专利名称：光探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光强探测器，并且特别涉及具有补偿能力的光探测器。
背景技术：
在光学应用系统中，常常使用光探测器来检测环境光，以将光信号转换成电信号。对于光探测器，灵敏度、频带宽度和动态范围是典型地用来定义光探测器的性能的关键工作参数。光探测器典型地包括光电二极管和其他电路。当光电二极管被照亮时，光电二极管能够探测作为光信号的环境光，并且将此光信号转换成表示环境光的电信号。其他电路能够进一步地处理电信号，以满足来自各种应用的需要。
在常规应用中，使用反向偏置来实现光电二极管。在此情形中，具有反向偏置光电二极管的接收器具有更快的响应。然而，这些光探测器会有一些严重的缺陷，例如增加的漏电流、较大的暗电流和较高的噪声等级。将更大的反向偏压用于反向偏置光电二极管，也会引起增加的噪声等级。而且，由信号处理过程引起的过度噪声，会对用于光探测器的有用增益产生更大的限制。另外，光探测器通常在其输出端上输出电压信号，这会在多个应用中对动态范围产生不利影响。
可以使用轨至轨(rail to rail)放大器来反向偏置光电二极管。然而，轨至轨放大器的使用增加了设计的复杂性。可选地，可以应用常规放大器来反向偏置光电二极管。然而，在此设计中这样来实施需要很合适的参考电压，这会使该设计变得更复杂。所有这些约束会给电路设计增加更多的复杂性，导致死区和功耗的增加。
图1图解说明了具有利用了反向偏压的暗电流补偿的现有技术的光探测器10的结构框图。光探测器10包括两个光电二极管11和11′、两个转移阻抗放大器12和13，以及减法电路14。光探测器10可以从在光电二极管11和11′周围的环境光中接收能量，并在其输出端上产生电压信号。
光电二极管11和转移阻抗放大器12形成了核心级。转移阻抗放大器12包括第一放大器和反馈电阻器。光电二极管11的阳极连接到正电压，而光电二极管11的阴极连接到第一放大器的反相输入端。第一放大器的非反相输入端通过电阻器连接到地。结果获得了光电二极管11的反向偏置。光电二极管11能够产生由光电流和暗电流组成的电流信号。转移阻抗放大器12中的反馈电阻器连接在第一放大器的反相输入端和输出端之间。转移阻抗放大器12能够将来自光电二极管11的电流信号转换成第一电压信号。
光电二极管11和转移阻抗放大器13复制了光电二极管11和放大器12，并且担当一个复制的级。将该复制级置于核心级附近，以使得光电二极管11和11′实质上处于相同的环境中。与光电二极管11不同，光电二极管11′是有屏蔽的，也就是说光电二极管11′不是由环境光照亮。结果，由光电二极管11′仅产生了复制的暗电流。可以由转移阻抗放大器13以与转移阻抗放大器12相同的方式将该复制暗电流转换成第二电压信号。
减法电路14可以从第一电压信号中减去第二电压信号，以消除来自光电二极管11和11′的暗电流分量。最后，减法电路14可以输出输出电压信号，以向不同的负载供电。因此，通过消除暗电流分量，复制级补偿了核心级。由于把精确的复制级嵌入光探测器10，所以需要更多的死区和额外的复制级电路，这也增加了能耗。而且，用于转移阻抗放大器12和13的轨至轨放大器设计给光探测器10增加了更多复杂性。
当在光探测器中的光电二极管处于反向偏置时，上述缺陷和不利条件会对光探测器的性能产生不利影响。因而希望拥有一种设备和方法，以用更小的死区、更低的噪声和更大的动态范围来补偿由光探测器中的光电二极管产生的噪声，并且本发明主要说明这样的设备和方法。
发明内容
在一个实施例中，本发明是一种用于检测环境光的设备。该设备包括光探测器、具有负反馈的转换器、补偿电路和减法电路。该设备还包括放大器。当环境光已被探测到时，光探测器能产生电流。转换器连接到光探测器，并将该电流转换成第一输出信号。补偿电路连接到光探测器和转换器，并产生第二输出信号。减法电路连接到转换器和补偿电路。减法电路能够从第一输出信号中减去第二输出信号，并产生第三输出信号。第三输出信号表示环境光。放大器能够接收第三输出信号、放大该第三输出信号并产生电流信号。
在另一实施例中，本发明是一种用于检测环境光的设备。该设备包括光探测器和具有补偿能力的电路。光探测器能探测环境光并产生第一电流信号。该电路连接到光探测器。该电路能处理第一电流信号并产生表示环境光的第二电流信号。
在又一个实施例中，本发明是一种用于减小由第一光电二极管产生的噪声的方法。该方法包括下述步骤，产生反射环境光的第一电压信号的步骤、产生来自第二光电二极管的第二电压信号的步骤、从第一电压信号减去第二电压信号以减小噪声的步骤，以及通过该减法产生电流信号的步骤。第一光电二极管是零偏置的。第二光电二极管是被屏蔽的。
通过下列示例性实施例的详细描述，本发明益处会变得显而易见，该描述必须连同所附附图来考虑，其中图1是通过反向偏置而具有补偿能力的现有技术的光探测器的结构框图；图2是根据本发明的通过零偏置而具有补偿能力的示例性光探测器的结构框图；图3是根据本发明的零偏置光电二极管的示例性放大器的示图；图4A是根据本发明的一个实施例的转换器的示图；图4B是根据本发明的另一实施例的利用了斩波器稳定性的具有动态偏移量抵消的示例性转换器的示图；图5A是根据本发明的又一个实施例的转换器的原理图；图5B是根据本发明的又一个实施例的利用了自动调零技术的具有动态偏移量抵消的示例性转换器的原理图；图6是图2的减法电路的原理图；图7是图2的放大器的原理图；图8是根据本发明的一个实施例的图2的电压源的原理图；以及图9是连接到图2的光探测器的示例性负载的原理图。
具体实施例方式
本发明提供了具有补偿能力的光探测器，其中的光电二极管是零偏置的，所以该光探测器能够有效地减小由信号处理过程引起的噪声。图2图解说明了具有补偿能力的示例性光探测器100的结构框图。在此实施例中，光探测器100包括如光电二极管110的感光器、转换器120、补偿电路130、减法电路140、放大器150和电压源160。一般将光探测器100描述为具有两个级，前置放大器级和后置放大器级。典型地，前置放大器级被定义为下述光电二极管110的第一放大级，该第一放大级包括转换器120、补偿电路130和减法电路140。后置放大器级被定义为剩余的放大级，该放大级需要将来自光电二极管110的电信号进一步提升到适合信号处理的电平。在光探测器100中，放大器150是后置放大器级。
电压源160连接到光电二极管110的阳极，以供电给光探测器100。例如，如图所示的Vg被用作参考电压。当光电二极管被照亮时，光电二极管110能够探测环境光并产生表示环境光的电流。该电流由光电流和暗电流构成。在此情形中，由暗电流产生的暗电流噪声和如热噪声、约翰逊噪声的其他噪声，会由光电二极管110导入探测器中。
转换器120能够将来自光电二极管110的电流转换成在其输出端上的电压信号。在此实施例中，转换器120可以包括放大器122和反馈电路124。光电二极管110的阳极连接到放大器122的非反相输入端，而光电二极管110的阴极连接到放大器122的反相输入端。反馈电路124连接在放大器122的反相输入端和输出端之间。反馈电路124形成跨过放大器122的输入端的虚拟短路。换而言之，在放大器122的输入端之间的电位差实质上为零。因此，光电二极管110由放大器122零偏置。零偏置光电二极管110可以完全消除由跨过光电二极管110的接点处的电位差引起的漏电流。零偏置光电二极管110可以最小化可能出现的噪声，例如由光电二极管110产生的热噪声和约翰逊噪声。另外，可以使用反馈电路124来改善光探测器100的增益特性。因此，在放大器122的输出端上的电压信号可以包括由光电流产生的有用电压、由暗电流导致的暗电流噪声和其他噪声。来自放大器122的电压信号是参考电压Vg、光电流分量、暗电流分量和其他噪声分量之和，其中光电流分量由光电流产生的信号来定义，暗电流分量由暗电流引起的信号来定义，而其他噪声分量由其他噪声转换的信号来定义。
虽然在图2中图解说明了放大器122和反馈电路124，但是那些本领域技术人员会理解其他元件的组合也能被用来实现从电流信号到电压信号的转换，以及实现对感光器的零偏置。转换器120的其他结构将会在下文中得到更详细地描述。
补偿电路130包括一个被屏蔽的光电二极管110′以及与光电二极管110′并联的阻抗元件132。补偿电路130连接在光电二极管110的阳极和减法电路140之间。被屏蔽的光电二极管110′是复制光电二极管110的。被屏蔽的光电二极管110′担当参考光电二极管，被放在光电二极管110(核心光电二极管)的附近，所以两个光电二极管110和110′实质上都处于相同的环境中。因为光电二极管110′是有屏蔽的，所以仅有暗电流产生，并且仅有暗电流流过阻抗元件132。跨过阻抗元件132的电压由公式(1)给出。因此，补偿电路130能够输出包括暗电流噪声和其他噪声的电压信号，以补偿暗电流和由光电二极管110产生的其他噪声。来自补偿电路130的电压信号是参考电压Vg、暗电流分量和其他噪声分量之和。
V＝R*Id (1)其中V是跨过阻抗元件132的电压，R是阻抗元件132的阻抗，而Id是由有屏蔽的光电二极管110′产生的暗电流。
减法电路140连接到放大器122的输出端和有屏蔽的光电二极管110′的阳极。减法电路140可以接收来自转换器120的电压信号以及来自补偿电路130的电压信号。在减法电路140上，将来自补偿电路130的电压信号从来自转换器120的电压信号中减去。结果，来自光电二极管110的暗电流噪声和其他噪声可以被极大地降低。最终，减法电路140能够在其输出端产生电流。
放大器150能够放大来自减法电路140的电流并在其输出端上产生更大的电流，以驱动不同的外部负载。具有较大阻抗值的电阻器可以连接到放大器150的输出端，以使更大的电流能够被转换成电压信号。该电压信号可以随着连接到放大器150的电阻器的阻抗而变化。因此，可以由放大器150产生更大幅度的电压，以供电给外部负载。换而言之，光探测器100具有更高的动态摆幅。放大器150还能够改善光探测器100的增益特性。
转向图3，示出了零偏置光电二极管的示例性的放大器的示图。在此实施例中，电压源160向光电二极管110和转换器122提供了参考电压Vg。具有负反馈通路的转换器122能够在放大器122的反相输入端和非反相输入端之间创建虚拟的短路。因此，在放大器122的这两个输入端上的电压是相等的，也就是说，跨过光电二极管110的阳极和阴极的电位差实质上等于零。因此实现了对光电二极管110进行零偏置。
图4A图解说明了根据本发明的图2中的转换器120的一个实施例300的结构框图。在此实施例300中，转换器120A包括转移阻抗放大器122A和阻抗反馈网络124A。阻抗反馈网络124A连接在转移阻抗放大器122A的反相输入端和输出端之间，以作为负反馈通路。阻抗反馈网络124A能够通过不同的结构来实现，例如电阻器。那些本领域的技术人员会理解具有阻抗特性的其他元件的组合能够在此用作负反馈路径，而不会背离本发明的精神。
图4B图解说明了转换器120B的另一实施例400的结构框图。转换器120B可以利用斩波器稳定性技术来实现动态偏置抵消。转换器120B包括调制器601、放大器602、解调器603、放大器604和滤波器605。
调制器601连接在图2中的光电二极管110阳极和阴极之间。调制器601能够将来自光电二极管110的如光电流和暗电流的DC信号调制成AC信号。接着，调制器601可以将此AC信号传递至放大器602的输入端。在IC(集成电路)设计中，更小的信号，即偏置电压(Voffset)，通常存在于放大器602的输入端之间。来自调制器601的AC信号和偏置电压可以由放大器602放大，然后由解调器603解调。结果，解调器603能够得到与该偏移量有关的更高频率的AC信号，和与输出与来自光电二极管110的DC信号有关的DC信号。放大器604可以进一步放大来自解调器603的AC信号和DC信号，然后将这些信号传送到输出端。由于与偏置电压有关的AC信号在更高的频率上，所以该AC信号能够被例如滤波器605的低通滤波器滤掉。
图5A展现了图2中的转换器120的另一实施例500的原理图。在此实施例中，转换器120C包括放大器122、滤波器125、电容器126和开关128。转换器120C担当转换积分器。电容器126和开关128形成了负反馈通路。开关128可以在时钟脉冲信号的控制下，在开路状态和闭路状态之间进行工作。在开路状态下，可以在某一指定时间间隔将开关128接通。当开关128运行在开路状态时，集成电容器126复位。而在闭合状态下，可以在另一指定时间间隔将开关128关断，并且集成电容器126由放大器122充电。因此，在放大器122的输出端上将产生锯齿波形。该锯齿波形还由低通滤波器125滤波，以使得在放大器122的输出端上发出平均电压信号。
虽然在图5A仅示出了一个开关和一个电容器，但是在这里的开关和电容器的数量是不受限的。那些本领域的技术人员会理解，可以在此使用任意数量的开关和电容器用于图2中的转换器120，而不会背离本发明的精神。
图5B是图2中的转换器120的另一实施例600的原理图。在此实施例中，转换器120D可以利用自动调零技术来消除偏置电压(Voffset)。转换器120D包括放大器610、四个开关601、603、605和607以及两个电容器602和604。转换器120D用作开关积分器。
在转换器120D中，放大器610具有主反相输入端、辅反相输入端、非反相输入端和输出端。开关601连接在放大器610的主反相输入端和开关607之间。电容器602与开关601并联。开关603连接在放大器610的辅反相输入端和输出端之间。电容器604连接在放大器610的辅反相输入端和地之间。开关605连接在放大器610的主反相输入端和地之间。放大器610的非反相输入端直接连接到地。
放大器610的主反相输入端和非反相输入端担当转换器120D的两个输入端以接收电流，例如来自光电二极管110的光电流和暗电流。作为开关积分器运行的转换器120D具有自动调零相、积分处理相和复位相。工作在自动调零相时，开关601、603和605闭合，而开关607打开。结果，主反相输入端相当于连接到地，所以放大器610是具有辅输入端的单一反馈结构。因此，对放大器610的偏移量采样，然后将其储存在电容器604中。在进行相期间，开关601、603和605打开，而开关607闭合。接着，来自光电二极管110的电流在放大器610的输出端上积分。工作在复位相时，开关601闭合，以重置跨过电容器602的负荷。因此，使用自动调零技术减小了低频噪声，例如偏置电压，从而改善了前置放大器级的性能。
图6图解说明了图2中的减法电路140的原理图700。在原理图700中，减法电路140由两个放大器701和702、两个PMOS晶体管703和704、两个电阻器708和709以及电流镜组成。电流镜包括两个NMOS晶体管705和706。放大器701接收来自图2中的转换器120的电压信号，该电压信号由参考电压、光电流分量、暗电流分量和其他噪声分量组成。类似地，放大器702能够接收来自图2中的补偿电路130的电压信号，该电压信号由参考电压、暗电流分量和其他噪声分量组成。
放大器701、PMOS晶体管703和电阻器707能够组成电压跟随器。因而，与来自转换器120的电压信号相等的电压会被复制到电阻器707。结果，依赖于来自转换器120的电压信号的电流能够流经NMOS晶体管705。换而言之，来自转换器120的电压信号被转换成流经NMOS晶体管705的电流。以相同的方式，来自补偿电路130的电压信号的电流能够流经NMOS晶体管706。对于电流镜，这两个电流的相减能够导致净电流(Io)产生。由于参考电压分量、暗电流分量和其他噪声分量通过相减而消除，所以可以仅由光电流分量来决定净电流。因此，来自电压源160的参考电压和由例如暗电流、温度产生的噪声能够有效地从有用信号——光电流中隔离出来。
图7是图2中的放大器150的一个实施例的原理图。在实施例800中，放大器150由电流镜组成，该电流镜包括两个NMOS晶体管802和804。电流Iin是图6中的净电流Io。电流Iin是由NMOS晶体管804反射得到的，并且以期望的乘法器比例放大，例如M。换而言之，放大器150能够以电流模式运行。流经NMOS晶体管802的电流Iin会在NMOS晶体管802和804的栅极端上产生一电压。NMOS晶体管802和804的栅极端上的电压是NMOS晶体管802的漏电流的平方根，该漏电流由电流Iin确定。因而，放大器150能够以电流模式获得更低的端边电压。而且，放大器150能够改善光探测器100的增益特性，所以能够有效地避免前置放大器级和后置放大器级进入非饱和区。因此，放大器150能够在NMOS晶体管804的源极端上发出电流Iout。
图8是图2中连接到光探测器100的示例性负载的原理图。在一个实施例900中，负载由电阻器902和904以及电容器906组成。电阻器904与电阻器902串联连接，并与电容器906并联。电阻器902和904担当电阻分压器，以按比例降低输出电压，该输出电压的值由公式(2)给出。由于该输出电压由电阻器904的阻抗确定，所以该输出电压会具有更高的动态摆幅。
Vout=R904R904+R902Vss+Iout*R904---(2)]]>
图9是图2中的电压源160的一个实施例1000的原理图。在此实施例中，电压源160由电流源1002以及两个二极管1004和1006组成。因为可以用减法电路140消除参考电压Vg，所以不必在集成电路设计中设置精确的电压。因而，两个二极管1004和1006可以串连连接并且正向偏置，以产生参考电压Vg。
在工作中，当由环境光照亮且被转换器120零偏置时，光电二极管110可以将光信号转换成电信号(电流信号)，该电信号由光电流和暗电流组成，其中光电流与环境光的光强度有关。另外，由于温度和其他因素产生的其他噪声也会被光电二极管110导入。
转换器120能接收来自电压源160的参考电压和来自光电二极管110的电流信号。电流信号包括光电流分量、暗电流分量和其他噪声分量。转换器120能够将电流信号转换成电压信号，该电压信号也包括上述的三个分量。转换器120能将包括参考电压分量、光电流分量、暗电流分量和其他噪声分量的电压信号传输到其输出端上。而且，转换器120可以配备负反馈通路，以改善其增益特性。
为了补偿参考电压分量、暗电流分量和其他噪声分量，提供补偿电路130来实现此补偿能力。补偿电路130可以包括被屏蔽的复制光电二极管110′。因为有屏蔽，所以光电二极管110′仅能够产生暗电流。为了将暗电流转换成电压信号，在此提供了电阻器132。如上所述，有屏蔽的光电二极管110′置于光电二极管110附近，因此也会产生其他噪声分量。从而，补偿电路130能够输出包括参考电压分量、暗电流分量和其他噪声分量的电压信号。暗电流分量等于由电阻器132的阻抗乘以暗电流。选择适当的电阻器132的阻抗，以使来自补偿电路130的暗电流分量等于来自转换器120的暗电流分量。
减法电路140能接收来自转换器120和补偿电路130的电压信号。通过在减法电路140上的减法运算，可以完全抵消参考电压分量、暗电流分量和其他噪声分量。因此，在减法运算后仅有光电流分量会保留。减法电路140能够输出反射光电流的电流信号。因此，该电流信号从前置放大器级传递到后置放大器级，用于更进一步的信号处理。
在后置放大器级，提供放大器150来进一步放大从减法电路140接收的电流信号。放大器150产生放大的电流给外部负载。通过电阻分压器，可以容易地将放大器电流转换成电压，所以光探测器100的动态摆幅得到很大的扩展。另外，放大器150还可以改善光探测器100的增益特性。前置放大器级和后置放大器级能够有利地防止光探测器100中的每个放大器进入非饱和区。
然而，此处已经描述的一些实施例，仅仅是利用了本发明的实施例中的几个，并且在此作为解释性的提出，而不是作为限制。很显然，在本质上不背离由所附权利要求所定义的本发明的精神和范围的条件下，实施对于那些本领域的技术人员将会是容易明白的许多其他实施例是显而易见的。而且，虽然本发明的元件可以用单数描述或者要求，但是复数个也是预期的，除非明确地申明将其限制到单数。
权利要求
1.一种用于检测环境光的设备，其特征在于，所述设备包括感光器，用于当探测到环境光时产生电流；具有负反馈的转换器，该转换器连接到感光器并将该电流转换成第一输出信号；连接到感光器和转换器的补偿电路，该补偿电路产生第二输出信号；以及连接到转换器和补偿电路的减法电路，该减法电路能够从第一输出信号中减去第二输出信号，并产生第三输出信号，其中第三输出信号表示环境光。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括能够接收第三输出信号、放大该第三输出信号并产生电流信号的放大器。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述放大器还包括电流镜。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述感光器是光电二极管。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述跨过感光器的电位实质上为零。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电流还包括光电流和暗电流，该光电流受环境光影响。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述转换器还包括放大器和电阻分压器，所述电阻分压器作为负反馈通路并连接在放大器的反相端和输出端之间。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述转换器还包括串联连接的调制器、放大器和解调器。
9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述转换器还包括放大器、开关、电容器和滤波器，该开关与电容器并联连接，并连接在放大器的反相端和输出端之间，而且放大器的输出端连接到滤波器。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述转换器还包括放大器、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电容器和第二电容器，该放大器具有主反相输入端、辅反相输入端和输出端，其中第一开关连接在放大器的主反相输入端和地之间，第二开关连接在主反相输入端和第三开关之间，第三开关连接在第二开关和放大器的输出端之间，且第四开关连接在放大器的辅反相输入端和输出端之间，其中第一电容器连接在主反相输入端和第三开关之间，且第二开关连接在辅反相输入端和地之间。
11.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述补偿电路还包括并联连接的复制同样的感光器和电阻器，该复制感光器是被屏蔽的。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述复制感光器能够产生暗电流。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，由补偿电路产生的第二输出信号具有一个值，该值由暗电流和电阻器来确定。
14.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述减法电路还包括两个电压跟随器和一电流镜，以减小由感光器产生的噪声，两个电压跟随器中的每一个都连接到电流镜。
15.一种用于检测环境光的设备，其特征在于，所述设备包括用于探测环境光的感光器，该感光器产生第一电流信号；以及具有补偿能力的电路，该电路连接到感光器，该电路能处理第一电流信号并产生表示环境光的第二电流信号。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述感光器是光电二极管。
17.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述跨过感光器的电位实质上为零。
18.如权利要求15所述的设备，其特征在于，由感光器产生的第一电流信号还包括光电流和暗电流，该光电流信号反射环境光。
19.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述电路还包括具有负反馈的转换器，该转换器连接到感光器并将第一电流信号转换成第一输出信号；连接到感光器和转换器的补偿电路，该补偿电路产生第二输出信号；连接到转换器和补偿电路的减法电路，该减法电路能够从第一输出信号中减去第二输出信号，并产生第三输出信号，其中第三输出信号表示环境光；以及连接到减法电路的放大器，该放大器能够接收第三输出信号、放大该第三输出信号并产生第二电流信号。
20.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述转换器还包括放大器和电阻分压器，该电阻分压器作为连接在放大器的反相输入端和输出端之间的负反馈通路。
21.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述转换器还包括串联连接的调制器、放大器和解调器。
22.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述转换器还包括放大器、开关、电容器和滤波器，该开关与电容器并联连接，并连接在放大器的反相端和输出端之间，而且放大器的输出端连接到滤波器。
23.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述转换器还包括放大器、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电容器和第二电容器，该放大器具有主反相输入端、辅反相输入端和输出端，其中第一开关连接在放大器的主反相输入端和地之间，第二开关连接在主反相输入端和第三开关之间，第三开关连接在第二开关和放大器的输出端之间，且第四开关连接在放大器的辅反相输入端和输出端之间，其中第一电容器连接在主反相输入端和第三开关之间，且第二开关连接在辅反相输入端和地之间。
24.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述补偿电路还包括并联连接的复制感光器和电阻器，该复制感光器是被屏蔽的并产生了暗电流，且其中由补偿电路产生的第二输出信号具有一个值，该值由暗电流和电阻器来确定。
25.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述减法电路还包括两个电压跟随器和一电流反射镜，以减小由感光器产生的噪声，两个电压跟随器中的每一个都连接到电流镜。
26.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述放大器还包括电流镜。
27.一种用于减小由第一感光器产生的噪声的方法，其特征在于，包括下述步骤产生反射环境光的第一电压信号的步骤，第一感光器是零偏置的；产生来自第二光电检波器的第二电压信号的步骤，第二感光器是被屏蔽的；从第一电压信号中减去第二电压信号以减小噪声的步骤；以及通过该减法运算产生电流信号的步骤。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，还包括放大电流信号的步骤。
29.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述产生第一电压信号的步骤还包括产生表示在感光器周围的环境光的电流的步骤；以及将该电流转换成第一电压信号的步骤。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述电流包括光电流和暗电流。
31.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述产生第二电压的步骤还包括在第二感光器上产生暗电流的步骤；以及产生基于暗电流的第二电压信号的步骤。
全文摘要
本发明是一种具有补偿能力的光探测器。该光探测器包括感光器、转换器、补偿电路、减法电路和放大器。感光器能检测环境光，产生代表环境光的电流信号，并且传递此电流信号至转换器。转换器能将该电流信号转换成第一电压信号。补偿电路包括被屏蔽的光电二极管和电阻器，并产生合适的第二电压信号。减法电路能够从第一电压信号中减去第二电压信号，并产生一电流信号，该电流信号只是取决于环境光。放大器能放大该电流信号并产生更大的电流信号给外部负载。
文档编号G01J1/02GK1945240SQ20061014067
公开日2007年4月11日 申请日期2006年9月29日 优先权日2005年10月3日
发明者彭加, 林中, 王兴业 申请人:美国凹凸微系有限公司