CN103616073A - 基于光敏管的检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于光敏管的光检测电路，包括一个光敏管、三个电阻、一个NMOS管、一个比较器和一个振荡器。本发明根据光敏管的特性，即在被受到遮蔽时，产生的电压与比较器的标准电压进行比较，所产生的输出电压信号可被后续的MCU识别。发明所述的光检测电路中，所有器件都可由标准CMOS工艺制造，因而可完全于半导体集成电路中实现，具有面积小的特点。由此还带来了功耗低的特点。

Description

基于光敏管的检测电路
技术领域
本发明涉及一种基于光敏管的光检测电路。
 
背景技术
传统的光检测器采用光电二极管将光信号变为电流信号，接着使用后续电路对该电流信号进行处理，例如使用放大器放大电流信号，以进行检测和测量。
这种检测电路的实现要使用到正负电源，对于电路的搭建也是非常不方便的。
而且，检测电路外联的都是分立元件，元件的准确值存在很大的浮动，对于每个产品都需要调试，不适宜大规模量产。
 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种方便易于调节的基于光敏管的光检测电路。为此，本发明还要提供所述光检测电路检测光信号的方法。
为解决上述技术问题，本发明给出以下技术方案：
一种基于光敏管的光检测电路，其特征在于，包括一个光敏管、三个电阻、一个NMOS管、一个比较器和一个振荡器；
光敏管的正端接工作电压，负端接第一节点；
第一电阻的一端接第一节点，另一端接NMOS管漏极；
第二电阻的一端接工作电压，另一端接第二节点；
第三电阻的一端接第二节点，另一端接地；
NMOS管的漏极接第一电阻一端，栅极接振荡器的输出端，源极与衬底相接，均接地；
比较器正相端接第二节点，负相端接第一节点，输出端接整个光检测电路的输出端，VDD端接工作电压，GND端接地；
振荡器输出端接NMOS管的栅极，VDD端接工作电压，GND端接地。
工作电压为VDD V。
第一电阻的阻值为R1 Ω。
第二电阻的阻值为R2 Ω，第三电阻的阻值为R3 Ω，其中R3/R2=N/1（N为正实数）。
所述的振荡器产生频率为F Hz的方波，其值大于5k，低电平为0，高电平大于NMOS管的导通电压，产生的方波占空比为Z%，小于5%。
本发明基于光敏管的光检测电路的工作检测方法为：
第二节点处的电压Vref为
Figure 201310582863X100002DEST_PATH_IMAGE002
流经第二电阻和第三电阻的电流I3为
当NMOS管导通时，流经光敏管，第一电阻和NMOS管的电流IN为
Figure DEST_PATH_IMAGE006
由于NMOS管的导通情况受振荡器的控制，而振荡器产生的方波占空比为Z%，那么这一支路的平均电流I1为
Figure DEST_PATH_IMAGE008
振荡器流出到地的电流I2≈3.5 μA；
静态电流I=I1+I2+I3，可以控制得非常小，大约为6μA。
当光敏管没有被遮蔽，NMOS管导通时，
第一节点的电压
当光敏管没有被遮蔽，NMOS管关断时，该支路没有电流，
第一节点的电压
Figure DEST_PATH_IMAGE012
当光敏管被遮蔽，NMOS管导通时，该支路有电流，
第一节点处被分压，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
当光敏管被遮蔽，NMOS管关断时，该支路没有电流，
第一节点的电压
Figure 417446DEST_PATH_IMAGE012
即只在光敏管被遮蔽，NMOS管导通时，第一节点的电压V1<Vref；其余情况下，V1>Vref。
那么在输出端当V1<Vref时，产生一系列频率为k Hz，占空比为Z%的方波，以供后续MCU进行处理。
 
附图说明
图1是本发明基于光敏管的光检测电路的一个实施例的电路图；
图中附图标记说明：
D1为光敏管；R1为第一电阻；R2为第二电阻；R3为第三电阻；N1为NMOS管；比较器；OSC为振荡器。
 
具体实施方式
请参阅图1，这是本发明光检测电路的一个实施例，具体的电路结构包括个光敏管、三个电阻、一个NMOS管、一个比较器和一个振荡器；
光敏管的正端接工作电压，负端接第一节点；
第一电阻的一端接第一节点，另一端接NMOS管漏极；
第二电阻的一端接工作电压，另一端接第二节点；
第三电阻的一端接第二节点，另一端接地；
NMOS管的漏极接第一电阻一端，栅极接振荡器的输出端，源极与衬底相接，均接地；
比较器正相端接第二节点，负相端接第一节点，输出端接整个光检测电路的输出端，VDD端接工作电压，GND端接地；
振荡器输出端接NMOS管的栅极，VDD端接工作电压，GND端接地。
工作电压为VDD V。
所述的第一电阻的阻值为R1 Ω。
所述的第二电阻的阻值为R2 Ω，第三电阻的阻值为R3 Ω，其中R3/R2=N/1（N为正实数）。
所述的振荡器产生频率为F Hz的方波，其值大于5k，低电平为0，高电平大于NMOS管的导通电压，产生的方波占空比为Z%，小于5%。
所述基于光敏管的光检测电路的检测方法为：
第二节点处的电压Vref为
Figure 334587DEST_PATH_IMAGE002
流经第二电阻和第三电阻的电流I3为
Figure 114324DEST_PATH_IMAGE004
当NMOS管导通时，流经光敏管，第一电阻和NMOS管的电流IN为
Figure 509533DEST_PATH_IMAGE006
由于NMOS管的导通情况受振荡器的控制，而振荡器产生的方波占空比为Z%，那么这一支路的平均电流I1为
Figure 386222DEST_PATH_IMAGE008
振荡器流出到地的电流I2≈3.5 μA；
静态电流I=I1+I2+I3，可以控制得非常小，大约为6μA。
当光敏管没有被遮蔽，NMOS管导通时，
第一节点的电压
当光敏管没有被遮蔽，NMOS管关断时，该支路没有电流，
第一节点的电压
Figure 475718DEST_PATH_IMAGE012
当光敏管被遮蔽，NMOS管导通时，该支路有电流，
第一节点处被分压，
Figure 674618DEST_PATH_IMAGE014
当光敏管被遮蔽，NMOS管关断时，该支路没有电流，
第一节点的电压
Figure 343497DEST_PATH_IMAGE012
即只在光敏管被遮蔽，NMOS管导通时，第一节点的电压V1<Vref；其余情况下，V1>Vref。
那么在输出端当V1<Vref时，产生一系列频率为k Hz，占空比为Z%的方波，以供后续MCU进行处理。
以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于光敏管的光检测电路，其特征在于，包括一个光敏管、三个电阻、一个NMOS管、一个比较器和一个振荡器；
光敏管的正端接工作电压，负端接第一节点；
第一电阻的一端接第一节点，另一端接NMOS管漏极；
第二电阻的一端接工作电压，另一端接第二节点；
第三电阻的一端接第二节点，另一端接地；
NMOS管的漏极接第一电阻一端，栅极接振荡器的输出端，源极与衬底相接，均接地；
比较器正相端接第二节点，负相端接第一节点，输出端接整个光检测电路的输出端，VDD端接工作电压，GND端接地；
振荡器输出端接NMOS管的栅极，VDD端接工作电压，GND端接地；
设第一电阻的阻值为R1 Ω，第二电阻的阻值为R2 Ω，第三电阻的阻值为R3 Ω，其中R3/R2=N/1，N为正实数；
所述的振荡器产生频率为F Hz的方波，其值大于5k，低电平为0，高电平大于NMOS管的导通电压，产生的方波占空比为Z%，Z小于5。
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