高灵敏度触摸按键电路的制作方法

1.本发明属于电子产品技术领域，具体涉及高灵敏度触摸按键电路。


背景技术：

2.现在电子技术发展十分迅速，为了能够是我们更方便的使用电子产品，很多产品都使用触摸按键作为人机交互的媒介。常用的触摸按键可以分为两类：电阻式和电容式，目前应用最多的就是电容式触摸按键，电阻式触摸按键的原理是人体压迫电阻，导致电阻大小变化，电阻的改变是整个电路信号变化，从而达到控制效果，但是存在较大的缺陷，就是时间久了之后电阻必须要采用较大的压迫力度才能正确识别，从而导致这种技术慢慢被淘汰。电容式触摸按键的原理是人体接近电容按键的时候，人体产生的电流耦合到静态电容上，从而使按键的电容值变大，通过芯片内部工作电路判断电容值的变化，并且将这个变化转化为数字信号，达到控制电子设备的目的，电容式触摸按键一般分为两种，其中一种是基于振荡器型的结构；另一种是基于电荷转移的充放电结构，然而市面上各种的触摸按键仍存在各种各样的问题。
3.如授权公告号为cn110176922a所公开的电容式触摸按键检测电路，其虽然实现了电容式触摸按键检测电路整体结构设计巧妙，结构简单合理稳定，易于实现且制作成本低，通过使用时钟产生电路结合反相器来周期性的控制第一至第三控制开关的开关状态，从而使得检测电路交替工作于电路自我校正阶段和电容检测阶段，有效提高电路的性能参数稳定性，并增强电路的抗电磁干扰能力；另外，通过将第一至第三基准电压的电压值依次升高，将第三基准电压值设置在电容式触摸按键未被触摸时第一比较器的输出电压值和电容式触摸按键被手指触摸时第一比较器的输出电压值之间并将反馈电容设置在1pf～100pf之间，可有效预防误触发的同时有效提升电路的电容增加值检测范围，使得电路的电容增加值检测范围最小可达到1pf，但是并未解决现有的随着触摸方案越来越复杂，需要的触摸按键越来越多，单颗ic集成的按键可达几十个，同时对外围参考cx的电容要求一般小于10nf，这就对触摸按键电路的灵敏度提出了更高的要求。现有技术方案的触摸按键电路结构由于所有按键通过开关并联在一起接入触摸电路，共用电荷转移电路(电容充放电)，按键引脚及触摸通道走线寄生电容 cl非常大，当外接噪声干扰明显时，由于手指触摸按键后按键电容值改变较小，cx充放电次数变化较小，有淹没在噪声中的风险，可能无法有效判断触摸动作的发生的问题，为此我们提出高灵敏度触摸按键电路。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供高灵敏度触摸按键电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：高灵敏度触摸按键电路，包括触摸电路和电荷转移电路，
6.所述触摸电路中包括有左通道按键kl1和右通道按键kr1，所述左通道按键kl1中
包括有左通道按键端口寄生电容cpl1、左通道按键手指触摸电容cfl1、左通道按键开关s1l1、按键内充部电开关s2l1，所述左通道按键开关s1l1的一端电性连接有左通道走线寄生电容cll，所述按键内充部电开关s2l1电性连接有总控制芯片，所述总控制芯片的四脚上分别电性连接有三极管，四组所述三极管之间分别串并电性连接，上侧两组所述三极管之间电性连接有工作模式选择信号cha_sel，并且上侧两组所述三极管之间还电性连接有左右通道选择信号lrch_sel，四组所述三极管之间分别电性连接有电荷转移模块按键充电开关信号s2l、电荷转移模块按键充电开关信号s2r、外部参考电容充电开关信号s3l和外部参考电容充电开关信号s3r，所述外部参考电容充电开关信号s3l和所述外部参考电容充电开关信号s3r 之间电性连接有外部参考电容放电开关信号cx_disch和外部充电大电容 cx，所述右通道按键kr1中包括有右通道按键端口寄生电容cpr1、右通道按键手指触摸电容cfr1、右通道按键开关s1r1、按键内充部电开关s2r1；
7.所述电荷转移电路中包括有分控制芯片，所述分控制芯片上电性连接有开关s2和开关s3，所述开关s2和所述开关s3之间电性连接有开关s1，所述开关s2的一侧电性连接有电容cp和电容cf，所述开关s3的一侧电性连接于电容cx和所述外部参考电容放电开关信号cx_disch。
8.优选的，所述左通道按键端口寄生电容cpl1的一侧电性连接有所述左通道按键手指触摸电容cfl1，所述左通道按键开关s1l1与所述左通道按键手指触摸电容cfl1电性连接，所述按键内充部电开关s2l1电性连接在所述左通道按键开关s1l1与所述左通道按键手指触摸电容cfl1之间。
9.优选的，所述右通道按键端口寄生电容cpr1的一侧电性连接有所述右通道按键手指触摸电容cfr1，所述右通道按键开关s1r1与所述右通道按键手指触摸电容cfr1电性连接，所述按键内充部电开关s2r1电性连接在所述右通道按键开关s1r1与所述右通道按键手指触摸电容cfr1之间。
10.优选的，所述左通道按键端口寄生电容cpl1和所述左通道按键手指触摸电容cfl1均电性接地，所述右通道按键端口寄生电容cpr1和所述右通道按键手指触摸电容cfr1均电性接地。
11.优选的，所述左通道走线寄生电容cll、所述右通道走线寄生电容clr 的一侧分别电性连接有开关和电容，所述电容电性接地。
12.优选的，所述左通道走线寄生电容cll和所述右通道走线寄生电容clr 的一侧电性接地。
13.优选的，所述外部参考电容放电开关信号cx_disch和所述外部充电大电容cx的一侧均电性接地。
14.优选的，所述工作模式选择信号cha_sel和一侧所述三极管之间电性连接有反相器。
15.优选的，所述电容cp、所述电容cf和所述电容cx的一侧均电性接地。
16.优选的，所述开关s1和所述开关s3之间电性连接有电容cl，所述电容 cl的一侧电性接地。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.(1)本发明采用了两种工作模式，第一种普通工作模式，将触摸按键分为左右两
组，通过物理方式减小单边触摸通道寄生电容，提高触摸识别的灵敏度；第二种高灵敏度工作模式，当外围参考电容较小(<10nf)，工作环境干扰较大时使用。将按键充电结构分布在每个按键独立的端口结构内，按键电容cp通过开关s2控制进行充电；按键充电开关信号(cha_enl)使能按键对应pad内pmos驱动管对按键电容进行充电，按键开关信号s1l1/r1 断开，以消除通道寄生电容的影响。然后放电开关信号(disch_enl)使能开关信号s1l1/r1，开关闭合，按键电容的电荷向cx电容转移；
19.(2)提出分布式电荷转移结构，在按键个数较多以及外围参考电容较小时，消除寄生电容的影响，在工作环境恶劣的条件下实现对触摸动作的精确判断。
附图说明
20.图1为本发明的电路示意图；
21.图2为本发明的单个按键电荷转移电路图；
22.图3为本发明的触摸电路工作时序图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.请参阅图1
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图3，本发明提供一种技术方案：高灵敏度触摸按键电路，包括触摸电路和电荷转移电路，
25.所述触摸电路中包括有左通道按键kl1和右通道按键kr1，所述左通道按键kl1中包括有左通道按键端口寄生电容cpl1、左通道按键手指触摸电容cfl1、左通道按键开关s1l1、按键内充部电开关s2l1，所述左通道按键开关s1l1的一端电性连接有左通道走线寄生电容cll，所述按键内充部电开关s2l1电性连接有总控制芯片，所述总控制芯片的四脚上分别电性连接有三极管，四组所述三极管之间分别串并电性连接，上侧两组所述三极管之间电性连接有工作模式选择信号cha_sel，并且上侧两组所述三极管之间还电性连接有左右通道选择信号lrch_sel，四组所述三极管之间分别电性连接有电荷转移模块按键充电开关信号s2l、电荷转移模块按键充电开关信号s2r、外部参考电容充电开关信号s3l和外部参考电容充电开关信号s3r，所述外部参考电容充电开关信号s3l和所述外部参考电容充电开关信号s3r 之间电性连接有外部参考电容放电开关信号cx_disch和外部充电大电容 cx，所述右通道按键kr1中包括有右通道按键端口寄生电容cpr1、右通道按键手指触摸电容cfr1、右通道按键开关s1r1、按键内充部电开关s2r1；
26.所述电荷转移电路中包括有分控制芯片，所述分控制芯片上电性连接有开关s2和开关s3，所述开关s2和所述开关s3之间电性连接有开关s1，所述开关s2的一侧电性连接有电容cp和电容cf，所述开关s3的一侧电性连接于电容cx和所述外部参考电容放电开关信号cx_disch。
27.为了实现对左通道按键kl1进行电性保护，本实施例中，优选的，所述左通道按键端口寄生电容cpl1的一侧电性连接有所述左通道按键手指触摸电容cfl1，所述左通道按键
开关s1l1与所述左通道按键手指触摸电容 cfl1电性连接，所述按键内充部电开关s2l1电性连接在所述左通道按键开关s1l1与所述左通道按键手指触摸电容cfl1之间。
28.为了实现对右通道按键kr1进行电性保护，本实施例中，优选的，所述右通道按键端口寄生电容cpr1的一侧电性连接有所述右通道按键手指触摸电容cfr1，所述右通道按键开关s1r1与所述右通道按键手指触摸电容 cfr1电性连接，所述按键内充部电开关s2r1电性连接在所述右通道按键开关s1r1与所述右通道按键手指触摸电容cfr1之间。
29.为了实现系统能够稳定的接收大到按键信息并且稳定的进行传输，本实施例中，优选的，所述左通道按键端口寄生电容cpl1和所述左通道按键手指触摸电容cfl1均电性接地，所述右通道按键端口寄生电容cpr1和所述右通道按键手指触摸电容cfr1均电性接地。
30.为了使得系统能够稳定的进行运行，本实施例中，优选的，所述左通道走线寄生电容cll、所述右通道走线寄生电容clr的一侧分别电性连接有开关和电容，所述电容电性接地。
31.本实施例中，优选的，所述左通道走线寄生电容cll和所述右通道走线寄生电容clr的一侧电性接地。
32.本实施例中，优选的，所述外部参考电容放电开关信号cx_disch和所述外部充电大电容cx的一侧均电性接地。
33.本实施例中，优选的，所述工作模式选择信号cha_sel和一侧所述三极管之间电性连接有反相器。
34.本实施例中，优选的，所述电容cp、所述电容cf和所述电容cx的一侧均电性接地。
35.本实施例中，优选的，所述开关s1和所述开关s3之间电性连接有电容cl，所述电容cl的一侧电性接地。
36.本发明的工作原理及使用流程：
37.普通工作模式：当外围参考电容较大(>30nf)，工作环境干扰较小时使用。将触摸按键分为左右两组，通过物理方式减小单边触摸通道寄生电容，提高触摸识别的灵敏度。
38.触摸扫描时钟ctck首先打开电荷转移模块按键充电开关s2l和电荷转移模块按键充电开关s2r对tk引脚寄生电容充电，然后关闭开关电荷转移模块按键充电开关s2l和电荷转移模块按键充电开关s2r，打开外部参考电容充电开关s3l和外部参考电容充电开关s3r，将tk引脚电容上的电荷转移到外部充电大电容cx上，如此往复，当v(cx)电压大于基准电压vref后，比较器状态翻转，输出高电平，锁存器sr复位，屏蔽扫描时钟ctck输入，将开关电荷转移模块按键充电开关s2l和电荷转移模块按键充电开关s2r 关闭，外部参考电容充电开关s3l和外部参考电容充电开关s3r打开，同时cx_disch信号变为高电平，外部充电大电容cx、tk引脚电容通过n1管放电至0v。在此过程中，左通道按键开关s1l1和右通道按键1开关s1r1 始终闭合。至此一个按键扫描过程结束，直到ctc_sth的下一个脉冲启动下一次扫描。
39.高灵敏度工作模式：当外围参考电容较小(<10nf)，工作环境干扰较大时使用。将按键充电结构分布在每个按键独立的端口结构内，按键电容 cp通过开关s2控制进行充电。
40.工作模式选择信号cha_enl使能按键对应pad内pmos驱动管对按键电容进行充电，左通道按键开关s1l1和右通道按键开关s1r1断开，以消除通道寄生电容的影响。然后放电开关信号(disch_enl)使能左通道按键开关 s1l1和右通道按键开关s1r1，开关闭合，按键电容的电荷向外部充电大电容cx。与普通工作模式相比，主要是通过按键引脚驱动管对按
键电容独立充电，消除了按键充电时通道寄生电容的影响，大大提高了触摸灵敏度，其他工作过程与普通模式相同。
41.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。