环境光和噪声消除设备制造技术

一种用于消除检测的信号中的不需要部分的设备能够包括第一区域，该第一区域具有输出节点并且包括被配置用于检测第一信号的光敏传感器以及耦接至该输出节点的模数转换器。第二区域能够基于到第一区域的第一控制信号切换地耦接至第一区域。第二区域能够包括被配置用于基于第一信号的检测来存储信号的存储设备。第二区域能够包括耦接至传感器的输出节点。第二区域能够被配置用于在第二信号的检测期间将基于存储的信号的补偿信号提供给光敏传感器。传感器。传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】环境光和噪声消除设备
[0001]本专利技术要求日期为2020年10月9日的美国申请17/066489的优先权，其内容以其全文结合于此。


[0002]本专利技术涉及一种噪声消除设备，或更一般地涉及一种被配置用于消除检测的信号中的不需要的信号部分的设备以及一种用于消除检测到的信号中的不需要的信号部分的方法。

技术介绍

[0003]在某些情况下，通过光敏传感器检测光并且随后对光进行评估。通常在数字域中处理信号，因此任何检测的信号需要进行转换。这与何时检测到光以及何时可能需要感测和检测信号相关。
[0004]从检测到信号的模拟域到数字域的转换需要模数转换器。然而，在一些情况下，检测的信号中仍存在不想要和不需要的信号部分。相反，这些不需要的信号部分有时可能在有用信号的范围内，并且有时甚至超过该范围。
[0005]因此，为了处理这些信号，需要更复杂的模数转换，这增加了设备的复杂性并且可能增加成本或空间。

技术实现思路

[0006]在本文中提出的实施方式和实例为这种挑战提供了一种解决方案。不管实际需要的信号是否存在，都可能存在不需要的信号部分。这意味着需要的信号还可能包含环境光和噪声。在模拟域中，可通过对不需要部分进行采样并且随后在获取所需要的信号(即，待测量信号)时去除该不需要部分而消除此类不需要部分。
[0007]一方面，设备能够从检测的信号中消除不需要部分。设备能够包括：第一区域，具有输出节点并且包括被配置为检测第一信号的光敏传感器；模数转换器，耦接至输出节点；以及第二区域。设备的第二区域可基于第一控制信号选择性地耦接至第一区域。第二区域可包括用于基于检测的信号存储信号的存储设备。
[0008]最后，第二区域能够包括耦接至传感器的输出节点。在第二信号的检测期间，第二区域被配置用于将基于存储的信号的补偿信号提供至光敏传感器。
[0009]设备能够测量不需要的信号部分并将不需要的信号部分(或与其对应的信号)存储在存储设备中。在随后的采集阶段，存储的信号可用于消除不需要的信号部分，然后仅留下有用且需要的信号。
[0010]在一些方面，光敏传感器能够基于第一控制信号检测第一信号，并且基于第二控制信号检测第二信号。第二控制信号可在第一信号之后。
[0011]一方面，第一区域和第二区域经由具有镜像晶体管和镜晶体管的电流镜耦接在一起。镜像晶体管可布置在第一区域中，并且镜晶体管可布置在第二区域中。这个意义上的镜
像晶体管和镜晶体管不一定是单个晶体管，还可包括多个晶体管或晶体管阵列或能够将输入侧(即，镜像侧)的电流镜像到输出侧(即，镜面侧)的任何其他元件。
[0012]一方面，镜像晶体管的栅极端子经由第一开关与镜晶体管耦接在一起，第一开关被配置为响应于第一控制信号。关于以上所述，镜像晶体管能够包括耦接至其输出端的栅极。镜像晶体管能够形成参考，因为通过该晶体管的电流是固定的并且镜像到镜晶体管中。
[0013]一方面，存储设备能够包括连接在镜晶体管的控制端子和参考端子或电源端子之间的电容器。
[0014]另一方面，与第一区域的电流相比，在第二区域中可能需要不同的电流。为此，镜晶体管还能够包括多个平行布置的晶体管，诸如布置在第二区域中的多个可切换晶体管中的至少一些晶体管。在一些实施方式中，每个晶体管能够包括长度和宽度，其中，第一晶体管的长度和宽度中的至少一者与多个平行布置的晶体管中的第二晶体管不同。
[0015]一方面，第二区域能够包括执行器，以基于存储的信号来调整通过第二区域的输出节点的电流。执行器能够包括差分放大器或比较器。在多个方面，执行器能够包括耦接至存储设备的第一输入端以及耦接至第二区域的第二输入端。比较器能够被配置为基于存储的信号的测量值与通过第二区域的电流的测量值的比较来调整输出电流。
[0016]在一些方面，输出节点布置在镜像晶体管与光敏传感器之间。在一些方面，第二区域还包括第二开关和第三开关，第二开关被配置为基于第一控制信号将第二区域连接至接地电势的端子，并且第三开关被配置为基于第一控制信号之后的第二控制信号将第二区域连接至光敏传感器。
[0017]在一些方面，第一区域包括在输出节点与模数转换器之间的第四开关。第四开关能够基于第二控制信号将模数转换器可切换地连接至输出节点。
[0018]光敏传感器能够是光电二极管或光敏电阻器或能够检测光的任何其他设备。光敏传感器能够将光转换成电流信号或电压信号，即，主要信号或第一信号。
[0019]光敏传感器能够包括用于消除环境光部分和噪声部分的上述设备，诸如光电二极管。传感器还能够包括光生成设备，该光生成设备被配置为生成要从物体反射并被该设备接收的光。
[0020]一种用于消除测量的信号中的不需要的信号部分的方法能够包括在第一时间段内由传感器(诸如光敏传感器)获得第一信号。第一信号能够包括不需要的信号部分，诸如环境光部分和噪声部分。在第一时间段内，可将第一信号转换成存储信号，并且然后(例如)由电容器存储。然后，在第二时间段内，能够基于存储信号生成消除信号，其中，第二时间段发生在第一时间段之后。在第二时间段内，将消除信号施加至传感器，并且传感器能够获得第二信号。第二信号能够包括需要的部分和不需要的信号部分。能够将第三信号施加至模数转换器的输入端，其中，第三信号是第一信号和第二信号之间的差值。
[0021]使用该方法，由传感器获得的第一信号中的不需要的信号部分在第一阶段或采样阶段(例如，第一时间段)被采样并且能够被存储。在采集阶段(例如，第二时间段)中，能够根据存储的信号生成消除信号，并将该消除信号施加回传感器。在采集阶段中，传感器能够获得需要的和不需要的信号部分；需要的信号部分还能够被称为主要信号。基于施加回传感器的消除信号，传感器能够提供输出信号，该输出信号是获取的信号与消除信号(即，第三信号)之间的差值。消除信号能够对应于在采样阶段中获得的不需要的信号部分。
[0022]一方面，传感器能够被配置为基于第一信号或第二信号生成电流信号。存储信号能够是基于电流信号的电压信号，诸如与电流信号成比例。因此，消除信号还能够被生成为电流信号，并且因此，在第二时间段(采集阶段)内，两个电流信号能够彼此相减，使需要的信号部分留下。
[0023]在一些方面，在第一周期内，不向模数转换器的输入端施加信号。
附图说明
[0024]下面结合附图详细描述所提出的原理以及多个实施方式和实例。在图中，相同的附图标记表示相同的特征和功能。
[0025]图1示出了用于测量从物体反射的光的布置；
[0026]图2示出了被配置为用于对检测的信号中的不需要部分进行消除的设备的示例性电路；
[0027]图3示出了用于消除不需要的信号的时间信号图；
[0028]图4示出了具有包括电流镜和多个电流镜像晶体管的电流镜的设备的非限制性实施方式；
[0029]图5示出了在采样阶段以及随后的测量阶段期间的各个开关的时间信号图；以及
[0030本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于消除检测的信号中的不需要部分的设备，所述设备包括：第一区域，所述第一区域具有输出节点；其中，所述第一区域包括光敏传感器；其中，所述光敏传感器被配置用于检测一个或多个信号；模数转换器，所述模数转换器耦接至所述输出节点；第二区域，所述第二区域基于第一控制信号能切换耦接至所述第一区域；其中，所述第二区域包括存储设备，所述存储设备被配置用于基于对所述一个或多个信号中的第一信号的检测来存储信号；其中，所述第二区域包括耦接至所述光敏传感器的输出节点；并且其中，所述第二区域被配置用于在第二信号的检测期间将基于存储的信号的补偿信号提供至所述光敏传感器。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一区域和所述第二区域经由电流镜耦接；其中，所述电流镜包括镜像晶体管和镜晶体管，其中，所述镜像晶体管布置在所述第一区域中，并且其中，所述镜晶体管布置在所述第二区域中。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述镜像晶体管和所述镜晶体管的栅极端子经由第一开关耦接，所述第一开关被配置用于响应于所述第一控制信号。4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述存储设备包括连接在所述镜晶体管的控制端子与参考端子或电源端子之间的电容器。5.根据权利要求2所述的设备，其中，所述镜晶体管包括多个平行布置的晶体管，其中，多个晶体管中的至少一部分晶体管能切换地布置在所述第二区域中。6.根据权利要求5所述的设备，其中，多个晶体管中的每个晶体管包括长度和宽度，其中，多个晶体管中的第一晶体管的长度和宽度不同于多个晶体管中的第二晶体管的长度和宽度。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二区域包括执行器，所述执行器被配置用于基于所述存储设备中的存储的信号来调整通过所述第二区域的所述输出节点的电流。8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述执行器包括比较器，所述比较器具有耦接至所述存储设备的第一输入端和耦接至所述第二区域的第二输入端，其中，所述比较器被配置用于基于存储的信号测量值和通过所述第二区域的电流测量值的比较来调整输出电流。...

【专利技术属性】
技术研发人员：华，
申请(专利权)人：艾迈斯欧司朗国际有限责任公司，
类型：发明
国别省市：