模数转换装置、照度传感装置和具备照度传感装置的电子设备 |
|||||||
| 申请号 | CN201380019102.1 | 申请日 | 2013-03-28 | 公开(公告)号 | CN104247271B | 公开(公告)日 | 2017-02-22 |
| 申请人 | 夏普株式会社; | 发明人 | 佐藤秀树; 井上高广; | ||||
| 摘要 | 包括： 模数转换 电路 (ADC1、ADC2)；输出作为基准电荷量使用的基准 电流 Iref1、Iref2的基准电流源(11)；切换来自基准电流源(11)的基准电流Iref1的 开关 (SW21)；切换来自基准电流源关(SW21、SW22)的开关控制电路(12)。通过利用开关控制电路(12)控制开关(SW21、SW22)，按每模数转换期间的1/2的时间改换各模数转换电路(ADC1、ADC2)中使用的基准电流Iref1、Iref2。由此提供能够降低多个模数转换电路间的误差的模数转换装置。(11)的基准电流Iref2的开关(SW22)；和控制开 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种模数转换装置，其特征在于，包括： |
||||||
| 说明书全文 | 模数转换装置、照度传感装置和具备照度传感装置的电子设备 技术领域[0001] 本发明涉及模数转换装置、照度传感装置和具备照度传感装置的电子设备。 背景技术[0002] 在移动电话和数字照相机等的液晶面板中，为了与干扰的照度相应地控制液晶的背光源的发光量，期望装载照度传感装置。该照度传感装置历来为模拟型，但是被要求高的分辨率而普遍成为数字型。此外，照度传感装置被要求接近视见度(可见度)的分光特性。因此，在具备将来自光电二极管的输入电流进行数字转换来输出的模数转换电路的照度传感装置中，要求以简单的结构实现接近视见度的分光特性。 [0004] 作为这样的减去多个不同的分光特性的光电二极管的电流的方式，提案有日本特开2007-73591号公报(专利文献1)中记载的方式。通过利用电流反射镜电路减去来自该多个不同的分光特性的光电二极管的电流，实现接近视见度的分光特性。 [0005] 此外，作为利用彩色滤光片实现多个不同的分光特性、减去来自光电二极管的电流的方式，提案有日本特开2010-153484号公报(专利文献2)中记载的方式。利用电流反射镜电路减去来自该多个不同的分光特性的光电二极管的电流，进一步通过使用彩色滤光片，实现接近视见度的分光特性。 [0006] 此外，作为照度传感装置的检测方法，一般而言存在使用模数转换电路将传感器输出转换为数字值的方法。通过将传感器输出转换为数字值，容易通过CPU或个人计算机、利用软件进行处理。积分型的模数转换电路具有能够以简单的结构实现高精度的分辨率的特征。该积分型的模数转换电路适用于如照度传感装置那样低速但是要求高的分辨率(16位程度)的器件。 [0007] 在图13，作为第一现有例表示利用电流反射镜电路进行的减法运算方式的结构(日本特开2007-73591号公报(专利文献1)，日本特开2010-153484号公报(专利文献2))。在图13，PD1是具有红外区域的分光特性的光电二极管，PD2是具有可见～红外区域的分光特性的光电二极管，Q1、Q2是构成电流反射镜电路的晶体管。 [0008] 如图13所示，在该第一现有例中，令来自具有红外区域的分光特性的光电二极管PD1的输入电流为Iin1，令来自具有可见～红外区域的分光特性的光电二极管PD2的输入电流为Iin2。在上述第一现有例中，从输入电流Iin2减去与输入电流Iin1的电流量相应的电流，计算出电流量(Iin2-Iin1×a)，由此，能够实现接近视见度特性的分光特性。 [0009] 此外，在图14，作为第二现有例表示在使用模数转换电路ADC1、ADC2将传感器输出转换为数字值之后、减去数字值的结构。如图14所示，在该第二现有例中，令来自具有红外区域的分光特性的光电二极管PD1为输入电流Iin1，令来自具有可见～红外区域的分光特性的光电二极管PD2为输入电流Iin2。 [0010] 在上述第二现有例中，令利用模数转换电路ADC1对输入电流Iin2进行模数转换得到的结果为数字值ADCOUNT2，令利用模数转换电路ADC2对输入电流Iin1进行模数转换得到的结果为数字值ADCOUNT1，使数字值ADCOUNT1为a倍，再从数字值ADCOUNT2减去，由此，如以下所示那样，通过数字运算得到与上述第一现有例相同的结果。 [0011] ADCOUNT2-ADCOUNT1×a＝Iin2-Iin1×a [0012] 此外，在图15，作为第三现有例，表示使用一个模数转换电路ADC1，对来自具有红外区域的分光特性的光电二极管PD1的输入电流Iin1和来自具有可见～红外区域的分光特性的光电二极管PD2的输入电流Iin2进行数字值转换之后减去数字值的结构。在该图15所示的结构中，与上述第二现有例不同，不对输入电流Iin1和输入电流Iin2进行同时测定，而分成模数转换期间进行模数转换。通过在模数转换电路ADC1的输入中按每转换期间对输入电流Iin1和输入电流Iin2进行切换，能够以一个模数转换电路ADC1得到模数运算结果。 [0013] 现有技术文献 [0014] 专利文献 [0015] 专利文献1：日本特开2007-73591号公报 [0016] 专利文献2：日本特开2010-153484号公报 发明内容[0017] 发明所要解决的问题 [0018] 但是，在上述第一现有例的结构中，由于电流反射镜电路导致的误差大，存在不能得到正确的减法运算结果的问题。 [0019] 此外，在上述第二现有例的结构中，在两个模数转换电路ADC1、ADC2之间产生特性误差的情况下，最终的数字运算的减法运算结果的误差相对于模数转换电路ADC1、ADC2间的特性误差变大。 [0020] 例如，在a＝1、ADCOUNT1＝80、ADCOUNT2＝100的情况下，数字运算结果(ADCOUNT2-ADCOUNT1×a)为20，在模数转换电路ADC1、ADC2间产生特性误差，ADCOUNT2的计数值小10％输出的情况下，ADCOUNT2＝90，因此数字运算结果(ADCOUNT2-ADCOUNT1×a)为10，数字运算结果与没有特性误差的情况相比甚至小50％。 [0021] 特别是在上述第二现有例中红外成分多的光源的情况下，(ADCOUNT2-ADCOUNT1×a)的第一项和第二项的值为相近的值，数字运算结果中的特性误差的影响变得显著，不能得到高精度的测定结果。 [0022] 此外，在上述第二现有例的结构中，在使用多个模数转换电路的情况下也一样，存在模数转换电路间的特性误差使最终的数字运算结果中产生误差的问题。 [0023] 此外，在第三现有例的结构中，与第二现有例的情况不同，不存在模数转换电路间的特性误差，但是不能在相同时间对输入电流Iin1和输入电流Iin2进行测定，因此产生相对于照度的时间变化的误差。 [0024] 因此，本发明的课题在于提供能够降低多个模数转换电路间的误差的模数转换装置。 [0025] 此外，本发明的第二课题在于提供能够通过使用上述模数转换装置进行高精度的照度测定的照度传感装置。 [0026] 此外，本发明的第三课题在于提供能够通过使用上述照度传感装置高精度地控制背光源的亮度的电子设备。 [0027] 用于解决问题的技术手段 [0028] 为了解决上述问题，本发明的模数转换装置包括： [0029] 多个模数转换电路；和 [0030] 基准电荷量改换部，其在模数转换期间中改换在上述多个模数转换电路的各个模数转换电路中使用的基准电荷量。 [0031] 根据上述结构，利用基准电荷量改换部在模数转换期间中改换在多个模数转换电路中的各个模数转换电路中使用的基准电荷量，由此，即使在各模数转换电路中使用的基准电荷量中产生不均，也能够通过均等地设置改换在各模数转换电路中使用的基准电荷量的期间，使得多个模数转换电路中的各个模数转换电路中使用的基准电荷量被平均化，降低模数转换电路间的基准电荷量导致的特性误差。此外，因为多个模数转换电路同时地测定，所以不产生相对于时间变化的误差。 [0032] 此外，在一个实施方式的模数转换装置中， [0033] 具有n(n为2以上的整数)个上述模数转换电路，并且， [0034] 包括基准电流源，其对上述n个模数转换电路的各个模数转换电路输出作为上述基准电荷量使用的n个基准电流， [0035] 上述基准电荷量改换部按每上述模数转换期间的1/n的时间改换在上述n个模数转换电路中使用的上述基准电流，由此，上述n个模数转换电路中的各个模数转换电路分时地使用上述n个基准电流。 [0036] 根据上述实施方式，利用基准电荷量改换部、按每模数转换期间的1/n的时间改换在各模数转换电路中使用的基准电流，由此n个模数转换电路中的各个模数转换电路分时地使用n个基准电流，因此，即使在各模数转换电路中使用的基准电流间产生不均，在各个模数转换电路中使用的基准电流值也被平均化，能够消除模数转换电路间的基准电流导致的特性误差。 [0037] 此外，在一个实施方式的模数转换装置中， [0038] 具有n(n为2以上的整数)个上述模数转换电路，并且 [0039] 包括对上述n个模数转换电路中的各个模数转换电路设置作为上述基准电荷量使用的n个基准电容元件， [0040] 上述基准电荷量改换部按每上述模数转换期间的1/n的时间改换在上述n个模数转换电路中使用的上述基准电容元件，由此，上述n个模数转换电路中的各个模数转换电路分时地使用上述n个基准电容元件。 [0041] 根据上述实施方式，利用基准电荷量改换部，按每模数转换期间的1/n的时间改换在各模数转换电路中使用的基准电容元件，由此n个模数转换电路中的各个模数转换电路分时地使用n个基准电容元件，因此，即使在基准电容元件间产生电容值不均，在各个模数转换电路中使用的基准电容元件的电容值也被平均化，能够消除模数转换电路间的基准电容元件导致的特性误差。 [0042] 此外，在一个实施方式的模数转换装置中， [0043] 上述模数转换电路包括： [0044] 充电电路，其具有蓄积与输入到上述模数转换电路中的输入电流相应的电荷的电容元件； [0045] 对蓄积于上述充电电路的上述电容元件的上述电荷进行放电的放电电路； [0047] 对上述充电电路的输出电压与从上述基准电压源输出的基准电压进行比较的比较器； [0049] 控制电路，其控制上述放电电路，并且基于上述比较器的输出对上述放电电路的放电次数进行计数，输出与该放电次数相应的数字值。 [0050] 根据上述实施方式，能够通过使用上述结构的积分型的模数转换电路，按每模数转换期间的1/n的时间改换在各模数转换电路中使用的基准电荷量，在各模数转换电路，按每模数转换期间的1/n的时间使用各基准电荷量(n个)，进行高精度的模数转换。 [0051] 此外，在本发明的照度传感装置，包括： [0052] 上述模数转换装置； [0053] 具有红外区域的分光特性的第一光电二极管；和 [0054] 具有可见～红外区域的分光特性的第二光电二极管， [0055] 上述模数转换装置具有两个模数转换电路，并且 [0056] 来自上述第一光电二极管的输入电流被输入到上述两个模数转换电路中的一个模数转换电路， [0057] 来自上述第二光电二极管的输入电流被输入到上述两个模数转换电路中的另一个模数转换电路。 [0058] 根据上述结构，能够通过将利用一个模数转换电路对第一光电二极管的输入电流进行转换而得到的数字值，从利用另一个模数转换电路对第二光电二极管的输入电流进行转换而得到的数字值中减去，得到接近视见度特性的分光特性，能够进行高精度的照度测定，其中，该第一光电二极管具有红外区域的分光特性，该第二光电二极管具有可见～红外区域的分光特性。 [0059] 此外，在本发明的照度传感装置，包括： [0060] 上述模数转换装置； [0061] 具有使红色区域的光透射的滤光片的第一光电二极管； [0062] 具有使绿色区域的光透射的滤光片的第二光电二极管； [0063] 具有使蓝色区域的光透射的滤光片的第三光电二极管；和 [0064] 具有可见～红外区域的分光特性的第四光电二极管， [0065] 上述模数转换装置具有第一模数转换电路、第二模数转换电路、第三模数转换电路和第四模数转换电路这四个模数转换电路，并且 [0066] 来自上述第一光电二极管的输入电流被输入到上述第一模数转换电路，[0067] 来自上述第二光电二极管的输入电流被输入到上述第二模数转换电路，[0068] 来自上述第三光电二极管的输入电流被输入到上述第三模数转换电路，[0069] 来自上述第四光电二极管的输入电流被输入到上述第四模数转换电路。 [0070] 根据上述结构，利用第一模数转换电路对使红色区域的光透射的滤光片的第一光电二极管的输入电流进行模数转换，利用第二模数转换电路对使绿色区域的光透射的滤光片的第二光电二极管的输入电流进行模数转换，利用第三模数转换电路对使蓝色区域的光透射的滤光片的第三光电二极管的输入电流进行模数转换，利用第四模数转换电路对具有可见～红外区域的分光特性的第四光电二极管的输入电流进行模数转换。能够根据这样得到的数字值得到接近视见度的分光特性，能够进行高精度的照度测定。 [0071] 此外，在本发明的电子设备中，特征在于，包括： [0072] 显示画面的液晶面板； [0073] 照射上述液晶面板的背光源； [0074] 控制上述背光源的亮度的背光源控制部；和 [0075] 上述照度传感装置， [0077] 根据上述结构，能够通过使用能够进行高精度的照度测定的照度传感装置对显示部的背光源的上述亮度进行高精度的控制。 [0078] 发明的效果 [0079] 从以上说明可知，根据本发明，能够实现能够降低多个模数转换电路间的误差的模数转换装置。 [0080] 此外，根据本发明，能够实现能够进行高精度的照度测定的照度传感装置。 [0082] 图1是本发明的第一实施方式的模数转换装置的结构图。 [0083] 图2是表示上述模数转换装置中使用的积分型模数转换电路的一个例子的结构图。 [0084] 图3是表示上述积分型模数转换电路的动作波形的图。 [0085] 图4是使用本发明的第二实施方式的模数转换装置的照度传感装置的结构图。 [0086] 图5是表示上述照度传感装置的光电二极管的分光特性的图。 [0087] 图6是使用基准电容元件的模数转换装置的结构图。 [0088] 图7是使用本发明的第三实施方式的基准电容元件的模数转换装置的结构图。 [0089] 图8是表示上述模数转换装置中使用的积分型模数转换电路的一个例子的结构图。 [0090] 图9是使用本发明的第四实施方式的模数转换装置的照度传感装置的结构图。 [0091] 图10是使用本发明的第五实施方式的模数转换装置的照度传感装置的结构图。 [0092] 图11是使用本发明的第六实施方式的模数转换装置的照度传感装置的结构图。 [0093] 图12是作为本发明的第七实施方式的电子设备的一个例子的液晶显示装置的框图。 [0094] 图13是表示第一现有例的利用电流反射镜电路进行的减法运算方式的结构的图。 [0095] 图14是表示第二现有例的使用模数转换电路将传感器输出转换为数字值之后减去数字值的结构的主要部分的图。 [0096] 图15是表示第三现有例的使用一个模数转换电路将传感器输出转换为数字值之后减去数字值的结构的主要部分的图。 具体实施方式[0097] 以下，通过图示的实施方式对本发明的上述模数转换装置、照度传感装置和具备照度传感装置的电子设备进行详细说明。 [0098] [第一实施方式] [0099] 图1表示本发明的第一实施方式的模数转换装置的结构图。 [0100] 如图1所示，该第一实施方式的模数转换装置包括：两个模数转换电路ADC1、ADC2；形成两个基准电流Iref1、Iref2的基准电流源11；对来自基准电流源11的基准电流Iref1进行切换的开关SW21；对来自基准电流源11的基准电流Iref2进行切换的开关SW22；和控制开关SW21、SW22的开关控制电路12。 [0101] 由上述开关SW21、SW22和开关控制电路12构成基准电荷量改换部。 [0102] 上述模数转换装置具有在模数转换电路ADC1、ADC2间改换在模数转换期间中各自使用的基准电流的功能。即，两个模数转换电路ADC1、ADC2各自分时地使用两个基准电流Iref1、Iref2。 [0103] 在上述模数转换装置中，利用开关控制电路12在模数转换期间中如以下那样切换开关SW21和开关SW22。 [0104] 在第一期间，将开关SW21切换为(1)，将开关SW22切换为(2)，由此，令第一模数转换电路ADC1中使用的基准电流I1为Iref1，令第二模数转换电路ADC2中使用的基准电流I2为Iref2。 [0105] 接着，在第二期间，将开关SW21切换为(2)，将开关SW22切换为(1)，由此，令第一模数转换电路ADC1中使用的基准电流I1为Iref2，令第二模数转换电路ADC2中使用的基准电流I2为Iref1。 [0106] 由此，即使在基准电流Iref1、Iref2间产生电流值不均的情况下，也能够降低两个模数转换电路ADC1、ADC2间的基准电流导致的特性误差。 [0107] 根据上述模数转换装置，在按每模数转换期间的1/2的时间改换在两个模数转换电路ADC1、ADC2使用的基准电流，按每模数转换期间的1/2的时间使用基准电流Iref1、Iref2的情况下，即在模数转换期间内，均等地设定第一期间和第二期间的情况下，两个模数转换电路中使用的基准电流值被平均，能够消除模数转换电路间的基准电流导致的特性误差。 [0108] 此外，明显可知：即使在使用多个模数转换电路(n个)和由基准电流源形成的多个基准电流(n个)的情况下，也能够通过按每模数转换期间的1/n的时间改换在各转换电路使用的基准电流，在各模数转换电路按每模数转换期间的1/n的时间使用各基准电流(n个)，使得基准电流值被平均，消除模数转换电路间的基准电流导致的特性误差。 [0109] 图2是表示上述模数转换装置中使用的积分型模数转换电路的一个例子的结构图。 [0110] 如图2所示，该模数转换电路是将输入电流Iin的电流量进行数字转换而输出的电路，包括：充电电路13；对蓄积在充电电路13中的电荷进行放电的放电电路14；对充电电路13的输出电压与基准电压Vref1进行比较的比较电路15；和控制放电电路14的控制电路18。 上述控制电路18对放电电路14的开关SW2输出充电(charge)信号。 [0111] 上述充电电路13具有：非反转输入端子接地(0V)的差动放大器AMP1；和连接在该差动放大器AMP1的反转输入端子与输出端子之间的电容元件C1，在电容元件C1蓄积与输入电流Iin相应的电荷。 [0112] 此外，放电电路14具有：一端与电源电压Vdd连接的基准电流源I101；和连接在该基准电流源I101的另一端与充电电路13的差动放大器AMP1的非反转输入端子之间的开关SW2。 [0113] 此外，比较电路15具有：非反转输入端子与充电电路13的差动放大器AMP1的输出端子连接的比较器CMP1；正极与比较器CMP1的反转输入端子连接，负极接地的基准电压源E3；和一端与充电电路13的差动放大器AMP1的输出端子连接，另一端与基准电压源E3的正极连接的开关SW1。该开关SW1通过未图示的控制信号被导通断开。 [0114] 此外，控制电路18具有：被输入来自比较电路15的比较信号的D-触发器16；和基于从D-触发器16输出的充电信号，输出与充电电路13的放电次数相应的数字值的计数电路17。上述D-触发器16被输入clk信号(未图示)。 [0115] 首先，由于开关SW1闭合，充电电路13的输出电压Vsig被充电到基准电压Vref1。之后，在模数转换期间t_conv期间，开关SW1断开，由此输入电流Iin被充电到充电电路13的电容元件C1，如以下那样被进行模数转换。 [0116] 首先，在开关SW1断开的状态下闭合放电电路14的开关SW2，从充电电路13的电容元件C1释放一定的电荷(I1×t_clk)(预充电动作)。 [0117] 接着，当断开放电电路14的开关SW2时，充电电路13通过输入电流Iin被充电，当充电电路13的输出电压Vsig超过基准电压Vref1时，比较电路15的比较信号成为高电平。 [0118] 之后，当比较电路15的比较信号成为高电平时，D-触发器16的充电信号延迟而成为高电平。 [0119] 接着，再次断开放电电路14的开关SW2，通过放电电路14，从充电电路13的电容元件C1释放一定的电荷(I1×t_clk)。 [0120] 接着，当充电电路13的输出电压Vsig成为基准电压Vref1以下时，比较电路15的比较信号成为低电平，D-触发器16的充电信号延迟而成为低电平。 [0121] 这样，重复进行放电电路14的开关SW2的开闭来进行充放电，利用计数电路17对规定的模数转换期间的充电信号成为高电平的次数(相当于放电时间)进行计数，由此，从计数电路17数字输出与输入电流Iin被输入到电容元件C 1后的电荷量相应的值。 [0122] 图3表示图2所示的模数转换电路的动作波形。 [0123] 该模数转换电路进行工作，以使得输入电流Iin被充电至充电电路13后的电容元件C1的电荷量与由放电电路14放电了的电荷量(I1×t_clk×count)相等，因此，[0124] 充电电荷量＝Iin×t_conv [0125] 放电电荷量＝I1×t_clk×count。 [0126] 而且，因为充电电荷量＝放电电荷量，所以计数数count表示为： [0127] count＝(Iin t_conv)/(I1×t_clk) [0128] t_clk：时钟周期 [0129] t_conv：模数转换期间 [0130] count：对放电时间进行计数而得到的值 [0131] I1：基准电流值。 [0132] 最小分辨率由(I1×t_clk)决定。 [0133] 此处，当以模数转换期间t_conv＝t_clk×2n(n为分辨率)的期间充电的方式设定时， [0134] count＝Iin/I1×2n。 [0135] 例如，在分辨率n＝16位的情况下，计数数count在0～65535的范围内输出与输入电流Iin相应的值。 [0136] 模数转换装置通过具备这样的积分型模数转换电路，每个进行广的动态范围和高的分辨率的模数转换。 [0137] [第二实施方式] [0138] 图4表示使用本发明的第二实施方式的模数转换装置的照度传感装置的结构图。该第二实施方式的模数转换装置除第一、第二光电二极管PD1、PD2以外采用与第一实施方式的模数转换装置相同的结构，对相同结构部分标注相同的参照号码。 [0139] 在上述第一实施方式的图1所示的结构的模数转换装置中，如图4所示，在模数转换电路ADC1、ADC2中分别输入来自具有红外区域的分光特性的第一光电二极管PD1的输入电流Iin1和来自具有可见～红外区域的分光特性的第二光电二极管PD2的输入电流Iin2。 [0140] 图5表示光电二极管PD1、PD2的分光特性的例子。 [0141] 在上述照度传感装置中，令利用第一模数转换电路ADC1对输入电流Iin1进行模数转换而得到的结果为数字值ADCOUNT1，令利用第二模数转换电路ADC2对输入电流Iin2进行模数转换而得到的结果为数字值ADCOUNT2。 [0142] 在上述照度传感装置，将数字值ADCOUNT1乘以α倍并从数字值ADCOUNT2减去而得到的数字运算结果表示为： [0143] ADCOUNT2-ADCOUNT1×α [0144] 能够实现接近视见度特性的分光特性。此处，α根据光电二极管PD1的分光特性设定任意的值。 [0145] 根据上述第二实施方式的照度传感装置，能够通过消除作为模数转换电路ADC1、ADC2间的特性误差的主要原因之一的基准电荷量(基准电流)导致的特性误差，来降低运算结果的误差，因此能够实现高精度的照度测定。 [0146] [第三实施方式] [0147] 此外，作为向模数转换电路供给基准电荷量的方法，除了上述第一实施方式的供给基准电流的方法以外还存在使用基准电容元件的方法。 [0148] 首先，在说明本发明的第三实施方式的模数转换装置之前，对图6所示的使用基准电容元件的模数转换装置的基本结构进行说明。另外，该图6所示的模数转换装置并不是本发明。 [0149] 图6所示的模数转换装置包括：两个直流电压源E1、E2；对来自直流电压源E1的基准电压Vref1与接地(0V)进行切换的开关SW90；对来自直流电压源E2的基准电压Vref2与0V进行切换的开关SW91；一端与开关SW90的输出端子连接的基准电容元件C21；一端与开关SW91的输出端子连接的基准电容元件C22；开关SW92，其一个端子与基准电容元件C21的另一端连接，另一端接地(0V)；一个端子与基准电容元件C21的另一端连接的开关SW93；开关SW94，其一个端子与基准电容元件C22的另一端连接，另一端接地(0V)；一个端子与基准电容元件C21的另一端连接的开关SW95；与开关SW93的另一个端子连接的模数转换电路ADC1；与开关SW95的另一个端子连接的模数转换电路ADC2；和控制开关SW90～SW95的开关控制电路32。 [0150] 由上述开关SW90～SW95和开关控制电路32构成基准电荷量改换部。 [0151] 在上述模数转换装置中，基准电容元件C21、C22与模数转换电路ADC1、ADC2内的施加反馈的差动放大器(未图示)的输入端子中的一个输入端子连结，与该差动放大器的另一个输入端子(0V)虚拟短路(virtual short)。 [0152] 在上述模数转换装置中，当利用开关控制电路32将开关SW90切换为(2)、闭合开关SW92、断开开关SW93时，成为基准电容元件C21未蓄积电荷的状态(状态1)。当从该状态将开关SW90切换为(1)、断开开关SW92、闭合开关SW93时，在基准电容元件C21蓄积C21×Vref1的电荷，因此，C21×Vref1的正电荷被供给至第一模数转换电路ADC1(状态2)。通过利用开关控制电路32重复该状态1和状态2，C21×Vref1的整数倍的电荷量被供给至第一模数转换电路ADC1。 [0153] 同样，当利用开关控制电路32将开关SW91切换为(2)、闭合开关SW94、断开开关SW95时，成为基准电容元件C22未蓄积电荷的状态(状态3)。当从该状态将开关SW91切换为(1)、断开开关SW94、闭合开关SW95时，在基准电容元件C22蓄积C22×Vref2的电荷，因此，C22×Vref2的正电荷被供给至第二模数转换电路ADC2(状态4)。通过利用开关控制电路32重复该状态3和状态4，C22×Vref2的整数倍的电荷量被供给至第二模数转换电路ADC2。 [0154] 接着，在图7表示使用本发明的第三实施方式的基准电容元件的模数转换装置的结构。该第三实施方式的模数转换装置除开关SW96～SW99和开关控制电路42以外采用与图6所示的模数转换装置相同的结构。 [0155] 如图7所示，该第三实施方式的模数转换装置包括：两个直流电压源E41、E42；对来自直流电压源E41的基准电压Vref1与接地(0V)进行切换的开关SW90；对来自直流电压源E42的基准电压Vref2与0V进行切换的开关SW91；一端与开关SW90的输出端子连接的开关SW96；一端与开关SW96的输出端子(1)连接的基准电容元件C21；输入端子与开关SW91的输出端子连接的开关SW97；一端与开关SW97的输出端子(2)连接的基准电容元件C22；输入端子(1)与基准电容元件C21的另一端连接的开关SW98；输入端子(2)与基准电容元件C22的另一端连接的开关SW99；开关SW92，其一端与开关SW98的输出端子连接，另一端接地(0V)；一个端子与开关SW98的输出端子连接的开关SW93；开关SW94，其一端与开关SW99的输出端子连接，另一端接地(0V)；一端与开关SW98的输出端子连接的开关SW95；与开关SW93的另一个端子连接的模数转换电路ADC1；与开关SW95的另一个端子连接的模数转换电路ADC2；和控制开关SW90～SW99的开关控制电路42。 [0156] 此外，连接开关SW96的输出端子(1)与开关SW97的输出端子(1)，连接开关SW96的输出端子(2)与开关SW97的输出端子(2)。此外，连接开关SW98的输入端子(1)与开关SW99的输入端子(1)，连接开关SW98的输入端子(2)与开关SW99的输入端子(2)。 [0157] 由上述开关SW90～SW99和开关控制电路42构成基准电荷量改换部。 [0158] 在上述模数转换装置，模数转换期间中的开关SW90～SW95由开关控制电路42控制，进行与第三实施方式的模数转换装置同样的动作。 [0159] 上述模数转换装置具有在模数转换期间中、在模数转换电路ADC1、ADC2间改换各个模数转换电路ADC1、ADC2中使用的基准电容元件的功能。即，两个模数转换电路ADC1、ADC2各自分时地使用两个基准电容元件C21、C22。 [0160] 在上述模数转换装置，利用开关控制电路42，在模数转换期间中如以下说明的那样切换开关SW96～SW99。 [0161] 在第一期间，将开关SW96切换为(1)，将SW97切换为(2)，将SW98切换为(1)，将SW99切换为(2)，由此令第一模数转换电路ADC1中使用的基准电容元件为C21，令第二模数转换电路ADC2中使用的基准电容元件为C22。 [0162] 接着，在第二期间，将开关SW96切换为(2)、将SW97切换为(1)、将SW98切换为(2)、将SW99切换为(1)，由此令第一模数转换电路ADC1中使用的基准电容元件为C22，令第二模数转换电路ADC2中使用的基准电容元件为C21。 [0163] 由此，即使在基准电容元件C21、C22间产生电容值不均，也能够降低两个模数转换电路ADC1、ADC2间的基准电容导致的特性误差。 [0164] 在按每模数转换期间的1/2的时间改换两个模数转换电路ADC1、ADC2中使用的基准电容元件C21、C22、在每模数转换期间的1/2的时间使用基准电容元件C21、C22的情况下，即在模数转换期间内将第一期间和第二期间设为均等的情况下，两个模数转换电路ADC1、ADC2中使用的基准电容值被平均，能够消除模数转换电路ADC1、ADC2间的基准电容导致的特性误差。 [0165] 此外，明显可知：即使在使用多个模数转换电路(n个)和多个基准电容元件(n个)的情况下，也能够通过按每模数转换期间的1/n的时间改换在各转换电路使用的基准电容元件，在各模数转换电路按每模数转换期间的1/n的时间使用各基准电容元件(n个)，使得基准电流值被平均，消除模数转换电路间的基准电流导致的特性误差。 [0166] 接着，图8是表示本发明的第三实施方式的模数转换装置中使用的积分型模数转换电路的一个例子的结构图。该模数转换电路除放电电连接SW控制电路以外采用与图2所示的模数转换电路相同的结构，对相同结构部分标注相同的参照号码。 [0167] 如图8所示，该模数转换电路是将输入电流Iin的电流量进行数字转换而输出的电路，包括：充电电路13；对蓄积在充电电路13的电荷进行放电的放电电路33；对充电电路13的输出电压与基准电压Vref1进行比较的比较电路15；和控制放电电路33的控制电路35。 [0168] 上述放电电路33具有：开关SW4，其在一个输入端子与基准电压源E4连接，在另一个输入端子接地(0V)；一端与该开关SW4连接的基准电容元件C2；开关SW2，其一端与基准电容元件C2的另一端连接，另一端与充电电路13的差动放大器AMP1的非反转输入端子连接；和开关SW3，其一端与基准电容元件C2的另一端连接，另一端接地(0V)。 [0169] 此外，控制电路35具有：D-触发器16，其被输入来自比较电路15的比较信号；计数电路17，其基于从D-触发器16输出的充电信号来输出与充电电路13的放电次数相应的数字值；和根据从控制电路18输出的充电信号来控制开关SW2～SW4的SW控制电路34。上述D-触发器16被输入clk信号(未图示)。 [0170] 在使用该基准电容元件C2的情况下，通过放电电路33，从充电电路13的电容元件C1释放一定的电荷(C2×Vref2×t_clk)(预充电动作)。 [0171] 因为进行工作，以使得输入电流Iin被充电至充电电路13后的电容元件C1的电荷量与由放电电路33放电了的电荷量(C2×I1×t_clk×count)相等，所以， [0172] 充电电荷量＝Iin×t_conv [0173] 放电电荷量＝C2×Vref2t_clk×count， [0174] 因为充电电荷量＝放电电荷量，所以计数数count表示为： [0175] count＝(Iin×t_conv)/(C2×Vref2×t_clk) [0176] t_clk：时钟周期 [0177] t_conv：模数转换期间 [0178] count：对放电时间进行计数而得到的值 [0179] C2：基准电容值 [0180] Vref2：基准电压值。 [0181] 最小分辨率由(C2×Vref2×t_clk)决定。 [0182] 通过将图8所示的积分型模数转换电路应用于模数转换装置中，能够进行积分型模数转换电路所具备的广的动态范围和高的分辨率的模数转换。 [0183] 此外，由于是积分型模数转换电路，所以按每模数转换期间的1/n的时间改换在各模数转换电路使用的基准电荷量(基准电容)，在各模数转换电路，能够将n个各基准电荷量(基准电容)按每模数转换期间的1/n的时间使用，进行高精度的模数转换。 [0184] [第四实施方式] [0185] 图9表示使用本发明的第四实施方式的模数转换装置的照度传感装置的结构图。该第四实施方式的照度传感装置中使用的模数转换装置除第一、第二光电二极管PD1、PD2以外采用与第三实施方式的模数转换装置相同的结构，对相同结构部分标注相同的参照号码。 [0186] 该第四实施方式的照度传感装置在上述第三实施方式的图7所示的模数转换装置中、如图9所示那样对使用两个基准电荷量(基准电容)的两个模数转换电路ADC1、ADC2分别输入来自具有红外区域的分光特性的第一光电二极管PD1的输入电流Iin1和来自具有可见～红外区域的分光特性的第二光电二极管PD2的输入电流Iin2。 [0187] 上述光电二极管PD1、PD2的分光特性与图5所示的分光特性相同。 [0188] 在上述照度传感装置中，令利用第一模数转换电路ADC1对输入电流Iin1进行模数转换而得到的结果为数字值ADCOUNT1，令利用第二模数转换电路ADC2对输入电流Iin2进行模数转换而得到的结果为数字值ADCOUNT2。 [0189] 在上述照度传感装置，将数字值ADCOUNT1乘以α倍并从数字值ADCOUNT2减去而得到的数字运算结果表示为： [0190] ADCOUNT2-ADCOUNT1×α [0191] 能够实现接近视见度特性的分光特性。此处，α根据光电二极管PD1的分光特性设定任意的值。 [0192] 根据上述第四实施方式的照度传感装置，能够通过消除作为模数转换电路间的特性误差的主要原因之一的基准电荷量(基准电容)导致的特性误差，来降低运算结果的误差，因此能够实现高精度的照度测定。 [0193] [第五实施方式] [0194] 图10表示使用本发明的第五实施方式的模数转换装置的彩色照度传感装置的结构图。 [0195] 如图10所示，该第五实施方式的彩色照度传感装置包括：四个模数转换电路ADC1～ADC4；形成四个基准电流Iref1～Iref4的基准电流源61；切换来自基准电流源61的基准电流Iref1的开关SW41；切换来自基准电流源61的基准电流Iref2的开关SW42；切换来自基准电流源61的基准电流Iref3的开关SW43；切换来自基准电流源61的基准电流Iref4的开关SW44；和控制开关SW41～开关SW44的开关控制电路62。 [0196] 此外，上述彩色照度传感装置包括：使红色区域的光透射的红色滤光片F1；使绿色区域的光透射的绿色滤光片F2；使蓝色区域的光透射的蓝色滤光片F3。 [0197] 由上述开关SW41～开关SW44和开关控制电路62构成基准电荷量改换部。 [0198] 如图10所示，上述彩色照度传感装置向使用四个基准电荷量(基准电流)的四个第一～第四模数转换电路ADC1～ADC4分别输入第一～第三光电二极管PD1、PD2、PD3的输入电流Iin1、Iin2、Iin3和具有可见～红外区域的分光特性的第四光电二极管PD4的输入电流Iin4。 [0199] 上述彩色照度传感装置与使用两个模数转换电路的第二实施方式的模数转换装置的情况相同，按每模数转换期间的1/4的时间分割成第一期间～第四期间在模数转换期间中利用开关控制电路62如以下那样切换开关SW41、SW42、SW443、SW44。 [0200] 在第一期间，将开关SW41切换为(1)，将SW42切换为(2)，将SW43切换为(3)，将SW44切换为(4)。 [0201] 接着，在第二期间，将开关SW41切换为(2)，将SW42切换为(3)，将SW43切换为(4)，将SW44切换为(1)。 [0202] 接着，在第三期间，将开关SW41切换为(3)，将SW42切换为(4)，将SW43切换为(1)，将SW44切换为(2)。 [0203] 接着，在第四期间，将开关SW41切换为(4)，将SW42切换为(1)，将SW43切换为(2)，将SW44切换为(3)。 [0204] 这样，上述模数转换电路ADC1(第一模数转换电路)按模数转换期间的每1/4的时间依次被输入基准电流Iref1～Iref4。此外，上述模数转换电路ADC2(第二模数转换电路)按每模数转换期间的1/4的时间依次被输入基准电流Iref2、Iref3、Iref4、Iref1。此外，上述模数转换电路ADC3(第三模数转换电路)按每模数转换期间的1/4的时间依次被输入基准电流Iref3、Iref4、Iref1、Iref2。此外，上述模数转换电路ADC4(第四模数转换电路)按每模数转换期间的1/4的时间依次被输入基准电流Iref4、Iref1、Iref2、Iref3。 [0205] 由此，按每模数转换期间的1/4的时间、在各模数转换电路ADC1～ADC4中使用的基准电流Iref1～Iref4被改换，模数转换期间中的四个基准电流值被平均，能够消除模数转换电路ADC1～ADC4间的基准电流导致的特性误差。 [0206] 根据上述彩色照度传感装置，对作为利用各模数转换电路ADC1～ADC4进行转换而得到的结果的数字值ADCOUNT1～ADCOUNT4进行以下的数字运算。 [0207] ADCOUNT1×α+ADCOUNT2×β+ADCOUNT3×γ-ADCOUNT4×ε [0208] 通过上述数字运算，能够实现接近视见度特性的分光特性。此处，α、β、γ、ε根据光电二极管PD1、PD2、PD3、PD4的分光特性设定任意的值。 [0209] [第六实施方式] [0210] 图11表示使用本发明的第六实施方式的模数转换装置的彩色照度传感装置的结构图。 [0211] 如图11所示，该第六实施方式的彩色照度传感装置包括：四个直流电压源E71～E74；切换来自直流电压源E71的基准电压Vref1与接地(0V)的开关SW101；切换来自直流电压源E72的基准电压Vref2与0V的开关SW102；切换来自直流电压源E73的基准电压Vref3与0V的开关SW103；切换来自直流电压源E74的基准电压Vref4与0V的开关SW104；输入端子与开关SW101的输出端子连接的开关SW105；一端与开关SW105的输出端子(1)连接的基准电容元件C41；输入端子与开关SW102的输出端子连接的开关SW106；一端与开关SW106的输出端子(2)连接的基准电容元件C42；输入端子与开关SW103的输出端子连接的开关SW107；一端与开关SW107的输出端子(3)连接的基准电容元件C43；输入端子与开关SW104的输出端子连接的开关SW108；一端与开关SW108的输出端子(4)连接的基准电容元件C44；输入端子(1)与基准电容元件C41的另一端连接的开关SW109；输入端子(2)与基准电容元件C42的另一端连接的开关SW110；输入端子(3)与基准电容元件C43的另一端连接的开关SW111；输入端子(4)与基准电容元件C44的另一端连接的开关SW112；开关SW113，其一端与开关SW109的输出端子连接，另一端接地(0V)；一端与开关SW110的输出端子连接的开关SW117；开关SW114，其一端与开关SW110的输出端子连接，另一端接地(0V)；一端与开关SW110的输出端子连接的开关SW118；开关SW115，其一端与开关SW111的输出端子连接，另一端接地(0V)；一端与开关SW111的输出端子连接的开关SW119；开关SW116，其一端与开关SW112的输出端子连接，另一端接地(0V)；一端与开关SW112的输出端子连接的开关SW120；与开关SW117的另一个端子连接的第一模数转换电路ADC1；与开关SW118的另一个端子连接的第二模数转换电路ADC2；与开关SW119的另一个端子连接的第三模数转换电路ADC3；与开关SW120的另一个端子连接的第四模数转换电路ADC4；和控制开关SW101～开关SW120的开关控制电路72。 [0212] 此外，将开关SW105～SW108的输出端子(1)相互连接，将开关SW105～SW108的输出端子(2)相互连接，将开关SW105～SW108的输出端子(3)相互连接，将开关SW105～SW108的输出端子(4)相互连接。此外，将开关SW109～SW112的输入端子(1)相互连接，将开关SW109～SW112的输入端子(2)相互连接，将开关SW109～SW112的输入端子(3)相互连接，将开关SW109～SW112的输入端子(4)相互连接。 [0213] 由上述开关SW101～SW120和开关控制电路72构成基准电流改换部。 [0214] 在上述彩色照度传感装置，模数转换期间中的开关SW101～SW104、SW113～SW120通过开关控制电路72被控制，进行与第三实施方式的模数转换装置同样的动作。 [0215] 在图11，上述彩色照度传感装置与使用两个模数转换电路的情况相同，按模数转换期间的每1/4的时间分割成第一期间～第四期间，在模数转换期间中通过开关控制电路72如以下说明的那样切换SW105、SW106、SW107、SW108、SW109、SW110、SW111、SW112。 [0216] 在第一期间，将开关SW105切换为(1)，将SW106切换为(2)，将SW107切换为(3)，将SW108切换为(4)，将SW109切换为(1)，将SW110切换为(2)，将SW111切换为(3)，将SW112切换为(4)。 [0217] 在第二期间，将开关SW105切换为(2)，将SW106切换为(3)，将SW107切换为(4)，将SW108切换为(1)，将SW109切换为(2)，将SW110切换为(3)，将SW111切换为(4)，将SW112切换为(1)。 [0218] 在第三期间，将开关SW105切换为(3)，将SW106切换为(4)，将SW107切换为(1)，将SW108切换为(2)，将SW109切换为(3)，将SW110切换为(4)，将SW111切换为(1)，将SW112切换为(2)。 [0219] 在第四期间，将开关SW105切换为(4)，将SW106切换为(1)，将SW107切换为(2)，将SW108切换为(3)，将SW109切换为(4)，将SW110切换为(1)，将SW111切换为(2)，将SW112切换为(3)。 [0220] 由此，按每模数转换期间的1/4的时间改换各模数转换电路ADC1～ADC4中使用的基准电容元件C41～C44，模数转换期间中的四个基准电容值被平均，能够消除模数转换电路ADC1～ADC4间的基准电容元件C41～C44导致的特性误差。 [0221] 根据上述第六实施方式的彩色照度传感装置，能够通过消除作为模数转换电路ADC1～ADC4间的特性误差的主要原因之一的基准电荷量(基准电容)导致的特性误差，来降低运算结果的误差，因此能够实现高精度的照度测定。 [0222] [第七实施方式] [0223] 图12表示作为本发明的第七上的电子设备的一个例子的液晶显示装置的框图。 [0224] 如图12所示，该液晶显示装置80包括：显示画面的液晶面板81；从背面侧照射液晶面板81的背光源82；控制背光源82的亮度的背光源控制部83；和照度传感装置84。在该照度传感装置84既可以使用第二、第九实施方式的照度传感装置，也可以使用第十、第十一实施方式的彩色照度传感装置。 [0225] 背光源控制部83根据表示从上述照度传感装置84输出的照度的DOUT信号(数字信号)控制背光源82的亮度。 [0226] 根据上述结构的液晶显示装置，通过使用能够进行高精度的照度测定的照度传感装置84，能够高精度地控制背光源82的亮度。 [0227] 作为上述第七实施方式的电子设备说明了液晶显示装置，但是电子设备并不限定于此，也可以在移动电话和数字静像摄像机等电子设备中应用本发明。例如，能够应用于移动电话的液晶面板的背光源控制和数字静像摄像机的液晶面板的背光源控制。 [0228] 对本发明的具体的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于上述第一～第七实施方式，能够在本发明的范围内进行各种变更而实施。 [0229] 附图标记的说明 [0230] 11、61 基准电流源 [0231] 12、32、42、62、72 开关控制电路 [0232] 13 充电电路 [0233] 14、33 放电电路 [0234] 15 比较电路 [0235] 16 D-触发器 [0236] 17 计数电路 [0237] 18、35 控制电路 [0238] 34 SW控制电路 [0239] 81 液晶面板 [0240] 82 背光源 [0241] 83 背光源控制部 [0242] 84 照度传感装置 [0243] ADC1、ADC2、ADC3、ADC4 模数转换电路 [0244] C1 电容元件 [0245] C2、C21、C22、C41、C42、C43、C44 基准电容元件 [0246] E1、E2、E41、E42、E71、E72、E73、E74 直流电压源 [0247] E3、E4 基准电压源 [0248] F1 红色滤光片 [0249] F2 绿色滤光片 [0250] F3 蓝色滤光片 [0251] PD1、PD2、PD3、PD4 光电二极管 [0252] SW1～SW4、SW21、SW22、SW41～SW44、SW90～SW99、SW101～SW120 开关 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈