一种应用于鼠标设备的光电转换电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种应用于鼠标设备的光电转换电路。
【背景技术】
[0002] 现有的光电转换电路一般是采用CMOS图像传感技术单纯的进行光电转换或者是 采用并联转换ADC模块。而单纯地采用CMOS图像传感技术进行光电转换，未考虑到光电信 号之间的线性转换问题，在非线性区导致光信号不能有效地转换为电信号；且输出电信号 强度较弱，需经放大后并进行数模转换再运用于数字系统中。采用并联转换ADC模块虽然 能够提高模数转换的速度，但是其占用面积大，成本高。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种应用于鼠标设备的光电转换电路，该电路能够克服背景 技术中的问题，能够适应不同的采样电压幅值，实现了将光信号线性的转换为数字信号。
[0004] 为了解决上述至少一个技术问题，本发明所采用的技术方案是一种应用于鼠标设 备的光电转换电路，包括ro管阵列模块、缓冲放大模块和ADC模块，其特征是：所述的ro管 阵列模块的行列选通信号由外围的时序产生电路提供，ro管阵列模块的输出端连接缓冲放 大模块的输入端，缓冲放大模块的输出端连接ADC模块的输入端，缓冲放大模块的输出端 与外围的DSP连接，外围的DSP控制时序产生电路工作；其中，所述的ro管阵列模块中包括 恒流源电路和光电线性转换电路，所述恒流源电路输出恒定电流给光电转换电路，光电转 换电路将光信号线性的转换为数字信号；所述的缓冲放大模块包括译码电路、列电阻和运 算放大电路；所述的ADC模块包括运算放大器、译码器、多个比较器以及多个电阻。
[0005] 优选的：所述的ro管阵列模块具体包括9个NMOS管，其中有三个NMOS管构成电 流镜，另外有两个NMOS管构成的恒流源，其余的四个NMOS管构成光电线性转换电路，所述 的恒流源为光电线性转换电路提供恒定电流。
[0006] 所述的缓冲放大模块中的译码电路具体是由一 3线-8线译码器构成，所述的两个 运算放大电路分别对应的是两个运算放大器，一个运算放大器是电压跟随器，另一个运算 放大器是同向比例运算放大器，所述的列电阻包括两个端点A端和B端，还包括两个端点之 间的可调节的C端；所述电压跟随器的输出端接列电阻的B端；所述同向比例运算放大器 的正向输入端接ro管阵列模块的输出，反向输入端通过3线-8线译码器间接接到列电阻 的C端，其输出端与ADC模块连接。
[0007] 所述的ADC模块具体是由一个运算放大器，两个译码器，R0~R17、R21~R27共25个 电阻，A1~A27共27个比较器构成的；其中两个译码器对应二级模数转换，电阻R0~R17依 次串联连接，电阻RO的另一端与运算放大器的反向输入端连接，电阻R17的另一端接地，电 阻R1~R16的负极端分别对应连接A1~A16的反向输入端，A1~A16的正向输入端与同向比例 运算放大器的输出端连接，A1~A16的输出连接第一个译码器的输入，第一个译码器输出数 字信号的高四位；所述R21~R27依次串联连接，R21的另一端和R27的另一端分别与第一个 译码器的输出端连接，电阻R21~R27的负极端分别对应连接A21~A27的反向输入端连接， A21~A27的正向输入端与同向比例运算放大器的输出端连接，A21~A27的输出端连接第二 个译码器的输入端，第二个译码器输出数字信号的低三位。进一步优选的是：电阻R1~R16 的阻值相等，电阻R21~R27的阻值相等。
[0008] 本发明的有益效果是：本发明的ro管阵列模块中增加了恒流源电路能够将光信 号线性的转换为数字信号，并且可以适应不同的采样电压幅值，即适应不同的光电流特性， 增强了光电鼠标的光电性能；同时缓冲放大模块和ADC模块将ro管阵列模块输出的电信号 放大后有效的限定在ADC模块模拟电位输入范围内，即可以将变化的光信号没有遗漏的全 部转换成数字信号；另外ADC电路采用二级转换，不仅能够达到模数转换速度要求，而且有 效地减少了占用面积，减少了成本。
【附图说明】
[0009] 图1，本发明的电路连接外围结构的示意框图； 图2,一种实现图1中ro管阵列模块的内部原理图； 图3,图2的工作时序图； 图4, 一种实现图1中缓冲放大模块的原理图； 图5, 一种实现图1中ADC模块的原理图； 图6,本发明的一种偏置电流产生电路。
【具体实施方式】
[0010] 下面结合附图以及优选的方案对本发明的【具体实施方式】以及工作原理做进一步 的说明。
[0011] 如图1所示，是本发明的电路连接外围结构的示意框图，该图表示了将本发明的 转换电路应用到具体电路中的原理图。该图的工作原理是：ro管阵列模块将光信号转换为 电信号，经过缓冲放大模块放大后，电信号又通过ADC转换模块转换成数字信号输入到外 围结构DSP中，DSP和MCU通过串行总线接口，接收MCU的设置指令并向MCU发送位移信息 数据，同时DSP还控制时序产生电路工作，接收并处理ADC转换模块转换出来的数据，时序 产生电路主要由触发器构成，产生有规律的ro阵列行列选通信号对24*24的ro管逐个进 行状态读出。
[0012] 如图2所示，是一种实现图1中ro管阵列模块的内部原理图，也就是ro信号的读 出原理图，图中包含有9个NMOS管，分别是N1~N9,图中电流IBl、IB2由BIAS_AMP缓冲放 大模块提供，通过N7、N8、N9三个NMOS管构成的电流镜为信号提供恒定电流，通过改变 电流的大小，可以调节W3电位的充放电速度。光电信号的采样和放大分两个循环过程：曝 光后采样和复位后放大。N3、M两个NMOS管构成恒流源，RST信号先为高电平，管的负 极电压Wl的电位被充电到比VDDA低一个NMOS管阈值电压，设η管的开启电压为Vthn，则 Wl点的电压约为：「釋1) ;然后RST信号从高电平变为低电平，DSP控制 外部LED点亮一段时间（约8 μ s~190 μ s，由DSP自动调节)，进行曝光采样，这段时间内 管阵列模块中的DIODE二极管受到外部LED的光照放电，放电的程度和光照时间和强度有 关。此时SEL，SELl被拉为高电位，N2, N5选通，Nl起电压跟随器的作用，C2右极板W4的 电位被拉为VREF，Wl的电位随着ro管放电电位下降，假设放电期间Wl电位下降了 Δ VI， 则此时C2左极板W3的电压值为：? g ，此时C2左极板的电压 为V (W3)，右极板的电压VREF，接下来SELl被拉为低电位，SEL2被拉为高电位，同时RST信 号变为高电平，Wl电位被拉高，上升了 AV1，W2，W3的电位随着Wl的电位也被拉高了 AV， 复位后W3的电压值为s ΓΡΙΜ) ? ：2乂顯斑，则C2右极板W4的电位也从VREF上升 了 AV，VOUT随W4的电位同时也上升了 AV。
[0013] 由上述分析可知，Ν3、M需工作在饱和区，为电路提供恒定电流I，通过改变电流 的大小，可改变电容充放电速度，从而适应不同的采样电压的幅值，Nl、Ν2需工作在线性放 大区，使AV与AVl保持线性关系，VOUT线性的反映出Wl电位的变化。
[0014] 对应图2中的工作时序图，如图3所示，Tl时RST为高电位，将Wl拉至高电位；Τ2 时LED为低电位时，二极管接受光照进行放电，W2电位保持放电后低电位，T2时间受DSP 调节；放电结束后T3时，SEL为高电位，将W2低电位传递至W3，W3电位为放电后低电位，同 时，SELl拉高，W4电位被拉为VREF;随后T4时，RST重新为高电位，Wl电位被拉高，W3电位 跟随Wl被拉高，同时SELl为低，W4点释放，电位将跟随W3, SEL2为高电位，VOUT跟随W4， 由于各像素的电压依次进行ADC转换，T4时间最小为I. 7us，最大为6uS，至此一个周期结 束。
[0015] 如图4所示，是一种实现图1中缓冲放大模块的原理图，偏置电流产生电路中 输出电流111