專(zhuān)利名稱(chēng)：雙模式讀取裝置及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電路，特別是涉及一種雙模式讀取裝置及電路。
背景技術(shù)：
參閱圖1，于美國(guó)專(zhuān)利US6121843中，揭露一種現(xiàn)有的讀取電路I。該讀取電路I用于讀取一光感測(cè)器10的感測(cè)電流，并輸出一正比于該感測(cè)電流大小的輸出電壓V0UT。該光感測(cè)器10是一光電轉(zhuǎn)換二極管10，且具有一接收一參考偏壓COM的陰極，及一陽(yáng)極。該光感測(cè)器10在感應(yīng)到光信號(hào)(如紅外線信號(hào))時(shí)會(huì)據(jù)以產(chǎn)生該大小相關(guān)于該光信號(hào)強(qiáng)度的感測(cè)電流。該讀取電路I具有一晶體管11、一第一電容12、一第二電容13、一第三電容14、一第一開(kāi)關(guān)15、一第二開(kāi)關(guān)16及一第三開(kāi)關(guān)17。該晶體管11具有一電連接至光電轉(zhuǎn)換二極管10的陽(yáng)極的柵極、一漏極及一源極。該第一電容12電連接于該晶體管11的柵極與漏極間，該第二電容13電連接于該晶體管11的源極與接地間，而該第三電容14電連接于該晶體管11的漏極與接地間。該第三電容14與第二電容13的電容值比例就是讀取電路I的開(kāi)回路增益。該感測(cè)電流將對(duì)該第一電容12進(jìn)行充電，并轉(zhuǎn)換成一正比于該感測(cè)電流大小與積分時(shí)間的積分電壓。該第一開(kāi)關(guān)15具有一個(gè)接收一第一電壓VDD的第一端，及一電連接至該晶體管11的漏極的第二端，且受控制使其 第一及第二端于導(dǎo)通與不導(dǎo)通間切換。該第二開(kāi)關(guān)16具有一個(gè)接收一重置電壓Vkeset的第一端，及一電連接至該晶體管11的柵極與該光感測(cè)器10的陽(yáng)極的第二端，且受控制使其第一及第二端于導(dǎo)通與不導(dǎo)通間切換。第三開(kāi)關(guān)17具有一電連接于該晶體管11的漏極的第一端及一提供該輸出電壓VOUT的第二端。又重置讀取電路I的上述開(kāi)關(guān)15 17時(shí)序操作可參閱US6121843，故不再詳細(xì)說(shuō)明。然而一般情況下，光感測(cè)器10可為順偏壓(N-on-P)類(lèi)型感測(cè)器或逆偏壓(P-on-N)類(lèi)型感測(cè)器，兩者的參考偏壓COM大小及感測(cè)電流方向皆不同。如圖1中讀取電路1，只能讀取來(lái)自順偏壓(N-on-P)類(lèi)型感測(cè)器的感測(cè)電流，無(wú)法讀取來(lái)自逆偏壓(P-on-N)類(lèi)型感測(cè)器的感測(cè)電流，因此現(xiàn)有的讀取電路I不具有讀取二種偏壓類(lèi)型感測(cè)器的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以讀取兩種偏壓類(lèi)型感測(cè)器的雙模式讀取電路。本發(fā)明之另一目的在于提供一種可以讀取兩種偏壓類(lèi)型感測(cè)器的雙模式讀取裝置。本發(fā)明的雙模式讀取電路，適用于讀取一個(gè)感測(cè)器所產(chǎn)生的一感測(cè)電流，且包含一個(gè)電容式轉(zhuǎn)阻放大器及一個(gè)取樣保持器，其中，該電容式轉(zhuǎn)阻放大器包括:一個(gè)積分電容，具有一個(gè)電連接到該感測(cè)器以接收該感測(cè)電流的第一端，及一個(gè)
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一個(gè)第一晶體管，具有一個(gè)電連接到一個(gè)第一電壓源的第一端、一個(gè)電連接到該積分電容的第二端的第二端，及一個(gè)控制端 '及一個(gè)第二晶體管，具有一個(gè)電連接到一第二電壓源的第一端、一個(gè)電連接到該積分電容的第二端的第二端，及一個(gè)控制端；該取樣保持器電連接到該積分電容的第二端，且對(duì)該積分電容的第二端的電壓進(jìn)行取樣及保持；該雙模式讀取電路還包含一個(gè)切換器，該切換器電連接到該第一晶體管的控制端、該第二晶體管的控制端、該積分電容的第一端、一個(gè)第三電壓源及一個(gè)第四電壓源；該雙模式讀取電路在一個(gè)第一模式及一個(gè)第二模式間切換，在該第一模式中，該切換器將該第一晶體管的控制端電連接到該積分電容的第一端，且將該第二晶體管的控制端電連接到該第四電壓源，在該第二模式中，該切換器將該第一晶體管的控制端電連接到該第三電壓源，且將該第二晶體管的控制端電連接到該積分電容的第一端。本發(fā)明的雙模式讀取裝置，包含前述的雙模式讀取電路及二種不同偏壓類(lèi)型的感測(cè)器，每一感測(cè)器用于產(chǎn)生一感測(cè)電流。本發(fā)明的有益效果在于:該雙模式讀取電路及裝置通過(guò)該切換器操作于第一模式及第二模式，可分別用于讀取兩種不同偏壓類(lèi)型的感測(cè)器。


圖1是一種現(xiàn)有的讀取裝置的電路圖；圖2是本發(fā)明雙模式讀取電路的較佳實(shí)施例的電路圖；圖3是該較佳實(shí)施例操作于一第一模式下的電路圖；圖4是該較佳實(shí)施例操作于一第二模式下的電路圖；圖5是該較佳實(shí)施例操作于該第一模式下的時(shí)序圖；圖6是該較佳實(shí)施例操作于該第二模式下的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明。首先需要說(shuō)明的是，本發(fā)明并不限于下述具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該從下述實(shí)施方式所體現(xiàn)的精神來(lái)理解本發(fā)明，各技術(shù)術(shù)語(yǔ)可以基于本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)來(lái)作最寬泛的理解。圖中相同或相似的構(gòu)件采用相同的附圖標(biāo)記表示。參閱圖2，本發(fā)明雙模式讀取裝置的較佳實(shí)施例，包含二種不同偏壓類(lèi)型的感測(cè)器61、62，及一雙模式讀取電路5。于本較佳實(shí)施例中，感測(cè)器61、62為紅外線感測(cè)器，于感應(yīng)到紅外線后，將產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)大小的光電流。感測(cè)器61為一逆偏壓類(lèi)型感測(cè)器，而感測(cè)器62為一順偏壓類(lèi)型感測(cè)器。該感測(cè)器61具有一個(gè)接收一逆參考偏壓COMPN的陰極，及一個(gè)提供感測(cè)電流輸出的陽(yáng)極。該感測(cè)器62具有一個(gè)接收一順參考偏壓COMNP的陰極，及一個(gè)提供感測(cè)電流輸出的陽(yáng)極。感測(cè)器61、62也可為其他電流型感測(cè)器元件，例如感測(cè)不同種類(lèi)生物離子的生物感測(cè)器，根據(jù)所對(duì)應(yīng)的生物離子產(chǎn)生一大小正比于該生物離子的濃度的感測(cè)電流。該雙模式讀取電路5，電連接于該二種不同偏壓類(lèi)型的感測(cè)器61、62，且讀取該二個(gè)感測(cè)器61、62其中之一所產(chǎn)生的該感測(cè)電流，且該雙模式讀取電路5包含一個(gè)電容式轉(zhuǎn)阻放大器3、一個(gè)取樣保持器4及一個(gè)切換器2。該電容式轉(zhuǎn)阻放大器3包括一個(gè)積分電容33、一個(gè)積分重設(shè)開(kāi)關(guān)34、一個(gè)第一晶體管31及一個(gè)第二晶體管32。該積分電容33具有一個(gè)電連接到該感測(cè)器61 (或62)的陽(yáng)極以接收該感測(cè)電流的第一端及一個(gè)第二端。該積分重設(shè)開(kāi)關(guān)34并聯(lián)于該積分電容33，且受控制而于導(dǎo)通或不導(dǎo)通間切換，并于導(dǎo)通時(shí)將該積分電容33所儲(chǔ)存的電荷清除。該第一晶體管31具有一個(gè)電連接到一第一電壓源Vl的第一端、一個(gè)電連接到該積分電容33之第二端的第二端，及一個(gè)控制端。該第二晶體管32具有一個(gè)電連接到一第二電壓源V2的第一端、一個(gè)電連接到該積分電容33的第二端的第二端，及一個(gè)控制端。于本較佳實(shí)施例中，該第一晶體管為一 P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，且該第一晶體管的第一端、第二端、控制端分別是源極、漏極、柵極，而該第二晶體管為一 N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，且該第二晶體管的第一端、第二端、控制端分別是源極、漏極、柵極。該第二電壓源V2可提供共同接地或其他固定的電位。該取樣保持器4用于對(duì)該積分電容33的第二端的電壓進(jìn)行取樣及保持。該取樣保持器4包括一個(gè)取樣開(kāi)關(guān)41、一個(gè)保持電容42、一個(gè)保持重設(shè)開(kāi)關(guān)43及一個(gè)輸出開(kāi)關(guān)44。該取樣開(kāi)關(guān)41具有一個(gè)電連接到該積分電容33的第二端的第一端及一個(gè)第二端。該保持電容42與該取樣開(kāi)關(guān)41串聯(lián)，且具有一個(gè)電連接到該取樣開(kāi)關(guān)41的第二端的第一端，及一個(gè)電連接到該第二電壓源V2的第二端。該保持重設(shè)開(kāi)關(guān)43并聯(lián)于該保持電容42，且受控制而于導(dǎo)通或不導(dǎo)通間切換，并于導(dǎo)通時(shí)將該保持電容42所儲(chǔ)存的電荷清除。該輸出開(kāi)關(guān)44具有一個(gè)電連接到該取樣開(kāi)關(guān)41的第二端的第一端,及一個(gè)提供該輸出電壓VOUT的第二端，且受控制而于導(dǎo)通或不導(dǎo)通間切換。該切換器2具有一個(gè)第一開(kāi)關(guān)21、一個(gè)第二開(kāi)關(guān)22、一個(gè)第三開(kāi)關(guān)23及一個(gè)第四開(kāi)關(guān)24。該第一開(kāi)關(guān)21具有一個(gè)電連接到一第三電壓源V3的第一端及一個(gè)第二端。該第二開(kāi)關(guān)22具有一個(gè)電連接到該第一開(kāi)關(guān)21的第二端的第一端及一個(gè)電連接到該積分電容33的第一端的第二端。該第一開(kāi)關(guān)21與該第二開(kāi)關(guān)22間的共同接點(diǎn)電連接到該第一晶體管31的控制端。該第三開(kāi)關(guān)23具有一個(gè)電連接到該第四電壓源V4的第一端及一個(gè)第二端，該第四開(kāi)關(guān)24具有一個(gè)電連接到該第三開(kāi)關(guān)23的第二端的第一端及一個(gè)電連接到該積分電容33的第一端的第二端。該第三開(kāi)關(guān)23與該第四開(kāi)關(guān)24間的共同接點(diǎn)電連接到該第二晶體管32的控制端。本較佳實(shí)施例在一第一模式及一第二模式間切換，針對(duì)感測(cè)器61及62其中之一的輸入而調(diào)整適合的電路讀取模式。操作于第一模式時(shí)，適用于讀取逆偏壓類(lèi)型感測(cè)器61，而操作于第二模式時(shí)，適用于讀取順偏壓類(lèi)型感測(cè)器62。參閱圖3及圖5，操作于第一模式時(shí)，該第二開(kāi)關(guān)22及該第三開(kāi)關(guān)23導(dǎo)通，該第一開(kāi)關(guān)21及該第四開(kāi)關(guān)24不導(dǎo)通(不導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)及感測(cè)器62未標(biāo)示于圖上)。因此該切換器2將該第一晶體管31的控制端電連接到該積分電容33的第一端，且將該第二晶體管32的控制端電連接到該第四電壓源V4。該第一晶體管31的控制端電位為固定，該第二晶體管32被操作為一有源負(fù)載以提供一電流路徑。于讀取該感測(cè)電流前，積分電容33上的殘存電荷已預(yù)先通過(guò)導(dǎo)通該積分重設(shè)開(kāi)關(guān)34 —段時(shí)間而清除，因此于讀取動(dòng)作開(kāi)始時(shí)，該積分電容33的第一端及第二端電位為相同。此時(shí)感測(cè)電流朝向圖中的A方向，感測(cè)電流將會(huì)對(duì)積分電容33充電，導(dǎo)致該積分電容33的第二端的電位下降。該積分電容33的第二端的電位下降的值等同該積分電容33 二端的跨壓，也就是積分電壓VintjnS ( —)所示:
權(quán)利要求
1.一種雙模式讀取電路，適用于讀取一個(gè)感測(cè)器所產(chǎn)生的一感測(cè)電流，且包含一個(gè)電容式轉(zhuǎn)阻放大器及一個(gè)取樣保持器，其特征在于，該電容式轉(zhuǎn)阻放大器包括: 一個(gè)積分電容，具有一個(gè)電連接到該感測(cè)器以接收該感測(cè)電流的第一端，及一個(gè)第二端; 一個(gè)第一晶體管，具有一個(gè)電連接到一個(gè)第一電壓源的第一端、一個(gè)電連接到該積分電容的第二端的第二端，及一個(gè)控制端；及 一個(gè)第二晶體管，具有一個(gè)電連接到一第二電壓源的第一端、一個(gè)電連接到該積分電容的第二端的第二端，及一個(gè)控制端； 該取樣保持器電連接到該積分電容的第二端，且對(duì)該積分電容的第二端的電壓進(jìn)行取樣及保持； 該雙模式讀取電路還包含一個(gè)切換器，該切換器電連接到該第一晶體管的控制端、該第二晶體管的控制端、該積分電容的第一端、一個(gè)第三電壓源及一個(gè)第四電壓源； 該雙模式讀取電路在一個(gè)第一模式及一個(gè)第二模式間切換，在該第一模式中，該切換器將該第一晶體管的控制端電連接到該積分電容的第一端，且將該第二晶體管的控制端電連接到該第四電壓源，在該第二模式中，該切換器將該第一晶體管的控制端電連接到該第三電壓源，且將該第二晶體管的控制端電連接到該積分電容的第一端。
2.如權(quán)利要求1所述的雙模式讀取電路，其特征在于該切換器包括: 串聯(lián)的一個(gè)第一開(kāi)關(guān)與一個(gè)第二開(kāi)關(guān)，該第一開(kāi)關(guān)電連接到該第三電壓源，該第二開(kāi)關(guān)電連接到該積分電容 的第一端，該第一開(kāi)關(guān)與該第二開(kāi)關(guān)間的一個(gè)共同接點(diǎn)電連接到該第一晶體管的控制端；及 串聯(lián)的一個(gè)第三開(kāi)關(guān)與一個(gè)第四開(kāi)關(guān)，該第三開(kāi)關(guān)電連接到該第四電壓源，該第四開(kāi)關(guān)電連接到該積分電容的第一端，該第三開(kāi)關(guān)與該第四開(kāi)關(guān)間的一個(gè)共同接點(diǎn)電連接到該第二晶體管的控制端； 在該第一模式中，該第二開(kāi)關(guān)及該第三開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，該第一開(kāi)關(guān)及該第四開(kāi)關(guān)不導(dǎo)通，在該第二模式中，該第一開(kāi)關(guān)及該第四開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，該第二開(kāi)關(guān)及該第三開(kāi)關(guān)不導(dǎo)通。
3.如權(quán)利要求1所述的雙模式讀取電路，其特征在于該第一晶體管為一P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該第一晶體管的第一端是源極，該第一晶體管的第二端是漏極，該第一晶體管的控制端是柵極，而該第二晶體管為一 N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該第二晶體管的第一端是源極，該第二晶體管的第二端是漏極，該第二晶體管的控制端是柵極。
4.如權(quán)利要求1所述的雙模式讀取電路，其特征在于該電容式轉(zhuǎn)阻放大器還包括一個(gè)與該積分電容并聯(lián)的積分重設(shè)開(kāi)關(guān)。
5.如權(quán)利要求1所述的雙模式讀取電路，其特征在于該取樣保持器包括: 串聯(lián)的一個(gè)取樣開(kāi)關(guān)及一個(gè)保持電容，該取樣開(kāi)關(guān)電連接到該積分電容的第二端，該保持電容電連接到該第二電壓源。
6.如權(quán)利要求5所述的雙模式讀取電路，其特征在于該取樣保持器還包括: 一個(gè)保持重設(shè)開(kāi)關(guān)，并聯(lián)于該保持電容。
7.如權(quán)利要求5所述的雙模式讀取電路，其特征在于該取樣保持器還包括: 一個(gè)輸出開(kāi)關(guān)，電連接到該取樣開(kāi)關(guān)與該保持電容間的一個(gè)共同接點(diǎn)。
8.一種雙模式讀取裝置，包含二個(gè)不同偏壓類(lèi)型的感測(cè)器、一個(gè)電容式轉(zhuǎn)阻放大器及一個(gè)取樣保持器，每一個(gè)感測(cè)器用于產(chǎn)生一感測(cè)電流，其特征在于，該電容式轉(zhuǎn)阻放大器包括: 一個(gè)積分電容，具有一個(gè)電連接到該二個(gè)感測(cè)器以接收該二個(gè)感測(cè)器其中之一所產(chǎn)生的該感測(cè)電流的第一端，及一個(gè)第二端； 一個(gè)與該積分電容并聯(lián)的積分重設(shè)開(kāi)關(guān)； 一個(gè)第一晶體管，具有一個(gè)電連接到一個(gè)第一電壓源的第一端、一個(gè)電連接到該積分電容的第二端的第二端，及一個(gè)控制端；及 一個(gè)第二晶體管，具有一個(gè)電連接到一個(gè)第二電壓源的第一端、一個(gè)電連接到該積分電容的第二端的第二端，及一個(gè)控制端； 該取樣保持器電連接到該積分電容的第二端，且對(duì)該積分電容的第二端的電壓進(jìn)行取樣及保持； 該雙模式讀取裝置還包含一個(gè)切換器，該切換器電連接到該第一晶體管的控制端、該第二晶體管的控制端、該積分電容的第一端、一個(gè)第三電壓源及一個(gè)第四電壓源； 該雙模式讀取裝置在一個(gè)第一模式及一個(gè)第二模式間切換，在該第一模式中，該切換器將該第一晶體管的控制端電連接到該積分電容的第一端，且將該第二晶體管的控制端電連接到該第四電壓源，在該第二模式中，該切換器將該第一晶體管的控制端電連接到該第三電壓源，且將該第二晶體 管的控制端電連接到該積分電容的第一端。
9.如權(quán)利要求8所述的雙模式讀取裝置，其特征在于該切換器包括: 串聯(lián)的一個(gè)第一開(kāi)關(guān)與一個(gè)第二開(kāi)關(guān)，該第一開(kāi)關(guān)電連接到該第三電壓源，該第二開(kāi)關(guān)電連接到該積分電容的第一端，該第一開(kāi)關(guān)與該第二開(kāi)關(guān)間的一個(gè)共同接點(diǎn)電連接到該第一晶體管的控制端；及 串聯(lián)的一個(gè)第三開(kāi)關(guān)與一個(gè)第四開(kāi)關(guān)，該第三開(kāi)關(guān)電連接到該第四電壓源，該第四開(kāi)關(guān)電連接到該積分電容的第一端，該第三開(kāi)關(guān)與該第四開(kāi)關(guān)間的一個(gè)共同接點(diǎn)電連接到該第二晶體管的控制端； 在該第一模式中，該第二開(kāi)關(guān)及該第三開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，該第一開(kāi)關(guān)及該第四開(kāi)關(guān)不導(dǎo)通，在該第二模式中，該第一開(kāi)關(guān)及該第四開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，該第二開(kāi)關(guān)及該第三開(kāi)關(guān)不導(dǎo)通。
10.如權(quán)利要求9所述的雙模式讀取裝置，其特征在于該取樣保持器包括: 一個(gè)取樣開(kāi)關(guān)，電連接到該積分電容的第二端； 一個(gè)保持電容，與該取樣開(kāi)關(guān)串聯(lián)，并電連接到該第二電壓源； 一個(gè)保持重設(shè)開(kāi)關(guān)，并聯(lián)于該保持電容；及 一個(gè)輸出開(kāi)關(guān)，電連接到該取樣開(kāi)關(guān)與該保持電容間的一個(gè)共同接點(diǎn)。
全文摘要
一種雙模式讀取裝置及電路，適用于讀取一個(gè)電流型感測(cè)器所產(chǎn)生的一感測(cè)電流。該雙模式讀取電路包含一個(gè)電容式轉(zhuǎn)阻放大器、一個(gè)取樣保持器及一個(gè)切換器。該電容式轉(zhuǎn)阻放大器包括一個(gè)用以將感測(cè)電流轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)積分電壓的積分電容、一個(gè)第一晶體管及一個(gè)第二晶體管。該取樣保持器用于對(duì)積分電容的電壓進(jìn)行取樣保持并提供一輸出電壓，該切換器電連接于該電容式轉(zhuǎn)阻放大器。該雙模式讀取電路通過(guò)該切換器操作于第一模式及第二模式，分別用于讀取兩種不同類(lèi)型的感測(cè)器，針對(duì)該感測(cè)器的類(lèi)型而調(diào)整適合的電路讀取模式。
文檔編號(hào)G11C7/16GK103165168SQ20111042884
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者孫臺(tái)平, 劉奕廷, 呂藝全 申請(qǐng)人:暨南國(guó)際大學(xué)