阅读说明：本技术 电容检测电路、传感器、芯片以及电子设备 (Capacitance detection circuit, sensor, chip, and electronic device ) 是由 蒋宏 于 2020-03-03 设计创作，主要内容包括：本申请提供了一种电容检测电路、传感器、芯片以及电子设备。电容检测电路包括相互连接的电容控制模块(1)、电荷转换模块(2)以及滤波模块(3)；电容控制模块(1)控制待测电容(C<Sub>x</Sub>)进行多次充放电,并根据接收到的电荷量,产生数字电压信号；其中待测电容(C<Sub>x</Sub>)在每次充放电的过程中,被充电至预设电压后释放存储的全部电荷；电荷转换模块(2)在数字电压信号为高电平时,输出预设电荷量的负电荷至电容控制模块(1),预设电荷量大于或等于待测电容(C<Sub>x</Sub>)被充电至预设电压时存储的电荷量；滤波模块(3)根据待测电容(C<Sub>x</Sub>)多次充放电后产生的数字电压信号,得到表征待测电容(C<Sub>x</Sub>)的电容值的数值。采用上述方案,无需通过模数转换器等模拟电路便可以将待测电容的电容值数字化,电路结构简单,降低了功耗和成本。(The application provides a capacitance detection circuit, a sensor, a chip and an electronic device. The capacitance detection circuit comprises a capacitance control module (1), a charge conversion module (2) and a filtering module (3) which are connected with each other; the capacitance control module (1) controls the capacitance (C) to be measured x ) Performing charge and discharge for multiple times, and generating a digital voltage signal according to the received charge quantity; wherein the capacitance (C) to be measured x ) In the process of each charge and discharge, all stored charges are released after being charged to a preset voltage; when the digital voltage signal is at high level, the charge conversion module (2) outputs negative charge of a preset charge amount to the capacitor control module (1), wherein the preset charge amount is greater than or equal to the capacitor (C) to be tested x ) An amount of charge stored when charged to a preset voltage; the filter module (3) is based on the capacitance (C) to be measured x ) The digital voltage signal generated after charging and discharging for many times is used to obtain the characteristic capacitance (C) to be measured x ) The value of the capacitance of (c). Adopt the above-mentioned schemeThe capacitance value of the capacitor to be measured can be digitalized without analog circuits such as an analog-to-digital converter, the circuit structure is simple, and the power consumption and the cost are reduced.)

电容检测电路、传感器、芯片以及电子设备

技术领域

本申请涉及电路技术领域，特别涉及一种电容检测电路、传感器、芯片以及电子设备。

背景技术

电容传感器作为常用的传感器件，可以将其充满电后，通过其所存储的电荷值反映需要测量的参数，以实现多种参数检测，例如压力检测、液位检测、距离感应、杂质检测、触摸检测等。

本申请实施例的目的在于提供一种电容检测电路、传感器、芯片以及电子设备，无需通过模数转换器等模拟电路便可以将待测电容的电容值数字化，电路结构简单，降低了功耗和成本。

本申请实施例提供了一种电容检测电路，包括：相互连接的电容控制模块、电荷转换模块以及滤波模块；电容控制模块用于控制待测电容进行多次充放电，并根据接收到的电荷量，产生数字电压信号；其中，待测电容在每次充放电的过程中，被充电至预设电压后释放存储的全部电荷；电荷转换模块用于在数字电压信号为高电平时，输出预设电荷量的负电荷至电容控制模块，预设电荷量大于或等于待测电容被充电至预设电压时存储的电荷量；滤波模块用于根据待测电容多次充放电后产生的数字电压信号，得到表征待测电容的电容值的数值。

本申请实施例还提供了一种传感器，包括上述的电容检测电路。

本申请实施例还提供了一种芯片，包括上述的电容检测电路。

本申请实施例还提供了一种电子设备，包括上述的电容检测电路。

本申请实施例现对于现有技术而言，电容控制模块控制待测电容进行多次充放电，在待测电容每次充放电时，待测电容被充电至预设电压后释放存储的电荷，电容控制模块则可以根据接收到的电荷量输出相应的数字电压信号，当数字电压信号为低电平时，电容控制模块仅接受待测电容释放的电荷；当数字电压信号为高电平时，电荷转换模块输出预设电荷量的负电荷到电容控制模块，即电容控制模块同时接收待测电容与电荷转换模块输出的电荷，继而在待测电容多次充放电完毕后，滤波模块可以根据待测电容多次充放电后产生的数字电压信号，得到表征待测电容的电容值的数值，无需通过模数转换器等模拟电路便可以将待测电容的电容值数字化，电路结构简单，降低了功耗和成本；并且能够通过增加待测电容的充放电次数提高电容检测电路的抗干扰能力。

例如，电容控制模块包括：依次连接的电荷转移模块、电压转换模块以及比较模块；比较模块连接于滤波模块，电荷转换模块连接于电压转换模块；电荷转移模块用于控制待测电容进行多次充放电，其中在每次充放电时，待测电容被充电至预设电压后释放存储的电荷至电压转换模块；电压转换模块用于将接收到的电荷转换为模拟电压信号；比较模块用于根据预设的电压阈值与模拟电压信号，输出数字电压信号；电荷转换模块用于在数字电压信号为高电平时，输出预设电荷量的负电荷至电压转换模块。本实施例提供了电容控制模块的一种具体结构。

例如，电荷转移模块包括第一开关、第二开关以及第一电源；第一电源连接于第一开关的第一端，第一开关的第二端连接于第二开关的第一端，第二开关的第二端接地，第一开关与第二开关的连接处连接于待测电容的第一端，待测电容的第二端连接于电压转换模块，第一开关的控制端与第二开关的控制端分别用于接收驱动信号；第一开关用于根据驱动信号，在待测电容充电时闭合，并在待测电容放电时断开；第二开关用于根据驱动信号，在待测电容充电时断开，并在待测电容放电时闭合。本实施例提供了应用于自容式检测的电荷转移模块的一种具体结构。

例如，电荷转移模块包括第三开关、第四开关以及第二电源；第二电源连接于第三开关的第一端，第三开关的第二端连接于第四开关的第一端，第四开关的第二端连接于电压转换模块，第三开关与第四开关的连接处连接于待测电容的第一端，待测电容的第二端接地，第三开关的控制端与第四开关的控制端分别用于接收驱动信号；第三开关用于根据驱动信号，在待测电容放电时断开，并在待测电容充电时闭合；第四开关用于根据驱动信号，在待测电容放电时闭合，并在待测电容充电时断开。本实施例提供了应用于互容式检测的电荷转移模块的一种具体结构。

例如，电压转换模块包括：运算放大器、第一参考电容以及第五开关；电荷转移模块与电荷转换模块分别连接于运算放大器的反相输入端，运算放大器的正相输入端接地，第一参考电容的两端分别连接于运算放大器的反相输入端与运算放大器的输出端，第五开关的两端分别连接于第五参考电容的两端，第五开关的控制端用于接收复位信号；第五开关用于根据复位信号，在电荷转移模块控制待测电容进行多次充放电之前，在预设时长内保持闭合。本实施例提供了电压转换模块的一种具体结构。

例如，比较模块包括：电压比较器与第一触发器；电压比较器的正相输入端连接于电压转换模块，电压比较器的反相输入端接地，电压比较器的输出端连接于第一触发器的第一输入端，第一触发器的第二输入端用于接收输出控制信号，第一触发器的第三输入端用于接收驱动信号，第一触发器的输出端连接于滤波模块；电压比较器用于在模拟电压信号的电压值大于电压阈值时，输出高电平，并在模拟电压信号的电压值小于电压阈值时，输出低电平；第一触发器用于在驱动信号处于上升沿时，输出的数字电压信号的电平为电压比较器的当前电平，并在驱动信号处于下升沿时，保持输出的数字电压信号的电平不变。本实施例提供了比较模块的一种具体结构。

例如，滤波模块包括计数器与第二触发器，比较模块连接于计数器的输入端，计数器的输出端连接于第二触发器的第一输入端，第二触发器的第二输入端用于接收输出控制信号；计数器的驱动端用于接收驱动信号，计数器用于在驱动信号处于上升沿且数字电压信号为高电平时，将当前计数值加1；第二触发器用于在输出控制信号处于上升沿时，输出计数器的计数值作为表征待测电容的电容值的数值。本实施例提供了滤波模块的一种具体结构。

例如，电荷转换模块包括：逻辑控制器与电荷输出子模块，逻辑控制器的第一端连接于比较模块，逻辑控制器的第二端通过电荷输出子模块连接于电压转换模块；逻辑控制器用于在数字电压信号为高电平时，控制电荷输出子模块输出预设电荷量的负电荷至电压转换模块。本实施例提供了电荷转换模块的一种具体结构。

例如，电荷输出子模块包括第六开关、第七开关、第八开关、第九开关、第三电源以及第二参考电容；第六开关的第一端连接于电压转换模块，第六开关的第二端连接于第八开关的第一端，第八开关的第二端接地，第六开关与第八开关的连接处连接于第二参考电容的第一端，第七开关的第一端连接于第三电源，第七开关的第二端连接于第九开关的第一端，第九开关的第二端接地，第七开关与第九开关的连接处连接于第二参考电容的第二端；第六开关的控制端、第七开关的控制端、第八开关的控制端以及第九开关的控制端分别连接于逻辑控制器；逻辑控制器用于在数字电压信号为低电平时，控制第六开关与第九开关均闭合，并控制第七开关与第八开关均断开；逻辑控制器用于在数字电压信号为高电平时，控制第六开关与第九开关均断开，并控制第七开关与第八开关均闭合。本实施例提供了电荷输出子模块的一种具体结构。

例如，电容检测电路还包括抽取模块；电容控制模块通过抽取模块连接于滤波模块；抽取模块用于将预设时间段内的数字电压信号输出到滤波模块。本实施例中，在电容检测电路中增加了抽取模块，从而能够周期性的对待测电容进行检测，降低了功耗。

例如，抽取模块为与门电路；与门电路的第一输入端连接于电容控制模块，与门电路的输出端连接于滤波模块；与门电路的第二输入端用于接收输出控制信号，输出控制信号在一个周期内处于高电平的时长为预设时间段。本实施例提供了抽取模块的一种具体实现方式。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本申请第一实施例中的电容检测电路的示意图；

图2是根据本申请第一实施例中的电容检测电路的示意图，其中电容控制模块包括电荷转移模块、电压转换模块以及比较模块；

图3是根据本申请第二实施例中的电荷转移模块的结构图，其中电荷转移模块应用于互容检测方式；

图4是根据本申请第二实施例中的驱动信号为时钟信号的时序图；

图5是根据本申请第二实施例中的电荷转移模块的结构图，其中电荷转移模块应用于自容检测方式；

图6是根据本申请第二实施例中的电压转换模块的结构图；

图7是根据本申请第二实施例中的电压转换模块的方框图；

图8是根据本申请第二实施例中的比较模块的结构图；

图9是根据本申请第三实施例中的电荷转换模块的结构图；

图10是根据本申请第三实施例中的电荷输出子模块的结构图；

图11是根据本申请第四实施例的电容检测电路的示意图；

图12是根据本申请第四实施例中的输出控制信号的时序图；

图13是根据本申请第四实施例中的滤波模块的结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在利用电容传感器进行参数检测时，电容传感器的电容值的测量是其中较为核心的步骤，目前一般通过包括模数转换器(简称ADC)的模拟电路来实现电容值的测量，功耗和成本较高。基于此，发明人提出了本申请的技术方案。

本申请第一实施例涉及一种电容检测电路，应用于传感器、芯片或电子设备，例如、电容传感器、电容检测芯片、手机平板电脑等。电容检测电路能够测量电容的电容值，进而利用测得的电容值实现参数检测，例如压力检测、液位检测、距离感应、杂质检测、触摸检测等。

请参考图1，电容检测电路包括：相互连接的电容控制模块1、电荷转换模块2以及滤波模块3，待测电容C_x连接于电容控制模块1，连接方式可以为串联或并联，图中以串联为例，待测电容C_x的一端连接于电容控制模块1，待测电容C_x的另一端接地GND。

电容控制模块1用于控制待测电容进行多次充放电，并根据根据接收到的电荷量，产生数字电压信号；其中，待测电容在每次充放电的过程中，被充电至预设电压后释放存储的全部电荷。

电荷转换模块2用于在数字电压信号为高电平时，输出预设电荷量的负电荷至电容控制模块1，预设电荷量大于或等于待测电容C_x被充电至预设电压时存储的电荷量。

滤波模块3用于根据待测电容C_x多次充放电后产生的数字电压信号，得到表征待测电容C_x的电容值的数值。

本申请实施例中，电容控制模块控制待测电容进行多次充放电，在待测电容每次充放电时，待测电容被充电至预设电压后释放存储的电荷，电容控制模块则可以根据接收到的电荷量输出相应的数字电压信号，当数字电压信号为低电平时，电容控制模块仅接受待测电容释放的电荷；当数字电压信号为高电平时，电荷转换模块输出预设电荷量的负电荷到电容控制模块，即电容控制模块同时接收待测电容与电荷转换模块输出的电荷，继而在待测电容多次充放电完毕后，滤波模块可以根据待测电容多次充放电后产生的数字电压信号，得到表征待测电容的电容值的数值，无需通过模数转换器等模拟电路便可以将待测电容的电容值数字化，电路结构简单，降低了功耗和成本；并且能够通过增加待测电容的充放电次数提高电容检测电路的抗干扰能力。

下面对本实施例的电容检测电路的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

请参考图2，电容控制模块1包括依次连接的电荷转移模块11、电压转换模块12、比较模块13，待测电容C_x连接于电荷转移模块11(图2中以此为例)，或者待测电容C_x同时连接于电荷转移模块11以及电压转换模块12。

电荷转移模块11用于控制待测电容C_x进行多次充放电，其中在待测电容C_x每次充放电时，待测电容C_x被充电至预设电压V_tx后释放存储的电荷至电压转换模块12，即每次充放电的过程相当于对待测电容C_x进行一次电荷转移，先给待测电容C_x充电至预设电压V_tx，此时待测电容C_x存储的电荷量Q_Cx＝V_tx*C_x，然后再控制待测电容C_x放电，将存储的电荷全部释放至电压转换模块12。

电压转换模块12用于将接收到的电荷转换为模拟电压信号。具体的，在待测电容C_x每次充放电的过程中，电压转换模块12均能够接收到待测电容C_x的电荷，并将流入的该电荷转换成电压输出，而由于待测电容C_x每次充放电的之后，都会导致电压转换模块12接收到的电荷量发生变化，这也使得电压转换模块12输出的电压发生变化，在待测电容C_x进行被控制进行多次充放电后，电压转换模块12输出的多个电压能够形成连续的模拟电压信号。

比较模块13用于根据预设的电压阈值与模拟电压信号，输出数字电压信号。具体的，比较模块13在接收到电压转换模块12发送的模拟电压信号后，将当前时刻的电压值与预设的电压阈值进行比较，当该电压值大于该电压阈值时，输出的数字信号为高电平1；当该电压值小于该电压阈值时，输出的数字信号为低电平0；因此，比较模块13在接收到模拟电压信号后，根据不同时刻(不同充放电次数)的电压值，相应的输出高低电平信号，从而形成了数字电压信号。在一个例子中，比较模块13的电压阈值可以为预设电压V_tx的一半。

电荷转换模块2用于在数字电压信号为高电平时，输出预设电荷量的负电荷至电压转换模块12，预设电荷量大于或等于待测电容C_x被充电至预设电压时存储的电荷量。需要说明的是，本实施例中，以电荷转换模块2输出负电荷为例，然不限于此，也可以设定电荷转换模块2输出正电荷，电压转换模块12中设置反向加法器即可。

滤波模块3用于根据待测电容C_x多次充放电后产生的数字电压信号，得到表征待测电容C_x的电容值的数值。具体的，由上可知，待测电容C_x的每次充放电均对应数字电压信号的一个值，该值可以为0或1，继而可以统计多次充放电对应数字电压信号中值为1的数量，该数量即为表征待测电容C_x的电容值的数值，得到该数值后，可以输入到电子设备的处理器中，从而处理器可以根据预设的电容检测电路的量程范围，得到待测电容C_x的电容值。举例来说，电容检测电路的量程范围为0-10pF，待测电容C_x充放电次数为1000次，若在1000次充放电对应的数字电压信号中值为1的数量为500次，则待测电容C_x的电容值为500÷1000×10pF＝5pF。

本实施例中，在对待测电容C_x的电容值进行数字化时，首先对待测电容C_x进行多次电荷转移，在待测电容C_x每次进行电荷转移时，电压转换模块12能接收到电荷转移模块11转移的待测电容C_x每次放电的电荷；电压转换模块12在积累的电荷量未达到临界值Q_max时，电压转换模块12输出的模拟电压信号的电压值小于电压阈值，比较模块13输出的数字电压信号为低电平，此时电压转换模块12接收的电荷仅来源于待测电容C_x，随着电压转换模块12中电荷的积累，当电压转换模块12中积累的电荷量达到临界值Q_max时，电压转换模块12输出的模拟电压信号的电压值大于电压阈值，比较模块13输出的数字电压信号为高电平，此时电荷转换模块2预设电荷量的负电荷至电压转换模块12，即电压转换模块12同时接收待测电容C_x放电的电荷与电荷转换模块2发送的负电荷，而预设电荷量大于或等于待测电容Cx被充电至预设电压时存储的电荷量，消耗了电压转换模块12中积累的电荷，使得电压转换模块12中积累的电荷量小于临界值Q_max，继而电压转换模块12输出的模拟电压信号的电压值小于电压阈值，比较模块13输出的数字电压信号为低电平，电压转换模块12继续积累电荷，直至积累的电荷量再次达到临界Q_max，然后重复上述过程，直至待测电容C_x电荷转移结束，此时统计多次电荷转移中，数字电压信号中高电平的数量即为表征待测电容C_x的电容值的数值。

本实施例中，电荷转移模块在接收到驱动信号后，根据该驱动信号，控制待测电容进行多次充放电，在待测电容每次充放电时，待测电容被充电至预设电压后释放存储的电荷至电压转换模块；从而在待测电容多次充放电过后，可以多次输出定量电荷至电压转换模块，电压转换模块则可以根据接收到的电荷的量相应的输出电压，以将电荷转换为模拟电压信号，并发送到比较模块，比较模块则根据预设的电压阈值与接收到的模拟电压信号，将模拟电压信号转换为数字电压信号并输入到电荷转换模块，电荷转换模块可以在数字电压信号为高电平时，输出预设电荷量的负电荷反馈至电压转换模块，继而在待测电容多次充放电完毕后，滤波模块可以根据待测电容多次充放电后产生的数字电压信号，得到表征待测电容的电容值的数值，无需通过模数转换器等模拟电路便可以将待测电容的电容值数字化，电路结构简单，降低了功耗和成本；并且能够通过增加待测电容的充放电次数提高电容检测电路的抗干扰能力。

本申请第二实施例涉及一种电容检测电路，本实施例相对于第一实施例而言，主要区别之处在于：提供了电容检测电路中部分模块的具体结构。

本实施例中，电荷转移模块11可以根据所需的检测方式来设置其电路结构，具体如下：

电荷转移模块11应用于互容检测方式，请参考图3，电荷转移模块11包括：第一开关SW1、第二开关SW2以及第一电源V1。

第一电源V1连接于第一开关SW1的第一端，第一开关SW1的第二端连接于第二开关SW2的第一端，第二开关SW2的第二端接地GND，第一开关SW1与第二开关SW2的连接处连接于待测电容C_x的第一端，待测电容C_x的第二端连接于电压转换模块12，第一开关SW1的控制端与第二开关SW2的控制端分别用于接收驱动信号(图中未示出)；其中驱动信号为由信号发生器发出的信号，信号发生器可以为RC振荡器、处理器以及晶振电路等。

第一开关SW1用于根据驱动信号，在待测电容C_x放电时闭合，并在待测电容C_x充电时断开。

第二开关SW2用于根据驱动信号，在待测电容C_x放电时断开，并在待测电容C_x充电时闭合。

其中，驱动信号可以为时钟信号，请参考图4的时序图，第一开关SW1在接收到驱动信号后，在驱动信号处于高电平时闭合，在驱动信号处于低电平时断开；第二开关SW2在接收到驱动信号后，在驱动信号处于高电平时断开，在驱动信号处于低电平时闭合。由此，在驱动信号的每个周期中，驱动信号处于高电平时，第一开关SW1断开，第二开关SW2闭合，此时待测电容C_x连接到GND，待测电容C_x中的电荷被全部释放，电荷量为0；驱动信号处于低电平时，第一开关SW1闭合，第二开关SW2断开，此时待测电容C_x连接到第一电源V1，被充电至预设电压V_tx，待测电容C_x存储的电荷量Q_Cx＝V_tx*C_x，然后在下一个周期驱动信号处于高电平时，第一开关SW1闭合，第二开关SW2断开，待测电容C_x中存储的电荷被全部释放至电压转换模块12。

电荷转移模块11应用于自容检测方式，请参考图5，电荷转移换模块1包括第三开关SW3、第四开关SW4以及第二电源V2。

第二电源V2连接于第三开关SW3的第一端，第三开关SW3的第二端连接于第四开关SW4的第一端，第四开关SW4的第二端连接于电压转换模块12，第三开关SW3与第四开关SW4的连接处连接于待测电容C_x的第一端，待测电容C_x的第二端接地，第三开关SW3的控制端与第四开关SW4的控制端分别用于接收驱动信号。

第三开关SW3用于根据驱动信号，在待测电容放电时断开，并在待测电容C_x充电时闭合。

第四开关SW4用于根据驱动信号，在待测电容放电时闭合，并在待测电容C_x充电时断开。

本实施例中，请参考图4，该驱动信号同样可以为时钟信号，第三开关SW3在接收到驱动信号后，在驱动信号处于高电平时闭合，在驱动信号处于低电平时断开；第四开关SW4在接收到驱动信号后，在驱动信号处于高电平时断开，在驱动信号处于低电平时闭合。由此，在驱动信号的每个周期中，驱动信号处于高电平时，第三开关SW3闭合，第四开关SW4断开，此时待测电容C_x连接到第二电源V2，被充电至预设电压V_tx，待测电容C_x存储的电荷量Q_Cx＝V_tx*C_x，当驱动信号处于低电平时，第三开关SW3断开，第四开关SW4闭合，待测电容C_x连接到GND，待测电容C_x中的电荷被全部释放，电荷量为0。

请参考图6，电压转换模块12包括：运算放大器AMP、第一参考电容C_ref1以及第五开关SW5。

电荷转移模块11与电荷转换模块2分别连接于运算放大器AMP的反相输入端，运算放大器AMP的正相输入端接地GND，第一参考电容C_ref1的两端分别连接于运算放大器AMP的反相输入端与运算放大器AMP的输出端，第五开关SW5的两端分别连接于第一参考电容C_ref1的两端，第五开关SW5的控制端用于接收复位信号。

第五开关SW5用于在接收到复位信号时，在预设时长内保持闭合状态。具体的，请参考图4中复位信号的波形图，在电容检测电路对待测电容C_x进行检测之前，将该复位信号输入到第五开关SW5，第五开关SW5在复位信号处于高电平时处于闭合状态，复位信号高电平的持续时长为预设时长，以在预设时长内使得第五开关SW5保持闭合状态，从而可以释放第一参考电容C_ref1两端的全部电荷；第五开关SW5在复位信号处于低电平时处于断开状态，以在经过预设时长后，使得第五开关SW5断开，继而电容检测电路可以对待测电容C_x进行检测。

在对待测电容C_x进行检测时，待测电容C_x进行多次的电荷转移，下面用Q_积表示运算放大器AMP接收到的电荷量，运算放大器AMP输出电压Vout＝Q_积/C_ref1，在运算放大器AMP的输出电压Vout小于预设的电压阈值V_x时，比较模块13的输出为0，此时仅有待测电容C_x释放的电荷到运算放大器AMP，随着运算放大器AMP接收到的电荷量不断增多，运算放大器AMP的输出电压Vout逐渐增大，直至Vout大于比较模块13中预设的电压阈值V_x，此时运算放大器AMP接收到的电荷量Q_积达到临界值Q_max，Q_max＝C_ref1*V_x，比较模块13的输出由0变为1，电荷转换模块2输出预设电荷量的负电荷Q₄至运算放大器AMP，运算放大器AMP的输出Vout＝(Q_积-Q₄)/C_ref1；在多次电荷转移之后，运算放大器AMP的输出Vout＝Q_Cx/C_ref1+Vout’，其中Vout’表示前一次电荷转移时运算放大器AMP的输出。

需要说明的是，本实施例中，以图6中的一个电路来实现电压转换模块12的功能，然不限于此，请参考图7，电压转换模块12包括依次连接的求和子模块121、积分子模块122以及转换子模块123，求和子模块121分别连接于电荷转移模块11与电荷转换模块2。其中，求和子模块121用于计算接收到的电荷的代数和，积分子模块122用于捕捉求和子模块121输出的电荷并求和，转换子模块123用于将积分子模块122输出的电荷转换为模拟电压信号。

本实施例中，请参考图8，比较模块13包括：电压比较器131与第一触发器132，第一触发器132可以为D触发器(图中以此为例)。

电压比较器131的正相输入端连接于电压转换模块12，电压比较器的反相输入端接地GND，电压比较器131的输出端连接于第一触发器132的第一输入端，第一触发器132的第二输入端用于接收驱动信号，第一触发器132的输出端连接于滤波模块3；其中，驱动信号可以为图4中的时钟信号。

电压比较器131用于在模拟电压信号的电压值大于电压阈值时，输出高电平，并在模拟电压信号的电压值小于电压阈值时，输出低电平。

第一触发器132用于在驱动信号处于上升沿时，输出的数字电压信号的电平为电压比较器131的当前电平，并在驱动信号处于下升沿时，保持输出的数字电压信号的电平不变。即第一触发器132在驱动信号处于高电平时，将电压比较器131的当前电平作为输出的数字电压信号的电平；第一触发器132在驱动信号处于低电平时，保持输出的数字电压信号的电平不变。

本实施例相对于第一实施例而言，提供了电容检测电路中电荷转移模块、电压转换模块以及比较模块的具体结构。

本申请第三实施例涉及一种电容检测电路，本实施例相对于第二实施例而言，主要不同之处在于：提供了电荷转换模块的一种具体结构。

本实施例中，请参考图9，电荷转换模块2包括：逻辑控制器21与电荷输出子模块22。逻辑控制器21的第一端连接于比较模块13，逻辑控制器21的第二端通过电荷输出子模块22连接于电压转换模块12。

逻辑控制器21用于在数字电压信号为高电平时，控制电荷输出子模块22输出预设电荷量的负电荷至电压转换模块12。

在一个例子中，请参考图10，电荷输出子模块22包括第六开关SW6、第七开关SW7、第八开关SW8、第九开关SW9、第三电源V3以及第二参考电容C_ref2。

第六开关SW6的第一端连接于电压转换模块，第六开关SW6的第二端连接于第八开关SW8的第一端，第八开关SW8的第二端接地，第六开关SW6与第八开关SW8的连接处连接于第二参考电容C_ref2的第一端，第七开关SW7的第一端连接于第三电源V3，第七开关SW7的第二端连接于第九开关SW9的第一端，第九开关SW9的第二端接地，第七开关SW7与第九开关SW9的连接处连接于第二参考电容C_ref2的第二端；第六开关SW6的控制端、第七开关SW7的控制端、第八开关SW8的控制端以及第九开关SW9的控制端分别连接于逻辑控制器21。

逻辑控制器21用于在数字电压信号为高电平时，控制第六开关SW6与第九开关SW9均断开，并控制第七开关SW7与第八开关SW8均闭合，此时第二参考电容C_ref2与第三电源V3连接，被充电参考电压V_ref2，第二参考电容C_ref2存储的电荷量Q_ref2＝-V_ref2*C_ref2，即为预设电荷量，并将第二参考电容C_ref2存储的电荷被释放到电压转换模块12。

逻辑控制器21用于在数字电压信号为低电平时，控制第六开关SW6与第九开关SW9均闭合，并控制第七开关SW7与第八开关SW8均断开，第二参考电容C_ref2接地GND，第二参考电容C_ref2存储的电荷被全部释放到地端。

本实施例相对于第一实施例而言，提供了电荷转换模块的一种具体结构。

本申请第四实施例涉及一种电容检测电路，本实施例相对于第一实施例而言，主要不同之处在于：请参考图11，电容检测电路还包括抽取模块4。比较模块13通过抽取模块4连接于滤波模块3。

抽取模块4用于将预设时间段内的数字电压信号输出到滤波模块3。

在一个例子中，抽取模块4为与门电路；与门电路的第一输入端连接于比较模块，与门电路的输出端连接于滤波模块3，与门电路的第二输入端用于接收输出控制信号，输出控制信号在一个周期内处于高电平的时长为预设时间段。即，请参考图12，输出控制信号为周期性的信号，在输出控制信号的一个周期中，其在预设时间段T内处于高电平，从而能够抽取在该预设时间段T的数字电压信号输入到滤波模块3，滤波模块3可以根据预设时间段T的数字电压信号，得到该周期内表征待测电容的电容值的数值；由此，可以周期性的获取待测电容的电容值的数值。

在一个例子中，请参考图13，滤波模块3包括计数器31与第二触发器32，第二触发器32可以为D触发器。

比较模块13连接于计数器31的输入端，计数器31的输出端连接于第二触发器32的第一输入端，第二触发器32的第二输入端用于接收输出控制信号(请参考图12)。

计数器31的驱动端用于接收驱动信号(请参考图4)，计数器31用于在驱动信号处于上升沿且数字电压信号为高电平时，将当前计数值加1。

第二触发器32用于在输出控制信号处于上升沿时，输出计数器31的计数值作为表征待测电容C_x的电容值的数值。

本实施例中，计数器31在驱动信号处于高电平时进行计数，且在数字电压信号处于高电平时，将计数值加1，当数字电压信号处于低电平时，计数值不变，第二触发器32在输出控制信号处于上升沿时，输出计数器31累加的计数值作为表征待测电容C_x的电容值的数值，并将计数器31的计数值清零。

本实施例相对于第一实施例而言，在电容检测电路中增加了抽取模块，从而能够周期性的对待测电容进行检测，降低了功耗。

本申请第五实施例涉及一种传感器，传感器可以为电容传感器，传感器可以应用在电子设备中，传感器包括第一至第四实施例中任一项的电容检测电路。

本申请第六实施例涉及一种芯片，芯片可以为电容检测芯片，芯片可以应用在电子设备中，芯片包括第一至第四实施例中任一项的电容检测电路。

本申请第七实施例涉及一种电子设备，包括第一至第四实施例中任一项的电容检测电路，电子设备例如为手机、平板电脑等。

在一个例子中，电子设备还包括处理器，处理器用于根据电容检测电路输出的表征待测电容的电容值的数值，得到待测电容的电容值；具体的，根据预设的电容检测电路的量程范围，得到待测电容C_x的电容值。举例来说，电容检测电路的量程范围为0-10pF，待测电容C_x充放电次数为1000次，若在1000次充放电对应的数字电压信号中值为1的数量为500次，则待测电容C_x的电容值为500÷1000×10pF＝5pF。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。