专利名称：光电流感测电路、光电传感器和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将可见光的照度转换为电信号的光电流感测电路以及被提供有该光电流感测电路的光电传感器和电子设备，并且具体涉及一种具有接近人类视觉灵敏度特性的频谱灵敏度特性的光电流感测电路、以及被提供有该光电流感测电路的光电传感器和电子设备。
背景技术：
作为用于可见光的光电传感器的典型示例，存在硅光电二极管和Cds(硫化镉)光电元件(cell)两种传感器。由于硅光电二极管具有小尺寸、高响应性和高稳定性，因此它在用于光通信和光盘的光接收元件以及光电传感器和其它元件中被广泛使用。然而，硅光电二极管的频谱灵敏度特性与人类视觉灵敏度特性的显著不同之处在于在红外范围内的灵敏度较高。反之，CdS光电元件具有接近人类视觉灵敏度特性的频谱灵敏度特性。因此，很多年以来已经将CdS光电元件用于照相机的曝光计和可见光传感器中。
近年来，出现了与导致高环境负担的物质的使用等有关的问题，并且对于包含硫化镉作为主要成分的CdS光电元件的使用提出了限制。例如，自从2006年7月以来，欧洲已经禁止引进使用镉、铅、六价铬或汞的产品。相反，硅引起比硫化镉小的环境负担。因此，愈来愈要求提供一种传感器，其由硅光电二极管形成，并且具有接近人类视觉灵敏度特性的频谱灵敏度特性。
近年来，愈来愈要求提供照度传感器，其具有接近人类视觉灵敏度特性的频谱灵敏度特性，以便将它们用作这样的传感器，所述传感器根据周围环境亮度自动调整诸如蜂窝电话、LCTV(液晶电视)等的背光的亮度，以便抑制蜂窝电话的电池的功耗，并且提高液晶显示器的能见度。
为了抑制电池的耗尽，还需要降低照度传感器自身的功耗。通常，照度传感器的输出与入射光量成比例。当诸如直射日光照度的高照度的光进入传感器时，该传感器输出几毫安培或更大的电流，这影响到电池寿命。因此，近年来，蜂窝电话和移动终端已经采用对数电流输出型照度传感器，其包括执行入射光量的对数变换的电路(例如，参见日本专利公开第08-065074号、第08-340128号、第10-021314号和第2006-133942号)，从而在从低照度到高照度的宽范围上抑制电流消耗。为了精细地控制液晶面板的背光照射，还需要实现照度传感器的精确输出以及改善其温度特性。
图7是示出传统的光电流感测电路的结构的电路图。
参照图7，光电流感测电路301包括光接收元件PD、PNP晶体管QP51-QP56、NPN晶体管QN51-QN56、二极管D51和D52、恒流源电路IS51-IS54、电阻RE和Rout、以及输出端T51。NPN晶体管QN51和QN52、电阻RE以及恒流源电路IS1和IS52形成跨导放大器61。
光电流感测电路301对光接收元件PD的光电流执行对数变换，以便提供输出电流Iout。更具体地，当光接收元件PD接收光时，与所接收的光量成比例的光电流Ipd流过光接收元件PD。二极管D51将其转换为用对数压缩(compress)的电压。二极管D51的相对端之间的电压VD1由以下等式表示 VD1＝Vt×ln(Ipd/Is) 其中，Vt代表由(k×T/q)表示的二极管D51的热电压，k代表波尔兹曼常数，T代表绝对温度，q代表基本电荷(即电量)，Is代表二极管D51的反向饱和电流。ln代表自然对数。
二极管D52将从恒流源电路IS53提供的参考电流Iref转换为用对数压缩的电压。二极管D52的相对端之间的电压VD2由以下等式表示 VD2＝Vt×ln(Iref/Is) 电压VD1和VD2分别被提供给跨导放大器61的NPN晶体管QN51和QN52的基极。NPN晶体管QN51和QN52的基极向跨导放大器61提供差分输入。电压VD1和VD2之间的电压差ΔVD由以下等式表示 ΔVD＝VD1-VD2 ＝Vt×ln(Ipd/Is)-Vt×ln(Iref/Is) ＝Vt×ln(Ipd/Iref) 跨导放大器61将电压差ΔVD转换为电流。跨导放大器61的跨导gm由以下等式表示，其中RE代表电阻RE的电阻值，Io代表恒流源电路IS51和IS52的输出电流值。
gm＝1/(2×Vt/Io+RE) 因此，NPN晶体管QN52的集电极电流I51由以下等式表示 I51＝Io+gm×ΔVD ＝Io+Vt×ln(Ipd/Iref)/(2×Vt/Io+RE) 当满足(2×Vt/Io＜＜RE)时，NPN晶体管QN52的集电极电流I51由以下等式表示 I51≈Io+Vt×ln(Ipd/Iref)/RE 由PNP晶体管QP52和Qp54形成的电流镜电路以及由NPN晶体管QN55和QN56形成的电流镜电路改变NPN晶体管QN52的集电极电流I51(即，跨导放大器的输出电流I1)的电流方向，并且从此集电极电流I51中减去具有与恒流源电路IS51和IS52的输出电流Io相同的温度系数的恒流源电路IS54的输出电流Ib。由此，PNP晶体管QP55的集电极电流I52由以下公式表示 I52＝I51-Ib ＝I0-Ib+Vt×ln(Ipd/Iref)/RE 当PNP晶体管QP55和QP56具有相同的发射极面积时，光电流感测电路301的输出电流Iout由以下等式表示 Iout＝I52 ＝Io-Ib+Vt×ln(Ipd/Iref)/RE 为了提供等于(10×log(照度))的光电流感测电路301的输出电流Iout，按照以下方式确定恒流源电路IS54的输出电流Ib，其中log代表使用基数10的对数。
当照度为1lux(勒克斯)时，输出电流Iout由以下等式表示，其中Ipd_1lx代表光接收元件PD的光电流Ipd。
Iout＝Io-Ib+(Vt/RE)×((ln(Ipd/Ipd_1lx)+ln(Ipd_1lx/Iref)) ln的基数和log的基数的变换等式如下 ln(X)＝log(X)/log(e)≈2.3025×log(X) 因此，输出电流Iout由以下公式表示 Iout＝Io-Ib+(Vt/RE)×(2.3025×log(Ipd/Ipd_1lx)-ln(Iref/Ipd_1lx)) 假设Ev代表光接收元件PD的入射光的照度，满足关系(Ev＝Ipd/Ipd_1lx)，使得输出电流Iout由以下等式表示 Iout＝Io-Ib+(Vt/RE)×(2.3025×log(Ev)-ln(Iref/Ipd_1lx)) ＝(Vt/RE)×(2.3025×log(Ev)-ln(Iref/Ipd_1lx))+(RE/Vt)×(Io-Ib)) 当适当地确定Io、Ib和RE以便满足关系 (RE/Vt)×(Io-Ib)-ln(Iref/Ipd_1lx)＝0，以及 (Vt/RE)×2.3025＝10时， 输出电流Iout由以下等式表示 Iout＝10×log(Ev) 因此，可以将输出电流Iout设置为照度的对数值的10倍。
恒流源电路IS51-IS54分别是带隙电流源(band gap current supply)，并且参考电流Iref以及输出电流Io和Ib分别由以下等式表示。
I＝Vt×ln(10)/R 热电压Vt和电阻值R的温度系数可以彼此相等，由此输出电流Io和Ib的温度变化可以较小。
输出电流Iout由以下等式表示 Iout＝N×(Io-Ib+Vt×ln(Ipd/Iref)/RE) 其中N代表PNP晶体管QP56的放大因子。
因此，通过采用电阻值RE的温度系数等于二极管D51的热电压Vt的温度系数的这种配置，输出电流Iout的温度变化可以较小。
二极管D51的热电压Vt的温度系数α由以下等式表示 α＝(Vt/T)/Vt 由于Vt等于kT/q(Vt＝kT/q)，因此α由以下等式表示 α＝1/T 当温度为例如27℃(＝绝对温度T中的300(K))时，热电压Vt的温度系数α等于3333ppm/℃。即使当27℃处的电阻RE的温度系数被设置为3333ppm/℃时，所述温度也可偏离27℃，并且使用普通的半导体工艺来生产电阻RE。在此情况下，在热电压Vt和电阻RE之间在温度系数上出现差异，使得出现输出电流Iout的温度变化。此外，为了提供具有彼此相等的温度系数的热电压Vt和电阻RE，需要集成在宽温度范围上具有与热电压Vt相同的温度系数的特殊温度测量电阻，这增大了光电流感测电路的制造成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种抑制输出电流的温度变化并且可以降低成本的光电流感测电路以及被提供有该光电流感测电路的光电传感器和电子电路。
根据本发明一个方面的光电流感测电路包括第一对数压缩电路，其包含二极管，并且使用所述二极管而用对数压缩从光接收元件接收的光电流，以便将该光电流转换为电压；消除电路，其用对数压缩具有基本等于光电流的温度系数的电流，以便将该电流转换为电压，并且对转换后的电压以及由第一对数压缩电路转换的电压执行加法或减法，以便输出合成(resultant)电压；对数运算电路，其用对数压缩从消除电路接收的合成电压以便产生第一电压，用对数压缩与光电流的热电压成比例的电压以便产生第二电压，用对数压缩具有几乎为0的热相关性的电流以便产生第三电压，并且相对于第一电压而执行第二电压和第三电压中的每一个的加法或减法以便产生第四电压；以及反对数变换电路，其对第四电压执行反对数变换以输出电流。
优选地，消除电路包括第一电流源电路，其产生具有基本上等于光电流的温度特性的温度特性的参考电流；第二对数压缩电路，其用对数压缩参考电流，以便将该参考电流转换为电压；以及第一运算电路，其对由第一对数压缩电路转换的电压和从第二对数压缩电路接收的电压执行加法或减法。
更优选地，消除电路还包括第一电压源电路，其产生与所述二极管的热电压成比例的电压。第一运算电路对由第二对数压缩电路转换的电压和与所述二极管的热电压成比例的电压执行加法或减法，并且对所述加法或减法的结果和由第一对数压缩电路转换的电压执行加法或减法。
更优选地，第一电流源电路可以通过执行修调(trimming)来调整参考电流的电流值。
优选地，对数运算电路包括第三对数压缩电路，其用对数压缩从消除电路接收的合成电压以产生第一电压；第二电压源电路，其产生与所述二极管的热电压成比例的电压；电流转换电路，其将由第二电压源电路产生的电压转换为电流；第四对数压缩电路，其用对数压缩由电流转换电路转换的电流，以便将所转换的电流转换为第二电压；第二运算电路，其对由第三对数压缩电路产生的第一电压和由第四对数压缩电路转换的第二电压执行加法或减法，以便输出合成电压；第二电流源电路，其产生具有几乎为0的温度系数的电流；第五对数压缩电路，其用对数压缩由第二电流源电路产生的电流，以便将所产生的电流转换为第三电压；以及第三运算电路，其对从第二运算电路接收的合成电压和由第五对数压缩电路转换的第三电路执行加法或减法，以便产生第四电压。
更优选地，第二电流源电路包括第三电压源电路，其产生电压；以及电阻，其将由第三电压源电路产生的电压转换为电流，并且，由第三电压源电路产生的电压的温度系数与所述电阻的温度系数基本相等。
更优选地，可以通过修调来调整所述电阻的电阻值。
优选地，所述对数运算电路包括倾度(inclination)调整电路，该倾度调整电路相对于光电流的改变来调整反对数变换电路的输出电流的改变程度。
优选地，反对数变换电路包括二极管；运算放大器，其在其第一输入端上从对数运算电路接收第四电压；以及晶体管，其在其控制电极处接收运算放大器的输出，并且在其传导电极之一处连接到所述二极管以及运算放大器的第二输入端。
优选地，第一对数压缩电路包括运算放大器，消除电路包括电压源电路、电流源电路和运算放大器，并且对数运算电路包括电压源电路、电流源电路和运算放大器。运算放大器、电压源电路和电流源电路中的每一个的参考电压是不同于地电压的电压。所述光电流感测电路还包括参考电压消除电路，其从由对数运算电路产生的第四电压中减去参考电压，以便将合成电压输出到反对数变换电路。反对数变换电路对从参考电压消除电路接收的合成电压执行反对数变换，以便输出电流。
根据本发明一个方面的光电传感器包括根据所接收的光量而输出光电流的光接收元件、以及光电流感测电路。该光电流感测电路包括第一对数压缩电路，其包含二极管，并且使用所述二极管而用对数压缩从光接收元件接收的光电流，以便将该光电流转换为电压；消除电路，其用对数压缩具有基本等于光电流的温度系数的电流，以便将该电流转换为电压，并且对转换后的电压和由第一对数压缩电路转换的电压执行加法或减法，以便输出合成电压；对数运算电路，其用对数压缩从消除电路接收的合成电压以便产生第一电压，用对数压缩与光电流的热电压成比例的电压以便产生第二电压，用对数压缩具有几乎为0的热相关性的电流以产生第三电压，并且相对于第一电压而执行第二电压和第三电压中的每一个的加法或减法以产生第四电压；以及反对数变换电路，其对第四电压执行反对数变换以输出电流。
根据本发明一个方面的电子设备包括根据所接收的光量来输出光电流的光接收元件、以及光电流感测电路。该光电流感测电路包括第一对数压缩电路，其包含二极管，并且使用所述二极管而用对数压缩从光接收元件接收的光电流，以便将该光电流转换为电压；消除电路，其用对数压缩具有基本等于光电流的温度系数的电流，以便将该电流转换为电压，并且对转换后的电压和由第一对数压缩电路转换的电压执行加法或减法，以便输出合成电压；对数运算电路，其用对数压缩从消除电路接收的合成电压以便产生第一电压，用对数压缩与光电流的热电压成比例的电压以便产生第二电压，用对数压缩具有几乎为0的热相关性的电流以产生第三电压，并且相对于第一电压而执行第二电压和第三电压中的每一个的加法或减法以产生第四电压；以及反对数变换电路，其对第四电压执行反对数变换以输出电流。
本发明可以抑制输出电流的温度变化并且可以降低成本。
当结合附图阅读时，根据对本发明的以下详细描述，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加清楚。
图1是示出根据本发明第一实施例的光电流感测电路的结构的框图。
图2是示出根据本发明第二实施例的光电流感测电路的结构的电路图。
图3是示出根据本发明第三实施例的光电流感测电路的结构的电路图。
图4是示出根据本发明第三实施例的带隙电流源电路IS21的结构的电路图。
图5示出根据本发明第四实施例的光电传感器的结构。
图6示出根据本发明第五实施例的电子设备的结构。
图7是示出传统光电流感测电路的结构的电路图。
具体实施例方式 现在将参照附图来描述本发明的实施例。在这些图中，相同或相应的部分具有相同的参考标号，并且不重复对其的描述。
<第一实施例> 图1是根据本发明第一实施例的光电流感测电路的结构的框图。
参照图1，光电流感测电路101包括对数压缩电路(第一对数压缩电路)1、Is消除电路2和Vt消除电路3。Vt消除电路3包括对数运算电路4和反对数变换电路5。下面将要描述的电压VA-VH分别对应于根据本发明第二实施例的光电流感测电路中的电压Va-Vh。
光接收元件PD接收外部光，以便输出与所接收的光量成比例的光电流Ipd。
对数压缩电路1包括二极管DA(未示出)，其使用二极管DA而用对数压缩从光接收元件PD接收的光电流Ipd，从而将其转换为电压VA。当Vt代表二极管DA的热电压并且Is代表二极管DA的反向饱和电流时，电压VA由以下公式表示 VA＝Vt×ln(Ipd/Is) 可以理解电压VA的温度变化较大，这是因为电压VA包含具有较大的热相关性的热电压Vt和反向饱和电流Is。
Is消除电路2产生具有与光接收元件PD的输出电流Ipd相同的温度系数的参考电流Iref1。Is消除电路2用对数压缩参考电流Iref1，以便将其转换为电压VB。Is消除电路2对电压VA和VB执行减法，以便提供该减法的结果作为输出电压VC。Is消除电路2的输出电压VC由以下等式表示 VC＝Vt×ln(Ipd/Is)-Vt×ln(Iref1/Is) ＝Vt×ln(Ipd/Iref1) 因此，可以理解Is消除电路2可以消除电压VA处与反向饱和电流Is相对应的分量。
对数运算电路4用对数压缩从Is消除电路2接收的输出电压VC，以便将其转换为电压(第一电压)VD。对数运算电路4产生与热电压Vt成比例的电压，将所产生的电压转换为电流，并且将转换后的电流用对数压缩为电压(第二电压)VE。对数运算电路4对电压VD和VE执行减法，以便产生电压VF，电压VF由以下等式表示 VF＝Vt×ln(ln(Ipd/Iref1)) 对数运算电路4产生不具有温度相关性的参考电流Iref2。对数运算电路4用对数压缩参考电流Iref2，以便将其转换为电压(第三电压)VG。电压VG由以下等式表示 VG＝Vt×ln(Iref2/Is) 对数运算电路4对电压VF和VG执行加法，并且提供该加法的结果作为输出电压(第四电压)VH。对数运算电路的输出电压(第四电压)VH由以下等式表示 VH＝Vt×ln((Iref2/Is)×ln(Ipd/Iref1)) 反对数变换电路5对从对数运算电路4接收的输出电压VH执行反对数变换，以便产生输出电流Iout，并且向外部提供输出电流Iout。输出电流Iout由以下等式表示 Iout＝Iref2×ln(Ipd/Iref1) 通过采用具有相同的温度系数的光电流Ipd和参考电流Iref1，可以将输出电流Iout的温度系数设置为0。因此，可以抑制光电流感测电路101的输出的温度变化。
当图7所示的传统光电流感测电路具有通过普通的半导体工艺生产的电阻RE时，在热电压Vt和电阻RE之间在温度系数上出现偏差，使得在输出电流Iout中出现温度变化。为了使热电压Vt的温度系数与电阻RE的温度系数匹配，需要以集成或封装的形式提供在宽温度范围上具有与热电压Vt的温度系数相同的温度系数的特殊温度测量电阻，这增大了光电流感测电路的制造成本。然而，在根据本发明第一实施例的光电流感测电路中，对数压缩电路1包括二极管DA，并且通过使用二极管DA而用对数压缩从光接收元件PD接收的光电流来将其转换为电压。Is消除电路2用对数压缩具有基本上等于光电流的温度系数的电流以便将其转换为电压，并且对这样转换的电压和从对数压缩电路1接收的电压执行减法。对数运算电路4用对数压缩从Is消除电路2接收的电压以便产生电压VD，用对数压缩与光电流的热电压成比例的电压以产生电压VE，用对数压缩具有几乎为0的温度相关性的电流以产生电压VG，从电压VD中减去电压VE，并且将此减法的结果加到电压VG上以产生电压VH。反对数变换电路5对电压VH执行反对数变换以提供输出电流Iout。这一结构可以抑制输出电流Iout的温度变化。不需要采用在宽温度范围上具有与热电压Vt相同的温度系数的特殊温度测量电阻。因此，可以降低成本。
在根据本发明第一实施例的光电流感测电路中，如上所述，Is消除电路2对电压VA和VB执行减法。此外，对数运算电路4对电压VD和VE执行减法以产生电压VF，并且将电压VF加到电压VG上。然而，这些结构不是限制性的。取决于在Is消除电路2和对数运算电路4中包括的对数压缩电路的结构，用对数压缩后的电压可以是正的，也可以是负的。在设计阶段，对于Is消除电路2和对数运算电路4中的每一个，适当地选择执行所述加法的结构或执行所述减法的结构，使得可以在光电流感测电路101的输出电流Iout中消除与二极管DA的热电压和反向饱和电流相对应的分量。
现在将参照附图来描述本发明的另一实施例。在这些图中，相同或相应的部分具有相同的参考标号，并且不重复对其的描述。
<第二实施例> 这一实施例涉及根据本发明第一实施例的光电流感测电路的特定电路结构的示例。
图2是示出根据本发明第二实施例的光电流检测电路的结构的电路图。
参照图2，光电流感测电路102包括对数压缩电路(第一对数压缩电路)11、Is消除电路12、Vt消除电路13和输出电路16。Vt消除电路13包括对数运算电路14和反对数变换电路15。对数压缩电路11包括二极管D1和运算放大器AMP1。
Is消除电路12包括运算电路(第一运算电路)21、对数压缩电路(第二对数压缩电路)22、恒流源电路(第一电流源电路)IS1和恒压源电路(第一电压源电路)VS1。运算电路21包括电阻R1-R4和运算放大器AMP3。对数压缩电路22包括二极管D2和运算放大器AMP2。
对数运算电路14包括电阻R5、对数压缩电路(第三到第五对数压缩电路)23-25、恒流源电路IS2、恒流源电路(第二电流源电路)IS3以及运算电路(第二和第三运算电路)26和27。对数压缩电路23包括二极管D3和运算放大器AMP4。对数压缩电路25包括二极管D5和运算放大器AMP7。运算电路26包括电阻R7-R10以及运算放大器AMP6。运算电路27包括电阻R12-R15以及运算放大器AMP8。恒流源电路IS2包括恒压源电路(第二电压源电路)VS2和电阻(电流转换器电路)R6。恒流源电路IS3包括恒压源电路(第三电压源电路)VS3和电阻(倾度调整电路)R11。
反对数变换电路15包括运算放大器AMP9、二极管D6和N沟道MOS(金属氧化物半导体)晶体管MN1。
输出电路16包括输出端T1、输出电阻Rout和P沟道MOS晶体管MP1-MP4。
光接收元件PD将从外部入射的光转换为电流。因此，产生与光接收元件PD接收的光量成比例的光电流Ipd。
[对数压缩电路11] 对数压缩电路11用对数压缩从光接收元件PD接收的光电流Ipd以便将其转换为电压Va，并且将电压Va提供给Is消除电路12。电压Va由以下等式表示 Va＝-VT×ln(Ipd/Is) 其中Vt代表由(k×T/q)表示的二极管D1的热电压，k代表波尔兹曼常数，T代表绝对温度，q代表基本电荷(即电量)，Is代表二极管D1的反向饱和电流。ln代表自然对数。
[Is消除电路12] 恒流源电路IS1产生具有与光电流Ipd基本相同的温度系数的参考电流Iref，并且将其提供给对数压缩电路22。参考电流Iref对应于根据本发明第一实施例的光电流感测电路中的参考电流Iref1，并且优选地具有与光电流Ipd相同的温度系数。
对数压缩电路22用对数压缩从恒流源电路IS1接收的参考电流Iref，以便将其转换为电压，并且将其作为电压Vb提供给运算电路21。电压Vb由以下等式表示 Vb＝-Vt×ln(Iref/Is) 恒压源电路VS1产生与二极管D1的热电压Vt成比例的电压V1。恒压源电路VS1用于提供输出电流Iout中的偏移。电压V1由以下公式表示 V1＝A×Vt 常数A是大于0的实数。如将在后面详细描述的那样，可以如下产生电压V1。使带隙电流源的输出电流通过具有与该带隙电流源的参考电阻相同的温度系数的电阻，由此可以在该电阻的相对端之间产生电压V1。
运算电路21将对数压缩电路22的输出加到与所述二极管的热电压Vt成比例的电压V1上。运算电路21对该加法的结果和对数压缩电路11的输出执行减法。
假设电阻R1-R4具有相同的电阻值R，所述加法/减法电路的输出电压Vc由以下等式表示 Vc＝-Va+Vb+V1 ＝Vt×ln(Ipd/Is)-Vt×ln(Iref/Is)+A×Vt ＝Vt×(ln(Ipd/Iref)+A) 如上所述，对通过用对数压缩参考电流Iref而产生的电压Vb和通过用对数压缩光电流Ipd而产生的电压Va执行减法，由此可以消除具有大温度相关性的反向饱和电流Is的项。
[对数运算电路14] 电阻R5将从运算电路21接收的输出电压Vc转换为电流。电阻R5具有电阻值Ra。
对数压缩电路23用对数压缩从电阻R5接收的电流以便将其转换为电压(第一电压)Vd。电压Vd由以下等式表示 Vd＝-Vt×ln((Vc/Ra)/Is) 恒压源电路VS2产生与二极管D1的热电压Vt成比例的电压V2。电压V2由以下等式表示 V2＝B×Vt 其中常数B是大于0的实数。电阻R6将从恒压源电路VS2接收的电压V2转换为电流。电阻R6具有电阻值Ra。
对数压缩电路24用对数压缩从电阻R6接收的电流以便将其转换为电压(第二电压)Ve，所述电压Ve由以下等式表示 Ve＝-Vt×ln((V2/Ra)/Is) 运算电路26对对数压缩电路23和24的输出执行减法。假设电阻R7-R10具有相同的电阻值R，则运算电路26的输出电压Vf由以下等式表示 Vf＝-Vd+Ve ＝Vt×ln((Vc/Ra)/Is)-Vt×ln((V2/Ra)/Is) ＝Vt×ln(Vc/V2) 恒流源电路IS3产生具有几乎为0的温度系数的电流。更具体地，电压源电路VS3产生具有几乎为0的温度系数的电压。电阻R11具有几乎为0的温度系数，并且将从电压源电路VS3接收的电压转换为电流。假设电阻R11具有电阻值Rb。可以采用这样的配置，即由电压源电路VS3产生的电压和电阻R11具有基本相同的温度系数。
恒流源电路IS3可以通过使用与要在后面描述的带隙电压源相似的结构来实现。
对数压缩电路25用对数压缩从电阻R11接收的电流以便将其转换为电压(第三电压)Vg，所述电压Vg由以下等式表示 Vg＝-Vt×ln((V3/Rb)/Is) 运算电路27对运算电路26的输出和对数压缩电路25的输出执行减法。假设电阻R12-R15具有相同的电阻值R，则运算电路27的输出电压(第四电压)Vh由以下等式表示 Vh＝Vf-Vg ＝Vt×ln(Vc/V2)+Vt×ln((V3/Rb)/Is) ＝Vt×ln((Vc/V2)×(V3/Rb)/Is) [反对数变换电路15] 运算放大器AMP9在其同相输入端(第一输入端)上接收从运算电路27提供的电压Vh。N沟道MOS晶体管MN1在其栅极(控制电极)上接收运算放大器AMP9的输出，并且使源极(传导电极)耦接到二极管D6的阳极和运算放大器AMP9的反相输入端(第二输入端)。
运算放大器AMP9、N沟道MOS晶体管MN1和二极管D6对从运算电路27接收的电压Vh执行反对数变换，以便产生输出电流Iout。假设流经二极管D6的电流是输出电流Iout，则建立以下等式 Vt×ln(Iout/Is)＝Vh＝Vt×ln((Vc/V2)×(V3/Rb)/Is) 因此，输出电流Iout由以下等式表示 Iout＝(Vc/V2)×(V3/Rb) ＝(V3/(Rb×B))×(ln(Ipd/Iref)+A) 这样，输出电流Iout取与光电流Ipd的对数成比例的值。
如上所述，电压源电路VS3和电阻R11具有基本上等于0的温度系数，恒流源电路IS3的输出电流，即V3/Rb具有几乎为0的温度系数。由于这一结构，可以在宽温度范围上抑制输出电流Iout的温度变化。
如上所述，由电压源电路VS3产生的电压的温度系数在宽温度范围上基本上等于电阻Rb的温度系数，并且这一结构同样可以在宽温度范围上抑制输出电流Iout的温度变化。
电阻R11可以通过执行修调来调整电阻值Rb。这一结构可以调整曲线图中的输出电流Iout的倾度，在所述曲线图中，横坐标在对数标度上给出Ipd，并且纵坐标给出输出电流Iout。
恒压源电路VS1可以通过执行修调来调整常数A，即电压V1的电压值。这一结构允许调整输出电流Iout的偏移量。
电流源电路IS1可以通过执行修调来调整参考电流Iref的电流值。这一结构允许调整输出电流Iout的偏移量。
假设当照度为1lux时光接收元件PD的光电流Ipd等于Ipd_1lx，则输出电流Iout由以下等式表示 Iout＝(V3/(Rb×B))×(ln(Ipd/Ipd_1lx)+ln(Ipd_1lx/Iref)+A) 通过以下等式来变换ln和log的基数 ln(X)＝log(X)/log(e)≈2.3025×log(X) 因此，输出电流Iout由以下等式表示 Iout＝(V3/(Rb×B))×(2.3025×log(Ipb/Ipd_1lx)+A-ln(Iref/Ipd_1lx)) 假设Ev指示光接收元件PD的入射光的照度，满足关系(Ev＝Ipd/Ipd_1lx)，使得输出电流Iout由以下等式表示 Iout＝(V3/(Rb×B))×(2.3025×log(Ev)+A-ln(Iref/Ipd-1lx)) A、B和Rb被任意确定以便满足以下关系 A-ln(Iref/Ipd_1lx)＝0，并且 (V3/(Rb×B))×2.3025＝10 由此，输出电流Iout由以下等式表示 Iout＝10Log(Ev) 因此，输出电流Iout可以设置为照度的对数值的10倍。
[输出电路16] 由P沟道MOS晶体管MP1和MP2形成的电流镜电路以及由P沟道MOS晶体管MP3和MP4形成的电流镜被级联。这两个电流镜电路从输出端T1沿相反方向提供输出电流Iout。
P沟道MOS晶体管MP2和MP4分别具有为P沟道MOS晶体管MP1和MP3的栅极宽度的N倍的栅极宽度，由此可以从输出端T1提供电流(N×Iout)。
因此，与根据本发明第一实施例的光电流感测电路相似，本发明第二实施例的光电流感测电路可以抑制输出电流的温度变化，并且可以降低成本。
尽管根据本发明第二实施例的光电流感测电流具有输出电路16，但是这一结构不是限制性的。光电流感测电路102可以不包括输出电路16，并且可以具有这样的结构，其中，N沟道MOS晶体管MN1的漏极连接到输出端T1，以便从外部将电流吸收到光电流感测电路102中。
现在将参照附图来描述本发明的另一实施例。在这些图中，相同或相应的部分具有相同的参考标号，并且不重复对其的描述。
<第三实施例> 第三实施例涉及这样的光电流感测电路，其与第二实施例的光电流感测电路的不同之处在于运算放大器的参考电压等。除了下面所述的细节以外的细节与根据第二实施例的光电流感测电路的细节相同。
图3是示出根据本发明第三实施例的光电流感测电路的结构的电路图。
参照图3，光电流感测电路103包括对数压缩电路(第一对数压缩电路)31、Is消除电路32、Vt消除电路33、Vref(参考电压)消除电路37、输出电路36和参考电压电路Vref。Vt消除电路33包括对数运算电路34和反对数变换电路35。对数压缩电路31包括PNP晶体管QP1和运算放大器AMP1。
Is消除电路32包括运算电路(第一运算电路)21、对数压缩电路(第二对数压缩电路)42、恒流源电路(第一电流源电路)IS1、和恒压源电路(第一电压源电路)VS1。运算电路21包括电阻R1-R4和运算放大器AMP3。对数压缩电路42包括PNP晶体管QP2和运算放大器AMP2。恒压源电路VS1包括带隙电流源电路IS21、电阻R21和缓冲器BUF21。
对数运算电路34包括电阻R5、对数压缩电路(第三到第五对数压缩电路)43-45、恒流源电路IS2、恒流源电路(第二电流源电路)IS3、和运算电路(第二和第三运算电路)26和27。对数压缩电路43包括PNP晶体管QP3和运算放大器AMP4。对数压缩电路44包括PNP晶体管QP4和运算放大器AMP5。对数压缩电路45包括PNP晶体管QP5和运算放大器AMP7。运算电路26包括电阻R7-R10和运算放大器AMP6。运算电路27包括电阻R12-R15和运算放大器AMP8。恒流源电路IS2包括恒压源电路(第二电压源电路)VS2和电阻(电流转换器电路)R6。恒流源电路IS3包括恒压源电路(第三电压源电路)VS3和电阻R11。恒压源电路VS2包括带隙电流源电路IS23、电阻R22和缓冲器BUF22。
反对数变换电路35包括运算放大器AMP9、PNP晶体管QP6和N沟道MOS晶体管MN1。
输出电路36包括输出电阻Rout和P沟道MOS晶体管MP1-MP4。
Vref消除电路37包括缓冲器BUF23、电阻R16和R17、以及运算电路48。运算电路48包括运算放大器AMP10以及电阻R18和R19。
在PNP晶体管QP1-QP6的发射极和基极之间形成的PN结二极管分别与根据本发明第二实施例的光电流感测电路中的二极管D1-D6相似地工作。因此，对数压缩电路31和42-45以及反对数变换电路35与根据本发明第一实施例的光电流感测电路中的对数压缩电路11和22-25以及反对数变换电路15的操作相似。应当注意根据本发明第二实施例的光电流感测电路可以具有这样的结构，在该结构中，分别用二极管D1-D6来替换PNP晶体管QP1-QP6。在PNP晶体管PQ1的发射极和基极之间形成的PN结二极管也可以被称为二极管DB。
参考电压源电路Vref将与地电压不同的电压作为参考电压Vref提供给各个电路。
光接收元件PD将外部入射光转换为电流。因此，它产生与光接收元件PD接收的光量成比例的光电流Ipd。
[对数压缩电路31] 对数压缩电路31用对数压缩从光接收元件PD接收的光电流Ipd以便将其转换为电压，并且将其作为电压Va提供给Is消除电路32。电压Va由以下公式表示 Va＝Vref-Vt×ln(Ipd/Is) 其中Vt代表由(k×T/q)表示的二极管DB的热电压，k代表波尔兹曼常数，T代表绝对温度，q代表基本电荷(即电量)，Is代表二极管DB的反向饱和电流。ln代表自然对数。
[Is消除电路32] 恒流源电路IS1产生具有与光电流Ipd基本相同的温度系数的参考电流Iref，并且将其提供给对数压缩电路42。参考电流Iref对应于根据本发明第一实施例的光电流感测电路中的参考电流Iref1，并且优选地具有与光电流Ipd相同的温度系数。
对数压缩电路42用对数压缩从恒流源电路IS1接收的参考电流Iref以便将其转换为电压，并且将其作为电压Vb提供给运算电路21。电压Vb由以下等式表示 Vb＝Vref-Vt×ln(Iref/Is) 恒压源电路VS1产生与二极管DB的热电压Vt成比例的电压V1。恒压源电路VS1用于提供输出电流Iout中的偏移。电压V1由以下公式表示 V1＝A×Vt 常数A是大于0的实数。如将在后面详细描述的那样，可以如下产生电压V1。使带隙电流源的输出电流经过具有与该带隙电流源的参考电阻相同的温度系数的电阻，由此可以在该电阻的相对端之间产生电压V1。
运算电路21将对数压缩电路42的输出加到与二极管的热电压Vt成比例的电压V1上。运算电路21对该加法的结果和对数压缩电路31的输出执行减法。
假设电阻R1-R4具有相同的电阻值R，则所述加法/减法电路的输出电压Vc由以下等式表示 Vc＝-Va+Vb+V1 ＝-(Vref-Vt×ln(Ipd/Is)+(Vref-Vt×ln(Iref/Is)+(Vref+A×Vt) ＝Vref+Vt×(ln(Ipd/Iref)+A) 如上所述，对通过用对数压缩参考电流Iref而产生的电压Vb和通过用对数压缩光电流Ipd而产生的电压Va执行减法，由此可以消除具有大温度相关性的反向饱和电流Is的项。
[对数运算电路34] 电阻R5将从运算电路21接收的输出电压Vc转换为电流。电阻R5具有电阻值Ra。
对数压缩电路43用对数压缩从电阻R5接收的电流，以便将其转换为电压(第一电压)Vd。电压Vd由以下等式表示 Vd＝Vref-Vt×ln(((Vc-Vref)/Ra)/Is) 恒压源电路VS2产生与二极管DB的热电压Vt成比例的电压V2。电压V2由以下等式表示 V2＝B×Vt 其中常数B是大于0的实数。电阻R6将从恒压源电路VS2接收的电压V2转换为电流。电阻R6具有电阻值Ra。
对数压缩电路44用对数压缩从电阻R6接收的电流，以便将其转换为电压(第二电压)Ve，所述电压Ve由以下等式表示 Ve＝Vref-Vt×ln((V2/Ra)/Is) 运算电路26对对数压缩电路43和44的输出执行减法。假设电阻R7-R10具有相同的电阻值R，则运算电路26的输出电压Vf由以下等式表示 Vf＝-Vd+Ve ＝-(Vref-Vt×ln(((Vc-Vref)/Ra)/Is)+(Vref-Vt×ln((V2/Ra)/Is) ＝Vt×ln((Vc-Vref)/V2) 恒流源电路IS3产生具有几乎为0的温度系数的电流。更具体地，电压源电路VS3产生具有几乎为0的温度系数的电压。电阻R11具有几乎为0的温度系数，并且将从电压源电路VS3接收的电压转换为电流。假设电阻R11具有电阻值Rb。可以采用这样的配置，即由电压源电路VS3产生的电压和电阻R11具有基本相同的温度系数。
恒流源电路IS3可以通过使用提供温度系数几乎为0的输出电压的带隙电压源和温度系数几乎为0的电阻来实现。
对数压缩电路45用对数压缩从电阻R11接收的电流，以便将其转换为电压(第三电压)Vg，所述电压Vg由以下等式表示 Vg＝Vref-Vt×ln((V3/Rb)/Is) 运算电路27对运算电路26的输出和对数压缩电路45的输出执行减法。假设电阻R12-R15具有相同的电阻值R，则运算电路27的输出电压(第四电压)Vh由以下等式表示 Vh＝Vf-Vg ＝(Vt×ln((Vc-Vref)/V2)-(Vref-Vt×ln((V3/Rb)/Is) ＝Vt×ln(((Vc-Vref)/V2)×(V3/Rb)/Is)-Vref [Vref消除电路37] 电阻R16和R17将经由电压缓冲器BUF23从运算电路27接收的电压Vh分压。假设电阻R16和R17具有电阻值R，则电压Vi由以下等式表示 Vi＝Vh/2 ＝(Vt×ln(((Vc-Vref)/V2)×(V3/Rb)/Is)-Vref)/2 运算电路48对电压Vi和从参考电压电路Vref接收的参考电压Vref执行减法，并且提供该减法的结果作为参考电压消除电路37的输出电压Vj。假设电阻R16和R17具有电阻值R，则输出电压Vj由以下等式表示 Vj＝Vt×ln((Vc-Vref)/V2×(V3/Rb)/Is) [反对数变换电路35] 运算放大器AMP9在其同相输入端(第一输入端)上接收来自运算电路48的电压Vj。N沟道MOS晶体管MN1在其栅极(控制电极)上接收运算放大器AMP9的输出，并且使源极(传导电极)耦接到PNP晶体管QP6的发射极和运算放大器AMP9的反相输入端(第二输入端)。
运算放大器AMP9、N沟道MOS晶体管MN1和PNP晶体管QP6对从参考电压消除电路37接收的电压Vj执行反对数变换，由此产生输出电流Iout。假设输出电流Iout流经二极管D6，则建立以下等式 Vt×ln(Iout/Is)＝Vj＝Vt×ln(((Vc-Vref)/V2)×(V3/Rb)/Is) 因此，输出电流Iout由以下等式表示 Iout＝((Vc-Vref)/V2)×(V3/Rb) ＝(V3/(Rb×B))×(ln(Ipd/Iref)+A) 这样，输出电流Iout取与光电流Ipd的对数成比例的值。
如上所述，电压源电路VS3和电阻R11具有几乎等于0的温度系数，使得恒流源电路IS3的输出电流的温度系数(即V3/Rb的温度系数)几乎为0。由于这一结构，可以在宽温度范围上抑制输出电流Iout的温度变化。
如上所述，由电压源电路VS3产生的电压的温度系数被设置为在宽温度范围上基本上等于电阻Rb的温度系数，这一结构和配置同样可以在宽范围上抑制输出电流Iout的温度变化。
电阻R11的电阻值Rb可以通过执行修调来调整。由于以上结构，可以调整曲线图上的输出电流Iout的倾度，在所述曲线图中，横坐标在对数标度上给出Ipd，纵坐标给出输出电流Iout。
此外，恒压源电路VS1被配置为使得常数A、即电压V1的电压值可以通过执行修调来调整。这一配置允许调整输出电流Iout的偏移量。
此外，电流源电路IS1被配置为使得可以通过执行修调来调整参考电流Iref的电流值。这一配置允许调整输出电流Iout的偏移量。
与根据本发明第一实施例的光电流感测电路相似，可以任意确定A、B、V3和Rb以便满足以下关系 A-ln(Iref/Ipd_1lx)＝0 (V3/(Rb×B))×2.3025＝10 由此，输出电流Iout由以下等式表示 Iout＝10×Log(Ev) 因此，输出电流Iout可被设置为照度的对数值的10倍。
[输出电路36] 由P沟道MOS晶体管MP1和MP2形成的电流镜电路以及由P沟道MOS晶体管MP3和MP4形成的电流镜电路被级联。这两个电流镜电路沿离开输出端T1的电流方向相反的电流方向提供输出电流Iout。
图4是示出根据本发明第三实施例的带隙电流源电路IS21的结构的电路图。带隙电流源电路IS23的结构和操作与带隙电流源电路IS21的结构和操作基本相同。
参照图4，带隙电流源电路IS21包括PNP晶体管QP31和QP32、N沟道MOS晶体管MN31和MN32、P沟道MOS晶体管MP31-MP33以及参考电阻Rref。在图4中，PNP晶体管QP32由4个PNP晶体管形成。这意味着PNP晶体管QP32具有为PNP晶体管QP31的尺寸的4倍的尺寸。
由于PNP晶体管QP32具有为PNP晶体管QP31的尺寸的4倍的尺寸，因此在PNP晶体管QP31的基极-发射极电压和PNP晶体管QP32的基极-发射极电压之间存在差(Vt×ln4)。
由于该电压差被施加到参考电阻Rref上，因此电流I31由以下等式表示，其中，Rref代表参考电阻Rref的电阻值。
I31＝Vt×ln4/Rref N沟道MOS晶体管MN31和MN32具有与P沟道MOS晶体管MP31-MP33相同的尺寸。因此，P沟道MOS晶体管MP31-MP33中的每一个的漏极电流等于电流I31。
因此，带隙电流源电路IS21的输出电流I31的温度系数变得等于((Vt的温度系数)-(Rref的温度系数))。
再次参照图3，电阻R21具有与参考电阻Rref相同的温度系数，并且传递输出电流I31。因此，电阻R21的相对端之间的电压，即恒压源电路VS1的输出电压与热电压Vt成比例。同样，电阻R22具有与参考电阻Rref相同的温度系数，并且传递输出电流I32。因此，电阻R22的相对端之间的电压，即恒压源电路VS2的输出电压与热电压Vt成比例。根据本发明第一实施例的光电流感测电路中的恒压源电路VS1和VS2的结构与图4所示的结构相同。
因此，与根据第二实施例的光电流感测电路相似，根据本发明第三实施例的光电流感测电路可以抑制输出电流的温度变化，并且可以实现低成本。
在根据本发明第二实施例的光电流感测电路中，运算放大器AMP1-AMP8、恒流源电路IS1和恒压源电路VS1-VS3的参考电压等于地电压。因此，运算放大器AMP1-AMP9需要正电源和负电源二者。然而，在根据本发明第三实施例的光电流感测电路中，运算放大器AMP1-AMP9、恒流源电路IS1和恒压源电路VS1-VS3使用与地电压不同的参考电压Vref。由于以上结构，运算放大器AMP1-AMP9可以利用单个电源工作，并且光电流感测电路可以具有简单的结构。
当光电流感测电路103不包括Vref消除电路37时，反对数变换电路35中的PNP晶体管QP6的集电极电势必须等于Vref是有必要的，因此有必要增大电源电压VCC，从而导致光电流感测电路的电路规模的增大。例如，当将参考电压Vref设置为1V时，PNP晶体管QP6的集电极电势为1V。由于晶体管的发射极-基极电压通常等于大约0.7V，因此PNP晶体管QP6的发射极电势变为等于1.7V(＝1V+0.7V)。为了操作输出电路36中的N沟道MOS晶体管MN1以及P沟道MOS晶体管MP1和MP3，每个MOS晶体管的源极-漏极电压必须为1V或更高，使得电源电压VCC必须为2.7V或更高。由于通常在移动终端等中使用的电源电压为2.5V或更低，因此不可能在移动终端等中使用该光电流感测电路。
然而，在根据本发明第三实施例的光电流感测电路中，Vref消除电路37从对数运算电路34的输出电压Vh中减去参考电压Vref，并且将该减法的结果提供给反对数变换电路35。根据这一结构，可以通过将反对数变换电路35中的PNP晶体管QP6的集电极电势设置为地电势来降低电源电压VCC。由此，可以增大光电流感测电路的可用范围。
现在，将参照附图来描述本发明的另一实施例。在这些图中，相同或相应的部件具有相同的参考标号，并且不重复对其的描述。
<第四实施例> 图5示出了根据本发明第四实施例的光电传感器的结构。
参照图5，光电传感器201包括发光度校正滤波器55、光接收元件PD、和光电流感测电路101。
光接收元件PD是例如光电二极管，其产生与通过发光度校正滤波器55从外部接收的光成比例的光电流Ipd，并且将它提供给光电流感测电路101。光电流感测电路101从光接收元件PD接收光电流Ipd，并且提供与入射到光接收元件PD上的光的照度EV成比例的输出电流Iout(＝10×Log(Ev))。
由于被提供有发光度校正滤波器55的所述结构，光接收元件PD可以具有接近于人眼的灵敏度特性的频谱灵敏度特性，并且光接收元件PD可以传递与人感觉到的亮度(照度)成比例的电流。由于这一结构，光电传感器201可以根据人感觉到的周围环境的照度来输出电流。
现在，将参照附图来描述本发明的另一实施例。在这些图中，相同或相应的部分具有相同的参考标号，并且不重复对其的描述。
<第五实施例> 图6示出了根据本发明第五实施例的电子设备的结构。
参照图6，电子设备202包括光电传感器201、输出电阻ROUT、A/D转换器51、背光控制器52、光发射元件53和液晶面板54。
光电传感器201根据周围环境光的照度而将电流提供给输出电阻ROUT。输出电阻ROUT将从光电传感器201接收的电流转换为电压。A/D转换器51将从输出电阻ROUT接收的电压转换为数字值。背光控制器52基于从A/D转换器51接收的数字值来驱动光发射元件53。光发射元件53例如是白光LED，并且向液晶面板54发射光。
例如，当周围环境亮度低时，电子设备202增大背光(即光发射元件53)的亮度。当周围环境亮度高时，电子设备202降低其亮度。这一结构可以提高LCD屏的可视度。此外，可以根据周围环境亮度来精细地调整背光，以便增大诸如移动设备的电子设备的电池寿命。
尽管详细描述和图示了本发明，但是应当清楚地理解其仅仅作为说明和示例，并且不应当被理解为限制，本发明的范围由所附权利要求书的术语解释。
权利要求
1.一种光电流感测电路，包括
第一对数压缩电路，其包含二极管，并且使用所述二极管而用对数压缩从光接收元件接收的光电流，以便将所述光电流转换为电压；
消除电路，其用对数压缩具有基本等于所述光电流的温度系数的电流，以便将所述电流转换为电压，并且对所述转换后的电压以及由所述第一对数压缩电路转换的电压执行加法或减法，以便输出合成电压；
对数运算电路，其用对数压缩从所述消除电路接收的合成电压以便产生第一电压，用对数压缩与所述光电流的热电压成比例的电压以便产生第二电压，用对数压缩具有几乎为0的热相关性的电流以便产生第三电压，并且相对于所述第一电压而执行所述第二电压和第三电压中的每一个的加法或减法以便产生第四电压；以及
反对数变换电路，其对所述第四电压执行反对数变换以输出电流。
2.如权利要求1所述的光电流感测电路，其中，
所述消除电路包括
第一电流源电路，其产生具有基本上等于所述光电流的温度系数的温度系数的参考电流；
第二对数压缩电路，其用对数压缩所述参考电流，以便将所述参考电流转换为电压；以及
第一运算电路，其对由所述第一对数压缩电路转换的电压和由所述第二对数压缩电路转换的电压执行加法或减法。
3.如权利要求2所述的光电流感测电路，其中，
所述消除电路还包括第一电压源电路，其产生与所述二极管的热电压成比例的电压，并且
所述第一运算电路对由所述第二对数压缩电路转换的电压和与所述二极管的热电压成比例的电压执行加法或减法，并且对所述加法或所述减法的结果和由所述第一对数压缩电路转换的电压执行加法或减法。
4.如权利要求2所述的光电流感测电路，其中，
所述第一电流源电路可以通过执行修调来调整所述参考电流的电流值。
5.如权利要求1所述的光电流感测电路，其中，
所述对数运算电路包括
第三对数压缩电路，其用对数压缩从所述消除电路接收的合成电压以产生所述第一电压，
第二电压源电路，其产生与所述二极管的热电压成比例的电压，
电流转换电路，其将由所述第二电压源电路产生的电压转换为电流，
第四对数压缩电路，其用对数压缩由所述电流转换电路转换的电流，以便将所述所转换的电流转换为所述第二电压，
第二运算电路，其对由所述第三对数压缩电路产生的所述第一电压和由所述第四对数压缩电路转换的所述第二电压执行加法或减法，以便输出合成电压，
第二电流源电路，其产生具有几乎为0的温度系数的电流，
第五对数压缩电路，其用对数压缩由所述第二电流源电路产生的电流，以便将所述所产生的电流转换为所述第三电压，以及
第三运算电路，其对从所述第二运算电路接收的合成电压和由所述第五对数压缩电路转换的第三电压执行加法或减法，以便产生所述第四电压。
6.如权利要求5所述的光电流感测电路，其中，
所述第二电流源电路包括
第三电压源电路，其产生电压，以及
电阻，其将由所述第三电压源电路产生的电压转换为电流，
并且，由所述第三电压源电路产生的电压的温度系数与所述电阻的温度系数基本相等。
7.如权利要求6所述的光电流感测电路，其中，
可以通过修调来调整所述电阻的电阻值。
8.如权利要求1所述的光电流感测电路，其中，
所述对数运算电路包括倾度调整电路，其相对于所述光电流的改变来调整所述反对数变换电路的所述输出电流的改变程度。
9.如权利要求1所述的光电流感测电路，其中，
所述反对数变换电路包括
二极管，
运算放大器，其在其第一输入端上从所述对数运算电路接收所述第四电压，以及
晶体管，其在其控制电极处接收所述运算放大器的输出，并且在其传导电极之一处连接到所述二极管以及所述运算放大器的第二输入端。
10.如权利要求1所述的光电流感测电路，其中，
所述第一对数压缩电路包括运算放大器，
所述消除电路包括电压源电路、电流源电路和运算放大器，
所述对数运算电路包括电压源电路、电流源电路和运算放大器，所述运算放大器、所述电压源电路和所述电流源电路中的每一个的参考电压是不同于地电压的电压，
所述光电流感测电路还包括参考电压消除电路，其从由所述对数运算电路产生的所述第四电压中减去所述参考电压，以便将合成电压输出到所述反对数变换电路，并且
所述反对数变换电路对从所述参考电压消除电路接收的合成电压执行反对数变换，以便输出电流。
11.一种光电传感器，包括
光接收元件，其根据所接收的光量输出光电流；以及
光电流感测电路，其中，
所述光电流感测电路包括
第一对数压缩电路，其包含二极管，并且使用所述二极管而用对数压缩从所述光接收元件接收的所述光电流，以便将所述光电流转换为电压，
消除电路，其用对数压缩具有基本等于所述光电流的温度系数的电流，以便将所述电流转换为电压，并且对所述转换后的电压和由所述第一对数压缩电路转换的电压执行加法或减法，以便输出合成电压，
对数运算电路，其用对数压缩从所述消除电路接收的合成电压以便产生第一电压，用对数压缩与所述光电流的热电压成比例的电压以便产生第二电压，用对数压缩具有几乎为0的热相关性的电流以产生第三电压，并且相对于所述第一电压而执行所述第二电压和第三电压中的每一个的加法或减法以产生第四电压，以及
反对数变换电路，其对所述第四电压执行反对数变换以输出电流。
12.一种电子设备，包括
光接收元件，其根据所接收的光量来输出光电流；以及
光电流感测电路，其中，
所述光电流感测电路包括
第一对数压缩电路，其包含二极管，并且使用所述二极管而用对数压缩从所述光接收元件接收的所述光电流，以便将所述光电流转换为电压，
消除电路，其用对数压缩具有基本等于所述光电流的温度系数的电流，以便将所述电流转换为电压，并且对所述转换后的电压和由所述第一对数压缩电路转换的电压执行加法或减法，以便输出合成电压，
对数运算电路，其用对数压缩从所述消除电路接收的合成电压以便产生第一电压，用对数压缩与所述光电流的热电压成比例的电压以便产生第二电压，用对数压缩具有几乎为0的热相关性的电流以产生第三电压，并且相对于所述第一电压而执行所述第二电压和第三电压中的每一个的加法或减法以产生第四电压，以及
反对数变换电路，其对所述第四电压执行反对数变换以输出电流。
全文摘要
提供了一种光电流感测电路、一种光电传感器和一种电子设备，该光电流感测电路包括对数压缩电路(1)；消除电路(2)，其用对数压缩具有基本等于光电流的温度系数的电流，以便将其转换为电压，并且对转换后的电压和通过对数压缩而从光电流转换的电压执行加法或减法；对数运算电路(4)，其用对数压缩从消除电路(2)接收的电压以产生第一电压，用对数压缩与光电流的热电压成比例的电压以产生第二电压，用对数压缩具有几乎为0的热相关性的电流以产生第三电压，并且相对于第一电压而执行第二电压和第三电压中的每一个的加法或减法以产生第四电压；以及反对数变换电路(5)，其对第四电压执行反对数变换以输出电流。
文档编号G01J1/44GK101178330SQ20071018508
公开日2008年5月14日 申请日期2007年11月8日 优先权日2006年11月8日
发明者清水隆行 申请人:夏普株式会社