[發明專利]一種發光強度調節電路及其方法

有效

• 申請號: 201610126782.2
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105704893B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 崔予紅
• 申請（專利權）人: 成都維客親源健康科技有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙)51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本發明涉及一種發光強度調節電路及其方法。

背景技術

由于生理信號的直流成分動態范圍大，但交流成分卻很小，為了識別交流成分，需要高精度的ADC（通常在18bit以上），這造成了極大的功耗和成本開銷。

本發明通過動態調節發光強度的方式，使信號的直流成分固定，只需識別交流成分，極大的放寬了對ADC精度的要求，降低了功耗和成本開銷。由于接收管接受的信號由發光強度和信號本身共同決定，隨著信號直流成分的變化，動態調節發光強度，以使得接收管接收到的信號中直流成分固定不變；否則由于運放的高靈敏度，運放的輸出信號將飽和，從而超出設定范圍，觸發發光管強度調節功能。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種發光強度調節電路及其方法，通過動態調節發光強度的方式，使信號的直流成分固定，只需識別交流成分，極大的放寬了對ADC精度的要求，降低了功耗和成本開銷。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種發光強度調節電路，其特征在于：它包括三態控制器、保持電路、緩沖器、光學傳感器、跨導放大器、反相放大器、模數轉換器和處理器；所述的三態控制器的信號輸入端輸入具有一定脈寬電壓或電流脈沖信號，三態控制器的輸出端與保持電路連接，保持電路的輸出端與緩沖器連接，緩沖器的輸出端與光學傳感器連接，光學傳感器的輸出端與跨導放大器連接，跨導放大器的輸出端與反相放大器的反相輸入端連接，反相放大器的輸出端與模數轉換器連接，模數轉換器的輸出端與處理器連接，處理器的輸出端與三態控制器的控制輸入端連接；反向放大器的同相輸入端通過恒壓源接地；

所述的光學傳感器包括發光管和接收管，所述的處理器通過對三態控制器的控制電壓V_CTRL進行調節，從而動態調節發光管的發光強度，使得接收管接收到的光線所產生的電流，在經過跨導放大器后得到的電壓信號與反相放大器的同相輸入端信號電壓差值在設定范圍內；所述的設定范圍由反相放大器決定。

所述的三態控制器包括至少一個三態邏輯門。

所述的保持電路包括一個串聯在回路上的電阻R和一個用于充電放電的接地電容C。

所述的緩沖器包括放大電路和MOS管。

一種發光強度調節電路的方法，包括發光管開啟狀態的步驟和發光管關閉狀態的步驟；所述的發光管開啟狀態的步驟包括以下子步驟：

S10：置三態控制器為正常的高低電平狀態；

S11：具有一定脈寬的電壓或電流脈沖信號在三態控制器的控制器下，對保持電路中的電容進行充電或者放電，形成控制電壓V_CTRL；

S12：控制電壓V_CTRL通過緩沖器控制發光管的發光強度；

S13：發光管發出的光信號進入接收管，接收管將接收到的光信號轉換為電流信號，并通過跨導放大器轉換為電壓信號；

S14：由跨導放大器輸出的電壓信號經過反相放大器進行放大，并通過模數轉換器轉換為數字信號送入處理器；

S15：處理器實時采集經過轉換過后的反相放大器輸出值，根據采集到的數字信號對發光強度進行控制，形成負反饋環路，包括以下子步驟：

S151：處理器實時采集經過轉換過后的由反相放大器輸出的數字信號；

S152：處理器判斷數字信號的大小是否超出設定范圍：若超出設定范圍，處理器根據前饋通路的極性以及一定的邏輯，通過三態控制器調節所述的電壓或電流脈沖信號的脈寬或者電流大小，對控制電壓V_CTRL進行調節，從而改變發光管的發光強度；

所述的發光管關閉狀態包括以下子步驟：

S20：置三態控制器為高阻抗狀態，此時三態控制器與保持電路斷開；

S21：由于三態控制器為高阻抗狀態，并且與保持電路斷開，從而使得控制電壓V_CTRL保持不變；在下一次發光管開啟時，控制電壓V_CTRL使得發光管保持合適的發光強度，從而接收管產生的電流經過處理并采樣后得到的數字采樣值不會超出設定范圍。

步驟S13所述的光信號經過直射、透射、反射、折射和散射的方式進入接收管

本發明的有益效果是：

（1）本發明通過處理器將采集到的數字信號進行處理并通過調節三態控制器輸入信號的脈寬或電流大小，以實現對發光強度的動態調節，增強了本發明識別的信號范圍；