环境光消除电路、方法及检测系统与流程

本技术涉及，具体地涉及一种环境光消除电路、方法及检测系统。

背景技术：

1、目前，光线检测的应用非常广泛，比如，在汽车挡风玻璃雨量检测系统中，多采用红外散射式雨量传感器来检测挡风玻璃上的雨量，其具有抗电磁干扰、可车内安装、成本低等优点。具体地，红外光发射二极管（led）发出的脉冲光经过挡风玻璃反射，被光电二极管接收。当玻璃上有雨滴时，反射光强会衰减，同时，光电二极管同时也会接收到强烈的、变化缓慢的背景环境光，该环境光电流可能远大于雨滴引起的信号电流变化，导致信号检测精度急剧下降。

2、然而，红外散射式传感器在实际应用中易受背景环境光干扰，强烈的太阳光等环境光可能淹没微弱的led反射信号，导致雨量检测精度下降，甚至引发雨刷误触发。

3、因此，如何在低成本、低复杂度的集成芯片内实现对背景环境光的快速、高精度抑制，成为汽车雨量检测系统亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本技术提供一种环境光消除电路，配置为连接一光电转换器，所述光电转换器接收光信号并产生输入电流，所述光信号包括环境光信号与有效光信号中的至少一种，所述环境光消除电路包括：

2、补偿转换电路，所述补偿转换电路的输入端连接所述光电转换器的输出端；所述补偿转换电路包括补偿支路，所述补偿支路的输出端连接所述补偿转换电路的输入端，所述补偿支路的输入端连接所述补偿转换电路的输出端；在所述光信号仅包括所述环境光信号时，所述输入电流仅包括由所述环境光信号生成的待消电流，所述补偿支路配置为，根据所述待消电流生成补偿电流，所述补偿电流与所述待消电流在所述补偿转换电路的输入端叠加并生成残余电流；其中，所述待消电流的方向与所述补偿电流的方向在所述补偿转换电路的输入端相反；

3、残余光消除电路，其输入端连接所述补偿转换电路的输出端；在所述光信号至少包括所述有效光信号时，所述输入电流还包括由所述有效光信号生成的有效电流；所述残余光消除电路配置为，在所述光信号仅包括所述环境光信号时，对所述残余电流进行第一次积分；在所述光信号至少包括所述有效光信号时，对所述残余电流及所述有效电流叠加后的复合电流进行第二次积分；其中，所述第一次积分与所述第二次积分的极性相反，且所述第一次积分与所述第二次积分的持续时间相等。

4、进一步地，所述补偿转换电路还包括跨阻放大器，所述跨阻放大器的第一输入端为所述补偿转换电路的输入端，所述跨阻放大器的输出端为所述补偿转换电路的输出端，所述跨阻放大器用于将所述光电转换器产生的待消电流转换为第一电压信号；

5、所述补偿支路包括比较器及电流源，所述比较器的第一输入端为所述补偿支路的输入端，且连接所述跨阻放大器的输出端，所述比较器用于获取所述跨阻放大器输出的所述第一电压信号，将所述第一电压信号与预设参考电压进行比较，输出比较结果；所述电流源连接在所述比较器的输出端和所述补偿支路的输出端之间，所述电流源用于根据所述比较结果输出所述补偿电流。

6、进一步地，所述补偿支路配置为，以逐次逼近所述待消电流的方式生成所述补偿电流。

7、进一步地，以逐次逼近所述待消电流的方式生成所述补偿电流，包括：

8、逐次比较所述第一电压信号与所述预设参考电压，逐位产生数字控制码，至所述残余电流小于预设阈值，确定目标数字控制码，以生成所述补偿电流。

9、进一步地，所述电流源包括多位电流型数模转换器、电流镜阵列、flash结构可编程电流源中的至少一种。

10、进一步地，所述比较器包括迟滞比较器。

11、进一步地，所述补偿支路配置为，在所述光信号至少包括所述有效光信号时，维持所述补偿电流。

12、进一步地，所述残余光消除电路包括电荷减法电路，所述电荷减法电路包括储能电容及连接于所述储能电容两端的极性切换开关；

13、所述电荷减法电路配置为，在所述光信号仅包括所述环境光信号时及所述光信号至少包括所述有效光信号时，通过所述极性切换开关切换所述储能电容的接入极性。

14、进一步地，所述电荷减法电路还包括积分器及积分开关；

15、所述储能电容跨接在所述积分器的第一输入端与输出端之间；

16、所述积分开关设置于所述跨阻放大器的输出端与所述积分器的第一输入端之间，所述积分开关配置为，在生成所述补偿电流时断开，在维持所述补偿电流时导通；

17、所述极性切换开关配置为，在所述第一次积分和所述第二次积分时切换积分极性。

18、进一步地，所述环境光消除电路还包括光源驱动模块及模数转换器；

19、所述光源驱动模块配置为，连接并驱动一有效光源，所述有效光源用于提供所述有效光信号；

20、所述模数转换器配置为，连接所述残余光消除电路的输出端，用于接收所述残余光消除电路输出的第二电压信号并将其转换为数字信号。

21、进一步地，所述环境光消除电路还包括时序控制模块，所述时序控制模块连接所述光源驱动模块、所述积分开关和所述极性切换开关；

22、所述时序控制模块配置为：

23、控制所述光源驱动模块以关闭所述有效光信号，控制所述积分开关断开，控制所述补偿支路生成所述补偿电流，控制所述积分开关导通，使所述残余光消除电路进行所述第一次积分；以及

24、控制所述极性切换开关切换所述储能电容的接入极性，控制所述积分开关导通，维持所述补偿电流，控制所述光源驱动模块以开启所述有效光信号，使所述残余光消除电路进行所述第二次积分。

25、进一步地，所述第一次积分为负积分，所述第二次积分为正积分；或者，所述第一次积分为正积分，所述第二次积分为负积分。

26、进一步地，所述环境光消除电路为集成芯片。

27、本技术另提供一种环境光消除方法，应用于一种环境光消除电路，所述环境光消除电路用于连接一光电转换器，所述光电转换器接收光信号并产生输入电流，所述光信号包括环境光信号与有效光信号中的至少一种，所述环境光消除电路包括补偿转换电路及残余光消除电路，所述补偿转换电路包括补偿支路，所述方法包括：

28、在所述光信号仅包括所述环境光信号时，获取所述输入电流中由所述环境光信号生成的待消电流；

29、控制所述补偿支路根据所述待消电流生成补偿电流，所述待消电流与所述补偿电流在所述补偿转换电路的输入端相反；

30、将所述补偿电流与所述待消电流进行叠加，生成残余电流；

31、在所述光信号至少包括所述有效光信号时，获取所述输入电流中由所述有效光信号生成的有效电流；

32、在所述光信号仅包括所述环境光信号时，控制所述残余光消除电路，对所述残余电流进行第一次积分；以及

33、在所述光信号至少包括所述有效光信号时，对所述残余电流及所述有效电流叠加后的复合电流进行第二次积分；

34、其中，所述第一次积分与所述第二次积分的极性相反，且所述第一次积分与所述第二次积分的持续时间相等。

35、进一步地，控制所述补偿支路根据所述待消电流生成所述补偿电流，包括：

36、将所述待消电流转换为第一电压信号；

37、将所述第一电压信号与预设参考电压进行比较，输出比较结果；

38、根据所述比较结果输出所述补偿电流。

39、进一步地，所述方法还包括：以逐次逼近所述待消电流的方式生成所述补偿电流。

40、进一步地，以逐次逼近所述待消电流的方式生成所述补偿电流，包括：逐次比较所述第一电压信号与所述预设参考电压，逐位产生数字控制码，至所述残余电流小于预设阈值，确定目标数字控制码，以生成所述补偿电流。

41、进一步地，所述方法还包括：在所述光信号至少包括所述有效光信号时，维持所述补偿电流。

42、进一步地，所述环境光消除电路还包括光源驱动模块及模数转换器，所述方法还包括：

43、驱动一有效光源，所述有效光源用于提供所述有效光信号；

44、接收所述残余光消除电路输出的第二电压信号并将其转换为数字信号。

45、进一步地，所述环境光消除电路还包括时序控制模块、积分开关、储能电容及连接于所述储能电容两端的极性切换开关，所述时序控制模块连接所述光源驱动模块、所述积分开关和所述极性切换开关，所述方法还包括：

46、控制所述光源驱动模块以关闭所述有效光信号，控制所述积分开关断开，控制所述补偿支路生成所述补偿电流，控制所述积分开关导通，使所述残余光消除电路进行所述第一次积分；以及

47、控制所述极性切换开关切换所述储能电容的接入极性，控制所述积分开关导通，维持所述补偿电流，控制所述光源驱动模块以开启所述有效光信号，使所述残余光消除电路进行所述第二次积分。

48、进一步地，所述第一次积分为负积分，所述第二次积分为正积分；或者，所述第一次积分为正积分，所述第二次积分为负积分。

49、本技术另提供一种检测系统，包括光电转换器以及上述的环境光消除电路。

50、进一步地，还包括有效光源。

51、本技术涉及一种环境光消除电路、方法及检测系统，所述环境光消除电路用于连接光电转换器。光电转换器接收光信号并产生输入电流，光信号包括环境光信号和/或有效光信号。该电路包括：补偿转换电路，其输入端连接光电转换器输出端，内部设有补偿支路。当光信号仅为环境光信号时，输入电流仅包含由环境光生成的待消电流，补偿支路根据待消电流产生方向相反的补偿电流，两者在补偿转换电路输入端叠加后生成残余电流。残余光消除电路，其输入端连接补偿转换电路输出端。该电路配置为：在仅有环境光时，对残余电流进行第一次积分；在至少包含有效光时，对残余电流与有效电流叠加后的复合电流进行第二次积分。其中，第一次积分与第二次积分极性相反且持续时间相等。本技术通过补偿转换电路产生反向补偿电流抵消环境光分量，并利用残余光消除电路对残余电流进行正反积分以消除残余误差，从而有效抑制环境光干扰，提高雨量检测精度。