[发明专利]低电流检测

说明书

一种用于光‑频转换的光感测的传感器布置。该传感器布置包括光电二极管、能够操作以通过将光电二极管生成的光电流转换成输入电压来在积分时间期间执行积分阶段的积分器、能够操作以通过将输入电压(V_IN)转换成数字输出信号(ADC_RESULT)来执行调制阶段的电压模数转换器(ADC)、电耦合到光电二极管和积分器输入的第一开关以及电耦合到输入电压节点和第二参考电压的第二开关，该数字输出信号指示光电二极管生成的光电流。

背景技术

现代消费电子产品(例如，智能手机)越来越多地使用许多不同的传感器，这些传感器通常包含在同一设备中。在一个特定应用中，环境光传感器用于显示管理，其中这些传感器测量环境光亮度。根据环境光的亮度，可以调整显示照明，并且可以节省功率。例如，如果环境光是明亮的，则可能需要显示面板的更高背光照明。然而，如果环境光较少，则显示面板的较低背光照明可能就足够了。通过动态调整显示面板亮度，环境光传感器帮助显示面板优化操作功率。

环境光传感器可以包含将入射光转换成模拟信号的光电二极管。可以使用模数转换器电路来对模拟信号进行数字化。经数字化的信号可用于调整显示亮度和在设备中采取其他动作。将光精确地转换成数字测量可以是很有挑战性的。如果不小心，模数转换器电路可能很难或不可能将光电二极管信号准确转换为数字光测量。

发明内容

本说明书描述了与低电流检测相关的技术，其在每个环境光传感器(ambientlight sensor，ALS)测量中同时使用积分和Δ-Σ调制以精确测量低光。

总的来说，本说明书中描述的主题的一个创新方面可以体现在用于执行积分-调制技术的传感器布置中，该传感器布置包括：光电二极管；积分器，能够操作以通过将光电二极管生成的光电流(I_IN)转换成输入电压(V_IN)来在积分时间(T_INT)期间执行积分阶段，该积分器包括积分器输入、包括电耦合到积分器输入的输入的放大器、电耦合到放大器的输入和输出的积分电容器、以及电耦合到放大器的输出、积分电容器和输入电压节点的积分器输出，该积分器输出向输入电压节点提供输出信号；电压模数转换器(ADC)，能够操作以通过将输入电压(V_IN)转换成数字输出信号(ADC_RESULT)来执行调制阶段，该数字输出信号(ADC_RESULT)指示光电二极管生成的光电流，该ADC包括电耦合到输入电压节点的输入、电耦合到第一参考电压(VREFP)的第一功率端子和电耦合到第二参考电压(VREFN)的第二功率端子；电耦合到光电二极管和积分器输入的第一开关；以及电耦合到输入电压节点和第二参考电压的第二开关。

一些实施方式包括一个或多个以下特征。

在一些实施方式中，积分-调制技术包括两个或更多个积分-调制周期。在一些实施方式中，每个积分-调制周期包括复位阶段、积分阶段和调制阶段。在一些实施方式中，积分阶段和调制阶段在复位阶段之后同时执行。

在一些实施方式中，在每个积分-调制周期期间，输入电压(V_IN)的电压电平在复位阶段之后的第二参考电压(VREFN)处开始，并且输入电压(V_IN)的电压电平与在积分阶段的积分时间(T_INT)期间由光电二极管生成的光电流(I_IN)成比例地上升(ramp up)。

在一些实施方式中，ADC还包括计数器，其中在复位阶段期间，计数器不改变当前计数器状态。在一些实施方式中，在复位阶段，第一开关处于断开状态，第二开关处于闭合状态，并且输入电压(V_IN)被设置为第二参考电压(VREFN)。

在一些实施方式中，基于对满量程电流条件的调整来重复每个积分-调制周期。在一些实施方式中，满量程电流条件由在积分阶段的积分时间(T_INT)期间上升到第一参考电压(VREFP)值的输入电压(V_IN)确定。