光强度检测电路及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于信号处理技术，具体地，设及光强度检测电路及检测方法。
【背景技术】
[0002] 环境光传感器广泛地用便携电子产品和车载电子系统中，用于自动调节显示屏的 屏幕亮度。便携电子产品包括笔记本电脑、手机等，其使用环境经常随着用户的移动而变 化。车载电子系统例如是车载娱乐/导航/DVD系统，由于汽车的快速运动，环境光强度的 变化非常频繁。
[0003] 根据环境光强度调节屏幕亮度，可W降低电子产品的能耗。另外，在不同的环境下 人眼对屏幕亮度的要求不一样。在室外等环境下环境光强度较大，需要高屏幕亮度W显示 内容。如果进入室内仍然保持相同的屏幕亮度，则该屏幕亮度相对人眼需求显得过强，甚至 有些刺眼，不适合人眼观看。利用光传感器检测环境光强度，电子产品可W根据环境光强度 自动调节屏幕亮度，可W改善各种环境下的观看效果。
[0004] 光传感器包括各种光敏器件，例如光敏电阻、光敏二极管、光电立极管、娃光电池 等。基于光敏二极管的光传感器可W产生光电流。利用光强度检测电路将光电流转换成数 字信号，W获得环境光强度的数值。
[0005] 现有的光强度检测电路通常包括光电流采样电路和数值转换电路，因此电路成本 高。由于特定的分辨率和动态范围等，光强度检测电路只能适用于电路设计时预定的光传 感器类型。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题在于提供一种可W降低成本并且可W适用于各种光敏 二极管的光强度检测电路及检测方法。
[0007] 根据本发明的一方面，提供一种光强度检测电路，包括：光传感器，根据环境光强 度产生光电流；积分器，包括第一电容，对光电流进行积分；放电脉冲生成电路，根据光电 流的积分结果产生放电脉冲；计数器，对放电脉冲进行计数；W及充放电模块，包括第二电 容，在接收到放电脉冲后的预定时间内进行第一电容的放电，使得第一电容向第二电容转 移电荷，其中，在积分时间内重复第一电容的充电过程和放电过程，从而产生多个放电脉 冲，计数器对放电脉冲进行计数，从而产生光电流的数字值。
[0008] 优选地，所述积分器包括；运算放大器，所述运算放大器的同相输入端接收光电 流，反相输入端接收共模电压，输出端提供第一输出信号；W及第一开关，与所述第一电容 并联连接在运算放大器的同相输入端和输出端之间。
[0009] 优选地，所述放电脉冲生成电路包括；比较器，所述比较器的同相输入端接收第一 输出信号，反相输入端接收参考电压，输出端提供第二输出信号；W及与口，所述与口的第 一输入端接收第二输出信号，第二输入端接收第一时序时钟信号，输出端提供第=输出信 号。
[0010] 优选地，所述充放电模块还包括；第二开关，用于将第二电容的第一端与积分器相 连接；W及第=开关，用于将第二电容的第一端与参考电压相连接，其中，在第一电容的充 电过程中，第二开关断开，第=开关周期性地闭合或断开，从而采用参考电压对第二电容充 电，在第一电容的放电过程中，第二开关闭合，第=开关断开，从而利用第一电容经由第二 电容放电。
[0011] 优选地，所述第一开关、第二开关和第=开关分别在复位信号、第=输出信号和第 二时序时钟信号的控制下闭合或断开，第二时序时钟信号是第一时序时钟信号的反相信 号。
[0012] 优选地，所述比较器为根据第二时序时钟信号工作的钟控比较器。
[0013] 优选地，所述充放电模块还包括；第四开关和第五开关，分别将第二电容的第二端 连接至共模电压，其中，在第一电容的充电过程中，第四和第五开关分别周期性地闭合或断 开，在第一电容的放电过程中，第四开关闭合，第五开关断开。
[0014] 优选地，所述第一开关、第二开关、第=开关、第四开关和第五开关分别在复位信 号、第=输出信号、第二时序时钟信号、第=时序时钟信号和第四时序时钟信号的控制下闭 合或断开，第二时序时钟信号是第一时序时钟信号的反相信号。
[0015] 优选地，所述比较器为根据第四时序时钟信号工作的钟控比较器。
[0016] 优选地，所述第一至第四时序时钟信号的周期相同并且为非交叠时钟信号。
[0017] 优选地，所述光电流的数字值由环境光强度、第二电容、第一时序时钟信号的周 期、W及积分时间来确定。
[0018] 优选地，所述积分时间等于复位信号保持低电平的持续时间。
[0019] 优选地，所述光电流的数字值与环境光强度的关系为；
【主权项】
1. 一种光强度检测电路，包括： 光传感器，根据环境光强度产生光电流； 积分器，包括第一电容，对光电流进行积分； 放电脉冲生成电路，根据光电流的积分结果产生放电脉冲； 计数器，对放电脉冲进行计数；以及 充放电模块，包括第二电容，在接收到放电脉冲后的预定时间内进行第一电容的放电， 使得第一电容向第二电容转移电荷， 其中，在积分时间内重复第一电容的充电过程和放电过程，从而产生多个放电脉冲，计 数器对放电脉冲进行计数，从而产生光电流的数字值。
2. 根据权利要求1所述的光强度检测电路，其中所述积分器包括： 运算放大器，所述运算放大器的同相输入端接收光电流，反相输入端接收共模电压，输 出端提供第一输出信号；以及 第一开关，与所述第一电容并联连接在运算放大器的同相输入端和输出端之间。
3. 根据权利要求2所述的光强度检测电路，其中所述放电脉冲生成电路包括： 比较器，所述比较器的同相输入端接收第一输出信号，反相输入端接收参考电压，输出 端提供第二输出信号；以及 与门，所述与门的第一输入端接收第二输出信号，第二输入端接收第一时序时钟信号， 输出端提供第三输出信号。
4. 根据权利要求3所述的光强度检测电路，其中所述充放电模块还包括： 第二开关，用于将第二电容的第一端与积分器相连接；以及 第三开关，用于将第二电容的第一端与参考电压相连接， 其中，在第一电容的充电过程中，第二开关断开，第三开关周期性地闭合或断开，从而 米用参考电压对第二电容充电，在第一电容的放电过程中，第二开关闭合，第三开关断开， 从而利用第一电容经由第二电容放电。
5. 根据权利要求4所述的光强度检测电路，其中所述第一开关、第二开关和第三开关 分别在复位信号、第三输出信号和第二时序时钟信号的控制下闭合或断开，第二时序时钟 信号是第一时序时钟信号的反相信号。
6. 根据权利要求5所述的光强度检测电路，其中所述比较器为根据第二时序时钟信号 工作的钟控比较器。
7. 根据权利要求4所述的光强度检测电路，其中所述充放电模块还包括： 第四开关和第五开关，分别将第二电容的第二端连接至共模电压， 其中，在第一电容的充电过程中，第四和第五开关分别周期性地闭合或断开，在第一电 容的放电过程中，第四开关闭合，第五开关断开。
8. 根据权利要求7所述的光强度检测电路，其中所述第一开关、第二开关、第三开关、 第四开关和第五开关分别在复位信号、第三输出信号、第二时序时钟信号、第三时序时钟信 号和第四时序时钟信号的控制下闭合或断开，第二时序时钟信号是第一时序时钟信号的反 相信号。
9. 根据权利要求8所述的光强度检测电路，其中所述比较器为根据第四时序时钟信号 工作的钟控比较器。
10. 根据权利要求8所述的光强度检测电路，其中，所述第一至第四时序时钟信号的周 期相同并且为非交叠时钟信号。
11. 根据权利要求4所述的光强度检测电路，其中，所述光电流的数字值由环境光强 度、第二电容、第一时序时钟信号的周期、以及积分时间来确定。
12. 根据权利要求11所述的光强度检测电路，其中，所述积分时间等于复位信号保持 低电平的持续时间。
13. 根据权利要求12所述的光强度检测电路，其中，所述光电流的数字值与环境光强 度的关系为：
其中，L表示环境光强度，Dout表示计数器的计数值，q表示第二电容的电容值，VKEF表 示参考电压的数值，VroM表示共模电压的数值，T表示第一至第四时序时钟信号的周期，N表 示积分时间对应的第一时序时钟信号的周期的倍数，0表示与光传感器相关的常数。
14. 根据权利要求13所述的光强度检测电路，其中，所述光强度检测电路的分辨率为：
15. 根据权利要求13所述的光强度检测电路，其中，所述光强度检测电路可以检测的 最大光强度为：
16. 根据权利要求11所述的光强度检测电路，其中，通过调整积分时间来改变所述光 强度检测电路的分辨率和动态范围。
17. -种光强度检测方法，包括： 根据环境光强度产生光电流； 采用第一电容对光电流进行积分； 根据光电流的积分结果产生放电脉冲； 对放电脉冲进行计数；以及 在接收到放电脉冲后的预定时间内进行第一电容的放电，使得第一电容向第二电容转 移电荷， 其中，在积分时间内重复第一电容的充电过程和放电过程，从而产生多个放电脉冲，并 且对放电脉冲进行计数，从而产生光电流的数字值。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，在第一电容的充电过程中，断开第一电容和 第二电容之间的连接，并且在第一时序时钟信号的控制下周期性地向第二电容提供参考电 压。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中，在第一电容的放电过程中，将第一电容和第二 电容相连接，从第一电容向第二电容转移电荷。
20. 根据权利要求19所述的方法，其中，所述光电流的数字值由环境光强度、第二电 容、第一时序时钟信号的周期、以及积分时间来确定。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述积分时间等于复位信号保持低电平的持 续时间。
22. 根据权利要求21所述的方法，其中，所述光电流的数字值与环境光强度的关系为：
其中，L表示环境光强度，Dout表示计数器的计数值，q表示第二电容的电容值，VKEF表 示参考电压的数值，VroM表示共模电压的数值，T表示第一至第四时序时钟信号的周期，N表 示积分时间对应的第一时序时钟信号的周期的倍数，0表示与光传感器相关的常数。
23. 根据权利要求22所述的方法，其中，所述光强度检测电路的分辨率为：
24. 根据权利要求22所述的方法，其中，所述光强度检测电路可以检测的最大光强度 为：
25. 根据权利要求20所述的方法，其中，通过调整积分时间来改变所述光强度检测电 路的分辨率和动态范围。
【专利摘要】公开了一种光强度检测电路及检测方法，包括：光传感器，根据环境光强度产生光电流；积分器，包括第一电容，对光电流进行积分；放电脉冲生成电路，根据光电流的积分结果产生放电脉冲；计数器，对放电脉冲进行计数；以及充放电模块，包括第二电容，在接收到放电脉冲后的预定时间内使得第一电容向第二电容转移电荷，其中，在积分时间内重复第一电容的充电过程和放电过程，从而产生多个放电脉冲，计数器对放电脉冲进行计数，从而产生光电流的数字值。该光强度检测电路可以适用于各种产生光电流的光传感器。
【IPC分类】G01J1-44
【公开号】CN104568146
【申请号】CN201510013364
【发明人】周健, 胡铁刚
【申请人】杭州士兰微电子股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月9日