專利名稱：低頻放大器及焦電型紅外線偵測器的制作方法
技術領域：
本發明是關于一種焦電型紅外線偵測器，特別是關于焦電型紅外線偵測器的控制 電路。
背景技術：
由于目前環保意識增強，對于講求節能的感測裝置的需求亦日益強烈。目前市 面上最常見的燈源自動控制裝置是以諸如焦電型紅外線偵測器(Pyroelectric Infrared Sensor, PIR)居多；此裝置普遍適用于居家、辦公室、公用場所等，而焦電型紅外線偵測器 本身是用來偵測人體紅外線，進而觸發燈具或保安系統。請參閱圖1，其為一種現有焦電型紅外線偵測器的電路方塊圖。在圖1中，焦電型 紅外線偵測器1主要是由感測組件11、低頻放大器12、窗型比較器13、以及信號處理端14 所構成。在圖1的焦電型紅外線偵測器1中，是利用一級或兩級的低頻放大器12將來自感 測組件11、因溫度所造成的微小電壓進行放大，之后再利用窗型比較器13將其與高電壓信 號Vh及低電壓信號\進行電位比較，并交由信號處理端14進行信號處理，若有高于窗型比 較器13的高電壓信號Vh或低于低電壓信號\的情況，焦電型紅外線偵測器1即被觸發啟動。在電源啟動的初期，因為低頻放大器12之中掛有非常大的電容與電阻，所以運算 放大器12需將該大電容充至參考電位之后，才可正常反應出放大后的微小電壓信號，所以 當電容與電阻所形成的充電時間常數太長時，相對地充滿該大電容所需要的時間便會相 對升高；以目前市售的PIR偵測器中所設有的低頻放大器來說，其中的電容皆為數十微法 (uF)以上，而電阻約為數百千歐(ΚΩ)至數兆歐(ΜΩ)。由此可知，要等待大電容充飽至參 考電位所需要的時間為20 50秒不等，其將導致使用者在使用上的不便。此外，由于焦電 型紅外線偵測器在被當作產品生產時皆為大量生產，鑒于此項功能在驗證上的等待時間過 長，生產單位常常忽略此項功能的驗證，但卻反而可能導致產品質量的控管不良。
發明內容
因此，有必要構思一種應用于焦電型感測組件的低頻放大器及焦電型紅外線偵測 器，可利用參考電位在電源啟動時即對外部大電容進行快速充電，使得系統能在極短時間 內進行正常動作，使用者將無須等待過長時間。根據上述構想，本發明一方面提出一種應用于焦電型(PIR)感測組件的低頻放大 器，包括運算放大器，具有反向輸入端、非反向輸入端、及輸出端；第一電阻電容組，電連 接于該運算放大器的該反向輸入端，用以接收來自該焦電型感測組件的輸入電壓信號；第 二電阻電容組，電連接于該運算放大器的該反向輸入端與該輸出端之間；參考電位，電連接 于該運算放大器的該非反向輸入端；以及開關，電連接于該運算放大器的該反向輸入端與 該輸出端之間，當該焦電型感測組件啟動時，該開關導通使得該運算放大器的該反向輸入端被充電至該參考電位，該開關隨即斷開使得該運算放大器的該輸出端上形成對應于該輸 入電壓信號的輸出電壓信號，以促使該焦電型感測組件進行感測。根據上述構想，本發明另一方面提出一種焦電型紅外線偵測器，是由焦電型感測 組件、前述的低頻放大器、窗型比較器、及處理電路所構成。根據上述構想，本發明再一方面提出一種焦電型紅外線偵測器，是由焦電型感測 組件、由彼此串聯至少兩個前述的低頻放大器、窗型比較器、及處理電路所構成。較佳者，前述焦電型紅外線偵測器亦可省略窗型比較器，并使用具有模擬/數字 轉換功能的數字處理電路以作為該處理電路。本發明由下列圖式及詳細說明，以便更深入的了解
圖1為一種現有焦電型紅外線偵測器的電路方塊圖。圖2為本發明所提出的低頻放大器的電路示意圖。圖3為圖2的控制流程圖。圖4為本發明所提出的焦電型紅外線偵測器的第一較佳實施例的電路示意圖。圖5為本發明所提出的焦電型紅外線偵測器的第二較佳實施例的電路示意圖。圖6為本發明所提出的焦電型紅外線偵測器的第三較佳實施例的電路示意圖。圖中:1、4、5、6 焦電型紅外線偵測器；11 感測組件；12、42、52、521、522、62 低 頻放大器；13、43、53、63 窗型比較器；14 信號處理端；2 低頻放大器；21 運算放大器； 44、54、63 數字處理電路；431,531 第一放大器；432,532 第二放大器；Cl 第一電容；C2 第二電容；Rl 第一電阻；R2 第二電阻；Vcc 電源電壓。
具體實施例方式請參閱圖2，其為本發明所提出的低頻放大器的電路示意圖。在圖2中，低頻放大 器2主要是由運算放大器21、由第一電阻Rl及第一電容Cl彼此串聯所構成的第一電阻電 容組、由第二電阻R2及第二電容C2彼此并聯所構成的第二電阻電容組、以及開關Sl所構 成。其中，第一電阻電容組電連接于運算放大器21的反向輸入端以接收輸入電壓信號，第 二電阻電容組電連接于運算放大器21的反向輸入端與輸出端之間，參考電位電連接于運 算放大器21的非反向輸入端。本發明的特征在于設在運算放大器21的反向輸入端與輸出端之間的開關Si，如 圖3的流程圖所述，當低頻放大器2啟動時，開關Sl導通使得運算放大器21的反向輸入端 被充電至該參考電位(快速暖機)，開關Sl隨即斷開使得運算放大器21的輸出端上形成對 應于該輸入電壓信號的輸出電壓信號(動作偵測)，藉以達成低頻放大器2的快速啟動(系 統啟動)。將此低頻放大器的快速啟動概念應用在焦電型紅外線偵測器的實例如圖4所示， 請參閱圖4，其為本發明所提出的焦電型紅外線偵測器的第一較佳實施例的電路示意圖。在 圖4中，焦電型紅外線偵測器4主要是由焦電型感測組件41、如圖2所示的低頻放大器42、 由第一放大器431及第二放大器432相耦接所構成的窗型比較器43、以及數字處理電路44 所構成。其中，窗型比較器43電連接于低頻放大器42的輸出端以接收輸出電壓信號、并將該輸出電壓信號與高電壓信號Vh和低電壓信號\進行比較，而數字處理電路44用以處理 來自低頻放大器42的該輸出端上、高于高電壓信號Vh或低于低電壓信號\的該輸出電壓 信號，以促使焦電型感測組件41進行感測。加了開關Sl的低頻放大器42的作動則與圖2、3所述的相同，當低頻放大器42啟 動時，開關Sl導通使得運算放大器的反向輸入端被充電至該參考電位(快速暖機)，開關 Sl隨即斷開使得運算放大器的輸出端上形成對應于該輸入電壓信號的輸出電壓信號(動 作偵測)，藉以達成低頻放大器42的快速啟動(系統啟動)。將由至少兩個此種低頻放大器42所構成的多級低頻放大電路的快速啟動概念應 用在焦電型紅外線偵測器的實例如圖5所示，請參閱圖5，其為本發明所提出的焦電型紅外 線偵測器的第二較佳實施例的電路示意圖。在圖5中，與圖4的不同處在于，此時多級低頻 放大電路52是由兩個低頻放大器521、522所構成；同樣地，藉由開關Sl的導通與斷開，便 能夠達成低頻放大器52的快速啟動(系統啟動)。除此以外，也可以省略窗型比較器的使用。請參閱圖6，其為本發明所提出的焦電 型紅外線偵測器的第三較佳實施例的電路示意圖。圖6與圖4、5的不同處在于，省略了窗 型比較器，此時則必須使用具有模擬/數字轉換功能的數字處理電路63來當作處理電路。 同樣地，借助于開關Sl的導通與斷開，便能夠達成低頻放大器62的快速啟動(系統啟動)。綜上所述，本發明主要提出一種應用于焦電型感測組件的低頻放大器及焦電型紅 外線偵測器，在電源啟動的初期時即將低頻放大器的大電容充電至參考電位。這種快速充 電方法可以大幅降低電源啟動初期時的暖機時間，對于使用者以及產品開發者來說皆有相 當大的幫助。本發明可以由本領域技術人員做出各種修改，然而都不能脫離如權利要求所要求 保護的范圍。
權利要求
1.一種低頻放大器，包括運算放大器，具有反向輸入端、非反向輸入端、及輸出端；第一電阻電容組，電連接于該運算放大器的該反向輸入端，用以接收輸入電壓信號； 第二電阻電容組，電連接于該運算放大器的該反向輸入端與該輸出端之間； 參考電位，電連接于該運算放大器的該非反向輸入端；以及開關，電連接于該運算放大器的該反向輸入端與該輸出端之間，當該低頻放大器啟動 時，該開關導通使得該運算放大器的該反向輸入端被充電至該參考電位，該開關隨即斷開 使得該運算放大器的該輸出端上形成對應于該輸入電壓信號的輸出電壓信號。
2.如權利要求1所述的低頻放大器，其中該第一電阻電容組是由第一電阻及第一電容 彼此串聯所構成。
3.如權利要求1所述的低頻放大器，其中該第二電阻電容組是由第二電阻及第二電容 彼此并聯所構成。
4.一種應用于焦電型感測組件的低頻放大器，包括 運算放大器，具有反向輸入端、非反向輸入端、及輸出端；第一電阻電容組，電連接于該運算放大器的該反向輸入端，用以接收來自該焦電型感 測組件的輸入電壓信號；第二電阻電容組，電連接于該運算放大器的該反向輸入端與該輸出端之間； 參考電位，電連接于該運算放大器的該非反向輸入端；以及開關，電連接于該運算放大器的該反向輸入端與該輸出端之間，當該焦電型感測組件 啟動時，該開關導通使得該運算放大器的該反向輸入端被充電至該參考電位，該開關隨即 斷開使得該運算放大器的該輸出端上形成對應于該輸入電壓信號的一輸出電壓信號，以促 使該焦電型感測組件進行感測。
5.一種焦電型紅外線偵測器，包括 焦電型感測組件，電連接于電源電壓；低頻放大器，電連接于該焦電型感測組件，該低頻放大器包括 運算放大器，具有反向輸入端、非反向輸入端、及輸出端；第一電阻電容組，電連接于該運算放大器的該反向輸入端，用以接收來自該焦電型感 測組件的輸入電壓信號；第二電阻電容組，電連接于該運算放大器的該反向輸入端與該輸出端之間； 參考電位，電連接于該運算放大器的該非反向輸入端；及開關，電連接于該運算放大器的該反向輸入端與該輸出端之間，當該焦電型感測組件 啟動時，該開關導通使得該運算放大器的該反向輸入端被充電至該參考電位，該開關隨即 斷開使得該運算放大器的該輸出端上形成對應于該輸入電壓信號的輸出電壓信號；以及處理電路，用以處理來自該低頻放大器的該輸出端上的該輸出電壓信號，以促使該焦 電型感測組件進行感測。
6.如權利要求5所述的焦電型紅外線偵測器，其中該處理電路是具有模擬/數字轉換 功能的數字處理電路。
7.一種焦電型紅外線偵測器，包括 焦電型感測組件，電連接于電源電壓；低頻放大器，電連接于該焦電型感測組件，該低頻放大器包括 運算放大器，具有反向輸入端、非反向輸入端、及輸出端；第一電阻電容組，電連接于該運算放大器的該反向輸入端，用以接收來自該焦電型感 測組件的輸入電壓信號；第二電阻電容組，電連接于該運算放大器的該反向輸入端與該輸出端之間； 參考電位，電連接于該運算放大器的該非反向輸入端；及開關，電連接于該運算放大器的該反向輸入端與該輸出端之間，當該焦電型感測組件 啟動時，該開關導通使得該運算放大器的該反向輸入端被充電至該參考電位，該開關隨即 斷開使得該運算放大器的該輸出端上形成對應于該輸入電壓信號的輸出電壓信號；窗型比較器，電連接于該運算放大器的該輸出端，用以接收該輸出電壓信號、并將該輸 出電壓信號與高電壓信號和低電壓信號進行比較；以及處理電路，用以處理來自該運算放大器的該輸出端上、高于該高電壓信號或低于該低 電壓信號的該輸出電壓信號，以促使該焦電型感測組件進行感測。
8.如權利要求7所述的焦電型紅外線偵測器，其中該窗型比較器包括 第一放大器，具有第一非反向輸入端，用以接收該高電壓信號； 第一反向輸入端，電連接于該運算放大器的該輸出端；及 第一輸出端，電連接于該處理電路；以及 第二放大器，具有第二非反向輸入端，電連接于該運算放大器的該輸出端； 第一反向輸入端，用以接收該低電壓信號；及 第一輸出端，電連接于該處理電路。
9.如權利要求7所述的焦電型紅外線偵測器，其中該處理電路是一數字處理電路。
10.一種焦電型紅外線偵測器，包括 焦電型感測組件，電連接于電源電壓；多級低頻放大電路，包括彼此串連的至少兩個低頻放大器，電連接于該焦電型感測組 件，各該低頻放大器包括運算放大器，具有反向輸入端、非反向輸入端、及輸出端；第一電阻電容組，電連接于該運算放大器的該反向輸入端，用以接收來自該焦電型感 測組件的輸入電壓信號；第二電阻電容組，電連接于該運算放大器的該反向輸入端與該輸出端之間； 參考電位，電連接于該運算放大器的該非反向輸入端；及開關，電連接于該運算放大器的該反向輸入端與該輸出端之間，當該焦電型感測組件 啟動時，該開關導通使得該運算放大器的該反向輸入端被充電至該參考電位，該開關隨即 斷開使得該運算放大器的該輸出端上形成對應于該輸入電壓信號的輸出電壓信號；窗型比較器，電連接于該多級低頻放大電路的輸出端，用以接收該輸出電壓信號、并將 該輸出電壓信號與高電壓信號和低電壓信號進行比較；以及處理電路，用以處理來自該多級低頻放大電路的輸出端上、高于該高電壓信號或低于 該低電壓信號的該輸出電壓信號，以促使該焦電型感測組件進行感測。
11.如權利要求10所述的焦電型紅外線偵測器，其中該窗型比較器包括 第-放大器，具有第-非反向輸入端，用以接收該高電壓信號；第 -反向輸入端，電連接于該多級低頻放大電路的輸出端；及第 -輸出端，電連接于該處理電路；以及 第二放大器，具有第二非反向輸入端，電連接于該多級低頻放大電路的輸出端； 第-反向輸入端，用以接收該低電壓信號；及 第-輸出端，電連接于該處理電路。
全文摘要
本發明提供一種應用于焦電型(PIR)感測組件的低頻放大器，包括運算放大器，具有反向輸入端、非反向輸入端、及輸出端；第一電阻電容組，電連接于該運算放大器的該反向輸入端，用以接收來自該焦電型感測組件的輸入電壓信號；第二電阻電容組，電連接于該運算放大器的該反向輸入端與該輸出端之間；參考電位，電連接于該運算放大器的該非反向輸入端；以及開關，電連接于該運算放大器的該反向輸入端與該輸出端之間，當該焦電型感測組件啟動時，該開關導通使得該運算放大器的該反向輸入端被充電至該參考電位，該開關隨即斷開使得該運算放大器的該輸出端上形成對應于該輸入電壓信號的輸出電壓信號，以促使該焦電型感測組件進行感測。
文檔編號G01J5/00GK101997494SQ20091016655
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月26日 優先權日2009年8月26日
發明者楊博宇 申請人:盛群半導體股份有限公司