CN115314117A - 一种高性能的红外接收芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高性能的红外接收芯片，涉及红外芯片领域。该高性能的红外接收芯片，包括红外芯片，红外芯片内部包含的电路结构主要有偏置电路、I‑V转换电路、前置放大器、可变增益放大器、带通滤波器、噪声检测电路频率校准电路以及整形电路，偏置电路为整个芯片提供合适偏置。通过芯片内部的改进I‑V转换模块能够自动调节送入前置放大器的电压信号幅度大小，并抑制由于电源和输入信号波动带来的噪声影响，使得在校准模式下，通过频率校准电路将带通滤波器的中心频率校准在目标载波频率误差范围内，此外，芯片整体的功耗低、面积较小，在性能和成本方面在市场竞争中也具有较大优势。
Description
技术领域
本发明涉及红外芯片技术领域，具体为一种高性能的红外接收芯片。
背景技术
红外接收芯片主要是在红外通信的接收端将接收到的红外光信号转换为电压信号，再通过后续的运放、滤波电路将噪声信号滤除，将有用信号放大后送至解调电路，将发送端的波形解码。
由于国内对于红外芯片的研究起步较晚，目前国内所研发的红外芯片在性能方面远低于国外水平，性能指标存在各种缺陷，比如接收距离较近，在不同的光环境中芯片的输出波形会有较多毛刺，对于信号接收角度有比较严苛的要求，芯片功耗和芯片面积等指标都远低于国外的红外芯片，所以红外接收芯片大多依赖进口。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高性能的红外接收芯片，解决了在不同的光环境中芯片的输出波形会有较多毛刺，对于信号接收角度有比较严苛的要求，芯片功耗和芯片面积等指标都远低于国外的红外芯片的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高性能的红外接收芯片，包括红外芯片，所述红外芯片内部包含的电路结构主要有偏置电路、I-V转换电路、前置放大器、可变增益放大器、带通滤波器、噪声检测电路频率校准电路以及整形电路。
优选的，所述偏置电路为整个芯片提供合适偏置。
优选的，所述偏置电路光信号产生的电流通过I-V转换电路变成电压信号送入前置放大器以及可变增益放大器进行处理后，再将信号依次送入带通滤波器和整形电路，经过滤波、整形后将信号输出，放大器作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。
优选的，所述噪声检测电路在检测到噪声变化后将输出信号反馈到可变增益放大器控制增益变化。
优选的，所述用于增强信号强度，以将电缆驱动到主仪器，而不会显著降低信噪比(SNR)，前置放大器的噪声性能至关重要，根据Friis公式，当前置放大器的增益较高时，最终信号的SNR由输入信号的SNR和前置放大器的噪声系数确定。
优选的，所述噪声检测电路外接有噪声检测模块，所述噪声检测模块能够有效感知被测环境中的噪声状况，以485型或电流型两种信号输出，可以将该模块应用于红外接收芯片中，噪音模块是噪声传感器、噪声检测仪等产品的重要组成部分之一。
优选的，所述频率校准电路外接有频率校准模块，且频率校准模块通过电路板与带通滤波器连通。
优选的，所述带通滤波器通过电路板连接有比较器，且与比较器连通，所述比较器的第一输出端点通过电路板与噪声检测模块连通，所述比较器的第二输出端垫通过电路板与整形电路连通，对两个或多个数据项进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系及排列顺序称为比较，能够实现这种比较功能的电路或装置称为比较器，比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路，比较器的两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号0或1，当输入电压的差值增大或减小且正负符号不变时，其输出保持恒定，并且可以将比较器当作一个1位模/数转换器(ADC)，运算放大器在不加负反馈时从原理上讲可以用作比较器，但由于运算放大器的开环增益非常高，它只能处理输入差分电压非常小的信号，而且，一般情况下，运算放大器的延迟时间较长，无法满足实际需求，比较器经过调节可以提供极小的时间延迟，但其频响特性会受到一定限制，为避免输出振荡，许多比较器还带有内部滞回电路，比较器的阈值是固定的，有的只有一个阈值，有的具有两个阈值。
工作原理：传统的红外芯片在光电二极管接收到光信号后转换为电流信号经IN端口输入到芯片内部进行放大、滤波、解调等处理后经由OUT端口输出，其中电容C是电源到地之间的滤波电容；
本发明红外芯片的偏置电路为整个芯片提供合适偏置，光信号产生的电流通过I-V转换电路变成电压信号送入前置放大器以及可变增益放大器进行处理后，再将信号依次送入带通滤波器和比较器，经过滤波后将输出信号与一电压基准比较将信号转化成方波，将方波信号进行整形后输出，而噪声检测电路在检测到噪声变化后将输出信号反馈到可变增益放大器通过控制增益变化达到只放大有用信号的目的。
(三)有益效果
本发明提供了一种高性能的红外接收芯片。具备以下有益效果：本发明与传统的红外接收芯片相比较，芯片内部的改进I-V转换模块能够自动调节送入前置放大器的电压信号幅度大小，并抑制由于电源和输入信号波动带来的噪声影响；
在校准模式下，通过频率校准电路将带通滤波器的中心频率校准在目标载波频率误差范围内；
此外，芯片整体的功耗低、面积较小，在性能和成本方面在市场竞争中也具有较大优势。
附图说明
图1为本发明红外芯片典型应用电路；
图2为本发明红外芯片内部电路总体框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1-2所示，本发明实施例提供一种高性能的红外接收芯片，包括红外芯片，红外芯片内部包含的电路结构主要有偏置电路、I-V转换电路、前置放大器、可变增益放大器、带通滤波器、噪声检测电路频率校准电路以及整形电路，其中具体的电路布置如图2所示，其中偏置电路为整个芯片提供合适偏置，光信号产生的电流通过I-V转换电路变成电压信号送入前置放大器以及可变增益放大器进行处理后，再将信号依次送入带通滤波器和整形电路，经过滤波、整形后将信号输出，噪声检测电路在检测到噪声变化后将输出信号反馈到可变增益放大器控制增益变化；
用于增强信号强度，以将电缆驱动到主仪器，而不会显著降低信噪比(SNR)，前置放大器的噪声性能至关重要，根据Friis公式，当前置放大器的增益较高时，最终信号的SNR由输入信号的SNR和前置放大器的噪声系数确定，噪声检测电路外接有噪声检测模块，噪声检测模块能够有效感知被测环境中的噪声状况，以485型或电流型两种信号输出，可以将该模块应用于红外接收芯片中；
与传统的红外接收芯片相比较，芯片内部的改进I-V转换模块能够自动调节送入前置放大器的电压信号幅度大小，并抑制由于电源和输入信号波动带来的噪声影响；
在校准模式下，通过频率校准电路将带通滤波器的中心频率校准在目标载波频率误差范围内，此外，芯片整体的功耗低、面积较小，性能和成本方面在市场竞争中也具有较大优势；
频率校准电路外接有频率校准模块，且频率校准模块通过电路板与带通滤波器连通，带通滤波器通过电路板连接有比较器，且与比较器连通，比较器的第一输出端点通过电路板与噪声检测模块连通，比较器的第二输出端垫通过电路板与整形电路连通。
本芯片的功能特性为：
S1、内建CMOS基准源
S2、内建改进的I-V转换电路抑制电源波动带来的噪声影响
S3、内部频率校准电路将带通滤波器的中心频率校准在目标载波频率误差范围内
S4、具有较宽的电源电压工作范围：芯片在1.8-5.5v电源电压范围内均能正常工作
S5、功耗低、芯片面积小。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种高性能的红外接收芯片，包括红外芯片，其特征在于：所述红外芯片内部包含的电路结构主要有偏置电路、I-V转换电路、前置放大器、可变增益放大器、带通滤波器、噪声检测电路、频率校准电路以及整形电路。
2.根据权利要求1所述的一种高性能的红外接收芯片，其特征在于：所述偏置电路为整个芯片提供合适偏置。
3.根据权利要求2所述的一种高性能的红外接收芯片，其特征在于：所述偏置电路光信号产生的电流通过I-V转换电路变成电压信号送入前置放大器以及可变增益放大器进行处理后，再将信号依次送入带通滤波器和整形电路，经过滤波、整形后将信号输出。
4.根据权利要求1所述的一种高性能的红外接收芯片，其特征在于：所述噪声检测电路在检测到噪声变化后将输出信号反馈到可变增益放大器控制增益变化。
5.根据权利要求1所述的一种高性能的红外接收芯片，其特征在于：所述用于增强信号强度，以将电缆驱动到主仪器，而不会显著降低信噪比(SNR)，前置放大器的噪声性能至关重要，根据Friis公式，当前置放大器的增益较高时，最终信号的SNR由输入信号的SNR和前置放大器的噪声系数确定。
6.根据权利要求1所述的一种高性能的红外接收芯片，其特征在于：所述噪声检测电路外接有噪声检测模块，所述噪声检测模块能够有效感知被测环境中的噪声状况，以485型或电流型两种信号输出，可以将该模块应用于红外接收芯片中。
7.根据权利要求1所述的一种高性能的红外接收芯片，其特征在于：所述频率校准电路外接有频率校准模块，且频率校准模块通过电路板与带通滤波器连通。
8.根据权利要求1所述的一种高性能的红外接收芯片，其特征在于：所述带通滤波器通过电路板连接有比较器，且与比较器连通，所述比较器的第一输出端点通过电路板与噪声检测模块连通，所述比较器的第二输出端垫通过电路板与整形电路连通。
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| CN117194885A (zh) * | 2023-09-06 | 2023-12-08 | 东莞市同和光电科技有限公司 | 一种红外接收芯片的光干扰抑制方法及红外接收芯片 |
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2022
- 2022-07-28 CN CN202210897558.9A patent/CN115314117A/zh not_active Withdrawn
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| CN117194885B (zh) * | 2023-09-06 | 2024-05-14 | 东莞市同和光电科技有限公司 | 一种红外接收芯片的光干扰抑制方法及红外接收芯片 |
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