光敏二极管暗电流消除电路制造技术

本发明专利技术公开一种光敏二极管暗电流消除电路，包括第一电流源、第二电流源、第三电流源和第四电流源，耦接至电源电压和接地电压之间，提供参考电流；还包括第一运算放大器、第一MOS晶体管、第二MOS晶体管、第二运算放大器和一电阻，第一MOS晶体管，耦接至第一节点与第三节点之间，第一运算放大器，其输出端耦接至第一MOS晶体管的栅极，其一输入端耦接至第三节点，其另一输入端耦接外部第一参考电压；第二MOS晶体管，耦接至第二节点与第四节点之间，第二运算放大器，其输出端耦接至第二MOS晶体管的栅极，其一输入端耦接至第四节点，其另一输入端耦接外部第二参考电压；一电阻，耦接至第三节点与第四节点之间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路
，特别涉及一种光敏二极管暗电流消除电路。
技术介绍
光敏二极管又称光电二极管，是一种光电转换器件。目前使用最多的光敏二极管是硅光电二极管，具有四种类型：PN结型、PIN结型、雪崩性和肖特基型，主要用于自动控制，如光耦合、光电读出装置、红外线遥控装置、红外防盗、编码器、译码器等。光敏二极管的伏安特性决定其在无光照时，仍然有很小的漏电流，称为暗电流。暗电流的存在会对使用光敏二极管的电路产生不利影响，因此需要在电路中设置暗电流消除电路，抵消暗电流。目前使用最广泛的光敏二极管暗电流消除电路主要是采用共源共栅结构电流镜来消除暗电流，如图1所示，其中，pbias、pcas、nbias、ncas分别为电流镜产生信号，K1_A/B/C/D为开关信号，同时控制电流方向，I1和I2为电流采集端，当K1_A、K1_B为高时，I2提供电流，I1接收电流；相反时，I1提供电流，I2接收电流。在这种方案中，使用一对电流镜可以消除一个单位电流，并联使用n个，则可以消除n个单位电流，通过设置电流镜组数，例如设置成1\\2\\4\\…2n-2\\2n-1，则可通过n组开关实现1-2n之间的电流变化。其缺陷在于：1）采用共源共栅电流镜消除电流的步长不会太小，无法应对光敏二极管暗电流极小的情况；2）当要求高精度的电流量消除时，需要使用大量共源共栅电流镜，电路结构将会非常庞大，在半导体工艺中实现此结构时，会占据很大面积，引入大量寄生效应，同时会产生电流一致性的技术问题；3）采用开关电路，将不可避免引入开关噪声。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种新型的光敏二极管暗电流消除电路，通过利用巧妙的结构设计克服现有技术的缺陷。本专利技术采用的技术方案为：一种光敏二极管暗电流消除电路，包括：第一电流源，耦接于电源电压与第一节点之间或者第一节点与接地电压之间，提供第一电流；第二电流源，耦接于电源电压与第二节点之间或者第二节点与接地电压之间，提供第二电流；第三电流源，耦接于第三节点与接地电压之间或者电源电压与第三节点之间，提供第三电流；第四电流源，耦接至第四节点与接地电压之间或者电源电压与第四节点之间，提供第四电流；第一MOS晶体管，耦接于第一节点与第三节点之间，其漏极和源极分别耦接至第一节点和第三节点；第一运算放大器，其输出端耦接至第一MOS晶体管的栅极，其一输入端耦接至第三节点，其另一输入端耦接外部第一参考电压；第二MOS晶体管，耦接于第二节点与第四节点之间，其漏极和源极分别耦接至第二节点和第四节点；第二运算放大器，其输出端耦接至第二MOS晶体管的栅极，其一输入端耦接至第四节点，其另一输入端耦接外部第二参考电压；一电阻，耦接于第三节点与第四节点之间；所述第一MOS晶体管与第二MOS晶体管的类型相同，所述第一电流、第二电流、第三电流和第四电流的电流值相同。优选地，所述第一MOS管和第二MOS管分别是第一NMOS管和第二NMOS管，此时，第一运算放大器的正向输入端耦接至第一参考电压，负向输入端耦接至第三节点，第二运算放大器的正向输入端耦接至第二参考电压，负向输入端耦接至第四节点。优选地，所述第一MOS管和第二MOS管分别是第一PMOS管和第二PMOS管，此时，第一运算放大器的负向输入端耦接至第一参考电压，正向输入端耦接至第三节点；第二运算放大器的负向输入端耦接至第二参考电压，正向输入端耦接至第四节点。优选地，所述电阻是可调电阻。与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果：本专利技术暗电流消除电路设计巧妙，在此电路基础上，第三节点和第四节点处的电压值跟随第一参考电压和第二参考电压，第一节点和第二节点处采集到电流的方向由第一参考电压和第二参考电压的差值，电流大小由第一参考电压和第二参考电压的差值与电阻值相除决定，当需要消除的暗电流较小时可以增大电阻值的大小，当需要消除的暗电流较大时可以降低电阻值的大小，使得本专利技术电路可以适用于各种暗电流大小的情况，避免设置多组电流镜，极大简化了电路结构，降低芯片面积和制造成本，同时也解决了多组电流镜导致的寄生效应和电流一致性的技术问题；另外，本专利技术避免使用开关，也同时降低了开关噪声。附图说明图1是现有技术中共源共栅电流镜结构示意图；图2是本专利技术实施例1中光敏二极管暗电流消除电路示意图；图3是本专利技术实施例2中光敏二极管暗电流消除电路示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步描述。实施例1：一种光敏二极管暗电流消除电路10，包括：第一电流源11，耦接于电源电压与第一节点N1之间，提供第一电流；第二电流源12，耦接于电源电压与第二节点N2之间，提供第二电流；第三电流源12，耦接至第三节点N3与接地电压GND之间，提供第三电流；第四电流源14，耦接至第四节点N4与接地电压GND之间，提供第四电流；所述第一电流、第二电流、第三电流和第四电流的电流值相同，均为I。还包括第一MOS晶体管M1，耦接至第一节点N1与第三节点N3之间，其漏极和源极分别耦接至第一节点N1和第三节点N3；第一运算放大器A1，其输出端耦接至第一MOS晶体管M1的栅极，其一输入端耦接至第三节点N3，其另一输入端耦接外部第一参考电压V1；第二MOS晶体管M2，耦接至第二节点N2与第四节点N4之间，其漏极和源极分别耦接至第二节点N2和第四节点N4；第二运算放大器A2，其输出端耦接至第二MOS晶体管M2的栅极，其一输入端耦接至第四节点N4，其另一输入端耦接外部第二参考电压Vref；一电阻RV-1，耦接至第三节点N3与第四节点N4之间。需要注意的是，在本专利技术中所述第一MOS晶体管与第二MOS晶体管的类型相同，在本实施例中，所述第一MOS晶体管M1和第二MOS晶体管分别为第一NMOS管和第二NMOS管，此时，第一运算放大器A1的正向输入端耦接至第一参考电压V1，负向输入端耦接至第三节点N3，第二运算放大器A2的正向输入端耦接至第二参考电压Vref，负向输入端耦接至第四节点N4。如上所述，在此电路基础上，第三节点处的电压值VI1会跟随第一参考电压V1，第四节点处的电压值VI2会跟随第二参考电压Vref。根据基尔霍夫电流定理，第一节点处采集到的电流值I1与第二节点处采集到的电流值可列如下两等式：I+I1=I+（VI1-VI2）/RV-I=>I1=（VI1-VI2）/RV-I（1）I+I2=I+（VI2-VI1）/RV-I=>I2=（VI2-VI1）/RV-I（2）因此，I1=-I2=(VI1-VI2)/RV-I=(V1-Vref)/RV-I（3）由上述公式可知，I1与I2之间电流的方向由第一参考电压和第二参考电压的差值决定，电流的大小由第一参考电压和第二参考电压的差值与电阻值相除决定。实施例2：作为实施例1的一种变形方式，本实施例提供本专利技术另一种电路结构形式。一种光敏二极管暗电流消除电路20，包括：第一电流源21，耦接于第一节点N1与接地电压GND之间，提供第一电流；第二电流源22，耦接于第二节点N2与接地电压GND之间，提供第二电流；第三电流源23，耦接于电源电压与第三节点N3之间，提供第三电流；第四电流源24，耦接于电源电压与第四节点N4之间，提供第四电流；所述第一电流、第二电流、第三电流和第四电流的电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光敏二极管暗电流消除电路，其特征在于，包括：第一电流源，耦接于电源电压与第一节点之间或者第一节点与接地电压之间，提供第一电流；第二电流源，耦接于电源电压与第二节点之间或者第二节点与接地电压之间，提供第二电流；第三电流源，耦接于第三节点与接地电压之间或者电源电压与第三节点之间，提供第三电流；第四电流源，耦接至第四节点与接地电压之间或者电源电压与第四节点之间，提供第四电流；第一MOS晶体管，耦接于第一节点与第三节点之间，其漏极和源极分别耦接至第一节点和第三节点；第一运算放大器，其输出端耦接至第一MOS晶体管的栅极，其一输入端耦接至第三节点，其另一输入端耦接外部第一参考电压；第二MOS晶体管，耦接于第二节点与第四节点之间，其漏极和源极分别耦接至第二节点和第四节点；第二运算放大器，其输出端耦接至第二MOS晶体管的栅极，其一输入端耦接至第四节点，其另一输入端耦接外部第二参考电压；一电阻，耦接于第三节点与第四节点之间；所述第一MOS晶体管与第二MOS晶体管的类型相同，所述第一电流、第二电流、第三电流和第四电流的电流值相同。

【技术特征摘要】
1.一种光敏二极管暗电流消除电路，其特征在于，包括：第一电流源，耦接于电源电压与第一节点之间或者第一节点与接地电压之间，提供第一电流；第二电流源，耦接于电源电压与第二节点之间或者第二节点与接地电压之间，提供第二电流；第三电流源，耦接于第三节点与接地电压之间或者电源电压与第三节点之间，提供第三电流；第四电流源，耦接至第四节点与接地电压之间或者电源电压与第四节点之间，提供第四电流；第一MOS晶体管，耦接于第一节点与第三节点之间，其漏极和源极分别耦接至第一节点和第三节点；第一运算放大器，其输出端耦接至第一MOS晶体管的栅极，其一输入端耦接至第三节点，其另一输入端耦接外部第一参考电压；第二MOS晶体管，耦接于第二节点与第四节点之间，其漏极和源极分别耦接至第二节点和第四节点；第二运算放大器，其输出端耦接至第二MOS晶体管的栅极，其一输入端耦接至第四节点，其另一输入端耦接外部第二参考电压；一电阻，耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜凯，赵照，
申请(专利权)人：合肥芯福传感器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34