高精度的電容式開(kāi)關(guān)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種高精度的電容式開(kāi)關(guān)。一種電容式開(kāi)關(guān)，包含驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路、參考電路以及判斷單元。所述驅(qū)動(dòng)電路輸入相同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述檢測(cè)電路和所述參考電路。所述檢測(cè)電路用以根據(jù)電容變化檢測(cè)接觸，當(dāng)未檢測(cè)到所述接觸時(shí)輸出第一信號(hào)且當(dāng)檢測(cè)到所述接觸時(shí)輸出第二信號(hào)。所述參考電路為所述檢測(cè)電路的復(fù)制電路，用以輸出所述第一信號(hào)。所述判斷單元判斷所述檢測(cè)電路的所述第二信號(hào)與所述參考電路的所述第一信號(hào)的相位差。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高精度的電容式開(kāi)關(guān)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是有關(guān)一種開(kāi)關(guān)裝置，更特別有關(guān)一種設(shè)置參考電路以提高檢測(cè)精度的電 容式開(kāi)關(guān)。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)上，開(kāi)關(guān)元件使用機(jī)械式開(kāi)關(guān)以檢測(cè)使用者的按壓或啟閉。然而，傳統(tǒng)的機(jī)械 式開(kāi)關(guān)在經(jīng)過(guò)頻繁使用后，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因電性接觸不良而使得反應(yīng)遲緩或者因彈性元件疲 乏而造成無(wú)法操作的情形。
[0003] 因而業(yè)界提出了電容式開(kāi)關(guān)，其通過(guò)檢測(cè)因觸碰所造成的電容變化，例如檢測(cè)震 蕩頻率改變或充電時(shí)間改變，借此判斷觸碰事件是否發(fā)生。然而，已知電容檢測(cè)電路會(huì)因制 程、操作電壓和溫度的改變而可能產(chǎn)生電性偏移，在操作時(shí)可能出現(xiàn)誤判的情形而降低操 作精度。
[0004] 有鑒于此，本發(fā)明還提出一種電容式開(kāi)關(guān)，其檢測(cè)結(jié)果可與參考電路的輸出相比 較，借此排除制程和操作環(huán)境因素所造成的電性偏移，因而具有較高的檢測(cè)精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種電容式開(kāi)關(guān)，其可排除因制程、操作電壓和溫度所造成的電性偏 移，借此提1?檢測(cè)精度。
[0006] 本發(fā)明提供一種電容式開(kāi)關(guān)，其可比較檢測(cè)電路和參考電路的輸出信號(hào)，借此提 高檢測(cè)精度。
[0007] 本發(fā)明提供一種電容式開(kāi)關(guān)，該一種電容式開(kāi)關(guān)包含驅(qū)動(dòng)電路、至少一個(gè)檢測(cè)電 路、參考電路以和判斷單元。所述驅(qū)動(dòng)電路用以輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。所述檢測(cè)電路用以根據(jù)電 容變化檢測(cè)接觸，當(dāng)未檢測(cè)到所述接觸時(shí)根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出第一信號(hào)且當(dāng)檢測(cè)到所述 接觸時(shí)根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出第二信號(hào)。所述參考電路用以根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出所述第 一信號(hào)；其中，所述參考電路為所述檢測(cè)電路的復(fù)制電路。所述判斷單元用以根據(jù)所述檢測(cè) 電路的所述第二信號(hào)與所述參考電路的所述第一信號(hào)的相位差輸出判斷信號(hào)。
[0008] 本發(fā)明還提供電容式開(kāi)關(guān)，該電容式開(kāi)關(guān)包含驅(qū)動(dòng)電路、第一檢測(cè)電路、第二檢測(cè) 電路、第一判斷單元以及第二判斷單元。所述驅(qū)動(dòng)電路用以輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。所述第一檢測(cè) 電路和所述第二檢測(cè)電路互為復(fù)制電路且用以根據(jù)電容變化檢測(cè)接觸，當(dāng)未檢測(cè)到所述接 觸時(shí)根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出第一信號(hào)且當(dāng)檢測(cè)到所述接觸時(shí)根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出第二 信號(hào)。所述第一判斷單元用以根據(jù)所述第一檢測(cè)電路的所述第二信號(hào)和所述第二檢測(cè)電路 的所述第一信號(hào)的第一相位差輸出第一判斷信號(hào)。所述第二判斷單元用以根據(jù)所述第二檢 測(cè)電路的所述第二信號(hào)和所述第一檢測(cè)電路的所述第一信號(hào)的第二相位差輸出第二判斷 信號(hào)。
[0009] 本發(fā)明還提供一種電容式開(kāi)關(guān)，該電容式開(kāi)關(guān)包含控制單元、至少一個(gè)檢測(cè)電路、 參考電路以及判斷單元。所述控制單元用以輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。所述檢測(cè)電路用以根據(jù)電容變 化檢測(cè)接觸并根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)和所述電容變化于不同時(shí)間輸出檢測(cè)信號(hào)上升沿或下降 沿。所述參考電路用以根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出參考信號(hào)上升沿或下降沿；其中，所述參考電 路為所述檢測(cè)電路的復(fù)制電路。所述判斷單元判斷所述檢測(cè)信號(hào)上升沿與所述參考信號(hào)上 升沿或所述檢測(cè)信號(hào)下降沿與所述參考信號(hào)下降沿的相位差；其中，所述控制單元還根據(jù) 所述相位差與閾值的比較結(jié)果輸出控制信號(hào)。
[0010] 一實(shí)施例中，所述判斷單元、所述第一判斷單元以和所述第二判斷單元包含時(shí)間 數(shù)字轉(zhuǎn)換器、相位檢測(cè)器、D觸發(fā)器或"與"門(mén)，以輸出不同的判斷信號(hào)。
[0011] 一實(shí)施例中，所述檢測(cè)電路、所述第一檢測(cè)電路、所述第二檢測(cè)電路以及所述參考 電路包含延遲放大電路，該延遲放大電路用以放大因接觸所產(chǎn)生的所述相位差。
[0012] 一實(shí)施例中，所述檢測(cè)電路和所述參考電路包含比較單元，該比較單元用以將所 述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)；其中，所述比較單元例如可為脈沖限制級(jí)、反 向器或緩沖器。
[0013] 一實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)電路可結(jié)合于控制單元，所述控制單元用以根據(jù)所述判斷 信號(hào)輸出控制信號(hào)以控制電子裝置。
[0014] -實(shí)施例中，所述電容式開(kāi)關(guān)可包含導(dǎo)電元件（conductive element),該導(dǎo)電元 件用以供使用者接觸且所述導(dǎo)電元件耦接至所述檢測(cè)電容。借此，當(dāng)使用者接觸所述導(dǎo)電 元件時(shí)可改變總電容值以改變檢測(cè)電路的輸出信號(hào)。另一實(shí)施例中，使用者也可直接接觸 所述檢測(cè)電路所包含的電容以引起電容變化。
[0015] 本發(fā)明實(shí)施例的電容式開(kāi)關(guān)中，由于所述檢測(cè)電路和所述參考電路互為復(fù)制電 路，故對(duì)于制程和操作環(huán)境的電性變化均相同。因此，將所述檢測(cè)電路的輸出信號(hào)與所述參 考電路的輸出信號(hào)相比對(duì)來(lái)判斷接觸事件，可有效減少誤判并增加判斷精度。
[0016] 為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯，下文將配合所附圖示，詳 細(xì)說(shuō)明如下。此外，在本發(fā)明的說(shuō)明中，相同的構(gòu)件是以相同的符號(hào)表示，在此先述明。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的電容式開(kāi)關(guān)的框圖；
[0018] 圖2A-2C顯示圖1的電容式開(kāi)關(guān)的運(yùn)作示意圖；
[0019] 圖3顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的電容式開(kāi)關(guān)的另一框圖，其包含比較單元；
[0020] 圖4顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的電容式開(kāi)關(guān)的框圖；
[0021] 圖5顯示圖4的電容式開(kāi)關(guān)的運(yùn)作示意圖；
[0022] 圖6顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的電容式開(kāi)關(guān)的另一框圖，其包含延遲放大單元；
[0023] 圖7A顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的電容式開(kāi)關(guān)的另一框圖，其包含延遲放大單元；
[0024] 圖7B顯示圖7A的電容式開(kāi)關(guān)的運(yùn)作示意圖；
[0025] 圖8顯示本發(fā)明第三實(shí)施例的電容式開(kāi)關(guān)的框圖，其包含多個(gè)檢測(cè)單元。
[0026] 附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0027] 1、2 電容式開(kāi)關(guān)
[0028] 11、21 驅(qū)動(dòng)電路
[0029] 131、131'、231、233 檢測(cè)電路
[0030] 1311、1331、2311、2331 比較單元
[0031] 1313、1333 延遲放大單元
[0032] 133 參考電路
[0033] 15、251、253 判斷單元
[0034] 17,27 控制單元
[0035] 19 復(fù)用器
[0036] 2315、2335 除法器
[0037] Sd 驅(qū)動(dòng)信號(hào)
[0038] SI、SI1、SI2 判斷信號(hào)
[0039] Sc 控制信號(hào)
[0040] S1 第一信號(hào)
[0041] S2 第二信號(hào)
[0042] Cd、Cdl、Cd2 檢測(cè)電容
[0043] Cref 參考電容
[0044] ΔΡ 相位差
[0045] REd、REd' 檢測(cè)信號(hào)上升沿
[0046] REref、REref' 參考信號(hào)上升沿。

【具體實(shí)施方式】
[0047] 本發(fā)明是關(guān)于一種電容式開(kāi)關(guān)，用以檢測(cè)物體(例如人體）接觸所產(chǎn)生的電 容變化并相對(duì)輸出控制信號(hào)以控制電子裝置的啟閉（0N/0FF)、出力（output)、方向性 (directivity)等操作參數(shù)；其中，所述電子裝置并無(wú)特定限制，可為一般家電產(chǎn)品或行 動(dòng)式電子產(chǎn)品等可使用開(kāi)關(guān)控制的電子裝置。本發(fā)明的電容式開(kāi)關(guān)包含互為復(fù)制電路 (replica)的至少一個(gè)檢測(cè)電路和參考電路；其中，所述參考電路的輸出結(jié)果用以與所述檢 測(cè)電路的檢測(cè)結(jié)果相比對(duì)，借此消除制程和環(huán)境因素所造成的電性偏移，以增加檢測(cè)精度。 本發(fā)明說(shuō)明中，所謂復(fù)制電路是指電路特性相同(例如具有相同負(fù)載)，較佳是基于相同制 程所制作而成者。
[0048] 參照?qǐng)D1所示，其顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的電容式開(kāi)關(guān)1的框圖，其包含驅(qū)動(dòng)電路 11、檢測(cè)電路131、參考電路133和判斷單元15 ;其中，所述參考電路133為所述檢測(cè)電路 131的復(fù)制電路。
[0049] 所述驅(qū)動(dòng)電路11例如包含震蕩器或信號(hào)產(chǎn)生電路，用以周期性地輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào) Sd;其中，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd例如可為方波、弦波、梯形波、三角波等可被辨識(shí)出高電壓準(zhǔn)位Η 和低電壓準(zhǔn)位L的驅(qū)動(dòng)信號(hào)均可，并無(wú)特定限制。此外，所述驅(qū)動(dòng)電路11也可以不固定周 期輸出所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd。本實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)電路11同時(shí)輸入具有相同特性，例如具有 相同強(qiáng)度、波形以及相位等的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd至所述檢測(cè)電路131和所述參考電路133。例如 是所述檢測(cè)電路131與所述參考電路133同時(shí)接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd，或者由所述驅(qū)動(dòng)電路11產(chǎn) 生兩組同相的的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd分別提供給所述檢測(cè)電路131與所述參考電路133。其它實(shí)施 例中，所述驅(qū)動(dòng)電路11也可分別提供具預(yù)設(shè)相位差但波形相同的兩驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述檢測(cè) 電路131和所述參考電路133。
[0050] 所述檢測(cè)電路131包含檢測(cè)電容Cd，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd用以對(duì)所述檢測(cè)電容Cd充 電以產(chǎn)生第一信號(hào)S1或第二信號(hào)S2;其中，所述檢測(cè)電容Cd可為單一電容或多個(gè)電容連 接而成。更詳而言之，所述檢測(cè)電路131用以根據(jù)所述檢測(cè)電容Cd的電容變化檢測(cè)接觸， 當(dāng)未檢測(cè)到所述接觸時(shí)根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd輸出所述第一信號(hào)S1且當(dāng)檢測(cè)到所述接觸時(shí) 根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd輸出所述第二信號(hào)S2 ;其中，所述第一信號(hào)S1和所述第二信號(hào)S2均 為所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd對(duì)所述檢測(cè)電容Cd充電而產(chǎn)生的信號(hào)。當(dāng)發(fā)生接觸時(shí)，所述檢測(cè)電容 Cd的電容值改變而同時(shí)使得所述檢測(cè)電容Cd的充電曲線改變并造成相位延遲；也即，所述 第二信號(hào)S2會(huì)延遲所述第一信號(hào)S1相位差；其中，因接觸所造成的相位差的大小是根據(jù)電 路參數(shù)而決定。
[0051] 所述參考電路133包含參考電容Cref，其中所述參考電容Cref的值可與所述檢 測(cè)電容Cd相同或不相同，在本發(fā)明實(shí)施例中，所述參考電容Cref的電容值與所述檢測(cè)電容 Cd相同。本發(fā)明中，由于所述參考電路133并非用以檢測(cè)接觸事件，因此所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd 對(duì)所述參考電容Cref充電后僅產(chǎn)生所述第一信號(hào)S1而不會(huì)產(chǎn)生所述第二信號(hào)S2。更詳 而言之，所述參考電路133用以根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd對(duì)所述參考電容Cref的充電始終輸 出所述第一信號(hào)S1，其相同于所述檢測(cè)電路131所輸出的所述第一信號(hào)S1。由于所述參考 電路133的功用是用以與所述檢測(cè)電路131進(jìn)行比對(duì)，因此本發(fā)明主要根據(jù)所述檢測(cè)電路 131的電容變化進(jìn)行接觸檢測(cè)，而所述參考電路133可設(shè)置于晶片內(nèi)即可。
[0052] 所述判斷單元15耦接所述檢測(cè)電路131和所述參考電路133,用以根據(jù)所述檢測(cè) 電路131的所述第二信號(hào)S2與所述參考電路133的所述第一信號(hào)S1的相位差輸出判斷信 號(hào)SI (舉例在下文說(shuō)明）。
[0053] 圖2A顯示圖1的電容式開(kāi)關(guān)的操作示意圖。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1和圖2A，所述驅(qū)動(dòng) 電路11周期性地輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd ;其中，為方便說(shuō)明，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd此處顯示為方波 (square wave)，但如前所述所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd并不限于方波。當(dāng)未檢測(cè)到接觸時(shí)，所述檢測(cè) 電路131根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd輸出第一信號(hào)S1 ;當(dāng)檢測(cè)到接觸時(shí)，所述檢測(cè)電路131根據(jù) 所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd輸出第二信號(hào)S2 ;其中，所述第二信號(hào)S2延遲所述第一信號(hào)S1相位差ΛΡ (如節(jié)點(diǎn)A上的信號(hào))。所述參考電路131始終根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd輸出所述第一信號(hào)S1 (如節(jié)點(diǎn)B上的信號(hào)）。
[0054] 舉例而言，所述檢測(cè)電路131輸出的所述第一信號(hào)S1具有檢測(cè)信號(hào)上升沿REd而 所述第二信號(hào)S2具有檢測(cè)信號(hào)上升沿REd' ；所述參考電路133輸出的所述第一信號(hào)S1具 有參考信號(hào)上升沿REref。一實(shí)施例中，當(dāng)所述檢測(cè)電路131未檢測(cè)到接觸時(shí)，所述檢測(cè)信 號(hào)上升沿REd與所述參考信號(hào)上升沿REref不具有相位差；當(dāng)所述檢測(cè)電路131檢測(cè)到接 觸時(shí)，所述檢測(cè)信號(hào)上升沿REd'與所述參考信號(hào)上升沿REref產(chǎn)生相位差Λ P。必須說(shuō)明 的是，根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd的不同，所述檢測(cè)信號(hào)上升沿和所述參考信號(hào)上升沿也可分別 以檢測(cè)信號(hào)下降沿和參考信號(hào)下降沿替換。更詳而言之，本實(shí)施例中所述檢測(cè)電路131可 根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd和電容變化（因接觸所造成）于不同時(shí)間輸出檢測(cè)信號(hào)上升沿或下降 沿(上升/下降沿）而所述參考電路133可根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd輸出參考信號(hào)上升沿或下 降沿(上升/下降沿)。所述判斷單元15則判斷所述檢測(cè)信號(hào)上升沿與所述參考信號(hào)上升沿 或者所述檢測(cè)信號(hào)下降沿與所述參考信號(hào)下降沿的相位差ΛΡ以輸出判斷信號(hào)SI。此外， 請(qǐng)參照?qǐng)D2B和圖2C所示，當(dāng)所述檢測(cè)電路131未檢測(cè)到接觸時(shí)，所述節(jié)點(diǎn)A和所述節(jié)點(diǎn)B 上的所述第一信號(hào)S1可具有些許的相位差，例如圖2B顯示所述檢測(cè)信號(hào)上升沿Red稍領(lǐng) 先所述參考信號(hào)上升沿REref而圖2C顯示所述檢測(cè)信號(hào)上升沿Red稍落后所述參考信號(hào) 上升沿REref。當(dāng)所述檢測(cè)電路131檢測(cè)到接觸時(shí)，所述檢測(cè)信號(hào)上升沿REd'與所述參考 信號(hào)上升沿REref產(chǎn)生明顯的相位差ΛP，所述判斷單元15則可據(jù)此判斷接觸事件的發(fā)生。
[0055] 本發(fā)明的電容式開(kāi)關(guān)1可還包含控制單元17根據(jù)所述判斷信號(hào)SI輸出控制信號(hào) Sc，例如根據(jù)所述相位差ΛΡ與閾值的比較結(jié)果輸出所述控制信號(hào)Sc至電子裝置以進(jìn)行相 對(duì)應(yīng)控制；其中，所述閾值可根據(jù)所需的檢測(cè)靈敏度而決定。
[0056] -實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)電路11可與所述控制單元17分別設(shè)置且彼此電性連接。另 一實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)電路11可結(jié)合于所述控制單元17內(nèi)，因此所述控制單元17則執(zhí)行 所述驅(qū)動(dòng)電路11的功能，例如輸出所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd以對(duì)檢測(cè)電容和參考電容充電，并根據(jù) 所述判斷信號(hào)SI輸出所述控制信號(hào)Sc。
[0057] 所述判斷單元15根據(jù)不同的實(shí)施方式，可輸出不同的判斷信號(hào)SI。本實(shí)施例 中，所述判斷單元15例如可包含用以判斷所述相位差ΛΡ的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器（Time to Digital Converter, TDC)、相位檢測(cè)器（Phase Detector, PD)、D觸發(fā)器（D Flip Flop, DFF) 或"與"門(mén)（AND gate)。
[0058] 請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D2A所示，當(dāng)所述判斷單元15包含所述時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器（TDC)時(shí)，所述 判斷單元15可根據(jù)所述相位差Λ P輸出包含所述相位差Λ P信息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D以作為所 述判斷信號(hào)SI，而所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D例如可為2位元、4位元等數(shù)據(jù)，并無(wú)特定限制。如果所 述判斷單元15包含或不包含所述相位檢測(cè)器（PD)或所述D觸發(fā)器（DFF)，當(dāng)所述判斷單元 15判斷存在相位差Λ Ρ時(shí)改變信號(hào)準(zhǔn)位(例如可由Η變?yōu)長(zhǎng)或由L變?yōu)棣?以作為所述判斷 信號(hào)SI而當(dāng)所述判斷單元15判斷不存在相位差ΛΡ時(shí)則維持信號(hào)準(zhǔn)位。當(dāng)所述判斷單元 15包含所述"與"門(mén)（AND)時(shí)，所述判斷單元15可根據(jù)不同相位差ΛΡ輸出不同信號(hào)寬度 (duration)的信號(hào)以作為所述判斷信號(hào)SI，例如圖示的T1和T2。必須說(shuō)明的是，圖2A中 各信號(hào)彼此間的時(shí)序關(guān)并不限于圖中所示，其僅用以說(shuō)明所述判斷單元15可根據(jù)不同的 實(shí)施方式輸出不同的判斷信號(hào)SI，并非用以限定本發(fā)明。
[0059] 請(qǐng)參照?qǐng)D3所示，其顯示本發(fā)明實(shí)施例的電容式開(kāi)關(guān)1的另一框圖。如前所述， 由于所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd并無(wú)特定限制，所述檢測(cè)電路131和所述參考電路133可分別還包 含比較單元1311和1333用以將所述第一信號(hào)S1和所述第二信號(hào)S2轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)(如 圖2A所示)，以使得所述檢測(cè)信號(hào)上升/下降沿和所述參考信號(hào)上升/下降沿間的相位差 ΛΡ易于判斷；其中，所述比較單元1311和1333例如可為脈沖限制級(jí)（slicer)、反向器 (inverter)或緩沖器（buffer)。此外，其他元件的運(yùn)作相同于圖1，故于此不再贅述。
[0060] 請(qǐng)參照?qǐng)D4所示，其顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的電容式開(kāi)關(guān)2的框圖，其包含第一檢 測(cè)電路231、第二檢測(cè)電路233、第一判斷單元251、第二判斷單元253以及控制單元27 ;其 中，所述控制單元27包含驅(qū)動(dòng)電路21，其他實(shí)施例中所述驅(qū)動(dòng)電路21也可不設(shè)置于所述 控制單元27內(nèi)（如圖1所示)。本實(shí)施例中，所述第一檢測(cè)電路231顯示包含第一檢測(cè)電容 Cdl和第一比較單元2311 ;所述第二檢測(cè)電路233顯示包含第二檢測(cè)電容Cd2和第二比較 單元2331，如前所述，所述第一比較單元2311和所述第二比較單元2331可不予實(shí)施。第二 實(shí)施例與第一實(shí)施例的差別在于，第二實(shí)施例中兩檢測(cè)電容Cdl和Cd2均可用以檢測(cè)接觸； 更詳而言之，當(dāng)物體接觸所述第一檢測(cè)電路231時(shí)，所述第二檢測(cè)電路233則用作為所述第 一檢測(cè)電路231的參考電路，反之亦然。因此，第二實(shí)施例中所述第一檢測(cè)電路231和所述 第二檢測(cè)電路233互為復(fù)制電路。如前所述，所述判斷單元251和253可包含時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換 器（TDC)、相位檢測(cè)器（H))、D觸發(fā)器（DFF)或和閘（AND)。此外，所述電容式開(kāi)關(guān)2還可包 含第一反相器271和第二反相器273 f禹接于判斷單兀251和253的輸入端其中一者，以作 為相位延遲元件；如此所述節(jié)點(diǎn)P1和P2上電信號(hào)可具微小相位差，避免無(wú)法判別的情形。 可以了解的是，所述相位延遲元件并非必須使用反相器。
[0061] 圖5顯示圖4的電容式開(kāi)關(guān)2的運(yùn)作示意圖。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D4和圖5,所述控制單 元27 (或所述驅(qū)動(dòng)單元21)輸出相同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd至所述第一檢測(cè)電路231和所述第二 檢測(cè)電路233。所述第一檢測(cè)電路231和所述第二檢測(cè)電路233分別用以根據(jù)所述第一檢 測(cè)電容Cdl和所述第二檢測(cè)電容Cd2的電容變化檢測(cè)接觸，例如圖中分別顯示有所述第一 檢測(cè)電容Cdl和所述第二檢測(cè)電容Cd2因物體接觸而使得電容值發(fā)生變化。本實(shí)施例中， 當(dāng)所述第一檢測(cè)電路231和所述第二檢測(cè)電路233未檢測(cè)到接觸時(shí)根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd 輸出第一信號(hào)S1且當(dāng)所述第一檢測(cè)電路231和所述第二檢測(cè)電路233檢測(cè)到接觸時(shí)根據(jù) 所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出第二信號(hào)S2 (如節(jié)點(diǎn)P1和節(jié)點(diǎn)P2上的信號(hào))。所述第一判斷單元251 用以根據(jù)所述第一檢測(cè)電路231的所述第二信號(hào)S2和所述第二檢測(cè)電路233的所述第一 信號(hào)S1的第一相位差ΛΡ1輸出第一判斷信號(hào)SI1。所述第二判斷單元253用以根據(jù)所述 第二檢測(cè)電路233的所述第二信號(hào)S2和所述第一檢測(cè)電路231的所述第一信號(hào)S1的第二 相位差ΛΡ2輸出第二判斷信號(hào)SI2。如前所述，所述第一相位差ΛΡ1和所述第二相位差 ΛΡ2可為檢測(cè)信號(hào)上升沿的間的相位差或檢測(cè)信號(hào)下降沿之間的相位差。
[0062] 如前所述，根據(jù)不同的實(shí)施方式，所述第一判斷單元251和所述第二判斷單元253 可分別包含時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器、相位檢測(cè)器、D觸發(fā)器或"與"門(mén)，以輸出不同的判斷信號(hào)SI1、 SI2 (如圖2A所示)。
[0063] 如前所述，所述第一比較單元2311和所述第二比較單元2333用以將所述第一信 號(hào)S1和所述第二信號(hào)S2轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，以使得所述檢測(cè)信號(hào)上升/下降沿和所述參考 信號(hào)上升/下降沿間的相位差ΛΡ1和ΛΡ2易于判斷；其中，所述比較單元2311和2333例 如同樣可為脈沖限制級(jí)、反向器或緩沖器。
[0064] 所述控制單元27則根據(jù)所述第一判斷信號(hào)SI1或所述第二判斷信號(hào)SI2輸出控 制信號(hào)Sc至電子裝置進(jìn)行相對(duì)應(yīng)控制?？梢粤私獾氖牵捎谒龅谝粰z測(cè)電路231和所述 第二檢測(cè)電路233是互為彼此的參考電路用以增加檢測(cè)精度，因此較佳地所述第一檢測(cè)電 路231和所述第二檢測(cè)電路233不用以同時(shí)檢測(cè)接觸；例如一實(shí)施例中，當(dāng)所述第一檢測(cè)電 路231和所述第二檢測(cè)電路233同時(shí)檢測(cè)到接觸時(shí)所述控制單元27則不發(fā)出所述控制信 號(hào)Sc。
[0065] 請(qǐng)參照?qǐng)D6所示，其顯示本發(fā)明實(shí)施例的電容式開(kāi)關(guān)1的另一框圖。為了增加判 斷靈敏度，本發(fā)明中還可于所述檢測(cè)電路131和所述參考電路133分別設(shè)置延遲放大電路 1313和1333用以放大所述檢測(cè)電路131的所述第二信號(hào)S2與所述參考電路133的所述第 一信號(hào)S1的相位差ΛΡ。而其它元件的操作則相同于圖1，故于此不再贅述。必須說(shuō)明的 是，圖6雖以第一實(shí)施例說(shuō)明，延遲放大電路也可應(yīng)用于本發(fā)明的第二實(shí)施例。
[0066] 例如參照?qǐng)D7A所示，其顯示本發(fā)明第二實(shí)施例中所述第一檢測(cè)電路231和所述第 二檢測(cè)電路233分別包含延遲放大電路，用以分別放大所述第一相位差Λ P1和所述第二相 位差ΛΡ2。本實(shí)施例中，所述延遲放大電路用以將所述第一檢測(cè)電路231和所述第二檢測(cè) 電路233輸出的所述第一信號(hào)S1和所述第二信號(hào)S2反饋至所述驅(qū)動(dòng)電路21。所述第一檢 測(cè)電路231和所述第二檢測(cè)電路233例如包含延遲線，通過(guò)將第一信號(hào)S1和第二信號(hào)S2 反饋以重復(fù)經(jīng)過(guò)延遲線來(lái)放大所述第一相位差ΛΡ1和所述第二相位差ΛΡ2。
[0067] 請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D7B所示，其顯示圖7A的電容式開(kāi)關(guān)2的運(yùn)作示意圖。當(dāng)所述第一 檢測(cè)單元231和所述第二檢測(cè)單元233均未被物體接觸時(shí)(無(wú)接觸)，節(jié)點(diǎn)P3和P4的信號(hào) 例如均為周期20微秒(信號(hào)寬度為10微秒);當(dāng)所述第一檢測(cè)單元231被物體接觸時(shí)(有接 觸)，因電容值的變化，節(jié)點(diǎn)P3的信號(hào)周期例如變化為20. 4微秒(信號(hào)寬度為10. 2微秒)而 節(jié)點(diǎn)P4的信號(hào)周期仍維持為20微秒(信號(hào)寬度為10微秒)。因此，所述第一判斷單元251 同樣可根據(jù)所述第一檢測(cè)電路231的輸出信號(hào)（節(jié)點(diǎn)P3)與所述第二檢測(cè)電路233的輸出 信號(hào)(節(jié)點(diǎn)P4)的相位差ΛΡ輸出第一判斷信號(hào)SI1。如前所述，當(dāng)所述相位差ΛΡ大于閾 值時(shí)，所述第一判斷單元251才判定發(fā)生接觸事件。
[0068] 另一實(shí)施例中，為使得所述第一檢測(cè)單元231和所述第二檢測(cè)單元233每次輸出 的檢測(cè)信號(hào)上升/下降沿的相位差更明顯，所述第一檢測(cè)單元231和所述第二檢測(cè)單元233 的延遲放大電路可分別還包含除法器2315和2335對(duì)反饋后的所述第一信號(hào)S1和所述第 二信號(hào)S2進(jìn)行除法運(yùn)算。例如請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D7B所示，其顯示所述除法器2315和2335的除 數(shù)（divisor)為4時(shí)的運(yùn)作。例如當(dāng)所述第一檢測(cè)單元231和所述第二檢測(cè)單元233均未 被物體接觸時(shí)(無(wú)接觸)，節(jié)點(diǎn)P3和P4上所述除法器2315和2335所輸出的檢測(cè)信號(hào)降/ 上升沿間并無(wú)相位差；當(dāng)所述第一檢測(cè)單元231被物體接觸時(shí)(有接觸)，節(jié)點(diǎn)P3和P4上所 述除法器2315和2335所輸出的檢測(cè)信號(hào)降/上升沿間則出現(xiàn)相位差ΛΡ。所述第一判斷 單元251同樣可根據(jù)所述第一檢測(cè)電路231的輸出信號(hào)和所述第二檢測(cè)電路233的輸出信 號(hào)間的所述相位差ΛΡ輸出第一判斷信號(hào)SI1。
[0069] 必須說(shuō)明的是，如果圖7A中所述第二檢測(cè)單元233不用以檢測(cè)物體接觸，所述第 二檢測(cè)單元233的功能則與圖1的所述參考電路133相同而所述第二判斷單元253則可不 予實(shí)施。換句話說(shuō)，圖7A所示的延遲放大電路同樣可用于圖1，用以將所述檢測(cè)電路131輸 出的所述第一信號(hào)S1和所述第二信號(hào)S2反饋至所述驅(qū)動(dòng)電路11并將所述參考電路133 輸出的所述第一信號(hào)S1反饋至所述驅(qū)動(dòng)電路11。所述延遲放大電路同樣可包含除法器對(duì) 所述檢測(cè)電路231被反饋后的所述第一信號(hào)S1和所述第二信號(hào)S2進(jìn)行除法運(yùn)算并對(duì)所述 參考電路233被反饋后的所述第一信號(hào)S1進(jìn)行除法運(yùn)算。
[0070] 此外，本發(fā)明的電容控制開(kāi)關(guān)1可設(shè)置一組參考電路以及多組檢測(cè)電路以應(yīng)用于 多個(gè)開(kāi)關(guān)。例如參照?qǐng)D8所示，其顯示本發(fā)明第三實(shí)施例的電容式開(kāi)關(guān)3的框圖，其包含 彼此為復(fù)制電路的多個(gè)檢測(cè)電路131、13Γ、…和參考電路133 ;其中，每一檢測(cè)電路131、 13Γ、…和所述參考電路133可根據(jù)第1、3和6-7圖實(shí)施。所述檢測(cè)電路131、13Γ、… 例如可經(jīng)由復(fù)用器19耦接至所述判斷單元15。借此，所述判斷單元15可依序比較每一檢 測(cè)電路131U31'、…的所述第二信號(hào)S2與所述參考電路133的所述第一信號(hào)S1的相位 差以輸出判斷信號(hào)(如圖2Α)。換句話說(shuō)，本發(fā)明實(shí)施例的電容式開(kāi)關(guān)可包含彼此為復(fù)制電 路的至少一個(gè)檢測(cè)電路和參考電路；其中，所述驅(qū)動(dòng)電路11輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd和所述判斷單 元15判斷每一檢測(cè)電路131、13Γ、…與所述參考電路133的輸出信號(hào)間的相位差的方式 類(lèi)似于第一實(shí)施例，故于此不再贅述。
[0071] 綜上所述，已知電容檢測(cè)電路具有因電路特性變化而造成檢測(cè)精度不佳的問(wèn)題。 因此，本發(fā)明另提供一種電容式開(kāi)關(guān)（圖1、圖3、圖4、圖6、圖7A和圖8)，其形成兩彼此為復(fù) 制電路的檢測(cè)電路，當(dāng)利用其中一個(gè)檢測(cè)電路進(jìn)行接觸檢測(cè)時(shí)，另一個(gè)檢測(cè)電路則用作為 參考電路。由于兩檢測(cè)電路完全相同，當(dāng)發(fā)生電路特性改變時(shí)也會(huì)產(chǎn)生相同的變化，借此消 除因電路特性改變所造成的誤判情形。
[0072] 雖然本發(fā)明已通過(guò)前述實(shí)例披露，但是其并非用以限定本發(fā)明，任何本發(fā)明所屬 【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更 動(dòng)與修改。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種電容式開(kāi)關(guān)，該電容式開(kāi)關(guān)包含： 驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路用以輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 至少一個(gè)檢測(cè)電路，該至少一個(gè)檢測(cè)電路用以根據(jù)電容變化檢測(cè)接觸，當(dāng)未檢測(cè)到所 述接觸時(shí)根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出第一信號(hào)且當(dāng)檢測(cè)到所述接觸時(shí)根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出 第二信號(hào)； 參考電路，該參考電路用以根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出所述第一信號(hào)，其中所述參考電路 為所述檢測(cè)電路的復(fù)制電路；以及 判斷單元，用以根據(jù)所述檢測(cè)電路的所述第二信號(hào)與所述參考電路的所述第一信號(hào)的 相位差輸出判斷信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式開(kāi)關(guān)，其中所述判斷單元包含時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器、相位 檢測(cè)器、D觸發(fā)器或"與"門(mén)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式開(kāi)關(guān)，其中所述檢測(cè)電路和所述參考電路包含延遲放 大電路，該延遲放大電路用以放大所述相位差。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容式開(kāi)關(guān)，其中所述延遲放大電路用以將所述檢測(cè)電路輸 出的所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)反饋至所述驅(qū)動(dòng)電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電容式開(kāi)關(guān)，其中所述延遲放大電路包含除法器，該除法器 對(duì)反饋后的所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)進(jìn)行除法運(yùn)算。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式開(kāi)關(guān)，其中所述檢測(cè)電路和所述參考電路包含比較單 元，該比較單元用以將所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電容式開(kāi)關(guān)，其中所述比較單元為脈沖限制級(jí)、反向器或緩 沖器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式開(kāi)關(guān)，其中當(dāng)所述電容式開(kāi)關(guān)包含多個(gè)檢測(cè)電路時(shí)， 還包含復(fù)用器，該復(fù)用器連接于所述檢測(cè)電路與所述判斷單元間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式開(kāi)關(guān)，該電容式開(kāi)關(guān)還包含控制單元，該控制單元用 以根據(jù)所述判斷信號(hào)輸出控制信號(hào)。
10. -種電容式開(kāi)關(guān)，該電容式開(kāi)關(guān)包含： 驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路用以輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 第一檢測(cè)電路和第二檢測(cè)電路，互為復(fù)制電路，該第一檢測(cè)電路和第二檢測(cè)電路用以 根據(jù)電容變化檢測(cè)接觸，當(dāng)未檢測(cè)到所述接觸時(shí)根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出第一信號(hào)且當(dāng)檢測(cè) 到所述接觸時(shí)根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出第二信號(hào)； 第一判斷單元，該第一判斷單元用以根據(jù)所述第一檢測(cè)電路的所述第二信號(hào)和所述第 二檢測(cè)電路的所述第一信號(hào)之間的第一相位差輸出第一判斷信號(hào)；以及 第二判斷單元，該第二判斷單元用以根據(jù)所述第二檢測(cè)電路的所述第二信號(hào)和所述第 一檢測(cè)電路的所述第一信號(hào)之間的第二相位差輸出第二判斷信號(hào)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電容式開(kāi)關(guān)，其中所述第一判斷單元和所述第二判斷單元 包含時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器、相位檢測(cè)器、D觸發(fā)器或"與"門(mén)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電容式開(kāi)關(guān)，其中所述第一檢測(cè)電路和所述第二檢測(cè)電路 包含延遲放大電路，所述第一檢測(cè)電路和所述第二檢測(cè)電路的延遲放大電路分別用以放大 所述第一相位差和所述第二相位差。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電容式開(kāi)關(guān)，其中所述延遲放大電路用以將所述第一檢測(cè) 電路和所述第二檢測(cè)電路輸出的所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)反饋至所述驅(qū)動(dòng)電路。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電容式開(kāi)關(guān)，其中所述延遲放大電路包含除法器，該除法 器對(duì)反饋后的所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)進(jìn)行除法運(yùn)算。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電容式開(kāi)關(guān)，其中所述第一檢測(cè)電路和所述第二檢測(cè)電路 包含比較單元，該比較單元用以將所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電容式開(kāi)關(guān)，其中所述比較單元為脈沖限制級(jí)、反向器或 緩沖器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電容式開(kāi)關(guān)，該電容式開(kāi)關(guān)還包含控制單元，該控制單元 用以根據(jù)所述第一判斷信號(hào)或所述第二判斷信號(hào)輸出控制信號(hào)。
18. -種電容式開(kāi)關(guān)，該電容式開(kāi)關(guān)包含： 控制單元，該控制單元用以輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 至少一個(gè)檢測(cè)電路，該至少一個(gè)檢測(cè)電路用以根據(jù)電容變化檢測(cè)接觸，并根據(jù)所述驅(qū) 動(dòng)信號(hào)和所述電容變化在不同時(shí)間輸出檢測(cè)信號(hào)上升沿或下降沿； 參考電路，該參考電路用以根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出參考信號(hào)上升沿或下降沿，其中所 述參考電路為所述檢測(cè)電路的復(fù)制電路；以及 判斷單元，該判斷單元判斷所述檢測(cè)信號(hào)上升沿與所述參考信號(hào)上升沿或所述檢測(cè)信 號(hào)下降沿與所述參考信號(hào)下降沿的相位差； 其中，所述控制單元還根據(jù)所述相位差與閾值的比較結(jié)果輸出控制信號(hào)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的電容式開(kāi)關(guān)，其中所述判斷單元包含用以判斷所述相位差 的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器、相位檢測(cè)器、D觸發(fā)器或"與"門(mén)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的電容式開(kāi)關(guān)，其中所述檢測(cè)電路和所述參考電路分別包含 用以輸出所述檢測(cè)信號(hào)上升沿或下降沿以及所述參考信號(hào)上升沿或下降沿的脈沖限制級(jí)、 反向器或緩沖器。
【文檔編號(hào)】H03K17/975GK104124953SQ201310148319
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月25日
【發(fā)明者】高宏鑫 申請(qǐng)人:原相科技股份有限公司