基于运算放大器的光感检测电路的制作方法

本发明涉及一种基于运算放大器的光感检测电路。

背景技术：

传统的光感检测电路通过比较器将光敏二极管的电压与参考电压进行比较，在光敏二极管被遮挡时，输出检测信号。这种检测方法在检测行人通过时，如果同时受到某静止物体遮蔽，检测结果将受到干扰。

技术实现要素：

本发明所要解决现有技术的不足，提供一种检测交流信号的基于运算放大器的光感检测电路。本发明中的基于运算放大器的光感检测电路通过耦合电容，只检测交流信号，即可以避免静止物体遮蔽造成的干扰，在检测行人通过时提高了检测的精确度。

为此，本发明还公开了所述光感检测电路的检测交流光信号的方法。

为解决上述技术问题，本发明给出以下技术方案：

一种基于运算放大器的光感检测电路，其特征在于，包括一个光敏二极管、一个nmos管、五个电阻、三个电容、两个运算放大器和一个施密特触发器。

光敏二极管的正端接输入电压vin，负端接节点p1；

nmos管的漏极接电阻r1的一端，栅极接控制信号ce，源极与衬底相接，均接地；

电阻r1的一端接节点p1，另一端接nmos管的漏极；

电阻r2的一端接节点p2，另一端接地；

电阻r3的一端接节点p3，另一端接节点p2；

电阻r4的一端接节点p4，另一端接地；

电阻r5的一端接节点p5，另一端接节点p4；

电容c1的一端接节点p1，另一端接地；

电容c2的一端接节点p1，另一端接运算放大器a1的同相输入端；

电容c3的一端接节点p5，另一端接节点p4；

运算放大器a1的同相输入端接电容c2的一端，反相输入端接节点p2，输出端接节点p3；

运算放大器a2的同相输入端接节点p3，反相输入端接节点p4，输出端接节点p5；

施密特触发器a3的输入端接节点p5，输出端接输出vout；

电阻之间满足r3/r2＝6/1，r5/r4＝320/1。

本发明基于运算放大器的光感检测电路的工作检测方法为：

输入电压vin约为5v，光敏二极管在有无光照时压降不同，因此流过光敏二极管的电流不同。仅当光敏二极管收到的光照情况发生变化时，光敏二极管上产生交流电流。耦合电容c2能滤除流过光敏二极管的直流电流，只有光敏二极管上的交流电流可以通过耦合电容c2。

电阻r1为限流电阻，防止流过光敏二极管上的电流过大而烧毁光敏二极管；电容c1用于滤去电路噪声；nmos管n1的栅极受外部ce引脚控制，当ce＝1时，电路工作，当ce＝0时，电路待机。

光敏二极管上的交流电流可以通过耦合电容c2后，在运算放大器a1的同相输入端产生约1mv的电压；反之，当耦合电容c2上无电流时，运算放大器a1的同相输入端的电压为0v。两级运算放大器a1和a2都是同相比例运算电路连接。

电容c3起高通滤波作用，可避免高频振荡，消除自激，起到相位补偿的作用。

运算放大器a1和a2都能实现低功耗工作，工作时静态电流不超过7μa。

两级运算放大器a1和a2的放大倍数av1和av2分别为：

当运算放大器a1的输入端为1mv时，两级运算放大器的输出vp5为：

vp5＝av1·av2·vina1＝7×321×1mv＝2.247v

当运算放大器a1的输入端为0v时，两级运算放大器的输出vp5为：

vp5＝0v

经过施密特触发器a3整形后，可将施密特触发器输入端2v以上的电压转换为高电平5v，施密特触发器输入端为0v时，施密特触发器输出端也为低电平0v。根据施密特触发器输出端的电压值可以判断是否有行人通过：当施密特触发器输出端为5v时，有行人通过；施密特触发器输出端为0v时，没有行人通过。

附图说明

图1是本发明基于运算放大器的光感检测电路的一个实施例的电路图。

图2是本发明基于运算放大器的光感检测电路的一个实施例的时序图。

具体实施方式

请参阅图1，这是本发明基于运算放大器的光感检测电路的一个实施例，具体的电路结构包括一个光敏二极管、一个nmos管、五个电阻、三个电容、两个运算放大器和一个施密特触发器。

光敏二极管的正端接输入电压vin，负端接节点p1；

nmos管的漏极接电阻r1的一端，栅极接控制信号ce，源极与衬底相接，均接地；

电阻r1的一端接节点p1，另一端接nmos管的漏极；

电阻r2的一端接节点p2，另一端接地；

电阻r3的一端接节点p3，另一端接节点p2；

电阻r4的一端接节点p4，另一端接地；

电阻r5的一端接节点p5，另一端接节点p4；

电容c1的一端接节点p1，另一端接地；

电容c2的一端接节点p1，另一端接运算放大器a1的同相输入端；

电容c3的一端接节点p5，另一端接节点p4；

运算放大器a1的同相输入端接电容c2的一端，反相输入端接节点p2，输出端接节点p3；

运算放大器a2的同相输入端接节点p3，反相输入端接节点p4，输出端接节点p5；

施密特触发器a3的输入端接节点p5，输出端接输出vout；

电阻之间满足r3/r2＝6/1，r5/r4＝320/1。

本发明基于运算放大器的光感检测电路的工作检测方法为：

输入电压vin约为5v，光敏二极管在有无光照时压降不同，因此流过光敏二极管的电流不同。仅当光敏二极管收到的光照情况发生变化时，光敏二极管上产生交流电流。耦合电容c2能滤除流过光敏二极管的直流电流，只有光敏二极管上的交流电流可以通过耦合电容c2。

电阻r1为限流电阻，防止流过光敏二极管上的电流过大而烧毁光敏二极管；电容c1用于滤去电路噪声；nmos管n1的栅极受外部ce引脚控制，当ce＝1时，电路工作，当ce＝0时，电路待机。

光敏二极管上的交流电流可以通过耦合电容c2后，在运算放大器a1的同相输入端产生约1mv的电压；反之，当耦合电容c2上无电流时，运算放大器a1的同相输入端的电压为0v。两级运算放大器a1和a2都是同相比例运算电路连接。

电容c3起高通滤波作用，可避免高频振荡，消除自激，起到相位补偿的作用。

运算放大器a1和a2都能实现低功耗工作，工作时静态电流不超过7μa。

两级运算放大器a1和a2的放大倍数av1和av2分别为：

当运算放大器a1的输入端为1mv时，两级运算放大器的输出vp5为：

vp5＝av1·av2·vina1＝7×321×1mv＝2.247v

当运算放大器a1的输入端为0v时，两级运算放大器的输出vp5为：

vp5＝0v

经过施密特触发器a3整形后，可将施密特触发器输入端2v以上的电压转换为高电平5v，施密特触发器输入端为0v时，施密特触发器输出端也为低电平0v。根据施密特触发器输出端的电压值可以判断是否有行人通过：当施密特触发器输出端为5v时，有行人通过；施密特触发器输出端为0v时，没有行人通过。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。