一种抗强光干扰的I-V转换电路及红外接收芯片

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种抗强光干扰的I-V转换电路及红外接收芯片。

背景技术

自然界中，几乎所有能表示信息的量都是模拟量，但是在信号处理中需要进行合适的相互转换，一般是把模拟信号转换成数字信号或是有利于后续处理的量，红外光电二极管，也叫做红外接收二极管，把光信号转换成电信号。现有技术的光电I-V转换电路，放大器AMP1负输入端为参考电压VREF1，红外光电二极管VD1的反偏电压为反馈电压，环境光信号通过红外光电二极管VD1转换为光电流，通过一个300K的固定电阻R1以后转换为输出电压OUT1。当环境光照强度逐渐增大时，光电流逐渐增大，输出电压OUT1也会随之逐渐增大，接近电源电压。当接收到发射端发出的红外光后产生小信号，即一种振幅非常小的电流信号，附加在光电流上，当环境光照强度逐渐增大时，由于光电流逐渐增大，输出电压OUT1逐渐升高为电源电压，小信号失真就会越来越严重。现有技术对于小信号失真处理是通过一种变阻结构，它能在大电流输入时，呈现较小的电阻值，以避免放大器出现饱和失真，在小电流输入时，呈现较大的电阻值。但是在不同的工艺角下，会造成流经电阻上的电流会非常小，则加到二极管上面的反向电压极大的减小了，所以存在缺陷。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种抗强光干扰的I-V转换电路及红外接收芯片。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是强光照的使用情景下，如何防止输出电压OUT1不断升高，造成小信号失真，信号质量降低的问题，从而使得小信号的精准处理。

发明人经研究发现，将光电流进行分流处理，不让流过电阻的电流持续增大，通过放大器反馈电压的变化，调整放大器的输出电压，进一步调整输出电压的变化范围，小信号不会失真，能够让小信号更好的被处理。

本发明的一个实施例中，提供了一种抗强光干扰的I-V转换电路，包括红外光电二极管VD2、电阻R2、电阻R3、放大器AMP2和PMOS管M2、NMOS管M3和电容C1；

红外光电二极管VD2的正向端接地，红外光电二极管VD2的反向端与NMOS管M3的源极、放大器AMP2的同相端、电阻R2的一端连接在一起，电阻R2的另外一端与电阻R3的一端、PMOS管M2的漏极连接在一起，电阻R3的另外一端与NMOS管M3的栅极、电容C1的一端连接在一起，电容C1的另外一端接地，NMOS管M3的漏极与PMOS管M2的源极接电源电压VDD，放大器AMP2的反向端接参考电压VREF2，放大器AMP2的输出与PMOS管M2的栅极连接在一起；

当环境光照强度逐渐增大时，光电流逐渐增大，流经电阻R2的光电流逐渐增大，PMOS管M2的漏极电压即输出电压OUT2逐渐升高，NMOS管M3的栅极电压逐渐升高，NMOS管M3管导通，光电流分流，放大器AMP2的输出电压升高，PMOS管M2的栅源电压的绝对值降低，调节流经PMOS管M2的光电流减小，PMOS管M2的漏极电压即输出电压OUT2降低，在较小的范围波动，使小信号不出现失真。

进一步地，在上述实施例中的抗强光干扰的I-V转换电路中，电阻R2取值大于等于200KΩ并且小于等于300KΩ，电阻R3的取值比电阻R2的取值最少大100倍。

优选地，在上述实施例中的抗强光干扰的I-V转换电路中，电阻R2＝300KΩ。

进一步地，在上述实施例中的抗强光干扰的I-V转换电路中，电容C1大于10PF。

进一步地，在上述实施例中的抗强光干扰的I-V转换电路中，电容C1取值20PF。

进一步地，在上述实施例中的抗强光干扰的I-V转换电路中，放大器AMP2的开环增益大于70dB。

进一步地，在上述实施例中的抗强光干扰的I-V转换电路中，放大器AMP2的开环增益取值80dB。

进一步地，在上述实施例中的抗强光干扰的I-V转换电路中，适用的光照强度为1万LUX以内。

发明人分析当光照强度超过1万LUX时，NMOS管M3会产生一定的噪声，出现光电流较大，放大倍数过高，小信号失真的情况。考虑到应用场景的多样化，发明人继续对抗强光干扰的I-V转换电路进行了改进。

本发明的另一个实施例中，提供了一种抗强光干扰的I-V转换电路，包括红外光电二极管VD3、电阻R4、电阻R5、放大器AMP3、放大器AMP4、NMOS管M6、PMOS管M4、PMOS管M5和电容C2；

红外光电二极管VD3的正向端接地，反向端与放大器AMP4的同相端、NMOS管M6的源极、PMOS管M5的漏极连接在一起，放大器AMP3的同相端与PMOS管M4的漏极、PMOS管M5的源级、电阻R4的一端连接在一起，电阻R4的另外一端与NMOS管M6的漏极、电阻R5的一端连接在一起，电阻R5的另一端与电容C1的一端、PMOS管M5的栅极连接，电容C2的另一端接地，PMOS管M4的源极接电源电压VDD，放大器AMP3的反向端、放大器AMP4的反向端分别接参考电压VREF3和VREF4，放大器AMP3的输出连接PMOS管M4的栅极，放大器AMP4的输出连接NMOS管M6的栅极；

当光照强度逐渐增强时，红外光电二极管VD3的光电流逐渐增大，PMOS管M4的漏极电压即输出电压OUT逐渐升高，PMOS管M5管的源极电压逐渐升高，栅源电压的绝对值逐渐增大，PMOS管M5导通，光电流分流，PMOS管M4的栅级电压升高，栅源电压的绝对值降低，调节整体光电流降低，PMOS管M4管的漏极电压即输出电压OUT的电压降低，在较小的范围波动，使小信号不出现失真。

进一步地，在上述实施例中的抗强光干扰的I-V转换电路中，电阻R4取值大于等于200KΩ并且小于等于300KΩ，电阻R5的取值比电阻R4的取值最少大100倍。

优选地，在上述实施例中的抗强光干扰的I-V转换电路中，电阻R4＝300KΩ。

进一步地，在上述实施例中的抗强光干扰的I-V转换电路中，电容C2大于10PF。

进一步地，在上述实施例中的抗强光干扰的I-V转换电路中，电容C2取值20PF。

进一步地，在上述实施例中的抗强光干扰的I-V转换电路中，放大器AMP3和放大器AMP4的开环增益大于70dB。

进一步地，在上述实施例中的抗强光干扰的I-V转换电路中，放大器AMP3和放大器AMP4的开环增益取值80dB。

基于上述任一实施例，本发明的另一个实施例中，提供了一种红外接收芯片，所述红外接收芯片设置有上述任一实施例中的抗强光干扰的I-V转换电路。

本发明对现有技术的I-V转换电路进行改进，将红外光电二极管的反向电压与输出电压进行反馈，控制了输出电压OUT3的变化范围，使得小信号不会失真，在强光照的情况下，避免了输出电压OUT3不断升高，能够很好的接收、识别、放大输入信号，提升了信号质量，降低了失真。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是图示根据示例性实施例的现有技术的光电I-V转换电路的结构示意图；

图2是图示根据示例性实施例的抗强光干扰的I-V转换电路的结构示意图；

图3是图示根据示例性实施例的抗强光干扰的I-V转换电路的结构示意图

图4是图示根据示例性实施例的红外接收芯片的结构示意图。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方示意性地适当夸大了部件的厚度。

发明人对现有技术的光电I-V转换电路进行了分析，如图1所示，放大器AMP1负输入端为参考电压VREF1，红外光电二极管VD1的反偏电压为反馈电压，环境光信号通过红外光电二极管VD1转换为光电流，通过一个300K的固定电阻R1以后转换为输出电压OUT1。当环境光照强度逐渐增大时，光电流逐渐增大，输出电压OUT1也会随之逐渐增大，接近电源电压。当接收到发射端发出的红外光后产生小信号，即一种振幅非常小的电流信号，附加在光电流上，当环境光照强度逐渐增大时，由于光电流逐渐增大，输出电压OUT1逐渐升高为电源电压，小信号失真就会越来越严重。现有技术对于小信号失真处理是通过一种变阻结构，它能在大电流输入时，呈现较小的电阻值，以避免放大器出现饱和失真，在小电流输入时，呈现较大的电阻值。但是在不同的工艺角下，会造成流经电阻上的电流会非常小，则加到二极管上面的反向电压极大的减小了。

发明人经研究发现，将光电流进行分流处理，不让流过电阻的电流持续增大，通过放大器的反馈电压的变化，调整放大器的输出电压，进一步调整输出电压的变化范围，小信号不会失真，能够让小信号更好的被处理。

发明人设计了一种抗强光干扰的I-V转换电路，如图2所示，包括：红外光电二极管VD2、电阻R2、电阻R3、放大器AMP2和PMOS管M2、NMOS管M3和电容C1；其中，电阻R2取值300KΩ，电阻R3的取值比电阻R2的取值大100倍；电容C1取值20PF；放大器AMP2的开环增益取值80dB；

红外光电二极管VD2的正向端接地，红外光电二极管VD2的反向端与NMOS管M3的源极、放大器AMP2的同相端、电阻R2的一端连接在一起，电阻R2的另外一端与电阻R3的一端、PMOS管M2的漏极连接在一起，电阻R3的另外一端与NMOS管M3的栅极、电容C1的一端连接在一起，电容C1的另外一端接地，NMOS管M3的漏极与PMOS管M1的源极接电源电压VDD，放大器AMP2的反向端接参考电压VREF2，放大器AMP2的输出与PMOS管M2的栅极连接在一起；

当环境光照强度逐渐增大时，光电流逐渐增大，流经电阻R2的光电流逐渐增大，PMOS管M2的漏极电压即输出电压OUT2逐渐升高，NMOS管M3的栅极电压逐渐升高，NMOS管M3管导通，光电流分流，放大器AMP2的输出电压升高，PMOS管M2的栅源电压的绝对值降低，调节流经PMOS管M2的光电流减小，PMOS管M2的漏极电压即输出电压OUT2降低，在较小的范围波动，使小信号不出现失真。

本实施例的抗强光干扰的I-V转换电路适用的光照强度为1万LUX以内。

使用设置有上述实施例的遥控器和现有技术的遥控器进行对比试验，在普通家庭应用场景下，不断增加光照强度，当光照强度达到5000LUX时，使用现有技术的遥控器信号接收效果变差，无法正常遥控，而使用设置有上述实施例的遥控器抗强光干扰效果显著，能够正常接收信号正常进行遥控；持续增加光照强度，当光照强度增大到1万LUX时，使用设置有上述实施例的遥控器的接收效果变差，无法正常控制。

发明人分析当光照强度超过1万LUX时，NMOS管M3会产生一定的噪声，出现光电流较大，放大倍数过高，小信号失真的情况。考虑到应用场景的多样化，发明人继续对抗强光干扰的I-V转换电路进行了改进。

发明人提供了另一个实施例，如图3所示，包括红外光电二极管VD3、电阻R4、电阻R5、放大器AMP3、放大器AMP4、NMOS管M6、PMOS管M4、PMOS管M5和电容C2；其中，电阻R4取值等于300KΩ，电阻R5的取值比电阻R4的取值大100倍；电容C2取值20PF；放大器AMP3和放大器AMP4的开环增益取值80dB；

红外光电二极管VD3的正向端接地，反向端与放大器AMP4的同相端、NMOS管M6的源极、PMOS管M5的漏极连接在一起，放大器AMP3的同相端与PMOS管M4的漏极、PMOS管M5的源级、电阻R4的一端连接在一起，电阻R4的另外一端与NMOS管M6的漏极、电阻R5的一端连接在一起，电阻R5的另一端与电容C1的一端、PMOS管M5的栅极连接，电容C2的另一端接地，PMOS管M4的源极接电源电压VDD，放大器AMP3的反向端、放大器AMP4的反向端分别接参考电压VREF3和VREF4，放大器AMP3的输出连接PMOS管M4的栅极，放大器AMP4的输出连接NMOS管M6的栅极；

当光照强度逐渐增强时，红外光电二极管VD3的光电流逐渐增大，PMOS管M4的漏极电压即输出电压OUT3逐渐升高，PMOS管M5管的源极电压逐渐升高，栅源电压的绝对值逐渐增大，PMOS管M5导通，光电流分流，PMOS管M4的栅级电压升高，栅源电压的绝对值降低，调节整体光电流降低，PMOS管M4管的漏极电压即输出电压OUT3的电压降低，在较小的范围波动，使小信号不出现失真。

使用设置有上述实施例的遥控器进行试验，在普通家庭应用场景下，不断增加光照强度，当光照强度增大到5万LUX时，遥控器仍然可以正常控制，信号接收效果良好。

基于上述任一实施例，发明人提供了一种红外接收芯片，所述红外接收芯片设置有上述任一实施例中的抗强光干扰的I-V转换电路。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。