[发明专利]一种用于光电式烟雾探测器的信号采集输入级电路及各方法

说明书

本发明提供了一种用于光电式烟雾探测器的信号采集输入级电路及各方法，其满足弱光电流检测的需要，具有低噪声、低成本、低功耗的特点，降低对运放参数如漏电流的要求，有利于光电式烟雾探测器达到所需的高性能，其特征在于：其包括开关S_Ch1，所述开关S_Ch1的一端连接PD，另一端通过开关S_INV连接运算放大器的反向输入端C，还通过开关S_POS连接运算放大器的正向输入端K，还通过开关S_INT连接的一端；所述的另一端通过开关S_REF3连接VREF3，还通过开关S_REF2连接运算放大器的输出端E，端点B和端点D之间还连接有开关S_RST；所述运算放大器的正向输入端K连接VREF2，其输出端E通过开关S_ADC1连接模数转换ADC电路F，其反向输入端C与输出端E之间连接有开关S_BUF。

技术领域

本发明涉及烟雾探测器相关技术领域，具体涉及一种用于光电式烟雾探测器的信号采集输入级电路及各方法。

背景技术

随着经济的发展，人们需要高性能的烟雾探测器来保证生命财产的安全。这里的高性能指的是保持低功耗的同时还要实现低误报率，高一致性并针对黑烟和稀薄烟雾具备高灵敏度。传统的设计如果是黑烟进入迷宫后可能检测不到，原因是黑烟吸收了大部分的光强，产生的散射光较弱；如果是稀薄烟雾进入迷宫后也可能检测不到，原因是稀薄烟雾的烟雾颗粒比较少，产生的散射光也较弱；这两者产生的电流较小，都是典型的弱光电流检测应用，需要提高针对弱光检测的灵敏度。整个系统功耗中占比最大的是发光管LED的功耗，发光管LED的功耗与电流I_LED、电压V_LeD以及点亮时间t成正比；为了降低功耗，降低电流I_LED的办法虽然有助于降低电压V_LED，但也会大大降低发射光的功率，从而导致接收管在面对黑烟或者稀薄烟雾的情况时其接收功率更低，更难检测弱光电流；为了降低功耗，缩短点亮时间t更会减弱接收管的光电信号。

针对弱光电流检测，传统的电阻式跨导放大器电路要检测弱光电流就必须加大跨导电阻，但跨导电阻又会导致热噪声，整个放大电路的噪声取决于运放、跨导电阻以及电路各种噪声的均方根，大的跨导电阻噪声将会主宰总噪声，因此当信号强度低于整个放大电路的噪声底限时将检测不到信号；并且传统的电阻式跨导放大器电路要求LED的点亮时间t至少为mS级，如果减少点亮时间又需要更快的信号链采集速度，也不利于降低功耗。因此当前亟需设计一种信号采集输入级电路来用于光电式烟雾探测器，使其平衡系统采集速度、性能、成本以及功耗的需求。

发明内容

为了解决上述内容中提到的问题，本发明提供了一种用于光电式烟雾探测器的信号采集输入级电路及各方法，其满足弱光电流检测的需要，具有低噪声、低成本、低功耗的特点，不受跨导电阻热噪声的影响，降低对运算放大器参数如漏电流的要求，有利于光电式烟雾探测器达到所需的高性能。

其技术方案是这样的：

一种用于光电式烟雾探测器的信号采集输入级电路，其包括运算放大器，其特征在于：所述电路还包括九个开关，分别为：S_Ch1、S_ADC1、S_INT、S_RST、S_INV、S_POS、S_BUF、S_REF2和S_REF3；所述开关S_Ch1的一端经端点A连接接收管PD，另一端经端点B通过开关S_INV连接运算放大器的反向输入端C，上述另一端还经端点B通过开关S_POS连接运算放大器的正向输入端K，上述另一端还经端点B通过开关S_INT连接积分电容C_INT的一端；所述积分电容C_INT的另一端经端点D通过开关S_REF3连接参考电压VREF3，还经端点D通过开关S_REF2连接运算放大器的输出端E，端点B和端点D之间还连接有开关S_RST；所述运算放大器的正向输入端K连接参考电压VREF2，其输出端通过开关S_ADC1连接模数转换ADC电路F，其反向输入端C与输出端E之间连接有开关S_BUF。