一種應(yīng)用于鼠標(biāo)設(shè)備的光電轉(zhuǎn)換電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于鼠標(biāo)設(shè)備的光電轉(zhuǎn)換電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換電路一般是采用CMOS圖像傳感技術(shù)單純的進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換或者是 采用并聯(lián)轉(zhuǎn)換ADC模塊。而單純地采用CMOS圖像傳感技術(shù)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，未考慮到光電信 號(hào)之間的線性轉(zhuǎn)換問(wèn)題，在非線性區(qū)導(dǎo)致光信號(hào)不能有效地轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；且輸出電信號(hào) 強(qiáng)度較弱，需經(jīng)放大后并進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換再運(yùn)用于數(shù)字系統(tǒng)中。采用并聯(lián)轉(zhuǎn)換ADC模塊雖然 能夠提高模數(shù)轉(zhuǎn)換的速度，但是其占用面積大，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于鼠標(biāo)設(shè)備的光電轉(zhuǎn)換電路，該電路能夠克服背景 技術(shù)中的問(wèn)題，能夠適應(yīng)不同的采樣電壓幅值，實(shí)現(xiàn)了將光信號(hào)線性的轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
[0004] 為了解決上述至少一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種應(yīng)用于鼠標(biāo)設(shè) 備的光電轉(zhuǎn)換電路，包括ro管陣列模塊、緩沖放大模塊和ADC模塊，其特征是：所述的ro管 陣列模塊的行列選通信號(hào)由外圍的時(shí)序產(chǎn)生電路提供，ro管陣列模塊的輸出端連接緩沖放 大模塊的輸入端，緩沖放大模塊的輸出端連接ADC模塊的輸入端，緩沖放大模塊的輸出端 與外圍的DSP連接，外圍的DSP控制時(shí)序產(chǎn)生電路工作；其中，所述的ro管陣列模塊中包括 恒流源電路和光電線性轉(zhuǎn)換電路，所述恒流源電路輸出恒定電流給光電轉(zhuǎn)換電路，光電轉(zhuǎn) 換電路將光信號(hào)線性的轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；所述的緩沖放大模塊包括譯碼電路、列電阻和運(yùn) 算放大電路；所述的ADC模塊包括運(yùn)算放大器、譯碼器、多個(gè)比較器以及多個(gè)電阻。
[0005] 優(yōu)選的：所述的ro管陣列模塊具體包括9個(gè)NMOS管，其中有三個(gè)NMOS管構(gòu)成電 流鏡，另外有兩個(gè)NMOS管構(gòu)成的恒流源，其余的四個(gè)NMOS管構(gòu)成光電線性轉(zhuǎn)換電路，所述 的恒流源為光電線性轉(zhuǎn)換電路提供恒定電流。
[0006] 所述的緩沖放大模塊中的譯碼電路具體是由一 3線-8線譯碼器構(gòu)成，所述的兩個(gè) 運(yùn)算放大電路分別對(duì)應(yīng)的是兩個(gè)運(yùn)算放大器，一個(gè)運(yùn)算放大器是電壓跟隨器，另一個(gè)運(yùn)算 放大器是同向比例運(yùn)算放大器，所述的列電阻包括兩個(gè)端點(diǎn)A端和B端，還包括兩個(gè)端點(diǎn)之 間的可調(diào)節(jié)的C端；所述電壓跟隨器的輸出端接列電阻的B端；所述同向比例運(yùn)算放大器 的正向輸入端接ro管陣列模塊的輸出，反向輸入端通過(guò)3線-8線譯碼器間接接到列電阻 的C端，其輸出端與ADC模塊連接。
[0007] 所述的ADC模塊具體是由一個(gè)運(yùn)算放大器，兩個(gè)譯碼器，R0~R17、R21~R27共25個(gè) 電阻，A1~A27共27個(gè)比較器構(gòu)成的；其中兩個(gè)譯碼器對(duì)應(yīng)二級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換，電阻R0~R17依 次串聯(lián)連接，電阻RO的另一端與運(yùn)算放大器的反向輸入端連接，電阻R17的另一端接地，電 阻R1~R16的負(fù)極端分別對(duì)應(yīng)連接A1~A16的反向輸入端，A1~A16的正向輸入端與同向比例 運(yùn)算放大器的輸出端連接，A1~A16的輸出連接第一個(gè)譯碼器的輸入，第一個(gè)譯碼器輸出數(shù) 字信號(hào)的高四位；所述R21~R27依次串聯(lián)連接，R21的另一端和R27的另一端分別與第一個(gè) 譯碼器的輸出端連接，電阻R21~R27的負(fù)極端分別對(duì)應(yīng)連接A21~A27的反向輸入端連接， A21~A27的正向輸入端與同向比例運(yùn)算放大器的輸出端連接，A21~A27的輸出端連接第二 個(gè)譯碼器的輸入端，第二個(gè)譯碼器輸出數(shù)字信號(hào)的低三位。進(jìn)一步優(yōu)選的是：電阻R1~R16 的阻值相等，電阻R21~R27的阻值相等。
[0008] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的ro管陣列模塊中增加了恒流源電路能夠?qū)⒐庑?號(hào)線性的轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并且可以適應(yīng)不同的采樣電壓幅值，即適應(yīng)不同的光電流特性， 增強(qiáng)了光電鼠標(biāo)的光電性能；同時(shí)緩沖放大模塊和ADC模塊將ro管陣列模塊輸出的電信號(hào) 放大后有效的限定在ADC模塊模擬電位輸入范圍內(nèi)，即可以將變化的光信號(hào)沒(méi)有遺漏的全 部轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；另外ADC電路采用二級(jí)轉(zhuǎn)換，不僅能夠達(dá)到模數(shù)轉(zhuǎn)換速度要求，而且有 效地減少了占用面積，減少了成本。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1，本發(fā)明的電路連接外圍結(jié)構(gòu)的示意框圖； 圖2,一種實(shí)現(xiàn)圖1中ro管陣列模塊的內(nèi)部原理圖； 圖3,圖2的工作時(shí)序圖； 圖4, 一種實(shí)現(xiàn)圖1中緩沖放大模塊的原理圖； 圖5, 一種實(shí)現(xiàn)圖1中ADC模塊的原理圖； 圖6,本發(fā)明的一種偏置電流產(chǎn)生電路。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 下面結(jié)合附圖以及優(yōu)選的方案對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】以及工作原理做進(jìn)一步 的說(shuō)明。
[0011] 如圖1所示，是本發(fā)明的電路連接外圍結(jié)構(gòu)的示意框圖，該圖表示了將本發(fā)明的 轉(zhuǎn)換電路應(yīng)用到具體電路中的原理圖。該圖的工作原理是：ro管陣列模塊將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為 電信號(hào)，經(jīng)過(guò)緩沖放大模塊放大后，電信號(hào)又通過(guò)ADC轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入到外 圍結(jié)構(gòu)DSP中，DSP和MCU通過(guò)串行總線接口，接收MCU的設(shè)置指令并向MCU發(fā)送位移信息 數(shù)據(jù)，同時(shí)DSP還控制時(shí)序產(chǎn)生電路工作，接收并處理ADC轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換出來(lái)的數(shù)據(jù)，時(shí)序 產(chǎn)生電路主要由觸發(fā)器構(gòu)成，產(chǎn)生有規(guī)律的ro陣列行列選通信號(hào)對(duì)24*24的ro管逐個(gè)進(jìn) 行狀態(tài)讀出。
[0012] 如圖2所示，是一種實(shí)現(xiàn)圖1中ro管陣列模塊的內(nèi)部原理圖，也就是ro信號(hào)的讀 出原理圖，圖中包含有9個(gè)NMOS管，分別是N1~N9,圖中電流IBl、IB2由BIAS_AMP緩沖放 大模塊提供，通過(guò)N7、N8、N9三個(gè)NMOS管構(gòu)成的電流鏡為信號(hào)提供恒定電流，通過(guò)改變 電流的大小，可以調(diào)節(jié)W3電位的充放電速度。光電信號(hào)的采樣和放大分兩個(gè)循環(huán)過(guò)程：曝 光后采樣和復(fù)位后放大。N3、M兩個(gè)NMOS管構(gòu)成恒流源，RST信號(hào)先為高電平，管的負(fù) 極電壓Wl的電位被充電到比VDDA低一個(gè)NMOS管閾值電壓，設(shè)η管的開(kāi)啟電壓為Vthn，則 Wl點(diǎn)的電壓約為：「釋1) ;然后RST信號(hào)從高電平變?yōu)榈碗娖?，DSP控制 外部LED點(diǎn)亮一段時(shí)間（約8 μ s~190 μ s，由DSP自動(dòng)調(diào)節(jié))，進(jìn)行曝光采樣，這段時(shí)間內(nèi) 管陣列模塊中的DIODE二極管受到外部LED的光照放電，放電的程度和光照時(shí)間和強(qiáng)度有 關(guān)。此時(shí)SEL，SELl被拉為高電位，N2, N5選通，Nl起電壓跟隨器的作用，C2右極板W4的 電位被拉為VREF，Wl的電位隨著ro管放電電位下降，假設(shè)放電期間Wl電位下降了 Δ VI， 則此時(shí)C2左極板W3的電壓值為：? g ，此時(shí)C2左極板的電壓 為V (W3)，右極板的電壓VREF，接下來(lái)SELl被拉為低電位，SEL2被拉為高電位，同時(shí)RST信 號(hào)變?yōu)楦唠娖?，Wl電位被拉高，上升了 AV1，W2，W3的電位隨著Wl的電位也被拉高了 AV， 復(fù)位后W3的電壓值為s ΓΡΙΜ) ? ：2乂顯斑，則C2右極板W4的電位也從VREF上升 了 AV，VOUT隨W4的電位同時(shí)也上升了 AV。
[0013] 由上述分析可知，Ν3、M需工作在飽和區(qū)，為電路提供恒定電流I，通過(guò)改變電流 的大小，可改變電容充放電速度，從而適應(yīng)不同的采樣電壓的幅值，Nl、Ν2需工作在線性放 大區(qū)，使AV與AVl保持線性關(guān)系，VOUT線性的反映出Wl電位的變化。
[0014] 對(duì)應(yīng)圖2中的工作時(shí)序圖，如圖3所示，Tl時(shí)RST為高電位，將Wl拉至高電位；Τ2 時(shí)LED為低電位時(shí)，二極管接受光照進(jìn)行放電，W2電位保持放電后低電位，T2時(shí)間受DSP 調(diào)節(jié)；放電結(jié)束后T3時(shí)，SEL為高電位，將W2低電位傳遞至W3，W3電位為放電后低電位，同 時(shí)，SELl拉高，W4電位被拉為VREF;隨后T4時(shí)，RST重新為高電位，Wl電位被拉高，W3電位 跟隨Wl被拉高，同時(shí)SELl為低，W4點(diǎn)釋放，電位將跟隨W3, SEL2為高電位，VOUT跟隨W4， 由于各像素的電壓依次進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)換，T4時(shí)間最小為I. 7us，最大為6uS，至此一個(gè)周期結(jié) 束。
[0015] 如圖4所示，是一種實(shí)現(xiàn)圖1中緩沖放大模塊的原理圖，偏置電流產(chǎn)生電路中 輸出電流111