CN100533079C - 红外检测装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种红外检测装置。所述装置包括：驱动电源提供电路，用于向每个信号电路提供驱动电流，所述信号电路包括I/V转换电路、电压放大电路、检测电路和输出电路。驱动电源提供电路包括电流产生电路和分配电路。电流产生电路包括基准电流源、基于基准电流而提供固定电流的固定电流源、和可变电流源，所述可变电流源基于基准电流而提供逐级增加或减少到任意不同电流的可变电流。分配电路基于来自固定电流源的电流将驱动电流分配给信号电路的一部分，并且基于来自可变电流源的电流将驱动电流分配给信号电路的剩余部分。所述装置在保持电路的性能或动作处于稳定状态的同时减少了电流消耗。

Description

红外检测装置

技术领域

本发明涉及一种红外检测装置。

背景技术

红外检测装置专门用于不同的电子产品，其在检测人体时有效地节省能量。

日本专利申请公开No.11-83624描述的现有技术装置由热电元件、I/V转换电路、电压放大电路、检测电路和输出电路组成。热电元件可操作来响应于来自通过会聚透镜等从检测区域接收的红外辐射物的变化而产生微电流信号。I/V转换电路将来自热电元件的电流信号转换为电压信号。电压放大电路选择性地放大具有预定频率的电压信号的分量，以便发出分量放大的电压。检测电路例如由上下限幅(window)比较器组成，并且提供分量放大的电压与预定检测阈值电压之间的比较，以便发出红外辐射物的检测信号。检测阈值电压是具有较高阈值电压和较低阈值电压的上下限幅阈值。输出电路例如由电平移动电路等组成，并且响应于检测信号而发出输出信号。当分量放大的电压小于或大于上下限幅阈值范围时，该红外检测装置发出表示检测红外辐射物(例如人体)的输出信号。当分量放大的电压集中在上下限幅阈值范围之内时，该装置也发出表示没有检测到红外辐射物的输出信号。

日本专利申请公开No.2002-156281描述的现有技术装置除了包括热电元件、I/V转换电路、电压放大电路、检测电路和输出电路以外，还包括作为电源的电池。当I/V转换电路的电压超过预定电压时，该红外检测装置向I/V转换电路、电压放大电路、检测电路和输出电路提供额定电流作为驱动电流。当I/V转换电路的电压等于或小于预定电压时，所述装置向那些电路提供比额定电流更小的电流作为驱动电流。在这种情况下，可以减少电流消耗(驱动电流)。

然而，在按照所述装置那样减少电流消耗的构造中，存在电路的性能或动作变得不稳定的问题。因为所述电路将容易受到诸如晶体管的阈值、阻抗和容抗的部分性能偏移(dispersion)、或者由温度特性引起的电流消耗的偏移的影响的问题。也存在这样一种趋势，即在到电路的驱动电流极大地减少到例如比10nA小几μA的电平的情况下，这表示电流消耗存在更大的偏移。考虑这些问题，由于需要对电源电压、温度特性、部件性能的偏移等设计足够允许量来提供具有低消耗的红外检测装置，因此难以充分地节省装置的能量。

发明内容

本发明的一个目的是减少电流消耗，同时将电路的性能或动作保持在稳定状态。

本发明的红外检测装置包括热电元件、I/V转换电路、电压放大电路、检测电路、输出电路和驱动电源提供电路。热电元件基于接收的红外辐射物而产生电流信号。I/V转换电路将所述电流信号转换为电压信号。电压放大电路选择性地放大具有所述电压信号的预定频率的分量(预定频率分量)，以便发出分量放大的电压。检测电路提供分量放大的电压与预定检测阈值电压之间的比较，以便发出红外辐射物的检测信号。输出电路根据检测信号而发出输出信号。驱动电源提供电路向每个信号电路提供驱动电路，所述信号电路由I/V转换电路、电压放大电路、检测电路和输出电路组成。作为本发明的特征，所述驱动电源提供电路由电流产生电路和分配电路组成。电流产生电路包括基准电流源、固定电流源和可变电流源。所述基准电流源产生基准电流。所述固定电流源根据所述基准电流而提供固定电流源。所述可变电流源提供随着所述基准电流变化的可变电流。分配电路根据来自所述固定电流源的电流将驱动电流分配给所述信号电路的一部分。所述分配电路还根据来自所述可变电流源的电流将驱动电流分配给所述信号电路的剩余部分。

通过根据来自固定电流源的电流将驱动电流分配给信号电路的一部分，可以排除该部分中的电流改变的影响，从而可以将所述部分的性能或动作保持为稳定状态。通过根据来自可变电流源的电流将驱动电流分配给剩余部分，可以减少剩余部分的电流消耗。

所述驱动电源提供电路可以包括多个可变电流源，每个所述可变电流源单独连接到信号电路的所述剩余部分的每个电路。在这种情况下，由于可以单独改变每个剩余部分的驱动电流，因此可以将驱动电流最佳地减少到低电平。

所述驱动电源提供电路可以包括用于接收改变信号的接线端。所述可变电流源根据在所述接线端接收的改变信号将可变电流逐级增加或减少到任意预定的不同电流。由于可以根据改变信号改变驱动电流，因此可以适应性地减少电流消耗。

所述可变电流源基于电源电压的变化可以将可变电流逐级增加或减少到任意预定的不同电流。在这种情况下，基于电源电压的变化可以最佳地减少驱动电流。

所述可变电流源基于周围温度的变化可以将可变电流逐级增加或减少到任意预定的不同电流。在这种情况下，基于周围环境的变化可以最佳地减少驱动电流。

电压放大电路可以包括差分(differential)级和输出级。分配电路基于来自所述可变电流源的电流将驱动电流分配到差分级或输出级，或者基于来自所述可变电流源的电流将与驱动电流相同或不同的电流分配到差分级和输出级。

红外检测装置还可以包括抑制电路，并且所述驱动电源提供电路可以包括电流改变电路。当所述分量放大的电压比转变阈值电压更接近于基准电平时，所述电流改变电路向所述可变电流源提供第一改变信号。所述转变阈值电压被设置为比所述检测阈值电压更接近于基准电平。当所述分量放大的电压比转变阈值电压远离(further)基准电平时，所述电流改变电路还向所述可变电流源提供第二改变信号。所述可变电流源基于所述第一改变信号将可变电流逐级减少到比预定不同电流的额定电流小的电流。所述可变电流源还基于所述第二改变信号将可变电流逐级增加到额定电流。所述抑制电路开始抑制包含在所述信号电路中的任意一个电路或多个电路的输出，以便抑制输出电路的输出信号。所述抑制是在所述可变电流源逐级增加或减少可变电流时或者之前的开始点开始的。所述抑制电路还在预定时段之后释放所述抑制。在这种情况下，变得能够防止由于当改变驱动电流时的变化而引起的错误操作。

所述抑制电路可以包括电阻器、恒定电压提供电路、开关和开关控制电路。电阻器串联连接于所述电压放大电路与所述检测电路之间。恒定电压提供电路在所述电阻器与所述检测电路之间通过开关提供恒定电压。开关连接于从所述恒定电压提供电路到所述电阻器与所述检测电路之间。所述开关还分别响应于来自开关控制电路的OFF或ON信号而断开或接通从所述恒定电压提供电路到所述电阻器和所述检测电路的通路。开关控制电路从所述开始点开始向所述开关提供ON信号。所述开关控制电路还在所述时段之后向所述开关提供OFF信号。

所述电压放大电路可以包括运算放大器和反馈电阻器，并且所述抑制电路可以包括开关和开关控制电路。所述运算放大器具有正输入端、负输入端和输出端。所述反馈电阻器连接于所述输出端与所述输入端之一之间。所述开关与所述反馈电阻器并联连接。所述开关还分别响应于来自开关控制电路的OFF或ON信号而断开或接通其并联通路。所述开关控制电路从所述开始点开始向所述开关提供ON信号。所述开关控制电路还在所述时段之后向所述开关提供OFF信号。由于在所述时段期间电压放大电路的输出被抑制在1x电压放大电路的输入电压，因此变得能够防止由于当改变驱动电流时的变化而引起的错误操作。

所述抑制电路可以包括电阻器、开关、恒定电压提供电路和开关控制电路。开关连接于所述电压放大电路与所述检测电路之间。所述开关还分别响应于来自开关控制电路的OFF或ON信号而断开或接通从所述电压放大电路到所述检测电路的通路。恒定电压提供电路通过所述电阻器在所述开关与所述检测电路之间提供恒定电压。开关控制电路还从所述开始点开始向所述开关提供OFF信号。所述开关控制电路还在所述时段之后向所述开关提供ON信号。由于在所述时段期间通路断开，因此变得能够防止由于当改变驱动电流时的变化而引起的错误操作。

所述抑制电路可以包括恒定电压提供电路、开关和开关控制电路。恒定电压提供电路通过开关向所述检测电路提供恒定电压。开关连接于从所述恒定电压提供电路和所述电压放大电路到所述检测电路之间。所述开关还分别响应于来自开关控制电路的抑制或解抑制信号而接通或断开在所述恒定电压提供电路与所述检测电路之间的通路(下文称作“第一通路”)。所述开关还分别响应于抑制或解抑制信号而断开或接通所述电压放大电路与所述检测电路之间的通路(下文称作第二通路)。开关控制电路从所述开始点开始向所述开关提供抑制信号。所述开关控制电路还在所述时段之后向所述开关提供解抑制信号。由于在所述时段期间第一和第二通路接通和断开，因此变得能够防止由于当改变驱动电流时的变化而引起的错误操作。

所述抑制电路可以包括开关和开关控制电路。开关连接于所述检测电路与所述输出电路之间。所述开关还分别响应于来自开关控制电路的OFF或ON信号而断开或接通所述检测电路与所述输出电路之间的通路。开关控制电路从所述开始点开始向所述开关提供OFF信号。所述开关控制电路还被配置来在所述时段之后向所述开关提供ON信号。由于在所述时段期间通路断开，因此变得能够防止由于当改变驱动电流时的变化而引起的错误操作。

所述开关控制电路可以发出所述第二改变信号，从而在所述可变电流源根据第二改变信号从不同电流的最小电流开始逐级增加的同时将可变电流增加到最大额定电流。开关控制电路还可以发出所述第一改变信号，从而在所述可变电流源根据第一改变信号从不同电流的额定电流开始逐级减少的同时将可变电流减少到最小电流。由于通过能够减少变化的依次逐级增加或减少(例如离散增加或减少)操作增加或减少了可变电流，因此变得能够最佳地防止由于当改变驱动电流时的变化而引起的错误操作。

附图说明

现在将更详细地描述本发明的优选实施例。通过下面详细的描述和附图，本发明的其他特征和优点将变得更好理解，其中：

图1是根据本发明第一实施例的红外检测装置的电路图；

图2是图1结构中的电压放大电路的电路图；

图3是图2结构中的运算放大器的电路图；

图4是运算放大器中的基准电流相对于电源电压变化的图；

图5是替换实施例的电路图；

图6是根据本发明第二实施例的红外检测装置的电路图；

图7是图6结构中的电流改变电路、电流产生电路和分配电路的电路图；

图8是根据本发明第三实施例的红外检测装置的一部分的电路图；

图9是图8的装置中的电流消耗相对于电源电压变化的图；

图10是替换实施例的电流消耗相对于电源电压变化的图；

图11是根据本发明第四实施例的红外检测装置的电路图；

图12是示出了图11的装置中的操作的时序图；

图13是示出了根据本发明第五实施例的红外检测装置的一部分的电路图；

图14是示出了根据本发明第六实施例的红外检测装置的一部分的电路图；

图15是示出了图14的装置的抑制电路的操作的时序图；

图16是示出了根据本发明第七实施例的红外检测装置的一部分的电路图；

图17是示出了根据本发明第八实施例的红外检测装置的一部分的电路图；

图18是示出了替换实施例的操作的时序图；

图19是示出了根据本发明第九实施例的红外检测装置的一部分的电路图；和

图20是示出了图19的装置的操作的时序图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明第一实施例的红外检测装置A。

装置A除了包括与现有技术的装置一样的热电元件15、I/V转换电路16、电压放大电路17、检测电路18和输出电路19，作为本实施例的特性，还包括驱动电源提供电路10。

顺便提及，上述现有技术的装置在减少电路16-19的电流消耗以便确保电流提供能力的某一附加包容能力(coverage)方面上具有限制。将参照图2和3来详细解释这一点。

如图2所示的电压放大电路17包括运算放大器170以及电阻器171和172。放大器170具有正输入端、负输入端和输出端。基准电压Vref被施加到正输入端。电阻器(反馈电阻器)171连接于负输入端与输出端之间。电阻器172连接于I/V转换电路16与放大器170的负输入端之间。

如图3所示的放大器170由差分级170a、输出级170b和恒定电流级170c构成。该级170c包括形成镜像电路的晶体管170d-170i。级170c还向差分级170a和输出级170b提供电源。晶体管170d是PMOS耗尽型晶体管。晶体管170f、170h和170i中的每一个都是PMOS增强型晶体管。晶体管170e和170g中的每一个都是NMOS增强型。例如，电阻器171和172分别被设定为5M欧姆和200K欧姆，从而放大器170的电压放大率被设定为25倍(5M欧姆/200K欧姆)。设定所述级170c的电流镜像比率，以便当电源电压为3V时，200nA的基准电流流入晶体管170d，而驱动电流200nA和400nA分别流入级170a和170b。

在这种构造中，如果由于任何原因电源电压减少到2V，则如图3和4所示流入晶体管170d的电流减少近似一半(从200nA到100nA)。放大器170的输出电流能力也减少到一半(从400nA到200nA)。因此，当放大器170的输入信号大于输出电流能力的上端时，放大器170不能按照电压放大率来放大输入信号。结果，保证附加包容能力和减少电流消耗看起来是自相矛盾的问题。

为了解决这一问题，图1所示的电路10包括电流改变电路11、电流产生电路12和分配电路13。电路10还向由电路16-19组成的每个信号电路提供驱动电流。该电路10的特征在于独立的电流镜像电路。这些独立的电流镜像电路是为电压放大电路17、检测电路18和输出电路19而被单独设计的。这些电流镜像电路改变了电路17-19中每一个的驱动电流。

电流改变电路11向上述的每个电路发出用于改变驱动电流的改变信号。

电流产生电路12由基准电流源120、固定电流源121和可变电流源122-124组成。电路12产生固定电流和可变电流。基准电流源120产生基准电流。固定电流源121由具有接线端T121的电流镜像电路组成。源121基于来自基准电流源120的基准电流通过接线端T121向分配电路13提供固定电流。可变电流源122-124分别由具有接线端T122-T124的电流镜像电路组成。每个可变电流源基于基准电流通过其接线端向分配电路13提供逐级增加或减少到任意不同电流的可变电流。例如，不同电流被设定为基准电流的一倍、两倍、三倍。

在图1的示例中，固定电流源121由NMOS晶体管121a和121b构成。晶体管121a连接于基准电流源120与地之间。晶体管121b连接于接线端T121与地之间。这些晶体管121a和121b的栅极彼此连接，而这些栅极连接到晶体管121a的漏极。该源121通过接线端T121向分配电路13提供通过以电流镜像的比率增加或减少基准电流而获得的电流。所述电流镜像的比率是通过晶体管121a和121b的晶体管尺寸的比率(宽度/长度)而确定的。

可变电流源122由NMOS晶体管122b、122c和122d以及开关元件(例如PMOS晶体管)122f和122g构成。NMOS晶体管122b连接于接线端T122与地之间，并且其栅极连接到NMOS晶体管121a的漏极和栅极。NMOS晶体管122c与开关元件122f串联连接，而晶体管122c和元件122f的串联组合连接于接线端T122与地之间。晶体管122c的栅极也连接到NMOS晶体管121a的漏极和栅极。NMOS晶体管122d与开关元件122g串联连接，而晶体管122d和元件122g的串联组合连接于接线端T122与地之间。晶体管122d的栅极也连接到NMOS晶体管121a的漏极和栅极。所述源122的每个晶体管通过接线端T122(和开关元件)向分配电路13提供通过以电流镜像的比率增加或减少基准电流而获得的电流。所述电流镜像的比率是通过晶体管121a及其本身(122b、122c或122d)的晶体管尺寸的比率而确定的。

可变电流源123由NMOS晶体管123b、123c和123d、开关元件123f和123g构成，与所述源122相同。可变电流源124由NMOS晶体管124b、124c和124d、开关元件124f和124g构成，与所述源122相同。

分配电路13由电流镜像电路131-134组成，并且基于来自固定电流源121的电流将驱动电流分配到信号电路的一部分，例如电路16。电路13基于来自可变电流源122-124的电流将驱动电流分配到信号电路的剩余部分，例如电路17-19。

在图1的示例中，电路131由PMOS晶体管131a和131b构成。晶体管131a连接于电压源与接线端T121之间。晶体管131b连接于电压源与I/V转换电路16之间。这些晶体管131a和131b的栅极也彼此连接，而栅极连接到晶体管131a的漏极。所述电路131通过以电流镜像的比率增加或减少来自所述源121的电流而获得驱动电流。并且，所述电路131将驱动电流分配到I/V转换电路16。电流镜像的比率是通过晶体管131a和131b的晶体管尺寸的比率确定的。

电路132由PMOS晶体管132a和132b构成，与电路131相同，并且基于来自所述源122的电流将驱动电流分配给电压放大电路17。所述电路133由PMOS晶体管133a和133b构成，与电路131相同，并且基于来自所述源123的电流将驱动电流分配给检测电路18。电路134由PMOS晶体管134a和134b构成，与电路131相同，并且基于来自所述源124的电流将驱动电流分配给输出电路19。

现在解释红外检测装置A的操作。在任意可变电流源122-124中，当从电流改变电路11来的改变信号使两个开关元件断开时，从接线端将例如等于基准电流的电流(下文也称作“产生电流”)提供给分配电路13。随后分配电路13基于产生电流将驱动电流(例如，等于基准电流的电流)分配给电路17-19的对应电路。

在任意所述源122-124中，当通过从电路11来的改变信号接通一个开关元件时，从接线端将等例如于2x基准电流的电流(“产生电流”)提供给电路13。随后电路13基于所述产生电流将驱动电流(例如，等于2x基准电流的电流)分配给电路17-19的对应电路。

在任意所述源122-124中，当通过从电路11来的改变信号接通两个开关元件时，从接线端将例如等于3x基准电流的电流(“产生电流”)提供给电路13。随后电路13基于所述产生电流将驱动电流(例如，等于3x基准电流的电流)分配给电路17-19的对应电路。

另一方面，所述源121从接线端T121将例如等于基准电流的电流(“产生电流”)提供给电路13，而不管来自电路11的改变信号。电路13随后基于所述产生电流将驱动电流(例如，等于基准电流的电流)分配给I/V转换电路16。由于电路16的电压信号被电压放大电路17放大，因此不必扩展电路16的动态范围。相反，如果到电路16的驱动电流被改变，则电路16的电压信号可能波动。因此到电路16的驱动电流被固定。

如上所述，由于可以基于改变信号单独改变到每个电路17-19的驱动电流，所以驱动电流可以被减少到诸如几μA或几十nA的低电平。例如，通过基于诸如电源电压或周围温度等因素的变化而改变到电路17-19的每一个的驱动电流，根据变化可以适当地减少驱动电流。在这一点上可扩展的是，在正常模式中当每个所述源122-124中的两个开关元件都处于断开状态时，当变化导致电路的操作不稳定时，通过基于改变逐个接通开关元件，操作可以被保持为稳定状态。如又一示例，当电池被用作电源时，由于电池电压将随着时间的逝去而变化(减少)，因此通过基于所述变化逐个接通开关元件，操作可以被保持在稳定状态。另一方面，当使用电池以外的固定电压源时，通过将驱动电流设定为更大的电路，可以将要求相对较大电流的电路(例如电路17)的操作维持在稳定状态。每个其他电路(例如电路18和19)中的电流消耗可以通过将其驱动电流设定为更低来减少。

而且，由于固定驱动电流被分配到电路16，所以可以排除电路16中电流改变的影响。因此电路16的性能或动作可被保持在稳定状态，同时因为可变驱动电流被分配到电路17-19的每一个，所以可以减少电路17-19的电流消耗。

在替换实施例中，分配电路13基于来自固定电流源的电流向电路16和19分配驱动电流。电路13还基于来自可变电流源的电流向电路17和18分配驱动电流。电路19包括当来自电路18的脉冲宽度窄于预定宽度时禁止发出输出信号的部件。所述宽度是由驱动电流来确定的以防止错误的检测。如果改变到电路16的驱动电流，则电路16的电压将轻微改变。随后具有轻微变化的电压被电路17放大，从而电路16的性能或动作可能不稳定。如果改变到电路19的驱动电流，则将改变预定宽度，从而可能发出错误检测的输出信号。为了这些原因，期望将到电路16和19每个的驱动电流固定。

在另一替换实施例中，如图5所示的分配电路13基于来自固定电流源的电流向电路16和电路17的差分级170a分配驱动电流。电路13也基于来自可变电流源的电流向电路17的输出级170b以及电路18和19分配驱动电流。因此，通过向差分级170a分配固定驱动电流，电路17的工作点(偏置)可被保持在稳定状态。因此，根据上述变化，可以减少电流消耗，同时将电路16和17的性能或动作保持在稳定状态。

在这一替换实施例中，到输出级170b以及电路18和19的驱动电流被设定为相对较小的电流，以便节省能量。由于当到输出级170b的驱动电流由于电源电压的减少而减少时不能获得目标的性能，因此通过将驱动电流增加到输出级170b可以最好地维持电路17的性能。

图6示出了根据本发明第二实施例的红外检测装置B。

装置B的特征在于驱动电源提供电路20，与装置A相比不同之处是驱动电源提供电路20由外部信号控制。

电路20包括电流改变电路21、电流产生电路22和分配电路23。电路20也向由电路26-29组成的每个信号电路提供驱动电流。

如图7所示的电流改变电路21由输入端T211-T213、PMOS晶体管211-214以及NMOS晶体管215构成。PMOS晶体管211-213分别连接于电压源与接线端T211-T213之间。这些晶体管211-213的每个的栅极连接到PMOS晶体管214的栅极和漏极，该PMOS晶体管214的源极连接到电压源。NMOS晶体管215连接到晶体管214的栅极和漏极并被接地。

电流产生电路22除了包括与装置A的电路12一样的基准电流源220和固定电流源221以外，作为该实施例的特征，还包括公共可变电流源222。与可变电流源122相比，可变电流源222还包括NMOS晶体管222e和开关元件(例如PMOS晶体管)222h。元件222f-222h的控制端(栅极)分别连接到接线端T211-T213。NMOS晶体管215的栅极连接到NMOS晶体管221a的漏极和栅极。

分配电路23除了包括与装置A的电路13一样的电流镜像电路231以外，作为该实施例的另一特性，还包括公共电流镜像电路232。与电流镜像电路132相比，电流镜像电路232还包括其漏极连接到检测电路28的PMOS晶体管232c和其漏极连接到输出电路29的PMOS晶体管232d。

当接线端T211-T213断开时，电路20还被设定来向电路27-29传递最小驱动电流。在这种情况下，由于必须确定到电路222的每个改变信号，因此需要上拉或下拉电路21的晶体管。在图7的示例中，通过来自基准电流源220的基准电流来上拉接线端T211-T213的每个电势，以便节能。特别是，在装置B被安装到IC的情况下，通过使用诸如焊线的技术接线端T211-T213断开或接地可以实现具有多电压(多达八种方式)的小尺寸装置。

根据装置B，通过向每个接线端T211-T213提供高或低电平的外部信号可以改变到电路27-29的驱动电流多达八种方式，因此可以适当地减少电流消耗。

当至少1.5V的电池被用作电源时，可以设定到电路27-29的驱动电流，从而基于电池数量通过调节到接线端T211-T213的外部信号来优化电流消耗。

图8示出了根据本发明第三实施例的红外检测装置C的一部分。

装置C的特征在于电流改变电路31，其基于电源电压向电流产生电路32的可变电流源322-324发出改变信号。

电流改变电路31由电阻器311和312以及NOT电路313和314组成。电阻器311和312例如是具有高阻抗(数十兆欧姆)的电阻器(例如，非掺杂多晶硅)，用于节省能量并且检测作为电源电压的分压。NOT电路313和314具有不同的阈值，并且根据分压而发出改变信号。例如，NOT电路313的阈值被设定为大于NOT电路314的阈值。NOT电路313向每个可变电流源322-324中的一个开关元件提供改变信号，而NOT电路314向每个所述源322-324中的另一开关元件提供改变信号。

现在解释红外检测装置C的操作。当由电阻器311和312检测的分压高于电路313和314两者的阈值时，这些电路向所述源322-324提供低电平的改变信号。由于每个所述源322-324中的开关元件随后断开，所以驱动电源提供电路向电压放大电路、检测电路和输出电路提供例如等于基准电流的驱动电流。

当由电阻器311和312检测的分压低于电路313的阈值而高于电路314的阈值时，电路313和314向所述源322-324分别提供高和低电平的改变信号。由于每个所述源322-324中的开关元件随后接通和断开，所以驱动电源提供电路向电压放大电路、检测电路和输出电路提供例如等于2x基准电流的驱动电流。

当由电阻器311和312检测的分压都低于电路313和314两者的阈值时，这些电路向所述源322-324提供高电平的改变信号。由于每个所述源322-324中的开关元件随后接通，所以驱动电源提供电路向电压放大电路、检测电路和输出电路提供例如等于3x基准电流的驱动电流。

因此，当到如图9所示的信号电路的驱动电流由于电源电压的变化(减少)而变化(减少)时，通过两步骤的操作来调节(增加)到电压放大电路、检测电路和输出电路每个的驱动电流。结果，在预定变化范围的电压电平中，可以将驱动电流集中在预定范围的最佳电流消耗之内，并且基于电源电压的变化可以最优地减少驱动电流。

在替换实施例中，电流改变电路31包括至少三个NOT电路。电路31也发出至少四种改变信号。电流产生电路和分配电路随后根据来自电路31的改变信号向电压放大电路、检测电路和输出电路提供至少四种驱动电流。

在另一替换实施例中，电流改变电路31包括具有不同温度特性的电阻器311和312。在图8的结构中，将具有高阻抗和大负温度特性的电阻器(例如非掺杂多晶硅)用作电阻器311。在这种情况下，由于分压减少同时电阻器311的阻值随周围温度减少而变高，所述源322-324中的每一个的开关元件逐个接通，从而逐级增加驱动电流。因此，当到如图10所示的信号电路的驱动电流由于周围温度的变化(增加)而变化(减少)时，通过两步骤操作来调节(增加)到电压放大电路、检测电路和输出电路每个的驱动电流。结果，在周围温度的预定变化范围中，驱动电流可以被集中在最佳电流消耗的预定范围之内，并且最好地可基于周围温度的变化来减少驱动电流。

图11示出了根据本发明第四实施例的红外检测装置D。

装置D的特征在于，除了与装置A一样包括热电元件45、I/V转换电路46、电压放大电路47、检测电路48和输出电路49以外，还包括作为电源的电池(图11中未示出)、模式改变电路40D、电流改变电路41和抑制电路44。

在与装置A一样包括电流产生电路42和分配电路43的同时，模式改变电路40D还包括维持电路400。如图12所示的维持电路400维持输出电路49的输出信号S49的状态长达预定时段T41。从当通过电路47被分量放大的电压V47变成等于检测电路48的预定检测阈值电压V481或V482、或者比检测阈值电压更接近于基准电平(被偏压“偏置”)Vb时的时间点开始维持S49的状态。下文中，时段T41也称作“维持时段”T41。

电流改变电路41将改变信号提供给电流产生电路42的每个可变电流源中的一个开关元件。电路41也将另一改变信号提供给另一个开关元件。进一步解释这些改变信号中的一个。

如图12所示的电路41向每个可变电流源提供第一(低)或第二(高)改变信号作为改变信号S411。也就是说，电路41从维持时段T41的结束点发出第一改变信号。发出所述信号，同时电压V47等于预定转变阈值电压V411或V412或者比转变阈值电压更接近于基准电平Vb。电压V411或V412被设定为比检测阈值电压更接近于基准电平Vb。电路41也发出第二改变信号。发出所述信号，同时电压V47比转变阈值电压更远离基准电平Vb。在维持时段T41，还维持第二改变信号。

因此，每个可变电流源将可变电流逐级减少到小于不同电流的额定电流的电流(下文称作“节能电流”)并维持所述节能电流，同时发出第一改变信号。另一方面，每个可变电流源将可变电流逐级增加到额定电流并维持所述额定电流，同时发出第二改变信号。每个可变电流源还根据不同于信号S411的另一改变信号(图12中未示出)增加或减少可变电流。

抑制电路44开始抑制包含在信号电路(电路46-49)中的任一电路或多个电路的输出，以便抑制输出信号。所述抑制是在每个可变电流源逐级减少可变电流时或之前开始的。抑制电路的输出，从而从输出电路49发出表示未检测到人体的输出信号。如图12所示的电路44在预定时段(下文称作“抑制时段”)T42之后也释放所述抑制，所述预定时段包括可变电流逐级减少的时间点。

在图11的示例中，电路44由电阻器441、恒定电压提供电路442、开关(例如半导体开关元件)443和开关控制电路444构成。电阻器441串联连接于电压放大电路47的输出端与检测电路48的输入端之间。恒定电压源提供电路442通过开关443在电阻器441与检测电路48的输入端之间提供恒定电压。该开关443连接于从恒定电压提供电路442的输出端到电阻器441与检测电路48的输入端之间。开关443也分别响应于OFF或ON信号而断开或接通从电路442到电阻器441和电路48的通路。如图12所示的开关控制电路444从上述开始点开始向开关443提供ON信号作为信号S444。电路444在抑制时段T42之后也向开关443提供OFF信号作为信号S444。总之，电路444从每个可变电流源逐级减少可变电流时的开始点开始抑制电压放大电路47的输出。并且电路444从所述开始点开始的抑制时段T42之后释放所述抑制。

现在解释红外检测装置D的操作。在工作模式中，即使分量放大的电压V47集中在上下限幅阈值范围V481-V482之内，表示人体的检测的输出信号S49也被保持长达维持时段T41。当电压V47随后集中在上下限幅阈值范围V411-V412之内时，在维持时段T41的结束点从电流改变电路41发出第一改变信号，同时从开关控制电路444发出ON信号S444。结果，驱动电流被逐级减少到节能电流并被维持在所述节能电流，同时电压放大电路47的输出被抑制在电路442的恒定电压长达抑制时段T42。在所述时段T42之后，从开关控制电路444发出OFF信号S444。因此，释放了电路47的输出的抑制。

在该待机模式中，当电压V47变得小于或大于上下限幅阈值范围V411-V412时，从电流改变电路41发出第二改变信号。因此，驱动电流被逐级增加到额定电流并维持在所述额定电流。当电压V47随后变得小于或大于上下限幅阈值范围V481-V482时，从输出电路49发出表示检测到人体的输出信号S49。。

因此，通过将抑制时段T42设定为比电路47的性能或动作变得不稳定的时段更长的时段(例如大约1-2秒)，变得能够防止由于当驱动电流逐级减少时的变化而引起的错误操作。

图13示出了根据本发明第五实施例的红外检测装置F的一部分。

装置E的特征在于抑制电路54，并且与装置D相比，不同之处仅在于，抑制电路54由开关(例如半导体开关元件)543和开关控制电路544构成。

开关543与反馈电阻器571并联连接。该电阻器571连接于电压放大电路57中的运算放大器570的正输入端与输出端之间。开关543也分别响应于OFF或ON信号而断开或接通其并联通路。

开关控制电路544从上述开始点开始向开关543的控制端提供ON信号(参照图12中的S444的ON时间)。电路544也在上述抑制时段之后向开关543的控制端提供OFF信号。

在该装置E中，在抑制时段期间，将电压放大电路57的输出抑制为1x电路57的输入电压。因此，通过与抑制时段T42一样设定抑制时段，变得能够防止由于当驱动电流逐级减少时的变化而引起的错误操作。

图14示出了根据本发明第六实施例的红外检测装置F的一部分。

装置F的特征在于抑制电路64，该抑制电路64由电阻器641、开关(例如半导体开关元件)643、恒定电压提供电路642和开关控制电路644构成。与装置D相比，电路64具有不同的电路结构和不同的开关控制功能。

当开关643接通时，电阻器641防止对电压放大电路67的输出信号的影响。

开关643连接于电压放大电路67的输出端与检测电路68的输入端之间。开关643也分别响应于OFF或ON信号而断开或接通从电路67到电路68的通路。

恒定电压提供电路642通过电阻器641在开关643与检测电路68之间提供恒定电压。

如图15所示的开关控制电路644从抑制时段T62的上述开始点开始向开关643的控制端提供OFF信号作为信号S644。电路644在抑制时段T62之后向开关643的控制端提供ON信号作为信号S644。

在该装置F中，在抑制时段T62断开从电压放大电路67到检测电路68之间的通路。因此，通过与抑制时段T42一样设定抑制时段T62，变得能够防止由于当驱动电流逐级减少时的变化而引起的错误操作。

图16示出了根据本发明第七实施例的红外检测装置G的一部分。

与装置D相比，装置G的特征在于抑制电路74，而不同之处仅在于，抑制电路74由恒定电压提供电路742、开关(例如半导体开关元件)743和开关控制电路744构成。

恒定电压提供电路742通过开关743向检测电路78的输入端提供恒定电压。

开关743连接于从恒定电压提供电路742和电压放大电路77到检测电路78之间。开关743分别响应于抑制或解抑制信号而接通或断开恒定电压提供电路742与检测电路78之间的通路(下文称作“第一通路”)。开关743也分别响应于抑制或解抑制信号而断开或接通电压放大电路77与检测电路78之间的通路(下文称作“第二通路”)。

开关控制电路744从上述开始点开始向开关743的控制端提供抑制信号。电路744在上述抑制时段之后向开关743的控制端提供解抑制信号。

在该装置G中，在抑制时段期间接通和断开第一和第二通路。因此，通过与抑制时段T42一样设定抑制时段，变得能够防止由于当驱动电流逐级减少时的变化而引起的错误操作。

图17示出了根据本发明第八实施例的红外检测装置H的一部分。

与装置D相比，装置H的特征在于抑制电路84，而不同之处仅在于，抑制电路84由开关(例如半导体开关元件)843和开关控制电路844构成。

开关843连接于检测电路88的输出端与输出电路89的输入端之间。开关843也分别响应于OFF或ON信号而断开或接通检测电路88与输出电路89之间的通路。

开关控制电路844从上述开始点开始向开关843的控制端提供OFF信号。电路844也在上述抑制时段之后向开关843的控制端提供ON信号。

在该装置H中，在抑制时段期间断开所述通路。因此，通过与抑制时段T42一样设定抑制时段，变得能够防止由于当驱动电流逐级减少时的变化而引起的错误操作。

在替换实施例中，如图18所示的开关控制电路844产生信号S8。该信号S8在抑制时段T82期间变为低，并且在其他时段期间变为高。随后电路844通过对信号S8逻辑与操作而产生信号S843以及等效于图12中的S411的改变信号S811。随后电路844向开关843的控制端提供信号S843。

图19示出了根据本发明第九实施例的红外检测装置J的一部分。

与装置D相比，所述装置J的特征在于电流产生电路92的公共可变电流源922和电流改变电路91，并且不同之处在于，电流改变电路91具有不同的开关控制功能。

电流产生电路92包括上述公共可变电流源922、基准电流源920以及具有NMOS晶体管921a和921b的固定电流源921。公共可变电流源922由NMOS晶体管M1-Mn以及开关元件(例如半导体开关元件)SW2-SWn构成。所述源922也向包含在分配电路93中电流镜像电路932提供可变电流，所述电流镜像电路932由PMOS晶体管932a-932d构成，与图7一样。

电流改变电路91向开关元件SW2-SWn的每个控制端提供作为上述第一和第二改变信号的信号S943。信号S943包括被分别提供给开关元件SW2-SWn(例如SW2-SW4)的接线端的信号S2-Sn(例如S2-S4)。

就以上内容进行扩展，如图20所示的电路91发出第二改变信号(连续的ON信号)S943，从而可变电流源922在根据第二改变信号从不同电流的最小电流逐级增加的同时将可变电流增加到最大额定的电流。电路91也发出第一改变信号(连续OFF信号)S943，从而可变电流源922在根据第一改变信号从不同电流的额定电流逐级减少的同时将可变电流减少到最小电流。

在所述装置J中，通过能够减少变化的连续逐级增加或减少(离散增加或减少)操作来增加或减少可变电流。因此，变得能够最佳地防止由于当增加或减少驱动电流时的变化而引起的错误操作。

尽管已经参照某些优选实施例描述了本发明，但是在不背离本发明的真实精神和范畴的情况下，本领域的普通技术人员可以作出各种修改和变化。

例如，应当理解，从每个可变电流源逐步“增加”可变电流时或之前的开始点，抑制电路可以开始抑制包含在信号电路中的电路的输出。在这种情况下，抑制了电路的输出，因此从输出电路发出表示“未检测到”人体的输出信号。

Claims (13)

1.一种红外检测装置，包括：

热电元件，基于接收的红外辐射物而产生电流信号；

I/V转换电路，将所述电流信号转换为电压信号；

电压放大电路，选择性地放大具有所述电压信号的预定频率的分量，以便发出分量放大的电压；

检测电路，提供分量放大的电压与预定检测阈值电压之间的比较，以便发出红外辐射物的检测信号；

输出电路，基于该检测信号而发出输出信号；和

驱动电源提供电路，向每个信号电路提供驱动电流，所述信号电路由I/V转换电路、电压放大电路、检测电路和输出电路组成；

其中所述驱动电源提供电路包括：

电流产生电路，其包括基准电流源、固定电流源和可变电流源，所述基准电流源被配置来产生基准电流，所述固定电流源被配置来基于所述基准电流而提供固定电流，所述可变电流源被配置来提供随着所述基准电流变化的可变电流；和

分配电路，其被配置来基于来自所述固定电流源的电流将驱动电流分配给所述信号电路的一部分，所述分配电路被配置来基于来自所述可变电流源的电流将驱动电流分配给所述信号电路的剩余部分，

所述信号电路的所述一部分至少包括所述I/V转换电路。

2.如权利要求1所述的红外检测装置，其中所述驱动电源提供电路包括多个可变电流源，每个所述可变电流源单独连接到信号电路的所述剩余部分的每个电路。

3.如权利要求1所述的红外检测装置，其中：

所述驱动电源提供电路包括用于接收改变信号的接线端；和

所述可变电流源根据在所述接线端接收的改变信号将可变电流逐级增加或减少到任意预定的不同电流。

4.如权利要求1所述的红外检测装置，其中所述可变电流源基于一电源电压的变化，将可变电流逐级增加或减少到任意预定的不同电流。

5.如权利要求1所述的红外检测装置，其中所述可变电流源基于周围温度的变化将可变电流逐级增加或减少到任意预定的不同电流。

6.如权利要求1所述的红外检测装置，其中：

电压放大电路包括差分级和输出级；

分配电路基于来自所述可变电流源的电流将驱动电流分配到差分级或输出级，或者基于来自所述可变电流源的电流将与驱动电流相同或不同的电流分配到差分级和输出级。

7.如权利要求1所述的红外检测装置，还包括抑制电路，其中：

所述驱动电源提供电路包括电流改变电路，所述电流改变电路被配置来当所述分量放大的电压比转变阈值电压更接近于基准电平时向所述可变电流源提供第一改变信号，所述转变阈值电压被设置为比所述检测阈值电压更接近于基准电平，所述电流改变电路被配置来当所述分量放大的电压比转变阈值电压远离基准电平时向所述可变电流源提供第二改变信号；

所述可变电流源被配置来基于所述第一改变信号将可变电流逐级减少到比预定不同电流的额定电流小的电流，所述可变电流源被配置来基于所述第二改变信号将可变电流逐级增加到额定电流；

所述抑制电路被配置来开始抑制包含在所述信号电路中的任意一个电路或多个电路的输出，以便从在所述可变电流源逐级增加或减少可变电流时或者之前的开始点开始抑制所述输出信号，所述抑制电路被配置来在预定时段之后释放所述抑制。

8.如权利要求7所述的红外检测装置，其中所述抑制电路包括：

串联连接于所述电压放大电路与所述检测电路之间的电阻器；

恒定电压提供电路，用于在所述电阻器与所述检测电路之间提供恒定电压；

连接在所述恒定电压提供电路和从所述电阻器到所述检测电路的通路之间的开关，所述开关被配置来分别响应于OFF或ON信号而断开或接通从所述恒定电压提供电路到所述电阻器和所述检测电路的通路；和

开关控制电路，被配置来从所述开始点开始向所述开关提供ON信号，所述开关控制电路被配置来在所述时段之后向所述开关提供OFF信号。

9.如权利要求7所述的红外检测装置，其中：

所述电压放大电路包括运算放大器和反馈电阻器，所述运算放大器具有正输入端、负输入端和输出端，所述反馈电阻器连接于所述输出端与所述输入端之一之间；和

所述抑制电路包括开关和开关控制电路，所述开关与所述反馈电阻器并联连接，所述开关被配置来分别响应于OFF或ON信号而断开或接通其并联通路，所述开关控制电路被配置来从所述开始点开始向所述开关提供ON信号，所述开关控制电路被配置来在所述时段之后向所述开关提供OFF信号。

10.如权利要求7所述的红外检测装置，其中所述抑制电路包括：

电阻器；

连接于所述电压放大电路与所述检测电路之间的开关，所述开关被配置来分别响应于OFF或ON信号而断开或接通从所述电压放大电路到所述检测电路的通路；

恒定电压提供电路，用于通过所述电阻器在所述开关与所述检测电路之间提供恒定电压；和

开关控制电路，被配置来从所述开始点开始向所述开关提供OFF信号，所述开关控制电路被配置来在所述时段之后向所述开关提供ON信号。

11.如权利要求7所述的红外检测装置，其中所述抑制电路包括：

恒定电压提供电路，用于向所述检测电路提供恒定电压；

存在于连接所述恒定电压提供电路、所述电压放大电路和所述检测电路的结点上的开关，所述开关被配置来分别响应于抑制或解抑制信号而接通或断开在所述恒定电压提供电路与所述检测电路之间的通路，所述开关被配置来分别响应于抑制或解抑制信号而断开或接通所述电压放大电路与所述检测电路之间的通路；和

开关控制电路，被配置来从所述开始点开始向所述开关提供抑制信号，所述开关控制电路被配置来在所述时段之后向所述开关提供解抑制信号。

12.如权利要求7所述的红外检测装置，其中所述抑制电路包括：

连接于所述检测电路与所述输出电路之间的开关，所述开关被配置来分别响应于OFF或ON信号而断开或接通所述检测电路与所述输出电路之间的通路；和

开关控制电路，被配置来从所述开始点开始向所述开关提供OFF信号，所述开关控制电路被配置来在所述时段之后向所述开关提供ON信号。

13.如权利要求7所述的红外检测装置，其中所述开关控制电路发出：

所述第二改变信号，从而在所述可变电流源根据第二改变信号从不同电流的最小电流开始逐级增加的同时将可变电流增加到最大额定电流，和

所述第一改变信号，从而在所述可变电流源根据第一改变信号从不同电流的额定电流开始逐级减少的同时将可变电流减少到最小电流。

Images