电流检测电路和使用了它的受光装置、发光控制装置，以及使用了这些装置的电子设备的制作方法

专利名称：电流检测电路和使用了它的受光装置、发光控制装置，以及使用了这些装置的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测受光器件中流过的电流的电流检测电路和控制发光器件 的发光的发光控制装置。
背景技术：
在各种各样的电子设备中，检测从外部入射的光，并进行与检测到的受 光量相应的信号处理。作为这样的例子，可列举出照度传感器、红外线遥控
器的受光装置等。作为接收光的受光器件，光电晶体管(phototransistor)、 光电二极管(photodiode) 、 CCD (电荷耦合器件)等被广泛利用。
光电晶体管和光电二极管输出与受光量相应的电流。因此，受光装置放 大这些受光器件中流过的电流，或者进行电压变换等，进行信号处理。例如， 专利文献1公开了红外线遥感器(remote sensor)的受光装置，其图3中公开 了受光电路的结构。另外，专利文献2公开了使用运算放大器的受光电路的 结构。
另外，在各种各样的电子设备中，检测从外部入射的光，并进行与检测 到的受光量相应的信号处理。作为这样的例子，可列举出照相机闪光灯的发 光控制。具体来说，检测从闪光灯发出的光经被摄物体等反射回来的光，当 反射光达到预定水平时，熄灭闪光灯(以下也称作发光器件)。在专利文献 3中记载有相关技术。
专利文献l:特开平6- 188835号公报
专利文献2:特开2005 - 216984号公报
专利文献3:特开2005 — 10366号公报

发明内容
〔发明所要解决的课题〕 课题1.
在这样的受光装置中，有时想要仅在预定的时刻检测受光量。作为一例，考虑照相机或带照相机的便携式电话终端中的闪光灯的发光控制。闪光灯的 发光时间进行如下控制对拍摄对象物照射闪光，检测所反射回来的光，在 有预定光量反射回来的时刻停止闪光灯的发光。因此，若在闪光灯发光前进
不能进行正确的发光控制的问题。
课题2.
另外，探讨在这样的设备中为了接收反射光而使用生成与受光量相应的 光电流的光电晶体管、光电二极管等受光器件的情况。为了使用这些受光器 件进行上述的发光控制，考虑对光电流进行积分，在达到预定值时使发光停 止的方法。这里，作为筒单地进行光电流的积分的方法，考虑使光电流流入 电容进行充电的方法。在这种情况下，将电容所呈现的电位与阈值电压进行 比较，基于该比较结果使发光器件熄灭。
然而，电容所呈现的电位有时在达到阈值电压后因放电等而降低，或受 到噪声的影响而发生变动。在这种情况下，当电容所呈现的电位下降到低于 阈值电压时，发光器件就会再次发光。然后，当因再发光而使电容所呈现的 电位达到阈值电压后，发光再次停止，可能会反复进行这样的发光和停止发 光。
本发明是鉴于这样的课题完成的，其目的之一在于提供一种能适用于在 预定时刻进行受光的受光装置，且能进行稳定的电流检测的电流检测电路。
另外，本发明的另一目的在于提供一种能可靠地使发光器件的发光停止 的发光控制装置。
〔用于解决课题的手段〕
手段l.
本发明的一个方案，是4企测与检测端子相连接的受光器件中流过的电流
的电流检测电路。该电流检测电路包括设置在受光器件的电流路径上的第 1晶体管；与包含受光器件的主电流路径并联设置，可进行接通和断开的控
制的偏置电流路径；与第1晶体管一起构成电流镜电路，将第1晶体管中流 过的电流变成预定系数倍后作为本电流检测电路的输出的第2晶体管。偏置 电流路径在受光器件的受光开始前接通。偏置电流路径也可以包含串联连接 的第1偏置电阻和偏置开关地构成。
才艮据该方案，在受光前将偏置电流路径接通，流过电流，从而第1晶体 管中流过电流。其结果，第1晶体管被偏置在恒定电流区域，能确保检测端 子的电压几乎为恒定值，能进行稳定的电流检测。
偏置电流路径可以在从受光器件开始受光起经过预定时间后断开。此时， 在断开偏置电流路径后，成为仅检测受光器件中流过的电流，所以能够进行 更准确的电流4全测。
电流检测电路可以还包括将在受光器件的受光开始前信号电平发生变化 的控制信号锁存预定时间的锁存电路，将该锁存电路的输出信号作为用于控 制偏置电流路径的接通和断开的信号。
电流检测电路可以还包括在主电流路径上的上述第1晶体管和上述检测
端子之间所设置的第2偏置电阻。可以还包括将上述第2偏置电阻旁路的旁 路开关，旁路开关在受光器件的受光开始前接通。
通过设置第2偏置电阻，能够在受光开始前的期间提高主电流路径的阻 抗，能降低电路的消耗电流。
电流检测电路可以使第2晶体管中流过的电流对电容充电，转换成电压 进行输出。此时，能够对由受光器件生成的光电流进行积分，作为电压进行 输出。
电流检测电路可以被一体集成在一个半导体衬底上。所谓"一体集成"， 包括电路的所有结构要件都形成在半导体衬底上的情况，以及电路的主要结 构要件被一体集成的情况，也可以为调节电路常数而将一部分电阻、电容等 设置在半导体衬底的外部。通过将电流检测电路作为一个LSI进行桌成，能 够减小电路面积，并且能够保证晶体管、电阻等电路元件特性的均一。
本发明的另一方案是受光装置。该受光装置包括上述电流检测电路； 以及与电流检测电路的检测端子相连接的受光器件。受光器件可以是光电晶 体管或者光电二极管。根据该方案，能够很好地检测受光器件中流过的电流， 能进行准确的受光量的测定。
本发明的再一个方案是电子设备。该电子设备包括发光器件；检测从 发光器件发出的光经外部物体反射后的光的上述受光装置。发光器件可以在 由受光装置检测到的反射光的光量达到预定值时停止发光。
手段2.
本发明的一个方案是检测受光器件中流过的电流的电流检测电路。该电 流检测电路包括设置在受光器件的电流路径上的第1晶体管； 一端的电位
被固定了的充电电容；与第1晶体管一起构成电流镜电路，将第1晶体管中
流过的电流变成预定系数倍后对充电电容进行充电的第2晶体管；以及与充 电电容并联设置的放电用开关。放电用开关在受光器件的受光开始前接通预 定时间。
根据该方案，在应由受光器件接收的光入射之前，使放电用开关接通， 由此能防止电荷被充电到充电电容中，能够由充电电容仅对与应接收的光相 应的电流进行电压转换，能进行正确的光检测。
电流检测电路可以还包括被设置在包含第2晶体管和充电电容的电流路 径上的屏蔽用开关。该屏蔽用开关可以在受光器件的受光开始前断开预定时 间。在屏蔽用开关断开的期间，由第1晶体管和第2晶体管构成的电流镜电 路断开，所以对充电电容的充电路径被断开。能够防止不需要的光电流对充 电电容的充电，并且能够降低电路的消耗电流。
可以基于同一信号控制放电用开关和屏蔽用开关的接通和断开。电流检 测电路可以还包括使受光器件受光开始前信号电平发生变化的控制信号延迟 的延迟电路。可以基于该延迟电路的输出信号使上述放电用开关和上述屏蔽 用开关接通或断开。
本发明另一方案是受光装置。该受光装置包括受光器件；以及检测受 光器件中流过的光电流的上述电流检测电路。受光器件可以是光电晶体管或 者光电二极管。
本发明的另一方案是电子设备。该电子设备包括发光器件；以及检测 从发光器件发出的光经外部物体反射后的光的上述受光装置。发光器件可以 在由受光装置检测到的反射光的光量达到预定值时，停止发光。
手段3.
本发明的一个方案是控制发光器件的发光状态的发光控制装置。该发光 控制电路包括受光装置，与接收从发光器件发出的光经外部物体反射后的 光的受光器件相连接，对与该受光器件中流过的光电流相应的电流进行积分， 转换成电压；比4交器，将受光装置的输出电压与预定的阈值电压进行比较， 输出在输出电压高于阈值电压时变成预定电平的比较信号；以及锁存电路， 锁存从比较器输出的比较信号。该发光控制装置在锁存电路锁存预定电平的 比较信号期间，使发光器件不能发光。
所谓锁存电路，是指D锁存电路、RS锁存电路、D触发器、RS触发器
等能够锁存输入信号的电路。根据该方案，在受光装置的输出电压在阈值电 压附近变动，从比较器输出的比较信号发生变动时，由于基于锁存了比较信 号的信号控制发光状态，所以能够防止发光装置反复进行点亮和熄灭的情况。
锁存电路可以由指示发光器件的发光的控制信号复位。在这样的情况下， 每次被指示发光，都能使之返回可发光状态。
锁存电路可以是数据端子的电位被固定、时钟端子被输入从比较器输出 的比较信号的D锁存电路。另外，锁存电路可以是数据端子的电位被固定、 时钟端子被输入从比较器输出的比较信号的D触发电路。
发光控制装置可以还包括生成发光器件的驱动电压的升压电路。
发光控制装置可以^^一体集成在一个半导体衬底上。所谓"一体集成"， 包括电路的所有结构要件都形成在半导体衬底上的情况，以及电路的主要结 构要件被一体集成的情况，也可以为调节电路常数而将一部分电阻、电容等 设置在半导体衬底的外部。
本发明的另一方案是电子设备。该电子设备包括发光器件；以及控制 该发光器件的发光状态的上述发光控制装置。根据该方案，在安装发光器件 的电子设备中能够稳定地控制发光器件的发光和停止发光。
另外，将以上构成要素的任意组合、本发明的构成要素以及表达方式在 方法、装置、系统等之间相互置换的方案，作为本发明的实施方式也是有效 的。
〔发明效果〕
通过本发明的电流检测电路，能够进行稳定的电流检测。另外，通过本 发明的发光控制装置，能可靠地使发光器件的发光停止。


图1是表示实施方式的电子设备的结构的电路图。 图2是表示图1的受光装置的结构的电路图。 图3是表示图1的发光控制部的结构的电路图。 图4是表示图1的电子设备的动作状态的时序图。 图5是表示作为双极型晶体管的第1晶体管的电流特性的图。 图6是表示光电晶体管的受光量较小时的电流检测电路和电子设备的动 作状态的时序图。
图7是表示使发光器件的发光停止时的发光控制装置的动作的时序图。 〔标号说明〕
IO主电流路径、12偏置电流路径、20比较器、22D锁存电路、24单触 发电路、26第1反相器、28与非门、30驱动电路、32第2反相器、34延迟 电路、C20电容、IOO电流检测电路、102检测端子、104电容连接端子、106 电阻连接端子、108电阻连接端子、200受光装置、210光电晶体管、'300电 子设备、302发光控制装置、310电池、320DC/DC转换器、330发光器件、 340发光控制部、350发光控制晶体管、R10第1电阻、R12第2电阻、Ql 第1晶体管、Q2第2晶体管、Rbiasl第1偏置电阻、Rbias2第2偏置电阻、 SW1偏置开关、SW2旁路开关、SW3屏蔽用开关、SW4放电用开关、Radj 调节电阻、Cchg充电电容、CNT1第l控制信号、CNT2第2控制信号、CNT3 第3控制信号。
具体实施例方式
以下，基于优选的实施方式，参照

本发明。对于各附图中所示 的相同或等同的构成要素、部件、处理标注相同的标号，并适当省略重复的 说明。另外，实施方式只是例示，并非限定本发明，实施方式中所记述的所 有特征及其组合，不一定就是本发明的本质特征。
图l是表示本实施方式的电子设备300的结构的图。本实施方式的电子 设备300例如是带照相机的便携式电话终端，具备闪光灯。电子设备300是 具备检测发出闪光后所反射回来的光的受光装置，并在^r测到预定的光量后 停止闪光灯的发光的设备。
电子设备300包括电池310、发光控制装置302、发光器件330、发光控 制晶体管350。电池310是锂离子电池等，输出3V ~ 4V程度的电池电压Vbat。
发光控制装置302是控制发光器件330的发光状态的功能IC，包括 DC/DC转换器320、发光控制部340、受光装置200。 DC/DC转换器320例 如是开关调节器方式的升压电路，为了驱动发光器件330，将电池电压Vbat 升压到300V左右。由DC/DC转换器320生成的驱动电压Vdrv被提供给发 光器件330。
发光器件330例如是氙管灯(xenon tube lamp),在其一端施加被升压
到300V程度的驱动电压Vdrv。发光器件330的另 一端连接发光控制晶体管
350。作为发光控制晶体管350,使用高耐压的IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘栅双极型晶体管)等。向发光控制晶体管350的栅极输入从 发光控制部340输出的发光控制信号SIGl。
在用户开启闪光灯后，与快门的时序同步地变成高电平的控制信号CNT 被输入到发光控制部340。发光控制部340如后所述那样基于控制信号CNT 将发光控制信号SIGl切换为高电平。发光控制信号SIGl成为高电平后经过 延迟时间t后，发光控制晶体管350导通，发光器件330发光。延迟时间t 由氙管灯的特性决定。
另夕卜，发光控制部340基于控制信号CNT生成第1控制信号CNT1 ~第 3控制信号CNT3，输出到受光装置200。受光装置200根据从发光控制部340 输出的第1控制信号CNT1 ~第3控制信号CNT3,转变为用于受光的备用状 态。之后，受光装置200检测从发光器件330发出并被外部的拍摄对象物反 射回来的光，作为检测电压Vdet输出。发光控制部340在检测电压Vdet超 过预定的阈值电压Vth时、即所检测到的反射光达到预定光量时，使发光控 制信号SIG1成为低电平，停止发光器件330的发光。
接下来，详细说明本实施方式的受光装置200的结构。图2是表示本实 施方式的受光装置200的结构的电路图。受光装置200包括电流检测电路100、 光电晶体管210、充电电容Cchg、调节电阻Radj。电流检测电路100是被一 体集成在一个半导体衬底上的IC,在本实施方式中，图l的发光控制部340、 DC/DC转换器320的控制电路等都作为功能IC被一体集成。
光电晶体管210 ^皮设置为受光器件，流过与所入射的光相应的光4流Ip。 光电晶体管210的射极接地，集电极与电流检测电路100的检测端子102相 连接。
电流检测电路100检测与检测端子102相连接的光电晶体管210中流过 的光电流Ip。电流检测电路100包括第1晶体管Ql、第2晶体管Q2、第1 偏置电阻Rbiasl、第2偏置电阻Rbias2、偏置开关SW1、旁路开关SW2、第 I电阻RIO、第2电阻R12。另外，在电流检测电路100的外部，在电阻连接 端子106和电阻连接端子108之间连接调节电阻Radj,在电容连接端子104 上连4妄充电电容Cchg。
第1晶体管Ql是PNP型双极型晶体管(以下简称为PNP晶体管)，被 设置在作为受光器件的光电晶体管210的电流路径上。在第1晶体管Ql的
射极和被施加电源电压Vdd的电源线之间，连接第1电阻RIO。另外，第1 晶体管Q1的基-集间相连。
第2晶体管Q2是PNP晶体管，与第1晶体管Ql基极互连。在第2晶 体管Q2的射极与电源线之间设置有第2电阻R12。并且与第2电阻R12并 联地连接调节电阻Radj。第2晶体管Q2与第1晶体管Ql、第1电阻R10、 第2电阻R12、调节电阻Radj —起构成电流镜(current mirror)电路。第2 晶体管Q2输出将第1晶体管Ql中流过的第1电流Iql变为预定系数倍后的 第2电流Iq2。例如，第1晶体管Ql与第2晶体管Q2的尺寸比设定为4 : 1 左右。
将从第1晶体管Ql的集电极起，经由检测端子102、光电晶体管210 至接地的路径作为主电流路径10。在主电流路径10的第1晶体管Ql和检测 端子102之间设置有第2偏置电阻Rbias2。第2偏置电阻Rbias2的电阻值设 定得足够高，例如在数MQ-数十MQ的范围内设定。在本实施方式中，作 为一个例子，设定为IOMQ。主电流路径10还具有将第2偏置电阻Rbias2 旁路的旁路开关SW2。旁路开关SW2由从发光控制部340输出的第1控制 信号CNT1控制接通和断开。
与主电流路径10并联设置有偏置电流路径12。偏置电流路径12包括串 联连接在第1晶体管Ql的集电极和接地间的第1偏置电阻Rbiasl和偏置开 关SW1。第1偏置电阻Rbiasl的电阻值相对于第2偏置电阻Rbias2足够低， 例如设定为其1/10左右。第2偏置电阻Rbias2的电阻值例如是1MQ。
通过由发光控制部340生成的第3控制信号CNT3控制偏置开关SW1 的接通和断开。当偏置开关SW1接適时，偏置电流路径12接通，流过电流。 以下，将流过偏置电流路径12的电流称为偏置电流Ibias。
第2晶体管Q2的集电极经由屏蔽(mask)用开关SW3与电容连接端子 104相连接。电流检测电路100使第2晶体管Q2中流过的第2电流Iq2充电 到充电电容Cchg,变换成电压。屏蔽用开关SW3的接通和断开由在发光控 制部340中生成的第2控制信号CNT2控制。屏蔽用开关SW3在第2控制信 号CNT2为高电平时断开，在第2控制信号CNT2为低电平时接通。屏蔽用 开关SW3断开后，由于第2电流Iq2的路径被断路，所以充电电容Cchg的 充电停止。
在电容连接端子104与接地间，设有放电用开关SW4。放电用开关SW4
是NMOS晶体管，与充电电容Cchg并联连接。放电用开关SW4的漏极与电 容连接端子104连接，源极接地，栅极被输入由发光控制部340生成的第2 控制信号CNT2。放电用开关SW4在第2控制信号CNT2为高电平时接通， 在第2控制信号CNT2为低电平时断开。放电用开关SW4接通后，电容连接 端子104被接地，蓄积在充电电容Cchg中的电荷放电。如后所述，放电用开 关SW4在光电晶体管210受光开始前基于第2控制信号CNT2接通预定时间 AT1。放电用开关SW4和屏蔽用开关SW3的接通和断开，由同一第2控制 信号CNT2控制。
本实施方式的电流检测电路100将电容连接端子104上呈现的电压作为 检测电压Vdet输出给发光控制部340。
接下来，说明发光控制部340的结构。图3是表示本实施方式的发光控 制部340的结构的电路图。发光控制部340包括比较器20、 D锁存电路22、 单触发电路24、第1反相器26、与非门28、驱动电路30、第2反相器32、 延迟电路34。
发光控制部340基于输入到控制端子342的、光电晶体管210受光开始 前信号电平发生变化的控制信号CNT，生成第1控制信号CNT1 ~第3控制 信号CNT3，输出给电流检测电路100。另外，发光控制部340基于控制信号 CNT和从电流检测电路IOO输出的检测电压Vdet,生成发光控制信号SIG1, 控制发光器件330的发光和停止发光。
首先，说明在发光控制部340中生成第1控制信号CNT1 ~第3控制信 号CNT3的结构框。
输入到控制端子342的控制信号CNT就此作为第1控制信号CNT1输出 给电流检测电路100。
通过电阻R20、 R22、晶体管Q1、第l反相器26、第2反相器32、延迟 电路34，使控制信号CNT延迟，由此生成第2控制信号CNT2。晶体管Ql 是NPN型双极型晶体管，射极接地，在集电极与电源线之间设有电阻R22。 在晶体管Ql的基极与控制端子342之间连接有电阻R20。
电阻R20、 R22、晶体管Ql使控制信号CNT逻辑反转后输出。第1反 相器26使反转后的控制信号CNT再次逻辑反转。
第1反相器26的输出信号SIG10被输入到第2反相器32。第2反相器 32使第1反相器26的输出信号SIG10逻辑反转，输出给延迟电路34。延迟
电路34使第2反相器32的输出信号延迟预定时间AT1。从延迟电路34输出 的信号作为第2控制信号CNT2被输出到电流检测电路100。例如，延迟电 路34的延迟时间ATI设定为5ps左右。
在光电晶体管210受光开始前信号电平发生变化的控制信号CNT被输入 到单触发电路24。单触发电路24生成在控制信号CNT成为高电平后的预定 时间AT2期间内为高电平的第3控制信号CNT3。即，单触发电路24.是将控 制信号CNT锁存预定时间AT2的锁存电路。第3控制信号CNT3被输出给 偏置开关SW1，控制其接通和断开。预定时间AT2比延迟时间ATI长，例 如i殳定为IOjis左右。
如上述那样构成的发光控制部340生成第1控制信号CNT1 ~第3控制 信号CNT3，输出给电流检测电路100。
接下来，说明在发光控制部340中生成用于控制发光器件330的发光的 发光控制信号SIG1的结构框。该结构框包括比较器20、 D锁存电路22、与 非门28、驱动电路30。
比较器20将从电流检测电路100输出的检测电压Vdet与预定的阈值电 压Vth进行比较，在Vdet>Vth时输出高电平的比较信号SIG12,在VdeKVth 时输出低电平的比较信号SIG12。
从比较器20输出的比较信号SIG12被输入到D锁存电路22的时钟端子。 D锁存电路22的数据端子连接于电源线，被固定为高电平。D锁存电路22 的复位端子被输入控制信号CNT。 D锁存电路22作为由比较信号SIG12的 上升沿置位、由控制信号CNT的下降沿复位的锁存电路来工作。D锁存电路 22的反转输出信号SIG14被输出到与非门28。
与非门28输出第1反相器26的输出信号SIG10与D锁存电路22的反 转输出信号SIG14的否定逻辑积。驱动电路30输出在与非门28的输出信号 为低电平的期间内信号电平为高电平的发光控制信号SIG1 。
下面说明如上那样构成的图2的电流;险测电路100和图3的发光控制部 340的动作。图4是表示本实施方式的电流检测电路100和电子设备300的 动作状态的时序图。
在时刻TO之前，电源电压Vdd起动，电流检测电路100成为待机状态。 这期间，光电晶体管210中有非常小的光电流Ip (暗电流)流过。该光电流 Ip在第1晶体管Ql中作为第1电流Iql流过。由于第1晶体管Ql是基-集间
连接，所以集-射间电压Vce等于基-射间电压Vbe。检测端子102的电位Vptr 呈现比电源电压Vdd低第1晶体管Ql的集-射间电压Vce (=基-射间电压 Vbe)及第1电阻R10上的电压降AVr的电压(Vdd - Vce - AVr)。由于光 电晶体管210中流过的光电流Ip较小，所以第1晶体管Ql的集-射间电压 Vce较小。
在时刻TO,控制信号CNT成为高电平，指示发光器件330进行发光。 如上所述，在控制信号CNT成为高电平的同时，第l控制信号CNTl成为高 电平。另外，从单触发电路24输出的第3控制信号CNT3在从时刻T1起的 预定时间AT2内成为高电平。
在时刻TO,第1控制信号CNT1成为高电平后，旁路开关SW2接通， 第2偏置电阻Rbias2被旁路。另外，在第3控制信号CNT3成为高电平后， 偏置开关SW1接通，偏置电流路径12中流过偏置电流Ibias。
此时，第1晶体管Q1中流过的电流Iql成为光电流Ip与偏置电流Ibias 的和(Ip + Ibias)。如上所述，由于第1偏置电阻Rbiasl的电阻值相对于第 2偏置电阻Rbias2的电阻值被设定得足够低，所以第1晶体管Ql中流过的 第1电流Iql增加。其结果，第1晶体管Ql的集-射间电压Vce与时刻TO 之前的期间相比变大，检测端子102的电位Vptr降低。
在发光器件330受光开始之前的时刻TO,接通旁路开关SW2,偏置电 流路径12中流过偏置电流Ibias,由此，第1电流Iql增加。第1电流Iql增 加，意味着第1晶体管Ql的集电极电流Ice增加。
图5是表示作为双极型晶体管的第1晶体管Ql的电流特性的图。该图 的纵轴表示集电极电流Ice ( -Iql),横轴表示集-射间电压Vce (=基-射间 电压Vbe)。如图5所示，集电极电流Ice ( =Iql )较小时，相对于集电极 电流Ice的变动的集-射间电压Vce的变动幅度较'大，当集电极电流Ice变大 时，该变动幅度变小。
因此，如时刻TO之前那样，第1电流Iql (集电极电流Ice)较小时， 第1电流Iql仅微小变化，第1晶体管Ql的集电极电压、进而检测端子102 的电压Vptr就变动。4全测端子102的电压Vptr变动，则光电晶体管210的偏 置状态变化，光电流Ip就有可能变动。另外，由于检测端子102的电压发生 变动，包括第1晶体管Ql、第2晶体管Q2的电流镜电路的特性有时会恶化。
因此，在本实施方式的电流检测电路100中，在受光开始前的时刻TO
接通偏置开关SW1,使第1电流Iql增加。其结果，第1晶体管Ql被偏置 在恒定电流区域内，相对于集电极电流Ice的变化量的集-射间电压Vce的变 化量变小，能够使检测端子102的电压Vptr保持恒定。检测端子102的电压 Vptr净皮保持恒定后，能够使光电晶体管210的特性保持恒定，并且能够使包 括第1晶体管Ql、第2晶体管Q2的电流镜电路的特性保持良好。
另夕卜，第2控制信号CNT2自控制信号CNT从低电平转变为高电平的时 刻TO起，到经过预定时间ATI后的时刻Tl止被锁存，维持高电平。在第2 控制信号CNT2为高电平期间，放电用开关SW4接通，所以蓄积在充电电容 Cchg中的电荷被;改电，被进行初始化。进而，在第2控制信号CNT2为高电 平期间，屏蔽用开关SW3断开，所以第2电流Iq2的路径被断路。其结果， 在时刻Tl之前，即使光入射到发光器件330，光电流Ip流过，充电电容Cchg 也不被充电，检测电压Vdet被固定为接地电位。另夕卜，由于电路电流板断路， 所以能谋求低耗电化。
在时刻TO,发光控制信号SIG1成为高电平，发光器件330成为可发光 状态。本实施方式的发光器件330在发光控制信号SIG1成为高电平后延迟时 间t进行发光。因此，上述预定时间ATI需要设定得比时间t;短。
在时刻T1，第2控制信号CNT2成为低电平后，屏蔽用开关SW3接通， 放电用开关SW4断开，电流检测电路100成为备用状态。
在从发光控制信号SIG1成为高电平的时刻TO经过时间T后的时刻T2， 发光器件330发光。发光器件330发光后，反射光入射到光电晶体管210, 光电流Ip流过。在时刻T2，由于偏置电流路径12是断开的，所以第l晶体 管Ql中流过的第1电流Iql与光电流Ip相等。如上所述，由于第1晶体管 Ql被偏置在恒定电流区域，所以即使光电流Ip开始流过，；险测端子102的 电位Vptr也几乎不变动。
在时刻T2以后，充电电容Cchg被从第2晶体管Q2输出的第2电流Iq2 充电，检测电压Vdet慢慢上升。在时刻T3，检测电压Vdet达到预定的阈值 电压Vth后，作为比较器20的输出的比较信号SIG12成为高电平，D锁存电 路22的反转输出信号SIG14成为低电平。其结果，从驱动电路30输出的发 光控制信号SIG1成为低电平，发光控制晶体管350截止，发光器件330的发 光停止。
之后，在从时刻TO经过预定时间AT2后的时刻T4，第3控制信号CNT3
成为低电平，偏置开关SW1断开。
根据本实施方式的电流检测电路100,在发光器件330的发光开始、即 光电晶体管210的受光开始之前，使偏置开关SW1接通，由此能够将构成电 流镜电路的第1晶体管Ql偏置在恒定电流区域。其结果，能够使光电晶体 管210的集电极电压、即检测端子102的电位Vptr不受光电流Ip值影响地几 乎保持恒定，能够进行稳定的光检测。
另外，通过设置第2偏置电阻Rbias2，能够在受光开始前的期间使主电 流路径IO的阻抗提高，能够降低电路的消耗电流。
图6是表示光电晶体管210的受光量较小时的电流检测电路100和电子 设备300的动作状态的时序图。
在光电晶体管210受光开始前、即从时刻TO到时刻T2的波形与图4是 一样的。在从控制信号CNT成为高电平的时刻TO经过时间t后的时刻T2， 发光器件330发光。在从发光器件330到反射体的距离较远时，反射光的强 度变弱，所以受光量变小。其结果，光电流Ip与图4的情况相比变小，检测 电压Vdet的上升速度变慢。在从时刻T2到时刻T4的期间，第1晶体管Ql 中流过的第1电流Iql成为光电流Ip与偏置电流Ibias的和电流。
在从时刻TO经过预定时间AT2后的时刻T3,第3控制信号CNT3成为 低电平。在第3控制信号CNT3成为低电平后，偏置开关SW1断开，偏置电 流路径12断开。在时刻T4以后，偏置开关SW1断开后，不流过偏置电流Ibias， 所以第1晶体管Q1中流过的第1电流Iql变成等于光电流Ip。其结果，对充 电电容Chg的充电电流减少，检测电压Vdet的上升速度下降。
之后，在时刻T5，检测电压Vdet达到阈值电压Vth后，发光控制信号 SIG1成为低电平，发光器件330的发光停止。
光电晶体管210开始受光后经过预定时间(在本实施方式中相当于AT2 -t),意味着检测电压Vdet的上升速度较慢，进而意味着光电流Ip较小。 在光电流Ip与偏置电流Ibias相比差不多或者比其低时，若基于第1电流Iql (=Ip + Ibias)对充电电容Cchg充电，则不能正确地对受光量进行积分。
因而，本实施方式的受光装置200和发光控制部340在经过预定时间 (AT2-t)后断开偏置开关SW1，由此将第1电流Iql i殳定得与光电流Ip相 等，从而能正确检测光电晶体管210的受光量，能够恰当地控制至关闭发光 器件330的时间。
另外，在时刻T4，第1晶体管Ql中流过光电流Ip，所以即使关断偏置 电流Ibias，第1晶体管Q1的偏置状态也不下降到非恒定电流区域，检测端 子102的电位Vptr不进行大幅度的变动。
进而，根据本实施方式的受光装置200和发光控制部340，通过设置放 电用开关SW4和屏蔽用开关SW3,具有以下效果。
对电流检测电路100供给电源电压后，由于光电晶体管210被偏置，所 以有可能流过暗电流，或者因从外部入射的本来不应受光的光而流过光电流 Ip,充电电容Cchg被充电。因此，通过在光电晶体管210受光开始前，使放 电用开关SW4接通预定期间，能够防止由不需要的电流使充电电容Cchg充 电，并且能够使蓄积在充电电容Cchg中的电荷放电，将检测电压Vdet设定 为初始值。进而，通过在光电晶体管210受光开始前断开屏蔽用开关SW3， 能够防止由第2电流Iq2使充电电容Cchg充电，并且能够降低电路的消耗电流。
进而，通过用D锁存电路22锁存从比较器20输出的比较信号SIG12, 能够防止当检测电压Vdet在阈值电压Vth附近变动时，发光控制信号SIG1 反复处于高电平和低电平、发光器件330反复处于发光状态和发光停止状态 的情况。
图7是表示本实施方式的发光控制装置302的使发光器件330停止发光 时的动作的时序图。在控制信号CNT变成高电平的时刻T10之前，D锁存电 路22被复位，反转输出信号SIG14成为高电平。此时，与非门.28的输出信 号SIG16是高电平，发光控制信号SIG1成为低电平。
在时刻T10控制信号CNT成为高电平时，与非门28的输出信号SIG16 成为低电平，发光控制信号SIG1成为高电平，发光控制晶体管350导通。之 后不久，发光器件330发光。
在发光器件330发光后，从受光装置200输出的检测电压Vdet开始上升。 在时刻Tll检测电压Vdet达到阈值电压Vth后，从比较器20输出的比较信 号SIG12成为高电平，D锁存电路22的反转输出信号SIG14成为低电平。
D锁存电路22的反转输出信号SIG14成为低电平后，与非门28的输出 信号SIG16成为高电平，发光控制信号SIG1成为低电平，发光控制晶体管 350截止，发光器件330的发光停止。
D锁存电路22的反转输出信号SIG14,在从时刻Tll将比较信号SIG12
锁存后至接下来^皮控制信号CNT的下降沿复位的期间内，持续保持低电平。
其结果，即使检测电压Vdet变动，比较信号SIG12变动了，也能使发光器件 330的发光持续停止。
在时刻T12控制信号CNT从高电平转变为低电平后，D锁存电路22被 复位，反转输出信号SIG14成为高电平。从时刻T12至时刻T13的期间内， 发光控制信号SIG1是低电平。另外，在从时刻T12经过预定时间AT1后的 时刻T13，作为延迟电路34的输出信号的第2控制信号CNT2成为高电平。 第2控制信号CNT2成为高电平后，放电用开关SW4接通，检测电压Vdet 被初始化为接地电位。然后，在时刻T14控制信号CNT成为高电平，.指示下 一次发光。
这样，根据本实施方式的发光控制装置302，通过用D锁存电路22锁存 从比较器20输出的比较信号SIG12，能够防止当检测电压Vdet在阈值电压 Vth附近变动时，发光控制信号SIG1反复处于高电平和低电平、发光器件330 反复处于发光状态和发光停止状态。
另外，通过用控制信号CNT的下降沿复位D锁存电路22,能够在对应 于发光指示的控制信号CNT的上升沿再次被输入前，返回到可发光状态。
上述实施方式是个例示，可以对各构成要素和各处理过程的组合进行各 种变形，本领域技术人员能够理解这些变形例也处于本发明的范围内。
在实施方式中，是通过串联连接的第1偏置电阻Rbiasl和偏置开关SW1 构成偏置电流路径12的，但不限于此，也可以使用生成预定的电流的'l"亘电流 源。此时，通过开、关恒电流源，能够使第1晶体管Ql的偏置状态发生变 化。
在实施方式中，是用D锁存电路22锁存从比较器20输出的比较信号 SIG12的，但不限于此，也可以使用D触发器。另外，也可以使用由比较信 号SIG12置位、由控制信号CNT的下降沿复位的RS触发器。使用任一者， 都能取得与使用D锁存电路22时相同的效果。
在实施方式中，是通过串联连接的第1偏置电阻Rbiasl和偏置开关SW1 构成偏置电流路径12的，但不限于此，也可以使用生成预定的电流的恒电流 源。此时，通过开、关恒电流源，能够使第1晶体管Ql的偏置状态发生变 化。
在实施方式中，是使用光电晶体管210作为受光器件的，但也可以使用 光电二极管来取代之。
在实施方式中，用MOSFET、双极型晶体管构成的原件相互间可置换。
这些选择根据半导体制造工艺、成本、电路所要求的使用来决定即可。进一
步，将电源电压和接地电位颠倒，将PNP晶体管和NPN晶体管置换、或者 将PMOS晶体管和NMOS晶体管置换后的电路结构也是有效的。
在实施方式中，说明了受光装置200和发光控制部340被一体集成的情 况，但也可以是一部分由分立部件构成。至于对哪部分进行集成，4艮据成本、 所占面积、用途等决定即可。
作为使用了本实施方式的电流检测电路100或受光装置200的电子设备 300,不限于上述的便携式电话终端，可以广泛应用于照度传感器、红外线通 信设备等使用光电二极管或光电晶体管进行光检测的设备。
基于实施方式对本发明进行了说明，但实施方式仅是表示本发明的原理、 应用，在不脱离权利要求书所规定的本发明的思想的范围内，可以对实施方 式进行很多变形例以及变更配置。 〔工业可利用性〕
本发明能够适用于安装有发光器件或受光器件的电气设备。
权利要求
1.一种检测与检测端子相连接的受光器件中流过的电流的电流检测电路，其特征在于，包括设置在上述受光器件的电流路径上的第1晶体管；与包含上述受光器件的主电流路径并联设置，可进行接通和断开的控制的偏置电流路径；以及与上述第1晶体管一起构成电流镜电路，将上述第1晶体管中流过的电流变成预定系数倍后作为本电流检测电路的输出的第2晶体管；其中，上述偏置电流路径在上述受光器件的受光开始前接通。
2. 根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于 上述偏置电流路径在从上述受光器件开始受光起经过预定时间后断开。
3. 根据权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于 还包括将在受光器件的受光开始前信号电平发生变化的控制信号锁存预定时间的锁存电路，将该锁存电路的输出信号作为用于控制上述偏置电流路径的接通和断开 的信号。
4. 根据权利要求1至3的任一项所述的电流检测电路，其特征在于 上述偏置电流路径包括串联连接的第1偏置电阻和偏置开关。
5. 根据权利要求1至3的任一项所述的电流检测电路，其特征在于 还包括在上述主电流路径上的上述第1晶体管和上述^r测端子之间所设置的第2偏置电阻。
6. 根据权利要求5所述的电流检测电路，其特征在于 还包括将上述第2偏置电阻旁路的旁路开关，上述旁路开关在上述受光器件的受光开始前接通。
7. 根据权利要求1至3的任一项所述的电流检测电路，其特征在于 上述电流检测电路使上述第2晶体管中流过的电流对电容充电，转换成电压进4亍lt出。
8. 根据权利要求1至3的任一项所述的电流检测电路，其特征在于 被一体集成在一个半导体衬底上。
9. 一种受光装置，其特征在于，包括权利要求1至3的任一项所述的电流检测电路；以及与上述电流检测电路的上述检测端子相连接的受光器件。
10. 根据权利要求9所述的受光装置，其特征在于 . 上述受光器件是光电晶体管。
11. 根据权利要求9所述的受光装置，其特征在于 上述受光器件是光电二极管。
12. —种电子设备，其特征在于，包括 发光器件；以及检测从上述发光器件发出的光经外部物体反射后的光的权利要求9所述 的受光装置。
13. 根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于 上述发光器件在由上述受光装置检测到的反射光的光量达到预定值时，停止发光。
14. 一种检测受光器件中流过的电流的电流检测电路，其特征在于，包括 设置在上述受光器件的电流路径上的第1晶体管； 一端的电位被固定了的充电电容；与上述第1晶体管一起构成电流镜电路，将上述第1晶体管中流过的电 流变成预定系数倍，并对上述充电电容进行充电的第2晶体管；以及 与上述充电电容并联设置的放电用开关；其中，上述放电用开关在上述受光器件的受光开始前接通预定时间。
15. 根据权利要求14所述的电流检测电路，其特征在于 还包括被设置在包含上述第2晶体管和上述充电电容的电流路径上的屏蔽用开关，上述屏蔽用开关在上述受光器件的受光开始前断开预定时间。
16. 根据权利要求15所述的电流检测电路，其特征在于 基于同一信号控制上述放电用开关和上述屏蔽用开关的接通和断开。
17. 根据权利要求16所述的电流检测电路，其特征在于 还包括使在受光器件受光开始前信号电平发生变化的控制信号延迟的延迟电路，将该延迟电路的输出信号作为用于控制上述放电用开关和上述屏蔽用开 关的接通和断开的信号。
18. 根据权利要求14至17的任一项所述的电流检测电路，其特征在于被一体集成在一个半导体衬底上。
19. 一种受光装置，其特征在于，包括 受光器件；以及检测上述受光器件中流过的光电流的权利要求14至17的任一项所述的 电流^r测电^各。
20. 根据权利要求19所述的受光装置，其特征在于 上述受光器件是光电晶体管。
21. 根据权利要求19所述的受光装置，其特征在于 上述受光器件是光电二极管。
22. —种电子设备，其特征在于，包括 发光器件；以及述的受光装置。
23. 根据权利要求22所述的电子设备，其特征在于 上述发光器件在由上述受光装置检测到的反射光的光量达到预定值时，停止发光。
24. —种控制发光器件的发光状态的发光控制装置，其特征在于，包括 受光装置，与接收从上述发光器件发出的光经外部物体反射后的光的受光器件相连接，对与该受光器件中流过的光电流相应的电流进行积分，转换 成电压；比较器，将上述受光装置的输出电压与预定的阈值电压进行比较，输出 在上述输出电压高于上述阈值电压时变成预定电平的比较信号；以及 锁存电路，锁存从上述比较器输出的比较信号；其中，在上述锁存电路锁存上述预定电平的比较信号期间，使上述发光 器件不能发光。
25. 根据权利要求24所述的发光控制装置，其特征在于 上述锁存电路由指示上述发光器件的发光的控制信号进行复位。
26. 根据权利要求24所述的发光控制装置，其特征在于 上述锁存电路是数据端子的电位被固定、时钟端子被输入从上述比较器输出的比较信号的D锁存电路。
27. 根据权利要求24所述的发光控制装置，其特征在于上述锁存电路是数据端子的电位被固定、时钟端子被输入从上述比较器 输出的比较信号的D触发电路。
28. 根据权利要求24至27的任一项所述的发光控制装置，其特征在于 上述发光控制装置还包括生成上述发光器件的驱动电压的升压电路。
29. 根据权利要求24至27的任一项所述的发光控制装置，其特征在于 被一体集成在一个半导体衬底上。
30. —种电子设备，其特征在于，包括 发光器件；以及控制上述发光器件的发光状态的权利要求24至27的任一项所述的发光 控制装置。
全文摘要
本发明提供一种能进行稳定的电流检测的电流检测电路。第1晶体管(Q1)设置于光电晶体管(210)的电流路径上。偏置电流路径(12)包括串联连接的偏置开关(SW1)和第1偏置电阻(Rbiasl)，与包含光电晶体管(210)的主电流路径(10)并联设置。第2晶体管(Q2)与第1晶体管(Q1)一起构成电流镜电路，生成将第1晶体管(Q1)中流过的第1电流(Iq1)变成预定系数倍后的第2电流(Iq2)。第2电流(Iq2)被充电到充电电容(Cchg)，转换成电压。偏置电流路径(12)在光电晶体管(210)受光开始前接通，在从光电晶体管(210)开始受光起经过预定时间后断开。
文档编号H01L31/10GK101099079SQ20068000176
公开日2008年1月2日 申请日期2006年9月14日 优先权日2005年10月11日
发明者为我井洋一, 名手智, 山本勋 申请人:罗姆股份有限公司