一种使用高精度增量式adc的环境光传感器的电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种使用高精度增量式ADC的环境光传感器的电路，属于集成电 路技术领域。
【背景技术】
[0002] 环境光传感器(ALS)集成电路正越来越多地用于各种显示器和照明设备，W节省 电能，改善用户体验。环境光传感器(ALS)检测〇-l(K)hz的环境光，其应用需要低速高精度低 功耗的设计方案。现有技术中环境光传感器(ALS)集成电路存在功耗大、存在噪声等缺陷。 如图1所示的SAR ADC环境光传感器(逐次逼近型模数转换器的环境光传感器)结构，包括： 光传感器，电流电压转换器(跨导放大器），W及SAR ADC;本方案的缺点:a)需要电流到电压 转换器，输出电压幅度Vsignal需要和SAR ADC的全范围电压VFSR(full scale voltage)相 近;驱动SAR ADC需要较大的驱动能力;b)高精度SAR ADC需要较大面积的校准工作。如图2 所示，采用积分ADC结构的环境光传感器和时序电路，包括:201光传感器、202积分器、203比 较器、204减法DAC，本方案的缺点：a)需要大容量的积分电容W避免运放饱和，b)运放和比 较器的失调电压会直接影响ADC输出，C)运放的噪声（闪烁噪声和热噪声)和比较器噪声累 计到ADC输出，d)积分和转换是分开的步骤，造成较长的转换时间，运放虚地端的漏电流会 对ADC输出有较大影响，e)电压相减DAC引入了采样噪声化T/Cda。），f)电流参考源的噪声 (￥6。*，￥邮，心山信噪比计算公式：
[0003]
[0004] 标注：公式中分母为总噪声电压；其中第一项为积分器采样热噪声，CiD3d = Cp// Cint ；
[0005] 第二项为运放的闪烁噪声;第Ξ项为比较器的噪声;第四项为参考电压源的噪声； 第五
[0006] 项为DAC采样噪声引入的噪声量。 【实用新型内容】
[0007] 实用新型目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本实用新型提出一种使用高 精度增量式ADC的环境光传感器的电路。环境光传感器(ALS)检测〇-l(K)hz的环境光，其应用 需要低速高精度低功耗的设计方案。本方案提供的incremental ADC电路结构能很好的满 足上述要求，兼顾低功耗高精度的要求。
[000引技术方案：一种使用高精度增量式ADC的环境光传感器的电路，包括光传感器、 chopping积分器、比较器和反馈电流DAC;光传感器将采集到的环境光信号变换成电流信 号，增量式ADC的chopping积分器将携带环境光亮的电信号和反馈电流DAC的电流信号转换 为电压信号，电压信号进入比较器，比较器将电压信号与其设置的阔值电压比较输出信号 控制反馈电流DAC;此电路系统为一负反馈系统，系统稳定后比较器的输出码流可表示环境 光亮。此系统，chopping积分器后还可W级联积分器W进一步提高系统信噪比，不过系统稳 定性比较难做。
【附图说明】
[0009] 图1为现有SAR ADC环境光传感器结构图；
[0010] 图2为现有集成ADC结构和时序电路结构示意图；
[0011] 图3为本实用新型电路原理图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解运些实施例仅用于说明本 实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对 本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0013] 如图3所示，使用高精度增量式ADC的环境光传感器的电路，包括光传感器301、 chopping积分器302、比较器303和反馈电流DAC304。光传感器301将采集到的环境光亮信号 变换成电流信号，chopping积分器302将携带环境光亮的电信号和反馈电流DAC的电流信号 转换为电压信号，电压信号进入比较器303,比较器303将电压信号与其设置的阔值电压比 较输出信号控制反馈电流DAC304;此电路系统为一负反馈系统，系统稳定后比较器303的输 出码流可表示环境光亮。此系统，chopping积分器302后还可W级联积分器W进一步提高系 统信噪比，不过系统稳定性比较难做。
[0014] 本方案优点：
[0015] a)低噪音：运放和比较器噪声对于一阶incremental ADC可W被sqd(OSR)倍抑 审ij，对于更高阶incremen化1 ADC可W抑制更多；
[0016] b)运放可W通过斩波来抑制闪烁噪声；
[0017] C)电流DAC相对于电压DAC有更低的噪声；
[0018] d)低的转换时间，使得在一个转换周期内消耗更小的功率；同时积分器虚地的漏 电流的影响更小。
[0019] 采用incremen1:al ADC结构的ALS，对于一阶incremen1:al ADC情况，信噪比计算公 式：
[0020]
[002。 标注:公式中分母为总噪声电压;其中第一项是反馈DAC的电流噪声Innis庙积分器 输出端的噪声电压体现;第二项为采样噪声在积分器输出端的噪声电压体现。
[0022] Inoise是电流DAC的噪声电流，Cp运放虚地上的寄生电容。相对于前两种架构，采用 Incremen化1 ADC结构设计的ALS受益于过采样率的信噪比提高，较好的flicker noise消 除能力和较低的DAC噪声可W达到较高的分辨率和较低的功耗。
【主权项】
1. 一种使用高精度增量式ADC的环境光传感器的电路，其特征在于，包括光传感器、 chopping积分器、比较器和反馈电流DAC;光传感器将采集到的环境光信号变换成电流信 号，增量式ADC的chopping积分器将携带环境光亮的电信号和反馈电流DAC的电流信号转换 为电压信号，电压信号进入比较器，比较器将电压信号与其设置的阈值电压比较输出信号 控制反馈电流DAC。
【专利摘要】本实用新型公开了一种使用高精度增量式ADC的环境光传感器的电路，包括光传感器、chopping积分器、比较器和反馈电流DAC；光传感器将采集到的环境光信号变换成电流信号，增量式ADC的chopping积分器将携带环境光亮的电信号和反馈电流DAC的电流信号转换为电压信号，电压信号进入比较器，比较器将电压信号与其设置的阈值电压比较输出信号控制反馈电流DAC。
【IPC分类】G01J1/00
【公开号】CN205157048
【申请号】CN201520882183
【发明人】徐峰, 李纪鹏, 邹定锴
【申请人】南京天易合芯电子有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月6日