專利名稱：電流控制的電流/電壓轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以電流控制的電流/電壓轉(zhuǎn)換裝置，特別涉及一種可應(yīng)用于光電轉(zhuǎn)換程序后所得的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字邏輯電路可使用的數(shù)字信號形式。
常見的改善方式為將固定電阻改為動態(tài)電阻，請參閱圖2，為

圖1中輸入電阻改為動態(tài)電阻的電路圖。如圖2所示，利用一MOS晶體管103的動態(tài)電阻特性，改變其電流/電壓特性曲線，然而此種方式仍有缺點即當(dāng)輸入電流大于某一值之后，其輸入電壓仍然會上升。
請參閱圖3，是為圖2中輸入電阻改為動態(tài)電阻的電壓-電流特性曲線示意圖。當(dāng)輸入電流Is小于I1時，可使Vin的電壓輸出箝位在特定電壓0～Vc范圍內(nèi)，可以抑止直流輸出振幅漂移過大的情形，而當(dāng)輸入電流Is大于I1后，其輸入電壓Vin應(yīng)開始被箝制于Vc值，但實際上Vin卻仍會繼續(xù)上升，該曲線仍成一上升趨勢。因此上述缺陷亦無法完全解決。
請參閱圖4，為常用光電轉(zhuǎn)換裝置快速移動時所產(chǎn)生的電壓變化示意圖。如圖4所示，對于計算機鼠標(biāo)中的光感應(yīng)裝置因為使用者快速移動計算機鼠標(biāo)時，光感應(yīng)裝置對外在快速移動與角度環(huán)境變化所造成的平均電流水平漂移，或者是信號振幅的變化不一的情形，例如平均電流水平從a→b→c→d間的變化以及振幅變化的情形。亦即波峰/波谷電壓仍有向上漂移的趨勢，對于因光電感應(yīng)組件本身的泄漏電流，及轉(zhuǎn)輪孔隙與環(huán)境變化等所產(chǎn)生的電流并未有效解決，顯現(xiàn)在此情形下要正確檢測電流信號，經(jīng)常會產(chǎn)生誤差。
請參閱圖5，為常用光電組件的電流/時間轉(zhuǎn)換特性曲線圖。依一般鼠標(biāo)輸入檢測裝置設(shè)計，常為輸入信號為電壓型態(tài)的處理方式，而此種方式常忽略掉光電感應(yīng)電路在受光過程中，所產(chǎn)生的實為電流型態(tài)的特性，如圖5所示，當(dāng)電流上升由It1至It2，輸出高水平，當(dāng)電流下降由It2至It1，輸出低水平，其中電流信號是依據(jù)光感應(yīng)組件的感測隨著時間變化。
請參閱圖6，為一光電轉(zhuǎn)換裝置理想的電流/電壓特性曲線圖。如圖六所示，當(dāng)光電組件產(chǎn)生的輸入電流Iin低于第一額定電流It1時(A區(qū))，輸出電壓為0，當(dāng)光電組件產(chǎn)生的輸入電流Iin大于第二額定電流It2時(C區(qū))，箝位輸出電壓為Vin(Vref2)，當(dāng)輸入電流Iin介于第一額定電流It1與第二額定電流It2間，則工作于B區(qū)。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明包括有一定電流控制電路、一非線性動態(tài)電阻電路以及一限流電路。定電流控制電路可接受來自于一光電感應(yīng)組件的輸入電流，該輸入電流低于該定電流控制電路所預(yù)設(shè)的一第一額定電流時，則輸入電流全流進(jìn)該定電流控制電路中，當(dāng)輸入電流大于該第一額定電流時，該輸入電流則分流流入該定電流控制電路以及一非線性動態(tài)電阻電路，流入該定電流控制電路的電流會維持在一定值，剩余的電流則流入該非線性動態(tài)電阻電路中，該非線性動態(tài)電阻電路是與該定電流控制電路并聯(lián)，該非線性動態(tài)電阻電路具有一等效動態(tài)電阻，該等效動態(tài)電阻值可決定一電壓水平。
本發(fā)明的特征在于包括一限流電路，與該定電流控制電路并聯(lián)，當(dāng)流入該定電流控制電路的電流加上流入該非線性動態(tài)電阻電路的電流大于一預(yù)設(shè)的第二額定電流時，則多余的電流全流進(jìn)該限流電路中。
以上為本發(fā)明的簡要說明，為使對本發(fā)明有更近一步的認(rèn)識、了解，茲配合下列圖式與圖號更加以詳細(xì)說明如下
圖2為圖1中輸入電阻改為動態(tài)電阻的電路圖。
圖3為圖2中輸入電阻改為動態(tài)電阻的電壓一電流曲線示意圖。
圖4為常用光電轉(zhuǎn)換裝置快速移動時所產(chǎn)生電壓變化示意圖。
圖5為常用光電轉(zhuǎn)換裝置的電流/時間轉(zhuǎn)換特性曲線圖。
圖6為一光電轉(zhuǎn)換裝置理想的電流/電壓特性曲線圖。
圖7為本發(fā)明方塊示意圖的較佳實施例。
圖8為本發(fā)明電路圖的較佳實施例。
圖9為實施本發(fā)明較佳實施例所可形成的電流/電壓特性曲線圖的示意圖。
圖號說明2-定電流控制電路3-非線性動態(tài)電阻電路4-限流電路101-光電感應(yīng)組件102、201、301-電阻103-比較器104、204、302、400-MOS晶體管202、203-二極管本發(fā)明包括一定電流控制電路、一非線性動態(tài)電阻電路以及一限流電路。定電流控制電路可接受來自于一光電感應(yīng)組件的一輸入電流，當(dāng)該輸入電流值低于該定電流控制電路所預(yù)設(shè)的一第一額定電流時，則輸入電流會全部流進(jìn)該定電流控制電路中，而當(dāng)輸入電流大于該額定電流時，輸入電流則分流流入該定電流控制電路以及一非線性動態(tài)電阻電路中，流入該定電流控制電路的電流會維持在一定值，剩余的電流則流入該非線性動態(tài)電阻電路中。
該非線性動態(tài)電阻電路，其中一端與該定電流控制電路并聯(lián)，該非線性動態(tài)電阻電路具有一等效動態(tài)電阻，該等效動態(tài)電阻值可決定一電壓水平。該限流電路，其一端與該定電流控制電路并聯(lián)，當(dāng)流入該定電流控制電路的電流加上流入該非線性動態(tài)電阻電路的電流大于一預(yù)設(shè)的第二額定電流時，則多余的電流全流進(jìn)該限流電路中。
請參閱圖7，為本發(fā)明方塊示意圖的較佳實施例。光電感應(yīng)組件101產(chǎn)生一電流Is，Is隨時間作線性增加，其流入定電流控制電路2的第一額定電流為It1，流入非線性動態(tài)電阻電路3的電流為Id，流入限流電路4為電流Ilimit，其中Vin為光電流轉(zhuǎn)換成的電壓型態(tài)，與特定轉(zhuǎn)態(tài)電壓Vref1經(jīng)比較器103(可為一運算放大器)輸出一電壓值Vout。
當(dāng)光電感應(yīng)組件101輸入的輸入電流Is低于定電流控制電路2所額定的第一額定電流It1時，輸入電流Is全流進(jìn)定電流電路2中，則Vin電壓為零；當(dāng)輸入電流Is介于第一額定電流It1與第二額定電流It2(It2＝It11+Id)間，Vin將與Verf1作比較以決定Vout的高低水平，當(dāng)輸入電流Is大于第二額定電流It2時，多余的電流Ilimit全流進(jìn)該限流電路4中，比較器103輸出Vout則固定輸出為高水平電壓。如此，可抑制光電感應(yīng)組件因與其配合的相關(guān)機構(gòu)設(shè)置不良所導(dǎo)致的泄漏電流影響，結(jié)合改良式動態(tài)電阻，不僅擁有可將轉(zhuǎn)換后輸出電壓箝制于特定范圍Vref2內(nèi)，同時也可抑制漏電流的影響。
請參閱圖8，為本發(fā)明電路圖的較佳實施例。固定電阻201，二極管202與203，MOS晶體管204合組成一定電流控制電路2，其中二極管202與203可分別由雙極性晶體管(BJT)的PN節(jié)(P-Njunction)構(gòu)成，串聯(lián)提供給MOS晶體管204的柵極所需要的一固定偏壓值，MOS晶體管204起一定電流源的作用。再者，一NMOS晶體管302與一接地電阻301所合成的非線性動態(tài)電阻電路3并聯(lián)，以及由一個PMOS晶體管400完成限流電路4，PMOS晶體管400的基底(substrate)可接至任何一參考電位的正電位，例如是接到Vdrv(例如是2.4v)或是Vref(例如是1.6v)。
PMOS晶體管400可使如圖3中的電流電壓特性曲線的上升驅(qū)勢在I1附近變得非常平坦，其將多余的電流借著PMOS晶體管的基底導(dǎo)流到地電位，此可解決對于光電裝置快速移動時所產(chǎn)生電壓不穩(wěn)定的變化，亦即可解決如圖四所示的缺陷，對于光電轉(zhuǎn)換裝置，例如計算機鼠標(biāo)使用者對于鼠標(biāo)快速移動時，其外在快速移動與角度環(huán)境變化所造成的電流水平漂移的情形得以解決。亦即波峰/波谷電壓不會有向上漂移的趨勢，對于因光電感應(yīng)組件本身的泄漏電流，及轉(zhuǎn)輪孔隙與環(huán)境變化等因素所引起的光電感應(yīng)組件產(chǎn)生的直流電流得以有效消除。
再者，所產(chǎn)生的一電壓水平Vin與參考電壓Vref1作比較，即產(chǎn)生一數(shù)字式電壓的輸出Vout。其中vref2值將限制Vin的最高電壓輸出，可以為Vdrv或是Vref或是其它欲箝位住的參考電壓，亦即在Vout所輸出的一Vref2值，為比較器103所輸出的最高電壓。
請參閱圖九，是為實施本發(fā)明所形成的電流/電壓特性曲線圖。如圖9所示的為依據(jù)圖八電路的輸出電壓Vin與輸入電流Is的特性曲線。當(dāng)輸入電流Is低于定電流控制電路所額定的電流It1時，Vin產(chǎn)出相對低值電壓，當(dāng)輸入電流Is大于定電流控制電路所額定的電流時，Vin電壓相對增幅變大，當(dāng)輸入電流大于It2后，多余的電流將流入限流電路中，而Vin將固限流電路箱制于固定值Vref2。比較器將Vin與Vref1參考電壓相比后可得出理想的數(shù)字波形，供后級裝置使用。請將圖9對比于圖6，可知本發(fā)明所可得到的電流/電壓特性曲線已經(jīng)非常接近理想的電流/電壓特性曲線，也解決了常用技術(shù)上的缺陷所造成的不良影響。
綜上所述，通過本發(fā)明的電流控制的電流/電壓轉(zhuǎn)換裝置實施，可對于光感應(yīng)裝置因為外在快速移動與角度環(huán)境變化所造成的直流水平漂移予以有效消除，并解決信號振幅的變化不一情形，對于要正確檢測電流信號的情況不會有誤差產(chǎn)生；另外對于固定電阻的選擇，亦不須隨著光電感應(yīng)組件或應(yīng)用電路不同而必須重新變動其阻值大小。
經(jīng)由上述較佳實施例的說明，本發(fā)明所提供的模擬電流輸入信號的轉(zhuǎn)換裝置可產(chǎn)生一可靠穩(wěn)定的電壓輸出，不僅能抑制回環(huán)境變化，或是機構(gòu)不良產(chǎn)生的漏電流導(dǎo)致信號直流漂移所造成的影響，并使轉(zhuǎn)換后的電壓平均水平保持穩(wěn)定，再經(jīng)一比較器輸出，使得更容易對比出正確的數(shù)字電壓波形輸出，提供給后一級裝置使用，此可對常用技術(shù)的缺陷作改良并具有特殊的功效。
以上所描述的，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，不用來限定本發(fā)明所實施的范圍。凡依本發(fā)明權(quán)利要求所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)認(rèn)為屬于本發(fā)明涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電流控制的電流/電壓轉(zhuǎn)換裝置，包括一定電流控制電路，可接受一輸入電流，該輸入電流低于該定電流控制電路所預(yù)設(shè)的一第一額定電流時，則輸入電流全流進(jìn)該定電流控制電路中，當(dāng)輸入電流大于該第一額定電流時，該輸入電流則分流流入該定電流控制電路以及一非線性動態(tài)電阻電路，流入該定電流控制電路的電流會維持一定值，剩余的電流則流入該非線性動態(tài)電阻電路中，并且建立一電壓水平；該非線性動態(tài)電阻電路，其與該定電流控制電路并聯(lián)，該非線性動態(tài)電阻電路具有一等效動態(tài)電阻；其特征在還包括一限流電路，其一端與該定電流控制電路并聯(lián)，當(dāng)流入該定電流控制電路的電流加上流入該非線性動態(tài)電阻電路的電流大于一預(yù)設(shè)的第二額定電流時，則多余的電流全流進(jìn)該限流電路中。
2.如權(quán)利要求1所述的電流控制的電流/電壓轉(zhuǎn)換裝置，其中所述定電流控制電路由一MOS晶體管及連接于其柵極上的固定偏壓電路所構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的電流控制的電流/電壓轉(zhuǎn)換裝置，其中所述MOS晶體管的柵極的一固定偏壓電路可以由若干個二極管串聯(lián)以提供。
4.如權(quán)利要求3所述的電流控制的電流/電壓轉(zhuǎn)換裝置，其中所述的二極管可以由雙極性晶體管構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的電流控制的電流/電壓轉(zhuǎn)換裝置，其中所述等效動態(tài)電阻為一MOS晶體管構(gòu)成，該MOS晶體管的柵極與漏極相連接。
6.如權(quán)利要求5所述的電流控制的電流/電壓轉(zhuǎn)換裝置，其中所述MOS晶體管可以為一NMOS晶體管。
7.如權(quán)利要求1所述的電流控制的電流/電壓轉(zhuǎn)換裝置，其中所述限流電路是由一PMOS晶體管所構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7所述的電流控制的電流/電壓轉(zhuǎn)換裝置，其中所述PMOS的基底(substrate)可接至任何一參考電位的正電位。
9.如權(quán)利要求1所述的電流控制的電流/電壓轉(zhuǎn)換裝置，其中所述輸入電流是由一光電感應(yīng)組件所提供。
10.如權(quán)利要求1所述的電流控制的電流/電壓轉(zhuǎn)換裝置，所述該電壓水平是可輸入至一比較器中與參考電壓比較后輸出邏輯高電位或低電位。
全文摘要
本發(fā)明公開一種以電流控制的電流/電壓轉(zhuǎn)換裝置，可應(yīng)用于光電轉(zhuǎn)換程序后所得的模擬電流信號轉(zhuǎn)換成可使用的數(shù)字電壓型式，本發(fā)明包括有一定電流控制電路、非線性動態(tài)電阻電路以及一限流電路。其中該定電流控制電路可接受一輸入電流，當(dāng)輸入電流低于一額定電流時，則輸入電流全流進(jìn)定電流控制電路中；當(dāng)輸入電流大于定電流控制電路的額定電流時，流入定電流控制電路的電流維持一定，剩余的電流則流入非線性動態(tài)電阻電路中。當(dāng)輸入電流流入定電流控制電路與非線性動態(tài)電阻電路超過另一額定電流時，則多余的電流全流進(jìn)限流電路中。
文檔編號H03M1/34GK1453935SQ0211849
公開日2003年11月5日 申請日期2002年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月27日
發(fā)明者王明坤, 沈俊林, 許績賀, 劉祥生 申請人:盛群半導(dǎo)體股份有限公司