CN117055425B - 一种集成的光电开关的自动增益控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成的光电开关的自动增益控制电路、一种集成的光电开关的自动增益控制方法、一种槽型光电开关、一种光纤放大器以及一种电子设备，光电开关中具有一光电流检测器件，该集成的光电开关的自动增益控制电路集成在一集成电路芯片内，其包括：前置放大电路模块、比较器电路模块、发光管驱动电路模块、驱动电流DAC电路模块、暗电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块，前置放大电路模块连接在光电流检测器件与比较器电路模块之间，比较器电路模块进一步与暗电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块连接，逻辑和算法功能控制模块进一步与驱动电流DAC电路模块、暗电流DAC电路模块连接。
Description
技术领域
本发明涉及光电开关领域，具体而言，涉及一种集成的光电开关的自动增益控制电路。
背景技术
光电开关因为其具备成本低廉、安装简单、场景适应性高、抗电磁干扰、响应速度快等优异的特性，在消费和工业领域得到了广泛的应用。例如在工业机器人的位置检测、传送带和机器手等自动化设备的位置检测、电梯门开关位置检测等领域。
图1为一种现有的典型的槽型光电检测开关的示意图，该光电检测开关用于检测在光路中是否有阻挡物存在。正常工作时，发光二极管驱动电路驱动发光二极管发光，光线通过一个检测区间后，照射到光敏二极管上，光敏二极管的输出电流通过检测电路进行放大和判决后，生成是否有光的信号。
但是，由于光电检测回路中，发光器件和光敏器件存在老化效应，其光电效率会随时间变化而逐渐降低。另外，当环境温度变化时，光电效率和光敏器件的本底输出也会有较大的变化。另外，工业环境中还可能存在太阳光直射、高亮度照明等环境杂光。因此对于光电开关的可靠性设计带来了较大的挑战。
现有技术方案中采取的常用策略是提高检测阈值和光激励强度，当光激励强度远大于太阳光干扰和常见的环境光干扰时，将能减小误触发的概率。但是这种方案需要较强的激励光辐射量，从而使得电路整体功耗较大，而且会导致发光和光敏器件的快速老化。
另外一种技术方案是采用较为复杂的数字化检测方式，将输入信号通过前置放大器后，使用一个模拟数字转化器(ADC)转化为数字信号，将所检测到的信号在数字域进行滤波、估计和判决。这种方案由于需要额外的ADC，电路较为复杂，整体成本较高。另外，受限于ADC的速度，光电开关的响应速度会受到限制。
发明内容
本发明提供一种集成的光电开关的自动增益控制电路、一种集成的光电开关的自动增益控制方法、一种槽型光电开关、一种光纤放大器以及一种电子设备，用以解决上述现有技术存在的技术问题。
第一种自动增益控制电路：
本发明提供一种集成的光电开关的自动增益控制电路，光电开关中具有一光电流检测器件，该集成的光电开关的自动增益控制电路集成在一集成电路芯片内，其包括：前置放大电路模块、比较器电路模块、发光管驱动电路模块、驱动电流DAC电路模块、暗电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块，其中：
前置放大电路模块连接在光电流检测器件与比较器电路模块之间，比较器电路模块进一步与暗电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块连接，逻辑和算法功能控制模块进一步与驱动电流DAC电路模块、暗电流DAC电路模块连接，发光管驱动电路模块连接在驱动电流DAC电路模块与一发光管之间，
前置放大电路模块用于将光电流检测器件所检测到的光电流进行信号转换；
比较器电路模块具有一判决电流阈值，比较器电路模块用于将前置放大电路模块输出的信号与暗电流估计值、判决电流阈值进行比较并分别得到比较值，以及将比较值发送至逻辑和算法功能控制模块；
该集成的光电开关的自动增益控制电路进行控制的流程如下：
该集成电路芯片上电后，逻辑和算法功能控制模块执行以下初始化过程：
(1)对光电流检测器件的暗电流估计值进行初始化，
(2)根据初始化的暗电流估计值，为比较器电路模块的判决电流阈值预设一个初始值，
(3)预设一发光管驱动电流，
该集成的光电开关的自动增益控制电路开始工作时，逻辑和算法功能控制模块控制驱动电流DAC输出的驱动电流为零，此时发光管处于无光状态，光电流检测器件检测到的光信号为环境信号和器件的本底信号，光电流检测器件将检测到的光信号转化为电信号并通过前置放大电路模块进行信号转换后发送一第一信号至比较器电路模块，同时，暗电流DAC电路模块根据初始化后的暗电流估计值，生成一个与暗电流估计值相对应的一第二信号并将其发送至比较器电路模块，比较器电路模块比较第一信号、第二信号的大小，逻辑和算法功能控制模块按照以下方式调整暗电流估计值的大小：如果第二信号小于第一信号，则增加暗电流估计值，如果第二信号大于第一信号，则减小暗电流估计值，同时，逻辑和算法功能控制模块按照以下方式调整判决电流阈值：令调整后的判决电流阈值＝调整前的判决电流阈值+当前的暗电流估计值，经过预设时间T反馈调整之后，逻辑和算法功能控制模块将最新的暗电流估计值存储在逻辑和算法功能控制模块中，
逻辑和算法功能控制模块根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光，比较器电路模块根据此时光电流检测器件检测到的光信号与调整后的判决电流阈值，判断集成电路芯片是否处在有光状态，当光电流检测器件检测到的光信号小于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，继续更新暗电流估计值和判决电流阈值，
当光电流检测器件检测到的光信号大于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态，不再继续更新暗电流估计值和判决电流阈值。
第二种自动增益控制电路：
本发明提供一种集成的光电开关的自动增益控制电路，光电开关中具有一光电流检测器件，该集成的光电开关的自动增益控制电路集成在一集成电路芯片内，其包括：前置放大电路模块、比较器电路模块、发光管驱动电路模块、驱动电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块，其中：
前置放大电路模块连接在光电流检测器件与比较器电路模块之间，比较器电路模块进一步与逻辑和算法功能控制模块连接，逻辑和算法功能控制模块进一步与驱动电流DAC电路模块连接，发光管驱动电路模块连接在驱动电流DAC电路模块与一发光管之间，
前置放大电路模块用于将光电流检测器件所检测到的光电流进行信号转换；
比较器电路模块具有一判决电流阈值和一光电流目标值，比较器电路模块用于将前置放大电路模块输出的信号与判决电流阈值、目标电流值进行比较并分别得到比较值，以及将比较值发送至逻辑和算法功能控制模块；
该集成的光电开关的自动增益控制电路进行控制的流程如下：
该集成电路芯片上电后，逻辑和算法功能控制模块执行以下初始化过程：
(1)为比较器电路模块的光电流目标值预设一个初始值，
(2)根据初始化的光电流目标值，为比较器电路模块的判决电流阈值预设一个初始值，使得光电流目标值为判决电流阈值的1.25～100倍，
(3)预设一发光管驱动电流，
逻辑和算法功能控制模块根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光，比较器电路模块根据此时光电流检测器件检测到的光信号与判决电流阈值，判断集成电路芯片是否处在有光状态，
当光电流检测器件检测到的光信号小于判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，
当光电流检测器件检测到的光信号大于判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号小于光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流增加，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号大于调整后的光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流减少，
经过一段时间的反馈调整之后，在有光状态下光电流检测器件输出的光电流与目标电流值接近并在目标电流值附近小幅度波动。
第三种自动增益控制电路：
本发明提供一种集成的光电开关的自动增益控制电路，光电开关中具有一光电流检测器件，该集成的光电开关的自动增益控制电路集成在一集成电路芯片内，其包括：前置放大电路模块、比较器电路模块、发光管驱动电路模块、驱动电流DAC电路模块、暗电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块，其中：
前置放大电路模块连接在光电流检测器件与比较器电路模块之间，比较器电路模块进一步与暗电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块连接，逻辑和算法功能控制模块进一步与驱动电流DAC电路模块、暗电流DAC电路模块连接，发光管驱动电路模块连接在驱动电流DAC电路模块与一发光管之间，
前置放大电路模块用于将光电流检测器件所检测到的光电流进行信号转换；
比较器电路模块具有一判决电流阈值和一光电流目标值，比较器电路模块用于将前置放大电路模块输出的信号与暗电流估计值、判决电流阈值、目标电流值进行比较并分别得到比较值，以及将比较值发送至逻辑和算法功能控制模块；
该集成的光电开关的自动增益控制电路进行控制的流程如下：
该集成电路芯片上电后，逻辑和算法功能控制模块执行以下初始化过程：
(1)对光电流检测器件的暗电流估计值进行初始化，
(2)根据初始化的暗电流估计值，为比较器电路模块的光电流目标值预设一个初始值，
(3)根据初始化的暗电流估计值和光电流目标值，为比较器电路模块的判决电流阈值预设一个初始值，使得光电流目标值为判决电流阈值的1.25～100倍，
(4)预设一发光管驱动电流，
该集成的光电开关的自动增益控制电路开始工作时，逻辑和算法功能控制模块控制驱动电流DAC输出的驱动电流为零，此时发光管处于无光状态，光电流检测器件检测到的光信号为环境信号和器件的本底信号，光电流检测器件将检测到的光信号转化为电信号并通过前置放大电路模块进行信号转换后发送一第一信号至比较器电路模块，同时，暗电流DAC电路模块根据初始化后的暗电流估计值，生成一个与暗电流估计值相对应的一第二信号并将其发送至比较器电路模块，比较器电路模块比较第一信号、第二信号的大小，逻辑和算法功能控制模块按照以下方式调整暗电流估计值的大小：如果第二信号小于第一信号，则增加暗电流估计值，如果第二信号大于第一信号，则减小暗电流估计值，同时，逻辑和算法功能控制模块按照以下方式调整判决电流阈值和光电流目标值：令调整后的判决电流阈值＝调整前的判决电流阈值+当前的暗电流估计值，令调整后的光电流目标值＝调整前的光电流目标值+当前的暗电流估计值，经过预设时间T反馈调整之后，逻辑和算法功能控制模块将最新的暗电流估计值存储在逻辑和算法功能控制模块中，
逻辑和算法功能控制模块根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光，比较器电路模块根据此时光电流检测器件检测到的光信号与调整后的判决电流阈值，判断集成电路芯片是否处在有光状态，
当光电流检测器件检测到的光信号小于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，继续更新暗电流估计值、判决电流阈值和光电流目标值，
当光电流检测器件检测到的光信号大于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号小于调整后的光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流增加，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号大于调整后的光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流减少，
经过一段时间的反馈调整之后，在有光状态下光电流检测器件输出的光电流与目标电流值接近并在目标电流值附近小幅度波动。
在本发明的一实施例中，该光电流检测器件集成在一集成电路芯片内。
在本发明的一实施例中，该光电流检测器件作为外围器件设置在该集成电路芯片外部，该光电流检测器件所检测到的电流或者电压信号通过该集成电路芯片的引脚发送至该集成电路芯片内。
在本发明的一实施例中，比较器电路模块具有一个比较器，该比较器在不同时隙分别将前置放大电路模块发送的信号与暗电流估计值、判决电流阈值、目标电流值进行比较。
在本发明的一实施例中，比较器电路模块具有两个比较器，其中一个比较器在不同时隙完成两次参考值比较，另外一个比较器完成另外一个参考值的比较。
在本发明的一实施例中，比较器电路模块具有三个比较器，三个比较器分别将前置放大电路模块发送的电流或电压信号与暗电流估计值、判决电流阈值、目标电流值进行比较。
在本发明的一实施例中，对光电流检测器件的暗电流估计值进行初始化时，将暗电流估计值初始化为0。
在本发明的一实施例中，光电流检测器件为光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池或光电耦合器。
本发明提供一种集成的光电开关的自动增益控制方法，该方法应用于第一种自动增益控制电路中，其包括：
S1：对光电流检测器件的暗电流估计值进行初始化，根据初始化的暗电流估计值，为判决电流阈值预设一个初始值，以及预设一发光管驱动电流；
S2：关闭发光管；
S3：光电流检测器件将检测到的光信号转化为电信号并通过前置放大电路模块进行信号转换后发送一第一信号至比较器电路模块，同时，暗电流DAC电路模块根据初始化后的暗电流估计值，生成一个与暗电流估计值相对应的一第二信号并将其发送至比较器电路模块，比较器电路模块比较第一信号、第二信号的大小；
S4：逻辑和算法功能控制模块执行以下操作：如果第二信号小于第一信号，则增加暗电流估计值，如果第二信号大于第一信号，则减小暗电流估计值，同时，令调整后的判决电流阈值＝调整前的判决电流阈值+当前的暗电流估计值，经过预设时间T反馈调整之后，逻辑和算法功能控制模块将最新的暗电流估计值存储在逻辑和算法功能控制模块中；
S5：逻辑和算法功能控制模块根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光；
S6：比较光电流检测器件检测到的光信号与调整后的判决电流阈值的大小；
S7：当光电流检测器件检测到的光信号小于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，继续更新暗电流估计值和判决电流阈值，当光电流检测器件检测到的光信号大于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态，不再继续更新暗电流估计值和判决电流阈值。
本发明提供一种集成的光电开关的自动增益控制方法，该方法应用于第二种自动增益控制电路中，其包括：
S1：为比较器电路模块的光电流目标值预设一个初始值，根据初始化的光电流目标值，为比较器电路模块的判决电流阈值预设一个初始值，判决电流阈值的初始值小于光电流目标值，预设一发光管驱动电流；
S2：根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光；
S3：比较光电流检测器件检测到的光信号与判决电流阈值的大小；
S4：当光电流检测器件检测到的光信号小于判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，当光电流检测器件检测到的光信号大于判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态；
S5：比较前置放大电路模块输出的信号与光电流目标值的大小；
S6：如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号小于光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流增加，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号大于调整后的光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流减少；
S7：经过一段时间的反馈调整之后，在有光状态下光电流检测器件输出的光电流与目标电流值接近并在目标电流值附近小幅度波动。
本发明提供一种集成的光电开关的自动增益控制方法，该方法应用于第三种自动增益控制电路中，其包括：
S1：对光电流检测器件的暗电流估计值进行初始化，根据初始化的暗电流估计值，为比较器电路模块的光电流目标值预设一个初始值，根据初始化的暗电流估计值和光电流目标值，为比较器电路模块的判决电流阈值预设一个初始值，判决电流阈值的初始值小于光电流目标值，预设一发光管驱动电流；
S2：关闭发光管；
S3：光电流检测器件将检测到的光信号转化为电信号并通过前置放大电路模块进行信号转换后发送一第一信号至比较器电路模块，同时，暗电流DAC电路模块根据初始化后的暗电流估计值，生成一个与暗电流估计值相对应的一第二信号并将其发送至比较器电路模块，比较器电路模块比较第一信号、第二信号的大小；
S4：逻辑和算法功能控制模块执行以下操作：如果第二信号小于第一信号，则增加暗电流估计值，如果第二信号大于第一信号，则减小暗电流估计值，同时，令调整后的判决电流阈值＝调整前的判决电流阈值+当前的暗电流估计值，令调整后的光电流目标值＝调整前的光电流目标值+当前的暗电流估计值，经过预设时间T反馈调整之后，逻辑和算法功能控制模块将最新的暗电流估计值存储在逻辑和算法功能控制模块中；
S5：逻辑和算法功能控制模块根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光；
S6：比较光电流检测器件检测到的光信号与调整后的判决电流阈值的大小；
S6：当光电流检测器件检测到的光信号小于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，继续更新暗电流估计值、判决电流阈值和光电流目标值，当光电流检测器件检测到的光信号大于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态；
S7：比较前置放大电路模块输出的信号与调整后的光电流目标值的大小；
S8：如果前置放大电路模块输出的信号小于调整后的光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流增加，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号大于调整后的光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流减少，
S9：经过一段时间的反馈调整之后，在有光状态下光电流检测器件输出的光电流与目标电流值接近并在目标电流值附近小幅度波动。
本发明提供一种槽型光电开关，该槽型光电开关应用上述三种集成的光电开关的自动增益控制电路。
本发明提供一种光纤放大器，该光纤放大器应用上述三种集成的光电开关的自动增益控制电路。
本发明提供一种电子设备，该电子设备通过控制发光二极管发光以检测是否接收到光信号，该电子设备应用上述三种集成的光电开关的自动增益控制电路。
本发明提供的集成的光电开关的自动增益控制电路具有以下有益技术效果：
(1)本发明通过采用较低成本的两个DAC和比较器电路模块，实现了高精度的数字补偿，以较低成本实现了高精度的自动增益控制，因此具备较高的成本性能比。
(2)与传统的数字自动增益控制环路相比，本发明对于光电状态的判决通路中只有比较器电路模块存在，因此避免了数字检测方案中，系统响应时间受限于ADC速度的限制，从而达到极高的响应速度。
(3)本发明创造性的引入了反馈DAC、比较器电路模块以及逻辑和算法功能控制模块，通过使用较小的设计代价实现了较高的整体性能。对光电检测电路中的诸多不利因素进行了补偿，使得光电开管在抗干扰、抗环境波动、抗老化以及抗光电管参数离散性方面的性能有极大的提高，使得整体电路的功耗较小，成本较低，综合性能更优。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种现有的典型的槽型光电检测开关的示意图；
图2A为本发明提供的第一种和第三种集成的光电开关的自动增益控制电路的电路图；
图2B为本发明提供的第二种集成的光电开关的自动增益控制电路的电路图；
图3为本发明一实施例的前置放大电路模块的电路图；
图4为本发明另一实施例的前置放大电路模块的电路图；
图5A～图5C分别为第一～第三种集成的光电开关的自动增益控制电路进行控制的流程图；
图6为本发明的工作时序图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种集成的光电开关的自动增益控制电路、一种集成的光电开关的自动增益控制方法、一种槽型光电开关、一种光纤放大器以及一种电子设备。
第一种集成的光电开关的自动增益控制电路仅包含对暗电流的校准，第二种集成的光电开关的自动增益控制电路仅包含对发光电流的校准，第三种集成的光电开关的自动增益控制电路同时包含对暗电流和发光电流的校准。本发明提供的第一种和第三种集成的光电开关的自动增益控制电路的电路图如图2A所示，本发明提供的第二种集成的光电开关的自动增益控制电路的电路图如图2B所示。
第一种自动增益控制电路(对暗电流进行校准)：
本发明提供一种集成的光电开关的自动增益控制电路，光电开关中具有一光电流检测器件，该集成的光电开关的自动增益控制电路集成在一集成电路芯片内，其包括：前置放大电路模块、比较器电路模块、发光管驱动电路模块、驱动电流DAC电路模块、暗电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块，其中：
前置放大电路模块连接在光电流检测器件与比较器电路模块之间，比较器电路模块进一步与暗电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块连接，逻辑和算法功能控制模块进一步与驱动电流DAC电路模块、暗电流DAC电路模块连接，发光管驱动电路模块连接在驱动电流DAC电路模块与一发光管之间，
前置放大电路模块用于将光电流检测器件所检测到的光电流进行信号转换，信号转换例如包括将光电流进行缓冲放大，生成对应的电流或电压信号；
暗电流DAC电路模块的作用是将逻辑和算法功能控制模块给出的暗电流估计值转换换为对应的电流或电压信号，驱动电流DAC电路模块的作用是将逻辑和算法功能控制模块给出的发光管驱动电流的数值转换为对应的电流或电压信号，
在该集成电路芯片中，也可能设置有一些其它常用的基础模块，例如时钟发生电路、片上基准电压和基准电流源电路，推挽输出电路或者开漏输出驱动电路等，但这些电路模块与本发明的核心内容无关，因此不再赘述。
逻辑和算法功能控制模块的作用是根据比较器电路模块输出的比较值，判断集成电路芯片处于有光还是无光状态，根据前置放大电路模块输出的信号与暗电流估计值之间的大小关系更新暗电流估计值，
比较器电路模块具有一判决电流阈值，比较器电路模块用于将前置放大电路模块输出的信号与暗电流估计值、判决电流阈值进行比较并分别得到比较值，以及将比较值发送至逻辑和算法功能控制模块；
图5A为集成的光电开关的自动增益控制电路进行控制的流程图，如图5A所示，该集成的光电开关的自动增益控制电路进行控制的流程如下：
该集成电路芯片上电后，逻辑和算法功能控制模块执行以下初始化过程：
(1)对光电流检测器件的暗电流估计值进行初始化，
(2)根据初始化的暗电流估计值，为比较器电路模块的判决电流阈值预设一个初始值，
当光电流检测器件为一个光电二极管时，判决是否有光存在的判决电流阈值为50uA～500uA之间。
(3)预设一发光管驱动电流，
该集成的光电开关的自动增益控制电路开始工作时，逻辑和算法功能控制模块控制驱动电流DAC输出的驱动电流为零，此时发光管处于无光状态，光电流检测器件检测到的光信号为环境信号和器件的本底信号，光电流检测器件将检测到的光信号转化为电信号并通过前置放大电路模块进行信号转换后发送一第一信号至比较器电路模块，同时，暗电流DAC电路模块根据初始化后的暗电流估计值，生成一个与暗电流估计值相对应的一第二信号并将其发送至比较器电路模块，比较器电路模块比较第一信号、第二信号的大小，逻辑和算法功能控制模块按照以下方式调整暗电流估计值的大小：如果第二信号小于第一信号，则增加暗电流估计值，如果第二信号大于第一信号，则减小暗电流估计值，同时，逻辑和算法功能控制模块按照以下方式调整判决电流阈值：令调整后的判决电流阈值＝调整前的判决电流阈值+当前的暗电流估计值，经过预设时间T反馈调整之后，逻辑和算法功能控制模块将最新的暗电流估计值存储在逻辑和算法功能控制模块中，
逻辑和算法功能控制模块根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光，比较器电路模块根据此时光电流检测器件检测到的光信号与调整后的判决电流阈值，判断集成电路芯片是否处在有光状态，当光电流检测器件检测到的光信号小于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，继续更新暗电流估计值和判决电流阈值，
逻辑和算法功能控制模块调整暗电流估计值的大小的可以有多种方法实现，例如，可以选择每次增加或减少1，也即对应的DAC的最小LSB，也可以以某一种算法，例如自适应增量控制的方法来对估计值进行调整，也可以使用某种PID算法，也即比例积分差分控制环路来进行调整。因为具体的算法不影响方案本身的有效性，而仅仅是在反馈变化的速度、效率、估计值的过冲特性等方面进行折中。本领域技术人员可以根据具体的应用场景和需求进行合理的选择，因此不再赘述。
以上调整判决电流阈值的方式，其目的是用来抵消光电流检测器件的噪声本地电流变化，或者外界环境中的杂光变化。假设初始的判决电流阈值是100uA，那么如果暗电流估计值是10uA，此时判决电流阈值将调整为110uA。也就是说，发光状态时，光电流检测器件所测得的电流将以新的比较参考值进行比较，在这个新的比较参考值中，由于已经增加了其杂散光和本地电流，因此光电流检测器件的本底电流和环境杂光被抵消掉。
当光电流检测器件检测到的光信号大于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态，不再继续更新暗电流估计值和判决电流阈值。
第二种自动增益控制电路(对发光电流进行校准)：
本发明提供一种集成的光电开关的自动增益控制电路，光电开关中具有一光电流检测器件，该集成的光电开关的自动增益控制电路集成在一集成电路芯片内，其包括：前置放大电路模块、比较器电路模块、发光管驱动电路模块、驱动电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块，其中：
前置放大电路模块连接在光电流检测器件与比较器电路模块之间，比较器电路模块进一步与逻辑和算法功能控制模块连接，逻辑和算法功能控制模块进一步与驱动电流DAC电路模块连接，发光管驱动电路模块连接在驱动电流DAC电路模块与一发光管之间，
前置放大电路模块用于将光电流检测器件所检测到的光电流进行信号转换，信号转换例如包括将光电流进行缓冲放大，生成对应的电流或电压信号；
驱动电流DAC电路模块的作用是将逻辑和算法功能控制模块给出的发光管驱动电流的数值转换为对应的电流或电压信号，
在该集成电路芯片中，也可能设置有一些其它常用的基础模块，例如时钟发生电路、片上基准电压和基准电流源电路，推挽输出电路或者开漏输出驱动电路等，但这些电路模块与本发明的核心内容无关，因此不再赘述。
逻辑和算法功能控制模块的作用是根据比较器电路模块输出的比较值，判断集成电路芯片处于有光还是无光状态，在有光状态时根据前置放大电路模块输出的信号与光电流目标值的大小关系更新发光管驱动电流的大小，
比较器电路模块具有一判决电流阈值和一光电流目标值，比较器电路模块用于将前置放大电路模块输出的信号与判决电流阈值、目标电流值进行比较并分别得到比较值，以及将比较值发送至逻辑和算法功能控制模块；
图5B为集成的光电开关的自动增益控制电路进行控制的流程图，如图5B所示，该集成的光电开关的自动增益控制电路进行控制的流程如下：
该集成电路芯片上电后，逻辑和算法功能控制模块执行以下初始化过程：
(1)为比较器电路模块的光电流目标值预设一个初始值，
(2)根据初始化的光电流目标值，为比较器电路模块的判决电流阈值预设一个初始值，使得光电流目标值为判决电流阈值的1.25～100倍，
当光电流检测器件为一个光电二极管时，判决是否有光存在的判决电流阈值为50uA～500uA之间，不失一般性，假设判决电流阈值为100uA；而光电流目标值则设定为一个与判决电流阈值呈相关比例的值，不失一般性，假设光电流目标值为200uA。
(3)预设一发光管驱动电流，
逻辑和算法功能控制模块根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光，比较器电路模块根据此时光电流检测器件检测到的光信号与判决电流阈值，判断集成电路芯片是否处在有光状态，
当光电流检测器件检测到的光信号小于判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，
当光电流检测器件检测到的光信号大于判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号小于光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流增加，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号大于调整后的光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流减少，
经过一段时间的反馈调整之后，在有光状态下光电流检测器件输出的光电流与目标电流值接近并在目标电流值附近小幅度波动。
经过一段时间的反馈调整之后，在有光状态下光电流检测器件输出的光电流与目标电流值接近并在目标电流值附近小幅度波动。因此集成电路芯片内部即完成了对与光电流检测器件的本地电流和环境杂光的电流的估计和预测。假设发光管因为老化原因，其发光效率缓慢下降，以上调整发光管驱动电流的机制将会随发光管老化而缓慢的增加驱动电流，从而保证光电流检测器件在发光状态下所接收到的信号保持在目标值附近。通过这样的自动补偿方法，可以补偿发光管、光电敏感期间、镜头和光路污染等不利的影响，保证电路的合理阈值和合适的信号水平，从而极大程度上提高了系统的可靠性。
第三种自动增益控制电路(对暗电流和发光电流均进行校准)：
本发明提供一种集成的光电开关的自动增益控制电路，光电开关中具有一光电流检测器件，该集成的光电开关的自动增益控制电路集成在一集成电路芯片内，其包括：前置放大电路模块、比较器电路模块、发光管驱动电路模块、驱动电流DAC电路模块、暗电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块，其中：
前置放大电路模块连接在光电流检测器件与比较器电路模块之间，比较器电路模块进一步与暗电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块连接，逻辑和算法功能控制模块进一步与驱动电流DAC电路模块、暗电流DAC电路模块连接，发光管驱动电路模块连接在驱动电流DAC电路模块与一发光管之间，
前置放大电路模块用于将光电流检测器件所检测到的光电流进行信号转换，信号转换例如包括将光电流进行缓冲放大，生成对应的电流或电压信号；
暗电流DAC电路模块的作用是将逻辑和算法功能控制模块给出的暗电流估计值转换换为对应的电流或电压信号，驱动电流DAC电路模块的作用是将逻辑和算法功能控制模块给出的发光管驱动电流的数值转换为对应的电流或电压信号，
在该集成电路芯片中，也可能设置有一些其它常用的基础模块，例如时钟发生电路、片上基准电压和基准电流源电路，推挽输出电路或者开漏输出驱动电路等，但这些电路模块与本发明的核心内容无关，因此不再赘述。
比较器电路模块具有一判决电流阈值和一光电流目标值，比较器电路模块用于将前置放大电路模块输出的信号与暗电流估计值、判决电流阈值、目标电流值进行比较并分别得到比较值，以及将比较值发送至逻辑和算法功能控制模块；
逻辑和算法功能控制模块的作用是根据比较器电路模块输出的比较值，判断集成电路芯片处于有光还是无光状态，根据前置放大电路模块输出的信号与暗电流估计值之间的大小关系更新暗电流估计值，在有光状态时根据前置放大电路模块输出的信号与光电流目标值的大小关系更新发光管驱动电流的大小，
图5C为集成的光电开关的自动增益控制电路进行控制的流程图，如图5C所示，该集成的光电开关的自动增益控制电路进行控制的流程如下：
该集成电路芯片上电后，逻辑和算法功能控制模块执行以下初始化过程：
(1)对光电流检测器件的暗电流估计值进行初始化，
(2)根据初始化的暗电流估计值，为比较器电路模块的光电流目标值预设一个初始值，
(3)根据初始化的暗电流估计值和光电流目标值，为比较器电路模块的判决电流阈值预设一个初始值，使得光电流目标值为判决电流阈值的1.25～100倍，
当光电流检测器件为一个光电二极管时，判决是否有光存在的判决电流阈值为50uA～500uA之间，不失一般性，假设判决电流阈值为100uA；而光电流目标值则设定为一个与判决电流阈值呈相关比例的值，不失一般性，假设光电流目标值为200uA。
(4)预设一发光管驱动电流，
该集成的光电开关的自动增益控制电路开始工作时，逻辑和算法功能控制模块控制驱动电流DAC输出的驱动电流为零，此时发光管处于无光状态，光电流检测器件检测到的光信号为环境信号和器件的本底信号，光电流检测器件将检测到的光信号转化为电信号并通过前置放大电路模块进行信号转换后发送一第一信号至比较器电路模块，同时，暗电流DAC电路模块根据初始化后的暗电流估计值，生成一个与暗电流估计值相对应的一第二信号并将其发送至比较器电路模块，比较器电路模块比较第一信号、第二信号的大小，逻辑和算法功能控制模块按照以下方式调整暗电流估计值的大小：如果第二信号小于第一信号，则增加暗电流估计值，如果第二信号大于第一信号，则减小暗电流估计值，同时，逻辑和算法功能控制模块按照以下方式调整判决电流阈值和光电流目标值：令调整后的判决电流阈值＝调整前的判决电流阈值+当前的暗电流估计值，令调整后的光电流目标值＝调整前的光电流目标值+当前的暗电流估计值，经过预设时间T反馈调整之后，逻辑和算法功能控制模块将最新的暗电流估计值存储在逻辑和算法功能控制模块中，
逻辑和算法功能控制模块调整暗电流估计值的大小的可以有多种方法实现，例如，可以选择每次增加或减少1，也即对应的DAC的最小LSB，也可以以某一种算法，例如自适应增量控制的方法来对估计值进行调整，也可以使用某种PID算法，也即比例积分差分控制环路来进行调整。因为具体的算法不影响方案本身的有效性，而仅仅是在反馈变化的速度、效率、估计值的过冲特性等方面进行折中。本领域技术人员可以根据具体的应用场景和需求进行合理的选择，因此不再赘述。
以上调整判决电流阈值、光电流目标值的方式，其目的是用来抵消光电流检测器件的噪声本地电流变化，或者外界环境中的杂光变化。假设初始的判决电流阈值和光电流目标值分别是100uA和200uA，那么如果暗电流估计值是10uA，此时判决电流阈值和光电流目标值将分别调整为110uA和210uA。也就是说，发光状态时，光电流检测器件所测得的电流将以新的比较参考值进行比较，在这个新的比较参考值中，由于已经增加了其杂散光和本地电流，因此光电流检测器件的本底电流和环境杂光被抵消掉。
逻辑和算法功能控制模块根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光，比较器电路模块根据此时光电流检测器件检测到的光信号与调整后的判决电流阈值，判断集成电路芯片是否处在有光状态，
当光电流检测器件检测到的光信号小于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，继续更新暗电流估计值、判决电流阈值和光电流目标值，
当光电流检测器件检测到的光信号大于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号小于调整后的光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流增加，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号大于调整后的光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流减少，
经过一段时间的反馈调整之后，在有光状态下光电流检测器件输出的光电流与目标电流值接近并在目标电流值附近小幅度波动。
经过一段时间的反馈调整之后，在有光状态下光电流检测器件输出的光电流与目标电流值接近并在目标电流值附近小幅度波动。因此集成电路芯片内部即完成了对与光电流检测器件的本地电流和环境杂光的电流的估计和预测，并将该预测值以暗电流估计值存储在逻辑和算法功能控制模块中。同时，该暗电流估计值也会经过暗电流DAC电路模块生成一个具体的电流或者电压信号。假设发光管因为老化原因，其发光效率缓慢下降，以上调整发光管驱动电流的机制将会随发光管老化而缓慢的增加驱动电流，从而保证光电流检测器件在发光状态下所接收到的信号保持在目标值附近。通过这样的自动补偿方法，可以补偿发光管、光电敏感期间、镜头和光路污染等不利的影响，保证电路的合理阈值和合适的信号水平，从而极大程度上提高了系统的可靠性。
在本发明的一实施例中，该光电流检测器件集成在一集成电路芯片内。
在本发明的一实施例中，该光电流检测器件作为外围器件设置在该集成电路芯片外部，该光电流检测器件所检测到的电流或者电压信号通过该集成电路芯片的引脚发送至该集成电路芯片内。
在本发明的一实施例中，比较器电路模块具有一个比较器，该比较器在不同时隙分别将前置放大电路模块发送的信号与暗电流估计值、判决电流阈值、目标电流值(三个参考值)进行比较。
在本发明的一实施例中，比较器电路模块具有两个比较器，其中一个比较器在不同时隙完成两次参考值比较，另外一个比较器完成另外一个参考值的比较。
在本发明的一实施例中，比较器电路模块具有三个比较器，三个比较器分别将前置放大电路模块发送的电流或电压信号与暗电流估计值、判决电流阈值、目标电流值进行比较。
在本发明的一实施例中，对光电流检测器件的暗电流估计值进行初始化时，将暗电流估计值初始化为0。
在本发明的一实施例中，光电流检测器件为光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池或光电耦合器。
本发明提供一种集成的光电开关的自动增益控制方法，该方法应用于第一种自动增益控制电路中，其包括：
S1：对光电流检测器件的暗电流估计值进行初始化，根据初始化的暗电流估计值，为判决电流阈值预设一个初始值，以及预设一发光管驱动电流；
S2：关闭发光管；
S3：光电流检测器件将检测到的光信号转化为电信号并通过前置放大电路模块进行信号转换后发送一第一信号至比较器电路模块，同时，暗电流DAC电路模块根据初始化后的暗电流估计值，生成一个与暗电流估计值相对应的一第二信号并将其发送至比较器电路模块，比较器电路模块比较第一信号、第二信号的大小；
S4：逻辑和算法功能控制模块执行以下操作：如果第二信号小于第一信号，则增加暗电流估计值，如果第二信号大于第一信号，则减小暗电流估计值，同时，令调整后的判决电流阈值＝调整前的判决电流阈值+当前的暗电流估计值，经过预设时间T反馈调整之后，逻辑和算法功能控制模块将最新的暗电流估计值存储在逻辑和算法功能控制模块中；
S5：逻辑和算法功能控制模块根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光；
S6：比较光电流检测器件检测到的光信号与调整后的判决电流阈值的大小；
S7：当光电流检测器件检测到的光信号小于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，继续更新暗电流估计值和判决电流阈值，当光电流检测器件检测到的光信号大于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态，不再继续更新暗电流估计值和判决电流阈值。
本发明提供一种集成的光电开关的自动增益控制方法，该方法应用于第二种自动增益控制电路中，其包括：
S1：为比较器电路模块的光电流目标值预设一个初始值，根据初始化的光电流目标值，为比较器电路模块的判决电流阈值预设一个初始值，判决电流阈值的初始值小于光电流目标值，预设一发光管驱动电流；
S2：根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光；
S3：比较光电流检测器件检测到的光信号与判决电流阈值的大小；
S4：当光电流检测器件检测到的光信号小于判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，当光电流检测器件检测到的光信号大于判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态；
S5：比较前置放大电路模块输出的信号与光电流目标值的大小；
S6：如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号小于光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流增加，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号大于调整后的光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流减少；
S7：经过一段时间的反馈调整之后，在有光状态下光电流检测器件输出的光电流与目标电流值接近并在目标电流值附近小幅度波动。
本发明提供一种集成的光电开关的自动增益控制方法，该方法应用于第三种自动增益控制电路中，其包括：
S1：对光电流检测器件的暗电流估计值进行初始化，根据初始化的暗电流估计值，为比较器电路模块的光电流目标值预设一个初始值，根据初始化的暗电流估计值和光电流目标值，为比较器电路模块的判决电流阈值预设一个初始值，判决电流阈值的初始值小于光电流目标值，预设一发光管驱动电流；
S2：关闭发光管；
S3：光电流检测器件将检测到的光信号转化为电信号并通过前置放大电路模块进行信号转换后发送一第一信号至比较器电路模块，同时，暗电流DAC电路模块根据初始化后的暗电流估计值，生成一个与暗电流估计值相对应的一第二信号并将其发送至比较器电路模块，比较器电路模块比较第一信号、第二信号的大小；
S4：逻辑和算法功能控制模块执行以下操作：如果第二信号小于第一信号，则增加暗电流估计值，如果第二信号大于第一信号，则减小暗电流估计值，同时，令调整后的判决电流阈值＝调整前的判决电流阈值+当前的暗电流估计值，令调整后的光电流目标值＝调整前的光电流目标值+当前的暗电流估计值，经过预设时间T反馈调整之后，逻辑和算法功能控制模块将最新的暗电流估计值存储在逻辑和算法功能控制模块中；
S5：逻辑和算法功能控制模块根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光；
S6：比较光电流检测器件检测到的光信号与调整后的判决电流阈值的大小；
S6：当光电流检测器件检测到的光信号小于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，继续更新暗电流估计值、判决电流阈值和光电流目标值，当光电流检测器件检测到的光信号大于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态；
S7：比较前置放大电路模块输出的信号与调整后的光电流目标值的大小；
S8：如果前置放大电路模块输出的信号小于调整后的光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流增加，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号大于调整后的光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流减少，
S9：经过一段时间的反馈调整之后，在有光状态下光电流检测器件输出的光电流与目标电流值接近并在目标电流值附近小幅度波动。
本发明提供一种槽型光电开关，该槽型光电开关应用上述三种集成的光电开关的自动增益控制电路。
本发明提供一种光纤放大器，该光纤放大器应用上述三种集成的光电开关的自动增益控制电路。
本发明提供一种电子设备，该电子设备通过控制发光二极管发光以检测是否接收到光信号，该电子设备应用上述三种集成的光电开关的自动增益控制电路。
图6为本发明的工作时序图，如图6所示，本发明中，对暗电流估计值更新后，可以在当前周期或下一周期更新判决电流阈值、光电流目标值，本发明的电路设计可以保证更新延迟一个或者多个周期的情况下，整体的反馈环路仍将是稳定的。图6中，发光二极管(发光管)周期性的进入发光和无光状态。在无光状态的末期，逻辑和算法功能控制模块从比较器电路模块读入暗电流估计值与前置放大电路模块输出的光电流信号比较的结果，并在后续一段时间内更新暗电流估计值。
逻辑和算法功能控制模块控制发光管驱动电流可以有多种方法实现。例如，可以选择每次增加或减少1，也即对应的DAC的最小LSB，也可以以某一种算法，例如自适应增量控制的方法来对估计值进行调整，也可以使用某种PID算法，也即比例积分差分控制环路来进行调整。因为具体的算法不影响方案本身的有效性，而仅仅是在反馈变化的速度、效率、估计值的过冲特性等方面进行折中。本领域技术人员可以根据具体的应用场景和需求进行合理的选择，因此不再赘述。
图3为本发明一实施例的前置放大电路模块的电路图，该电路通过将运放OPA接成一个跨阻放大器，可以将输入的光电流转换成输出电压。
假设Vref参考电压为零，那么输出电压Vout＝R1×I_Light，也即输出电压为输入光电流I_Light和跨阻R1电阻值的乘积。
在采用了跨阻放大器的电路中，光电流检测器件的所检测到的光电流被转换成电压信号，暗电流DAC电路模块的输出也会是一个与光电流相关的电压比较参考值。
同时，比较器电路模块根据判决电流阈值、目标电流值也输出对应的电压比较参考值。
比较器电路模块将输出电压V_Out与不同的电压比较参考值进行比较。
图4为本发明另一实施例的前置放大电路模块的电路图，该电路通过将运放OPA和晶体管M1构成一个电流缓冲放大器，用来将输入的光电流转换成输出电流。
运放OPA和M1构成的环路使得光电二极管两端的压降恒为Vref。当光电二极管中由于光照或环境热激励导致一个光电流I_Light，电流镜电路生成一个与I_Light成正比的输出电流I_Out。
在采用了上述电流缓冲放大器的电路中，光电流检测器件的所检测到的光电流被转换成电流信号，因此暗电流DAC电路模块的输出也会是一个与光电流相关的电流比较参考值。
同时，比较器电路模块根据判决电流阈值、目标电流值也输出对应的电流比较参考值。
比较器电路模块将输出电流I_Out与不同的电流比较参考值进行比较。
本发明提供的集成的光电开关的自动增益控制电路具有以下有益技术效果：
(1)本发明通过采用较低成本的两个DAC和比较器电路模块，实现了高精度的数字补偿，以较低成本实现了高精度的自动增益控制，因此具备较高的成本性能比。
(2)与传统的数字自动增益控制环路相比，本发明对于光电状态的判决通路中只有比较器电路模块存在，因此避免了数字检测方案中，系统响应时间受限于ADC速度的限制，从而达到极高的响应速度。
(3)本发明创造性的引入了反馈DAC、比较器电路模块以及逻辑和算法功能控制模块，通过使用较小的设计代价实现了较高的整体性能。对光电检测电路中的诸多不利因素进行了补偿，使得光电开管在抗干扰、抗环境波动、抗老化以及抗光电管参数离散性方面的性能有极大的提高，使得整体电路的功耗较小，成本较低，综合性能更优。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (16)
1.一种集成的光电开关的自动增益控制电路，光电开关中具有一光电流检测器件，该集成的光电开关的自动增益控制电路集成在一集成电路芯片内，其特征在于，包括：前置放大电路模块、比较器电路模块、发光管驱动电路模块、驱动电流DAC电路模块、暗电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块，其中：
前置放大电路模块连接在光电流检测器件与比较器电路模块之间，比较器电路模块进一步与暗电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块连接，逻辑和算法功能控制模块进一步与驱动电流DAC电路模块、暗电流DAC电路模块连接，发光管驱动电路模块连接在驱动电流DAC电路模块与一发光管之间，
前置放大电路模块用于将光电流检测器件所检测到的光电流进行信号转换；
比较器电路模块具有一判决电流阈值，比较器电路模块用于将前置放大电路模块输出的信号与暗电流估计值、判决电流阈值进行比较并分别得到比较值，以及将比较值发送至逻辑和算法功能控制模块；
该集成的光电开关的自动增益控制电路进行控制的流程如下：
该集成电路芯片上电后，逻辑和算法功能控制模块执行以下初始化过程：
(1)对光电流检测器件的暗电流估计值进行初始化，
(2)根据初始化的暗电流估计值，为比较器电路模块的判决电流阈值预设一个初始值，
(3)预设一发光管驱动电流，
该集成的光电开关的自动增益控制电路开始工作时，逻辑和算法功能控制模块控制驱动电流DAC输出的驱动电流为零，此时发光管处于无光状态，光电流检测器件检测到的光信号为环境信号和器件的本底信号，光电流检测器件将检测到的光信号转化为电信号并通过前置放大电路模块进行信号转换后发送一第一信号至比较器电路模块，同时，暗电流DAC电路模块根据初始化后的暗电流估计值，生成一个与暗电流估计值相对应的一第二信号并将其发送至比较器电路模块，比较器电路模块比较第一信号、第二信号的大小，逻辑和算法功能控制模块按照以下方式调整暗电流估计值的大小：如果第二信号小于第一信号，则增加暗电流估计值，如果第二信号大于第一信号，则减小暗电流估计值，同时，逻辑和算法功能控制模块按照以下方式调整判决电流阈值：令调整后的判决电流阈值＝调整前的判决电流阈值+当前的暗电流估计值，经过预设时间T反馈调整之后，逻辑和算法功能控制模块将最新的暗电流估计值存储在逻辑和算法功能控制模块中，
逻辑和算法功能控制模块根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光，比较器电路模块根据此时光电流检测器件检测到的光信号与调整后的判决电流阈值，判断集成电路芯片是否处在有光状态，当光电流检测器件检测到的光信号小于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，继续更新暗电流估计值和判决电流阈值，
当光电流检测器件检测到的光信号大于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态，不再继续更新暗电流估计值和判决电流阈值。
2.一种集成的光电开关的自动增益控制电路，光电开关中具有一光电流检测器件，该集成的光电开关的自动增益控制电路集成在一集成电路芯片内，其特征在于，包括：前置放大电路模块、比较器电路模块、发光管驱动电路模块、驱动电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块，其中：
前置放大电路模块连接在光电流检测器件与比较器电路模块之间，比较器电路模块进一步与逻辑和算法功能控制模块连接，逻辑和算法功能控制模块进一步与驱动电流DAC电路模块连接，发光管驱动电路模块连接在驱动电流DAC电路模块与一发光管之间，
前置放大电路模块用于将光电流检测器件所检测到的光电流进行信号转换；
比较器电路模块具有一判决电流阈值和一光电流目标值，比较器电路模块用于将前置放大电路模块输出的信号与判决电流阈值、目标电流值进行比较并分别得到比较值，以及将比较值发送至逻辑和算法功能控制模块；
该集成的光电开关的自动增益控制电路进行控制的流程如下：
该集成电路芯片上电后，逻辑和算法功能控制模块执行以下初始化过程：
(1)为比较器电路模块的光电流目标值预设一个初始值，
(2)根据初始化的光电流目标值，为比较器电路模块的判决电流阈值预设一个初始值，使得光电流目标值为判决电流阈值的1.25～100倍，
(3)预设一发光管驱动电流，
逻辑和算法功能控制模块根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光，比较器电路模块根据此时光电流检测器件检测到的光信号与判决电流阈值，判断集成电路芯片是否处在有光状态，
当光电流检测器件检测到的光信号小于判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，
当光电流检测器件检测到的光信号大于判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号小于光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流增加，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号大于光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流减少，
经过一段时间的反馈调整之后，在有光状态下光电流检测器件输出的光电流与目标电流值接近并在目标电流值附近小幅度波动。
3.一种集成的光电开关的自动增益控制电路，光电开关中具有一光电流检测器件，该集成的光电开关的自动增益控制电路集成在一集成电路芯片内，其特征在于，包括：前置放大电路模块、比较器电路模块、发光管驱动电路模块、驱动电流DAC电路模块、暗电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块，其中：
前置放大电路模块连接在光电流检测器件与比较器电路模块之间，比较器电路模块进一步与暗电流DAC电路模块以及逻辑和算法功能控制模块连接，逻辑和算法功能控制模块进一步与驱动电流DAC电路模块、暗电流DAC电路模块连接，发光管驱动电路模块连接在驱动电流DAC电路模块与一发光管之间，
前置放大电路模块用于将光电流检测器件所检测到的光电流进行信号转换；
比较器电路模块具有一判决电流阈值和一光电流目标值，比较器电路模块用于将前置放大电路模块输出的信号与暗电流估计值、判决电流阈值、目标电流值进行比较并分别得到比较值，以及将比较值发送至逻辑和算法功能控制模块；
该集成的光电开关的自动增益控制电路进行控制的流程如下：
该集成电路芯片上电后，逻辑和算法功能控制模块执行以下初始化过程：
(1)对光电流检测器件的暗电流估计值进行初始化，
(2)根据初始化的暗电流估计值，为比较器电路模块的光电流目标值预设一个初始值，
(3)根据初始化的暗电流估计值和光电流目标值，为比较器电路模块的判决电流阈值预设一个初始值，使得光电流目标值为判决电流阈值的1.25～100倍，
(4)预设一发光管驱动电流，
该集成的光电开关的自动增益控制电路开始工作时，逻辑和算法功能控制模块控制驱动电流DAC输出的驱动电流为零，此时发光管处于无光状态，光电流检测器件检测到的光信号为环境信号和器件的本底信号，光电流检测器件将检测到的光信号转化为电信号并通过前置放大电路模块进行信号转换后发送一第一信号至比较器电路模块，同时，暗电流DAC电路模块根据初始化后的暗电流估计值，生成一个与暗电流估计值相对应的一第二信号并将其发送至比较器电路模块，比较器电路模块比较第一信号、第二信号的大小，逻辑和算法功能控制模块按照以下方式调整暗电流估计值的大小：如果第二信号小于第一信号，则增加暗电流估计值，如果第二信号大于第一信号，则减小暗电流估计值，同时，逻辑和算法功能控制模块按照以下方式调整判决电流阈值和光电流目标值：令调整后的判决电流阈值＝调整前的判决电流阈值+当前的暗电流估计值，令调整后的光电流目标值＝调整前的光电流目标值+当前的暗电流估计值，经过预设时间T反馈调整之后，逻辑和算法功能控制模块将最新的暗电流估计值存储在逻辑和算法功能控制模块中，
逻辑和算法功能控制模块根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光，比较器电路模块根据此时光电流检测器件检测到的光信号与调整后的判决电流阈值，判断集成电路芯片是否处在有光状态，
当光电流检测器件检测到的光信号小于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，继续更新暗电流估计值、判决电流阈值和光电流目标值，
当光电流检测器件检测到的光信号大于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号小于调整后的光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流增加，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号大于调整后的光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流减少，
经过一段时间的反馈调整之后，在有光状态下光电流检测器件输出的光电流与目标电流值接近并在目标电流值附近小幅度波动。
4.根据权利要求3所述的集成的光电开关的自动增益控制电路，其特征在于，该光电流检测器件集成在一集成电路芯片内。
5.根据权利要求3所述的集成的光电开关的自动增益控制电路，其特征在于，该光电流检测器件作为外围器件设置在该集成电路芯片外部，该光电流检测器件所检测到的电流或者电压信号通过该集成电路芯片的引脚发送至该集成电路芯片内。
6.根据权利要求3所述的集成的光电开关的自动增益控制电路，其特征在于，比较器电路模块具有一个比较器，该比较器在不同时隙分别将前置放大电路模块发送的信号与暗电流估计值、判决电流阈值、目标电流值进行比较。
7.根据权利要求3所述的集成的光电开关的自动增益控制电路，其特征在于，比较器电路模块具有两个比较器，其中一个比较器在不同时隙完成两次参考值比较，另外一个比较器完成另外一个参考值的比较。
8.根据权利要求3所述的集成的光电开关的自动增益控制电路，其特征在于，比较器电路模块具有三个比较器，三个比较器分别将前置放大电路模块发送的电流或电压信号与暗电流估计值、判决电流阈值、目标电流值进行比较。
9.根据权利要求1所述的集成的光电开关的自动增益控制电路，其特征在于，对光电流检测器件的暗电流估计值进行初始化时，将暗电流估计值初始化为0。
10.根据权利要求1所述的集成的光电开关的自动增益控制电路，其特征在于，光电流检测器件为光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池或光电耦合器。
11.一种集成的光电开关的自动增益控制方法，该方法应用于权利要求1所述的自动增益控制电路中，其特征在于，包括：
S1：对光电流检测器件的暗电流估计值进行初始化，根据初始化的暗电流估计值，为判决电流阈值预设一个初始值，以及预设一发光管驱动电流；
S2：关闭发光管；
S3：光电流检测器件将检测到的光信号转化为电信号并通过前置放大电路模块进行信号转换后发送一第一信号至比较器电路模块，同时，暗电流DAC电路模块根据初始化后的暗电流估计值，生成一个与暗电流估计值相对应的一第二信号并将其发送至比较器电路模块，比较器电路模块比较第一信号、第二信号的大小；
S4：逻辑和算法功能控制模块执行以下操作：如果第二信号小于第一信号，则增加暗电流估计值，如果第二信号大于第一信号，则减小暗电流估计值，同时，令调整后的判决电流阈值＝调整前的判决电流阈值+当前的暗电流估计值，经过预设时间T反馈调整之后，逻辑和算法功能控制模块将最新的暗电流估计值存储在逻辑和算法功能控制模块中；
S5：逻辑和算法功能控制模块根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光；
S6：比较光电流检测器件检测到的光信号与调整后的判决电流阈值的大小；
S7：当光电流检测器件检测到的光信号小于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，继续更新暗电流估计值和判决电流阈值，当光电流检测器件检测到的光信号大于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态，不再继续更新暗电流估计值和判决电流阈值。
12.一种集成的光电开关的自动增益控制方法，该方法应用于权利要求2所述的自动增益控制电路中，其特征在于，包括：
S1：为比较器电路模块的光电流目标值预设一个初始值，根据初始化的光电流目标值，为比较器电路模块的判决电流阈值预设一个初始值，判决电流阈值的初始值小于光电流目标值，预设一发光管驱动电流；
S2：根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光；
S3：比较光电流检测器件检测到的光信号与判决电流阈值的大小；
S4：当光电流检测器件检测到的光信号小于判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，当光电流检测器件检测到的光信号大于判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态；
S5：比较前置放大电路模块输出的信号与光电流目标值的大小；
S6：如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号小于光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流增加，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号大于光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流减少；
S7：经过一段时间的反馈调整之后，在有光状态下光电流检测器件输出的光电流与目标电流值接近并在目标电流值附近小幅度波动。
13.一种集成的光电开关的自动增益控制方法，该方法应用于权利要求3所述的自动增益控制电路中，其特征在于，包括：
S1：对光电流检测器件的暗电流估计值进行初始化，根据初始化的暗电流估计值，为比较器电路模块的光电流目标值预设一个初始值，根据初始化的暗电流估计值和光电流目标值，为比较器电路模块的判决电流阈值预设一个初始值，判决电流阈值的初始值小于光电流目标值，预设一发光管驱动电流；
S2：关闭发光管；
S3：光电流检测器件将检测到的光信号转化为电信号并通过前置放大电路模块进行信号转换后发送一第一信号至比较器电路模块，同时，暗电流DAC电路模块根据初始化后的暗电流估计值，生成一个与暗电流估计值相对应的一第二信号并将其发送至比较器电路模块，比较器电路模块比较第一信号、第二信号的大小；
S4：逻辑和算法功能控制模块执行以下操作：如果第二信号小于第一信号，则增加暗电流估计值，如果第二信号大于第一信号，则减小暗电流估计值，同时，令调整后的判决电流阈值＝调整前的判决电流阈值+当前的暗电流估计值，令调整后的光电流目标值＝调整前的光电流目标值+当前的暗电流估计值，经过预设时间T反馈调整之后，逻辑和算法功能控制模块将最新的暗电流估计值存储在逻辑和算法功能控制模块中；
S5：逻辑和算法功能控制模块根据预设的发光管驱动电流驱动发光管发光；
S6：比较光电流检测器件检测到的光信号与调整后的判决电流阈值的大小；
S6：当光电流检测器件检测到的光信号小于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于无光状态，继续更新暗电流估计值、判决电流阈值和光电流目标值，当光电流检测器件检测到的光信号大于调整后的判决电流阈值时，则逻辑和算法功能控制模块判断集成电路芯片处于有光状态；
S7：比较前置放大电路模块输出的信号与调整后的光电流目标值的大小；
S8：如果前置放大电路模块输出的信号小于调整后的光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流增加，如果比较器电路模块判断前置放大电路模块输出的信号大于调整后的光电流目标值，逻辑和算法功能控制模块则控制发光管驱动电流减少，
S9：经过一段时间的反馈调整之后，在有光状态下光电流检测器件输出的光电流与目标电流值接近并在目标电流值附近小幅度波动。
14.一种槽型光电开关，其特征在于，该槽型光电开关应用上述权利要求1～3任一项所述的集成的光电开关的自动增益控制电路。
15.一种光纤放大器，其特征在于，该光纤放大器应用上述权利要求1～3任一项所述的集成的光电开关的自动增益控制电路。
16.一种电子设备，其特征在于，该电子设备通过控制发光二极管发光以检测是否接收到光信号，该电子设备应用上述权利要求1～3任一项所述的集成的光电开关的自动增益控制电路。
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