一种红外信号处理电路及其红外接收芯片的制作方法

[0001]
本实用新型涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种红外信号处理电路及其红外接收芯片。


背景技术：

[0002]
随着对光的性质了解日益增多，对光的探测技术在市场上也得到了越来越越广泛的应用，对于处于红外波段的光的探测技术也得到了广泛的发展。目前，现有的传统红外线信号接收电路中通常包含可变电阻，晶体管以及芯片外部红外光敏二极管。红外光敏二极管接收包含有用信息的红外线载波信号并且将其转换为电流信号输入到芯片输入端。电流信号通过可变电阻和参考电压转换为电压进入第一级运算放大器，将信号放大后进入内部电路处理，由于使用晶体管作为保护电路，当晶体管工作在高温状态时，即便栅源电压约等于0v，也会处于亚阈值导通状态，此时晶体管会产生热噪声，使电路的灵敏度降低。由于红外光敏二极管产生电流通常较为微弱，晶体管产生的热噪声很容易对信号放大电路的放大过程产生干扰，不利于对红外光进行探测。
[0003]
综上所述，现有技术中的红外信号处理电路存在红外光探测的灵敏度较低的问题。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型实施例提供一种红外信号处理电路及其红外接收芯片，以解决现有技术中的红外信号处理电路存在红外光探测的灵敏度较低的问题。
[0005]
本实用新型的实施例提供一种红外信号处理电路，包括：
[0006]
电阻和信号放大电路，信号放大电路的第一输入端、电阻的第一端与参考线连接，信号放大电路的输出端与外部电路连接，还包括p型mos管；
[0007]
外部的光敏二极管的正极、p型mos管的漏极均与等位线连接；
[0008]
光敏二极管的负极、p型mos管的源极、栅极、衬底、电阻的第二端与信号放大电路的第二输入端连接。
[0009]
本实用新型的另一实施例提供一种红外接收芯片，该红外接收芯片包括上述实施例提供的一种红外信号处理电路。
[0010]
本实用新型提供一种红外信号处理电路及其红外接收芯片，通过采用包括电阻、信号放大电路和p型mos管的红外信号处理电路，红外信号处理电路与外部的光敏二极管连接，光线照射至光敏二极管，若p型mos管处于高温状态，且栅源电压约等于零伏时，p型mos管处于弱反型状态，p型mos管产生的热噪声较小，对光敏二极管产生的电流干扰较小，提高了对红外光探测的灵敏度，解决了现有技术中的红外信号处理电路存在红外光探测的灵敏度较低的问题。
附图说明
[0011]
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]
图1是本实用新型实施例提供的红外信号处理电路的电路结构示意图；
[0013]
图2是本实用新型实施例提供的红外信号处理电路的电流流向示意图；
[0014]
图3是本实用新型实施例提供的红外信号处理电路的又一电流流向示意图；
[0015]
图4是本实用新型实施例提供的红外信号处理电路的信号放大电路的结构示意图。
具体实施方式
[0016]
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。
[0017]
如图1所示，本实用新型实施例提供的红外信号处理电路包括：包括电阻r和信号放大电路12，信号放大电路12的第一输入端、电阻r的第一端与参考线连接，信号放大电路12的输出端与外部电路连接，还包括p型mos管11；
[0018]
外部的光敏二极管的正极、p型mos管11的漏极d均与等位线连接；
[0019]
光敏二极管的负极、p型mos管11的源极s、栅极g、衬底b、电阻r的第二端与信号放大电路12的第二输入端连接。
[0020]
其中，等位线可以是“零线”。参考电压线可以是外部设置的具有固定电位的线体。
[0021]
优选地，光敏二极管d1可以为红外光敏二极管。
[0022]
需要注意的是，本实施例中所描述的“外部的光敏二极管d1”是相对于红外信号处理电路而言的“外部”，并不是红外信号处理电路所在载体的“外部”。另外，本实施例中的“外部电路”是指除去本实施例中的红外信号处理电路以外的电路。
[0023]
其中，如图1所示，光敏二极管d1的负极、p型mos管11的源极s、栅极g、衬底b、电阻r的第二端和信号放大电路12的第二输入端形成共接点(in)。
[0024]
其中，电阻r将光敏二极管d1产生的电流信号转换为电压信号，并通过信号放大电路12进行放大处理，使得能够对光敏二极管d1产生的红外信号进行放大，便于后续读取处理。
[0025]
进一步地，作为本实施例的一种实施方式，如图2所示，电阻r包括可变电阻。当电阻r为可变电阻时，能够根据实际需要控制阻值的大小。
[0026]
在本实施例中，红外信号处理电路与外部的光敏二极管d1连接，光线照射至光敏二极管d1，若p型mos管11处于高温状态，且栅源电压约等于零伏时，p型mos管11处于弱反型
状态，由于在相同沟道尺寸下p型mos管11的迁移率较低，远小于相同沟道尺寸下的n型mos管的迁移率，使得相比于n型mos管，p型mos管11产生的热噪声较小，对光敏二极管d1产生的电流干扰较小，提高了对红外光探测的灵敏度，解决了现有技术中的红外信号处理电路存在红外光探测的灵敏度较低的问题。
[0027]
进一步地，做为本实施例的一种实施方式，如图1所示，p型mos管11为p沟道耗尽型mos管。
[0028]
进一步地，作为本实施例的一种实施方式，如图1所示，p型mos管11包括寄生二极管d2，寄生二极管d2的负极与p型mos管11的源极s连接，寄生二极管d2的正极与p型mos管11的漏极d连接。
[0029]
其中，寄生二极管d2的正偏电压可以为0.7v。
[0030]
在本实施例中，当光敏二极管d1受到的照射光的光强较小时，光敏二极管d1形成由光敏二极管d1的负极流向光敏二极管d1的正极的电流，使得共接点(in)和等位线(gnd)之间的电压差大于寄生二极管d2的正偏电压值的相反数(例如，正偏电压值为0.7v时，正偏电压值的相反数为-0.7v)，此时，如图2所示，红外信号处理电路中形成电流依次流经参考线(vref)、电阻r、共接点(in)、光敏二极管d1的负极、光敏二极管d1的正极、等位线(gnd)，同时，通过电阻r将光敏二极管d1的电流转换为电压，并经过信号放大电路12进行放大，使得后续能够对光敏二极管d1产生的红外信号进行放大。
[0031]
在本实施例中，当光敏二极管d1受到的照射光的光强较大时，光敏二极管d1形成由光敏二极管d1的负极流向光敏二极管d1的正极的电流，使得共接点(in)和寄生二极管d2的正极之间的电压差即将小于寄生二极管d2的正偏电压值的相反数，此时，如图3所示，寄生二极管d2导通，红外信号处理电路中形成电流依次流经参考线(vref)、电阻r、共接点(in)、光敏二极管d1的负极、光敏二极管d1的正极、等位线(gnd)，且，电流依次流经等位线(gnd)、寄生二极管d2的正极、寄生二极管d2的负极、共接点(in)、光敏二极管d1的负极、光敏二极管d1的正极、等位线(gnd)，同时，通过电阻r将光敏二极管d1的电流转换为电压，并经过信号放大电路12进行放大，使得后续能够对光敏二极管d1产生的红外信号进行放大。
[0032]
也就是说，在本实施例中，当等位线(gnd)与共接点(in)之间的电位差大于寄生二极管d2的正偏电压时，寄生二极管d2导通，等位线(gnd)、寄生二极管d2的正极、寄生二极管d2的负极、共接点(in)、光敏二极管d1的负极、光敏二极管d1的正极、等位线(gnd)形成一个回路，由于光敏二极管d1、寄生二极管d2的电阻较小，可以忽略不计，使得可以将共接点(in)处的电压钳位至-0.7v附近。
[0033]
综上所述，在本实施例中，针对光敏二极管d1受到的照射光的光强大小，可以通过p型mos管11调整红外信号处理电路中的回路，具体是当光强较大时，p型mos管11可以作为一个保护装置，与光敏二极管d1构成一个光敏二极管d1的放电回路，使得共接点(in)处的电压被钳位在-0.7v附近。
[0034]
进一步地，作为本实施例的一种实施方式，信号放大电路12包含一个或多个运算放大器121。
[0035]
其中，如图4所示，当信号放大电路12包含多个运算放大器121时，多个运算放大器121可以是依次串联或者并联连接。多个运算放大器121可以包括依次连接的第一运算放大器、第二运算放大器
……
第n运算放大器，需要注意的是，每个运算放大器121至少包括两个
输入端和一个输出端，将第一运算放大器的两个输入端作为多级运算放大器211的输入端，将第n运算放大器的输出端作为多级运算放大器的输出端211，第一运算放大器的第一输入端与参考线(vref)连接，第一运算放大器的第二输入端与共接点(in)连接，第n运算放大器的输出端与外部电路连接。
[0036]
其中，当信号放大电路12包含一个运算放大器121时，将运算放大器121的第一输入端作为信号放大电路12的第一输入端，将运算放大器121的第二输入端作为信号放大电路12的第二输入端，将运算放大器121的输出端作为信号放大电路12的输出端。
[0037]
在本实施例中，通过在信号放大电路中采用一个或多个运算放大器121，能够对经过电阻r的电流或者电压进行放大，有利于提高探测红外线的精准度。
[0038]
本实用新型的另一实施例提供一种红外接收芯片，该红外接收芯片包括本实用新型的上一实施例中任一实施方式下描述的红外信号处理电路。
[0039]
由于红外接收芯片中的红外信号处理电路与红外信号处理电路的工作原理相同，因此在本实施例中对红外信号处理电路的工作方式不再赘述。
[0040]
以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。