一种可编程数字光电检测电路与实现方法技术

本发明专利技术涉及一种可编程数字光电检测电路与实现方法，其特征是：包括：光电传感电路（1）和增益可编程的光电直流放大器（2），光电传感电路（1）是一个由光敏接收二极管Gm、电阻R1、电阻R2和电容C1组成闭环回路的光电I/V变换电路，电阻R1和电阻R2串联后并接在光敏接收二极管Gm电极两端作为输出端与可编程增益的光电直流放大器输入端电连接，由可编程增益的光电直流放大器（2）将光敏接收二极管Gm接收的光电信号进行放大，电阻R2上并联电容C1，可编程增益的光电直流放大器（2）采用的三运放差分混合电路结构构成PGA光电放大器（201），这种方法以便适应不同使用场合和不同光强输入下的使用，特别是显示器背光检测产品的应用。特别是显示器背光检测产品的应用。特别是显示器背光检测产品的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种可编程数字光电检测电路与实现方法


[0001]本专利技术涉及一种光电检测电路，特别是涉及一种可编程数字光电检测电路与实现方法。

技术介绍

[0002]“光电检测(探测)电路”在航空仪表、医疗仪器、实验室设备、摄影分析系统、烟雾探测及高性能液晶显示屏背光检测等场合有着广泛的应用前景。
[0003]目前使用的光电检测电路如BH1750FVI
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TR都是固定输出，使用时用户(使用者)只能依器件性能使用,不能调节输出量程等功能，这对于一些特殊应用领域存在着根本无法使用的问题。
[0004]光电器件受输入光强的影响很大，当信号弱时，需要放大倍数大一些，当信号强时需要放大倍数小一些，当采用自动增益控制时，又不能了解真实在线输入信号强度， 这对于一般设计者(或使用者)来说就不容易设计电路，就是光电领域的技术人才，也要长时间完成。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种可编程数字光电检测电路与实现方法，以便适应不同使用场合和不同光强输入下的使用，特别是显示器背光检测产品的应用。
[0006]本专利技术的目的是这样实现的，本专利技术涉及一种可编程数字光电检测电路与实现方法，其特征是：包括：光电传感电路和增益可编程的光电直流放大器，光电传感电路是一个由光敏接收二极管Gm、电阻R1、电阻R2和电容C1组成闭环回路的光电I/V变换电路，电阻R1和电阻R2串联后并接在光敏接收二极管Gm电极两端作为输出端与可编程增益的光电直流放大器输入端电连接，由可编程增益的光电直流放大器将光敏接收二极管Gm接收的光电信号进行放大，电阻R2上并联电容C1，可编程增益的光电直流放大器采用的三运放差分混合电路结构构成PGA光电放大器；可编程增益的光电直流放大器包括：PGA光电放大器、4位开关信号电路、I2C逻辑接口电路、17位模数转换电路、动态基准电路、时钟产生电路、电源变化电路，PGA光电放大器输出端与17位模数转换电路的输入端电连接，PGA光电放大器数字控制端与4位开关信号电路的数字控制端电连接，I2C逻辑接口电路一方面与17位模数转换电路的数字控制端双向电连接，另一方面与4位开关信号电路数字控制端电连接，17位模数转换电路同时与动态基准电路和时钟产生电路电连接，由电源变化电路向PGA光电放大器、4位开关信号电路、I2C逻辑接口电路、17位模数转换电路、动态基准电路、时钟产生电路提供电源电压，在外部时钟SDA和scl和时钟产生电路时钟控制协调下，17位模数转换电路完成对PGA光电放大器输出信号的采集。
[0007]PGA光电放大器包括：运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3，其中运算放大器A1和运算放大器A2的同相端为信号输入端，运算放大器A1的反相端通过电阻R41连接到运算放大器A1的输出端，运算放大器A1的输出端通过电阻R5连接到运算放大器A3反相端；
运算放大器A2的反相端通过电阻R42连接到运算放大器A2的输出端，运算放大器A2的输出端通过电阻R52连接到运算放大器A3同相端，运算放大器A3同相端到地之间连接有R62，算放大器A3反相端到算放大器A3的输出端之间连接有反馈电阻R61 ；在运算放大器A1和运算放大器A2反相端之间有可编程电阻网络组，通过可编程电阻网络组形成可编程放大倍数的电阻网络。
[0008]17位模数转换电路包括：采样保持（S/H）电路、17位比较电路、17位数字锁存与A/D移位控制电路和精密动态电压基准电路，17位数字锁存与A/D移位控制电路分别与采样保持（S/H）电路、17位比较电路、17位数字锁存与A/D移位控制电路和精密动态电压基准电路电连接，来自PGA光电放大器的Vo（0～100mV）的电压信号经采样保持（S/H）电路后，送至17位比较电路的第1位比较～第17位比较和精密动态电压基准电路，电压信号经与V+基准源的共同作用下，以17位权值动态输出JV1～JV17基准信号与第1位比较～第17位比较单元相应信号做比较输出，得到量化的数字信号B1～B17。
[0009]I2C逻辑接口电路采用标准的二线制I2C时序结构，数据线SDA通过3T1 MOS管的漏极输出，两个高输入阻抗缓冲器3U1、3U2将数据序列与对应时钟序列传送到时序逻辑控制单元，并以I2C时序的格式交换寄存器数据,SDA应外接6.8kΩ
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10kΩ上拉电阻。
[0010]电源变换电路将+5V的主电源变换成+3.3V、
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3.3V二路输出。
[0011]可编程放大倍数的电阻网络包括：成对模拟开关S11/S12、S21/S22、S31/S32与S41/S42和模拟开关驱动电路，增益电阻，增益电阻由电阻R51、电阻R52、电阻R61、电阻R62、电阻Rc、R41、R42 、R11、R12、R21、R22、R31、R32，其中，R31、R21、R11、Rc、R12、R22和R32串联连接，电阻R31一端通过电子开关S11与运算放大器A1的反相端电连接，电子开关S21、S31、S41分别间隔分布连接在R31、R21、R11、Rc之间，电子开关S21、S31、S41另一端与运算放大器A1的反相端电连接；电子开关S42、S32、S22、S12一端分别连接在Rc、R12、R22、R32的串联连接间隔点之间，另一端与运算放大器A2的反相端电连接，模拟开关S11/S12、S21/S22、S31/S32与S41/S42的控制端分别受I2C逻辑接口电路的时序控制。
[0012]运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3整个增益设计有4挡，4挡按x1、x2、x4、x8倍增，在成对模拟开关S11/S12、S21/S22、S31/S32与S41/S34和模拟开关驱动电路的共同作用下，增益选择开关Sl1—Sl2，S21—S22，S31—S32，S41—S42分组成对动作，每一时刻仅有一对开关闭合，当改变数字量输入编码时，则可闭合对应的开关，选择R11/R12、R21/R22、R31/R32、R41/R42不同的反馈电阻，相当于自动改变测量放大器A1、A2反相端与输出端电阻的大小，以达到改变放大器增益的目的。
[0013]R51/R52/R61/R62各取100k欧姆，Rc取25k，R41/R42各取200k，R11/R12各取25k，R21/R22各取50k，R31/R32各取100k。
[0014]4挡按x1、x2、x4、x8倍增其编程方法是：光电检测数字读写采用I2C时序，器件写地址为0xC0，读地址0xC1，集成有1个配置（设置）寄存器及3个数据寄存器，其中，数据B7、B6、B5、B4应设置为“1001”表示连续启动“模数转换”；B3、B2为数据输出速率控制位，“00为240SPS，12bit输出”、“01为60SPS，14bit输出”、“10为15SPS，16bit输出”、“11为3.75SPS，17bit输出”；B1、B0为增益控制位，“00为x1档”、“01为x2档”、“10为x4档”、“11为x8档”。
[0015]本专利技术的优点是：通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可编程数字光电检测电路与实现方法，其特征是：包括：光电传感电路（1）和增益可编程的光电直流放大器（2），光电传感电路（1）是一个由光敏接收二极管Gm、电阻R1、电阻R2和电容C1组成闭环回路的光电I/V变换电路，电阻R1和电阻R2串联后并接在光敏接收二极管Gm电极两端作为输出端与可编程增益的光电直流放大器输入端电连接，由可编程增益的光电直流放大器（2）将光敏接收二极管Gm接收的光电信号进行放大，电阻R2上并联电容C1，可编程增益的光电直流放大器（2）采用的三运放差分混合电路结构构成PGA光电放大器（201）。2.根据权利要求1所述的一种可编程数字光电检测电路与实现方法，其特征是：可编程增益的光电直流放大器（2）包括：PGA光电放大器（201）、4位开关信号电路（202）、I2C逻辑接口电路（203）、17位模数转换电路（204）、动态基准电路（205）、时钟产生电路（206）、电源变化电路（207），PGA光电放大器（201）输出端与17位模数转换电路（204）的输入端电连接，PGA光电放大器（201）数字控制端与4位开关信号电路（202）的数字控制端电连接，I2C逻辑接口电路（203）一方面与17位模数转换电路（204）的数字控制端双向电连接，另一方面与4位开关信号电路（202）数字控制端电连接，17位模数转换电路（204）同时与动态基准电路（205）和时钟产生电路（206）电连接，由电源变化电路（207） 向PGA光电放大器（201）、4位开关信号电路（202）、I2C逻辑接口电路（203）、17位模数转换电路（204）、动态基准电路（205）、时钟产生电路（206）提供电源电压，在外部时钟SDA和scl和时钟产生电路（206）时钟控制协调下，17位模数转换电路（204）完成对PGA光电放大器（201）输出信号的采集。3.根据权利要求1所述的一种可编程数字光电检测电路与实现方法，其特征是：PGA光电放大器（201）包括：运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3，其中运算放大器A1和运算放大器A2的同相端为信号输入端，运算放大器A1的反相端通过电阻R41连接到运算放大器A1的输出端，运算放大器A1的输出端通过电阻R5连接到运算放大器A3反相端；运算放大器A2的反相端通过电阻R42连接到运算放大器A2的输出端，运算放大器A2的输出端通过电阻R52连接到运算放大器A3同相端，运算放大器A3同相端到地之间连接有R62，算放大器A3反相端到算放大器A3的输出端之间连接有反馈电阻R61 ；在运算放大器A1和运算放大器A2反相端之间有可编程电阻网络组，通过可可编程电阻网络组形成可编程放大倍数的电阻网络。4.根据权利要求2所述的一种可编程数字光电检测电路与实现方法，其特征是：17位模数转换电路（204）包括：采样保持电路、17位比较电路、17位数字锁存与A/D移位控制电路和精密动态电压基准电路，17位数字锁存与A/D移位控制电路分别与采样保持电路、17位比较电路、17位数字锁存与A/D移位控制电路和精密动态电压基准电路电连接，来自PGA光电放大器的Vo的电压信号经采样保持电路后，送至17位比较电路的第1位比较～第17位比较和精密动态电压基准电路，电压信号经与V+基准源的共同作用下，以17位权值动态输出JV1～JV17基准信号与第1位比较～第17位比较单元相应信号做比较输出，得到量化的数字信号B1～B17。5.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟东，魏丹鹏，杨振江，段景汉，徐启禄，史丹昭，焦宁，魏超，
申请(专利权)人：杨伟东，
类型：发明
国别省市：