一种浮空电路及电容式检测设备的制作方法

本申请属于电子技术领域，尤其涉及一种浮空电路及电容式检测设备。

背景技术：

目前大多使用电容式检测设备对触控或指纹进行感应，但由于电容式检测设备中的系统地与外界导体(如人体手指等)之间不存在电气相连，两者的参考零电位并不相等，在对电容式检测设备进行供电时，其系统地相对于大地会出现噪声，从而对电容检测造成干扰；或者以电容式检测设备的系统地为参考，当外界导体受到日光灯等电磁辐射干扰时，该外界导体即相当于噪声源，也容易对电容检测造成干扰，影响检测结果。目前一般通过滤波或共模扫描等方式减低噪声的干扰，但采用该种方式需要较复杂的电路设计与较高的算法运行时间，且无法完全消除噪声。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种浮空电路及电容式检测设备，有利于实现在电容检测时使电容式触摸感应电路中接地端与外界导体的参考零电位保持一致，从而有效消除外界的噪声干扰、提升检测结果的精确度。

为实现上述目的，本申请提供一种浮空电路，应用于电容式检测设备中，上述电容式检测设备包括：为上述电容式检测设备供电的系统电源、为上述电容式检测设备提供参考零电位的系统地以及电容式触摸感应电路，上述浮空电路包括：

连接于上述电容式触摸感应电路的电源输入端和上述系统电源之间的第一开关支路；

连接于上述电容式触摸感应电路的接地端和上述系统地之间的第二开关支路；

以及并联于上述电源输入端和上述接地端之间的电容；其中，上述电容在上述第一开关支路和上述第二开关支路均导通时通过上述系统电源充电，且在上述第一开关支路和上述第二开关支路均关断时放电。

可选的，上述浮空电路还包括：与上述电容式触摸感应电路连接的数字隔离器；上述电容式触摸感应电路经上述数字隔离器与上述电容式检测设备的主控芯片通讯连接。

可选的，上述第一开关支路基于串联的第一晶体管和第一二极管构建。

可选的，上述第一晶体管的源极与上述系统电源连接，漏级与上述第一二极管的阳极连接，栅极与上述数字隔离器的第一信号输出端连接；上述第一二极管的阴极与上述电源输入端连接。

可选的，上述第二开关支路基于串联的第二晶体管和第二二极管构建。

可选的，上述第二晶体管的源极与上述系统地连接，漏级与上述第二二极管的阴极连接，栅极与上述数字隔离器的第二信号输出端连接；上述第二二极管的阳极与上述接地端连接。

可选的，上述数字隔离器配置有控制信号传输功能；

上述控制信号传输功能为：基于上述电容式触摸感应电路或上述电容式检测设备的主控芯片发送的第一控制信号产生第二控制信号，通过上述第一信号输出端和上述第二信号输出端分别输出上述第一控制信号和上述第二控制信号。

可选的，上述第一控制信号和上述第二控制信号互为同相信号或互为反相信号。

可选的，上述第一晶体管和上述第二晶体管为场效应晶体管或双极性晶体管。

本申请还提供一种电容式检测设备，包括：

为上述电容式检测设备供电的系统电源；

为上述电容式检测设备提供参考零电位的系统地；

电容式触摸感应电路；

以及如上述任一项所述的浮空电路。

由上可见，本申请通过设置浮空电路，并将电容式触摸感应电路的电源输入端和系统电源之间通过第一开关支路连接，电容式触摸感应电路的接地端和系统地之间通过第二开关支路连接，可在进行电容检测时，关闭第一开关支路和第二开关支路实现电容式触摸感应电路的浮空；同时通过在浮空电路中设置电容，使得电容式触摸感应电路浮空时，可仅通过电容为该电容式触摸感应电路充电，有利于实现在电容检测时使电容式触摸感应电路中接地端与外界导体的参考零电位保持一致，进而有效消除外界的噪声干扰、提升检测结果的精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种电容式检测设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种浮空电路的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种控制信号的波形图。

图中：10-电容式检测设备；11-系统电源；12-系统地；13-主控芯片；14-浮空电路；141-第一开关支路；1411-第一晶体管；1412-第一二极管；142-第二开关支路；1421-第二晶体管；1422-第二二极管；143-电容；144-数字隔离器；15-电容式触摸感应电路；151-电源输入端；152-接地端；153-通讯端；enb-第一控制信号；en-第二控制信号。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的实例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“连通”等术语应做广义理解，例如，可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其它情况下，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

下面参照附图说明本申请的优选实施方式：

本实施例中，提供了一种浮空电路，应用于电容式检测设备中，如图1所示，上述电容式检测设备10包括：为上述电容式检测设备10供电的系统电源11、为上述电容式检测设备10提供参考零电位的系统地12以及电容式触摸感应电路15，上述浮空电路14包括：

连接于上述电容式触摸感应电路15的电源输入端151和上述系统电源11之间的第一开关支路141；

连接于上述电容式触摸感应电路15的接地端152和上述系统地12之间的第二开关支路142；

以及并联于上述电源输入端151和上述接地端152之间的电容143；其中，上述电容143在上述第一开关支路141和上述第二开关支路142均导通时通过上述系统电源11充电，且在上述第一开关支路141和上述第二开关支路142均关断时放电。

由上可见，本申请实施例提供的一种浮空电路14，应用于电容式检测设备10中，该电容式检测设备10包括为其供电的系统电源11、为其提供参考零电位的系统地12以及电容式触摸感应电路15。通过设置浮空电路14，并将电容式触摸感应电路15的电源输入端151和系统电源11之间通过第一开关支路141连接，电容式触摸感应电路15的接地端152和系统地12之间通过第二开关支路142连接，可在进行电容检测时，关闭第一开关支路141和第二开关支路142实现电容式触摸感应电路15的浮空；同时通过在浮空电路14中设置电容143，使得电容式触摸感应电路15浮空时，可仅通过电容143为该电容式触摸感应电路15充电，有利于实现在电容检测时电容式触摸感应电路15中接地端152与外界导体的参考零电位的一致，进而有效消除外界的噪声干扰、提升检测结果的精确度。

在一种应用场景中，当电容式触摸感应电路15处于非检测时段时，浮空电路14处于导通状态，浮空电路14中的第一开关支路141和第二开关支路142均导通，浮空电路14中的电容143通过电容式检测设备10中的系统电源11充电；当电容式触摸感应电路15处于检测时段时，浮空电路14处于浮空状态，浮空电路14中的第一开关支路141和第二开关支路142均关断，浮空电路14中的电容143放电，进而实现对电容式触摸感应电路15的充电。

在实际应用中，浮空电路14处于浮空状态的时间长短可预先进行设置，当电容式触摸感应电路15对同一外界导体(如人体手指)持续检测时，可先使得浮空电路14处于浮空状态并通过电容143对电容式触摸感应电路15进行充电，以使得电容式触摸感应电路15先对外界导体的部分检测点进行检测，然后使得浮空电路14处于导通状态为电容143充电，当为电容143充电完成后再次使得浮空电路14处于浮空状态以便电容式触摸感应电路15对外界导体的其余检测点进行检测，直至对外界导体的所有检测点完成检测。通过该种方式可使得电容143的选择范围广泛，适用性更强。

可选的，上述浮空电路14还包括：与上述电容式触摸感应电路15连接的数字隔离器144；上述电容式触摸感应电路15经上述数字隔离器144与上述电容式检测设备的主控芯片13通讯连接。其中，上述电容式触摸感应电路15可通过通讯端153与数字隔离器144连接。当浮空电路14处于浮空状态时，电容式触摸感应电路15的通讯端153与电容式检测设备10的主控芯片13之间通信链路的电位也处于浮空状态，通过设置数字隔离器144，可避免产生错误通信。

可选的，如图2所述，上述第一开关支路141基于串联的第一晶体管1411和第一二极管1412构建。

可选的，上述第一晶体管1411的源极与上述系统电源11连接，漏级与上述第一二极管1412的阳极连接，栅极与上述数字隔离器144的第一信号输出端连接；上述第一二极管1412的阴极与上述电源输入端151连接。通过设置第一二极管1412，使得若电源输入端151的电位比系统电源11高时，第一二极管1412会因二极管的单向导通特性而关断；若电源输入端151的电位比系统电源11低时，则第一晶体管1411会因其栅极电压高而关断，因此系统电源11的电位完全不会影响电源输入端151，可实现系统电源11与电源输入端151之间电气上的关断，防止系统电源11与电源输入端151之间由于电位不等而造成第一晶体管1411无法完全关断的情况产生。

可选的，上述第二开关支路142基于串联的第二晶体管1421和第二二极管1422构建。

可选的，上述第二晶体管1421的源极与上述系统地12连接，漏级与上述第二二极管1422的阴极连接，栅极与上述数字隔离器144的第二信号输出端连接；上述第二二极管1422的阳极与上述接地端152连接。通过设置第二二极管1422，基于与设置第一二极管1412同样的理由，系统地12的电位也完全不会影响接地端152，可实现系统地12与接地端152之间电气上的关断，防止系统地12与接地端152之间由于电位不等而造成第二晶体管1421无法完全关断的情况产生，进而使得浮空电路14处于浮空状态时，电源输入端151与接地端152均处于浮空状态，电源输入端151与接地端152仅靠电容143维持其电位。

可选的，上述数字隔离器144配置有控制信号传输功能；上述控制信号传输功能为：基于上述电容式触摸感应电路15或上述电容式检测设备10的主控芯片13发送的第一控制信号enb产生第二控制信号en，通过上述第一信号输出端和上述第二信号输出端分别输出上述第一控制信号enb和上述第二控制信号en。实现第一晶体管1411和第二晶体管1421分别基于第一控制信号enb和上述第二控制信号en导通或关断。

可选的，上述第一控制信号enb和上述第二控制信号en互为同相信号或互为反相信号。其中，第一控制信号enb和第二控制信号en的同相或反相关系可根据第一晶体管1411和第二晶体管1421的型号种类进行相应调整。

可选的，如图2所示，第一晶体管1411为p沟道场效应管(pmos)，第二晶体管1421为n沟道场效应管(nmos)，其相应的第一控制信号enb和第二控制信号en互为反相信号，其波形图如图3所示，当电容式触摸感应电路15处于非检测时段时，第一控制信号enb为低电平信号，第二控制信号en为高电平信号，pmos和nmos均处于导通状态，当电容式触摸感应电路15处于检测时段时。第一控制信号enb切换为高电平信号，相应的第二控制信号en切换为低电平信号，使得pmos和nmos均处于关断状态。在其它实施例中，第一晶体管1411和第二晶体管1421可以均为nmos，则第一控制信号enb和第二控制信号en互为同相信号，当电容式触摸感应电路15处于非检测时段时，第一控制信号enb和第二控制信号en均为高电平信号，两个nmos均处于导通状态，当电容式触摸感应电路15处于检测时段时，第一控制信号enb和第二控制信号en均切换为低电平信号，使得两个nmos均处于关断状态。或者第一晶体管1411和第二晶体管1421还可以为其他场效应晶体管或双极性晶体管，此处不做限定。

可选的，上述第一二极管1412和上述第二二极管1422为肖特基二极管。由于二极管正向导通会产生压降，电源输入端151的电位会略小于系统电源14、接地端152的电位会略大于系统地12，通过将为第一二极管1412和上述第二二极管1422设置为肖特基二极管，可减少该压降的产生。

本实施例还提供一种电容式检测设备，如图1所示，包括：为上述电容式检测设备10供电的系统电源11；为上述电容式检测设备10提供参考零电位的系统地12；电容式触摸感应电路15；以及如上述实施例中任一项所述的浮空电路14。其中，该电容式检测设备10可基于电容式触摸感应电路15对手指进行触控检测或指纹检测。

本申请实施例提供的一种电容式检测设备10通过设置浮空电路14，并将电容式触摸感应电路15的电源输入端151和系统电源11之间通过第一开关支路141连接，电容式触摸感应电路15的接地端152和系统地12之间通过第二开关支路142连接，可在进行电容检测时，关闭第一开关支路141和第二开关支路142实现电容式触摸感应电路15的浮空；同时通过在浮空电路14中设置电容143，使得电容式触摸感应电路15浮空时，可仅通过电容143为该电容式触摸感应电路15充电，有利于实现在电容检测时电容式触摸感应电路15中接地端152与外界导体的参考零电位的一致，进而有效消除外界的噪声干扰，提升检测结果的精确度。

以上对本申请实施例提供的一种浮空电路及电容式检测设备进行了详细说明，对于本领域的一般技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制，凡依本申请设计思想所做的任何改变都在本申请的保护范围之内。