[發明專利]實現自適應切換采樣電阻值的光電信號接收方法

在審

• 申請號: 202011556247.3
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112729540A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 楊明
• 申請（專利權）人: 無錫芯明圓微電子有限公司
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44;H03H21/00;H03K17/687
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于光電接收技術領域，尤其是實現自適應切換采樣電阻值的光電信號接收方法，針對無法滿足光信號接受范圍大的問題，現提出以下方案，包括以下步驟：S1：PMOS管M6和M4產生鏡像電流；S2：PMOS管M5將VP節點電壓穩壓在固定值；S3：當光敏二極管的電流很小時，采樣電阻值為100*r0，電流轉電壓的放大倍數為100倍；S4：當光敏二極管的電流增大時，NMOS管M1源端節點電壓鉗位值為VS+Vt5?Vt1，電流轉電壓放大倍數為10倍；S5：當光敏二極管的電流再增大時，NMOS管M2源端節點電壓鉗位值為VS+Vt5?Vt1?Vt2，電流轉電壓放大倍數為1倍。本發明可實現強光照射下的良好信號接收和微弱紅外光信號的靈敏接收，解決了光敏二極管接收光信號大動態范圍的要求。

技術領域

本發明涉及光電接收領域，尤其涉及實現自適應切換采樣電阻值的光電信號接收方法。

背景技術

采樣電阻是電流采樣和對電壓采樣，對電流采樣則串聯一個阻值較小的電阻，對電壓采樣則并聯一個阻值較大的電阻。此類電阻，是按照產品使用的功能來劃分電阻。采樣電阻功能上就是做為參考，常用在反饋電路里，以穩壓電源電路為例，為使輸出的電壓保持恒定狀態，要從輸出電壓取一部分電壓做參考(常用采樣電阻的形式)，如果輸出高了，輸入端就自動降低電壓，使輸出減少；若輸出低了，則輸入端就自動升高電壓，使輸出升高。一般使用在電源產品，或者電子，數碼，機電產品的電源部分，功能強大，在眾多電子產品上均常看到采樣電阻。

光敏二極管，又叫光電二極管，是一種能夠將光根據使用方式，轉換成電流或者電壓信號的光探測器。管芯常使用一個具有光敏特征的PN結，對光的變化非常敏感，具有單向導電性，而且光強不同的時候會改變電學特性，因此，可以利用光照強弱來改變電路中的電流。無光照時，有很小的飽和反向漏電流，即暗電流，此時光敏二極管截止；當受到光照時,飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強度的變化而變化。當光線照射PN結時，可以使PN結中產生電子一空穴對，使少數載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增加。因此可以利用光照強弱來改變電路中的電流，常見的有2CU、2DU等系列。

現有的光電信號接收方法無法接受大動態范圍的光電信號，因此需要采用光敏二極管接收紅外光信號并處理的專用芯片，從而實現自適應切換采樣電阻值的光電信號接收方法。

發明內容

基于背景技術中提出的技術問題，本發明提出了實現自適應切換采樣電阻值的光電信號接收方法。

本發明提出的實現自適應切換采樣電阻值的光電信號接收方法，包括采樣電阻、電壓源、光敏二極管、PMOS管和NMOS管，所述光敏二極管隨著入射紅外光信號的強弱會產生不同電流，所述光敏二極管產生的不同電流經過采樣電阻接入電壓源,所述電壓源定義為VS，所述光敏二極管為PD，所述PMOS管包括M4、M5和M6，所述NMOS管包括M1和M2，所述PMOS管和NMOS管接入電壓源,所述采樣電阻包括R1、R2和R3，具體光電信號接收方法包括以下步驟：

S1：PMOS管M6和M4組成的電流鏡，產生鏡像電流；

S2：參考電壓即為電壓源，由PMOS管M5將VP節點電壓穩壓在固定值；

S3：當光敏二極管的電流很小時，采樣電阻值＝R1+R2+R3＝100*r0，電流轉電壓的放大倍數為100倍；

S4：當光敏二極管的電流增大時，且R1電阻兩端的電壓差等于NMOS管M1的開啟閾值時，M1管開啟，光敏二極管增加的電流將由NMOS管M1的源端輸出，此時NMOS管M1源端節點電壓鉗位值為VS+Vt5-Vt1，采樣電阻值＝R2+R3＝10*r0，此時電流轉電壓放大倍數為10倍；

S5：當光敏二極管的電流再增大時，且R2電阻兩端的電壓差等于NMOS管M2的開啟閾值時，M2管開啟，光敏二極管增加的電流將由NMOS管M2的源端輸出，此時NMOS管M2源端節點電壓鉗位值為VS+Vt5-Vt1-Vt2，采樣電阻值＝R3＝1*r0，此時電流轉電壓放大倍數為1倍。