积分电路及接近检测芯片的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及模拟信号电路领域，具体涉及一种积分电路及一种接近检测芯 片。
【背景技术】
[0002] 接近检测芯片可以检测一个物体的存在，以及该物体距离该接近检测芯片的远 近。接近检测芯片的应用领域十分广泛，如速度探测、自动水龙头的人手探测、传送带上物 体的自动计数或检查，以及打印机的纸边缘检测等。
[0003] 光电式的接近检测芯片在检测目标物体时，首先向目标物体发射检测光（通常为 红外光），然后通过光电二极管检测目标物体反射回的检测光的强度。光电二极管经光照射 后产生光电流，光电流的强度与目标物体距离接近检测芯片的距离成反比，目标物体越近， 光电流越强，目标物体越远，光电流越弱。
[0004] 但在实际应用中，照射到光电二极管上的不仅是目标物体反射回来的检测光，还 包括环境光（如阳光、灯光等）。环境光的干扰严重影响接近检测芯片的精度以及对目标物 体距离的判断。 【实用新型内容】
[0005] 有鉴于此，本实用新型提出了一种积分电路及基于所述积分电路的接近检测芯 片，可以有效地消除环境光的干扰分量，提高接近检测芯片的精度，不仅适用于目标物体距 离较近的情况，还适用于物体距离较远的情况。
[0006] 第一方面，本实用新型提出了一种积分电路，具有输入端和输出端，所述积分电路 包括：第一运算放大器，具有同相输入端、反相输入端和输出端，所述第一运算放大器的同 相输入端接地；第二运算放大器，具有同相输入端、反相输入端和输出端，所述第二运算放 大器的同相输入端接地，所述第二运算放大器的输出端为所述积分电路的输出端；第一开 关，连接在所述第一运算放大器的反相输入端和所述积分电路的输入端之间；第五开关，连 接在所述第二运算放大器的反相输入端和所述积分电路的输入端之间；第三开关，连接在 所述第一运算放大器的输出端和中间端之间；第一电容，连接在所述第一运算放大器的反 相输入端和所述中间端之间；第四开关，连接在所述第二运算放大器的反相输入端和所述 中间端之间；第二开关，连接在所述第一运算放大器的反相输入端和所述第一运算放大器 的输出端之间；第二电容，连接在所述第二运算放大器的反相输入端和所述第二运算放大 器的输出端之间；所述第一开关至第五开关在控制信号的控制下闭合或断开，使得所述积 分电路在第一模式对输入电流进行第一次积分，在第二模式对所述输入电流进行第二次积 分并减去第一次积分的结果。
[0007] 优选地，所述积分电路经过一个所述第一模式和第二模式后的输出电压为：
;中，to和tl分别为所述第一模式的开始时刻和结束时 亥lj，tl和t2分别为所述第二模式的开始时刻和结束时刻，C2为所述第二电容的电容值，i(t)为所述输入电流。
[0008] 优选地，所述积分电路还包括：第六开关，连接在所述第一运算放大器的反相输入 端和所述第一运算放大器的输出端之间；第七开关，连接在所述第一运算放大器的输出端 和所述中间端之间；第八开关，连接在所述第二运算放大器的反相输入端和所述第二运算 放大器的输出端之间；所述第六开关、第七开关和第八开关在第四模式下闭合，在所述第一 模式、第二模式、第三模式下断开，所述积分电路在每个检测周期的采样阶段开始前处于所 述第四模式。
[0009] 第二方面，本实用新型提出了一种接近检测芯片，用于检测目标物体的远近，包 括：光电二极管；发光二极管，用于发射检测光；积分电路，所述积分电路包括：第一运算放 大器，具有同相输入端、反相输入端和输出端，所述第一运算放大器的同相输入端接地；第 二运算放大器，具有同相输入端、反相输入端和输出端，所述第二运算放大器的同相输入端 接地，所述第二运算放大器的输出端为所述积分电路的输出端；第一开关，连接在所述第 一运算放大器的反相输入端和所述积分电路的输入端之间；第五开关，连接在所述第二运 算放大器的反相输入端和所述积分电路的输入端之间；第三开关，连接在所述第一运算放 大器的输出端和中间端之间；第一电容，连接在所述第一运算放大器的反相输入端和所述 中间端之间；第四开关，连接在所述第二运算放大器的反相输入端和所述中间端之间；第 二开关，连接在所述第一运算放大器的反相输入端和所述第一运算放大器的输出端之间； 第二电容，连接在所述第二运算放大器的反相输入端和所述第二运算放大器的输出端之 间；所述第一开关至第五开关在控制信号的控制下闭合或断开，使得所述积分电路在第一 模式对输入电流进行第一次积分，在第二模式对所述输入电流进行第二次积分并减去第一 次积分的结果；模数转换器，用于将所述积分电路的输出信号转换为数字信号；控制电路， 用于产生所述接近检测芯片的多个时序时钟信号，使得所述积分电路在不同模式间切换。
[0010] 优选地，所述发光二极管为红外发光二极管。
[0011] 优选地，所述积分电路还包括：第六开关，连接在所述第一运算放大器的反相输入 端和所述第一运算放大器的输出端之间；第七开关，连接在所述第一运算放大器的输出端 和所述中间端之间；第八开关，连接在所述第二运算放大器的反相输入端和所述第二运算 放大器的输出端之间；在所述第一模式和第二模式，所述第六开关、第七开关、第八开关断 开。
[0012] 优选地，所述积分电路经过一个所述第一模式和第二模式后的输出电压为： 其中，C2为所述第二电容的电容值，所述积分电路处于所述第一模式和第 二模式的时间分别为T，h为所述光电二极管在所述第一模式时产生的光电流，i2为所述光 电二极管在所述第二模式时产生的光电流。
[0013] 本实用新型提出了一种积分电路以及接近检测芯片，可以有效地消除环境光的干 扰分量，使得当物体接近时能更精确地判断物体的距离，本实用新型提出了一种积分电路 以及接近检测芯片还具有线路结构简单的特点，不仅适用于物体距离较近的情况，还适用 于物体距离较远的情况。
【附图说明】
[0014] 通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目 的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0015] 图1为接近检测芯片的系统原理示意图；
[0016] 图2为本实用新型第一实施例的积分电路的电路图；
[0017] 图3为本实用新型第二实施例的积分电路的电路图；
[0018] 图4a_4b为本实用新型第二实施例的积分电路的时序图
[0019] 图5为本实用新型第三实施例的接近检测芯片的结构图；以及
[0020] 图6为本实用新型第三实施例的接近检测芯片的工作时序图。
【具体实施方式】
[0021] 以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施 例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。此外，本领域普 通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘 制的。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的"包括"、"包含"等类似词 语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是"包括但不限于"的含义。 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"第一"、"第二"等仅用于描述目的，而不能理 解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，"多个"的含义 是两个或两个以上。
[0022] 图1为接近检测芯片的系统原理示意图。接近检测芯片包括红外发光二极管、光 电二极管以及积分电路。红外发光二极管向物体发射红外光，光电二极管检测被物体反射 的红外光，在实际应用中，光电二极管还会检测到环境光中的红外光。光电二极管在反射光 和环境光的照射下产生光电流，流入积分电路，积分电路对光电流进行积分，积分电路输出 结果的大小同物体距离接近检测芯片的距离成反比。
[0023] 图2为本实用新型第一实施例的积分电路的电路图，第一实施例的积分电路包 括：第一积分模块100、第二积分模块200、开关S1、开关S2以及开关S3。其中，第一积分模 块100包括：第一运算放大器Opaml、第一电容C1、开关S4以及开关S5 ;第二积分模块200 包括：第二运算放大器0pam2以及第二电容C2。在图2中，将第一积分模块100的输出端 记作中间端m。
[0024] 第一运算放大器Opaml具有同相输入端、反相输入端和输出端，第一运算放大器 Opaml的同相输入端接地；第二运算放大器0pam2具有同相输入端、反相输入端和输出端， 第二运算放大器0pam2的同相输入端接地，第二运算放大器0pam2的输出端作为积分电路 的输出端。
[0025] 开关S1连接在第一运算放大器Opaml的反相输入端和积分电路的输入端之间；开 关S2连接在第二运算放大器0pam2的反相输入端和积分电路的输入端之间；开关S5连接 在第一运算放大器Opaml的输出端和中间端m之间；开关S3连接在第二运算放大器Opaml 的反相输入端和中间端m之间；开关S4连接在第一运算放大器Opaml的反相