【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路领域，特别是涉及一种环境光消除电路及消除方法。
技术介绍
1、目前，在心率和血氧检测方面，都需要对目标光源先进行检测，而现有技术通常是通过采集目标光源从皮肤和血管反射的光源，提取其中的心率和血氧信息。但复杂的采集环境会造成不同能量的环境光的射入，如果环境光的消除不够充分就会造成采集信息的失真。
2、为此，亟需提出一种环境光消除电路及消除方法，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种环境光消除电路及消除方法，能够减弱环境光的影响，使检测到的数据更加真实，还能够提升检测精度。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种环境光消除电路，包括光源采集模块、电流处理模块、积分模块和采样保持电路；
3、所述光源采集模块用于对目标光和环境光进行采集，并转化成电流信号；
4、所述电流处理模块用于对所述电流信号进行处理；
5、所述积分模块用于对处理后的所述电流信号进行积分，得到表征所述光源采集模块采集的相关光的积分电压，并输出由所述积分电压获得的差分电压；
6、所述采样保持电路对所述差分电压保持并输出。
7、进一步的，所述光源采集模块包括光电二极管pd。
8、进一步的，所述电流处理模块包括第一电流源、第二电流源、开关s1和开关s2；所述第一电流源一端接电源电压，所述第一电流源另一端连接至所述光电二极管pd的负极、开关s1的一端和开关s2的一端；所述第二电流源一
9、进一步的，所述开关s2包括2个单刀双掷开关的组合。
10、进一步的，所述开关s2由控制信号p1和控制信号p2控制导通状态，当所述控制信号p1为高电平时，所述开关s2直接导通，且所述开关s2的节点n1连接至节点inp，节点n2连接至节点inn；当所述控制信号p2为高电平时，所述开关s2交叉导通，且所述节点n1连接至所述节点inn，所述节点n2连接至所述节点inp；当所述控制信号p1和控制信号p2均为低电平时，所述开关s2不导通。
11、进一步的，所述积分模块包括运算放大器、多个积分电容cint和多个复位开关s3；所述节点inp连接至所述运算放大器的同相输入端，所述节点inn连接至所述运算放大器的反相输入端；其中第一个所述积分电容cint的两端分别与所述运算放大器的同相输入端和所述运算放大器的反向输出端连接，第二个所述积分电容cint的两端分别与所述运算放大器的反相输入端和所述运算放大器的正向输出端连接；每个所述复位开关s3的两端分别与每个所述积分电容cint的两端相连。
12、进一步的，所述积分模块通过节点von和节点vop将所述积分电压输出至所述采样保持电路。
13、进一步的，所述采样保持电路包括多个开关s4、多个开关s5和多个保持电容c；所述节点von通过所述开关s4连接所述开关s5的一端；所述节点vop通过所述开关s4连接所述开关s5的一端；所述开关s5的另一端接入共模电压vcm；所述保持电容c的一端设置在所述开关s4和开关s5之间，另一端连接至信号输出端。
14、此外，本专利技术还提出一种环境光消除方法，应用于如上述所述的环境光消除电路，具体包括如下：
15、对环境光进行采集，并转化成积分电流，进行第一次积分，获得第一差分电压；
16、对目标光和环境光进行采集，并转化成积分电流，进行第二次积分，根据所述第一差分电压，获得第二差分电压，所述第二差分电压为与所述目标光相关的电压；
17、对所述第二差分电压保持并输出。
18、进一步的，所述进行第一次积分，具体包括：对所述环境光单独积分，首先断开电流处理模块中的开关s1，积分模块中复位开关s3的信号和所述电流处理模块中开关s2的控制信号p1同时为高；在δt0期间内，所述积分模块复位，所述积分模块与电流处理模块连接的节点von的电压von和节点vop的电压vop均为共模电压vcm，即δt0期间内von=vop=vcm；
19、当所述复位开关s3的信号为低时，所述复位开关s3断开，所述积分模块在δt1期间开始第一次积分，所述控制信号p1为高控制开关s2顺序导通；令光电二极管pd的电流为ipd_amb，则所述节点von到节点inp的积分电流等于ipd_amb-ioffset，ioffset为补偿电流，第一次积分期间，ioffset为0，则von=vcm+ipd_amb×δt1/cint，vop=vcm-ipd_amb×δt1/cint，cint为积分电容cint的电容值。
20、进一步的，还包括：当第一次积分完成后，预留目标光加载时间以及补偿电流代码下发时间δt2；在δt2期间，所述开关s1闭合，所述控制信号p1和电流处理模块中开关s2的另一控制信号p2均为低，所述积分模块与电流处理模块断开，所述节点inp和节点inn维持所述共模电压vcm，且所述节点von和所述节点vop也维持δt1期间最后的积分电压。
21、进一步的，所述进行第二次积分，具体包括：δt3期间，所述控制信号p1为低，所述控制信号p2为高，所述开关s2交叉导通，则所述节点inp和电流处理模块中的节点n2导通，所述节点inn和电流处理模块中的节点n1导通；由于δt3期间目标光已加载，令所述光电二极管pd上的电流为ipd_sum，则存在所述节点inp流入所述节点von的电流ipd_sum-ioffset，以及存在所述节点vop流入所述节点inn的电流ipd_sum-ioffset。
22、进一步的，所述第二差分电压为与所述目标光相关的电压，具体包括：由于δt3和δt1的电流积分方向相反，且所述积分模块无反馈电阻，所以δt3的节点von和节点vop的电压von和vop如下：
23、von=(vcm+ipd_amb×δt1/cint)-(ipd_sum-ioffset)×δt3/cint；
24、vop=(vcm-ipd_amb×δt1/cint）+(ipd_sum-ioffset)×δt3/cint；
25、ipd_sum=ipd_amb+ipd_led；其中，ipd_led为所述目标光的电流。
26、进一步的，当δt1=δt3时，δt3的最终电压von和vop如下：
27、von=vcm+(ioffset-ipd_led)×δt1/cint；
28、vop=vcm+(ipd_led-ioffset)×δt1/cint；
29、则差分后输出第二差分电压：
30、vop-von=2(ipd_led-ioffset)×δt1/cint。
31、进一步的，所述对所述第二差分电压保持并输出，具体包括：通过采样保持电路将所述第二差分电压传送到adc进行量化，完成模拟信号到数字信号的转本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种环境光消除电路，其特征在于，包括光源采集模块、电流处理模块、积分模块和采样保持电路；
2.如权利要求1所述的环境光消除电路，其特征在于，所述光源采集模块包括光电二极管PD。
3.如权利要求2所述的环境光消除电路，其特征在于，所述电流处理模块包括第一电流源、第二电流源、开关S1和开关S2；所述第一电流源一端接电源电压，所述第一电流源另一端连接至所述光电二极管PD的负极、开关S1的一端和开关S2的一端；所述第二电流源一端连接至所述光电二极管PD的正极、开关S1的另一端和开关S2的另一端，所述第二电流源另一端接地。
4.如权利要求3所述的环境光消除电路，其特征在于，所述开关S2包括2个单刀双掷开关的组合。
5.如权利要求4所述的环境光消除电路，其特征在于，所述开关S2由控制信号P1和控制信号P2控制导通状态，当所述控制信号P1为高电平时，所述开关S2直接导通，且所述开关S2的节点N1连接至节点INP，节点N2连接至节点INN；当所述控制信号P2为高电平时，所述开关S2交叉导通，且所述节点N1连接至所述节点INN，所述节点N2连接至
6.如权利要求5所述的环境光消除电路，其特征在于，所述积分模块包括运算放大器、多个积分电容Cint和多个复位开关S3；所述节点INP连接至所述运算放大器的同相输入端，所述节点INN连接至所述运算放大器的反相输入端；其中第一个所述积分电容Cint的两端分别与所述运算放大器的同相输入端和所述运算放大器的反向输出端连接，第二个所述积分电容Cint的两端分别与所述运算放大器的反相输入端和所述运算放大器的正向输出端连接；每个所述复位开关S3的两端分别与每个所述积分电容Cint的两端相连。
7.如权利要求6所述的环境光消除电路，其特征在于，所述积分模块通过节点VON和节点VOP将所述积分电压输出至所述采样保持电路。
8.如权利要求7所述的环境光消除电路，其特征在于，所述采样保持电路包括多个开关S4、多个开关S5和多个保持电容C；所述节点VON通过所述开关S4连接所述开关S5的一端；所述节点VOP通过所述开关S4连接所述开关S5的一端；所述开关S5的另一端接入共模电压VCM；所述保持电容C的一端设置在所述开关S4和开关S5之间，另一端连接至信号输出端。
9.一种环境光消除方法，应用于如权利要求8所述的环境光消除电路，其特征在于，具体包括如下：
10.如权利要求9所述的环境光消除方法，其特征在于，所述进行第一次积分，具体包括：对所述环境光单独积分，首先断开电流处理模块中的开关S1，积分模块中复位开关S3的信号和所述电流处理模块中开关S2的控制信号P1同时为高；在Δt0期间内，所述积分模块复位，所述积分模块与电流处理模块连接的节点VON的电压VON和节点VOP的电压VOP均为共模电压VCM，即Δt0期间内VON=VOP=VCM；
11.如权利要求10所述的环境光消除方法，其特征在于，还包括：当第一次积分完成后，预留目标光加载时间以及补偿电流代码下发时间Δt2；在Δt2期间，所述开关S1闭合，所述控制信号P1和电流处理模块中开关S2的另一控制信号P2均为低，所述积分模块与电流处理模块断开，所述节点INP和节点INN维持所述共模电压VCM，且所述节点VON和所述节点VOP也维持Δt1期间最后的积分电压。
12.如权利要求11所述的环境光消除方法，其特征在于，所述进行第二次积分，具体包括：Δt3期间，所述控制信号P1为低，所述控制信号P2为高，所述开关S2交叉导通，则所述节点INP和电流处理模块中的节点N2导通，所述节点INN和电流处理模块中的节点N1导通；由于Δt3期间目标光已加载，令所述光电二极管PD上的电流为Ipd_sum，则存在所述节点INP流入所述节点VON的电流Ipd_sum-Ioffset，以及存在所述节点VOP流入所述节点INN的电流Ipd_sum-Ioffset。
13.如权利要求12所述的环境光消除方法，其特征在于，所述第二差分电压为与所述目标光相关的电压，具体包括：由于Δt3和Δt1的电流积分方向相反，且所述积分模块无反馈电阻，所以Δt3的节点VON和节点VOP的电压VON和VOP如下：
14.如权利要求13所述的环境光消除方法，其特征在于，当Δt1=Δt3时，Δt3的最终电压VON和VOP如下：
15.如权利要求14所述的环境光消除方法，其特征在于，所述对所述第二差分电压保持并输出，具体包括：通过采样保持电路将所述第二差分电压传送到ADC进行量化...
【技术特征摘要】
1.一种环境光消除电路，其特征在于，包括光源采集模块、电流处理模块、积分模块和采样保持电路；
2.如权利要求1所述的环境光消除电路，其特征在于，所述光源采集模块包括光电二极管pd。
3.如权利要求2所述的环境光消除电路，其特征在于，所述电流处理模块包括第一电流源、第二电流源、开关s1和开关s2；所述第一电流源一端接电源电压，所述第一电流源另一端连接至所述光电二极管pd的负极、开关s1的一端和开关s2的一端；所述第二电流源一端连接至所述光电二极管pd的正极、开关s1的另一端和开关s2的另一端，所述第二电流源另一端接地。
4.如权利要求3所述的环境光消除电路，其特征在于，所述开关s2包括2个单刀双掷开关的组合。
5.如权利要求4所述的环境光消除电路，其特征在于，所述开关s2由控制信号p1和控制信号p2控制导通状态，当所述控制信号p1为高电平时，所述开关s2直接导通，且所述开关s2的节点n1连接至节点inp，节点n2连接至节点inn；当所述控制信号p2为高电平时，所述开关s2交叉导通，且所述节点n1连接至所述节点inn，所述节点n2连接至所述节点inp；当所述控制信号p1和控制信号p2均为低电平时，所述开关s2不导通。
6.如权利要求5所述的环境光消除电路，其特征在于，所述积分模块包括运算放大器、多个积分电容cint和多个复位开关s3；所述节点inp连接至所述运算放大器的同相输入端，所述节点inn连接至所述运算放大器的反相输入端；其中第一个所述积分电容cint的两端分别与所述运算放大器的同相输入端和所述运算放大器的反向输出端连接，第二个所述积分电容cint的两端分别与所述运算放大器的反相输入端和所述运算放大器的正向输出端连接；每个所述复位开关s3的两端分别与每个所述积分电容cint的两端相连。
7.如权利要求6所述的环境光消除电路，其特征在于，所述积分模块通过节点von和节点vop将所述积分电压输出至所述采样保持电路。
8.如权利要求7所述的环境光消除电路，其特征在于，所述采样保持电路包括多个开关s4、多个开关s5和多个保持电容c；所述节点von通过所述开关s4连接所述开关s5的一端；所述节点vop通过所述开关s4连接所述开关s5的一端；所述开关s5的另一端接入共模电压vcm；所述保持电容c的一端设置在...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢泽垚，陈建球，
申请(专利权)人：上海海栎创科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。