本发明是关于电子电路的
技术领域：
：，尤指一种具光二极管漏电流补偿功能的环境光感测电路。
背景技术：
：：随着智能型手机的高度发展，手机已经不再是一个简单的通信工具；尤其，在扩增实境(augmentedreality,ar)与虚拟现实(virtualreality,vr)技术被广泛地应用至智能型手机之后，智能型手机俨然成为人们日常生活所不可或缺的电子产品。智能型手机内部配置有几种基本传感器，包括：指纹传感器、环境光传感器(ambientlightsensor)、距离传感器(proximitysensor)、重力传感器(g-sensor)、加速度传感器(accelerometersensor)、磁(场)传感器(magnetismsensor)、陀螺仪(gyroscope)、全球定位系统(globalpositioningsystem,gps)。请参阅图1，显示苹果的智能型手机的上视图。如图1所示，环境光传感器13’与距离传感器12’通常整合为一个光学感测模块；其中，距离传感器12’用以检测物体与手机1’的听筒14’的距离，环境光传感器13’则是用以感测外界光线的亮暗程度。当使用者的耳朵靠近听筒14’时，距离传感器12’即通知处理器关闭手机1’的屏幕，避免用户讲电话的时脸部误触屏幕。另一方面，在使用者使用手机1’的过程中，环境光传感器13’实时地感测环境光的强度，使得处理器可根据环境光的强度变化而实时性地手机1’的屏幕的背光强度。请继续参阅图2，显示环境光传感器的电路架构图。如图2所示，现有的环境光传感器13’包括：包括一硅基板131’、一第一扩散区132’、一第二扩散区133’、与一金属遮盖134’的一光感测单元与一运算单元135’；其中，第一扩散区132’与硅基板131’组成一第一光二极管，且第二扩散区133’与硅基板131’组成一第二光二极管。当环境光传感器13’运作时，第一光二极管会接收外界射入的环境光(例如太阳光)并产生对应的第一光电流i1’。同时，虽然第二光二极管因受到金属遮盖134’的遮蔽而无法接收环境光，第二光二极管仍旧会随着外界温度变化而产生对应的第二光电流i2’。值得说明的是，所述第二光电流i2’即为第二光二极管的漏电流(leakagecurrent)，在环境光感测的应用上也称为暗电流(darkcurrent)。另一方面，由于第一扩散区132’与第二扩散区133’具有相同的面积，因此，就半导体物理的理论上，第一光二极管与第二光二极管会产生相同的漏电流。是以，只要利用运算单元135’对第一光电流i1’与第二光电流i2’执行减法运算，便可以获得经过漏电流补偿的一输出电流iout’。如熟悉集成电路设计的工程师所熟知的，一颗光二极管的电路面积约为一颗金氧半场效晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor,mosfet)的电路面积的200,000倍。可想而知，即使现有的环境光传感器13’提供了第一光电流i1’的漏电流补偿方案，现有的环境光传感器13’仍不够完美，其至少显现出电路面积过大与制造成本过高的缺点。有鉴于此，本案的发明人极力加以研究发明，而终于研发完成本发明的一种具光二极管漏电流补偿功能的环境光感测电路。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种具光二极管漏电流补偿功能的环境光感测电路。不同于现有的环境光传感器显现出电路面积过大与制造成本过高的缺点，本发明提出具有小电路面积与低制造成本的一种具光二极管漏电流补偿功能的环境光感测电路，其由一温度感测单元、一微处理单元、一电流转换单元、与一查表单元所组成。于本发明的电路设计中，微处理单元可根据环境温度而自查表单元之中查询获得对应于第一光二极管所产生的一第一暗电流的一参考值；进一步地，根据该参考值，电流转换单元便可以利用其内部的可调整放大倍率(gain-tunable)的主动式放大电路对第二光二极管所产生的一第二暗电流执行一电流转换处理，使其值趋近于该第一暗电流。同时，本发明又利用节点电路的设计，使得放大后的第二暗电流与第一光二极管的输出电流自动地进行减法运算后，最终微处理单元可以顺利地接收经漏电流补偿处理后的输出电流。为了达成上述本发明的主要目的，本案的发明人首先提供所述具光二极管漏电流补偿功能的环境光感测电路的一实施例，用以电性连接一光感测单元以读取该光感测单元所输出至少一光电流，并对该至少一光电流执行一电流补偿处理；其中，所述光感测单元包括至少一个第一光二极管、至少一个第二光二极管、以及用以提供遮光效果予该至少一个第二光二极管的一遮盖，且该第二光二极管的电路面积小于第一光二极管的电路面积；并且，所述环境光感测电路的实施例包括：一温度感测单元，用以量测一环境温度；一微处理单元，电性连接该温度传感器；一电流转换单元，电性连接该第一光二极管与该第二光二极管，并具有可调整放大倍率(gain-tunable)的一主动式放大电路；以及一查表单元，耦接于该微处理单元与该电流转换单元之间；其中，根据该温度感测单元所测得的该环境温度，该微处理单元自该查表单元之中获得对应于该第一光二极管所产生的一第一暗电流的一参考值；其中，根据自该查表单元之中所获得的该参考值，该电流转换单元利用该主动式放大电路对该第二光二极管所产生的一第二暗电流执行一电流转换以放大该第二暗电流，使其趋近于该第一暗电流。附图说明图1显示苹果的智能型手机的上视图；图2显示环境光传感器的电路架构图；图3显示本发明的一种具光二极管漏电流补偿功能的环境光感测电路的电路配置图；图4显示本发明的具光二极管漏电流补偿功能的环境光感测电路的电路架构图；图5显示温度相对于暗电流的数据曲线图；图6显示温度相对于第一暗电流与第二暗电流比值的数据曲线图；图7a与图7b显示环境光感测电路的运行控制方法的流程图。其中，附图标记为：<本发明>1环境光感测电路2光感测单元21第一光二极管22第二光二极管23遮盖24硅基板25第一扩散区26第二扩散区11微处理单元10温度感测单元12电流转换单元13查表单元sw1第一切换单元sw2第二切换单元15第一偏压维持单元16第二偏压维持单元112处理器111模拟/数字转换器qamp信号放大晶体管q1第1晶体管q2第2晶体管q3第3晶体管q4第4晶体管qu上方晶体管ql下方晶体管op1第一比较器op2第二比较器idark(temp)第二暗电流idark’(te经电流转换后的第二暗电流ilight输出电流ilux经漏电流补偿处理后的输出电流s1～s5方法步骤s6～s8方法步骤<现有>1’手机13’环境光传感器12’距离传感器14’听筒131’硅基板132’第一扩散区133’第二扩散区134’金属遮盖135’运算单元i1’第一光电流i2’第二光电流iout’输出电流具体实施方式请参阅图3，显示本发明的一种具光二极管漏电流补偿功能的环境光感测电路的电路配置图。并且，请同时参阅图4，显示本发明的具光二极管漏电流补偿功能的环境光感测电路的电路架构图。如图3与图4所示，本发明的具光二极管漏电流补偿功能的环境光感测电路1(下简称环境光感测电路1)用以电性连接一光感测单元2以读取该光感测单元2所输出至少一光电流，并对该至少一光电流执行一电流补偿处理。其中，所述光感测单元2包括至少一个第一光二极管21、至少一个第二光二极管22、以及用以提供遮光效果予该至少一个第二光二极管22的一遮盖23。不同于现有技术的环境光传感器13’(如图2所示)包括具有相同面积的第一光二极管与第二光二极管，于本发明的环境光感测电路1的设计中，第二光二极管22的电路面积小于第一光二极管21的电路面积。因此，于进行环境光感测电路1的电路设计之时，可先于一既定的电路面积上规划出第一光二极管21的电路面积(layoutpatternforfirstphotodiode)，接着再利用剩下的电路面积(redundancyarea)规划出第二光二极管22的电路面积，称为dummylayoutpattern。如图3所示，第一扩散区25与硅基板24组成一第一光二极管21，且第二扩散区26与硅基板24组成一第二光二极管22。于此，必须补充说明的是，所指第一光二极管21与第二光二极管22并非限制于单一组件，也可以是一个光二极管阵列，增加环境光感测的效果。继续地参阅图3与图4。本发明的环境光感测电路1于电路架构上包括：一温度感测单元10、一微处理单元11、一电流转换单元12、一查表单元13(lookuptable,lut)、一第一切换单元sw1、一第二切换单元sw2、一第一偏压维持单元15、以及一第二偏压维持单元16。其中，电流转换单元12电性连接该第一光二极管21与该第二光二极管22，且该温度感测单元10电性连接至该微处理单元11，用以量测一环境温度。并且，微处理单元11进一步耦接查表单元13与电流转换单元12，使得查表单元13介于微处理单元11与电流转换单元12之间。如此配置，根据温度感测单元10所测得的环境温度，该微处理单元11可以自查表单元13之中查询得到对应于该第一光二极管21所产生的一第一暗电流(darkcurrent)的一参考值；并且，电流转换单元12基于该参考值而对该第二光二极管22所产生的一第二暗电流执行一电流转换，使得该第二暗电流的值趋近于该第一暗电流。值得说明的是，为了区分环境光感测电路1的校正模式(或称漏电流补偿模式)与正常工作模式，本发明特别将第一切换单元sw1耦接于该温度感测单元10与该微处理单元11的一模拟/数字转换器111之间，并同时将第二切换单元sw2耦接于第一光二极管21与该模拟/数字转换器111之间。当该第一切换单元sw1被切换至短路且该第二切换单元sw2被切换至开路时，所述环境光感测电路即进入一校正模式；相反地，当该第一切换单元sw1被切换至开路且该第二切换单元sw2被切换至短路时，所述环境光感测电路即进入一正常工作模式。于校正模式下，模拟/数字转换器111首先将温度感测单元10输出的一温度感测信号转换成一数字化温度感测信号；接着，包括一有限状态机器(finitestatemachine,fsm)的处理器112于接收该模拟/数字转换器111所输出的一数字化温度感测信号之后即对应地输出一状态信号至该查表单元13，进而自该查表单元13之中获得对应于该第一光二极管21所产生的一第一暗电流(darkcurrent)的一参考值。进一步地，基于该参考值，该电流转换单元12会被进行适当的设定，以便于对第二光二极管22所产生的第二暗电流执行电流转换处理。可以推论得知的是，由于第二光二极管22的电路面积小于第一光二极管21的电路面积，因此第二光二极管22产生的第二暗电流必定小于第一光二极管21的第一暗电流。请参阅图5，显示温度相对于暗电流的数据曲线图。其中，曲线a为第一光二极管21的暗电流数据，且曲线b为第二光二极管22的暗电流数据。图5的电流数据即证实了前述推论。并且，熟悉电子电路设计的工程师可以轻易地想到的是，前述所提及的电流转换单元12的电流转换处理通常为一电流放大处理。另一方面，考虑到所述第一暗电流的参考值会随着环境温度的高低而改变，必须特别设计电流转换单元12的电路组成，使其包括可调整(tunable)放大倍率的主动式放大电路。同时，也必须得知如何决定放大倍率的大小。请参阅图6，显示温度相对于第一暗电流与第二暗电流比值的数据曲线图。如图6所示，实施本发明之时，可根据图6的电流比值数据建立一个查找表(lookuptable)于该查表单元13内。如此，当温度感测单元10测得当下的环境温度之后，微处理单元11便可以自查表单元13内查得一电流比值，使得电流转换单元12可以根据第一暗电流与第二暗电流的比值来放大第二暗电流，使其值趋近第一暗电流。如图4所示，电流转换单元12包括：一信号放大晶体管qamp、由第1晶体管q1与第2晶体管q2所组成的一电流镜、以及n组叠接晶体管对(cascodemosfetpair)。值得说明的是，每一组叠接晶体管对由一上方晶体管qu与一下方晶体管ql所组成；其中，该些上方晶体管qu与由第1晶体管q1与第2晶体管q2所组成的电流镜进一步地组成一电流镜阵列。并且，下方晶体管ql则做为开关使用，用以启用叠接于其上的该上方晶体管qu。于本发明的设计中，该信号放大晶体管qamp的栅极耦接一控制信号，且该信号放大晶体管qamp的漏极耦接于该模拟/数字转换器111与该第一光二极管21之间。承上述，该电流镜阵列配置作为该信号放大晶体管qamp的一主动负载。如图4所示，第1晶体管q1的栅极耦接至与第2晶体管q2的栅极，且第1晶体管q1的源极第2晶体管q2的源极接耦接至一晶体管偏压。并且，第1晶体管q1的漏极耦接至与第1晶体管q1的栅极，且第2晶体管q2的漏极耦接至信号放大晶体管qamp的源极。值得特别说明的是，所述上方晶体管qu的栅极与源极分别耦接至该第2晶体管q2的栅极与该晶体管偏压。所述下方晶体管ql的源极与漏极分别耦接至上方晶体管qu的漏极与该信号放大晶体管qamp的漏极，且该下方晶体管ql的栅极则连接至由查表单元13所输出的开关控制信号。再者，该下方晶体管ql的漏极与该信号放大晶体管qamp的漏极形成一共接点，且该第一光二极管21耦接该共接点。如图4所示，idark(temp)为第二暗电流、idark’(temp)表示为经电流转换后的第二暗电流、且ilight表示为第一光二极管21的一输出电流；于此，以下式(1)与式(2)分别计算ilight与idark’(temp)：ilight＝ilux+idark’(temp)……………………………………..(1)于上式(1)之中，ilux表示为第一光二极管21的一经漏电流补偿处理后的输出电流。并且，于上式(2)之中，q[m:0](temp)表示为电流镜阵列中被开启的第2晶体管q2与多个上方晶体管qu的总数量，q1则表示为第1晶体管q1的数量。可由式(1)与式(2)得知，只要求得idark’(temp)的值并接着以ilight减去idark’(temp)，即可获得ilux的值(即，所述经漏电流补偿处理后的输出电流)。因此，如图4所示，本发明基于克西荷夫电流定律(kirchhoff'slaw)进而设计电路节点，使得模拟/数字转换器111所接收到的电流信号即为ilux(亦即，经漏电流补偿处理后的输出电流)。最终，于正常工作模式下，所述经漏电流补偿处理后的输出电流(ilux)会被模拟/数字转换器111转换成一数字信号。必须补充说明的是，为了确保第一光二极管21与第二光二极管22维持在逆偏操作，本发明又将一第一偏压维持单元15设置于第二切换单元sw2与第一光二极管21之间，并同时将一第二偏压维持单元16设置于电流转换单元12的第1晶体管q1与第二光二极管22之间。如图4所示，第一偏压维持单元15由一第3晶体管q3与一第一比较器op1所组成，且该第3晶体管q3以其漏极与源极分别耦接该模拟/数字转换器111与该第一光二极管21。另一方面，第一比较器op1的正输入端耦接一参考电压vdiode且其输出端耦接至该第3晶体管q3的栅极；并且，该第一比较器op1的负输入端耦接于该第3晶体管q3的源极与该第一光二极管21间。类似于第一偏压维持单元15，如图4所示，第二偏压维持单元16由一第4晶体管q4与一第二比较器op2所组成，且该第4晶体管q4以其漏极与源极分别耦接该第1晶体管q1的漏极与该第二光二极管22。另一方面，第二比较器op2的正输入端耦接该参考电压vdiode且其输出端耦接至该第4晶体管q4的栅极；并且，该第二比较器op2的负输入端耦接于该第4晶体管q4的源极与该第二光二极管22间。藉由第一偏压维持单元15与第二偏压维持单元16的设置，使得第一光二极管21与第二光二极管22可以被维持在逆偏压操作，避免两者受到其它电路单元的影响而离开逆偏压操作。必须补充说明的是，为了利于本发明的环境光感测电路1自动地进入校正模式以执行漏电流补偿，实务上可以在微处理单元11内同时写入一运行控制方法(circuitcontrollingalgorithm)。请参阅图7a与图7b，显示环境光感测电路的运行控制方法的流程图。如图7a与图7b所示，所述运行控制方法包括多个步骤。于步骤(s1)与步骤(s2)，当具有本发明的环境光感测电路1的一电子装置被启动时，第一切换单元sw1即被切换至短路且第二切换单元sw2也同时被切换至开路，使得环境光感测电路1进入一校正模式。举例而言，当用户打开手机的屏幕并准备使用手机之时，此运行控制方法即令环境光感测电路1进入校正模式。于步骤(s3)，微处理单元11通过温度感测单元10得知环境温度，然后进一步自查表单元13之中查询得到对应于第一暗电流的一参考值。如图5与图6所示，所述参考值可以例如是预先量测的第一暗电流与第二暗电流的一电流比值。继续地，于步骤(s4)，微处理单元11通过查表单元13(lut)配置电流转换单元内的电流镜阵列的晶体管数量，接着电流转换单元利用其主动式放大电路对第二暗电流(idark(temp))执行一电流转换以放大该第二暗电流，使其趋近于第一暗电流。获得经电流转换后的第二暗电流(idark’(temp))之后，于步骤(s5)，第一切换单元sw1被切换至开路且第二切换单元sw2也同时被切换至短路，使得环境光感测电路1进入一正常工作模式。此时，于步骤(s6)，经电流转换后的第二暗电流(idark’(temp))与第一光二极管的一输出电流(ilight)基于克西荷夫电流定律而被执行一减法运算，接着微处理单元11内的模拟/数字转换器111接收经漏电流补偿处理后的输出电流(ilux)。最终，于步骤(s7)，微处理单元11内的处理器112于接收模拟/数字转换器111所输出的数字信号之后，即对应地输出一状态信号。此时，手机内的处理器即根据该状态信号适当地调整屏幕的背光强度。值得说明的是，为了令环境光感测电路1可以随着环境温度的变化而自动地完成环境光感测的工作，所述运行控制方法更包括步骤(s8)。于步骤(s8)，当微处理单元11内的处理器112输出状态信号并接着经过一间隔时间之后，运行控制方法即重复执行步骤(s2)，以令环境光感测电路1自动地再次根据环境温度完成第一光二极管21的漏电流补偿。所述间隔时间可以例如是10秒，但不加以限定。如此，上述已完整且清楚地说明本发明的具光二极管漏电流补偿功能的环境光感测电路，经由上述，可以得知本发明具有下列的优点：(1)不同于现有的环境光传感器13’(如图2所示)显现出电路面积过大与制造成本过高的缺点，本发明提出具有小电路面积与低制造成本的一种具光二极管漏电流补偿功能的环境光感测电路1。此新式环境光感测电路1由一温度感测单元10、一微处理单元11、一电流转换单元12、与一查表单元13所组成。于本发明的电路设计中，微处理单元11可根据环境温度而自查表单元13之中查询获得对应于第一光二极管21所产生的一第一暗电流的一参考值；进一步地，根据该参考值，电流转换单元12便可以利用主动式放大电路对第二光二极管22所产生的一第二暗电流执行一电流转换以放大该第二暗电流，使其趋近于该第一暗电流。同时，本发明又利用节点电路的设计，使得放大后的第二暗电流与第一光二极管21的输出电流自动地进行减法运算后，最终微处理单元11可以顺利地接收经漏电流补偿处理后的输出电流。必须加以强调的是，上述的详细说明针对本发明可行实施例的具体说明，惟该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本发明所附权利要求的保护范围中。当前第1页12当前第1页12