专利名称：一种高性能红外传感器电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感器电路结构，尤其是涉及一种高性能红外传感器电路。
背景技术：
在使用红外传感器感应红外信号的过程中，由红外光电变换获得的感应电流通常比较微弱，需要通过放大电路来进行放大，才能被实际有效的应用和分析。目前，常用的红外传感器设计基于红外光电二极管或红外光电三极管来实现。一般红外光电二极管的感应电流在标准测试条件下，光电感应电流仅为UA级，实际应用中需要经过较大增益的放大电路放大后，才能被有效识别并加以应用。因此，对于相关的放大电路有较高的性能要求，往往需要采用成本较高的元器件、拓扑结构较复杂的电路设计，如跨阻放大器等。红外三极管的感应电流虽然大大超过红外二极管，可以达到mA级别，但由于半导体本身原理限制，无法应用于需要高速响应的电路。其信号响应的上升下降时间通常在10 20us左右，而红外二极管可以达到50 100ns。因此基于这两种常用方案的电路设计，在面对需要使用大量红外传感器、高速响应、成本有要求的应用中，如基于红外技术的大尺寸触摸屏，往往无法兼顾满足各项要求。
发明内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低成本、高增益、高速响应的高性能红外传感器电路。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种高性能红外传感器电路，包括红外光电二极管、外部三极管、第一电阻和第二电阻，所述的红外光电二极管的负极连接有光电二极管偏置电压源，正极与外部三极管的基极连接，所述的外部三极管的集电极连接有三极管集电极电压源，外部三极管的发射极通过第二电阻与共用地网络连接，所述的第一电阻连接在外部三极管的基极和三极管集电极电压源之间。所述的外部三极管为通用型NPN三极管，外部三极管的电流放大倍数为100 600。所述的第一电阻的阻值为I 10ΜΩ，所述的第二电阻的阻值为O. I 5. 1ΚΩ。所述的第一电阻包括普通电阻、所述红外光电二极管本身的寄生电阻或印刷电路板铜箔间形成的等效电阻。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点I、光电感应灵敏度高相比传统红外光电二极管设计，其灵敏度大大提升，一般可以提升I 2个数量级，接近或超过普通光电三极管的灵敏度；2、成本低本实用新型仅使用普通的红外光电二极管、通用三极管和电阻来实现，并且在同等灵敏度情况下，本实用新型使用的所有电子元器件总成本一般也低于单个红外光电三极管；3、简化后级放大电路由于本实用新型产生的输出电压远远超过普通光电二极管，并且已经转换成电压信号，因此可以大大简化后级的信号处理电路；4、响应速度快由于使用了第一电阻，因此相比普通光电三极管，本实用新型可以更快的使传感器的输出电压达到稳定，从而可以应用于普通光电三极管无法胜任的应用场
图I为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例I如图I所示，一种高性能红外传感器电路，包括红外光电二极管D1、外部三极管Ql、第一电阻Rl和第二电阻R2,所述的红外光电二极管DI的负极连接有光电二极管偏置电压源VCCl，正极与外部三极管Ql的基极连接，所述的外部三极管Ql的集电极连接有三极管集电极电压源VCC2，外部三极管Ql的发射极通过第二电阻R2与共用地网络连接，所述的第一电阻Rl连接在外部三极管Ql的基极和三极管集电极电压源VCC2之间。高性能红外传感器电路的输出电压V_IR从外部三极管Ql的发射极和第二电阻R2之间输出。本实施例中，红外光电二极管Dl为普通红外光电二极管,有正负两极。外部三极管Ql为通用型NPN三极管，外部三极管的电流放大倍数hFE为100。第一电阻Rl和第二电阻R2均为普通电阻，Rl的阻值为1ΜΩ，R2的阻值为O. 1ΚΩ。上述高性能红外传感器电路的工作原理为根据外部三极管Ql的工作特性，在连接了第一电阻Rl后，Ql基极的电压会被偏置到略接近三极管饱和区的线性放大区域。当红外光电二极管Dl感应到红外光线并产生光电流时，Ql会迅速进入饱和区，从而有放大的电流经Ql的集电极、发射极并通过第二电阻R2。放大电流通过R2后，会产生电势差，即在R2和Ql发射极连接位置可以产生一定红外传感器输出电压V_IR，其值随Dl感应电流的大小呈同比例放大关系。在本实用新型中，外部三极管Ql起到电流放大的作用，将微弱的光感应电流进行较大幅度的放大，其增益可以接近甚至超过普通光电三极管。第一电阻Rl将Ql的基极电压抬升接近饱和，一旦Dl有微弱的光感应电流产生，Ql就可以快速进入饱和区并输出相应放大的感应电压。实施例2参考图I所示，一种高性能红外传感器电路，包括红外光电二极管D1、外部三极管Q1、第一电阻Rl和第二电阻R2。本实施例中，外部三极管Ql的电流放大倍数hFE为600。第一电阻Rl和第二电阻R2均为普通电阻，Rl的阻值为10MQ，R2的阻值为5. 1ΚΩ。其余同实施例I。本实用新型中的第一电阻除了可以为普通电阻外，也可以为所述红外光电二极管本身的寄生电阻、印刷电路板铜箔间形成的等效电阻或其它电子元件包含的寄生电阻。
权利要求1.一种高性能红外传感器电路，其特征在于，包括红外光电二极管、外部三极管、第一电阻和第二电阻，所述的红外光电二极管的负极连接有光电二极管偏置电压源，正极与外部三极管的基极连接，所述的外部三极管的集电极连接有三极管集电极电压源，外部三极管的发射极通过第二电阻与共用地网络连接，所述的第一电阻连接在外部三极管的基极和三极管集电极电压源之间。
2.根据权利要求I所述的一种高性能红外传感器电路，其特征在于，所述的外部三极管为通用型NPN三极管，外部三极管的电流放大倍数为100 600。
3.根据权利要求I所述的一种高性能红外传感器电路，其特征在于，所述的第一电阻的阻值为I IOM Ω，所述的第二电阻的阻值为O. I 5. IK Ω。
4.根据权利要求3所述的一种高性能红外传感器电路，其特征在于，所述的第一电阻包括普通电阻、所述红外光电二极管本身的寄生电阻或印刷电路板铜箔间形成的等效电阻。
专利摘要本实用新型涉及一种高性能红外传感器电路，包括红外光电二极管、外部三极管、第一电阻和第二电阻，所述的红外光电二极管的负极连接有光电二极管偏置电压源，正极与外部三极管的基极连接，所述的外部三极管的集电极连接有三极管集电极电压源，外部三极管的发射极通过第二电阻与共用地网络连接，所述的第一电阻连接在外部三极管的基极和三极管集电极电压源之间。与现有技术相比，本实用新型具有低成本、高增益、高速响应等优点。
文档编号G01J5/24GK202770536SQ20122040491
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者徐志翔, 徐如淏, 张伟 申请人:上海品奇数码科技有限公司