一种片上集成短路检测电路及检测方法与流程

本发明涉及集成电路领域，特别涉及一种片上集成短路检测电路及检测方法。

背景技术：

1、通常地，在传感器的生产制造过程中，传感器电极的布线会由于制造的原因出现与屏蔽电极短路或者微短路的现象，屏蔽电极一般为地，因此传感器电极会表现出对地阻抗过小的现象。此外还会出现电极断开，导致电极开路的现象。通过正常通道扫描可检测电极开路现象，例如在修改外部激励电压和扫描条件的情况下，扫描无数据变化，则表明传感器相应电极出现制造开路。而传感器电极对附近屏蔽电极出现短路和微短路，尤其是微短路，和传感器的正常数据变化方向存在一致的可能性，有时难以判别是真实数据还是制造出现的微短路故障。这种电极和屏蔽电极出现的微短路，需要检测并给出结果判定，且需要在产品安装之前和安装完毕之后，甚至应用过程中都需要能够实时执行。

2、传统的外部传感器电极状态检测，尤其是电容触摸屏激励电极的短路检测，通常采用外部硬件信号检测设计方案。如现有技术cn115656876a中提出的方案，利用上拉电阻与激励电极的等价电阻形成分压串，然后使用adc（模式转换器）对电极的电压状态进行模拟数字转换，由于上拉电阻的电阻值已知，根据采样到的电极电压即可推导出电极对地的寄生电阻。如果该电阻小于某个设定值，即可判定该传感器激励电极对地短路。该方法需要精度很高的外部电阻，一个至少10bit（位数）的单片adc，还需要一个用于计算的单片机。检测成本较高。此外，传统的检测只能在传感器组装前期检测，当触摸屏或者传感器组装完成后，再由于其他原因导致的电极损坏和短路，将不能由该方案完成电极的状态检测。

技术实现思路

1、本发明提供一种片上集成短路检测电路及检测方法，实现实时对于前端传感器电极状态高精度的检测以及短路程度的判断，降低对于电极状态的检测成本，提高了检测电路的使用范围。

2、本发明提供一种片上集成短路检测电路，包括：阵列电极、选择开关、数模转换器和比较模块；

3、所述阵列电极包括被测电极和屏蔽电极；

4、将所述数模转换器输出的电流通过所述选择开关配置于所述被测电极上，根据所述电流以及所述被测电极对所述屏蔽电极的寄生电阻得到一检测电压；

5、所述检测电压输入至所述比较模块，并与接入所述比较模块的参考电压进行比较；

6、预设比较模块的初始输出结果，当所述比较模块的输出结果相对于所述初始输出结果发生变化时，记录数模转换器输出的电流值，根据所述参考电压以及所述电流值计算所述被测电极对所述屏蔽电极的寄生电阻值；

7、根据所述寄生电阻值判断所述被测电极对所述屏蔽电极的短路程度。

8、进一步的，所述数模转换器为电流型数模转换器、电阻型数模转换器或混合型数模转换器。

9、进一步的，还包括电阻；

10、任一被测电极与所述电阻相连后，通过所述选择开关与所述数模转换器的输出端相连，所述数模转换器的输出端接入所述比较模块。

11、进一步的，所述比较模块包括比较器；所述比较器的正极接所述参考电压，负极接所述检测电压。

12、进一步的，还包括模拟总线；

13、所述被测电极通过所述选择开关与所述模拟总线相连，所述数模转换器的输出端也与所述模拟总线相连，所述模拟总线接入所述比较器的负极。

14、进一步的，所述被测电极包括接收电极和发射电极；

15、将所述数模转换器输出的电流通过所述选择开关配置于所述接收电极上，并计算所述接收电极对所述屏蔽电极的寄生电阻值。

16、进一步的，所述寄生电阻值的大小为或；

17、其中，vref为参考电压，idac为所述比较器的输出结果相对初始输出结果发生变化时，数模转换器输出的电流值，vdd为芯片的供电电压。

18、进一步的，所述检测信号的大小为所述寄生电阻值与数模转换器输出的电流值的乘积。

19、本发明还提供一种片上集成短路检测方法，采用上述的一种片上集成短路检测电路，所述方法包括：

20、将所述数模转换器输出的电流通过所述选择开关配置于所述被测电极上，根据所述电流以及所述被测电极对所述屏蔽电极的寄生电阻值得到一检测电压；

21、所述检测电压输入至所述比较模块，并与接入所述比较模块的参考电压进行比较；

22、预设比较模块的初始输出结果，当所述比较模块的输出结果相对于所述初始输出结果发生变化时，记录数模转换器输出的电流值，根据所述参考电压以及所述电流值计算所述被测电极对所述屏蔽电极的寄生电阻值；

23、根据所述寄生电阻值判断所述被测电极对所述屏蔽电极的短路程度。

24、进一步的，所述数模转换器输出的电流值与寄生电阻最小设定值的乘积大于参考电压。

25、相比于现有技术，本发明至少具有以下技术效果：

26、本发明通过将数模转换器输出的电流通过选择开关配置于被测电极上，根据电流值与被测电极对屏蔽电极的寄生电阻值计算得到一检测电压；并将检测电压输入至所述比较模块，与接入所述比较模块的参考电压进行比较，数模转换器输出的电流不断变换，直到比较模块的输出结果发生变化，根据此时电信号转换装置输出的电流值和参考电压值，计算寄生电阻的阻值，并根据寄生电阻阻值判断短路程度，从而实现对于微短路现象的判断。该电路结构简单，无需使用精度很高的外部电阻和soc（system-on-a-chip 系统芯片）控制芯片，降低对于电极状态的检测成本，此外，传感器模组在安装完成之后，若处于机械应力或碰撞损坏的情况下也可通过上述片上集成短路检测电路进行电极检测，提高了检测电路的使用范围。

技术特征：

1.一种片上集成短路检测电路，其特征在于，包括：阵列电极、选择开关、数模转换器和比较模块；

2.如权利要求1所述的片上集成短路检测电路，其特征在于，所述数模转换器为电流型数模转换器、电阻型数模转换器或混合型数模转换器。

3.如权利要求1所述的片上集成短路检测电路，其特征在于，还包括电阻；

4.如权利要求1所述的片上集成短路检测电路，其特征在于，所述比较模块包括比较器；所述比较器的正极接所述参考电压，负极接所述检测电压。

5.如权利要求4所述的片上集成短路检测电路，其特征在于，还包括模拟总线；

6.如权利要求1所述的片上集成短路检测电路，其特征在于，所述被测电极包括接收电极和发射电极；

7.如权利要求1所述的片上集成短路检测电路，其特征在于，所述寄生电阻值的大小为或；

8.如权利要求7所述的片上集成短路检测电路，其特征在于，所述检测信号的大小为所述寄生电阻值与数模转换器输出的电流值的乘积。

9.一种片上集成短路检测方法，采用如权利要求1-8中的任一项所述的片上集成短路检测电路，其特征在于，所述方法包括：

10.如权利要求9所述的片上集成短路检测方法，其特征在于，所述数模转换器输出的电流值与寄生电阻最小设定值的乘积大于参考电压。

技术总结
本发明公开一种片上集成短路检测电路及检测方法，将数模转换器输出的电流通过选择开关配置于被测电极上，根据电流值与被测电极对屏蔽电极的寄生电阻值计算得到一检测电压；并将检测电压输入至所述比较模块，与接入所述比较模块的参考电压进行比较，数模转换器输出的电流不断变换，直到比较模块的输出结果发生变化，再根据此时电信号转换装置输出的电流值和参考电压值，计算寄生电阻的阻值，并根据寄生电阻阻值判断短路程度，实现了短路状态的判断。该电路结构简单，无需使用精度很高的外部电阻和SoC控制芯片，降低了电极状态的检测成本，也可以在传感器模组安装完成之后检测出由于机械应力或碰撞造成的传感器电极损坏而导致的各种短路现象。

技术研发人员：王建军,朱定飞,刘华,陈建球
受保护的技术使用者：上海海栎创科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15