一种光传感器电路制造技术

本申请提供一种光传感器电路，光电流积分器的第一输入端用于输入参考电压模块输出的参考电压，在光电流积分器的输出端未产生电流时，其第二输入端电压等于第一输入端的参考电压；在光电流积分器的输出端产生电流I2时，由于光电流积分器中运放的带宽，其第二输入端电压会减小I2/gm，本实施例的电压补偿电路对光电流积分器的第一输入端电压进行补偿，使该第一输入端的参考电压增加I2/gm，由于光电流积分器的运放虚短特性，其第二输入端和第输入端进行同步变化，该第二输入端电压也增加I2/gm从而回到参考电压，即光电流积分器的第二输入端电压保持参考电压不变，保证了感光器件处的电荷守恒，避免电荷误差的产生，减少了测量误差。差。差。

【技术实现步骤摘要】
一种光传感器电路


[0001]本申请涉及传感器
，具体而言，涉及一种光传感器电路。

技术介绍

[0002]光传感器芯片一般使用积分器对光电流进行积分。首先，感光器件(如光电二极管)产生光电流，通过积分器在一定电压范围内对光电流积分，在一定周期时间内一定电压范围内，最终对积分时间和放电时间完成量化。
[0003]积分器包括一个运放，由于积分器中运放的带宽有限，为了产生运放输出电流I，会导致运放输入负端产生I/gm的电压差，其中gm为运放输入对管跨导，这个电压差与输出电压变化斜率正相关，与运放带宽负相关。电压差作用于感光器件的电容C0，产生了电荷误差C0
×
I/gm，导致测量结果的误差。
[0004]运放的增益会随着频率的增加而衰减，一般认为增益衰减到0db时的频率，就是单位增益带宽(即运放带宽)。运放带宽会在一定的范围内，无法无限制增大运放带宽。由于运放的带宽＝gm/Cc，Cc指密勒补偿电容，所以运放带宽会与功耗正相关，与补偿电容负相关，由于不可能无限制增大功耗，减小补偿电容也会恶化稳定性，所以运放带宽是有限的，增加运放带宽会带来上述影响，但是有限带宽又会产生测量误差。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的在于提供一种光传感器电路，用以解决现有技术的光传感器芯片由于积分器中的运放带宽有限，导致测量结果的误差的问题。
[0006]本申请实施例提供的一种光传感器电路，包括感光器件、光电流积分器、电压补偿电路和比较器；
[0007]光电流积分器的第二输入端连接感光器件的负端，感光器件的正端接地，光电流积分器的输出端连接比较器的第一输入端，比较器的第二输入端用于输入积分上限或积分下限，比较器的输出端连接受控开关的控制端，参考电流源的输出端通过受控开关后连接到感光器件的负端；
[0008]光电流积分器的第一输入端通过电压补偿电路后连接到参考电压模块的输出端，电压补偿电路用于补偿由于光电流积分器中运放的带宽有限导致的输入电压变化。
[0009]上述技术方案中，光电流积分器的第一输入端用于输入参考电压模块输出的参考电压，在光电流积分器的输出端未产生电流时，光电流积分器的第二输入端电压等于第一输入端的参考电压；在光电流积分器的输出端产生电流I2时，由于光电流积分器中运放的带宽，光电流积分器的第二输入端电压会减小I2/gm，本实施例的电压补偿电路对光电流积分器的第一输入端电压进行补偿，使光电流积分器的第一输入端的参考电压增加I2/gm，由于光电流积分器的运放虚短特性，其第二输入端和第输入端进行同步变化，光电流积分器的第二输入端电压也增加I2/gm从而回到参考电压，即光电流积分器的第二输入端电压保持参考电压不变，保证了感光器件处的电荷守恒，避免电荷误差的产生，减少了测量误差。
[0010]在一些可选的实施方式中，电压补偿电路包括等效电阻和补偿电流源；
[0011]参考电压模块的输出端通过等效电阻后连接到光电流积分器的第一输入端，补偿电流源的输出端连接到光电流积分器的第一输入端。
[0012]上述技术方案中，电压补偿电路包括等效电阻和补偿电流源，通过补偿电流源输出电流I3流过等效电阻，产生补偿电压，在光电流积分器的第二输入端电压变化时，通过在光电流积分器的第一输入端增加该补偿电压，使光电流积分器的第二输入端电压也同步变化，从而使光电流积分器的第二输入端电压保持参考电压不变，保证了感光器件处的电荷守恒，避免电荷误差的产生，减少了测量误差。
[0013]在一些可选的实施方式中，等效电阻的电阻值配置为R0＝1/gm，补偿电流源的电流值I3配置为I3＝I2；其中，gm为光电流积分器的运放输入对管跨导，I2为光电流积分器的输出电流值。
[0014]上述技术方案中，在光电流积分器的输出端产生电流I2时，由于光电流积分器中运放的带宽，光电流积分器的第二输入端电压会减小I2/gm，因此，将等效电阻的电阻值配置为R0＝1/gm，补偿电流源的电流值I3复制光电流积分器的输出电流I2，补偿电流源输出电流I3流过等效电阻时产生补偿电压I2/gm，光电流积分器的第一输入端电压则变为参考电压加上I2/gm，光电流积分器的第二输入端电压也同步变化(增加I2/gm)，从而第二输入端电压回到参考电压，即光电流积分器的第二输入端电压保持参考电压不变，保证了感光器件处的电荷守恒，避免电荷误差的产生，减少了测量误差。
[0015]在一些可选的实施方式中，光电流积分器的运放采用恒定gm偏置的运放使gm的值恒定，从而保证等效电阻的电阻值1/gm的准确性。
[0016]在一些可选的实施方式中，补偿电流源包括电流镜电路，电流镜电路的输入端连接光电流积分器的输出端，电流镜电路用于复制光电流积分器的输出电流值。
[0017]上述技术方案中，补偿电流源目的是复制光电流积分器的输出电流值，因此，本实施例补偿电流源采用电流镜电路。
[0018]在一些可选的实施方式中，光电流积分器包括运放AMP、第二电容和积分器开关；
[0019]运放AMP的第二输入端连接感光器件的负端，运放AMP的第一输入端连接电压补偿电路，运放AMP的输出端连接比较器的第一输入端，运放AMP的第二输入端通过第二电容后连接到运放AMP的输出端，第二电容两端还并联有积分器开关。
[0020]在一些可选的实施方式中，运放AMP包括运放D1、第一P型MOS管、第一N型MOS管和密勒补偿电容；
[0021]运放D1的第二输入端连接感光器件的负端，运放D1的第一输入端连接电压补偿电路，运放D1的输出端连接第一P型MOS管的G极，运放D1的输出端还连接密勒补偿电容的第一端，第一N型MOS管的D极连接密勒补偿电容的第二端，第一N型MOS管的S极接地，第一P型MOS管的D极连接第一N型MOS管的D极。
[0022]在一些可选的实施方式中，电流镜电路包括第二P型MOS管和第二N型MOS管；
[0023]第二P型MOS管的G极连接到第一P型MOS管的G极，第二N型MOS管的G极连接到第一N型MOS管的G极，第二P型MOS管的S极连接到第一P型MOS管的S极，第二N型MOS管的S极连接到第一N型MOS管的S极，第二P型MOS管的D极连接到第二N型MOS管的D极。
[0024]其中，电流镜电路存在失配会影响复制电流的准确性，其原因是，电流镜电路中的
mos尺寸、周围器件，会导致电流镜电路的工作环境不一样，导致复制电流与被复制电流可能会有差别，而，为了减小电流镜的失配，采用动态元件匹配技术，按一定频率分别切换M1/M3、M2/M4作为光电流积分器运放输出级或I3产生电路，可以抵消失配；其中，M1为第一P型MOS管，M2为第一N型MOS管，M3为第二P型MOS管，M4为第二N型MOS管。
[0025]在一些可选的实施方式中，感光器件包括光电二极管，光电二极管的正端接地，光电二极管的负端连接光电流积分器的第二输入端。
附图说明
[0026]为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光传感器电路，其特征在于，包括感光器件、光电流积分器、电压补偿电路和比较器；所述光电流积分器的第二输入端连接所述感光器件的负端，所述感光器件的正端接地，所述光电流积分器的输出端连接所述比较器的第一输入端，所述比较器的第二输入端用于输入积分上限或积分下限，所述比较器的输出端连接受控开关的控制端，参考电流源的输出端通过所述受控开关后连接到所述感光器件的负端；所述光电流积分器的第一输入端通过所述电压补偿电路后连接到参考电压模块的输出端，所述电压补偿电路用于补偿由于光电流积分器中运放的带宽有限导致的输入电压变化。2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压补偿电路包括等效电阻和补偿电流源；所述参考电压模块的输出端通过所述等效电阻后连接到所述光电流积分器的第一输入端，所述补偿电流源的输出端连接到所述光电流积分器的第一输入端。3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述等效电阻的电阻值配置为R0＝1/gm，所述补偿电流源的电流值I3配置为I3＝I2；其中，gm为光电流积分器的运放输入对管跨导，I2为光电流积分器的输出电流值。4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述光电流积分器的运放采用恒定gm偏置的运放。5.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述补偿电流源包括电流镜电路，所述电流镜电路的输入端连接所述光电流积分器的输出端，所述电流镜电路用于复制所述光电流积分器的输出电流值。6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述光电流积分器包括运放AMP、第二电容和积分器...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑田，杨柳，
申请(专利权)人：美芯晟科技北京股份有限公司，
类型：新型
国别省市：