開關(guān)S7及第九開關(guān)S9，使其處于“0N”的狀態(tài)，同時間第二開關(guān)S2、第四開關(guān)S4、第六開關(guān)S6及第八開關(guān)S8及次級信號處理模塊70、70’、70”中所有開關(guān)皆處于“OFF”的狀態(tài)，因而使得待測電容40與初級信號處理模塊60是分離的。其中，待測電容40可借由電壓源(圖未示)充電，此外，由于第二開關(guān)S2及第四開關(guān)S4處于“OFF”的狀態(tài)，使初級信號處理控制模塊61與第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元31a和第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a處于電性隔離的狀態(tài)，并由第一參考電壓源13a及第二參考電壓源13b分別對第一取樣電容Cl及第二取樣電容C2進行充電。請同時參閱圖7B所示，繼續(xù)在第一電荷轉(zhuǎn)移階段中，控制模塊50切換第二開關(guān)
52、第四開關(guān)S4、第六開關(guān)S6及第八開關(guān)S8至“0N”的狀態(tài)，反之第一開關(guān)SI、第三開關(guān)
53、第五開關(guān)S5、第七開關(guān)S7及第九開關(guān)S9及次級信號處理模塊70、70’、70”的所有開關(guān)皆處于“OFF”的狀態(tài)。此時，待測電容40、第一取樣電容Cl及第二取樣電容C2形成一電容分壓回路，而第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元31a及第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a再借由初級控制信號，以調(diào)整第一取樣電容Cl及第二取樣電容C2上的偏壓，使待測電容40的電荷轉(zhuǎn)移至第一取樣電容Cl及第二取樣電容C2。由于初級電壓比較單元61a所輸出一第一電壓比較信號仍表示第一輸入端Il及第二輸入端12間存在有電壓差，也代表著待測電容40上的電荷未完全轉(zhuǎn)移至第一取樣電容Cl及第二取樣電容C2，故初級控制信號產(chǎn)生單元61b又產(chǎn)生初級控制信號以調(diào)整第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元31a及第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元32a產(chǎn)生的電壓值，以進而調(diào)控第一取樣電容Cl及第二取樣電容C2兩端的電壓差，并達到偵測待測電容40的目的。其中，待測電容40的計算公式請參閱第一實施例所示。如圖7C所示，由于僅借由一次的電荷轉(zhuǎn)移階段難以使第一輸入端Il及第二輸入端12的電壓差趨近特定值，因此需進行第二充電階段，同時間為了能再偵測待測電容40所產(chǎn)生新的電容值，故初級控制信號產(chǎn)生單元61b接收第一電壓比較信號后，將初級控制信號傳送至第三可調(diào)式電壓供應(yīng)單元33a或第四可調(diào)式電壓供應(yīng)單元34a，并將第一輸入端Il及第二輸入端12的電壓差轉(zhuǎn)移至次級信號處理模塊70的轉(zhuǎn)移電容41，使得調(diào)整第一輸入端Il及第二輸入端12電壓差的動作，進一步交由次級信號處理模塊70。在第二充電階段中，控制模塊50切換第一級的次級信號處理模塊70中第三選擇單元14及第四選擇單元15，使第一輸入端Il及第二輸入端12電性連接至轉(zhuǎn)移電容41，因而使得第一輸入端Il及第二輸入端12的電壓差傳輸至第一級的次級信號處理模塊70中的轉(zhuǎn)移電容41，也等同于第一取樣電容Cl及第二取樣電容C2對轉(zhuǎn)移電容41進行充電。同時間控制模塊50還使第三取樣電容C3及第四取樣電容C4串聯(lián)并且電性連接于參考電壓源13c以進行充電，并為第二電荷轉(zhuǎn)移階段作準備。如圖7D所示，第二電荷轉(zhuǎn)移階段中，控制模塊50再次切換第三選擇單元14及第四選擇單元15，使轉(zhuǎn)移電容41電性連接至第四輸入端14及第五輸入端15，并且控制模塊50還使第三可調(diào)式電壓供應(yīng)單元33a電性連接至第三取樣電容C3及第四可調(diào)式電壓供應(yīng)單元34a電性連接至第四取樣電容C4，再根據(jù)初級控制信號以調(diào)整第三取樣電容C3及第四取樣電容C4上的偏壓，使轉(zhuǎn)移電容41的電荷得以轉(zhuǎn)移至取樣電容C3、C4。
接著，由次級電壓比較單元71a比較第四輸入端14及第五輸入端15的電壓差，再借由第四輸出端04輸出第二電壓比較信號，雖然第一級次級信號處理模塊70中的轉(zhuǎn)移電容41兩端仍存在有電壓差，但第一級次級電壓比較單元7Ia所輸出的第二電壓比較信號會比第一電壓比較信號更趨近于一特定值。又如圖7E所示，第三充電階段中，控制模塊50切換第二級的次級信號處理模塊70’中第十開關(guān)S10’為“0N”的狀態(tài)，并將第一級的次級信號處理模塊70的第四輸入端14及第五輸入端15與第二級的次級信號處理模塊70’的轉(zhuǎn)移電容41’電性連接，使第一級的次級信號處理模塊70的第三取樣電容C3及第四取樣電容C4再對第二級的轉(zhuǎn)移電容41’充電，同時間控制模塊50還使第五取樣電容C5及第六取樣電容C6串聯(lián)并與參考電壓源13c電性連接以充電。如圖7F所示，第三電荷轉(zhuǎn)移階段中，轉(zhuǎn)移電容41’與第五取樣電容C5及第六取樣電容C6電性連接，并借由第五可調(diào)式電壓供應(yīng)單元35a與第六可調(diào)式電壓供應(yīng)單元36a產(chǎn)生的電壓值，使轉(zhuǎn)移電容41’將電荷轉(zhuǎn)移至第五取樣電容C5及第六取樣電容C6，第二級的次級電壓比較單元71a’會再產(chǎn)生比第一級的次級電壓比較單元71a更趨近于特定值的第二電壓比較信號。如圖7G所示，相似于上述充電階段，第四充電階段借由將第三級的次級信號處理模塊70”中的轉(zhuǎn)移電容41”與第二級的次級信號處理模塊70’的第四輸入端14’及第五輸入端15’電性連接，以將第二級的次級信號處理模塊70’的第四輸入端14’及第五輸入端15’兩端的電壓差傳送至轉(zhuǎn)移電容41”，而第十開關(guān)S10”呈“0N”的狀態(tài)，使第五取樣電容C5’及第六取樣電容C6’串聯(lián)并與參考電壓源13c電性連接以進行充電。如圖7H所示，第四電荷轉(zhuǎn)移階段，轉(zhuǎn)移電容41”與第五取樣電容C5’及第六取樣電容C6’電性連接以進行電荷轉(zhuǎn)移，再由次級電壓比較單元71a”產(chǎn)生的第二電壓比較信號輸入次級控制信號產(chǎn)生單元71b”，最終由次級控制信號產(chǎn)生單元71b”產(chǎn)生的信號又會更趨近于特定值，其中特定值可以為零電位或一極趨近于零的電位。圖8是本發(fā)明第二實施例逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的信號時序圖。圖9是本發(fā)明第二實施例快閃式模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的信號時序圖。圖10是本發(fā)明第一實施例及第二實施例的信號時序的對照圖。如圖8及圖9所示，當逐次逼近型(SAR)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器作為控制信號產(chǎn)生單元時，控制信號產(chǎn)生單元逐次調(diào)整電壓值，而快閃式(Flash)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器作為控制信號產(chǎn)生單元，每一控制信號的電壓調(diào)整是相對快速的，因此逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器相較于快閃式模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器須耗費較多的時間單位。如圖10所示，當使用多工電容量測電路結(jié)構(gòu)偵測待測電容時，由于串接多個信號處理模塊，使得量測四個待測電容40a、40b、40c、40d時，若使用逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器需十四個單位時間，而使用快閃式模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器只需要十一個單位時間，因此使用多工電容量測電路結(jié)構(gòu)可大幅提升多個待測電容時電容值的量測效率。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等 同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，用以偵測至少一待測電容，其特征在于其包括 一選擇模塊，其包括一第一選擇單元及一第二選擇單元，其中該待測電容電性連接于該第一選擇單元及該第二選擇單元之間； 一信號處理控制模塊，其包括 一電壓比較單兀，其具有一第一輸入端，其串聯(lián)于該第一選擇單兀的一端；一第二輸入端，其串聯(lián)于該第二選擇單兀的一端；以及一第一輸出端，其用以輸出一電壓比較信號；一第一開關(guān)，其電性連接于該第一輸入端及該第二輸入端之間；及一控制信號產(chǎn)生單元，其具有一第三輸入端，其電性連接于該第一輸出端以接收該電壓比較信號；以及一第二輸出端及一第三輸出端，用以分別輸出一控制信號；以及一電荷轉(zhuǎn)移模塊，其包括 一第一電荷轉(zhuǎn)移電路，其包括 一第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元，其輸入端電性連接于該第二輸出端用以接收該控制信號；及 一第一取樣電容，其具有一第一端點，其電性連接于該第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單兀的輸出端；以及一第二端點，其電性連接于該第一輸入端 '及一第二電荷轉(zhuǎn)移電路，其包括 一第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元，其輸入端電性連接于該第三輸出端用以接收該控制信號；及 一第二取樣電容，其具有一第三端點，其電性連接于該第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元的輸出端；以及一第四端點，其電性連接于該第二輸入端； 其中，該控制信號產(chǎn)生單元在第N周期時讀取該電壓比較信號，以決定該控制信號，借此使該電壓比較信號在第N+1周期時較該第N周期時更趨近于一特定值，其中該N為正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單兀為一第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，其電壓輸入端接收一第一上限電壓及一第一下限電壓，并且該第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的控制端電性連接于該第二輸出端以受該控制信號控制，以使該第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路輸出一第一模擬電壓，而該第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的該輸出端又借由一第二開關(guān)選擇性電性連接于該第一端點，并且該第一端點又借由一第三開關(guān)選擇性電性連接于一第一參考電壓源，以接收一第一參考電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元為一第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，其電壓輸入端接收一第二上限電壓及一第二下限電壓，并且該第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的控制端電性連接于該第三輸出端以受該控制信號控制，以使該第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路輸出一第二模擬電壓，而該第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的該輸出端又借由一第四開關(guān)選擇性電性連接于該第三端點，并且該第三端點又借由一第五開關(guān)選擇性電性連接于一第二參考電壓源，以接收一第二參考電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的第一選擇單元包括一第六開關(guān)，其串接于該第一輸入端；以及一第七開關(guān)，其串接于該第六開關(guān)；以及該第二選擇單元包括一第八開關(guān)，其串接于該第二輸入端；以及一第九開關(guān)，其串接于該第八開關(guān)，其中該待測電容的一端電性連接于該第六開關(guān)及該第七開關(guān)之間的一第一節(jié)點，且該待測電容的另一端電性連接于該第八開關(guān)及該第九開關(guān)之間的一第二節(jié)點。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的第一選擇單元及該第二選擇單元分別為一多工器，以選擇性電性連接于一該待測電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的信號處理控制模塊進一步包括至少一模擬信號處理電路，其串聯(lián)于該第一開關(guān)與該電壓比較單元之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的模擬信號處理電路包括一模擬式濾波器，其輸入端串接于該第一開關(guān)；以及一可調(diào)程序化放大器，其輸入端串接于該模擬式濾波器的輸出端，該可調(diào)程序化放大器的輸出端串接于該電壓比較單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的模擬信號處理電路包括一可調(diào)程序化放大器，其輸入端串接于該第一開關(guān)；以及一模擬式濾波器，其輸入端串接于該可調(diào)程序化放大器的輸出端，該模擬式濾波器的輸出端串接于該電壓比較單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的控制信號產(chǎn)生單元為一快閃式模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器或一逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其進一步包括一控制模塊，其控制該第一選擇單元及該第二選擇單元，使該待測電容選擇性地與該第一輸入端及該第二輸入端電性連接。
11.一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，用以偵測至少一待測電容，其特征在于其包括 一第一選擇模塊，其包括一第一選擇單元及一第二選擇單元，其中該待測電容電性連接于該第一選擇單元及該第二選擇單元之間； 一初級信號處理模塊，其包括 一初級信號處理控制模塊，其輸入端與該第一選擇單元及該第二選擇單元電性連接，且其輸出端輸出一初級控制信號；及 一初級電荷轉(zhuǎn)移模塊，其輸入端接收該初級控制信號，其輸出端電性連接于該初級信號處理控制模塊的輸入端；以及 至少一次級信號處理模塊，且每一該次級信號處理模塊依序彼此串接，該些次級信號處理模塊中第一級的該次級信號處理模塊串接于該初級信號處理模塊，其中每一該次級信號處理模塊包括 一第二選擇模塊，其輸入端電性連接于前一級的該初級信號處理控制模塊或前一級的一次級信號處理控制模塊的輸入端； 該次級信號處理控制模塊，其輸入端與該第二選擇模塊電性連接，且其輸出端輸出一次級控制信號；以及 一次級電荷轉(zhuǎn)移模塊，其輸入端接收前一級輸出的該初級控制信號或前一級輸出的該次級控制信號，該次級電荷轉(zhuǎn)移模塊的輸出端電性連接于該次級信號處理控制模塊的輸入端。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的初級信號處理控制模塊包括 一初級電壓比較單元，其具有一第一輸入端，其電性連接于該第一選擇單元的一端；一第二輸入端，其串聯(lián)于該第二選擇單兀的一端；以及一第一輸出端，其用以輸出一第一電壓比較信號； 一第一開關(guān)，其電性連接于該第一輸入端及該第二輸入端之間；以及 一初級控制信號產(chǎn)生單元，其具有一第三輸入端，其電性連接于該第一輸出端以接收該第一電壓比較信號；以及一第二輸出端及一第三輸出端，其用以分別輸出該初級控制信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的初級信號處理控制模塊進一步包括至少一第一模擬信號處理電路，其串聯(lián)于該第一開關(guān)與該初級電壓比較單元之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的第一模擬信號處理電路包括一第一模擬式濾波器，其輸入端串接于該第一開關(guān)；以及一第一可調(diào)程序化放大器，其輸入端串接于該第一模擬式濾波器的輸出端，而該第一可調(diào)程序化放大器的輸出端串接于該初級電壓比較單元。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的第一模擬信號處理電路包括一第一可調(diào)程序化放大器，其輸入端串接于該第一開關(guān)；以及一第一模擬式濾波器，其輸入端串接于該第一可調(diào)程序化放大器的輸出端，該第一模擬式濾波器的輸出端串接于該初級電壓比較單元。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的初級控制信號產(chǎn)生單元為一快閃式模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器或一逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的初級電荷轉(zhuǎn)移模塊，包括 一第一電荷轉(zhuǎn)移電路，其包括 一第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元，其輸入端電性連接于該第二輸出端用以接收該初級控制信號；及 一第一取樣電容，其具有一第一端點，其電性連接于該第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單兀的輸出端；以及一第二端點，其電性連接于該第一輸入端；以及 一第二電荷轉(zhuǎn)移電路，其包括 一第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元，其輸入端電性連接于該第三輸出端用以接收該初級控制信號；及 一第二取樣電容，其具有一第三端點，其電性連接于該第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元的輸出端；以及一第四端點，其電性連接于該第二輸入端。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的第一可調(diào)式電壓供應(yīng)單元為一第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，其電壓輸入端接收一第一上限電壓及一第一下限電壓，并且該第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的控制端電性連接于該第二輸出端以受該初級控制信號控制，以使該第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路輸出一第一模擬電壓，又該第一電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的該輸出端又借由一第二開關(guān)選擇性電性連接于該第一端點，并且該第一端點又借由一第三開關(guān)選擇性電性連接于一第一參考電壓源，以接收一第一參考電壓；以及 該第二可調(diào)式電壓供應(yīng)單元為一第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，其電壓輸入端接收一第二上限電壓及一第二下限電壓，并且該第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的控制端電性連接于該第三輸出端以受該初級控制信號控制，以使該第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路輸出一第二模擬電壓，而該第二電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的該輸出端又借由一第四開關(guān)選擇性電性連接于該第三端點，并且該第三端點又借由一第五開關(guān)選擇性電性連接于一第二參考電壓源，以接收一第二參考電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于 其中所述的第一選擇單元包括一第六開關(guān)，其串接于該第一輸入端；以及一第七開關(guān)，其串接于該第六開關(guān)；以及該第二選擇單元包括一第八開關(guān)，其串接于該第二輸入端；以及一第九開關(guān)，其串接于該第八開關(guān)，其中該待測電容的一端電性連接于該第六開關(guān)及該第七開關(guān)之間的一第一節(jié)點，且該待測電容的另一端電性連接于該第八開關(guān)及該第九開關(guān)之間的一第二節(jié)點。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的第二選擇模塊包括一第三選擇單元及一第四選擇單元，且該第三選擇單元及該第四選擇單元之間電性連接有一轉(zhuǎn)移電容。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中在第一級的該次級信號處理模塊中，該第三選擇單元電性連接于該第一選擇單元的一端，而該第四選擇單元則電性連接于該第二選擇單元的一端。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的次級信號處理模塊中，該第三選擇單元電性連接于前一級的該第三選擇單元，而該第四選擇單元則電性連接于前一級的該第四選擇單元。
23.根據(jù)權(quán)利要求11至22中任一權(quán)利要求所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中每一該次級信號處理控制模塊包括 一次級電壓比較單兀，其具有一第四輸入端，其串聯(lián)于該第三選擇單兀的一端；一第五輸入端，其串聯(lián)于該第四選擇單元的一端；以及一第四輸出端，其用以輸出一第二電壓比較信號； 一第十開關(guān)，其電性連接于該第四輸入端及該第五輸入端之間；以及 一次級控制信號產(chǎn)生單元，其具有一第六輸入端，其電性連接于該第四輸出端以接收該第二電壓比較信號；以及一第五輸出端及一第六輸出端，其用以分別輸出該次級控制信號。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的次級信號處理控制模塊進一步包括至少一第二模擬信號處理電路，其串聯(lián)于該第十開關(guān)與該次級電壓比較單元之間。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的第二模擬信號處理電路包括一第二模擬式濾波器，其輸入端串接于該第十開關(guān)；以及一第二可調(diào)程序化放大器，其輸入端串接于該第二模擬式濾波器的輸出端，該第二可調(diào)程序化放大器的輸出端串接于該次級電壓比較單元。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的第二模擬信號處理電路包括一第二可調(diào)程序化放大器，其輸入端串接于該第十開關(guān)；以及一第二模擬式濾波器，其輸入端串接于該第二可調(diào)程序化放大器的輸出端，該第二模擬式濾波器的輸出端串接于該次級電壓比較單元。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的次級控制信號產(chǎn)生單元為一快閃式模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器或一逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中第一級的該次級電荷轉(zhuǎn)移模塊，其包括 一第三電荷轉(zhuǎn)移電路，其包括 一第三可調(diào)式電壓供應(yīng)單元，其輸入端電性連接于該第二輸出端，以接收該初級控制信號；及 一第三取樣電容，其具有一第五端點，其電性連接于該第三可調(diào)式電壓供應(yīng)單元的輸出端；以及一第六端點，其電性連接于該第四輸入端；以及 一第四電荷轉(zhuǎn)移電路，其包括 一第四可調(diào)式電壓供應(yīng)單元，其輸入端電性連接于該第三輸出端，以接收該初級控制信號；及 一第四取樣電容，其具有一第七端點，其電性連接于該第四可調(diào)式電壓供應(yīng)單元的輸出端；以及一第八端點，其電性連接于該第五輸入端。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中除第一級的該次級電荷轉(zhuǎn)移模塊外，每一級該次級電荷轉(zhuǎn)移電路包括 一第五電荷轉(zhuǎn)移電路，其包括 一第五可調(diào)式電壓供應(yīng)單元，其輸入端電性連接于前一級該次級信號處理控制模塊的該第五輸出端，以接收該次級控制信號；及 一第五取樣電容，其具有一第九端點，其電性連接于該第五可調(diào)式電壓供應(yīng)單元的輸出端；以及一第十端點，其電性連接于該第四輸入端；以及 一第六電荷轉(zhuǎn)移電路，其包括 一第六可調(diào)式電壓供應(yīng)單元，其輸入端電性連接于前一級該次級信號處理控制模塊的該第六輸出端，以接收該次級控制信號；及 一第六取樣電容，其具有一第十一端點，其電性連接于該第六可調(diào)式電壓供應(yīng)單元的輸出端；以及一第十二端點，其電性連接于該第五輸入端。
30.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的第一選擇單元及該第二選擇單元分別為一多工器，以選擇性電性連接于一該待測電容。
31.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有電荷轉(zhuǎn)移電路的多工電容量測電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其進一步包括一控制模塊，其控制該第一選擇單元、該第二選擇單元及每一該第二選擇模塊中一第三選擇單元及一第四選擇單元的開關(guān)狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種具有電荷轉(zhuǎn)移電路的電容量測電路結(jié)構(gòu)，其包括選擇模塊；信號處理控制模塊；以及電荷轉(zhuǎn)移模塊。選擇模塊用以電性連接待測電容，并且使待測電容可選擇性地與信號處理控制模塊電性連接，而電荷轉(zhuǎn)移模塊接受信號處理控制模塊輸出的控制信號，以調(diào)整電荷轉(zhuǎn)移模塊中可調(diào)式電壓供應(yīng)單元的輸出電壓，并使得信號處理控制模塊所輸出的電壓比較信號逐漸趨近于某一特定值。借由通過將待測電容的電荷轉(zhuǎn)移至電荷轉(zhuǎn)移電路中的取樣電容，以達到取得待測電容的電容值或是得知待測電容的電容值變化的功效。
文檔編號G01R27/26GK102621395SQ20111003556
公開日2012年8月1日 申請日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月1日
發(fā)明者張寶興, 連政清 申請人:瑞益電子股份有限公司