專利名稱：用于芯片安全防護(hù)的光檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光電檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是用于芯片安全防護(hù)的光檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
光電檢測(cè)技術(shù)通過光學(xué)與電子學(xué)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片感光方面的檢測(cè)。利用光電探測(cè)器將光學(xué)信息轉(zhuǎn)換為電子信息，通過電子技術(shù)對(duì)光學(xué)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并將轉(zhuǎn)換后的電子信息進(jìn)行電路放大、濾波等信號(hào)處理最終達(dá)到電信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)芯片電路防護(hù)檢測(cè)的目的。 在光電探測(cè)器中采用集成于芯片內(nèi)部的感光二極管，通過此感光二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電二極管在反向電壓工作時(shí)，暗電流極其微弱；有光照時(shí)，反向電流迅速增大。光的強(qiáng)度越大，反向感光電流也越大，從而把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行濾波放大， 輸出得到檢測(cè)的安全防護(hù)信號(hào)。在無光照情況下，暗電流會(huì)隨著溫度的升高而迅速增大，基本成指數(shù)形式增長(zhǎng)，使弱光檢測(cè)變得很難進(jìn)行?，F(xiàn)有技術(shù)中，如圖1所示，光檢測(cè)電路采用光電轉(zhuǎn)換模塊、放大濾波模塊和輸出模塊得到感光信號(hào)電壓輸出。參看圖2，顯示了現(xiàn)有技術(shù)中光電二極管的轉(zhuǎn)換以及電路放大過程，其中獨(dú)立的光電二極管產(chǎn)生的感光電流以及同時(shí)產(chǎn)生的熱電流被轉(zhuǎn)換并經(jīng)過放大輸出，容易引起光檢測(cè)結(jié)果因?yàn)闇囟鹊挠绊懚δ苁?，安全性不高且輸出電壓信噪比大。同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)的放大濾波模塊一般采用電壓放大電路，在電流到電壓轉(zhuǎn)換時(shí)模塊中的電阻會(huì)引起一部分熱噪聲，影響感光信號(hào)的靈敏度。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種用于芯片安全防護(hù)的光檢測(cè)電路。它能減少或消除熱電流對(duì)感光二極管的影響，提高檢測(cè)電路的安全性，降低信噪比，具有電路簡(jiǎn)單、成本低廉、節(jié)省功耗的特點(diǎn)。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案以如下方式實(shí)現(xiàn)用于芯片安全防護(hù)的光檢測(cè)電路，它包括光電轉(zhuǎn)換模塊、放大模塊、濾波模塊和輸出模塊。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述光電轉(zhuǎn)換模塊包括集成的主光電二極管和從光電二極管，主光電二極管進(jìn)行光信號(hào)的接收，從光電二極管將主光電二極管中溫度效應(yīng)產(chǎn)生的熱電流釋放掉。放大模塊包括多級(jí)電流放大器和有源可調(diào)整負(fù)載結(jié)構(gòu)，通過對(duì)負(fù)載數(shù)字控制端的調(diào)整， 得到不同的有源負(fù)載組合進(jìn)行電流的逐級(jí)放大；輸出模塊采用施密特觸發(fā)器對(duì)電路的電壓信號(hào)進(jìn)行鎖存放大和濾波。在上述光檢測(cè)電路中，所述主光電二極管和從光電二極管采用相同的有源區(qū)面積。本實(shí)用新型由于采用了上述結(jié)構(gòu)，采用集成的兩個(gè)光電二極管，在接收入射光的同時(shí)有效減少熱電流對(duì)感光信號(hào)電流的影響，使得光電信號(hào)能夠有效的轉(zhuǎn)換。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)保證了芯片在正面受光時(shí)，芯片處于安全保護(hù)狀態(tài)，確保感光更準(zhǔn)確、更敏感。本實(shí)用新型中光電流的逐級(jí)放大及限流，可防止由于感光信號(hào)太強(qiáng)、電流過大而損壞芯片。
3[0009]
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)光檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)獨(dú)立光電二極管光電轉(zhuǎn)換示意圖；圖3為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型集成的光電二極管光電轉(zhuǎn)換示意圖；圖5為本實(shí)用新型光電信號(hào)放大有源負(fù)載調(diào)整電路框圖；圖6為本實(shí)用新型光電轉(zhuǎn)換電壓輸出功能實(shí)現(xiàn)框圖；圖7為本實(shí)用新型光電轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出示意圖。
具體實(shí)施方式
參看圖3，本實(shí)用新型光檢測(cè)電路包括依次連接的光電轉(zhuǎn)換模塊、放大模塊、濾波模塊和輸出模塊。光電轉(zhuǎn)換模塊包括集成的采用相同有源區(qū)面積的主光電二極管Dl和從光電二極管D2，主光電二極管Dl進(jìn)行光信號(hào)的接收，從光電二極管D2將主光電二極管Dl 中溫度效應(yīng)產(chǎn)生的熱電流釋放掉。放大模塊包括多級(jí)電流放大器和有源可調(diào)整負(fù)載結(jié)構(gòu)， 通過對(duì)負(fù)載數(shù)字控制端的調(diào)整，得到不同的有源負(fù)載組合進(jìn)行電流的逐級(jí)放大；輸出模塊采用施密特觸發(fā)器對(duì)電路的電壓信號(hào)進(jìn)行鎖存放大和濾波。本實(shí)用新型工作時(shí)，主感光二極管Dl將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生有熱電流，而且隨著溫度升高，熱電流急劇增大，此時(shí)利用從光電二極管D2將同樣環(huán)境溫度下的熱電流釋放掉，僅將感光電流進(jìn)行處理得到光電保護(hù)信號(hào)的數(shù)字輸出，提高了信號(hào)的可信度。同時(shí)，對(duì)捕捉到的光信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和數(shù)字信號(hào)輸出。本實(shí)用新型可在主感光二極管Dl上方加上金屬的阻擋層以保持其感光性能。參看圖4，本實(shí)用新型放大模塊采用電流放大器對(duì)感光電流進(jìn)行逐級(jí)放大，放大電路的級(jí)數(shù)及放大倍數(shù)由最小感光電流及輸出有源負(fù)載部分決定，同時(shí)對(duì)放大電路電流進(jìn)行限流，防止感光強(qiáng)度過大，芯片電路損壞。各個(gè)電流放大電路的電流總和受到限流電路部分的總電流Iss限制。參看圖5，本實(shí)用新型中采用有源可調(diào)負(fù)載將放大后的感光電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。經(jīng)過放大后的電流信號(hào)輸出Iss_0ut，經(jīng)過有源可調(diào)整負(fù)載部分變成電路需要的電壓信號(hào)。在此有源可調(diào)整負(fù)載電路中，采用η路有源負(fù)載，通過對(duì)電路有源負(fù)載的控制對(duì)所需負(fù)載進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)轉(zhuǎn)換的感光電流強(qiáng)弱，得到不同的感光電流強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)不同的可調(diào)整有源負(fù)載進(jìn)行輸出轉(zhuǎn)換電流到電壓轉(zhuǎn)換控制，得到有用電壓信號(hào)。在電路預(yù)放大后，對(duì)電路感光信號(hào)進(jìn)行電流到電壓的可調(diào)整負(fù)載控制轉(zhuǎn)換，提高了電路的可調(diào)性以及電路的集成度， 節(jié)約了電路成本。參看圖6，選用閾值比較電路對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行抑制。在此電路實(shí)現(xiàn)中，采用施密特鎖存器對(duì)電路進(jìn)行濾波放大，對(duì)轉(zhuǎn)換所得電壓信號(hào)進(jìn)行放大鎖存輸出，避免干擾。提高了電路的集成度，簡(jiǎn)化了電路。參看圖7，測(cè)試本實(shí)用新型在不同光強(qiáng)下的輸出電壓。測(cè)試結(jié)果表明，芯片電路的感光防護(hù)功能良好，在測(cè)試的各種光強(qiáng)度下，通過適當(dāng)?shù)呢?fù)載調(diào)整，輸出適用于電路安全防護(hù)的檢測(cè)信號(hào)。
權(quán)利要求1.用于芯片安全防護(hù)的光檢測(cè)電路，它包括依次連接的光電轉(zhuǎn)換模塊、放大模塊、濾波模塊和輸出模塊，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換模塊包括集成的主光電二極管(Dl)和從光電二極管(D2)，主光電二極管(Dl)進(jìn)行光信號(hào)的接收，從光電二極管(擬)將主光電二極管 (Dl)中溫度效應(yīng)產(chǎn)生的熱電流釋放掉；放大模塊包括多級(jí)電流放大器和有源可調(diào)整負(fù)載結(jié)構(gòu)，通過對(duì)負(fù)載數(shù)字控制端的調(diào)整，得到不同的有源負(fù)載組合進(jìn)行電流的逐級(jí)放大；輸出模塊采用施密特觸發(fā)器對(duì)電路的電壓信號(hào)進(jìn)行鎖存放大和濾波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光檢測(cè)電路，其特征在于，所述主光電二極管(Dl)和從光電二極管(D2)采用相同的有源區(qū)面積。
專利摘要用于芯片安全防護(hù)的光檢測(cè)電路，涉及光電檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括光電轉(zhuǎn)換模塊、放大模塊、濾波模塊和輸出模塊。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述光電轉(zhuǎn)換模塊包括集成的主光電二極管和從光電二極管，主光電二極管進(jìn)行光信號(hào)的接收，從光電二極管將主光電二極管中溫度效應(yīng)產(chǎn)生的熱電流釋放掉。放大模塊包括多級(jí)電流放大器和有源可調(diào)整負(fù)載結(jié)構(gòu)，通過對(duì)負(fù)載數(shù)字控制端的調(diào)整，得到不同的有源負(fù)載組合進(jìn)行電流的逐級(jí)放大；輸出模塊采用施密特觸發(fā)器對(duì)電路的電壓信號(hào)進(jìn)行鎖存放大和濾波。本實(shí)用新型能減少或消除熱電流對(duì)感光二極管的影響，提高檢測(cè)電路的安全性，降低信噪比，具有電路簡(jiǎn)單、成本低廉、節(jié)省功耗的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04B10/08GK202034982SQ20112009717
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月6日
發(fā)明者王斌, 盛敬剛 申請(qǐng)人:北京同方微電子有限公司