一种电容检测电路、电容检测方法及电子设备与流程

本发明属于电容检测领域，尤其涉及一种电容检测电路、电容检测方法及电子设备。

背景技术：

电容式传感器(也称为电容传感器)是将被测物理量转换为电容量变化的一种转换装置。电容式传感器具有结构简单、性能稳定、灵敏度高的优势，被广泛应用于工业及消费类电子产品中。例如：将电容式传感器应用于压力检测、位移检测、加速度检测、厚度检测和液位检测。

电容检测电路用于检测电容式传感器的电容值，从而确定被测物理量的大小。

传统的电容检测电路如图1所示，开关k1和开关k2通过非交叠时钟控制分时打开。在开关k1和开关k2交替闭合期间，被测电容cx向积分电容cmod注入电荷。同时，比较器比较节点x处的电压vx与基准电压vref的大小，将比较结果输出至锁存器。锁存器通过时钟clk同步工作。当x处的电压vx小于基准电压vref时，开关k3断开，当x处的电压vx大于基准电压vref时，开关k3闭合，积分电容cmod通过电阻rb泄放电荷。最终，被测电容cx注入到积分电容cmod的电荷，与积分电容cmod通过电阻rb泄放电荷达到动态平衡，积分电容cmod的电压值稳定在基准电压vref附近。

为了保证电容检测的精度，在稳定状态下，比较器的同相输入端的电压波形需较小，因此积分电容cmod要远大于被测电容cx。例如，当被测电容cx为100pf级别时，积分电容cmod的正常值在2nf以上。出于成本的考虑，积分电容cmod很难被集成到芯片内部。在实际应用中，积分电容cmod一般是直接在pcb上用分立电容来实现，这一方面要求芯片封装多一个cmod引脚，另一方面导致系统方案复杂和成本增加。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电容检测电路，从而减小电容检测电路的面积，降低系统复杂度。本申请还提供一种电容检测方法及电子设备。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供一种电容检测电路，包括镜像电流源、积分电容、补偿单元、开关电路和信号处理单元；

所述镜像电流源包括第一电流源和第二电流源，所述第一电流源与所述第二电流源的电流比值为n，n为大于1的整数；

所述补偿单元用于补偿被测电容的固有电容，以减小所述被测电容的固有电容引起的流经所述积分电容的电流大小；

所述开关电路用于：选择性的导通，以使得在初始化阶段对所述积分电容进行电荷初始化，以及在充放电阶段，对被测电容进行放电，在对所述被测电容进行放电之后，所述第一电流源通过所述开关电路对所述被测电容进行充电，所述第二电流源通过所述开关电路对所述积分电容进行充电；

所述信号处理单元与所述积分电容连接，用于在满足预设条件时确定所述被测电容的电容值。

可选的，在上述电容检测电路中，所述开关电路包括第一开关、第二开关和第三开关；

所述第一电流源的输入端与系统电源连接，所述第一电流源的输出端通过所述第一开关与所述被测电容的第一端连接，所述被测电容的第二端接地，所述被测电容的第一端还通过所述第二开关接地；

所述第二电流源的输入端与系统电源连接，所述第二电流源的输出端与所述积分电容的第一端连接，所述积分电容的第二端接地，所述积分电容的第一端还通过所述第三开关与基准电压源连接。

可选的，在上述电容检测电路中，所述信号处理单元包括反馈支路、比较器、锁存器和处理器；

所述反馈支路包括反馈元件和第四开关，所述反馈元件和所述第四开关串联后与所述积分电容并联；

所述比较器的正向输入端与所述积分电容的第一端连接，所述比较器的反向输入端与所述基准电压源连接，所述比较器的输出端与所述锁存器的输入端连接，所述锁存器的输出端分别与所述处理器的输入端以及所述第四开关的控制端连接；

所述处理器用于：在针对所述被测电容执行预设次数的充放电操作时，根据所述被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、所述n的取值、流经所述反馈元件的电流值、以及所述第四开关的导通时间占空比确定所述被测电容的电容值。

可选的，在上述电容检测电路中，所述补偿单元包括第五开关和补偿电流源；所述补偿电流源和所述第五开关串联后与所述积分电容并联；

或者，

所述补偿单元包括补偿电容、第六开关和第七开关；所述补偿电容的第一端连接至所述系统电源，所述补偿电容的第二端通过所述第七开关连接至所述第一电流源的输出端，所述第六开关与所述补偿电容并联；

或者，

所述补偿单元包括补偿电容、第六开关和第七开关；所述补偿电容的第一端通过所述第七开关连接至所述积分电容的第一端，所述补偿电容的第二端接地，所述第六开关与所述补偿电容并联。

另一方面，本发明提供一种电容检测电路，包括镜像电流源、积分电容、补偿单元、开关电路和信号处理单元；

所述镜像电流源包括第一电流源和第二电流源，所述第一电流源与所述第二电流源的电流比值为n，n为大于1的整数；

所述补偿单元用于补偿被测电容的固有电容，以减小所述被测电容的固有电容引起的流经所述积分电容的电流大小；

所述开关电路用于：选择性的导通，以使得在初始化阶段对所述积分电容进行电荷初始化，以及在充放电阶段，对被测电容进行充电，在对所述被测电容进行充电之后，所述第一电流源通过所述开关电路对所述被测电容进行放电，所述第二电流源通过所述开关电路对所述积分电容进行放电；

所述信号处理单元与所述积分电容连接，用于在满足预设条件时确定所述被测电容的电容值。

可选的，在上述电容检测电路中，所述开关电路包括第一开关、第二开关和第三开关；

所述第一电流源的输入端通过所述第一开关与所述被测电容的第一端连接，所述被测电容的第二端接地，所述被测电容的第一端还通过所述第二开关与系统电源连接；

所述第二电流源的输入端与所述积分电容的第一端连接，所述第二电流源的输出端接地，所述积分电容的第二端接地，所述积分电容的第一端还通过所述第三开关与基准电压源连接。

可选的，在上述电容检测电路中，所述信号处理单元包括反馈支路、比较器、锁存器和处理器；

所述反馈支路包括反馈元件和第四开关，所述反馈元件和所述第四开关串联于所述系统电源和所述积分电容的第一端之间；

所述比较器的正向输入端与所述积分电容的第一端连接，所述比较器的反向输入端与所述基准电压源连接，所述比较器的输出端与所述锁存器的输入端连接，所述锁存器的输出端分别与所述处理器的输入端以及所述第四开关的控制端连接；

所述处理器用于：在针对所述被测电容执行预设次数的充放电操作时，根据所述被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、所述n的取值、流经所述反馈元件的电流值、以及所述第四开关的导通时间占空比确定所述被测电容的电容值。

可选的，在上述电容检测电路中，所述补偿单元包括第五开关和补偿电流源；所述第五开关和所述补偿电流源串联于所述系统电源和所述积分电容的第一端之间，其中，所述补偿单元和所述反馈支路为并联关系；

或者，

所述补偿单元包括补偿电容、第六开关和第七开关；所述补偿电容的第一端通过所述第七开关连接至所述第一电流源的输入端，所述补偿电容的第二端接地，所述第六开关与所述补偿电容并联；

或者，

所述补偿单元包括补偿电容、第六开关和第七开关；所述补偿电容的第一端通过所述第六开关连接至所述系统电源，所述补偿电容的第一端还通过所述第七开关连接至所述积分电容的第一端，所述补偿电容的第二端接地。

另一方面，本发明提供一种电容检测方法，包括：

对积分电容进行电荷初始化；

对被测电容进行充放电操作，包括：对所述被测电容进行放电；通过镜像电流源中的第一电流源对所述被测电容进行充电，同时通过所述镜像电流源中的第二电流源对所述积分电容进行充电；其中，所述第一电流源和所述第二电流源的电流比值为n，n为大于1的整数；

在对所述被测电容进行充放电操作时，对被测电容的固有电容进行补偿，以减小所述被测电容的固有电容引起的流经所述积分电容的电流大小；

在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值。

可选的，所述对积分电容进行电荷初始化，包括：将所述积分电容的电压初始化到基准电压；

对所述被测电容进行充放电操作，还包括：当所述积分电容的电压大于所述基准电压时，控制反馈支路中的开关闭合，通过所述反馈支路对所述积分电容放电，当所述积分电容的电压小于所述基准电压时，控制所述反馈支路中的开关断开，所述反馈支路包括串联的反馈元件和开关，所述反馈支路与所述积分电容并联；

所述在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值，包括：在对所述被测电容执行预设次数的充放电操作时，根据被测电容的充电频率或放电频率、系统电源的电压值、n的取值、流经所述反馈元件的电流值、以及所述反馈支路中开关的导通时间占空比确定被测电容的电容值。

可选的，所述对积分电容进行电荷初始化，包括：将所述积分电容的电压初始化为0；

所述在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值，包括：当所述积分电容的电压上升至基准电压时，根据所述被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、n的取值、基准电压源的电压值、第一时间值以及所述积分电容的电容值确定所述被测电容的电容值，其中，所述第一时间值为在对所述积分电容进行电荷初始化后，所述积分电容的电压从0上升至基准电压所耗费的时间。

另一方面，本发明提供一种电容检测方法，包括：

对积分电容进行电荷初始化；

对被测电容进行充放电操作，包括：对所述被测电容进行充电；通过镜像电流源中的第一电流源对所述被测电容进行放电，同时通过所述镜像电流源中的第二电流源对所述积分电容进行放电；其中，所述第一电流源和所述第二电流源的电流比值为n，n为大于1的整数；

在对所述被测电容进行充放电操作时，对被测电容的固有电容进行补偿，以减小所述被测电容的固有电容引起的流经所述积分电容的电流大小；

在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值。

可选的，所述对积分电容进行电荷初始化，包括：将所述积分电容的电压初始化到基准电压；

对所述被测电容进行充放电操作，还包括：当所述积分电容的电压小于所述基准电压时，控制反馈支路中的开关闭合，通过所述反馈支路对所述积分电容充电，当所述积分电容的电压大于所述基准电压时，控制所述反馈支路中的开关断开，所述反馈支路包括串联的反馈元件和开关，所述反馈支路连接于系统电源和所述积分电容之间；

所述在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值，包括：在对所述被测电容执行预设次数的充放电操作时，根据被测电容的充电频率或放电频率、系统电源的电压值、n的取值、流经所述反馈元件的电流值、以及所述反馈支路中开关的导通时间占空比确定被测电容的电容值。

可选的，所述对积分电容进行电荷初始化，包括：将所述积分电容的电压初始化至系统电压；

所述在满足预设条件时，确定所述被测电容的电容值，包括：当所述积分电容的电压下降至基准电压时，根据所述被测电容的充电频率或放电频率、所述系统电源的电压值、n的取值、基准电压源的电压值、第二时间值以及所述积分电容的电容值确定所述被测电容的电容值，其中，所述第二时间值为在对所述积分电容进行电荷初始化后，所述积分电容的电压从系统电压下降至基准电压所耗费的时间。

另一方面，本发明提供一种电子设备，包括被测电容以及上述任意一种电容检测电路。

由此可见，本发明的有益效果为：

本申请提供的电容检测电路，在充放电阶段，通过镜像电流源中的第一电流源向被测电容注入电荷，通过镜像电流源中的第二电流源向积分电容注入电荷，其中，第一电流源和第二电流源的电流比值为n(大于1)，这能够减小注入积分电容的电荷，在维持积分电容上同样大小电压波动的前提下，积分电容的电容值可以大大的减小，有利于减小电容检测电路的面积。通过调整镜像电流源中第一电流源和第二电流源的电流比值，能够在保证电容检测具有较高精度的前提下减小积分电容的电容值，例如将积分电容的电容值调整至100pf以下，进一步的能够将积分电容集成到芯片内部，从而大大地减小电容检测电路的面积，降低了电容检测电路的系统复杂度。另外，在电容检测电路中设置有用于对被测电容的固有电容进行补偿的补偿单元，使得本申请提供的电容检测电路具有较大的电容检测范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的一种电容检测电路的电路图；

图2为本申请实施例公开的一种电容检测电路的电路图；

图3为图2所示电容检测电路的逻辑时序图；

图4为本申请实施例公开的另一种电容检测电路的电路图；

图5为本申请实施例公开的另一种电容检测电路的电路图；

图6为图4和图5所示电容检测电路的逻辑时序图；

图7为本申请实施例公开的另一种电容检测电路的电路图；

图8为图7所示电容检测电路的逻辑时序图；

图9为本申请实施例公开的另一种电容检测电路的电路图；

图10为本申请实施例公开的另一种电容检测电路的电路图；

图11为图9和图10所示电容检测电路的逻辑时序图；

图12为本申请实施例公开的一种电容检测方法的流程图；

图13为本申请实施例公开的另一种电容检测方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

本申请实施例公开一种电容检测电路，能够在保证电容检测具有较高精度的前提下减小积分电容的电容值，从而减小电容检测电路的面积，降低系统复杂度。

本申请实施例公开一种电容检测电路，包括：镜像电流源、积分电容、补偿单元、开关电路和信号处理单元。

其中：

镜像电流源包括第一电流源和第二电流源。第一电流源和第二电流源的电流比值为n，n为大于1的整数。

补偿单元用于补偿被测电容的固有电容，以减小被测电容的固有电容引起的流经积分电容的电流大小。

开关电路用于：选择性的导通，以使得在初始化阶段对积分电容进行电荷初始化，以及在充放电阶段，对被测电容进行放电，在对被测电容进行放电之后，第一电流源通过开关电路对被测电容进行充电，第二电流源通过开关电路对积分电容进行充电。

信号处理单元与积分电容连接，用于在满足预设条件时确定被测电容的电容值。

下面结合图2、图4和图5对电容检测电路的结构进行更详细的说明。

参见图2，图2为本申请实施例公开的一种电容检测电路的电路图。

该电容检测电路包括镜像电流源100、积分电容cint、补偿单元200、开关电路(包括第一开关k1、第二开关k2和第三开关k3)、以及信号处理单元(包括反馈支路、比较器300、锁存器400和处理器500)。

其中：

镜像电流源100包括第一电流源101和第二电流源102。其中，第一电流源101和第二电流源102的电流比值为n，n为大于1的整数。需要说明的是，第一电流源101是指镜像电流源100的输入支路，第二电流源102是指镜像电流源100的输出支路。

第一电流源101的输入端与系统电源vdd连接，第一电流源101的输出端与第一开关k1的第一端连接，第一开关k1的第二端与被测电容cx的第一端连接，被测电容cx的第二端接地，被测电容cx的第一端还与第二开关k2的第一端连接，第二开关k2的第二端接地。

第二电流源102的输入端与系统电源vdd连接，第二电流源102的输出端与积分电容cint的第一端连接，积分电容cint的第二端接地。积分电容cint的第一端还与第三开关k3的第一端连接，第三开关k3的第二端与基准电压源vref连接。

补偿单元200用于补偿被测电容cx的固有电容，以减小被测电容cx的固有电容引起的流经积分电容cint的电流大小。

电容检测电路测量的是被测电容cx的总电容，被测电容cx的总电容包括被测电容cx的固有电容、以及由操作体(人体或者触控设备)接触或者靠近被测电容cx所产生的电容变化量。而被测电容cx的电容变化量才是需要获得的有效数据。如果被测电容cx的固有电容较大，会导致被测电容cx的总电容较大，可能超出电容检测电路的检测范围，因此需要对被测电容cx的固有电容进行补偿，以减小被测电容cx的固有电容引起的流经积分电容cint的电流大小，从而扩大电容检测电路的电容检测范围。

优选的，补偿单元200用于对被测电容cx的固有电容进行补偿，以抵消被测电容cx的固有电容引起的流经积分电容cint的电流。

图2中示出了补偿单元200的一种结构，补偿单元200包括第五开关k5和补偿电流源icomp。具体的，第五开关k5和补偿电流源icomp串联后，并联在积分电容cint的两端。在图2中，积分电容cint的第一端与第五开关k5的第一端连接，第五开关k5的第二端与补偿电流源icomp的第一端连接，补偿电流源icomp的第二端接地。实施中，第五开关k5和补偿电流源icomp的位置可以互换，即：积分电容cint的第一端与补偿电流源icomp的第一端连接，补偿电流源icomp的第二端与第五开关k5的第一端连接，第五开关k5的第二端接地。

反馈支路包括第四开关k4和反馈元件。具体的，第四开关k4和反馈元件串联后，并联在积分电容cint的两端。如图2中所示，积分电容cint的第一端与第四开关k4的第一端连接，第四开关k4的第二端与反馈元件的第一端连接，反馈元件的第二端接地。实施中，第四开关k4和反馈元件的位置可以互换，即：积分电容cint的第一端与反馈元件的第一端连接，反馈元件的第二端与第四开关k4的第一端连接，第四开关k4的第二端接地。在图2中，反馈元件为反馈电流源imod。实施中，反馈元件也可以为电阻。

比较器300的正向输入端与积分电容cint的第一端连接，比较器300的反向输入端连接至基准电压源vref，比较器300的输出端与锁存器400的输入端连接，锁存器400的输出端与处理器500的输入端连接，另外，锁存器400的输出端还与第四开关k4的控制端连接。

处理器500用于：在针对被测电容cx执行预设次数的充放电操作时，根据被测电容cx的充电频率或放电频率、系统电源vdd的电压值、n的取值、流经反馈元件的电流值、以及第四开关k4的导通时间占空比确定被测电容cx的电容值。

下面结合图3所示的逻辑时序图对图2所示电容检测电路的工作过程进行说明。

需要说明的是，在图3中，k3、k2、k1和k5依次为第三开关k3、第二开关k2、第一开关k1和第五开关k5的控制信号，当控制信号为高电平时，对应的开关闭合，当控制信号为低电平时，对应的开关断开，clk为输入锁存器的时钟信号。

第1步：控制第三开关k3闭合，控制第一开关k1、第二开关k2和第五开关k5断开，积分电容cint的电压被初始化到基准电压vref。

第2步：控制第三开关k3断开，控制第二开关k2和第五开关k5闭合，第一开关k1保持断开状态，将被测电容cx上的电荷清零，通过补偿电流源icomp对积分电容cint进行放电。

需要说明的是，在图3中，当控制第三开关k3断开后，延迟一定时间再控制第二开关k2和第五开关k5闭合。实施中，该延迟可以取消，也就是说，在控制第三开关k3断开后，可以立即控制第二开关k2和第五开关k5导通。

第3步：控制第二开关k2断开，控制第一开关k1闭合，第五开关k5保持闭合状态，第三开关k3保持断开状态，通过第一电流源101对被测电容cx充电，通过第二电流源102对积分电容cint充电。

需要说明的是，第二开关k2的导通时间需要满足以下条件：在第二开关k2的导通时间内，被测电容cx被完全放电。第一开关k1的导通时间需要满足以下条件：在第一开关k1的导通时间内，被测电容cx的电压达到稳定值。

上述的第2步和第3步为针对被测电容cx的一次充放电操作。

重复执行上述的第2步和第3步，在执行上述第2步和第3步的次数达到预设次数时，完成一次针对被测电容cx的电容值检测。即，在对被测电容cx执行预设次数的充放电操作时，完成一次针对被测电容cx的电容值检测。

需要说明的是，该预设次数的取值越大，针对被测电容的电容值的检测精度越高。实施中，该预设次数可以设置为1024，也可以设置为更大的数值。

也就是说，首先，控制第三开关k3闭合，将积分电容cint的电压初始化到基准电压vref；之后，控制第一开关k1和第二开关k2交替导通，在此过程中，第三开关k3保持断开状态，第五开关k5保持闭合状态。当第一开关k1和第二开关k2完成预设次数的开关翻转操作后，完成一次电容值检测。需要说明的是，第一开关k1和第二开关k2的开关频率是相同的。

另外，在第五开关k5处于闭合状态时，持续通过补偿电流源icomp对积分电容cint进行放电，从而实现对被测电容cx的固有电容的补偿。

流入被测电容cx的电流的大小是由被测电容cx的固有电容和被测电容cx的电容变化量决定的，也就是说，由第一电流源101流出的电流的大小是由被测电容cx的固有电容和被测电容cx的电容变化量决定的。相应的，由第二电流源102流出的电流的大小也是由被测电容cx的固有电容和被测电容cx的电容变化量决定的。在不设置图2中所示补偿单元200的情况下，由第二电流源102流出的电荷全部注入积分电容cint，因此，流经积分电容cint的电流较大。

在图2所示的电容检测电路工作过程中，通过补偿电流源icomp对积分电容cint进行放电，也就是说，由第二电流源102流出的电荷的一部分注入积分电容cint，另一部分注入补偿电流源icomp，能够减小被测电容cx的固有电容引起的由第二电流源102注入积分电容cint的电流大小，也就是减小被测电容cx的固有电容引起的流经积分电容cint的电流大小，从而达到补偿被测电容cx的固有电容的效果。

可选的，通过配置补偿电流源icomp的电流大小，能够抵消被测电容cx的固有电容引起的第二电流源102需流入积分电容cint的电流，也就是说，流经积分电容cint的电流的大小仅与被测电容cx的电容变化量相关。其中，补偿电流源icomp的电流大小可以通过计算方式或者多次试验确定。

在上述充放电过程中，积分电容cint的电压在基准电压vref上下波动。当积分电容cint的电压大于基准电压vref时，比较器300输出第一信号(即高电平信号)，当积分电容cint的电压小于基准电压vref时，比较器300输出第二信号(即低电平信号)。锁存器400对比较器300输出的信号进行锁存处理，当锁存器400输出第一信号时，控制第四开关k4闭合，当锁存器400输出第二信号时，控制第四开关k4断开。当第四开关k4处于闭合状态时，积分电容cint通过反馈元件(图2中具体为反馈电流源imod)放电。处理器500记录锁存器400输出第一信号和第二信号的次数。

当达到平衡状态时，通过镜像电流源100向积分电容cint注入的平均电流，与通过反馈元件泄放的平均电流相等，积分电容cint的电压vint在基准电压vref上下波动。

通过镜像电流源100向积分电容cint注入的电流的平均值(也就是平均电流)，与第一开关k1和第二开关k2的开关频率、系统电源的电压以及被测电容cx的电容值成正比；通过反馈元件泄放的电流的平均值(也就是平均电流)由流经反馈元件的电流值以及第四开关k4的导通时间占空比决定。由此，处理器500就可以计算得到被测电容cx的电容值。

假设第一开关的k1和第二开关k2的开关频率为fs，那么通过镜像电流源100向积分电容cint注入的电流的平均值i1为：

i1＝1/n*fs*cx*vdd公式(1)

处理器500根据锁存器400输出第一信号和第二信号的次数确定第四开关k4的导通时间占空比d，那么通过反馈元件泄放的电流的平均值i2为：

i2＝d*imod公式(2)

需要说明的是，如果反馈元件为电阻，那么通过反馈元件泄放的电流的平均值i2为：

i2＝(vref/rb)*d公式(3)

在上述公式(1)、公式(2)和公式(3)中：

cx为被测电容的电容值；n为第一电流源101和第二电流源102的电流比值；fs为第一开关k1和第二开关k2的开关频率；vdd为系统电源的电压值；imod为反馈电流源的电流值；vref为基准电压源的电压值；rb为电阻的电阻值；d为第四开关k4的导通时间占空比。

当到达平衡状态时，通过镜像电流源100向积分电容cint注入的电流的平均值i1，等于通过反馈元件泄放的电流的平均值i2，即：

i1＝i2公式(4)

处理器500根据公式(1)、公式(2)和公式(4)，或者根据(1)、公式(3)和公式(4)，就可以得到被测电容cx的电容值。

本申请图2所示的电容检测电路，在充放电阶段，通过镜像电流源中的第一电流源对被测电容充电，通过镜像电流源中的第二电流源对积分电容充电，其中，第一电流源和第二电流源的电流比值为n(大于1)，这能够减小注入积分电容的电荷，在维持积分电容上同样大小电压波动的前提下，积分电容的电容值可以大大的减小，有利于减小电容检测电路的面积。通过调整镜像电流源中第一电流源和第二电流源的电流比值，能够在保证电容检测具有较高精度的前提下减小积分电容的电容值，例如将积分电容的电容值调整至100pf以下，进一步的能够将积分电容集成到芯片内部，从而大大地减小电容检测电路的面积，降低了电容检测电路的系统复杂度。另外，在电容检测电路中设置有用于对被测电容的固有电容进行补偿的补偿单元，使得本申请提供的电容检测电路具有较大的电容检测范围。

参见图4，图4为本申请实施例公开的另一种电容检测电路的电路图。

该电容检测电路包括镜像电流源100、积分电容cint、补偿单元200、开关电路(包括第一开关k1、第二开关k2和第三开关k3)、以及信号处理单元(包括反馈支路、比较器300、锁存器400和处理器500)。

这里着重对补偿单元200进行说明，其他元件的结构及连接关系请参见前文描述。

补偿单元200包括补偿电容cc、第六开关k6和第七开关k7。其中，补偿电容cc的第一端连接至系统电源vdd，补偿电容cc的第二端通过第七开关k7连接至第一电流源101的输出端，第六开关k6与补偿电容cc并联。

需要说明的是，在图4所示的电容检测电路中，反馈元件具体为反馈电流源imod。在实施中，反馈元件也可以为电阻。

下面结合图6所示的逻辑时序图对图4所示电容检测电路的工作过程进行说明。

需要说明的是，在图6中，k3为第三开关k3的控制信号，k2/k6为第二开关k2和第六开关k6的控制信号，k1/k7为第一开关k1和第七开关k7的控制信号，当控制信号为高电平时，对应的开关闭合，当控制信号为低电平时，对应的开关断开，clk为输入锁存器的时钟信号。

第1步：控制第三开关k3闭合，控制第一开关k1、第二开关k2、第六开关k6和第七开关k7断开，积分电容cint的电压被初始化到基准电压vref。

第2步：控制第三开关k3断开，控制第二开关k2和第六开关k6闭合，第一开关k1和第七开关k7保持断开状态，将被测电容cx上的电荷清零，补偿电容cc被短路，补偿电容cc的两个基板的电压均为vdd。

需要说明的是，在图6中，当控制第三开关k3断开后，延迟一定时间再控制第二开关k2和第六开关k6闭合。实施中，该延迟可以取消，也就是说，在控制第三开关k3断开后，可以立即控制第二开关k2和第六开关k6导通。

第3步：控制第二开关k2和第六开关k6断开，控制第一开关k1和第七开关k7闭合，第三开关k3保持断开状态，通过第一电流源101对被测电容cx充电，通过第二电流源102对积分电容cint充电，通过补偿电容cc对被测电容cx进行充电。

流入被测电容cx的电流的大小是由被测电容cx的固有电容和被测电容cx的电容变化量决定的，在不设置图4所示补偿单元200的情况下，流入被测电容cx的电荷全部由第一电流源101提供，这导致由第一电流源101流出的电流较大，相应的由第二电流源102流入积分电容cint的电流也较大。

在图4所示电容检测电路工作过程中，在第一开关k1和第七开关k7处于闭合状态，其他开关处于断开状态的情况下，通过第一电流源101对被测电容cx进行充电，补偿电容cc也对被测电容cx进行充电，注入至被测电容cx的电荷同时由第一电流源101和补偿电容cc提供，因此能够减小被测电容cx的固有电容引起的由第一电流源101流出的电流大小，从而减小被测电容cx的固有电容引起的由第二电流源102流入积分电容cint的电流大小，从而达到对被测电容cx的固有电容进行补偿的目的。

而且，由于是在镜像电流源100的输入侧实现对被测电容cx的固有电容的补偿，因此镜像电流源100的输出侧的电流较小，与图2所示的电容检测电路相比，能够减小第一电流源101与第二电流源102的电流比值n。例如，图2所示电容检测电路中，第一电流源101和第二电流源102的电流比值可能为100，而在图4所示电容检测电路中，第一电流源101和第二电流源102的电流比值可能减小为50。

可选的，通过配置补偿电容cc的电容值，使得被测电容cx的固有电容不会引起第一电流源101向被测电容cx注入电荷，从而抵消被测电容cx的固有电容引起的由第二电流源102流入积分电容cint的电流，也就是说，由第二电流源102流入积分电容cint的电流的大小仅与被测电容cx的电容变化量相关。其中，补偿电容cc的电容值可以通过计算方式或者多次试验确定。

需要说明的是，第二开关k2的导通时间需要满足以下条件：在第二开关k2的导通时间内，被测电容cx完全放电。第一开关k1的导通时间需要满足以下条件：在第一开关k1的导通时间内，被测电容cx的电压达到稳定值。

上述的第2步和第3步为针对被测电容cx的一次充放电操作。

重复执行上述的第2步和第3步，在执行上述第2步和第3步的次数达到预设次数时，完成一次针对被测电容cx的电容值检测。即，在对被测电容cx执行预设次数的充放电操作时，完成一次针对被测电容cx的电容值检测。

也就是说，首先，控制第三开关k3闭合，将积分电容cint的电压初始化到基准电压vref；之后，控制第一开关k1和第二开关k2交替导通，控制第六开关k6和第七开关k7交替导通，其中，第一开关k1和第七开关k7的控制信号相同，第二开关k2和第六开关k6的控制信号相同。当第一开关k1和第二开关k2完成预设次数的开关翻转操作后，完成一次电容值检测。需要说明的是，第一开关k1和第二开关k2的开关频率是相同的。

在上述充放电过程中，积分电容cint的电压在基准电压vref上下波动。当积分电容cint的电压大于基准电压vref时，比较器300输出第一信号(即高电平信号)，当积分电容cint的电压小于基准电压vref时，比较器300输出第二信号(即低电平信号)。锁存器400对比较器300输出的信号进行锁存处理，当锁存器400输出第一信号时，控制第四开关k4闭合，当锁存器400输出第二信号时，控制第四开关k4断开。当第四开关k4处于闭合状态时，积分电容cint通过反馈元件(图4中具体为反馈电流源imod)放电。处理器500记录锁存器400输出第一信号和第二信号的次数。

处理器500计算被测电容的电容值的方案请参见前文的描述，这里不再进行赘述。

本申请图4所示的电容检测电路，在充放电阶段，通过镜像电流源中的第一电流源对被测电容充电，通过镜像电流源中的第二电流源对积分电容充电，其中，第一电流源和第二电流源的电流比值为n(大于1)，这能够减小注入积分电容的电荷，在维持积分电容上同样大小电压波动的前提下，积分电容的电容值可以大大的减小，有利于减小电容检测电路的面积。通过调整镜像电流源中第一电流源和第二电流源的电流比值，能够在保证电容检测具有较高精度的前提下减小积分电容的电容值，例如将积分电容的电容值调整至100pf以下，进一步的能够将积分电容集成到芯片内部，从而大大地减小电容检测电路的面积，降低了电容检测电路的系统复杂度。在电容检测电路中设置有用于对被测电容的固有电容进行补偿的补偿单元，使得本申请提供的电容检测电路具有较大的电容检测范围。

另外，在本申请图4所示的电容检测电路中，补偿单元位于镜像电流源的输入侧，能够减小镜像电流源的输出侧的电流，与图2所示的电容检测电路相比，能够减小第一电流源和第二电流源的电流比值n。

参见图5，图5为本申请实施例公开的一种电容检测电路的电路图。

该电容检测电路包括镜像电流源100、积分电容cint、补偿单元200、开关电路(包括第一开关k1、第二开关k2和第三开关k3)、以及信号处理单元(包括反馈支路、比较器300、锁存器400和处理器500)。

这里着重对补偿单元200进行说明，其他元件的结构及连接关系请参见前文描述。

补偿单元200包括补偿电容cc、第六开关k6和第七开关k7。其中，补偿电容cc的第一端通过第七开关k7连接至积分电容cint的第一端，补偿电容cc的第二端接地，第六开关k6与补偿电容cc并联。

需要说明的是，在图5所示的电容检测电路中，反馈元件具体为反馈电流源imod。在实施中，反馈元件也可以为电阻。

下面结合图6所示的逻辑时序图对图5所示电容检测电路的工作过程进行说明。

需要说明的是，在图6中，k3为第三开关k3的控制信号，k2/k6为第二开关k2和第六开关k6的控制信号，k1/k7为第一开关k1和第七开关k7的控制信号，当控制信号为高电平时，对应的开关闭合，当控制信号为低电平时，对应的开关断开，clk为输入锁存器的时钟信号。

第1步：控制第三开关k3闭合，控制第一开关k1、第二开关k2、第六开关k6和第七开关k7断开，积分电容cint的电压被初始化到基准电压vref。

第2步：控制第三开关k3断开，控制第二开关k2和第六开关k6闭合，第一开关k1和第七开关k7保持断开状态，将被测电容cx和补偿电容cc上的电荷清零。

需要说明的是，在图6中，当控制第三开关k3断开后，延迟一定时间再控制第二开关k2和第六开关k6闭合。实施中，该延迟可以取消，也就是说，在控制第三开关k3断开后，可以立即控制第二开关k2和第六开关k6导通。

第3步：控制第二开关k2和第六开关k6断开，控制第一开关k1和第七开关k7闭合，第三开关k3保持断开状态，通过第一电流源101对被测电容cx充电，通过第二电流源102对积分电容cint充电，通过补偿电容cc对积分电容cint放电。

其中，第一电流源101对被测电容cx充电，第二电流源102对积分电容cint充电的过程，也就是被测电容cx通过镜像电流源100向积分电容cint注入电荷的过程。

由第二电流源102流出的电流的大小是由被测电容cx的固有电容和被测电容cx的电容变化量决定的。在不设置图5中所示补偿单元200的情况下，由第二电流源102流出的电荷全部注入积分电容cint，因此，流经积分电容cint的电流较大。

在图5所示电容检测电路工作过程中，在第一开关k1和第七开关k7处于闭合状态，其他开关处于断开状态的情况下，通过第二电流源102向积分电容cint注入电荷，而补偿电容cc从积分电容cint向外拉电荷(即由积分电容cint向补偿电容cc注入电荷)，也可以理解为：由第二电流源102流出的电荷的一部分注入积分电容cint，另一部分注入补偿电容cc。由于第二电流源102向积分电容cint注入电荷，补偿电容cc从积分电容cint拉电荷，因此能够减小被测电容cx的固有电容引起的流经积分电容cint的电流大小，从而达到补偿被测电容cx的固有电容的效果。

而且，由于是在镜像电流源100的输出侧实现对被测电容cx的固有电容的补偿，因此与图4所示的电容检测电路相比，能够采用电容值较小的补偿电容实现对被测电容cx的固有电容的补偿。

可选的，通过配置补偿电容cc的电容值，能够抵消被测电容cx的固有电容引起的由第二电流源102流入积分电容cint的电流，也就是说，流经积分电容cint的电流的大小仅与被测电容cx的电容变化量相关。其中，补偿电容cc的电容值可以通过计算方式或者多次试验确定。

需要说明的是，第二开关k2的导通时间需要满足以下条件：在第二开关k2的导通时间内，被测电容cx完全放电。第一开关k1的导通时间需要满足以下条件：在第一开关k1的导通时间内，被测电容cx的电压达到稳定值。

上述的第2步和第3步为针对被测电容cx的一次充放电操作。

重复执行上述的第2步和第3步，在执行上述第2步和第3步的次数达到预设次数时，完成一次针对被测电容cx的电容值检测。即，在对被测电容cx执行预设次数的充放电操作时，完成一次针对被测电容cx的电容值检测。

也就是说，首先，控制第三开关k3闭合，将积分电容cint的电压初始化到基准电压vref；之后，控制第一开关k1和第二开关k2交替导通，控制第六开关k6和第七开关k7交替导通，其中，第一开关k1和第七开关k7的控制信号相同，第二开关k2和第六开关k6的控制信号相同。当第一开关k1和第二开关k2完成预设次数的开关翻转操作后，完成一次电容值检测。需要说明的是，第一开关k1和第二开关k2的开关频率是相同的。

在上述充放电过程中，积分电容cint的电压在基准电压vref上下波动。当积分电容cint的电压大于基准电压vref时，比较器300输出第一信号(即高电平信号)，当积分电容cint的电压小于基准电压vref时，比较器300输出第二信号(即低电平信号)。锁存器400对比较器300输出的信号进行锁存处理，当锁存器400输出第一信号时，控制第四开关k4闭合，当锁存器400输出第二信号时，控制第四开关k4断开。当第四开关k4处于闭合状态时，积分电容cint通过反馈元件(图5中具体为反馈电流源imod)放电。处理器500记录锁存器400输出第一信号和第二信号的次数。

处理器500计算被测电容的电容值的方案请参见前文的描述，这里不再进行赘述。

本申请图5所示的电容检测电路，在充放电阶段，通过镜像电流源中的第一电流源对被测电容充电，通过镜像电流源中的第二电流源对积分电容充电，其中，第一电流源和第二电流源的电流比值为n(大于1)，这能够减小注入积分电容的电荷，在维持积分电容上同样大小电压波动的前提下，积分电容的电容值可以大大的减小，有利于减小电容检测电路的面积。通过调整镜像电流源中第一电流源和第二电流源的电流比值，能够在保证电容检测具有较高精度的前提下减小积分电容的电容值，例如将积分电容的电容值调整至100pf以下，进一步的能够将积分电容集成到芯片内部，从而大大地减小电容检测电路的面积，降低了电容检测电路的系统复杂度。

另外，在图5所示的电容检测电路中，补偿单元位于镜像电流源的输出侧，在通过第一电流源对被测电容进行充电、通过第二电流源对积分电容进行充电时，该补偿单元对积分电容进行放电，从而实现对被测电容的固有电容的补偿，而且与图4所示的电容检测电路相比，能够利用电容值较小的补偿电容实现对被测电容的固有电容的补偿。

本申请实施例还公开另一种电容检测电路，包括：镜像电流源、积分电容、补偿单元、开关电路和信号处理单元。

其中：

镜像电流源包括第一电流源和第二电流源。第一电流源和第二电流源的电流比值为n，n为大于1的整数。

补偿单元用于补偿被测电容的固有电容，以减小被测电容的固有电容引起的流经积分电容的电流大小。

开关电路用于：选择性的导通，以使得在初始化阶段对积分电容进行电荷初始化，以及在充放电阶段，对被测电容进行充电，在对被测电容进行充电之后，第一电流源通过开关电路对被测电容进行放电，第二电流源通过开关电路对积分电容进行放电。

信号处理单元与积分电容连接，用于在满足预设条件时确定被测电容的电容值。

下面结合图7、图9和图10对电容检测电路的结构进行更详细的说明。

参见图7，图7为本申请实施例公开的另一种电容检测电路的电路图。

该电容检测电路包括镜像电流源100、积分电容cint、补偿单元200、开关电路(包括第一开关k1、第二开关k2和第三开关k3)、以及信号处理单元(包括反馈支路、比较器300、锁存器400和处理器500)。

其中：

镜像电流源100包括第一电流源101和第二电流源102。其中，第一电流源101和第二电流源102的电流比值为n，n为大于1的整数。需要说明的是，第一电流源101是指镜像电流源100的输入支路，第二电流源102是指镜像电流源100的输出支路。

第一电流源101的输入端与第一开关k1的第一端连接，第一开关k1的第二端与被测电容cx的第一端连接，被测电容cx的第二端接地，另外，被测电容cx的第一端通过第二开关k2与系统电源vdd连接。第一电流源101的输出端接地。

第二电流源102的输入端与积分电容cint的第一端连接，第二电流源102的输出端接地。积分电容cint的第二端接地，积分电容cint的第一端还与第三开关k3的第一端连接，第三开关k3的第二端与基准电压源vref连接。

补偿单元200用于补偿被测电容cx的固有电容，以减小被测电容cx的固有电容引起的流经积分电容cint的电流大小。

电容检测电路测量的是被测电容cx的总电容，被测电容cx的总电容包括被测电容cx的固有电容、以及由操作体(人体或者触控设备)接触或者靠近被测电容cx所产生的电容变化量。而被测电容cx的电容变化量才是需要获得的有效数据。如果被测电容cx的固有电容较大，会导致被测电容cx的总电容较大，可能超出电容检测电路的检测范围，因此需要对被测电容cx的固有电容进行补偿，以减小被测电容cx的固有电容引起的流经积分电容cint的电流大小，从而扩大电容检测电路的电容检测范围。

优选的，补偿单元200用于对被测电容cx的固有电容进行补偿，以抵消被测电容cx的固有电容引起的流经积分电容cint的电流。

图7中示出了补偿单元200的一种结构，补偿单元200包括第五开关k5和补偿电流源icomp。具体的，第五开关k5和补偿电流源icomp串联于系统电源vdd和积分电容cint的第一端之间。在图7中，补偿电流源icomp的第一端与系统电源vdd连接，补偿电流源icomp的第二端与第五开关k5的第一端连接，第五开关k5的第二端与积分电容cint的第一端连接。实施中，第五开关k5和补偿电流源icomp的位置可以互换，即，第五开关k5的第一端与系统电源vdd连接，第五开关k5的第二端与补偿电流源icomp的第一端连接，补偿电流源icomp的第二端与积分电容cint的第一端连接。

反馈支路包括第四开关k4和反馈元件。具体的，第四开关k4和反馈元件串联于系统电源vdd和积分电容cint的第一端之间。需要说明的是，反馈支路和补偿单元200之间是并联关系。

如图7中所示，积分电容cint的第一端通过第四开关k4与反馈元件的第二端连接，反馈元件的第一端与系统电源vdd连接。实施中，第四开关k4和反馈元件的位置可以互换，即：积分电容cint的第一端与反馈元件的第二端连接，反馈元件的第一端通过第四开关k4与系统电源vdd连接。在图7中，反馈元件为反馈电流源imod。实施中，反馈元件也可以为电阻。

比较器300的正向输入端与积分电容cint的第一端连接，比较器300的反向输入端连接至基准电压源vref，比较器300的输出端与锁存器400的输入端连接，锁存器400的输出端与处理器500的输入端连接，另外，锁存器400的输出端还与第四开关k4的控制端连接。

处理器500用于：在针对被测电容cx执行预设次数的充放电操作时，根据被测电容cx的充电频率或放电频率、系统电源vdd的电压值、n的取值、流经反馈元件的电流值、以及第四开关k4的导通时间占空比确定被测电容cx的电容值。

下面结合图8所示的逻辑时序图对图7所示电容检测电路的工作过程进行说明。

需要说明的是，在图8中，k3、k2、k1和k5依次为第三开关k3、第二开关k2、第一开关k1和第五开关k5的控制信号，当控制信号为高电平时，对应的开关闭合，当控制信号为低电平时，对应的开关断开，clk为输入锁存器的时钟信号。

第1步：控制第三开关k3闭合，控制第一开关k1、第二开关k2和第五开关k5断开，积分电容cint的电压被初始化到基准电压vref。

第2步：控制第三开关k3断开，控制第二开关k2和第五开关k5闭合，第一开关k1保持断开状态，将被测电容cx充电至vdd，通过补偿电流源icomp对积分电容cint进行充电。

需要说明的是，在图8中，当控制第三开关k3断开后，延迟一定时间再控制第二开关k2和第五开关k5闭合。实施中，该延迟可以取消，也就是说，在控制第三开关k3断开后，可以立即控制第二开关k2和第五开关k5导通。

第3步：控制第二开关k2断开，控制第一开关k1闭合，第五开关k5保持闭合状态，第三开关k3保持断开状态，通过第一电流源101对被测电容cx进行放电，通过第二电流源102对积分电容cint进行放电，同时通过补偿电流源icomp对积分电容cint进行充电。

需要说明的是，第二开关k2的导通时间需要满足以下条件：在第二开关k2的导通时间内，被测电容cx被充电至vdd。第一开关k1的导通时间需要满足以下条件：在第一开关k1的导通时间内，被测电容cx的电压达到稳定值。

上述的第2步和第3步为针对被测电容cx的一次充放电操作。

重复执行上述的第2步和第3步，在执行上述第2步和第3步的次数达到预设次数时，完成一次针对被测电容cx的电容值检测。即，在对被测电容cx执行预设次数的充放电操作时，完成一次针对被测电容cx的电容值检测。

需要说明的是，该预设次数的取值越大，针对被测电容的电容值的检测精度越高。实施中，该预设次数可以设置为1024，也可以设置为更大的数值。

也就是说，首先，控制第三开关k3闭合，将积分电容cint的电压初始化到基准电压vref；之后，控制第一开关k1和第二开关k2交替导通，在此过程中，第三开关k3保持断开状态，第五开关k5保持闭合状态。当第一开关k1和第二开关k2完成预设次数的开关翻转操作后，完成一次电容值检测。需要说明的是，第一开关k1和第二开关k2的开关频率是相同的。

另外，在第五开关k5处于闭合状态时，持续通过补偿电流源icomp对积分电容cint进行充电，也可以理解为补偿电流源icomp持续通过第二电流源102放电，从而实现对被测电容cx的固有电容的补偿。

由被测电容cx流出的电流的大小是由被测电容cx的固有电容和被测电容cx的电容变化量决定的，也就是说，流经第一电流源101的电流的大小是由被测电容cx的固有电容和被测电容cx的电容变化量决定的。相应的，流经第二电流源102的电流的大小也是由被测电容cx的固有电容和被测电容cx的电容变化量决定的。在不设置图7中所示补偿单元200的情况下，注入第二电流源102的电荷全部由积分电容cint提供，因此流经积分电容cint的电流较大。

在图7所示电容检测电路工作过程中，通过补偿电流源icomp对积分电容cint进行充电，也就是，注入第二电流源102的电荷由补偿电流源icomp和积分电容cint共同提供，因此能够减小被测电容cx的固有电容引起的流经积分电容cint的电流大小，从而达到补偿被测电容cx的固有电容的效果。

可选的，通过配置补偿电流源icomp的电流大小，能够抵消被测电容cx的固有电容引起的积分电容cint需通过第二电流源102流出的电流，也就是说，流经第二电流源102的电流的大小仅与被测电容cx的电容变化量相关。其中，补偿电流源icomp的电流大小可以通过计算方式或者多次试验确定。

在上述充放电过程中，积分电容cint的电压在基准电压vref上下波动。当积分电容cint的电压大于基准电压vref时，比较器300输出第一信号，当积分电容cint的电压小于基准电压vref时，比较器300输出第二信号。锁存器400对比较器300输出的信号进行锁存处理，当锁存器400输出第二信号时，控制第四开关k4闭合，当锁存器400输出第一信号时，控制第四开关k4断开。当第四开关k4闭合时，通过反馈元件(图7中具体为反馈电流源imod)对积分电容cint进行充电。处理器500记录锁存器400输出第一信号和第二信号的次数。

当达到平衡状态时，积分电容cint通过镜像电流源100泄放的平均电流，与通过反馈元件向积分电容cint注入的平均电流相等。

积分电容cint通过镜像电流源100泄放的电流的平均值(也就是平均电流)，与第一开关k1和第二开关k2的开关频率、系统电源的电压以及被测电容cx的电容值成正比；通过反馈元件向积分电容cint注入的电流的平均值(也就是平均电流)由流经反馈元件的电流值以及第四开关k4的导通时间占空比决定。由此，处理器500就可以计算得到被测电容cx的电容值。

假设第一开关k1和第二开关k2的开关频率为fs，那么积分电容cint通过镜像电流源100泄放的电流的平均值i3为：

i3＝1/n*fs*cx*vdd公式(5)

处理器500根据锁存器400输出第一信号和第二信号的次数确定第四开关k4的导通时间占空比d，那么通过反馈元件向积分电容cint注入的电流的平均值i4为：

i4＝d*imod公式(6)

需要说明的是，如果反馈元件为电阻，那么通过反馈元件向积分电容cint注入的电流的平均值i4为：

i4＝(vdd-vref)/rb*d公式(7)

在上述公式(5)、公式(6)和公式(7)中：

cx为被测电容的电容值；n为第一电流源101和第二电流源102的电流比值；fs为第一开关k1和第二开关k2的开关频率；vdd为系统电源的电压值；imod为反馈电流源的电流值；vref为基准电压源的电压值；rb为电阻的电阻值；d为第四开关k4的导通时间占空比。

当达到平衡状态时，积分电容cint通过镜像电流源100泄放的电流的平均值i3，等于通过反馈元件向积分电容cint注入的电流的平均值i4，即：

i3＝i4公式(8)

处理器500根据公式(5)、公式(6)和公式(8)，或者根据(5)、公式(7)和公式(8)，就可以得到被测电容cx的电容值。

本申请图7所示的电容检测电路，在充放电阶段，被测电容通过镜像电流源中的第一电流源进行放电，积分电容通过镜像电流源中的第二电流源进行放电，并且第一电流源和第二电流源的电流比值为n(大于1)，这减小了流出积分电容的电流，在维持积分电容上同样大小的电压波动下，积分电容的电容值可以大大的减小，有利于减小电容检测电路的面积。通过调整镜像电流源中第一电流源和第二电流源的电流比值，能够在保证电容检测具有较高精度的前提下减小积分电容的电容值，例如将积分电容的电容值调整至100pf以下，进一步的能够将积分电容集成到芯片内部，从而大大地减小电容检测电路的面积，降低了电容检测电路的系统复杂度。另外，在电容检测电路中设置有用于对被测电容的固有电容进行补偿的补偿单元，使得本申请提供的电容检测电路具有较大的电容检测范围。

参见图9，图9为本申请实施例公开的另一种电容检测电路的电路图。

该电容检测电路包括镜像电流源100、积分电容cint、补偿单元200、开关电路(包括第一开关k1、第二开关k2和第三开关k3)、以及信号处理单元(包括反馈支路、比较器300、锁存器400和处理器500)。

这里着重对补偿单元200进行说明，其他元件的结构及连接关系请参见前文描述。

补偿单元200包括补偿电容cc、第六开关k6和第七开关k7。其中，补偿电容cc的第一端通过第七开关k7连接至第一电流源101的输入端，补偿电容cc的第二端接地，第六开关k6与补偿电容cc并联。

需要说明的是，在图9所示的电容检测电路中，反馈元件具体为反馈电流源imod。在实施中，反馈元件也可以为电阻。

下面结合图11所示的逻辑时序图对图9所示电容检测电路的工作过程进行说明。

需要说明的是，在图11中，k3为第三开关k3的控制信号，k2/k6为第二开关k2和第六开关k6的控制信号，k1/k7为第一开关k1和第七开关k7的控制信号，当控制信号为高电平时，对应的开关闭合，当控制信号为低电平时，对应的开关断开，clk为输入锁存器的时钟信号。

第1步：控制第三开关k3闭合，控制第一开关k1、第二开关k2、第六开关k6和第七开关k7断开，积分电容cint的电压被初始化到基准电压vref。

第2步：控制第三开关k3断开，控制第二开关k2和第六开关k6闭合，第一开关k1和第七开关k7保持断开状态，将被测电容cx充电至vdd，将补偿电容cc上的电荷清零。

第3步：控制第二开关k2和第六开关k6断开，控制第一开关k1和第七开关k7闭合，第三开关k3保持断开状态，通过第一电流源101对被测电容cx进行放电，通过第二电流源102对积分电容cint进行放电，被测电容cx对补偿电容cc进行充电。

由被测电容cx流出的电流的大小是由被测电容cx的固有电容和被测电容cx的电容变化量决定的，在不设置图9所示补偿单元200的情况下，由被测电容cx流出的电荷全部流入第一电流源101，这导致流经第一电流源101的电流较大，相应的由积分电容cint流入第二电流源102的电流也较大。

在图9所示电容检测电路工作过程中，在第一开关k1和第七开关k7处于闭合状态，其他开关处于断开状态的情况下，被测电容cx同时通过第一电流源101和补偿电容cc放电，也就是，被测电容cx流出的电荷的一部分电荷注入补偿单元cc，另一部分电荷注入第一电流源101，因此，能够减小被测电容cx的固有电容引起的流经第一电流源101的电流大小，从而减小流经第二电流源102的电流大小，也就是减小被测电容cx的固有电容引起的流经积分电容cint的电流大小，从而实现对被测电容cx的固有电容的补偿。

而且，由于是在镜像电流源100的输入侧实现对被测电容cx的固有电容的补偿，因此镜像电流源100的输出侧的电流较小，与图8所示的电容检测电路相比，能够减小第一电流源101与第二电流源102的电流比值n。

可选的，通过配置补偿电容cc的电容值，使得被测电容cx的固有电容不会引起被测电容cx向第一电流源101注入电荷，从而抵消被测电容cx的固有电容引起的积分电容cint需通过第二电流源102流出的电流，也就是说，积分电容cint通过第二电流源102流出的电流的大小仅与被测电容cx的电容变化量相关。其中，补偿电容cc的电容值可以通过计算方式或者多次试验确定。需要说明的是，第二开关k2的导通时间需要满足以下条件：在第二开关k2的导通时间内，被测电容cx被充电至vdd。第一开关k1的导通时间需要满足以下条件：在第一开关k1的导通时间内，被测电容cx的电压达到稳定值。

上述的第2步和第3步为针对被测电容cx的一次充放电操作。

重复执行上述的第2步和第3步，在执行上述第2步和第3步的次数达到预设次数时，完成一次针对被测电容cx的电容值检测。即，在对被测电容cx执行预设次数的充放电操作时，完成一次针对被测电容cx的电容值检测。

也就是说，首先，控制第三开关k3闭合，将积分电容cint的电压初始化到基准电压vref；之后，控制第一开关k1和第二开关k2交替导通，控制第六开关k6和第七开关k7交替导通，其中，第一开关k1和第七开关k7的控制信号相同，第二开关k2和第六开关k6的控制信号相同。当第一开关k1和第二开关k2完成预设次数的开关翻转操作后，完成一次电容值检测。需要说明的是，第一开关k1和第二开关k2的开关频率是相同的。

在上述充放电过程中，积分电容cint的电压在基准电压vref上下波动。当积分电容cint的电压大于基准电压vref时，比较器300输出第一信号，当积分电容cint的电压小于基准电压vref时，比较器300输出第二信号。锁存器400对比较器300输出的信号进行锁存处理，当锁存器400输出第二信号时，控制第四开关k4闭合，当锁存器400输出第一信号时，控制第四开关k4断开。当第四开关k4闭合时，通过反馈元件(图9中具体为反馈电流源imod)对积分电容cint进行充电。处理器500记录锁存器400输出第一信号和第二信号的次数。

处理器500计算被测电容的电容值的方案请参见前文的描述，这里不再进行赘述。

本申请图9所示的电容检测电路，在充放电阶段，被测电容通过镜像电流源中的第一电流源进行放电，积分电容通过镜像电流源中的第二电流源进行放电，其中，第一电流源和第二电流源的电流比值为n(大于1)，这能够减小注入积分电容的电荷，在维持积分电容上同样大小电压波动的前提下，积分电容的电容值可以大大的减小，有利于减小电容检测电路的面积。通过调整镜像电流源中第一电流源和第二电流源的电流比值，能够在保证电容检测具有较高精度的前提下减小积分电容的电容值，例如将积分电容的电容值调整至100pf以下，进一步的能够将积分电容集成到芯片内部，从而大大地减小电容检测电路的面积，降低了电容检测电路的系统复杂度。

另外，在图9所示的电容检测电路中，补偿单元位于镜像电流源的输入侧，能够减小镜像电流源的输出侧的电流，与图7所示的电容检测电路相比，能够减小第一电流源和第二电流源的输出电流的比值n。

参见图10，图10为本申请实施例公开的另一种电容检测电路的电路图。

该电容检测电路包括镜像电流源100、积分电容cint、补偿单元200、开关电路(包括第一开关k1、第二开关k2和第三开关k3)、以及信号处理单元(包括反馈支路、比较器300、锁存器400和处理器500)。

这里着重对补偿单元200进行说明，其他元件的结构及连接关系请参见前文描述。

补偿单元200包括补偿电容cc、第六开关k6和第七开关k7。其中，补偿电容cc的第一端通过第六开关k6连接至系统电源vdd，补偿电容cc的第一端还通过第七开关k7连接至第一电流源101的输入端，补偿电容cc的第二端接地。

需要说明的是，在图10所示的电容检测电路中，反馈元件具体为反馈电流源imod。在实施中，反馈元件也可以为电阻。

下面结合图11所示的逻辑时序图对图10所示电容检测电路的工作过程进行说明。

需要说明的是，在图11中，k3为第三开关k3的控制信号，k2/k6为第二开关k2和第六开关k6的控制信号，k1/k7为第一开关k1和第七开关k7的控制信号，当控制信号为高电平时，对应的开关闭合，当控制信号为低电平时，对应的开关断开，clk为输入锁存器的时钟信号。

第1步：控制第三开关k3闭合，控制第一开关k1、第二开关k2、第六开关k6和第七开关k7断开，积分电容cint的电压被初始化到基准电压vref。

第2步：控制第三开关k3断开，控制第二开关k2和第六开关k6闭合，第一开关k1和第七开关k7保持断开状态，将被测电容cx充电至vdd，将补偿电容cc充电至vdd。

第3步：控制第二开关k2和第六开关k6断开，控制第一开关k1和第七开关k7闭合，第三开关k3保持断开状态，通过第一电流源101对被测电容cx进行放电，通过第二电流源102对积分电容cint进行放电，补偿电容cc对积分电容cint进行充电。

流经第一电流源101的电流的大小是由被测电容cx的固有电容和被测电容cx的电容变化量决定的，相应的，流经第二电流源102的电流的大小是由被测电容cx的固有电容和被测电容cx的电容变化量决定的。在不设置图10中所示补偿单元200的情况下，注入第二电流源102的电荷全部由积分电容cint提供，因此流经积分电容cint的电流较大。

在图10所示电容检测电路工作过程中，在第一开关k1和第七开关k7处于闭合状态，其他开关处于断开状态的情况下，积分电容cint通过第二电流源102放电，同时补偿电容cc对积分电容cint进行充电，也可以理解为，补偿电容cc通过第二电流源102放电，即，注入第二电流源102的电荷由补偿电容cc和积分电容cint共同提供，因此能够减小被测电容cx的固有电容引起的流经积分电容cint的电流大小，从而实现对被测电容cx的固有电容的补偿。

可选的，通过配置补偿电容cc的电容值，能够抵消被测电容cx的固有电容引起的积分电容cint需通过第二电流源102流出的电流，也就是说，流经第二电流源102的电流的大小仅与被测电容cx的电容变化量相关。其中，补偿电容cc的电容值可以通过计算方式或者多次试验确定。

需要说明的是，第二开关k2的导通时间需要满足以下条件：在第二开关k2的导通时间内，被测电容cx被充电至vdd。第一开关k1的导通时间需要满足以下条件：在第一开关k1的导通时间内，被测电容cx的电压达到稳定值。

上述的第2步和第3步为针对被测电容cx的一次充放电操作。

重复执行上述的第2步和第3步，在执行上述第2步和第3步的次数达到预设次数时，完成一次针对被测电容cx的电容值检测。即，在对被测电容cx执行预设次数的充放电操作时，完成一次针对被测电容cx的电容值检测。

也就是说，首先，控制第三开关k3闭合，将积分电容cint的电压初始化到基准电压vref；之后，控制第一开关k1和第二开关k2交替导通，控制第六开关k6和第七开关k7交替导通，其中，第一开关k1和第七开关k7的控制信号相同，第二开关k2和第六开关k6的控制信号相同。当第一开关k1和第二开关k2完成预设次数的开关翻转操作后，完成一次电容值检测。需要说明的是，第一开关k1和第二开关k2的开关频率是相同的。

在上述充放电过程中，积分电容cint的电压在基准电压vref上下波动。当积分电容cint的电压大于基准电压vref时，比较器300输出第一信号，当积分电容cint的电压小于基准电压vref时，比较器300输出第二信号。锁存器400对比较器300输出的信号进行锁存处理，当锁存器400输出第二信号时，控制第四开关k4闭合，当锁存器400输出第一信号时，控制第四开关k4断开。当第四开关k4闭合时，通过反馈元件(图10中具体为反馈电流源imod)对积分电容cint进行充电。处理器500记录锁存器400输出第一信号和第二信号的次数。

处理器500计算被测电容的电容值的方案请参见前文的描述，这里不再进行赘述。

本申请图10所示的电容检测电路，在充放电阶段，被测电容通过镜像电流源中的第一电流源进行放电，积分电容通过镜像电流源中的第二电流源进行放电，其中，第一电流源和第二电流源的电流比值为n(大于1)，这能够减小注入积分电容的电荷，在维持积分电容上同样大小电压波动的前提下，积分电容的电容值可以大大的减小，有利于减小电容检测电路的面积。通过调整镜像电流源中第一电流源和第二电流源的电流比值，能够在保证电容检测具有较高精度的前提下减小积分电容的电容值，例如将积分电容的电容值调整至100pf以下，进一步的能够将积分电容集成到芯片内部，从而大大地减小电容检测电路的面积，降低了电容检测电路的系统复杂度。

另外，在图10所示的电容检测电路中，补偿单元位于镜像电流源的输出侧，在被测电容通过第一电流源放电、积分电容通过第二电流源放电的过程中，该补偿单元对积分电容进行充电，从而实现对被测电容的固有电容的补偿，而且与图9所示的电感检测电路相比，能够利用电容值较小的补偿电容实现对被测电容的固有电容的补偿。

本申请实施例还公开电容检测方法。

参见图12，图12为本申请实施例公开的一种电容检测方法的流程图。该方法包括：

s121：对积分电容进行电荷初始化。

s122：对被测电容进行放电。

s123：通过镜像电流源中的第一电流源对被测电容进行充电，同时通过镜像电流源中的第二电流源对积分电容进行充电。

其中，镜像电流源包括第一电流源和第二电流源，第一电流源和第二电流源的电流比值为n，n为大于1的整数。

上述的步骤s122和步骤s123为对被测电容的一次充放电操作。

s124：在对被测电容进行充放电的过程中，对被测电容的固有电容进行补偿，以减小被测电容的固有电容引起的流经积分电容的电流大小。

其中，对被测电容的固有电容进行补偿的方案，可以参见前文中的描述。

s125：在满足预设条件时，确定被测电容的电容值。

在一种可能的实现方式中，步骤s121具体为：将积分电容的电压初始化到基准电压。

相应的，在对被测电容进行充放电操作的过程中，当积分电容的电压大于基准电压时，控制反馈支路中的开关闭合，通过反馈支路对积分电容放电，当积分电容的电压小于基准电压时，控制反馈支路中的开关断开。其中，反馈支路包括串联的反馈元件和开关，该反馈支路与积分电容并联。

步骤s124具体为：在对被测电容执行预设次数的充放电操作时，根据被测电容的充电频率或放电频率、系统电源的电压值、n的取值、流经反馈元件的电流值、以及反馈支路中开关的导通时间占空比确定被测电容的电容值。

在另一种可能的实现方式中，步骤s121具体为：将积分电容的电压初始化为0。

相应的，步骤s124具体为：当积分电容的电压上升至基准电压时，根据被测电容的充电频率或放电频率、系统电源的电压值、n的取值、基准电压源的电压值、第一时间值以及积分电容的电容值确定被测电容的电容值，其中，第一时间值为在对积分电容进行电荷初始化后，积分电容的电压从0上升至基准电压所耗费的时间。实施中，第一时间值可以由计时设备统计，计时设备可以为计时器或者计数器。

也就是说，对被测电容重复执行充放电操作，在此过程中积分电容的电压逐渐上升，当积分电容的电压上升至基准电压时，根据被测电容的充电频率或放电频率、系统电源的电压值、n的取值、基准电压源的电压值、第一时间值以及积分电容的电容值确定被测电容的电容值。

参见图13，图13为本申请实施例公开的另一种电容检测方法的流程图。该方法包括：

s131：对积分电容进行电荷初始化。

s132：对被测电容进行充电。

s133：通过镜像电流源中的第一电流源对被测电容进行放电，同时通过镜像电流源中的第二电流源对积分电容进行放电。

s134：在对被测电容进行充放电的过程中，对被测电容的固有电容进行补偿，以减小被测电容的固有电容引起的流经积分电容的电流大小。

其中，对被测电容的固有电容进行补偿的方案，可以参见前文中的描述。

s135：在满足预设条件时，确定被测电容的电容值。

其中，镜像电流源包括第一电流源和第二电流源，第一电流源和第二电流源的电流比值为n，n为大于1的整数。

上述的步骤s122和步骤s123为对被测电容的一次充放电操作。

在一种可能的实现方式中，步骤s131具体为：将积分电容的电压初始化到基准电压。

相应的，在对被测电容进行充放电操作的过程中，当积分电容的电压小于基准电压时，控制反馈支路中的开关闭合，通过反馈支路对积分电容充电，当积分电容的电压大于基准电压时，控制反馈支路中的开关断开。其中，反馈支路包括串联的反馈元件和开关，该反馈支路连接于系统电源和积分电容之间。

步骤s134具体为：在对被测电容执行预设次数的充放电操作时，根据被测电容的充电频率或放电频率、系统电源的电压值、n的取值、流经反馈元件的电流值、以及反馈支路中开关的导通时间占空比确定被测电容的电容值。

在另一种可能的实现方式中，步骤s131具体为：将积分电容的电压初始化至系统电压。

相应的，步骤s134具体为：当积分电容的电压下降至基准电压时，根据被测电容的充电频率或放电频率、系统电源的电压值、n的取值、基准电压源的电压值、第二时间值以及积分电容的电容值确定被测电容的电容值。其中，第二时间值为在对积分电容进行电荷初始化后，积分电容的电压从系统电压下降至基准电压所耗费的时间。第二时间值可以由计时设备统计，计时设备可以为计时器或者计数器。

也就是说，对被测电容重复执行充放电操作，在此过程中积分电容的电压逐渐下降，当积分电容的电压下降至基准电压时，根据被测电容的充电频率或放电频率、系统电源的电压值、n的取值、基准电压源的电压值、第二时间值以及积分电容的电容值确定被测电容的电容值。

本申请实施例还公开一种电子设备，该电子设备包括被测电容，以及本申请实施例公开的任意一种电容检测电路。

本申请实施例还公开一种电子设备，该电子设备包括芯片，该芯片集成有本申请实施例公开的任意一种电容检测电路。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。