Q:国内低功耗的芯片最低能做到多少微安？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-09-17 08:08 标签： Q Q

：一种微安级超低功耗模拟手指感应开关电路的制作方法

本发明涉及一种感应开关电路尤其是一种微安级超低功耗模拟手指感应 开关电路。

作为感应开关很早就有而苴品种很多，有光电的、电磁的、力敏的等等、 有接触式的、有感应式的、有感应引起频率变化的有感应使振荡仃振的，还 有对交流电場敏感的……但对于一个电池供电又要求数年使用期电子设备或仪 表都存在 个功耗太大的问题。那些开关大多要几毫安或几十毫安工作電流

近年来计算机技术的发展出现了像ATLAB公司的ATA2508为代表的触摸 芯片的IC，性能是很好的但低功耗时，尚要60微安而售价较高。

近来还有一種电容式感应开关它是加上感应后，用单片机测其频率的变 化模拟电路加上单片机编程，既麻烦且成本高

发明内容 为了解决上述感應开关电路的低功耗，同进兼顾电路的稳定可靠、经济便 宜等产品要求本发明提供了一种微安级超低功耗模拟手指感应开关电路。

本发奣解决其技术问题所采用的技术方案是 一种微安级超低功耗模拟手 指感应开关电路包含单管振荡单元、整流单元及电压比较单元，所述振荡单 元产生振荡波形经过整流单元整流输出直流电压后与电压比较单元的电压进 行比较后输出判断信号。

具体地所述单管振荡单元中包括用于感应手指移动情况的感应片、三极 管T1、电感L1、电容C3、电容C4及电阻R3组成；感应片与三极管T1的集电 极连接电感L1一端也接三极管T1的集電极，另一端接电源；电容C3、电容 C4从电感L1两端引出另一端都接在三极管T1的发射极上，构成电容三点式 振荡；三极管T1的发射极与电阻R3连接电阻R3的另一端接地；在三极管Tl 的基极端设置有电阻Rl和电容Cl，在电感Ll的电源端设置有电阻R2和电容 C2所述整流单元由电容C5、电容C6及二极管D1、 ②极管D2、作为整流负载 的电阻R4构成倍压整流电路。所述电压比较单元由比较器IC及电阻R6、电阻 R7、电阻R5、电容C7构成；电阻R6上端接电源电压电阻R7下端接地，其分 压值为比较器IC输入基准电阻R5传输过来的讯号与基准相比较决定比较器

本发明所述的微安级超低功耗模拟手指感应开关電路，对LC振荡形式由原 来的电容反馈方式改为电容三点式这样更易起振，且振荡稳定在发射极改 用了阻值几百K欧的大电阻，再配之调整基极偏置而实现了低功耗功耗降低 了，但幅度就电流输出幅度是满幅度(和电源比)，如果工作电流为5微安 幅下降很快。试验证实了這点例振荡器几毫安或十几毫安工作度只有100毫 伏左右，如果再降为3微安振荡幅度只有十几毫伏。对于这样小的输出当然 不能直接使用洏要作变换为此后面用低功耗电压比较器进行电压翻转，为了 使用电压比较器又必须将振荡信号变成直流电平，中间又要加整流器件这样一只双极型三极管， 一只比较器加上几个阻容和一只电感就构成全部材料 成本，经济实惠功耗又十分低，满足要求实现了低功耗模拟手指感应开关。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明 图l是本发明电路结构图。

图2是本发明振荡单元电路结构图 图3是本發明整流单元电路结构图。 图4是本发明电压比较单元电路结构图

具体实施例方式 如图1所示的一种微安级超低功耗模拟手指感应开关电路，包含单管振荡 单元、整流单元及电压比较单元所述振荡单元产生振荡波形经过整流单元整 流输出直流电压后，与电压比较单元的电压進行比较后输出判断信号

如图2所示，所述单管振荡单元中包括用于感应手指移动情况的感应片、 三极管T1、电感L1、电容C3、电容C4及电阻R3组成；感应片与三极管Tl的 集电极连接电感L1一端也接三极管T1的集电极，另一端接电源；电容C3、 电容C4从电感Ll两端引出另一端都接在三极管Tl的发射极上，构成电容三 点式振荡；三极管T1的发射极与电阻R3连接电阻R3的另一端接地；在三极 管Tl的基极端设置有电阻Rl和电容Cl，在电感Ll的电源端設置有电阻R2和 电容C2

用双极型三极管构成电容三点式共基极振荡器。振荡频率不能选得太低 因手指感应片不大，电容变化只有几个ppF到十幾个ppF要在平时有振荡，而

手指感应后即增加微小的电容量后，振荡停止频率也不能选得太高，因功

耗和频率是正变关系因此频率鈳选在1 5MH之间。频率主要由Ll决定(其

中还有分布板。检査该电路要以平时振荡稳定加上手指感应后，振荡停止为

原则电容)辅之C1、 C2。功耗甴R3和基极偏置R1决定R3是个阻值很大的 电阻。功耗附合要求要注意加上示波器等检测仪器时，检测仪器的电容带来 的影响

如图3所示，所述整流单元由电容C5、电容C6及二极管D1、 二极管D2、 作为整流负载的电阻R4构成倍压整流电路其中，电阻R4》10M欧姆这是通 用电路，但这里是倍压整流元器件要合适，D1D2不能用4001这类低频管 C3也不能取得太大，否则电压充不上去电阻R4是作为C3的放电用的，阻值 很大甚至开路，调节反應速度用

如图4所示，所述电压比较单元由比较器IC及电阻R6、电阻R7、电阻R5、 电容C7构成；电阻R6上端接电源电压电阻R7下端接地，其分压值为比較器 IC输入基准电阻R5传输过来的讯号与基准相比较决定比较器IC输出是否翻 转。其中电阻R6为4. 7 7.5M欧姆；电阻R7为30 200K欧姆。通用接法 其中一个输入端接前面来的信号电压，另一端接参考基准VREF这由单片机输 入要求而定，如果要求由低电平到高电平变化表示有感应讯号则正输入端接 參考基准。输出端又加了R8电阻这时调整手指感时功耗。比较器静态约l微 安翻转时不到3微安，加了R8后要求单片机输入高阻抗如用A/D口输叺为

更好。如不要求工作时功耗(再增加2 3微安)可以短接R8。

本发明非常适用于电池作为唯一能源供电要求使用期数年，又需要感应 式开关嘚电子产品例如在电池供电便携式手持测量仪表，游戏机、……电子 产品都可以很好地应用

在电池供电的游戏机中，由于开关是感应式的不用接触，因此感应片可 装在面板的里面外表无痕迹，更显得神秘外观也纟票亮。

在嵌入式手持仪表中有时仅需二、三个开關，这时用本专利开关省钱、 省事省空间，外观还干净美观

又例在热分配表上，得到了很好的应用单片机待+几时只有7-8微安，加上 手指感应开关耗电4 5微安加上单片机工作耗电，^F均下来也不到20微安 那么对于一节1.2安时的锂电池，维持10年工作就一点问题没有了

权利要求 1. ┅种微安级超低功耗模拟手指感应开关电路，其特征是包含单管振荡单元、整流单元及电压比较单元所述振荡单元产生振荡波形经过整鋶单元整流输出直流电压后，与电压比较单元的电压进行比较后输出判断信号

2. 根据权利要求1所述的微安级超低功耗模拟手指感应开关电蕗，其特征 是所述单管振荡单元中包括用于感应手指移动情况的感应片、三极管Tl、电感L1、电容C3、电容C4及电阻R3组成；感应片与三极管T1的集电極连接 电感Ll 一端也接三极管Tl的集电极，另一端接电源；电容C3、电容C4从电感L1两端引出另一端都接在三极管Tl的发射极上，构成电容三点式振荡；三极管Tl的发射极与电阻R3连接电阻R3的另一端接地；在三极管Tl的基 极端设置有电阻R1和电容C1，在电感L1的电源端设置有电阻R2和电容C2

3. 根据權利要求1所述的微安级超低功耗模拟手指感应开关电路，其特征 是所述整流单元由电容C5、电容C6及二极管D1、 二极管D2、作为整流负载 的电阻R4构荿倍压整流电路

4. 根据权利要求1所述的微安级超低功耗模拟手指感应开关电路，其特征 是所述电压比较单元由比较器IC及电阻R6、电阻R7、电阻R5、电容C7构成； 电阻R6上端接电源电压电阻R7下端接地，其分压值为比较器IC输入基准 电阻R5传输过来的讯号与基准相比较决定比较器IC输出是否翻转。

5. 根据权利要求2所述的微安级超低功耗模拟手指感应开关电路其特征 是所述感应片为金属片或是单面复铜板；所述T1为9018高频三极管；Ll為 47微亨色码电感，C3为22PF, C4为39 68PF电容；电阻R3为470K 1M欧姆； 电阻Rl为4. 7 6. 8M欧姆；电容C2为20 1000P

6. 根据权利要求3所述的微安级超低功耗模拟手指感应开关电路，其特征是所述电阻R4》10M欧姆

7.根据权利要求4所述的微安级超低功耗模拟手指感应开关电路，其特征是所述电阻R6为4. 7 7. 5M欧姆；电阻R7为30 200K欧姆

全文摘要 本发明涉及一种感应开关电路，尤其是一种微安级超低功耗模拟手指感应开关电路包含单管振荡单元、整流单元及电压比较单元，所述振荡单え产生振荡波形经过整流单元整流输出直流电压后与电压比较单元的电压进行比较后输出判断信号。通过将LC振荡形式由原来的电容反馈方式改为电容三点式这样更易起振，且振荡稳定在发射极改用了大阻值电阻，再配之调整基极偏置而实现了低功耗

倪文相, 王瑞毅, 陈仲平 申请人:苏州银河龙芯科技有限公司


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