二极管型传感器的输出电流检测ic芯片以及二极管型传感器装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种降低了由保护电路的泄漏电流造成的影响的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片以及二极管型传感器装置。具备：传感器部(10)，该传感器部(10)是将N个(N是2以上的整数)二极管型传感器(1、2)的阳极彼此连接而形成的；公用端子(3a)，其与将阳极彼此连接起来的连接部连接；N个输入端子(1a、2a)，其分别与二极管型传感器的阴极连接；N+1个保护电路(4?1至4?3)，其分别与输入端子和公用端子(3a)连接；电流?电压转换电路(6)，其将二极管型传感器的输出电流转换为电压；斩波电路(5)，其将输出电流进行极性切换后输入到电流?电压转换电路；以及虚设保护电路(7)，其与电流?电压转换电路的输入连接。
【专利说明】
二极管型传感器的输出电流检测IC芯片以及二极管型传感器装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种二极管型传感器的输出电流检测IC芯片以及该二极管型传感器装置。更详细地说，涉及一种不删除保护电路就降低了由保护电路的泄漏电流造成的影响的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片以及二极管型传感器装置。特别是能够应用于红外线传感器、气体传感器等。
【背景技术】
[0002]以往，已知在对来自多个检测元件的信号进行处理的系统中，为了减少端子数或由于检测元件的构造上的限制而将多个检测元件的一端设为公用(例如参照专利文献I)。
[0003]另外，已知在对来自将多个检测元件的一端设为公用的传感器的信号进行处理的电路中，为了消除偏移而进行斩波动作，在斩波动作中，切换检测元件的朝向后进行信号处理。
[0004]另外，提出了一种红外线传感器模块，具备红外线传感器、对红外线传感器的输出信号进行信号处理的IC元件、以及收纳红外线传感器和IC元件的封装体。另外，在IC等半导体器件中，一般在芯片上设置有ESD保护电路，以防止静电释放(ESD = Electro-StaticDischarge)破坏设备。
[0005]在具备传感器元件和对传感器元件的输出电压进行信号处理的IC元件的传感器装置中，传感器元件的输出电压的振幅小，传感器元件的输出阻抗高，因此对输出电压进行放大后进行信号处理的情况多。例如，在上述的红外线传感器模块中，作为传感器元件的红外线传感器的输出电压的振幅小，红外线传感器的输出阻抗高，因此能够考虑对IC元件设置用于放大红外线传感器的输出电压的放大电路、以及用于对该放大电路的模拟的输出电压进行模拟-数字转换的A/D转换电路等。
[0006]例如，专利文献2所记载的传感器装置涉及一种对作为传感器元件的红外线传感器以及IC元件分别设置了 ESD保护电路的传感器装置，为了避免由于流过各ESD保护电路的泄漏电流而产生偏移电压从而导致S/N比降低，该传感器装置具备消除偏移电压的偏移消除单元，其中，该偏移电压是由传感器部的阻抗以及第I ESD保护电路和第2 ESD保护电路引起而流过传感器部的泄漏电流决定的。
[0007]另外，在专利文献3中，示出了以下一种结构:具备传感器元件、对传感器元件的输出电流进行处理的信号处理装置、以及进行温度校正的校正运算部，使用电流-电压转换器将从传感器元件输出的输出电流转换为电压。
[0008]另外，在专利文献4中，示出了以下一种结构:具备传感器部、开关以及全差动放大器，对从传感器部输出的输出电压进行信号处理。在该专利文献4中，使用开关对从传感器部输出的输出电压进行斩波调制后进行信号处理。
[0009]专利文献1:国际公开W02013/145757号小册子
[0010]专利文献2:日本特开2013-124879号公报
[0011]专利文献3:日本特开2011-119398号公报
[0012]专利文献4:日本特开2006-153492号公报
【发明内容】
[0013]发明要解决的问题
[0014]然而，上述的专利文献I和专利文献2的技术特别是在对数量级为pA的微小电流进行检测的系统中难以精度良好地检测二极管型传感器的输出电流。特别是存在如下问题:由于保护电路的泄漏电流而产生的偏移是无法忽视的水平，并且为了确保ESD耐压而不能将保护电路删除。
[0015]另外，在专利文献3和专利文献4的结构中，同红外线传感器元件的与输出电压相对应的输出信号同样地，初级的放大器的输入偏移被设置于后级的放大电路放大。因此，难以精度良好地检测二极管型传感器的输出电流。特别是在对从红外线传感器元件输出的输出电压进行信号处理的现有结构的电路中，检测精度还由于传感器元件的内部电阻的电阻值的偏差、温度特性等而降低。
[0016]本发明是鉴于这种问题而完成的，其目的在于提供一种能够精度良好地检测二极管型传感器的输出电流的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片以及二极管型传感器装置。
[0017]用于解决问题的方案
[0018]根据本发明的一个方式，以以下项目为特征。
[0019](I); —种二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，具备:公用端子，其与N个(N是2以上的整数)二极管型传感器的一端连接;N个输入端子，其与各所述二极管型传感器的另一端连接;N+1个保护电路，其与所述N个输入端子和所述公用端子连接;斩波电路，其切换各二极管型传感器的输出电流的极性;电流-电压转换电路，其将从所述斩波电路输出的输出电流转换为电压；以及电流供给单元，其对所述电流-电压转换电路的输入供给补偿电流。
[0020](2);在(I)中，所述公用端子与所述N个(N是2以上的整数)二极管型传感器的阳极连接，所述N个输入端子与各所述二极管型传感器的阴极连接。
[0021](3);在(I)中，所述公用端子与所述N个(N是2以上的整数)二极管型传感器的阴极连接，所述N个输入端子与各所述二极管型传感器的阳极连接。
[0022](4);在(I)?(3)中的任一项中，所述电流供给单元与所述斩波电路的切换相应地对所述电流-电压转换电路的输入供给所述补偿电流。
[0023](5);在(I)?(4)中的任一项中，所述电流供给单元是虚设保护电路。
[0024](6);在(5)中，还具备开关，该开关与所述斩波电路的切换相应地对是否将所述虚设保护电路与所述电流-电压转换电路的输入连接进行切换。
[0025](7);在(5)中，还具备开关，该开关与所述斩波电路的切换相应地对是否将所述虚设保护电路与所述输入端子连接进行切换。
[0026](8);在(6)或者(7)中，所述开关以使所述虚设保护电路与所述电流-电压转换电路的输入电连接的个数在切换输出电流的极性之前和之后为相同的个数的方式对是否将所述虚设保护电路与所述电流-电压转换电路的输入连接进行切换。
[0027](9);在(5)?(8)中的任一项中，所述虚设保护电路与所述保护电路相邻配置。
[0028](10);在(1)?(9)中的任一项中，以时分的方式对各二极管型传感器的输出电流进行检测，并且在各二极管型传感器的输出电流的检测中，切换输出电流的极性来进行检测。
[0029](11);在(I)?(10)中的任一项中，所述斩波电路具有:第I斩波开关部，其与同第I二极管型传感器连接的第I输入端子连接;第2斩波开关部，其与同第2 二极管型传感器连接的第2输入端子连接；以及第3斩波开关部，其与所述公用端子连接，利用所述第I斩波开关部和所述第3斩波开关部来切换所述第I 二极管型传感器的输出电流的极性，利用所述第2斩波开关部和所述第3斩波开关部来切换所述第2 二极管型传感器的输出电流的极性。
[0030](12);在(I)?(11)中的任一项中，所述公用端子与将各二极管型传感器的阳极彼此连接起来的连接部连接或者与将各二极管型传感器的阴极彼此连接起来的连接部连接。
[0031](13);—种二极管型传感器装置，具备:(I)?(12)中的任一项所记载的二极管型传感器装置的输出电流检测IC芯片；以及传感器部，其具有N个(N是2以上的整数)二极管型传感器。
[0032](14);在(13)中，所述二极管型传感器是红外线传感器。
[0033](15); —种二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，具备:第I端子，其与二极管型传感器的一端连接;第2端子，其与二极管型传感器的另一端连接；电流-电压转换电路，其将所述二极管型传感器的输出电流转换为电压;斩波电路，其在将所述二极管型传感器相对于所述电流-电压转换电路正向连接的状态与将所述二极管型传感器相对于所述电流-电压转换电路反向连接的状态之间进行切换；以及规定电压生成电路，其向所述第I端子或者所述第2端子供给规定电压。
[0034](16);在(15)中，所述电流-电压转换电路具有自动调零放大器和反馈电阻。
[0035](17);在(15)或者(16)中，所述斩波电路在向所述第I端子供给规定电压并将所述第2端子连接在所述电流-电压转换电路的输入端的状态与向所述第2端子供给规定电压并将所述第I端子连接在所述电流-电压转换电路的输入端的状态之间进行切换。
[0036](18);在(15)?(17)中的任一项中，所述斩波电路连接在所述第I端子与所述电流-电压转换电路的输入端之间以及所述第2端子与所述电流-电压转换电路的输入端之间。
[0037](19);在(15)?(18)中的任一项中，在所述电流-电压转换电路的后级具备运算部，该运算部运算所述输出电流的极性正转时的所述电流-电压转换电路的输出电压与所述输出电流的极性反转时的所述电流-电压转换电路的输出电压之间的差。
[0038](20);—种二极管型传感器装置，具备:(15)?(19)中的任一项所记载的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片；二极管型传感器;第1配线，其将所述二极管型红外线传感器的一端与所述第I端子连接;第I配线，其将所述二极管型红外线传感器的另一端与所述第2端子连接。
[0039]发明的效果
[0040]根据本发明的一个方式，能够实现能够精度良好地检测二极管型传感器的输出电流的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片以及二极管型传感器装置。
[0041]特别是能够实现在对多个传感器进行信号处理的情况下不删除保护电路就降低了由保护电路的泄漏电流造成的影响的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片以及二极管型传感器装置。
[0042]另外，通过切换输出电流的极性后对输出电流进行电流电压转换，能够实现信号的检测精度高的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片以及二极管型传感器装置。
【附图说明】
[0043]图1是作为本发明的前提的二极管型传感器装置的电路结构图。
[0044]图2是表示图1示出的保护电路的一例的图。
[0045]图3是表示图1中的二极管型传感器的等效电路的图。
[0046]图4是表示第I二极管型传感器的斩波动作的第I阶段(阶段I)时的斩波开关的状态的图。
[0047]图5是表示第I二极管型传感器的斩波动作的另一方的第2阶段(阶段2)时的斩波开关的状态的图。
[0048]图6是用于说明本发明所涉及的二极管型传感器装置的实施方式I的电路结构图，是表示第I 二极管型传感器的斩波动作的第I阶段(阶段I)时的斩波开关以及开关的状态的图。
[0049]图7是用于说明本发明所涉及的二极管型传感器装置的实施方式I的电路结构图，是表示第I 二极管型传感器的斩波动作的另一方的第2阶段(阶段2)时的斩波开关以及开关的状态的图。
[0050]图8是用于说明本发明所涉及的二极管型传感器装置的实施方式2的电路结构图，是表示第I 二极管型传感器和第2 二极管型传感器的斩波动作的第I阶段(阶段I)时的斩波开关以及开关的状态的图。
[0051]图9是用于说明本发明所涉及的二极管型传感器装置的实施方式2的电路结构图，是表示第I 二极管型传感器和第2 二极管型传感器的斩波动作的另一方的第2阶段(阶段2)时的斩波开关以及开关的状态的图。
[0052]图10是用于说明本发明所涉及的二极管型传感器装置的实施方式3的电路结构图。
[0053]图11是用于说明本发明所涉及的二极管型传感器装置的变形例的电路结构图。
[0054]图12的(a)、(b)是用于说明本发明所涉及的二极管型传感器装置的实施方式4的结构图，是表示输出电流检测IC的一例的图。
[0055]图13是被包括在红外线传感器内的光电二极管型红外线传感器的等效电路。
[0056]图14是表示基于图12的红外线传感器的输出信号来进行运算处理的运算处理电路的一例的结构图。
[0057]图15的(a)、(b)是说明实施方式4中的红外线传感器的动作例的概念图。
[0058]图16的(a)、(b)是被包括在红外线传感器内的光电二极管型红外线传感器的等效电路。
[0059]图17的(a)、(b)是用于说明本发明所涉及的二极管型传感器装置的实施方式5的结构图，是表示红外线传感器的一例的图。
[0060]图18是表示红外线传感器信号处理IC芯片的一例的结构图。
[0061]图19是表示自动调零放大器的一例的结构图。
[0062]图20的(a)?(h)是表示示出图19所示的红外线传感器信号处理IC芯片中的自动调零放大器和斩波电路的斩波开关的动作的时序图的图。
【具体实施方式】
[0063]在以下的详细说明中，为了提供对本发明的实施方式完全的理解而记载很多特定的细节。然而，明确可知即使没有所涉及的特定的细节也能够实施一个以上的实施方式。除此以外，为了使附图简洁，用略图示出公知的构造和装置。
[0064]首先，以下对作为本发明的前提的二极管型传感器装置进行说明。以对来自2个二极管型传感器的电流信号进行电流-电压转换的系统为例来说明将多个检测元件的一端设为公用来进行斩波动作的情况下的问题点。
[0065]图1是作为本发明的前提的二极管型传感器装置的电路结构图。具备:第I二极管型传感器I和第2 二极管型传感器2;输入端子(PAD)la、2a，输入端子(PAD)Ia以该二极管型传感器I的输出为第I输入，输入端子(PAD) 2a以该二极管型传感器2的输出为第2输入;公用端子(PAD)3a，其与将二极管型传感器I的一端同二极管型传感器2的一端公用化的连接点连接；电流-电压转换电路6(具有放大器6a)，其对输出电流进行电流-电压转换；以及斩波电路5(包括第I斩波开关5-1至第3斩波开关5-3)，其进行斩波驱动。在此，为了确保ESD耐压而在各PAD分别连接有第I保护电路4-1至第3保护电路4-3(ESD保护电路)。此外，标记10表示传感器部，标记20表示输出电流检测IC芯片。
[0066]图2是表示图1示出的保护电路的一例的图，将二极管DI以正电源VDD侧为阴极、PAD侧为阳极的方式连接在正电源VDD与PAD之间，将二极管D2以负电源VSS侧为阳极、PAD侧为阴极的方式连接在负电源VSS与PAD之间。在被输入了正电压的ESD脉冲的情况下，二极管Dl成为正偏压而将ESD脉冲向VDD放掉，在被输入了负电压的ESD脉冲的情况下，二极管D2成为正偏压而将ESD脉冲向VSS放掉，由此保护内部电路。
[0067]图3是表示图1中的二极管型传感器的等效电路的图，图4和图5是用图3示出的二极管型传感器的等效电路来置换图1中的传感器部而得到的图。
[0068]图4是表示第I二极管型传感器的斩波动作的第I阶段(阶段I)时的斩波开关的状态的图，图5是表示第I二极管型传感器的斩波动作的另一方的第2阶段(阶段2)时的斩波开关的状态的图。
[0069]以下对各阶段中的电流-电压转换电路的输出电压进行说明。
[0070]〈阶段1>
[0071]第I二极管型传感器I的输出电流Il流过电流-电压转换电路6的反馈电阻Rf而被转换为电压。第I保护电路4-1的泄漏电流Ipl流过反馈电阻Rf而被转换为电压。第2保护电路4-2的泄漏电流Ip2经过第2 二极管型传感器2的输出电阻Ro2而被作为电压源的Vgnd吸收。第3保护电路4-3的泄漏电流Ip3被作为电压源的Vgnd吸收。
[0072]其结果，通过下述式(I)表示阶段I的输出电压Vol。
[0073]Vol =Vgnd-Rf (Il+Ipl)..?式(I)
[0074]〈阶段2>
[0075]第I二极管型传感器I的输出电流Il流过反馈电阻Rf而被转换为电压。第I保护电路4-1的泄漏电流Ipl被作为电压源的Vgnd吸收。第2保护电路4-2的泄漏电流Ip2流过第2 二极管型传感器2的输出电阻Ro2和反馈电阻Rf而被转换为电压。第3保护电路4-3的泄漏电流Ip3流过反馈电阻Rf而被转换为电压。
[0076]其结果，通过下述式(2)表示阶段2的输出电压Vo2。
[0077]Vo2 = Vgnd-Rf(-1l+Ip2+Ip3)..?式(2)
[0078]以上，根据式(I)和式(2)，通过下述式(3)表示斩波解调后的输出Vo。
[0079]Vo = Vo 1-Vo 2
[0080]=-2XRf XIl-Rf(Ipl-1p2-1p3)
[0081 ]...式(3)
[0082]在此，在第I保护电路4-1至第3保护电路4-3是相同的保护电路的情况下，各泄漏电流Ipl至Ip3被假定为大致相同的电流值Ip，因此式(3)成为下述式(4)。
[0083]Vo = _2XRfXIl+RfXIp...式(4)
[0084]也就是说，保护电路的泄漏电流的影响会在输出中显现。
[0085]本实施方式I的二极管型传感器装置具备:传感器部，该传感器部是将N个(N是2以上的整数)二极管型传感器的阳极(或阴极)彼此连接起来而形成的；公用端子，其与将阳极(或阴极)彼此连接起来的连接部连接;N个输入端子，其与各二极管型传感器的所述阴极(或阳极)连接;N+1个保护电路，其与各输入端子和公用端子连接；电流-电压转换电路，其将输出电流转换为电压;斩波电路，其将输出电流进行极性切换后输入到电流-电压转换电路；以及虚设保护电路，其与电流-电压转换电路的输入连接。此外，在以下所说明的各图中，示出了二极管型传感器的阳极被彼此连接起来的状态。
[0086]这样，通过具备作为对电流-电压转换电路的输入供给补偿电流的电流供给单元的虚设保护电路，能够构成为抵消斩波驱动的正转时的泄漏电流与斩波驱动的反转时的泄漏电流之间的差，从而能够降低由保护电路的泄漏电流造成的影响。
[0087]另外，还具备开关，该开关对是否将虚设保护电路与电流-电压转换电路的输入连接进行切换，开关以使保护电路与电流-电压转换电路的输入电连接的个数在切换输出电流的极性之前和之后为相同的个数的方式进行切换。由此，能够构成为抵消斩波驱动的正转时的泄漏电流与斩波驱动的反转时的泄漏电流之间的差，从而能够降低由保护电路的泄漏电流造成的影响。
[0088]在本实施方式I中，虚设保护电路是保护电路的虚设电路。优选是与保护电路大致相同的结构。作为保护电路，能够列举以下结构:将第I二极管以电源电压侧为阴极、PAD侧为阳极的方式连接在电源电压与PAD之间，将第2二极管以接地电位侧为阳极、PAD侧为阴极的方式连接在接地电位与PAD之间。优选的是，虚设保护电路与保护电路相邻配置。
[0089]以下，参照附图来对本发明的各实施方式进行说明。
[0090][实施方式I]
[0091]图6和图7是用于说明本发明所涉及的二极管型传感器装置的实施方式I的电路结构图，图6是表示第I二极管型传感器的斩波动作的第I阶段(阶段I)时的斩波开关以及开关的状态的图，图7是表示第I二极管型传感器的斩波动作的另一方的第2阶段(阶段2)时的斩波开关以及开关的状态的图。图中标记7表示虚设保护电路(虚设ESD保护电路)，标记30表示输出电流检测IC芯片。此外，对具有与图1相同的功能的结构要素标注相同的标记。另外，在图6和图7中，示出了二极管型传感器的阳极彼此连接起来的状态。
[0092]本实施方式I的二极管型传感器装置包括传感器部10和输出电流检测IC芯片30。
[0093]传感器部10是将N个(N是2以上的整数)二极管型传感器1、2、…的阳极(或者阴极)彼此连接起来而形成的。另外，输出电流检测IC芯片30具备:公用端子3a;N个输入端子la、2a、...；N+1个保护电路4-1至4-3、...；电流-电压转换电路6;斩波电路5;以及虚设保护电路I。
[0094]公用端子3a与将阳极(或阴极)彼此连接起来的连接部连接。另外，N个输入端子la、2a、...与二极管型传感器1、2的阴极(或阳极)连接。
[0095]N+1个保护电路4-1至4-3、…与输入端子la、2a和公用端子3a连接。另外，电流-电压转换电路6将二极管型传感器1、2的输出电流转换为电压。
[0096]另外，斩波电路5将输出电流进行极性切换后输入到电流-电压转换电路6。此外，虽未图示，但是具有生成斩波时钟信号的斩波时钟信号生成电路，该斩波时钟信号用于切换斩波电路5的各斩波开关部。另外，也可以是后述的开关SWd也被该斩波时钟信号控制的结构。
[0097]另外，虚设保护电路7与电流-电压转换电路6的输入连接。另外，还具备开关SWd，该开关SWd对是否将虚设保护电路7与电流-电压转换电路6的输入连接进行切换。
[0098]另外，在利用斩波电路5来切换输出电流的极性时，利用开关SWd来对是否将虚设保护电路7与电流-电压转换电路6的输入连接进行切换。
[0099]另外，开关SWd以使虚设保护电路7与电流-电压转换电路6的输入电连接的个数在切换输出电流的极性之前和之后为相同的个数的方式对是否将虚设保护电路7与电流-电压转换电路6的输入连接进行切换。
[0100]另外，斩波电路5具有与第I输入端子Ia连接的第I斩波开关部5-1、与第2输入端子2a连接的第2斩波开关部5-2、以及与公用端子3a连接的第3斩波开关部5-3，利用第I斩波开关部5-1和第3斩波开关部5-3来切换第I 二极管型传感器I的输出电流的极性，利用第2斩波开关部5-2和第3斩波开关部5-3来切换第2 二极管型传感器2的输出电流的极性。
[0101]另外，第I二极管型传感器I和第2 二极管型传感器2能够应用红外线传感器。
[0102]也就是说，本实施方式I的二极管型传感器装置具备:第I二极管型传感器I和第2二极管型传感器2;被输入二极管型传感器的输出的输入端子(PAD) la、2a;公用端子(PAD)3a，其与将第I 二极管型传感器I的一端和第2 二极管型传感器2的一端公用化的连接点连接；电流-电压转换电路6，其对传感器输出进行电流-电压转换；以及斩波开关5，其进行斩波驱动。
[0103]在此，为了确保ESD耐压而在各PAD上分别连接有第I保护电路4-1至第3保护电路4-3。另外，在本实施方式I中，具备虚设保护电路7，斩波电路5具有开关SWd，该开关SWd对是否将虚设保护电路7与电流-电压转换电路6的输入连接进行切换。
[0104]另外，斩波电路5具有与第I输入PADIa连接的第I斩波开关部5-1、与第2输入PAD2a连接的第2斩波开关部5-2、以及与公用PAD 3a连接的第3斩波开关部5_3。
[0105]利用第I斩波开关部5-1和第3斩波开关部5-3来切换第I二极管型传感器I的输出电流的极性。例如，在阶段I，第I输入PAD Ia与电流-电压转换电路6的放大器6a的反相输入端子连接，公用PAD 3a与放大器6a的非反相输入端子连接而被施加规定电压(Vgnd)。另外，在阶段2，第I输入PAD Ia与电流-电压转换电路6的放大器6a的非反相输入端子连接而被施加规定电压(Vgnd)，公用PAD 3a与放大器6a的反相输入端子连接。这样，第I二极管型传感器I的输出电流的极性被切换。在切换第I二极管型传感器I的输出电流的极性时，第2斩波开关5-2此时为断开(OFF)状态。
[0106]利用第2斩波开关部5-2和第3斩波开关部5-3来切换第2二极管型传感器2的输出电流的极性。例如，在阶段I，第2输入PAD 2a与电流-电压转换电路6的放大器6a的反相输入端子连接，公用PAD 3a与放大器6a的非反相输入端子连接而被施加规定电压(Vgnd)。另外，在阶段2，第2输入PAD 2a与电流-电压转换电路6的放大器6a的非反相输入端子连接而被施加规定电压(Vgnd)，公用PAD 3a与放大器6a的反相输入端子连接。这样，第2二极管型传感器2的输出电流的极性被切换。在切换第2二极管型传感器2的输出电流的极性时，第I斩波开关5-1此时为断开(OFF)状态。
[0107]以下对各阶段的电流-电压转换电路6的输出电压进行说明。
[0108]〈阶段1>
[0109]第I二极管型传感器I的输出电流Il流过电流-电压转换电路6的反馈电阻Rf而被转换为电压。第I保护电路4-1的泄漏电流Ipl流过反馈电阻Rf而被转换为电压。第2保护电路4-2的泄漏电流Ip2经过第2 二极管型传感器2的输出电阻Ro2而被作为电压源的Vgnd吸收。第3保护电路4-3的泄漏电流Ip3被作为电压源的Vgnd吸收。由于接通了开关SWd，因此虚设保护电路7的泄漏电流Ip4流过反馈电阻Rf而被转换为电压。
[0110]其结果，通过下述式(5)表示阶段I的输出电压Vol。
[0111 ] Vol =Vgnd-Rf (11+Ipl+Ip4)..?式(5)
[0112]〈阶段2>
[0113]第I二极管型传感器I的输出电流Il流过反馈电阻Rf而被转换为电压。第I保护电路4-1的泄漏电流Ipl被作为电压源的Vgnd吸收。第2保护电路4-2的泄漏电流Ip2流过第2 二极管型传感器2的输出电阻Ro2和反馈电阻Rf而被转换为电压。第3保护电路4-3的泄漏电流Ip3流过反馈电阻Rf而被转换为电压。由于断开了开关SWd，因此虚设保护电路7的泄漏电流Ip4不流动。
[0114]其结果，通过下述式(6)表示阶段2的输出电压Vo2。
[0115]Vo2 = Vgnd-Rf (-1l+Ip2+Ip3)..?式(6)
[0116]以上，根据式(5)和式(6)，通过下述式(7)表示斩波解调后的输出Vo。
[0117]Vo = Vo 1-Vo 2
[0118]=-2XRf XIl-Rf(Ipl-1p2-1p3+Ip4)
[0119]…式(7)
[0120]在此，在第I保护电路4-1至第3保护电路4-3是相同的保护电路的情况下，各泄漏电流Ipl至Ip4被假定为大致相同的电流值Ip，因此式(7)成为下述式(8)。
[0121]Vo = _2XRfXIl...式(8)
[0122]也就是说，泄漏电流被消除，只输出所检测出的信号。
[0123]在二极管型传感器的个数为N个的情况下，存在N个输入PAD和公用PAD即至少共计N+1个PAD，各PAD分别存在保护电路(N+1个)。通过连接使得生成向电流-电压转换电路流入的泄漏电流的保护电路的个数在各传感器的斩波驱动的正转时和反转时为相同个数那样的个数的虚设保护电路，能够降低泄漏电流的影响。也就是说，在二极管型传感器的个数为N个的情况下，在正转时和反转时之间存在N-1个量的保护电路的泄漏电流的差，因此连接N-1个量的虚设保护电路即可。
[0124][实施方式2]
[0125]图8和图9是用于说明本发明所涉及的二极管型传感器装置的实施方式2的电路结构图，是对图6和图7的第I 二极管型传感器和第2 二极管型传感器同时进行信号处理的情况下的电路结构图。
[0126]图8是表示第I二极管型传感器和第2 二极管型传感器的斩波动作的第I阶段(阶段
I)时的斩波开关以及开关的状态的图，图9是表示第I二极管型传感器和第2二极管型传感器的斩波动作的另一方的第2阶段(阶段2)时的斩波开关以及开关的状态的图。此外，对具有与图6和图7的结构要素相同功能的结构要素标注相同的标记。
[0127]在本实施方式2中，斩波电路如下述那样进行切换。
[0128]在阶段I，第I输入PADIa和第2输入PAD 2a与电流-电压转换电路6的放大器6a的反相输入端子连接，公用PAD 3与放大器6a的非反相输入端子连接而被施加规定电压(Vgnd)。另外，在阶段2，第I输入PAD Ia和第2输入PAD 2a与电流-电压转换电路6的放大器6a的非反相输入端子连接而被施加规定电压(Vgnd)，公用PAD 3a与放大器6a的反相输入端子连接。
[0129]在本实施方式2中，使斩波电路以对第I二极管型传感器I和第2二极管型传感器2同时切换输出电流的极性的方式进行动作。
[0130]以下，对各阶段的电流-电压转换电路6的输出电压进行说明。
[0131]〈阶段1>
[0132]第I二极管型传感器I的输出电流Il流过电流-电压转换电路6的反馈电阻Rf而被转换为电压。第2 二极管型传感器2的输出电流12流过电流-电压转换电路6的反馈电阻Rf而被转换为电压。第I保护电路4-1的泄漏电流Ipl流过反馈电阻Rf而被转换为电压。第2保护电路4-2的泄漏电流Ip2流过反馈电阻Rf而被转换为电压。第3保护电路4-3的泄漏电流Ip3被作为电压源的Vgnd吸收。由于断开了开关SWd，因此虚设保护电路7的泄漏电流Ip4不流动。
[0133]其结果，通过下述式(9)表示阶段I的输出电压Vol。
[0134]Vol =Vgnd-Rf (Il+I2+Ipl+Ip2)
[0135]…式(9)
[0136]〈阶段2>
[0137]第I二极管型传感器I的输出电流Il流过反馈电阻Rf而被转换为电压。第2 二极管型传感器2的输出电流12流过反馈电阻Rf而被转换为电压。第I保护电路4-11的泄漏电流Ipl被作为电压源的Vgnd吸收。第2保护电路4-2的泄漏电流Ip2被作为电压源的Vgnd吸收。第3保护电路4-3的泄漏电流Ip3流过反馈电阻Rf而被转换为电压。由于接通了开关SWd，因此虚设保护电路7的泄漏电流Ip4流过反馈电阻Rf而被转换为电压。
[0138]其结果，通过下述式(10)表示阶段2的输出电压Vo2。
[0139]Vo2 = Vgnd-Rf(-1l-12+Ip3+Ip4)
[0140]...式(10)
[0141]以上，根据式(9)和式(10)，通过下述式(11)表示斩波解调后的输出Vo。
[0142]Vo = Vo 1-Vo 2
[0143]=-2XRf(Il+I2)-Rf(Ipl+Ip2-1p3-1p4)..?式(11)
[0144]在此，在第I保护电路4-1至第2保护电路4-3和虚设保护电路7是相同的保护电路的情况下，各泄漏电流Ipl至Ip4被假定为大致相同的电流值Ip，因此式(11)成为下述式(⑵。
[0145]Vo = -2XRfX(Il+I2)...式(12)
[0146]也就是说，泄漏电流被消除，只输出所检测出的信号。
[0147][实施方式3]
[0148]在二极管型传感器的个数为N个的情况下，存在N个输入PAD和公用PAD即至少共计N+1个PAD，各PAD分别存在保护电路(N+1个)。通过连接使得生成向电流-电压转换电路流入的泄漏电流的保护电路的个数在各传感器的斩波驱动的正转时和反转时为相同个数那样的个数的虚设保护电路，能够降低泄漏电流的影响。也就是说，在二极管型传感器的个数为N个的情况下，在正转时和反转时之间存在N-1个量的保护电路的泄漏电流的差，因此连接N-1个量的虚设保护电路即可。
[0149]图10是用于说明本发明所涉及的二极管型传感器装置的实施方式3的电路结构图，是表示二极管型传感器的个数为4个的情况下的一例的图。此外，图中标记3表示第3二极管型传感器，标记4表示第4 二极管型传感器，标记Ila至14a表示第I输入端子至第4输入端子，标记15a表示公用端子，标记5-4表示第4斩波开关，标记5-5表示第5斩波开关，标记7a至7c表示第I虚设保护电路至第3虚设保护电路。
[0150][变形例]
[0151]图11是用于说明本发明所涉及的二极管型传感器装置的变形例的电路结构图。在本实施方式I中，是将虚设保护电路与电流-电压转换电路的输入连接的方式，但是也可以是以下方式:具备虚设保护电路、以及对是否将该虚设保护电路与各PAD连接进行切换的开关SW1、SW2。
[0152]或者，还可以是以下方式:各PAD上具备虚设保护电路、以及对是否将虚设保护电路与各PAD连接进行切换的开关。
[0153]另外，在上述的说明中，是将二极管型传感器的阳极彼此连接起来的方式，但是也可以是将二极管型传感器的阴极彼此连接起来的方式。
[0154]另外，是将二极管型传感器的阳极彼此连接起来以及将阴极彼此连接起来的方式，但是也可以是以下方式:第I二极管型传感器的阳极与第2 二极管型传感器的阴极连接，并且分别具备与第I 二极管型传感器的阴极连接的输入端子和与第2 二极管型传感器的阳极连接的输入端子。
[0155]也就是说，是如下的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，具备:I个公用端子，其与N个(N是2以上的整数)二极管型传感器的一端连接;N个输入端子，其与各二极管型传感器的另一端连接;N+1个保护电路，其与N个输入端子和所述公用端子连接;斩波电路，其对各二极管型传感器的输出电流的极性切换；电流-电压转换电路，其将从斩波电路输出的输出电流转换为电压；以及电流供给单元，其对电流-电压转换电路的输入供给补偿电流。
[0156]另外，除了将二极管型传感器的阳极之间或者阴极之间直接连接并且与公用端子连接的方式以外，还可以是与各二极管型传感器的阳极(或者阴极)连接的配线与公用端子连接的方式。
[0157]这样，能够实现在对多个传感器进行信号处理的情况下不删除保护电路就降低了由保护电路的泄漏电流造成的影响的二极管型传感器装置。
[0158][实施方式4]
[0159]本实施方式4的二极管型传感器的输出电流检测IC具备:光电二极管型红外线传感器；电流-电压转换电路，其将光电二极管型红外线传感器的输出电流转换为电压；以及斩波电路，其对向电流-电压转换电路输入的光电二极管型红外线传感器的输出电流的极性进行切换。
[0160]在本实施方式4的输出电流检测IC中，是将二极管型传感器的输出电流进行极性切换后输入到电流-电压转换电路来转换为电压的结构，因此不易受到二极管型传感器的内部电阻的影响，并且能够降低连接于二极管型传感器的后级的电流-电压转换电路等电路的偏移成分的影响。能够降低初级的电流-电压转换电路中包含的残留偏移成分，从而能够精度良好地检测输出电流。
[0161]而且，通过将电流-电压转换电路设为具有自动调零放大器和反馈电阻的结构，能够降低向二极管型传感器的阴极与阳极之间施加的输入偏移成分，能够降低进行斩波驱动时的正转时的光电二极管传感器的输出电阻与反转时的光电二极管传感器的输出电阻之间的差，因此能够降低残留偏移，从而能够进一步提尚检测精度。
[0162]图12的(a)、(b)是用于说明本发明所涉及的二极管型传感器装置的实施方式4的结构图，是表示输出电流检测IC的一例的图。
[0163]如图12的(a)所示，本实施方式4的二极管型传感器装置101具备:二极管型传感器102;电流-电压转换电路103，其将二极管型传感器102的输出电流转换为电压；以及斩波电路104，其切换二极管型传感器102的输出电流的极性。
[0164]能够用图13所示的等效电路来置换二极管型传感器102。即，能够通过恒流源102a(电流值Il)和与恒流源102a并联连接的内部电阻102b(电阻值Rs)来表示二极管型传感器102。
[0165]斩波电路104进行将二极管型传感器102切换为正向连接或反向连接的切替控制(斩波控制)。由此，能够将二极管型传感器102的输出电流进行极性切换后输入到电流-电压转换电路103。
[0166]具体地说，斩波电路104连接于二极管型传感器102的阴极与电流-电压转换电路103的输入端之间以及二极管型传感器102的阳极与电流-电压转换电路103的输入端之间。
[0167]斩波电路104具有:第I开关部104a，其进行切换以使二极管型传感器102的阳极与电流-电压转换电路103的输入端连接、或者使二极管型传感器102的阴极与电流-电压转换电路103的输入端连接；以及第2开关部104b，其进行切换以使向光电二极管型传感器102的阴极供给规定电压、或者向光电二极管型传感器102的阳极供给规定电压。即，第I开关部104a具备:开关swl，其连接于光电二极管型传感器102的阴极与电流-电压转换电路103的后述的放大器131的反相输入端in-之间；以及开关sw2，其连接于二极管型传感器102的阳极与放大器131的反相输入端in-之间。第2开关部104b具备:开关sw3，其连接于二极管型传感器102的阴极与供给规定电压的电压源Vrl之间；以及开关sw4，其连接于二极管型传感器102的阳极与电压源Vr I之间。
[0168]而且，如图12的(a)的左侧电路所示的那样，通过将开关SW1、SW4接通并且将开关SW2、SW3断开，如图12的(a)的右侧电路所示的那样将光电二极管型传感器102的阴极与反相输入端in-连接，将阳极与电压源Vrl连接(以下称为正转)。相反地，通过如图12的(b)的左侧电路所示的那样将开关swl、sw4断开并且将开关sw2、sw3接通，如图12的(b)的右侧电路所示的那样将二极管型传感器102的阴极与电压源Vrl连接，将阳极与反相输入端in-连接(以下称为反转)。
[0169]这些开关swl?sw4根据从斩波时钟信号生成电路105供给的斩波时钟信号来进行动作。
[0170]电流-电压转换电路103将二极管型传感器102的输出电流转换为电压。具体地说，电流-电压转换电路103具备放大器131和反馈电阻132(电阻值Rf)。放大器131的反相输入端in-经由斩波电路104而与光电二极管型传感器102的一端连接，并且在放大器131的反相输入端in-与输出端out之间连接反馈电阻132(电阻值Rf)。放大器131的非反相输入端in+与供给规定电压的电压源Vr2连接。从电压源Vr2供给的规定电压与向二极管型传感器102的阳极或者阴极供给的、由电压源Vrl供给的规定电压相同。
[0171]斩波时钟信号生成电路105向开关swl?sw4供给规定频率的斩波时钟信号，来进行这些开关swl?sw4的接通断开控制。即，对开关swl至sw4进行控制，以使二极管型传感器102的阴极与电流-电压转换电路103的反相输入端in-连接并且向二极管型传感器102的阳极供给规定电压、或者使二极管型传感器102的阳极与电流-电压转换电路103的反相输入端in-连接并且向二极管型传感器102的阴极供给规定电压。由此，二极管型传感器102的输出电流I被以在正转(I+)与反转(1-)之间交替重复的方式供给到电流-电压转换电路103。
[0172]具体地说，在正转时，将斩波电路104切换为使二极管型传感器102的阴极与电流-电压转换电路103的反相输入端in-连接并且向阳极供给规定电压。另一方面，在反转时，将斩波电路104切换为使二极管型传感器102的阳极与电流-电压转换电路103的反相输入端in-连接并且向阴极供给规定电压。由此，能够将二极管型传感器102的输出电流进行极性切换后输入到电流-电压转换电路103。
[0173]这样，通过在对二极管型传感器102的输出电流进行电流电压转换之前切换二极管型传感器102的输出电流的极性，来以斩波频率对二极管型传感器102的输出电流进行调制后输入到电流-电压转换电路103，被电流-电压转换电路103转换为了电压信号的电压信号被作为二极管型传感器装置101的输出信号输出。
[0174]在二极管型传感器装置101的未图示的后级的运算处理电路中，取切换极性而形成的输出信号的差，基于其结果来得到由二极管型传感器102检测出的输入光检测值，由此能够降低电流-电压转换电路103、斩波电路104等之类的、二极管型传感器装置101所具有的二极管型传感器102的后级电路的DC偏移成分对输入光检测值产生的影响。其结果，能够精度良好地检测输入光。
[0175]另外，由于将二极管型传感器102的输出电流进行极性切换后输入到电流-电压转换电路103，因此能够还降低二极管型传感器102自身的内部电阻的变动等的影响。具体地说，电流-电压转换电路103的反馈电阻132与内部电阻的比会影响偏移，因此当内部电阻变动时电流-电压转换电路103的输出偏移变动，但是由于如上述那样切换了二极管型传感器102的输出电流的极性，因此即使是变动的偏移成分也能够消除。
[0176]图14是表示基于切换极性而形成的红外线传感器的输出信号来运算光电二极管型传感器的输入光检测值的运算处理电路的一例的结构图。
[0177]运算处理电路110例如具备:可变放大电路111，其对由电流-电压转换电路103转换得到的、包含极性已被切换的电压信号的二极管型传感器的输出信号进行放大;采样电路112，其对由可变放大电路111放大后的输出信号进行采样；以及运算部113，其基于由采样电路112采样的输出信号来运算二极管型传感器102的输入光检测值。
[0178]在运算部113中，例如，交替地输入由采样电路112采样的与正转时的光电二极管型传感器1 2的输出电流相应的输出信号和与反转时的二极管型传感器1 2的输出电流相应的输出信号。然后，运算正转时的输出信号与反转时的输出信号之间的差来作为二极管型传感器102的输入光检测值。
[0179]此外，运算部113中的处理并不限于上述的方式，也可以是基于固定期间内的正转时的多个输出信号和反转时的多个输出信号来运算上述的固定期间内的二极管型传感器102的输入光检测值。另外，在基于固定期间内的正转时的多个输出信号和反转时的多个输出信号来运算该固定期间内的二极管型传感器102的输入光检测值的情况下，并不限于交替地切换二极管型传感器102的输出电流的极性的情况。例如，也可以如“正转、正转、反转、反转”那样每两次切换一次极性。只要固定期间内的正转时的输出电流的个数与反转时的输出电流的个数为相同的个数即可，也可以以任意模式切换极性。
[0180]另外，不限于上述的方式，也可以是以下方式:具备采样/保持电路，该采样/保持电路进行在正转时原样输入电流-电压转换电路3的输出电压、在反转时以“-1倍”的增益输入电流-电压转换电路3的输出电压的动作，由此取正转时的输出信号与反转时的输出信号之间的差。
[0181][实施方式5]
[0182]接着，对本发明所涉及的二极管型传感器装置的实施方式5进行说明。首先，对上述的实施方式4的二极管型传感器装置的动作例进行说明。
[0183]图15的(a)、(b)是图12所示的实施方式4的二极管型传感器装置的概念图。
[0184]在此，在实施方式4的二极管型传感器装置101中，如图15的(a)、(b)所示，假定电流-电压转换电路103存在输入偏移电压Vbias的情况。此外，在图15的(a)、(b)中，图15的
(a)表示正转时，图15的(b)表示反转时。另外，在图15的(a)、(b)中，左侧电路示出开关状态，右侧电路是简化了电路结构的图。
[0185]在上述的实施方式4的二极管型传感器装置101中，在电流-电压转换电路103处存在输入偏移电压Vbias的情况下，输入偏移电压Vbias施加在二极管型传感器102的阴极与阳极之间。此时，能够用图16的(a)、(b)所示的等效电路来置换光电二极管型传感器102。此夕卜，图16的(a)是正转时的等效电路，图16的(b)是反转时的等效电路。
[0186]也就是说，能够用恒流源102a、与恒流源102a并联连接的内部电阻102b、以及与恒流源102a和内部电阻102b并联连接的二极管102c来表示二极管型传感器102。
[0187]在对用这种等效电路表示的二极管型传感器102存在光输入的情况下，通过下面的式(13)导出二极管型传感器102的输出电流I。
[0188]I = Il-1d-1r...式(13)[Ο189] 在式(13)中，Il表不由于光输入而产生的电流，Id表不由于输入偏移电压Vbias以逆极性施加而产生的二极管102c的输出电流，Ir表示基于光电二极管型传感器102的内部电阻102b的电阻值Rs和施加于二极管型传感器102的输入偏移电压Vbias而产生的电流。
[0190]通过以下的式(14)来表示式(13)中的Id。
[0191]Id=1X [eXp(qV/kT)-l],.?式(14)
[0192]在式(14)中，1是二极管型传感器102的反向饱和电流，q是二极管型传感器102的电荷量，V是在光电二极管型传感器102的阳极与阴极之间施加的电压(Vbias)，k是玻尔兹曼系数，T是绝对温度。
[0193]通过下面的式(15)来表示式(13)中的Ir。
[0194]Ir = V/Rs…式(15)
[0195]在式(15)中，V是在二极管型传感器102的阳极与阴极之间施加的电压(Vbias)，Rs是内部的并联电阻(内部电阻)的电阻值。
[0196]在此，在图15的(a)、(b)所示的二极管型传感器装置101中，输入级存在包括运算放大器的电流-电压转换电路103的输入偏移(几mV左右)，Vbias由该偏移电压决定。
[0197]当通过斩波电路104对二极管型传感器102进行正向连接(正转)与反向连接(反转)之间的切换(斩波控制)时，Vbias的极性变为反向，因此Id如下所述那样，根据上述的式(14)，Id的大小(电流量)在正向时和反向时不一致。
[0198]正向时的式(14):1d+ = 1 X [exp(qVbias/kT)_l]
[0199]反向时的式(14):1d—= 1X [exp(q(-Vbias)/kT)-1]
[0200]此外，式(13)中的L.依赖于输入光的光量，因此即使通过斩波控制切换连接，电流量也不会发生变化。Is如式(15)所示的那样，即使切换连接，电流量也不会发生变化。
[0201]另外，关于式(13)的Ir，即使通过斩波控制进行切换，Vbias和Rs的值也不会发生变化，因此电流量不变化。
[0202]在此，为了简单而设为不存在光等外部输入的无输入状态(Il= O)来考虑。
[0203]根据电流-电压转换电路103的反馈电阻132的电阻值Rf，通过下面的式(16)来表示电流-电压转换后的输出Vout。
[0204]Vout = (-1D-lR)XRf...式(16)
[0205]因而，正向连接时的Vout+和反向连接时的Vout-如下面的式(17)和式(18)那样。
[0206]Vout+=(-1D+-lR) XRf..?式(17)
[0207]Vout-= (-1d--1r) XRf..?式(18)
[0208]根据式(17)和式(18)可知，正向连接时的Vout+与反向连接时的Vout-之间的差(解调)不为“O”，而作为偏移残留下来(下面的式(19))。这成为残留偏移。
[0209]Vout+-Vout-= (_Id++Id-) XRf^O
[0210]...式(19)
[0211]也就是说，向输出分别输出以由Rf决定的转换增益对式(14)放大后的结果，式
(14)的值在斩波之前和之后发生变化，因此其差被视作偏移成分。
[0212]另外，式(14)包含绝对温度T，因此依赖于温度，其结果，对精度产生影响。因此，在二极管型传感器102的输出电流是几nA?几pA这种微小电流输出的情况下，有时特别是对偏移消除的效果不能够有所期待。
[0213]实施方式5中的红外线传感器实现了上述的偏移消除。
[0214]图17的(a)、(b)是用于说明本发明所涉及的二极管型传感器装置的实施方式5的结构图，是表示红外线传感器的一例的图。
[0215]本实施方式5中的红外线传感器1I与上述的实施方式4中的红外线传感器同样地，具备二极管型传感器102、将二极管型传感器102的输出电流转换为电压的电流-电压转换电路103、以及切换二极管型传感器102的输出电流的极性的斩波电路104，但是该实施方式5中的红外线传感器101的电流-电压转换电路103具备自动调零放大器133和反馈电阻132 (电阻值Rf)。另外，由斩波时钟信号生成电路105控制斩波电路104。
[0216]此外，图17的(a)示出正转时的电路状态，图17的(b)示出反转时的电路状态。
[0217]该自动调零放大器133包括输入偏移小(例如几ΙΟμν以下)的自动调零放大器。自动调零放大器133的反相输入端in-经由斩波电路104而与二极管型传感器102的一端连接，并且在自动调零放大器133的反相输入端in-与输出端out之间连接有反馈电阻132(电阻值Rf)。自动调零放大器133的非反相输入端in+与供给规定电压的电压源Vr2连接。从电压源Vr 2供给的规定电压与向光电二极管型传感器102的阳极或阴极供给的、由电压源Vr I供给的规定电压相同。此外，作为自动调零放大器133，例如能够应用后述的图19中示出的自动调零放大器。
[0218]斩波时钟信号生成电路105向开关swl?sw4供给规定频率的斩波时钟信号，来对这些开关swl?sw4进行接通断开控制，对开关swl至sw4w进行控制以使光电二极管型传感器102的阴极与电流-电压转换电路103的反相输入端in-连接并且向二极管型传感器102的阳极供给规定电压Vrl、或者使光电二极管型传感器102的阳极与电流-电压转换电路103的反相输入端in-连接并且向二极管型传感器102的阴极供给规定电压Vrl。由此，光电二极管型传感器102的输出电流I被以在正转(I+)与反转(1-)之间交替重复的方式供给到电流-电压转换电路103。
[0219]在本实施方式5中，设为电流-电压转换电路103具有输入偏移小的自动调零放大器和反馈电阻的结构。
[0220]因此，输入偏移小。由此，在上述的式(I4)中能够近似为qV/kT?O，因此输出电流I在无输入时能够近似为下面的式(20)。
[0221]I?-1r = -V/Rs...式(20)
[0222]因而，在本实施方式5中，正向连接时的Vout+和反向连接时的Vout-如下面的式
(21)和下面的式(22)所示那样，能够取其差(进行解调)来消除偏移成分。
[0223]Vout+ = _V/Rs...式(21)
[0224]Vout—= _V/Rs...式(22)
[0225]因而，正向连接时的Vout+与反向连接时的Vout—之间的差(解调)能够近似为“O”(下面的式(23))。
[0226]Vout+-Vout-^-V/Rs+V/Rs = 0
[0227]...式(23)
[0228]以上，为了简单而考虑了无输入状态下的电流-电压转换电路103的输出，但是在光输入时也同样能够消除偏移成分。
[0229]例如，在存在光输入的情况下，上述的式(20)成为下面的式(24)。
[0230]I?IL-V/Rs...式(24)
[0231]因而，正向连接时的Vout+和反向连接时的Vout—如下面的式(25)和式(26)那样。
[0232]Vout+ = IL-V/Rs...式(25)
[0233]Vout—= -1l_V/Rs...式(26)
[0234]因而，通过取其差(进行解调)消除偏移成分，能够只取出二极管型传感器102的与输出电流相对应的输出电压(式(27))。
[0235]Vout.-Vout-= 2Il...式(27)
[0236]另外，二极管型传感器102的内部电阻(并联电阻)102b的电阻值Rs存在随时间变化而变动的可能性。该内部电阻102b的电阻值Rs的变动具体地说表现为初级放大器的输出电压的变动，通过增益与放大器的输入偏移电压的积来表示该变动，其中，该增益是由内部电阻102b的电阻值Rs与反馈电阻的比决定的。在本实施方式5中，能够还将由于二极管型传感器12的内部电阻12b的电阻值Rs随时间变化而产生的变动的影响消除。
[0237]如以上那样，通过在电流-电压转换电路103中使用输入偏移电压小的自动调零放大器，能够降低输入光检测值所包含的、二极管型传感器102的输出电流的极性切换(斩波控制)前后的偏移电流成分。能够降低初级的电流-电压转换电路所包含的残留偏移成分，从而能够精度良好地检测输出电流。
[0238]由此，在如图14所示那样在红外线传感器101的后级进行解调的情况(取极性切换前后的差的情况)下，能够降低残留偏移，能够精度良好地检测输入光。
[0239][变形例]
[0240]在上述的实施方式4或实施方式5中，对具备二极管型传感器102、将二极管型传感器102的输出电流转换为电压的电流-电压转换电路103、以及将二极管型传感器102的输出电流进行极性切换后输入到上述的电流-电压转换电路103的斩波电路104的红外线传感器101进行了说明，但是也可以是，对红外线传感器101还设置斩波时钟信号生成电路105。[0241 ]另外，也可以构成如下红外线传感器信号处理IC芯片:在上述的实施方式4或实施方式5中的红外线传感器101中，具备对光电二极管型传感器102的输出电流进行处理的电流-电压转换电路1 3和斩波电路104、向斩波电路104供给斩波时钟信号的斩波时钟信号生成电路105、以及供给规定电压的规定电压生成电路106。
[0242]图18是表示红外线传感器信号处理IC芯片的一例的图，对使用具备自动调零放大器133的实施方式5中的红外线传感器的信号处理部来构成红外线传感器信号处理IC芯片200的情况进行说明。
[0243]如图18所示，红外线传感器信号处理IC芯片200具备:第I输入端子tl，其与二极管型传感器102的阳极连接;第2输入端子t2，其与二极管型传感器102的阴极连接;电流-电压转换电路103，其将二极管型传感器102的输出电流转换为电压;斩波电路104，其将二极管型传感器102的输出电流进行极性切换后输入到上述的电流-电压转换电路103;斩波时钟信号生成电路105，其向斩波电路104的各开关swl?sw4供给斩波时钟信号；以及规定电压生成电路106，其向第I输入端子tl或第2输入端子t2供给规定电压。
[0244]此外，在图18中，对构成了具备斩波时钟信号生成电路105的红外线传感器信号处理IC芯片200的情况进行了说明，但并不是必须在红外线传感器信号处理IC芯片200中具备斩波时钟信号生成电路105。也可以构成为从设置在红外线传感器信号处理IC芯片200外部的斩波时钟信号生成电路105对斩波电路104供给斩波时钟信号。
[0245]电流-电压转换电路103具有自动调零放大器133和反馈电阻132(电阻值Rs)，自动调零放大器133的非反相输入端子被供给规定电压Vr。
[0246]图19是表示红外线传感器信号处理IC芯片中包含的自动调零放大器的具体例的图。
[0247]如图19所示，自动调零放大器133具备主放大器141和调零放大器142，在主放大器141的输出端与反相输入端之间连接有反馈电阻132。另外，主放大器141的反相输入端经由斩波电路104、第I输入端子tl而与二极管型传感器102的阴极连接。主放大器141的调零输入端c经由电容器143接地。
[0248]调零放大器142的输出端经由开关sw8而与主放大器141的调零输入端c连接，并且经由开关sw7而与调零放大器142的调零输入端c连接，还经由开关sw7及电容器144接地。
[0249]调零放大器142的反相输入端经由斩波电路104、第I输入端子tl而与光电二极管型传感器102的阴极连接，并且经由开关SW6、SW5、斩波电路104而与第I输入端子tl或第2输入端子t2连接。调零放大器142的非反相输入端经由开关sw5、斩波电路4而与第I输入端子11或第2输入端子t2连接。
[0250]由规定电压生成电路106生成的规定电压Vr经由开关sw3而被供给到第I输入端子tl或经由开关sw4而被供给到第2输入端子t2，并且经由开关SW5、SW6、开关swl而被供给到第I输入端子tl或经由开关sw5、sw6、sw3而被供给到第2输入端子t2。并且，经由开关sw5而被供给到调零放大器142的非反相输入端子。
[0251]而且，开关swl?sw4基于来自斩波时钟信号生成电路105的斩波时钟信号进行动作，由此通过斩波电路104在将二极管型传感器102相对于电流-电压转换电路103正向连接的状态与将二极管型传感器102相对于电流-电压转换电路103反向连接的状态之间进行切换。即，通过斩波电路104，在将第I输入端子tl与自动调零放大器133的输入端连接并向第2输入端子t2供给规定电压Vr的状态与将第2输入端子t2与自动调零放大器133的输入端连接并向第I输入端子tl供给规定电压Vr的状态之间进行切换。由此，将二极管型传感器102的输出电流进行极性切换后输入到电流-电压转换电路103。
[0252]而且，自动调零放大器133在每个时钟周期内分两个阶段进行动作，在阶段I，只向主放大器141供给向自动调零放大器133输入的输入信号，对主放大器141的调零输入端c施加蓄积于电容器143的电压，同时调零放大器142将自身的调零电压向电容器144施加。在阶段2，利用来自电容器144的调零电压，调零放大器142将向主放大器141的反相输入端子施加的输入电压放大，并向主放大器141的调零输入端c和电容器144供给放大后的电压。
[0253]由此，调零放大器142进行动作使得能够在主放大器141的调零输入端c得到使主放大器141的输入差电压为接近零的数值所需要的电压，主放大器141的偏移被调整为零。
[0254]图20的(a)?(h)是表示示出图19所示的红外线传感器信号处理IC芯片中的自动调零放大器和斩波电路的斩波开关的动作的时序图的图。
[0255]此外，关于斩波电路104的斩波频率与自动调零放大器133的动作频率之间的大小关系，既可以是斩波频率大于自动调零放大器133的动作频率，也可以是斩波频率小于自动调零放大器133的动作频率。
[0256]在图20的(a)?(h)中，图20的(a)?(d)示出斩波电路4的斩波频率〉自动调零放大器的动作频率时的斩波电路104和自动调零放大器133的各开关swl?sw8的动作。
[0257]在图20的(a)?(h)中，图20的(a)示出开关SW1、SW4的动作，图20的(b)示出开关sw2、sw3的动作，图20的(c)示出开关sw5、sw8的动作，图20的(d)示出开关sw6、sw7的动作。
[0258]首先，在自动调零放大器133中，将开关sw5和sw8断开，将开关sw6和sw7接通。该区间与上述的阶段I对应，是调整偏移电压的区间。此外，在阶段I的区间内，将斩波电路104的开关swl、sw4断开，将开关sw2、sw3接通。
[0259]之后，将自动调零放大器133的开关sw5和sw8接通，将开关sw6和sw7断开。该区间与上述的阶段2对应，是保持偏移电压的调整结果的区间，在该区间内，切换斩波电路104的开关swl?sw4来进行斩波驱动。在图20的(a)和(b)中，图示出在与阶段2对应的区间内正转和反转交替重复两次的形式。
[0260]只要正转的次数与反转的次数相同即可，既可以是进行多次斩波驱动的形式，也可以如上述那样以将“进行两次正转、进行两次反转”作为I组且重复多组的方式进行斩波驱动。另外，在进行斩波驱动时，开关swl、sw4和开关sw2、sw3中的哪一组先接通都可以。
[0261]而且，关于重复进行正转和反转的区间内的电流-电压转换电路103的输出信号，利用连接于红外线传感器信号处理IC芯片200的后级的例如图14所示的运算处理电路110中包含的运算部113来求出正转时的输出信号与反转时的输出信号之间的差，由此能够降低二极管型传感器102的输出电阻的差，并且能够还将电流-电压转换电路103等二极管型传感器102的后级电路的DC偏移成分去除。
[0262]因而，优选的是，对斩波电路104进行斩波驱动的斩波频率、自动调零放大器133的动作频率、以及连接于红外线传感器信号处理IC芯片200的后级的例如图14所示的运算处理电路110中包含的米样电路112的米样频率等是同步的。
[0263]之后，当再次成为阶段I的区间时，在自动调零放大器133中，开关SW5、SW8断开，开关sw6、sw7接通，偏移电压被调整。另一方面，斩波电路104的开关swl、sw4为断开，开关sw2、sw3为接通。此外，在图20的(a)?(h)中，在阶段2，在紧挨着切换为阶段I之前，开关swl、sw4为断开，开关sw2、sw3为接通，因此在斩波电路104中，在从阶段2向阶段I切换时，开关swl、sw4维持断开，开关sw2、sw3维持接通。
[0264]在图20的(a)?(h)中，图20的(e)?(h)示出斩波电路104的斩波频率〈自动调零放大器的动作频率时的斩波电路104和自动调零放大器133的各开关swl?sw8的动作。图20的
(6)示出开关8￥1、8￥4的动作，图20的(；0示出开关8￥2、8￥3的动作，图20的(8)示出开关8￥5、sw8的动作，图20的(h)示出开关sw6、sw7的动作。
[0265]首先，在自动调零放大器133中，将开关sw5和sw8断开，将开关sw6和sw7接通。该区间与上述的阶段I对应，是调整偏移电压的区间。
[0266]接着，将开关sw5和sw8接通，将开关sw6和sw7断开。该区间与上述的阶段2对应，是保持偏移电压的调整结果的区间。
[0267]接着，再次将开关sw5和sw8断开并且将开关sw6和sw7接通，从而再次成为阶段I的区间，是调整偏移电压的区间。
[0268]之后，将开关SW5和sw8接通，将开关sw6和sw7断开，从而成为阶段2的区间，保持偏移电压的调整结果。
[0269]另一方面，在斩波电路104中，首先，将开关swl和sw4断开，将开关sw2和sw3接通，从该状态起，在从阶段2向阶段I切换的时刻交替地重复接通和断开。
[0270]然后，在开关swl、sw4接通并且开关sw2、sw3断开时，二极管型传感器102的输出电流被原样输出到电流-电压转换电路103。也就是说，向电流-电压转换电路103输出正转时的输出电流。相反地，在开关swl、sw4断开并且开关sw2、sw3接通时(图19)，光电二极管型传感器102的输出电流被进行极性反转后输出到电流-电压转换电路103。也就是说，向电流-电压转换电路3输出反转时的输出电流。
[0271]然后，利用连接于红外线传感器信号处理IC芯片200的后级的例如图14所示的运算处理电路110中包含的运算部113来求出阶段2的区间内的、正转时的电流-电压转换电路103的输出信号与反转时的电流-电压转换电路103的输出信号之间的差，由此能够降低二极管型传感器102的输出电阻的差，并且能够还将电流-电压转换电路103等二极管型传感器102的后级电路的DC偏移成分去除。
[0272]此外，此时例如设为以下方式:在连接于红外线传感器信号处理IC芯片200的后级的运算处理电路110中包含的采样电路112中，在除阶段I的调整偏移电压的区间以外的区间内进行采样。由此，通过利用后级的运算处理电路110中包含的运算部113来求出差，能够降低二极管型传感器102的输出电阻的差，并且能够还将电流-电压转换电路103等二极管型传感器102的后级电路的DC偏移成分去除。
[0273]此外，在上述的实施方式中，说明了构成对I个二极管型传感器102进行信号处理的红外线传感器信号处理IC芯片200的情况，但是还能够构成对多个二极管型传感器102进行信号处理的红外线传感器信号处理IC芯片200。例如，既可以是与多个光电二极管型传感器102对应地分别具备上述的斩波电路104和电流-电压转换电路103的结构，也可以是利用与二极管型传感器102分别对应的上述的斩波电路104以及一个电流-电压转换电路103来对多个二极管型传感器102进行时分处理的结构。
[0274]另外，还可以是在本实施方式4中具备本实施方式I的虚设保护电路的结构。
[0275]如以上那样，参照特定的实施方式来说明了本发明，但并不是要通过这些说明来对发明进行限定。通过参照本发明的说明，本领域技术人员明确可知所公开的实施方式的各种变形例以及本发明的其它实施方式。因而，应当理解为，权利要求书还涵盖本发明的技術范围以及要旨所包含的这些变形例或实施方式。
[0276]附图标记说明
[0277]1、2、3、4: 二极管型传感器;la、2a、IIa至14a:输入端子(PAD); 3a、15a:公用端子(PAD)； 4-1至4-5:保护电路(ESD保护电路)；5:斩波电路5; 5_1至5_5:斩波开关;6:电流-电压转换电路;6a:放大器;7:虚设保护电路(虚设ESD保护电路)；1:传感器部;20、30:输出电流检测IC芯片；101: 二极管型传感器装置(红外线传感器)；102:光电二极管型红外线传感器；1 2a:恒流源；1 2b:内部电阻；103:电流-电压转换电路；104:斩波电路；1 5:斩波时钟信号生成电路；106:规定电压生成电路；110:运算处理电路；111:可变放大电路；112:采样电路;113:运算部；131:放大器;132:反馈电阻；133:自动调零放大器;200:红外线传感器信号处理IC芯片。
【主权项】
1.一种二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于，具备: 公用端子，其与N个二极管型传感器的一端连接； N个输入端子，其与各所述二极管型传感器的另一端连接； N+1个保护电路，其与所述N个输入端子和所述公用端子连接； 斩波电路，其切换各二极管型传感器的输出电流的极性； 电流-电压转换电路，其将从所述斩波电路输出的输出电流转换为电压；以及 电流供给单元，其对所述电流-电压转换电路的输入供给补偿电流， 其中，N是2以上的整数。2.根据权利要求1所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于， 所述公用端子与所述N个二极管型传感器的阳极连接，其中，N是2以上的整数， 所述N个输入端子与各所述二极管型传感器的阴极连接。3.根据权利要求1所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于， 所述公用端子与所述N个二极管型传感器的阴极连接，其中，N是2以上的整数， 所述N个输入端子与各所述二极管型传感器的阳极连接。4.根据权利要求1?3中的任一项所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于， 所述电流供给单元与所述斩波电路的切换相应地对所述电流-电压转换电路的输入供给所述补偿电流。5.根据权利要求1?4中的任一项所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于， 所述电流供给单元是虚设保护电路。6.根据权利要求5所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于， 还具备开关，该开关与所述斩波电路的切换相应地对是否将所述虚设保护电路与所述电流-电压转换电路的输入连接进行切换。7.根据权利要求5所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于， 还具备开关，该开关与所述斩波电路的切换相应地对是否将所述虚设保护电路与所述输入端子连接进行切换。8.根据权利要求6或7所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于， 所述开关以使所述虚设保护电路与所述电流-电压转换电路的输入电连接的个数在切换输出电流的极性之前和之后为相同的个数的方式对是否将所述虚设保护电路与所述电流-电压转换电路的输入连接进行切换。9.根据权利要求5?8中的任一项所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于， 所述虚设保护电路与所述保护电路相邻配置。10.根据权利要求1?9中的任一项所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于， 以时分的方式对各二极管型传感器的输出电流进行检测，并且在各二极管型传感器的输出电流的检测中，切换输出电流的极性来进行检测。11.根据权利要求1?10中的任一项所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于， 所述斩波电路具有:第I斩波开关部，其与同第I 二极管型传感器连接的第I输入端子连接;第2斩波开关部，其与同第2二极管型传感器连接的第2输入端子连接；以及第3斩波开关部，其与所述公用端子连接， 利用所述第I斩波开关部和所述第3斩波开关部来切换所述第I 二极管型传感器的输出电流的极性， 利用所述第2斩波开关部和所述第3斩波开关部来切换所述第2 二极管型传感器的输出电流的极性。12.根据权利要求1?11中的任一项所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于， 所述公用端子与将各二极管型传感器的阳极彼此连接起来的连接部连接或者与将各二极管型传感器的阴极彼此连接起来的连接部连接。13.一种二极管型传感器装置，其特征在于，具备: 根据权利要求1?12中的任一项所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片；以及 传感器部，其具有N个二极管型传感器，其中，N是2以上的整数。14.根据权利要求13所述的二极管型传感器装置，其特征在于， 所述二极管型传感器是红外线传感器。15.一种二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于，具备: 第I端子，其与二极管型传感器的一端连接； 第2端子，其与二极管型传感器的另一端连接； 电流-电压转换电路，其将所述二极管型传感器的输出电流转换为电压； 斩波电路，其在将所述二极管型传感器相对于所述电流-电压转换电路正向连接的状态与将所述二极管型传感器相对于所述电流-电压转换电路反向连接的状态之间进行切换；以及 规定电压生成电路，其向所述第I端子或所述第2端子供给规定电压。16.根据权利要求15所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于， 所述电流-电压转换电路具有自动调零放大器和反馈电阻。17.根据权利要求15或16所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于， 所述斩波电路在向所述第I端子供给规定电压并将所述第2端子连接在所述电流-电压转换电路的输入端的状态与向所述第2端子供给规定电压并将所述第I端子连接在所述电流-电压转换电路的输入端的状态之间进行切换。18.根据权利要求15?17中的任一项所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于， 所述斩波电路连接在所述第I端子与所述电流-电压转换电路的输入端之间以及所述第2端子与所述电流-电压转换电路的输入端之间。19.根据权利要求15?18中的任一项所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片，其特征在于，在所述电流-电压转换电路的后级具备运算部，该运算部运算所述输出电流的极性正转时的所述电流-电压转换电路的输出电压与所述输出电流的极性反转时的所述电流-电压转换电路的输出电压之间的差。20.一种二极管型传感器装置，其特征在于，具备: 根据权利要求15?19中的任一项所述的二极管型传感器的输出电流检测IC芯片； 二极管型传感器； 第I配线，其将所述二极管型红外线传感器的一端与所述第I端子连接；以及 第I配线，其将所述二极管型红外线传感器的另一端与所述第2端子连接。
【文档编号】H01L27/04GK105899918SQ201580004163
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月7日
【发明人】斋藤徹也, 和田健作
【申请人】旭化成微电子株式会社