專利名稱：一種高性能紅外傳感器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種傳感器電路結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種高性能紅外傳感器電路。
背景技術(shù)：
在使用紅外傳感器感應(yīng)紅外信號的過程中，由紅外光電變換獲得的感應(yīng)電流通常比較微弱，需要通過放大電路來進(jìn)行放大，才能被實(shí)際有效的應(yīng)用和分析。目前，常用的紅外傳感器設(shè)計基于紅外光電二極管或紅外光電三極管來實(shí)現(xiàn)。一般紅外光電二極管的感應(yīng)電流在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下，光電感應(yīng)電流僅為UA級，實(shí)際應(yīng)用中需要經(jīng)過較大增益的放大電路放大后，才能被有效識別并加以應(yīng)用。因此，對于相關(guān)的放大電路有較高的性能要求，往往需要采用成本較高的元器件、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較復(fù)雜的電路設(shè)計，如跨阻放大器等。紅外三極管的感應(yīng)電流雖然大大超過紅外二極管，可以達(dá)到mA級別，但由于半導(dǎo)體本身原理限制，無法應(yīng)用于需要高速響應(yīng)的電路。其信號響應(yīng)的上升下降時間通常在10 20us左右，而紅外二極管可以達(dá)到50 100ns。因此基于這兩種常用方案的電路設(shè)計，在面對需要使用大量紅外傳感器、高速響應(yīng)、成本有要求的應(yīng)用中，如基于紅外技術(shù)的大尺寸觸摸屏，往往無法兼顧滿足各項(xiàng)要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種低成本、高增益、高速響應(yīng)的高性能紅外傳感器電路。本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種高性能紅外傳感器電路，包括紅外光電二極管、外部三極管、第一電阻和第二電阻，所述的紅外光電二極管的負(fù)極連接有光電二極管偏置電壓源，正極與外部三極管的基極連接，所述的外部三極管的集電極連接有三極管集電極電壓源，外部三極管的發(fā)射極通過第二電阻與共用地網(wǎng)絡(luò)連接，所述的第一電阻連接在外部三極管的基極和三極管集電極電壓源之間。所述的外部三極管為通用型NPN三極管，外部三極管的電流放大倍數(shù)為100 600。所述的第一電阻的阻值為I 10ΜΩ，所述的第二電阻的阻值為O. I 5. 1ΚΩ。所述的第一電阻包括普通電阻、所述紅外光電二極管本身的寄生電阻或印刷電路板銅箔間形成的等效電阻。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)I、光電感應(yīng)靈敏度高相比傳統(tǒng)紅外光電二極管設(shè)計，其靈敏度大大提升，一般可以提升I 2個數(shù)量級，接近或超過普通光電三極管的靈敏度；2、成本低本實(shí)用新型僅使用普通的紅外光電二極管、通用三極管和電阻來實(shí)現(xiàn)，并且在同等靈敏度情況下，本實(shí)用新型使用的所有電子元器件總成本一般也低于單個紅外光電三極管；3、簡化后級放大電路由于本實(shí)用新型產(chǎn)生的輸出電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通光電二極管，并且已經(jīng)轉(zhuǎn)換成電壓信號，因此可以大大簡化后級的信號處理電路；4、響應(yīng)速度快由于使用了第一電阻，因此相比普通光電三極管，本實(shí)用新型可以更快的使傳感器的輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定，從而可以應(yīng)用于普通光電三極管無法勝任的應(yīng)用場

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例I如圖I所示，一種高性能紅外傳感器電路，包括紅外光電二極管D1、外部三極管Ql、第一電阻Rl和第二電阻R2,所述的紅外光電二極管DI的負(fù)極連接有光電二極管偏置電壓源VCCl，正極與外部三極管Ql的基極連接，所述的外部三極管Ql的集電極連接有三極管集電極電壓源VCC2，外部三極管Ql的發(fā)射極通過第二電阻R2與共用地網(wǎng)絡(luò)連接，所述的第一電阻Rl連接在外部三極管Ql的基極和三極管集電極電壓源VCC2之間。高性能紅外傳感器電路的輸出電壓V_IR從外部三極管Ql的發(fā)射極和第二電阻R2之間輸出。本實(shí)施例中，紅外光電二極管Dl為普通紅外光電二極管,有正負(fù)兩極。外部三極管Ql為通用型NPN三極管，外部三極管的電流放大倍數(shù)hFE為100。第一電阻Rl和第二電阻R2均為普通電阻，Rl的阻值為1ΜΩ，R2的阻值為O. 1ΚΩ。上述高性能紅外傳感器電路的工作原理為根據(jù)外部三極管Ql的工作特性，在連接了第一電阻Rl后，Ql基極的電壓會被偏置到略接近三極管飽和區(qū)的線性放大區(qū)域。當(dāng)紅外光電二極管Dl感應(yīng)到紅外光線并產(chǎn)生光電流時，Ql會迅速進(jìn)入飽和區(qū)，從而有放大的電流經(jīng)Ql的集電極、發(fā)射極并通過第二電阻R2。放大電流通過R2后，會產(chǎn)生電勢差，即在R2和Ql發(fā)射極連接位置可以產(chǎn)生一定紅外傳感器輸出電壓V_IR，其值隨Dl感應(yīng)電流的大小呈同比例放大關(guān)系。在本實(shí)用新型中，外部三極管Ql起到電流放大的作用，將微弱的光感應(yīng)電流進(jìn)行較大幅度的放大，其增益可以接近甚至超過普通光電三極管。第一電阻Rl將Ql的基極電壓抬升接近飽和，一旦Dl有微弱的光感應(yīng)電流產(chǎn)生，Ql就可以快速進(jìn)入飽和區(qū)并輸出相應(yīng)放大的感應(yīng)電壓。實(shí)施例2參考圖I所示，一種高性能紅外傳感器電路，包括紅外光電二極管D1、外部三極管Q1、第一電阻Rl和第二電阻R2。本實(shí)施例中，外部三極管Ql的電流放大倍數(shù)hFE為600。第一電阻Rl和第二電阻R2均為普通電阻，Rl的阻值為10MQ，R2的阻值為5. 1ΚΩ。其余同實(shí)施例I。本實(shí)用新型中的第一電阻除了可以為普通電阻外，也可以為所述紅外光電二極管本身的寄生電阻、印刷電路板銅箔間形成的等效電阻或其它電子元件包含的寄生電阻。
權(quán)利要求1.一種高性能紅外傳感器電路，其特征在于，包括紅外光電二極管、外部三極管、第一電阻和第二電阻，所述的紅外光電二極管的負(fù)極連接有光電二極管偏置電壓源，正極與外部三極管的基極連接，所述的外部三極管的集電極連接有三極管集電極電壓源，外部三極管的發(fā)射極通過第二電阻與共用地網(wǎng)絡(luò)連接，所述的第一電阻連接在外部三極管的基極和三極管集電極電壓源之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高性能紅外傳感器電路，其特征在于，所述的外部三極管為通用型NPN三極管，外部三極管的電流放大倍數(shù)為100 600。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高性能紅外傳感器電路，其特征在于，所述的第一電阻的阻值為I IOM Ω，所述的第二電阻的阻值為O. I 5. IK Ω。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高性能紅外傳感器電路，其特征在于，所述的第一電阻包括普通電阻、所述紅外光電二極管本身的寄生電阻或印刷電路板銅箔間形成的等效電阻。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高性能紅外傳感器電路，包括紅外光電二極管、外部三極管、第一電阻和第二電阻，所述的紅外光電二極管的負(fù)極連接有光電二極管偏置電壓源，正極與外部三極管的基極連接，所述的外部三極管的集電極連接有三極管集電極電壓源，外部三極管的發(fā)射極通過第二電阻與共用地網(wǎng)絡(luò)連接，所述的第一電阻連接在外部三極管的基極和三極管集電極電壓源之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有低成本、高增益、高速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01J5/24GK202770536SQ20122040491
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者徐志翔, 徐如淏, 張偉 申請人:上海品奇數(shù)碼科技有限公司