环境光传感器积分型电荷平衡式模数转换器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种环境光传感器积分型电荷平衡式模数转换器，包括：积分器电路、比较器、电流基准电路、带隙电压基准电路、计数器、数字逻辑控制电路以及时钟电路。本实用新型专利技术提出一种环境光传感器积分型电荷平衡式模数转换器，结构简单，易于实现，可以提高转换速度以及转换精度。

【技术实现步骤摘要】
环境光传感器积分型电荷平衡式模数转换器
本技术涉及一种环境光传感器积分型电荷平衡式模数转换器。
技术介绍
随着便携式电子产品的快速发展，消费者对环境光传感器的性能提出了更高的要求，更高的精度，更宽的感光范围，更快的响应速度，是未来环境光传感器的发展方向。环境光传感器的主要功能是把光信号转换成电信号，并且将模拟的电信号转换成数字信号输出，以便于后面其他器件对环境光信号进行处理。环境光传感器由许多部分构成，其中最重要的就是开关电容模数转换器。目前，开关电容模数转换器包括了双积分和电荷平衡式模数转换器两种。这其中，又以电荷平衡式模数转换器结构市场占有率最高。这主要是因为双积分模数转换器依据的是脉宽调制的原理，而电荷平衡式模数转换器依据的是增量调制的原理。由于增量调制是通过数字数据传输，所以在高速转换过程中对精度的要求降低。电荷平衡式模数转换器具有分辨率高、抗干扰能力强、精度高、接口简单、易于远距离隔离传输等优点，在低速、高精度的应用场合被广泛使用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种环境光传感器积分型电荷平衡式模数转换器，以克服现有技术中存在的缺陷。为实现上述目的，本技术的技术方案是：一种环境光传感器积分型电荷平衡式模数转换器，包括：积分器电路、比较器、电流基准电路、带隙电压基准电路、计数器、数字逻辑控制电路以及时钟电路；所述积分器电路反向输入端接入经放大电路处理后的光电流，正向输入端与所述带隙电压基准电路相连；所述积分器电路反向输入端还分别与第一开关的一端至第四开关的一端相连；所述第一开关的另一端至第四开关的另一端分别与所述电流基准电路相连；所述电流基准电路还与所述带隙电压基准电路相连；所述第一开关的控制端至第四开关的控制端均与所述数字逻辑控制电路相连；所述积分器电路的输出端与所述比较器正向输入端相连，所述比较器的反向输入端与所述带隙电压基准电路相连；所述比较器的输出端与所述数字逻辑控制电路以及所述计数器相连；所述时钟电路分别与所述数字逻辑控制电路以及所述计数器相连。相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：本技术的提出的一种环境光传感器积分型电荷平衡式模数转换器，应用于环境光传感器中。传统的双积分型模数转换器不能减小人工光源闪烁噪声的影响，而且转换速度有限。本专利技术采用积分型电荷平衡式模数转换器结构，通过控制不同情况下的接入电路中的积分器输入电流的大小来改变模数转换器的量程，以此来提高整体电路的仿真速度以及精度。通过Spectre仿真，电荷平衡式模数转换器的仿真精度可以达到16bit，总体误差小于0.5%，仿真速度较传统结构有所提高。不仅可以减少由工艺以及温度带来的电容变化引起的量化误差，而且由于电荷平衡式模数转换器是在一次转换时间内重复地进行采样和量化，由此降低了对积分电容的需求，有效地减少了版图面积。在环境光传感器领域有着巨大的应用空间。附图说明图1为本技术一实施例中电荷平衡式模数转换器电路系统图。图2为本技术一实施例中电荷平衡式模数转换器电路结构图。图3为本技术一实施例中电荷平衡式模数转换器电路具体的带隙电压基准电路图。图4为本技术一实施例中电荷平衡式模数转换器电路具体的电流基准电路图。图5为本技术一实施例中电荷平衡式模数转换器电路具体的OTA电路图。图6为本技术一实施例中电荷平衡式模数转换器电路具体的比较器电路图。图7为本技术一实施例中电荷平衡式模数转换器瞬态仿真图。具体实施方式下面结合附图以及现有软件，对本技术的技术方案进行具体说明。在该说明过程中所涉及的现有软件均不是本技术所保护的客体，本技术仅保护该装置的结构以及连接关系。本技术一种环境光传感器积分型电荷平衡式模数转换器如图2所示，其中包括：积分器电路、比较器、电流基准电路、带隙电压基准电路、计数器、数字逻辑控制电路以及时钟电路。进一步的，在本实施例中，带隙电压基准电路如图3所示，包括MOS管PM1、MOS管PM2、MOS管PM3、MOS管PM4、MOS管PM5、MOS管PM6、MOS管PM7、MOS管PM8、MOS管PM9、MOS管PM10、MOS管PM11、MOS管PM12、MOS管PM13、MOS管PM14、MOS管PM15、MOS管PM16、MOS管NM1、MOS管NM2、MOS管NM3、MOS管NM4、MOS管NM5、MOS管NM6、MOS管NM7、MOS管NM8、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C2。PM1的漏极、PM2的源极以及PM3的栅极相连；PM1的栅极接入RESET端，PM2的栅极接入RESETB端；PM3的漏极、PM4的源极、PM2的漏极以及NM1的漏极相连；NM1的栅极接入NM1的漏极；NM1的源极接地；PM4的栅极接RESETB端；PM4的漏极、PM5的漏极、电阻R1的一端、PM10的栅极相连；PM5的栅极、PM6的栅极、NM8的漏极、PM11的源极、PM12的栅极、PM13的栅极、PM14的栅极、PM15的栅极相连；PM1的源极、PM3的源极、PM5的源极、PM6的源极、PM7的源极、PM8的源极、PM16的源极、PM12的源极、PM13的源极、PM14的源极以及PM15的源极相连，并接入VDDA端；PM6的漏极、PM9的栅极、电阻R2相连；PM7的栅极、PM8的栅极、PM16的漏极相连；PM7的漏极、PM7的栅极、NM4的漏极相连；PM8的漏极、PM9的源极、PM10的源极相连；PM9的漏极、NM2的漏极、NM2的栅极相连；NM2的栅极、NM3的栅极、NM6的漏极相连；NM6的栅极接入POWER_DOWN_IN端；PM10的漏极、NM3的漏极、电容C1的一端、电容C2的一端、NM8的源极、PM11的漏极相连；NM8的栅极接入PDB端；NM11的栅极接入POWER_DOWN_IN端；电容C1的另一端、电容C2的另一端均接地；NM4的栅极、NM7的漏极、NM5的栅极相连；NM5的栅极与NM5的漏极相连；NM5的漏极与PM12的漏极相连；NM4的源极、NM2的源极、NM6的源极、NM3的源极、NM7的源极、NM5的源极接地；NM7的栅极接入POWER_DOWN_IN端；PM13的漏极经电阻R7、电阻R8以及电阻R9接地；PM14的漏极输出IREF_BIAS；PM15的漏极输出ADC_BIAS；电阻R1的另一端分别与电阻R3的一端以及电阻R4的一端相连；电阻R2的另一端分别与电阻R5的一端以及电阻R6的另一端相连；电阻R3的另一端与三级管Q1的集电极相连，并接地；电阻R4的另一端与三极管Q1的发射极相连；电阻R6的另一端与三极管Q2的集电极相连，并接地；电阻R5的另一端与三极管Q2的发射极相连；三极管Q1的基极与三极管Q2的基极均接地。RESETB端是RESET端的反向；PDB端是POWER_DOWN_IN端的反向；POWER_DOWN_IN端、RESET端是图3电路的输入端口；VB2端、VREF_ADC端、IREF_BIAS端、ADC_BIAS端是图3电路的输出端口；VB1端是子模块BUFFER的输入端口；AMP_BIAS端作为子模块BUFFER的偏置电压输入端；VDDA端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环境光传感器积分型电荷平衡式模数转换器，其特征在于，包括：积分器电路、比较器、电流基准电路、带隙电压基准电路、计数器、数字逻辑控制电路以及时钟电路；所述积分器电路反向输入端接入经放大电路处理后的光电流，正向输入端与所述带隙电压基准电路相连；所述积分器电路反向输入端还分别与第一开关的一端至第四开关的一端相连；所述第一开关的另一端至第四开关的另一端分别与所述电流基准电路相连；所述电流基准电路还与所述带隙电压基准电路相连；所述第一开关的控制端至第四开关的控制端均与所述数字逻辑控制电路相连；所述积分器电路的输出端与所述比较器正向输入端相连，所述比较器的反向输入端与所述带隙电压基准电路相连；所述比较器的输出端与所述数字逻辑控制电路以及所述计数器相连；所述时钟电路分别与所述数字逻辑控制电路以及所述计数器相连。

【技术特征摘要】
1.一种环境光传感器积分型电荷平衡式模数转换器，其特征在于，包括：积分器电路、比较器、电流基准电路、带隙电压基准电路、计数器、数字逻辑控制电路以及时钟电路；所述积分器电路反向输入端接入经放大电路处理后的光电流，正向输入端与所述带隙电压基准电路相连；所述积分器电路反向输入端还分别与第一开关的一端至第四开关的一端相连；所述第一开关的另一端至第四开关的另一端分...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏榕山，刘恋，高雄，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：新型
国别省市：福建,35