本發(fā)明涉及一種電容式傳感器的讀出電路與其操作方法。

背景技術(shù)：

電容傳感器的讀出電路負(fù)責(zé)將電容感測元件的差動(dòng)電容變化量轉(zhuǎn)換成電性信號，在性能上被要求具備低噪聲與高有效位數(shù)，使電路可以提供高讀取解析度。此外，電容傳感器容易受到工藝變異的影響，電容值與電容變化靈敏度都會(huì)發(fā)生誤差。此類的電容值誤差與電容變化靈敏度的誤差通過讀出電路放大后，將分別反映在電路的輸出參數(shù)上，例如偏移電壓(offset)與電容靈敏度(sensitivity)。因此，電容傳感器的讀出電路通常需要可以校正偏移電壓與電容靈敏度，以確保讀出電路的輸出參數(shù)可以被調(diào)整至目標(biāo)規(guī)格內(nèi)。

關(guān)于電容式傳感器的讀出電路，例如，利用輸入兩組相依數(shù)字碼(v1code，v2code)，經(jīng)由鏡相電路(codemirror)及數(shù)類轉(zhuǎn)換器(dac)產(chǎn)生模擬電壓(v1，v2)，這兩個(gè)電壓的平均值與差值可以被用來校正電路的輸出參數(shù)(偏移電壓、電容靈敏度)；也有利用積分器、比較器與鎖存電路，將差動(dòng)電容變化量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。利用輸入的兩個(gè)電壓(vcal1，vcal2)、兩個(gè)校正電容(cp、cn)修正偏移電壓與電容靈敏度，以達(dá)到校正的目的；另外，利用兩組數(shù)字校正碼(sensitivitycalibrationparameter，zero-offsetcalibrationparameter)及數(shù)類轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生三個(gè)模擬電壓(vca，vcb，vcj)，這三個(gè)電壓分別用來調(diào)整差動(dòng)式電容上下兩個(gè)極板的端電壓以及校正電容元件(calibrationcapacitivedevice)的端電壓，以達(dá)到偏移電壓與電容靈敏度的校正目的。

前述電容傳感器的讀出電路存在幾個(gè)技術(shù)問題：(1)電路的輸出頻譜，隨著頻率降低，其噪聲基準(zhǔn)(noisefloor)只能以-20db/decade減少，當(dāng)頻率等于1khz，噪聲基準(zhǔn)只能達(dá)到-80dblevel，致使電路的低頻噪聲過高、有效位數(shù)不足；(2)偏移電壓在校正時(shí)只具有單調(diào)性，使其校正范圍受到限制；(3)校正參數(shù)彼此相依，增加校正復(fù)雜度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開的實(shí)施例，可提供一種電容傳感器的讀出電路及其操作方法。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種電容傳感器的讀出電路。所述讀出電路包括輸入驅(qū)動(dòng)電路、電荷感測校正電路、比較器與鎖存電路。輸入驅(qū)動(dòng)電路耦接至電容傳感器的驅(qū)動(dòng)端點(diǎn)。電荷感測校正電路的差動(dòng)輸入端對耦接至電容傳感器的第一端與第二端。比較器的第一輸入端與第二輸入端耦接至電荷感測校正電路的差動(dòng)輸出端對。鎖存電路的輸入端耦接至比較器的輸出端。鎖存電路的輸出端提供讀出電路的輸出信號。電荷感測校正電路包括第一積分電路、第一電荷轉(zhuǎn)移電路與第二積分電路。第一積分電路的差動(dòng)輸入端對耦接至電容傳感器的第一端與第二端。第一電荷轉(zhuǎn)移電路包括第一電容器、第二電容器與開關(guān)電路。第一電容器的第一端耦接至第一積分電路的差動(dòng)輸出端對的第一輸出端。第二電容器的第一端耦接至第一積分電路的差動(dòng)輸出端對的第二輸出端。開關(guān)電路的第一端與一第二端分別耦接至第一電容器的第二端與第二電容器的第二端。在第一積分電路的重置期間，開關(guān)電路為截止。在第一積分電路的積分期間，開關(guān)電路為導(dǎo)通，以傳輸?shù)谝粎⒖茧妷褐恋谝浑娙萜鞯牡诙伺c第二電容器的第二端。第二積分電路的差動(dòng)輸入端對耦接至第一電容器的第二端與第二電容器的第二端。第二積分電路的差動(dòng)輸入端對耦接至第一電容器的第二端與第二電容器的第二端。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種電容傳感器的讀出電路的操作方法。所述讀出電路包括輸入驅(qū)動(dòng)電路、電荷感測校正電路、比較器與鎖存電路。所述電荷感測校正電路包括第一積分電路、第一校正支路、第二校正支路、第一電荷轉(zhuǎn)移電路、第二積分電路與第三校正支路。所述操作方法包括：由輸入驅(qū)動(dòng)電路提供參考電壓至電容傳感器的驅(qū)動(dòng)端點(diǎn)，使得電容傳感器提供感測電荷；由第一校正支路提供第一校正電荷；由第二校正支路提供第二校正電荷；在第一積分電路的積分期間，由第一積分電路儲存該感測電荷、該第一校正電荷與該第二校正電荷；由第一電荷轉(zhuǎn)移電路將第一積分電路所儲存的電荷轉(zhuǎn)移到第二積分電路；由第三校正支路提供第三校正電荷；在第一積分電路的重置期間與第二積分電路的積分期間，由第二積分電路儲存該第三校正電荷與該第一電荷轉(zhuǎn)移電路所轉(zhuǎn)移的電荷；由比較器比較第二積分電路的差動(dòng)輸出電壓，而獲得并輸出數(shù)字信號；以及由鎖存電路接收并鎖存比較器所輸出的數(shù)字信號，以提供經(jīng)鎖存內(nèi)容作為該讀出電路的輸出信號。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種電容傳感器的讀出電路的操作方法。所述讀出電路包括輸入驅(qū)動(dòng)電路、電荷感測校正電路、比較器與鎖存電路。電荷感測校正電路包括第一積分電路、第一校正支路、第二校正支路、第一電荷轉(zhuǎn)移電路、第二積分電路、第三校正支路、第二電荷轉(zhuǎn)移電路、第四校正支路與第三積分電路。所述操作方法包括：由輸入驅(qū)動(dòng)電路提供參考電壓至電容傳感器的驅(qū)動(dòng)端點(diǎn)，使得電容傳感器提供感測電荷；由第一校正支路提供第一校正電荷；由第二校正支路提供第二校正電荷；在第一積分電路的積分期間，由第一積分電路儲存感測電荷、第一校正電荷與第二校正電荷；由第一電荷轉(zhuǎn)移電路將第一積分電路所儲存的電荷轉(zhuǎn)移到第二積分電路；由第三校正支路提供第三校正電荷；在第一積分電路的重置期間與第二積分電路的積分期間，由第二積分電路儲存第三校正電荷與第一電荷轉(zhuǎn)移電路所轉(zhuǎn)移的電荷；由第二電荷轉(zhuǎn)移電路將第二積分電路所儲存的電荷轉(zhuǎn)移到第三積分電路；由第四校正支路提供第四校正電荷；在第二積分電路的重置期間與第三積分電路的積分期間，由第三積分電路儲存第四校正電荷與第二電荷轉(zhuǎn)移電路所轉(zhuǎn)移的電荷；由比較器比較第三積分電路的差動(dòng)輸出電壓，而獲得并輸出數(shù)字信號；以及由鎖存電路接收并鎖存比較器所輸出的數(shù)字信號，以提供鎖存內(nèi)容作為讀出電路的輸出信號。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種電容傳感器的讀出電路的操作方法。所述讀出電路包括輸入驅(qū)動(dòng)電路、電荷感測校正電路、比較器與鎖存電路。電荷感測校正電路包括第一積分電路、第一校正支路、第二校正支路、第一電荷轉(zhuǎn)移電路、第二積分電路、第三校正支路、第二電荷轉(zhuǎn)移電路、第四校正支路、第三積分電路、第三電荷轉(zhuǎn)移電路、第五校正支路與第四積分電路。所述操作方法包括：由輸入驅(qū)動(dòng)電路提供參考電壓至電容傳感器的驅(qū)動(dòng)端點(diǎn)，使得電容傳感器提供感測電荷；由第一校正支路提供第一校正電荷；由第二校正支路提供第二校正電荷；在第一積分電路的積分期間，由第一積分電路儲存感測電荷、第一校正電荷與第二校正電荷；由第一電荷轉(zhuǎn)移電路將第一積分電路所儲存的電荷轉(zhuǎn)移到第二積分電路；由第三校正支路提供第三校正電荷；在第一積分電路的重置期間與第二積分電路的積分期間，由第二積分電路儲存第三校正電荷與第一電荷轉(zhuǎn)移電路所轉(zhuǎn)移的電荷；由第二電荷轉(zhuǎn)移電路將第二積分電路所儲存的電荷轉(zhuǎn)移到第三積分電路；由第四校正支路提供第四校正電荷；在第二積分電路的重置期間與第三積分電路的積分期間，由第三積分電路儲存第四校正電荷與第二電荷轉(zhuǎn)移電路所轉(zhuǎn)移的電荷；由第三電荷轉(zhuǎn)移電路將第三積分電路所儲存的電荷轉(zhuǎn)移到第四積分電路；由第五校正支路提供第五校正電荷；在第三積分電路的重置期間與第四積分電路的積分期間，由第四積分電路儲存第五校正電荷與第三電荷轉(zhuǎn)移電路所轉(zhuǎn)移的電荷；由比較器比較第四積分電路的差動(dòng)輸出電壓，而獲得并輸出數(shù)字信號；以及由鎖存電路接收并鎖存比較器所輸出的數(shù)字信號，以提供經(jīng)鎖存內(nèi)容作為讀出電路的輸出信號。

本發(fā)明一些實(shí)施例所述讀出電路及其操作方法所采用的第一電容器、第二電容器與開關(guān)電路可作為“電荷轉(zhuǎn)移電路”，解決感測電容與校正電容的電荷無法往后級積分電路傳遞的問題，可以改善電路的低頻噪聲與增加有效位數(shù)。本發(fā)明另一些實(shí)施例所述讀出電路及其操作方法所使用的第一校正支路可以使偏移電壓的校正不再局限于單調(diào)性。在第一校正支路搭配第二校正支路和/或第三校正支路的實(shí)施例中，利用第一校正支路調(diào)整電路的輸出信號的偏移電壓，利用第二校正支路和/或第三校正支路調(diào)整電容靈敏度，使偏移電壓與電容靈敏度可以各別獨(dú)立調(diào)整，降低校正調(diào)整復(fù)雜度。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種電容傳感器的讀出電路的電路方塊示意圖。

圖2是依照本發(fā)明的一實(shí)施例繪示圖1所示讀出電路的電路示意圖。

圖3是說明圖2所示電路的輸出頻譜示意圖。

圖4是依照本發(fā)明的另一實(shí)施例繪示一種讀出電路的電路方塊示意圖。

圖5是說明圖4所示電路的輸出頻譜示意圖。

圖6是依照本發(fā)明的另一實(shí)施例繪示一種讀出電路的電路方塊示意圖。

圖7是說明圖6所示電路的輸出頻譜示意圖。

圖8是依照本發(fā)明的另一實(shí)施例繪示圖1所示讀出電路的電路示意圖。

【符號說明】

10：電容傳感器

100、300、400：讀出電路

101：輸入驅(qū)動(dòng)電路

102：電荷感測校正電路

110：第一積分電路

111：運(yùn)算放大器

112：第一積分電容器

113：第二積分電容器

114：第一積分開關(guān)

115：第二積分開關(guān)

116：第一重置開關(guān)

117：第二重置開關(guān)

120：第一電荷轉(zhuǎn)移電路

121：第一電荷轉(zhuǎn)移電路的第一電容器

122：第一電荷轉(zhuǎn)移電路的第二電容器

123：第一電荷轉(zhuǎn)移電路的開關(guān)電路

124：第一電荷轉(zhuǎn)移電路的第一開關(guān)

125：第一電荷轉(zhuǎn)移電路的第二開關(guān)

130：第二積分電路

131：運(yùn)算放大器

132、133：積分電容器

134、135：積分開關(guān)

136、137：重置開關(guān)

140：第一校正支路

141：第一校正電容器

142：第一校正開關(guān)

143：第二校正開關(guān)

144、148：切換電路

145：第二校正電容器

146：第三校正開關(guān)

147：第四校正開關(guān)

150：第二校正支路

151：第一校正電容器

152：第一校正開關(guān)

153：第二校正開關(guān)

154：第二校正電容器

155：第三校正開關(guān)

156：第四校正開關(guān)

157a：第五校正開關(guān)

157b：第六校正開關(guān)

158a：第七校正開關(guān)

158b：第八校正開關(guān)

160：第三校正支路

161：第一校正電容器

162：第一校正開關(guān)

163：第二校正開關(guān)

164：第二校正電容器

165：第三校正開關(guān)

166：第四校正開關(guān)

167a：第五校正開關(guān)

167b：第六校正開關(guān)

168a：第七校正開關(guān)

168b：第八校正開關(guān)

270：比較器

280：鎖存電路

290、291：反相器

310：第二電荷轉(zhuǎn)移電路

311：第二電荷轉(zhuǎn)移電路的第一電容器

312：第二電荷轉(zhuǎn)移電路的第二電容器

313：第二電荷轉(zhuǎn)移電路的開關(guān)電路

314：第二電荷轉(zhuǎn)移電路的第一開關(guān)

315：第二電荷轉(zhuǎn)移電路的第二開關(guān)

320：第三積分電路

330：第四校正支路

410：第三電荷轉(zhuǎn)移電路

420：第四積分電路

430：第五校正支路

φ1、φ2：時(shí)鐘信號

ca、cb：感測電容器

gnd：接地電壓

out、outb：輸出信號

sw1：第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)

sw2：第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)

sw3：第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)

sw4：第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)

sw5：第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)

sw6：第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)

v1、v2、vj：校正參考電壓

vref1、vref2：參考電壓

具體實(shí)施方式

在本申請說明書全文(包括權(quán)利要求書)中所使用的“耦接(或連接)”一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接(或連接)于第二裝置，則應(yīng)該被解釋成該第一裝置可以直接連接于該第二裝置，或者該第一裝置可以通過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。另外，凡可能之處，在附圖及實(shí)施方式中使用相同標(biāo)號的元件/構(gòu)件/步驟代表相同或類似部分。不同實(shí)施例中使用相同標(biāo)號或使用相同用語的元件/構(gòu)件/步驟可以相互參照相關(guān)說明。

圖1是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種電容傳感器10的讀出電路100的電路方塊示意圖。電容傳感器10可以是加速度計(jì)、壓力計(jì)或是其他電容性的感測元件。讀出電路100耦接至電容傳感器10，以便讀取電容傳感器10的感測結(jié)果(例如讀取電容傳感器10的差動(dòng)電容變化量)。

讀出電路100包括輸入驅(qū)動(dòng)電路101、電荷感測校正電路102、比較器270與鎖存電路280。輸入驅(qū)動(dòng)電路101耦接至電容傳感器10的驅(qū)動(dòng)端點(diǎn)。電荷感測校正電路102的差動(dòng)輸入端對耦接至電容傳感器10的第一端與第二端。比較器270的第一輸入端與第二輸入端耦接至電荷感測校正電路102的差動(dòng)輸出端對。比較器270可以比較電荷感測校正電路102的差動(dòng)輸出電壓，而獲得并輸出“1”或“0”的數(shù)字信號。鎖存電路280的輸入端耦接至比較器270的輸出端，以接收并鎖存比較器270所輸出的數(shù)字信號。鎖存電路280的輸出端提供經(jīng)鎖存內(nèi)容，作為讀出電路100的輸出信號out。

在圖1所示實(shí)施例中，電荷感測校正電路102包括第一積分電路110、第一電荷轉(zhuǎn)移電路120、第二積分電路130、第一校正支路140、第二校正支路150以及第三校正支路160。第一積分電路110的重置期間為第二積分電路130的積分期間，以及第一積分電路110的積分期間為第二積分電路130的重置期間。第一積分電路110的差動(dòng)輸入端對耦接至電容傳感器10的第一端與第二端。第一電荷轉(zhuǎn)移電路120的差動(dòng)輸入端對耦接至第一積分電路110的差動(dòng)輸出端對。第二積分電路130的差動(dòng)輸入端對耦接至第一電荷轉(zhuǎn)移電路120的差動(dòng)輸出端對。第一電荷轉(zhuǎn)移電路120可以將電容傳感器10、第一校正支路140與第二校正支路150的電荷傳遞至第二積分電路130。圖1所示電荷感測校正電路102可以配置二個(gè)積分電路相互串聯(lián)，也可以配置更多個(gè)積分電路相互串聯(lián)。電荷感測校正電路102的積分電路的數(shù)量可以依照設(shè)計(jì)需求來決定。舉例來說，在一些實(shí)施例中，電荷感測校正電路102具有二個(gè)積分電路110與130，其中第二積分電路130的差動(dòng)輸出耦接比較器270與鎖存電路280，鎖存電路280輸出產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字信號，其部分脈沖密度(fractionalpulsedensity，fpd)可表示電容傳感器10的差動(dòng)電容變化量(詳參圖2的相關(guān)說明)。在另一些實(shí)施例中，電荷感測校正電路102可以具有三個(gè)積分電路(詳參圖4的相關(guān)說明)。在又一些實(shí)施例中，電荷感測校正電路102可以具有四個(gè)積分電路(詳參圖6的相關(guān)說明)。

在一些實(shí)施例中，傳感器的差動(dòng)電容變化值(ca-cb)，可影響每個(gè)時(shí)鐘周期中送給電荷感測校正電路的電荷量的大小，并最終影響傳送“1”的out信號時(shí)鐘周期的一小部分。在一些實(shí)施例中，此部分脈沖密度(fpd)是讀出電路的輸出信號值，其定義為每秒內(nèi)輸出值為高電位的時(shí)鐘周期除以時(shí)鐘頻率。

第一校正支路140的第一端與第二端耦接至第一積分電路110的差動(dòng)輸入端對。第一校正支路140可以校正讀出電路100的輸出信號的偏移電壓。通過使用第一校正支路140與“適應(yīng)性地施加正相或反相的時(shí)鐘控制信號于第一校正支路140”(容后詳述)，使偏移電壓的校正不再局限于單調(diào)性。

第二校正支路150的第一端與第二端耦接至第一積分電路110的差動(dòng)輸入端對。第二校正支路150可以校正讀出電路100的電容靈敏度。第三校正支路160的第一端與第二端耦接至第二積分電路130的差動(dòng)輸入端對。第三校正支路160可以校正讀出電路100的電容靈敏度。第一校正支路140搭配第二校正支路150和/或第三校正支路160，讀出電路100的偏移電壓參數(shù)與電容靈敏度參數(shù)可以被獨(dú)立調(diào)整，因此降低了參數(shù)調(diào)整復(fù)雜度。

圖2是依照本發(fā)明的一實(shí)施例繪示圖1所示讀出電路100的電路示意圖。在圖2所示實(shí)施例中，輸入驅(qū)動(dòng)電路101包括第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw1與第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw2，而電容傳感器10包括感測電容器ca與感測電容器cb。第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw1的第一端耦接至參考電壓vref1，第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw2的第一端耦接至另一參考電壓(例如接地電壓gnd)。參考電壓vref1的電平可以依照設(shè)計(jì)需求來決定。第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw1的第二端與第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw2的第二端均耦接至電容傳感器10的驅(qū)動(dòng)端點(diǎn)。在圖2所示實(shí)施例中，電容傳感器10的所述驅(qū)動(dòng)端點(diǎn)可以是共模端點(diǎn)，亦即第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw1的第二端與第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw2的第二端均耦接至感測電容器ca的第一端與感測電容器cb的第一端。第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw1的控制端受控于時(shí)鐘信號φ1，第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw2的控制端受控于時(shí)鐘信號φ2。時(shí)鐘信號φ1與時(shí)鐘信號φ2的頻率與脈沖寬度可以依照設(shè)計(jì)需求來決定。舉例來說，時(shí)鐘信號φ1的相位不同于時(shí)鐘信號φ2的相位，且時(shí)鐘信號φ1的脈沖不重疊于時(shí)鐘信號φ2的脈沖。因此，當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)開關(guān)sw1為導(dǎo)通時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw2為截止。反之，當(dāng)?shù)诙?qū)動(dòng)開關(guān)sw2為導(dǎo)通時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw1為截止。

感測電容器ca的第一端與感測電容器cb的第一端共同耦接至第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw1的第二端與第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw2的第二端。感測電容器ca的第二端與感測電容器cb的第二端分別作為電容傳感器10的第一端與第二端。也就是說，感測電容器ca的第二端與感測電容器cb的第二端耦接至第一積分電路110的差動(dòng)輸入端對。欲檢測的物理能量(例如輪胎氣壓或是其他物理能量)可以適應(yīng)性地改變感測電容器ca的電容值與感測電容器cb的電容值。第一積分電路110可以讀取感測電容器ca與感測電容器cb的差動(dòng)電容變化所產(chǎn)生的電荷變動(dòng)量。

在圖2所示實(shí)施例中，第一積分電路110包括運(yùn)算放大器111、第一積分電容器112、第二積分電容器113、第一積分開關(guān)114、第二積分開關(guān)115、第一重置開關(guān)116與第二重置開關(guān)117。運(yùn)算放大器111的反相輸入端與非反相輸入端分別耦接至電容傳感器10的第一端與第二端。也就是說，運(yùn)算放大器111的反相輸入端耦接至感測電容器cb的第二端，而運(yùn)算放大器111的非反相輸入端耦接至感測電容器ca的第二端。第一積分電容器112的第一端與第一重置開關(guān)116的第一端均耦接至運(yùn)算放大器111的反相輸入端。第一積分開關(guān)114的第一端耦接至第一積分電容器112的第二端。第一積分開關(guān)114的第二端與第一重置開關(guān)116的第二端均耦接至運(yùn)算放大器111的非反相輸出端。第二積分電容器113的第一端與第二重置開關(guān)117的第一端均耦接至運(yùn)算放大器111的非反相輸入端。第二積分開關(guān)115的第一端耦接至第二積分電容器113器的第二端。第二積分開關(guān)115的第二端與第二重置開關(guān)117的第二端均耦接至運(yùn)算放大器111的反相輸出端。

第一積分開關(guān)114與第二積分開關(guān)115的控制端受控于時(shí)鐘信號φ1。第一重置開關(guān)116與第二重置開關(guān)117的控制端受控于時(shí)鐘信號φ2。在第一積分電路110的重置期間，第一積分開關(guān)114與第二積分開關(guān)115為截止，而第一重置開關(guān)116與第二重置開關(guān)117為導(dǎo)通。在第一積分電路110的積分期間，第一積分開關(guān)114與第二積分開關(guān)115為導(dǎo)通，而第一重置開關(guān)116與第二重置開關(guān)117為截止。

在圖2所示實(shí)施例中，第一電荷轉(zhuǎn)移電路120包括第一電容器121、第二電容器122與開關(guān)電路123。第一電容器121的第一端耦接至第一積分電路110的差動(dòng)輸出端對的第一輸出端，而第二電容器122的第一端耦接至第一積分電路110的差動(dòng)輸出端對的第二輸出端。也就是說，第一電容器121的第一端耦接至運(yùn)算放大器111的非反相輸出端，而第二電容器122的第一端耦接至運(yùn)算放大器111的反相輸出端。開關(guān)電路123的第一端與第二端分別耦接至第一電容器121的第二端與第二電容器122的第二端。在第一積分電路110的重置期間，開關(guān)電路123為截止。在第一積分電路110的積分期間，開關(guān)電路123為導(dǎo)通，以傳輸參考電壓vref2至第一電容器121的第二端與第二電容器122的第二端。參考電壓vref2的電平可以依照設(shè)計(jì)需求來決定。

在圖2所示實(shí)施例中，開關(guān)電路123包括第一開關(guān)124以及第二開關(guān)125。第一開關(guān)124的第一端耦接至第一電容器121的第二端。第一開關(guān)124的第二端耦接至參考電壓vref2。第二開關(guān)125的第一端耦接至第二電容器122的第二端。第二開關(guān)125的第二端耦接至參考電壓vref2。在第一積分電路110的重置期間，第一開關(guān)124與第二開關(guān)125為截止。在第一積分電路110的積分期間。第一開關(guān)124與第二開關(guān)125為導(dǎo)通，以傳輸參考電壓vref2至第一電容器121的第二端與第二電容器122的第二端。第一電荷轉(zhuǎn)移電路120可以將第一積分電路110儲存的電荷轉(zhuǎn)移到第二積分電路130。因?yàn)榈谝浑姾赊D(zhuǎn)移電路120可以將感測電容與校正電容的電荷往后級積分器130傳遞。

第二積分電路130的差動(dòng)輸入端對耦接至第一電容器121的第二端與第二電容器122的第二端。在圖2所示實(shí)施例中，第二積分電路130包括運(yùn)算放大器131、積分電容器132、積分電容器133、積分開關(guān)134、積分開關(guān)135、重置開關(guān)136與重置開關(guān)137。運(yùn)算放大器131的反相輸入端與非反相輸入端分別耦接至第一電荷轉(zhuǎn)移電路120的差動(dòng)輸出端。也就是說，運(yùn)算放大器131的反相輸入端耦接至電容器121的第二端，而運(yùn)算放大器131的非反相輸入端耦接至電容器122的第二端。積分電容器132的第一端與重置開關(guān)136的第一端均耦接至運(yùn)算放大器131的反相輸入端。積分開關(guān)134的第一端耦接至積分電容器132的第二端。積分開關(guān)134的第二端與重置開關(guān)136的第二端均耦接至運(yùn)算放大器131的非反相輸出端。積分電容器133的第一端與重置開關(guān)137的第一端均耦接至運(yùn)算放大器131的非反相輸入端。積分開關(guān)135的第一端耦接至積分電容133器的第二端。積分開關(guān)135的第二端與重置開關(guān)137的第二端均耦接至運(yùn)算放大器131的反相輸出端。

積分開關(guān)134與積分開關(guān)135的控制端受控于時(shí)鐘信號φ2。重置開關(guān)136與重置開關(guān)137的控制端受控于時(shí)鐘信號φ1。在第二積分電路130的重置期間，積分開關(guān)134與積分開關(guān)135為截止，而重置開關(guān)136與重置開關(guān)137為導(dǎo)通。在第二積分電路130的積分期間，積分開關(guān)134與積分開關(guān)135為導(dǎo)通，而重置開關(guān)136與重置開關(guān)137為截止。

比較器270的第一輸入端與第二輸入端耦接至第二積分電路130的差動(dòng)輸出端對。也就是說，比較器270的第一輸入端耦接至運(yùn)算放大器131的非反相輸出端，而比較器270的第二輸入端耦接至運(yùn)算放大器131的反相輸出端。比較器270可以比較運(yùn)算放大器131的非反相輸出端的電壓與運(yùn)算放大器131的反相輸出端的電壓，而獲得“1”或“0”的數(shù)字信號。鎖存電路280的輸入端耦接至比較器270的輸出端，以接收并鎖存比較器270的輸出數(shù)字信號。鎖存電路280的輸出端提供經(jīng)鎖存內(nèi)容，作為讀出電路100的輸出信號out。反相器290的輸入端耦接至鎖存電路280的輸出端，以接收輸出信號out。反相器290的輸出端提供輸出信號outb，其中輸出信號outb是輸出信號out的反相信號。鎖存電路的輸出信號out與outb可以反饋到校正支路150與160以便切換開關(guān)。

在圖2所示實(shí)施例中，第一校正支路140包括第一校正電容器141、第一校正開關(guān)142、第二校正開關(guān)143、切換電路144、第二校正電容器145、第三校正開關(guān)146、第四校正開關(guān)147與切換電路148。第一校正電容器141的第一端耦接至第一積分電路110的差動(dòng)輸入端對的反相輸入端。在正常工作期間，第一校正電容器141的電容值可以被調(diào)整。第一校正開關(guān)142的第一端耦接至第一校正電容器141的第二端。第一校正開關(guān)142的第二端耦接至校正參考電壓vj。校正參考電壓vj的電平可以依照設(shè)計(jì)需求來決定。第二校正開關(guān)143的第一端耦接至第一校正電容器141的第二端。第二校正開關(guān)143的第二端耦接至校正參考電壓(例如為接地電壓gnd)。第二校正電容器145的第一端耦接至第一積分電路110的差動(dòng)輸入端對的非反相輸入端。在正常工作期間，第二校正電容器145的電容值可以被調(diào)整。第三校正開關(guān)146的第一端耦接至第二校正電容器145的第二端。第三校正開關(guān)146的第二端耦接至校正參考電壓vj。第四校正開關(guān)147的第一端耦接至第二校正電容器145的第二端。第四校正開關(guān)147的第二端耦接至校正參考電壓(例如為接地電壓gnd)。

切換電路144的第一輸入端與第二輸入端分別接收時(shí)鐘信號φ1與時(shí)鐘信號φ2。切換電路144的第一輸出端與第二輸出端分別耦接至第一校正開關(guān)142的控制端與第二校正開關(guān)143的控制端。切換電路148的第一輸入端與第二輸入端分別接收時(shí)鐘信號φ1與時(shí)鐘信號φ2。切換電路148的第一輸出端與第二輸出端分別耦接至第四校正開關(guān)147的控制端與第三校正開關(guān)146的控制端。在正常工作期間，切換電路144與切換電路148可以選擇性地將時(shí)鐘信號φ1傳輸給第一校正開關(guān)142的控制端與第四校正開關(guān)147的控制端，以及將時(shí)鐘信號φ2傳輸給第二校正開關(guān)143的控制端與第三校正開關(guān)146的控制端。因此，在第一積分電路110的積分期間，第一校正開關(guān)142與第四校正開關(guān)147為導(dǎo)通而第二校正開關(guān)143與第三校正開關(guān)146為截止；在第一積分電路110的重置期間，第一校正開關(guān)142與第四校正開關(guān)147為截止而第二校正開關(guān)143與第三校正開關(guān)146為導(dǎo)通?；蛘撸袚Q電路144與切換電路148可以選擇性地將時(shí)鐘信號φ1傳輸給第二校正開關(guān)143的控制端與第三校正開關(guān)146的控制端，以及將時(shí)鐘信號φ2傳輸給第一校正開關(guān)142的控制端與第四校正開關(guān)147的控制端。因此，在第一積分電路110的重置期間，第一校正開關(guān)142與第四校正開關(guān)147為導(dǎo)通而第二校正開關(guān)143與第三校正開關(guān)146為截止；以及在第一積分電路110的積分期間，第一校正開關(guān)142與第四校正開關(guān)147為截止而第二校正開關(guān)143與第三校正開關(guān)146為導(dǎo)通。

藉由調(diào)整第一校正電容器141與第二校正電容器145的電容值和/或調(diào)整校正參考電壓vj的電平，第一校正支路140可以適應(yīng)性地校正讀出電路100的輸出信號out的偏移電壓。藉由切換電路144與切換電路148的切換操作，第一校正支路140可以選擇性地施加正相時(shí)鐘信號(φ1，φ2)或反相時(shí)鐘信號(φ2，φ1)來切換四個(gè)開關(guān)142、143、146與147”。通過適應(yīng)性地施加正相時(shí)鐘信號(φ1，φ2)或反相時(shí)鐘信號(φ2，φ1)于開關(guān)142、143、146與147，第一校正支路140可雙向調(diào)整/校正輸出信號out的偏移電壓，使偏移電壓的校正不再局限于單調(diào)性。

在圖2所示實(shí)施例中，第二校正支路150包括第一校正電容器151、第一校正開關(guān)152、第二校正開關(guān)153、第二校正電容器154、第三校正開關(guān)155、第四校正開關(guān)156、第五校正開關(guān)157a、第六校正開關(guān)157b、第七校正開關(guān)158a與第八校正開關(guān)158b。第一校正電容器151的第一端耦接至第一積分電路110的差動(dòng)輸入端對的反相輸入端。在正常工作期間，第一校正電容器151的電容值可以被調(diào)整。第一校正開關(guān)152的第一端耦接至第一校正電容器151的第二端。第一校正開關(guān)152的第二端耦接至校正參考電壓(例如為接地電壓gnd)。第二校正開關(guān)153的第一端耦接至第一校正電容器151的第二端。第二校正電容器154的第一端耦接至第一積分電路110的差動(dòng)輸入端對的非反相輸入端。在正常工作期間，第二校正電容器154的電容值可以被調(diào)整。第三校正開關(guān)155的第一端耦接至第二校正電容器154的第二端。第三校正開關(guān)155的第二端耦接至校正參考電壓(例如為接地電壓gnd)。第四校正開關(guān)156的第一端耦接至第二校正電容器154的第二端。

第五校正開關(guān)157a的第一端耦接至第二校正開關(guān)153的第二端。第五校正開關(guān)157a的第二端耦接至校正參考電壓v2。第六校正開關(guān)157b的第一端耦接至第二校正開關(guān)153的第二端。第六校正開關(guān)157b的第二端耦接至校正參考電壓v1。第七校正開關(guān)158a的第一端耦接至第四校正開關(guān)156的第二端。第七校正開關(guān)158a的第二端耦接至校正參考電壓v2。第八校正開關(guān)158b的第一端耦接至第四校正開關(guān)156的第二端。第八校正開關(guān)158b的第二端耦接至校正參考電壓v1。校正參考電壓v1與校正參考電壓v2的電平可以依照設(shè)計(jì)需求來決定。

第一校正開關(guān)152的控制端與第三校正開關(guān)155的控制端受控于時(shí)鐘信號φ2。第二校正開關(guān)153的控制端與第四校正開關(guān)156的控制端受控于時(shí)鐘信號φ1。因此，在第一積分電路110的重置期間，第一校正開關(guān)152與第三校正開關(guān)155為導(dǎo)通而第二校正開關(guān)153與第四校正開關(guān)156為截止；在第一積分電路110的積分期間，第一校正開關(guān)152與第三校正開關(guān)155為截止而第二校正開關(guān)153與第四校正開關(guān)156為導(dǎo)通。第五校正開關(guān)157a的控制端與第八校正開關(guān)158b的控制端受控于輸出信號outb。第六校正開關(guān)157b的控制端與第七校正開關(guān)158a的控制端受控于輸出信號out。因此，在讀出電路100的輸出信號out為第一邏輯態(tài)(例如邏輯“1”)的期間，第六校正開關(guān)157b與第七校正開關(guān)158a為導(dǎo)通而第五校正開關(guān)157a與第八校正開關(guān)158b為截止；在讀出電路100的輸出信號out為第二邏輯態(tài)(例如邏輯“0”)的期間，第五校正開關(guān)157a與第八校正開關(guān)158b為導(dǎo)通而第六校正開關(guān)157b與第七校正開關(guān)158a為截止。藉由調(diào)整第一校正電容器151與第二校正電容器154的電容值、調(diào)整校正參考電壓v1的電平和/或調(diào)整校正參考電壓v2的電平，第二校正支路150可以適應(yīng)性地校正讀出電路100的電容靈敏度。

在圖2所示實(shí)施例中，第三校正支路160包括第一校正電容器161、第一校正開關(guān)162、第二校正開關(guān)163、第二校正電容器164、第三校正開關(guān)165、第四校正開關(guān)166、第五校正開關(guān)167a、第六校正開關(guān)167b、第七校正開關(guān)168a與第八校正開關(guān)168b。第一校正電容器161的第一端耦接至第二積分電路130的差動(dòng)輸入端對的反相輸入端。在正常工作期間，第一校正電容器161的電容值可以被調(diào)整。第一校正開關(guān)162的第一端耦接至第一校正電容器161的第二端。第一校正開關(guān)162的第二端耦接至校正參考電壓(例如為接地電壓gnd)。第二校正開關(guān)163的第一端耦接至第一校正電容器161的第二端。第二校正電容器164的第一端耦接至第二積分電路130的差動(dòng)輸入端對的非反相輸入端。在正常工作期間，第二校正電容器164的電容值可以被調(diào)整。第三校正開關(guān)165的第一端耦接至第二校正電容器164的第二端。第三校正開關(guān)165的第二端耦接至校正參考電壓(例如為接地電壓gnd)。第四校正開關(guān)166的第一端耦接至第二校正電容器164的第二端。

第五校正開關(guān)167a的第一端耦接至第二校正開關(guān)163的第二端。第五校正開關(guān)167a的第二端耦接至校正參考電壓v2。第六校正開關(guān)167b的第一端耦接至第二校正開關(guān)163的第二端。第六校正開關(guān)167b的第二端耦接至校正參考電壓v1。第七校正開關(guān)168a的第一端耦接至第四校正開關(guān)166的第二端。第七校正開關(guān)168a的第二端耦接至校正參考電壓v2。第八校正開關(guān)168b的第一端耦接至第四校正開關(guān)166的第二端。第八校正開關(guān)168b的第二端耦接至校正參考電壓v1。校正參考電壓v1與校正參考電壓v2的電平可以依照設(shè)計(jì)需求來決定。

第一校正開關(guān)162的控制端與第三校正開關(guān)165的控制端受控于時(shí)鐘信號φ1。第二校正開關(guān)163的控制端與第四校正開關(guān)166的控制端受控于時(shí)鐘信號φ2。因此，在第二積分電路130的重置期間，第一校正開關(guān)162與第三校正開關(guān)165為導(dǎo)通而第二校正開關(guān)163與第四校正開關(guān)166為截止；在第二積分電路130的積分期間，第一校正開關(guān)162與第三校正開關(guān)165為截止而第二校正開關(guān)163與第四校正開關(guān)166為導(dǎo)通。第五校正開關(guān)167a的控制端與第八校正開關(guān)168b的控制端受控于輸出信號outb。第六校正開關(guān)167b的控制端與第七校正開關(guān)168a的控制端受控于輸出信號out。因此，在讀出電路100的輸出信號out為第一邏輯態(tài)(例如邏輯“1”)的期間，第六校正開關(guān)167b與第七校正開關(guān)168a為導(dǎo)通而第五校正開關(guān)167a與第八校正開關(guān)168b為截止；在讀出電路100的輸出信號out為第二邏輯態(tài)(例如邏輯“0”)的期間，第五校正開關(guān)167a與第八校正開關(guān)168b為導(dǎo)通而第六校正開關(guān)167b與第七校正開關(guān)168a為截止。藉由調(diào)整第一校正電容器161與第二校正電容器164的電容值、調(diào)整校正參考電壓v1的電平和/或調(diào)整校正參考電壓v2的電平，第三校正支路160可以適應(yīng)性地校正讀出電路100的電容靈敏度。

在此說明圖2所示實(shí)施例的操作方法。所述操作方法包括：由輸入驅(qū)動(dòng)電路101提供參考電壓vref1或參考電壓gnd至電容傳感器10的驅(qū)動(dòng)端點(diǎn)，使得電容傳感器10提供感測電荷；由第一校正支路140提供第一校正電荷；由第二校正支路150提供第二校正電荷；在第一積分電路110的積分期間，由第一積分電路110儲存該感測電荷、該第一校正電荷與該第二校正電荷；由第一電荷轉(zhuǎn)移電路120將第一積分電路110所儲存的電荷轉(zhuǎn)移到第二積分電路130；由第三校正支路160提供第三校正電荷；在第一積分電路110的重置期間與第二積分電路130的積分期間，由第二積分電路130儲存該第三校正電荷與該第一電荷轉(zhuǎn)移電路120所轉(zhuǎn)移的電荷；由比較器270比較第二積分電路130的差動(dòng)輸出電壓，而獲得并輸出數(shù)字信號；以及由鎖存電路280接收并鎖存比較器270所輸出的數(shù)字信號，以提供經(jīng)鎖存內(nèi)容作為該讀出電路100的輸出信號out。

詳而言之，首先針對感測電容器cb的電荷傳送流程做說明?？紤]輸出信號out＝1而輸出信號outb＝0的情況。當(dāng)時(shí)鐘信號φ1＝1而時(shí)鐘信號φ2＝0時(shí)，參考電壓vref1傳送到感測電容器cb的第一端點(diǎn)，致使感測電容器cb兩端會(huì)存在電位差vref1-vref2，同時(shí)電容器會(huì)產(chǎn)生感測電荷qb＝cb*(vref1-vref2)，其中cb表示感測電容器cb的電容值。校正參考電壓vj被傳送到第一校正支路140的第一校正電容器141的第二端點(diǎn)，致使第一校正電容器141兩端會(huì)存在電位差vref2-vj，同時(shí)第一校正電容器141會(huì)產(chǎn)生第一校正電荷q141＝c141*(vref2-vj)，其中c141表示第一校正電容器141的電容值。校正參考電壓v1被傳送到第二校正支路150的第一校正電容器151的第二端點(diǎn)，致使第一校正電容器151兩端會(huì)存在電位差vref2-v1，同時(shí)第一校正電容器151會(huì)產(chǎn)生第二校正電荷q151＝c151*(vref2-v1)，其中c151表示第一校正電容器151的電容值。這些電荷cb、q141、q151對第一積分電路110的第一積分電容器112作充電并儲存。另外，第一電荷轉(zhuǎn)移電路120的第一開關(guān)124導(dǎo)通，vref2被傳送到電容器121的第二端點(diǎn)。因第一積分電容器112的第一端與電容器121的第二端的電位皆等于vref2，第一積分電容器112儲存的電荷可以傳送到電容器121。

當(dāng)時(shí)鐘相位進(jìn)入下一個(gè)時(shí)程(即時(shí)鐘信號φ1＝0而時(shí)鐘信號φ2＝1)時(shí)，第一積分電路110被重置，第一積分電容器112的電荷被清空。第一電荷轉(zhuǎn)移電路120的第一開關(guān)124截止，電容器121的第一端與第二端點(diǎn)被施加相同電位vref2，致使原本電容器121儲存的電荷被轉(zhuǎn)移到第二積分電路130的積分電容132。另外，校正參考電壓v1被傳送到第三校正支路160的第一校正電容器161的第二端點(diǎn)，致使第一校正電容器161兩端會(huì)存在電位差vref2-v1，同時(shí)第一校正電容器161會(huì)產(chǎn)生第三校正電荷q161＝c161*(vref2-v1)，且對第二積分電路的積分電容132充電，其中c161表示第一校正電容器161的電容值。因?yàn)榈诙e分電路130的積分電容132被充電的緣故，第二積分電路130的非反相輸出端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓信號。感測電容器ca的電荷傳送流程可參照上述關(guān)于感測電容器cb的相關(guān)說明而類推。最后，第二積分電路130的反相輸出端也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓信號。

比較器270比較第二積分電路130的差動(dòng)輸出電壓，而獲得并輸出“1”或“0”的數(shù)字信號。鎖存電路280的輸入端耦接至比較器270的輸出端，以接收并鎖存比較器270所輸出的數(shù)字信號。鎖存電路280的輸出端提供經(jīng)鎖存內(nèi)容，作為讀出電路100的輸出信號out。

電容傳感器10可通過讀出電路100產(chǎn)生一數(shù)字信號，其部分脈沖密度(fpd)可以表示電容傳感器10的差動(dòng)電容變化量。

其中cx0為第一校正電容器151與第二校正電容器154的電容值，cx1為電容器121與122的電容值，cx2為第一校正電容器161與第二校正電容器164的電容值，cj為第一校正電容器141與第二校正電容器145的電容值，cf為第一積分電容器112、第二積分電容器113、積分電容器132與積分電容器133的電容值。式1中的為偏移電壓分量，而為電容靈敏度分量。

上述式1為圖2所示電路的部分脈沖密度(fpd)方程式。通過調(diào)整第一校正支路140的參數(shù)(例如校正參考電壓vj和/或校正電容器141、145的電容值cj)，第一校正支路140可以用來校正輸出信號out的偏移電壓。只要切換電路144、148將控制開關(guān)142、143、146、147的時(shí)鐘信號(φ2，φ1)互相對調(diào)，可以使校正參考電壓vj的極性相反，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)整偏移電壓。另外，通過調(diào)整第二校正支路150與第三校正支路160的參數(shù)(例如校正參考電壓v1、v2和/或校正電容器151、154、161、164的電容值)，可用來校正電容靈敏度。第一校正支路140搭配第二校正支路150與第三校正支路160，讀出電路100的偏移電壓參數(shù)與電容靈敏度參數(shù)可以被獨(dú)立調(diào)整，因此降低了參數(shù)調(diào)整復(fù)雜度。

圖3所示電路的輸出頻譜，隨著頻率降低，其噪聲基準(zhǔn)(noisefloor)可以提供-40db/decade的效果，噪聲基準(zhǔn)在頻率等于1khz可以獲得-90dblevel，證明本實(shí)施例可有效降低低頻噪聲，提升電路有效位數(shù)。

圖4是依照本發(fā)明的另一實(shí)施例繪示一種讀出電路300的電路方塊示意圖。讀出電路300包括第一積分電路110、第一電荷轉(zhuǎn)移電路120、第二積分電路130、第二電荷轉(zhuǎn)移電路310、第三積分電路320、比較器270、鎖存電路280、第一校正支路140、第二校正支路150、第三校正支路160以及第四校正支路330。圖4所示電容傳感器10可以參照圖1與圖2所示電容傳感器10的相關(guān)說明，圖4所示讀出電路300可以參照圖1所示讀出電路100的相關(guān)說明，圖4所示第一積分電路110與第三積分電路320可以參照圖1與圖2所示第一積分電路110的相關(guān)說明，圖4所示第一電荷轉(zhuǎn)移電路120可以參照圖1與圖2所示第一電荷轉(zhuǎn)移電路120的相關(guān)說明，圖4所示第二積分電路130可以參照圖1與圖2所示第二積分電路130的相關(guān)說明，圖4所示比較器270與鎖存電路280可以參照圖1與圖2所示比較器270與鎖存電路280的相關(guān)說明，圖4所示第一校正支路140可以參照圖1與圖2所示第一校正支路140的相關(guān)說明，圖4所示第二校正支路150與第四校正支路330可以參照圖1與圖2所示第二校正支路150的相關(guān)說明，圖4所示第三校正支路160可以參照圖1與圖2所示第三校正支路160的相關(guān)說明，故不再贅述。

在圖4所示實(shí)施例中，第二電荷轉(zhuǎn)移電路310包括第一電容器311、第二電容器312與開關(guān)電路313。第一電容器311的第一端耦接至第二積分電路130的差動(dòng)輸出端對的第一輸出端，而第二電容器312的第一端耦接至第二積分電路130的差動(dòng)輸出端對的第二輸出端。也就是說，第一電容器311的第一端耦接至第二積分電路130的運(yùn)算放大器131的非反相輸出端，而第二電容器312的第一端耦接至第二積分電路130的運(yùn)算放大器131的反相輸出端。第二積分電路130的運(yùn)算放大器131未繪示于圖4，請參照圖2所示第二積分電路130而類推。開關(guān)電路313的第一端與第二端分別耦接至第一電容器311的第二端與第二電容器312的第二端。在第二積分電路130的重置期間，開關(guān)電路313為截止。在第二積分電路130的積分期間，開關(guān)電路313為導(dǎo)通，以傳輸參考電壓vref2至第一電容器311的第二端與第二電容器312的第二端。參考電壓vref2的電平可以依照設(shè)計(jì)需求來決定。

在圖4所示實(shí)施例中，第二電荷轉(zhuǎn)移電路310的開關(guān)電路313包括第一開關(guān)314以及第二開關(guān)315。第一開關(guān)314的第一端耦接至第一電容器311的第二端。第一開關(guān)314的第二端耦接至參考電壓vref2。第二開關(guān)315的第一端耦接至第二電容器312的第二端。第二開關(guān)315的第二端耦接至參考電壓vref2。在第二積分電路130的重置期間，第一開關(guān)314與第二開關(guān)315為截止。在第二積分電路130的積分期間。第一開關(guān)314與第二開關(guān)315為導(dǎo)通，以傳輸參考電壓vref2至第一電容器311的第二端與第二電容器312的第二端。第二電荷轉(zhuǎn)移電路310可以將第二積分電路130儲存的電荷轉(zhuǎn)移到第三積分電路320。因?yàn)榈诙姾赊D(zhuǎn)移電路310可以將感測電容與校正電容的電荷往后級積分器320傳遞。

在此說明圖4所示實(shí)施例的操作方法。所述操作方法包括：由輸入驅(qū)動(dòng)電路101提供參考電壓vref1或參考電壓gnd至電容傳感器10的驅(qū)動(dòng)端點(diǎn)，使得電容傳感器10提供感測電荷；由第一校正支路140提供第一校正電荷；由第二校正支路150提供第二校正電荷；在第一積分電路110的積分期間，由第一積分電路110儲存感測電荷、第一校正電荷與第二校正電荷；由第一電荷轉(zhuǎn)移電路120將第一積分電路110所儲存的電荷轉(zhuǎn)移到第二積分電路130；由第三校正支路160提供第三校正電荷；在第一積分電路110的重置期間與第二積分電路130的積分期間，由第二積分電路130儲存第三校正電荷與第一電荷轉(zhuǎn)移電路120所轉(zhuǎn)移的電荷；由第二電荷轉(zhuǎn)移電路310將第二積分電路130所儲存的電荷轉(zhuǎn)移到第三積分電路320；由第四校正支路330提供第四校正電荷；在第二積分電路130的重置期間與第三積分電路320的積分期間，由第三積分電路320儲存第四校正電荷與第二電荷轉(zhuǎn)移電路310所轉(zhuǎn)移的電荷；由比較器270比較第三積分電路320的差動(dòng)輸出電壓，而獲得并輸出數(shù)字信號；以及由鎖存電路280接收并鎖存比較器270所輸出的數(shù)字信號，以提供鎖存內(nèi)容作為讀出電路300的輸出信號out。

電容傳感器10可通過讀出電路300產(chǎn)生一數(shù)字信號，其部分脈沖密度(fpd)可以表示電容傳感器10的差動(dòng)電容變化量。

其中cx0為第二校正支路150的校正電容器的電容值，cx1為第一電荷轉(zhuǎn)移電路120的電容器的電容值，cx2為第三校正支路160的校正電容器的電容值，cx3為電容器311與312的電容值，cx4為第四校正支路330的校正電容器的電容值，cj為第一校正支路140的校正電容器的電容值，cf為積分電路110、130與320的積分電容器的電容值。式2中的為偏移電壓分量，而為電容靈敏度分量。

上述式2為圖4所示電路的部分脈沖密度(fpd)方程式。通過調(diào)整第一校正支路140的參數(shù)(例如校正參考電壓vj和/或校正電容器141、145的電容值cj)，第一校正支路140可以用來校正輸出信號out的偏移電壓。只要切換電路144、148將控制開關(guān)142、143、146、147的時(shí)鐘信號(φ2，φ1)互相對調(diào)，可以使校正參考電壓vj的極性相反，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)整偏移電壓。另外，通過調(diào)整第二校正支路150、第三校正支路160、與第四校正支路330的校正參考電壓和/或校正電容器，可用來校正電容靈敏度。第一校正支路140搭配第二校正支路150、第三校正支路160、與第四校正支路330，讀出電路100的偏移電壓參數(shù)與電容靈敏度參數(shù)可以被獨(dú)立調(diào)整，因此降低了參數(shù)調(diào)整復(fù)雜度。

圖5所示電路的輸出頻譜，隨著頻率降低，其噪聲基準(zhǔn)(noisefloor)可以提供-60db/decade的效果，噪聲基準(zhǔn)在頻率等于1khz可以獲得-100dblevel，證明本實(shí)施例可有效降低低頻噪聲，提升電路有效位數(shù)。

圖6是依照本發(fā)明的另一實(shí)施例繪示一種讀出電路400的電路方塊示意圖。讀出電路400包括第一積分電路110、第一電荷轉(zhuǎn)移電路120、第二積分電路130、第二電荷轉(zhuǎn)移電路310、第三積分電路320、第三電荷轉(zhuǎn)移電路410、第四積分電路420、比較器270、鎖存電路280、第一校正支路140、第二校正支路150、第三校正支路160、第四校正支路330以及第五校正支路430。圖6所示電容傳感器10可以參照圖1與圖2所示電容傳感器10的相關(guān)說明，圖6所示讀出電路400可以參照圖1所示讀出電路100的相關(guān)說明，圖6所示第一積分電路110與第三積分電路320可以參照圖1與圖2所示第一積分電路110的相關(guān)說明，圖6所示第一電荷轉(zhuǎn)移電路120與第三電荷轉(zhuǎn)移電路410可以參照圖1與圖2所示第一電荷轉(zhuǎn)移電路120的相關(guān)說明，圖6所示第二積分電路130與第四積分電路420可以參照圖1與圖2所示第二積分電路130的相關(guān)說明，圖6所示第二電荷轉(zhuǎn)移電路310可以參照圖4所示第二電荷轉(zhuǎn)移電路310的相關(guān)說明，圖6所示比較器270與鎖存電路280可以參照圖1與圖2所示比較器270與鎖存電路280的相關(guān)說明，圖6所示第一校正支路140可以參照圖1與圖2所示第一校正支路140的相關(guān)說明，圖6所示第二校正支路150與第四校正支路330可以參照圖1與圖2所示第二校正支路150的相關(guān)說明，圖6所示第三校正支路160與第五校正支路430可以參照圖1與圖2所示第三校正支路160的相關(guān)說明，故不再贅述。

在此說明圖6所示實(shí)施例的操作方法。所述操作方法包括：由輸入驅(qū)動(dòng)電路101提供參考電壓vref1或參考電壓gnd至電容傳感器10的驅(qū)動(dòng)端點(diǎn)，使得電容傳感器10提供感測電荷；由第一校正支路140提供第一校正電荷；由第二校正支路150提供第二校正電荷；在第一積分電路110的積分期間，由第一積分電路110儲存感測電荷、第一校正電荷與第二校正電荷；由第一電荷轉(zhuǎn)移電路120將第一積分電路110所儲存的電荷轉(zhuǎn)移到第二積分電路130；由第三校正支路160提供第三校正電荷；在第一積分電路110的重置期間與第二積分電路130的積分期間，由第二積分電路130儲存第三校正電荷與第一電荷轉(zhuǎn)移電路120所轉(zhuǎn)移的電荷；由第二電荷轉(zhuǎn)移電路310將第二積分電路130所儲存的電荷轉(zhuǎn)移到第三積分電路320；由第四校正支路330提供第四校正電荷；在第二積分電路130的重置期間與第三積分電路320的積分期間，由第三積分電路320儲存第四校正電荷與第二電荷轉(zhuǎn)移電路310所轉(zhuǎn)移的電荷；由第三電荷轉(zhuǎn)移電路410將第三積分電路320所儲存的電荷轉(zhuǎn)移到第四積分電路420；由第五校正支路430提供第五校正電荷；在第三積分電路320的重置期間與第四積分電路420的積分期間，由第四積分電路420儲存第五校正電荷與第三電荷轉(zhuǎn)移電路410所轉(zhuǎn)移的電荷；由比較器270比較第四積分電路420的差動(dòng)輸出電壓，而獲得并輸出數(shù)字信號；以及由鎖存電路280接收并鎖存比較器270所輸出的數(shù)字信號，以提供經(jīng)鎖存內(nèi)容作為讀出電路400的輸出信號out。

電容傳感器10可通過讀出電路400產(chǎn)生一數(shù)字信號，其部分脈沖密度(fpd)可以表示電容傳感器10的差動(dòng)電容變化量。

其中vdg＝v1-v2，cx0為第二校正支路150的校正電容器的電容值，cx1為第一電荷轉(zhuǎn)移電路120的電容器的電容值，cx2為第三校正支路160的校正電容器的電容值，cx3為第二電荷轉(zhuǎn)移電路310的電容器的電容值，cx4為第四校正支路330的校正電容器的電容值，cx5為第三電荷轉(zhuǎn)移電路410的電容器的電容值，cx6為第五校正支路430的校正電容器的電容值，cj為第一校正支路140的校正電容器的電容值，cf為積分電路110、130、320與420的積分電容器的電容值。式3中的為偏移電壓分量，而為電容靈敏度分量。

上述式3為圖6所示電路的部分脈沖密度(fpd)方程式。通過調(diào)整第一校正支路140的參數(shù)(例如校正參考電壓vj和/或校正電容器141、145的電容值cj)，第一校正支路140可以用來校正輸出信號out的偏移電壓。只要切換電路144、148將控制開關(guān)142、143、146、147的時(shí)鐘信號(φ2，φ1)互相對調(diào)，可以使校正參考電壓vj的極性相反，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)整偏移電壓。另外，通過調(diào)整第二校正支路150、第三校正支路160、第四校正支路330、與第五校正支路430的校正參考電壓和/或校正電容器，可用來校正電容靈敏度。第一校正支路140搭配第二校正支路150、第三校正支路160、或第四校正支路330、與第五校正支路430，讀出電路100的偏移電壓參數(shù)與電容靈敏度參數(shù)可以被獨(dú)立調(diào)整，因此降低了參數(shù)調(diào)整復(fù)雜度。

圖7所示電路的輸出頻譜，隨著頻率降低，其噪聲基準(zhǔn)(noisefloor)可以提供-80db/decade的效果，噪聲基準(zhǔn)在頻率等于1khz可以獲得-115dblevel，證明本實(shí)施例可有效降低低頻噪聲，提升電路有效位數(shù)。

圖8是依照本發(fā)明的另一實(shí)施例繪示圖1所示讀出電路100的電路示意圖。圖8所示第一積分電路110、第一電荷轉(zhuǎn)移電路120、第二積分電路130、第一校正支路140、第二校正支路150、第三校正支路160、比較器270與鎖存電路280可以參照圖1與圖2的相關(guān)說明，故不再贅述。在圖8所示實(shí)施例中，輸入驅(qū)動(dòng)電路101包括第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw3、第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw4、第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw5與第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw6，而電容傳感器10包括感測電容器ca與感測電容器cb。圖8所示感測電容器ca與感測電容器cb可以為傳感器的初始電容。

第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw3的第一端耦接至參考電壓vref2，第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw4的第一端耦接至另一參考電壓vref1。反相器291的輸入端接收參考電壓vref1。反相器291產(chǎn)生參考電壓vref1的反相參考電壓vref1b。反相器291的輸出端耦接至第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw5的第一端。因此，第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw5的第一端耦接至反相參考電壓vref1b。第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw6的第一端耦接至參考電壓vref2。參考電壓vref1的電平與參考電壓vref2的電平可以依照設(shè)計(jì)需求來決定。第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw3的第二端與第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw4的第二端均耦接至電容傳感器10的第一驅(qū)動(dòng)端點(diǎn)(亦即耦接至感測電容器ca的第一端)，而第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw5的第二端與第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw6的第二端均耦接至電容傳感器10的第二驅(qū)動(dòng)端點(diǎn)(亦即耦接至感測電容器cb的第一端)。第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw3的控制端與第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw6的控制端受控于時(shí)鐘信號φ2，而第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw4的控制端與第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)sw5的控制端受控于時(shí)鐘信號φ1。藉由時(shí)鐘信號φ1與時(shí)鐘信號φ2的控制，反相參考電壓vref1b與參考電壓vref2可以被施加于感測電容器ca的第一端，參考電壓vref1與參考電壓vref2可以被施加于感測電容器cb的第一端，進(jìn)而可使感測電容器ca與感測電容器cb產(chǎn)生電荷變動(dòng)量。電荷感測校正電路102、比較感270與鎖存電路280可以讀取電容傳感器10的電荷變動(dòng)量作為電容傳感器10的感測結(jié)果。

綜上所述，本發(fā)明諸實(shí)施例所述讀出電路及其操作方法所采用的“電荷轉(zhuǎn)移電路”可以解決感測電容與校正電容的電荷無法往后級積分電路傳遞的問題，因而可以改善電路的低頻噪聲與增加有效位數(shù)。本發(fā)明另一些實(shí)施例所述讀出電路及其操作方法所使用的第一校正支路140可以使偏移電壓的校正不再局限于單調(diào)性。在第一校正支路140搭配第二校正支路150和/或第三校正支路160的實(shí)施例中，第一校正支路140可獨(dú)立調(diào)整偏移電壓參數(shù)，第二校正支路150和/或第三校正支路160可獨(dú)立調(diào)整電容靈敏度，降低參數(shù)調(diào)整復(fù)雜度。

雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求書界定范圍為準(zhǔn)。