本发明专利技术公开了一种使用高精度增量式ADC的环境光传感器的电路，包括光传感器、chopping积分器、比较器和反馈电流DAC；光传感器将采集到的环境光信号变换成电流信号，增量式ADC的chopping积分器将携带环境光亮的电信号和反馈电流DAC的电流信号转换为电压信号，电压信号进入比较器，比较器将电压信号与其设置的阈值电压比较输出信号控制反馈电流DAC。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种使用高精度增量式ADC的环境光传感器的电路，属于集成电路技 术领域。
技术介绍
环境光传感器（ALS)集成电路正越来越多地用于各种显示器和照明设备，以节省 电能，改善用户体验。环境光传感器（ALS)检测O-lOOhz的环境光，其应用需要低速高精度 低功耗的设计方案。现有技术中环境光传感器（ALS)集成电路存在功耗大、存在噪声等缺 陷。如图1所示的SAR ADC环境光传感器（逐次逼近型模数转换器的环境光传感器）结构， 包括：光传感器，电流电压转换器（跨导放大器），以及SAR ADC ;本方案的缺点：a)需要电 流到电压转换器，输出电压幅度Vsignal需要和SAR ADC的全范围电压VFSR(full scale voltage)相近；驱动SAR ADC需要较大的驱动能力；b)高精度SAR ADC需要较大面积的校 准工作。如图2所示，采用积分ADC结构的环境光传感器和时序电路，包括：201光传感器、 202积分器、203比较器、204减法DAC，本方案的缺点：a)需要大容量的积分电容以避免运 放饱和，b)运放和比较器的失调电压会直接影响ADC输出，c)运放的噪声（闪烁噪声和热 噪声）和比较器噪声累计到ADC输出，d)积分和转换是分开的步骤，造成较长的转换时间， 运放虚地端的漏电流会对ADC输出有较大影响，e)电压相减DAC引入了采样噪声（KT/CdJ， f)电流参考源的噪声（Vbc]t，Vtop，〇。信噪比计算公式： 标注：公式中分母为总噪声电压；其中第一项为积分器采样热噪声，CWd= Cp// Cint; 第二项为运放的闪烁噪声；第三项为比较器的噪声；第四项为参考电压源的噪 声；第五项为DAC采样噪声引入的噪声量。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本专利技术提出一种使用高精度增量 式ADC的环境光传感器的电路。环境光传感器（ALS)检测O-lOOhz的环境光，其应用需要 低速高精度低功耗的设计方案。本方案提供的incremental ADC电路结构能很好的满足上 述要求，兼顾低功耗高精度的要求。 技术方案：一种使用高精度增量式ADC的环境光传感器的电路，包括光传感器、 chopping积分器、比较器和反馈电流DAC ;光传感器将采集到的环境光信号变换成电流信 号，增量式ADC的chopping积分器将携带环境光亮的电信号和反馈电流DAC的电流信号转 换为电压信号，电压信号进入比较器，比较器将电压信号与其设置的阈值电压比较输出信 号控制反馈电流DAC;此电路系统为一负反馈系统，系统稳定后比较器的输出码流可表示 环境光亮。此系统，chopping积分器后还可以级联积分器以进一步提高系统信噪比，不过 系统稳定性比较难做。【附图说明】 图1为现有SAR ADC环境光传感器结构图； 图2为现有集成ADC结构和时序电路结构示意图； 图3为本专利技术电路原理图。【具体实施方式】 下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术 而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价 形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 如图3所示，使用高精度增量式ADC的环境光传感器的电路，包括光传感器301、 chopping积分器302、比较器303和反馈电流DAC304。光传感器301将采集到的环境光亮 信号变换成电流信号，chopping积分器302将携带环境光亮的电信号和反馈电流DAC的电 流信号转换为电压信号，电压信号进入比较器303,比较器303将电压信号与其设置的阈值 电压比较输出信号控制反馈电流DAC304;此电路系统为一负反馈系统，系统稳定后比较器 303的输出码流可表示环境光亮。此系统，chopping积分器302后还可以级联积分器以进 一步提高系统信噪比，不过系统稳定性比较难做。 本方案优点： a)低噪音：运放和比较器噪声对于一阶incremental ADC可以被sqrt (0SR)倍抑 制，对于更高阶incremental ADC可以抑制更多； b)运放可以通过斩波来抑制闪烁噪声； c)电流DAC相对于电压DAC有更低的噪声； d)低的转换时间，使得在一个转换周期内消耗更小的功率；同时积分器虚地的漏 电流的影响更小。 米用incremental ADC结构的ALS，对于一阶incremental ADC情况，信噪比计算 公式： 标注：公式中分母为总噪声电压；其中第一项是反馈DAC的电流噪声Inc_在积分 器输出端的噪声电压体现；第二项为采样噪声在积分器输出端的噪声电压体现。 InMse是电流DAC的噪声电流，Cp运放虚地上的寄生电容。相对于前两种架构，采 用Incremental ADC结构设计的ALS受益于过采样率的信噪比提高，较好的flicker noise 消除能力和较低的DAC噪声可以达到较高的分辨率和较低的功耗。【主权项】1. 一种使用高精度增量式ADC的环境光传感器的电路，其特征在于，包括光传感器、 chopping积分器、比较器和反馈电流DAC;光传感器将采集到的环境光信号变换成电流信 号，增量式ADC的chopping积分器将携带环境光亮的电信号和反馈电流DAC的电流信号转 换为电压信号，电压信号进入比较器，比较器将电压信号与其设置的阈值电压比较输出信 号控制反馈电流DAC。【专利摘要】本专利技术公开了一种使用高精度增量式ADC的环境光传感器的电路，包括光传感器、chopping积分器、比较器和反馈电流DAC；光传感器将采集到的环境光信号变换成电流信号，增量式ADC的chopping积分器将携带环境光亮的电信号和反馈电流DAC的电流信号转换为电压信号，电压信号进入比较器，比较器将电压信号与其设置的阈值电压比较输出信号控制反馈电流DAC。【IPC分类】G01J1/00【公开号】CN105352593【申请号】CN201510751509【专利技术人】徐峰, 李纪鹏, 邹定锴 【申请人】南京天易合芯电子有限公司【公开日】2016年2月24日【申请日】2015年11月6日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种使用高精度增量式ADC的环境光传感器的电路，其特征在于，包括光传感器、chopping积分器、比较器和反馈电流DAC；光传感器将采集到的环境光信号变换成电流信号，增量式ADC的chopping积分器将携带环境光亮的电信号和反馈电流DAC的电流信号转换为电压信号，电压信号进入比较器，比较器将电压信号与其设置的阈值电压比较输出信号控制反馈电流DAC。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐峰，李纪鹏，邹定锴，
申请(专利权)人：南京天易合芯电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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