CN103312348B - 降低干扰的红外信号处理电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低干扰的红外信号处理电路，涉及红外信号电路技术领域，包括运算放大器U6-A，所述运算放大器U6-A的同相输入端电连接红外信号输入端IR_SIG_IN，所述运算放大器U6-A的输出端电连接有第一稳压滤波电路，所述第一稳压滤波电路包括两端分别电连接所述运算放大器U6-A的反相输入端和输出端的电阻R14，所述第一稳压滤波电路还包括阳极与所述运算放大器U6-A的输出端电连接的二极管D5，所述二极管D5的阴极电连接所述运算放大器U6-A的反相输入端；所述运算放大器U6-A的输出端还电连接有红外信号输出端IR_SIG_OUT。本发明有效的去除了干扰信号，且增大了红外信号的辐射距离、提高了红外信号的辐射性能。
Description
技术领域
本发明涉及红外信号电路技术领域，特别涉及一种降低干扰的红外信号处理电路。
背景技术
红外是一种无线通讯方式，可以进行无线数据的传输。自红外技术问世以来，得到了很普遍的应用，如红外线鼠标、红外线打印机及红外线键盘等红外设备。红外设备接收到红外信号需要通过红外信号处理电路进行放大处理，然而红外设备接收到的红外信号除了高频的红外信号外，还会混合有一些低频干扰信号，故需要滤除这些干扰信号。
本领域的技术人员通常是在红外信号处理电路中增加阻容滤波电路来滤除低频干扰信号，如图1所示，红外信号处理电路包括运算放大器U6-A，运算放大器U6-A的同相输入端通过高通滤波电路电连接红外信号输入端IR_SIG_IN，运算放大器U6-A的输出端电连接有阻容滤波电路，阻容滤波电路包括两端分别与运算放大器U6-A的反相输入端和输出端电连接的电阻R14，还包括与电阻R14并联的电容C1。此红外信号处理电路容易进入饱和，会对高频的红外信号造成影响，影响电路的高频性能。
随着3D技术的发展，红外技术也应用到了3D设备当中，如红外3D眼镜，但是，如图1所示的红外信号处理电路应用到3D眼镜中，会导致3D眼镜出现闪屏现象，降低了3D眼镜的使用性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种降低干扰的红外信号处理电路，此降低干扰的红外信号处理电路在滤除了低频干扰信号的同时，还可防止电路进入饱和状态，提升了电路的高频性能。
进一步的，本发明所要解决的技术问题是提供一种降低干扰的红外信号处理电路，此降低干扰的红外信号处理电路在滤除了低频干扰信号的同时，还可防止电路进入饱和状态，提升了电路的高频性能；同时极大的优化了信号的处理能力，增大了红外信号的辐射距离。
进一步的，本发明所要解决的技术问题是提供一种降低干扰的红外信号处理电路，此降低干扰的红外信号处理电路在滤除了低频干扰信号的同时，还可防止电路进入饱和状态，提升了电路的高频性能；同时进一步的降低了低频信号的干扰，提高了高频响应，提高了红外信号的辐射性能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种降低干扰的红外信号处理电路，包括一级放大电路，所述一级放大电路包括运算放大器U6-A，所述运算放大器U6-A的同相输入端电连接红外信号输入端IR_SIG_IN，所述运算放大器U6-A的输出端电连接有第一稳压滤波电路，所述第一稳压滤波电路包括两端分别电连接所述运算放大器U6-A的反相输入端和输出端的电阻R14，所述第一稳压滤波电路还包括阳极与所述运算放大器U6-A的输出端电连接的二极管D5，所述二极管D5的阴极电连接所述运算放大器U6-A的反相输入端；所述运算放大器U6-A的输出端还电连接有红外信号输出端IR_SIG_OUT。
其中，所述运算放大器U6-A的同相输入端与所述红外信号输入端IR_SIG_IN之间串接有高通滤波电路，所述高通滤波电路包括与所述红外信号输入端IR_SIG_IN电连接的电阻R1，所述电阻R1串接有电容C7，所述电容C7电连接所述运算放大器U6-A的同相输入端。
其中，所述运算放大器U6-A的同相输入端还电连接有偏置电压VN。
其中，所述运算放大器U6-A的输出端与所述红外信号输出端IR_SIG_OUT之间还电连接有二级缓冲电路；所述二级缓冲电路包括电压跟随器U5-B，所述电压跟随器U5-B的同相输入端电连接所述运算放大器U6-A的输出端，所述电压跟随器U5-B的输出端电连接有第二稳压滤波电路，所述电压跟随器U5-B的输出端还电连接所述红外信号输出端IR_SIG_OUT。
其中，所述电压跟随器U5-B的同相输入端还电连接有偏置电压VN。
其中，所述第二稳压滤波电路包括两端分别与所述电压跟随器U5-B的反相输入端和输出端电连接的电阻R54，所述第二稳压滤波电路还包括串联在一起的二极管D6和二极管D11，所述二极管D11的阳极电连接所述电压跟随器U5-B的输出端，所述二极管D11的阴极电连接所述二极管D6的阳极，所述二极管D6的阴极电连接所述电压跟随器U5-B的反相输入端。
作为一种实施方式，所述电压跟随器U5-B的输出端与所述红外信号输出端IR_SIG_OUT之间还电连接有三级比较电路；所述三级比较电路包括比较器U2，所述比较器U2的反相输入端电连接所述电压跟随器U5-B的输出端，所述比较器U2的同相输入端电连接有参考电压，所述比较器U2的输出端电连接所述红外信号输出端IR_SIG_OUT。
作为另一种实施方式，所述电压跟随器U5-B的输出端与所述红外信号输出端IR_SIG_OUT之间还电连接有三级放大电路；所述三级放大电路包括运算放大器U7-A，所述运算放大器U7-A的同相输入端电连接所述电压跟随器U5-B的输出端，所述运算放大器U7-A的同相输入端还电连接有偏置电压VN；所述运算放大器U7-A的输出端电连接所述红外信号输出端IR_SIG_OUT。
其中，所述运算放大器U6-A、电压跟随器U5-B和运算放大器U7-A的反相输入端均电连接有偏置电压VN。
其中，所述偏置电压VN由偏置电压电路提供；所述偏置电压电路包括运算放大器U7-B，所述运算放大器U7-B的同相输入端同时电连接有电阻R48和电阻R42，所述电阻R48电连接有电源IR_POWER的正极,所述电阻R42电连接所述电源IR_POWER的负极。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
由于本发明降低干扰的红外信号处理电路包括算放大器U6-A，运算放大器U6-A的反相输入端与输出端之间电连接有并联在一起的电阻R14和二级管D5。用电阻R14与二极管D5并联代替现有技术中的阻容滤波电路，相当于减少了一个滤波电容，降低了电路中的电容，提高了电路的高频性能。通过适当的调节电阻R14的阻值，既能防止信号放大过大而进入饱和，又能有效的滤波。因为二极管的高频等效模型为二极管和电容的并联，即二极管电容效应，所以本领域的技术人员一直认为二极管应用在高频电路中其特性会变坏，因而会极大破坏电路的高频性能，这是一个技术偏见。本发明将二极管应用到了红外信号处理电路中，不但取得了滤波作用，还起到了稳压作用，由此降低了红外信号中的低频干扰信号，克服了上述技术偏见，并取得了比阻容滤波电路更好的效果。
由于红外信号处理电路还包括二级缓冲电路，二级缓冲电路中的电压跟随器U5-B对红外信号处理电路起到了缓冲作用，提高了红外信号处理电路的带载能力；同时二级缓冲电路中的第二稳压滤波电路，进一步的滤掉了低频干扰信号，提高了电路的高频响应。
由于在红外信号处理电路中，采用于双运算放大器后，处理出来的波形不是特别平坦，极大的破坏了高频响应，故本发明在二级缓冲电路后端增加了三级比较电路，一级放大电路进行红外信号的充分放大，由三级比较电路进行波形整形，减少了振铃现象，使波形更加平坦；同时由于比较器U2是将模拟信号转化为数字信号的器件，故使得输出的红外信号更抗干扰。增加了三级比较电路，极大的优化了红外信号的处理能力，增大了红外信号辐射的距离。
由于运算放大器U6-A、电压跟随器U5-B与运算放大器U7-A的同相输入端和反相输入端均电连接有偏置电压VN。即运算放大器U6-A、电压跟随器U5-B与运算放大器U7-A均采用双偏置电压，有效的提升了直流输出；增加了偏置电压VN，使得其它低频干扰信号（如噪声）和地干扰信号不容易辐射进来，有效除去干扰信号，提高了高频响应，提高了红外信号的辐射性能。
综上所述，本发明降低干扰的红外信号处理电路解决了现有技术中红外信号处理电路易饱和，高频响应差的技术问题。本发明降低干扰的红外信号处理电路有效的去除了干扰信号，且增大了红外信号的辐射距离、提高了红外信号的辐射性能。
附图说明
图1是现有技术中红外信号处理电路的原理图；
图2是本发明降低干扰的红外信号处理电路实施例一的原理图；
图3是本发明降低干扰的红外信号处理电路实施例二的原理图；
图4是本发明降低干扰的红外信号处理电路实施例三的原理图；
图5是本发明降低干扰的红外信号处理电路实施例三的偏置电压电路的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。
实施例一：
如图2所示，一种降低干扰的红外信号处理电路，包括一级放大电路，一级放大电路包括运算放大器U6-A，运算放大器U6-A的同相输入端电连接有高通滤波电路，高通滤波电路包括与红外信号输入端IR_SIG_IN电连接的电阻R1，电阻R1的阻值为82Ω，电阻R1串接有电容C7，电容C7的电容值为1nF，电容C7电连接运算放大器U6-A的同相输入端。运算放大器U6-A的同相输入端还电连接有电阻R11，电阻R11的阻值为220KΩ，电阻R11电连接有偏置电压VN。运算放大器U6-A的输出端电连接有第一稳压滤波电路，第一稳压滤波路包括两端分别电连接运算放大器U6-A的反相输入端和输出端的电阻R14，电阻R14的阻值为360KΩ，第一稳压滤波电路还包括与电阻R14并联的二极管D5，二极管D5的阳极电连接运算放大器U6-A的输出端，二极管D5的阴极电连接运算放大器U6-A的反相输入端。运算放大器U6-A的反相输入端在电连接了第一稳压滤波电路之后串接有电阻R27，电阻R27的阻值为20KΩ，电阻R27接地。运算放大器U6-A的电源正端同时电连接电源IR_POWER的正极和电容C17，电容C17的电容值为100nF，电容C17接电源IR_POWER的负极。运算放大器U6-A的电源负端电连接电源IR_POWER的负极。运算放大器U6-A的输出端还电连接红外信号输出端IR_SIG_OUT。
运算放大器U6-A采用双运算放大器BU72425。
本实施例采用电阻R14与二极管D5并联代替现有技术中的阻容滤波电路，相当于减少了一个滤波电容，降低了电路中的电容，提高了电路的高频性能。通过适当的调节电阻R14的阻值，既能防止信号放大过大而进入饱和，又能有效的滤波。因为二极管的高频等效模型为二极管和电容的并联，即二极管电容效应，所以本领域的技术人员一直认为二极管应用在高频电路中其特性会变坏，因而会极大破坏电路的高频性能，这是一个技术偏见。本发明将二极管应用到了红外信号处理电路中，不但取得了滤波作用，还起到了稳压作用，由此降低了红外信号中的低频干扰信号，克服了上述技术偏见，并取得了比阻容滤波电路更好的效果。
实施例二：
如图3所示，本实施方式与实施例一基本相同，不同之处在于：
本实施方式在一级放大电路与红外信号输出端IR_SIG_OUT之间增加了二级缓冲电路和三级比较电路。
如图3所示，二级缓冲电路包括电压跟随器U5-B，电压跟随器U5-B的同相输入端电连接有电容C12，电容C12的电容值为100nF，电容C12串接有电阻R30，电阻R30的阻值为82Ω，电阻R30电连接一级放大电路中的运算放大器U6-A的输出端。电压跟随器U5-B的同相输入端还电连接有电阻R28，电阻R28的阻值为100KΩ，电阻R28电连接有偏置电压VN。电压跟随器U5-B的输出端电连接有第二稳压滤波电路，第二稳压滤波电路包括两端分别与电压跟随器U5-B的反相输入端和输出端电连接的电阻R54，电阻R54的阻值为510KΩ，第二稳压滤波电路还包括串联在一起的二极管D6和二极管D11，二极管D6和二极管D11串联后与电阻R54并联，二极管D11的阳极电连接电压跟随器U5-B的输出端，二极管D11的阴极电连接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极电连接电压跟随器U5-B的反相输入端。电压跟随器U5-B的反相输入端在电连接第二稳压滤波电路之后电连接有电阻R33，电阻R33的阻值为330Ω，电阻R33接地。电压跟随器U5-B的输出端电连接三级比较电路。
电压跟随器U5-B采用双运算放大器BU72425。
如图3所示，三级比较电路包括比较器U2，比较器U2的型号为APC207。比较器U2的反相输入端电连接有电容C19，电容C19的电容值为1nF，电容C19串接电阻R39，电阻R39的阻值为82Ω，电阻R39电连接电压跟随器U5-B的输出端。比较器U2的反相输入端还同时电连接有测试点TP8和滤波电容C6，电容C6的电容值为100pF，电容C6电连接电源IR_POWER的负极。比较器U2的同相输入端同时电连接有电阻R16、电阻R13和滤波电容C8，电阻R16的阻值为27KΩ，电阻R16电连接电源IR_POWER的正极；电阻R13的阻值为6KΩ，电阻R13电连接电源IR_POWER的负极；电容C8的电容值为470pF，电容C8电连接电源IR_POWER的负极，电阻R16和电阻R13分压后提供给比较器U2的同相输入端作为参考电压。比较器U2的输出端同时电连接有上拉电阻R18和限流电阻R17，电阻R18的阻值为22KΩ，电阻R18电连接电源IR_POWER的正极；电阻R17的阻值为47KΩ，电阻R17电连接红外信号输出端IR_SIG_OUT。
本实施方式由一级放大电路进行红外信号的充分放大，由三级比较电路进行波形整形，减少了振铃现象，使波形更加平坦；同时由于比较器U2是将模拟信号转化为数字信号的器件，故使得输出的红外信号更抗干扰；且二极管D5、二极管D6和二极管D11更有效的防止了饱和。增加了三级比较电路，极大的优化了红外信号的处理能力，增大了红外信号辐射的距离。
实施例三：
如图4所示，本实施方式与实施例二基本相同，其不同之处在于：
二级缓冲电路电连接三级放大电路，三级放大电路电连接红外信号输出端IR_SIG_OUT。
如图4所示，一级放大电路中的运算放大器U6-A的反相输入端在连接了第一稳压滤波电路之后电连接有电阻R27，电阻R27电连接偏置电压VN。
如图4所示，二级缓冲电路中的电压跟随器U5-B的反相输入端在连接了第二稳压滤波电路之后电连接有电阻R38，电阻R38的阻值为47KΩ,电阻R38同时电连接有电阻R31和电阻R33，电阻R31的阻值为100KΩ，电阻R31电连接电源IR_POWER的正极；电阻R33电连接偏置电压VN。
如图4所示，电压跟随器U5-B的输出端电连接有三级放大电路，三级放大电路包括运算放大器U7-A，运算放大器U7-A的同相输入端电连接有电容C19，电容C19的电容值为1nF，电容C19串接有电阻R39，电阻R39的阻值为82Ω，电阻R39电连接电压跟随器U5-B的输出端。运算放大器U7-A的同相输入端还电连接有电阻R41，电阻R41的阻值为100KΩ，电阻R41电连接偏置电压VN。运算放大器U7-A的反相输入端同时电连接有电阻R46和电阻R44，电阻R46的阻值为510KΩ，电阻R46电连接运算放大器U7-A的输出端；电阻R44的阻值为15KΩ，电阻R44同时电连接有电阻R45和电阻R43，电阻R45的阻值为3.6KΩ，电阻R45电连接偏置电压VN；电阻R43的阻值为100KΩ，电阻R43电连接电源IR_POWER的正极。运算放大器U7-A的输出端在连接了电阻R46后电连接有电阻R47，电阻R47的阻值为82Ω，电阻R47电连接红外信号输出端IR_SIG_OUT和测试点TP6。
运算放大器U7-A的电源正端同时电连接电源IR_POWER的正极和电容C20，电容C20的电容值为100nF，电容C20接电源IR_POWER的负极。运算放大器U7-A的电源负端电连接电源IR_POWER的负极。
如图5所示，偏置电压VN由偏置电压电路提供，偏置电压电路包括运算放大器U7-B，运算放大器U7-B的同相输入端同时电连接有电阻R48和电阻R42，电阻R48的阻值为220KΩ，电阻R48电连接有电源IR_POWER的正极,电阻R42的阻值为15KΩ，电阻R42电连接电源IR_POWER的负极。电阻R48和电阻R42为分压电阻，通过适当调节电阻R48和电阻R42的阻值可以给红外信号处理电路提供适当的偏置电压VN（电阻R48和电阻R42的具体阻值要根据使用环境等因素测量后定）。运算放大器U7-B的同相输入端还电连接有滤波电容C24，C24的电容值为100nF，电容C24电连接电源IR_POWER的负极。运算放大器U7-B的输出端输出偏置电压VN，同时运算放大器U7-B的输出端与反相输入端短接并引出测试点TP3。
运算放大器U7-A与运算放大器U7-B为同一双运算放大器BU72425。
本实施方式的工作原理如下：
红外信号经红外信号输入端IR_SIG_IN进入到一级放大电路，经由高通滤波电路首先滤除一部分信号中的低频干扰信号，然后经运算放大器U6-A第一次放大，并限制放大后的信号幅值差不高于二极管D5的顺电压，避免信号饱和；红外信号经过二级缓冲电路缓冲后经过三级放大电路继续放大，最后通过限流电阻R47由红外输出端IR-SIG_OUT输出。本实施例中每个运算放大器都加了双偏置电压VN，有效的提升了直流输出；增加了偏置电压VN，使得其它低频干扰信号（如噪声）和地干扰信号不容易辐射进来，有效除去了干扰信号，提高了高频响应，提高了红外信号的辐射性能。
本发明实施例二中的一级放大电路、二级缓冲电路和三级比较电路，以及实施例三中的一级放大电路、二级缓冲电路和三级放大电路的命名只是为便于区别分各电路而根据红外信号的流向而定的，其中的一、二和三不代表各电路的数量。
本发明中的第一稳压滤波电路和第二稳压滤波电路的命名只是为了更好的区别技术特征，不代表它们之间的工作顺序。
本发明可应用在红外3D眼镜等红外设备上，应用在红外3D眼镜中可以解决因干扰信号被放大后致使红外3D眼镜闪屏的技术问题。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.降低干扰的红外信号处理电路，包括一级放大电路，所述一级放大电路包括运算放大器U6-A，所述运算放大器U6-A的同相输入端电连接红外信号输入端IR_SIG_IN，其特征在于，所述运算放大器U6-A的输出端电连接有第一稳压滤波电路，所述第一稳压滤波电路包括两端分别电连接所述运算放大器U6-A的反相输入端和输出端的电阻R14，所述第一稳压滤波电路还包括阳极与所述运算放大器U6-A的输出端电连接的二极管D5，所述二极管D5的阴极电连接所述运算放大器U6-A的反相输入端；所述运算放大器U6-A的输出端还电连接有红外信号输出端IR_SIG_OUT；
所述运算放大器U6-A的输出端与所述红外信号输出端IR_SIG_OUT之间还电连接有二级缓冲电路；所述二级缓冲电路包括电压跟随器U5-B，所述电压跟随器U5-B的同相输入端电连接所述运算放大器U6-A的输出端，所述电压跟随器U5-B的输出端电连接有第二稳压滤波电路，所述电压跟随器U5-B的输出端还电连接所述红外信号输出端IR_SIG_OUT。
2.根据权利要求1所述的降低干扰的红外信号处理电路，其特征在于，所述运算放大器U6-A的同相输入端与所述红外信号输入端IR_SIG_IN之间串接有高通滤波电路，所述高通滤波电路包括与所述红外信号输入端IR_SIG_IN电连接的电阻R1，所述电阻R1串接有电容C7，所述电容C7电连接所述运算放大器U6-A的同相输入端。
3.根据权利要求2所述的降低干扰的红外信号处理电路，其特征在于，所述运算放大器U6-A的同相输入端还电连接有偏置电压VN。
4.根据权利要求3所述的降低干扰的红外信号处理电路，其特征在于，所述电压跟随器U5-B的同相输入端还电连接有偏置电压VN。
5.根据权利要求4所述的降低干扰的红外信号处理电路，其特征在于，所述第二稳压滤波电路包括两端分别与所述电压跟随器U5-B的反相输入端和输出端电连接的电阻R54，所述第二稳压滤波电路还包括串联在一起的二极管D6和二极管D11，所述二极管D11的阳极电连接所述电压跟随器U5-B的输出端，所述二极管D11的阴极电连接所述二极管D6的阳极，所述二极管D6的阴极电连接所述电压跟随器U5-B的反相输入端。
6.根据权利要求4或5所述的降低干扰的红外信号处理电路，其特征在于，所述电压跟随器U5-B的输出端与所述红外信号输出端IR_SIG_OUT之间还电连接有三级比较电路；所述三级比较电路包括比较器U2，所述比较器U2的反相输入端电连接所述电压跟随器U5-B的输出端，所述比较器U2的同相输入端电连接有参考电压，所述比较器U2的输出端电连接所述红外信号输出端IR_SIG_OUT。
7.根据权利要求4或5所述的降低干扰的红外信号处理电路，其特征在于，所述电压跟随器U5-B的输出端与所述红外信号输出端IR_SIG_OUT之间还电连接有三级放大电路；所述三级放大电路包括运算放大器U7-A，所述运算放大器U7-A的同相输入端电连接所述电压跟随器U5-B的输出端，所述运算放大器U7-A的同相输入端还电连接有偏置电压VN；所述运算放大器U7-A的输出端电连接所述红外信号输出端IR_SIG_OUT。
8.根据权利要求7所述的降低干扰的红外信号处理电路，其特征在于，所述运算放大器U6-A、电压跟随器U5-B和运算放大器U7-A的反相输入端均电连接有偏置电压VN。
9.根据权利要求8所述的降低干扰的红外信号处理电路，其特征在于，所述偏置电压VN由偏置电压电路提供；所述偏置电压电路包括运算放大器U7-B，所述运算放大器U7-B的同相输入端同时电连接有电阻R48和电阻R42，所述电阻R48电连接有电源IR_POWER的正极,所述电阻R42电连接所述电源IR_POWER的负极。
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2013
- 2013-06-28 CN CN201310270797.2A patent/CN103312348B/zh active Active
Patent Citations (5)
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