光电检测电路的制作方法

本发明涉及集成电路，尤其涉及一种光电检测电路。

背景技术：

1、光体积变化描记图法(photoplethysmography，ppg)是一种借助光电手段在活体组织中检测血液容积变化的一种无创检测方法。由于光线透过皮肤组织时，血管的收缩和扩展使得光信号发生一定的变化，当进行ppg检测时，可以通过ppg光电检测电路进行检测，ppg光电检测电路包括光源和光敏二极管，可以利用光源照射活体组织的一侧，进而通过光敏传感器接收透过活体组织后变化后的光信号，再通过光敏传感器产生的电流信号，检测血液容积变化。

2、传统的ppg光电检测电路在光源的照射活体组织进行检测的过程中，可能会受到环境光的影响，造成测试结果出现偏差。为了消除环境光的影响，可以对传统的ppg光电检测电路进行优化，优化后的电路包括、光源、光敏二极管、跨阻放大器、模数转换器、数字电路和低频电流源组成，ppg光电检测电路的检测原理为光源照射活体组织，光敏传感器接收到光信号后，通过跨阻放大器接收光敏传感器产生的电流信号，并经过模数转换器将模拟电信号转换为数字信号。数字控制电路对数字信号进行分析得出低频电信号(即环境光产生的电信号)，进而控制低频电流源产生反向的低频电流信号，以抵消环境光信号。

3、然而，传统的光电检测电路中需要将环境光的低频电流信号转换为数字信号以进行反向抵消，存在环路带宽较高的问题。

技术实现思路

1、为克服现有技术中存在环路带宽较高的技术问题，提供一种无需将环境光的低频电流信号转换为数字信号以进行反向抵消的光电检测电路。

2、第一方面，本技术提供一种光电检测电路，包括：光敏传感器、第一晶体管、跨阻放大器、第一反馈电阻和低通滤波模块；光敏传感器的第一端与电源连接，光敏传感器的第二端、第一晶体管的第一端、跨阻放大器的第一端和第一反馈电阻的第一端连接于第一公共端，跨阻放大器的第二端外接第一偏置电压，跨阻放大器的第三端、第一反馈电阻的第二端与低通滤波模块的第一端连接于第二公共端，低通滤波模块的第二端与第一晶体管的第二端连接；第一晶体管的第三端接地；

3、光敏传感器，用于接收光源发射的测试光信号以及环境光信号，并将测试光信号和环境光信号转换为电流信号，电流信号包括：高频测试电流信号和低频环境电流信号；

4、跨阻放大器，用于接收电流信号，并将第一反馈电阻两端的基于电流信号产生的电压信号传输至低通滤波模块；电压信号包括基于测试光信号生成的高频电压信号，以及基于环境光信号生成的低频电压信号；

5、低通滤波模块，用于在接收到第一反馈电阻两端的电压信号后，吸收电压信号中的高频电压信号，并将低频电压信号传输至第一晶体管，以使第一晶体管产生反向的低频电流信号；

6、跨阻放大器，还用于在接收到第一晶体管产生的反向的低频电流信号后，输出基于测试光信号生成的高频电信号。

7、在其中一个实施例中，低通滤波模块，包括：误差放大器和第一电容；误差放大器的第一端和跨阻放大器的第三端连接，误差放大器的第二端、第一电容的第一端和第一晶体管的第二端连接于第三公共端，误差放大器的第三端外接第二偏置电压；第一电容的第二端接地；误差放大器、第一电容、第一晶体管、跨阻放大器和第一反馈电阻构成负反馈环路；

8、第一电容，用于吸收误差放大器传输的高频电压信号；

9、误差放大器，用于将低频电压信号传输至第一晶体管。

10、在其中一个实施例中，光电检测电路还包括第二反馈电阻；跨阻放大器为差分跨阻放大器；

11、第一公共端分别与差分跨阻放大器的第一端和第一反馈电阻的第一端连接，差分跨阻放大器的第二端与第二反馈电阻的第一端连接且外接第一偏置电压；差分跨阻放大器的第三端、第一反馈电阻的第二端和低通滤波模块的第一端连接于第二公共端，差分跨阻放大器的第四端、第二反馈电阻的第二端和低通滤波模块的第三端连接于第二公共端；低通滤波模块的第二端与第一晶体管的第二端连接；第一晶体管的第三端接地。

12、在其中一个实施例中，第一晶体管为nmos晶体管；nmos晶体管的栅极与低通滤波模块的第二端连接；nmos晶体管的漏极和跨阻放大器的第一端连接；nmos晶体管的源极接地。

13、在其中一个实施例中，光电检测电路还包括第二电容，第二电容与第一反馈电阻并联。

14、第二方面，本技术提供一种光电检测电路，包括：光敏传感器、第二晶体管、跨阻放大器、第一反馈电阻和低通滤波模块；第二晶体管的第一端、跨阻放大器的第一端、第一反馈电阻的第一端和光敏传感器的第一端连接于第四公共端，光敏传感器的第二端接地；跨阻放大器的第二端外接第一偏置电压，跨阻放大器的第三端、第一反馈电阻的第二端和低通滤波模块的第一端连接于第五公共端，低通滤波模块的第二端与第二晶体管的第二端连接，第二晶体管的第三端与电源连接；

15、光敏传感器，用于接收光源发射的测试光信号以及环境光信号，并将测试光信号和环境光信号转换为电流信号；电流信号包括：高频测试电流信号和低频环境电流信号；

16、跨阻放大器，用于接收电流信号，并将第一反馈电阻两端的基于电流信号产生的电压信号传输至低通滤波模块；电压信号包括基于测试光信号生成的高频电压信号，以及，基于环境光信号生成的低频电压信号；

17、低通滤波模块，用于在接收到第一反馈电阻两端的电压信号后，吸收电压信号中的高频电压信号，并将低频电压信号传输至第二晶体管，以使第二晶体管产生反向的低频电流信号；

18、跨阻放大器，还用于在接收到第二晶体管产生的反向的低频电流信号后，输出基于测试光信号生成的高频电信号。

19、在其中一个实施例中，低通滤波模块，包括：误差放大器和第一电容；误差放大器的第一端和跨阻放大器的第三端连接，误差放大器的第二端和第一电容的第一端分别与第一晶体管的第二端连接，误差放大器的第三端外接第二偏置电压；第一电容的第二端与电源连接；误差放大器、第一电容、第二晶体管、跨阻放大器和第一反馈电阻构成负反馈环路；

20、第一电容，用于吸收误差放大器传输的高频电压信号；

21、误差放大器，用于将低频电压信号传输至第二晶体管。

22、在其中一个实施例中，光电检测电路还包括第二反馈电阻；跨阻放大器为差分跨阻放大器；第二晶体管的第一端、差分跨阻放大器的第一端、第一反馈电阻的第一端、差分跨阻放大器的第一端和光敏传感器的第一端连接于第四公共端；差分跨阻放大器的第二端与第二反馈电阻的第一端连接且外接第一偏置电压；第二反馈电阻的第二端分别与差分跨阻放大器的第三端以及低通滤波模块的第一端连接；差分跨阻放大器的第四端分别与第一反馈电路的第二端以及低通滤波模块的第三端连接；低通滤波模块的第二端与第二晶体管的第二端连接；第二晶体管的第三端与电源连接。

23、在其中一个实施例中，第一晶体管为pmos晶体管；低通滤波模块的第二端连接，pmos晶体管的漏极与光敏传感器的第一端连接；pmos晶体管的源极与电源连接。

24、在其中一个实施例中，光电检测电路还包括第二电容，第二电容与第一反馈电阻并联。

25、由以上的技术方案可知，本技术提供了一种光电检测电路，包括：光敏传感器、第一晶体管、跨阻放大器、第一反馈电阻和低通滤波模块。由于光敏传感器在接收光源发射的测试光信号以及环境光信号后，将测试光信号和环境光信号转换为高频测试电流信号和低频环境电流信号。跨阻放大器在接收电流信号，并将第一反馈电阻两端的基于电流信号产生的基于测试光信号生成的高频电压信号，以及基于环境光信号生成的低频电压信号传输至低通滤波模块。以使低通滤波模块在接收到第一反馈电阻两端的电压信号后，吸收电压信号中的高频电压信号，并将低频电压信号传输至第一晶体管，以使第一晶体管产生反向的低频电流信号。跨阻放大器在接收到第一晶体管产生的反向的低频电流信号后，输出基于测试光信号生成的高频电信号，无需通过数字电路将低频电流信号转换为数字信号后，将环境光产生的电流信号消除，降低了环路带宽，同时减小了信号链的复杂性，减小了芯片成本。另外，相较于传统的光电检测电路，本技术通过模拟直接反馈，消除环境光，消除环境光的反应速度较快。