CN104467383A - 讯号滤除装置 - Google Patents

Abstract

一种讯号滤除装置，藉由光电转换单元将光讯号转换为电性讯号，并藉由输入讯号调整单元减小流经直流滤波单元的电性讯号的直流成分以及调整电性讯号的交流成分。

Description

讯号滤除装置

技术领域

本发明是有关于一种讯号滤除装置，且特别是有关于一种可滤除电性讯号的直流成分与调整电性讯号的交流成分的滤除装置。

背景技术

目前常见的一种光传感器（Photo sensor）是利用光电二极管（Photodiode）来感测光线。然而，一般光电二极管所感测到的光线的来源通常不只一种，除了应用光电二极管的电子系统的光讯号外，还可能接收到太阳光和日光灯等人造光等光线。

美国公开案第20110181254号揭露一种光电二极管的应用，然而其在电性讯号的处理上仍有无法解决问题。

发明内容

本发明提供一种讯号滤除装置，可避免转阻放大器进入饱和的状态，并提高转阻放大器所输出的电性讯号的讯号强度。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明之一实施例的讯号滤除装置，其包括光电转换单元、转阻放大器、回授阻抗单元、直流滤波单元以及输入讯号调整单元。光电转换单元用于将光讯号转换为电性讯号。转阻放大器的正输入端耦接接地。回授阻抗单元耦接于转阻放大器的输出端与负输入端之间。直流滤波单元耦接于光电转换单元与转阻放大器的负输入端之间，用于滤除电性讯号的直流成分。输入讯号调整单元耦接光电转换单元，用于减小流经直流滤波单元的电性讯号的直流成分，并调整电性讯号的交流成分。

在本发明的一实施例中，上述的光电转换单元包括光电二极管，其阴极接收操作电压，光电二极管的阳极耦接直流滤波单元。

在本发明的一实施例中，上述的输入讯号调整单元包括电感，其与光电转换单元串接，并耦接该接地。

在本发明的一实施例中，上述的直流滤波单元包括电容，其耦接于光电转换单元与转阻放大器的负输入端之间。

在本发明的一实施例中，上述的回授阻抗单元包括电阻，其耦接于转阻放大器的输出端与负输入端之间。

在本发明的一实施例中，上述的讯号滤除装置还包括分压单元，其耦接于光电转换单元与接地之间，用于分压光电转换单元与输入讯号调整单元的共同接点上的电压，以产生分压讯号至直流滤波单元。

在本发明的一实施例中，上述的分压单元包括第一分压电阻与第二分压电阻。第一分压电阻与第二分压电阻串接于光电转换单元与输入讯号调整单元的共同接点以及接地之间，第一分压电阻与第二分压电阻的共同接点耦接直流滤波单元。

在本发明的一实施例中，上述的光讯号包括调变光讯号与环境光讯号。

在本发明的一实施例中，上述的环境光讯号包括太阳光讯号与人造光讯号的至少其一。

在本发明的一实施例中，上述的讯号滤除装置还包括解调变单元，其耦接转阻放大器，对转阻放大器所输出的讯号进行解调变而产生解调变讯号。

基于上述，本发明藉由输入讯号调整单元减小流经直流滤波单元的电性讯号的直流成分，并调整电性讯号的交流成分，以避免转阻放大器进入饱和的状态，并提高转阻放大器所输出的电性讯号的讯号强度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1绘示为本发明一实施例的讯号滤除装置的示意图。

图2绘示为本发明另一实施例的讯号滤除装置的示意图。

图3绘示为本发明另一实施例的讯号滤除装置的示意图。

图4绘示为本发明另一实施例的讯号滤除装置的示意图。

具体实施方式

有关本发明之前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1绘示为本发明一实施例的讯号滤除装置的示意图。请参照图1，讯号滤除装置100包括光电转换单元102、转阻放大器104、回授阻抗单元106、直流滤波单元108以及输入讯号调整单元110。其中输入讯号调整单元110耦接光电转换单元102；直流滤波单元108耦接于光电转换单元102与转阻放大器104的负输入端之间，并与输入讯号调整单元110的共同接点耦接，即直流滤波单元108耦接于光电转换单元102与输入讯号调整单元110的共同接点与转阻放大器104的负输入端之间；转阻放大器104的正输入端则耦接至接地。回授阻抗单元106耦接于转阻放大器104的负输入端与输出端之间。此外，讯号滤除装置110可为一电路、集成电路等，但不限于此。

光电转换单元102用于接收光讯号SL1，并将光讯号SL1转换为电性讯号E1。其中光讯号SL1可例如包括环境光讯号与应用讯号滤除装置100的电子装置(未绘示)的系统光讯号，环境光讯号可例如包括太阳光讯号与人造光讯号的至少其一，人造光讯号可例如为日光灯、LED灯或传统灯泡所发出的光讯号，然不以此为限，在本实施例中人造光讯号为日光灯所发出的光。此外，对应光讯号SL1的电性讯号E1包括对应系统光讯号的电性讯号与对应环境光讯号的电性讯号，其中对应系统光讯号的电性讯号为交流讯号，对应太阳光讯号的电性讯号为直流讯号，而对应人造光讯号的电性讯号则为交流讯号。直流滤波单元108用于滤除电性讯号E1的直流成分，例如在本实施例中为滤除对应太阳光讯号的电性讯号。回授阻抗单元106与转阻放大器104则用于对进行直流滤波后的电性讯号E1进行讯号放大，以提高其讯号强度。

此外，输入讯号调整单元110用于调整光电转换单元102所输出的电性讯号E1的特性，亦即减小流经直流滤波单元108的电性讯号E1的直流成分，并调整电性讯号E1的交流成分。例如在本实施例中，输入讯号调整单元110可减小对应太阳光讯号的电性讯号的成份(亦即直流成分)并增强对应系统光讯号与人造光讯号的电性讯号的成份(亦即交流成分)。藉由将直流成分的电性讯号减小，可避免转阻放大器104所接收到的输入电压过大而进入饱和状态而导致无法输出正确的讯号，此外，增强交流成分的电性讯号则可增加所欲获得的对应系统光讯号的电性讯号的强度，进而确保正确获取系统光讯号所载的信息内容。

图2绘示为本发明另一实施例的讯号滤除装置的示意图。请参照图2，图1实施例的讯号滤除装置100与图2的讯号滤除装置200的不同之处在于，讯号滤除装置200还包括解调变单元202，其耦接转阻放大器104的输出端，且本实施例的系统光讯号为调变光讯号。在本实施例中，调变光讯号与同为交流讯号的人造光讯号经由转阻放大器104、回授阻抗单元106、直流滤波单元108以及输入讯号调整单元110等单元处理后，一起自转阻放大器104的输出端被输出，由于其详细作动已于上述实施例说明，因而在此不再赘述。解调变单元202用于对转阻放大器104所输出的讯号进行解调变，以将对应调变光讯号的电性讯号自转阻放大器104所输出的讯号中分离出来，而产生解调变讯号S1，进而使后级电路可获得调变光讯号所载的信息，进行后续的处理。

图3绘示为本发明另一实施例的讯号滤除装置的示意图。请参照图3，图2实施例的讯号滤除装置200的实施方式可如图3所示，在图3的讯号滤除装置300中，光电转换单元102包括光电二极管D1，光电二极管D1的阴极接收操作电压VCC，光电二极管D1的阳极则耦接直流滤波单元108。直流滤波单元108在本实施例中包括电容C1，其耦接于光电转换单元102与转阻放大器104的负输入端之间，更详细而言，本实施例的电容C1耦接于光电二极管D1的阳极与转阻放大器104的负输入端之间。回授阻抗单元106在本实施例中包括电阻R1，其耦接于转阻放大器104的输出端与负输入端之间。此外，输入讯号调整单元110在本实施例中包括电感L1，其与光电转换单元102串接，并耦接接地，更详细而言，本实施例的电感L1与光电二极管D1串联，且电感L1设置于光电二极管D1与接地之间，并耦接于光电二极管D1的阳极与接地之间。

如上所述，光电二极管D1用于将光讯号SL1转换为电性讯号E1，电容C1用于滤除电性讯号E1中的直流成分，电阻R1与转阻放大器104可将滤除直流成分后的电性讯号E1进行讯号放大，以利解调变单元202进行解调变，而输出正确的解调变讯号S1。另外，电感L1则用于减小流经电容C1的电性讯号E1的直流成分，并增大电性讯号E1的交流成分。详细来说，电感L1的阻抗可包括实部阻抗R1与虚部阻抗R2，其中光电二极管D1与电感L1的共同接点上的直流讯号电压Vdc(未绘示，容后详述)与交流讯号电压Vac(未绘示，容后详述)分别与实部阻抗R1与虚部阻抗R2相关，请参考以下关系式：

Vdc=I×R1   (1)

Vac=I×R2=I×2π×f×L   (2)

其中I为电性讯号E1的电流值，f为电性讯号E1的频率，L则为电感L1的电感值。亦即直流讯号电压Vdc由电感L1的实部阻抗R1决定,而交流讯号电压Vac由电感L1的电感值L及电性讯号E1的频率f决定。由于电感具有低直流阻抗的特性，因此实部阻抗R1通常很低，而可降低光电二极管D1输出至电容C1的电压大小，进而避免电容C1接收到过大的电压而毁损，同时亦可避免转阻放大器104进入饱和状态而无法输出正确的讯号。另外，交流讯号电压Vac也与电感L1的电感值L及电性讯号E1的频率f相关，也就是说，转阻放大器104的输出讯号不再只受限于电阻R1，如此一来便可透过调整电感L1的实部阻抗R1、电感值L来调整，使转阻放大器104的输出讯号更符合实际应用的需求。

值得注意的是，上述光电转换单元102、直流滤波单元108、回授阻抗单元106以及输入讯号调整单元110的实施方式仅为一示范性的实施例，实际应用上并不以此为限。例如光电转换单元102可不止包括单一光电二极管D1，直流滤波单元108可不止包括单一电容C1，回授阻抗单元106可不止包括单一电阻R1，输入讯号调整单元110可不止包括单一电感L1。也就是说，可依设计需求来调整光电转换单元、直流滤波单元、回授阻抗单元以及输入讯号调整单元的个数并以串联或并联其组成组件的方式来实施不同的变化形态。

图4绘示为本发明另一实施例的讯号滤除装置的示意图。请参照图4，本实施例的讯号滤除装置400与图3的讯号滤除装置300的不同之处在于，本实施例的讯号滤除装置400还包括分压单元402，其耦接于光电转换单元102与接地之间，分压单元402用于分压光电转换单元102与输入讯号调整单元110的共同接点上的电压，以产生分压讯号至直流滤波单元108。详细而言，在本实施例的分压单元402耦接于光电二极管D1与电感L1的共同接点以及接地之间，分压单元402包括串接于光电转换单元102与输入讯号调整单元110的共同接点以及接地之间的分压电阻RA与分压电阻RB，进一步而言，分压电阻RA与分压电阻RB串联于光电二极管D1的阳极与接地之间，分压电阻RA与分压电阻RB的共同接点耦接电容C1。分压单元402用于对光电二极管D1与电感L1的共同接点上的电压进行分压，以产生分压讯号E1'至电容C1。如此便可进一步减低输出至电容C1的电压值，避免电感L1的低直流阻抗特性无法将电性讯号E1中的直流成分减小至可防止电容C1损坏及/或防止转阻放大器104进入饱和状态的情形。

综上所述，在本发明的实施例中，藉由输入讯号调整单元减小流经直流滤波单元的电性讯号的直流成分，并调整电性讯号的交流成分，以避免转阻放大器进入饱和的状态，同时提高对应系统光讯号的电性讯号的讯号强度。在本发明的实施例中，还可藉由分压单元对电性讯号进行分压，以进一步减小电性讯号的电压值，进而避免转阻放大器进入饱和的状态。

惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明之权利范围。另外，说明书中提及的第一分压电阻、第二分压电阻等用语，仅用以表示组件的名称，并非用来限制组件数量上的上限或下限。

【符号说明】

100、200、300、400：讯号滤除装置

102：光电转换单元

104：转阻放大器

106：回授阻抗单元

108：直流滤波单元

110：输入讯号调整单元

202：解调变单元

402分压单元

SL1：光讯号

E1：电性讯号

S1：解调变讯号

D1：光电二极管

VCC：操作电压

C1：电容

R1：电阻

L1：电感

RA、RB：分压电阻

E1'：分压讯号

Claims (10)

1.一种讯号滤除装置，包括：

光电转换单元，用于将光讯号转换为电性讯号；

转阻放大器，该转阻放大器的正输入端耦接接地；

回授阻抗单元，耦接于该转阻放大器的输出端与该转阻放大器的负输入端之间；

直流滤波单元，耦接于该光电转换单元与该转阻放大器的负输入端之间，用于滤除该电性讯号的直流成分；以及

输入讯号调整单元，耦接该光电转换单元，用于减小流经该直流滤波单元的该电性讯号的直流成分，并调整该电性讯号的交流成分。

2.如权利要求1所述的讯号滤除装置，其中该光电转换单元包括：

光电二极管，其阴极接收操作电压，该光电二极管的阳极耦接该直流滤波单元。

3.如权利要求1所述的讯号滤除装置，其中该输入讯号调整单元包括：

电感，与该光电转换单元串接，并耦接该接地。

4.如权利要求1所述的讯号滤除装置，其中该直流滤波单元包括：

电容，耦接于该光电转换单元与该转阻放大器的负输入端之间。

5.如权利要求1所述的讯号滤除装置，其中该回授阻抗单元包括：

电阻，耦接于该转阻放大器的输出端与负输入端之间。

6.如权利要求1所述的讯号滤除装置，还包括：

分压单元，耦接于该光电转换单元与该接地之间，用于分压该光电转换单元与该输入讯号调整单元的共同接点上的电压，以产生分压讯号至该直流滤波单元。

7.如权利要求6所述的讯号滤除装置，其中该分压单元包括：

第一分压电阻；以及

第二分压电阻，与该第一分压电阻串接于该光电转换单元与该输入讯号调整单元的共同接点以及该接地之间，该第一分压电阻与该第二分压电阻的共同接点耦接该直流滤波单元。

8.如权利要求1所述的讯号滤除装置，其中该光讯号包括调变光讯号与环境光讯号。

9.如权利要求8所述的讯号滤除装置，其中该环境光讯号包括太阳光讯号与人造光讯号的至少其一。

10.如权利要求8所述的讯号滤除装置，还包括：

解调变单元，耦接该转阻放大器，对该转阻放大器所输出的讯号进行解调变而产生解调变讯号。