TW200301819A - An infrared detecting circuit and an infrared detector - Google Patents

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200301819 五、發明說明（l) 發明所屬之技術領域： 器。本發明係有關於一種紅外㈣測電路及紅外線偵測 先前技術： 第1 5圖所視為習知紅外線偵測器，包括 所發散紅外線之熱電（pyroelectric)元件1〇〇、、將體 兀件100測得知之電流信號轉換為電壓作號、”、'電 C:電路連2:至ί電流—電壓轉換電路2°°“接之：合電塗容轉 C30、連接至耦合電容C3〇 一輸出 ^ ^ ^ ^ 铷抝麵之電壓放大電路300、 ，，至電壓产大電路3G()mt波㈣。、連接至低 波器4 0 0之南通满油哭cj 〇 π、、查拉s - 〆慮 雷改_ 連接至而通濾波器500之放大 以及連接至放大電路6〇〇之輸出電路7〇〇。 立門：Γ上壓轉換電路2。〇包括-場效電晶體（FET)， 二^甘萨7^件10〇相連接，電阻Rg與熱電元件〗〇〇之另 ίΐ^Ιη’Λ電阻RS位於此阳之源極與地端之間。低通 濾波益40 0與向通濾波器5〇〇分別包含有一開關電容。 Ψ + = 紅外線感測器之操作過程。由熱電元件1〇。輸 FFT 、/1 唬利用電阻Rg轉換成電壓信號，並供應至 d之P/亟藉以使汲極電流自源極流至汲極。此FET與電 ϋ! i因ί極電流而產生源極電壓。源極電壓之直流成分 '耦：電容C30分壓，電壓放大電路3〇〇以放大係數 古=〇)放大源極電壓，並以通過低通濾波器400與 门L μ波„ 5 0 0之特定頻寬作為一電壓信號。此電壓信號

第5頁 2014-5335-PF(Nl).ptd 200301819 五、發明說明（2) ，具一預設增益（gain)之放大電路6〇()放大，並盘— 疋位準比較後由輸出電路700輸出成一偵測信號。”特 然而，上述耦合電容C30需具有通過！ ^近 電容量以表現人體動作。為此需設計大尺 Μ域之 士：m整合，故被迫需分離於外部。此類外ς耦3 备對、.工外線偵測器之維護與整合已造成負面性的影響: 發明内容： 習知一目的即是提供一種紅外線情測電路，改善 為夭口技術存在之缺陷。 ρ又口 =康t發明之一形態，本發明提供一種紅外線電 八、、且成包括一電流-電壓轉換電路；一放大電跋田 哭雷牧轉換電路之電壓信號；一帶通、貨咕 =號通過-特定頻寬，·-時脈產生；之 '考日守脈信號控制此開關電纟；以及一輸出電路，f生 二=自帶通濾波器電路之電壓信號電 ： 於閥值位田电口現4於或尚 電;二=:evel)時成為-價測信號。 依據所；& i轉換電路連接至一熱電元件，此熱電元件 號轉化為一電壓机彳5唬，糟此可將上述電流信 熱電元件之—操作放大器、一電容轉7路包3有連接至 大哭之鈐Ϊ? 電容與反饋電路並聯連接於摔作放 大。°之輪出端與反相輸入端之間。 、徕作放 200301819 五、發明說明（3) 錄/電元件則連接於上述红外績括 轉換電路，作為紅外線偵測器外線偵測電路之電流-電壓 為讓本發明之上沭 ： 顯易懂，下文特舉一較佳ς目的、、特徵、和優點能更明 細說明如下。 貝也列’並配合所附圖式，作詳 實施方式： 請參考第1圖年每 構，此紅外線彳貞琴' ”、、Μ Α施例中紅外線偵測器之結 尺1貝/則态包括碟狀其念 其底面；碟狀印刷電路拓1Rii底11，三條導線12連接於 表面；埶電元彳+1 ^貼條17固定於基底11之上 形光線偵測表面；底空型/二板16之中央，並具有四邊 蓋於印刷電g i β ^ 頂部具有濾光窗1 4，覆 其由複數以及圓蓋形大口徑之聚光㈣， 電路板Η之背面^之紅外㈣測電路置於印刷 略 月面。此紅外線偵測電路係整八成一俨。 第2圖所示為紅外線#測電路之^ H成體 之轉換電路2所用，“將自熱電元件1 電m錶ϊί 為電壓信號，電歷放大電路3連接於電流- %壓轉換電路2之銓ψ矬，泄、s、各_ 疋设仏电/瓜 電路3之輪屮@輸 ▼通濾波電路4連接於電壓放大 =3。之輸出i且輸出電路5連接於帶通遽波電路4之輸 增加熱電元件i的溫度時’熱電元们會增 200301819 五、發明說明（4) 加溫度而對應產生 電流信號。生熱電電何，並輸出此熱電電荷成為偵測 入减】執雷電壓轉換電路2包括-操作放大器21，t反相於 入端與熱電元件1夕一 # &、志> · 具反相輸 操作放大器21之輪出端盥’ 反饋電.容Cf，連接於 件Z與反饋電容Cf並”？之間；-電阻電路元 輸出電壓信號之失考外值電Λ供/Ε輸出參考電㈣以設定 21之非反相輪入；2端電源，應Ε連接於操作放大器 响共地知（ground)之間。is]雷、、六兩广 轉換電路2包含操作放 因電机-電壓 反饋迴路，可抑m 電阻電路元件z形成負 此兴可省略羽/制刼作（〇peraung p〇int)之變動。 ^ ^ ^α技術以耦合電容截斷操作點變動的設計， 進而大幅降低紅外線偵測電路之尺寸。 十 電肌電壓轉換電路2配有反饋電容Cf。熱電元件工 出之電流中，頻賞约# η 1 5 1 U ^ ^ ^ 人體之重要J 電流成分係為用以僅測 於。在抑f i b部分將透過反饋電容Gf轉化為電壓信 技術之電流—電壓轉換電路中，係以電阻元件 將，、、、電7L件之電流信號轉化為電壓信號，此舉將因電阻元 ，易產生熱雜訊（thermal n〇ise)，而使轉化的電壓信 號中含有相當多的雜訊。但相對地，f容理論上並不會。產 ^熱雜訊。因此，本發明實施例之電流_電壓轉換電路2中 巧用電谷c f可將熱電元件之電流信號轉化成低雜訊之電壓 信號。 電壓放大電路3為反相放大電路型式，包括一操作放 大器31，其一反相輸入端經由電阻R1連接至電流—電壓轉

200301819 五、發明說明（5) 出之端:輸端，以及一電阻R2，連接於操作放大器 ϋ輸出=與反相輸入端之間。此外，輸出參考電壓Vr以 =^ ί壓彳5唬操作點之電源供應E則與操作放大器31之非 反相輸入端相連接。 。因操作放大器2 1具有相當低的輸出阻抗，故不需考慮 與核作放大器2 1輸出端相連接之電路的輸入阻抗。具低輸 入阻抗之反相放大電路·連接至操作放大器21之輸入端， 藉以放大電壓。 在實施例中，反相放大電路係做為電壓放大電路3之 # 用。相反地做為非反相放大電路，電源供應端需連接 於與操作放大裔31之反相輸入端相連之增益電阻與地端之 間。若電源供應端以此方式連接，此内部電阻造成之壓 將會影響電源供應之穩定度。所以需要一組與熱電元件工 與電流-電壓轉換電路2連接之電源供應]£相隔離之電源供 應知仁相反地若採用本發明實施例中反相放大電路構 成之電壓放大電路3，則電源供應E可直接與操作放大器3ι 之非反相輸入端相連接。再者，因此非反相輸入端具高轸 入阻抗，電源供應E之高内部電阻使電流無法流入，且】 會發生壓降現象。所以，藉此可穩定反相放大電路之參

電壓。電源供應E可同時用於電流-電壓轉換電路2盥 放大電路3。 /'I 帶通電容濾波電路4係做為開關電容濾波器之用， 縮小紅外線偵測電路，並提供頻域〇· i至丨.〇 Hz之電壓 號一特定增益，此舉在偵測人體時相當重要，然後輸出"電

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五、發明說明（6) 壓信號。此開關電容濾波器具有一電卩且部分。此電卩且部分 由一開關電容所構成，其中包括一電容與一時脈產生器電 路6。時脈產生器電路6產生參考時脈信號’開啟或關閉開 關元件以對電容進行充電或放電，使此電容等效地做為〜 電阻性元件。開關電容之等效電阻值為R，其中R = 1 / f · C，f與C分別表示導入開關元件之時脈信號頻率（取樣頻 率）以及該電容之電容值。 在上述做為開關電容濾波器之帶通濾波器電路4中， 當輸入電壓信號包含有許多高頻成分時，會發生回歸雜訊

(return noise )現象。然而，在此實施例中’電流-電 壓轉換電路2係以電容cf做為電流-電壓轉化之用。此電容 C f之阻抗則為1 / ( 2 7Γ · f · C f )。頻率越高，則電容C f之 阻抗越小。當高頻成分被大量截除後，會從電流-電壓轉 換，路2輸出電壓信號。換言之，輸入帶通濾波器4的為略 去高頻成分之電壓信號。故可進一步地抑制帶通濾波電路 4之回歸雜訊。 、、輸出電路5包括一比較器，以一特定閥值位準比較荀

土 ;慮，，路4輪出之電壓信號，當電壓信號等於或高於积 值位準日守I輪出一偵測信號。 出ϋ述紅外線偵測器之操作。將自熱電元件1輕 、 ”L。號輸入電流-電壓轉換雷路2 福測雷泣 之電壓信號頻寬An】？】n H W換電路2制電 件，經由W t Z，此為偵測人體的重要伯 號。利用此方法可古4 Cf )之電容Cf轉化成電壓 可私除问頻成分，並改善信號/雜訊（S/

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比接著，將電流-電壓轉換電路2所轉換之電壓信號於 電壓放大電路3中放大R2/R1倍，此電壓信號藉由帶通濾波 電路4截止（cut 0ff )成具〇1至1〇 Hz之頻寬成分。因 而頻1分已被電流-電壓轉換電路2截除，帶通濾波電路4 之回歸雜汛成分得以被抑制。然後比較結果電壓信號與輸 出電路5之閥值位準，並輸出一偵測信號。 如上所述’在本發明之紅外線偵測電路中可省去習知 技術所採用之耦合電容，且電源供應E可同時連接至熱電 元件1、電流-電壓轉換電路2、以及電壓放大電路3。此 外，因高頻成分已被電流-電壓轉換電路2截除，帶通濾波 電路4之回歸雜訊成分得以被抑制。 第3圖係顯不一實施例中紅外線偵測器之第一改良式 紅外線偵測電路圖。此紅外線偵測電路與第2圖所示者相 同，除另加入一第二放大電路7於帶通放大電路4與輸出電 路5之間。第二放大電路7為非反相放大電路，包括一操作 放大器6 1，具一非反相輸入端連接至帶通濾波電路4之一 輸出端；一電阻R3，連接於操作放大器61之一輸出端盥一 反相輸入端之間；以及一電阻R4，連接至操作放大器6;之 反相輸入端。電源供應E則設定操作點為一特定位準，且 連接於電阻R4與地端之間。 0.1至1.0Hz之頻寬帶是偵測人體或活體（Hving organism )時相當重要的信號成分。因此，置於第二放大 電路7前之帶通渡波電路4之頻率特徵需設定主頻（peak frequency )約為1· 〇 Hz。接著，頻率約〇· 1 “之信號成

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分經帶通濾波電路4縮減。因此需將輸出電路5設定 ^閥，位準，以偵測頻率約〇 · 1 Hz之已縮減信號成^，此 二已縮減之電壓信號一致，此舉可避免雜訊干擾而導致提 ，錯誤偵測的可能性。假設縮減頻寬約為〇· i Hz之電壓信 號，如利用帶通濾波電路4產生約2〇dB的效果（輸出俨號° 振幅為輸入信號振幅的1/10倍），電壓放大電路3輸出° = 電壓信號振幅需為閥值位準的1〇倍，使輸出電路5可精確 地比較此電壓信號與閥值位準，並輸出偵測信號。為確保 輸出電位振幅為閥值位準丨〇倍，操作放大器3丨之供應電壓 位準至少需為閥值位準的丨〇倍。此供應電壓位準通常約為 15伏特，此值係根據所採用操作放大器31之特性而定、、，故 增加操作放大器3 1之供應電壓位準會受到特定地限制。但 若降低閥值位準，即使小振幅雜訊亦會造成輸出電路5輸一 出偵測信號’ &降低闊值位準亦同樣受到特定地限制 以，闕值位準通常設定在約為操作放大器3 j之供應電壓位 準的一半。此時，若頻帶約為^ Hz之電壓信號振幅被 電路4縮減成1/2或更小，輸出電路5將不會輸出偵 因此’在改良此電流一電 接於帶通濾波電路4與輸出電 路4中已縮減之電壓信號電壓 題0 壓轉換電路後，放大電路7連 路5之間，以解決帶通濾波電Φ 振幅被放大至閥值位準的問 利 路 如上所述，根據此第一改良紅外線偵測電路所示， 用帶通濾波電路4與輸出電路5間之放大電路7放大帶通

200301819 五、發明說明（9) — 波電路4輸出之已縮減振幅電壓信號至閥值位準，防止 出電路5發生錯誤偵測。藉此可大幅地提升電路的 ^ 確度。 、、千 第4圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第二改良弋 =外線偵測電路圖。此紅外線偵測電路與第2圖所示^目 同’除另加入一高通濾波器8於帶通放大電路4盥輪出雷欽 5之間。高通壚波器8包含一操作放大器71，具”一非反電相路 輸入鈿經電谷Cl連接於帶通濾波電路4之一輸出端；一電 作放大器71之輸出端與反相輸入端之間；以 & I? *1β電合sc，與電容C2並聯。此處係採用前述縮減電 = 關電容sc。一電源供應E連接至操作放大器71 r反相輪入端與開關電容SC。因高通濾波器8之通行頻 :ip=eJand)增益可表示為電容比C1/C2，適當地 k ” 3與C2之電容值可得到合適的增益。 間之ΐ: CL'已描述置於帶通濾波電路4與輸出電路5 係數（妗兴）所私效。假若設定放大電路7為較高之放大 電路4輸\皿電信號操作點可能因帶通滤波 生劇烈地變動虎之補“。⑴…成分被放大，而產 益之=慮= 連接：；！=4與輪出電路5間異：增 低頻成分，以抑制操作點波：4輪出之電的 出電路5伯測錯誤。閥值位準後才輸出，讦防土輸 糟此可提升僧測電路的準確度。 2〇14-5335-PF(Nl).ptd 第13頁 200301819 五、發明說明（ίο) 如上所述，因採用第二改良紅外線偵測 高通濾波器8輸出電壓信號之操作點變動，且 T抑制 頻率成分放大至約為閥值位準，故可防止輸出電路5·〇 ηζ 錯誤偵測。因a，偵測電路之準確性生 升。再者，因開關電容s C可做為高通渡波器8之電阻也广 件，可進-步縮減偵測電路尺寸，並穩定其溫度特性。 、弟5圖為第二改良紅外線偵測電路之電路圖。 良式紅外線偵測電路與上述紅外線偵測電路相同，差一里 於此例含有高通滤波器與低通濾波器交錯連接所構成^ 5 通濾波電路41。此高通與低通濾波器皆由開關電容所 成。特別是高通滤波器（HPF)411、低通濾波器（l 412、高通渡波器（HPF)413、低通濾波器（LpF)4i/ 高通滤波器（HPF ) 415共五組濾波器連接自電壓 3之一輸出端。 入尾路 此等濾波器不僅做為擷取偵測人體信號成分之帶 波電路，亦具有下列功用。第一級之高通濾波器4i i截險… 電壓放大電路3之電壓信號中低頻成分，以抑制操作點的 變動。第二級之低通濾波器412則輸出頻寬為1H/或更低' 電壓信號，並給予一特地的增益。 — 第三與第五級之高通放大器413、415則戴除第二、 級之低通濾波器412、414之電壓信號的低頻成分，^抑Z 操作點的變動。開關電容之電容值需降低，以增加形^ * 通濾波電路4之電阻的阻抗值，整合電路4 1。若降低電容f 之電容值，脈衝信號於開關操作時產生之導入雜訊 谷

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(feedthrough noise )會顯著地增加。導入雜訊的增加 接著會提升操作放大器之補償（of f set)成分，使低通濾波 器4 1 2、4 1 4之電壓信號操作點產生劇烈變動。因此，操作 點的變動需藉由第三、五級之高通濾波器4丨3、4 1 5移除低 頻的成分。 ^ 若帶通濾波電路4 1由具高增益之單一低通濾波器所構 成（即由高通濾波器4 1 1、低通濾波器4 1 2、與高通濾波器 4 1 3所構成），直流成分可能會被過度放大，且低通濾波 器412輸出之電壓信號會呈現飽和狀態（saturate(i)。因 此，在帶通遽波電路4 1中，增益需分散於低通濾波器4 J 2 與414之間，藉以防止低通濾波器4 12與414輸出之電壓信 號發生飽和狀態’且因第三、五級之高通濾波器41 3、41 5 可安全地截除，第二、四級之低通濾波器412、414可以發 操作點的變動明顯地可得以抑制。此外，若增益分散於低 通濾波器41 2、4 1 4之上’則低通濾波器4 1 2、4 1 4之開關電 容可由低電容值之電容來組成，進一步地縮減紅外線偵測 電路之尺寸。 如上所述，因第二改良式紅外線偵測電路提供低通濾 波器4 1 2、41 4以分散增盈’可防止低通濾波器4丨2、4 1 4之 電壓信號發生飽和狀態，並使輸出的電壓信號獲得高增 益。因此帶通濾波電路41之電壓輸出信號可不需放大而送 至輸出電路5。換言之’不需提供放大電路，同時相對地 縮減紅外線偵測電路之尺寸。再者，因低通濾、波器4 1 2 (4 1 4 )置於高通濾波器4 11、4 1 3、4 1 5之間，導入雜訊誘

2014-5335-PF(Nl).ptd 第 15 頁 200301819 五、發明說明（12) 發操作點變動的現象亦可得以抑制 第6圖為第四改良式紅外線 外線偵測電路與第2圖之紅外線摘測電：四，良式紅 此例另有第一級之低通濾波器421與 &同，差異在於 422所構成帶通濾波電路42。如第2圖—^級之高通濾坡器 述，電流-電Μ轉換電路2利用電 =^ =線谓測電路所 r以降低帶繼電-產生的二^ 罪此類轉換難以完全抑制回歸雜訊。因 '' 僅依 一級提供低通濾、波器421以截除電壓信號之言在此例、令於第 後導入高通濾波器422中，藉此抑制開關为二然 訊。此外，操作點的變動因高通減 ^ ^歸雜 訊的發生。 ⑽電路可更準確地抑制回歸雜 第7圖為第五改良式紅外線偵測電路之電路圖 改良式紅外線偵測電路與第2圖之紅外 差異在於此例另有電流-電壓轉換電路2=;、： 電，轉換電路22由電阻R1與直流反饋電聊並聯於=，放— 大盗221、此刼作放大器221具一反相輸入端連接埶 1，以及並聯電容Cf所組成，此電容Cf連接於操作放大器件 221之-輸出端與一反相輸入端。直流反 體 電路’包？ -操作放大器223，具一非反相輸入：J = 刼作放大益221之輸出端；一電容C3，連接於操作放大哭 223之非反相輸入端與輸出端之間；一電阻R5， ^ C3。此外，電壓供應E設定操作點在一特定位$，且連接 第16頁 2014-5335-PF(Nl).ptd 200301819 五、發明說明（13) 於電阻R5與地端夕„ ^ ^ 放大器221之輪出&曰 電壓轉換電路22中，操作 =所:需:r:電容 路連接電流-電麼轉換改電=工外可線降= 點之變動，並穩定電流—電㈣換降:輸出電墨信號操作 外線偵測電路之電路圖。第二第弟六改良式紅 五改良式紅外線侦測電路相同、1二卜？伯測電路與第 電塵電路_ Moot 谓測電路中，參考 件1之操作點。夂考雷'斤f、 >考電壓來設定熱電元 入端^及操作放大器31之非反相輸入端。之非反相輸 因熱電元件1外部遠接於 上，雜訊可能經熱電元件i虚ϋ電路之紅外線偵測電路 點。假若僅一組參考電壓路二3 = = : =接觸 1、雷汐—φ网姑Μ Α 崎供應參考電屋：至熱電元件 壓轉換電路2與電壓放路二H放大電：3，則電流1 點而不穩定。戶斤以，在第 2 ?點會因雜訊進入接觸 電壓電路供應參考電壓：良=貫例中採用個別的參考 22與電壓放大電路3。’，、、電凡件1、電流-電壓轉換電路 別代表：失：：二會有下述的問題產生。假若Vnl、Vn2八 別代表由參考電壓電路1〇。3、1〇。4正常輸出之雜訊電 200301819 五、發明說明（14) 則從操作放大器3 1輸出之電壓信號可表示為下列方程式 (1 ) ··

Vnl{(Cs+Cf)/Cf}x(-R2/Rl)+Vnlx(rl+R2)/Rl+Vn2x(-Cs/C Πχ(-R2/Rl)=Vnl-(R2/Rl)x(Cs/Cf)x(Vn卜Vn2)……（1) 其中’Cs為熱電元件之電容成分。R2/R1之值相當大，因 電壓放大電路3之增益為數十個單位。此外，假若電容成 分C s足夠大，則雜訊電壓會被放大。 另一方面，若以一般參考電壓電路取代參考電壓電路 1 003與1 004，因Vnl=Vn2，方程式（1 )之第二項可予以省 略，且僅Vnl留於右俱卜以此觀點，在第五改良式實例 中’供應參寺電壓至雷愿至数雷& 议99命币= I&至熱電兀件1、電流—電壓轉換電 權成ϋ 電路3之參考電壓電路僅由—組電路所 元件I之V:電：ν供電壓放大電路3之增益或熱電 供應ε之雜訊電μ成分可得以㈣。號中電源 ㈣電路中並無採用耗合電容。因此此外所有此=之紅亦夕線 電流-電壓轉換電路2至輸出電路5可斤^兀件/亦即從 上’且可抑制外部雜訊的影響。即使失^曰至早一曰曰片 電源供應E所槿忐 冰加公更，考電壓電路由單一 L所構成，外部雜訊可獲得抑制。 第9圖所示為第七改良式紅外線 第七改良式鈐々k細A、，& 1貝/則電路之電路圖。 、、卜線偵測電路與第六改良彳4 ^ # 21之電阻R1與R5。〇. 1至1 · 0Hz之頻寬Λ :谷SC所 體時相當重要的信號成分，而電流—電貞:】人體或活 电Μ轉換電路之電阻

2014-5335-PF(Nl).ptd 第18頁 200301819 五、發明說明（15) _ R1與R 5需由高阻抗元件構， 阻抗元件具有大幅度的溫卢 此類低頻信號。因高 造成阻值大幅變動，進:2、，，卩使些微溫度變化亦會 因此，在=改=:電流-電壓轉換的穩定性。 問題而採用開關電容::卜f偵測電路中’為解決上述 阻R1、R5，卽:ί 為電流_電壓轉換電路23中之電 如上所Γ吏：保有良好的溫度特性 ^ t 1 ^ # ^ t ^23vvji - ?# ^m 1 ^sc 況下仍保有良好的溫度特性。電兀牛’即使在㊅阻值狀 第1 0圖為第人％ & 7 差異在於此例中有圖之紅外線偵測電路相同， 帶通濾波電路4之間、一、外二1 :路9置於時脈產生電路6與 端P1連接至時脈控制電路9:m:i〇a經由外部輸入 關端P2連接至時脈控：：9二及-控制器1〇b經由時脈開 脈衝控制電 性地由時脈產生電路之脈衝開關信號，選擇 一參考時脈作铲以及 及外邛時脈產生器1 〇a開關並輸出 IΙΪ : Ϊ 時脈信號至帶通渡波電路4。 號，偵::ΐΐ:Γ6產生一參考時脈信 出貨前測試時，由外部# 肩，電路之開關兀件。如在 開關電容之開關元件。。時=產生時脈信號送至 生電路6產生之時脈信號之頻率可設定如為時脈產 此因日寸脈產生電路6產生之參考時脈信號係用以決定

2014-5335-PF(Nl).ptd 第19頁 200301819 五、發明說明（16) 開關電容之等效電阻值，# 之附折瓶β X θ '、頻率特性約為1 Hz，而1 0Hz 日門關带域疋偵測人體或活體時相當重要的作F成八， 且開關電谷係依此時脈信號操作 ：：成刀 設定為1Hz，測試此特性需、;^ =因頻率特性被 測試階段需花費相當長的時間。/仔以兀、，纟出貨前的 (1〇〇另二二面，Ϊ以2部時脈產生器1〇3產生100配位數 )頻率之時脈信號操作開關電容，開關電容之 頻率特性會平移至100Hz。 1關電合之 成1/100秒。 厅以測试特性所需時間可縮減 接著，以下將詳述此改皮極 ^ ^ 作在外邻日#邮β & nr Α 慮波電路4，使開關電容操 作在卜邛時脈#號下。當控制器丨0b輸出 ，日j，號至帶通渡波電路4中’使開關電容可操導時 的時脈信號。 方即正吊刼作下所使用 在出Ϊ ^述’在第八改良實例中提供時脈控制電路9， ^則的測試階段可使開關電容操作在外部 的高頻時脈下…測試頻率特性所需的時間可得二 路圖第3繼改良式之紅外線偵測電路之電 第：改；Γ ，「電壓轉換電路以及電壓放大電路。 弟九改良式紅外線谓測電路與第五改良式紅外線摘測電路

200301819 五、發明說明（17) 相同’差異在於一低通滤波器8 〇連接於操作放大器2 2 1之 輸出端與操作放大器3 1之非反相輸入端之間。 因輸入電源，操作放大器2 2 1之反相輸入端會有小量 漏電流發生。因操作放大器221之反相輸入端具^相當高 的阻抗’此漏電流將使電流-電壓轉換電路2 2輸出之電壓 信號操作點大幅地偏移出正常狀態下的操作點。此偏移之 操作點漂移，接著穩定於正常狀態下的操作點。此操作點 的$移會使電壓放大電路3達到飽和狀態。如早先所述， 頻I約於〇 · 1至1 Η z之信號成分係為用以偵測人體之重要關 鍵L電流-電壓轉換電路22採用電容Cf將具有此類頻寬之 電流信號轉換為電壓信號。為此，電阻R1與“需具有高阻 值；名而’南阻值電阻具更強溫度特性，此會增加操作 過程中的阻值。電流-電壓轉換電路2所升高的阻值會使頻 率特性的主頻朝高頻側移動。當主頻超過〇· 1Hz時，電容 C f將難以，換頻帶〇 ·卜丨· 〇 Hz之信號成分成為電壓信號。 因此，考量電阻值上升之溫度特性，電流-電壓轉換電路2 之主頻需設定明顯地低於0·1Ηζ，如數個mHz。接著、，將電 ，一電壓電路22之時間參數設定成一合理較大之數值。若 =點之漂移週期長度持續穩定，此所引發的問題是電壓 大電路3將成為飽和狀態，無法對某週 =應（respond)。此問題需靠第九…^ 通濾波器80來解決。 ^ τ I一 低通濾波器80包括一電阻R6與—電容以。電阻Μ位於 刼作放大器221之輸出端與操作放大器31之非反相輪入端

200301819 五、發明說明（18) 之間。電阻R6由無雜質擴散之複晶矽電阻，亦即電阻元 由無雜質擴散其中的複晶矽所構成。電容C4之一 操作放大器31之非反相輸入端，而另一端則經由電源供應 E連接於地端。操作放大器221輸出之電壓信號分為兩方〜 向，一者經由電阻R 1直接輸入操作放大器3丨之反相輸入 端，另一者則經由低通濾波器8〇輸入操作放大器3丨之非反 相輸入端。 通過低壓濾波器80之電壓信號在移除高於截止頻率 (cutoff frequency )之頻率成分後，被輸入操作放大器 3 1之非反相輸入端。所以，高頻成分並不會改變非反相 入端之電位。 因操作放大器22 1輸出之電壓信號成分以及頻率低於 截止電壓成分係以相同的相位（phase)輸入操作放大器 3、1之反相輸入端與非反相輸入端，電壓放大電路3並未予 =放大另一方面，因操作放大器221輸出之電壓信號成 刀以^頻率低於低通濾波器8 〇之截止電壓成分僅輸入反相 輸入端、故予以放大處理。因信號含低於截止電壓成分， 因此電壓放大電路3未達飽和狀態，亦即誘發電壓放大電 路3呈飽和狀怨之信號成分並未被電壓放大電路3放大。 /在第九改良式紅外線偵測電路中，電源供應一特定時 間後連接至操作放大器3 1非反相輸入端之低通濾波器8 〇 可有效地防止因電流—電壓轉換電路33之電壓信號操作點 漂移的問題。 第1 2圖所示為第十改良式紅外線偵測電路之基本電路

2014-5335-PF(Nl).ptd 第22頁 200301819 五、發明說明（19) 圖。此改良實例與第九改良實例相同 81連接於電流-電壓轉換雷玫99办#麻& · m通薦及沿 η / 與電麼放大電路3之間。低 m。雷謂mL 關以及開關控制電路 大薄3U曰ΐ操作放大器2 21之輸出端與操作放 =姦31之非反相輸入端之間。開關別丨與電阻μ並聯。設 定Ϊ阻以、K9 t電阻值低於第11圖所示之電嶋，且電阻 材貝亦可相同採用無擴散雜質之複晶石夕。 開關控制t路90控制開關81在t源供應—特 保持開啟，而於此特定時期之間隔φ ^ ' 電路90包括量測時間電】』：广；f閉。開關控制 叶時。十守益，在電源供應後開始 體電路中可採用半導體開關元件做為計數器、。 在積 在電源供應時，％關控制電路9〇開啟 將電阻Κ8短路。所以’低通濾波器81之時間參數係由^容 C4與電阻R9決定。結果’低通濾波器81之時間 S8i開啟時小於其關閉時，使截止頻率更高。/在開關 特Γ採用之無雜質擴散之複晶侧具有相 率没疋為低值，故可虛裡田、w危^士 頻 名雷、盾鬥弘仏 因、度度特性引發之電阻變動。因 此’在電源開啟後一特定時期後， 頻寬造成電壓放大電路3呈現飽和狀態，亦不員二之低頻 a , ±為此在弟十改良式實例中可利用低 間參數以抑制電壓信號發生飽和現象_。 弟圖所示為第十-改良式紅外線横測電路之基本電 200301819 、發明說明（20) 路圖。此改良實例與第十改良實例相同，除 器82連接於電流-電壓轉換電路22與電壓放大-/ 此低通濾波器82較第十改良式紅外線偵 電路 器8"曾加開關S82與電阻Rl〇。開關控制電物：：= 開關S82。開關S82與電阻R1〇串聯，且兩者 ^ 並聯。電阻R8、R9、Rl〇之材質可為益 R9 R1° 雷阳分技糾接a、 、马…、雜貝擴散之複晶石夕 電P TG件所構成。開關S82可由半導體開關元 當溫度下達或低於某牿定⑽痄 午斤構成 合開啟開MS8?祜φ π、/、 瓜又值守’開關控制電路91 曰開啟開關S82使電源導入電阻R1〇，低通 Φ 參數由電謂、R9、R1。之電阻值以及電容☆電82二時間 定。電阻R10盘相志辦十干疗。。 之電合值決 R8二ί二Ϊ 電阻R8、R9相並聯。所以電阻 R8 R9 :R10、‘合之電阻值小於電_、 :數因此’當開隨開啟時會減小低通據波器二間 元件所構成j電：1J Γ雜8 f:=雜質擴散之複晶秒阻抗 大，且截止頻率會減通；；=時間參數增 之低頻的電壓信號成分可能益充八供塾大電路3飽和 電路3 〇 … 刀地截除而導入電壓放大 為此，在莖+ _ 7ίγ ώ _u f 通濾、波器82在低i可降2 紅1線偵測電路中，利用低 電路3因低溫而發皿生飽和現？數的特性，防止電壓放大

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第1 4圖為開關S8 2與開關控制電路9丨之電路圖。開關 括由η (負）型M〇SFET (金氧半場校電晶體）構成之 汗 1與P (正）型M0SFET構成之開關822。開關控制電 路8 1包括控制開關82 i之控制電路9丨i與控制開關822之控 控制電路911包括電阻rU、開關電容sn與SC2。電阻 R 1 \以無雜質擴散之複晶矽阻抗元件所構成，一端連接至 電壓供應vcc，且另一端連接至分壓端“。開關電容SC1、 SC2則接續地連接於分壓端“。開關電容sci包括開關元件 SCI 1、SCI 2與電容C5，且開關電容SC2包括開關元件 SC12、SC13 與電容C6。 電容C5之一端接地，另一端則連接於開關元件^丨丨與 SC 1 2之間。此外，電容C6之一端接地，另一端則連接於開 關元件SCI 2與SCI 3之間。 一時脈信號經一端點CA輸入開關元件SC11、SC13。具 與相反於輸入端點C A之時脈信號相反相位之另一時脈信號 經一端點CB輸入開關元件SC12。利用此方法，開關元^儿 SC11、SC12交替地開啟關閉，而開關元件sn2、sn3交替 地，啟關閉。所以開關電容SC1、SC2可顯現其功能。開關 電f之等效電阻可表示為R=1/fC，其中f為輸入開關元件 脈頻率。因C5 = C6 = 〇5pF，而輸入端點CA、cb之時脈 信號頻率f a100Hz，開關電容SC1、SC2之等效電阻分別為 2 0G Ω。分壓端點GP則與開關82 1相連接。 控制電路912包括開關電容SC3與SC4以及電阻以2。開

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關$容SC3之一端與電壓供應vcc相連接，另一端則與開關 電谷SC4相連。電阻ri 2為無雜質擴散之複晶矽阻抗元件所 構成，且連接於開關電容SC4與分壓端點Gp之間，另一端 2則接地。開關電容SC3包括開關元件SC31、SC32、與電 谷C7 ’而開關電容SC4包括開關元件SC32、SC33、與電容 C8。一時脈信號經一端點CA輸入開關元件SC31、sC33。具 與相反於輸入端點C A之時脈信號相反相位之另一時脈信號 經一端點CB輸入開關元件SC32。

與開關電容SCI、SC2相同，開關電容SC3、SC4之等效 電阻分別設定為2 0 G Ω。因控制電路9 11中開關電容SC 1與 SC2並聯’兩者合併之等效電容值為4〇 g Ω。同樣地，開 關電容SC3、SC4之合併等效電容值為4〇 g Ω。所以，假若 R11=R12 = 40 GQ，在正常大氣壓下分壓點讣、（^之電位為 1/2VCC。因當溫度下降時，電阻、Ri2之電阻值上升， 造成分壓點GP之電位下降，而分壓點μ之電位上升。因 此’開關8 2 1、8 2 2會同時開啟使電源導入電阻丨〇。

如上所述’根據第十一改良式紅外線偵測電路，開關 S82與電阻Ri〇並聯於電阻R8、Rg，當低溫時開關控制電路 9 1會開啟開關S82。所以，因電壓信號低頻成分與導致電 壓放大電路3飽和之電壓信號成分未被放大，在低溫時可 抑制電壓放大電路3發生飽和現象。利用積體電路取代電 阻元件Z做為直流反饋電路是合適的作法。在此例中，信 號中非直流成分會被反饋而大幅減弱，使後續輸出電壓信 號之操作點更為穩定。 σ

200301819 五、發明說明（23) -------- 如上所述，一種紅外線偵測電路，包括··一電流〜 壓轉換電路，連接至一熱電元件，根據一接收之紅外線' 生一電流信號，該電流-電壓轉換電路轉換該電流成為一 電壓信號’該電流-電壓轉換電路包括一操作放大器連接 至該熱電元件、一電容、以及一反饋電路用以反饋一直流 成为’该電谷與5亥反饋電路並聯於該操作放大器之一輸出 端與一反相輸入端之間，一放大電路，放大該電流—電壓 轉換電路輸出之該電壓信號；一帶通濾波電路，包括一開 關電容，用以通過該放大電路之一電壓信號中的一特定頻 寬；一時脈產生電路，產生一參考時脈信號以控制該開關 電容；以及一輸出電路，輸出自該帶通濾波電路輸出之一 電壓k號’當该電壓h號等於或大於一閥值位準時做為一 偵測信號。 在此紅外線偵測電路之結構中，熱電元件輸出之伯測 電流信號經電容轉換為一電壓信號後，由操作放大器之輸 出端被輸出。此輸出之電壓信號之直流成分經由反饋電路 反饋回反相輸入端。藉此可抑制輸出之電壓信號中直流成 分的變動，進而穩定操作點。此舉將不需依靠耦合電容截 除操作點的變動，藉此可進一步地縮減偵測電路的尺寸。 本發明之另一特徵為提供一放大電路連接於該帶通濾 波電路與該輸出電路之間。利用此結構，帶通濾波器電路 輸出之電壓信號經第二放大電路放大成一特定振幅位準 後’接著導入輸出電路中，藉以將輸出電路之閥值位準設 疋成一合適數值，進而增加偵測之準確性。

2014-5335-PF(Nl).ptd 第27頁 200301819 五、發明說明（24) -- 本發明之另一特徵為提供一高通濾波器具有—特& * 益，連接於該帶通濾波電路與該輸出電路之間。利用心増 構，帶通濾波電路輸出之電壓信號其低頻成分被高通^結 器戴除。所以藉此可截除帶通濾波電路之操作點變$ ^波 者’此尚通渡波器具有特定增益。電壓信號中具特定悔， 之特定頻帶會導入後續之輸出電路。藉此，偵測之^边 可大幅地提升。 蜂度 其中，該帶 渡波器、位於一 級之一 波器與 構，放 級之高 濾波器 成操作 此結構 其 通濾、波 變動。 測位準 本 器連接 波電路 之一低 高通渡波 高通濾波 大電路輸 通濾波器 截除。接 點變動可 可將電壓 中，該低 裔將具有 此舉可省 之一放大 發明之另 於該帶通 包括位於 通濾波器 通〉慮波電路可包括位於一第一級之一古、 第二級之一低通濾波器、以及位於—第二 器。換言之，此帶通濾波電路可由低通^ 器一級接一級交錯地排列組成。利用此$ 出之電壓信號具有之操作點變動會由第: 截除，局頻成分會由第二級或後級之低、 著，開關電容於開關時引發導入雜訊而^ 藉由第三級或後級之高通濾波器截除。^ k號之操作點變動與回歸雜訊截除。 通濾波器具一特定增益。利用此結構，帶 大的增益值以抑制低通濾波器之操作點的 去在帶通濾波電路後級反應輸出電路之偵 電路，可進一步地縮減偵測電路之尺寸。 一特徵為提供具一特定增益之一高通濾波 濾波電路與該輸出電路之間，且該帶通滤 一第一級之一高通濾波器、位於一第二_级 、以及位於一第三級之一高通濾波器。此

200301819 五、發明說明（25) 帶通渡波電路可由高通濾、波器與低通渡波器一級接一級交 錯地排列組成。電壓信號中因導入雜訊與回歸雜訊產生操 作點變動將被移除，並傳送至下級之高通濾波器中。電壓 信號中具增益之預設頻帶成分會傳送至後續之輸出電路。 所以，偵測之準確度可大幅地提升。 其中，帶通濾、波電路包括位於一第〜級之一低通淚波 器與位於一第二級之一高通濾波器。利用此結構，放大電 路輸出之電壓信號所含之高頻成分將藉由第_級之低通请、 波器予以截除，而回歸雜訊亦得已被抑制。 ‘ 其中’該電流-電壓轉換電路包括一開關電容。利用 此結構，在電流-電壓轉換電路中以一時脈信號開關小 容可等效於高阻抗元件。藉此可獲得小尺寸且具 π 特性之電流-電壓轉換電路。 一 乂 1溫度 此紅外線偵測電路還包括一時脈控制電路， ^ 開關電容與該時脈產生電路之間，並可連接—士於4 生器，該外部時脈產生器產生—外部時脈信號，；::脈羞 脈信號具一鮮高於料脈產生電路之該參考時二卜部時 藉此使該時脈控制電路可交換該參考時脈信號盘，:號’ 脈信號。 &兴4外部時 刊用此結構 <1

導人帶通濾、波電路2 η期間頻罕互異之時脈信 入具更高；之時脈心而係：濾波器+。例如’可利 =。因，性可藉由導入高頻時脈信號匕 ，慮的方式進仃快速測試，可進-步地縮減測試日;

200301819 五、發明說明（26) 此舉 此紅外線偵測電路可整合於 可進-步地縮減紅外線偵測電路之尺二導體“中 在上述紅外線偵測電路中，該反饋電踗 件。操作放大器輸出之電壓 ^電路包括一電阻元 達到穩定的狀態。作點可利用簡單結構而 在上述紅外線偵測電路中，該 路。利用此結構，去除直、、亡#八 貝電路包括一積體電 幅地縮小。輸出的電二=信號成分會被反饋而大 —… &仏谠之操作點會更加穩定。 在上述紅外線偵測電路中， 電;-電壓轉換電路之該操作放大器包之括;二作端放 =由-電阻連接至該放大電路之該操 輸出二 輸:厂端以做放大之用’以及-低通渡波器，連接於!= 之該操作放大器之一非反相大^入之端=出：^亥放大電路 利用此結構，由電流—電壓轉換電路之操作放大哭於 路之择作/t 刀為二，一則經由電阻輸入放大電 呆作放大态之反相輸入端做為放大之用，另一則經低 ==移除高頻成分後’輸入放大電路之操作放大器之 ^ 入端。因此’電流_電壓轉換電路輪出之電壓信 號中：於低通渡波器截止頻率之信號成分將以相同的相 2勒入放大電路之操作放大器之反相輸入端與非反相輸 入所以’放大器電路之輸出不會被放大。 另—方面，因信號成分中高於低通濾波器戴止頻率的 部分未輸入放大電路之操作放大器的非反相輪入端，非反

200301819 五、發明說明（27) 相輸入端之電位並不會改 號成分輸出。引發放大電路，使仔經放大電路放大後之信 成分並不會被放大電路放呈飽和狀態之低頻的電壓信號 換電路輸出之電壓信號操 此舉可防止因電流-電壓轉 現象，此漂移係j在電源供H移而使放大電路發生飽和 轉換電路之操作放大器輪;;特定期間中電流-電磨 再者，該帶通攄波電漏電流★而產生的現象。 濾波器、位於一第二級之—°匕括位於一弟一級之一高通 級之-高通濾波器，此外，二f f波器、以及位於-第三 器，該t流-電壓轉換電路二放/作電姑路女包括一操作放大 由-電阻連接至該放大電路二= 放：益之-輸出端經 入端以做放大之用，以及ί:㈣作5大器之-非反相輪 ^ >1 # # Φ 5¾. ^ ^ ^ Ah： -tfr _通濾波器，連接於該電流_ Γ大器之該輸出端與該放大電路之 作放大益之一非反相輸入端之間。 出之第一級之高通遽波器可截除放大電路輸 ΐϋ:乍點之變動。第二級之低通渡波器截除高 生導1 #·^—、、及之咼通濾波器則截除因開關電容操作時產 作點且無回饋雜訊之電壓信號至輸出電路。⑼呆 -作放大器輸出端輸出之電壓信號分流， 大之用，^ 電路之操作放大器之反相輸入端以做放 之操作放大。、。經低通濾波器戴除高頻成分而輸入放大電路 止頻率之電二二=反相輸人端。因此，低於低通渡波器截 Kb號成分被輪入放大電路之操作放大器之反 200301819 五、發明說明（28) ' 一 相與非反相輸入端’而非接續地經放大電路放大。 另一方面’頻率高於低通濾波器截止頻率之電壓信號 成分並未輸入放大電路之操作放大器之非反相輸入端，故 未改變此非反相輸入端之電位。因此，此信號成分經放大 電路放大後被輸出。引發放大電路呈飽和之低頻電壓作號 成分未被放大電路放大。此舉可防止因電流_電壓轉換°電〜 路輸出之電壓信號操作點漂移而使放大電路發生飽和現 象，此漂移係因在電源供應後一特定期間中電流_電壓 $電路之操作放大器反相輸入端具有漏電流而產生的現 在士述紅外線備測電路中’該低通滤波器包括—電阻 連接於該電流-電壓轉換電路之該 放r路之該操作放大器之該非反相輸入端之 ,, 電奋，連接於該放大電路之該操作放大器之今 非5相輸入端與該地端之間。利 ；" 以較簡單之結構而組成。 稱低通濾波為可 在上述紅外線偵測電路中 元件並聯；以及一 M w W σ … ,frJ ,m 利lit a M A控制器，控制該開關電路。 ^ 口構，§電源供應後，根據開關护告1 „ 關以短路與開關並聯之课開關控制為開啟β 低通濾波器之時間參數降低，而以、’，在電源供應後 果’電流-電壓轉換電路輸^ 頻率會立即升高。！ 飽和之低頻成分被安^ ^出電反^號中引發放大電路 因此此舉可抑制在電 妾者v入放大電路中 长玉原供應後一特定期間中因操作電漂

200301819 五、發明說明（29) " ^ 造成放大電路發生飽和狀態。 在上述紅外線偵測電路中，該電阻元件由一無雜質 散之複晶矽所構成。利用此結構，低通濾波器之製造可< 以整合。因此不需額外的外部元件附加於此紅外線偵 = 路上。 、、电 在上述紅外線偵測電路中，該低通濾波器還包括一 二電阻電路，與該電阻元件相並聯，以及一第二開關控制 器，當大氣溫度低於一預設值時開啟該第二開關。此第二 電阻電路包括一第二電阻元件，由一無雜質擴散之複晶: 所構成；以及一第二開關，與該第二電阻元件串聯。 利用此結構，因第二電阻元件由無雜質擴散之複晶石夕 所組成’ ^ >JDL度為低溫時’弟二電阻元件之電阻值會择 加。當電阻值等於或高於某預設值時，第二開關控^ 合 開啟第二開關以提供電源至第二電阻元件。換言之，^ ^ 通濾波器中兩電阻元件為並聯，且當低溫時低通濾波器― 時間參數減小，低通濾波器之截止頻率會增加。所以° 低溫時，電壓信號中引發放大電路飽和之低頻成分被安1 地截除後’接著導入放大電路中。因此，低溫時放大電^ 之飽和情況可得以抑制。 在上述紅外線"ί貞測電路中’邊第二開關控制器包括^ 開關電容以產生一等效電阻，利用該開關電容之等致電 值與該電阻元件之電阻值所形成之一分壓控制該開關$ l 路。 利用此結構，當低溫時，無雜質擴散之複晶矽所構成

2014-5335-PF(Nl).ptd 第33頁 200301819 五、發明說明（30) 之電阻元件電阻值拇 關。換言之，因心質擴=之分M藉此開啟第二開 阻值改變，其溫度d: $ j矽所構成之電阻元件電 外，因兩電阻元件==精細地被娜知。此 於偵測電路之整合。"貝扣放之複晶矽所構成，故有助 產峰在i ί =卜線偵測電路中1包括-參考電壓電路以 產生一參考電饜，兮办电路以 电1 δ亥苓考電壓電路連接續埶雷分丛 流-電壓轉換電路之該對應操 …非電-件、該電 端、以及該放大電路。 穴-之4非反相輪入

(I 利用此結構，單一夂老雷 元件與兩操作放*器之：及才曰纟電，供參考電麼至熱電 而影響放大電路之輪出，並Π:此舉排除放大雜訊 的機率。 出並降低紅外線偵測電路發生雜訊 一種新式紅外線偵測器包括上述红 及;;2外線之熱電元件，以及根據接收電路’以 ::f。利用此結構，紅外線偵測器可因缩夕〗f產生之 線偵測電路而縮小尺寸。 細小化之紅外 =何熟習此技藝者’在不脫離本發 内，▲可作更動與潤飾，因此本發明之保=砷和範圍 之申請專利範圍所界定者為準。 ” °較圍當視後附 工業應用 :種新式的紅外線偵測電路與紅外線偵 接電流-電壓轉換電路與一電壓放大電路、，裔可直接連 迷得以縮減

2014-5335-PF(Nl).ptd 第34頁 200301819 五、發明說明（31) 製造尺寸。操作點的變動可被截除以大幅地增加偵測準確 度。此種新式的紅外線偵測電路與紅外線偵測器尺寸較 小，且具有較高之偵測準確度，並可廣泛地運用紅外線偵 測技術領域。

2014-5335-PF(Nl).ptd 第35頁 200301819 圖式簡單說明 第1圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之分解立體 圖； 第2圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之紅外線偵測 電路圖； 第3圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第一改良式 紅外線偵測電路圖； 第4圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第二改良式 紅外線偵測電路圖； 第5圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第三改良式 紅外線偵測電路圖； 第6圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第四改良式 紅外線偵測電路圖； 第7圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第五改良式 紅外線偵測電路圖； 第8圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第六改良式 紅外線偵測電路圖，圖中包含有電流-電壓轉換電路與電 壓放大電路； 第9圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第七改良式 紅外線偵測電路圖； 第1 0圖係顯示一實施例中紅外線偵測器之第八改良式 紅外線偵測電路圖； 第11係顯示一實施例中紅外線偵測器之第九改良式紅 外線偵測電路圖，圖中包含有電流-電壓轉換電路與電壓 放大電路；

2014-5335-PF(Nl).ptd 第36頁 200301819 圖式簡單說明 第1 2係顯示一實施例中紅外線偵測器之第十改良式紅 外線偵測電路圖，圖中包含有電流-電壓轉換電路與電壓 放大電路； 第1 3係顯示一實施例中紅外線偵測器之第十一改良式 紅外線偵測電路圖，圖中包含有電流-電壓轉換電路與電 壓放大電路； 第1 4係顯示第1 3圖之實施例中紅外線偵測電路之開關 控制部分的電路圖；以及 第1 5圖係顯示習知紅外線偵測電路之電路圖。 符號說明： 1、 1 0 0〜熱電元件； 2、 22、23、200〜電流-電壓轉換電路； 3、 300〜電壓放大電路； 4、 80 λ 81 x 82、400、412、414、421 〜低通濾波 怒 · σσ ， 41、42〜帶通濾波電路； 5、 5 0 0〜高通濾波器； 6、 9〜時脈產生器電路； 7〜第二放大電路； 8、411、413、415、422〜高通濾波器； 1 0 a〜外部時脈產生器； 10b〜控制器； 1 1〜基底； 2014-5335-PF(Nl).ptd 第37頁 200301819 圖式簡單說明 1 2〜導線； 1 3〜底空型圓柱； 1 4〜濾光窗； 1 5〜聚光鏡； 1 6〜印刷電路板； 1 7〜貼條； 21、31、61、71、221、223 〜操作放大器； 9 0、9 1、9 1 1、9 1 2〜開關控制電路； 600〜放大電路； 700〜輸出電路； 1003、1004〜參考電壓電路，

Cl、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8 〜電容； C 3 0〜耦合電容； CA 、CB〜 端 點 9 Cf 〜反饋 電 容 ； DF 〜直流 反 饋 電路 E - ^電源供應， GP 〜分壓 端 ， PI 〜外部 入 端； P2 〜時脈 開 關 端；

Rl 、 R2 、 R3 、 R4 、 R5 、 R6 、 R8 、 R9 、R10 、R11 、 R1 2、Rg〜電阻； SI 、 S81 、 S82 、 821 、 822 〜開關； SC、SCI 、SC2、SC3、SC4 〜開關電容；

2014-5335-PF(Nl).ptd 第38頁 200301819 圖式簡單說明 sell 、SCI 2 、SCI 3 、SC31 、SC3 2 、SC33 〜開關元件； VCC〜電壓供應； Z〜電阻電路元件。 ( (

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Claims (1)

1. 200301819 六、申請專利範圍 1 · 一種 *電流 接收之紅外 換該電流成 操作放大器 用以反饋一 放大器之一 一放大 壓信號； 一帶通 電路之一電 一時脈 電容；以及 紅外線偵測電路，包括： 一電壓轉換電路，連接至—埶 線產生一電流信號，該電流I 件， 為一電壓信號，玆雷^ 壓轉換 、…疋件，根據一 為一電壓信號’該電流-電壓：f轉 連接至該钕φ二从、一 & . ^ ^奐電路包括_ _、_. 電路轉 連接至該熱電元件 直流成分，該電容與該反饋電、—反饋電路 輪出端與一反相輸入端之間· 並^於該操作 電路，放大該電流-電壓轉換電 电路輸出之該 濾波電路，包括一開關電容，用 用以通過該放大 壓信號中的一特定頻寬； 產生電路，產生一參考時脈信號以控制該開關 電 Φ 一輸出電路，輸出自該帶通濾波電路輸出之一電壓信 號，當該電壓信號等於或大於一閥值位準時做為一偵測信 號0 2 ·如申請專利範圍第1項所述之紅外線偵測電路，其 中一放大電路連接於該帶通濾波電路與該輸出電路之間。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之紅外線偵測電路，其 中一高通濾波器具有一特定增益，連接於該帶通濾波電路 與該輸出電路之間。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之紅外線偵測電路，其 中該帶通濾波電路包括位於一第一級之一高通濾波器、位 於一第二級之一低通濾波器、以及位於一第三級之一高通

   2014-5335-PF(Nl).ptd 第40頁 200301819 六、申請專利範圍 濾波器。 5 ·如申請專利範圍第4項所述之紅外線偵測電路，其 中0亥低通遽波器具一特定增益。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之紅外線偵測電路，其 中具一特定增益之一高通濾波器連接於該帶通濾波電路與 該輸出電路之間，且該帶通濾波電路包括位於一第—級之 一冋通濾波态、位於一第二級之一低通濾波器、以及位於 第三級之一高通濾波器。 、 7·如申請專利範圍第1項所述之紅外線偵測電路，其 中帶通濾波電路包括位於一第一級之一低通濾波器與位' 第二級之一高通濾波器。 、 8.如申請專利範圍第1項所述之紅外線偵測電路，I 中該電流-電壓轉換電路包括一開關電容。 “ 6 t申晴專利範圍第丨項所述之紅外線偵測電路， 中迺包括： 再 一時脈控制電路，、由Μ ^ 路之間，並可連接一从連接於該開關電容與該時脈產生電 產生一外部時脈作浐部時脈產生器，該外部時脈產生器 脈產生電路之該^ ^护該外部時脈信號具一頻率高於該時 交換該參考時脈信梦:脈信號，藉此使該時脈控制電路可 1 0 ·如中請專利化範、圍〆^ 脈信號。、 中該電流-電壓轉換電 項所述之紅外線偵測電路，其 路、以及該輸出電政总路#、该放大電路、該帶通濾波器電 如申請專利^圍合於—單晶片上。 国弟1項所述之紅外線偵測電路，其

   2014-5335-PF(Nl).ptd 第41頁 200301819 六、申請專利範圍 — --- 中该反饋電路包括一電阻元件。 中二如/Λ專:圍第1項所述之紅外線偵測電路，其 中a亥反饋電路包括一積體電路。 中專㈣圍第1項所述之紅外線偵測電路，其 之二作放大匕括一操作放大裔’该電流—電壓轉換電路 ^刼作放大f之一輸出端經由一電阻連接至該放大電路 之該操作放大器之一非反相輸入端以做放大之用，以及一 低通濾波器，連接於該電流—電壓轉換電路之該操作放大 器之該輸出端與該放大電路之該操作放大器之一非反相 入端之間。 目輸 1 4.如申請專利範圍第1 3項所述之紅外線偵測電路， 其中該帶通濾波電路包括位於一第一級之一高通淚波器 位於一第二級之一低通濾波器、以及位於一第三級之〜言 通濾波器。 @ 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項所述之紅外線偵測電路， 其中該低通濾波器包括： 一電陴元件，連接於該電流-電壓轉換電路之該操作 放大器之該輸出端與該放大電路之該操作放大器之該非反 相輸入端之間；以及 一電容，連接於該放大電路之該操作放大器之該非反 相輸入端與該地端之間。 1 6.如申請專利範圍第1 5項所述之紅外線偵測電路， 其中還包括： 一開關，與該電阻元件並聯；以及

   2014-5335-PF(Nl).ptci

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   200301819 六、申請專利範圍 一開關控制器，控制該開關電路。 1 7.如申請專利範圍第丨6項所述之紅外線偵測電路， 其中該電阻元件由一無雜質擴散之複晶矽所構成。 1 8 ·如申請專利範圍第丨7項所述之紅外線偵測電路， 其中該低通濾波器還包括： 一第二電阻電路，與該電陴元件相並聯，其中包括： 一第二電阻元件，由一無雜質擴散之複晶矽所構成； 以及 ^ 一第二開關，與該第二電障元件串聯；以及 一第二開關控制器，當大氟温度低於一預設值時開啟 5亥第二開關。 1 9.如申請專利範圍第1 8項所述之紅外線偵測電路， 其中該第二開關控制器包括一開關電容以產生一等效電 阻，利用該開關電容之等效電卩旦值與該電阻元件之電阻值 所形成之一分壓控制該開關電絡。 2 0 ·如申請專利範圍第1項所述之紅外線偵測電路，其 中還包括一參考電壓電路以產生一參考電壓’該參考電壓 電路連接該熱電元件、該電流-電壓轉換電路之該對應操 作放大器之該非反相輸入端、以及該放大電路。 2 1 · —種紅外線偵測器，包括： # 一熱電元件，接收一紅外線，且根據該接收之紅外線 產生一電流信號； 一電流-電壓轉換電路，根據一接收之紅外線產生一 電流信號，該電流-電壓轉換電路轉換該電流成為一電壓

   2014-5335-PF(Nl).ptd 第43頁 200301819 六、申請專利範圍 ^ 信號，該電流-電壓轉換電路包括 熱電元件、一電容、以及—及铲 大為連接至該 分，該電容與該反饋電路並聯於該操作放大器^=成 與一反相輸入端之間； 輸出端 一放大電路，玫大該電流-電壓轉換電路輸 壓信號； < 遠電 一帶通濾波電路，包括一開關電容濾波器，用以 該放大電路之一電壓信號中的一特定頻寬； 、過 一時脈產生電路，產生一參考時脈信號以控制誃 電容；以及 μ用關

   一輸出電路，輪出自該帶通濾波電路輸出之一電壓 號，當該電壓信號等於或大於〆閥值位準時做為—偵剛

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