本发明专利技术提供的是一种编码器中降低环境光噪声的电路，在编码器中，光电二极管阵列所接收到的信号常常会受到环境光的干扰，本发明专利技术中将编码器光电二极管分成两个部分，PD阵列1(1)中的光电二极管用作电路的输出信号，另一部分PD阵列2(2)的光电二极管的信号会提供参考信号；将参考信号(4)根据两部分光电二极管的数量比例通过TIA进行放大，然后通过低通滤波器(5)将参考信号中高频的真实信号滤除，之后使用减法电路(6)将输出信号(3)减去滤波放大后的参考信号(4)，即可降低环境光噪声，保留真实的信号；本发明专利技术可用于光学编码器产品中光信号的处理，也适用于其它具有光敏器件阵列的产品中的信号处理。中的信号处理。
【技术实现步骤摘要】
一种编码器中降低环境光噪声的电路
[0001]本专利技术涉及的是一种编码器中降低环境光噪声的电路，适用于光电编码器或其它具有光电二极管阵列构成的光电传感设备，属于光电传感器
技术介绍
[0002]光电编码器是一种将机械几何位移量转换成脉冲或数字量的光电传感器，光电编码器常常由光源、码盘和接收光电信号的光电二极管阵列构成，其中码盘由进行运动的机械装置进行驱动，从而结合光源对投射到光电二极管阵列上的能量分布进行调制，达到生成脉冲或数字信号的效果；但是在实际使用的过程中，光电编码器并不一定工作在完全密封不透光的环境中，除了自然环境中的光信号，光源也可能经过非理想的路径将一些光束投射到光电二极管阵列上，因此光电编码器中的光电二极管常常会有一些低频的直流噪声；由于编码器上的光电二极管阵列本身的尺寸非常小，且动态范围并不大，因此这些直流噪声会产生非常严重的干扰。
[0003]在光电传感器
中，接收像元中常用的光电探测器有光电二极管(Photodiode)，雪崩光电二极管(Avalanche Photon Diode)以及单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode)等；这些不同种类的光电探测器在使用时最直接的区别是对光电信号转化时的增益不同，单光子雪崩二极管的增益是上述三种器件中最高的，雪崩光电二极管次之而光电二极管的增益是三种器件中最低的，但相比之下价格也是三种器件中最为实惠的，通过将光电二极管通过特殊的排布方式构成阵列，可以实现光电编码器的功能，但同时光电二极管本身及应用时所产生的各种噪声也存在于光电编码器系统之中。
[0004]由于在日常使用环境中，常常有一些噪声信号通过各种方式输入到光电二极管阵列之中，诸如环境光，杂散光等，最后都会反馈为电路系统中的直流或交流噪声信号，这样的噪声对编码器的性能有诸多损害，例如缩小光电二极管在实际使用中的动态单位，造成编码器相位的误差等，因此有必要对这些噪声信号进行一定的处理，来保证信号准确。关于光电传感器对环境光的影响，CN209623858U中吴杰，王海广，邵明栓等人提出了一种方法，使用MCU同步发射器发射的脉冲光信号和接收器收到的光信号进行逻辑运算，提取接收信号的有效部分；CN114637020B中岳晓光，沈炜，沈昕嘉等人提出另外一种方法，将一个探测周期中的某一个脉冲作为参考，将这个脉冲所返回的信号视作系统中的直流噪声，从而减少对系统的影响；但是MCU价格昂贵，且在编码器系统废除掉一个脉冲会引起相位的误差，故以上两种方式均不适合光电编码器。
[0005]为解决以上问题，本专利技术公开了一种编码器中降低环境光噪声的电路，可用在光学编码器等其它具有光电二极管阵列的光电传感器中。本专利技术针对电路进行了设计，将阵列中的一部分光电二极管所产生的信号提取出来，用于计算环境光所引起的直流噪声，然后将这部分直流噪声扣除，便得到了较为理想的信号。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种编码器中降低环境光噪声的电路，主要考虑的要素包括：
[0007]1.通过将一个周期中的多个光电二极管分成两组或多组相互对照。
[0008]2.两组中的光电二极管数目p，q可以形成一定比例。
[0009]3.每组信号的强度会经过根据p，q之比进行设定的电阻进行调制。
[0010]4.部分组中的信号会经过低通滤波器滤除掉其中的直流噪声。
[0011]5.每组信号中的直流分量强度是相等的。
[0012]本专利技术是按如下所属原理实现其功能：
[0013]所述系统中，每个周期中的光电二极管阵列中的部分光电二极管会被设定为输出信号(3)，其数目为p，这p个光电二极管的输出会相加在一起，形成一个初步的输出信号(3)，这个信号中包括由环境光引起的直流噪声和具有一定频率的交流信号。
[0014]所述系统中，每个周期中的光电二极管阵列中的部分光电二极管会被设定为参考信号(4)，其数目为q，这q个光电二极管的输出会相加在一起，形成一个初步的参考信号(4)，这个信号中包括由环境光引起的直流噪声和具有一定频率的交流信号。
[0015]所述系统中，单周期的光电二极管阵列所分出的每个部分都具有一个跨阻放大器为该部分提供一定的增益，具体增益的值由跨组放大器所并联的电阻决定。所述系统中，每个跨组放大器都会并联一个具有一定阻值的电阻，其阻值具有一定的比例关系，这个比例关系由该组光电二极管的数量所决定。
[0016]所述系统中，输出信号(3)所经过跨阻放大器时跨组放大器所并联的电阻阻值为R
g
。
[0017]所述系统中，参考信号(4)所经过跨阻放大器时跨组放大器所并联的电阻阻值为R
d
。
[0018]所述系统中，R
g
和R
d
的阻值具有一定的比例，这个比例由两组信号所占用的光电二极管数目决定，这个比例遵循如下公式：
[0019]R
d
/R
g
＝p/q
[0020]所述系统中，参考信号在经过跨组放大器放大后，会经过一个低通滤波器，将信号中的交流部分滤除，仅保留直流部分，作为系统整体的直流噪声，这个噪声的强度为V
R
。
[0021]所述系统中，输出信号在经过跨组放大器后，会接入一个运算电路，此时输出信号包含直流噪声和交流信号两部分，其中直流信号的强度为V
R
。
[0022]输出信号(3)和参考信号(4)会接入到一个运算电路中，例如减法电路，可以用输出信号(3)减去参考信号(4)，这样减法电路的输出便是一个滤除了直流噪声的交流信号。
附图说明
[0023]图1是一种编码器中降低环境光噪声的电路的系统结构示意图。该系统主要由PD阵列1(1)和PD阵列2(2)，两条分别具有输出信号(3)和参考信号(4)以及一个减法电路(6)及其输出终端组成，其中输出信号(3)和参考信号(4)都会经过一个并联由电阻的TIA，且参考信号(4)还会经过一个低通滤波器(5)进行滤波处理。
[0024]图2是一种编码器中降低环境光噪声的电路的具体实施方式。其中整个系统由5只
光电二极管构成PD阵列，PD阵列被分为两部分，一部分由p个光电二极管组成，这p个光电二极管的输出之和构成了输出信号(3)，其中p＝4；另一部分由q个光电二极管组成，这q个光电二极管的输出之和构成了参考信号(4)，其中q＝1；参考信号(4)经TIA放大后通过低通滤波器(5)具有强度为V
R
的直流分量；输出信号(3)经TIA放大后具有强度为V
R
的直流分量和有效信号；减法电路(6)将输入的两个信号相减后，就可去掉信号中的直流分量；在这个过程中，为了使输入减法电路(6)的两个信号都具有强度为V
R
的直流分量，Rg和Rd的阻值具有特定的比例，遵从：
[0025][0026]图3一种编码器中降低环境光噪声的电路的具体实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种编码器中降低环境光噪声的电路，其特征是：该电路适用于光电编码器中的某个增量输出信号，且该输出信号对应着多个光电二极管所产生的光电信号；在这些光电信号中，有一部分是由于编码器接收所对应的光源而产生的，而另外一部分则是由环境光所产生的，环境光所产生的光电信号会对编码器的输出信号造成干扰，从而影响系统的灵敏度、动态范围等参数；通过将PD阵列中的光电二极管分为不同组，他们之间的信号强度根据一定比例进行放大，再相减后，可以获得去除环境光噪声的优质信号。2.根据权利要求1所述的一种编码器中降低环境光噪声的电路；其特征是：需要将用于输出同一信号的N个光电二极管分为两组，其中一组数量为p的光电二级管的信号作为PD阵列1(1)负责输出信号(3)，另外一组数量为q的光电二极管作为PD阵列2(2)负责参考信号(4)；其中N，p，q均为正整数且p，q都小于N且p，q的数值符合以下公式：N＝p+q3.根据权利要求1所述的一种编码器中降低环境光噪声的电路；其特征是：其中p个光电二极管所输出的输出信号(3)，会先行接入到一个跨阻放大器(TIA)，为了对信号进行调制，这个TIA还会并联一个阻值为R
g
的电阻，使得该支路直流分量的强度为V
R
。4.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：张义荣，王晓曦，胡荣广，
申请(专利权)人：传周半导体科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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