TW201738534A - 光電感測器、光電檢測方法以及應用其的心率檢測設備 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示了一種光電感測器、光電檢測方法以及應用其的心率檢測設備，其特徵在於，包括：發光設備，發出第一光信號；驅動電路，用以驅動所述發光設備工作；光電轉換電路，用以接收所述第一光信號經物體反射回來的第二光信號，產生第一光電流；可程式設計電流放大電路，在所述發光設備工作階段，取樣並保持所述第一光電流，在所述發光設備停止工作階段，輸出一個或多個工作週期的與所述第一光電流的幅值成正比例和/或脈衝寬度成正比例的第二光電流。採用本發明提供的光電感測器，能夠避免在檢測週期內由於發光設備持續地工作而消耗過大的功耗，達到使得晶片有效地降低功耗的目的。

Description

光電感測器、光電檢測方法以及應用其的心率檢測設備
本發明關於一種電力電子技術，更具體地說，關於一種應用於電子檢測設備中的光電感測器、光電檢測方法以及應用其的心率檢測設備。
光電感測器是採用光電元件作為檢測元件的感測器。它首先把被測量的變化轉換成光信號的變化，然後借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。光電感測器廣泛地應用於心率檢測裝置中。
心率檢測感測器可以檢測人的心率，人們透過檢測到目前的心率值來判斷自己的健康狀況。心臟的收縮和擴張使血液在血管中波狀流動，血管中流過的血液量對光的反射率不同，心率檢測感測器就是透過檢測反射回來的光的波動計算出目前被檢測人的心率。
心率檢測感測器在檢測被檢測人的心率時需要被檢測人把手指或者手腕緊貼在晶片上，晶片內的發光設備向目標發射檢測光，然後透過光電轉換電路檢測手指或手腕反射回來的檢測光的強度。光電轉換電路經光照後產生光電 流，光電流透過模數轉換電路轉換成數值，多次連續檢測就可得出被檢測人的心率。
心率檢測感測器主要應用在可攜式設備中，例如手環，手機，智慧手錶等電子產品中，這類以電池供電的產品對於功耗的要求比較高。晶片內部集成的發光設備驅動的功耗是心率檢測感測器的主要功耗，但是發光設備發出的光的強弱和發光時間直接影響光電轉換電路接收到的光信號的幅值，幅值微弱變化的分辨直接受限於積分型數模轉換器解析度，繼而影響感測器的輸出，所以發光設備發出的光不能太弱，也不能時間過短，這樣功耗就比較高。
在實際應用中，被檢測人手指或手腕中的血液反射回來的檢測光非常弱，為了提高心率檢測感測器的檢測精度，通常的做法一般有下面幾種：一是增大驅動發光設備的驅動電流，使發光設備發出更強的光，二是增大血液發射回來的光強；或者增加發光設備的個數，同樣也使光電轉換電路接收到更多的光；三是在檢測週期內，增長發光設備發光的時間；四是增大光電轉換電路的感光面積。但是，這些方法的缺點在於：增加了晶片的功耗或是增加了晶片的面積，這兩大缺點大大削弱了該晶片運用在可攜式設備中的可能性。
有鑑於此，本發明提供了一種光電感測器、光電檢測方法以及應用其的心率檢測設備，以解決現有技術中，光 電感測器功耗過高的問題。
第一方面，提供一種光電感測器，包括發光設備，發出第一光信號；驅動電路，用以驅動所述發光設備工作；光電轉換電路，用以接收所述第一光信號經物體反射回來的第二光信號，產生第一光電流；可程式設計電流放大電路，在一個檢測週期內，當所述發光設備處於工作階段，取樣並保持所述第一光電流，當所述發光設備處於停止工作階段，輸出一個或多個工作週期的第二光電流，所述第二光電流用以表徵所述第一光電流平均值的大小。
較佳地，所述第一光電流和所述第二光電流為脈衝式光電流信號，並且，所述第二光電流與所述第一光電流的幅值和/或脈衝寬度成正比例關係。
較佳地，在一個檢測週期內，所述驅動電路驅動所述發光設備工作至少一個工作週期。
較佳地，所述可程式設計電流放大電路包括取樣保持電路和第二光電流產生電路，所述取樣保持電路用以在所述發光設備工作階段，對所述第一光電流進行取樣和保持；所述第二光電流產生電路用以在所述發光設備停止工作階段，產生所述第二光電流。
較佳地，所述取樣保持電路包括第一電晶體、第二電晶體、第一開關以及第一電容， 所述第一電晶體和所述第二電晶體構成電流鏡結構；所述第一開關的一端連接在所述第一電晶體閘極和所述第二電晶體的閘極的公共節點，另一端連接至所述第一電容的第一端，所述第一電容的第二端接地。
較佳地，所述第二光電流產生電路包括多個並聯的電流單元，其中，每個電流單元包括串聯連接的開關和電晶體，每個電流單元的第一端共同接至所述可程式設計電流放大電路的輸出端，第二端接地；每個電流單元中的電晶體的閘極共同連接至所述第一電容的第一端。
較佳地，所述每個電流單元的第一端透過第二開關接至所述可程式設計電流放大電路的輸出端，透過控制所述第二開關在每個工作週期的導通時間，調節所述第二光電流的脈衝寬度。
較佳地，所述多個並聯的電流單元中電晶體的尺寸依次成一定的比例關係。
較佳地，還包括積分型模數轉換器，所述積分型模數轉換器接收所述第二光電流，將其轉換成數值，作為所述光電感測器的輸出信號。
較佳地，還包括積分型模數轉換器，所述積分型模數轉換器接收所述第一光電流和所述第二光電流，將其轉換成數值，作為所述光電感測器的輸出信號。
第二方面，提供一種心率檢測設備，包括：上述光電 感測器。
協力廠商面，提供一種光電檢測方法，包括：利用發光設備，發出第一光信號；採用光電轉換電路接收所述第一光信號經物體反射回來的第二光信號，並產生第一光電流；在一個檢測週期內，當所述發光設備處於工作階段，取樣並保持所述第一光電流，當所述發光設備處於停止工作階段，輸出一個或多個工作週期的第二光電流，所述第二光電流用以表徵所述第一光電流平均值的大小。
較佳地，所述第一光電流和所述第二光電流為脈衝式光電流信號，並且，所述第二光電流與所述第一光電流的幅值成正比例和/或脈衝寬度成正比例。
較佳地，在一個檢測週期內，所述發光設備工作至少一個工作週期。
較佳地，產生所述第二光電流的步驟包括：在所述發光設備工作階段，對所述第一光電流進行取樣和保持；在所述發光設備停止工作階段，根據所述第一光電流的取樣保持信號，產生所述第二光電流。
較佳地，利用一模數轉換器將所述第二光電流轉換成數值，作為光電傳感的檢測結果。
本發明技術透過在電流放大器中加入取樣保持電路，該電路在發光設備發出脈衝式光信號的同時開始取樣，在發光設備停止工作之前，取樣保持電路切換在保持階段， 重複輸出脈衝寬度，幅值可調的光信號，避免在檢測期間發光設備持續的工作，消耗過大的功耗，在晶片能實現功能的同時有效降低功耗。
11‧‧‧驅動電路
12‧‧‧物體
13‧‧‧程式設計電流放大電路
14‧‧‧積分型模數轉換器
15‧‧‧時序控制器
I1‧‧‧第一光電流
I2‧‧‧第二光電流
21‧‧‧取樣保持電路
22‧‧‧第二光電流產生電路
A1‧‧‧運算放大器
C1‧‧‧第一電容
I1‧‧‧第一光電流
I2‧‧‧第二光電流
L1‧‧‧第一光信號
L2‧‧‧第二光信號
M1~M6‧‧‧第一至第六電晶體
S1~S6‧‧‧第一至第六開關
VC1‧‧‧第一端電壓
501、502、503‧‧‧方法步驟
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
圖1為依據本發明的光電感測器的結構方塊圖；圖2為光電感測器中可程式設計電流放大電路的電路示意圖；圖3為光電感測器的一個工作波形圖；圖4為光電感測器的另一個工作波形圖；圖5為光電檢測方法的流程圖。
以下基於實施例對本發明進行描述，但是本發明並不僅僅限於這些實施例。在下文對本發明的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本發明。為了避免混淆本發明的實質，公知的方法、過程、流程、元件和電 路並沒有詳細敘述。
此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，並且附圖不一定是按比例繪製的。
同時，應當理解，在以下的描述中，“電路”是指由至少一個元件或子電路透過電氣連接或電磁連接構成的導電回路。當稱元件或電路“連接到”另一元件或稱元件/電路“連接在”兩個節點之間時，它可以是直接耦接或連接到另一元件或者可以存在中間元件，元件之間的連接可以是物理上的、邏輯上的、或者其結合。相反，當稱元件“直接耦接到”或“直接連接到”另一元件時，意味著兩者不存在中間元件。
除非上下文明確要求，否則整個說明書和申請專利範圍中的「包括」、「包含」等類似詞語應當解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就是說，是「包括但不限於」的含義。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「第一」、「第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。
圖1所示為依據本發明的光電感測器的結構方塊圖。如圖1所示，光電感測器包括驅動電路11，發光設備(以發光二極體LED為例)，光電轉換電路(以光電二極體PD為例)，可程式設計電流放大電路13以及積分 型模數轉換器14。
驅動電路11用以驅動發光二極體LED工作，使得發光二極體LED發出第一光信號L1。在本發明中，驅動電路11使得發光二極體LED發出脈衝式的第一光信號L1。發光二極體LED可以是內置的也可以是外置的，且發光二極體LED為單色光發光二極體。
第一光信號L1經被檢測物體12的反射，產生檢測光，記為第二光信號L2。
光電二極體PD，用以接收第一光信號L1經物體12反射回來的第二光信號L2，並將第二光信號L2產生。由於第一光信號L1是脈衝式信號，故其經物體反射回來的第二光信號L2也是脈衝式信號，進而光電二極體PD將第二光信號L2進行光電轉換後輸出的第一光電流I1也是脈衝式信號。
光電二極體PD是對發光二極體LED所發出的光比較敏感的二極體，光電二極體PD可以是內置的，也可以是外接的。
可程式設計電流放大電路13，在發光二極體LED工作階段，取樣並保持第一光電流I1，在發光二極體LED停止工作階段，輸出一個或多個工作週期的第二光電流I2，第二光電流I2用以表徵第一光電流I1的大小。第二光電流I2與第一光電流I1的幅值和/或脈衝寬度正比例關係。
在一個檢測週期中，驅動電路11驅動發光二極體 LED工作至少一個工作週期，發光二極體LED發出包含至少一個脈衝的第一光信號L1，這使得光電二極體PD可以輸出包含至少一個脈衝的第一光電流I1，由於在可程式設計電流放大電路13中加入了取樣保持電路，可程式設計電流放大電路13在發光二極體LED發出脈衝式的第一光信號L1的同時開始取樣，在發光二極體LED停止工作之前，取樣保持電路切換在保持階段，第一光電流I1被保持住，然後，在發光二極體LED停止工作階段，輸出一個或多個工作週期的與第一光電流I1的幅值成正比例和/或脈衝寬度成正比例的第二光電流I2。從而，可以避免在檢測期間，由於發光二極體LED持續的工作而引起的驅動損耗過大的問題。可程式設計電流放大電路13在發光二極體LED停止工作階段，持續輸出第二光電流I2，以供後級電路根據此電流放大信號產生檢測數值DATA作為光電感測器的輸出。
圖2為光電感測器中可程式設計電流放大電路13的電路示意圖。如圖2所示，可程式設計電流放大電路13包括取樣保持電路21和第二光電流產生電路22。
取樣保持電路21用以在發光二極體LED工作階段，對第一光電流I1進行取樣和保持。
取樣保持電路21包括第一電晶體M1、第二電晶體M2、第一開關S1以及第一電容C1，進一步地，還包括一運算放大器A1。第一電晶體M1和第二電晶體M2構成電流鏡結構，在本實施例中，以同閘同源型的電流鏡為例 加以說明，當然，其他結構的電流鏡也可以應用在本發明中。也即，在本實施例中，第一電晶體M1的源極與第二電晶體M2的源極相連，第一電晶體M1的閘極與第二電晶體M2的閘極相連。進一步地，第一電晶體M1的閘極可以透過一運算放大器A1與第二電晶體M2的閘極相連，具體地，將第一電晶體M1的閘極連接至運算放大器A1的同相輸入端，運算放大器A1的反相輸入端和輸出端均連接至第二電晶體M2的閘極，由此，運算放大器A1不僅具有電壓跟隨的作用，即讓第二電晶體M2的閘極電壓跟隨第一電晶體M1的閘極電壓，同時也起到隔離的作用，使得其後級電路的工作不影響前級電路。第一電晶體M1的汲極接收第一光電流I1，第一電晶體M1和第二電晶體M2構成電流鏡結構可以將可程式設計電流放大電路輸入端第一光電流I1的電流同比例地拷貝到輸出端。
可以理解的是，當取樣保持電路21不包括所述運算放大器A1時，第一開關S1的一端連接在第一電晶體M1的閘極和第二電晶體M2的閘極的公共節點；當取樣保持電路21包括所述運算放大器A1時，第一開關S1的一端連接在運算放大器A1的反相輸入端和第二電晶體M2的閘極的公共節點；另一端均連接至第一電容C1的第一端，第一電容C1的第二端接地。
在驅動電路11驅動發光二極體LED工作階段，光電二極體PD輸出第一光電流I1，可程式設計電流放大電路13接收第一光電流I1，此時，第一開關S1閉合導通，第 一電容C1的第一端電壓VC1即為第二電晶體M2的閘極電壓，也等於，第一電晶體M1的閘極電壓VG，由於第一電晶體M1和第二電晶體M2均工作在線性狀態，其閘源電壓與流過其的電流具有特定的對應關係，又因為其源極均接地，所以，取樣其流過第一光電流I1時的閘極電壓VG，即可以得到所述第一光電流I1的取樣信號，即第一電容C1的第一端電壓VC1。在發光二極體LED停止工作之前，斷開第一開關S1，第一電容C1的第一端電壓VC1便維持在第一電晶體M1和第二電晶體M2的閘極電壓VG。
第二光電流產生電路22用以在發光二極體LED停止工作階段，產生第二光電流I2。第二光電流I2與第一光電流I1的幅值成正比例和/或脈衝寬度成正比例。
第二光電流產生電路22包括多個並聯的電流單元22-n，其中，每個電流單元22-n包括串聯連接的開關和電晶體，每個電流單元22-n的第一端共同接至可程式設計電流放大電路13的輸出端，第二端接地，每個電流單元22-n中的電晶體的閘極共同連接至第一電容C1的第一端。每個電流單元22-n中的開關閉合導通時，該條支路的電流連接至可程式設計電流放大電路13的輸出端；每個電流單元22-n中的開關關斷時，該條支路的電流與可程式設計電流放大電路13的輸出端斷開。透過控制第二光電流產生電路22中多個並聯的電流單元22-n中的開關的導通和關斷狀態，可以調節第二光電流I2的幅值。
多個並聯的電流單元22-n中電晶體的尺寸是依次與第一電晶體M1成一定比例的，第一電晶體M1和第二電晶體M2是同尺寸的。這裡，兩個電晶體的尺寸相同指的是，在同一個驅動電壓下，流過兩個電晶體的電流大小相同，同理，兩個電晶體的尺寸成一定比例指的是，在同一個驅動電壓下，流過兩個電晶體的電流大小成一定比例。在一個實施例中，可將多個並聯的電流單元22-n中電晶體的尺寸設置為依次與第一電晶體M1的尺寸成2的m次方倍，m為自然數，例如，將第三電晶體M3的尺寸設置為與第一電晶體M1的尺寸相同，將第四電晶體M4的尺寸設置為第一電晶體M1的尺寸的2倍，將第五電晶體M5的尺寸設置為第一電晶體M1的尺寸的4倍，依次類推。這樣，在每個電晶體的閘極電壓均為第一電容C1的第一端電壓VC1時，流過每個電流單元的電流大小也依次與第一光電流I1成2的m次方倍。由此，可以根據電流增益的大小，來調節多個並聯的電流單元22-n中開關的導通和閉合狀態，使第二光電流I2的大小滿足工作要求。
進一步地，每個電流單元22-n的第一端可以透過第二開關S2接至可程式設計電流放大電路13的輸出端，透過控制第二開關S2在每個工作週期的導通時間，可以調節第二光電流I2的脈衝寬度。
可以理解的是，無論是使得第二光電流I2與第一光電流I1的幅值成正比例，或者使得第二光電流I2與第一 光電流I1的脈衝寬度成正比例，再或者，使得第二光電流I2與第一光電流I1的幅值和脈衝寬度均成一定的比例關係，都可以使第二光電流I2的平均值與第一光電流I1的平均值成一定的比例關係，使得在發光二極體LED停止工作的階段，可程式設計電流放大電路13中產生的第二光電流I2能夠準確地表徵第一光電流I1的大小，從而後級電路在發光二極體LED不工作的階段，根據第二光電流I2也可以產生檢測數值DATA，由此可以降低驅動電路11的損耗，提高系統的工作效率。
積分型模數轉換器14，接收第二光電流I2，或者，接收第一光電流I1和第二光電流I2，將其轉換成數值DATA，作為光電感測器的輸出信號，該數值DATA即表徵光電感測器的檢測結果。積分型模數轉換器14可以是電流型模數轉換器，也可以先把可程式設計電流放大電路13輸出的第二光電流I2轉換成電壓，採用電壓型積分型模數轉換器進行處理。
可以理解的是，光電感測器還可以包括一電流鏡電路，連接在光電二極體PD的輸出端和可程式設計電流放大電路13之間，用以改變第一光電流I1的流向，同時隔離光電二極體PD對後級電路的干擾。
進一步地，光電感測器還包括時序控制器15，時序控制器15用以輸出控制可程式設計電流放大電路13的增益和開關邏輯信號S1~S6以及驅動電路11的控制信號。
在一個較佳的實施例中，可以將第二光電流I2的脈 衝寬度設置為與第一光電流I1相等，且第二光電流I2的幅值可以根據電流增益來調節。在該實施例中，可以將第二開關的開關邏輯信號S2設置為與驅動電路11輸出的驅動發光二極體LED工作的驅動信號同頻率且具有相同的占空比，這樣，可以提高可程式設計電流放大電路13的電流放大精度。
至此，由於在可程式設計電流放大電路13中加入了取樣保持電路21，該電路在發光二極體LED發出脈衝式的第一光信號L1的同時開始取樣，在發光二極體LED停止工作之前，斷開第一開關S1，取樣保持電21切換在保持階段，在發光二極體LED停止工作之後，第二光電流產生電路22重複輸出與第一光電流I1的幅值和/或脈衝寬度成正比例關係的第二光電流I2，避免在檢測期間內發光二極體LED持續的工作，消耗過大的功耗，從而使得晶片能夠有效地降低功耗。
圖3為光電感測器的一個工作波形圖，下面結合工作波形來說明本發明提供的光電感測器的工作過程，如圖3所示：在t0~t1階段，發光二極體LED不工作，系統處於重定階段，第一開關S1和第二開關均S2關斷，其中，ILED為流過發光二極體LED的電流。
在t1~t2階段，流過發光二極體LED的電流ILED為有效的高電平，發光二極體LED開始發光，此時第一開關S1閉合，第二開關S2斷開，可程式設計電流放大電路 13開始取樣光電二極體PD接收到的脈衝式的第一光電流I1；在t2時刻，開關S1斷開，此時電晶體M3、M4、M5、M6的閘端電壓等於在開關S1斷開時場效應管M1的閘電壓值。
在t2~t3階段，在t2時刻，第一開關S1斷開，此時電晶體M3~M6的閘極電壓等於在第一開關S1斷開時第一電晶體M1的閘極電壓值，在t3時刻，發光二極體LED停止工作，此時第一開關S1和第二S2均斷開。
在t3~t4階段，發光二極體LED不工作，第一開關S1斷開，電晶體M3、M4、M5、M6的閘端電壓等於在開關S1斷開時場效應管M1的閘電壓值，電晶體M1~M6實際上均是電流鏡結構，所以流過其的電流是一樣的或者是成正比例的，時序控制器15控制第二開關S2的閉合與斷開，可程式設計電流放大電路13輸出與第二光電流I2給積分型模數轉換器14，其中，第二光電流I2的幅值由時序控制器控制的開關S3~S6的斷開或者閉合實現，且該幅值與脈衝式電流成正比例，開關S3~S6的通斷控制可程式設計電流放大電路13的電流放大增益，由此，可程式設計電流放大電路13可以在發光二極體LED不工作的階段，輸出一個或者多個工作週期的電流放大信號，即第二光電流I2，該電流放大信號可以表徵檢測信號，即第一電流I1的大小，在這個階段中，積分型模數轉換器14根據第二光電流I2，產生數值DATA，作為光電感測器的輸出信號。
從t4時刻開始重複以上的步驟工作。
下面結合圖3所示的工作波形，來闡述本發明能夠實現低功耗的原理：結合圖3可知，若晶片電路採用本發明提供的技術，發光二極體LED在一個檢測週期內的平均功耗為： 即在一個檢測週期內，發光二極體可以只發出一次光信號脈衝，積分型數模轉換器14接收到的n個脈衝型電流是由可程式設計電流放大電路13提供的。
若不採用本發明提供的技術，若要達到同樣的效果，發光二極體LED在一個檢測週期內的平均功耗為： 其中n為發光二極體發出的脈衝光信號，也就是積分型數模轉換器14接收到的脈衝型電流的脈衝個數。由此可見，採用本本發明提供的技術，可以使驅動發光二極體LED的功耗降低為未採用本發明提供的技術的電路的1/n倍。
至此，由於在可程式設計電流放大電路13中加入了取樣保持電路21，該電路在發光二極體LED發出脈衝式的第一光信號L1的同時開始取樣，在發光二極體LED停止工作之前，斷開第一開關S1，取樣保持電21切換在保持階段，在發光二極體LED停止工作之後，第二光電流產生電路22重複輸出與第一光電流I1的幅值和/或脈衝 寬度成正比例關係的第二光電流I2，避免在一定的時間內發光二極體LED持續的工作，消耗過大的功耗，從而使得晶片能夠有效地降低功耗。
圖4為光電感測器的另一個工作波形圖。
如圖4所示，該波形所示的工作過程，與圖3所示的工作過程的區別在於，在t1~t3階段，第二開關S2是閉合的，即在取樣保持電路21取樣保持第一光電流I1時，可程式設計電流放大電路13便輸出流經第二電晶體M2的原始取樣電流，也即，用於進行積分的輸出電流Iout中，包含原始取樣電流I1和第二光電流I2，這樣有利於提高光電感測器的工作精度。
至此，由於在可程式設計電流放大電路13中加入了取樣保持電路21，該電路在發光二極體LED發出脈衝式的第一光信號L1的同時開始取樣，在發光二極體LED停止工作之前，斷開第一開關S1，取樣保持電21切換在保持階段，在發光二極體LED開始工作後，可程式設計電流放大電路13便重複輸出與第一光電流I1的幅值和/或脈衝寬度成正比例關係的輸出電流Iout，避免在一定的時間內發光二極體LED持續的工作，消耗過大的功耗，從而使得晶片能夠有效地降低功耗。
此外，本發明還提供一種光電檢測方法，包括以下步驟：501：利用發光設備，發出第一光信號；502：採用光電轉換電路接收所述第一光信號經物體 反射回來的第二光信號，並產生第一光電流；503：在一個檢測週期內，當所述發光設備處於工作階段，取樣並保持所述第一光電流，當所述發光設備處於停止工作階段，輸出一個或多個工作週期的第二光電流，所述第二光電流用以表徵所述第一光電流平均值的大小。
其中，第一光電流I1和第二光電流I2為脈衝式光電流信號，並且，第二光電流I2與第一光電流I1的幅值成正比例和/或脈衝寬度成正比例。在一個檢測週期內，發光設備工作至少一個工作週期。
產生第二光電流I2的步驟包括：在發光設備工作階段，對第一光電流I1進行取樣和保持；在發光設備停止工作階段，根據第一光電流I1的取樣保持信號，產生第二光電流I2。
光電檢測方法還包括，利用一模數轉換器將第二光電流I2轉換成數值，作為光電傳感的檢測結果。
本發明提供的光電檢測方法透過在發光設備發出脈衝式光信號的同時開始取樣第一光電流，在發光設備停止工作之前，取樣保持第一光電流，在發光設備停止工作之後，輸出與第一光電流的幅值成正比例和/或脈衝寬度成正比例的第二光電流，避免在檢測期間發光設備持續的工作，為驅動其工作而消耗過大的功耗，在晶片能實現功能的同時有效降低功耗。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用於限制本 發明，對於本領域技術人員而言，本發明可以有各種改動和變化。凡在本發明的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
11‧‧‧驅動電路
12‧‧‧物體
13‧‧‧程式設計電流放大電路
14‧‧‧積分型模數轉換器
15‧‧‧時序控制器
I1‧‧‧第一光電流
I2‧‧‧第二光電流
S1~S6‧‧‧第一至第六開關

Claims (16)

  1. 一種光電感測器，其特徵在於，包括：發光設備，發出第一光信號；驅動電路，用以驅動所述發光設備工作；光電轉換電路，用以接收該第一光信號經物體反射回來的第二光信號，產生第一光電流；及可程式設計電流放大電路，在一個檢測週期內，當該發光設備處於工作階段，取樣並保持該第一光電流，當該發光設備處於停止工作階段，輸出一個或多個工作週期的第二光電流，該第二光電流用以表徵該第一光電流平均值的大小。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的光電感測器，其中，該第一光電流和該第二光電流為脈衝式光電流信號，並且，該第二光電流與該第一光電流的幅值和/或脈衝寬度成正比例關係。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的光電感測器，其中，在一個檢測週期內，該驅動電路驅動該發光設備工作至少一個工作週期。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的光電感測器，其中，該可程式設計電流放大電路包括取樣保持電路和第二光電流產生電路，該取樣保持電路用以在該發光設備工作階段，對該第一光電流進行取樣和保持；及該第二光電流產生電路用以在該發光設備停止工作階 段，根據該第一光電流的取樣保持信號，產生該第二光電流。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述的光電感測器，其中，該取樣保持電路包括第一電晶體、第二電晶體、第一開關以及第一電容，該第一電晶體和該第二電晶體構成電流鏡結構；該第一開關的一端連接在該第一電晶體閘極和該第二電晶體的閘極的公共節點，另一端連接至該第一電容的第一端，該第一電容的第二端接地。
  6. 根據申請專利範圍第4項所述的光電感測器，其中，該第二光電流產生電路包括多個並聯的電流單元，其中，每個電流單元包括串聯連接的開關和電晶體，每個電流單元的第一端共同接至該可程式設計電流放大電路的輸出端，第二端接地；及每個電流單元中的電晶體的閘極共同連接至該第一電容的第一端。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述的光電感測器，其中，該每個電流單元的第一端透過第二開關接至該可程式設計電流放大電路的輸出端，透過控制該第二開關在每個工作週期的導通時間，調節該第二光電流的脈衝寬度。
  8. 根據申請專利範圍第6或7項所述的光電感測器，其中，該多個並聯的電流單元中電晶體的尺寸依次成一定的比例關係。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述的光電感測器，其中，還包括積分型模數轉換器，該積分型模數轉換器接收該第二光電流，將其轉換成數值，作為該光電感測器的輸出信號。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述的光電感測器，其中，還包括積分型模數轉換器，該積分型模數轉換器接收該第一光電流和該第二光電流，將其轉換成數值，作為該光電感測器的輸出信號。
  11. 一種心率檢測設備，其特徵在於，包括：根據申請專利範圍第1至10項中任一項所述的光電感測器。
  12. 一種光電檢測方法，其特徵在於，包括：利用發光設備，發出第一光信號；採用光電轉換電路接收該第一光信號經物體反射回來的第二光信號，並產生第一光電流；及在一個檢測週期內，當該發光設備處於工作階段，取樣並保持該第一光電流，當該發光設備處於停止工作階段，輸出一個或多個工作週期的第二光電流，該第二光電流用以表徵該第一光電流平均值的大小。
  13. 根據申請專利範圍第12項所述的光電檢測方法，其中，該第一光電流和該第二光電流為脈衝式光電流信號，並且，該第二光電流與該第一光電流的幅值成正比例和/或脈衝寬度成正比例。
  14. 根據申請專利範圍第12項所述的光電檢測方 法，其中，在一個檢測週期內，該發光設備工作至少一個工作週期。
  15. 根據申請專利範圍第12項所述的光電檢測方法，其中，產生該第二光電流的步驟包括：在該發光設備工作階段，對該第一光電流進行取樣和保持；及在該發光設備停止工作階段，根據該第一光電流的取樣保持信號，產生該第二光電流。
  16. 根據申請專利範圍第12項所述的光電檢測方法，其中，利用一模數轉換器將該第二光電流轉換成數值，作為光電傳感的檢測結果。
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