受光電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種受光電路，能夠高靈敏度地僅檢測(cè)急劇的光量變化，而且消耗電流低、價(jià)格低廉且小型化。該受光電路構(gòu)成為具有：光電轉(zhuǎn)換元件，其向節(jié)點(diǎn)流出與入射光量對(duì)應(yīng)的電流；電壓檢測(cè)電路，其在節(jié)點(diǎn)的電壓為第1電壓以上時(shí)，輸出檢測(cè)信號(hào)；復(fù)位電路，其在被輸入電壓檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)時(shí)，使光電轉(zhuǎn)換元件的電流流向GND端子，使得節(jié)點(diǎn)的電壓成為低于所述第1電壓的第2電壓，在檢測(cè)信號(hào)不再輸入時(shí)，保持該狀態(tài)；以及電壓上升檢測(cè)電路，其檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的電壓的變動(dòng)，輸出檢測(cè)結(jié)果。
【專利說(shuō)明】受光電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及檢測(cè)光量的變化的受光電路，尤其是，涉及能夠與周圍的亮度無(wú)關(guān)地 穩(wěn)定地檢測(cè)光量的變化的受光電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 受光電路被用于紅外線遠(yuǎn)程通信或可視光通信的光信號(hào)接收、光遮斷器或距離傳 感器等。作為該受光電路的功能，不檢測(cè)由于人的移動(dòng)、物體因風(fēng)擺動(dòng)而產(chǎn)生的緩慢的光量 變化或亮度以50Hz的頻率變動(dòng)的熒光燈的光量變化，而需要檢測(cè)出點(diǎn)亮LED等時(shí)的急劇的 光量變化。此外，受光靈敏度不隨周圍的亮度而變化也很重要。
[0003] 圖5示出現(xiàn)有的受光電路的框圖?，F(xiàn)有的受光電路具有光電二極管101、電阻元件 601、低通濾波器603和NM0S晶體管602。
[0004] 光電二極管101的N型端子與VDD端子連接，P型端子與輸出端子604和電阻元 件601的一個(gè)電極連接。電阻元件601的另一個(gè)電極與GND端子連接。低通濾波器603的 輸入端子610與電阻元件601的一個(gè)電極連接，輸出端子611與NM0S晶體管602的柵極連 接。NM0S晶體管602的漏極與電阻元件601的一個(gè)電極連接，源極與GND端子連接。輸出 端子604與電阻元件601的一個(gè)電極連接。
[0005] 如上構(gòu)成的受光電路如下那樣進(jìn)行動(dòng)作，來(lái)檢測(cè)入射的光量的變化。
[0006] 在周圍較暗的情況下，光電二極管101不流出穩(wěn)定的電流。輸出端子604的電壓 為GND端子電壓，因此，NM0S晶體管602截止。此處，在照射有LED等的光時(shí)，在光電二極 管101中產(chǎn)生電流。該電流流過(guò)電阻元件601，產(chǎn)生電壓。該電壓被輸出到輸出端子604， 由此能夠檢測(cè)入射光量發(fā)生變化的情況。
[0007] 在周圍較亮的情況下，光電二極管101流出穩(wěn)定的電流。輸出端子604的電壓因 電流流過(guò)電阻元件601而上升。在輸出端子604的電壓超過(guò)NM0S晶體管602的閾值電壓 時(shí)，NM0S晶體管602導(dǎo)通。因此，輸出端子604的電壓被控制在NM0S晶體管602的閾值電 壓附近。即，無(wú)論周圍怎樣明亮，輸出端子604的電壓只會(huì)上升到NM0S晶體管602的閾值電 壓附近。此處，在照射有LED等的光時(shí)，光電二極管101的電流增大。此時(shí)，由于NM0S晶體 管602的柵極電壓經(jīng)由低通濾波器603而變化，因此，瞬間變化的電流僅流過(guò)電阻元件601。 因此，電阻元件601的電壓因該電流而增大，輸出端子604的電壓增大。進(jìn)而，根據(jù)輸出端 子604的電壓變?yōu)橐?guī)定電壓以上的情況，能夠檢測(cè)出入射光的量發(fā)生變化的情況。
[0008] 如上所述，在現(xiàn)有的受光電路中，通過(guò)具有低通濾波器603和NM0S晶體管602,使 得受光靈敏度不受周圍的亮度的影響(例如，參照專利文獻(xiàn)1 )。
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平9 一 83452號(hào)公報(bào)
[0010] 但是，在現(xiàn)有的受光電路中，在光電二極管與電阻的連接點(diǎn)，存在光電二極管的較 大的寄生電容和布線電容等，因此，因光電二極管的電流而上升的連接點(diǎn)的電壓上升速度 下降。因此，在從較遠(yuǎn)的位置點(diǎn)亮LED等的情況下，光電二極管產(chǎn)生的電流較小，連接點(diǎn)的 電壓上升速度較慢，因此，在連接點(diǎn)的電壓達(dá)到規(guī)定值之前，NM0S晶體管中流過(guò)光電二極管 的電流。即，現(xiàn)有的受光電路具有靈敏度低的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的，提供靈敏度高的受光電路。此外，通過(guò)構(gòu)成為使 光電二極管1的電流不添加于消耗電流，提供消耗電流低的受光電路。進(jìn)而，提供一種成本 較低的受光電路，即使不使用昂貴且需要位置的低通濾波器，也能夠提高受光靈敏度，減小 占有面積。
[0012] 為了解決現(xiàn)有的問(wèn)題，本發(fā)明的受光電路構(gòu)成為具有：光電轉(zhuǎn)換元件，其向節(jié)點(diǎn)流 出與入射光量對(duì)應(yīng)的電流；電壓檢測(cè)電路，其在節(jié)點(diǎn)的電壓為第1電壓以上時(shí)，輸出檢測(cè)信 號(hào)；復(fù)位電路，其在被輸入電壓檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)時(shí)，使光電轉(zhuǎn)換元件的電流流向GND端 子，使得節(jié)點(diǎn)的電壓成為低于所述第1電壓的第2電壓，在檢測(cè)信號(hào)不再輸入時(shí)，保持該狀 態(tài)；以及電壓上升檢測(cè)電路，其檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的電壓的變動(dòng)，輸出檢測(cè)結(jié)果。
[0013] 本發(fā)明的受光電路能夠高靈敏度地僅檢測(cè)出急劇的光量變化，而且，消耗電流低、 價(jià)格低廉且小型化。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是示出本實(shí)施方式的受光電路的框圖。
[0015] 圖2是示出本實(shí)施方式的受光電路的復(fù)位電路的一例的電路圖。
[0016] 圖3是示出本實(shí)施方式的受光電路的電壓檢測(cè)電路的一例的電路圖。
[0017] 圖4是示出本實(shí)施方式的受光電路的電壓上升檢測(cè)電路的一例的電路圖。
[0018] 圖5是示出現(xiàn)有的受光電路的框圖。
[0019] 標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0020] 101光電二極管，104復(fù)位電路，105電容，106電壓檢測(cè)電路，107電壓上升檢測(cè)電 路，108輸出端子

【具體實(shí)施方式】
[0021] 圖1是示出本實(shí)施方式的受光電路的框圖。
[0022] 本實(shí)施方式的受光電路具有光電二極管101、復(fù)位電路104、電容105、電壓檢測(cè)電 路106和電壓上升檢測(cè)電路107。
[0023] 光電二極管101的N型端子與GND端子連接，P型端子與節(jié)點(diǎn)120連接。復(fù)位電 路104的復(fù)位端子112與節(jié)點(diǎn)120連接，輸入端子113與電壓檢測(cè)電路106的輸出端子114 連接。電容105的一個(gè)端子與節(jié)點(diǎn)120連接，另一個(gè)端子與GND端子連接。電壓檢測(cè)電路 106的輸入端子115與節(jié)點(diǎn)120連接。電壓上升檢測(cè)電路107的輸入端子116與節(jié)點(diǎn)120 連接，輸出端子117與輸出端子108連接。
[0024] 作為光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管101輸出與入射的光量對(duì)應(yīng)的電流。在節(jié)點(diǎn)120 的電壓為檢測(cè)電壓以上的情況下，電壓檢測(cè)電路106從輸出端子114輸出低信號(hào)，在節(jié)點(diǎn) 120的電壓小于檢測(cè)電壓的情況下，電壓檢測(cè)電路106從輸出端子114輸出高信號(hào)。復(fù)位電 路104在輸入端子113中輸入有低信號(hào)的情況下，使電流從復(fù)位端子112流向GND端子，使 與復(fù)位端子112連接的節(jié)點(diǎn)120的電壓下降為復(fù)位電壓。在輸入端子113中輸入有高信號(hào) 的情況下，復(fù)位電路104保持該時(shí)刻的狀態(tài)，使節(jié)點(diǎn)120的電壓維持復(fù)位電壓。該復(fù)位電壓 被設(shè)定為低于電壓檢測(cè)電路106的檢測(cè)電壓。節(jié)點(diǎn)120的電壓上升速度由光電二極管101 中產(chǎn)生的電流的增大量和電容105的電容值決定。此處，電容105的電容值設(shè)定得較小。
[0025] 如上構(gòu)成的本實(shí)施方式的受光電路如下那樣進(jìn)行動(dòng)作，來(lái)檢測(cè)入射的光量的變 化。
[0026] 在周圍較暗的情況下，由于在光電二極管101中既不產(chǎn)生電壓也不產(chǎn)生電流，因 此節(jié)點(diǎn)120為GND端子的電壓(基準(zhǔn)電壓)。從該狀態(tài)起，在入射有光信號(hào)或者周圍急劇變 亮而在光電二極管101中產(chǎn)生電壓和電流時(shí)，光電二極管101的電流對(duì)電容105充電。在 節(jié)點(diǎn)120的電壓上升而達(dá)到電壓檢測(cè)電路106的檢測(cè)電壓時(shí)，電壓檢測(cè)電路106向復(fù)位電 路104輸出低信號(hào)。在復(fù)位電路104收到來(lái)自電壓檢測(cè)電路106的低信號(hào)時(shí)，使光電二極 管101的電流流向GND端子。因此，節(jié)點(diǎn)120的電壓下降。在節(jié)點(diǎn)120的電壓下降而小于 電壓檢測(cè)電路106的檢測(cè)電壓時(shí)，電壓檢測(cè)電路106向復(fù)位電路104輸出高信號(hào)。復(fù)位電 路104接收到該高信號(hào)，保持該時(shí)刻的狀態(tài)。復(fù)位電路104在輸入端子113中輸入有高信 號(hào)的期間，保持該狀態(tài)。電壓上升檢測(cè)電路107對(duì)輸入到輸入端子116的節(jié)點(diǎn)120的電壓 上升速度進(jìn)行檢測(cè)，如果電壓上升速度為規(guī)定以上，則從輸出端子117輸出高信號(hào)，如果小 于規(guī)定速度，則從輸出端子117輸出低信號(hào)。從電壓上升檢測(cè)電路107的輸出端子117輸 出的信號(hào)被作為檢測(cè)信號(hào)而從受光電路的輸出端子108輸出。
[0027] 在周圍較亮的情況下，光電二極管101流出恒定電流。如上所述，節(jié)點(diǎn)120由于復(fù) 位電路104而流過(guò)與周圍的亮度對(duì)應(yīng)的電流，因此維持在復(fù)位電壓。從該狀態(tài)起，在入射有 光信號(hào)或者在周圍急劇變亮?xí)r，光電二極管101的電流增大。光電二極管101的增大的電 流對(duì)電容105充電。復(fù)位電路104保持接收到高信號(hào)的時(shí)刻的狀態(tài)，因此，節(jié)點(diǎn)120的電壓 隨著光電二極管101的電流增大量而增大。接下來(lái)，通過(guò)與上述相同的動(dòng)作，從受光電路的 輸出端子108輸出檢測(cè)信號(hào)。
[0028] 另一方面，在由于周圍變亮、人移動(dòng)、窗簾晃動(dòng)而使入射到光電二極管101的光量 緩慢地變化的情況下，光電二極管101的電流也緩慢地增大。因此，從開始增大的初期的非 常小的光電二極管的增大電流起，開始對(duì)電容105充電。但是，由于電容105的電容值較 小，因此，即使是非常小的電流，節(jié)點(diǎn)120的電壓也在瞬間上升。因此，在光電二極管101的 電流不再增加時(shí)，節(jié)點(diǎn)120的電壓達(dá)到電壓檢測(cè)電路106的檢測(cè)電壓，后續(xù)的動(dòng)作是與上述 的周圍較暗的情況相同的動(dòng)作。進(jìn)而，在光電二極管101的電流緩慢地變化的情況下，節(jié)點(diǎn) 120的電壓上升速度小于電壓上升檢測(cè)電路107檢測(cè)出的電壓上升速度，入射到光電二極 管101的光量的變化不被檢測(cè)出。
[0029] 圖2是示出本實(shí)施方式的受光電路的復(fù)位電路104的一例的電路圖。
[0030] 復(fù)位電路104具有復(fù)位端子112、閾值低的NM0S晶體管301、PM0S晶體管302、電 容303和輸入端子113。這里，閾值低是指閾值比構(gòu)成受光電路的其他NM0S晶體管的閾值 低。
[0031] 復(fù)位端子112與閾值低的NM0S晶體管301的漏極和PM0S晶體管302的源極連接。 閾值低的NM0S晶體管301的源極與GND端子連接，柵極與PM0S晶體管302的漏極和電容 303的一側(cè)端子連接。電容303的另一個(gè)端子與GND端子連接。PM0S晶體管302的柵極與 輸入端子113連接。
[0032] 在輸入端子113中輸入有低信號(hào)時(shí)，PM0S晶體管302導(dǎo)通，因此閾值低的NM0S晶 體管301飽和連接。因此，復(fù)位端子112和節(jié)點(diǎn)120被復(fù)位為閾值低的NM0S晶體管301的 閾值電壓附近。
[0033] 另一方面，在輸入端子113中輸入有高信號(hào)時(shí)，PM0S晶體管302截止，由于電容 303,閾值低的NM0S晶體管301的柵極電壓被維持。即，閾值低的NM0S晶體管301維持輸 入高信號(hào)時(shí)的電流。因此，復(fù)位端子112和節(jié)點(diǎn)120在光電二極管101的電流沒有變化的 情況下，維持復(fù)位電壓。進(jìn)而，從該狀態(tài)起，在光電二極管101的電流增大的情況下，閾值低 的NM0S晶體管301不能流過(guò)增大量的電流。因此，光電二極管101的增大量的電流對(duì)電容 105充電，節(jié)點(diǎn)120的電壓上升。
[0034] 圖3是示出本實(shí)施方式的受光電路的電壓檢測(cè)電路106的一例的電路圖。
[0035] 電壓檢測(cè)電路106具有輸入端子115、NM0S晶體管401、耗盡型NM0S晶體管402、 反相器電路403和反相器電路404。
[0036] 輸入端子115與NM0S晶體管401的柵極連接。NM0S晶體管401的源極與GND端 子連接，漏極與耗盡型NM0S晶體管402的源極、柵極以及反相器電路403的輸入端子連接。 耗盡型NM0S晶體管402的漏極與VDD端子連接。反相器403的輸出端子與反相器電路404 的輸入端子連接。反相器電路404的輸出端子與輸出端子114連接。
[0037] 在輸入端子115的電壓上升、NM0S晶體管401的電流大于耗盡型NM0S晶體管402 中流過(guò)的恒定電流時(shí)，反相器電路403的輸入端子從高電平變?yōu)榈碗娖?，反相器電?04的 輸入端子從低電平變?yōu)楦唠娖健Ｓ纱?，由于反相器電?04的輸出端子從高電平變?yōu)榈碗?平，因此從輸出高信號(hào)的輸出端子114輸出低信號(hào)。此外，反相器電路403的輸入端子從高 電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)較快，但是由于耗盡型NM0S晶體管402中流過(guò)的恒定電流是較小的電 流，因而從低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)較慢。因此，從輸出端子114輸出低信號(hào)的期間變長(zhǎng)，復(fù)位 電路113 -旦成為復(fù)位狀態(tài)，會(huì)暫時(shí)持續(xù)復(fù)位狀態(tài)。因此，復(fù)位電路113能夠可靠地使節(jié)點(diǎn) 120復(fù)位。
[0038] 圖4是示出本實(shí)施方式的受光電路的電壓上升檢測(cè)電路107的一例的電路圖。
[0039] 電壓上升檢測(cè)電路107具有輸入端子116、NM0S晶體管501和PM0S晶體管502。 此外，還具有PM0S晶體管503、閾值低的NM0S晶體管504、電阻505、電容506和輸出端子 117。
[0040] 輸入端子116與NM0S晶體管501的柵極和電阻505 -側(cè)端子連接。電阻505的 另一個(gè)端子與閾值低的NM0S晶體管504的柵極和電容506的一側(cè)端子連接。電容506的 另一個(gè)端子與GND端子連接。NM0S晶體管501的源極與GND端子連接，漏極與PM0S晶體管 502的漏極、柵極以及PM0S晶體管503的柵極連接。PM0S晶體管502的源極與VDD端子連 接。PM0S晶體管503的源極與VDD端子連接，漏極與輸出端子117和閾值低的NM0S晶體管 504的漏極連接。閾值低的NM0S晶體管504的源極與GND端子連接。
[0041] NM0S晶體管501的電流在由PM0S晶體管502和PM0S晶體管503構(gòu)成的電流鏡電 路中，從PM0S晶體管502向PM0S晶體管503進(jìn)行鏡像，與閾值低的NM0S晶體管504的電 流進(jìn)行比較。在NM0S晶體管501的電流大于閾值低的NM0S晶體管504的電流的情況下， 從輸出端子117輸出高信號(hào)。另一方面，在NM0S晶體管501的電流小于閾值低的NM0S晶 體管504的電流的情況下，從輸出端子117輸出低信號(hào)。產(chǎn)生于電阻505的電壓與輸入端 子116的電壓上升速度成比例地增大。在輸入端子116的電壓以如下速度上升時(shí)，從通常 輸出低信號(hào)的輸出端子117輸出高信號(hào)，所述速度使得產(chǎn)生于電阻505的電壓大于NMOS晶 體管501與閾值低的NMOS晶體管504的閾值差。
[0042] 如上所述，在本實(shí)施方式的受光電路中，通過(guò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的電壓上升速度判斷入射 到光電二極管的光量發(fā)生變化的情況。即使光電二極管的電流增大是微小的，如果變化速 度較急，則該內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的電壓急劇地上升。因此，能夠提供高靈敏度的受光電路。
[0043] 此外構(gòu)成為，在節(jié)點(diǎn)上升到規(guī)定電壓后，通過(guò)復(fù)位電路將節(jié)點(diǎn)的電壓電平控制為 復(fù)位電壓，其中，節(jié)點(diǎn)的電壓電平用于檢測(cè)由光電二極管的增大電流引起的電壓上升的速 度。由此，由于不需要成為面積增大和檢測(cè)靈敏度下降的原因的低通濾波器，因此能夠提供 電路面積小且靈敏度1?的受:光電路。
[0044] 此外，光電二極管構(gòu)成為使N型端子與GND端子連接，來(lái)檢測(cè)從P型端子輸出的電 流的變化。由此，光電二極管的電流不從VDD端子流向GND端子，因此，還具有使受光電路 的消耗電流降低的效果。
[0045] 此外，在本實(shí)施方式的受光電路中，以使用了光電二極管101的情況進(jìn)行了說(shuō)明， 但是不言而喻，使用LED或太陽(yáng)能電池這樣的具有光電轉(zhuǎn)換特性的光電轉(zhuǎn)換元件，也能得 到相同的功能和特征。
[0046] 此外，在本實(shí)施方式的受光電路中，為了調(diào)整節(jié)點(diǎn)120的電壓上升速度而設(shè)置了 電容105,但是，如果不是特別需要進(jìn)行調(diào)整，也可以不設(shè)置電容105。
[0047] 此外，不言而喻，在將各NM0S晶體管變更為PM0S晶體管，將各PM0S晶體管變更為 NM0S晶體管的情況下,也得到上述的功能或特征。
【權(quán)利要求】
1. 一種受光電路，其特征在于，具有： 光電轉(zhuǎn)換元件，其向節(jié)點(diǎn)流出與入射光量對(duì)應(yīng)的電流； 電壓檢測(cè)電路，其在所述節(jié)點(diǎn)的電壓為第1電壓以上時(shí)，輸出檢測(cè)信號(hào)； 復(fù)位電路，其在被輸入所述電壓檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)時(shí)，使所述光電轉(zhuǎn)換元件的電流 流向GND端子，使得所述節(jié)點(diǎn)的電壓成為低于所述第1電壓的第2電壓，并在所述檢測(cè)信號(hào) 不再輸入時(shí)，保持該狀態(tài)；以及 電壓上升檢測(cè)電路，其檢測(cè)所述節(jié)點(diǎn)的電壓的變動(dòng)，輸出檢測(cè)結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的受光電路，其特征在于， 所述復(fù)位電路具有與所述節(jié)點(diǎn)連接的復(fù)位端子和與所述電壓檢測(cè)電路的輸出端子連 接的輸入端子， 所述復(fù)位電路具備： 閾值低的NMOS晶體管，其漏極與所述復(fù)位端子連接，源極與GND端子連接，柵極經(jīng)由電 容與GND端子連接；以及 PMOS晶體管，其源極與所述復(fù)位端子連接，漏極與所述閾值低的NMOS晶體管的柵極連 接，柵極與所述輸入端子連接， 在所述輸入端子中輸入有所述電壓檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)時(shí)，所述PMOS晶體管導(dǎo)通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所記載的受光電路，其特征在于， 所述光電轉(zhuǎn)換元件是PN二極管，N型端子與GND端子連接，P型端子與所述節(jié)點(diǎn)連接。
【文檔編號(hào)】H03F3/08GK104062643SQ201410098984
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月18日
【發(fā)明者】宇都宮文靖 申請(qǐng)人:精工電子有限公司