一种LID读写器及其跨阻放大电路的利记博彩app

本实用新型实施例属于光识别技术领域，尤其涉及一种LID读写器及其跨阻放大电路。

背景技术：

光识别(LID，light identification)技术，是一种新型的非接触式自动识别技术，该技术通过检测目标对象发射或反射的光信号来识别目标对象，并获取光信号中所携带的相关数据。光识别技术具有无需人工干预、无电磁辐射、不受电磁干扰和反监听等优点，安全性好、可靠性高，在电子标签技术领域等到广泛应用，其中最为常见的应用为光识别读写器或光标签读写器。

然而，现有的光识别读写器或光标签读写器中的跨阻放大电路存在转角频率高、环路不稳定的问题，严重降低了光识别读写器或光标签读写器的光信号检测性能。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种LID读写器及其跨阻放大电路，可以显著降低跨阻放大电路的转角频率，有效控制抵消的直流分量的占比范围，提高环路的稳定性。

本实用新型实施例一方面提供一种应用于LID读写器的跨阻放大电路，其包括跨阻放大模块、尾电流管模块、共源放大模块、至少一个电压控制模块和与所述电压控制模块数量对应的至少一个电流控制模块；

所述跨阻放大模块的信号输入端与所述尾电流管模块的信号输出端和每个所述电流控制模块的输出端共接于所述LID读写器的光电二极管电路的信号输出端，所述跨阻放大模块的信号输出端为所述跨阻放大电路的输出端，所述跨阻放大模块的反馈信号输出端与所述共源放大模块的反馈信号输入端和每个所述电压控制模块的第一电压输入端共接，所述尾电流管模块的电源端与所述共源放大模块的电源端、每个所述电压控制模块的电源端和每个所述电流控制模块的输入端共接于外部电源，所述尾电流管模块的受控端接所述共源放大模块的控制端，所述共源放大模块的信号输入端接每个所述电压控制模块的信号输出端，每个所述电压控制模块的参考电压端均输入参考电压信号，每个所述电压控制模块的控制端均对应连接一个所述电流控制模块的受控端；

所述跨阻放大模块将所述光电二极管电路输出的感应电流信号转换为电压信号并进行放大后输出，并根据所述感应电流信号中的直流分量分别向所述共源放大模块和每个所述电压控制模块输出电压反馈信号；每个所述电压控制模块根据所述反馈电压信号和所述参考电压信号的大小，控制其对应的每个所述电流控制模块接通或断开与所述共源放大模块之间的连接，以通过所述共源放大模块动态控制所述尾电流管模块输出的直流信号抵消所述感应电流信号中的直流分量的抵消范围。

优选的，所述跨阻放大模块包括运算放大器、误差放大器、第一电容、第二电容、第一电阻和基准电压源；

所述运算放大器的同相输入端与所述误差放大器的反向输入端和所述基准电压源的正极共接，所述运算放大器的反相输入端与所述第二电容的负极和所述第一电阻的一端共接构成所述跨阻放大模块的信号输入端，所述运算放大器的输出端与所述误差放大器的同相输入端、所述第二电容的正极和所述第一电阻的另一端共接构成所述跨阻放大模块的信号输出端，所述误差放大器的输出端与所述第一电容的正极共接构成所述跨阻放大模块的反馈信号输出端，所述第一电容的负极接地。

优选的，所述尾电流管模块包括第一N型MOS管，所述第一N型MOS管的栅极、漏极和源极分别为所述尾电流管模块的受控端、输出端和输入端。

优选的，所述共源放大模块包括第二N型MOS管和第一P型MOS管，所述第二N型MOS管的源极为所述共源放大模块的电源端，所述第二N型MOS管的栅极为所述共源放大模块的控制端，所述第二N型MOS管的源极与所述第一P型MOS管的漏极共接构成所述共源放大模块的信号输入端，所述第二N型MOS管的栅极和漏极共接，所述第一P型MOS管的源极接地。

优选的，所述每个电压控制模块均包括电压比较器和单刀双掷型开关；

所述电压比较器的第一输入端和第二输入端分别为所述电压控制模块的第一电压输入端和第二电压输入端，所述电压比较器的输出端与所述单刀双掷型开关的受控端连接，所述单刀双掷型开关的第一连接端、第二连接端和第三连接端分别为所述电压控制模块的控制端、信号输出端和电源端；

所述电压比较器输入所述反馈电压信号和所述参考电压，并比较所述反馈电压信号和所述参考电压信号的电压大小，若所述反馈电压信号的电压小于或等于所述参考电压信号，则所述电压比较器控制所述单刀双掷型开关接通所述电流控制模块与所述外部电源之间的连接，使所述电流控制模块断开与所述共源放大模块之间的连接；若所述反馈电压信号的电压大于所述参考电压信号，则所述电压比较器控制所述单刀双掷型开关接通所述电流控制模块与所述共源放大模块之间的连接，使所述电流控制模块断开与所述外部电源之间的连接。

优选的，所述单刀双掷型开关为单刀双掷继电器或单刀双掷模拟开关。

优选的，每个所述电流控制模块均包括第三N型MOS管，所述第三N型MOS管的栅极、漏极和源极分别为所述电流控制模块的受控端、输出端和输入端。

本实用新型实施例还提供一种LID读写器，其包括光电二极管电路、信号处理电路、信号跳变检测电路和上述的跨阻放大电路；

所述光电二极管电路的感应电流信号输出端接所述跨阻放大电路的信号输入端，所述跨阻放大电路的信号输出端接所述信号跳变检测电路的第一信号输入端，所述信号跳变检测电路的第二信号输入端接入参考脉冲信号，所述信号跳变检测电路的信号输出端接所述信号处理电路的信号输入端；

所述光电二极管电路获取光标签发射或反射的光信号并转换为感应电流信号；所述跨阻放大电路抵消所述感应电流信号中的直流分量，将抵消了直流分量之后的所述感应电流信号转换为电压信号并进行放大后输出给所述信号跳变检测电路，所述信号跳变检测电路检测所述跨阻放大电路输出的电压信号的持续跳变时间，并在每次检测到所述持续跳变时间大于预设时间时，输出一个脉冲电压信号给所述信号处理电路，所述信号处理电路对所述脉冲电压信号进行处理分析得到数字信号。

优选的，所述信号跳变检测电路包括信号延时器件和异或器件，所述信号延时器件的输入端和所述异或器件的第二输入端共接于所述跨阻放大电路的信号输出端，所述信号延时器件的输出端接所述异或器件的第一输入端，所述异或器件的输出端接所述信号处理电路的信号输入端。

优选的，所述光电二极管电路包括光电二极管，该光电二极管的输出端为所述光电二极管电路的感应电流信号输出端，光电二极管的输入端接地。

本实用新型实施例通过设置与尾电流管模块共接于外部电源的共源放大模块，可以显著降低跨阻放大电路的转角频率，并通过电压控制模块控制电流控制模块接通或断开与共源放大模块之间的连接，使共源放大模块控制尾电流管模块输出的直流信号的电流范围，从而可以通过控制该直流信号的电流范围有效控制感应电流信号中的直流分量的抵消范围，可以有效控制抵消的直流分量的占比范围，提高环路的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的现有技术中的跨阻放大电路的电路结构示意图；

图2是本实用新型的一个实施例提供的跨阻放大电路的结构框图；

图3是本实用新型的一个实施例提供的跨阻放大电路的电路结构示意图；

图4是本实用新型的另一个实施提供的跨阻放大电路的电路结构示意图；

图5是本实用新型的一个实施例提供的LID读写器的结构框图；

图6是本实用新型的一个实施例提供的LID读写器的具体结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

如图1为现有技术中常用的跨阻放大电路的电路结构示意图。该跨阻放大电路包括MOS管M_ctl、运算放大器G1、误差放大器EA、基准电压源V_ref、电容C_f、电阻R_f和电容C_m，MOS管M_ctl的源极接入外部电源VDD、栅极误差放大器EA的输出端、漏极与光电二极管PD的输出端和运算放大器G1的反相输入端，运算放大器G1的同相输入端与误差放大器EA的反相输入端和基准电压源V_ref的输出端共接，电容C_f和电阻R_f并联构成滤波电路之后连接在运算放大器G1的反相输入端和输出端之间，误差放大器EA的输出端通过电容C_m接地，光电二极管PD的输入端接地。

上述跨阻放大电路的传递函数为：

其中，L(s)是环路增益；

根据公式计算得到

其中A_DC是误差放大器EA的低频增益，ω_p1＝1/R_o2C_m，若R_fA_DCω_p1＞＞1，则该电路的频率响应的高通转角频率ω_HP＝R_fA_DCω_p1g_mctl＝R_fA_DCg_mctl/R_o2C_m；

根据ω_HP的计算公式推算可知，要使ω_HP低于几十赫兹，则需要将电容Cm的电容量Cm增大至nF(纳法)量级，但是由于纳法量级的电容体积较大难以集成到芯片内，所以通过增大电容Cm的电容量来降低整个电路的转角频率是不切实际的。

为了解决上述问题，如图2所示，本实用新型的一个实施例提供一种跨阻放大电路100，其应用于LID读写器，其包括跨阻放大模块10、尾电流管模块20、共源放大模块30、至少一个电压控制模块40和与电压控制模块40数量对应的至少一个电流控制模块50。

本实施例所提供的跨阻放大电路100中各模块之间的连接关系为：

跨阻放大模块10的信号输入端与尾电流管模块20的信号输出端和每个电流控制模块50的输出端共接于LID读写器的光电二极管电路201的信号输出端，跨阻放大模块10的信号输出端为跨阻放大电路100的输出端Vo，跨阻放大模块10的反馈信号输出端与共源放大模块30的反馈信号输入端和每个电压控制模块40的第一电压输入端共接，尾电流管模块20的电源端与共源放大模块30的电源端、每个电压控制模块40的电源端和每个电流控制模块50的输入端共接于外部电源VDD，尾电流管模块20的受控端接共源放大模块30的控制端，共源放大模块30的信号输入端接每个电压控制模块40的信号输出端，每个电压控制模块40的参考电压端均输入参考电压信号Vth。

每个电压控制模块40的控制端均对应连接一个电流控制模块50的受控端。

在具体应用中，光电二极管电路201可以是单个光电二极管，也可以是由多个光电二极管组成的光电二极管阵列；信号处理电路202具体可以通过通用集成电路，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，或通过ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)来实现。

本实施例中，仅示出了一个电压控制模块40和一个电流控制模块50。

本实施例所提供的跨阻放大电路100的工作原理为：

跨阻放大模块将光电二极管电路输出的感应电流信号转换为电压信号并进行放大后输出，并根据感应电流信号中的直流分量分别向共源放大模块和每个电压控制模块输出电压反馈信号；每个电压控制模块根据反馈电压信号和参考电压信号的大小，控制其对应的每个电流控制模块接通或断开与共源放大模块之间的连接，以通过光源放大模块动态控制尾电流管模块输出的直流信号抵消直流分量的抵消范围。

在具体应用中，可以根据实际需要适当增减电压控制模块及对应的电流控制模块的数量，以提高电路的稳定性，确保电压控制模块能够通过电流控制模块控制放大模块对跨阻放大模块输出的直流信号进行控制。

本实用新型实施例通过设置与尾电流管模块共接于外部电源的共源放大模块，可以显著降低跨阻放大电路的转角频率，并通过电压控制模块控制电流控制模块接通或断开与共源放大模块之间的连接，使共源放大模块控制尾电流管模块输出的直流信号的电流范围，从而可以通过控制该直流信号的电流范围有效控制感应电流信号中的直流分量的抵消范围，可以，有效控制抵消的直流分量的占比范围，提高环路的稳定性。

如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，跨阻放大模块10包括运算放大器G1、误差放大器EA、第一电容C_m、第二电容C_f、第一电阻R_f和基准电压源V_ref；

运算放大器G1的同相输入端与误差放大器EA的反向输入端和基准电压源V_ref的正极共接，运算放大器G1的反相输入端与第二电容C_f的负极和第一电阻R_f的一端共接构成跨阻放大模块10的信号输入端，运算放大器G1的输出端与误差放大器EA的同相输入端、第二电容C_f的正极和第一电阻R_f的另一端共接构成跨阻放大模块10的信号输出端V_O，误差放大器EA的输出端与第一电容C_m的正极共接构成跨阻放大模块10的反馈信号输出端，第一电容C_m的负极接地。

本实施例中，光电二极管电路为光电二极管PD，其输入端接地。

如图3所示，本实施例中，尾电流管模块20包括第一N型MOS管M_ctl，第一N型MOS管M_ctl的栅极、漏极和源极分别为尾电流管模块20的受控端、输出端和输入端。

如图3所示，本实施例中，共源放大模块30包括第二N型MOS管M₁和第一P型MOS管M₂，第二N型MOS管M₁的源极为共源放大模块的电源端，第二N型MOS管M₁的栅极为共源放大模块的控制端，第二N型MOS管M₁的源极与第一P型MOS管M₂的漏极共接构成共源放大模块的信号输入端，第二N型MOS管M₁的栅极和漏极共接，第一P型MOS管M₂的源极接地。

如图3所示，在本实施例中，每个电压控制模块40均包括电压比较器cmp1和单刀双掷型开关V_gctl1。

电压比较器cmp1的第一输入端V_g.M₂和第二输入端Vth1分别为电压控制模块40的第一电压输入端和第二电压输入端，电压比较器cmp1的输出端与单刀双掷型开关V_gctl1的受控端4连接，单刀双掷型开关V_gctl1的第一连接端1、第二连接端2和第三连接端3分别为电压控制模块40的控制端、信号输出端和电源端。

电压控制模块40的工作原理为：

电压比较器输入反馈电压信号和参考电压，并比较反馈电压信号和参考电压信号的电压大小，若反馈电压信号的电压小于或等于参考电压信号，则电压比较器控制单刀双掷型开关接通电流控制模块与外部电源之间的连接，使电流控制模块断开与共源放大模块之间的连接；若反馈电压信号的电压大于参考电压信号，则电压比较器控制单刀双掷型开关接通电流控制模块与共源放大模块之间的连接，使电流控制模块断开与外部电源之间的连接。

在具体应用中，单刀双掷型开关为单刀双掷继电器或单刀双掷模拟开关；单刀双掷型开关可以等效替换为两个单刀单掷型开关。

如图3所示，在本实施例中，每个电流控制模块50均包括第三N型MOS管M_ctl1，第三N型MOS管M_ctl1的栅极、漏极和源极分别为电流控制模块50的受控端、输出端和输入端。

图3所示的跨阻放大电路的传递函数为：

其频率响应的高通转角频率

通过调整MOS管M1、M2的跨导gm1和gm2可以显著降低跨阻放大电路高通转角频率，比如gm2/gm1＝1/200则电容C_m的电容值可以降低200倍，极大的减小所需电容的面积。通过电压比较器cmp1自动控制MOS管Mctl1和MOS管Mctl2的开关，自动调整MOS管Mctl的宽长比，即可以成倍增加抵消直流分量的抵消范围又避免了由于MOS管M2栅压电压不够引起的环路稳定性问题。

如图4所示，在本实用新型的一个实施例中，在本实用新型的一个实施例中，跨阻放大电路100包括两个电压控制模块40和两个电流控制模块50。其中一个电压控制模块包括第一电压比较器cmp1和第一单刀双掷型开关V_gctl1，其连接结构参见图3，另一个电压控制模块包括第二电压比较器cmp2和第二单刀双掷型开关V_gctl2，两个电压控制模块的电路连接结构相同。其中一个电流控制模块包括第三N型MOS管Mctl1，其连接结构参见图3，另一个电流控制模块包括第四N型MOS管Mctl2，两个电流控制模块的电路连接结构相同。

图4所示电压控制模块和电流控制模块的工作原理为：

当MOS管M2栅压V_g.M2比参考电压Vth1和参考电压Vth2低时，MOS管Mctl1和MOS管Mctl2的栅极通过分别通过接VDD，MOS管Mctl1和MOS管Mctl2关断，随着光电二极管PD直流分量的增加MOS管M2的栅压V_g,M2也相应升高，当栅压超过参考电压Vth1或参考电压Vth2时，MOS管Mctl1或MOS管Mctl2栅压分别通过各自连接的单刀双掷型开关接偏置电压Vgctl，相应的增加了电流控制模块的宽长比，可以自适应控制MOS管M2栅压，提高了电路的直流抵消范围和稳定性。

如图5所示，本实用新型的一个实施例还提供一种LID读写器，其包括光电二极管电路201、信号处理电路202、信号跳变检测电路203和跨阻放大电路100。

光电二极管电路201的感应电流信号输出端接跨阻放大电路100的信号输入端，跨阻放大电路100的信号输出端接信号跳变检测电路203的第一信号输入端，跳变检测电路203的第二信号输入端Mode_EN接入参考脉冲信号，信号跳变检测电路203的信号输出端接信号处理电路202的信号输入端。

本实施例中，光电二极管电路为光电二极管，该光电二极管的输出端为光电二极管电路的感应电流信号输出端，光电二极管的输入端接地。

本实施例提供的LID读写器的工作原理为：

光电二极管电路获取光标签发射或反射的光信号并转换为感应电流信号；跨阻放大电路抵消感应电流信号中的直流分量，将抵消了直流分量之后的感应电流信号转换为电压信号并进行放大后输出给信号跳变检测电路，信号跳变检测电路检测跨阻放大电路输出的电压信号的持续跳变时间，并在每次检测到持续跳变时间大于预设时间时，输出一个脉冲电压信号给信号处理电路，信号处理电路对脉冲电压信号进行处理分析得到数字信号。

在具体应用中，若LID读写器读取的光标签是无源标签，则光标签接收不到足够的能量时，则无法反射光信号或者反射的光信号较为微弱。因此，为了克服信号处理电路无法检测到光标签反射的微弱信号的问题，可以通过增加信号跳变检测电路来检测跨阻放大电路输出的信号的变化，当其输出的信号小于一定脉宽时不予响应。

如图6所示，在本实用新型的一个实施例中，信号跳变检测电路203具体包括信号延时电路2031和异或电路2032，信号延时电路2031的输入端和异或电路2032的第二输入端共接于接跨阻放大电路100的信号输出端，信号延时电路2031的输出端接异或电路2032的第一输入端，异或电路2032的输出端接信号处理电路202。

信号延时电路具体用于实现信号防抖功能，当跨阻放大电路输出的信号小于一定脉宽时不予响应，异或电路具体用于对跨阻放大电路输出的信号的脉宽大小进行逻辑判断。

本实施例提供的LID读写器能够主动检测光标签发射或反射的光信号，并在检测到信号时及时对信号进行处理生成数字信号，灵敏度高，并且可以自动不响应光标签反射或发射的微弱信号，避免输出错误的数字信号，可以有效提高光信号识别的准确性。

在本实用新型的其他实施例中，跨阻放大电路可以等效应用于LID标签中。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。