[发明专利]一种基于BDJ的可数字化波长检测集成电路

说明书

基于BDJ的可数字化波长检测集成电路，由光电流提取电路一、光电流提取电路二、电流支路选择电路、电流输出放大电路、电流电压转换电路、电压比较电路一、电压比较电路二、SR锁存器；掩埋CMOS双PN结光电二极管包含2个不同深度位置的PN结，且两PN结共用一个N结，即由浅PN结二极管D1和深PN结二极管D2组成，D1与D2共阴极连接；其中，深PN结D2阳极接地，输出光电流I2，浅PN结D1阳极输出光电流I1，D1与D2阴极输出两个PN结的光电流之和I1+I2；光电流提取电路一的输入端1a与浅PN结D1阳极相连，输出端与电流支路选择电路的第一输入端相连。

技术领域

本发明涉及的可数字化波长检测集成电路，可以作为掩埋CMOS双PN结光电二极管(BDJ)传感单元的信号处理电路，并且可与传感单元BDJ单片集成，实现波长探测功能的微型化、便携化。该检测电路可直接与单片机、计算机等处理器连接，实现波长探测的智能化、自动化。

背景技术

掩埋CMOS双PN结光电二极管，由两个垂直堆叠的不同深度的二极管构成。这种器件的层叠式结构使得以硅材料作为滤光片时，光在硅晶体中的透射深度与波长有强烈的依赖关系，两个PN结的光电流比值与波长成良好的单调递增关系，因此可以用于单色光的波长测量。

目前商业化的分立BDJ波长探测器已经广泛使用，而相关信号处理电路则使用分立元件搭建，其缺点是电路复杂、体积大，尤其对于弱信号的探测灵敏度低、可靠性差。基于微电子技术的BDJ集成信号处理电路可提高弱信号的检测和处理时的灵敏度，同时大大缩小了电路的体积，使波长探测系统微型化、智能化成为可能。

发明内容

本发明将光波长检测技术与微电子集成技术相结合，设计了一种基于CMOS工艺的双PN结光电二极管传感单元的可数字化波长检测集成电路，可与光电传感单元BDJ单片集成，实现了光波长探测系统的微型化。该检测电路将两PN结的光电流模拟量经处理后转换成相应频率的方波信号，可直接输入单片机、计算机等处理器，无需通过ADC等数模转换单元再与处理器相连接，实现了波长探测的简单化、自动化和智能化。

本发明阐述的基于BDJ的可数字化波长检测集成电路，由光电流提取电路一1、光电流提取电路二2、电流支路选择电路3、电流输出放大电路4、电流电压转换电路5、电压比较电路一6、电压比较电路二7、SR锁存器8，共8个模块组成。

掩埋CMOS双PN结光电二极管包含2个不同深度位置的PN结，且两PN结共用一个N结，即由浅PN结二极管D1和深PN结二极管D2组成，D1与D2共阴极连接；其中，深PN结D2阳极接地，输出光电流I2，浅PN结D1阳极输出光电流I1，D1与D2阴极输出两个PN结的光电流之和I1+I2；

所述光电流提取电路一1输入端1a与浅PN结D1阳极相连，输出端1b与电流支路选择电路3的第一输入端31a相连；

光电流提取电路一1由PMOS管P0、P1、P2、P3和NMOS管N0组成；所述PMOS管P0源端接电源Vdd，栅漏短接，漏端接所述PMOS管P1源端，所述PMOS管P1栅漏短接，漏极与所述PMOS管P2源端相连，所述PMOS管P2栅极与所述PMOS管P3源极相连，所述PMOS管P2漏端连所述NMOS管N0漏极，所述PMOS管P3源极和漏极分别为该光电流提取电路一1的输入端1a和输出端1b，所述NMOS管N0源极接地，栅漏短接，栅极与所述PMOS管P3栅极连接；

所述光电流提取电路二2的输入端2a与D1和D2的阴极相连，光电流提取电路二2的输出端2b与电流支路选择电路3的第二输入端32a相连；