檢測(cè)裝置及電子設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及利用熱電元件等電容性檢測(cè)元件的檢測(cè)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，提出了各種根據(jù)熱電元件等電容性檢測(cè)元件的檢測(cè)結(jié)果來(lái)生成輸出信號(hào)的 技術(shù)。例如，專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了一種利用熱電元件、源輸出電路化及差動(dòng)放大電路的檢測(cè) 裝置。
[0003]然而，在專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，由于產(chǎn)生由構(gòu)成檢測(cè)電路的晶體管等各部分的運(yùn) 行而引起的約翰遜噪聲（Johnsonnoise,熱噪聲）、閃爍噪聲（flickernoise)等噪聲，因 此實(shí)際上不易生成S/N高的輸出信號(hào)。考慮到上述情況，本發(fā)明的目的在于減少利用熱電 元件等電容性元件而生成的輸出信號(hào)的噪聲。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) [000引專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2013-148488號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的優(yōu)選方式的檢測(cè)裝置具備：熱電元件，通過(guò)熱電 效應(yīng)在第一檢測(cè)端與第二檢測(cè)端之間產(chǎn)生電壓；W及斬波型放大電路，通過(guò)斬波生成與該 電壓相對(duì)應(yīng)的放大信號(hào)。在上述方式中，利用斬波型放大電路來(lái)生成與熱電元件中所產(chǎn)生 的電壓相對(duì)應(yīng)的放大信號(hào)。因此，能夠減少利用熱電元件而生成的信號(hào)噪聲。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)選方式的檢測(cè)裝置還具備：初始化開(kāi)關(guān)，控制第一檢測(cè)端和第二檢測(cè) 端中至少一個(gè)與生成初始化電壓的電源的電連接，其中，初始化開(kāi)關(guān)在放大電路開(kāi)始放大 動(dòng)作之前處于接通狀態(tài)，在放大動(dòng)作過(guò)程中處于關(guān)斷狀態(tài)。在上述方式中，由于初始化開(kāi)關(guān) 在放大動(dòng)作實(shí)施過(guò)程中維持關(guān)斷狀態(tài)，因此能夠使放大電路的放大動(dòng)作保持穩(wěn)定。
[0009] 在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，放大電路是將與連接于所述第一檢測(cè)端的第一輸入端和 連接于所述第二檢測(cè)端的第二輸入端之間產(chǎn)生的所述電壓相對(duì)應(yīng)的放大信號(hào)輸出至第一 輸出端和第二輸出端的電路，所述放大電路，包括：全差動(dòng)型運(yùn)算放大器，包括第一放大輸 入端、第二放大輸入端、第一放大輸出端、W及第二放大輸出端；第一電容，位于所述第一輸 入端與所述第一輸出端之間；第二電容，位于所述第二輸入端與所述第二輸出端之間；調(diào) 制電路，切換第一輸入端及第二輸入端與第一放大輸入端及第二放大輸入端的電連接；W 及解調(diào)電路，用于切換第一放大輸出端及第二放大輸出端與第一輸出端及第二輸出端的電 連接。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，調(diào)制電路切換第一輸入端及第二輸入端與第一放大輸入端及第二放 大輸入端的電連接，同時(shí)解調(diào)電路切換第一放大輸出端及第二放大輸出端與第一輸出端及 第二輸出端的電連接，通過(guò)運(yùn)種斬波，能夠生成充分減少噪聲的信號(hào)（或者通過(guò)放大后的 處理能夠有效地抑制噪聲的信號(hào)）。
[0010] 在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，放大電路還包括：第一開(kāi)關(guān)，配置于第一電容的兩端之 間；w及第二開(kāi)關(guān)，配置于第二電容的兩端之間，第一開(kāi)關(guān)及第二開(kāi)關(guān)在該放大電路開(kāi)始放 大動(dòng)作之前處于接通狀態(tài)，在放大動(dòng)作過(guò)程中處于關(guān)斷狀態(tài)。在上述方式中，由于在放大動(dòng) 作開(kāi)始前通過(guò)將第一開(kāi)關(guān)及第二開(kāi)關(guān)控制為接通狀態(tài)來(lái)使第一電容及第二電容的電壓初 始化，因此具有W下優(yōu)點(diǎn)：在放大動(dòng)作開(kāi)始時(shí)減少殘留在第一電容及第二電容中的電荷的 影響，從而能夠適當(dāng)?shù)貙?shí)施放大動(dòng)作。
[0011] W上各方式的檢測(cè)裝置用于各種電子設(shè)備。例如，為了感測(cè)使用了紅外線的檢測(cè) 對(duì)象（例如人），可在電子設(shè)備中安裝使用熱電元件作為檢測(cè)元件的檢測(cè)裝置，但電子設(shè)備 中的檢測(cè)裝置的用途并不限定于檢測(cè)紅外線。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[001引圖2的（A)至似是放大動(dòng)作引起的頻帶的變動(dòng)的說(shuō)明圖。
[0014] 圖3是初始化開(kāi)關(guān)的動(dòng)作的說(shuō)明圖。
[0015] 圖4是放大電路的結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖5是各控制信號(hào)的示意圖。
[0017] 圖6的（A)至似是放大動(dòng)作的說(shuō)明圖。
[001引圖7的（A)至似是放大動(dòng)作的說(shuō)明圖。
[0019] 圖8是第二實(shí)施方式中放大電路的結(jié)構(gòu)圖。
[0020] 圖9是第二實(shí)施方式中各控制信號(hào)的示意圖。
[0021] 圖10是第Ξ實(shí)施方式中放大電路的結(jié)構(gòu)圖。
[0022] 圖11是變形例中的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0023] 圖12是變形例的第一電路及第二電路的結(jié)構(gòu)圖。
[0024] 附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0025] 100 檢測(cè)裝置 12 熱電元件
[0026] 14、15初始化開(kāi)關(guān)16 控制電路
[0027] 18 放大電路 20 濾波器
[0028] 22 電源 32 調(diào)制電路
[0029] 34 運(yùn)算放大器36 解調(diào)電路
[0030] 42 第一電路 44 第二電路
[0031] D1 第一檢測(cè)端D2 第二檢測(cè)端
[0032] NA1 第一輸入端NA2 第二輸入端
[0033] TA1 負(fù)側(cè)輸入端TA2 正側(cè)輸入端
[0034] TB1 正側(cè)輸出端TB2 負(fù)側(cè)輸出端
[0035] NB1 第一輸出端NB2 第二輸出端
[0036] 乂31^32、甜1、甜2、化1、化2、￥(11、￥(12開(kāi)關(guān)
[0037] C1、C2 電容。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 第一實(shí)施方式
[0039] 圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的檢測(cè)裝置100的結(jié)構(gòu)圖。第一實(shí)施方式的檢測(cè)裝 置100是用于檢測(cè)紅外線并且生成對(duì)應(yīng)于檢測(cè)結(jié)果的輸出信號(hào)S的電子電路，如圖1所示， 其包括：熱電元件12、初始化開(kāi)關(guān)14、控制電路16、放大電路18、W及濾波器20。控制電路 16用于控制檢測(cè)裝置100的各部分。具體而言，第一實(shí)施方式的控制電路16通過(guò)供給控制 信號(hào)σ來(lái)控制初始化開(kāi)關(guān)14,并且通過(guò)供給控制信號(hào)φ(cpa~qxi)來(lái)控制放大電路18。
[0040] 圖1的熱電元件12是通過(guò)熱電體（省略圖示）的熱電效應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電荷的檢測(cè)元 件，由相互并聯(lián)在第一檢測(cè)端D1與第二檢測(cè)端D2之間的電容CD和電阻RD等效地構(gòu)成。第 一實(shí)施方式的熱電元件12被用作用于檢測(cè)紅外線的電容性檢測(cè)元件。目P，通過(guò)在熱電體中 產(chǎn)生與由照射紅外線而引起的溫度變化相對(duì)應(yīng)的自發(fā)極化（熱電效應(yīng)），在第一檢測(cè)端D1 及第二檢測(cè)端D2中產(chǎn)生與紫外線的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的電荷（對(duì)應(yīng)于該電荷的電壓）。具體而 言，在第一檢測(cè)端D1和第二檢測(cè)端D2中產(chǎn)生相互相反極性且電荷量相等的電荷。在第一 實(shí)施方式中，如圖1所示，假定在第一檢測(cè)端D1中產(chǎn)生負(fù)電荷且在第二檢測(cè)端D2中產(chǎn)生正 電荷的情況。圖1的初始化開(kāi)關(guān)14控制熱電元件12的第二檢測(cè)端D2和用于生成預(yù)定的 電壓（下面稱為"初始化電壓"）VRST的電源22之間的電連接（導(dǎo)通/絕緣）。
[0041] 放大電路18用于生成對(duì)應(yīng)于熱電元件12中所產(chǎn)生的電荷的差動(dòng)電壓信號(hào)（下面 稱為"放大信號(hào)"）SA(電壓SA1及電壓SA2)。如圖1所示，放大電路18包括：第一輸入端 NA1、第二輸入端M2、第一輸出端NB1、W及第二輸出端NB2。第一輸入端NA1與熱電元件 12的第一檢測(cè)端D1電連換第二輸入端M2與熱電元件12的第二檢測(cè)端D2電連接。第 一實(shí)施方式的放大電路18是通過(guò)斬波生成與從熱電元件12供給至第一輸入端NA1及第二 輸入端M2的電荷（即差動(dòng)電荷信號(hào)）相對(duì)應(yīng)的放大信號(hào)SA的斬波型放大器（斬波穩(wěn)定 放大器：cho卵erst油ilizedamplifier),如圖1所示，其包括：調(diào)制電路32、運(yùn)算放大器 34、解調(diào)電路36、電容C1、W及電容C2。
[0042] 運(yùn)算放大器34是具備負(fù)側(cè)輸入端TA1、正側(cè)輸入端TA2、正側(cè)輸出端TB1W及負(fù)側(cè) 輸出端TB2的全差動(dòng)型運(yùn)算放大器。電容C1配置于第一輸入端NA1和第一輸出端NB1之 間，電容C2配置于第二輸入端NA2和第二輸出端NB2之間。另外，調(diào)制電路32設(shè)置于運(yùn)算 放大器34的輸入側(cè)，解調(diào)電路36設(shè)置于運(yùn)算放大器34的輸出側(cè)。
[0043] 調(diào)制電路32周期性地切換第一輸入端NA1及第二輸入端M2與運(yùn)算放大器34的 負(fù)側(cè)輸入端TA1及正側(cè)輸入端TA2之間的電連接。解調(diào)電路36通過(guò)周期性地切換運(yùn)算放 大器34的正側(cè)輸出端TB1及負(fù)側(cè)輸出端TB2與第一輸出端NB1及第二輸出端NB2之間的 電連接來(lái)生成放大信號(hào)SA。通過(guò)調(diào)制電路32調(diào)制及通過(guò)解調(diào)電路36解調(diào)的頻率（斬波頻 率）fc由從控制電路16供給的控制信號(hào)φ(cpa~柳）規(guī)定。
[0044] 如圖2的（A)部分所示，通過(guò)供給至第一輸入端NA1和第二輸入端M2的電荷進(jìn) 行表現(xiàn)的檢測(cè)信號(hào)（電荷信號(hào)）顯著地含有包括直流成分的低頻帶側(cè)的信號(hào)成分，但如圖 2的度）部分所示，通過(guò)調(diào)制電路32的調(diào)制，其轉(zhuǎn)移至高頻帶側(cè)。需要說(shuō)明的是，在圖2的 做部分中一并記載了調(diào)制所引起的邊帶波（sidebandwave)。另一方面，如圖2的度） 部分所示，在運(yùn)算放大器34的放大中，由構(gòu)成該運(yùn)算放大器34的晶體管等各部分的運(yùn)行而 引起的低頻帶側(cè)的噪聲（例如約翰遜噪聲、閃爍噪聲）重疊在調(diào)制電路32進(jìn)行處理后的調(diào) 制信號(hào)上。并且，在通過(guò)解調(diào)電路36的解調(diào)而生成的放大信號(hào)SA中，調(diào)制信號(hào)的頻帶轉(zhuǎn)移 至低頻帶側(cè)，同時(shí)噪聲的頻帶轉(zhuǎn)移至高頻帶側(cè)。圖2的（C)部分對(duì)放大信號(hào)SA中存在噪聲 及邊帶波的高頻帶側(cè)的頻帶B進(jìn)行了圖示。頻帶B是包含頻率fc的頻帶。
[0045]圖1的濾