一、光学接近式距离传感器简介
1. 工作原理光学接近式距离传感器可以实现无线耳机入耳 / 出耳侦测，帮助延长电池单次充电后的使用时间，且可以与另一个传感器一起使用，实现基本的无触摸手势控制，无需采用按钮。
其工作原理如下图所示，TX 是一个 VCSEL，可以发出 940 nm 红外光，通过判断发出的讯号，是否有被反射物体（例如耳道）反射回去，被 RX 光电二极管接收，从而来判断耳机的入耳 / 出耳状态。
2. 入耳检测位置及光学机构
光学接近式距离传感器的典型摆放位置 & 堆栈如下图所示。
二、Lextar 光学接近式距离传感器
以下是 Lextar 公司的光学接近式距离传感器的产品特点。
① 适用于真无线立体声耳机（TWS）的全集成式光学接近传感器；
② 超小型封装，厚度仅 0.5 mm，体积 1mm³，适用空间小的耳机 TWS 内；
③ 利用光学传感器硬件及软件的创新，具有无触摸手势的智能入耳检测功能，并且具有强化省电与延长待机时间的电源管理；
④ 行业领域内的较低平均使用功耗 / 待机 / 睡眠电流；
⑤ 出色的串扰 crosstalk 抑制能力，可得到最佳使用者体验；
⑥ 行业内较快系统启动设计；
2. Lextar PN21PT1.0 产品介绍① Lextar PN21PT1.0 规格参数
Lextar PN21PT1.0 是 Lextar 公司旗下的一款光学接近式距离传感器，其规格参数如下。
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型号 |
Lextar PN21PT1.0 |
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封装尺寸 |
2.0 x 1.0 x 0.5 mm |
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红外光源 |
940 nm VCSEL |
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操作电流 |
4.51 uA（Typ）@ 10 bits, 1C32W, 200 ms |
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待机电流 |
0.7 uA（Typ） |
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唤醒时间 |
2 us @ 睡眠模式 à 工作模式 |
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操作电压 |
1.8 V |
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操作温度 |
-30°C ~ 85°C |
② Lextar PN21PT1.0 底噪串扰校准
Lextar PN21PT1.0 拥有底噪串扰校准专利优势，可以有效大幅增加客户厂端组装容差，提高生产组装良率。
下图表示 Lextar PN21PT1.0 的光电二极管的可辨识量程为 1024 ADC counts，蓝色部分指外部环境光噪声，开启 lambient DAC 模拟校准底噪，可去除一部分外部环境光噪声，红色部分指堆栈组装噪声，开启模拟式 CTDAC + 数字校准底噪，抑制了大部分的组装噪声，故白色部分指装配后光电二极管仍可以识别到的量程。
Lextar PN21PT1.0 维持 10 bits 的分辨率，可完全减掉所有底噪 / 维持小幅底噪（等效于 20 bits 减噪分辨率），其低分辨率的设定，则可以减小功耗。
而对标普通数字式校准降噪，其降噪性能不好，则会让光电二极管的识别量程大打折扣，从而导致生产组装良率下降。
③ Lextar PN21PT1.0 封装工艺
Lextar PN21PT1.0 封装工艺有优化，其黑色光学镀膜可以阻挡可见光穿透同时具有低反射的特性，可以吸收二次反射光源，即吸收底噪。
④ Lextar PN21PT1.0 反射距离
下图是 Lextar PN21PT1.0 在白 / 灰 / 黑卡下的距离反射量测。
三、Lextar 技术支持
① 原理图确认；
② 电源时序确认；
③ 供给电源规格确认；
④ 升压电阻计算；
⑤ 电路布局确认；
2. 软件技术支持① 主芯片厂家配合；
② 驱动代码确认；
③ I2C 协议原理；
④ 参数设定确认（脉波数量 / 宽度、高 / 低阈值）；
⑤ 校准程序（CTDAT）参数设定；
3. 光学机构堆栈设计评估支持 Lextar 具有快速检查堆栈设计列表 & 设计范例，可以协助快速进行光学机构设计评估支持。
四、参考资料
【1】Lextar Sensor Introduction, Lextar
【2】Lextar PN21PT1.0 Datasheet, Lextar
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