CN102185646A - 红外接收器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种红外接收器。包括：将从外部接收的红外输入信号转换为电信号的输入单元；对所述电信号进行放大的前置放大器；对所述电信号进行放大，并控制增益的可变增益放大器；对所述电信号进行放大的限幅放大器；滤除所述电信号中通带外噪声的带通滤波器；将所述信号与预设的参考电压进行比较的比较器；对所述信号进行解调的解调器；接收解调器输出的包络信号并进行波形整形后输出到外部的输出单元；接收解调器输出的信号，分辨噪声和正常信号，产生相应的增益控制电流或电压，来控制可变增益放大器的增益，从而滤除噪声或者放大正常信号的增益控制电路。

Description

红外接收器

技术领域

本发明涉及一种红外接收器。

背景技术

红外接收器通常是指从红外数据发送装置，接收红外信号并处理所接收到的红外信号的接收装置。

红外接收器接收到的输入信号除了正常遥控信号外，通常还包括阳光、白炽灯和荧光灯等环境光产生的各种噪声，这些噪声会降低红外接收器的性能。为了使红外接收器能可靠的工作，必须滤除这些噪声。

图17所示为传统的红外接收器的电路图，包括光敏二极管的输入电路将外部红外信号转化成微弱的电信号，该电信号被前置放大器放大；可变增益放大器放大前置放大器的输出信号并能控制增益；可变增益放大器的输出信号通过限幅放大器再次放大后被送到带通滤波器以滤除通带外的噪声；增益控制电路检测带通滤波器的输出信号，分辨噪声和正常信号，并产生相应的增益控制电流或电压去控制可变增益放大器的增益；比较器将带通滤波器的输出和一个预设的参考电压进行比较，比较器的输出信号被送到解调器；解调器将信号中的载频滤除，而只输出信号的包络；解调器的输出信号被送到输出电路进行波形整形后再被输出到红外接收器的外部，这样就完成了红外信号的检测、放大、滤波和解调的整个过程。

传统技术中，通过检测信号中脉冲输入时段和空闲时段之间的比例来识别正常信号和噪声信号，当脉冲输入时段的比例不超过50%时，输入信号被认为是正常信号，否则就是噪声信号。采用由可变增益放大器，限幅放大器，带通滤波器和增益控制电路等构成的自动增益控制环路来滤除噪声。当输入信号是噪声信号时，增益控制电路对电容器充电，产生相应的增益控制电流或电压去降低可变增益放大器的增益，这样，噪声通过可变增益放大器的传输就被限制了；当输入信号是正常信号时，增益控制电路对电容器放电，产生相应的增益控制电流或电压去提高可变增益放大器的增益或者保持可变增益放大器的增益不变，这样，正常遥控信号就被正常的放大了。增益控制电路的信号波形示意图如图18所示。

传统技术的不足之处在于：电子荧光灯产生的强调制噪声，其脉冲输入时段的比例也不超过50%，与正常信号相似，会被误认为是正常信号，从而红外接收器会输出这种噪声信号。

为了解决上述传统技术的不足之处，CN200410000199.4公开了一种“红外线接收器”。它的目的是提供一种能有效限制或滤除各种噪声成份特别是电子荧光灯产生的强调制噪声的技术方案，以提高其可靠性。该技术方案通过检测输入信号的空闲时间的长短来识别正常信号和噪声信号，当输入信号的空闲时间比预设的参考时间短时，就认为输入信号是噪声，否则就是正常信号。图19和图20所示是其增益控制电路通过检测空闲时间来滤除噪声的波形示意图。

但是，CN200410000199.4“红外线接收器”也有不足之处：有的正常遥控信号的空闲时间也比较短，会被误认为是噪声信号，从而红外接收器不能正确的输出这种遥控信号。

CN200610162322.1公开的“红外线接收器”同样也不能正常接收空闲时间短的遥控信号。

CN201010146074.8公开的“具有模式转换型增益控制单元的红外接收器”虽然能正常接收空闲时间短的遥控信号，但是，其电路比较复杂，电路面积较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单的具有能有效识别正常信号和各种噪声成分的增益控制电路以提高其可靠性和适用性的红外接收器。

本发明的技术解决方案是所述红外接收器，包括：

输入单元，包括用于将从外部接收的红外输入信号转换为电信号的光敏二极管；

前置放大器，对所述输入单元转换的所述电信号进行放大；

可变增益放大器，对所述前置放大器放大的所述电信号进行放大，并可控制所述可变增益放大器的增益；

限幅放大器，对所述可变增益放大器放大的所述电信号进行放大；

带通滤波器，滤除所述限幅放大器放大的所述电信号中的通带外的噪声；

比较器，将所述带通滤波器输出的所述信号与预设的参考电压Vref进行比较；

解调器，对所述比较器输出的所述信号进行解调；

输出单元，接收所述解调器输出的包络信号并进行波形整形后输出到红外接收器的外部；

其特殊之处在于：

还包含一增益控制电路，所述增益控制电路接收由所述解调器输出的信号Vd，分辨噪声和正常信号，产生相应的增益控制电流或电压，来控制可变增益放大器的增益，从而滤除噪声或者放大正常信号。

作为优选：

所述增益控制电路包括：

充放电电路，用于接收由解调器输出的信号Vd；

比较器，用于接收所述充放电电路的输出信号Vbg，将该输出信号Vbg和第五阈值电压Vth5进行比较，当输出信号电压Vbg高于第五阈值电压Vth5时，输出高电平，否则，输出低电平；

充放电控制电路，接收所述比较器的输出信号；

电荷泵电路，接收所述充放电控制电路的输出信号Vch来控制电容器的充放电操作。

所述电荷泵电路接收所述充放电控制电路的输出信号Vch；当该输出信号Vch为高电平时，开关SW2的触点1、触点3导通，并以恒定电流Ich2对电容C2进行充电；当该输出信号Vch为低电平时，开关SW2的触点2、触点3导通，并以恒定电流Idis2对电容C2进行放电，其中充电电流Ich2大于放电电流Idis2。

作为优选：

所述增益控制电路包括：

充放电电路，用于接收由解调器输出的信号Vd；

第一比较器，用于接收所述充放电电路的输出信号Vbg，将该输出信号Vbg和第一阈值电压Vth1进行比较，当输出信号电压Vbg高于第一阈值电压Vth1时，输出高电平，否则，输出低电平；

第二比较器，用于接收所述充放电电路的输出信号Vbg，将该输出信号Vbg和第二阈值电压Vth2进行比较，当输出信号电压Vbg高于第二阈值电压Vth2时，输出高电平，否则，输出低电平；

计数器，接收所述第一比较器的输出信号Vc，并对该输出信号Vc中的高电平的个数进行计数；

逻辑电路，接收所述第一比较器的输出信号Vc和计数器的状态信号Vcn，并产生用于减少增益控制电路中的电容充电时间的控制信号；

充放电控制电路，分别接收来自所述逻辑电路的输出信号VL和第二比较器的输出信号Vcni；

电荷泵电路，用于接收所述充放电控制电路的输出信号Vch来控制电容的充放电操作。

所述充放电电路接收来自解调器的输出信号Vd，当该输出信号Vd为高电平时，开关SW1的触点1、触点3导通，并以恒定电流Ich1对电容C1进行充电；当该输出信号Vd为低电平时，开关SW1的触点2、触点3导通，电容C1对地放电，电容C1两端电压Vbg瞬间降低到地电平。

所述电荷泵电路接收所述充放电控制电路的输出信号Vch，当该输出信号Vch为高电平时，开关SW2的触点1、触点3导通，并以恒定电流Ich2对电容C2进行充电；当该输出信号Vch为低电平时，开关SW2的触点2、触点3导通，并以恒定电流Idis2对电容C2进行放电，其中充电电流Ich2大于放电电流Idis2。

与现有技术相比，本发明的优点是：该红外线接收器不但能检测并滤除输入信号中的由阳光、白炽灯等产生的连续噪声，还能检测并滤除由荧光灯等产生的周期性噪声，提高了红外线接收器的可靠性；而且，该红外线接收器采用简单的电路就提高了红外线接收器的适用性，使其不但能正常接收典型的遥控信号，还能正常接收空闲时间短的遥控信号，并降低了成本。

附图说明

图1是本发明红外接收器第一实施例的电路方框图。

图2是本发明红外接收器第一实施例的增益控制电路的方框图。

图3是本发明红外接收器第一实施例的充放电电路的电路图。

图4是本发明红外接收器第一实施例的电荷泵电路图。

图5是本发明红外接收器第一实施例的可变增益放大器的增益和电压Vagc的关系曲线示意图。

图6是本发明红外接收器第一实施例接收到正常信号时，增益控制电路的波形示意图。

图7是本发明红外接收器第一实施例接收到连续噪声时，增益控制电路的波形示意图。

图8是本发明红外接收器第一实施例接收到周期性噪声时，增益控制电路的波形示意图。

图9是本发明红外接收器第二实施例的电路方框图。

图10是本发明红外接收器第二实施例的增益控制电路的方框图。

图11是本发明红外接收器第二实施例的充放电电路的电路图。

图12是本发明红外接收器第二实施例的电荷泵电路图。

图13是本发明红外接收器第二实施例的可变增益放大器的增益和电压Vagc的关系曲线示意图。

图14是本发明红外接收器第二实施例接收到正常信号时，增益控制电路的波形示意图。

图15是本发明红外接收器第二实施例接收到连续噪声时，增益控制电路的波形示意图。

图16是本发明红外接收器第二实施例接收到周期性噪声时，增益控制电路的波形示意图。

图17是传统的红外接收器的电路方框图。

图18是传统技术红外接收器接收正常信号的波形示意图。

图19是传统技术接收到强调制噪声时，增益控制电路的波形示意图。

图20是传统技术接收到正常信号时，增益控制电路的波形示意图。

具体实施方式

本发明下面将结合附图作进一步详述：

图1～图8示出了本发明的第一个实施例。

请参阅图1所示，在本实施例中，所述红外接收器，包括：

输入单元，包括用于将从外部接收的红外输入信号转换为电信号的光敏二极管；

前置放大器，对所述输入单元转换的所述电信号进行放大；

可变增益放大器，对所述前置放大器放大的所述电信号进行放大，并可控制所述可变增益放大器的增益；

限幅放大器，对所述可变增益放大器放大的所述电信号进行放大；

带通滤波器，滤除所述限幅放大器放大的所述电信号中的通带外的噪声；

比较器，将所述带通滤波器输出的所述信号与预设的参考电压Vref进行比较；

解调器，对所述比较器输出的所述信号进行解调；

输出单元，接收所述解调器输出的包络信号并进行波形整形后输出到红外接收器的外部；

增益控制电路，接收由所述解调器输出的信号Vd，分辨噪声和正常信号，产生相应的增益控制电流或电压，来控制可变增益放大器的增益，从而滤除噪声或者放大正常信号。

荧光灯产生的强调制噪声是周期性的噪声，包络周期为8ms～10ms，其脉冲输入时段的长短是固定的，为4ms～5ms；而正常遥控信号，除了开始第一个引导码的脉冲输入时段很长外（一般为0.5ms～9ms），其余码位的脉冲输入时段都比较短（一般为0.264ms ～1.84 ms）。因此，利用正常信号和周期性噪声在脉冲输入时段长短上的不同就可以将二者有效的识别出来。取3ms作为预设的参考时间即2ms和4ms的中间值，并记为T1，用来检测脉冲输入时段的长短，以分辨正常信号和噪声，并进行相应的自动增益控制。

请参阅图2所示，所述增益控制电路包括：

充放电电路，用于接收由解调器输出的信号Vd；

比较器，用于接收所述充放电电路的输出信号Vbg，将该输出信号Vbg和第五阈值电压Vth5进行比较，当输出信号电压Vbg高于第五阈值电压Vth5时，输出高电平，否则，输出低电平；

充放电控制电路，接收所述比较器的输出信号；

电荷泵电路，接收所述充放电控制电路的输出信号Vch来控制电容器的充放电操作。

增益控制电路的工作原理：充放电电路和比较器用来判断输入信号的脉冲输入时段是否超过T1，从而产生相应的控制信号，对超过T1的脉冲串，在超过T1的时间段，才对增益控制电路中的电容进行快速的充电，增益控制电压Vagc上升；对短于T1的脉冲串或者当没有脉冲输入时，对电容缓慢的放电，增益控制电压Vagc下降。当接收到的信号是阳光、白炽灯等产生的连续的噪声信号时，空闲时间不存在，电容器持续不断的充电，增益控制电压Vagc最终会超过预定电压；当接收到的信号是荧光灯产生的周期性噪声时，由于脉冲输入时段的长短和空闲时段的长短大致相当，而充电速度比放电速度快一些，所以增益控制电压Vagc周期性的上升，最终也会超过预定电压，可变增益放大器的增益减小；因此，根据上述操作，当噪声信号通过可变增益放大器时，噪声信号就会被滤除；而在正常信号情况下，电容器只在引导码的脉冲输入时段中的超过T1的时间段内才被充电，而在整个信号周期的绝大部分时间里被放电，增益控制电压Vagc不会超过预定电压，可变增益放大器的增益不变，因此，通过可变增益放大器的正常信号能被正常放大。

充放电电路如图3所示，当解调器的输出信号Vd为高电平时，开关SW1的触点1、触点3导通，以恒定电流Ich1对电容C1进行充电；当解调器的输出信号Vd为低电平时，开关SW1的触点2、触点3导通，电容C1对地放电，电容两端电压Vbg瞬间降低到地电平。

请参阅图4所示，所述电荷泵电路接收所述充放电控制电路的输出信号Vch；当该输出信号Vch为高电平时，开关SW2的触点1、触点3导通，并以恒定电流Ich2对电容C2进行充电；当该输出信号Vch为低电平时，开关SW2的触点2、触点3导通，并以恒定电流Idis2对电容C2进行放电，其中充电电流Ich2大于放电电流Idis2。电荷泵的输出电压Vagc被送到可变增益放大器去改变其增益，可变增益放大器的增益和电压Vagc的关系曲线如图5所示，其中Vth3是可变增益放大器的增益开始减小时所对应的Vagc电压，Vf3是增益刚好降低到最小时所对应的Vagc电压，在电压Vagc大于Vth3而小于Vf3的情况下，当电压Vagc增大时，可变增益放大器的增益降低；当电压Vagc减小时，可变增益放大器的增益增加。

图6～图8是当接收到正常信号或噪声信号时，增益控制电路的波形示意图，其中Vf1是图3中电容C1两端的电压Vbg充电所能达到的最大值， Vf2是图4中电容C2两端的电压Vagc充电所能达到的最大值。

图9～图16示出了本发明的第二个实施例。

请参阅图9所示，在本实施例中，所述红外接收器，包括：

输入单元，包括用于将从外部接收的红外输入信号转换为电信号的光敏二极管；

前置放大器，对所述输入单元转换的所述电信号进行放大；

可变增益放大器，对所述前置放大器放大的所述电信号进行放大，并可控制所述可变增益放大器的增益；

限幅放大器，对所述可变增益放大器放大的所述电信号进行放大；

带通滤波器，滤除所述限幅放大器放大的所述电信号中的通带外的噪声；

比较器，将所述带通滤波器输出的所述信号与预设的参考电压Vref进行比较；

解调器，对所述比较器输出的所述信号进行解调；

输出单元，接收所述解调器输出的包络信号并进行波形整形后输出到红外接收器的外部；

增益控制电路，接收由所述解调器输出的信号Vd，分辨噪声和正常信号，产生相应的增益控制电流或电压，来控制可变增益放大器的增益，从而滤除噪声或者放大正常信号。

荧光灯产生的强调制噪声是周期性的噪声，包络周期为8ms～10ms，其脉冲输入时段的长短是固定的，为4ms～5ms；而正常遥控信号，除了开始第一个引导码的脉冲输入时段很长外（一般为0.5ms ～9ms），其余码位的脉冲输入时段都比较短（一般为0.264ms ～1.84 ms）。因此，可以取3ms作为预设的参考时间即2ms和4ms的中间值，并记为T1，用来检测脉冲输入时段的长短。因为正常遥控信号和连续噪声信号，其超过3ms的脉冲串最多只有一个，故采用一个模为2的计数器，就能把周期性噪声识别出来；而连续噪声可以再设置一个参考时间来识别，记为T2, 并被设置为长于一般正常遥控信号的最长脉冲串（通常为引导码），为14ms，当输入信号的脉冲输入时段超过T2，就认为输入信号是连续噪声。

请参阅图10所示，所述增益控制电路包括：

充放电电路，用于接收由解调器输出的信号Vd；

第一比较器，用于接收所述充放电电路的输出信号Vbg，将该输出信号Vbg和第一阈值电压Vth1进行比较，当输出信号电压Vbg高于第一阈值电压Vth1时，输出高电平，否则，输出低电平；

第二比较器，用于接收所述充放电电路的输出信号Vbg，将该输出信号Vbg和第二阈值电压Vth2进行比较，当输出信号电压Vbg高于第二阈值电压Vth2时，输出高电平，否则，输出低电平；

计数器，接收所述第一比较器的输出信号Vc，并对该输出信号Vc中的高电平的个数进行计数；

逻辑电路，接收所述第一比较器的输出信号Vc和计数器的状态信号Vcn，并产生用于减少增益控制电路中的电容充电时间的控制信号；

充放电控制电路，分别接收来自所述逻辑电路的输出信号VL和第二比较器的输出信号Vcni；

电荷泵电路，用于接收所述充放电控制电路的输出信号Vch来控制电容的充放电操作。

增益控制电路的工作原理：当计数器状态为2或者接收到的信号为连续噪声时，才对增益控制电路中的电容进行快速的充电，增益控制电压Vagc上升；而在其他情况下，对电容缓慢的放电，增益控制电压Vagc下降。当接收到的信号是连续噪声时，电容器持续不断的充电，增益控制电压Vagc最终会超过预定电压；当接收到的信号是荧光灯产生的周期性噪声时，由于充电时间的长短和放电时间的长短相差不大，而充电速度却比放电速度快，所以增益控制电压Vagc周期性的上升，最终也会超过预定电压，可变增益放大器的增益减小；因此，根据上述操作，当噪声信号通过可变增益放大器时，噪声信号就会被滤除；而在正常信号情况下，在一个信号周期内，计数器状态为1，不会对电容器充电，而在多个信号周期内，由于放电时间远远大于充电时间，增益控制电压Vagc不会超过预定电压，可变增益放大器的增益不变，因此，通过可变增益放大器的正常信号能被正常放大。

图10中，充放电电路和第一比较器用来判断输入信号的脉冲输入时段是否超过T1，再结合计数器以检测周期性噪声；充放电电路和第二比较器用来判断输入信号的脉冲输入时段是否超过T2，以检测连续噪声。解调器的输出信号Vd被送到充放电电路。

请参阅图11所示，所述充放电电路接收来自解调器的输出信号Vd，当该输出信号Vd为高电平时，开关SW1的触点1、触点3导通，并以恒定电流Ich1对电容C1进行充电；当该输出信号Vd为低电平时，开关SW1的触点2、触点3导通，电容C1对地放电，电容C1两端电压Vbg瞬间降低到地电平。

请参阅图12所示，所述电荷泵电路接收所述充放电控制电路的输出信号Vch，当该输出信号Vch为高电平时，开关SW2的触点1、触点3导通，并以恒定电流Ich2对电容C2进行充电；当该输出信号Vch为低电平时，开关SW2的触点2、触点3导通，并以恒定电流Idis2对电容C2进行放电，其中充电电流Ich2大于放电电流Idis2。电荷泵的输出电压Vagc被送到可变增益放大器去改变其增益，可变增益放大器的增益和电压Vagc的关系曲线如图13所示，其中Vth3是可变增益放大器的增益开始减小时所对应的Vagc电压，Vf3是增益刚好降低到最小时所对应的Vagc电压，在电压Vagc大于Vth3而小于Vf3的情况下，当电压Vagc增大时，可变增益放大器的增益降低；当电压Vagc减小时，可变增益放大器的增益增加。

图14～图16是当接收到正常信号或噪声信号时，增益控制电路的波形示意图，其中Vf1是图11中电容C1两端的电压Vbg充电所能达到的最大值， Vf2是图12中电容C2两端的电压Vagc充电所能达到的最大值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种红外接收器，包括：

输入单元，包括用于将从外部接收的红外输入信号转换为电信号的光敏二极管；

前置放大器，对所述输入单元转换的所述电信号进行放大；

可变增益放大器，对所述前置放大器放大的所述电信号进行放大，并可控制所述可变增益放大器的增益；

限幅放大器，对所述可变增益放大器放大的所述电信号进行放大；

带通滤波器，滤除所述限幅放大器放大的所述电信号中的通带外的噪声；

比较器，将所述带通滤波器输出的所述信号与预设的参考电压Vref进行比较；

解调器，对所述比较器输出的所述信号进行解调； 

输出单元，接收所述解调器输出的包络信号并进行波形整形后输出到红外接收器的外部； 

其特征在于： 

还包含一增益控制电路，所述增益控制电路接收由所述解调器输出的信号Vd，分辨噪声和正常信号，产生相应的增益控制电流或电压，来控制可变增益放大器的增益，从而滤除噪声或者放大正常信号。

2.根据权利要求1所述红外接收器，其特征在于：

所述增益控制电路包括：

充放电电路，用于接收解调器的输出信号Vd；

比较器，用于接收所述充放电电路的输出信号Vbg，将该输出信号Vbg和第五阈值电压Vth5进行比较，当输出信号电压Vbg高于第五阈值电压Vth5时，输出高电平，否则，输出低电平；

充放电控制电路，接收所述比较器的输出信号；

电荷泵电路，接收所述充放电控制电路的输出信号Vch来控制电容器的充放电操作。

3.根据权利要求2所述红外接收器，其特征在于：所述电荷泵电路接收所述充放电控制电路的输出信号Vch；当该输出信号Vch为高电平时，开关SW2的触点1、触点3导通，并以恒定电流Ich2对电容C2进行充电；当该输出信号Vch为低电平时，开关SW2的触点2、触点3导通，并以恒定电流Idis2对电容C2进行放电，其中充电电流Ich2大于放电电流Idis2。

4.根据权利要求1所述红外接收器，其特征在于：

所述增益控制电路包括：

充放电电路，用于接收解调器的输出信号Vd；

第一比较器，用于接收所述充放电电路的输出信号Vbg，将该输出信号Vbg和第一阈值电压Vth1进行比较，当输出信号电压Vbg高于第一阈值电压Vth1时，输出高电平，否则，输出低电平；

第二比较器，用于接收所述充放电电路的输出信号Vbg，将该输出信号Vbg和第二阈值电压Vth2进行比较，当输出信号电压Vbg高于第二阈值电压Vth2时，输出高电平，否则，输出低电平；

计数器，接收所述第一比较器的输出信号Vc，并对该输出信号Vc中的高电平的个数进行计数；

逻辑电路，接收所述第一比较器的输出信号Vc和计数器的状态信号Vcn，并产生用于减少增益控制电路中的电容充电时间的控制信号；

充放电控制电路，分别接收来自所述逻辑电路的输出信号VL和第二比较器的输出信号Vcni；

电荷泵电路，用于接收所述充放电控制电路的输出信号Vch来控制电容的充放电操作。

5.根据权利要求4所述红外接收器，其特征在于：所述充放电电路接收来自解调器的输出信号Vd，当该输出信号Vd为高电平时，开关SW1的触点1、触点3导通，并以恒定电流Ich1对电容C1进行充电；当该输出信号Vd为低电平时，开关SW1的触点2、触点3导通，电容C1对地放电，电容C1两端电压Vbg瞬间降低到地电平。

6.根据权利要求4所述红外接收器，其特征在于：所述电荷泵电路接收所述充放电控制电路的输出信号Vch，当该输出信号Vch为高电平时，开关SW2的触点1、触点3导通，并以恒定电流Ich2对电容C2进行充电；当该输出信号Vch为低电平时，开关SW2的触点2、触点3导通，并以恒定电流Idis2对电容C2进行放电，其中充电电流Ich2大于放电电流Idis2。

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