一种主动发光型光传感芯片及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种主动发光型光传感芯片及其控制方法，光传感芯片包括光接收元件、光发射元件、驱动电路、数据处理与控制模块，数据处理与控制模块包括模数转换器、时序控制单元和输出控制单元；光发射元件连接驱动电路，驱动电路连接输出控制单元，模数转换器连接光接收元件及输出控制单元，时序控制单元连接模数转换器及驱动电路；时序控制单元，用于控制模数转换器和驱动电路的时序；光接收元件，用于接收外界的光信号并转换成模拟电信号；输出控制单元，用于控制驱动电路的电信号大小；驱动电路，用于驱动光发射元件向外界发射光信号。本发明专利技术实施可以提高主动发光型光传感芯片的探测准确性，并降低芯片功耗，可广泛应用于传感器技术领域。感器技术领域。感器技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种主动发光型光传感芯片及其控制方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种主动发光型光传感芯片及其控制方法。

技术介绍

[0002]光传感器通常是指能敏锐感应光能量，并将光能量转换成电信号的器件。光传感器可分为两大类：一类是光传感器不主动向外发射光，只被动接受外界环境的特定光信号；一类是能主动向外发射特定波长/频率的光信号的主动发光型光传感器，并接收探测该特定波长/频率的光信号。主动发光型光传感器由于能自主控制所探测的光信号的波长/频率，更加灵活，被广泛应用于智能穿戴、智能照明系统等领域。
[0003]随着集成电路技术的发展，光传感器通常被制作成微型的集成芯片，即光传感芯片。由于光传感芯片的光接收元件需要接收外界的光，故其是暴露在外界环境中的，而外界环境中有各种噪声光信号，会对光传感芯片的探测产生不良影响，如功耗大或探测结果的准确性低。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例的目的是提供一种主动发光型光传感芯片及其控制方法，可以提高主动发光型光传感芯片的探测准确性，并降低芯片功耗。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种主动发光型光传感芯片，包括光接收元件、光发射元件、驱动电路、数据处理与控制模块、电源模块和通讯模块，所述数据处理与控制模块包括模数转换器、时序控制单元和输出控制单元；其中，所述光发射元件连接所述驱动电路，所述驱动电路连接所述输出控制单元，所述模数转换器连接所述光接收元件及所述输出控制单元，所述时序控制单元连接所述模数转换器及所述驱动电路，所述通讯模块连接所述数据处理与控制模块；
[0006]所述时序控制单元，用于控制所述模数转换器和所述驱动电路的时序；
[0007]所述光接收元件，用于接收外界的光信号并将所述光信号转换成模拟电信号；
[0008]所述模数转换器，用于将所述模拟电信号转换成数字电信号；
[0009]所述输出控制单元，用于控制所述驱动电路的电信号大小；
[0010]所述驱动电路，用于驱动所述光发射元件向外界发射光信号；
[0011]所述通讯模块，用于与其他器件进行通讯；
[0012]所述电源模块，用于为所述光传感芯片供电。
[0013]可选地，所述电源模块包括过压保护电路、上电复位单元或参考电压电路中的一种或多种。
[0014]第二方面，本专利技术实施例提供了一种主动发光型光传感芯片的控制方法，应用于上述的光传感芯片，包括：
[0015]通过时序控制单元控制所述模数转换器在第一时刻输出第一数字信号；
[0016]根据所述第一数字信号确定驱动电路的电信号大小；
[0017]通过时序控制单元和输出控制单元控制所述驱动电路以确定的电信号的大小驱动所述光发射元件在第一时刻至第二时刻之间发射第一光信号；
[0018]通过时序控制单元控制所述模数转换器在第二时刻输出第二数字信号；
[0019]根据所述第二数字信号及所述第一数字信号确定有效数字信号。
[0020]可选地，所述根据所述第一数字信号确定驱动电路的电信号大小，具体包括：
[0021]确定模数转换器的输出信号与驱动电路的电信号之间的对应关系；
[0022]根据所述第一数字信号及所述对应关系确定驱动电路的电信号大小。
[0023]可选地，所述对应关系包括预设的数据对应表，所述数据对应表记录模数转换器的输出信号段对应驱动电路的电信号大小，所述根据所述第一数字信号及所述对应关系确定驱动电路的电信号大小，具体包括：
[0024]根据所述第一数字信号确定对应的模数转换器的输出信号段；
[0025]根据模数转换器的输出信号段确定对应的驱动电路的电信号大小。
[0026]可选地，所述对应关系包括预设的函数关系式，所述函数关系式表征驱动电路的电信号关于模数转换器的输出信号的函数，所述根据所述第一数字信号及所述对应关系确定驱动电路的电信号大小，具体包括：
[0027]根据所述第一数字信号及所述函数关系式计算驱动电路的电信号大小。
[0028]可选地，所述第一时刻通过以下方法确定：
[0029]确定模数转换器的积分时间；
[0030]根据起始时刻及所述积分时间确定所述第一时刻。
[0031]可选地，所述第二时刻通过以下方法确定：
[0032]根据所述第一时刻及所述积分时间确定所述第二时刻。
[0033]实施本专利技术实施例包括以下有益效果：本实施例中光传感芯片包括光接收元件、光发射元件、驱动电路和数据处理与控制模块，数据处理与控制模块包括模数转换器、时序控制单元和输出控制单元，通过时序控制单元控制模数转换器和驱动电路的时序，通过输出控制单元控制驱动电路的电信号大小以控制光发射元件向外界发射光信号；首先在控制发射元件不发光的情况下检测光接收元件的信号大小，然后在控制发射元件发光的情况下检测光接收元件的信号大小，然后根据两次光接收元件的信号相减去除环境光信号的影响以提高探测结果的准确性，同时根据在发射元件不发光的情况下检测到的光接收元件的信号大小确定发射元件的驱动电信号大小以降低芯片的能耗。
附图说明
[0034]图1是本专利技术实施例提供的一种主动发光型光传感芯片的结构示意图；
[0035]图2是本专利技术实施例提供的一种主动发光型光传感芯片的控制方法的步骤流程示意图；
[0036]图3是本专利技术实施例提供的一种光发射元件的驱动电路的脉冲电流时序图。
具体实施方式
[0037]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。对于以下实施例中的
步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
[0038]光传感芯片的工作过程如下：光传感芯片的光发射元件向外发出光信号(如940nm红外光信号)，经过外界障碍物的反射/折射后，部分光信号返回芯片被光传感芯片的光接收元件所接收探测到，光传感芯片中的数据处理电路模块把光接收元件探测到的光信号转换为后端器件可用的电信号。
[0039]光传感芯片的光接收端暴露在环境中，其不仅接收探测来自光传感芯片的光发射端的光信号(即光发射端向外界环境发出的光信号中，经过外界障碍物的反射/折射后返回芯片的部分光信号)，同时也会接收探测到芯片周围环境中的噪声光信号(环境光中几乎含有所有频率/波长的光信号，且不同环境中的噪声光信号的强度不同)。故光传感芯片实际测到的光信号强度为目标光信号与环境光信号的叠加信号，若不进行特殊处理，则光传感芯片无法得到较准确的探测结果。
[0040]光传感芯片的光发射端所发射的光信号强度问题：若保持光传感芯片的光发射端所发射的光信号强度不变，当周围环境中的噪声光信号的强度变大时(可与光传感芯片的光发射端所发射的光信号的强度相比拟或者远大于光传感芯片的光发射端所发射的光信号的强度)，光发射端向外界环境发出的光信号中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动发光型光传感芯片，其特征在于，包括光接收元件、光发射元件、驱动电路、数据处理与控制模块、电源模块和通讯模块，所述数据处理与控制模块包括模数转换器、时序控制单元和输出控制单元；其中，所述光发射元件连接所述驱动电路，所述驱动电路连接所述输出控制单元，所述模数转换器连接所述光接收元件及所述输出控制单元，所述时序控制单元连接所述模数转换器及所述驱动电路，所述通讯模块连接所述数据处理与控制模块；所述时序控制单元，用于控制所述模数转换器和所述驱动电路的时序；所述光接收元件，用于接收外界的光信号并将所述光信号转换成模拟电信号；所述模数转换器，用于将所述模拟电信号转换成数字电信号；所述输出控制单元，用于控制所述驱动电路的电信号大小；所述驱动电路，用于驱动所述光发射元件向外界发射光信号；所述通讯模块，用于与其他器件进行通讯；所述电源模块，用于为所述光传感芯片供电。2.根据权利要求1所述的光传感芯片，其特征在于，所述电源模块包括过压保护电路、上电复位单元或参考电压电路中的一种或多种。3.一种主动发光型光传感芯片的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的光传感芯片，包括：通过时序控制单元控制所述模数转换器在第一时刻输出第一数字信号；根据所述第一数字信号确定驱动电路的电信号大小；通过时序控制单元和输出控制单元控制所述驱动电路以确定的电信号的大小驱动所述光发射元件在第一时刻至第二时刻之间发射第一光信号；通过时序控制单元控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐涛，张羽升，林佑昇，姜涛，郑汉武，郑林，
申请(专利权)人：深圳市穗晶半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：