CN106788276A - 转换电路及检测电路 - Google Patents

转换电路及检测电路 Download PDF

Info

Publication number
CN106788276A
CN106788276A CN201511016745.8A CN201511016745A CN106788276A CN 106788276 A CN106788276 A CN 106788276A CN 201511016745 A CN201511016745 A CN 201511016745A CN 106788276 A CN106788276 A CN 106788276A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transistor
coupled
circuit
change
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.)
Granted
Application number
CN201511016745.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106788276B (zh
Inventor
皮涛
张孟文
詹昶
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.)
Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Huiding 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 Shenzhen Huiding Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Huiding Technology Co Ltd
Priority to CN201511016745.8A priority Critical patent/CN106788276B/zh
Priority to PCT/CN2016/090468 priority patent/WO2017113758A1/zh
Priority to EP16880555.4A priority patent/EP3255789B1/en
Priority to KR1020177024889A priority patent/KR101957623B1/ko
Publication of CN106788276A publication Critical patent/CN106788276A/zh
Priority to US15/693,555 priority patent/US10349848B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN106788276B publication Critical patent/CN106788276B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
    • A61B5/02427—Details of sensor
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/26—Modifications of amplifiers to reduce influence of noise generated by amplifying elements
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C27/00—Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
    • G11C27/02—Sample-and-hold arrangements
    • G11C27/024—Sample-and-hold arrangements using a capacitive memory element
    • G11C27/026—Sample-and-hold arrangements using a capacitive memory element associated with an amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/08—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
    • H03F1/083—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements in transistor amplifiers
    • H03F1/086—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements in transistor amplifiers with FET's
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/005—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements using switched capacitors, e.g. dynamic amplifiers; using switched capacitors as resistors in differential amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
    • H03F3/08—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light
    • H03F3/082—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light with FET's
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
    • H03F3/08—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light
    • H03F3/087—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light with IC amplifier blocks
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/30—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor
    • H03F3/3001—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor with field-effect transistors
    • H03F3/3022—CMOS common source output SEPP amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45475—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using IC blocks as the active amplifying circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H03M1/124—Sampling or signal conditioning arrangements specially adapted for A/D converters
    • H03M1/1245—Details of sampling arrangements or methods
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H03M1/34—Analogue value compared with reference values
    • H03M1/38—Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type
    • H03M1/46—Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type with digital/analogue converter for supplying reference values to converter
    • H03M1/466—Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type with digital/analogue converter for supplying reference values to converter using switched capacitors
    • H03M1/468—Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type with digital/analogue converter for supplying reference values to converter using switched capacitors in which the input S/H circuit is merged with the feedback DAC array
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H03M1/50—Analogue/digital converters with intermediate conversion to time interval
    • H03M1/54—Input signal sampled and held with linear return to datum
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0233—Special features of optical sensors or probes classified in A61B5/00
    • A61B2562/0238—Optical sensor arrangements for performing transmission measurements on body tissue
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/249—A switch coupled in the input circuit of an amplifier being controlled by a circuit, e.g. feedback circuitry being controlling the switch
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/264—An operational amplifier based integrator or transistor based integrator being used in an amplifying circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/297—Indexing scheme relating to amplifiers the loading circuit of an amplifying stage comprising a capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/372—Noise reduction and elimination in amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/375—Circuitry to compensate the offset being present in an amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/462—Indexing scheme relating to amplifiers the current being sensed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本发明适用于电子技术领域，提供一种转换电路，用来将流经感测组件的电流信号转换成第一输出电压信号，包含：第一电流消除电路，用来消除电流信号中的第一电流，第一电流消除电路包含：电流采样保持电路；电流驱动电路，耦接于感测组件与电流采样保持电路之间；第二电流消除电路，耦接于感测组件，用来消除电流信号中的第二电流；积分电路，耦接于感测组件，用来对电流信号中的第三电流进行积分，在第一积分输出端和第二积分输出端之间输出第一输出电压信号。本发明可消除电流信号中的背景光电流和基底电流，并利用积分电路对电流信号中的心跳电流进行积分，以排除背景光电流和基底电流对心跳电流的影响，进而提升检测效能。

Description

转换电路及检测电路
技术领域
本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种可消除背景光电流的转换电路及检测电路。
背景技术
随着科技发展，穿戴式电子装置已具备心跳检测的功能，其是将发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)朝人体内照射，利用光电二极管(Photo Diode)或光电晶体管(Photo Transistor)来感测穿透或反射自人体的光线，并利用心跳检测电路将光电二极管或光电晶体管所感测到的光信号(即光电流)转换成为电压信号。
现有技术中，心跳检测电路利用转阻放大器(Transimpedance Amplifier，TIA，转阻放大器又称为电流电压转换器(Current-to-Voltage Converter))将流经光电二极管或光电晶体管的光电流转换成为电压信号。然而，心跳信号的幅度相当微小，容易受到来自环境的背景光影响，而转阻放大器无法消除背景光电流，而影响对心跳信号判读的精准度。另外，转阻放大器的功耗较高，且较易受到噪声的影响。因此，现有技术实有改善的必要。
发明内容
本发明实施例所要解决的第一个技术问题在于提供一种转换电路，可消除背景光电流的影响。
本发明实施例是这样实现的，一种转换电路，用来将流经感测组件的电流信号转换成第一输出电压信号，所述转换电路包含有：
第一电流消除电路，用来消除所述电流信号中的第一电流，所述第一电流消除电路包含有：
电流采样保持电路；以及
电流驱动电路，耦接于所述感测组件与所述电流采样保持电路之间；
第二电流消除电路，耦接于所述感测组件，用来消除所述电流信号中的第二电流；
积分电路，耦接于所述感测组件，用来对所述电流信号中的第三电流进行积分，具有第一积分输出端和第二积分输出端，在所述第一积分输出端和所述第二积分输出端之间输出所述第一输出电压信号。
本发明实施例所要解决的第二个技术问题在于提供一种检测电路：包含有：
感光二极管，用来接收反射光并根据所述反射光产生电流信号；
如上所述的转换电路；
全差分放大电路，包含有：
第一输入端，耦接于所述转换电路的第一积分输出端；
第二输入端，耦接于所述转换电路的第二积分输出端；
第一输出端；以及
第二输出端。
本发明实施例的转换电路可消除电流信号中的背景光电流和基底电流，并利用积分电路对电流信号中的心跳电流进行积分，以排除背景光电流和基底电流对心跳电流的影响，进而提升检测效能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的检测电路的示意图；
图2是本发明实施例提供的转换电路的示意图；
图3是本发明实施例提供的图2中反向放大器的示意图；
图4是本发明实施例提供的图2中另一反向放大器的示意图；
图5是本发明实施例提供的图1中缓冲器的示意图；
图6是本发明实施例提供的图1中全差分放大电路的示意图；
图7是本发明实施例提供的图1中模拟数字转换器的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的检测电路10的示意图。检测电路10可用来检测人体的心跳，其包含驱动电路102、发光二极管LED、感光二极管PD、转换电路100、全差分放大电路104和模拟数字转换器ADC。
驱动电路102耦接于发光二极管LED，用来产生基底信号SIG以驱动发光二极管LED。发光二极管LED根据基底信号SIG产生入射光λ1，入射光λ1照射于人体的特定部位，如手指FG，而手指FG即可产生反射光λ2，感光二极管PD用来接收反射光λ2并根据反射光λ2产生电流信号IPD。转换电路100耦接于感光二极管PD，用来将电流信号IPD转换成输出电压VO1，并将输出电压VO1输出至全差分放大电路104，全差分放大电路104将输出电压VO1放大而成为电压VO2并将电压VO2输出至模拟数字转换器ADC，模拟数字转换器ADC将模拟电压VO2转换成数字信号VO3并将数字信号VO3输出至后端运作电路以进行后续运算及处理。较佳地，检测电路10可包含开关S1、S2和缓冲器BF1、BF2，开关S1、S2和缓冲器BF1、BF2耦接于转换电路100与全差分放大电路104之间。
需注意的是，发光二极管LED所产生的入射光λ1为调制光，人体的心跳信号调制于基底信号SIG上而产生反射光λ2，而感光二极管PD根据反射光λ2产生电流信号IPD。因此，电流信号IPD包含有背景光电流IBG、基底电流ISIG和心跳电流IHB(即IPD＝IBG+ISIG+IHB)，其中，背景光电流IBG为来自环境的背景光且经由感光二极管PD所造成的电流，基底电流ISIG为相关于信号SIG的调制基底电流，而心跳电流IHB才是反应出人体心跳的有用信号。然而，心跳电流IHB相对于背景光电流IBG和基底电流ISIG显得相当微小，在此情形下，转换电路100可从电流信号IPD将心跳电流IHB撷取出来，即将心跳电流IHB与背景光电流IBG及基底电流ISIG区分。换句话说，转换电路100可消除电流信号IPD中的背景光电流IBG和基底电流ISIG，并对电流信号IPD的心跳电流IHB进行积分，如此一来，输出电压VO1即可真实反应出人体心跳。
具体来说，请参考图2，图2为本发明实施例提供的转换电路100的示意图。转换电路100包含有电流消除电路120(对应第一电流消除电路)、电流消除电路122(对应第二电流消除电路)、抑噪电容CAN1(对应第一抑噪电容)、CAN2(对应第二抑噪电容)和积分电路124。电流消除电路120、电流消除电路122和积分电路124皆耦接于感光二极管PD，电流消除电路120用来消除电流信号IPD中的背景光电流IBG(对应第一电流)，电流消除电路122用来消除电流信号IPD中的基底电流ISIG(对应第二电流)，积分电路124用来对电流信号IPD中的心跳电流IHB进行积分(对应第三电流)，产生输出电压VO1(对应第一输出电压)并将输出电压VO1输出至积分电路124的积分输出端N1、N2之间，而检测电路10透过开关S1、S2和缓冲器BF1、BF2将输出电压VO1传递至全差分放大电路104。另外，抑噪电容CAN1、CAN2分别耦接于积分输出端N1、N2，抑噪电容CAN1、CAN2用来缩减转换电路100整体的带宽，进而减低位于积分输出端N1、N2之间噪声的能量，而达到抑制噪声的效果。
详细来说，积分电路124包含反向放大器INV、积分电容Cint1、Cint2、积分开关S int1、S int2以及开关S3、S4。反向放大器INV具有输入端和输出端，如图2所示，积分电容Cint1、Cint2分别耦接于反向放大器INV的输入端与积分输出端N1、N2之间，开关S3、S4亦分别耦接于反向放大器INV的输入端与积分输出端N1、N2之间，而积分开关S int1、S int2分别耦接于积分输出端N1、N2与反向放大器INV的输出端之间。积分开关S int1、S int2分别受控于信号phi、phi’，其中信号phi、phi’为不相互重叠的频率信号。在此情形下，在第一时间中，积分开关S int1关闭且积分开关S int2打开，积分电路124利用积分电容Cint1对电流信号IPD中的心跳电流IHB进行积分，同时抑噪电容CAN1抑制积分电容Cint1的噪声；而在第二时间中，积分开关S int2关闭且积分开关S int1打开，积分电路124利用积分电容Cint2对电流信号IPD中的心跳电流IHB进行积分，同时抑噪电容CAN2抑制积分电容Cint2的噪声。
需注意的是，随着积分时间的拉长，积分输出端N1、N2两端点的电压差(即输出电压VO1)将会逐渐拉大，且抑噪电容CAN1、CAN2已分别耦接于积分输出端N1、N2，抑噪电容CAN1、CAN2不会产生过大的阶跃响应(StepResponse)而可降低反向放大器INV的功耗，因此检测电路10利用耦接于积分输出端N1、N2的抑噪电容CAN1、CAN2实现低功耗和低噪声的效能。
另外，电流消除电路122可由N型场效应晶体管来实现，电流消除电路122可受控于信号phi’，换句话说，电流消除电路122可于第二时间中，产生电流以抵销电流信号IPD中的基底电流ISIG。
电流消除电路120包含有电流采样保持(Current Sample and Hold)电路140和电流驱动电路142。电流采样保持电路140包含晶体管M7、采样保持电容CSH和采样保持开关SSH1。晶体管M7可为P型场效应晶体管(P-Type FieldEffect Transistor)，采样保持电容CSH耦接于晶体管M7的源极(Source)与栅极(Gate)之间，采样保持开关SSH1耦接于晶体管M7的栅极与漏极(Drain)之间。电流驱动电路142耦接于电流采样保持电路140与感光二极管PD之间，电流驱动电路142包含有晶体管M8、M9、M10和采样保持开关SSH2。其中晶体管M9可为P型场效应晶体管，而晶体管M8、M10可为N型场效应晶体管(N-Type Field Effect Transistor)。晶体管M9耦接于晶体管M7的源极与晶体管M8的栅极之间，晶体管M8的漏极耦接于晶体管M7的漏极，晶体管M8的源极和晶体管M10的栅极皆耦接于感光二极管PD。采样保持开关SSH2的一端耦接于晶体管M8的栅极和晶体管M9的漏极，而另一端耦接于晶体管M10的漏极。当采样保持开关SSH1、SSH2同时关闭时，电流消除电路120迅速地产生电流，以消除电流信号IPD中的背景光电流IBG。整体来说，电流消除电路120为一种快速电流采样保持电路，除了可消除电流信号IPD中的背景光电流IBG外，还可以对感光二极管PD内部的等效电容迅速地充电，以加速转换电路100所需的初始化时间，进而减小功耗。
由上述可知，转换电路100利用电流消除电路120来消除电流信号IPD中的背景光电流IBG，利用电流消除电路122来消除电流信号IPD中的基底电流ISIG，利用积分电路124对电流信号IPD中的心跳电流IHB进行积分，进而提升检测效能。更进一步地，转换电路100利用耦接于积分输出端N1、N2的抑噪电容CAN1、CAN2来抑制噪声，达到低功耗和低噪声的功效。
需注意的是，前述实施例是用以说明本发明的概念，本领域技术人员当可据以做不同之修饰，而不限于此。例如，积分电路124中反向放大器INV的实现方式不限于特定架构，举例来说，请参考图3，图3为反向放大器30的示意图。反向放大器30可用来实现反向放大器INV，反向放大器30包含晶体管M31、M32，晶体管M31为P型场效应晶体管，而晶体管M32为N型场效应晶体管。晶体管M31的栅极和漏极分别耦接于晶体管M32的栅极和漏极，晶体管M31和晶体管M32的栅极形成反向放大器30的输入端，晶体管M31和晶体管M32的漏极形成反向放大器30的输出端。
另一方面，请参考图4，图4为本发明实施例另一反向放大器40的示意图，反向放大器40也可用来实现反向放大器INV，反向放大器40包含晶体管M41～M44和偏置电路400。偏置电路400包含晶体管M45、M46和电阻R1、R2。其中，晶体管M41、M43、M45为P型场效应晶体管，晶体管M42、M44、M46为N型场效应晶体管。
如图4所示，晶体管M41的栅极耦接于晶体管M42的栅极而形成反向放大器40的输入端，晶体管M43的漏极耦接于晶体管M44的漏极而形成反向放大器40的输出端。晶体管M41的漏极耦接于晶体管M43的源极，晶体管M42的漏极耦接于晶体管M44的源极，晶体管M43的栅极耦接于晶体管M46的漏极，晶体管M44的栅极耦接于晶体管M45的漏极，晶体管M45的栅极耦接于晶体管M46的栅极，电阻R1耦接于晶体管M45的栅极与漏极之间，电阻R2耦接于晶体管M46的栅极与漏极之间。
需注意的是，晶体管M41、M42与晶体管M43、M44形成共源共栅结构(Cascode)，能进一步提升反向放大器的直流增益，进而减少积分电路124在第一时间与第二时间之间信号的耦合程度，提高积分电路124的线性度和信噪比。另一方面，偏置电路400的晶体管M45、M46分别与晶体管M41、M42相互呈镜像关系，当晶体管M41～M44的电压变动时，偏置电路400的电压会适应性的随之变动，即偏置电路400可增加反向放大器40的动态范围。另外，电阻R1、R2可将晶体管M43的栅极电压拉低并将晶体管M44的栅极电压拉高，以防止晶体管M41、M42进入线性区。
另外，缓冲器BF1、BF2的实现方式不限于特定架构，举例来说，请参考图5，图5为本发明实施例提供的缓冲器50的示意图，缓冲器50可用来实现缓冲器BF1、BF2。缓冲器50包含开关501、503、504、电容502和晶体管505、506。在第三时间时，开关501、503关闭而开关504打开，电容502对积分电路124的输出电压进行采样；而在第四时间时，开关504关闭而开关501、503打开，缓冲器50将积分电路124的输出电压保持并输出至全差分放大电路104。
另外，全差分放大电路104的实现方式不限于特定架构，举例来说，请参考图6，图6为本发明实施例提供的全差分放大电路60的示意图，全差分放大电路60可用来实现全差分放大电路104。全差分放大电路60包含全差分运算放大器610、电容603、606、607、603’、606’、607’以及开关601、602、604、605、608、609、601’、602’、604’、605’、608’、609’。开关602、605、609、602’、605’、609’受控于信号phi，而开关601、604、608、601’、604’、608’受控于信号phi’。在第二时间中，开关601、604、608、601’、604’、608’关闭且开关602、605、609、602’、605’、609’打开，电容603、603’对来自缓冲器BF1、BF2的输出电压进行采样；在第一时间中，开关602、605、609、602’、605’、609’关闭且开关601、604、608、601’、604’、608’打开，全差分放大电路104将电容603、603’中所储存的电荷转移至电容606、606’中。透过信号phi、phi’控制开关，全差分放大电路60的电路架构可完全消除偏移电压(Offset)、有限增益和闪烁噪声(Flicker Noise)所带来的影响，进而增进全差分放大电路的效能。
另外，模拟数字转换器ADC的实现方式不限于特定架构，举例来说，请参考图7，图7为模拟数字转换器70的示意图，模拟数字转换器70可用来实现模拟数字转换器ADC。模拟数字转换器70包含第一相关数组701、第二相关数组702、电容数组703、比较器704和逻辑模块705。第一相关数组701和第二相关数组702均包含开关B1～BN，且第一相关数组701和第二相关数组702均耦接于电容数组703，电容数组703包含电容C、2C～2NC，逻辑模块705根据比较器704的输出结果控制第一相关数组701和第二相关数组702中开关B1～BN的导通状态，将模拟电压VO2转换成数字信号VO3。模拟数字转换器70其余操作细节为本领域技术人员所熟知，故不在此赘述。
综上所述，本发明的转换电路可消除电流信号中的背景光电流和基底电流，并利用积分电路对电流信号中的心跳电流进行积分，以排除背景光电流和基底电流对心跳电流的影响，进而提升检测效能。另外，转换电路进一步利用抑噪电容来抑制噪声，达到低功耗和低噪声的功效。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种转换电路，其特征在于，用来将流经感测组件的电流信号转换成第一输出电压信号，所述转换电路包含有：
第一电流消除电路，用来消除所述电流信号中的第一电流，所述第一电流消除电路包含有：
电流采样保持电路；以及
电流驱动电路，耦接于所述感测组件与所述电流采样保持电路之间；
第二电流消除电路，耦接于所述感测组件，用来消除所述电流信号中的第二电流；
积分电路，耦接于所述感测组件，用来对所述电流信号中的第三电流进行积分，具有第一积分输出端和第二积分输出端，在所述第一积分输出端和所述第二积分输出端之间输出所述第一输出电压信号。
2.如权利要求1所述的转换电路，其特征在于，所述积分电路包含有：
反向放大器，包含有输入端和输出端；
第一积分电容，耦接于所述反向放大器的输入端与所述第一积分输出端之间；以及
第二积分电容，耦接于所述反向放大器的输入端与所述第二积分输出端之间。
3.如权利要求2所述的转换电路，其特征在于，所述积分电路还包含有：
第一积分开关，耦接于所述反向放大器的输出端与所述第一积分输出端之间；以及
第二积分开关，耦接于所述反向放大器的输出端与所述第二积分输出端之间。
4.如权利要求2所述的转换电路，其特征在于，所述反向放大器包含有：
第一晶体管，包含有第一端、第二端和第三端；以及
第二晶体管，包含有：
第一端，电性连接于所述第一晶体管的第一端；
第二端，耦接于所述第一晶体管的第二端；以及
第三端；
其中，所述第一晶体管的第一端和所述第二晶体管的第一端为所述反向放大器的输入端。
5.如权利要求4所述的转换电路，其特征在于，所述第一晶体管的第二端和所述第二晶体管的第二端为所述反向放大器的输出端。
6.如权利要求4所述的转换电路，其特征在于，所述反向放大器还包含有：
第三晶体管，包含有：
第一端；
第二端；以及
第三端，耦接于所述第一晶体管的第二端；以及
第四晶体管，包含有：
第一端；
第二端，耦接于所述第三晶体管的第二端；以及
第三端，耦接于所述第二晶体管的第二端。
7.如权利要求6所述的转换电路，其特征在于，所述第三晶体管的第二端和所述第四晶体管的第二端为所述反向放大器的输出端。
8.如权利要求6所述的转换电路，其特征在于，所述第三晶体管的第一端和所述第四晶体管的第一端耦接于偏置电路。
9.如权利要求8所述的转换电路，其特征在于，所述偏置电路包含有：
第五晶体管，包含有：
第一端；
第二端，耦接于所述第四晶体管的第一端；以及
第三端；
第六晶体管，包含有：
第一端，耦接于所述第五晶体管的第一端；
第二端，耦接于所述第三晶体管的第一端；以及
第三端；
第一电阻，耦接于所述第五晶体管的第一端与第二端之间；以及
第二电阻，耦接于所述第六晶体管的第一端与第二端之间。
10.如权利要求1所述的转换电路，其特征在于，所述电流采样保持电路包含有：
第七晶体管，包含有第一端、第二端及第三端；
采样保持电容，耦接于所述第七晶体管的第一端与第三端之间；以及
第一采样保持开关，耦接于所述第七晶体管的第一端与第二端之间。
11.如权利要求10所述的转换电路，其特征在于，所述电流驱动电路包含有：
第八晶体管，包含有：
第一端；
第二端，耦接于所述第七晶体管的第二端；以及
第三端，耦接于所述感测组件；以及
第九晶体管，包含有：
第一端；
第二端，耦接于所述第八晶体管的第一端；以及
第三端；
第二采样保持开关，耦接于所述第八晶体管的第一端；以及
第十晶体管，包含有：
第一端，耦接于所述感测组件；
第二端，耦接于所述第二采样保持开关；以及
第三端。
12.如权利要求1所述的转换电路，其特征在于，所述第二电流消除电路包含晶体管，所述晶体管受控于频率信号。
13.如权利要求1所述的转换电路，其特征在于，所述感测组件为感光二极管。
14.如权利要求1所述的转换电路，其特征在于，还包含有：
第一抑噪电容，耦接于所述第一积分输出端；以及
第二抑噪电容，耦接于所述第二积分输出端。
15.一种检测电路，其特征在于，包含有：
感光二极管，用来接收反射光并根据所述反射光产生电流信号；
如权利要求1～14任一项所述的转换电路；
全差分放大电路，包含有：
第一输入端，耦接于所述转换电路的第一积分输出端；
第二输入端，耦接于所述转换电路的第二积分输出端；
第一输出端；以及
第二输出端。
16.如权利要求15所述的检测电路，其特征在于，还包含模拟数字转换器，耦接于所述全差分放大电路的第一输出端与第二输出端之间。
17.如权利要求15所述的检测电路，其特征在于，还包含：
第一开关，耦接于所述转换电路的第一积分输出端与所述全差分放大电路的第一输入端之间；以及
第二开关，耦接于所述转换电路的第二积分输出端与所述全差分放大电路的第二输入端之间。
18.如权利要求15所述的检测电路，其特征在于，还包含：
第一缓冲器，耦接于所述转换电路的第一积分输出端与所述全差分放大电路的第一输入端之间；以及
第二缓冲器，耦接于所述转换电路的第二积分输出端与所述全差分放大电路的第二输入端之间。
19.如权利要求15所述的检测电路，其特征在于，还包含：
发光二极管，用来产生入射光至人体，所述人体产生所述反射光；以及
驱动电路，耦接于所述发光二极管。
CN201511016745.8A 2015-12-29 2015-12-29 转换电路及检测电路 Active CN106788276B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511016745.8A CN106788276B (zh) 2015-12-29 2015-12-29 转换电路及检测电路
PCT/CN2016/090468 WO2017113758A1 (zh) 2015-12-29 2016-07-19 转换电路及检测电路
EP16880555.4A EP3255789B1 (en) 2015-12-29 2016-07-19 Conversion circuit and detection circuit
KR1020177024889A KR101957623B1 (ko) 2015-12-29 2016-07-19 변환 회로 및 검출 회로
US15/693,555 US10349848B2 (en) 2015-12-29 2017-09-01 Conversion circuit and detection circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511016745.8A CN106788276B (zh) 2015-12-29 2015-12-29 转换电路及检测电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106788276A true CN106788276A (zh) 2017-05-31
CN106788276B CN106788276B (zh) 2020-03-13

Family

ID=58965321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201511016745.8A Active CN106788276B (zh) 2015-12-29 2015-12-29 转换电路及检测电路

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10349848B2 (zh)
EP (1) EP3255789B1 (zh)
KR (1) KR101957623B1 (zh)
CN (1) CN106788276B (zh)
WO (1) WO2017113758A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109923785A (zh) * 2019-01-31 2019-06-21 深圳市汇顶科技股份有限公司 电流抵消电路、心率检测装置和可穿戴设备
CN111865307A (zh) * 2020-07-09 2020-10-30 同济大学 噪声整形模数转换器
WO2021143122A1 (zh) * 2020-01-13 2021-07-22 神盾股份有限公司 信号处理电路
CN114839501A (zh) * 2022-07-04 2022-08-02 南京宏泰半导体科技有限公司 一种结型场效应管关断电压的高效测试系统及方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013049897A1 (en) 2011-10-07 2013-04-11 Audinate Pty Limited Systems, methods and devices for networking over high impedance cabling
CN108990427B (zh) * 2017-03-30 2023-02-21 深圳市汇顶科技股份有限公司 模数转换电路和方法
KR102434043B1 (ko) 2017-09-08 2022-08-22 현대모비스 주식회사 차량용 에어백장치
EP3527126B1 (en) * 2017-12-18 2020-07-22 Shenzhen Goodix Technology Co., Ltd. Current sampling and holding circuit for an optical sensor
US11088667B2 (en) * 2018-12-11 2021-08-10 Semiconductor Components Industries, Llc Methods and apparatus for a dual mode operational amplifier
KR20220007367A (ko) * 2020-07-10 2022-01-18 삼성전자주식회사 맥파 센서 및 이를 포함하는 반도체 장치
CN117097335B (zh) * 2023-10-18 2024-01-26 南京天易合芯电子有限公司 一种高灵敏度接近光检测传感器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101106360A (zh) * 2006-07-10 2008-01-16 Jds尤尼弗思公司 用于跨阻放大器的dc偏移消除
CN101221068A (zh) * 2008-01-23 2008-07-16 友达光电股份有限公司 环境光检测系统及方法
CN101470139A (zh) * 2007-12-27 2009-07-01 统宝光电股份有限公司 晶体管电路与晶体管电路控制方法
US20150011851A1 (en) * 2012-01-10 2015-01-08 Maxim Integrated Products, Inc. Heart rate and blood oxygen monitoring system

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07294248A (ja) * 1994-04-28 1995-11-10 Hamamatsu Photonics Kk 測距装置
TWI301985B (en) * 2005-12-30 2008-10-11 Ind Tech Res Inst Digital sensing circuit
EP2077616A1 (en) * 2007-12-27 2009-07-08 TPO Displays Corp. Transistor output circuit and method
JP5515743B2 (ja) * 2008-01-28 2014-06-11 日本電気株式会社 電圧電流変換器、それを用いた、微分回路、積分回路およびフィルタ回路並びに電圧電流変換方法
GB0816592D0 (en) * 2008-09-11 2008-10-15 Sgs Thomson Microelectronics Optical Sensor and Sensing Method
US9192769B2 (en) * 2008-10-31 2015-11-24 Medtronic, Inc. Shunt-current reduction techniques for an implantable therapy system
US20100158055A1 (en) * 2008-12-18 2010-06-24 Symbol Technologies, Inc. Method and apparatus for controlling and monitoring laser power in barcode readers
US8692200B2 (en) * 2010-01-06 2014-04-08 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Optical proximity sensor with improved dynamic range and sensitivity
CN101806619A (zh) * 2010-03-24 2010-08-18 黄浚豪 可消除暗电流的光感测装置
CN202553925U (zh) * 2012-05-07 2012-11-28 上海理工大学 一种简易无线心电检测装置
WO2015019450A1 (ja) * 2013-08-07 2015-02-12 三菱電機株式会社 電流電圧変換回路、光受信器及び光終端装置
US9576679B2 (en) * 2014-10-09 2017-02-21 Silicon Laboratories Inc. Multi-stage sample and hold circuit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101106360A (zh) * 2006-07-10 2008-01-16 Jds尤尼弗思公司 用于跨阻放大器的dc偏移消除
CN101470139A (zh) * 2007-12-27 2009-07-01 统宝光电股份有限公司 晶体管电路与晶体管电路控制方法
CN101221068A (zh) * 2008-01-23 2008-07-16 友达光电股份有限公司 环境光检测系统及方法
US20150011851A1 (en) * 2012-01-10 2015-01-08 Maxim Integrated Products, Inc. Heart rate and blood oxygen monitoring system

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109923785A (zh) * 2019-01-31 2019-06-21 深圳市汇顶科技股份有限公司 电流抵消电路、心率检测装置和可穿戴设备
WO2020155063A1 (zh) * 2019-01-31 2020-08-06 深圳市汇顶科技股份有限公司 电流抵消电路、心率检测装置和可穿戴设备
CN109923785B (zh) * 2019-01-31 2020-11-27 深圳市汇顶科技股份有限公司 电流抵消电路、心率检测装置和可穿戴设备
US11350836B2 (en) 2019-01-31 2022-06-07 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Current cancellation circuit, heart rate detection device and wearable device
WO2021143122A1 (zh) * 2020-01-13 2021-07-22 神盾股份有限公司 信号处理电路
CN111865307A (zh) * 2020-07-09 2020-10-30 同济大学 噪声整形模数转换器
CN114839501A (zh) * 2022-07-04 2022-08-02 南京宏泰半导体科技有限公司 一种结型场效应管关断电压的高效测试系统及方法
CN114839501B (zh) * 2022-07-04 2023-08-18 南京宏泰半导体科技股份有限公司 一种结型场效应管关断电压的高效测试系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10349848B2 (en) 2019-07-16
EP3255789A1 (en) 2017-12-13
US20170360315A1 (en) 2017-12-21
KR20170115081A (ko) 2017-10-16
WO2017113758A1 (zh) 2017-07-06
EP3255789B1 (en) 2020-11-04
CN106788276B (zh) 2020-03-13
KR101957623B1 (ko) 2019-03-12
EP3255789A4 (en) 2018-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106788276A (zh) 转换电路及检测电路
Xu et al. A high-sensitivity near-infrared phototransistor based on an organic bulk heterojunction
CN109100018B (zh) 基于雪崩光电二极管阵列芯片的大动态范围弱光探测系统
CN102353395B (zh) 抑制环境噪声的红外接近传感器
TWI632348B (zh) Environmental light filtering circuit, optical sensor and photoelectric detecting device using same
CN106330105B (zh) 应用于血氧检测的高线性动态范围光电传感器
CN106580339A (zh) 一种血氧脉搏采集系统及采集前端集成电路
CN104296866A (zh) 应用于工作在线性模式下的雪崩光电二极管的接口电路
CN107480650A (zh) 指纹检测单元、指纹检测电路及其驱动方法、显示装置
CN110338776A (zh) 基于cmos集成电路技术的ppg信号采集芯片及装置
CN103929139B (zh) 高精度自动增益控制的光接收机的跨阻前置放大器
TW200425532A (en) A simple CMOS light-to-current sensor
CN107980208A (zh) 信号转换电路、心率传感器和电子设备
CN110824328B (zh) 一种光电转换电路、其驱动方法及探测基板
TWI764161B (zh) 光偵測裝置
CN204408278U (zh) 一种医用光电检测前置放大电路
CN107688012A (zh) 一种微弱荧光信号检测方法
CN112583365B (zh) 带温度补偿及自动衰减功能的位敏跨阻放大器
CN107018597B (zh) Led可持续等光强照明集成控制电路
US9978803B2 (en) Imaging apparatus and electronic apparatus
US7911278B1 (en) Biased low differential input impedance current receiver/converter device and method for low noise readout from voltage-controlled detectors
CN109959448B (zh) Cmos自校准光强监测集成电路
CN111511068B (zh) 芯片式光电传感器及手势识别装置
CN209841186U (zh) Cmos自校准光强监测集成电路
CN216207039U (zh) 一种基于薄膜晶体管的高灵敏度颜色传感器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant