一种高灵敏度接近光检测传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种高灵敏度接近光检测传感器，涉及光学传感器芯片处理技术领域，解决了传感器的电路噪声较大的问题，采用伪差分输入电路和可编程电容阵列

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏度接近光检测传感器


[0001]本专利技术属于光学传感器芯片处理
，具体是一种高灵敏度接近光检测传感器
。

技术介绍

[0002]在手机和平板电脑领域，高性能光学传感器芯片作为标准配置被用于接近光检测，系统设计师可根据显示屏离被测物体距离的远近自动调节显示屏的亮灭从而降低系统功耗
。
实际应用场景中，由于显示屏对红外线的衰减以及屏幕对
LED
灯开启时间的要求，需要接近光检测传感器能够分辨微弱的物体红外反射信号；如图2所示，现有技术方案通过降低接近光检测传感器的电路噪声以提高其灵敏度，由
LED
发射端与接近光检测接收端组成
。
通过控制 LED
开关
SW 的导通和关断来控制
LED
灯发光，当光电二极管
photo diode
接收到物体的反射光信号后，光信号由模拟前端
AFE 转换成电信号，再通过模数转换器
ADC 转换成数字信号
Data
进行系统级数字信号处理
。
[0003]现有技术中，在对接近光进行检测时，其传感器的电路噪声较大，此时会增加传感器的运行功耗，从而对接近光检测传感器的精度造成影响
。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本专利技术提出了一种高灵敏度接近光检测传感器，用于解决上述所提出的技术问题
。
[0005]为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面的实施例提出一种高灵敏度接近光检测传感器，包括传感器接收端与数模转换器
ADC
；传感器接收端由光电二极管
Photo diode、
积分器
Integrator、
可编程电容阵列
Cdummy
和输入共模稳定电路组成；传感器接收端采用伪差分输入电路，并用可编程电容阵列
Cdummy
匹配光电二极管
Photo diode
的寄生电容；设置共模稳定电路，共模稳定电路中包括缓冲器
Buffer、
电阻电容以及
PMOS
电流输出管，将积分器
Integrator
同相输入端悬空，
SUMJP
和
SUMJN
节点的电压通过缓冲器
buffer1
和缓冲器
buffer2
输出，然后由电阻
R1
和
R2
采样
SUMJP
和
SUMJN
的输入共模电压，并通过缓冲器
buffer3
反馈控制
PMOS
电流输出管
MP1
和
MP2
的开启
。
[0006]作为本专利技术的进一步方案，伪差分输入电路的连接方式为：伪差分输入电路中包括同相输入端和反相输入端，光电二极管
Photo diode
的负极与同相输入端进行相连，光电二极管
Photo diode
的正极与地进行连接
。
[0007]作为本专利技术的进一步方案，可编程电容阵列
Cdummy
的接线方式为：将编程电容阵列
Cdummy
的一个端口与伪差分输入电路的同相输入端进行连接，另一个端口进行接地
。
[0008]作为本专利技术的进一步方案，伪差分输入电路和可编程电容阵列
Cdummy
匹配光电二
极管
Photo diode
的寄生电容的工作方法为：
S1
：当传感器接收端接收到外界的光信号时，先通过伪差分输入电路中的反相输入端对光电二极管
Photo diode
的输出电流进行光电转换，并对信号进行放大，然后通过模数转换器将积分器输出电压信号转换成数字信号；
S2
：将连接伪差分输入电路中同相输入端的可编程电容阵列
Cdummy
匹配光电二极管
Photo diode
的寄生电容，通过调整可编程电容阵列
Cdummy
的大小，得到模数转换器
ADC
输出信号噪声最小时的可编程电容阵列
Cdummy
数据参数
。
[0009]作为本专利技术的进一步方案，共模稳定电路的工作原理为：
ST1
：
SUMJP
和
SUMJN
节点的电压通过缓冲器
Buffer1
和缓冲器
Buffer2
分别隔离输出；
ST2
：将
buffer
采集的
SUMJP
和
SUMJN
节点的电压分别经过电阻
R1
和
R2
，得到输入共模电压；
ST3
：之后将输入共模电压输入至缓冲器
Buffer3
中，并通过缓冲器
Buffer3
来进行反馈控制，得到反馈控制信号；
ST4
：最后根据反馈控制信号对
PMOS
电流输出管的
MP1
和
MP2
进行开启
。
[0010]作为本专利技术的进一步方案，还包括对传感器的运行状态进行检测，具体的检测方法为：通过光电二极管
Photo diode
生成电信号
Ui
，并对电信号进行检测，同时获取到模数转换器中的输出电压
Uo
，之后将输出电压
Uo
除以电信号
Ui
得到信号比
Xb
，之后将信号比
Xb
与信号阈值范围比
Xy
进行比较，当信号比
Xb
在信号阈值范围比
Xy
内时，此时接近光检测传感器信号运算为正常状态，当信号比
Xb
不在信号阈值范围比
Xy
内时，此时接近光检测传感器信号运算为异常状态，并将异常状态传输至相关工作人员的终端设备中
。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1）采用伪差分输入电路和可编程电容阵列
Cdummy
匹配光电二极管
Photo diode
的寄生电容，以减小积分器的共模噪声；2）积分器负端输入悬空
floating
，从而不会引入额外的参考电压噪声；3）
SUMJP
和
SUMJN
节点的电压通过缓冲器
buffer1
和
buffer2
输出，并通过电阻
R1
和
R2
采样
SUMJP
和
SUMJN
的输入共模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高灵敏度接近光检测传感器，其特征在于，包括传感器接收端与数模转换器
ADC
；传感器接收端由光电二极管
Photo diode、
积分器
Integrator、
可编程电容阵列
Cdummy
和输入共模稳定电路组成；传感器接收端采用伪差分输入电路，并用可编程电容阵列
Cdummy
匹配光电二极管
Photo diode
的寄生电容；设置共模稳定电路，共模稳定电路中包括缓冲器
Buffer、
电阻电容以及
PMOS
电流输出管，将积分器
Integrator
同相输入端悬空，
SUMJP
和
SUMJN
节点的电压通过缓冲器
buffer1
和缓冲器
buffer2
输出，然后由电阻
R1
和
R2
采样
SUMJP
和
SUMJN
的输入共模电压，并通过缓冲器
buffer3
反馈控制
PMOS
电流输出管
MP1
和
MP2
的开启
。2.
根据权利要求1所述的一种高灵敏度接近光检测传感器，其特征在于，伪差分输入电路的连接方式为：伪差分输入电路中包括同相输入端和反相输入端，光电二极管
Photo diode
的负极与同相输入端进行相连，光电二极管
Photo diode
的正极与地进行连接
。3.
根据权利要求1所述的一种高灵敏度接近光检测传感器，其特征在于，可编程电容阵列
Cdummy
的接线方式为：将编程电容阵列
Cdummy
的一个端口与伪差分输入电路的同相输入端进行连接，另一个端口进行接地
。4.
根据权利要求1所述的一种高灵敏度接近光检测传感器，其特征在于，伪差分输入电路和可编程电容阵列
Cdummy
匹配光电二极管
Photo diode
的寄生电容的工作方法为：
S1
：当传感器接收端接收到外界的光信号时，先通过伪差分输入电路中的反相输入端对光电二极管
Photo diode
的输出电流进行光电转换，并对信号进行放大，然后通过模数转换器将积分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王炜，
申请(专利权)人：南京天易合芯电子有限公司，
类型：发明
国别省市：