FR3125671A1 - Capteur de lumière ambiante - Google Patents

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Vratislav Michal
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STMicroelectronics Alps SAS
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STMicroelectronics Alps SAS
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    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
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Abstract

Capteur de lumière ambiante La présente description concerne un circuit de lecture d'un capteur de lumière (PD), comprenant : - un montage intégrateur comprenant un amplificateur opérationnel (OA2), un premier condensateur (CINT2), et au moins un circuit (206, 207) adapté à compenser une tension de décalage de l'amplificateur opérationnel (OA2), une première électrode dudit premier condensateur (CINT2) étant reliée à une entrée inverseuse dudit amplificateur opérationnel (OA2), et une deuxième électrode dudit premier condensateur (CINT2) étant relié à une sortie non inverseuse dudit amplificateur opérationnel (OA2) ; et - un circuit de préréglage (204, 205) adapté à recevoir une première tension égale à une tension de réglage (VPRESET) multipliée par un coefficient (K), et à charger ledit premier condensateur (CINT2). Figure pour l'abrégé : Fig. 3

Description

Capteur de lumière ambiante
La présente description concerne de façon générale les dispositifs et systèmes électroniques, et plus particulièrement les dispositifs de mesure. La présente description se rapporte plus particulièrement à un dispositif de mesure de lumière ambiante. Un tel dispositif est généralement composé d'un ou plusieurs capteurs de lumière ambiante et de circuits les accompagnant, comme des circuits de lecture, ou des circuits de calibrage. De façon plus particulière, la description concerne un circuit de lecture d'un capteur de lumière ambiante.
Un capteur de lumière ambiante, ou capteur de luminosité ambiante, est un dispositif électronique ou un composant électronique utilisé pour mesurer la luminosité ou les variations de luminosité d'une source de lumière ambiante à une longueur d'onde donnée. Un capteur de lumière ambiante peut être mis en oeuvre, par exemple, par un phototransistor, une photodiode, et/ou par un circuit à optique intégré (Photonic integrated circuit).
Un capteur de lumière ambiante fait généralement partie d'un dispositif de mesure plus complet, dans lequel il peut être accompagné par un ou plusieurs circuits, comme un circuit de lecture, un circuit de calibrage, etc.
Un dispositif de mesure de lumière ambiante peut être utilisé dans un système électronique à écran pour adapter la luminosité de l'écran en fonction de l'éclairage ambiant, ou pour adapter la colorimétrie de l'écran.
Il serait souhaitable de pouvoir améliorer, au moins en partie, les capteurs de lumière ambiante connus, et, plus particulièrement, les circuits connus accompagnant les capteurs de lumière ambiante.
Il existe un besoin pour des dispositifs de mesure de lumière ambiante plus performants.
Il existe un besoin pour des circuits plus performants accompagnant les capteurs de lumière ambiante dans un dispositif de mesure.
Il existe un besoin pour des circuits de lecture de capteurs de lumière ambiante plus performants.
Il existe un besoin pour des circuits de lecture de capteurs de lumière ambiante plus précis.
Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des circuits de lecture connus de capteurs de lumière ambiante.
Un mode de réalisation prévoit un circuit de lecture d'un capteur de lumière ambiante permettant de compenser l'impédance parasite du capteur de lumière ambiante.
Un mode de réalisation prévoit un circuit de lecture d'un capteur de lumière, comprenant :
- un montage intégrateur comprenant un amplificateur opérationnel, un premier condensateur, et au moins un circuit adapté à compenser une tension de décalage de l'amplificateur opérationnel, une première électrode dudit premier condensateur étant reliée à une entrée inverseuse dudit amplificateur opérationnel, et une deuxième électrode dudit premier condensateur étant reliée à une sortie non inverseuse dudit amplificateur opérationnel ; et
- un circuit de préréglage adapté à recevoir une première tension égale à une tension de réglage multipliée par un coefficient, et à charger ledit premier condensateur.
Selon un mode de réalisation, ledit au moins un circuit adapté à compenser une tension de décalage de l'amplificateur opérationnel, comprend un circuit d'entrée relié à l'entrée inverseuse et à une entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel un circuit de sortie relié à des sorties inverseuse et non inverseuse de l'amplificateur opérationnel.
Selon un mode de réalisation, ledit au moins un circuit adapté à compenser une tension de décalage de l'amplificateur opérationnel est adapté à fournir un signal créneau dont l'amplitude est égale à l'amplitude de la tension de décalage de l'amplificateur opérationnel.
Selon un mode de réalisation, le circuit de préréglage comprend :
- un deuxième condensateur dont la capacité est égale à la capacité du premier condensateur divisée par ledit coefficient ;
- un troisième condensateur dont la capacité est inférieure à la capacité du premier condensateur ; et
- un quatrième condensateur dont la capacité est égale à la capacité du troisième condensateur divisée par ledit coefficient.
Selon un mode de réalisation, les deuxième et quatrième condensateurs sont reliés en parallèle.
Selon un mode de réalisation, une troisième électrode du deuxième condensateur est reliée à un noeud recevant la première tension par un premier interrupteur, et est reliée à un noeud recevant un potentiel de référence par un deuxième interrupteur, et
une quatrième électrode du deuxième condensateur est reliée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel par un troisième interrupteur, et est reliée au noeud recevant le potentiel de référence par un quatrième interrupteur.
Selon un mode de réalisation, ledit troisième condensateur est court-circuité par un cinquième interrupteur, et est relié à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel par un sixième interrupteur.
Selon un mode de réalisation, ledit coefficient est supérieur à zéro.
Selon un mode de réalisation, l'amplificateur opérationnel fonctionne dans un mode de saturation.
Selon un mode de réalisation, le circuit de préréglage comprend une première résistance dont une première borne est reliée au noeud recevant ladite première tension, et une deuxième borne est reliée à une entrée d'une bascule qui oscille entre le noeud recevant le potentiel de référence et l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel, et
une deuxième résistance dont une troisième borne est reliée à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel et une quatrième borne est reliée à la sortie non inverseuse de l'amplificateur opérationnel par l'intermédiaire d'un septième interrupteur.
Selon un mode de réalisation, le coefficient est égal à -1.
Un autre mode de réalisation prévoit un dispositif de mesure de lumière ambiante comprenant un capteur de lumière ambiante et un circuit de lecture décrit précédemment.
Selon un mode de réalisation, le capteur est une photodiode.
Un autre mode de réalisation prévoit un procédé d'utilisation du dispositif décrit précédemment, comprenant les phases successives suivantes : une phase de préréglage du premier condensateur, et une phase d'intégration.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, en outre, une phase de réinitialisation dans laquelle le premier condensateur est déchargé.
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la représente deux schémas électriques équivalents d'un dispositif de mesure de lumière ambiante ;
la représente un graphique illustrant le fonctionnement d'une photodiode ;
la représente, schématiquement et partiellement sous forme de blocs, un mode de réalisation d'un dispositif de mesure de lumière ambiante ;
la représente, schématiquement et partiellement sous forme de blocs, un mode de réalisation plus détaillé du dispositif de mesure de lumière ambiante de la ;
la représente des chronogrammes illustrant une opération du dispositif de la ;
la représente des chronogrammes illustrant plusieurs opérations du dispositif de la ;
la représente de façon plus détaillée une partie du dispositif de la ; et
la représente, schématiquement et partiellement sous forme de blocs, un autre mode de réalisation plus détaillé du dispositif de mesure de lumière ambiante de la .

Claims (15)

  1. Circuit de lecture d'un capteur de lumière (PD), comprenant :
    - un montage intégrateur comprenant un amplificateur opérationnel (OA2), un premier condensateur (CINT2), et au moins un circuit (206, 207) adapté à compenser une tension de décalage de l'amplificateur opérationnel (OA2), une première électrode dudit premier condensateur (CINT2) étant reliée à une entrée inverseuse dudit amplificateur opérationnel (OA2), et une deuxième électrode dudit premier condensateur (CINT2) étant relié à une sortie non inverseuse dudit amplificateur opérationnel (OA2) ; et
    - un circuit de préréglage adapté à recevoir une première tension égale à une tension de réglage (VPRESET) multipliée par un coefficient (K), et à charger ledit premier condensateur (CINT2).
  2. Circuit selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un circuit (206, 207) adapté à compenser une tension de décalage de l'amplificateur opérationnel (OA2), comprend un circuit d'entrée (206) relié à l'entrée inverseuse et à une entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel (OA2) un circuit de sortie (207) relié à des sorties inverseuse et non inverseuse de l'amplificateur opérationnel (OA2).
  3. Circuit selon la revendication 2, dans lequel ledit au moins un circuit (206, 207) adapté à compenser une tension de décalage de l'amplificateur opérationnel (OA2) est adapté à fournir un signal créneau dont l'amplitude est égale à l'amplitude de la tension de décalage de l'amplificateur opérationnel (OA2).
  4. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le circuit de préréglage comprend :
    - un deuxième condensateur (C'INT2) dont la capacité est égale à la capacité du premier condensateur (CINT2) divisée par ledit coefficient (K) ;
    - un troisième condensateur (CAUX) dont la capacité est inférieure à la capacité du premier condensateur (CINT2) ; et
    - un quatrième condensateur (C'AUX) dont la capacité est égale à la capacité du troisième condensateur (CAUX) divisée par ledit coefficient (K).
  5. Circuit selon la revendication 4, dans lequel les deuxième et quatrième condensateurs (C'INT2, C'AUX) sont reliés en parallèle.
  6. Circuit selon la revendication 5, dans lequel une troisième électrode du deuxième condensateur (C'INT2) est reliée à un noeud (A) recevant la première tension par un premier interrupteur (SW1), et est reliée à un noeud recevant un potentiel de référence par un deuxième interrupteur (SW2), et
    une quatrième électrode du deuxième condensateur (C'INT2) est reliée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel (OA2) par un troisième interrupteur (SW3), et est reliée au noeud recevant le potentiel de référence par un quatrième interrupteur (SW4).
  7. Circuit selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel ledit troisième condensateur (CAUX) est court-circuité par un cinquième interrupteur (SW5), et est reliée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel par un sixième interrupteur (SW6).
  8. Circuit selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel ledit coefficient (K) est supérieur à zéro.
  9. Circuit selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel l'amplificateur opérationnel (OA2) fonctionne dans un mode de saturation.
  10. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le circuit de préréglage comprend une première résistance (RPRESET_IN) dont une première borne est reliée au noeud recevant ladite première tension, et une deuxième borne est reliée à une entrée d'une bascule (BR) qui oscille entre le noeud recevant le potentiel de référence et l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel (OA2), et
    une deuxième résistance (RPRESET_FB) dont une troisième borne est reliée à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel (OA2) et une quatrième borne est reliée à la sortie non inverseuse de l'amplificateur opérationnel (OA2) par l'intermédiaire d'un septième interrupteur (SWR).
  11. Circuit selon la revendication 10, dans lequel le coefficient (K) est égal à -1.
  12. Dispositif (200, 300, 400) de mesure de lumière ambiante comprenant un capteur de lumière ambiante (PD) et un circuit de lecture selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
  13. Dispositif selon la revendication 12, dans lequel le capteur est une photodiode (PD).
  14. Procédé d'utilisation du dispositif selon la revendication 12 ou 13, comprenant les phases successives suivantes : une phase de précharge du premier condensateur (CINT2), et une phase d'intégration.
  15. Procédé selon la revendication 14, comprenant, en outre, une phase de réinitialisation dans laquelle le premier condensateur (CINT2) est déchargé.
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EP2851661A1 (fr) * 2013-09-24 2015-03-25 ams AG Agencement de capteur optique et procédé de détection de lumière
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SUZANA DOMINGUES ET AL: "A CMOS THz staring imager with in-pixel electronics", PH.D. RESEARCH IN MICROELECTRONICS AND ELECTRONICS (PRIME), 2011 7TH CONFERENCE ON, IEEE, 3 July 2011 (2011-07-03), pages 81 - 84, XP031907780, ISBN: 978-1-4244-9138-4, DOI: 10.1109/PRIME.2011.5966222 *

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