一种电流注入补偿的电容测量电路

作者：杨柳; 段威; 李逸凡; 任仟; 宋敏^*

来源：微电子学与计算机, 2021, 38(10): 91-96.

DOI：10.19304/J.ISSN1000-7180.2021.0052

• 电容式触摸屏
• 寄生电容
• 感应电容
• 电流注入补偿

电容式触摸屏测量系统主要实现电容到数字信号的转换,但芯片IO及PCB板上存在的寄生电容会严重影响电容测量电路中微小感应电容的测量精度.针对该问题,提出了一种基于电流注入的补偿时间可调的电容测量电路.详细分析了电路中存在的失配误差,进一步改善了电容测量的精度,适当改变电路中相关量的参数值,可有效提高电容测量的动态范围.基于SMIC 0.18μm标准CMOS工艺进行电路设计,整体版图面积约为0.21 mm2.采用Spectre工具对电路进行仿真,结果表明:该电容测量电路在-40℃～125℃范围内,测量0～1 pF的感应电容,转换时间约为50μs,分辨率可达到1 fF,转换得到12位数字信号的信噪比为70.1 dB,有效位数为11.56 bit,电源电压为1.8 V,总功耗为0.19 mW.