一款应用于便携式设备的数字环境光感测器XD1477

摘要

便携式消费电子产品在人们身边扮演着越来越重要的角色，智能手机、平板电脑等多种多样的设备丰富了人们的生活，便利了人们的工作。然而，一个不容忽视的问题一直存在：有限的续航时间常常令消费者不满，也困扰着孜孜以求力图攻关此问题的研究人员。在电池技术难有突破性进展的情况下，研究者寄希望于电源利用效率的改善，而环境光感测器作为有效的解决方案得到了广泛关注。
　　便携式设备多配备高清显示屏，其背光系统的耗电占电源消耗的比重较大，利用环境光感测器，根据其输出的环境光照度信息动态调节显示屏背光亮度，可以有效改善电源利用效率，延长设备的续航时间。还有一个卓越的优点是，实时调节背光亮度来适应环境光照度，避免了显示屏在弱光下刺眼，在强光下亮度不足，从而为用户提供最佳的视觉体验。
　　本文即是在上述研究背景下，设计了一款可应用于便携式设备的数字环境光感测器 XD1477。环境光感测器基于智能传感器技术与光电检测技术，根据上述技术理论和芯片应用目标，确定其功能、模块架构和设计指标，然后对芯片的主要功能模块进行了详细的理论分析与电路设计，并利用Cadence Virtuoso平台在hspiceS仿真器下做了功能验证，最后，在hsim仿真器下的整体仿真表明芯片的电气与光学特性满足设计指标。芯片设计使用0.35μm CMOS工艺。
　　本文设计的数字环境光感测器利用片上的光电二极管将光信号转换为电信号，并通过模数转换器转换为16位数字编码。其光照响应接近人眼亮度视觉，具有红外抑制特性，内建的积分型模数转换器能够抑制人工光源的50 Hz/60 Hz闪烁噪声，宽动态范围与高灵敏度允许其应用于几乎所有的光照环境。该环境光感测器还具有高速通信I2C接口，和用于最小微控制器的可编程中断输出。

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1第一章 绪论

1.1 引言

1.2 基本概念

1.3 优点与目的

1.4 研究工作与章节安排

2第二章 环境光感测器基础理论

2.1 智能传感器

2.2 光电检测

2.3 环境光感测器设计的考量因素

3第三章 芯片系统设计方案

3.1 功能与应用

3.2 系统架构

3.3 设计指标

4第四章 关键电路设计与仿真验证

4.1 光电转换模块

4.2 模数转换模块

4.3 环境光感测方案设计

4.4 基准电流模块

4.5 I2C接口模块

5第五章 芯片典型应用及整体仿真

5.1 典型应用

5.2 整体仿真

6第六章 结论和展望

6.1 研究结论

6.2 研究展望

参考文献

致谢

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