一种电流采样保持电路及传感器制造技术

本申请部分实施例提供了一种电流采样保持电路及传感器。该电流采样保持电路用于抵消光电二极管中的背景光电流，包括电容及一个向所述光电二极管输出采样电流以抵消光电二极管中的背景光电流的跨导可调节的第一跨导放大器；所述电容的一端连接电源VDD端，所述电容的另一端连接所述第一跨导放大器的一端；所述第一跨导放大器的另一端用于连接光电二极管，以向所述光电二极管输出采样电流，抵消所述光电二极管中的背景光电流。本申请实施例相对于现有技术而言，在电流采样保持电路中设置了跨导可调节的第一跨导放大器，当光电二极管中的背景光电流增大时，通过增大第一跨导放大器的跨导，就可避免电容的电压在较大范围内变化，以使电流采样保持电路能够抵消更大的背景光电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种电流采样保持电路及传感器
本申请涉及电流采样保持
，特别涉及一种电流采样保持电路及传感器。
技术介绍
现有的心率检测电路中，通常都会用到光电二极管来接收人体反射光，再利用积分器把光电二极管的感应电流转换成电压信号，以供后续处理。但环境光的存在，常常会使积分器饱和，从而影响电路的正常工作。为此，需要引入电流采样保持电路，来抵消光电二极管中的背景光电流(即光电二极管因接收环境光而产生的感应电流)，防止积分器饱和。传统的电流采样保持电路如图1所示。图1中，电流采样保持电路中的电流输出电路由一个尺寸固定的PMOS管M构成。PMOS管M在采样阶段用于采样光电二极管PD中的背景光电流(即光电二极管PD的感应电流，也就是图1中可变电流源IBG的电流)，并将采样电流转换为电容CSH的电压。在积分阶段，PMOS管M用于将之前的采样电流输送给光电二极管PD，从而抵消光电二极管中的背景光电流。在光电二极管PD的面积保持不变的情况下，光电二极管PD的背景光电流随光强的增大而增大。而在光强保持不变的情况下，光电二极管PD的背景光电流又与光电二极管PD的面积成正比。因此，当光电二极管PD的面积保持不变而光强在一个较大范围内变化时，或光强保持不变而光电二极管PD的面积在一个较大范围内变化时，都会使得光电二极管PD中的背景光电流在一个较大范围内变化。当光电二极管PD的背景光电流很大时，PMOS管M的栅源电压也会变得很大，电容CSH的电压与PMOS管M的栅源电压相等，也会随之变大。而电容CSH的电压变大，会使光电二极管PD的反偏电压变小。当反偏电压小到一定程度时，会使光电二极管PD的效率大大降低。因此现有技术中为保障光电二极管PD的效率，就会避免电容CSH的电压变得很大，即避免光电二极管PD的背景光电流很大。也就是说，传统的电流采样保持电路只能用于抵消较小的背景光电流。
技术实现思路
本申请部分实施例的目的在于提供一种电流采样保持电路及传感器，能在避免电容的电压在较大范围内变化的前提下，使得电流采样保持电路可以抵消更宽范围的背景光电流。本申请的一个实施例提供了一种电流采样保持电路，用于抵消光电二极管中的背景光电流，包括：电容及向所述光电二极管输出采样电流以抵消光电二极管中的背景光电流的一个跨导可调节的第一跨导放大器；所述电容的一端连接电源VDD端，所述电容的另一端连接所述第一跨导放大器的一端；所述第一跨导放大器的另一端用于连接光电二极管，以向所述光电二极管输出所述采样电流，抵消所述光电二极管中的背景光电流。本申请实施例还提供了一种传感器，所述传感器上集成有光电二极管及如上所述的电流采样保持电路，所述电流采样保持电路中的第一跨导放大器的另一端连接所述光电二极管。本申请实施例相对于现有技术而言，在电流采样保持电路中设置了跨导可调节的第一跨导放大器，根据公式I＝gm1*U可知，当光电二极管中的背景光电流I增大(由光强变化引起或由光电二极管的面积变化引起)时，通过增大第一跨导放大器的跨导gm1，就可避免电容的电压U在较大范围内变化，这使得电流采样保持电路能够抵消更大的背景光电流。另外，所述第一跨导放大器包括若干个第一电子开关及若干个用于控制所述第一电子开关的控制开关；所述若干个第一电子开关连接在所述电源VDD端及所述光电二极管之间，且所述若干个第一电子开关之间相互串联，所述若干个电子开关的控制端均连接所述电容的另一端；任意两个相邻的所述第一电子开关的连接点对应一个所述控制开关，每个所述控制开关的一端连接所述电源VDD端，每个所述控制开关的另一端连接对应的所述连接点。提供一种第一跨导放大器的实现方式。另外，所述电流采样保持电路还包括第一采样开关及用于向所述第一跨导放大器提供偏置电压的偏置电路；所述偏置电路的一端通过所述第一采样开关同时连接所述第一跨导放大器的一端及所述电容的另一端；所述偏置电路的另一端用于连接所述光电二极管。在闭合第一采样开关时，可使电流采样保持电路构成闭环负反馈。另外，所述偏置电路包括第二电子开关及第二跨导放大器；所述第二电子开关的第一端连接所述电源VDD端；所述第二电子开关的第二端连接所述第二跨导放大器的一端；所述第二电子开关的控制端作为所述偏置电路的一端连接所述第一采样开关，以及所述第二电子开关的第二端与所述第二跨导放大器的一端之间的连接点；所述第二跨导放大器的另一端作为所述偏置电路的另一端用于连接所述光电二极管。提供一种偏置电路的结构。另外，所述第二跨导放大器包括第二采样开关、放大电路、第一电流源、第三电子开关及第四电子开关；所述第三电子开关的第一端连接所述第二电子开关的第二端；所述第三电子开关的第二端接地；所述第三电子开关的控制端连接所述第一电流源的第二端与所述第四电子开关的第一端之间的连接点，以及所述第四电子开关的控制端；所述第一电流源的第一端连接所述电源VDD端；所述第四电子开关的第一端还通过所述第二采样开关连接所述放大电路的一端；所述第四电子开关的第二端接地；所述放大电路的另一端用于连接所述光电二极管。提供一种第二跨导放大器的实现方式。另外，所述放大电路包括第二电流源及第五电子开关；所述第五电子开关的第一端作为所述放大电路的一端，分别连接所述第二电流源及所述第二采样开关；所述第五电子开关的第二端接地；所述第五电子开关的控制端作为所述放大电路的另一端，用于连接所述光电二极管。该放大电路可以是积分器中的放大电路，这有利于实现对该放大电路的复用。另外，所述第一电子开关为PMOS管；若干个所述PMOS管沿朝向所述光电二极管的方向依次排列；若干个所述PMOS管中的第一个PMOS管为最靠近所述光电二极管的PMOS管，最后一个PMOS管为最远离所述光电二极管的PMOS管；所述第一个PMOS管的宽长比与第二个PMOS管的宽长比相等，第i个PMOS管的宽长比为第i-1个PMOS管的宽长比的两倍，所述i大于或等于3。提供一种第一电子开关的实现方式。另外，所述第二电子开关为PMOS管，且所述第二电子开关的宽长比与所述第一个PMOS管的宽长比相等。提供一种第一电子开关与第二电子开关的关系。另外，所述电流采样保持电路还包括第三采样开关；所述第三采样开关并联在所述电容的两端。在采样开始前，可通过闭合第三采样开关来释放电容上的电荷，以确保采样的准确性。附图说明一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。图1是根据现有技术的电流采样保持电路的结构示意图；图2是根据本申请第一实施例的电流采样保持电路的结构示意图；图3是根据本申请第二实施例的电流采样保持电路的结构示意图；图4是根据本申请第三实施例的电流采样保持电路的结构示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请部分实施例进行进一步详细说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流采样保持电路，用于抵消光电二极管中的背景光电流，其特征在于，包括：电容及向所述光电二极管输出采样电流以抵消光电二极管中的背景光电流的跨导可调节的第一跨导放大器；/n所述电容的一端连接电源VDD端，所述电容的另一端连接所述第一跨导放大器的一端；所述第一跨导放大器的另一端用于连接光电二极管，以向所述光电二极管输出所述采样电流。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电流采样保持电路，用于抵消光电二极管中的背景光电流，其特征在于，包括：电容及向所述光电二极管输出采样电流以抵消光电二极管中的背景光电流的跨导可调节的第一跨导放大器；
所述电容的一端连接电源VDD端，所述电容的另一端连接所述第一跨导放大器的一端；所述第一跨导放大器的另一端用于连接光电二极管，以向所述光电二极管输出所述采样电流。


2.根据权利要求1所述的电流采样保持电路，其特征在于，所述第一跨导放大器包括若干个第一电子开关及若干个用于控制所述第一电子开关的控制开关；
所述若干个第一电子开关连接在所述电源VDD端及所述光电二极管之间，且所述若干个第一电子开关之间相互串联，所述若干个第一电子开关的控制端均连接所述电容的另一端；
任意两个相邻的所述第一电子开关的连接点对应一个所述控制开关，每个所述控制开关的一端连接所述电源VDD端，每个所述控制开关的另一端连接对应的所述连接点。


3.根据权利要求1或2所述的电流采样保持电路，其特征在于，所述电流采样保持电路还包括第一采样开关及用于向所述第一跨导放大器提供偏置电压的偏置电路；
所述偏置电路的第一端通过所述第一采样开关同时连接所述第一跨导放大器的一端及所述电容的另一端；所述偏置电路的第二端连接所述电源VDD端；所述偏置电路的第三端用于连接所述光电二极管。


4.根据权利要求3所述的电流采样保持电路，其特征在于，所述偏置电路包括第二电子开关及第二跨导放大器；
所述第二电子开关的第一端作为所述偏置电路的第二端连接所述电源VDD端；所述第二电子开关的第二端连接所述第二跨导放大器的一端；所述第二电子开关的控制端作为所述偏置电路的第一端连接所述第一采样开关，以及所述第二电子开关的第二端与所述第二跨导放大器的一端之间的连接点；所述第二跨导放大器的另一端作为所述偏置电路的第三端用于连接所述光电二极管。


5.根据权利要求4所述的电流采样保持电路，其特征在于，所述第二跨导放大器包括第二采样...

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