JP2022134704A - Integration circuit and illumination sensor - Google Patents

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Abstract

To reduce an influence of a noise in an integration circuit.SOLUTION: An integration circuit comprises: an amplifier that includes a first input terminal, a second input terminal, and an output terminal, and generates an output voltage in the output terminal; an integration capacitor that is provided between the first input terminal of the amplifier and the output terminal; a first switch that is provided between a generation source of a detection object current and the first input terminal of the amplifier; a second switch that is connected in parallel to the integration capacitor; a control circuit that controls a state of the first switch and the second switch; and an adjustment circuit that includes a comparator comparing a comparison voltage in accordance with the output voltage with a predetermined determination voltage and an adjustment current generation circuit that generates an adjustment current, and can supply a positive or negative adjustment charge by the adjustment current in accordance with a comparison result of the comparator to the first input terminal of the amplifier.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本開示は、積分回路及び照度センサに関する。 The present disclosure relates to integration circuits and illuminance sensors.

照度センサなどに用いられる積分回路は増幅器及び積分コンデンサ等を含んで構成される。積分回路は、電流発生源にて発生した検出対象電流(例えばフォトダイオードにて発生した光電流)の電荷を積分期間中に積分コンデンサに蓄積し、蓄積電荷に応じた信号を生成する。 An integrating circuit used for an illuminance sensor or the like includes an amplifier, an integrating capacitor, and the like. The integration circuit accumulates the charge of the detection target current (for example, the photocurrent generated by the photodiode) generated by the current generation source in the integration capacitor during the integration period, and generates a signal corresponding to the accumulated charge.

特開2011-4327号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2011-4327

上記の積分回路において増幅器ではノイズが発生する。検出対象電流の大きさによっては、ノイズの影響が大きくなり、所望の信号対雑音比を得難くなる(即ち積分結果の精度が劣化する)。また、検出対象電流の発生源でリーク電流が発生することがある。リーク電流も積分結果の精度劣化要因となる。 Noise occurs in the amplifier in the above integrating circuit. Depending on the magnitude of the current to be detected, the influence of noise increases, making it difficult to obtain a desired signal-to-noise ratio (that is, the precision of the integration result deteriorates). In addition, leakage current may occur at the source of the current to be detected. Leakage current is also a factor that degrades the accuracy of integration results.

本開示は、積分結果の精度向上に寄与する積分回路及び照度センサを提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide an integration circuit and an illuminance sensor that contribute to improving the accuracy of integration results.

本開示に係る積分回路は、第1入力端子、第2入力端子及び出力端子を有し、前記出力端子において出力電圧を生成する増幅器と、前記増幅器の前記第1入力端子と前記出力端子との間に設けられた積分コンデンサと、検出対象電流の発生源と前記増幅器の前記第1入力端子との間に設けられた第1スイッチと、前記積分コンデンサに対して並列接続された第2スイッチと、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの状態を制御する制御回路と、前記出力電圧に応じた対比用電圧を所定の判定電圧と比較する比較器、及び、調整電流を生成する調整電流生成回路を有し、前記比較器の比較結果に応じて前記調整電流による正又は負の調整電荷を前記増幅器の前記第1入力端子に供給可能な調整回路と、を備える構成(第1の構成)である。 An integration circuit according to the present disclosure includes an amplifier that has a first input terminal, a second input terminal, and an output terminal, and generates an output voltage at the output terminal; an integrating capacitor provided between; a first switch provided between a source of current to be detected and the first input terminal of the amplifier; and a second switch connected in parallel to the integrating capacitor. , a control circuit for controlling states of the first switch and the second switch, a comparator for comparing a comparison voltage corresponding to the output voltage with a predetermined judgment voltage, and an adjustment current generation circuit for generating an adjustment current. and an adjustment circuit capable of supplying positive or negative adjustment charge from the adjustment current to the first input terminal of the amplifier according to the comparison result of the comparator (first configuration) be.

上記第1の構成に係る積分回路において、前記調整回路は、前記制御回路により前記第2スイッチがオン状態からオフ状態に切り替えられた後、前記対比用電圧と前記判定電圧との高低関係が第1関係にあるときには前記調整電荷を前記第1入力端子に供給し、前記対比用電圧と前記判定電圧との高低関係が前記第1関係とは逆の第2関係に切り替わると前記第1入力端子への前記調整電荷の供給を停止する構成(第2の構成)であっても良い。 In the integration circuit according to the first configuration, the adjustment circuit adjusts the level relationship between the comparison voltage and the determination voltage to the first level after the control circuit switches the second switch from the ON state to the OFF state. When there is one relationship, the adjustment charge is supplied to the first input terminal, and when the level relationship between the comparison voltage and the determination voltage is switched to the second relationship opposite to the first relationship, the first input terminal. The configuration (second configuration) may be such that the supply of the adjustment charge to is stopped.

上記第2の構成に係る積分回路において、積分期間における前記出力電圧の変化量を検出する検出回路を更に備え、前記制御回路は、前記高低関係の前記第1関係から前記第2関係への切り替わりタイミングから、前記切り替わりタイミングより所定の積分時間が経過したタイミングまでの期間を、前記積分期間に設定する構成(第3の構成)であっても良い。 The integration circuit according to the second configuration further includes a detection circuit that detects the amount of change in the output voltage during the integration period, wherein the control circuit switches the high-low relationship from the first relationship to the second relationship. A configuration (a third configuration) may be employed in which a period from the timing to the timing when a predetermined integration time elapses from the switching timing is set as the integration period.

上記第3の構成に係る積分回路において、前記制御回路は、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチが共にオン状態とされる第1状態より前記第1スイッチがオン状態且つ前記第2スイッチがオフ状態とされる第2状態へと遷移させた後、前記切り替わりタイミングを経て前記切り替わりタイミングから前記積分時間が経過すると、前記第1スイッチをオン状態からオフ状態に切り替える構成(第4の構成)であっても良い。 In the integration circuit according to the third configuration, the control circuit is arranged such that the first switch is turned on and the second switch is turned off from a first state in which both the first switch and the second switch are turned on. A configuration (fourth configuration) in which the first switch is switched from the ON state to the OFF state after the transition to the second state as the state, and after the switching timing has passed and the integration time has elapsed from the switching timing. It can be.

上記第1~第4の構成の何れかに係る積分回路において、前記増幅器の前記出力端子と所定ノードとの間に設けられた追加コンデンサと、所定の基準電位が加わる基準電位端子と前記所定ノードとの間に設けられた、抵抗及び第3スイッチの直列回路と、前記増幅器の前記第1入力端子と前記所定ノードとの間に設けられた第4スイッチと、を更に備える構成(第5の構成)であっても良い。 In the integration circuit according to any one of the first to fourth configurations, an additional capacitor provided between the output terminal of the amplifier and a predetermined node, a reference potential terminal to which a predetermined reference potential is applied, and the predetermined node and a series circuit of a resistor and a third switch provided between and a fourth switch provided between the first input terminal of the amplifier and the predetermined node (fifth configuration).

上記第3又は第4の構成に係る積分回路において、前記増幅器の前記出力端子と所定ノードとの間に設けられた追加コンデンサと、所定の基準電位が加わる基準電位端子と前記所定ノードとの間に設けられた、抵抗及び第3スイッチの直列回路と、前記増幅器の前記第1入力端子と前記所定ノードとの間に設けられた第4スイッチと、を更に備え、前記制御回路は、前記積分期間の開始前から前記第3スイッチをオン状態且つ前記第4スイッチをオフ状態に保ち、その後、前記第1スイッチをオン状態からオフ状態に切り替える際に、前記第3スイッチをオフ状態へ且つ前記第4スイッチをオン状態へ切り替える構成(第6の構成)であっても良い。 In the integration circuit according to the third or fourth configuration, an additional capacitor provided between the output terminal of the amplifier and a predetermined node, and between a reference potential terminal to which a predetermined reference potential is applied and the predetermined node and a fourth switch provided between the first input terminal of the amplifier and the predetermined node, wherein the control circuit controls the integration Keeping the third switch in the ON state and the fourth switch in the OFF state from before the start of the period, and thereafter, when switching the first switch from the ON state to the OFF state, the third switch is turned OFF and the A configuration (sixth configuration) in which the fourth switch is turned on may be employed.

上記第5又は第6の構成に係る積分回路において、前記追加コンデンサの静電容量値は、前記積分コンデンサの静電容量値よりも大きい構成(第7の構成)であっても良い。 In the integration circuit according to the fifth or sixth configuration, the capacitance value of the additional capacitor may be larger than the capacitance value of the integration capacitor (seventh configuration).

上記第1~第7の構成の何れかに係る積分回路において、前記調整電流生成回路は、定電流を発生させる定電流回路と、第1端子及び第2端子を有し且つ複数のコンデンサから成る容量部と、を有し、前記調整電荷の前記第1入力端子への供給区間において、前記第1端子に前記定電流が流れ、前記容量部は、前記第1端子における前記定電流に基づき、前記定電流よりも小さな電流を前記調整電流として前記第2端子に発生させることで前記第2端子を通じ記調整電流による前記調整電荷を前記第1入力端子に供給する構成(第8の構成)であっても良い。 In the integration circuit according to any one of the first to seventh configurations, the adjustment current generation circuit has a constant current circuit that generates a constant current, a first terminal and a second terminal, and is composed of a plurality of capacitors. a capacitance unit, wherein the constant current flows through the first terminal in a period in which the adjustment charge is supplied to the first input terminal, and the capacitance unit is based on the constant current at the first terminal, A configuration (eighth configuration) in which a current smaller than the constant current is generated at the second terminal as the adjustment current, thereby supplying the adjustment charge from the adjustment current to the first input terminal through the second terminal. It can be.

上記第8の構成に係る積分回路において、前記複数のコンデンサは、少なくとも、第1コンデンサ及び前記第1コンデンサよりも小さな静電容量値を有する第2コンデンサを含み、前記第1及び第2コンデンサの各一端は前記第1端子にて共通接続され、前記第1端子に前記定電流が流れるとき、前記定電流に応じた電荷の移動が前記第1及び第2コンデンサに発生し、その電荷の移動に応じた電流が前記調整電流として前記第2端子に発生する構成(第9の構成)であっても良い。 In the integration circuit according to the eighth configuration, the plurality of capacitors includes at least a first capacitor and a second capacitor having a capacitance value smaller than that of the first capacitor, and Each one end is connected in common to the first terminal, and when the constant current flows through the first terminal, movement of electric charge corresponding to the constant current occurs in the first and second capacitors, and the movement of electric charge may be generated at the second terminal as the adjustment current (ninth configuration).

上記第1~第9の構成の何れかに係る積分回路に関し、前記第1スイッチのオン区間において前記増幅器の前記第1入力端子の電位が低下する向きに前記検出対象電流が発生する場合には、前記調整電荷は負の極性を有して、前記調整電流生成回路は、前記調整電荷の前記第1入力端子への供給区間において前記第1入力端子の電位が低下する向きに前記調整電流を発生させ、前記第1スイッチのオン区間において前記増幅器の前記第1入力端子の電位が上昇する向きに前記検出対象電流が発生する場合には、前記調整電荷は正の極性を有して、前記調整電流生成回路は、前記調整電荷の前記第1入力端子への供給区間において前記第1入力端子の電位が上昇する向きに前記調整電流を発生させる構成(第10の構成)であっても良い。 With respect to the integration circuit according to any one of the first to ninth configurations, when the current to be detected is generated in the direction in which the potential of the first input terminal of the amplifier decreases during the ON period of the first switch, , the adjustment charge has a negative polarity, and the adjustment current generation circuit supplies the adjustment current in a direction in which the potential of the first input terminal decreases in a period in which the adjustment charge is supplied to the first input terminal. and when the current to be detected is generated in a direction in which the potential of the first input terminal of the amplifier rises during the ON period of the first switch, the adjustment charge has a positive polarity and the The adjustment current generation circuit may be configured to generate the adjustment current in a direction in which the potential of the first input terminal rises in a period during which the adjustment charge is supplied to the first input terminal (a tenth configuration). .

上記第1~第10の構成の何れかに係る積分回路において、前記調整回路は、前記出力電圧から前記対比用電圧を生成するローパスフィルタを有する構成(第11の構成)であっても良い。 In the integration circuit according to any one of the first to tenth configurations, the adjustment circuit may have a configuration (eleventh configuration) that includes a low-pass filter that generates the comparison voltage from the output voltage.

上記第1~第11の構成の何れかに係る積分回路において、前記検出対象電流の発生源をフォトダイオードとする構成(第12の構成)であっても良い。 In the integrating circuit according to any one of the first to eleventh configurations, a photodiode may be used as the source of the current to be detected (twelfth configuration).

本開示に係る照度センサは、記第1~第12の構成の何れかに係る積分回路と、前記検出対象電流の発生源としてのフォトダイオードと、を備え、前記フォトダイオードは、前記第1スイッチがオン状態であるときに、前記フォトダイオードと前記増幅器の前記第1入力端子との間に、入射光量に応じた前記検出対象電流を発生させる構成(第13の構成)である。 An illuminance sensor according to the present disclosure includes an integrating circuit according to any one of the first to twelfth configurations, and a photodiode as a source of the detection target current, the photodiode being the first switch. is in an ON state, the current to be detected is generated between the photodiode and the first input terminal of the amplifier according to the amount of incident light (a thirteenth configuration).

本開示に係る他の積分回路は、第1入力端子、第2入力端子及び出力端子を有する増幅器と、検出対象電流の発生源と所定ラインとの間に設けられた第1スイッチと、前記増幅器の前記第1入力端子と前記出力端子との間に設けられた第2スイッチと、前記増幅器の前記出力端子と前記所定ラインとの間に設けられた積分コンデンサと、前記所定ラインと前記増幅器の前記第1入力端子との間に設けられたチョッパコンデンサと、前記増幅器の前記第2入力端子の電位とは異なる所定電位を有する所定電位端子と、前記所定ラインと、の間に設けられた第3スイッチと、前記検出対象電流の発生源及び前記第1スイッチ間の接続ノードと、前記所定電位端と、の間に設けられた第4スイッチと、前記第1~第4スイッチの状態を制御する制御回路と、を備える構成(第14の構成)である。 Another integration circuit according to the present disclosure includes an amplifier having a first input terminal, a second input terminal, and an output terminal, a first switch provided between a current source to be detected and a predetermined line, and the amplifier a second switch provided between said first input terminal and said output terminal of said amplifier; an integrating capacitor provided between said output terminal of said amplifier and said predetermined line; A chopper capacitor provided between the first input terminal, a predetermined potential terminal having a predetermined potential different from the potential of the second input terminal of the amplifier, and the predetermined line. A fourth switch provided between three switches, a connection node between the source of the current to be detected and the first switch, and the predetermined potential terminal, and controls states of the first to fourth switches. and a control circuit for performing the above (fourteenth configuration).

上記第14の構成の何れかに係る積分回路において、前記制御回路は、前記第1スイッチがオフ且つ前記第2~第4スイッチがオンである状態を起点に、前記第3スイッチをターンオフし且つ前記第2スイッチをターンオフしてから、前記第4スイッチをターンオフし且つ前記第1スイッチをターンオンする構成(第15の構成)であっても良い。 In the integration circuit according to any one of the fourteenth configurations, the control circuit turns off the third switch starting from a state in which the first switch is off and the second to fourth switches are on, and After turning off the second switch, the fourth switch may be turned off and the first switch may be turned on (a fifteenth configuration).

上記第15の構成の何れかに係る積分回路において、前記制御回路は、前記第1スイッチがオフ且つ前記第2~第4スイッチがオンである前記状態を起点に、前記第3スイッチをターンオフしてから前記第2スイッチをターンオフし、その後、前記第4スイッチをターンオフしてから前記第1スイッチをターンオンする構成(第16の構成)であっても良い。 In the integration circuit according to any one of the fifteenth configurations, the control circuit turns off the third switch starting from the state in which the first switch is off and the second to fourth switches are on. After that, the second switch is turned off, and after that, the fourth switch is turned off, and then the first switch is turned on (a sixteenth configuration).

上記第15又は第16の構成の何れかに係る積分回路において、積分期間における前記増幅器の出力端子からの出力電圧に基づき前記積分期間における前記検出対象電流の積分値を検出する検出回路を更に備え、前記制御回路は、前記第1スイッチのオン期間において前記積分期間を設定する構成(第17の構成)であっても良い。 The integration circuit according to any one of the fifteenth and sixteenth configurations above further includes a detection circuit for detecting an integrated value of the current to be detected during the integration period based on the output voltage from the output terminal of the amplifier during the integration period. The control circuit may be configured to set the integration period during the ON period of the first switch (17th configuration).

上記第14~第17の構成の何れかに係る積分回路において、前記検出対象電流の発生源は、前記第1スイッチと前記所定電位端子との間に設けられる構成(第18の構成)であっても良い。 In the integration circuit according to any one of the fourteenth to seventeenth configurations, the generation source of the current to be detected is provided between the first switch and the predetermined potential terminal (eighteenth configuration). can be

本開示に係る他の照度センサは、上記第14~第18の構成の何れかに係る積分回路と、前記検出対象電流の発生源としてのフォトダイオードと、を備える構成(第19の構成)である。 Another illuminance sensor according to the present disclosure includes an integration circuit according to any one of the fourteenth to eighteenth configurations, and a photodiode as a generation source of the current to be detected (nineteenth configuration). be.

本開示によれば、積分結果の精度向上に寄与する積分回路及び照度センサを提供することが可能となる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an integrating circuit and an illuminance sensor that contribute to improving the accuracy of integration results.

本開示の実施形態の基本構成に係る照度センサの構成図である。1 is a configuration diagram of an illuminance sensor according to the basic configuration of an embodiment of the present disclosure; FIG. 図1の照度センサにおいて、フォトダイオードの第1接続態様が採用されたときの構成図である。2 is a configuration diagram when a first connection mode of photodiodes is adopted in the illuminance sensor of FIG. 1; FIG. 図1の照度センサにおいて、フォトダイオードの第2接続態様が採用されたときの構成図である。2 is a configuration diagram when a second connection mode of photodiodes is adopted in the illuminance sensor of FIG. 1. FIG. 基本構成に係る照度センサについて、増幅器の出力信号を簡略化して示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a simplified output signal of an amplifier in the illuminance sensor according to the basic configuration; 基本構成に係る照度センサについて、参考例に係る波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram according to a reference example of an illuminance sensor according to a basic configuration; 本開示の第1実施形態に属する実施例EX1_Aに係り、照度センサの構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of an illuminance sensor according to Example EX1_A belonging to the first embodiment of the present disclosure; 本開示の第1実施形態に属する実施例EX1_Aに係り、調整回路の動作を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of an adjustment circuit according to example EX1_A belonging to the first embodiment of the present disclosure; 本開示の第1実施形態に属する実施例EX1_Aに係り、各スイッチの状態と増幅器の出力波形とを示す図である(第1ケース)。FIG. 10 is a diagram showing the state of each switch and the output waveform of an amplifier (first case) according to Example EX1_A belonging to the first embodiment of the present disclosure; 本開示の第1実施形態に属する実施例EX1_Aに係り、各スイッチの状態と増幅器の出力波形とを示す図である(第2ケース)。FIG. 10 is a diagram showing the state of each switch and the output waveform of an amplifier (second case) according to example EX1_A belonging to the first embodiment of the present disclosure; 本開示の第1実施形態に属する実施例EX1_Aに係り、図8の波形(第1ケース)と図9の波形(第2ケース)を対比するための図である。FIG. 10 is a diagram for comparing the waveform of FIG. 8 (first case) and the waveform of FIG. 9 (second case) according to example EX1_A belonging to the first embodiment of the present disclosure; 積分終了時のノイズの影響を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the influence of noise at the end of integration; 本開示の第1実施形態に属する実施例EX1_Bに係り、照度センサの構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of an illuminance sensor according to Example EX1_B belonging to the first embodiment of the present disclosure; 本開示の第1実施形態に属する実施例EX1_Bに係り、積分期間と各スイッチの状態との関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the integration period and the state of each switch, according to Example EX1_B belonging to the first embodiment of the present disclosure; 本開示の第1実施形態に属する実施例EX1_Bに係り、積分期間の終了時近辺の各スイッチの状態と増幅器の出力波形とを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the state of each switch and the output waveform of the amplifier near the end of the integration period, according to example EX1_B belonging to the first embodiment of the present disclosure; 本開示の第1実施形態に属する実施例EX1_Cに係り、調整電流生成回路の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of an adjustment current generation circuit according to Example EX1_C belonging to the first embodiment of the present disclosure; 図15の調整電流生成回路の動作説明図である。FIG. 16 is an operation explanatory diagram of the adjustment current generation circuit of FIG. 15; 本開示の第1実施形態に属する実施例EX1_Dに係り、図6の照度センサの変形構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a modified configuration of the illuminance sensor of FIG. 6, according to example EX1_D belonging to the first embodiment of the present disclosure; 本開示の第1実施形態に属する実施例EX1_Dに係り、図12の照度センサの変形構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a modified configuration of the illuminance sensor of FIG. 12, according to example EX1_D belonging to the first embodiment of the present disclosure; 本開示の第1実施形態に属する実施例EX1_Dに係り、図17又は図18の照度センサにおける各スイッチの状態と増幅器の出力波形とを示す図である。FIG. 19 is a diagram showing the state of each switch and the output waveform of the amplifier in the illuminance sensor of FIG. 17 or 18, relating to Example EX1_D belonging to the first embodiment of the present disclosure; 本開示の第1実施形態に属する実施例EX1_Fに係り、スマートフォンの外観図である。FIG. 10 is an external view of a smartphone according to Example EX1_F belonging to the first embodiment of the present disclosure; 本開示の第2実施形態にて参照される、比較例に係る照度センサの構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of an illuminance sensor according to a comparative example, which is referred to in the second embodiment of the present disclosure; 比較例に係る照度センサの動作説明図である。FIG. 10 is an operation explanatory diagram of an illuminance sensor according to a comparative example; 本開示の第2実施形態に属する実施例EX2_Aに係り、照度センサの構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of an illuminance sensor according to example EX2_A belonging to the second embodiment of the present disclosure; 本開示の第2実施形態に属する実施例EX2_Aに係り、照度センサ内の各スイッチの状態遷移図である。FIG. 10 is a state transition diagram of each switch in an illuminance sensor, according to example EX2_A belonging to the second embodiment of the present disclosure. 本開示の第2実施形態に属する実施例EX2_Bに係り、照度センサの構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of an illuminance sensor according to example EX2_B belonging to the second embodiment of the present disclosure; 本開示の第2実施形態に属する実施例EX2_Bに係り、照度センサにおける積分動作のタイミングチャートである。FIG. 10 is a timing chart of integration operation in an illuminance sensor according to example EX2_B belonging to the second embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の第3実施形態に係る照度センサの構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of an illuminance sensor according to a third embodiment of the present disclosure;

以下、本開示の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、素子又は部位等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、素子又は部位等の名称を省略又は略記することがある。例えば、後述の“13”によって参照される積分コンデンサは(図1参照)、積分コンデンサ13と表記されることもあるし、コンデンサ13と略記されることもあり得るが、それらは全て同じものを指す。 Hereinafter, examples of embodiments of the present disclosure will be specifically described with reference to the drawings. In each figure referred to, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions of the same parts are omitted in principle. In this specification, for simplification of description, by describing symbols or codes that refer to information, signals, physical quantities, elements or parts, etc., information, signals, physical quantities, elements or parts corresponding to the symbols or codes are used. etc. may be omitted or abbreviated. For example, the integrating capacitor referenced by "13" below (see FIG. 1) may be written as integrating capacitor 13 or abbreviated as capacitor 13, but they are all the same. Point.

まず、本開示の実施形態の記述にて用いられる幾つかの用語について説明を設ける。ラインとは電気信号が伝播又は印加される配線を指す。グランドは基準となる0V(ゼロボルト)の電位を有する。0Vの電位をグランド電位と称することもある。本開示の実施形態において、特に基準を設けずに示される電圧は、グランドから見た電位を表す。 First, an explanation is provided for some terms used in describing embodiments of the present disclosure. Lines refer to wires through which electrical signals are propagated or applied. The ground has a reference potential of 0V (zero volts). A potential of 0 V is sometimes referred to as a ground potential. In embodiments of the present disclosure, voltages shown without specific reference represent potentials as seen from ground.

後述される任意のスイッチを、1以上のMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)にて構成することができる。任意のスイッチは、第1及び第2端子並びに制御端子を有し、制御端子に加わる制御信号に応じてオン状態又はオフ状態となる。任意のスイッチの第1端子及び第2端子の内、一方は当該スイッチの一端と称されることがあり、他方は当該スイッチの他端と称されることがある。或る注目したスイッチがオン状態であるとき、当該注目したスイッチの第1及び第2端子間は導通状態となり、当該注目したスイッチを介した信号伝搬(電荷の移動)が可能となる。或る注目したスイッチがオフ状態であるとき、当該注目したスイッチの第1及び第2端子間は非導通状態(遮断状態)となり、当該注目したスイッチを介した信号伝搬(電荷の移動)は不能となる。以下、任意のスイッチについて、スイッチがオン状態となっている期間をオン区間と称することがあり、スイッチがオフ状態となっている期間をオフ区間と称することがある。また、任意のスイッチについて、オフ状態からオン状態への切り替わりをターンオンと表現することがあり、オン状態からオフ状態への切り替わりをターンオフと表現することがある。また、スイッチがターンオンされるタイミングをターンオンタイミングと称することがあり、スイッチがターンオフされるタイミングをターンオフタイミングと称することがある。 Any switch to be described later can be composed of one or more MOSFETs (metal-oxide-semiconductor field-effect transistors). Any switch has first and second terminals and a control terminal and is turned on or off depending on a control signal applied to the control terminal. One of the first and second terminals of any switch may be referred to as one end of the switch and the other as the other end of the switch. When a switch of interest is in an ON state, there is conduction between the first and second terminals of the switch of interest, allowing signal propagation (transfer of charge) through the switch of interest. When a certain switch of interest is in an off state, the first and second terminals of the switch of interest are in a non-conducting state (blocking state), and signal propagation (transfer of charge) through the switch of interest is disabled. becomes. Hereinafter, with respect to any switch, the period during which the switch is in an ON state may be referred to as an ON period, and the period during which the switch is in an OFF state may be referred to as an OFF period. Also, for any switch, switching from an off state to an on state may be expressed as turn-on, and switching from an on state to an off state may be expressed as turn-off. Also, the timing at which the switch is turned on is sometimes referred to as turn-on timing, and the timing at which the switch is turned off is sometimes referred to as turn-off timing.

<<第1実施形態>>
本開示に係る第1実施形態を説明する。図1に基本構成を有する照度センサである照度センサ1の構成を示す。照度センサ1は、フォトダイオード11、増幅器(演算増幅器)12、積分コンデンサ13、制御回路14及び検出回路15と、スイッチSW1及びSW2と、基準電位端子31及び32を備える。基準電位端子31及び32には、共通して所定の直流電位を有する基準電位Vrefが加わる。基準電位Vrefは正の直流電位を有する。尚、基準電位を基準電圧と読み替えても良い。基準電位端子31及び32は共通の端子であると解しても良い。
<<First Embodiment>>
A first embodiment according to the present disclosure will be described. FIG. 1 shows the configuration of an illuminance sensor 1, which is an illuminance sensor having a basic configuration. The illuminance sensor 1 includes a photodiode 11, an amplifier (operational amplifier) 12, an integrating capacitor 13, a control circuit 14, a detection circuit 15, switches SW1 and SW2, and reference potential terminals 31 and 32. A reference potential Vref having a predetermined DC potential is commonly applied to the reference potential terminals 31 and 32 . The reference potential Vref has a positive DC potential. Note that the reference potential may be replaced with the reference voltage. It may be understood that the reference potential terminals 31 and 32 are common terminals.

フォトダイオード11は入射光量に応じた光電流Ipを発生する(図1において光電流Ipを図示せず)。入射光量とは、フォトダイオード11へ入射する光の光量であると共に、照度センサ1へ入射する光の光量でもある。 The photodiode 11 generates a photocurrent Ip corresponding to the amount of incident light (the photocurrent Ip is not shown in FIG. 1). The amount of incident light is the amount of light incident on the photodiode 11 and also the amount of light incident on the illuminance sensor 1 .

スイッチSW1及びSW2はアナログ信号の伝搬が可能なスイッチ(バススイッチ)である。制御回路14は、スイッチSW1及びSW2の制御端子に対して制御信号CNT1及びCNT2を供給することにより、スイッチSW1及びSW2の状態(オン/オフ状態)を個別に制御する。 The switches SW1 and SW2 are switches (bus switches) capable of propagating analog signals. The control circuit 14 individually controls the states (on/off states) of the switches SW1 and SW2 by supplying control signals CNT1 and CNT2 to the control terminals of the switches SW1 and SW2.

増幅器12は、反転入力端子、非反転入力端子及び出力端子を有する。増幅器12の非反転入力端子は基準電位端子32に接続される。このため、増幅器12の非反転入力端子には基準電位Vrefが加わる。積分コンデンサ13は増幅器12の反転入力端子と増幅器12の出力端子との間に設けられ、積分コンデンサ13に対してスイッチSW2が並列接続される。より具体的には、積分コンデンサ13の一端とスイッチSW2の一端と増幅器12の反転入力端子とは入力ラインLN1にて共通接続され、積分コンデンサ13の他端とスイッチSW2の他端と増幅器12の出力端子とは出力ラインLN2にて共通接続される。増幅器12の出力端子から増幅器12の出力電圧Voutが出力される。換言すれば、増幅器12は自身の出力端子において出力電圧Voutを生成する。 Amplifier 12 has an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal. The non-inverting input terminal of amplifier 12 is connected to reference potential terminal 32 . Therefore, the reference potential Vref is applied to the non-inverting input terminal of the amplifier 12 . The integration capacitor 13 is provided between the inverting input terminal of the amplifier 12 and the output terminal of the amplifier 12, and the switch SW2 is connected in parallel to the integration capacitor 13. FIG. More specifically, one end of the integrating capacitor 13, one end of the switch SW2, and the inverting input terminal of the amplifier 12 are commonly connected by an input line LN1, and the other end of the integrating capacitor 13, the other end of the switch SW2, and the other end of the amplifier 12 are connected. The output terminal is commonly connected to the output line LN2. An output voltage Vout of the amplifier 12 is output from the output terminal of the amplifier 12 . In other words, amplifier 12 produces an output voltage Vout at its output terminal.

検出回路15は、出力電圧Voutに応じて、照度センサ1の検出対象である照度を検出し、照度の検出結果を表す照度センス信号Soutを生成及び出力する。照度センサ1の検出対象である照度は、フォトダイオード11の入射光量に比例する物理量である。 The detection circuit 15 detects the illuminance, which is the detection target of the illuminance sensor 1, according to the output voltage Vout, and generates and outputs an illuminance sense signal Sout representing the illuminance detection result. The illuminance to be detected by the illuminance sensor 1 is a physical quantity proportional to the amount of light incident on the photodiode 11 .

入力ラインLN1とフォトダイオード11との間にスイッチSW1が設けられる。フォトダイオード11の接続態様として第1接続態様と第2接続態様がある。 A switch SW1 is provided between the input line LN1 and the photodiode 11 . As the connection mode of the photodiode 11, there are a first connection mode and a second connection mode.

図2の照度センサ1Aは、フォトダイオード11にて第1接続態様が採用されたときの照度センサ1である。第1接続態様では、フォトダイオード11のアノードが基準電位端子31に接続され、フォトダイオード11のカソードがスイッチSW1の一端に接続され、スイッチSW1の他端が入力ラインLN1に接続される。 The illuminance sensor 1A in FIG. 2 is the illuminance sensor 1 when the photodiode 11 adopts the first connection mode. In the first connection mode, the anode of the photodiode 11 is connected to the reference potential terminal 31, the cathode of the photodiode 11 is connected to one end of the switch SW1, and the other end of the switch SW1 is connected to the input line LN1.

図3の照度センサ1Bは、フォトダイオード11にて第2接続態様が採用されたときの照度センサ1である。第2接続態様では、フォトダイオード11のカソードが基準電位端子31に接続され、フォトダイオード11のアノードがスイッチSW1の一端に接続され、スイッチSW1の他端が入力ラインLN1に接続される。 The illuminance sensor 1B in FIG. 3 is the illuminance sensor 1 when the photodiode 11 adopts the second connection mode. In the second connection mode, the cathode of photodiode 11 is connected to reference potential terminal 31, the anode of photodiode 11 is connected to one end of switch SW1, and the other end of switch SW1 is connected to input line LN1.

フォトダイオード11により発生される光電流Ipの向きは、フォトダイオード11のカソードからアノードに向かう向きである。従って、第1接続態様では、スイッチSW1のオン区間において入力ラインLN1からスイッチSW1を通じフォトダイオード11に向かう向きに光電流Ip(正の電荷)が流れる(即ち、スイッチSW1のオン区間において増幅器12の反転入力端子の電位が低下する向きに光電流Ipが発生する)。故に、第1接続態様において、スイッチSW1がオン且つスイッチSW2がオフであれば、光電流Ipと増幅器12の働きにより出力電圧Voutが時間経過と共に上昇してゆく。逆に、第2接続態様では、スイッチSW1のオン区間においてフォトダイオード11からスイッチSW1を通じ入力ラインLN1に向かう向きに光電流Ip(正の電荷)が流れる(即ち、スイッチSW1のオン区間において増幅器12の反転入力端子の電位が上昇する向きに光電流Ipが発生する)。故に、第2接続態様において、スイッチSW1がオン且つスイッチSW2がオフであれば、光電流Ipと増幅器12の働きにより出力電圧Voutが時間経過と共に低下してゆく。 The direction of the photocurrent Ip generated by the photodiode 11 is from the cathode to the anode of the photodiode 11 . Therefore, in the first connection mode, the photocurrent Ip (positive charge) flows from the input line LN1 through the switch SW1 toward the photodiode 11 during the ON period of the switch SW1 (that is, the positive charge of the amplifier 12 during the ON period of the switch SW1). A photocurrent Ip is generated in the direction in which the potential of the inverting input terminal decreases). Therefore, in the first connection mode, if the switch SW1 is on and the switch SW2 is off, the photocurrent Ip and the action of the amplifier 12 increase the output voltage Vout over time. Conversely, in the second connection mode, the photocurrent Ip (positive charge) flows from the photodiode 11 through the switch SW1 in the ON period of the switch SW1 toward the input line LN1 (that is, the amplifier 12 in the ON period of the switch SW1). A photocurrent Ip is generated in the direction in which the potential of the inverting input terminal of is increased). Therefore, in the second connection mode, if the switch SW1 is on and the switch SW2 is off, the photocurrent Ip and the action of the amplifier 12 cause the output voltage Vout to decrease over time.

検出回路15は、スイッチSW2のターンオフを経て始まる積分期間中の出力電圧Voutの変化量を検出し、その検出変化量に基づき照度を検出する。検出された照度の大きさを示す信号が照度センス信号Soutとして生成及び出力される。積分期間中の出力電圧Voutの変化量が大きいほど照度の検出値は大きく、積分期間中の出力電圧Voutの変化量が小さいほど照度の検出値は小さい。 The detection circuit 15 detects the amount of change in the output voltage Vout during the integration period starting after the switch SW2 is turned off, and detects the illuminance based on the detected amount of change. A signal indicating the magnitude of the detected illuminance is generated and output as the illuminance sense signal Sout. The larger the amount of change in the output voltage Vout during the integration period, the larger the illuminance detection value, and the smaller the amount of change in the output voltage Vout during the integration period, the smaller the illuminance detection value.

[参考例]
図4を参照して参考例に係る動作を説明する。参考例では、図2に示す照度センサ1Aそのものが用いられる。参考例では、スイッチSW1及びSW2が共にオンとされる初期状態を起点に、スイッチSW1をオンに維持したままスイッチSW2をターンオフし、その後、一定の積分時間が経過すると、スイッチSW1をターンオフする。参考例では、スイッチSW2のターンオフタイミングからスイッチSW1のターンオフタイミングまでの期間が積分期間であり、積分期間中の出力電圧Voutの変化量(図4のΔVoutに相当)に基づき照度が検出される。
[Reference example]
The operation according to the reference example will be described with reference to FIG. In the reference example, the illuminance sensor 1A itself shown in FIG. 2 is used. In the reference example, starting from an initial state in which both the switches SW1 and SW2 are turned on, the switch SW2 is turned off while keeping the switch SW1 on, and after a certain integration time has elapsed, the switch SW1 is turned off. In the reference example, the period from the turn-off timing of the switch SW2 to the turn-off timing of the switch SW1 is the integration period, and the illuminance is detected based on the amount of change in the output voltage Vout (corresponding to ΔVout in FIG. 4) during the integration period.

即ち、照度センサ1Aにおいて、増幅器12及び積分コンデンサ13並びにスイッチSW1及びSW2を有する積分回路が構成される。そして、まず、スイッチSW1をオンとしつつスイッチSW2がオンとされる期間において積分コンデンサ13の蓄積電荷が放電されることで積分回路の出力電圧値(出力電圧Voutの値)が初期化される。その後、スイッチSW1をオンに維持したままスイッチSW2がターンオフされると、フォトダイオード11で発生した光電流Ipによる電荷が積分コンデンサ13にて蓄積されてゆく。積分期間における積分コンデンサ13の蓄積電荷量に応じた出力電圧Voutにより、照度を検出できる。 That is, the illuminance sensor 1A constitutes an integrating circuit having an amplifier 12, an integrating capacitor 13, and switches SW1 and SW2. First, the output voltage value (the value of the output voltage Vout) of the integration circuit is initialized by discharging the charge accumulated in the integration capacitor 13 during the period in which the switch SW2 is turned on while the switch SW1 is turned on. After that, when the switch SW2 is turned off while the switch SW1 is kept on, the charge due to the photocurrent Ip generated in the photodiode 11 is accumulated in the integrating capacitor 13. FIG. The illuminance can be detected from the output voltage Vout corresponding to the amount of charge accumulated in the integration capacitor 13 during the integration period.

図4では、出力電圧Voutの波形を簡素化して示しており、実際には増幅器12での発生ノイズに由来するノイズが出力電圧Voutに重畳する。増幅器12の発生ノイズは入力換算雑音で表すことができ、今、入力換算雑音が増幅器12の反転入力端子への入力信号に重畳されると考える。また入力換算雑音の大きさの最大値をΔVNOISEで表す。そうすると、スイッチSW2のターンオフタイミングにおける増幅器12の入力換算雑音は、“+ΔVNOISE”から“-ΔVNOISE”までの範囲で不定である。 In FIG. 4, the waveform of the output voltage Vout is shown in a simplified form, and in reality noise originating from the noise generated in the amplifier 12 is superimposed on the output voltage Vout. The noise generated by the amplifier 12 can be represented by the input-equivalent noise, and now it is assumed that the input-equivalent noise is superimposed on the input signal to the inverting input terminal of the amplifier 12 . ΔV NOISE represents the maximum value of input-equivalent noise. Then, the input conversion noise of the amplifier 12 at the turn-off timing of the switch SW2 is indefinite in the range from "+ΔV NOISE " to "-ΔV NOISE ".

図5(a)において、破線波形910は、第1ケースにおける照度センサ1Aの出力電圧Voutの波形を表す。実線波形910LPFは、波形910にローパスフィルタ処理をかけて得られる波形を表す。第1ケースは、スイッチSW2のターンオフタイミングにおける増幅器12の入力換算雑音が“+ΔVNOISE”であるケースである。図5(b)において、破線波形920は、第2ケースにおける照度センサ1Aの出力電圧Voutの波形を表す。実線波形920LPFは、波形920にローパスフィルタ処理をかけて得られる波形を表す。第2ケースは、スイッチSW2のターンオフタイミングにおける増幅器12の入力換算雑音が“-ΔVNOISE”であるケースである。図5(c)に、波形910、920、910LPF及び920LPFを重ね合わせて示す。 In FIG. 5A, a dashed waveform 910 represents the waveform of the output voltage Vout of the illuminance sensor 1A in the first case. The solid waveform 910 LPF represents the waveform obtained by low-pass filtering waveform 910 . The first case is a case where the input conversion noise of the amplifier 12 at the turn-off timing of the switch SW2 is "+ΔV NOISE ". In FIG. 5B, a dashed waveform 920 represents the waveform of the output voltage Vout of the illuminance sensor 1A in the second case. Solid waveform 920 LPF represents the waveform obtained by low-pass filtering waveform 920 . The second case is a case where the input conversion noise of the amplifier 12 at the turn-off timing of the switch SW2 is "-ΔV NOISE ". FIG. 5(c) shows waveforms 910, 920, 910 LPF and 920 LPF superimposed.

第1ケースでは “+ΔVNOISE”の入力換算雑雑音により、スイッチSW2のターンオフ直後において出力電圧Voutが急峻に低下し、その後に光電流Ipに由来して出力電圧Voutが徐々に上昇してゆく。第2ケースでは “-ΔVNOISE”の入力換算雑雑音により、スイッチSW2のターンオフ直後において出力電圧Voutが急峻に上昇し、その後に光電流Ipに由来して出力電圧Voutが徐々に上昇してゆく。即ち、入力換算雑雑音がゲイン(C1/C2)にて増幅され、積分期間の開始直後における出力電圧Voutに(C1/C2)とΔVNOISEとに比例する差が第1及び第2ケース間で生じる。ここで、C1は、フォトダイオード11のアノード及びカソード間に形成される寄生容量の静電容量値を表し、C2は、積分コンデンサ13の静電容量値を表す。 In the first case, due to input conversion noise of “+ΔV NOISE ”, the output voltage Vout sharply drops immediately after the switch SW2 is turned off, and thereafter the output voltage Vout gradually rises due to the photocurrent Ip. In the second case, the output voltage Vout sharply rises immediately after the switch SW2 is turned off due to input conversion noise of “−ΔV NOISE ”, and then the output voltage Vout gradually rises due to the photocurrent Ip. . That is, the input-referred noise is amplified by the gain (C1/C2), and the difference in the output voltage Vout immediately after the start of the integration period is proportional to (C1/C2) and ΔV NOISE between the first and second cases. occur. Here, C1 represents the capacitance value of the parasitic capacitance formed between the anode and cathode of the photodiode 11, and C2 represents the capacitance value of the integration capacitor 13.

結果、参考例では、積分期間における出力電圧Voutの変化量が、第1及び第2ケースにおいて夫々ΔVout1、ΔVout2となり、“ΔVout1<ΔVout2”が成立する。つまり、第1ケースと第2ケースとで照度の検出結果に差が生まれる。この差が大きいほど照度の検出精度は悪くなる。照度の検出感度を高めるほど(即ちC2が小さいほど)、又は、フォトダイオード11の寄生容量が大きいほど(即ちC1が小さいほど)、ノイズの影響は大きくなる。 As a result, in the reference example, the amount of change in the output voltage Vout during the integration period is ΔVout1 and ΔVout2 in the first and second cases, respectively, and "ΔVout1<ΔVout2" is established. In other words, there is a difference in the illuminance detection result between the first case and the second case. The greater the difference, the worse the illuminance detection accuracy. The higher the illuminance detection sensitivity (that is, the smaller C2 is) or the larger the parasitic capacitance of the photodiode 11 (that is, the smaller C1), the greater the influence of noise.

[実施例EX1_A]
第1実施形態は実施例EX1_A~EX1_Fを含む。上記ノイズの影響を低減することが可能な照度センサの構成及び動作を、実施例EX1_Aにおいて説明する。図6に実施例EX1_Aに係る照度センサ2の構成を示す。照度センサ2は、上述の基本構成に係る照度センサ1に対して、調整回路50を追加した構成を有する。従って、照度センサ2は、基本構成に係る照度センサ1と同様に、フォトダイオード11、増幅器(演算増幅器)12、積分コンデンサ13、制御回路14及び検出回路15と、スイッチSW1及びSW2と、基準電位端子31及び32と、を備え、それらの接続関係及び機能は上述した通りである。また、照度センサ2では、フォトダイオード11に関して、図2に対応する第1接続態様が採用されている。即ち、照度センサ2では、フォトダイオード11のアノードが基準電位端子31に接続され、フォトダイオード11のカソードがスイッチSW1の一端に接続され、スイッチSW1の他端が入力ラインLN1に接続される。
[Example EX1_A]
The first embodiment includes examples EX1_A through EX1_F. The configuration and operation of an illuminance sensor capable of reducing the influence of noise will be described in Example EX1_A. FIG. 6 shows the configuration of the illuminance sensor 2 according to Example EX1_A. The illuminance sensor 2 has a configuration obtained by adding an adjustment circuit 50 to the illuminance sensor 1 having the basic configuration described above. Therefore, the illuminance sensor 2 includes a photodiode 11, an amplifier (operational amplifier) 12, an integrating capacitor 13, a control circuit 14, a detection circuit 15, switches SW1 and SW2, and a reference potential, similarly to the illuminance sensor 1 according to the basic configuration. terminals 31 and 32, the connection relationship and function of which are as described above. Further, in the illuminance sensor 2, the first connection mode corresponding to FIG. 2 is adopted for the photodiode 11. As shown in FIG. That is, in the illuminance sensor 2, the anode of the photodiode 11 is connected to the reference potential terminal 31, the cathode of the photodiode 11 is connected to one end of the switch SW1, and the other end of the switch SW1 is connected to the input line LN1.

調整回路50は、積分期間の開始タイミングを調整するための回路であり、ローパスフィルタ51と、比較器52と、ラッチ回路53と、調整電流生成回路54と、スイッチ((調整スイッチ)SWaと、を備える。 The adjustment circuit 50 is a circuit for adjusting the start timing of the integration period, and includes a low-pass filter 51, a comparator 52, a latch circuit 53, an adjustment current generation circuit 54, a switch ((adjustment switch) SWa, Prepare.

ローパスフィルタ51は、出力電圧Voutにおける低域周波数成分を通過させ且つ出力電圧Voutにおける高域周波数成分を減衰させる低域通過処理を実行し、当該低域通過処理が施された後の出力電圧Voutを対比用電圧Vout’として生成する。対比用電圧Vout’は比較器52に入力される。具体的には、ローパスフィルタ51は抵抗51a及びコンデンサ51bを有し、抵抗51aの一端は出力電圧Voutが加わる出力ラインLN2に接続され、抵抗51aの他端はコンデンサ51bの一端に接続され、且つ、コンデンサ51bの他端はグランドに接続される。これにより、抵抗51a及びコンデンサ51b間の接続ノードに対比用電圧Vout’が発生する。但し、上記低域通過処理の効果が得られる限り、ローパスフィルタ51の構成は任意である。 The low-pass filter 51 performs low-pass processing to pass low-frequency components in the output voltage Vout and attenuate high-frequency components in the output voltage Vout. is generated as a comparison voltage Vout'. A comparison voltage Vout' is input to the comparator 52 . Specifically, the low-pass filter 51 has a resistor 51a and a capacitor 51b, one end of the resistor 51a is connected to the output line LN2 to which the output voltage Vout is applied, the other end of the resistor 51a is connected to one end of the capacitor 51b, and , the other end of the capacitor 51b is connected to the ground. As a result, a comparison voltage Vout' is generated at the connection node between the resistor 51a and the capacitor 51b. However, the configuration of the low-pass filter 51 is arbitrary as long as the effect of the low-pass processing described above can be obtained.

比較器52は、対比用電圧Vout’を所定の判定電圧Vthと比較し、それらの高低関係を示す信号CMPoutを出力する。信号CMPoutは“0”又は“1”の値を持つ二値化信号である。フォトダイオード11に関して第1接続態様(図2参照)が採用される照度センサ2において、判定電圧Vthの電位は基準電位Vrefよりも高い。比較器52は、出力電圧Voutが判定電圧Vthを超えるタイミングを検出する機能を有し、当該タイミングがノイズの影響を受けにくくするためにローパスフィルタ51が設けられる。 A comparator 52 compares the comparison voltage Vout' with a predetermined determination voltage Vth, and outputs a signal CMPout indicating the level relationship between them. Signal CMPout is a binary signal having a value of "0" or "1". In the illuminance sensor 2 adopting the first connection mode (see FIG. 2) for the photodiode 11, the potential of the determination voltage Vth is higher than the reference potential Vref. The comparator 52 has a function of detecting the timing when the output voltage Vout exceeds the determination voltage Vth, and the low-pass filter 51 is provided to make the timing less susceptible to noise.

比較器52はヒステリシス機能付きの比較器である。対比用電圧Vout’が基準電位Vrefを有しているときには、信号CMPoutの値は“0”である。対比用電圧Vout’の電位が基準電位Vrefから上昇する過程において、対比用電圧Vout’が判定電圧Vthより低いときには信号CMPoutの値は“0”に保たれ、対比用電圧Vout’が判定電圧Vthより高くなると信号CMPoutの値は“1”となる(図7参照)。以後は、対比用電圧Vout’が判定電圧Vthから所定のヒステリシス幅ΔVHYSだけ低い電圧(Vth-ΔVHYS)以下にならない限り、信号CMPoutの値は“1”に保たれ、対比用電圧Vout’が電圧(Vth-ΔVHYS)以下となると、信号CMPoutの値は“0”に戻る。電圧(Vth-ΔVHYS)の電位は基準電位Vrefよりも高い。 A comparator 52 is a comparator with a hysteresis function. When the comparison voltage Vout' has the reference potential Vref, the value of the signal CMPout is "0". In the process in which the potential of the voltage for comparison Vout' rises from the reference potential Vref, when the voltage for comparison Vout' is lower than the determination voltage Vth, the value of the signal CMPout is maintained at "0" and the voltage for comparison Vout' rises to the determination voltage Vth. When it becomes higher, the value of the signal CMPout becomes "1" (see FIG. 7). Thereafter, the value of the signal CMPout is maintained at "1" and the comparison voltage Vout' is kept at "1" unless the comparison voltage Vout' becomes equal to or lower than the voltage (Vth-ΔV HYS ) lower than the determination voltage Vth by the predetermined hysteresis width ΔV HYS . becomes equal to or less than the voltage (Vth-ΔV HYS ), the value of the signal CMPout returns to "0". The potential of the voltage (Vth-ΔV HYS ) is higher than the reference potential Vref.

ラッチ回路53は、比較器52の出力信号CMPoutの値をラッチして保持し、保持している値(以下、保持値と称する)に応じた制御信号CNTaをスイッチSWaの制御端子に出力する。保持値の初期値は“0”である。図7を参照し、保持値が“0”である状態を起点にラッチ回路53の動作を説明する。スイッチSW2がオフ状態とされることで出力電圧Voutが上昇する過程において、信号CMPoutの値が“0”から“1”に変化すると、ラッチ回路53は自身の保持値を“0”から“1”に切り替える。ラッチ回路53は、制御信号CNTaの出力を通じ、自身の保持値が“0”であるときにはスイッチSWaをオン状態に制御し、自身の保持値が“1”であるときにはスイッチSWaをオフ状態に制御する。尚、制御信号CNTaは制御回路14にも供給される。このため、制御回路14はスイッチSWaの状態を認識することができる。また、制御回路14は、必要なタイミングにおいて、ラッチ回路53の保持値を初期値“0”へと初期化できて良い。 The latch circuit 53 latches and holds the value of the output signal CMPout of the comparator 52, and outputs a control signal CNTa corresponding to the held value (hereinafter referred to as held value) to the control terminal of the switch SWa. The initial value of the held value is "0". Referring to FIG. 7, the operation of the latch circuit 53 will be described starting from the state where the held value is "0". When the value of the signal CMPout changes from "0" to "1" in the process of increasing the output voltage Vout by turning off the switch SW2, the latch circuit 53 changes its holding value from "0" to "1". ”. Through the output of the control signal CNTa, the latch circuit 53 controls the switch SWa to the ON state when the value held by itself is "0", and controls the switch SWa to the OFF state when the value held by itself is "1". do. Note that the control signal CNTa is also supplied to the control circuit 14 . Therefore, the control circuit 14 can recognize the state of the switch SWa. Also, the control circuit 14 may initialize the value held by the latch circuit 53 to the initial value "0" at a necessary timing.

スイッチSWaはアナログ信号の伝搬が可能なスイッチ(バススイッチ)である。スイッチSWaは入力ラインLN1と調整電流生成回路54との間に設けられ、ラッチ回路53から供給される制御信号CNTaに応じてスイッチSWaがオン状態又はオフ状態となる。 The switch SWa is a switch (bus switch) capable of propagating an analog signal. The switch SWa is provided between the input line LN1 and the adjustment current generation circuit 54, and is turned on or off according to the control signal CNTa supplied from the latch circuit 53. FIG.

調整電流生成回路54は、調整電流Iaを生成して調整電流Iaによる調整電荷を入力ラインLN1に供給する調整電荷供給動作を実行可能である。実施例EX1_Aに係る構成では、スイッチSWaのオン区間においてのみ調整電荷供給動作が実行される。スイッチSWaのオフ区間において、調整電荷供給動作は非実行であり(調整電荷供給動作は停止されており)、入力ラインLN1及び調整電流生成回路54間の電荷のやり取りは無い。図6の照度センサ2において、調整電流Iaは入力ラインLN1からスイッチSWaを通じグランドに向けて流れる。つまり、スイッチSWaのオン区間において、調整電流生成回路54は、入力ラインLN1の電位が低下する向きに調整電流Iaを入力ラインLN1から引き込む。故に、図6の照度センサ2において、スイッチSWaのオン区間中に調整電流生成回路54から入力ラインLN1に供給される調整電荷の極性は負である。 The adjustment current generation circuit 54 can perform an adjustment charge supply operation of generating an adjustment current Ia and supplying adjustment charges from the adjustment current Ia to the input line LN1. In the configuration according to Example EX1_A, the adjustment charge supply operation is performed only during the ON period of the switch SWa. In the off period of the switch SWa, the adjustment charge supply operation is not executed (the adjustment charge supply operation is stopped), and no charge is exchanged between the input line LN1 and the adjustment current generation circuit 54. FIG. In the illuminance sensor 2 of FIG. 6, the adjustment current Ia flows from the input line LN1 to the ground through the switch SWa. In other words, during the ON period of the switch SWa, the adjustment current generating circuit 54 draws the adjustment current Ia from the input line LN1 in a direction in which the potential of the input line LN1 decreases. Therefore, in the illuminance sensor 2 of FIG. 6, the polarity of the adjustment charge supplied from the adjustment current generation circuit 54 to the input line LN1 during the ON period of the switch SWa is negative.

照度センサ2は、必要な任意のタイミングにおいて、以下に示す照度検出動作を実行する。照度センサ2は照度検出動作を所定周期で繰り返し実行して良い。上述の第1ケースと第2ケースとに注目して照度検出動作を説明する。 The illuminance sensor 2 performs the following illuminance detection operation at any required timing. The illuminance sensor 2 may repeatedly perform the illuminance detection operation at a predetermined cycle. The illuminance detection operation will be described by focusing on the first case and the second case described above.

まず、図8を参照して第1ケースでの照度検出動作を説明する。第1ケースは、上述したように、スイッチSW2のターンオフタイミングにおける増幅器12の入力換算雑音が“+ΔVNOISE”であるケースである。図8において、破線波形510は第1ケースにおける照度センサ2の出力電圧Voutの波形を表し、実線波形510LPFは第1ケースにおける照度センサ2の対比用電圧Vout’の波形を表す。第1ケースでは、タイミングtA1以前においてスイッチSW1、SW2及びSWaは全てオン状態であり、タイミングtA1を境にスイッチSW2がオン状態からオフ状態に切り替わり、その後、タイミングtA2を境にスイッチSWaがオン状態からオフ状態に切り替わり、更にその後、タイミングtA3を境にスイッチSW1がオン状態からオフ状態に切り替わる。 First, the illuminance detection operation in the first case will be described with reference to FIG. In the first case, as described above, the input conversion noise of the amplifier 12 at the turn-off timing of the switch SW2 is "+ΔV NOISE ". In FIG. 8, a broken-line waveform 510 represents the waveform of the output voltage Vout of the illuminance sensor 2 in the first case, and a solid-line waveform 510LPF represents the waveform of the comparison voltage Vout' of the illuminance sensor 2 in the first case. In the first case, the switches SW1, SW2, and SWa are all in the ON state before the timing tA1 , the switch SW2 switches from the ON state to the OFF state at the timing tA1 , and then the switch SWa at the timing tA2 . is switched from the on state to the off state, and thereafter, the switch SW1 is switched from the on state to the off state at timing tA3 .

照度検出動作では、まず初期チャージが行われる。初期チャージが行われる期間ではスイッチSW1及びSW2が共にオン状態とされる。初期チャージはスイッチSW2がターンオフされることで終了する。スイッチSW2のオン区間では積分コンデンサ13の蓄積電荷が放電され、出力電圧Voutの直流成分が基準電位Vrefに収束する。照度検出動作の開始時点ではラッチ回路53の保持値が“0”に初期化されており、ここでは、初期チャージが行われる期間においてスイッチSWaがオン状態に維持されるものとする。 In the illuminance detection operation, initial charging is performed first. During the initial charging period, the switches SW1 and SW2 are both turned on. The initial charging ends when the switch SW2 is turned off. During the ON period of the switch SW2, the accumulated charge in the integration capacitor 13 is discharged, and the DC component of the output voltage Vout converges to the reference potential Vref. At the start of the illuminance detection operation, the value held by the latch circuit 53 is initialized to "0", and the switch SWa is maintained in the ON state during the initial charging period.

制御回路14は、照度検出動作において、一定時間だけ初期チャージを行った後、スイッチSW1をオン状態に維持したままスイッチSW2をターンオフすることで初期チャージを終了させる。図8の第1ケースでは、タイミングtA1がスイッチSW2のターンオフタイミングに相当する。図8の第1ケースでは、タイミングtA1の直後において、“+ΔVNOISE”の入力換算雑音に由来して出力電圧Voutが急峻に低下する。その後、対比用電圧Vout’が判定電圧Vthに達するタイミングtA2まではスイッチSWaがオン状態であるため、入力ラインLN1からの光電流Ipの引き込みと入力ラインLN1からの調整電流Iaの引き込みにより、出力電圧Vout及び対比用電圧Vout’が徐々に上昇してゆく。 In the illuminance detection operation, the control circuit 14 performs initial charging for a certain period of time, and then turns off the switch SW2 while maintaining the switch SW1 in the ON state, thereby ending the initial charging. In the first case of FIG. 8, the timing t A1 corresponds to the turn-off timing of the switch SW2. In the first case of FIG. 8, immediately after the timing t A1 , the output voltage Vout sharply drops due to the input conversion noise of “+ΔV NOISE ”. After that, the switch SWa is in the ON state until the timing tA2 when the comparison voltage Vout' reaches the determination voltage Vth. The output voltage Vout and the comparison voltage Vout' gradually rise.

タイミングtA2を境に対比用電圧Vout’及び判定電圧Vth間の高低関係が“Vout’<Vth”から “Vout’>Vth”に切り替わる。このため、タイミングtA2にてスイッチSWaがターンオフされる。スイッチSWaがターンオフされた後のスイッチSW1のオン区間では、入力ラインLN1からの光電流Ipの引き込みのみに基づいて出力電圧Vout及び対比用電圧Vout’が徐々に上昇してゆく。 At the timing tA2 , the level relationship between the comparison voltage Vout' and the determination voltage Vth switches from "Vout'<Vth" to "Vout'>Vth". Therefore, the switch SWa is turned off at timing tA2 . In the on period of the switch SW1 after the switch SWa is turned off, the output voltage Vout and the comparison voltage Vout' gradually increase only based on the drawing of the photocurrent Ip from the input line LN1.

制御回路14は、スイッチSWaの状態を制御するための制御信号CNTaに基づき、スイッチSWaのターンオフタイミングを認知する。図8の第1ケースでは、タイミングtA2がスイッチSWaのターンオフタイミングであると判断する。制御回路14は、スイッチSWaのターンオフタイミングに基づいて積分期間を設定する。第1ケースにおける積分期間は期間515であって、積分期間515の開始タイミング、終了タイミングは、夫々、タイミングtA2、tA3である。制御回路14は、スイッチSWaのターンオフタイミングtA2から所定の積分時間が経過したタイミングを積分期間515の終了タイミングtA3に設定する。積分時間は予め定められた固定時間長を有する。制御回路14は、積分期間515の終了タイミングtA3においてスイッチSW1をターンオフする。換言すれば、スイッチSW1をターンオフすることで積分期間515を終了させる。 The control circuit 14 recognizes the turn-off timing of the switch SWa based on the control signal CNTa for controlling the state of the switch SWa. In the first case of FIG. 8, it is determined that the timing tA2 is the turn-off timing of the switch SWa. The control circuit 14 sets the integration period based on the turn-off timing of the switch SWa. The integration period in the first case is period 515, and the start timing and end timing of integration period 515 are timings t A2 and t A3 , respectively. The control circuit 14 sets the end timing t A3 of the integration period 515 to the timing when a predetermined integration time has elapsed from the turn-off timing t A2 of the switch SWa. The integration time has a predetermined fixed length of time. The control circuit 14 turns off the switch SW1 at the end timing t A3 of the integration period 515 . In other words, the integration period 515 is ended by turning off the switch SW1.

積分期間515は、光電流Ipによる電荷を積分コンデンサ13に蓄積する期間であり、積分期間515において、積分コンデンサ13及び調整電流生成回路54間の電荷のやり取りは無い。即ち、積分期間515における出力電圧Voutの変化量は光電流Ipのみに依存することになる。検出回路15は、積分期間515における出力電圧Voutの変化量に基づいて照度を検出し、照度の検出結果を表す照度センス信号Soutを生成及び出力する。照度センス信号Soutの生成及び出力をもって照度検出動作が終了する。 The integration period 515 is a period for accumulating the charge due to the photocurrent Ip in the integration capacitor 13. During the integration period 515, no charge is exchanged between the integration capacitor 13 and the adjustment current generation circuit . That is, the amount of change in the output voltage Vout during the integration period 515 depends only on the photocurrent Ip. The detection circuit 15 detects illuminance based on the amount of change in the output voltage Vout during the integration period 515, and generates and outputs an illuminance sense signal Sout representing the illuminance detection result. The illuminance detection operation ends with the generation and output of the illuminance sense signal Sout.

次に、図9を参照して第2ケースでの照度検出動作を説明する。第2ケースは、上述したように、スイッチSW2のターンオフタイミングにおける増幅器12の入力換算雑音が“-ΔVNOISE”であるケースである。図9において、破線波形520は第2ケースにおける照度センサ2の出力電圧Voutの波形を表し、実線波形520LPFは第2ケースにおける照度センサ2の対比用電圧Vout’の波形を表す。第2ケースでは、タイミングtB1以前においてスイッチSW1、SW2及びSWaは全てオン状態であり、タイミングtB1を境にスイッチSW2がオン状態からオフ状態に切り替わり、その後、タイミングtB2を境にスイッチSWaがオン状態からオフ状態に切り替わり、更にその後、タイミングtB3を境にスイッチSW1がオン状態からオフ状態に切り替わる。 Next, the illuminance detection operation in the second case will be described with reference to FIG. In the second case, as described above, the input equivalent noise of the amplifier 12 at the turn-off timing of the switch SW2 is "-ΔV NOISE ". In FIG. 9, the broken line waveform 520 represents the waveform of the output voltage Vout of the illuminance sensor 2 in the second case, and the solid line waveform 520LPF represents the waveform of the comparison voltage Vout' of the illuminance sensor 2 in the second case. In the second case, the switches SW1, SW2, and SWa are all in the ON state before the timing tB1 , the switch SW2 is switched from the ON state to the OFF state at the timing tB1 , and then the switch SWa at the timing tB2 . is switched from the ON state to the OFF state, and thereafter, the switch SW1 is switched from the ON state to the OFF state at timing tB3 .

上述したように、照度検出動作では、まず初期チャージが行われる。初期チャージが行われる期間ではスイッチSW1及びSW2が共にオン状態とされる。初期チャージはスイッチSW2がターンオフされることで終了する。スイッチSW2のオン区間では積分コンデンサ13の蓄積電荷が放電され、出力電圧Voutの直流成分が基準電位Vrefに収束する。照度検出動作の開始時点ではラッチ回路53の保持値が“0”に初期化されており、ここでは、初期チャージが行われる期間においてスイッチSWaがオン状態に維持されるものとする。 As described above, in the illuminance detection operation, initial charging is performed first. During the initial charging period, the switches SW1 and SW2 are both turned on. The initial charging ends when the switch SW2 is turned off. During the ON period of the switch SW2, the accumulated charge in the integration capacitor 13 is discharged, and the DC component of the output voltage Vout converges to the reference potential Vref. At the start of the illuminance detection operation, the value held by the latch circuit 53 is initialized to "0", and the switch SWa is maintained in the ON state during the initial charging period.

制御回路14は、照度検出動作において、一定時間だけ初期チャージを行った後、スイッチSW1をオン状態に維持したままスイッチSW2をターンオフすることで初期チャージを終了させる。図9の第2ケースでは、タイミングtB1がスイッチSW2のターンオフタイミングに相当する。図9の第2ケースでは、タイミングtB1の直後において、“-ΔVNOISE”の入力換算雑音に由来して出力電圧Voutが急峻に上昇する。その後、対比用電圧Vout’が判定電圧Vthに達するタイミングtB2まではスイッチSWaがオン状態であるため、入力ラインLN1からの光電流Ipの引き込みと入力ラインLN1からの調整電流Iaの引き込みにより、出力電圧Vout及び対比用電圧Vout’が徐々に上昇してゆく。 In the illuminance detection operation, the control circuit 14 performs initial charging for a certain period of time, and then turns off the switch SW2 while maintaining the switch SW1 in the ON state, thereby ending the initial charging. In the second case of FIG. 9, the timing t B1 corresponds to the turn-off timing of the switch SW2. In the second case of FIG. 9, immediately after the timing t B1 , the output voltage Vout sharply rises due to input conversion noise of “−ΔV NOISE ”. After that, until the timing tB2 when the comparison voltage Vout' reaches the determination voltage Vth, the switch SWa is in the ON state. The output voltage Vout and the comparison voltage Vout' gradually rise.

タイミングtB2を境に対比用電圧Vout’及び判定電圧Vth間の高低関係が“Vout’<Vth”から “Vout’>Vth”に切り替わる。このため、タイミングtB2にてスイッチSWaがターンオフされる。スイッチSWaがターンオフされた後のスイッチSW1のオン区間では、入力ラインLN1からの光電流Ipの引き込みのみに基づいて出力電圧Vout及び対比用電圧Vout’が徐々に上昇してゆく。 At the timing tB2 , the level relationship between the comparison voltage Vout' and the determination voltage Vth switches from "Vout'<Vth" to "Vout'>Vth". Therefore, the switch SWa is turned off at timing tB2 . In the on period of the switch SW1 after the switch SWa is turned off, the output voltage Vout and the comparison voltage Vout' gradually increase only based on the drawing of the photocurrent Ip from the input line LN1.

制御回路14は、スイッチSWaの状態を制御するための制御信号CNTaに基づき、スイッチSWaのターンオフタイミングを認知する。図9の第2ケースでは、タイミングtB2がスイッチSWaのターンオフタイミングであると判断する。制御回路14は、スイッチSWaのターンオフタイミングに基づいて積分期間を設定する。第2ケースにおける積分期間は期間525であって、積分期間525の開始タイミング、終了タイミングは、夫々、タイミングtB2、tB3である。制御回路14は、スイッチSWaのターンオフタイミングtB2から所定の積分時間が経過したタイミングを積分期間525の終了タイミングtB3に設定する。積分時間は上記の固定時間長を有する。従って、図8の第1ケースにおける積分期間515の長さと、図9の第2ケースにおける積分期間525の長さは、互いに同じである。制御回路14は、積分期間525の終了タイミングtB3においてスイッチSW1をターンオフする。換言すれば、スイッチSW1をターンオフすることで積分期間525を終了させる。 The control circuit 14 recognizes the turn-off timing of the switch SWa based on the control signal CNTa for controlling the state of the switch SWa. In the second case of FIG. 9, it is determined that the timing tB2 is the turn-off timing of the switch SWa. The control circuit 14 sets the integration period based on the turn-off timing of the switch SWa. The integration period in the second case is a period 525, and the start timing and end timing of the integration period 525 are timings tB2 and tB3 , respectively. The control circuit 14 sets the end timing t B3 of the integration period 525 to the timing when a predetermined integration time has elapsed from the turn-off timing t B2 of the switch SWa. The integration time has a fixed length of time as described above. Therefore, the length of integration period 515 in the first case of FIG. 8 and the length of integration period 525 in the second case of FIG. 9 are the same. The control circuit 14 turns off the switch SW1 at the end timing t B3 of the integration period 525 . In other words, the integration period 525 is ended by turning off the switch SW1.

積分期間525は、光電流Ipによる電荷を積分コンデンサ13に蓄積する期間であり、積分期間525において、積分コンデンサ13及び調整電流生成回路54間の電荷のやり取りは無い。即ち、積分期間525における出力電圧Voutの変化量は光電流Ipのみに依存することになる。検出回路15は、積分期間525における出力電圧Voutの変化量に基づいて照度を検出し、照度の検出結果を表す照度センス信号Soutを生成及び出力する。照度センス信号Soutの生成及び出力をもって照度検出動作が終了する。 The integration period 525 is a period for accumulating charges from the photocurrent Ip in the integration capacitor 13. During the integration period 525, no charges are exchanged between the integration capacitor 13 and the adjustment current generating circuit . That is, the amount of change in the output voltage Vout during the integration period 525 depends only on the photocurrent Ip. The detection circuit 15 detects illuminance based on the amount of change in the output voltage Vout during the integration period 525, and generates and outputs an illuminance sense signal Sout representing the illuminance detection result. The illuminance detection operation ends with the generation and output of the illuminance sense signal Sout.

図10に、第1及び第2ケースにおける対比用電圧Vout’の波形510LPF及び520LPFを重ね合わせて示す。第1及び第2ケースの何れにおいても、対比用電圧Vout’及び判定電圧Vth間の高低関係が“Vout’<Vth”から “Vout’>Vth”に切り替わったタイミングから積分期間(515,525)が開始される。このため、積分期間中の出力電圧Voutの変化量、及び、その変化量に基づく照度の検出結果は、積分期間の開始時(スイッチSW2のターンオフタイミング)における増幅器12の発生ノイズの影響を受けない。故に、参考例(図5(c)参照)との比較において照度の検出精度が向上する。 FIG. 10 shows superimposed waveforms 510 LPF and 520 LPF of the comparison voltage Vout' in the first and second cases. In any of the first and second cases, the integration period (515, 525) starts from the timing when the level relationship between the comparison voltage Vout' and the determination voltage Vth switches from "Vout'<Vth" to "Vout'>Vth". is started. Therefore, the amount of change in the output voltage Vout during the integration period and the illuminance detection result based on the amount of change are not affected by the noise generated by the amplifier 12 at the start of the integration period (the turn-off timing of the switch SW2). . Therefore, the illuminance detection accuracy is improved in comparison with the reference example (see FIG. 5(c)).

[実施例EX1_B]
図11(a)~(c)を参照し、積分期間の終了時(スイッチSW1のターンオフタイミング)における増幅器12の発生ノイズの影響を検討する。図11(a)及び(b)の破線波形930及び940は、基本構成に係る照度センサ1(図1参照)に係り、積分期間を終了する際における出力電圧Voutの波形の例(2つの例)である。実線波形930LPF及び940LPFは、夫々、波形930及び940にローパスフィルタ処理をかけて得られる波形を表す。図11(c)に波形930及び940並びに波形930LPF及び940LPFを重ね合わせて示す。
[Example EX1_B]
With reference to FIGS. 11(a) to 11(c), the effect of noise generated by the amplifier 12 at the end of the integration period (turn-off timing of the switch SW1) will be examined. Broken-line waveforms 930 and 940 in FIGS. 11A and 11B relate to the illuminance sensor 1 (see FIG. 1) according to the basic configuration, and are examples of waveforms of the output voltage Vout when the integration period ends (two examples ). Solid waveforms 930 LPF and 940 LPF represent waveforms obtained by low-pass filtering waveforms 930 and 940, respectively. Waveforms 930 and 940 and waveforms 930LPF and 940LPF are shown superimposed in FIG. 11(c).

基本構成に係る照度センサ1では、スイッチSW1のターンオフ時における増幅器12の発生ノイズが積分コンデンサ13に残り、積分コンデンサ13に残ったノイズが出力電圧Voutに重畳することになる。このノイズにより出力電圧Voutが上下方向に不規則にずれる(波形930が得られるか、波形940が得られるか不定である)。これは照度の検出精度の劣化に繋がる。尚、スイッチSW1のターンオフにより増幅器12に関わるゲインが低下し、ノイズの交流成分は小さくなるが、ノイズの直流成分は積分コンデンサ13に残る。 In the illuminance sensor 1 according to the basic configuration, the noise generated by the amplifier 12 when the switch SW1 is turned off remains in the integration capacitor 13, and the noise remaining in the integration capacitor 13 is superimposed on the output voltage Vout. This noise causes the output voltage Vout to shift irregularly in the vertical direction (whether the waveform 930 is obtained or the waveform 940 is obtained is uncertain). This leads to deterioration in the accuracy of illuminance detection. Turning off the switch SW1 reduces the gain associated with the amplifier 12, reducing the AC component of the noise, but leaving the DC component of the noise in the integrating capacitor 13. FIG.

このような積分期間終了時におけるノイズの影響を低減するための構成を、実施例EX1_Bにて説明する。図12に実施例EX1_Bに係る照度センサ3の構成を示す。照度センサ3は、上述の実施例EX1_Aに係る照度センサ2に対して、ノイズ低減回路60を追加した構成を有する。従って、照度センサ3は、基本構成に係る照度センサ1と同様に、フォトダイオード11、増幅器(演算増幅器)12、積分コンデンサ13、制御回路14及び検出回路15と、スイッチSW1及びSW2と、基準電位端子31及び32と、を備え、それらの接続関係及び機能は上述した通りである。更に、照度センサ3は、実施例EX1_Aに係る照度センサ2と同様に調整回路50を備え、調整回路50の構成及び動作は実施例EX1_Aで示した通りである。また、照度センサ3では、フォトダイオード11に関して、図2に対応する第1接続態様が採用されている。即ち、照度センサ3では、フォトダイオード11のアノードが基準電位端子31に接続され、フォトダイオード11のカソードがスイッチSW1の一端に接続され、スイッチSW1の他端が入力ラインLN1に接続される。 A configuration for reducing the influence of noise at the end of such an integration period will be described in Example EX1_B. FIG. 12 shows the configuration of the illuminance sensor 3 according to Example EX1_B. The illuminance sensor 3 has a configuration in which a noise reduction circuit 60 is added to the illuminance sensor 2 according to Example EX1_A described above. Therefore, the illuminance sensor 3 includes a photodiode 11, an amplifier (operational amplifier) 12, an integrating capacitor 13, a control circuit 14, a detection circuit 15, switches SW1 and SW2, and a reference potential, similarly to the illuminance sensor 1 according to the basic configuration. terminals 31 and 32, the connection relationship and function of which are as described above. Further, the illuminance sensor 3 includes an adjustment circuit 50, similarly to the illuminance sensor 2 according to Example EX1_A, and the configuration and operation of the adjustment circuit 50 are as shown in Example EX1_A. Further, in the illuminance sensor 3, the first connection mode corresponding to FIG. 2 is adopted for the photodiode 11. As shown in FIG. That is, in the illuminance sensor 3, the anode of the photodiode 11 is connected to the reference potential terminal 31, the cathode of the photodiode 11 is connected to one end of the switch SW1, and the other end of the switch SW1 is connected to the input line LN1.

ノイズ低減回路60は、積分期間の終了時におけるノイズの影響を低減するための回路として機能し、調整回路50は、積分期間の開始時におけるノイズの影響を低減するための回路として機能する。このため、調整回路50、ノイズ低減回路60を、夫々、第1、第2ノイズ低減回路と称することも可能である。尚、調整回路50及びノイズ低減回路60の双方を照度センサに設けることが好ましいが、積分期間終了時のノイズにのみに注目した場合、照度センサ3から調整回路50を削除することも可能ではある。 The noise reduction circuit 60 functions as a circuit for reducing the effects of noise at the end of the integration period, and the adjustment circuit 50 functions as a circuit for reducing the effects of noise at the start of the integration period. Therefore, the adjustment circuit 50 and the noise reduction circuit 60 can also be called first and second noise reduction circuits, respectively. Although it is preferable to provide both the adjustment circuit 50 and the noise reduction circuit 60 in the illuminance sensor, it is also possible to eliminate the adjustment circuit 50 from the illuminance sensor 3 when focusing only on the noise at the end of the integration period. .

ノイズ低減回路60は、コンデンサ(追加コンデンサ)61及び抵抗62と、スイッチSW3及びSW4と、を備える。基準電位端子33もノイズ低減回路60の構成要素に含まれる、と解することもできる。 The noise reduction circuit 60 includes a capacitor (additional capacitor) 61, a resistor 62, and switches SW3 and SW4. It can also be understood that the reference potential terminal 33 is also included in the components of the noise reduction circuit 60 .

コンデンサ61は、増幅器12の出力端子と所定のノード63との間に設けられる。即ち、コンデンサ61の一端は増幅器12の出力端子(従って出力ラインLN2)に接続され、コンデンサ61の他端は所定のノード63に接続される。基準電位端子33とノード63との間には、抵抗62及びスイッチSW3の直列回路が設けられる。より具体的には、スイッチSW3の一端はノード63に接続され、スイッチSW3の他端は抵抗62の一端に接続され、抵抗62の他端は基準電位端子33に接続される。基準電位端子31及び32と同様に、基準電位端子33には基準電位Vrefが加わる。尚、基準電位端子31~33は共通の端子であると解しても良い。増幅器12の反転入力端子(従って入力ラインLN1)とノード63との間にスイッチSW4が設けられる。即ち、スイッチSW4の一端は増幅器12の反転入力端子(従って入力ラインLN1)に接続され、スイッチSW4の一端はノード63に接続される。 Capacitor 61 is provided between the output terminal of amplifier 12 and a predetermined node 63 . That is, one end of the capacitor 61 is connected to the output terminal of the amplifier 12 (thus the output line LN2), and the other end of the capacitor 61 is connected to a predetermined node 63. FIG. A series circuit of a resistor 62 and a switch SW3 is provided between the reference potential terminal 33 and the node 63 . More specifically, one end of the switch SW3 is connected to the node 63, the other end of the switch SW3 is connected to one end of the resistor 62, and the other end of the resistor 62 is connected to the reference potential terminal 33. Like the reference potential terminals 31 and 32, the reference potential Vref is applied to the reference potential terminal 33. FIG. Incidentally, the reference potential terminals 31 to 33 may be understood as common terminals. A switch SW4 is provided between the inverting input terminal of amplifier 12 (and thus input line LN1) and node 63; That is, one end of the switch SW4 is connected to the inverting input terminal of the amplifier 12 (therefore, the input line LN1), and one end of the switch SW4 is connected to the node 63. FIG.

スイッチSW3及びSW4は、スイッチSW1及びSW2と同様、アナログ信号の伝搬が可能なスイッチ(バススイッチ)である。制御回路14は、スイッチSW1~SW4の制御端子に対して制御信号CNT1~CNT4を供給することにより、スイッチSW1~SW4の状態(オン/オフ状態)を個別に制御する。スイッチSW1及びSW2の夫々のオン/オフの切り替えタイミングは実施例EX1_Aで述べた通りである。 The switches SW3 and SW4, like the switches SW1 and SW2, are switches (bus switches) capable of propagating analog signals. The control circuit 14 individually controls the states (on/off states) of the switches SW1 to SW4 by supplying control signals CNT1 to CNT4 to the control terminals of the switches SW1 to SW4. The on/off switching timings of the switches SW1 and SW2 are as described in the embodiment EX1_A.

制御回路14は、照度検出動作において、初期チャージが行われているときから(従って、図8の例ではタイミングtA1の前から、図9の例ではタイミングtB1の前から)、スイッチSW3をオン状態に且つスイッチSW4をオフ状態に保ち、図13に示す如く、スイッチSW1をオン状態からオフ状態に切り替える際に、スイッチSW3をオフ状態へ且つスイッチSW4をオン状態へ切り替える。以後、新たな照度検出動作が実行されるまで、スイッチSW3はオフ状態に且つスイッチSW4はオン状態に維持されていて良い。 In the illuminance detection operation, the control circuit 14 turns on the switch SW3 from the time the initial charging is performed (therefore, from before the timing t A1 in the example of FIG. 8 and from before the timing t B1 in the example of FIG. 9). The switch SW4 is kept in the ON state and the switch SW4 is kept in the OFF state, and as shown in FIG. 13, when the switch SW1 is switched from the ON state to the OFF state, the switch SW3 is switched to the OFF state and the switch SW4 is switched to the ON state. After that, the switch SW3 may be maintained in the OFF state and the switch SW4 in the ON state until a new illuminance detection operation is performed.

典型的には、スイッチSW1のターンオフタイミング、スイッチSW3のターンオフタイミング及びスイッチSW4のターンオンタイミングは、互いに同じであって良い。但し、スイッチSW3のターンオフタイミングはスイッチSW1のターンオフタイミングよりも所定の微小時間だけ前又は後であっても良いし、これに代えて又はこれに加えて、スイッチSW4のターンオンタイミングはスイッチSW1のターンオフタイミングよりも所定の微小時間だけ前又は後であっても良い。スイッチSW3のターンオフタイミングは、スイッチSW4のターンオンタイミングと同じであって良いし、スイッチSW4のターンオンタイミングより所定の微小時間だけ前又は後であっても良い。 Typically, the turn-off timing of the switch SW1, the turn-off timing of the switch SW3, and the turn-on timing of the switch SW4 may be the same. However, the turn-off timing of the switch SW3 may be before or after the turn-off timing of the switch SW1 by a predetermined minute time. It may be before or after the timing by a predetermined minute time. The turn-off timing of the switch SW3 may be the same as the turn-on timing of the switch SW4, or may precede or follow the turn-on timing of the switch SW4 by a predetermined minute time.

図14(a)及び(b)の破線波形530及び540は、照度センサ3に係り、積分期間を終了する際における出力電圧Voutの波形の例(2つの例)である。実線波形530LPFは、破線波形530による出力電圧Voutに基づく対比用電圧Vout’の波形を表し、実線波形540LPFは、破線波形540による出力電圧Voutに基づく対比用電圧Vout’の波形を表す。図14(c)に波形530及び540並びに波形530LPF及び540LPFを重ね合わせて示す。 Broken-line waveforms 530 and 540 in FIGS. 14A and 14B are examples (two examples) of waveforms of the output voltage Vout when the integration period ends, relating to the illuminance sensor 3 . A solid line waveform 530 LPF represents the waveform of the comparison voltage Vout' based on the output voltage Vout by the dashed line waveform 530, and a solid line waveform 540LPF represents the waveform of the comparison voltage Vout' based on the output voltage Vout by the dashed line waveform 540. Waveforms 530 and 540 and waveforms 530LPF and 540LPF are shown superimposed in FIG. 14(c).

スイッチSW3のオン区間では、コンデンサ61及び抵抗62にてコンデンサ61の両端間電圧に対するローパスフィルが形成される。即ち、スイッチSW3のオン区間では、出力電圧Voutに対し低域通過処理(出力電圧Voutにおける低域周波数成分を通過させ且つ出力電圧Voutにおける高域周波数成分を減衰させる低域通過処理)を施した電圧がコンデンサ61の両端間に加わる。このため、コンデンサ61の両端間電圧は増幅器12の発生ノイズの影響を受けにくい。積分期間の終了時において、増幅器12の発生ノイズの影響を受けにくいコンデン61を積分コンデンサ13に並列することで、出力電圧Voutに重畳するノイズ(直流成分のずれ)が小さくなる。この際、積分コンデンサ13の静電容量値に対してコンデンサ61の静電容量値を大きく設定しておくことができ、積分コンデンサ13の静電容量値に対するコンデンサ61の静電容量値の比を増大させるほど、ノイズ低減効果が大きくなる。 During the ON period of the switch SW3, the capacitor 61 and the resistor 62 form a low-pass filter for the voltage across the capacitor 61. FIG. In other words, in the ON period of the switch SW3, the output voltage Vout is subjected to low-pass processing (low-pass processing for passing low-frequency components in the output voltage Vout and attenuating high-frequency components in the output voltage Vout). A voltage is applied across capacitor 61 . Therefore, the voltage across the capacitor 61 is less susceptible to noise generated by the amplifier 12 . At the end of the integration period, the capacitor 61, which is less susceptible to noise generated by the amplifier 12, is connected in parallel with the integration capacitor 13, thereby reducing noise (DC component shift) superimposed on the output voltage Vout. At this time, the capacitance value of the capacitor 61 can be set larger than the capacitance value of the integrating capacitor 13, and the ratio of the capacitance value of the capacitor 61 to the capacitance value of the integrating capacitor 13 can be set to The more it is increased, the greater the noise reduction effect.

[実施例EX1_C]
実施例EX1_Cを説明する。上述の照度センサ2又は3では、初期チャージの後、積分期間が開始される前に調整電流Iaの働きにより光電流Ipが殆どゼロであっても、“Vout’<Vth”から “Vout’>Vth”への遷移が確保される。ここで、用途にもよるが光電流Ipは微弱である(例えばnAオーダー)。また、|Ip|<<|Ia|であると、出力電圧Voutの直流成分が判定電圧Vthに達してから調整電流Iaの供給が遮断されるまでの遅延が、積分期間における出力電圧Voutの変動量(従って照度の検出結果)に大きく影響するといった理由から、調整電流Iaの大きさを想定される光電流Ipの大きさ程度に設定しておく必要がある。
[Example EX1_C]
Example EX1_C will be described. In the illuminance sensor 2 or 3 described above, after the initial charge, even if the photocurrent Ip is almost zero due to the action of the adjustment current Ia before the integration period starts, "Vout'<Vth" to "Vout'> A transition to Vth" is ensured. Here, although depending on the application, the photocurrent Ip is weak (for example, nA order). Further, when |Ip|<<|Ia|, the delay from when the DC component of the output voltage Vout reaches the determination voltage Vth to when the supply of the adjustment current Ia is cut off is the fluctuation of the output voltage Vout during the integration period. It is necessary to set the magnitude of the adjustment current Ia to approximately the magnitude of the expected photocurrent Ip, because the magnitude of the adjustment current Ia greatly affects the amount (therefore, the detection result of the illuminance).

例えば、1μA(マイクロアンペア)の電流を元に1nAの調整電流Iaを生成することを検討する。この場合、入力側MOSFETと出力側MOSFETとから成るカレントミラー回路を用意し、入力側MOSFETのソース面積に対する出力側MOSFETのソース面積の比を1000:1に設定することで、原理上は、入力側MOSFETのドレイン電流を1μAとしたときに出力側MOSFETから1nA(ナノアンペア)の電流を取り出すことができる。しかしながら、このような微小電流の生成精度を高めることは一般に難しく(MOSFETに流れる電流が小さ過ぎるため)、出力側MOSFETから取り出される電流は、実際には、1nAに対し1/100~100倍といったレンジでばらつくこともある。 For example, consider generating an adjustment current Ia of 1 nA based on a current of 1 μA (microampere). In this case, by preparing a current mirror circuit consisting of an input-side MOSFET and an output-side MOSFET and setting the ratio of the source area of the output-side MOSFET to the source area of the input-side MOSFET to 1000:1, in principle, the input When the drain current of the side MOSFET is 1 μA, a current of 1 nA (nanoampere) can be extracted from the output side MOSFET. However, it is generally difficult to improve the accuracy of generating such a minute current (because the current flowing through the MOSFET is too small), and the current taken out from the output-side MOSFET is actually 1/100 to 100 times that of 1 nA. It may fluctuate in the range.

実施例EX1_Cでは、微小電流を精度良く生成できる調整電流生成回路54の構成を説明する。図15に実施例EX1_Cに係る調整電流生成回路100の構成を示す。調整電流生成回路100を実施例EX1_A又はEX1_Bの調整電流生成回路54として用いることができる。調整電流生成回路100は、容量部110、定電流回路120、バイアス印加端子130及びスイッチSWbを備える。 In Example EX1_C, the configuration of the adjustment current generating circuit 54 capable of generating minute current with high accuracy will be described. FIG. 15 shows the configuration of the adjustment current generating circuit 100 according to Example EX1_C. The adjustment current generation circuit 100 can be used as the adjustment current generation circuit 54 of the embodiment EX1_A or EX1_B. The adjustment current generation circuit 100 includes a capacitance section 110, a constant current circuit 120, a bias application terminal 130, and a switch SWb.

容量部110は、複数のコンデンサと端子115及び116を有する。容量部110は、複数のコンデンサを用いて、端子115に流れる電流をk倍した電流を端子116に発生させる。端子116はスイッチSWaの一端に接続され、スイッチSWaの他端は増幅器12の反転入力端子に接続される(図15において増幅器12は図示せず)。即ち、端子116はスイッチSWaを介して増幅器12の反転入力端子に接続される。端子116に発生した電流(換言すれば端子116を通じて流れる電流)が調整電流Iaに相当し、スイッチSWaのオン区間においてのみ入力ラインLN1からスイッチSWaを通じ端子116に向けて調整電流Iaが流れる。 The capacitive section 110 has a plurality of capacitors and terminals 115 and 116 . Capacitance unit 110 uses a plurality of capacitors to generate at terminal 116 a current obtained by multiplying the current flowing through terminal 115 by kC . Terminal 116 is connected to one end of switch SWa, and the other end of switch SWa is connected to the inverting input terminal of amplifier 12 (amplifier 12 is not shown in FIG. 15). That is, the terminal 116 is connected to the inverting input terminal of the amplifier 12 via the switch SWa. The current generated at the terminal 116 (in other words, the current flowing through the terminal 116) corresponds to the adjustment current Ia, and the adjustment current Ia flows from the input line LN1 to the terminal 116 through the switch SWa only during the ON period of the switch SWa.

端子115に流れる電流に対する端子116に流れる電流の比kは、“0<k<1”を満たし、通常は1よりも十分に小さい。図15の例では、容量部110が計4つのコンデンサ111~114にて形成される。各コンデンサの両端が第1端及び第2端から構成されると考えて、コンデンサ111~114並びに端子115及び116の接続関係を説明する。コンデンサ111の第1端及びコンデンサ112の第1端は端子115に共通接続され、コンデンサ111の第2端はグランドに接続される。コンデンサ112の第2端と、コンデンサ113の第1端と、コンデンサ114の第1端とは、ノード117にて共通接続される。コンデンサ113の第2端はグランドに接続される。コンデンサ114の第2端は端子116に接続される。上記の比kを1よりも小さくすべく、コンデンサ111の静電容量値はコンデンサ112の静電容量値よりも大きく設定され、且つ、コンデンサ113の静電容量値はコンデンサ114の静電容量値よりも大きく設定される。 A ratio kC of the current flowing through the terminal 116 to the current flowing through the terminal 115 satisfies " 0 <k<1" and is usually sufficiently smaller than one. In the example of FIG. 15, the capacitive section 110 is formed by a total of four capacitors 111-114. The connection relationship between the capacitors 111 to 114 and the terminals 115 and 116 will be described assuming that each capacitor has a first end and a second end. A first end of capacitor 111 and a first end of capacitor 112 are commonly connected to terminal 115, and a second end of capacitor 111 is connected to ground. A second end of capacitor 112 , a first end of capacitor 113 , and a first end of capacitor 114 are connected together at node 117 . A second end of capacitor 113 is connected to ground. A second end of capacitor 114 is connected to terminal 116 . In order to make the above ratio kC smaller than 1, the capacitance value of capacitor 111 is set to be greater than the capacitance value of capacitor 112, and the capacitance value of capacitor 113 is set to be greater than the capacitance value of capacitor 114. set greater than the value.

定電流回路120は、端子115に接続されるノード140とグランドとの間に設けられる。定電流回路120は、定電流ICNSTを発生させ、ノード140からグランドに向けて定電流ICNSTを流すよう動作する。但し、ノード140における電位が実質的に0Vにまで低下すると、定電流回路120は動作を停止する(即ち、もはや定電流ICNSTが流れなくなる)。定電流ICNSTは固定された一定の電流値を有する。 Constant current circuit 120 is provided between node 140 connected to terminal 115 and the ground. Constant current circuit 120 operates to generate a constant current I CNST and to flow constant current I CNST from node 140 to ground. However, when the potential at node 140 drops to substantially 0V, constant current circuit 120 stops operating (ie, constant current I CNST no longer flows). Constant current I CNST has a fixed constant current value.

スイッチSWbは制御回路14により状態(オン/オフ状態)が制御される。スイッチSWbの一端はノード140に接続され、スイッチSWbの他端はバイアス印加端子130に接続される。バイアス印加端子130には所定のバイアス電圧Vbiasが印加される。バイアス電圧Vbiasは所定の正の直流電圧値(例えば1.5V)を有する。 The state (on/off state) of the switch SWb is controlled by the control circuit 14 . One end of the switch SWb is connected to the node 140 and the other end of the switch SWb is connected to the bias application terminal 130 . A predetermined bias voltage Vbias is applied to the bias application terminal 130 . The bias voltage Vbias has a predetermined positive DC voltage value (eg 1.5V).

調整電流Iaの目標値を1nAに設定する場合の数値例を挙げる。この場合、定電流ICNSTの大きさを1μAに設定し、コンデンサ111、112、113、114の静電容量値を、夫々、10pF(ピコファラッド)、0.2pF、1.8pF、0.1pFに設定する。これにより、図16に示すような調整電流Iaが得られる。即ち、まずスイッチSWbを一定時間オンに保つことで、端子115及び116並びにノード117の電位を安定化させる。この安定化によりコンデンサ111の両端間電圧は電圧Vbiasとなる。この後、制御回路14はスイッチSWbをターンオフする。そうすると、スイッチSWbのターンオフ直後から所定時間継続して容量部110から端子115及び定電流回路120を通じグランドに向けて1μAの定電流ICNSTが流れ、このとき、コンデンサ111、112、113及び114間の静電容量値の比に基づき、1nAの電流がスイッチSWaから容量部110に向かう向きに端子116を介して流れる(但し、このときスイッチSWaはオンであるとする)。この端子116を介して流れる1nAの電流が調整電流Iaとして機能する。本数値例では、スイッチSWbのターンオフタイミングから10μs(マイクロ秒)程度が経過するまでは調整電流Iaを1nAに保つことができるが、スイッチSWbのターンオフタイミングからの経過時間が10μsを超えたあたりから調整電流Iaが1nAより漸減してゆき、ついにはゼロとなる。 Numerical examples when the target value of the adjustment current Ia is set to 1 nA will be given. In this case, the magnitude of the constant current I CNST is set to 1 μA and the capacitance values of capacitors 111, 112, 113 and 114 are set to 10 pF (picofarad), 0.2 pF, 1.8 pF and 0.1 pF, respectively. set to Thereby, an adjustment current Ia as shown in FIG. 16 is obtained. That is, first, the potentials of the terminals 115 and 116 and the node 117 are stabilized by keeping the switch SWb on for a certain period of time. Due to this stabilization, the voltage across the capacitor 111 becomes the voltage Vbias. After that, the control circuit 14 turns off the switch SWb. Then, a constant current I CNST of 1 μA flows from the capacitor 110 through the terminal 115 and the constant current circuit 120 toward the ground continuously for a predetermined time immediately after the switch SWb is turned off. , a current of 1 nA flows through the terminal 116 from the switch SWa toward the capacitance unit 110 (assuming that the switch SWa is on at this time). A current of 1 nA flowing through this terminal 116 functions as an adjustment current Ia. In this numerical example, the adjustment current Ia can be maintained at 1 nA until about 10 μs (microseconds) have passed since the turn-off timing of the switch SWb. The adjustment current Ia gradually decreases from 1 nA and finally becomes zero.

このように、図15の調整電流生成回路100は、カレントミラー回路を使用する場合と比べて精度の良い微小電流を生成することができる。但し、図15の調整電流生成回路100は限られた時間だけ一定の調整電流Iaを生成できる時限電流源である。このため、図8のタイミングtA1及びtA2間において安定した調整電流Iaが流れるよう、各回路素子の定数を設定すると共に、スイッチSWbのターンオフタイミングをスイッチSW2のターンオフタイミングと一致させると良い。但し、スイッチSWbのターンオフタイミングは、スイッチSW2のターンオフタイミングより所定の微小時間だけ前又は後であっても構わない。スイッチSWaは、スイッチSWbのターンオフタイミングよりも随分前からオン状態に維持されていて良い。或いは、スイッチSWbのターンオフタイミングと同じタイミングでスイッチSWaをターンオンしても良いし、スイッチSWbのターンオフタイミングより所定の微小時間だけ前又は後のタイミングでスイッチSWaをターンオンしても構わない。 In this manner, the adjustment current generating circuit 100 of FIG. 15 can generate a minute current with higher precision than when using a current mirror circuit. However, the adjustment current generating circuit 100 of FIG. 15 is a timed current source capable of generating a constant adjustment current Ia for a limited time. Therefore, it is preferable to set the constant of each circuit element so that a stable adjustment current Ia flows between the timings t A1 and t A2 in FIG. 8, and match the turn-off timing of the switch SWb with the turn-off timing of the switch SW2. However, the turn-off timing of the switch SWb may be before or after the turn-off timing of the switch SW2 by a predetermined minute time. The switch SWa may be maintained in the ON state long before the turn-off timing of the switch SWb. Alternatively, the switch SWa may be turned on at the same timing as the turn-off timing of the switch SWb, or may be turned on at a timing before or after the turn-off timing of the switch SWb by a predetermined minute time.

何れにせよ、調整電流生成回路100では、スイッチSWaのオン区間において端子115に定電流ICNSTを流し、これによって容量部110では定電流ICNSTよりも小さな電流を調整電流Iaとして端子116に発生させる。つまり、端子115に定電流ICNSTが流れるとき、定電流ICNSTに応じた電荷の移動がコンデンサ111~114に発生し、コンデンサ111~114での電荷の移動に応じた電流が調整電流Iaとして端子116に発生することになる。そして、端子116での発生電流による電荷(ここでは負の電荷)が調整電荷としてスイッチSWaを通じ増幅器12の反転入力端子に供給される。 In any case, in the regulated current generation circuit 100, the constant current I CNST flows through the terminal 115 during the ON period of the switch SWa, and as a result, the capacitance section 110 generates a current smaller than the constant current I CNST at the terminal 116 as the regulated current Ia. Let In other words, when the constant current I CNST flows through the terminal 115, the capacitors 111 to 114 move charges according to the constant current I CNST , and the current corresponding to the charge moves in the capacitors 111 to 114 is the adjustment current Ia. It will occur at terminal 116 . Then, the charge (negative charge here) generated by the current generated at the terminal 116 is supplied to the inverting input terminal of the amplifier 12 through the switch SWa as the adjustment charge.

図15の構成例では、容量部110が4つのコンデンサ111~114により形成されるが、容量部110を形成するコンデンサの総数は2以上であれば任意である。容量部110は少なくともコンデンサ111及び112を含んでおれば良い。容量部110をコンデンサ111及び112のみにて構成する場合、図15の容量部110からコンデンサ113及び114が削除され、ノード117が端子116に直接接続される。この場合には、端子115に定電流ICNSTが流れるとき、定電流ICNSTに応じた電荷の移動がコンデンサ111及び112に発生し、コンデンサ111及び112での電荷の移動に応じた電流が調整電流Iaとして端子116に発生することになる。 In the configuration example of FIG. 15, the capacitive section 110 is formed by four capacitors 111 to 114, but the total number of capacitors forming the capacitive section 110 is arbitrary as long as it is two or more. Capacitor section 110 may include at least capacitors 111 and 112 . When the capacitance section 110 is composed only of the capacitors 111 and 112, the capacitors 113 and 114 are removed from the capacitance section 110 of FIG. 15, and the node 117 is directly connected to the terminal 116. In this case, when a constant current I CNST flows through terminal 115, a charge transfer corresponding to the constant current I CNST occurs in capacitors 111 and 112, and the current corresponding to the charge transfer in capacitors 111 and 112 is adjusted. It will appear at terminal 116 as current Ia.

[実施例EX1_D]
実施例EX1_Dを説明する。実施例EX1_A~EX1_Cでは、積分期間における出力電圧Voutの変化方向が上昇方向となる構成を説明したが、積分期間における出力電圧Voutの変化方向が低下方向となるよう実施例EX1_A~EX1_Cの各構成を変形しても良い。
[Example EX1_D]
Example EX1_D will be described. In Examples EX1_A to EX1_C, the configuration in which the output voltage Vout changes in the increasing direction during the integration period has been described. may be transformed.

即ち例えば、図6の照度センサ2を図17の照度センサ2’へと変形しても良いし、図12の照度センサ3を図18の照度センサ3’へと変形しても良い。 That is, for example, the illuminance sensor 2 of FIG. 6 may be transformed into the illuminance sensor 2' of FIG. 17, and the illuminance sensor 3 of FIG. 12 may be transformed into the illuminance sensor 3' of FIG.

照度センサ2及び2’間の相違点、並びに、照度センサ3及び3’間の相違点は、以下の第1~第3相違点を含む。第1~第3相違点、及び、第1~第3相違点に付随して以下に示される点以外において、照度センサ2’の構成及び動作は照度センサ2と同様であり、照度センサ3’の構成及び動作は照度センサ3と同様である。 Differences between the illuminance sensors 2 and 2' and differences between the illuminance sensors 3 and 3' include the following first to third differences. The configuration and operation of the illuminance sensor 2' are the same as those of the illuminance sensor 2, except for the first to third differences and the points shown below accompanying the first to third differences, and the illuminance sensor 3' is the same as the illuminance sensor 3 in configuration and operation.

第1相違点として、照度センサ2及び3と異なり、照度センサ2’及び3’では第2接続態様が採用される(図3参照)。即ち、照度センサ2’及び3’では、フォトダイオード11のカソードが基準電位端子31に接続され且つフォトダイオード11のアノードがスイッチSW1の一端に接続される。第1相違点に基づき、照度センサ2’及び3’では、スイッチSW1のオン区間においてフォトダイオード11からスイッチSW1を通じ入力ラインLN1に向かう向きに光電流Ip(正の電荷)が流れる(即ち、スイッチSW1のオン区間において増幅器12の反転入力端子の電位が上昇する向きに光電流Ipが発生する)。故に、照度センサ2’及び3’では、スイッチSW1がオン且つスイッチSW2がオフであれば、光電流Ipと増幅器12の働きにより出力電圧Voutが時間経過と共に低下してゆく(但し、スイッチSW2のターンオフ直後に発生しうる過渡的な出力電圧Voutの上昇を除く)。 The first difference is that unlike the illumination sensors 2 and 3, the illumination sensors 2' and 3' employ the second connection mode (see FIG. 3). That is, in the illuminance sensors 2' and 3', the cathode of the photodiode 11 is connected to the reference potential terminal 31, and the anode of the photodiode 11 is connected to one end of the switch SW1. Based on the first difference, in the illuminance sensors 2′ and 3′, the photocurrent Ip (positive charge) flows from the photodiode 11 through the switch SW1 toward the input line LN1 during the ON period of the switch SW1 (that is, the switch A photocurrent Ip is generated in the direction in which the potential of the inverting input terminal of the amplifier 12 rises during the ON period of SW1). Therefore, in the illuminance sensors 2' and 3', if the switch SW1 is on and the switch SW2 is off, the output voltage Vout decreases over time due to the action of the photocurrent Ip and the amplifier 12 (however, the switch SW2 is turned off). excluding the transient rise in the output voltage Vout that may occur immediately after turn-off).

第2相違点として、照度センサ2及び3と異なり、照度センサ2’及び3’では、スイッチSWaのオン区間において、調整電流Iaが調整電流生成回路54からスイッチSWaを通じ入力ラインLN1に向けて流れる。つまり、照度センサ2’及び3’に係る調整電流生成回路54は、スイッチSWaのオン区間において、入力ラインLN1の電位が上昇する向きに調整電流Iaを入力ラインLN1へと出力する。故に、照度センサ2’及び3’において、スイッチSWaのオン区間中に調整電流生成回路54から入力ラインLN1に供給される調整電荷の極性は正である。 As a second difference, unlike the illuminance sensors 2 and 3, in the illuminance sensors 2′ and 3′, the adjustment current Ia flows from the adjustment current generation circuit 54 through the switch SWa toward the input line LN1 during the ON period of the switch SWa. . That is, the adjustment current generation circuit 54 associated with the illuminance sensors 2' and 3' outputs the adjustment current Ia to the input line LN1 in the direction in which the potential of the input line LN1 rises during the ON period of the switch SWa. Therefore, in the illuminance sensors 2' and 3', the polarity of the adjustment charge supplied from the adjustment current generation circuit 54 to the input line LN1 during the ON period of the switch SWa is positive.

第2相違点に対応する構成を照度センサ2’及び3’を持たせるべく、照度センサ2’及び3’では、入力ラインLN1がスイッチSWaの一端に接続され、且つ、調整電流生成回路54はスイッチSWaの他端と所定の正の直流電圧が加わる端子との間に設けられる。そして、照度センサ2’及び3’における調整電流生成回路54は、当該正の直流電圧に基づいて入力ラインLN1の電位を上昇させる向きの調整電流Iaを生成する。実施例EX1_Cに示した構成(図15参照)を準用して照度センサ2’及び3’を形成する場合には、スイッチSWaのオン区間においてコンデンサ111を充電する向きに端子115を通じて定電流ICNSTを流し、これによって定電流ICNSTのk倍の電流であって且つ端子116からスイッチSWaを通じて増幅器12の反転増幅端子に向かう向きの電流(従って増幅器12の反転増幅端子の電位を上昇させる向きの電流)を調整電流Iaとして発生させれば良い。 In the illuminance sensors 2' and 3', the input line LN1 is connected to one end of the switch SWa, and the adjustment current generating circuit 54 is It is provided between the other end of the switch SWa and a terminal to which a predetermined positive DC voltage is applied. Then, the adjustment current generating circuit 54 in the illuminance sensors 2' and 3' generates an adjustment current Ia directed to increase the potential of the input line LN1 based on the positive DC voltage. When the illuminance sensors 2' and 3' are formed by applying the configuration shown in Example EX1_C (see FIG. 15), a constant current I CNST , which is k C times the constant current I CNST and flows from the terminal 116 through the switch SWa to the inverting amplifier terminal of the amplifier 12 (thus increasing the potential of the inverting amplifier terminal of the amplifier 12). current) is generated as the adjustment current Ia.

第3相違点として、照度センサ2及び3と照度センサ2’及び3’との間で、比較器52の動作が異なる。照度センサ2’及び3’に係る比較器52は、出力電圧Voutが判定電圧Vthを下回るタイミングを検出する機能を持つ。照度センサ2’及び3’においては、判定電圧Vthの電位は基準電位Vrefよりも低い(図19参照)。照度センサ2’及び3’において、対比用電圧Vout’が基準電位Vrefを有しているときには、信号CMPoutの値は“0”であり、対比用電圧Vout’の電位が基準電位Vrefから低下する過程において、対比用電圧Vout’が判定電圧Vthより高いときには信号CMPoutの値は“0”に保たれ、対比用電圧Vout’が判定電圧Vthより低くなると信号CMPoutの値は“1”となる。以後は、対比用電圧Vout’が判定電圧Vthから所定のヒステリシス幅ΔVHYSだけ高い電圧(Vth+ΔVHYS)以上にならない限り、信号CMPoutの値は“1”に保たれ、対比用電圧Vout’が電圧(Vth+ΔVHYS)以上となると、信号CMPoutの値は“0”に戻る。電圧(Vth+ΔVHYS)の電位は基準電位Vrefよりも低い。 As a third difference, the operation of the comparator 52 differs between the illuminance sensors 2 and 3 and the illuminance sensors 2' and 3'. The comparator 52 associated with the illuminance sensors 2' and 3' has a function of detecting the timing when the output voltage Vout falls below the determination voltage Vth. In the illuminance sensors 2' and 3', the potential of the determination voltage Vth is lower than the reference potential Vref (see FIG. 19). In the illuminance sensors 2' and 3', when the comparison voltage Vout' has the reference potential Vref, the value of the signal CMPout is "0" and the potential of the comparison voltage Vout' drops from the reference potential Vref. In the process, when the voltage for comparison Vout' is higher than the determination voltage Vth, the value of the signal CMPout is kept at "0", and when the voltage for comparison Vout' is lower than the determination voltage Vth, the value of the signal CMPout becomes "1". Thereafter, the value of the signal CMPout is maintained at "1" unless the comparison voltage Vout' becomes equal to or higher than the voltage (Vth+ΔV HYS ) higher than the determination voltage Vth by the predetermined hysteresis width ΔV HYS , and the comparison voltage Vout' When it becomes (Vth+ΔV HYS ) or more, the value of the signal CMPout returns to "0". The potential of the voltage (Vth+ΔV HYS ) is lower than the reference potential Vref.

第3相違点に基づき、照度センサ2’及び3’では、スイッチSW2がオフ状態とされることで出力電圧Voutが低下する過程において、信号CMPoutの値が“0”から“1”に変化したときに、ラッチ回路53の保持値が“0”から“1”に切り替えられてスイッチSWaがターンオフされることになる。 Based on the third difference, in the illuminance sensors 2' and 3', the value of the signal CMPout changed from "0" to "1" in the process in which the switch SW2 was turned off and the output voltage Vout decreased. At this time, the value held in the latch circuit 53 is switched from "0" to "1" and the switch SWa is turned off.

図19を参照して照度センサ2’及び3’の照度検出動作を説明する。図19において、破線波形510’は照度センサ2’及び3’における出力電圧Voutの波形の例を表す。実線波形510LPF’は、破線波形510’に対応する出力電圧Voutに基づく対比用電圧Vout’の波形を表す。照度センサ2’及び3’の照度検出動作に関し、タイミングtA1’以前においてスイッチSW1、SW2及びSWaは全てオン状態であり、タイミングtA1’を境にスイッチSW2がオン状態からオフ状態に切り替わり、その後、タイミングtA2’を境にスイッチSWaがオン状態からオフ状態に切り替わり、更にその後、タイミングtA3’を境にスイッチSW1がオン状態からオフ状態に切り替わる。 The illuminance detection operation of the illuminance sensors 2' and 3' will be described with reference to FIG. In FIG. 19, a dashed line waveform 510' represents an example of the waveform of the output voltage Vout in the illuminance sensors 2' and 3'. A solid line waveform 510 LPF ' represents the waveform of the comparison voltage Vout' based on the output voltage Vout corresponding to the dashed line waveform 510'. Regarding the illuminance detection operation of the illuminance sensors 2' and 3', the switches SW1, SW2, and SWa are all in the ON state before the timing t A1 ', and the switch SW2 is switched from the ON state to the OFF state at the timing t A1 ', After that, the switch SWa switches from the on state to the off state at the timing t A2 ′, and the switch SW1 switches from the on state to the off state at the timing t A3 ′.

上述したように、照度検出動作では、まず初期チャージが行われる。初期チャージが行われる期間ではスイッチSW1及びSW2が共にオン状態とされる。初期チャージはスイッチSW2がターンオフされることで終了する。スイッチSW2のオン区間では積分コンデンサ13の蓄積電荷が放電され、出力電圧Voutの直流成分が基準電位Vrefに収束する。照度検出動作の開始時点ではラッチ回路53の保持値が“0”に初期化されており、ここでは、初期チャージが行われる期間においてスイッチSWaがオン状態に維持されるものとする。 As described above, in the illuminance detection operation, initial charging is performed first. During the initial charging period, the switches SW1 and SW2 are both turned on. The initial charging ends when the switch SW2 is turned off. During the ON period of the switch SW2, the accumulated charge in the integration capacitor 13 is discharged, and the DC component of the output voltage Vout converges to the reference potential Vref. At the start of the illuminance detection operation, the value held by the latch circuit 53 is initialized to "0", and the switch SWa is maintained in the ON state during the initial charging period.

制御回路14は、照度検出動作において、一定時間だけ初期チャージを行った後、スイッチSW1をオン状態に維持したままスイッチSW2をターンオフすることで初期チャージを終了させる。図19の例では、タイミングtA1’がスイッチSW2のターンオフタイミングに相当する。図19の例では、タイミングtA1’の直後において、増幅器12の発生ノイズに由来して出力電圧Voutが急峻に上昇する。その後、対比用電圧Vout’が判定電圧Vthにまで低下するタイミングtA2’まではスイッチSWaがオン状態であるため、入力ラインLN1に対する光電流Ip及び調整電流Iaの供給により、出力電圧Vout及び対比用電圧Vout’が徐々に低下してゆく。 In the illuminance detection operation, the control circuit 14 performs initial charging for a certain period of time, and then turns off the switch SW2 while maintaining the switch SW1 in the ON state, thereby ending the initial charging. In the example of FIG. 19, the timing t A1 ′ corresponds to the turn-off timing of the switch SW2. In the example of FIG. 19, immediately after the timing t A1 ′, the output voltage Vout sharply rises due to the noise generated by the amplifier 12 . After that, the switch SWa is in the ON state until the timing t A2 ' when the comparison voltage Vout' drops to the determination voltage Vth. The operating voltage Vout' gradually decreases.

タイミングtA2’を境に対比用電圧Vout’及び判定電圧Vth間の高低関係が“Vout’>Vth”から “Vout’<Vth”に切り替わる。このため、タイミングtA2’にてスイッチSWaがターンオフされる。スイッチSWaがターンオフされた後のスイッチSW1のオン区間では、入力ラインLN1への光電流Ipの供給のみに基づいて出力電圧Vout及び対比用電圧Vout’が徐々に低下してゆく。 At the timing t A2 ′, the level relationship between the comparison voltage Vout′ and the determination voltage Vth switches from “Vout′>Vth” to “Vout′<Vth”. Therefore, the switch SWa is turned off at the timing t A2 '. During the on period of the switch SW1 after the switch SWa is turned off, the output voltage Vout and the comparison voltage Vout' gradually decrease based only on the supply of the photocurrent Ip to the input line LN1.

制御回路14は、スイッチSWaの状態を制御するための制御信号CNTaに基づき、スイッチSWaのターンオフタイミングを認知する。図19の例では、タイミングtA2’がスイッチSWaのターンオフタイミングであると判断する。制御回路14は、スイッチSWaのターンオフタイミングに基づいて積分期間を設定する。図19の例における積分期間は期間515’であって、積分期間515’の開始タイミング、終了タイミングは、夫々、タイミングtA2’、tA3’である。制御回路14は、スイッチSWaのターンオフタイミングtA2’から所定の積分時間が経過したタイミングを積分期間515’の終了タイミングtA3’に設定する。上述したように、積分時間は予め定められた固定時間長を有する。制御回路14は、積分期間515’の終了タイミングtA3’においてスイッチSW1をターンオフする。換言すれば、スイッチSW1をターンオフすることで積分期間515’を終了させる。 The control circuit 14 recognizes the turn-off timing of the switch SWa based on the control signal CNTa for controlling the state of the switch SWa. In the example of FIG. 19, the timing t A2 ′ is determined to be the turn-off timing of the switch SWa. The control circuit 14 sets the integration period based on the turn-off timing of the switch SWa. The integration period in the example of FIG. 19 is a period 515', and the start timing and end timing of the integration period 515' are timings t A2 ' and t A3 ', respectively. The control circuit 14 sets the end timing t A3 ' of the integration period 515' to the timing when a predetermined integration time has elapsed from the turn-off timing t A2 ' of the switch SWa. As mentioned above, the integration time has a predetermined fixed length of time. The control circuit 14 turns off the switch SW1 at the end timing t A3 ' of the integration period 515'. In other words, turning off switch SW1 terminates the integration period 515'.

積分期間515’は、光電流Ipによる電荷を積分コンデンサ13に蓄積する期間であり、積分期間515’において、積分コンデンサ13及び調整電流生成回路54間の電荷のやり取りは無い。即ち、積分期間515’における出力電圧Voutの変化量は光電流Ipのみに依存することになる。検出回路15は、積分期間515’における出力電圧Voutの変化量に基づいて照度を検出し、照度の検出結果を表す照度センス信号Soutを生成及び出力する。照度センス信号Soutの生成及び出力をもって照度検出動作が終了する。 The integration period 515 ′ is a period for accumulating charges from the photocurrent Ip in the integration capacitor 13 , and there is no exchange of charges between the integration capacitor 13 and the adjustment current generating circuit 54 during the integration period 515 ′. That is, the amount of change in the output voltage Vout during the integration period 515' depends only on the photocurrent Ip. The detection circuit 15 detects illuminance based on the amount of change in the output voltage Vout during the integration period 515', and generates and outputs an illuminance sense signal Sout representing the illuminance detection result. The illuminance detection operation ends with the generation and output of the illuminance sense signal Sout.

以下に、照度センサ2及び3の動作と照度センサ2’及び3’の動作との対比説明を設ける。 A comparative description of the operation of the illumination sensors 2 and 3 and the operation of the illumination sensors 2' and 3' is provided below.

照度センサ2及び3における調整回路50は(図6又は図12と図8又は図9を参照)、制御回路14によりスイッチSW2がオン状態からオフ状態に切り替えられた後、対比用電圧Vout’と判定電圧Vthとの高低関係が”Vout’<Vth”にあるときには調整スイッチSWaをオン状態とすることで負の調整電荷を入力ラインLN1に供給し(即ち増幅器12の反転入力端子から調整電流Iaを引き込み)、対比用電圧Vout’と判定電圧Vthとの高低関係が”Vout’<Vth”から”Vout’>Vth”に切り替わると調整スイッチSWaをオフ状態とすることで入力ラインLN1(従って増幅器12の反転入力端子)への負の調整電荷の供給を停止する。 After the switch SW2 is switched from the on state to the off state by the control circuit 14, the adjustment circuit 50 in the illuminance sensors 2 and 3 (see FIGS. 6 or 12 and 8 or 9) adjusts the comparison voltage Vout' and When the level relationship with the determination voltage Vth is "Vout'<Vth", the adjustment switch SWa is turned on to supply negative adjustment charge to the input line LN1 (that is, the adjustment current Ia from the inverting input terminal of the amplifier 12). ), and when the level relationship between the comparison voltage Vout′ and the judgment voltage Vth switches from “Vout′<Vth” to “Vout′>Vth”, the input line LN1 (and thus the amplifier 12) is turned off.

照度センサ2及び3における制御回路14は(図6又は図12と図8又は図9を参照)、上記高低関係の”Vout’<Vth”から”Vout’>Vth”への切り替わりタイミングから、当該切り替わりタイミングより所定の積分時間が経過したタイミングまでの期間を、積分期間(515、525)に設定する。照度センサ2及び3における制御回路14は、スイッチSW1及びスイッチSW2が共にオン状態とされる第1状態よりスイッチSW1がオン状態且つスイッチSW2がオフ状態とされる第2状態へと遷移させた後、上記切り替わりタイミング(図8ではtA2、図9ではtB2)を認識すると当該切り替わりタイミングから積分時間が経過したタイミング(図8ではtA3、図9ではtB3)で、スイッチSW1をオン状態からオフ状態に切り替える(即ち積分期間を終了させる)。 The control circuit 14 in the illuminance sensors 2 and 3 (see FIG. 6 or 12 and FIG. 8 or 9) determines the corresponding A period from the switching timing to the timing when a predetermined integration time has elapsed is set as an integration period (515, 525). After the control circuit 14 in the illuminance sensors 2 and 3 transitions from the first state in which both the switches SW1 and SW2 are on to the second state in which the switch SW1 is on and the switch SW2 is off. , when the switching timing (t A2 in FIG. 8, t B2 in FIG. 9) is recognized, the switch SW1 is turned on at the timing (t A3 in FIG. 8, t B3 in FIG. 9) after the integration time has elapsed from the switching timing (t A3 in FIG. 8, t B3 in FIG. 9). to the off state (ie, terminate the integration period).

照度センサ2’及び3’における調整回路50は(図17又は図18と図19を参照)、制御回路14によりスイッチSW2がオン状態からオフ状態に切り替えられた後、対比用電圧Vout’と判定電圧Vthとの高低関係が”Vout’>Vth”にあるときには調整スイッチSWaをオン状態とすることで正の調整電荷を入力ラインLN1に供給し(即ち増幅器12の反転入力端子に調整電流Iaを出力し)、対比用電圧Vout’と判定電圧Vthとの高低関係が”Vout’>Vth”から”Vout’<Vth”に切り替わると調整スイッチSWaをオフ状態とすることで入力ラインLN1(従って増幅器12の反転入力端子)への正の調整電荷の供給を停止する。 After the switch SW2 is switched from the on state to the off state by the control circuit 14, the adjustment circuit 50 in the illuminance sensors 2′ and 3′ (see FIG. 17 or FIGS. 18 and 19) determines the comparison voltage Vout′. When the level relationship with the voltage Vth is "Vout'>Vth", the positive adjustment charge is supplied to the input line LN1 by turning on the adjustment switch SWa (that is, the adjustment current Ia is supplied to the inverting input terminal of the amplifier 12). output), and when the level relationship between the comparison voltage Vout′ and the judgment voltage Vth switches from “Vout′>Vth” to “Vout′<Vth”, the adjustment switch SWa is turned off to turn off the input line LN1 (therefore, the amplifier 12) is turned off.

照度センサ2’及び3’における制御回路14は(図17又は図18と図19を参照)、上記高低関係の”Vout’>Vth”から”Vout’<Vth”への切り替わりタイミングから、当該切り替わりタイミングより所定の積分時間が経過したタイミングまでの期間を、積分期間(図19では期間515’)に設定する。照度センサ2’及び3’における制御回路14は、スイッチSW1及びスイッチSW2が共にオン状態とされる第1状態よりスイッチSW1がオン状態且つスイッチSW2がオフ状態とされる第2状態へと遷移させた後、上記切り替わりタイミング(図19ではtA2’)を認識すると当該切り替わりタイミングから積分時間が経過したタイミング(図19ではtA3’)で、スイッチSW1をオン状態からオフ状態に切り替える(即ち積分期間を終了させる)。 The control circuit 14 in the illuminance sensors 2′ and 3′ (see FIG. 17 or FIGS. 18 and 19) controls the timing of switching from “Vout′>Vth” to “Vout′<Vth” in the level relationship. A period from the timing to the timing when the predetermined integration time has passed is set as the integration period (period 515′ in FIG. 19). The control circuit 14 in the illuminance sensors 2' and 3' causes the switch SW1 and the switch SW2 to transition from a first state in which both the switches SW1 and SW2 are on to a second state in which the switch SW1 is on and the switch SW2 is off. After that, when the switching timing ( t A2 ' in FIG. 19) is recognized, the switch SW1 is switched from the ON state to the OFF state (that is, integration end the period).

[実施例EX1_E]
実施例EX1_Eを説明する。実施例EX1_Eではスイッチ(調整スイッチ)SWaに関わる変形技術を説明する。実施例EX1_Eで述べた技術を実施例EX1_A~EX1_Dに適用可能である。
[Example EX1_E]
Example EX1_E will be described. In Example EX1_E, a modified technique related to the switch (adjustment switch) SWa will be described. The techniques described in Example EX1_E are applicable to Examples EX1_A to EX1_D.

上述したように、調整電流生成回路54は、調整電流Iaを生成して調整電流Iaによる調整電荷を入力ラインLN1に供給する調整電荷供給動作を実行可能である。ここで、スイッチSWaのオン区間にて調整電荷供給動作が実行される(即ち調整電流Iaによる調整電荷が入力ラインLN1に供給される)一方で、スイッチSWaのオフ区間において調整電荷供給動作が停止される(即ち調整電流Iaによる調整電荷の入力ラインLN1への供給が停止される)限り、スイッチSWaの配置位置を任意に変更可能である。例えば、調整電流生成回路54として図15の調整電流生成回路100を用いる場合には、ノード140と定電流回路120との間に直列にスイッチSWaを挿入するようにしても良い。この場合には、端子116を増幅器12の反転入力端子に直接接続して良く、ノード140及び定電流回路120間に直列に挿入されたスイッチSWaのオン区間においてのみ定電流ICNSTがノード140を通じて流れて実施例EX1_Cに示した動作が実現される。 As described above, the adjustment current generation circuit 54 can perform the adjustment charge supply operation of generating the adjustment current Ia and supplying the adjustment charge from the adjustment current Ia to the input line LN1. Here, while the adjustment charge supply operation is performed during the ON period of the switch SWa (that is, the adjustment charge by the adjustment current Ia is supplied to the input line LN1), the adjustment charge supply operation is stopped during the OFF period of the switch SWa. (that is, the supply of the adjustment charge to the input line LN1 by the adjustment current Ia is stopped), the arrangement position of the switch SWa can be arbitrarily changed. For example, when the adjustment current generation circuit 100 of FIG. 15 is used as the adjustment current generation circuit 54, a switch SWa may be inserted in series between the node 140 and the constant current circuit 120. In this case, the terminal 116 may be directly connected to the inverting input terminal of the amplifier 12, and the constant current I CNST will flow through the node 140 only during the ON period of the switch SWa inserted in series between the node 140 and the constant current circuit 120. As a result, the operation shown in Example EX1_C is realized.

実施例EX1_A~EX1_Dに係る任意の照度センサ(2、3、2’又は3’)において、スイッチSWaを省略するようにしても良い。この場合、ラッチ回路53が調整電流生成回路54の動作のオン、オフを制御すれば良い。即ち、実施例EX1_A~EX1_Dの何れかにおいて、スイッチSWaを省略して増幅器12の反転入力端子に調整電流生成回路54を直接接続しつつ、ラッチ回路53の保持値が“0”であるときには調整電流生成回路54の動作をオンにして調整電荷供給動作を実行する一方、ラッチ回路53の保持値が“1”であるときには調整電流生成回路54の動作をオフにして調整電荷供給動作を停止するようにしても良い(図7を適宜参照)。調整電流生成回路54として図15の調整電流生成回路100を用いる場合にあっては、スイッチSWaを省略して増幅器12の反転入力端子に端子116を直接接続しつつ、ラッチ回路53の保持値が“0”であるときには定電流回路120の動作をオンにして定電流回路120に定電流ICNSTを発生させる一方、ラッチ回路53の保持値が“1”であるときには定電流回路120の動作をオフにして定電流回路120による定電流ICNSTの発生を停止させると良い(即ちノード140及び定電流回路120間の電流の流れを停止させると良い)。 The switch SWa may be omitted in any illuminance sensor (2, 3, 2' or 3') according to the embodiments EX1_A to EX1_D. In this case, the latch circuit 53 may control ON/OFF of the adjustment current generation circuit 54 . That is, in any one of the embodiments EX1_A to EX1_D, the switch SWa is omitted and the adjustment current generation circuit 54 is directly connected to the inverting input terminal of the amplifier 12, and the adjustment is performed when the value held by the latch circuit 53 is "0". While the operation of the current generation circuit 54 is turned on to perform the adjustment charge supply operation, when the value held by the latch circuit 53 is "1", the operation of the adjustment current generation circuit 54 is turned off to stop the adjustment charge supply operation. (See FIG. 7 where appropriate). 15 is used as the adjustment current generation circuit 54, the switch SWa is omitted and the terminal 116 is directly connected to the inverting input terminal of the amplifier 12, while the value held by the latch circuit 53 is When the value is "0", the operation of the constant current circuit 120 is turned on to cause the constant current circuit 120 to generate the constant current ICNST . It may be turned off to stop constant current circuit 120 from generating constant current I CNST (ie, to stop current flow between node 140 and constant current circuit 120).

[実施例EX1_F]
実施例EX1_Fを説明する。上述の照度センサ(2,3、2’又は3’)を、図20に示すような、ディスプレイDDを含むスマートフォンSPに搭載することができる。この際、ディスプレイDDの輝度調整用に照度センサ(2,3、2’又は3’)を利用することができる。つまり、スマートフォンSPでは、照度センサ(2,3、2’又は3’)の照度センス信号Soutに基づいてディスプレイDDの輝度調整を行うことができる。スマートフォンSPのデザイン性向上のために、照度センサ用の光学窓(外光を取り入れる窓)を目立たなくする要請も多く、この要請を受けて光学窓における可視光の透過率が低く設定されることも多い。光学窓の透過率の低下に伴い照度センサの感度の上昇が必要となるが、感度を上げるとノイズの影響が顕著となる。本実施形態に係る照度センサ(2,3、2’又は3’)は、上述の如くノイズの影響を受けにくい構成を有するため、極めて有益である。
[Example EX1_F]
Example EX1_F will be described. The illuminance sensor (2, 3, 2' or 3') described above can be installed in a smartphone SP including a display DD as shown in FIG. At this time, an illuminance sensor (2, 3, 2' or 3') can be used for luminance adjustment of the display DD. That is, the smartphone SP can adjust the luminance of the display DD based on the illuminance sense signal Sout of the illuminance sensor (2, 3, 2' or 3'). In order to improve the design of smartphone SPs, there have been many requests to make the optical window for the illuminance sensor (a window that takes in external light) inconspicuous. There are many. As the transmittance of the optical window decreases, it becomes necessary to increase the sensitivity of the illuminance sensor. The illuminance sensor (2, 3, 2' or 3') according to this embodiment is extremely useful because it has a configuration that is less susceptible to noise as described above.

<<第2実施形態>>
本開示に係る第2実施形態を説明する。第2実施形態における有益な構成は後述の実施例EX2_A及びEX2_Bにて具体的に示されるが、まず、それらの実施例との比較に供される比較例を説明する。
<<Second Embodiment>>
A second embodiment according to the present disclosure will be described. A beneficial configuration in the second embodiment will be specifically shown in examples EX2_A and EX2_B described later, but first, a comparative example for comparison with those examples will be described.

図21に比較例に係る照度センサ901の構成を示す。図21に示す如く、比較例に係る照度センサ901では、フォトダイオード911のカソードがスイッチSW911を通じて増幅器912の反転入力端子に接続され、フォトダイオード911のアノードはグランドに接続される。照度センサ901では、積分コンデンサ913及びスイッチSW912の並列回路が増幅器912の出力端子及び反転入力端子間に接続され、増幅器912の非反転入力端子には正の直流電圧値(例えば0.6V)を有する基準電圧Vrefが供給される。また、フォトダイオード911のカソードとスイッチSW911との接続ノードはスイッチSW911Bを介して基準電圧Vrefが加わる端子に接続される。スイッチSW911のオン区間ではスイッチSW911Bはオフに制御され、スイッチSW911のオフ区間ではスイッチSW911Bはオンに制御される。 FIG. 21 shows the configuration of an illuminance sensor 901 according to a comparative example. As shown in FIG. 21, in the illuminance sensor 901 according to the comparative example, the cathode of the photodiode 911 is connected to the inverting input terminal of the amplifier 912 through the switch SW911, and the anode of the photodiode 911 is grounded. In the illuminance sensor 901, a parallel circuit of an integrating capacitor 913 and a switch SW912 is connected between an output terminal and an inverting input terminal of an amplifier 912, and a positive DC voltage value (for example, 0.6 V) is applied to the non-inverting input terminal of the amplifier 912. is supplied with a reference voltage Vref. A connection node between the cathode of the photodiode 911 and the switch SW911 is connected to a terminal to which the reference voltage Vref is applied via the switch SW911B. The switch SW911B is controlled to be off during the on period of the switch SW911, and the switch SW911B is controlled to be on during the off period of the switch SW911.

図22に示す如く、照度センサ901では、スイッチSW911及びSW912が共にオンである状態からスイッチSW912をターンオフすることで積分期間を開始し、その後、スイッチSW911をターンオフすることで積分期間を終了する。積分期間において、フォトダイオード911が発生した光電流Ip’に応じて増幅器912の出力電圧Voが増加してゆく。この出力電圧Voに基づいて照度検出を行うことができる。 As shown in FIG. 22, in the illuminance sensor 901, the integration period is started by turning off the switch SW912 while both the switches SW911 and SW912 are on, and then the integration period is ended by turning off the switch SW911. During the integration period, the output voltage Vo of the amplifier 912 increases according to the photocurrent Ip' generated by the photodiode 911. FIG. Illuminance detection can be performed based on this output voltage Vo.

比較例に係る照度センサ901では、積分アンプである増幅器912の動作点とフォトダイオード911の動作点が同じである。即ち、積分期間において、増幅器912は基準電圧Vrefを動作点にして動作し、フォトダイオード911はアノード及びカソード間に基準電圧Vrefが加わった状態で動作する。積分期間においてフォトダイオード911に対し基準電圧Vrefがバイアスとして加わるとフォトダイオード911にリーク電流(暗電流)が流れる。リーク電流は高温において顕著となる。リーク電流が流れると真っ暗な状態でも入射光があるように誤認識される。このため、リーク電流は照度センサ901の検出精度の劣化要因となる。 In the illuminance sensor 901 according to the comparative example, the operating point of the amplifier 912, which is an integrating amplifier, and the operating point of the photodiode 911 are the same. That is, during the integration period, the amplifier 912 operates with the reference voltage Vref as the operating point, and the photodiode 911 operates with the reference voltage Vref applied between the anode and the cathode. When the reference voltage Vref is applied as a bias to the photodiode 911 during the integration period, a leakage current (dark current) flows through the photodiode 911 . Leakage current becomes significant at high temperatures. If a leak current flows, it is erroneously recognized as if there is incident light even in a dark state. Therefore, the leak current becomes a factor of deterioration of the detection accuracy of the illuminance sensor 901 .

遮光されたフォトダイオードをフォトダイオード911とは別に用意し、フォトダイオード911を用いた積分結果と遮光されたフォトダイオードを用いた積分結果との差分をとることで、リーク電流(暗電流)をキャンセルするという方法も検討される。しかしながら、この方法では、遮光されたフォトダイオードを別途に用意することが必要であることに加えて、リーク電流のマッチングを完全に行い難いことからキャンセル漏れが発生することがある。フォトダイオード911のバイアスを0Vにすればリーク電流を抑えることができるが、0Vを動作点として動作する積分アンプを作成することができない。このため、図21の照度センサ901の構成において、フォトダイオード911のバイアスを0Vにすることはできない。 A light-shielded photodiode is prepared separately from the photodiode 911, and leakage current (dark current) is canceled by taking the difference between the integration result using the photodiode 911 and the integration result using the light-shielded photodiode. A method of doing so will also be considered. However, in this method, it is necessary to separately prepare a light-shielded photodiode, and in addition, since it is difficult to perfectly match the leakage current, cancellation leakage may occur. Leakage current can be suppressed by setting the bias of the photodiode 911 to 0V, but an integrating amplifier that operates with 0V as the operating point cannot be created. Therefore, in the configuration of the illuminance sensor 901 in FIG. 21, the bias of the photodiode 911 cannot be set to 0V.

[実施例EX2_A]
上記リーク電流の低減に寄与する実施例として、第2実施形態に属する実施例EX2_Aを説明する。図23に実施例EX2_Aに係る照度センサ6の構成を示す。
[Example EX2_A]
Example EX2_A belonging to the second embodiment will be described as an example that contributes to the reduction of the leakage current. FIG. 23 shows the configuration of the illuminance sensor 6 according to Example EX2_A.

照度センサ6は、フォトダイオード11、増幅器12、積分コンデンサ13、制御回路14及び検出回路15を備えると共に、チョッパコンデンサ16及びスイッチSW11~SW14を備える。照度センサ6におけるフォトダイオード11、増幅器12、積分コンデンサ13、制御回路14及び検出回路15は、第1実施形態に係る照度センサ(例えば図6の照度センサ2)のフォトダイオード11、増幅器12、積分コンデンサ13、制御回路14及び検出回路15と同じものであって良く、それらに関する第1実施形態の記載が第2実施形態にも適用される。 The illuminance sensor 6 includes a photodiode 11, an amplifier 12, an integrating capacitor 13, a control circuit 14, a detection circuit 15, a chopper capacitor 16 and switches SW11 to SW14. The photodiode 11, the amplifier 12, the integrating capacitor 13, the control circuit 14, and the detection circuit 15 in the illuminance sensor 6 are the photodiode 11, the amplifier 12, the integrating They may be the same as the capacitor 13, the control circuit 14 and the detection circuit 15, and the description of the first embodiment regarding them also applies to the second embodiment.

但し、照度センサ6における制御回路14はスイッチSW11~SW14を制御する機能を持つ。即ち、照度センサ6における制御回路14は、スイッチSW11~SW14の制御端子に対して制御信号CNT11~CNT14を供給することにより、スイッチSW11~SW14の状態(オン/オフ状態)を個別に制御する。スイッチSW11~SW14はアナログ信号の伝搬が可能なスイッチ(バススイッチ)である。 However, the control circuit 14 in the illuminance sensor 6 has a function of controlling the switches SW11 to SW14. That is, the control circuit 14 in the illuminance sensor 6 individually controls the states (on/off states) of the switches SW11 to SW14 by supplying control signals CNT11 to CNT14 to the control terminals of the switches SW11 to SW14. The switches SW11 to SW14 are switches (bus switches) capable of propagating analog signals.

照度センサ6には、基準電位端子(換言すれば基準電位点)32と所定電位端子(換言すれば所定電位点)34が設けられる。基準電位端子32には、所定の正の直流電位を有する基準電位Vref(例えば0.6V)が加わる。一方、所定電位端子34は0Vの電位を有する。即ち、所定電位端子34はグランドに相当する。 The illuminance sensor 6 is provided with a reference potential terminal (in other words, a reference potential point) 32 and a predetermined potential terminal (in other words, a predetermined potential point) 34 . A reference potential Vref (for example, 0.6 V) having a predetermined positive DC potential is applied to the reference potential terminal 32 . On the other hand, the predetermined potential terminal 34 has a potential of 0V. That is, the predetermined potential terminal 34 corresponds to ground.

照度センサ6の構成要素の接続関係を説明する。フォトダイオード11のアノードは所定電位端子34に接続される(即ちグランドに接続される)。フォトダイオード11のカソードはスイッチSW11の一端に接続され、スイッチSW11の他端は入力ラインLN1(所定ライン)に接続される。スイッチSW14の一端は、フォトダイオード11のカソードとスイッチSW11とが接続されるノードに接続され、スイッチSW14の他端は所定電位端子34に接続される(即ちグランドに接続される)。スイッチSW13の一端は、入力ラインLN1に接続され、スイッチSW13の他端は所定電位端子34に接続される(即ちグランドに接続される)。 The connection relationship of the constituent elements of the illuminance sensor 6 will be described. The anode of the photodiode 11 is connected to the predetermined potential terminal 34 (that is, grounded). The cathode of the photodiode 11 is connected to one end of the switch SW11, and the other end of the switch SW11 is connected to the input line LN1 (predetermined line). One end of the switch SW14 is connected to the node where the cathode of the photodiode 11 and the switch SW11 are connected, and the other end of the switch SW14 is connected to the predetermined potential terminal 34 (that is, grounded). One end of the switch SW13 is connected to the input line LN1, and the other end of the switch SW13 is connected to the predetermined potential terminal 34 (that is, grounded).

積分コンデンサ13の一端は増幅器12の出力端子に接続され、積分コンデンサ13の他端は入力ラインLN1に接続される。スイッチSW12の一端は増幅器12の出力端子に接続され、スイッチSW12の他端は増幅器12の反転入力端子に接続される。増幅器12の非反転入力端子は基準電位端子32に接続されて、基準電位Vrefを受ける。増幅器12の反転入力端子と入力ラインLN1との間にチョッパコンデンサ16が挿入される。即ち、チョッパコンデンサ16の一端は入力ラインLN1に接続され、チョッパコンデンサ16の他端は増幅器12の反転入力端子に接続される。第1実施形態と同様、第2実施形態でも、増幅器12の出力端子からの出力電圧を出力電圧Voutと称し、増幅器12の出力端子に接続されて出力電圧Voutを伝搬する配線を出力ラインLN2と称する。検出回路15は、出力電圧Voutに基づいて照度センサ6の検出対象である照度を検出し、照度の検出結果を表す照度センス信号Soutを生成及び出力する。照度センサ6の検出対象である照度は、フォトダイオード11の入射光量に比例する物理量である。 One end of the integrating capacitor 13 is connected to the output terminal of the amplifier 12, and the other end of the integrating capacitor 13 is connected to the input line LN1. One end of the switch SW12 is connected to the output terminal of the amplifier 12 and the other end of the switch SW12 is connected to the inverting input terminal of the amplifier 12 . The non-inverting input terminal of amplifier 12 is connected to reference potential terminal 32 for receiving reference potential Vref. A chopper capacitor 16 is inserted between the inverting input terminal of amplifier 12 and input line LN1. That is, one end of the chopper capacitor 16 is connected to the input line LN 1 and the other end of the chopper capacitor 16 is connected to the inverting input terminal of the amplifier 12 . As in the first embodiment, also in the second embodiment, the output voltage from the output terminal of the amplifier 12 is referred to as the output voltage Vout, and the wiring connected to the output terminal of the amplifier 12 to propagate the output voltage Vout is referred to as the output line LN2. called. The detection circuit 15 detects the illuminance, which is the detection target of the illuminance sensor 6, based on the output voltage Vout, and generates and outputs an illuminance sense signal Sout representing the illuminance detection result. The illuminance to be detected by the illuminance sensor 6 is a physical quantity proportional to the amount of light incident on the photodiode 11 .

図24を参照して積分センサ6におけるスイッチ制御の流れを説明する。図24に示される状態610は初期状態である。状態610ではスイッチSW11がオフであって且つスイッチSW12~SW14がオンである。状態610では、スイッチSW12を通じて増幅器12の出力端子及び反転入力端子間が接続されるため、当該反転入力端子の電圧は基準電圧Vrefと一致する。また、状態610では、スイッチSW13がオンであるため、入力ラインLN1の電位が0Vに保たれる。故に、状態610において、チョッパコンデンサ16に基準電圧Vref分の電荷が蓄積される。 The flow of switch control in the integration sensor 6 will be described with reference to FIG. State 610 shown in FIG. 24 is the initial state. In state 610, switch SW11 is off and switches SW12-SW14 are on. In the state 610, the output terminal and the inverting input terminal of the amplifier 12 are connected through the switch SW12, so the voltage of the inverting input terminal matches the reference voltage Vref. Also, in the state 610, the potential of the input line LN1 is kept at 0 V because the switch SW13 is on. Therefore, in state 610, chopper capacitor 16 is charged with reference voltage Vref.

制御回路14は、状態610を起点に、スイッチSW13をターンオフし且つスイッチSW12をターンオフすることで状態610から状態620に遷移させる。スイッチSW13のターンオフタイミングとスイッチSW12のターンオフタイミングは実質的に同じであっても構わないが、厳密には、スイッチSW13をターンオフしてから所定の微小時間の経過後にスイッチSW12をターンオフすると良い。スイッチSW12のターンオフにて増幅器12の反転入力端子及び出力端子間が切り離されるが、チョッパコンデンサ16及びスイッチSW12間の接続ノードに対する電荷の入出力は存在しないので、状態620でも増幅器12の反転入力端子の電圧は基準電圧Vrefに保たれる(後述の状態630でも同様)。スイッチSW13がターンオフされてもチョッパコンデンサ16には基準電圧Vref分の電荷が蓄積されたままである。このため、状態620においても入力ラインLN1の電位は0Vに保たれる(後述の状態630でも同様)。 Starting from the state 610, the control circuit 14 turns off the switch SW13 and turns off the switch SW12, thereby transitioning from the state 610 to the state 620. FIG. The turn-off timing of the switch SW13 and the turn-off timing of the switch SW12 may be substantially the same, but strictly speaking, it is preferable to turn off the switch SW12 after a predetermined minute time elapses after turning off the switch SW13. When the switch SW12 is turned off, the inverting input terminal and the output terminal of the amplifier 12 are disconnected. is kept at the reference voltage Vref (the same applies to state 630, which will be described later). Even if the switch SW13 is turned off, the electric charge corresponding to the reference voltage Vref is still accumulated in the chopper capacitor 16 . Therefore, the potential of the input line LN1 is kept at 0 V even in state 620 (the same applies to state 630, which will be described later).

その後、制御回路14は、スイッチSW14をターンオフし且つスイッチSW11をターンオンすることで状態620から状態630に遷移させる。スイッチSW14のターンオフタイミングとスイッチSW11のターンオンタイミングは実質的に同じであっても構わないが、厳密には、スイッチSW14をターンオフしてから所定の微小時間の経過後にスイッチSW11をターンオンすると良い。状態630では、スイッチSW11がオン且つスイッチSW12~SW14がオフであるため、フォトダイオード11で発生した光電流Ipによる電荷が積分コンデンサ13にて蓄積されてゆき、出力電圧Voutが光電流Ipに応じて上昇してゆく。 After that, the control circuit 14 causes the state 620 to transition to the state 630 by turning off the switch SW14 and turning on the switch SW11. The turn-off timing of the switch SW14 and the turn-on timing of the switch SW11 may be substantially the same, but strictly speaking, the switch SW11 should be turned on after a predetermined minute time has passed since the switch SW14 was turned off. In the state 630, since the switch SW11 is on and the switches SW12 to SW14 are off, the charge due to the photocurrent Ip generated in the photodiode 11 is accumulated in the integration capacitor 13, and the output voltage Vout changes according to the photocurrent Ip. and rise.

制御回路14は状態630におけるスイッチSW11のオン区間において積分期間を設定する。この際、スイッチSW11のターンオンタイミングから積分期間を開始すれば良い。制御回路14は、積分期間の開始タイミングから所定の積分時間が経過したタイミングでスイッチSW11をターンオフすることにより積分期間を終了させる。積分時間は予め定められた固定時間長を有していて良い。 The control circuit 14 sets the integration period during the ON period of the switch SW11 in the state 630. FIG. At this time, the integration period may be started from the turn-on timing of the switch SW11. The control circuit 14 ends the integration period by turning off the switch SW11 at the timing when a predetermined integration time has elapsed from the start timing of the integration period. The integration time may have a predetermined fixed length of time.

検出回路15は、積分期間中の出力電圧Voutに基づいて積分期間における光電流Ipの積分値(積分期間に発生した光電流Ipの総量)を検出し、その検出積分値に応じた照度センス信号Soutを生成及び出力する。検出回路15はAD変換器(アナログ-デジタル変換器)を有し、上記積分値を表すアナログ信号をAD変換器にてデジタル信号に変換することで照度センス信号Soutを生成して負い。 The detection circuit 15 detects the integrated value of the photocurrent Ip during the integration period (the total amount of the photocurrent Ip generated during the integration period) based on the output voltage Vout during the integration period, and outputs an illuminance sense signal corresponding to the detected integrated value. Generate and output Sout. The detection circuit 15 has an AD converter (analog-digital converter), and converts the analog signal representing the integrated value into a digital signal by the AD converter to generate an illuminance sense signal Sout.

実施例EX2_Aによれば、フォトダイオード11にバイアスが加わらない状態(即ち、フォトダイオード11のアノード及びカソード間の電位差がゼロである状態)で積分動作が行われるので、上記リーク電流(暗電流)が抑制される。結果、図21の比較例との対比において(特に高温環境下で)照度センサの検出精度の向上が図られる。 According to the embodiment EX2_A, since the integration operation is performed in a state in which no bias is applied to the photodiode 11 (that is, a state in which the potential difference between the anode and cathode of the photodiode 11 is zero), the leak current (dark current) is suppressed. As a result, compared with the comparative example of FIG. 21, the detection accuracy of the illuminance sensor is improved (especially in a high temperature environment).

尚、上述の実施例EX2_Aでは、積分期間にて積分コンデンサ13の蓄積電荷の放電動作が実行されないことが想定されている。故に、実施例EX2_Aに係る検出回路15は、単純に、積分期間の開始タイミングにおける出力電圧Voutと積分期間の終了タイミングにおける出力電圧Voutとの差電圧を求め、当該差電圧の大きさに比例する量を積分期間における光電流Ipの積分値として求める。 It should be noted that in the above-described embodiment EX2_A, it is assumed that the operation of discharging the charge accumulated in the integration capacitor 13 is not performed during the integration period. Therefore, the detection circuit 15 according to the embodiment EX2_A simply obtains the difference voltage between the output voltage Vout at the start timing of the integration period and the output voltage Vout at the end timing of the integration period, and is proportional to the magnitude of the difference voltage. Quantity is determined as the integrated value of the photocurrent Ip over the integration period.

ところで、照度センサにおける重要な特性の1つに検出感度がある。同じ光の強さに対して出力電圧Voutの変化が大きくなれば検出感度が上がる。このため、検出感度を上げるという方法の1つとして積分時間を長くする方法が考えられる。しかし実際には、出力電圧Voutには電源電圧と回路方式に依存した上限電圧(以下、Dレンジ上限と称する)があり、出力電圧VoutがDレンジ上限に達すると正しい積分動作を行うことができない。例えば、電源電圧が3Vであれば、どのような回路を用いても3Vを超える出力電圧Voutを得ることができない。また、増幅器12の出力段のトランジスタが飽和しないように電圧マージンをとる必要もあるため、3Vよりも若干低い電圧(例えば2.8V)がDレンジ上限となる。 By the way, one of the important characteristics of an illuminance sensor is detection sensitivity. If the change in the output voltage Vout increases with respect to the same intensity of light, the detection sensitivity increases. Therefore, one method of increasing the detection sensitivity is to lengthen the integration time. However, in reality, the output voltage Vout has an upper limit voltage (hereinafter referred to as the upper limit of the D range) that depends on the power supply voltage and the circuit system. . For example, if the power supply voltage is 3V, an output voltage Vout exceeding 3V cannot be obtained using any circuit. Also, since it is necessary to provide a voltage margin so that the transistors in the output stage of the amplifier 12 do not saturate, a voltage slightly lower than 3 V (for example, 2.8 V) is the upper limit of the D range.

[実施例EX2_B]
Dレンジ上限を考慮し、図25に示す如く、実施例EX2_Aに係る照度センサ6に対し放電回路17を追加しても良い。図25は実施例EX2_Bに係る照度センサ6の構成図であり、実施例EX2_Bに係る照度センサ6は実施例EX2_Aに係る照度センサ6に放電回路17を追加した構成を有する。また、実施例EX2_Bでは、積分コンデンサ13の静電容量値C2が可変となっている。以下、放電回路17を用いた積分動作について説明する。尚、実施例EX2_Bにおいて、以下に特に述べない事項に関しては、実施例EX2_Aにて述べた事項が実施例EX2_Bにも適用される。
[Example EX2_B]
Considering the upper limit of the D range, as shown in FIG. 25, a discharge circuit 17 may be added to the illuminance sensor 6 according to Example EX2_A. FIG. 25 is a configuration diagram of the illuminance sensor 6 according to Example EX2_B, and the illuminance sensor 6 according to Example EX2_B has a configuration in which a discharging circuit 17 is added to the illuminance sensor 6 according to Example EX2_A. Further, in Example EX2_B, the capacitance value C2 of the integrating capacitor 13 is variable. The integration operation using the discharge circuit 17 will be described below. In Example EX2_B, matters described in Example EX2_A also apply to Example EX2_B, unless otherwise specified.

放電回路17は入力ラインLN1に接続される。放電回路17は、自身に供給される制御信号CNT17に応じて積分コンデンサ13に蓄えられた電荷を放電する。制御信号CNT17は“0”又は“1”の値をとる二値化信号であり、放電回路17は、制御信号CNT17の値が“1”であるときに積分コンデンサ13の放電動作を行い(詳細には、制御信号CNT17の値の“0”から“1”への変化に応答して積分コンデンサ13の放電動作を1回分行い)、制御信号CNT17の値が“0”であるときに積分コンデンサ13の放電動作を停止する。 Discharge circuit 17 is connected to input line LN1. The discharge circuit 17 discharges the charge accumulated in the integration capacitor 13 according to the control signal CNT17 supplied to itself. The control signal CNT17 is a binary signal that takes a value of "0" or "1", and the discharge circuit 17 discharges the integration capacitor 13 when the value of the control signal CNT17 is "1" (details , the integrating capacitor 13 is discharged once in response to the change of the value of the control signal CNT17 from "0" to "1"), and when the value of the control signal CNT17 is "0", the integrating capacitor 13 discharge operation is stopped.

制御回路14及び検出回路15にて制御ブロックが構成される。当該制御ブロックは、出力電圧Voutを上限電圧VHと比較する第1比較器及び出力電圧Voutを下限電圧VLと比較する第2比較器の各比較結果を用いて、放電回路17を制御するための制御信号CNT17を生成する。ここで“0<VL<Vref<VH”が成立する。例えば、(VL,Vref,VH)=(0.5V,0.6V,1.2V)、である。尚、制御信号CNT17の生成及び放電回路17への制御信号CNT17の供給の主体は制御回路14及び検出回路15の何れであっても良いが、以下では、当該主体が制御回路14であるとする。第1比較器及び第2比較器は検出回路15に設けられていて良い。また、検出回路15は、積分コンデンサ13の放電回数に基づいて積分値データDATAを生成する機能も備える。積分値データDATAは積分期間における光電流Ipの積分値を表し、積分値データDATAそのもの又は積分値データDATAに比例するデータを照度センス信号Soutとすることができる。 A control block is composed of the control circuit 14 and the detection circuit 15 . The control block controls the discharge circuit 17 using the comparison results of a first comparator that compares the output voltage Vout with the upper limit voltage VH and a second comparator that compares the output voltage Vout with the lower limit voltage VL. A control signal CNT17 is generated. Here, "0<VL<Vref<VH" is established. For example, (VL, Vref, VH)=(0.5V, 0.6V, 1.2V). Although either the control circuit 14 or the detection circuit 15 may be the subject of generation of the control signal CNT17 and supply of the control signal CNT17 to the discharge circuit 17, in the following description it is assumed that the subject is the control circuit 14. . The first comparator and the second comparator may be provided in the detection circuit 15 . The detection circuit 15 also has a function of generating integration value data DATA based on the number of times the integration capacitor 13 is discharged. The integrated value data DATA represents the integrated value of the photocurrent Ip in the integration period, and the integrated value data DATA itself or data proportional to the integrated value data DATA can be used as the illuminance sense signal Sout.

図26は実施例EX2_Bに係る照度センサ6による積分動作のタイミングチャートである。タイミングtC2以前は照度センサ6の待機期間に相当する。タイミングtC2よりも前のタイミングtC1において、スイッチSW11~SW14の状態は図24の状態610と一致する。タイミングtC1を起点に、制御回路14は、スイッチSW13をターンオフしてからスイッチSW12をターンオフし、更にその後、スイッチSW14をターンオフしてからスイッチSW11をターンオンする。スイッチSW11のターンオンタイミングがタイミングtC2であり、タイミングtC2から積分期間が開始される。 FIG. 26 is a timing chart of integration operation by the illuminance sensor 6 according to Example EX2_B. The period before timing tC2 corresponds to the standby period of the illuminance sensor 6 . At timing t C1 before timing t C2 , the states of the switches SW11 to SW14 match state 610 in FIG. Starting from timing tC1 , the control circuit 14 turns off the switch SW13, turns off the switch SW12, and then turns off the switch SW14 and then turns on the switch SW11. The turn-on timing of the switch SW11 is the timing tC2 , and the integration period starts from the timing tC2 .

また、積分コンデンサ13の静電容量値C2は制御回路14の制御の下で可変とされる。以下、静電容量値を単に容量値とも称する。後述のタイミングtC3以前において容量値C2は容量値C2aに設定され、タイミングtC3を境に容量値C2が容量値C2aから容量値C2bに切り替えられる。ここで、容量値C2bは容量値C2aのm倍に設定される。mは1より大きい。例えば、m=32、C2a=0.5pF且つC2b=16pFである。 Also, the capacitance value C2 of the integration capacitor 13 is made variable under the control of the control circuit 14 . Hereinafter, the capacitance value is also simply referred to as the capacitance value. The capacitance value C2 is set to the capacitance value C2a before timing tC3 , which will be described later, and the capacitance value C2 is switched from the capacitance value C2a to the capacitance value C2b at the timing tC3 . Here, the capacitance value C2b is set to m times the capacitance value C2a. m is greater than one. For example, m=32, C2a=0.5 pF and C2b=16 pF.

積分期間の開始タイミングtC2において出力電圧Voutは基準電圧Vrefと一致する(ノイズ及びオフセットを無視)。また、照度センサ6の待機期間にて積分値データDATAはゼロにて初期化されており、積分期間の開始タイミングtC2において“DATA=0”である。タイミングtC2にてスイッチSW11がターンオンされることで、光電流Ipに基づき出力電圧Voutが基準電圧Vrefから上昇してゆく。タイミングtC2より所定の積分時間だけ後のタイミングtC3にてスイッチSW11がターンオフされることで積分期間が終了する。即ち、タイミングtC2及びtC3間の期間が積分期間に相当する。 At the integration period start timing tC2 , the output voltage Vout matches the reference voltage Vref (noise and offset are ignored). Further, the integrated value data DATA is initialized to zero during the standby period of the illuminance sensor 6, and "DATA=0" at the start timing tC2 of the integration period. As the switch SW11 is turned on at timing tC2 , the output voltage Vout rises from the reference voltage Vref based on the photocurrent Ip. The integration period ends when the switch SW11 is turned off at a timing tC3 after a predetermined integration time from the timing tC2 . That is, the period between timings tC2 and tC3 corresponds to the integration period.

積分期間では“Vout<VH”である限り、制御信号CNT17は“0”の値を持つ。積分期間において、出力電圧Voutが上限電圧VHに達する度に制御回路14により制御信号CNT17の値が微小時間だけ“1”される。これを受け、放電回路17は、積分期間において出力電圧Voutが上限電圧VHに達する度に積分コンデンサ13の放電動作を行う。1回の放電動作で、“C2a×(VH-Vref)”に相当する電荷量分、積分コンデンサ13が放電される。積分期間において“C2=C2a”(例えば0.5pf)であるので、1回の放電動作により出力電圧Voutは上限電圧VHから基準電圧Vrefまで低下する。積分期間中における積分動作を特に一括放電動作と称する。 During the integration period, the control signal CNT17 has a value of "0" as long as "Vout<VH". During the integration period, every time the output voltage Vout reaches the upper limit voltage VH, the control circuit 14 sets the value of the control signal CNT17 to "1" for a minute time. In response to this, the discharge circuit 17 discharges the integration capacitor 13 each time the output voltage Vout reaches the upper limit voltage VH during the integration period. One discharge operation discharges the integration capacitor 13 by a charge amount corresponding to “C2a×(VH−Vref)”. Since "C2=C2a" (for example, 0.5 pf) during the integration period, the output voltage Vout drops from the upper limit voltage VH to the reference voltage Vref by one discharge operation. The integration operation during the integration period is particularly called a batch discharge operation.

積分値データDATAは一括放電動作が行われる度に1だけ加算される。図26の例では、積分期間内に3回の一括放電動作が行われているので、積分期間の終了タイミングtC3にて“DATA=3”となっている。 The integrated value data DATA is incremented by 1 each time the batch discharge operation is performed. In the example of FIG. 26, since three batch discharge operations are performed within the integration period, "DATA=3" is set at the end timing tC3 of the integration period.

積分期間の終了タイミングtC3以降、出力電圧Voutが下限電圧VLを下回るまで、制御回路14の制御の下で放電回路17は放電動作を繰り返し行う。積分期間の終了後に実行される放電動作を特に段階放電動作と称する。図26の例では、タイミングtC3よりも後のタイミングtC4を境に“Vout≧VL”の状態から“Vout<VL”の状態へ遷移している。故に、タイミングtC3及びtC4間の期間が、段階放電動作が行われる段階放電期間に相当する。段階放電期間ではスイッチSW11~SW14が全てオフである(但しスイッチSW14はオンでも構わない)。段階放電期間の終了後、任意のタイミングで、制御回路14はスイッチSW111~SW14の状態を図24の状態610に戻すことができる。 After the integration period end timing tC3 , the discharge circuit 17 repeats the discharge operation under the control of the control circuit 14 until the output voltage Vout falls below the lower limit voltage VL. A discharge operation that is performed after the integration period ends is particularly referred to as a stepped discharge operation. In the example of FIG. 26, the state of "Vout≧VL" transitions to the state of "Vout<VL" at timing tC4 after timing tC3 . Therefore, the period between the timings tC3 and tC4 corresponds to the staged discharge period during which the staged discharge operation is performed. All of the switches SW11 to SW14 are off during the stepped discharge period (however, the switch SW14 may be on). After the gradual discharge period ends, the control circuit 14 can return the state of the switches SW111 to SW14 to the state 610 of FIG. 24 at any timing.

上述したように、タイミングtC3を境に容量値C2が容量値C2aから容量値C2bに切り替えられるため、段階放電期間では“C2=C2b=m×C2a”である。一方、1回の放電動作での放電電荷量“C2a×(VH-Vref)”は一括放電動作及び段階放電動作間で同じである。故に、段階放電動作が行われるたびに、出力電圧Voutは“(VH-Vref)/m”だけ低下してゆく。例えば、VH=1.2V、Vref=0.6V、且つ、m=32であれば、“0.6V/32≒18.8mv”より、段階放電動作が行われるたびに出力電圧Voutは約18.8mVだけ低下する。このような段階放電動作が、出力電圧Voutが下限電圧VLを下回るタイミングtC4まで繰り返される。 As described above, the capacitance value C2 is switched from the capacitance value C2a to the capacitance value C2b at the timing tC3 . On the other hand, the discharge charge amount “C2a×(VH−Vref)” in one discharge operation is the same between the batch discharge operation and the stepped discharge operation. Therefore, the output voltage Vout decreases by "(VH-Vref)/m" each time the stepped discharge operation is performed. For example, if VH=1.2V, Vref=0.6V, and m=32, the output voltage Vout is about 18V every time the stepped discharge operation is performed, according to "0.6V/32≈18.8mV". .8 mV. Such a stepwise discharge operation is repeated until timing tC4 at which the output voltage Vout falls below the lower limit voltage VL.

積分値データDATAは段階放電動作が行われる度に“1/m”だけ加算される。従って、図26に示す如く、積分期間にて3回の一括放電動作が行われた後、段階放電期間にてn回の段階放電動作が行われたのであれば(nは整数)、タイミングtC4にて“DATA=3+(n/m)”となる。このような一括放電動作及び段階放電動作を利用すれば、Dレンジ上限の制限を受けることなく、積分期間を長くした分だけ検出感度を高めることができると共に、積分値データDATAの小数点以下を計測することができるので積分値データDATAの分解能を向上させることが可能となる。 The integrated value data DATA is added by "1/m" each time the stepped discharge operation is performed. Therefore, as shown in FIG. 26, if the stepped discharge operation is performed n times in the stepped discharge period (n is an integer) after the batch discharge operation is performed three times in the integration period, the timing t At C4 , "DATA=3+(n/m)". By using such a batch discharge operation and a stepwise discharge operation, it is possible to increase the detection sensitivity by the length of the integration period without being restricted by the upper limit of the D range, and to measure the integral value data DATA after the decimal point. Therefore, it is possible to improve the resolution of the integral value data DATA.

尚、実際にはアプリケーション上の制約などにより、積分期間を無制限に長くすることはできない。例えば、スマートフォン用の照センサなどでは、10~100μs程度で積分動作を完了させる必要がある。 In practice, however, the integration period cannot be lengthened indefinitely due to application restrictions and the like. For example, in a lighting sensor for a smart phone, it is necessary to complete the integral action in about 10 to 100 μs.

<<第3実施形態>>
本開示に係る第3実施形態を説明する。上述の第1実施形態と第2実施形態を組み合わせることができ、この組み合わせに係る構成を第3実施形態で説明する。
<<Third Embodiment>>
A third embodiment according to the present disclosure will be described. The above-described first embodiment and second embodiment can be combined, and the configuration related to this combination will be described in the third embodiment.

図27に第3実施形態に係る照度センサ8の構成を示す。照度センサ8は、第1実施形態に属する実施例EX1_Aの構成(図6)と第2実施形態に属する実施例EX2_Aの構成(図23)とを組み合わせたものに相当する。実施例EX2_Aに係る照度センサ6(図23)に調整回路50を追加することで照度センサ8が構成される。調整回路50の追加を除き、照度センサ8の構成は実施例EX2_Aに係る照度センサ6(図23)の構成と同様である。照度センサ8において調整回路50は入力ラインLN1に接続される。即ち、調整回路50が入力ラインLN1に対して調整電流Iaによる調整電荷を供給する点は第1及び第3実施形態間で共通である。但し、第1実施形態に係る照度センサ(図6参照)では入力ラインLN1が増幅器12の反転入力端子に直接接続されているのに対し、第3実施形態に係る照度センサ8では、第2実施形態の技術に従い、入力ラインLN1と増幅器12の反転入力端子との間にチョッパコンデンサ16が挿入される。 FIG. 27 shows the configuration of the illuminance sensor 8 according to the third embodiment. The illuminance sensor 8 corresponds to a combination of the configuration of the example EX1_A belonging to the first embodiment (FIG. 6) and the configuration of the example EX2_A belonging to the second embodiment (FIG. 23). The illuminance sensor 8 is configured by adding the adjustment circuit 50 to the illuminance sensor 6 (FIG. 23) according to Example EX2_A. Except for the addition of the adjustment circuit 50, the configuration of the illuminance sensor 8 is the same as the configuration of the illuminance sensor 6 (FIG. 23) according to Example EX2_A. In the illuminance sensor 8, the adjustment circuit 50 is connected to the input line LN1. That is, it is common to the first and third embodiments that the adjustment circuit 50 supplies the adjustment charge by the adjustment current Ia to the input line LN1. However, in the illuminance sensor according to the first embodiment (see FIG. 6), the input line LN1 is directly connected to the inverting input terminal of the amplifier 12, whereas in the illuminance sensor 8 according to the third embodiment, the second embodiment Chopper capacitor 16 is inserted between input line LN1 and the inverting input terminal of amplifier 12, according to the technique of the embodiment.

図27の照度センサ8においても、第2実施形態に示した順序でスイッチSW11~SW14の状態が制御される。即ち例えば、照度センサ8における制御回路14は、図24の状態610を起点に、スイッチSW13をターンオフしてからスイッチSW12をターンオフし、更にその後、スイッチSW14をターンオフしてからスイッチSW11をターンオンする。 In the illuminance sensor 8 of FIG. 27 as well, the states of the switches SW11 to SW14 are controlled in the order shown in the second embodiment. That is, for example, the control circuit 14 in the illuminance sensor 8 turns off the switch SW13, turns off the switch SW12, and then turns off the switch SW14 and then turns on the switch SW11, starting from the state 610 in FIG.

但し、照度センサ8では、スイッチSW11のターンオンタイミングから積分期間を開始するのではなく、その後、出力電圧Voutの上昇により電圧Vout’及びVth間の高低関係が“Vout’<Vth”から”Vout’>Vth”に切り替わったタイミングを積分期間の開始タイミングに設定する。そして、“Vout’<Vth”から”Vout’>Vth”への切り替わりタイミングから所定の積分時間が経過したタイミングで積分期間を終了する。例えば第1実施形態と同様、制御回路14がラッチ回路53の出力信号CNTaに基づき積分期間の開始タイミング及び終了タイミングを設定して良い。 However, in the illuminance sensor 8, the integration period is not started from the turn-on timing of the switch SW11. >Vth” is set as the start timing of the integration period. Then, the integration period ends when a predetermined integration time elapses from the timing of switching from "Vout'<Vth" to "Vout'>Vth". For example, like the first embodiment, the control circuit 14 may set the start timing and end timing of the integration period based on the output signal CNTa of the latch circuit 53 .

調整回路50による入力ラインLN1への調整電荷(図27の構成例では負の調整電荷)の供給は、スイッチSW11~S14の状態が図24の状態630に至る前に開始される(例えば、状態610又は620の時点で開始される)。或いは、スイッチSW11のターンオンにより状態630へ遷移したタイミングから、調整回路50による入力ラインLN1への調整電荷の供給を開始するようにしても良い。その後、“Vout’<Vth”から”Vout’>Vth”に切り替わったタイミングにて(即ち積分期間の開始タイミングにて)、調整回路50による入力ラインLN1への調整電荷の供給が停止される。第3実施形態に係る検出回路15は、第1及び第2実施形態と同様に、積分期間中の出力電圧Voutに基づいて積分期間における光電流Ipの積分値(積分期間に発生した光電流Ipの総量)を検出し、その検出積分値に応じた照度センス信号Soutを生成及び出力する。 Supply of the adjustment charge (negative adjustment charge in the configuration example of FIG. 27) to the input line LN1 by the adjustment circuit 50 is started before the states of the switches SW11 to S14 reach the state 630 in FIG. 610 or 620). Alternatively, the supply of adjustment charges to the input line LN1 by the adjustment circuit 50 may be started at the timing of transition to the state 630 by turning on the switch SW11. After that, at the timing when "Vout'<Vth" is switched to "Vout'>Vth" (that is, at the start timing of the integration period), the adjustment circuit 50 stops supplying the adjustment charge to the input line LN1. As in the first and second embodiments, the detection circuit 15 according to the third embodiment detects the integrated value of the photocurrent Ip during the integration period (photocurrent Ip generated during the integration period) based on the output voltage Vout during the integration period. is detected, and an illuminance sense signal Sout corresponding to the detected integrated value is generated and output.

ここでは、実施例EX1_Aの構成(図6)と実施例EX2_Aの構成(図23)とを組み合わせた照度センサ8を示したが、第1実施形態に属する任意の実施例と、第2実施形態に属する任意の実施例と、を組み合わせることも可能である。 Although the illuminance sensor 8 combining the configuration of Example EX1_A (FIG. 6) and the configuration of Example EX2_A (FIG. 23) is shown here, any example belonging to the first embodiment and the second embodiment It is also possible to combine with any embodiment belonging to .

<<第4実施形態>>
本開示に係る第4実施形態を説明する。第4実施形態では、第1~第3実施形態に対する応用例、変形例又は補足事項を説明する。第4実施形態において参照符号を付記することなく示される照度センサは、第1~第3実施形態に示した任意の照度センサを指すと解して良い。
<<Fourth Embodiment>>
A fourth embodiment according to the present disclosure will be described. In the fourth embodiment, application examples, modifications, or supplements to the first to third embodiments will be described. The illuminance sensors shown in the fourth embodiment without reference numerals may be understood to refer to any of the illuminance sensors shown in the first to third embodiments.

第2及び第3実施形態に係る照度センサ(6、8)も、第1実施形態に示した照度センサ(2,3、2’又は3’)と同様に、ディスプレイDDを含むスマートフォンSPに搭載することができ(図20参照)、ディスプレイDDの輝度調整用に照度センサ(6、8)を利用することができる。 The illuminance sensors (6, 8) according to the second and third embodiments are also installed in the smartphone SP including the display DD, like the illuminance sensors (2, 3, 2' or 3') shown in the first embodiment. (see FIG. 20), and the illuminance sensor (6, 8) can be used for brightness adjustment of the display DD.

但し、各実施形態に係る任意の照度センサを、照度検出を要する任意の装置に適用及び搭載することができる。ここにおける任意の装置は、例えば電子機器を含み、電子機器の例として、スマートフォンに分類される携帯電話機、スマートフォンに分類されない携帯電話機、情報端末、パーソナルコンピュータ、タブレット、ゲーム機、カメラ装置などが挙げられる。 However, any illuminance sensor according to each embodiment can be applied and installed in any device that requires illuminance detection. Any device here includes, for example, electronic devices, and examples of electronic devices include mobile phones classified as smartphones, mobile phones not classified as smartphones, information terminals, personal computers, tablets, game machines, camera devices, and the like. be done.

照度センサにおいてフォトダイオード11は検出対象電流の発生源であり、検出対象電流は光電流Ipである。照度センサは、積分期間に発生した検出対象電流(光電流Ip)の総量に基づき照度検出を行う。上述の照度センサは積分回路を内包している。上述の照度センサからフォトダイオード11を除いて残った部分により積分回路を構成される、と考えることができる。 In the illuminance sensor, the photodiode 11 is the source of the current to be detected, and the current to be detected is the photocurrent Ip. The illuminance sensor performs illuminance detection based on the total amount of current to be detected (photocurrent Ip) generated during the integration period. The illuminance sensor described above includes an integrating circuit. It can be considered that the illuminance sensor described above except for the photodiode 11 constitutes an integrating circuit.

本開示に係る積分回路を任意の物理量を検出するセンサ装置に適用することもできる。照度センサはセンサ装置の一例である。例えば、センサ装置は温度センサであっても良い。この場合、上記物理量は温度センサが検出すべき温度である。温度に応じた電流(例えば半導体のPN接合の順方向電圧を電流変換して得られる電流)を発生させる回路素子を温度センサに設けておき、その発生した電流を検出対象電流として取り扱えば良い。 The integration circuit according to the present disclosure can also be applied to sensor devices that detect arbitrary physical quantities. An illuminance sensor is an example of a sensor device. For example, the sensor device may be a temperature sensor. In this case, the physical quantity is the temperature to be detected by the temperature sensor. A temperature sensor may be provided with a circuit element that generates a current corresponding to temperature (for example, a current obtained by current-converting the forward voltage of a PN junction of a semiconductor), and the generated current may be handled as a current to be detected.

更に、本開示に係る積分回路の適用範囲はセンサ装置に限定されず、任意の装置に適用可能である。 Furthermore, the scope of application of the integrating circuit according to the present disclosure is not limited to sensor devices, and can be applied to any device.

本開示に係る積分回路及び照度センサを半導体集積回路の形態で形成することができる。当該半導体集積回路を、樹脂にて構成された筐体(パッケージ)内に封入することで半導体装置が構成される。 The integration circuit and the illuminance sensor according to the present disclosure can be formed in the form of semiconductor integrated circuits. A semiconductor device is configured by enclosing the semiconductor integrated circuit in a housing (package) made of resin.

本開示の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本開示の実施形態の例であって、本開示ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。 The embodiments of the present disclosure can be appropriately modified in various ways within the scope of the technical idea indicated in the scope of claims. The above embodiments are merely examples of the embodiments of the present disclosure, and the meanings of the terms of the present disclosure and each constituent element are not limited to those described in the above embodiments. The specific numerical values given in the above description are merely examples and can of course be changed to various numerical values.

1、2、3、2’、3’、6,8 照度センサ
11 フォトダイオード
12 増幅器
13 積分コンデンサ
14 制御回路
15 検出回路
16 チョッパコンデンサ
50 調整回路
51 ローパスフィルタ
52 比較器
53 ラッチ回路
54 調整電流生成回路
60 ノイズ低減回路
61 コンデンサ(追加コンデンサ)
62 抵抗
100 調整電流生成回路
110 容量部
111~114 コンデンサ
115、116 端子
120 定電流回路
130 バイアス印加端子
SW1~SW4、SWa、SWb、SW11~SW14 スイッチ
1, 2, 3, 2', 3', 6, 8 illumination sensor 11 photodiode 12 amplifier 13 integration capacitor 14 control circuit 15 detection circuit 16 chopper capacitor 50 adjustment circuit 51 low-pass filter 52 comparator 53 latch circuit 54 adjustment current generation Circuit 60 Noise reduction circuit 61 Capacitor (additional capacitor)
62 resistor 100 adjustment current generation circuit 110 capacitors 111 to 114 capacitors 115 and 116 terminals 120 constant current circuit 130 bias application terminals SW1 to SW4, SWa, SWb, SW11 to SW14 switches

Claims (19)

第1入力端子、第2入力端子及び出力端子を有し、前記出力端子において出力電圧を生成する増幅器と、
前記増幅器の前記第1入力端子と前記出力端子との間に設けられた積分コンデンサと、
検出対象電流の発生源と前記増幅器の前記第1入力端子との間に設けられた第1スイッチと、
前記積分コンデンサに対して並列接続された第2スイッチと、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの状態を制御する制御回路と、
前記出力電圧に応じた対比用電圧を所定の判定電圧と比較する比較器、及び、調整電流を生成する調整電流生成回路を有し、前記比較器の比較結果に応じて前記調整電流による正又は負の調整電荷を前記増幅器の前記第1入力端子に供給可能な調整回路と、を備える
、積分回路。
an amplifier having a first input terminal, a second input terminal and an output terminal for producing an output voltage at the output terminal;
an integrating capacitor provided between the first input terminal and the output terminal of the amplifier;
a first switch provided between a source of current to be detected and the first input terminal of the amplifier;
a second switch connected in parallel with the integration capacitor;
a control circuit that controls states of the first switch and the second switch;
A comparator that compares a comparison voltage corresponding to the output voltage with a predetermined judgment voltage, and an adjustment current generation circuit that generates an adjustment current. and a conditioning circuit capable of supplying a negative conditioning charge to said first input terminal of said amplifier.
前記調整回路は、前記制御回路により前記第2スイッチがオン状態からオフ状態に切り替えられた後、前記対比用電圧と前記判定電圧との高低関係が第1関係にあるときには前記調整電荷を前記第1入力端子に供給し、前記対比用電圧と前記判定電圧との高低関係が前記第1関係とは逆の第2関係に切り替わると前記第1入力端子への前記調整電荷の供給を停止する
、請求項1に記載の積分回路。
After the second switch is switched from the ON state to the OFF state by the control circuit, the adjustment circuit adjusts the adjustment charge to the first state when the magnitude relationship between the comparison voltage and the determination voltage is in the first relationship. 1 input terminal, and when the level relationship between the comparison voltage and the determination voltage switches to a second relationship opposite to the first relationship, the supply of the adjustment charge to the first input terminal is stopped; The integration circuit according to claim 1.
積分期間における前記出力電圧の変化量を検出する検出回路を更に備え、
前記制御回路は、前記高低関係の前記第1関係から前記第2関係への切り替わりタイミングから、前記切り替わりタイミングより所定の積分時間が経過したタイミングまでの期間を、前記積分期間に設定する
、請求項2に記載の積分回路。
further comprising a detection circuit that detects the amount of change in the output voltage during the integration period;
The control circuit sets, as the integration period, a period from timing of switching from the first relationship to the second relationship of the level relationship to timing when a predetermined integration time has elapsed from the switching timing. 3. The integration circuit according to 2.
前記制御回路は、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチが共にオン状態とされる第1状態より前記第1スイッチがオン状態且つ前記第2スイッチがオフ状態とされる第2状態へと遷移させた後、前記切り替わりタイミングを経て前記切り替わりタイミングから前記積分時間が経過すると、前記第1スイッチをオン状態からオフ状態に切り替える
、請求項3に記載の積分回路。
The control circuit causes a transition from a first state in which both the first switch and the second switch are on to a second state in which the first switch is on and the second switch is off. 4 . The integrating circuit according to claim 3 , wherein after the switching timing, the first switch is switched from the ON state to the OFF state when the integration time elapses from the switching timing.
前記増幅器の前記出力端子と所定ノードとの間に設けられた追加コンデンサと、
所定の基準電位が加わる基準電位端子と前記所定ノードとの間に設けられた、抵抗及び第3スイッチの直列回路と、
前記増幅器の前記第1入力端子と前記所定ノードとの間に設けられた第4スイッチと、を更に備える
、請求項1~4の何れかに記載の積分回路。
an additional capacitor provided between the output terminal of the amplifier and a predetermined node;
a series circuit of a resistor and a third switch provided between a reference potential terminal to which a predetermined reference potential is applied and the predetermined node;
5. The integration circuit according to claim 1, further comprising a fourth switch provided between said first input terminal of said amplifier and said predetermined node.
前記増幅器の前記出力端子と所定ノードとの間に設けられた追加コンデンサと、
所定の基準電位が加わる基準電位端子と前記所定ノードとの間に設けられた、抵抗及び第3スイッチの直列回路と、
前記増幅器の前記第1入力端子と前記所定ノードとの間に設けられた第4スイッチと、を更に備え、
前記制御回路は、前記積分期間の開始前から前記第3スイッチをオン状態且つ前記第4スイッチをオフ状態に保ち、その後、前記第1スイッチをオン状態からオフ状態に切り替える際に、前記第3スイッチをオフ状態へ且つ前記第4スイッチをオン状態へ切り替える
、請求項3又は4に記載の積分回路。
an additional capacitor provided between the output terminal of the amplifier and a predetermined node;
a series circuit of a resistor and a third switch provided between a reference potential terminal to which a predetermined reference potential is applied and the predetermined node;
a fourth switch provided between the first input terminal of the amplifier and the predetermined node;
The control circuit keeps the third switch on and the fourth switch off before the start of the integration period, and thereafter, when switching the first switch from the on state to the off state, keeps the third switch on. 5. An integration circuit as claimed in claim 3 or 4, switching a switch to the off state and the fourth switch to the on state.
前記追加コンデンサの静電容量値は、前記積分コンデンサの静電容量値よりも大きい
、請求項5又は6に記載の積分回路。
7. The integration circuit according to claim 5, wherein the capacitance value of said additional capacitor is greater than the capacitance value of said integration capacitor.
前記調整電流生成回路は、定電流を発生させる定電流回路と、第1端子及び第2端子を有し且つ複数のコンデンサから成る容量部と、を有し、
前記調整電荷の前記第1入力端子への供給区間において、前記第1端子に前記定電流が流れ、前記容量部は、前記第1端子における前記定電流に基づき、前記定電流よりも小さな電流を前記調整電流として前記第2端子に発生させることで前記第2端子を通じ記調整電流による前記調整電荷を前記第1入力端子に供給する
、請求項1~7の何れかに記載の積分回路。
The adjustment current generation circuit has a constant current circuit that generates a constant current, and a capacitance section that has a first terminal and a second terminal and is composed of a plurality of capacitors,
The constant current flows through the first terminal in a section in which the adjustment charge is supplied to the first input terminal, and the capacitance unit supplies a current smaller than the constant current based on the constant current at the first terminal. 8. The integrating circuit according to claim 1, wherein said adjustment current is generated at said second terminal as said adjustment current so that said adjustment charge due to said adjustment current is supplied to said first input terminal through said second terminal.
前記複数のコンデンサは、少なくとも、第1コンデンサ及び前記第1コンデンサよりも小さな静電容量値を有する第2コンデンサを含み、
前記第1及び第2コンデンサの各一端は前記第1端子にて共通接続され、
前記第1端子に前記定電流が流れるとき、前記定電流に応じた電荷の移動が前記第1及び第2コンデンサに発生し、その電荷の移動に応じた電流が前記調整電流として前記第2端子に発生する
、請求項8に記載の積分回路。
the plurality of capacitors includes at least a first capacitor and a second capacitor having a smaller capacitance value than the first capacitor;
one end of each of the first and second capacitors is commonly connected to the first terminal;
When the constant current flows through the first terminal, charge movement corresponding to the constant current occurs in the first and second capacitors, and a current corresponding to the charge movement is the adjusted current at the second terminal. 9. The integrator circuit of claim 8, wherein the integrator circuit occurs at .
前記第1スイッチのオン区間において前記増幅器の前記第1入力端子の電位が低下する向きに前記検出対象電流が発生する場合には、前記調整電荷は負の極性を有して、前記調整電流生成回路は、前記調整電荷の前記第1入力端子への供給区間において前記第1入力端子の電位が低下する向きに前記調整電流を発生させ、
前記第1スイッチのオン区間において前記増幅器の前記第1入力端子の電位が上昇する向きに前記検出対象電流が発生する場合には、前記調整電荷は正の極性を有して、前記調整電流生成回路は、前記調整電荷の前記第1入力端子への供給区間において前記第1入力端子の電位が上昇する向きに前記調整電流を発生させる
、請求項1~9の何れかに記載の積分回路。
When the current to be detected is generated in a direction in which the potential of the first input terminal of the amplifier decreases during the ON period of the first switch, the adjustment charge has a negative polarity to generate the adjustment current. a circuit for generating the adjustment current in a direction in which the potential of the first input terminal decreases in a section in which the adjustment charge is supplied to the first input terminal;
When the current to be detected is generated in a direction in which the potential of the first input terminal of the amplifier rises during the ON period of the first switch, the adjustment charge has a positive polarity to generate the adjustment current. 10. The integration circuit according to claim 1, wherein the circuit generates the adjustment current in a direction in which the potential of the first input terminal rises during the supply period of the adjustment charge to the first input terminal.
前記調整回路は、前記出力電圧から前記対比用電圧を生成するローパスフィルタを有する
、請求項1~10の何れかに記載の積分回路。
11. The integration circuit according to claim 1, wherein said adjustment circuit has a low-pass filter for generating said comparison voltage from said output voltage.
前記検出対象電流の発生源は、フォトダイオードである
、請求項1~11の何れかに記載の積分回路。
12. The integration circuit according to claim 1, wherein said current source to be detected is a photodiode.
請求項1~12の何れかに記載の積分回路と、
前記検出対象電流の発生源としてのフォトダイオードと、を備え、
前記フォトダイオードは、前記第1スイッチがオン状態であるときに、前記フォトダイオードと前記増幅器の前記第1入力端子との間に、入射光量に応じた前記検出対象電流を発生させる
、照度センサ。
an integrating circuit according to any one of claims 1 to 12;
a photodiode as a source of the current to be detected,
The illuminance sensor, wherein the photodiode generates the current to be detected according to the amount of incident light between the photodiode and the first input terminal of the amplifier when the first switch is in an ON state.
第1入力端子、第2入力端子及び出力端子を有する増幅器と、
検出対象電流の発生源と所定ラインとの間に設けられた第1スイッチと、
前記増幅器の前記第1入力端子と前記出力端子との間に設けられた第2スイッチと、
前記増幅器の前記出力端子と前記所定ラインとの間に設けられた積分コンデンサと、
前記所定ラインと前記増幅器の前記第1入力端子との間に設けられたチョッパコンデンサと、
前記増幅器の前記第2入力端子の電位とは異なる所定電位を有する所定電位端子と、前記所定ラインと、の間に設けられた第3スイッチと、
前記検出対象電流の発生源及び前記第1スイッチ間の接続ノードと、前記所定電位端と、の間に設けられた第4スイッチと、
前記第1~第4スイッチの状態を制御する制御回路と、を備える
、積分回路。
an amplifier having a first input terminal, a second input terminal and an output terminal;
a first switch provided between the source of the current to be detected and the predetermined line;
a second switch provided between the first input terminal and the output terminal of the amplifier;
an integrating capacitor provided between the output terminal of the amplifier and the predetermined line;
a chopper capacitor provided between the predetermined line and the first input terminal of the amplifier;
a third switch provided between a predetermined potential terminal having a predetermined potential different from the potential of the second input terminal of the amplifier and the predetermined line;
a fourth switch provided between a connection node between the source of the current to be detected and the first switch and the predetermined potential terminal;
and a control circuit that controls states of the first to fourth switches.
前記制御回路は、前記第1スイッチがオフ且つ前記第2~第4スイッチがオンである状態を起点に、前記第3スイッチをターンオフし且つ前記第2スイッチをターンオフしてから、前記第4スイッチをターンオフし且つ前記第1スイッチをターンオンする
、請求項14に記載の積分回路。
The control circuit turns off the third switch, turns off the second switch, and then turns off the fourth switch, starting from a state in which the first switch is off and the second to fourth switches are on. and turn on the first switch.
前記制御回路は、前記第1スイッチがオフ且つ前記第2~第4スイッチがオンである前記状態を起点に、前記第3スイッチをターンオフしてから前記第2スイッチをターンオフし、その後、前記第4スイッチをターンオフしてから前記第1スイッチをターンオンする
、請求項15に記載の積分回路。
The control circuit turns off the third switch, turns off the second switch, and then turns off the second switch, starting from the state in which the first switch is off and the second to fourth switches are on. 16. The integrator circuit of claim 15, wherein four switches are turned off before the first switch is turned on.
積分期間における前記増幅器の出力端子からの出力電圧に基づき前記積分期間における前記検出対象電流の積分値を検出する検出回路を更に備え、
前記制御回路は、前記第1スイッチのオン期間において前記積分期間を設定する
、請求項15又は16に記載の積分回路。
further comprising a detection circuit for detecting an integrated value of the current to be detected during the integration period based on the output voltage from the output terminal of the amplifier during the integration period;
17. The integration circuit according to claim 15, wherein said control circuit sets said integration period during an ON period of said first switch.
前記検出対象電流の発生源は、前記第1スイッチと前記所定電位端子との間に設けられる
、請求項14~17の何れかに記載の積分回路。
18. The integration circuit according to claim 14, wherein said detection target current generation source is provided between said first switch and said predetermined potential terminal.
請求項14~18の何れかに記載の積分回路と、
前記検出対象電流の発生源としてのフォトダイオードと、を備える
、照度センサ。
an integrating circuit according to any one of claims 14 to 18;
and a photodiode as a source of the current to be detected.
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