TW580568B - An infrared detecting circuit and an infrared detector - Google Patents

Description

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發明所屬之技術領域·· 押。本發明係有關於—種紅外線偵測f路及紅外線價測 先前技術： 路麻Π戶!視為習知紅外線偵測器，包括用以偵測人體 所發散紅外線之熱電（pyroelectric)元件1〇〇、將熱電 7L件100測得知之電流信號轉換為電壓信號之電流_電壓轉 換電路200、與電流_電壓轉換電路2〇〇相連接之耦合電容 C3 0、連接至耦合電容㈡。一輸出端之電壓放大電路、 連接至電壓放大電路300之低通濾波器4〇〇、連接至低通濾 波器400之高通濾波器500、連接至高通濾波器5〇〇之放大 電路6 00、以及連接至放大電路6〇〇之輸出電路7〇q。 電流-電壓轉換電路2〇〇包括一場效電晶體（FET)， 其閘極與熱電元件1 〇 〇相連接，電阻Rg與熱電元件1〇〇之另 以下為紅外線感測器之操作過程。由熱電元件1 〇 〇輸 出之偵測電流信號利用電阻Rg轉換成電壓信號，並供應至 FET之閘極’藉以使没極電流自源極流至汲極。此FET與電 阻Rg間因汲極電流而產生源極電壓。源極電壓之直流成分 被耦合電容C30分壓，電壓放大電路300以放大係數 (1+R20/R10)放大源極電壓，並以通過低通濾波器4〇〇與 局通慮波裔5 0 0之特疋頻寬作為'一電壓信號。此電壓信號

一端並聯，且電阻Rs位於此FET之源極與地端之間。低通 濾波器400與高通濾波器500分別包含有一開關電容。

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r 案號 91134284 五、發明說明（2) 經具一預設增益（gain)之放大電路6〇〇放 定位準比較後由輸出電路700輸出成一偵測信號。” 一特 然而，上述搞合電容C30需具有道過i ^、° 電容量以表現人體動作。為此需設計大尺寸之頻域之 難以製程上整合，故被迫需分離於外部。此外=。但因 容對紅外線偵測器之維護與整合已造成負面性的影^合電 發明内容： 習知ίΓ:之一目的即是提供一種紅外線偵測電路，改善 s知技術存在之缺陷。 路，：fi!明之一形態’本發明提供-種紅外線偵測電 二、、且成包括一電流-電壓轉換電路；一放大電路用以 放大輸出自電流-電壓轉換電路之電壓信號；一帶通濾波 ^路’具有-開關電容’此電路可調整放 〜 電壓信號通過-特定頻寬；―時脈產生電路，帛以產=一 士：時脈信號控制此開關電容；以及—輸出電&，用以輸 出來自帶通濾波器電路之電壓信號，當電壓信號等於或高 於閥值位準（threshold level )時成為一偵測信號。 電流-電壓轉換電路連接至一熱電元件，此执電元件 依據所接收之紅外線產生電流信號，藉此可將上述電流信 號轉化為一電壓信號。電流_電壓轉換電路包含有連接至 熱電元件之一運算放大器、一電容、以及可反饋直流電流 部分之一反饋電路。此電容與反饋電路並聯連接於運算放 大器之輸出端與反相輸入端之間。

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熱電元件則連接於上述紅外線偵測電路之電流—電壓 轉換電路’作為紅外線偵測器。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易〖蓳下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下。 實施方式： 請參考第1圖，係顯示實施例中紅外線偵測器之結 】二此紅外線偵測器包括碟狀基底11 ’三條導線12連接於 ^底面，碟狀印刷電路板16透過貼條17固定於基底Η之上 '^面，熱電7G件1置於印刷電路板16之中 且 2 =表…空型圓柱13，頂部具有滤光、二覆 其由…赵/ ί板Η上方；以及圓蓋形大口徑之聚光鏡15， 其由複數個鏡片所組成。 電元$ 1體。%出理之伯紅f卜線通過聚光鏡1 5與據光窗14入射至熱 =6之昔:電流信號之紅外線偵測電路…^ =所五此紅外㈣測電路係整合成-體。 第2圖所不為紅外線偵測電路之詳細 測電路供電流-電壓轉換# 構、、工外線偵 之雷鐮W 所進而將自熱電元件1 之電机仏號轉化為電壓信號，電壓放 電壓轉換電路2之輸出端，^ f3連接於電&一 電路3之輸出端，且輸連接於電壓放大 出端。 軋出電路5連接於帶通濾波電路4之輸 當輻射熱能增加熱電元件1的溫度時，熱電元件i會增

580568 一—-ΜΜί一91134284 _年月日 修正 五、發明說明（4) · -* 加溫度而對應產生熱電電荷，並輸出此熱電電荷成為偵測 電流信號。 電流-電壓轉換電路2包括一運算放大器21，其反相輸 入端與熱電元件1之一端相連接；一反饋電容Cf ,連接於 運算放大器21之輸出端與反相輸出端之間；一電阻電路元 件Z與反饋電容Cf並聯。電源供應E輸出參考電壓Vr以設定 輸出電壓信號之參考值，此電源供應E連接於運算放大器 21之非反相輸入端與地端（gr〇und)之間。因電流—電壓 轉換電路2包含運算放大器21，經由電阻電路元件z形成負 反饋迴路，可抑制操作點（0perating p〇int )之變動。、 此舉可省略習知技術以耦合電容截斷操作點變動的設計， 進而大幅降低紅外線偵測電路之尺寸。 電流-電壓轉換電路2配有反饋電容Cf。熱電元件1輸 出之電流中，頻寬約於O.iSMz之電流成分係為用以偵測 人體之重要關鍵，此部分將透過反饋電容Cf轉化為電壓信 號。在習知技術之電流—電壓轉換電路中，係以電阻元件。 將熱電元件之電流化號轉化為電壓信號，此舉將因電阻元 件易產生熱雜訊（thermal n〇ise)，而使轉化的電壓信 號中含有相當多的雜訊。但相對地，電容理論上並不會產 生熱雜訊。因此，本發明實施例之電流—電壓轉換電路2中 採用電容Cf可將熱電元件之電流信號轉化成低雜 信號。 时電壓放大電路3為反相放大電路型式，包括一運算放 大器31，其一反相輸入端經由電阻R1連接至電流—電壓轉 580568 案號 91134284

五、發明說明（5) 換電路2之一輸出端，以及一電阻R2，連接於運算放大器 31之輸出端與反相輸入端之間。此外，輸出參考電壓Vr以 設定電壓信號操作點之電源供應E則與運算放大器3丨之非 反相輸入端相連接。 因運算放大器21具有相當低的輸出阻抗，故不需考慮 與運异放大器21輸出端相連接之電路的輸入阻抗。具低輪 入阻抗之反相放大電路·連接至運算放大器21之輸入端，j 藉以放大電壓。

在實施例中’反相放大電路係做為電壓放大電路3之 用。相反地，若做為非反相放大電路，電源供應端需連接 於與運异放大器31之反相輸入端相連之增益電阻與地端之 間。若電源供應端以此方式連接，此内部電阻造成之壓降 將會衫響電源供應之穩定度。所以需要一組與熱電元件^ 與=流-電壓轉換電路2連接之電源供應£相隔離之電源供 應端。但相反地，若採用本發明實施例中反相放大電路構 成之電壓放大電路3 ’則電源供應E可直接與運算放大器31 之非^相輸入端相連接。再者，因此非反相輸入端具高輪 入阻抗，電源供應E之高内部電阻使電流無法流入，且不 會發生壓降現象。戶斤以，藉此可穩定反相放大電路之參考 電壓t源供應E可同時用於電流一電壓轉換電路2與電壓 & u έ ^娩I濾波電路4係做為開關電容濾波器之用，可 啼’一、=—測電路’並提供頻域0· 1至丨· 0 Ηζ之電壓信 ^ 、疋e蓋，此舉在偵測人體時相當重要，然後輸出電

580568 案號 911342gj_ Λ：_a 曰 修正 五、發明說明（6) 壓"is號。此開關電谷渡波具有一電阻部分。此電阻部分 由一開關電容所構成，其中包括一電容與一時脈產生器電 路6。時脈產生器電路6產生參考時脈信號，開啟或關閉開 關元件以對電容進行充電或放電，使此電容等效地做為— 電阻性元件。開關電容之等效電阻值為R ,其中R =丨/ f · C，f與C分別表示導入開關元件之時脈信號頻率（取樣頻 率）以及該電容之電容值。 在上述做為開關電容濾波器之帶通濾波器電路4中， 當輸入電壓信號包含有許多高頻成分時，會發生回歸雜訊 (return noi se )現象。然而，在此實施例中，電流一電 壓轉換電路2係以電容Cf做為電流—電壓轉化之用。此電容

Cf =阻抗則為1/ (2冗· f · Cf )。頻率越高，則電容cf之 阻抗越小。當高頻成分被大量截除後，會從電流-電壓轉 換，路2輸出電壓信號。換言《，輸入帶通據波器4的為略 去冋頻成刀之電壓信號。故可進一步地抑制帶通濾波電 4之回歸雜訊。 輸出電路5包括一比較器，以一特定閥值位準比較 Π輸出之電壓信號，當電壓信號等於或高於閥 值位準％ ’輸出一偵測信號。

出紅外線伯測器之操作。將_熱電元件1輸 _ r.机。犰輪入電流_電壓轉換電路2。偵測電流作|卢 :電=號頻寬為O.UU Hz，此糊人 V

::==/ (2Yf.Cf)之電容Cf轉化成^ 儿 可移除咼頻成分，並改善信號/雜訊（S/N

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ψ ^接著，將電流-電壓轉換電路2所轉換之電壓信號於 放并大電路3中放大R2/R1倍，此電壓信號藉由帶通濾波 =4截止（cut off )成具〇1至1〇 Hz之頻寬成分。因 同頻f分已被電流-電壓轉換電路2截除，帶通濾波電路4 :回歸雜汛成分得以被抑制。然後比較結果電壓信號與輸 出電路5之閥值位準’並輸出一偵測信號。 如上所述，在本發明之紅外線偵測電路中可省去習知 技術所採用之耦合電容，且電源供應E可同時連接至熱電 元件1、>電流-電壓轉換電路2、以及電壓放大電路3。此 外，因兩頻成分已被電流-電壓轉換電路2截除，帶通濾波 電路4之回歸雜訊成分得以被抑制。

第3圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第一改良式 紅外線偵測電路圖。此紅外線偵測電路與第2圖所示者相 同’除另加入-第二放大電路7於帶通放大電路4與輸出電 路5之間。第二放大電路7為非反相放大電路，包括一運算 放大器61 ’具-非反相輸入端連接至帶通濾波電路4之一 輸出端；一電阻R3,連接於運算放大器“之一輸出端盥一 反相輸入端之間；以及-電阻R4，連接至運算放大器61之 反相輸入端。電源供應E則設定操作點為一特定位準，且 連接於電阻R4與地端之間。 人體或活體（living 分。因此，置於第二放大 特徵需設定主頻（peak ’頻率約〇 · 1 Η z之信號成 0 · 1至1 · 0 Η z之頻寬帶是偵測 organism)時相當重要的信號成 電路7前之帶通濾波電路4之頻率 frequency )約為1· 〇 Hz。接著

580568 索虢 91134284 五、發明說明（8) 分經帶通濾波電路4縮減。因此需將輸出電路5設定為較低 之間值位準’以债測頻率約(Μ Hz之已縮減信號成分此 與已縮減之電壓#號一致，此舉可避免雜訊干擾而導致提 高錯誤偵測的可能性。假設縮減頻寬約為〇1 “之電麼信 號，如利用帶通濾波電路4產生約2 OdB的效果（輸出信號° 振幅為輸入信號振幅的1/10倍），電壓放大電路3輸出之 電壓信號振幅需為閥值位準的10倍，使輸出電路5可精確 地比較此電壓信號與閥值位準，並輸出偵測信號。為確保 輸出電位振幅為閥值位準10倍，運算放大器31之供岸電壓 位準至少需為閥值位準的10倍。此供應電壓位準通常約為 15伏特，此值係根據所採用運算放大器31之特性而定，故 增加運算放大器31之供應電壓位準會受到特定地限制。但 若降低閥值位準’即使小振幅雜訊亦會造成輸出電路5輸 出偵測信號，故降低閥值位準亦同樣受到特定地限制。 以，閥值位準通常設定在約為運算放大器31之供應電壓位 準的一半。此時’若頻帶約為〇 ·丨Hz之電壓信號振幅被 通濾波電路4縮減成1 / 2或更小，輸出電路5將不會輸出偵 測信號。 ' 因此’在改良此電流-電壓轉換電路後，放大電路7連 接於帶通j慮波電路4與輸出電路5之間，以解決帶通濾波 路4中已細減之電壓信號電壓振幅被放大至閥值位準的 擊 題0 如上所述’根據此第一改良紅外線偵測電路所示，利 用帶通渡波電路4與輸出電路5間之放大電路7放大帶通路

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_案號 91134284 五、發明說明（9) 波電路4輸出之已縮減振幅電壓信號至閥值位準， 出電路5發生錯誤偵測。藉此可大幅地提升電路的偵^ 確度。 千 第4圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第二改良式 紅外線偵測電路圖。此紅外線偵測電路與第2圖所示^相 同，除另加入一高通濾波器8於帶通放大電路4與輸出電路 5之間。高通濾波器8包含一運算放大器7丨，具一非反相 輸入端經電容C1連接於帶通濾波電路4之一輸出端；一電 容C2連接於運算放大器71之輸出端與反相輸入端之間；以 及一開關電容SC，肖電容C2並聯。此處係採用前述縮減電 路尺寸之開關電容SC。一電源供應e連接至運算放大器71 之非反相輸入端與開關電容sc。因高通濾波器8之通行頻 帶（passage band)增益可表示為電容比C1/C2，適當地 選擇電容C1與C2之電容值可得到合適的增益。 第 貝施例中已描述置於帶通濾波電路4與輸出電路5 間之放大電路7之功效。假若設定放大電路7為較高之放大 係數（增益），所輸出之電壓信號操作點可能因帶通濾波 電路4輸出電壓信號之補償（of f set )成分被放大，而產 生劇烈地變動。 、，^此’利用連接帶通濾波電路4與輸出電路5間具一增 盈之局通據波器8 ，截除帶通濾波器4輸出之電壓信號的 低頻成分，以抑制操作點的變動。因頻率成分在〇·丨至丨· 〇 Hz之電壓信號被放大至約為閥值位準後才輸出，町防止輸 出電路5偵測錯誤。藉此可提升偵測電路的準確度。

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案號 911342W 五、發明說明（10) 如上所述因採用第二改良紅外線偵測電路，可抑制 高通濾波器8輸出電壓信號之操作點變動，且〇1至1() Hz 頻率成分放大至約為閥值位準，故可防止輸出電路5產生 錯誤偵測。因此，偵測電路之準確性可獲得顯著性地提 升。再者，因開關電容SC可做為高通渡波器8之電阻元 件，可進一步縮減偵測電路尺寸，並穩定其溫度特性。 第5圖為第三改良紅外線偵測電路之電路圖。第三改 良式紅外線j測電路與上述紅外線偵測電路相同，差異在 於此例含有高通濾波器與低通濾波器交錯連接所構成之帶 通濾波電路4 1。此高通與低通濾波器皆由開關電容所構 成。特別是高通濾波器（HPF ) 411、低通濾波器（LpF ) 41 2、尚通濾波器（HPF ) 41 3、低通濾波器（lpf ) 4 1 4、 高通濾波器（HPF) 415共五組濾波器連接自電壓放大 3之一輸出端。 格 此等渡波器不僅做為擷取偵測人體信號成分之帶通淚 波電路，亦具有下列功用。第一級之高通濾波器41 i截除 電壓放大電路3之電壓信號中低頻成分，以抑制操作點的 變動。第二級之低通濾波器41 2則輸出頻寬為1 hz或更低之 電壓信號，並給予一特地的增益。 - 第三與第五級之高通放大器413、415則截除第二、 級之低通濾波器4 1 2、41 4之電壓信號的低頻成分，以抑Z 操作點的變動。開關電容之電容值需降低，以増加形成帶 通遽波電路4之電阻的阻抗值，整合電路41。若降低7電容 之電容值，脈衝信號於開關操作時產生之導入雜訊-谷

580568 — _案號 91134284 年 月_g_修正_ 五、發明說明（11) (feedthrough noise)會顯著地增加。導入雜訊的增加 接著會提升運算放大器之補償（offset)成分，使低通濾波 器4 1 2、4 1 4之電壓信號操作點產生劇烈變動。因此，操作 點的變動需藉由第三、五級之高通濾波器4 1 3、41 5移除低 頻的成分。 若帶通濾波電路4 1由具高增益之單一低通濾波器所構 成（即由咼通濾波器4 1 1、低通濾波器4 1 2、與高通濾波器 4 1 3所構成）’直流成分可能會被過度放大，且低通濾波 器412輸出之電壓#號會呈現飽和狀態（saturated)。因 此’在帶通濾波電路4 1中，增益需分散於低通濾波器4 j 2 與4 1 4之間，藉以防止低通濾波器4 1 2與4 1 4輸出之電壓信 號發生飽和狀態’且因第三、五級之高通濾波器4丨3、4 j 5 可安全地截除，第二、四級之低通濾波器4丨2、4丨4可以發 才呆作點的變動明顯地可得以抑制。此外，若增益分散於低 通濾波器412、414之上，則低通濾波器412、414之開關電 容可由低電容值之電容來組成，進一步地縮減紅外線偵測 電路之尺寸。 如上所述’因第三改良式紅外線偵測電路提供低通濾 波器412、414以分散增益，可防止低通濾波器41 2、414之 電壓信號發生飽和狀態’並使輸出的電壓信號獲得高增 & 益。因此帶通濾波電路41之電壓輸出信號可不需放大而送 至輸出電路5。換言之，不需提供放大電路，同時相對地 細減紅外線偵測電路之尺寸。再者，因低通渡波器4 1 2 (4 1 4 )置於南通濾波器4 11、4 1 3、41 5之間，導入雜訊誘

2014-5335-PFl(Nl).ptc 第15頁 五 曰 修正 i 號 9m，y| 發明說明（12) 發操作•點變動的J見象亦可得以抑 第6圖為第四改良式紅 乂。 外線偵測電路與第2圖之紅外綠佔]電路。第四改良式紅 此例另有第-級之低通濾波器;：】路相同，差異在於 422所構成帶通濾波電路42 ”第二級之高通濾波器 述，電流-電壓轉換電路2利°第!圖之紅外線偵測電路所 換，以降低帶通渡波電路 览*Cf做為電流-電壓轉 靠此類轉換難以完全抑制回歸雜回。'雜訊。然而，僅依 一級提供低通濾波器421以戴除電因此，在此例中於第 後導入高通濾波器422中，萨此=號之高頻成分，然 訊。此外’操作點的變動因、 汗關電容發生回歸雜 因此，第四改良式紅外線偵::J J422而得以抑制。 訊的發生。 、、電路可更準確地抑制回歸雜 改、ΓΛ為丄五改良式紅外線偵測電路之電路圖。第五 線偵測電路與第2圖之紅外線偵測電路相：五 ^在於此例另有電流_電壓轉換電路2 電壓轉換電路22由電阻R1與直流反饋電㈣寺另疋此電:放一 大則、此運算放大則具一反相輸入端連 1，以及並聯f紹所組成，此電㈣連接算Ύ件 22!之一輸出端與一反相輸入端。直流反饋電‘為積^ 電？，包ϋ 一運算放大器223，具-非反相輸入端連接於 運鼻放大裔221之輸出端；一電容c 3，連接於運算放大器 223之非反相輸入端與輸出端之間，·一電阻，連接電容 C3。此外，電壓供應E設定操作點在一特定位準，且連接

580568 ___案號 91134284_± 五、發明說明（13) 修正

於電阻R5與地端之間。在電流-電壓轉換電路22中，運算 放大器221之輸出經由直流反饋電路DF形成回饋。因此， 交流成分減弱時會被回饋。輸出的電壓信號操作點可更穩 定。所以，不需採用耦合電容即可穩定操作點。

如上所述，第五改良式紅外線偵電路採用直流反饋電 路連接電流-電壓轉換電路22 ’可降低輸出電壓信號操作 點之變動，並穩定電流-電壓轉換。第8圖為第六改良式紅 外線偵測電路之電路圖。第六改良式紅外線偵^電路^ $ 五改良式紅外線偵測電路相同，差異在於此例有參考電壓 電路1 0 0 3與1 0 0 4。在第六改良式紅外線偵測電路中，彖 電壓電路1 003、1 004係用以供應一參考電壓來設定熱電元 件1之操作點。參考電壓電路丨003連接熱電元件一端， 其中參考電壓電路1 004連接至運算放大器221之非反相 入端以及運算放大器31之非反相輸入端。 因熱電το件1外部連接於積體電路之紅外線偵測電路 上，雜訊可能經熱電元件丨與電流_電壓轉換電路之接觸 點。假*僅—參考„電路供應參考電壓纟熱電元件 壓艎電姑流Φ 1壓轉換電路2、與電壓放大電路3 ’則電流—電 點而^2與電壓放大電路3之操作點會因#訊進入接角

電壓電路供應參考電；貫例：採用=… 22與電壓放大電路3查至熱電几件1、電流-電壓轉換電$ 別代“考;壓二 580568 — 案號91134284_年月日 修正_ 五、發明說明（14) 則從運算放大器31輸出之電壓信號可表示為下列方程式

Vnl{(Cs+Cf)/Cf}x(-R2/Rl)+Vnlx(Rl+R2)/Rl+Vn2x(-Cs/C f )x(-R2/R1 ) = Vnl-（R2/R1)x(Cs/Cf)x(Vn卜Vn2)......(1) 其中，Cs為熱電元件之電容成分。R2/Ri之值相當大，因 電壓放大電路3之增益為數十個單位。此外，假若電容成 分Cs足夠大，則雜訊電壓會被放大。 另一方面，若以 … 知 > 亏電壓電路取代參考电！电略 1 003與1 004，因Vnl=Vn2，方程式（1 )之第二項可予以省 略，且僅Vnl留於右側。以此觀點，在第五改良式實例 中，供應參考電壓至電壓至熱電元件】、電流_電壓轉換電 路22、與電壓放大電路3之參考電壓電路僅由一組電路所 構ί/即為Λ源供應E，不論電壓放大電路3之增益或熱電 :庫谷成'刀為何’電壓放大電路3之電壓信號中電源 偵測電路中並無採用麵合電容。因此 外^ 電心電壓轉換電路2至輸出電路5可一起整人 曰 抑制外部雜訊的影響。即使參考電°壓電路由V-電源供應E所構成，外部雜訊可獲得抑 第9圖所示為第七改良式二 第七改良式紅外線㈣電^^=貞^電路之電路圖。 相同，差異在於電流_電壓轉式紅外線偵測電路 構成之電阻R1與R5 β 〇. ! 中由開關電容SC所 體時相當重要的信號成分，· 頻/帶是㈣人體或活 電々丨1電壓轉換電路之電阻

五、發明說明（15) R1與R5需由高阻抗元件構成’以處理此類低頻信號。因古 P:抗兀件具有大幅度的溫度特性，即使些微溫度變化亦： 造成：T大：變動，進而阻礙電流_電壓轉換的穩定性/ 在，在第七改良式紅外線偵測電路中，為解決 問題而採用開關電容SC做為電流_電 解之述 上5所r吏；r值狀況下仍保有良好= 為電沒I愿鐘拖在士第七改良貫例中’因採用開關電容sc做 為電机-電壓轉換電路23中之電阻元 α 況下仍保有良好的溫度特性。 之在冋阻值狀 J 1 0圖為第八改良式紅外線偵測電路之電路 差異在於此例上之r卜㈣測電路相同， ^ A丄 ^ 守脈控制電路9置於時脈產峰雷玫A命 帶通濾波電路4之間、一外部 ^脈屋生電路6與 端P1連接至時脈控制電路9 二生益l〇a經由外部輸入 關端P2連接至時脈控制電路9二及-控制議經由時脈開 脈衝控制電路9根據於击 性地由時脈產生電路6 =益10b之脈衝開關信號，選擇 -參考時脈信號以及一時卜部時脈產1器103開關並輸出 在正常操作下時：Ϊ;號至帶通滤波電路4。 號，並輸入紅外線“=路6產生-參考時脈信 出貨前測試時，由開關電路之開關元件。如在 開關電容之開關元件 、J生益10a產生時脈信號送至 生電路6產生之時脈信號的^ί之頻率可設定如為時脈產 此因時脈產生雷L " 生之參考時脈信號係用以決定 580568

皇號am， 五、發明說明（16) = 阻值，使其頻率特性約為…，而UHz 且開關電容俜：J人體或活體時相當重要的信號成分， 設定為IHz ,測試此特性1如“二4因頻率特性破 〜凡付Γ生而週期1秒得以完成， 測試階段需花費相當長的時間。 社出貨則的 。〇〇另厂二=以夕!部時脈產生器1〇3產生100配位數 0 ^之日寸脈信號操作開關電容，開關電容之 頻率特性會平移至100Hz。所以測1姓祕於+士 之 ^l/100f>〇 特性所需時間可縮減 接著’以=將詳述此改良之操作。當控制器i Ob輸出 時，開關信號時’時脈控制電路9切換連接至外部時脈產 生态10a ’導入時脈信號至帶通濾波電路4，使開關電容操 作在外部時脈信號下。當控制器1〇b輸出下一個開關信 時’時脈控制電路9切換連接至時脈產生電路6以導入一彖 考時脈信號至帶通渡波電路4中’使開關電容可操 > 脈產生電路6輸出之參考時脈下’亦即正常操作下所 的時脈信號。 如上所述，在第八改良實例中提供時脈控制電路9， 在出貨前的測試階段可使開關電容操作在外部時脈產生器 產生的高頻時脈下。因此測試頻率特性所需的時間可^ 縮減。 第U圖所示為部分第九改良式之紅外線價測電路 路圖，其中顯示電流-電壓轉換電路以及電壓放大 第九改良式紅外線偵測電路與第五改良式紅外線俄測電路

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580568 _ 案號 9Π 34284 五、發明說明（17) 相同’差異在於一低通濾波器8〇連接於運算放大器221之 輸出端與運算放大器31之非反相輸入端之間。 因輸入電源，運算放大器221之反相輸入端會有小量 漏電流發生。因運算放大器221之反相輸入端具有相當高 的阻抗，此漏電流將使電流-電壓轉換電路22輸出之電壓 信號操作點大幅地偏移出正常狀態下的操作點。此偏移之 操作點漂移’接著穩定於正常狀態下的操作點。此操作點 的漂移會使電壓放大電路3達到飽和狀態。如早先所述， 頻覓約於0· 1至1 Hz之信號成分係為用以偵測人體之重要關 鍵。電流-電壓轉換電路22採用電容Cf將具有此類頻寬之 電流#號轉換為電壓信號。為此，電阻與Μ需具有高阻 值。然而，高阻值電阻具更強溫度特性，此會增加操1 乍 過程中的阻值。電流_電壓轉換電路2所升高的阻0值會使頻 率特性的主頻朝高頻側移動。當主頻超過01112時，電容 C f將難以轉換頻帶〇 1 一 1 〇 η ζ之偉f卢忐八士、达+矿 . m , 土曰& z < 1口就成刀成為電壓信號。 因此’考直電阻值上升之溫度特性，電流_電壓轉換電路2 之主頻需設定明顯地低於0.1Hz，如數個仙2。接、， ^電壓電路22之時間參數設定成—合理較大之數值。若 刼作點之漂移週期長度持續穩定，此所引發的 放大電路3將成為飽和狀態，無法對某週期，八疋、，& 做出響應（respond )。此問題需靠第 ς ^低 通濾波器80來解決。 艮式電路中低 低通濾波器80包括一電阻μ與一雷六 運管於女哭991 认1» ιΐι I： 产产 名"^ 〇電阻R 6位於 連r放大為221之輸出端與運算放大 ^ 八裔w之非反相輸入端

580568 _案號91134284 — 糸月日 倏正_* 五、發明說明（18) 之間。電阻R6由無雜質擴散之複晶矽電阻，亦即電阻元件 由無雜質擴散其中的複晶石夕所構成。電容C4之一端連接於 運算放大器3 1之非反相輸入端，而另一端則經由電源供應 E連接於地端。運算放大器221輸出之電壓信號分為兩方 向，一者經由電阻R1直接輸入運算放大器31之反相輸入 端，另一者則經由低通濾波器8 0輸入運算放大器3 1之非反 相輸入端。 通過低壓濾波器8 0之電壓信號在移除高於截止頻率 (cutoff frequency)之頻率成分後，被輸入運算放大器

3 1之非反相輸入端。所以，高頻成分並不會改變非反相輸 入端之電位。 因運异放大态221輸出之電壓信號成分以及頻率低於 截止電壓成分係以相同的相位（phaSe )輸入運算放大器 31之反相輸入端與非反相輸入端，電壓放大電路3並未予 以放大。另一方面，因運算放大器221輸出之電壓信號成 分以及頻率低於低通濾波器80之截止電壓成分僅輸入反相 輸入端，故予以放大處理。因信號含低於截止電壓成分， 因此電壓放大電路3未達飽和狀態，亦即誘發電壓放大電 路3呈飽和狀態之信號成分並未被電壓放大電路3放大。

在第九改良式紅外線偵測電路中，電源供應一特定時 間後，連接至運算放大器31非反相輸入端之低通濾波器8〇 可有效地防止因電流-電壓轉換電路33之電壓信號操作點 漂移的問題。 ” 第1 2圖所示為第十改良式紅外線偵測電路之基本電路

580568 案號 911342RA 五、發明說明（19) 例Λ第九改良實例相同，除有-低通滤波器 81連接於電",L-電壓轉換電路22與電壓放 通濾波器81具有電阻以、μ，„ _ 电^;门似 οη φ KaDQ DO ； 8 R9，開關& ,以及開關控制電路 90。電阻R8、R9連接於i軍筲必士 = 窃221之輸出端與運算放 =裔31之非反相輸入端之間。開關S81與電阻R8並聯。設 定，阻R8、R9之電阻值低於第丨丨圖所示之電痛，且電阻 材質亦可相同採用無擴散雜質之複晶矽。 開關控制電路90控制開關81在電源供應一特定時期後 保持開啟，而於此特定時期之間隔時保 電路90包括量測時間電路，如呌拄抑 士兩 4 4 ]冤路如汁蚪态，在電源供應後開始 计％。s什時裔之計數達預設值時，關閉開關s8i。在積 體電路中可採用半導體開關元件做為計數器。 、 在電源供應時，開關控制電路9〇開啟開關S8i， 將電謂短路。戶斤以，低通濾波器81之時間參數係由曰電容 C4與電阻R9決定。結果，低通濾波器8丨之時間參數在 S8 1開啟時小於其關閉時，使截止頻率更高。 ，電阻R8、R9所採用之無雜質擴散之複晶矽材質具有 當強之溫度特性，且第i i圖所示之低通渡波器8〇之截止頻 率設定為低值，故可處理因溫度特性引發之電阻變動。因 此，在電源開啟後-特定時期後，可杜絕低頻信號之低頻 頻寬造成電壓放大電路3呈現飽和狀態，亦不會將其 電壓放5電路3中。為此，在第十改良式實例中可利用低 通濾波益81減小時間參數以抑制電壓信號發生飽和現 第1 3圖所不為第十一改良式紅外線偵測電路之基本電

580568 _ 案號91134j84 年月日_^__ 五、發明說明（20) 路圖。此改良實例與第十改良實例相同，除有一低通濾波 器82連接於電流-電壓轉換電路22與電壓放大電路3之間。 此低通滤波8 2較第十改良式紅外線该測電路之低通遽波 器81增加開關S82與電阻Ri〇。開關控制電路91連接並控制 開關S8 2。開關S8 2與電阻R1 〇串聯，且兩者與電阻^9、r i 〇 並聯。電阻R8、R9、R10之材質可為無雜質擴散之複晶矽 電阻元件所構成。開關S82可由半導體開關元件所構成。 當溫度下達或低於某特定溫度值時，開關控制電路9 j 會開啟開關S82使電源導入電阻以〇，低通濾波器82之時間 參數由電阻R8、R9、Rl〇之電阻值以及電容C4之電容值決 定。電阻R1 0與相串聯之電阻“、R 9相並聯。所以電阻 R8、R9、Rl〇結合之電阻值小於電阻以、R9之電阻值之 和。因此，當開關S82開啟時會減小低通濾波器82之時間 此㈣i電路中電阻R8、R9以無雜f擴散之複晶石夕㈣ 兀1 成。因上述無雜質擴散之複晶矽阻抗元件具有β 溫度升咼而降低電阻值夕α ηΩ _ 电值之特性，所以當溫度降低時，電！I」 R 8、R 9之值會增加，伴陆装 丄 ^ 午^者低通濾波器81之時間參數增 大，且截止頻率會減小。 夕供相认φ两、> a 因此，造成電壓放大電路3飽和

之低頻的電壓旮號成分可能 電路3。 月匕.、、' 充刀地截除而導入電壓放；; 為此，在第十·改g / 、S啫、士 W ' 良式紅外線偵測電路中，利用低 通濾波态82在低溫可降低 剁用低 電路3因低溫而發生飽和現\間參數的特性’ 防止電壓放大

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1號 911342?U 五、發明說明（21) 第14圖為開關S82與開關控制電路91之電路圖。開關 S82包括由n (負）型M〇SFET (金氧半場校電晶體）構成之 開關821與p (正）型M〇SFET構成之開關m。開關控制電 路81包括控制開關821之控制電路9 u與控制開關822之控 制電路912。 控制電路91 1包括電阻ri 1、開關電容SC1與SC2。電阻 Rl 1以無雜質擴散之複晶矽阻抗元件所構成，一端連接至 電壓供應vcc，且另一端連接至分壓端“。開關電容§(：1、 SC2則接續地連接於分壓端“。開關電容S(n包括開關元件 SC11、SC12與電容C5，且開關電容SC2包括開關元件 SC12、SC13 與電容C6。 電谷C5之一端接地，另一端則連接於開關元件SC1丨與 SCI 2之間。此外，電容¢6之一端接地，另一端則連接於開 關元件SC12與SC13之間。 4脈仏號經一端點CA輸入開關元件SCI 1、SCI 3。具 與相反於輸入端點C A之時脈信號相反相位之另一時脈信號 經一端點CB輸入開關元件SC12。利用此方法，開關元件 SCI 1、SC12交替地開啟關閉，而開關元件SC12、SC13交替 地，啟關閉。所以開關電容5(：1、SC2可顯現其功能。開關 電f之等效電阻可表示為R=1/fc，其中f為輸入開關元件 之日守脈頻率。因C5 = C6 = (K5pF，而輸入端點CA、CB之時脈 L號頻率f為1 00Hz，開關電容sci、SC2之等效電阻分別為 2 0G Ω。分壓端點GP則與開關821相連接。 控制電路912包括開關電容SC3與SC4以及電阻R12。開

2014-5335-PFl(Nl).ptc 第25頁 580568 ---案據 91134284 _年月日_修正_ 鲁 五、發明說明（22) 關電容SC3之一端與電壓供應vcc相連接，另一端則與開關 電容SC4相連。電阻R12為無雜質擴散之複晶矽阻抗元件所 構成’且連接於開關電容SC4與分壓端點GP之間，另一端 點則接地。開關電容SC3包括開關元件SC31、SC32、與電 容C7，而開關電容SC4包括開關元件SC32、SC33、與電容 C8。一時脈信號經一端點CA輸入開關元件SC31、％33。具 與相反於輸入端點C A之時脈信號相反相位之另一時脈信號 經一端點CB輸入開關元件SC32。 與開關電容SCI、SC2相同，開關電容SC3、SC4之等效 電阻分別設定為20 G Ω。因控制電路911中開關電容SCI與 SC2並聯，兩者合併之等效電容值為40 G Ω。同樣地，開 關電谷SC3、SC4之合併等效電容值為40 GQ。所以，假若 R11=R12 = 40 G Ω，在正常大氣壓下分壓點GP、GN之電位為 1/2VCC。因當溫度下降時，電阻R1 1、R12之電阻值上升， 造成分壓點GP之電位下降，而分壓點GN之電位上升。因 此，開關8 21、8 2 2會同時開啟使電源導入電阻1 〇。 如上所述，根據第十一改良式紅外線偵測電路，開關 S82與電阻R1 0並聯於電阻R8、R9，當低溫時開關控制電路 91會開啟開關S 8 2。所以，因電壓信號低頻成分與導致電 壓放大電路3飽和之電壓信號成分未被放大，在低溫時可 抑制電壓放大電路3發生飽和現象。利用積體電路取代電 阻元件Z做為直流反饋電路是合適的作法。在此例中，_ 號中非直流成分會被反饋而大幅減弱，使後續輸出電壓# 號之操作點更為穩定。

2014-5335.PFl(Nl).ptc 第26頁 580568 -—案號91134284_年月日 修正 五、發明說明（2$ " '—— 如上所述，一種紅外線偵測電路，包括··一電流〜電 壓轉換電路，連接至一熱電元件，根據一接收之紅外線產 生一電流信號，該電流-電壓轉換電路轉換該電流成為一 電壓信號，該電流-電壓轉換電路包括一運算放大器連接 至該熱電元件、一電容、以及一反饋電路用以反饋—直流 成分’該電容與該反饋電路並聯於該運算放大器之一輪出 縞與一反相輸入端之間；一放大電路，放大該電流—電壓 轉換電路輸出之該電壓信號；一帶通濾波電路，包括一開 ^電容，用以通過該放大電路之一電壓信號中的一特定頻 寬丄一時脈產生電路，產生一參考時脈信號以控制該開關 電容；以及一輸出電路’輸出自該帶通濾波電路輸出之一 電壓L说 ¥邊電壓彳& ί虎等於或大於一閥值位準時做為一 偵測信號。 ^ f此紅外線偵測電路之結構中，熱電元件輸出之偵測 電流#说經電容轉換為一電壓信號後，由運算放大器之輸 出端被輸出。此輸出之電壓信號之直流成分經由反饋電路 饋回反相輪入端。藉此可抑制輸出之電壓信號中直流成 分巧變動，進而穩定操作點。此舉將不需依靠耦合電容截 除操作的變動I ’藉此可進一步地縮減偵測電路的尺寸。

、 本發明之另一特徵為提供一放大電路連接於該帶通濾 波電路與該輸出電路之間。利用此結構，帶通濾波器電路 輸出之，壓信號經第二放大電路放大成一特定振幅位準 $ ’接著導入輸出電路中，藉以將輸出電路之閥值位準設 定成一合適數值，進而增加偵測之準確性。

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i號 911342S4 五、發明說明（24) ^發明之另—特徵為提供一高通濾波器具有 槿恶接=該帶通遽波電路與該輸出電路之間。利用:二 !选：通滤波電路輸出之電壓信號其低頻成H m:藉此可截除帶通減波電路之操作點變η 之特定頻帶會導入後續之輸出電路電ί:二= 可大幅地提升。 识㊇之準確度 其中，該帶通濾波電路可包括位於一第一 =波器、位於一第二級之一低通濾波器、以及位η通 2器：高通滤波器一級接一級交錯地排列組成二 鼻大電路輸出之電壓信號具有之操作點變動心二 之向通濾波器截除，高頻成分會由第二級或後^ 匕波器截除。接著，開關電容於開關時引發導入雜而!I 2作點變動可藉由第三級或後級之高通據以;= 、、々構可將電壓信號之操作點變動與回歸雜訊截除。 、禹冰ί t ’該低通渡波器具一特定增益。利用此i構，帶 =“；器將具有大的增益值以抑制低通濾波器之操作點的 ^動。此舉可省去在帶通濾波電路後級反應輸出電路之偵 测位準之一放大電路，可進一步地縮減偵測電路之尺寸。 π本發明之另一特徵為提供具一特定增益之一高通濾波 裔連接於該帶通濾波電路與該輸出電路之間，且該帶通濾 波電路包括位於一第〆級之一高通濾波器、位於」第二级 之一低通濾波器、以及位於一第三級之一高通濾波器。此

2〇14.5335.PFl(Nl).ptc 第28頁 580568 修正 Β ΛΆ _宏號 91134284 L、發明說明（25) 帶通濾波電路可由高通濾波器與低通濾波器一級接一級交 錯地排列組成。電壓信號中因導入雜訊與回歸雜訊產生操 作點變動將被移除，並傳送至下級之高通濾波器中。電壓 信號中具增益之預設頻帶成分會傳送至後續之輸出電路。 所以，偵測之準確度可大幅地提升。 其中，帶通濾波電路包括位於一第一級之一低通濾波 裔與位於一第一級之一向通渡波器。利用此結構，放大電 路輸出之電壓信號所含之高頻成分將藉由第一級之低通遽 波β予以截除’而回知雜訊亦得已被抑制。 其中’該電流-電壓轉換電路包括一開關電容。利 此結構’在電流-電壓轉換電路中以一時脈信號 容可等效於高阻抗it件。藉此可獲得小尺寸 電 特性之電流-電壓轉換電路。 、干又1主/皿度

此紅外線偵測電路還包括一時脈控制 I 開關電容與該時脈產生電路之間，並可 ，接於該 生器’該外部時脈產生器產生一d:脈產 脈信號具一頻率高☆該時脈產生電路之ju外部時 藉此使該時脈控制電路可交換 二:：時脈信號’ 脈信號。 τ時脈“唬與該外部時 利用此結構，與正常操作期 導入帶通濾波電路之開關電容濾 ^互異之時脈信號可

2014-5335-PFl(Nl).ptc 第29頁 入具更高頻之時脈信號而使電路之=。例如，可利用導 側移動。因頻率特性可藉由導入古頸t特性朝更高頻之一 濾波态的方式進行快速測試，可=^守脈^號至開關電容 _ 一步地縮減測試時間。 竭568

i號 91134284 五、發明說明（26) 可進電路可整合於單一半導體晶片中。此舉 步地縮減紅外線偵測電路之尺寸。 在上述紅外線偵測電路中’該反饋電路包括一電阻元 達到輪出之電壓信號操作點可利用簡單結構而 路。==線路;括-積體電 巾田地縮，卜輸出的電壓錢之㈣點會更加穩定。 士 „。在上述紅外線偵測電路中，該放大電路包括一運曾放 2，該電流-電壓轉換電路之該運算放大器之一輸出： 電阻連接至該放大電路之該運算放大 輸入端以做放大之用，以及一低通滤波器 ^目 之該運算放大器之反相V入之端=出知與该放大電路 出端電壓轉換電路之運算放大器輸 路=運二放大益之反相輸入端做為放大之用，另 通濾波器移除高頻成分後，輸入放大電路之運算放大、夕 非反相輸入端。目此’電流-電壓轉換電路輸出之電壓。仁 器截止頻率之信號成分將以相同的相 位輸入放大電路之運算放大器之反相輸 入端^以，放大器電路之輸出不會被放大，非反相輪 π分n:i:信號成分中高於低通濾波器截止頻率的 口P刀未輪入放大電路之運算放大器的非反才目輪人端，^

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，輸入端之電位並不會改變，使得經放大電路放大後之信 號^分輪出。引發放大電路呈飽和狀態之低頻的電壓信號 成为並不會被放大電路放大。此舉可防止因電流—電壓轉 換電路輪出之電壓信號操作點漂移而使放大電路發生飽和 現象，此漂移係因在電源供應後一特定期間中電流_電壓 轉換電路之運算放大器輸入端具有漏電流而產生的現象。

再者’ S亥帶通渡波電路可包括位於一第一級之一高通 濾波器、位於一第二級之一低通濾波器、以及位於一第三 ，之一高通濾波器，此外，該放大電路包括一運算放大 器，該電流-電壓轉換電路之該運算放大器之一輸出端經 由一電阻連接至該放大電路之該運算放大器之一非反相輪 入端以做放大之用，以及一低通濾波器，連接於該電流一 電壓，換電路之該運算放大器之該輸出端與該放大電路之 該運算放大器之一非反相輸入端之間。 利用此結構，第一級之高通濾波器可截除放大電路 出之電壓信號操作點之變動。第二級之低通濾波器截除高 頻成分。第三級之高通濾波器則截除因開關電容操作時 生導入雜訊而引發之操作點變動。故可傳送具較小變動 作點且無回饋雜訊之電壓信號至輸出電路。 呆 放大電路之運算放大器輪出端輸出之電壓信號分漭， -經電阻流至放大電路之運算放大器之反相輸人端以ς放 大之用，一則經低通濾波器截除高頻成分而輸入放大 之運异放大器之非反相輸入端。@此，低於低通濾波 止頻率之電壓信號成分被輸入放大電路之運算放大器1風 反

2014-5335.I^l(Nl).ptc 第31頁 580568 _ 案號911私gg4 _年月日 修正 五、發明說明（28) 相與非反相輸入端，而非接續地經放大電路放大。 另一方面，頻率高於低通濾波器載止頻率之電壓信號 成分並未輸入放大電路之運算放大器之非反相輸入端，^ 未改變此非反相輸入端之電位。因此，此信號成分經玫大 電路放大後被輸出。引發放大電路呈飽和之低頻電壓信號 成分未被放大電路放大。此舉可防止因電流-電壓轉換電 路輸出之電壓信號操作點漂移而使放大電路發生飽和現 象，此漂移係因在電源供應後一特定期間中電流-電壓 換電路之運算放大器反相輸入端具有漏電流而產生的 象。 在上 元件，連 輸出端與 間；以及 非反相輸 以較簡單 在上 元件並聯 利用 關以短路 低通濾波 果，電流 飽和之低 因此此舉 述紅外線偵測電路中，該低通濾波器包括一電托 接於該電流—電壓轉換電路之該運算放大器之該 =放士電路之該運算放大器之該非反相輸入端X之 電谷，連接於該放大電路之該運算放大器 該地端之間。利用此結構，低通據波器； 之結構而組成。 述、二卜偵測電路中’⑧包括一開關，與該電阻 ，及一開關控制器，控制該開關電路。 :結構，#電源供應後’根據開關 與開關並聯之雷阳；杜π 让利裔開啟開 器之時間：：電降：兀：戴：：率在會電立：：，， 頻電成壓Λ”路輸出之電壓信號中引發放大V路结 可王地截除後，接著導入放大電路中。 電源供應後一特定期間中因操作電漂移

580568 __案號91134284_年 月 五、發明說明（29) 造成放大電路發生飽和狀態。

在上述紅外線偵測電路中’該電阻元件由一無雜質擴 散之複晶石夕所構成。利用此結構，低通濾波器之製造可得 以整合。因此不需額外的外部元件附加於此紅外線偵夠 路上。 在上述紅外線偵測電路中，該低通濾波器還包括一第 二電阻電路，與該電阻元件相並聯，以及一第二開關控制 器，當大氣溫度低於一預設值時開啟該第二開關。此第二 電阻電路包括一第二電阻元件’由一無雜質擴散之複晶石夕 所構成，以及一第一開關’與該第二電阻元件串聯。 利 所組成 加。當 開啟第 通濾波 時間參 低溫時 地截除 之飽和 在 開關電 值與該 路0 用此結構 ，當溫度 電阻值等 二開關以 器中兩電 數減小， ，電壓信 後，接著 情況可得 上述紅外 容以產生 電阻元件 ，因第二 為低溫時 於或面於 提供電源 阻元件為 低通濾、波 號中引發 導入放大 以抑制。 ，^測電路中，該第二開關控制器包括 -：效電F且：利用該開關電容之等效電 之。、阻值所形成之—分壓控制該開關電 ’第一電阻元件之電阻值會片 某預設值時，第二開關控制I 至第二電阻元件。換言之，g ，聯’且當低溫時低通濾波蒙 器之截止頻率會增加。所以， 放大電路飽和之低頻成分被与 電路中。因此，低溫時放大負 利用此結構，當低溫時，

…、雜I擴散之複晶矽所構成

2014-5335-PFl(Nl).ptc 第33頁 580568 -i號9m繼_年月日 铬正 _' 五、發明說明（30) 之電阻元件電阻值增加，此電阻之分壓藉此開啟第二開 關。換言之’因無雜質擴散之複晶矽所構成之電阻元件電 阻值改變’其溫度特性之變化可精細地被偵測得知。此 外’因兩電阻元件由無雜質擴散之複晶矽所構成，故有助 於偵測電路之整合。 在上述紅外線偵測電路中，還包括一參考電壓電路以 產生一參考電壓，該參考電壓電路連接該熱電元件、該電 流-電壓轉換電路之該對應運算放大器之該非反相輸入 端、以及該放大電路。

利用此結構，單一參考電壓電路提供參考電 =大器之非反相輸入端。此舉排除放大：訊 二： 輸出，並降低紅外線偵測電路發生雜訊 一種新式紅外線偵測器包括上述紅外線偵測 及接收紅外線之熱電元件，以及根據接收之紅 電流信號。利用此結構，紅外線偵測器可因 Y 之 線偵測電路而縮小尺寸。 、、' 、化之紅外

任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之 内’當可作更動與潤飾，因此本發明之保護：：：範圍 之申請專利範圍所界定者為準。 祀固§視後附 工業應用 一種新式的紅外線偵測電路與紅外線偵消 接一電流-電壓轉換電路與一電壓放大 '，咨可直接連 並得以縮減

580568 案號 91134284 Λ_Ά 曰 修正 五、發明說明（31) 製造尺寸。操作點的變動可被截除以大幅地增加偵測準確 度。此種新$ ^紅外線偵測電路與紅外線偵測器尺寸較 ί技ίΪΐ “之偵測準確度，並可廣泛地運用紅外線福

2014-5335-PFl(Nl).ptc 第35頁 580568 案號 91134284 年月曰 修正 圖式簡單說明 第1圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之分解立體 rgl · 園， 第2圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之紅外線偵測 電路圖， 第3圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第一改良式 紅外線偵測電路圖； 第4圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第二改良式 紅外線偵測電路圖； 第5圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第三改良式 紅外線偵測電路圖； 第6圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第四改良式 紅外線偵測電路圖； 第7圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第五改良式 紅外線偵測電路圖； 第8圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第六改良式 紅外線偵測電路圖，圖中包含有電流-電壓轉換電路與電 壓放大電路； 第9圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第七改良式 紅外線偵測電路圖； 第1 0圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第八改良式 紅外線偵測電路圖； 第11係顯示一實施例中紅外線偵測器之第九改良式紅 外線偵測電路圖，圖中包含有電流-電壓轉換電路與電壓 放大電路；

2014-5335-PFl(Nl).ptc 第36頁 580568 _案號91134284_年月日 修正_ 圖式簡單說明 第1 2係顯示一實施例中紅外線偵測器之第十改良式紅 外線偵測電路圖，圖中包含有電流-電壓轉換電路與電壓 放大電路； 第1 3係顯示一實施例中紅外線偵測器之第十一改良式 紅外線偵測電路圖，圖中包含有電流-電壓轉換電路與電 壓放大電路； 第1 4係顯示第1 3圖之實施例中紅外線偵測電路之開關 控制部分的電路圖；以及 第1 5圖係顯示習知紅外線偵測電路之電路圖。 符號說明： 1、 1 0 0〜熱電元件； 2、 22、23、200〜電流-電壓轉換電路； 3、 300〜電壓放大電路； 4、 80、81、82、400、412、414、421 〜低通濾波 S3* · ， 41、42〜帶通濾波電路； 5、 5 0 0〜高通濾波器； 6、 9〜時脈產生器電路； 7〜第二放大電路； 8、411、413、415、422〜高通濾波器； 10a〜外部時脈產生器； 10b〜控制器； 11〜基底；

2014-5335-PFl(Nl).ptc 第37頁 580568 _案號91134284_年月曰 修正_ 圖式簡單說明 1 2〜導線， 13〜底空型圓柱； 1 4〜濾光窗； 1 5〜聚光鏡； 1 6〜印刷電路板； 1 7〜貼條； 21 、31、61、71、221、223 〜運算放大器； 9 0、9 1、9 1 1、9 1 2〜開關控制電路； 60 0〜放大電路； 700〜輸出電路； 1003、1004〜參考電壓電路；

Cl、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8 〜電容； C30〜耦合電容； CA、CB〜端點；

Cf〜反饋電容； DF〜直流反饋電路； E〜電源供應； GP〜分壓端； P1〜外部輸入端； P 2〜時脈開關端；

Rl 、 R2 、 R3 、 R4 、 R5 、 R6 、R8 、 R9 、R10 、R11 、 R1 2、Rg〜電阻； SI 、S81 、S82 、821 、822 〜開關； SC 、SCI 、SC2 、SC3 、SC4 〜開關電容；

2014-5335-PFl(Nl).ptc 第38頁 580568 案號 91134284 年月曰 修正 圈式簡單說明 SC32、SC33〜開關元件； sell、SC12、SC13、SC31 VCC〜電壓供應； Z〜電阻電路元件。

2014-5335-PFl(Nl).ptc 第39頁

Claims (1)

1. 580568

   1 · 一種紅外線偵測電路，包括： 一電流-電壓轉換電路，連接至一熱電元件，根據一 接收之紅外線產生一電流信號，該電流-電壓轉換電路轉 換該電流成為一電壓信號，該電流-電壓轉換電路包括一 運鼻放大器連接至該熱電元件、一電容、以及一反饋電路 用以反饋一直流成分，該電容與該反饋電路並聯於該運算 放大器之一輪出端與一反相輸入端之間； 一放大電路，放大該電流—電壓轉換電路輸出之該電 壓信號；

   一帶通濾波電路，包括一開關電容，用以通過該放大 電路之一電壓信號中的一特定頻寬； 一時脈產生電路，產生一參考時脈信號以控制該開關 電容；以及 一輸出電路，輸出自該帶通濾波電路輸出之一電壓信 號，當該電壓信號等於或大於一閥值位準時做為一偵測信 號。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之紅外線偵測電路，其 中一放大電路連接於該帶通濾波電路與該輸出電路之間。

   3 ·如申請專利範圍第1項所述之紅外線偵測電路，其 中一高通濾波器具有一特定增益，連接於該帶通遽波電路 與該輸出電路之間。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之紅外線偵測電路，其 中該帶通遽波電路包括位於^一第一級之一南通遽波器、位 於一第二級之一低通濾波器、以及位於一第三级之一高通

   2014-5335-PFl(ND.Ptc 第40頁 580568 姐

   申請專利範圍 濾波器 5 ·如申請專利範圍第4項所述之紅外線偵測電路，其 中遠低通濾波器具一特定增益。 6·如申請專利範圍第1項所述之紅外線偵測電路，其 中具一特定增益之一高通濾波器連接於該帶通遽波電路與 該輸出電路之間，且該帶通濾波電路包括位於一第一級之 南通渡波器、位於一第二級之一低通遽波器、以及位於 一第三級之一高通濾波器。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之紅外線偵測電路，其 中帶通慮波電路包括位於一第一級之一低通濾波器與仇於 一第二級之一高通濾波器。 、 8·如申請專利範圍第1項所述之紅外線偵測電路，其 中纟亥電流-電壓韓^ . 电> &锝換電路包括一開關電容。 9 ·如申請專利範圍第1項所述之紅外線偵測電路，复 άι J.-r · ’、 路之間，並；連：二連接於該開關電容與該時脈產生 士逆接—外部時脈產生器，該外部時脈產生 時；外部時脈信號具-頻率高於該 交換該參考時脈信號號，藉此使該時脈控制電路 1 0.如申請專利範Λ部時脈信號。 中該電流-電壓轉換電 項所述之紅外線偵測電路， 路、以及該輸出電路位 5亥放大電路、該帶通濾波器屬 Π·如申請專利範'圍第^於一單晶片上。 _弟1項所述之紅外線偵測電路，

   580568

   中該反饋電路包括一電阻元件。 其 其 12·如申請專利範圍第丨項所述之紅外線偵測 中該反饋電路包括一積體電路。 1 3 ·如申％專利範圍第1項所述之紅外線偵測電路， 中該放大電路包括一運算放大器，該電流—電壓轉換雷敗 之該運算放大器之一輸出端經由一電阻連接至該放大 之該運算放大器之一非反相輸入端以做放大之用，以及一 低通濾波器，連接於該電流-電壓轉換電路之該運算放大 器之該輸出端與該放大電路之該運算放大器之一非反相輸 入端之間。 刖 1 4 ·如申凊專利範圍第1 3項所述之紅外線偵测電路， 其中該帶通濾波電路包括位於一第一級之一高通渡波器、 位於一第二級之一低通濾波器、以及位於一第三級之一高 通濾、波器。 1 5·如申請專利範圍第1 3項所述之紅外線偵測電路， 其中該低通濾波器包括： 一電阻元件，連接於該電流-電壓轉換電路之該運算 放大器之該輸出端與該放大電路之該運算放大器之該非反 相輸入端之間；以及 一電容，連接於該放大電路之該運算放大器之該非反 相輸入端與該地端之間。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項所述之紅外線偵測電路， 其中還包括： 一開關，與該電阻元件並聯；以及

   2014-5335-PFl(Nl).ptc 第42頁 580568 號 91134284 六、申請專利範圍 曰 修正 一開關控制器，控制該開關電路。 1 7·如申請專利範圍第1 6項所述之紅外線偵測電路， 其中該電阻元件由一無雜質擴散之複晶矽所構成。 1 8·如申請專利範圍第1 7項所述之紅外線偵測電路， 其中該低通濾波器還包括： 一第二電阻電路，與該電阻元件相並聯，其中包括： 一第二電阻元件，由一無雜質擴散之複晶矽 以及 词·取’ 一第二開關，與該第二電阻元件串聯；以及

   一第二開關控制器，當大氣溫度低於一預設值時 該第二開關。 開啟 1 9.如申請專利範圍第1 8項所述之紅外線偵測電路， 其中該第二開關控制器包括一開關電容以產生一等效電 阻，利用該開關電容之等效電阻值與該電阻元件之電阻值 所形成之一分壓控制該開關電路。 2 0 ·如申請專利範圍第1項所述之紅外線偵測電路，其 中還包括一參考電壓電路以產生一參考電壓，該參考電^ ^路連接該熱電元件、該電流-電壓轉換電路之該對應運 算放大器之該非反相輪入端、以及該放大電路。

   21 · —種紅外線偵測器，包括： 一熱電元件’接收一紅外線，且根據該接收之紅外線 產生一電流信號； 一電流_電壓轉換電路，根據一接收之紅外線產生一 電流信號’該電流-電壓轉換電路轉換該電流成為一電壓

   2014-5335-阡l(Nl).ptc 第43頁 580568 __ 案號91134284_车 月—日 絛正 六、申請專利範圍 信號，該電流-電壓轉換電路包括一運算放大器連接至該 熱電元件、一電容、以及一反饋電路用以反饋一直流成 分，該電容與該反饋電路並聯於該運算放大器之一輪出端 與一反相輸入端之間； 一放大電路，放大該電流-電壓轉換電路輸出之該電 壓信號； 一帶通濾波電路，包括一開關電容濾波器，用以通過 該放大電路之一電壓信號中的一特定頻寬； ° 一時脈產生電路，產生一參考時脈信號以控制該門 電容；以及 ^

   一輸出電路，輸出自該帶通濾波電路輸出之一電壓作 號，當該電壓信號等於或大於/閥值位準時做為一偵剛^

   2014-5335-PFl(Nl).ptc 第44頁