專利名稱：照度傳感器和電子設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種照度傳感器和電子設備，尤其涉及可按拓寬照度檢測 范圍的照度傳感器和具備該照度傳感器的電子設備。
背景技術：
照度傳感器是感知所謂"明"、"暗"等周圍亮度的傳感器。例如， 搭載照度傳感器的顯示器裝置可將畫面的亮度調整成人最佳感覺的程度。 另外，搭載照度傳感器的顯示器裝置可在人感到暗的場所點亮光源，或相 反在感到亮的場所熄滅光源。
圖8是表示包含現有照度傳感器的電路構成的實例的圖。
參照圖8，照度傳感器101從端子TA輸出對應于接受到的光的照度 的電流。在端子TA與接地節(jié)點之間連接電阻R1。從照度傳感器101輸出 的電流被電阻R1變換為電壓VOUT。
在端子TA上連接AD轉換器(ADC)121。 AD轉換器121接受電壓 VOUT，輸出數字數據。從AD轉換器121輸出的數字數據被輸入到未圖 示的控制裝置(例如微機等)?？刂蒲b置根據該數字數據進行各種處理(例如 光源的點亮控制等)。
照度傳感器101包含光電二極管110、 NPN晶體管QA、 QB、和PNP 晶體管QC、 QD。光電二極管110的陰極連接于節(jié)點NA(電源節(jié)點)上。 光電二極管110的陽極連接于節(jié)點NB上。
NPN晶體管QA的集電極和基極與NPN晶體管QB的基極一起連接 于節(jié)點NB上。NPN晶體管QA的發(fā)射極與NPN晶體管QB的發(fā)射極一
起連接于接地節(jié)點上。
PNP晶體管QC的發(fā)射極與PNP晶體管QD的發(fā)射極一起連接于節(jié)點 NA上。PNP晶體管QC的基極和集電極與NPN晶體管QB的集電極一起連接于節(jié)點NC上。PNP晶體管QD的集電極連接于端子TA上。
NPN晶體管QA、 QB與PNP晶體管QC、 QD構成電流反射鏡電路。 NPN晶體管QA、 QB的發(fā)射極尺寸被設定為某個比率。另夕卜，PNP晶體 管QC、 QD的集電極尺寸被設定為某個比率。由此，從光電二極管110 流入NPN晶體管QA的集電極的電流與從端子TA輸出的電流始終保持規(guī) 定的比(例如1: 10)。
例如，特開平11-186971號公報(專利文獻l)公開了一種具備放大率相 互不同的多個放大器之光接收器。該光接收器對應于入射光的強度，從多 個放大器中選擇最佳放大率的放大器。
另外，特開平11-298259號公報(專利文獻2)公開了一種光接收裝置， 該光接收裝置具備放大率相互不同、且并聯連接的兩個放大器、和選擇這 兩個放大器中、不執(zhí)行飽和區(qū)域動作的放大器之選擇電路。
專利文獻l:特開平11-186971號公報
專利文獻2:特開平11-298259號公報
通常，在光電二極管等感光元件中，感光元件接受到的光的照度與從 感光元件輸出的電流大小成正比。例如，當接受到到照度為10萬勒克司 的光時，感光元件輸出的電流為當接受到到照度為l勒克司的光時感光元 件輸出的電流的IO萬倍。此時，電壓VOUT例如在數十"V至數V的范 圍內變化。
但是， 一般的AD轉換器的模擬數據可變換的范圍(輸入電壓的最大范 圍)比上述電壓VOUT的范圍窄。從而， 一般的AD轉換器不能對應于如 此寬范圍的電壓VOUT。
另一方面，照度傳感器用于例如搭載于液晶顯示器上的LED(Light Emitting Diode)背光燈的點亮控制、或便攜電話的鍵盤LED的點亮控制等。 例如，LED背光燈的照度在0-10萬[Lx] ( [Lx]表示勒克司)的范圍內 變化。另一方面，便攜電話的背光燈LED的照度例如在0-100 [Lx]的范 圍內變化。
這樣，由于照度傳感器的用途多種多樣，所以優(yōu)選照度傳感器可檢測 的照度范圍盡可能地寬。但是，在特開平11-186971號公報(專利文獻1) 中，未示出光接收器在如此寬的范圍內能否檢測照度。另外，在特開平11-186971號公報(專利文獻l)中公開的光接收器的情況下，由于各放大器 始終動作，所以消耗電流變多，同時，芯片面積變大。基于這些理由，上 述光接收器不適于用于便攜電話等電子設備。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種可抑制功耗、縮小芯片面積、同時擴大照 度檢測范圍的照度傳感器、和具備該照度傳感器的電子設備。
若摘要本發(fā)明，則作為一種照度傳感器，具備感光部，接受光，且
輸出對應于接受到光的照度的電信號；和多個放大部，彼此串聯連接，放 大電信號。多個放大部中至少一個放大部對應于控制信號，使放大率變化。
優(yōu)選，至少一個放大部在l與比l大的值之間切換放大率。
更優(yōu)選，比1大的值為從10的冪數中減去1的值。
優(yōu)選，至少一個放大部可在至少兩個值之間切換放大率。至少一個放 大部包含噪聲降低電路，該噪聲降低電路在放大率被設定為兩個值中較低 的值時動作。
優(yōu)選，至少一個放大部包含第1晶體管，該第1晶體管集電極電結合 于輸入輸入信號的輸入節(jié)點上，發(fā)射極電結合于定電位節(jié)點上；第2晶體 管，該第2晶體管基極電結合于第1晶體管的基極上，發(fā)射極電結合于定 電位節(jié)點上，集電極電結合于輸出節(jié)點上；和第3晶體管，該第3晶體管 基極電結合于第1晶體管的基極上，集電極電結合于輸出節(jié)點上。流過第 2晶體管的電流與流過第1晶體管的電流之比為1。流過第3晶體管的電 流與流過第1晶體管的電流之比為比1大的值。至少一個放大部還包含開 關，該開關電結合于第3晶體管的發(fā)射極與定電位節(jié)點之間，對應于多個 控制信號中的對應的控制信號，切換導通與非導通。
更優(yōu)選，至少一個放大部進一步包含設置在第3晶體管的發(fā)射極與第 3晶體管的基極之間的其他的開關。其他的開關在開關為導通狀態(tài)時變?yōu)?非導通狀態(tài)，在開關為非導通狀態(tài)時變?yōu)閷顟B(tài)。
進一步優(yōu)選，至少一個放大部是多個放大部中初級的放大部之的后級 的放大部。照度傳感器進一步具備連接于多個放大部的后級、并且放大率 被固定的其他放大部。根據本發(fā)明的其他方面，作為一種電子設備，具備照度傳感器。照度 傳感器具備感光部，接受光，且輸出對應于接受到到光的照度的電信號； 和多個放大部，彼此串聯連接，放大電信號。多個放大部中至少一個放大 部對應于控制信號，使放大率變化。
優(yōu)選電子設備進一步具備AD變換器，將來自照度傳感器的輸出電 壓變換為數字數據；和處理電路，在對照度傳感器輸出多個控制信號，并 且讀入數字數據，且對讀入的數字數據乘以系數。使處理電路對應于輸出 的多個控制信號，來決定系數。
更優(yōu)選，電子設備進一步具備可變更自身亮度的鍵輸入部；可變更 自身亮度的顯示部；和對應于照度傳感器的檢測結果，控制鍵輸入部和顯 示部的亮度的控制裝置。
發(fā)朋效果
根據本發(fā)明，可拓寬照度傳感器的照度檢測范圍。


圖1是具備本實施方式的光檢測器的電子設備的概略框圖。 圖2是說明圖1的照度傳感器1的構成的框圖。 圖3是表示圖2所示的照度傳感器1的具體構成例的電路圖。 圖4是表示圖3的開關SW1、 SW2的設定組合、與放大器11-13的整 體放大率(增益)的關系的圖。
圖5是表示本實施方式的照度傳感器1可檢測的照度范圍的實例圖。
圖6是表示圖2所示的處理電路22的控制處理的流程圖。
圖7是表示搭載本實施方式的照度傳感器1的電子設備的具體例的圖。
圖8是表示包含現有照度傳感器的電路構成的實例圖。 圖9是表示圖3所示的放大器的變形例的圖。 符號說明
l，lOl照度傳感器 2控制裝置 3驅動電路4發(fā)光部
10,110光電二極管 11-13 放大器 21,121 AD轉換器 22 處理電路 30鍵輸入部 32 顯示部 32A 區(qū)域 40麥克風 42揚聲器 50開始鍵 52結束鍵 60數字鍵
100電子設備(便攜電話)
Nl-N3， N5-N9， NA， NB， NC 節(jié)點
Ql-Q3， Q7， Q8， Qll， Q12， Q15， Q16， QA， QB NPN晶體管
Q4畫Q6， Q9， QIO， Q13， Q14， Q17， Q18， QC， QD PNP晶體管
QM1-QM3 MOS晶體管
Rl 電阻
ST1-ST20 步驟
SW1-SW4 開關
Tl-T3， TA 端子
具體實施例方式
下面，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的實施方式。圖中相同符號表示相 同或相當部分。
圖1是具備本實施方式的光檢測器的電子設備的概略框圖。 參照圖1，電子設備100具備照度傳感器1、控制裝置2、驅動電路3、 和發(fā)光部4。
照度傳感器1具有端子Tl-T3。若照度傳感器1接受光，則從端子T3輸出大小與光的照度成正比變化的電流。從端子T3輸出的電流被電阻R1
變換為電壓VOUT。分別向端子T1、 T2輸入信號S1、 S2。信號Sl、 S2 是使照度傳感器1中的放大率變化的控制信號。
控制裝置2包含AD轉換器(ADC)21與處理電路22。 AD轉換器21 變換電壓VOUT，輸出例如8位的數字數據。AD轉換器21中的模擬數據 可變換范圍(輸入電壓的最大范圍)例如被設定為0.2V-2V。
處理電路22讀入來自AD轉換器21的數字數據。處理電路22通過 對數字數據乘以某個系數，取得照度傳感器l檢測到的照度信息。處理電 路22對應于取得的照度信息，控制驅動電路3。
另外，處理電路22根據從AD轉換器21接受的數字數據，將信號Sl、 S2發(fā)送到照度傳感器1 ，控制照度傳感器1 ，使電壓VOUT收納于AD轉 換器(ADC)21的輸入電壓范圍內。并且，處理電路22對應于輸出的信號 Sl、 S2，決定執(zhí)行上述乘法時的系數。
從AD轉換器21輸出的數字數據是無論照度的等級如何始終恒定的 范圍的值。處理電路22通過決定系數，可從讀入的數字數據得到涉及照 度的正確信息。另外，處理電路22對照度傳感器1執(zhí)行的控制細節(jié)如后 所述。
驅動電路3對應于處理電路22的控制，驅動發(fā)光部4。在電子設備 IOO為液晶顯示器的情況下，發(fā)光部4例如是LED背光燈。另外，在電子 設備100為便攜電話的情況下，發(fā)光部4例如是顯示器顯示用的LED背 光燈和/或鍵盤用的LED背光燈。
圖2是說明圖1的照度傳感器l的構成的框圖。
參照圖2，照度傳感器l包含光電二極管10與放大器11-13。光電二 極管10與放大器11-13例如集成化于一個半導體芯片上。
光電二極管10的陰極連接于電源節(jié)點上。光電二極管10的陽極連接 于放大器ll的輸入端子上。光電二極管10接受光后，輸出電信號S。
放大器11-13彼此串聯連接，放大電信號S。放大器ll、 12分別對應 于從處理電路22發(fā)送的信號S1、 S2，使放大率變化。優(yōu)選放大率在l與 比1大的值之間切換。更更優(yōu)選所謂比1大的值為10的冪數。
例如，在照度傳感器1接收照度高的光(例如太陽光)的情況下，在光電二極管10中流過大的電流。此時，通過將放大器ll、 12的放大率設定
為1倍，可將電壓VOUT收納于AD轉換器21的輸入電壓的范圍內。
另外，只要對應于控制信號使放大率變化的放大器的個數為多個，則 不限于2。另外，放大器ll、 12的放大率不限于在1與比1大的值之間切 換。例如，放大器ll、 12的放大率也可在2與3之間切換。但是，下面 說明為放大器ll、 12的放大率在1與10之間切換。
放大器11對應于經端子Tl接收的信號Sl使放大率變化。具體說明， 放大器11在例如信號Sl為H電平的情況下，將放大率設定為10倍，在 信號Sl為L電平的情況下，將放大率設定為1倍。
放大器12對應于經端子T2接收的信號S2使放大率變化。具體說明， 放大器12在例如信號S2為H電平的情況下，將放大率設定為10倍，在 信號S2為L電平的情況下，將放大率設定為1倍。
這樣，放大器11、 12接受對應于放大器11、 12的每個的信號Sl、 S2后，使放大率變化。利用放大器11、 12的放大率(IO倍和1倍)的組合， 從光電二極管IO輸出的電流以1倍、10倍、IOO倍之一的放大率放大。 由此，可對應于從光電二極管10輸出的電流，選擇適當的放大率。另外， 可控制成將電壓VOUT收納于AD轉換器21的輸入電壓的最大范圍內。 從而，根據本實施方式，可拓寬照度傳感器的照度檢測范圍。
放大器13設置在放大器11、 12的后級。將放大器13的放大率固定 在例如幾倍(2倍等)。利用放大器ll、 12，從光電二極管IO輸出的電流以 l倍、10倍、IOO倍之任意一個的放大率放大。通過將放大器13連接于放 大器ll、 12上，可執(zhí)行微調，使電壓V0UT收納于AD轉換器21的輸入 電壓范圍內。下面為了方便說明，設放大器13的放大率為1倍。
這里，作為將電壓VOUT收納于AD轉換器21的輸入電壓的最大范 圍的其它方法，例如考慮固定放大器ll、 12的放大率后使電阻R1的電阻 值變化的方法(從照度傳感器1輸出的電流越大，則使電阻R1的電阻值更 低的方法)。但是，根據該方法，由于光電二極管10接收的光的照度越大， 則從照度傳感器輸出的電流越大，所以電阻R1中的功耗增加。即，照度 傳感器使電子設備的功耗增加。
另外，在使電阻R1的電阻值變化的情況下，必需照度越低，越提高電阻R1的電阻值。由于電阻R1的電阻值越高，則電壓VOUT的時間常 數越大，所以控制裝置2的響應也變慢。并且，考慮若提高電阻R1的電 阻值，則電壓VOUT中包含的噪聲增加，或外附于照度傳感器1的部件(例 如晶體管等)增加。
在本實施方式中，使包含于照度傳感器l中的多個放大器的放大率變 化。由此，變得可以固定電阻R1的電阻值不變。從而，根據本實施方式， 可解決這些問題。
并且，如圖2所示，在本實施方式中，通過串聯連接多個放大器，可 減小電路規(guī)模。為了檢測低照度的光，照度傳感器1中必需具備具有高放 大率的放大器(例如具有1000倍放大率的放大器)。例如，與特開平 11-186971號公報(專利文獻l)中公開的光接收器一樣，在將分別具有10 倍、100倍、1000倍放大率的3個放大器搭載于半導體芯片上的情況下， 半導體芯片的面積必然大。
根據本實施方式，通過串聯連接具有10的冪數放大率的多個放大器， 可容易實現在抑制電路面積增加的同時，檢測低照度的光(即提高放大率)。
圖3是表示圖2所示的照度傳感器1的具體構成例的電路圖。
參照圖3和圖2，放大器11包含NPN晶體管Q1-Q3、 Qll、 Q12與 開關SW1、 SW4。
NPN晶體管Ql的集電極連接于節(jié)點Nl上，NPN晶體管Ql的基極 連接于節(jié)點N6上，NPN晶體管Ql的發(fā)射極連接于接地節(jié)點(即定電位節(jié) 點)上。NPN晶體管Q2的基極連接于節(jié)點N6(即NPN晶體管Ql的基極) 上，NPN晶體管Q2的發(fā)射極連接于接地節(jié)點上，NPN晶體管Q2的集電 極連接于節(jié)點N2上。NPN晶體管Q3的基極連接于節(jié)點N6上，NPN晶 體管Q3的集電極連接于節(jié)點N2上。開關SW1連接于NPN晶體管Q3的 發(fā)射極與接地節(jié)點之間。NPN晶體管Ql-Q3分別對應于本發(fā)明的第1-第 3晶體管。
開關SW4連接于NPN晶體管Q3的基極與NPN晶體管Q3的發(fā)射極 之間。
NPN晶體管Qll的集電極連接于電源節(jié)點上，NPN晶體管Qll的基 極連接于節(jié)點Nl上，NPN晶體管Qll的發(fā)射極連接于節(jié)點N6上。NPN晶體管Q12的集電極和基極連接于節(jié)點N6上，NPN晶體管Q12的發(fā)射 極連接于接地節(jié)點上。
附加于NPN晶體管Ql-Q3、 Qll、 Q12上的"XI"等記號表示當將 流過NPN晶體管Q1的電流設為基準時的NPN晶體管Q1-Q3、 Qll、 Q12 的各晶體管中流過的電流的比。例如，流過NPN晶體管Q2的集電極-發(fā) 射極之間的電流與流過NPN晶體管Ql的集電極-發(fā)射極間的電流之比為 1。流過NPN晶體管Q3的集電極-發(fā)射極之間的電流與流過NPN晶體管 Ql的集電極-發(fā)射極間的電流之比為9(10-1)。
開關SW1對應于輸入端子Tl的信號Sl，切換導通狀態(tài)與非導通狀 態(tài)。在信號S1為H電平的情況下，開關SW1變?yōu)閷顟B(tài)，在信號S1 為L電平的情況下，開關SW1變?yōu)榉菍顟B(tài)。
開關SW4與開關SW1聯動。當開關SW1為導通狀態(tài)時，開關SW4 為非導通狀態(tài)。當開關SW1為非導通狀態(tài)時，開關SW4為導通狀態(tài)。由 此，可降低電流IOUT的噪聲。
NPN晶體管Ql-Q3、 Qll、 Q12構成電流反射鏡電路。當開關SW1 非導通時，電流反射鏡的反射鏡比為1。當開關SW1導通時，電流反射鏡 的反射鏡比為10。
放大器12包含PNP晶體管Q4-Q6、 Q13、 Q14與開關SW2、 SW3。
PNP晶體管Q4的集電極連接于節(jié)點N2上，PNP晶體管Q4的基極連 接于節(jié)點N7上，PNP晶體管Q4的發(fā)射極連接于電源節(jié)點(即定電位節(jié)點) 上。PNP晶體管Q5的基極連接于節(jié)點N7(即PNP晶體管Q4的基極)上， PNP晶體管Q5的發(fā)射極連接于電源節(jié)點上，PNP晶體管Q5的集電極連 接于節(jié)點N3上。PNP晶體管Q6的基極連接于節(jié)點N7上，PNP晶體管 Q6的集電極連接于節(jié)點N3上。PNP晶體管Q4-Q6分別對應于本發(fā)明的 第l-第3晶體管。
開關SW2連接于PNP晶體管Q6的發(fā)射極與電源節(jié)點之間。開關SW3 連接于PNP晶體管Q6的發(fā)射極與PNP晶體管Q6的基極之間。
PNP晶體管Q13的發(fā)射極連接于電源節(jié)點上，PNP晶體管Q13的集 電極和基極連接于節(jié)點N7上。PNP晶體管Q14的發(fā)射極連接于節(jié)點N7 上，PNP晶體管Q14的基極連接于節(jié)點N2上，PNP晶體管Q14的集電極連接于接地節(jié)點上。
附加于PNP晶體管Q4-Q6、 Q13、 Q14上的"XI"等記號表示當將流 過PNP晶體管Q4的電流設為基準時的PNP晶體管Q4-Q6的各晶體管中 流過的電流比。例如，流過PNP晶體管Q5的發(fā)射極-集電極之間的電流 與流過PNP晶體管Q4的發(fā)射極-集電極間的電流之比為1。流過PNP晶 體管Q6的發(fā)射極-集電極之間的電流與流過PNP晶體管Q4的發(fā)射極-集 電極間的電流之比為9(10-1)。
開關SW2對應于輸入端子T2的信號S2，切換導通狀態(tài)與非導通狀 態(tài)。在信號S2為H電平的情況下，開關SW2變?yōu)閷顟B(tài)，在信號S2 為L電平的情況下，開關SW2變?yōu)榉菍顟B(tài)。
開關SW3與開關SW2聯動。當開關SW2為導通狀態(tài)時，開關SW3 為非導通狀態(tài)。當開關SW2為非導通狀態(tài)時，開關SW3為導通狀態(tài)。
PNP晶體管Q4-Q6、 Q13、 Q14構成電流反射鏡電路。當開關SW2 非導通時(和開關SW3導通時)，電流反射鏡的反射鏡比為1。當開關SW2 導通時(和開關SW3非導通時)，電流反射鏡的反射鏡比為10。
為了降低電流IOUT的噪聲來設置開關SW3。開關SW1-SW4例如包 含晶體管來構成。
下面，說明放大部ll中通過設置開關SW4可降低電流IOUT的噪聲
的理由。
開關SW1非導通時，開關SW1中流過漏電流IL1。設流入NPN晶體 管Q2、 Q3的集電極的電流合計為101。若設流入NPN晶體管Q2、 Q3的 集電極的電流分別為IQ2、 IQ3，貝IJIOI由下式(l)表示。
I01=IQ2 + IQ3 (1)
這里，在未設置開關SW4的情況下，IQ3=IL1。由此，若變形式(l)， 則電流IOl由下式(2)表示。
I01=IQ2+IL1 (2)
這里，若設NPN晶體管Q3的電流放大率(集電極電流/基極電流)為 hFE—Q3，則NPN晶體管Q3的基極電流由下式(3)表示。 IU/hFE_Q3 (3)
另一方面，由于NPN晶體管Q1、 Q2所構成的電流反射鏡的反射鏡比為l，所以電流IQ2的大小與NPN晶體管Q1的集電極電流的大小、即 從電流ID中減去NPN晶體管Qll的基極電流后的大小相等。另一方面， NPN晶體管Qll的集電極電流最終變?yōu)镹PN晶體管Q3的基極電流。若 設NPN晶體管Qll的電流放大率為hFE—Qll，則NPN晶體管Qll的基 極電流由下式(4)表示。
<formula>formula see original document page 14</formula> (4)
因此，電流IQ2由下式(5)表示。
<formula>formula see original document page 14</formula> (5)
根據式(2)、 (5)，電流IOl由下式(6)表示。
<formula>formula see original document page 14</formula>(6)
由于電流放大率hFE—Q3、 hFE_Qll均較大(例如為100)，所以根據式 (6)， 101大致等于ID+IL1。在不設置開關SW4的情況下，由放大部12 放大電流IL1，電流IOUT中會包含較大的噪聲。
另一方面，在設置開關SW4的情況下，由于電流IQ3=0，所以根據 式(l)，則IOKQ2。并且，根據式(4)，則NPN晶體管Qll的基極電流變 為(ILl/hFE—Qll)。由此，此時，電流IOl由下式(7)表示。
<formula>formula see original document page 14</formula> (7)
此時，電流IL1被設為l/hFE_Qll倍。由此，可降低漏電流對電流IOl 的影響。由此，可降低電流IOUT中的噪聲。
在放大部12中通過設置開關SW3可降低電流IOUT的噪聲的理由與 上述理由一樣。流過開關SW2的漏電流對應于上述漏電流IL1。 PNP晶體 管Q5的發(fā)射極-集電極之間流過的電流對應于上述的電流IQ2。 PNP晶體 管Q6的發(fā)射極-集電極之間流過的電流對應于上述的電流IQ3。 PNP晶體 管Q14的基極電流對應于上述NPN晶體管Q11的基極電流。
開關SW3、 SW4對應于本發(fā)明的'噪聲降低電路，。放大部ll、 12 分別可在至少兩個值(l倍與10倍)之間切換放大率。另外，開關SW3、SW4 當放大率被設定為兩個值中低的值(即1倍)時，為了從電流IOUT中去除 噪聲，而導通(動作)。另外，'噪聲降低電路'不限于開關，也可以是其 它構成。
如圖3所示，基本上前級和后級的放大器(放大器ll、 12)均具備"噪聲降低電路"。由此，從電流IOUT中去除噪聲的效果更高。但是，為了 減小半導體芯片的面積，考慮省略前級和后級的放大器之一的"噪聲降低 電路"的情況。此時，最好從前級放大器中省略"噪聲降低電路"。在由
放大器11放大電流ID的情況下，開關SW2的漏電流也相應變大。通過 在作為后級放大器的放大器12中設置噪聲降低電路，可防止在電流IOUT 上重疊較大的噪聲。
放大器13包含NPN晶體管Q7、 Q8、 Q15、 Q16與PNP晶體管Q9、 Q10、 Q17、 Q18。
NPN晶體管Q7的集電極連接于節(jié)點N3上。NPN晶體管Q7的基極 與NPN晶體管Q8的基極均連接于節(jié)點N8上。NPN晶體管Q8的集電極 連接于節(jié)點N5上。NPN晶體管Q7的發(fā)射極和NPN晶體管Q8的發(fā)射極 均連接于接地節(jié)點上。
PNP晶體管Q9的發(fā)射極和PNP晶體管Q10的發(fā)射極均連接于電源 節(jié)點上。PNP晶體管Q9的基極和PNP晶體管Q10的基極均連接于節(jié)點 N9上。PNP晶體管Q9的集電極連接于節(jié)點N5上。PNP晶體管Q10的集 電極連接于端子T3上。
NPN晶體管Q15的集電極連接于電源節(jié)點上。NPN晶體管Q15的基 極連接于節(jié)點N3上。NPN晶體管Q15的發(fā)射極連接于節(jié)點N8上。
NPN晶體管Q16的集電極和基極連接于節(jié)點N8上。NPN晶體管Q16 的發(fā)射極連接于接地節(jié)點上。
PNP晶體管Q17的發(fā)射極連接于電源節(jié)點上。PNP晶體管Q15的基 極和集電極連接于節(jié)點N9上。PNP晶體管Q18的發(fā)射極連接于節(jié)點N9 上。PNP晶體管Q18的基極連接于節(jié)點N5上。PNP晶體管Q18的集電極 連接于節(jié)點N9上。
NPN晶體管Q7、 Q8、 Q15、 Q16與PNP晶體管Q9、 Q10、 Q17、 Q18 構成電流反射鏡電路。NPN晶體管Q7的集電極-發(fā)射極之間流過的電流與 NPN晶體管Q8的集電極-發(fā)射極之間流過的電流相等("Xl")。另外，PNP 晶體管Q9的發(fā)射極-集電極之間流過的電流與PNP晶體管Q10的發(fā)射極-集電極之間流過的電流相等("X1")。艮卩，該電流反射鏡的反射鏡比為1。
節(jié)點Nl相當于放大器11的輸入端子。節(jié)點N2相當于放大器11的輸出端子和放大器12的輸入端子。節(jié)點N3相當于放大器12的輸出端子
和放大器12的輸入端子。另外，從光電二極管10輸出的電流ID對應于 光電二極管10所接收的光而變化。電流ID的變化對應于圖2中的電信號 S。
若流過NPN晶體管Q3的集電極-發(fā)射極之間的電流與流過NPN晶體 管Ql的集電極-發(fā)射極之間的電流之比為從10的冪數中減去1的值，則 不限于9，例如也可以是99(100-1)。同樣，若流過PNP晶體管Q6的發(fā)射 極-集電極之間的電流與流過PNP晶體管Q4的發(fā)射極-集電極之間的電流 之比為從10的冪數中減去1的值，則不限于9，
并且，放大部ll、 12的放大率例如也可在3個值(l倍、10倍、100 倍)之間切換。此時，放大部ll、 12例如也可在將放大率從100倍切換到 IO倍時，分別使開關SW3、 SW4導通。
圖9是表示圖3所示的放大器的變形例的圖。參照圖9和圖3，放大 器11A進一步具備MOS晶體管QM1-QM3，在這一點上與放大器11不同。 MOS晶體管QM1的兩個電極分別連接于NPN晶體管Q1的發(fā)射極和接地 節(jié)點上。同樣，MOS晶體管QM2的兩個電極分別連接于NPN晶體管Q12 的發(fā)射極和接地節(jié)點上。MOS晶體管QM3的兩個電極分別連接于NPN 晶體管Q2的發(fā)射極和接地節(jié)點上。
MOS晶體管QM1-Q由分別利用輸入自身的柵極的信號來保持導通狀 態(tài)。開關SW1是MOS晶體管，M0S晶體管QM1-QM3各自的導通電阻 被設計成與開關SW1的導通電阻相等。
在圖3所示的放大器11的情況下，由于開關SW1的導通電阻對NPN 晶體管Q3的放大帶來影響(使NPN晶體管Q3的放大率降低)，所以考慮 不能將放大器11的放大率嚴格地設為10倍。但是，如圖9所示，通過在 NPN晶體管Q1、 Q12、 Q2各自的發(fā)射極惻配置NOS晶體管，在NPN晶 體管Q1-Q3、 Q12各自的發(fā)射極側產生相同大小的電阻分量。由此，放大 器IIA可以設為目標的放大率來放大信號。
并且，NPN晶體管Q3通過并聯連接9個尺寸與NPN晶體管Ql相同 的晶體管來構成。由于包含于NPN晶體管Q3中的9個晶體管和晶體管 Ql、 Q12、 Q2以相同的制造條件形成，所以該9個晶體管各自的放大率與晶體管Q1(和晶體管Q12、 Q2)的放大率相同。由此，照度傳感器l制造 時的誤差對全部晶體管給予相同的影響。由此，根據圖9所示的構成，與 NPN晶體管Q3由具有9倍放大率的單個晶體管構成的情況相比，可將放 大器11A的放大率更正確地設為目標值。
雖然圖9未示出，但放大器12也與放大器11A—樣，在PNP晶體管 Q4、 Q15、 Q5各自的發(fā)射極與電源節(jié)點之間連接有MOS晶體管，該MOS 晶體管始終為導通狀態(tài)。另外，PNP晶體管Q6通過并聯連接尺寸與PNP 晶體管Q4相同的9個晶體管而構成。由于包含于PNP晶體管Q6中的9 個晶體管和PNP晶體管Q4、 Q15、 Q5由相同的制造條件形成，所以該9 個晶體管各自的放大率與PNP晶體管Q4(和PNP晶體管Q15、 Q5)的放大 率相同。
在本實施方式的照度傳感器中，串聯連接可分別由開關來切換放大率 的多個放大器。因此，本實施方式的照度傳感器與通過單獨設置放大率彼 此不同(例如2倍、20倍、200倍)的多個放大器所構成的照度傳感器相比， 在可縮小電路面積和降低功耗的方面有利。但是，若不能通過設置開關來 正確設定放大率，則有可能包含于照度傳感器的檢測結果中的誤差變大。 在圖9所示的構成中，放大器包含噪聲降低電路和用于正確調整放大率的 MOS晶體管。并且，放大器中包含的放大率較大的晶體管(NPN晶體管 Q3、 PNP晶體管Q6)的尺寸與放大率較小的晶體管(NPN晶體管Q1、 PNP 晶體管Q4)相同，并且，并聯連接由與該晶體管相同的制造條件形成的多 個晶體管來構成。由此，可正確設定放大率。
圖4是表示圖3的幵關SW1、 SW2的設定組合、與放大器11-13的整 體放大率(增益)的關系的圖。
參照圖4和圖3，首先，在開關SW1、 SW2均為OFF(非導通狀態(tài))的 情況下，增益為1倍。接著，在開關SW1為ON(導通狀態(tài))、并且開關SW2 為OFF的情況下，增益為10倍。并且，當開關SW1、 SW2均為0N時， 增益為100倍。圖4所示的"L-增益模式"、"M-增益模式"、"H-增益 模式"表示增益分別為l倍、10倍、IOO倍時的照度傳感器的動作模式。
圖5是表示本實施方式的照度傳感器1可檢測的照度范圍的實例圖。
參照圖5，圖表的橫軸表示光的照度，圖表的縱軸表示電壓VOUT。電壓VOUT的范圍D表示AD轉換器21的輸入電壓的最大范圍。范圍D 例如為0.2-2。
下面參照圖5和圖4來進行說明。范圍BL、 BM、 BH分別表示L-增 益模式、M-增益模式、H-增益模式下照度傳感器l可檢測的照度范圍。
范圍A表示本實施方式的照度傳感器1可檢測的照度范圍。如圖5所 示，范圍A是重疊范圍BL、 BM、 BH的范圍。例如，范圍A是數十[Lx] -數萬[Lx]的范圍。這樣，根據本實施方式，可拓寬照度檢測范圍。
圖6是表示圖2所示的處理電路22的控制處理的流程圖。
參照圖6和圖2，開始處理后，首先在步驟ST1中，處理電路22進
行動作模式的初始設定。此時的照度傳感器1的動作模式例如被設定為 M-增益模式。另外，處理電路22由于進行給從AD轉換器21接收的數字
數據乘以系數的處理，所以設定系數的初始值。
接著，在步驟ST2中，處理電路22從AD轉換器21取得電壓VOUT 的值(數字數據)。接著，在步驟ST3中，處理電路22判定電壓VOUT的 值是否為0.2以上。這里，AD轉換器21的輸入電壓范圍(模擬數據可變換 的范圍)的下限值為0.2。在電壓VOUT的值為0.2以上的情況下(步驟ST3 為是)，處理前進到步驟ST4。另一方面，在電壓VOUT的值不足0.2的情 況下(步驟ST3為否)，處理前進到后述的步驟ST13。
在步驟ST4中，處理電路22判定電壓VOUT的值是否為2以下。這 里，AD轉換器21的輸入電壓范圍的上限值為2。在步驟ST4中電壓VOUT 的值為2以下的情況下(步驟ST4為是)，處理前進到步驟ST5。另一方面， 在電壓VOUT的值比2大的情況下(步驟ST4為否)，處理前進到步驟ST7。
在電壓VOUT的值位于AD轉換器21的輸入電壓范圍內的情況下， 即電壓VOUT的值位于0.2與2之間的情況下，處理前進到步驟ST5。在 步驟ST5中，處理電路22不變更動作模式，保持不變。接著，在步驟ST6 中，處理電路22不變更預先設定的系數，保持不變。若步驟ST6的處理 結束，則整體的處理再次返回到步驟ST2。
在步驟ST7中，處理電路22判定照度傳感器1的當前動作模式是否 是L-增益模式。在當前動作模式是L-增益的情況下(步驟ST7為是)，處理 前進到步驟ST5。在動作模式是L-增益模式的情況下，將照度傳感器1的增益設定為最
低值(l倍)。由此，即便電壓VOUT高于2V，處理電路22也不能降低照 度傳感器l的增益。由此，在步驟ST5中，處理電路22不變更照度傳感 器1的動作模式地保持為L-增益模式。并且，在步驟ST6中，處理電路 22不變更系數地保持不變。
在步驟ST7中，在動作模式是M-增益模式或H-增益模式的情況下(步 驟ST7為否)，處理前進到步驟ST8。
在步驟ST8中，處理電路22判定照度傳感器1的當前動作模式是否 是M-增益模式。在當前動作模式是M-增益模式的情況下(步驟ST8為是)， 在步驟ST9中，處理電路22為了降低照度傳感器1的增益，將照度傳感 器l的動作模式變更為L-增益模式。并且，在步驟ST10中，處理電路22 變更系數。
另一方面，在當前動作模式是H-增益的情況下(步驟ST8為否)，在步 驟ST11中，處理電路22為了降低照度傳感器1的增益，將照度傳感器l 的動作模式變更為M-增益模式。并且，在步驟ST12中，處理電路22變
更系數。
步驟ST10或步驟ST12的處理結束后，整體的處理再次返回到步驟
ST2。
在步驟ST13中，處理電路22判定照度傳感器1的當前動作模式是否 是H-增益模式。所謂照度傳感器1的動作模式是H-增益模式的情況意味 著照度傳感器1的增益為最大值(100倍)的狀態(tài)。在照度傳感器1的動作 模式是H-增益模式的情況下(步驟ST13為是)，處理前進到步驟ST14。
所謂處理前進到步驟ST14的情況是處理電路22不能進一步提高照度 傳感器l的增益的情況。由此，在步驟ST14中，處理電路22不變更照度 傳感器l的當前動作模式，保持為H-增益模式不變。并且，在步驟ST15 中，處理電路22不變更系數，保持不變。
另一方面，在步驟ST13中，在照度傳感器l的動作模式是L-增益模 式或M-增益模式的情況下(步驟ST13為否)，處理前進到步驟ST16。
在步驟ST16中，處理電路22判定照度傳感器1的當前動作模式是否 是M-增益模式。在動作模式是M-增益模式的情況下(步驟ST16為是)，則在步驟ST17中，處理電路22為了提高照度傳感器1的增益，而將照度傳 感器1的動作模式變更為H-增益模式。并且，在步驟ST18中，處理電路 22變更系數。
另一方面，在步驟ST16中，在照度傳感器l的動作模式是L-增益模 式的情況下(步驟ST16為否)，在步驟ST19中，處理電路22為了提高照 度傳感器1的增益，將照度傳感器1的動作模式變更為M-增益模式。并 且，在步驟ST20中，處理電路22變更系數。
步驟ST15的處理、步驟ST18的處理、步驟ST20的處理之一的處理 后，整體的處理再次返回到步驟ST2。
圖7是表示搭載本實施方式的照度傳感器1的電子設備的具體例的圖。
參照圖7，電子設備IOO是便攜電話。下面，也將電子設備100稱為 "便攜電話100"。
便攜電話100包含鍵輸入部30、與顯示部32。鍵輸入部30受理用戶 的鍵輸入。鍵輸入部30可變更亮度。顯示部32包含例如液晶顯示器、背
光燈和背光燈的驅動電路，可變更亮度。
鍵輸入部30包含開始鍵50、結束鍵52與數字鍵60。開始鍵50受理
開始通話或發(fā)信的輸入。結束鍵52受理結束通話或發(fā)信的意圖的輸入。 數字鍵60受理由"0" - "9" 、 "*"和"# "構成的數字和記號的輸入。 鍵輸入部30進一步包含背光燈和背光燈的驅動電路(均未圖示)。
便攜電話100進一步包含麥克風40與揚聲器42。麥克風40受理基于 用戶聲音的輸入，將其變換為信號。揚聲器42輸出聲音。
便攜電話100內置照度傳感器1。照度傳感器1既可鄰接麥克風40 設置，也可設置在區(qū)域32A(與顯示部32相鄰的區(qū)域)中。便攜電話100的 殼體中在對應于照度傳感器l的位置上，設置照度傳感器用于接受光的窗 卩。
在便攜電話100中，照度傳感器1具體用于下面的用途。例如，如白 天或亮的室內那樣，若照射到照度傳感器l的光量多，則控制裝置2在熄 滅鍵輸入部30的背光燈的同時，將顯示部32的背光燈提高到最大亮度。 相反，在夜晚的屋外等光量較少的場所，對應于照度傳感器1的檢測結果，控制裝置2在點亮鍵輸入部30的背光燈的同時，減少顯示部32的背光燈 的光量。
在背光燈的擴散板的部分是反射光的類型的情況下，若照度傳感器1
檢測到的照度高，則控制裝置2使背光燈熄滅。由此，可使電池的功耗降低。
如上所述，本實施方式的照度傳感器具備對應于從外部輸入的多個控 制信號使放大率分別變化的多個放大器。由此，根據本實施方式，由于可 對應于光電二極管接收到的光的照度來選擇最佳的放大率，所以可拓寬照 度檢測范圍。
另外，本發(fā)明的感光部不限于光電二極管，例如也可以是光電晶體管。
另外，圖3所示的開關SW1、 SW2設置在晶體管的發(fā)射極側，但也可設 置在晶體管的集電極側。另外，在圖2和圖3中，示出串聯連接的放大器 的級數為3級的情況，但也可通過將級數設定為4級以上，由此與并聯連 接多個放大部的情況相比，進一步縮小半導體芯片的尺寸。另外，串聯連 接的放大部的級數也可以是2級。
這次公開的實施方式在所有方面均是示例，不應認為是限制實例。本 發(fā)明的范圍由權利要求的范圍而非上述說明表示。意圖包含與權利要求的 范圍相等的含義和范圍內的全部變更。
權利要求
1、一種照度傳感器，其中，具備感光部，接受光，且輸出對應于接受到的光的照度的電信號；和多個放大部，彼此串聯連接，放大所述電信號，所述多個放大部中至少一個放大部對應于控制信號，使放大率變化。
2、 根據權利要求1所述的照度傳感器，其特征在于， 所述至少一個放大部在1與比1大的值之間切換所述放大率。
3、 根據權利要求2所述的照度傳感器，其特征在于， 所述比1大的值為從10的冪數中減去1的值。
4、 根據權利要求1所述的照度傳感器，其特征在于 所述至少一個放大部可在至少兩個值之間切換所述放大率，并且包含噪聲降低電路，該噪聲降低電路在所述放大率被設定為所述兩個值中較低 的值時動作。
5、 根據權利要求1所述的照度傳感器，其特征在于， 所述至少一個放大部包含第1晶體管，其集電極與將輸入信號輸入的輸入節(jié)點電結合，其發(fā)射極與定電位節(jié)點電結合；第2晶體管，其基極與所述第1晶體管的基極電結合，其發(fā)射極與所 述定電位節(jié)點電結合，其集電極與輸出節(jié)點電結合；和第3晶體管，其基極與所述第1晶體管的基極電結合，其集電極與所 述輸出節(jié)點電結合，流過所述第2晶體管的電流與流過所述第1晶體管的電流之比為1，流過所述第3晶體管的電流與流過所述第1晶體管的電流之比為比1 大的值，所述至少一個放大部還包含開關，該開關電結合于所述第3晶體管的 發(fā)射極與所述定電位節(jié)點之間，對應于所述多個控制信號中的對應的控制 信號，切換導通與非導通。
6、 根據權利要求5所述的照度傳感器，其特征在于， 所述至少一個放大部進一步包含設置在所述第3晶體管的發(fā)射極與所述第3晶體管的基極之間的其他開關，所述其他開關在所述開關為導通狀態(tài)時變?yōu)榉菍顟B(tài)，在所述開關 為非導通狀態(tài)時變?yōu)閷顟B(tài)。
7、 根據權利要求6所述的照度傳感器，其特征在于，所述至少一個放大部是所述多個放大部中初級放大部之后的后級放 大部，所述照度傳感器進一步具備連接于所述多個放大部的后級、并且放大 率被固定的其他放大部。
8、 一種電子設備，具備權利要求l-7之一所述的照度傳感器。
9、 根據權利要求8所述的電子設備，其特征在于， 所述電子設備進一步具備AD變換器，將所述照度傳感器的輸出電壓變換為數字數據；和處理電路，對所述照度傳感器輸出所述多個控制信號，并且讀入所述 數字數據，對讀入的所述數字數據乘以系數；所述處理電路對應于輸出的所述多個控制信號，決定所述系數。
10、 根據權利要求8所述的電子設備，其特征在于， 所述電子設備迸一步具備可變更自身亮度的鍵輸入部； 可變更自身亮度的顯示部；和對應于所述照度傳感器的檢測結果，控制所述鍵輸入部和所述顯示部 的亮度的控制裝置。
全文摘要
搭載于電子設備上的照度傳感器(1)包含多個放大器(11、12)。多個放大器(11、12)通過接受對應于多個放大器(11、12)的每個的信號(S1、S2)，使放大率變化。利用多個放大器(11、12)的放大率(例如10倍和1倍)的組合，以例如1倍、10倍、100倍之一的放大率來放大從光電二極管(10)輸出的電流。由此，可對應于從光電二極管(10)輸出的電流，選擇適當的放大率。另外，可將從照度傳感器(1)輸出的電壓(VOUT)控制成收納于AD轉換器(21)的輸入電壓的最大范圍內。
文檔編號G01J1/44GK101432604SQ20078001561
公開日2009年5月13日 申請日期2007年5月17日 優(yōu)先權日2006年5月18日
發(fā)明者上平祥嗣, 藤野純士 申請人:羅姆股份有限公司