CN106527573A - 光敏二极管暗电流消除电路 - Google Patents

光敏二极管暗电流消除电路 Download PDF

Info

Publication number
CN106527573A
CN106527573A CN201611245438.1A CN201611245438A CN106527573A CN 106527573 A CN106527573 A CN 106527573A CN 201611245438 A CN201611245438 A CN 201611245438A CN 106527573 A CN106527573 A CN 106527573A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coupled
node
current
mos transistor
electric current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611245438.1A
Other languages
English (en)
Inventor
杜凯
赵照
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Xinfoo Sensor Technology Co Ltd
Original Assignee
Hefei Xinfoo Sensor Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Xinfoo Sensor Technology Co Ltd filed Critical Hefei Xinfoo Sensor Technology Co Ltd
Priority to CN201611245438.1A priority Critical patent/CN106527573A/zh
Publication of CN106527573A publication Critical patent/CN106527573A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/26—Current mirrors
    • G05F3/267—Current mirrors using both bipolar and field-effect technology

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本发明公开一种光敏二极管暗电流消除电路，包括第一电流源、第二电流源、第三电流源和第四电流源，耦接至电源电压和接地电压之间，提供参考电流；还包括第一运算放大器、第一MOS晶体管、第二MOS晶体管、第二运算放大器和一电阻，第一MOS晶体管，耦接至第一节点与第三节点之间，第一运算放大器，其输出端耦接至第一MOS晶体管的栅极，其一输入端耦接至第三节点，其另一输入端耦接外部第一参考电压；第二MOS晶体管，耦接至第二节点与第四节点之间，第二运算放大器，其输出端耦接至第二MOS晶体管的栅极，其一输入端耦接至第四节点，其另一输入端耦接外部第二参考电压；一电阻，耦接至第三节点与第四节点之间。

Description

光敏二极管暗电流消除电路
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种光敏二极管暗电流消除电路。
背景技术
光敏二极管又称光电二极管，是一种光电转换器件。目前使用最多的光敏二极管是硅光电二极管，具有四种类型：PN结型、PIN结型、雪崩性和肖特基型，主要用于自动控制，如光耦合、光电读出装置、红外线遥控装置、红外防盗、编码器、译码器等。光敏二极管的伏安特性决定其在无光照时，仍然有很小的漏电流，称为暗电流。暗电流的存在会对使用光敏二极管的电路产生不利影响，因此需要在电路中设置暗电流消除电路，抵消暗电流。
目前使用最广泛的光敏二极管暗电流消除电路主要是采用共源共栅结构电流镜来消除暗电流，如图1所示，其中，pbias、pcas、nbias、ncas分别为电流镜产生信号，K1_A/B/C/D为开关信号，同时控制电流方向，I1和I2为电流采集端，当K1_A、K1_B为高时，I2提供电流，I1接收电流；相反时，I1提供电流，I2接收电流。在这种方案中，使用一对电流镜可以消除一个单位电流，并联使用n个，则可以消除n个单位电流，通过设置电流镜组数，例如设置成1\2\4\…2n-2\2n-1，则可通过n组开关实现1-2n之间的电流变化。其缺陷在于：1）采用共源共栅电流镜消除电流的步长不会太小，无法应对光敏二极管暗电流极小的情况；2）当要求高精度的电流量消除时，需要使用大量共源共栅电流镜，电路结构将会非常庞大，在半导体工艺中实现此结构时，会占据很大面积，引入大量寄生效应，同时会产生电流一致性的技术问题；3）采用开关电路，将不可避免引入开关噪声。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种新型的光敏二极管暗电流消除电路，通过利用巧妙的结构设计克服现有技术的缺陷。
本发明采用的技术方案为：一种光敏二极管暗电流消除电路，包括：第一电流源，耦接于电源电压与第一节点之间或者第一节点与接地电压之间，提供第一电流；第二电流源，耦接于电源电压与第二节点之间或者第二节点与接地电压之间，提供第二电流；第三电流源，耦接于第三节点与接地电压之间或者电源电压与第三节点之间，提供第三电流；第四电流源，耦接至第四节点与接地电压之间或者电源电压与第四节点之间，提供第四电流；第一MOS晶体管，耦接于第一节点与第三节点之间，其漏极和源极分别耦接至第一节点和第三节点；第一运算放大器，其输出端耦接至第一MOS晶体管的栅极，其一输入端耦接至第三节点，其另一输入端耦接外部第一参考电压；第二MOS晶体管，耦接于第二节点与第四节点之间，其漏极和源极分别耦接至第二节点和第四节点；第二运算放大器，其输出端耦接至第二MOS晶体管的栅极，其一输入端耦接至第四节点，其另一输入端耦接外部第二参考电压；一电阻，耦接于第三节点与第四节点之间；所述第一MOS晶体管与第二MOS晶体管的类型相同，所述第一电流、第二电流、第三电流和第四电流的电流值相同。
优选地，所述第一MOS管和第二MOS管分别是第一NMOS管和第二NMOS管，此时，第一运算放大器的正向输入端耦接至第一参考电压，负向输入端耦接至第三节点，第二运算放大器的正向输入端耦接至第二参考电压，负向输入端耦接至第四节点。
优选地，所述第一MOS管和第二MOS管分别是第一PMOS管和第二PMOS管，此时，第一运算放大器的负向输入端耦接至第一参考电压，正向输入端耦接至第三节点；第二运算放大器的负向输入端耦接至第二参考电压，正向输入端耦接至第四节点。
优选地，所述电阻是可调电阻。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：
本发明暗电流消除电路设计巧妙，在此电路基础上，第三节点和第四节点处的电压值跟随第一参考电压和第二参考电压，第一节点和第二节点处采集到电流的方向由第一参考电压和第二参考电压的差值，电流大小由第一参考电压和第二参考电压的差值与电阻值相除决定，当需要消除的暗电流较小时可以增大电阻值的大小，当需要消除的暗电流较大时可以降低电阻值的大小，使得本发明电路可以适用于各种暗电流大小的情况，避免设置多组电流镜，极大简化了电路结构，降低芯片面积和制造成本，同时也解决了多组电流镜导致的寄生效应和电流一致性的技术问题；另外，本发明避免使用开关，也同时降低了开关噪声。
附图说明
图1是现有技术中共源共栅电流镜结构示意图；
图2是本发明实施例1中光敏二极管暗电流消除电路示意图；
图3是本发明实施例2中光敏二极管暗电流消除电路示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步描述。
实施例1：一种光敏二极管暗电流消除电路10，包括：第一电流源11，耦接于电源电压与第一节点N1之间，提供第一电流；第二电流源12，耦接于电源电压与第二节点N2之间，提供第二电流；第三电流源12，耦接至第三节点N3与接地电压GND之间，提供第三电流；第四电流源14，耦接至第四节点N4与接地电压GND之间，提供第四电流；所述第一电流、第二电流、第三电流和第四电流的电流值相同，均为I。
还包括第一MOS晶体管M1，耦接至第一节点N1与第三节点N3之间，其漏极和源极分别耦接至第一节点N1和第三节点N3；第一运算放大器A1，其输出端耦接至第一MOS晶体管M1的栅极，其一输入端耦接至第三节点N3，其另一输入端耦接外部第一参考电压V1；第二MOS晶体管M2，耦接至第二节点N2与第四节点N4之间，其漏极和源极分别耦接至第二节点N2和第四节点N4；第二运算放大器A2，其输出端耦接至第二MOS晶体管M2的栅极，其一输入端耦接至第四节点N4，其另一输入端耦接外部第二参考电压Vref；一电阻RV-1，耦接至第三节点N3与第四节点N4之间。
需要注意的是，在本发明中所述第一MOS晶体管与第二MOS晶体管的类型相同，在本实施例中，所述第一MOS晶体管M1和第二MOS晶体管分别为第一NMOS管和第二NMOS管，此时，第一运算放大器A1的正向输入端耦接至第一参考电压V1，负向输入端耦接至第三节点N3，第二运算放大器A2的正向输入端耦接至第二参考电压Vref，负向输入端耦接至第四节点N4。
如上所述，在此电路基础上，第三节点处的电压值VI1会跟随第一参考电压V1，第四节点处的电压值VI2会跟随第二参考电压Vref。
根据基尔霍夫电流定理，第一节点处采集到的电流值I1与第二节点处采集到的电流值可列如下两等式：
I+I1= I+（VI1-VI2）/RV-I => I1=（VI1-VI2）/RV-I （1）
I+I2= I+（VI2-VI1）/RV-I => I2=（VI2-VI1）/RV-I （2）
因此，I1=-I2=(VI1-VI2)/RV-I=(V1-Vref)/ RV-I （3）
由上述公式可知，I1与I2之间电流的方向由第一参考电压和第二参考电压的差值决定，电流的大小由第一参考电压和第二参考电压的差值与电阻值相除决定。
实施例2：作为实施例1的一种变形方式，本实施例提供本发明另一种电路结构形式。一种光敏二极管暗电流消除电路20，包括：第一电流源21，耦接于第一节点N1与接地电压GND之间，提供第一电流；第二电流源22，耦接于第二节点N2与接地电压GND之间，提供第二电流；第三电流源23，耦接于电源电压与第三节点N3之间，提供第三电流；第四电流源24，耦接于电源电压与第四节点N4之间，提供第四电流；所述第一电流、第二电流、第三电流和第四电流的电流值相同，均为I。
与实施例1相同，电路还包括第一MOS晶体管M1和第二MOS晶体管M2，所述第一MOS晶体管M1和第二MOS晶体管M2分别是第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管。其中，第一PMOS晶体管耦接至第一节点N1与第三节点N3之间，其漏极和源极分别耦接至第一节点N1和第三节点N3；第一运算放大器A1，其输出端耦接至第一PMOS晶体管的栅极，其负向输入端耦接至第一参考电压V1，正向输入端耦接至第三节点N3；第二PMOS晶体管，耦接至第二节点N2与第四节点N4之间，其漏极和源极分别耦接至第二节点N2和第四节点N4；第二运算放大器A2，其输出端耦接至第二PMOS晶体管的栅极，第其负向输入端耦接至第二参考电压Vref，正向输入端耦接至第四节点N4；一电阻RV-1，耦接至第三节点N3与第四节点N4之间。
与上述实施例相同，在本实施例电路基础上，第三节点处的电压值VI1会跟随第一参考电压V1，第四节点处的电压值VI2会跟随第二参考电压Vref。
根据基尔霍夫电流定理，第一节点处采集到的电流值I1与第二节点处采集到的电流值可列如下两等式：
I+I1= I+（VI1-VI2）/RV-I => I1=（VI1-VI2）/RV-I （1）
I+I2= I+（VI2-VI1）/RV-I => I2=（VI2-VI1）/RV-I （2）
因此，I1=-I2=(VI1-VI2)/RV-I=(V1-Vref)/ RV-I （3）
由上述公式可知，I1与I2之间电流的方向由第一参考电压和第二参考电压的差值决定，而电流的大小由第一参考电压和第二参考电压的差值与电阻值相除决定。
在本发明电路实施的过程中，第一参考电压和第二参考电压通常是由外接的控制电路决定，当控制电路决定第一参考电压和第二参考为某些固定值时，优选将电阻RV-1设置为可调电阻。当需要消除的暗电流较小时可以增大电阻值的大小，当需要消除的暗电流较大时可以降低电阻值的大小，使得本发明电路可以适用于各种暗电流大小的情况，避免设置多组电流镜，极大简化了电路结构，降低芯片面积和制造成本，同时也解决了多组电流镜导致的寄生效应和电流一致性的技术问题；另外，本发明避免使用开关，也同时降低了开关噪声。
当然，本发明还可以通过调节第一参考电压和第二参考电压值的方式来调节第一节点和第二节点处电流值I1和I2，本发明不做限定。
总之，以上仅为本发明较佳的实施例，并非用于限定本发明的保护范围，在本发明的精神范围之内，对本发明所做的等同变换或修改均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种光敏二极管暗电流消除电路，其特征在于，包括：第一电流源，耦接于电源电压与第一节点之间或者第一节点与接地电压之间，提供第一电流；第二电流源，耦接于电源电压与第二节点之间或者第二节点与接地电压之间，提供第二电流；第三电流源，耦接于第三节点与接地电压之间或者电源电压与第三节点之间，提供第三电流；第四电流源，耦接至第四节点与接地电压之间或者电源电压与第四节点之间，提供第四电流；第一MOS晶体管，耦接于第一节点与第三节点之间，其漏极和源极分别耦接至第一节点和第三节点；第一运算放大器，其输出端耦接至第一MOS晶体管的栅极，其一输入端耦接至第三节点，其另一输入端耦接外部第一参考电压；第二MOS晶体管，耦接于第二节点与第四节点之间，其漏极和源极分别耦接至第二节点和第四节点；第二运算放大器，其输出端耦接至第二MOS晶体管的栅极，其一输入端耦接至第四节点，其另一输入端耦接外部第二参考电压；一电阻，耦接于第三节点与第四节点之间；所述第一MOS晶体管与第二MOS晶体管的类型相同，所述第一电流、第二电流、第三电流和第四电流的电流值相同。
2.根据权利要求1所述的一种光敏二极管暗电流消除电路，其特征在于：所述第一MOS管和第二MOS管分别是第一NMOS管和第二NMOS管，此时，第一运算放大器的正向输入端耦接至第一参考电压，负向输入端耦接至第三节点，第二运算放大器的正向输入端耦接至第二参考电压，负向输入端耦接至第四节点。
3.根据权利要求1所述的一种光敏二极管暗电流消除电路，其特征在于：所述第一MOS管和第二MOS管分别是第一PMOS管和第二PMOS管，此时，第一运算放大器的负向输入端耦接至第一参考电压，正向输入端耦接至第三节点；第二运算放大器的负向输入端耦接至第二参考电压，正向输入端耦接至第四节点。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种光敏二极管暗电流消除电路，其特征在于：所述电阻是可调电阻。
CN201611245438.1A 2016-12-29 2016-12-29 光敏二极管暗电流消除电路 Pending CN106527573A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611245438.1A CN106527573A (zh) 2016-12-29 2016-12-29 光敏二极管暗电流消除电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611245438.1A CN106527573A (zh) 2016-12-29 2016-12-29 光敏二极管暗电流消除电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106527573A true CN106527573A (zh) 2017-03-22

Family

ID=58338361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611245438.1A Pending CN106527573A (zh) 2016-12-29 2016-12-29 光敏二极管暗电流消除电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106527573A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108981910A (zh) * 2017-06-05 2018-12-11 京东方科技集团股份有限公司 光电探测电路以及光电探测器
CN112504304A (zh) * 2019-09-16 2021-03-16 群创光电股份有限公司 传感器装置和用于操作传感器装置的方法
CN114245047A (zh) * 2021-12-21 2022-03-25 上海集成电路装备材料产业创新中心有限公司 像素单元及图像传感器

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4538075A (en) * 1983-09-07 1985-08-27 Advanced Micro Devices, Inc. High speed referenceless bipolar logic gate with minimum input current
US5694033A (en) * 1996-09-06 1997-12-02 Lsi Logic Corporation Low voltage current reference circuit with active feedback for PLL
CN1694513A (zh) * 2004-06-04 2005-11-09 威盛电子股份有限公司 影像传感器以及影像感测方法
US20090315531A1 (en) * 2008-06-24 2009-12-24 Mediatek Inc. Reference buffer circuits
CN102497169A (zh) * 2011-12-30 2012-06-13 李景虎 增益自校正电路及带有该增益自校正电路的光纤跨阻放大器
TW201537893A (zh) * 2014-03-28 2015-10-01 Himax Tech Ltd 高速參考緩衝器
CN204740522U (zh) * 2015-07-24 2015-11-04 福建一丁芯半导体股份有限公司 具有失调消除功能的光电流监视电路及应用该监视电路的前置放大器
CN105361882A (zh) * 2015-12-08 2016-03-02 合肥芯福传感器技术有限公司 生物谐和度检测装置及检测方法
CN106197685A (zh) * 2016-07-30 2016-12-07 合肥芯福传感器技术有限公司 交错像元非制冷红外焦平面阵列读出电路
CN206322056U (zh) * 2016-12-29 2017-07-11 合肥芯福传感器技术有限公司 光敏二极管暗电流消除电路

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4538075A (en) * 1983-09-07 1985-08-27 Advanced Micro Devices, Inc. High speed referenceless bipolar logic gate with minimum input current
US5694033A (en) * 1996-09-06 1997-12-02 Lsi Logic Corporation Low voltage current reference circuit with active feedback for PLL
CN1694513A (zh) * 2004-06-04 2005-11-09 威盛电子股份有限公司 影像传感器以及影像感测方法
US20090315531A1 (en) * 2008-06-24 2009-12-24 Mediatek Inc. Reference buffer circuits
CN101615049A (zh) * 2008-06-24 2009-12-30 联发科技股份有限公司 参考缓冲电路
CN102497169A (zh) * 2011-12-30 2012-06-13 李景虎 增益自校正电路及带有该增益自校正电路的光纤跨阻放大器
TW201537893A (zh) * 2014-03-28 2015-10-01 Himax Tech Ltd 高速參考緩衝器
CN204740522U (zh) * 2015-07-24 2015-11-04 福建一丁芯半导体股份有限公司 具有失调消除功能的光电流监视电路及应用该监视电路的前置放大器
CN105361882A (zh) * 2015-12-08 2016-03-02 合肥芯福传感器技术有限公司 生物谐和度检测装置及检测方法
CN106197685A (zh) * 2016-07-30 2016-12-07 合肥芯福传感器技术有限公司 交错像元非制冷红外焦平面阵列读出电路
CN206322056U (zh) * 2016-12-29 2017-07-11 合肥芯福传感器技术有限公司 光敏二极管暗电流消除电路

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
叶士;: "光电耦合隔离放大器", 实用无线电, no. 01 *
程军, 陈贵灿: "两种新型CMOS带隙基准电路", 微电子学与计算机, no. 07 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108981910A (zh) * 2017-06-05 2018-12-11 京东方科技集团股份有限公司 光电探测电路以及光电探测器
CN108981910B (zh) * 2017-06-05 2021-01-19 京东方科技集团股份有限公司 光电探测电路以及光电探测器
CN112504304A (zh) * 2019-09-16 2021-03-16 群创光电股份有限公司 传感器装置和用于操作传感器装置的方法
CN114245047A (zh) * 2021-12-21 2022-03-25 上海集成电路装备材料产业创新中心有限公司 像素单元及图像传感器
CN114245047B (zh) * 2021-12-21 2024-03-05 上海集成电路装备材料产业创新中心有限公司 像素单元及图像传感器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103575964B (zh) 一种功率开关管的过流检测电路和方法
US8310279B2 (en) Comparator with hysteresis
CN106527573A (zh) 光敏二极管暗电流消除电路
KR101635276B1 (ko) 전압 공급 유닛 및 그 동작 방법
CN105892548B (zh) 一种具有温度补偿功能的基准电压产生电路
CN110244813A (zh) 功率器件的栅驱动电流充电电路和栅驱动控制电路
JP5512635B2 (ja) 光センサおよび電子機器
CN206322056U (zh) 光敏二极管暗电流消除电路
CN104748864B (zh) 一种逐元暗电流抑制的cmos红外探测器读出电路
CN102480276B (zh) 折叠式共源共栅运算放大器
CN108536208A (zh) 偏置电流电路
WO2020098404A1 (zh) 带电压隔离的低功耗pmos管衬底切换电路和集成芯片
CN103076834A (zh) 电阻校准电路
CN107171650B (zh) 可变增益放大电路
CN215219541U (zh) 一种噪声滤波电路及低压差线性稳压器
CN101604958A (zh) 双重供电放大器
CN106787683A (zh) 一种自适应电流电压转换电路
CN109257035A (zh) 一种上电复位电路
CN105469818A (zh) 读出放大器
CN109802641B (zh) 一种输入电压范围较宽的放大器
CN102447845B (zh) 一种红外焦平面阵列读出电路及其自适应功耗调整方法
JP2012156960A (ja) 受光回路、受光アンプ回路、フォトカプラ
CN103677052B (zh) 一种抗单粒子效应的带隙基准
US7432746B2 (en) CMOS buffer with complementary outputs having reduced voltage swing
TW201443606A (zh) 電流電壓轉換器及其電子裝置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 230031 room 1405, building F1, phase II, innovation industrial park, high tech Zone, Hefei City, Anhui Province

Applicant after: HeFei Xinfoo Sensor Technology Co.,Ltd.

Address before: 230031 room 1405, building F1, phase II, innovation industrial park, high tech Zone, Hefei City, Anhui Province

Applicant before: HEFEI XINFOO SENSOR TECHNOLOGY Co.,Ltd.