随着大量便携式电子产品的涌现,如智能手机、笔记本电脑、数码相机等,人们对视觉体验、节能省电等要求越来越高。而且,随着微电子技术的日趋成熟,高集成度的环境光传感器被越来越广泛的应用于这些便携式电子产品中。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。然而,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。在电池技术没有突破性进展的情况下,环境光传感器却给出了有效的解决方案。它通过光电转换、模数转换产生环境光照度数据并判断是否输出中断,进而使系统随光强的变化而做出相应的调节。例如显示屏背光的调节,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或在强光下亮度不足,既节省了系统电能的消耗,也符合了人的视觉要求。环境光传感器不仅应用于这些电子产品中,而且还渗透到工业、医疗、军事等各个领域,所以对光电传感器的研究具有深刻的现实意义。本论文首先介绍了光电传感器的背景以及发展现状,并对设计指标以及功能要求进行了详细的叙述,重点分析研究了环境光传感器关键子模块的设计。针对环境光感测器对几种噪声的抑制要求,在光电检测模块设计了减法滤噪电路以及误差校正电路,对电路中暗电流进行了精确的滤除,并在光电二极管表面覆盖光学镀膜滤除环境光中的红外成分,使其响应接近人眼的亮度视觉。同时在模数转换模块提出了环境光量程切换的具体设计方案,通过改变PD对数、积分时间以及参考电流导通时间的占空比,实现多种量程的切换,兼顾了宽动态范围与高解析度的要求。另外为满足便携应用低功耗的要求,设计了休眠电路,通过降低振荡器频率,使电路工作在较低的时钟频率上,以便充分降低系统功耗。通过这些设计使环境光传感器具有良好的噪声抑制特性、高灵敏度、宽动态范围以及低功耗等特点。本文在理论与技术分析的基础上,采用3.3V 0.35μm CMOS工艺设计了环境光传感器XD1407,利用Hsim与Spectre进行仿真验证,仿真结果在设计指标允许的误差范围内,光电传感器的性能良好,满足设计需求。