转换电路及检测电路制造技术

本发明专利技术适用于电子技术领域，提供一种转换电路，用来将流经感测组件的电流信号转换成第一输出电压信号，包含：第一电流消除电路，用来消除电流信号中的第一电流，第一电流消除电路包含：电流采样保持电路；电流驱动电路，耦接于感测组件与电流采样保持电路之间；第二电流消除电路，耦接于感测组件，用来消除电流信号中的第二电流；积分电路，耦接于感测组件，用来对电流信号中的第三电流进行积分，在第一积分输出端和第二积分输出端之间输出第一输出电压信号。本发明专利技术可消除电流信号中的背景光电流和基底电流，并利用积分电路对电流信号中的心跳电流进行积分，以排除背景光电流和基底电流对心跳电流的影响，进而提升检测效能。

【技术实现步骤摘要】
转换电路及检测电路
本专利技术属于电子
，尤其涉及一种可消除背景光电流的转换电路及检测电路。
技术介绍
随着科技发展，穿戴式电子装置已具备心跳检测的功能，其是将发光二极管(Light-EmittingDiode，LED)朝人体内照射，利用光电二极管(PhotoDiode)或光电晶体管(PhotoTransistor)来感测穿透或反射自人体的光线，并利用心跳检测电路将光电二极管或光电晶体管所感测到的光信号(即光电流)转换成为电压信号。现有技术中，心跳检测电路利用转阻放大器(TransimpedanceAmplifier，TIA，转阻放大器又称为电流电压转换器(Current-to-VoltageConverter))将流经光电二极管或光电晶体管的光电流转换成为电压信号。然而，心跳信号的幅度相当微小，容易受到来自环境的背景光影响，而转阻放大器无法消除背景光电流，而影响对心跳信号判读的精准度。另外，转阻放大器的功耗较高，且较易受到噪声的影响。因此，现有技术实有改善的必要。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的第一个技术问题在于提供一种转换电路，可消除背景光电流的影响。本专利技术实施例是这样实现的，一种转换电路，用来将流经感测组件的电流信号转换成第一输出电压信号，所述转换电路包含有：第一电流消除电路，用来消除所述电流信号中的第一电流，所述第一电流消除电路包含有：电流采样保持电路；以及电流驱动电路，耦接于所述感测组件与所述电流采样保持电路之间；第二电流消除电路，耦接于所述感测组件，用来消除所述电流信号中的第二电流；积分电路，耦接于所述感测组件，用来对所述电流信号中的第三电流进行积分，具有第一积分输出端和第二积分输出端，在所述第一积分输出端和所述第二积分输出端之间输出所述第一输出电压信号。本专利技术实施例所要解决的第二个技术问题在于提供一种检测电路：包含有：感光二极管，用来接收反射光并根据所述反射光产生电流信号；如上所述的转换电路；全差分放大电路，包含有：第一输入端，耦接于所述转换电路的第一积分输出端；第二输入端，耦接于所述转换电路的第二积分输出端；第一输出端；以及第二输出端。本专利技术实施例的转换电路可消除电流信号中的背景光电流和基底电流，并利用积分电路对电流信号中的心跳电流进行积分，以排除背景光电流和基底电流对心跳电流的影响，进而提升检测效能。附图说明图1是本专利技术实施例提供的检测电路的示意图；图2是本专利技术实施例提供的转换电路的示意图；图3是本专利技术实施例提供的图2中反向放大器的示意图；图4是本专利技术实施例提供的图2中另一反向放大器的示意图；图5是本专利技术实施例提供的图1中缓冲器的示意图；图6是本专利技术实施例提供的图1中全差分放大电路的示意图；图7是本专利技术实施例提供的图1中模拟数字转换器的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。请参考图1，图1为本专利技术实施例提供的检测电路10的示意图。检测电路10可用来检测人体的心跳，其包含驱动电路102、发光二极管LED、感光二极管PD、转换电路100、全差分放大电路104和模拟数字转换器ADC。驱动电路102耦接于发光二极管LED，用来产生基底信号SIG以驱动发光二极管LED。发光二极管LED根据基底信号SIG产生入射光λ1，入射光λ1照射于人体的特定部位，如手指FG，而手指FG即可产生反射光λ2，感光二极管PD用来接收反射光λ2并根据反射光λ2产生电流信号IPD。转换电路100耦接于感光二极管PD，用来将电流信号IPD转换成输出电压VO1，并将输出电压VO1输出至全差分放大电路104，全差分放大电路104将输出电压VO1放大而成为电压VO2并将电压VO2输出至模拟数字转换器ADC，模拟数字转换器ADC将模拟电压VO2转换成数字信号VO3并将数字信号VO3输出至后端运作电路以进行后续运算及处理。较佳地，检测电路10可包含开关S1、S2和缓冲器BF1、BF2，开关S1、S2和缓冲器BF1、BF2耦接于转换电路100与全差分放大电路104之间。需注意的是，发光二极管LED所产生的入射光λ1为调制光，人体的心跳信号调制于基底信号SIG上而产生反射光λ2，而感光二极管PD根据反射光λ2产生电流信号IPD。因此，电流信号IPD包含有背景光电流IBG、基底电流ISIG和心跳电流IHB(即IPD＝IBG+ISIG+IHB)，其中，背景光电流IBG为来自环境的背景光且经由感光二极管PD所造成的电流，基底电流ISIG为相关于信号SIG的调制基底电流，而心跳电流IHB才是反应出人体心跳的有用信号。然而，心跳电流IHB相对于背景光电流IBG和基底电流ISIG显得相当微小，在此情形下，转换电路100可从电流信号IPD将心跳电流IHB撷取出来，即将心跳电流IHB与背景光电流IBG及基底电流ISIG区分。换句话说，转换电路100可消除电流信号IPD中的背景光电流IBG和基底电流ISIG，并对电流信号IPD的心跳电流IHB进行积分，如此一来，输出电压VO1即可真实反应出人体心跳。具体来说，请参考图2，图2为本专利技术实施例提供的转换电路100的示意图。转换电路100包含有电流消除电路120(对应第一电流消除电路)、电流消除电路122(对应第二电流消除电路)、抑噪电容CAN1(对应第一抑噪电容)、CAN2(对应第二抑噪电容)和积分电路124。电流消除电路120、电流消除电路122和积分电路124皆耦接于感光二极管PD，电流消除电路120用来消除电流信号IPD中的背景光电流IBG(对应第一电流)，电流消除电路122用来消除电流信号IPD中的基底电流ISIG(对应第二电流)，积分电路124用来对电流信号IPD中的心跳电流IHB进行积分(对应第三电流)，产生输出电压VO1(对应第一输出电压)并将输出电压VO1输出至积分电路124的积分输出端N1、N2之间，而检测电路10透过开关S1、S2和缓冲器BF1、BF2将输出电压VO1传递至全差分放大电路104。另外，抑噪电容CAN1、CAN2分别耦接于积分输出端N1、N2，抑噪电容CAN1、CAN2用来缩减转换电路100整体的带宽，进而减低位于积分输出端N1、N2之间噪声的能量，而达到抑制噪声的效果。详细来说，积分电路124包含反向放大器INV、积分电容Cint1、Cint2、积分开关Sint1、Sint2以及开关S3、S4。反向放大器INV具有输入端和输出端，如图2所示，积分电容Cint1、Cint2分别耦接于反向放大器INV的输入端与积分输出端N1、N2之间，开关S3、S4亦分别耦接于反向放大器INV的输入端与积分输出端N1、N2之间，而积分开关Sint1、Sint2分别耦接于积分输出端N1、N2与反向放大器INV的输出端之间。积分开关Sint1、Sint2分别受控于信号phi、phi’，其中信号phi、phi’为不相互重叠的频率信号。在此情形下，在第一时间中，积分开关Sint1关闭且积分开关Sint2打开，积分电路124利用积分电容Cint1对电流信号IPD中的心跳电流IHB进行积分，同时抑噪电容CAN1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转换电路，其特征在于，用来将流经感测组件的电流信号转换成第一输出电压信号，所述转换电路包含有：第一电流消除电路，用来消除所述电流信号中的第一电流，所述第一电流消除电路包含有：电流采样保持电路；以及电流驱动电路，耦接于所述感测组件与所述电流采样保持电路之间；第二电流消除电路，耦接于所述感测组件，用来消除所述电流信号中的第二电流；积分电路，耦接于所述感测组件，用来对所述电流信号中的第三电流进行积分，具有第一积分输出端和第二积分输出端，在所述第一积分输出端和所述第二积分输出端之间输出所述第一输出电压信号。

【技术特征摘要】
1.一种转换电路，其特征在于，用来将流经感测组件的电流信号转换成第一输出电压信号，所述转换电路包含有：第一电流消除电路，用来消除所述电流信号中的第一电流，所述第一电流消除电路包含有：电流采样保持电路；以及电流驱动电路，耦接于所述感测组件与所述电流采样保持电路之间；第二电流消除电路，耦接于所述感测组件，用来消除所述电流信号中的第二电流；积分电路，耦接于所述感测组件，用来对所述电流信号中的第三电流进行积分，具有第一积分输出端和第二积分输出端，在所述第一积分输出端和所述第二积分输出端之间输出所述第一输出电压信号。2.如权利要求1所述的转换电路，其特征在于，所述积分电路包含有：反向放大器，包含有输入端和输出端；第一积分电容，耦接于所述反向放大器的输入端与所述第一积分输出端之间；以及第二积分电容，耦接于所述反向放大器的输入端与所述第二积分输出端之间。3.如权利要求2所述的转换电路，其特征在于，所述积分电路还包含有：第一积分开关，耦接于所述反向放大器的输出端与所述第一积分输出端之间；以及第二积分开关，耦接于所述反向放大器的输出端与所述第二积分输出端之间。4.如权利要求2所述的转换电路，其特征在于，所述反向放大器包含有：第一晶体管，包含有第一端、第二端和第三端；以及第二晶体管，包含有：第一端，电性连接于所述第一晶体管的第一端；第二端，耦接于所述第一晶体管的第二端；以及第三端；其中，所述第一晶体管的第一端和所述第二晶体管的第一端为所述反向放大器的输入端。5.如权利要求4所述的转换电路，其特征在于，所述第一晶体管的第二端和所述第二晶体管的第二端为所述反向放大器的输出端。6.如权利要求4所述的转换电路，其特征在于，所述反向放大器还包含有：第三晶体管，包含有：第一端；第二端；以及第三端，耦接于所述第一晶体管的第二端；以及第四晶体管，包含有：第一端；第二端，耦接于所述第三晶体管的第二端；以及第三端，耦接于所述第二晶体管的第二端。7.如权利要求6所述的转换电路，其特征在于，所述第三晶体管的第二端和所述第四晶体管的第二端为所述反向放大器的输出端。8.如权利要求6所述的转换电路，其特征在于，所述第三晶体管的第一端和所述第四晶体管的第一端耦接于偏置电路。9.如权利要求8所述的转换电路，其特征在于，所述偏置电路包含有：第五晶体管，包含有：第一端；第二端，耦接于所述第四晶体管的第一端；以及第三端；第六晶体管，包含有：第一端，耦接于所述第五晶体管的第一端；第二端，耦接于所述第三晶体管的第一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮涛，张孟文，詹昶，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44