用于操作具有改进的偏移校正的光学传感器装置的方法以及光学传感器装置制造方法及图纸

一种光学传感器装置包括光电二极管和转换器装置，所述转换器装置包括积分放大器(2)、比较器放大器(3)、积分电容器(C

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于操作具有改进的偏移校正的光学传感器装置的方法以及光学传感器装置
本公开涉及基于光电二极管的光传感器放大器中的偏移减小。特别地，本公开涉及一种包括光电二极管、转换器装置的光学传感器装置，该转换器装置包括积分放大器、比较器放大器以及积分电容器和比较器电容器。控制器操作转换器装置来执行偏移减小循环。本公开涉及一种用于操作这种传感器装置的方法以及一种在该方法中使用的传感器装置。
技术介绍
光到数字(LDC)转换器被广泛应用于智能手机或计算机显示器等电子设备中，用以根据环境光条件来控制电子设备的操作。LDC转换器可以包括转换器装置，该转换器装置测量通过光电二极管的电流，以产生指示照射在光电二极管上的环境光量的值。LDC转换器内的积分放大器固有地具有偏移，必须对该偏移进行校正以实现光到数字转换的尽可能准确的结果。由于在重复的减小过程期间，偏移可以很小或者可以变的很小，因此校正过程可能会受到噪声的影响。现有的偏移校正解决方案非常缓慢并且需要平均步骤来克服偏移感测电路中的噪声。例如，如图1所示，先前的解决方案使用了单个比较阈值VNOM、VCOMP。当偏移校正接近正确值时，比较器噪声的输入导致算法不能区分稍微高的值和稍微低的值，使得算法倾向于在两者之间频跳。本公开的目的是提供一种用于操作诸如更精确运行的光到数字传感器的光学传感器装置的方法。本公开的另一个目的是提供一种用于操作诸如以高精度快速运行的光到数字传感器的光学传感器装置的方法。本公开的又一个目的是提供一种用于操作诸如光到数字传感器的光传感器装置的方法，以改进偏移校正过程。本公开的又一个目的是提供一种诸如以高精度快速运行的光到数字传感器的光学传感器装置。
技术实现思路
通过一种用于操作光学传感器装置的方法来实现上述目的中的一个或更多个，其中，光学传感器装置包括：光电二极管；转换器装置，该转换器装置包括：积分放大器和比较器放大器，其中积分放大器具有偏移；耦合至积分放大器的输入的积分电容器；耦合至比较器放大器的输入的比较器电容器；偏移寄存器，该偏移寄存器响应于存储在其中的偏移调整值以控制积分放大器的偏移，该光电二极管与第一放大器的输入侧解耦；控制器，该控制器用于操作转换器装置；执行多个偏移减小循环的方法，每个循环包括以下步骤：将比较器放大器的输入设置为高比较电压和低比较电压中的一个比较电压；将积分器输出信号与比较器放大器处的比较电压中的一个进行比较；将比较器放大器的输入设置为高比较电压和低比较电压中的另一个；将积分器输出信号与比较器放大器处的比较电压中的另一个进行比较；并且响应于比较步骤中的一个步骤而调节偏移调整值。该过程能够实现两个阈值比较过程，以改进偏移减小过程的抗噪性。根据实施例，在多个偏移减小循环中的每一个循环中将积分器输出信号与比较器放大器处的比较电压中的另外一个进行比较的步骤之后，将参考电压施加到积分放大器的输出，以执行积分放大器(2)的复位。因此，在每个决策步骤或循环中执行复位过程，这改进和加速了步骤之间的恢复时间。比较器放大器可以被设置用来采样参考电压，使得比较器放大器在偏移减小循环的结束处驱动积分器放大器的输出，以执行积分放大器的复位。比较器放大器可以在偏移调整值的调节的步骤之后驱动积分器放大器的输出。根据实施例，计时器可以对执行偏移减小循环的时间进行计数。所计时的时间可以在后续偏移减小循环中增加该时间。因此，循环时间在开始时短并且在偏移减小过程结束时逐渐变长，使得用于偏移减小过程的总时间是缩短的。这不会降低精度，因为假定开始时的大偏差仅需要很少的时间来稳定，而结束时的小偏差则需要更多的时间。根据实施例，偏移调整值可以通过变化值调节，该变化值在后续偏移减小循环中减小。因此，较小的变化值与较长的循环时间值相关联。在随后大量的偏移减小循环中的一个循环中，变化值可以逐渐地减小，以对偏移调整值进行更新。同时，随着偏移被校正到接近于零时会执行自适应计时，以为循环的执行提供更长的时间。根据实施例，在保持用于更新偏移调整值的变化值的同时，可以连续执行至少两个偏移减小循环。在执行至少两个循环期间，变化值是相同的。这允许每个偏移调整值更新两个循环，使得在错误决策的情况下造成的误差(例如由于噪声)能够被恢复。这允许每位两步算法，以提供错误恢复。上述提到的目的中的一个或更多个还通过在上述方法中使用的光学传感器装置来实现，该光学传感器装置包括：光电二极管；转换器装置，该转换器装置包括：积分放大器和比较器放大器，该积分放大器具有偏移；积分电容器，该积分电容器耦合至积分放大器的输入；比较器电容器，该比较器电容器耦合至比较器放大器的输入；偏移寄存器，该偏移寄存器响应于存储在其中的偏移调整值来控制积分放大器的偏移；光电二极管，该光电二极管耦合至第一放大器的输入侧；控制器，该控制器用于产生控制信号，以通过多个偏移校正循环来操作转换器装置；其中，转换器被配置为响应于由控制器产生的控制信号来采用配置，该配置从包括高增益初始化配置、高增益空闲配置、开环测量配置、开环放大配置和开环比较配置的组中选择。转换器装置被配置用于执行所述配置中的两个或更多个的连续序列，以实现积分放大器的偏移减小。根据实施例，在高增益初始化配置中，将积分放大器配置为无反馈状态，积分放大器的输出与比较器电容器断开连接，积分放大器的输入通过开关短路，并且积分电容器连接到比较器放大器的输出，以在积分电容器上对参考电压进行采样。根据实施例，在高增益空闲配置中，将积分放大器配置为反馈状态，积分放大器的输出与比较器放大器的输出断开连接，并且跨接在积分电容器的输入的开关是断开的。根据实施例，在开环测量配置中，将积分放大器周围的反馈移除，积分放大器的输入对接地电势短路，并且高比较电压和低比较电压中的一个比较电压被施加到比较器电容器。根据实施例，在开环放大配置中，积分放大器周围的反馈是断开的，积分放大器的输入对接地电势短路，并且积分放大器的输出连接到比较器电容器。根据实施例，在开环比较配置中，积分放大器周围的反馈是断开的，积分放大器的输入对接地电势短路，并且积分放大器的输出连接到比较器电容器，其中，比较器放大器或连接到比较器放大器的输出的比较器器件被配置为做出决策。通过移动通信设备给出了光学传感器装置的应用，所述光学传感器装置提供指示环境光的信号来控制移动通信设备的显示屏幕的亮度。根据本公开的方法和电路实现了多个益处。双阈值比较器系统用于提供抗噪性防护带。在每个步骤中都使用复位过程，以加快步骤之间的恢复时间。每个算法步骤的时间在早期阶段保持较短并且在后续的步骤中逐渐地延长，以减少总的时间。使用冗余的每位两步算法，提供进一步的抗噪性。该光传感器提供了更快的收敛至最优偏移校正值，并且对电路噪声不太敏感。应该理解，上述一般性描述和以下详细描述都只是示例性的，并且旨在提供概述或框架以理解权利要求的性质和特征。附图提供了进一步的理解，并且被包含在该描述中且构成本描述的一部分。附图示出一个或更多个实施例，并且与描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操作光学传感器装置的方法，/n所述光学传感器装置包括：/n光电二极管(1)；/n转换器装置，所述转换器装置包括：/n积分放大器(2)和比较器放大器(3)，所述积分放大器具有偏移(offset[11：0])；/n积分电容器(C

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171221 US 62/609,2211.一种用于操作光学传感器装置的方法，
所述光学传感器装置包括：
光电二极管(1)；
转换器装置，所述转换器装置包括：
积分放大器(2)和比较器放大器(3)，所述积分放大器具有偏移(offset[11：0])；
积分电容器(CINTH)，所述积分电容器耦合至所述积分放大器的输入；
比较器电容器(CCMP)，所述比较器电容器耦合至所述比较器放大器的输入；
偏移寄存器(5)，所述偏移寄存器响应于存储在所述偏移寄存器中的偏移调整值(LdcNOffsetTrim)来控制所述积分放大器的偏移(offset[11：0])；
所述光电二极管与第一放大器的输入侧解耦；
控制器，所述控制器用于操作所述转换器装置；
所述方法执行多个偏移减小循环，每个循环包括以下步骤：
将所述比较器放大器(3)的输入设置为高比较电压和低比较电压中的一个比较电压(VCOMPH)；
将所述积分器输出信号与所述比较器放大器(3)处的比较电压中的一个进行比较；
将所述比较器放大器(3)的输入设置为所述高比较电压和低比较电压中的另一个比较电压(VCOMPL)；
将所述积分器输出信号与所述比较器放大器(3)处的比较电压中的另一个进行比较；并且
响应于比较的步骤中的一个步骤而调节偏移调整值(LdcNOffsetTrim)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述多个偏移减小循环中的每一个循环中将所述积分器输出信号与所述比较器放大器处的比较电压中的另一个进行比较的步骤之后，将参考电压(vmid)施加到所述积分放大器(2)的输出以执行积分放大器(2)的复位。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述比较器放大器(3)被设置用来对参考电压(vmid)进行采样，并且所述比较器放大器(3)的输出在偏移减小循环的结束处驱动积分器放大器(2)的输出，以执行积分放大器(2)的复位。


4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述比较器放大器(3)在调节偏移调整值(LdcNOffsetTrim)的步骤之后驱动所述积分器放大器(2)的输出，以执行积分放大器(2)的复位。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括：
对用于执行偏移减小循环的时间(aztcnt)进行计时，并且在后续偏移减小循环中增加用于执行的时间。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，对所述偏移调整值(LdcNOffsetTrim)进行调节的步骤包括，通过变化值(azchange)对偏移调整值进行调节，其中，所述变化值(azchange)在后续偏移减小循环中减小。


7.根据权利要求6所述的方法，还包括：在保持所述变化值(azchange)的同时，连续执行至少两个偏移减小循环。


8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括：
对用于执行偏移减小循环的时间(aztcnt)进行计时并且通过变化值(azchange)调节所述偏移调整值(LdcNOffsetTrim)，并且在后续偏移减小循环中，增加用于执行的时间(aztcnt)并且减小变化值(azchange)。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，还包括：在所述多个偏移减小循环中的后续循环中，逐渐...

【专利技术属性】
技术研发人员：路易斯·阿尔伯特三世·威廉姆斯，徐功贵，
申请(专利权)人：AMS国际有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH