CN201886624U

CN201886624U - 遥控器红外信号收发电路

Info

Publication number: CN201886624U
Application number: CN2010202789955U
Authority: CN
Inventors: 郑尊标
Original assignee: Hangzhou Silan Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Silan Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2010-08-02
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2020-08-02

Abstract

本实用新型公开的遥控器红外信号收发电路包括红外信号发射电路和红外信号接收电路：红外信号发射电路包括红外发射管D1、NPN型三极管T1和限流电阻R1，所述NPN型三极管T1的基极为红外信号发射控制端，所述红外信号接收电路包括红外接收管D1、光电采集电阻R2、模拟比较器U1和参考电压VREF，所述模拟比较器U1的输出为接收到的红外信号所转换成的电平信号CY，本实用新型红外信号接收电路的红外接收管D1同红外信号发射电路的红外发射管D1为同一元件，并且采用模拟比较器实现对红外接收信号的转换，提高了抗干扰性能。当微控制器已经内置模拟比较器时，采用本实用新型可大大简化自学习型遥控器的整体电路，降低成本。

Description

遥控器红外信号收发电路

技术领域

本实用新型涉及遥控器技术领域，尤其涉及自学习型遥控器的红外信号收发电路的改进。

背景技术

近年来，随着电视机顶盒的普及，自学习型遥控器也得到大力的发展。自学习型遥控器可以在学习模式下接收其它遥控器的红外信号，转换成遥控器内部特定的信息储存起来并与指定的按键对应，在普通模式下按对应的键可以将先前学习到的信息通过红外信号发射出去，从而起到替代其它遥控器的功能。一个自学习型遥控器通过学习操作，可以替代多个其它遥控器，从而实现遥控器的多合一，方便使用。

与普通遥控器对比，自学习型遥控器需要增加红外信号接收电路。为了避免额外增加成本较高的红外接收管，提出了利用红外发射二极管兼做红外接收管的电路方案。我们以图2为例说明其工作原理：红外信号发射电路包含一个NPN型三极管T1、红外信号发射二极管D1和限流电阻R1。当红外信号发射控制端REM的电压大于0.7V，NPN型三极管T1导通，红外信号发射二极管D1对外发射红外信号，反之，当红外信号发射控制端REM的电压小于0.7V，NPN型三极管T1截止，红外信号发射二极管D1不对外发射红外信号。红外信号接收电路包含红外信号接收管D1(具有光敏特性的红外信号发射管二极管)、小电阻R1、光电采集电阻R2、一级线性放大电路(电阻R5、电阻R6、PNP型三极管T2)、二级整形电路(NPN型三极管T3、电阻R7)。需要接收红外信号时，先将红外信号发射控制端REM接低电平，使NPN型三极管T1截止，此时，若红外信号接收管D1接收到红外线信号，则在红外信号接收管D1的阳极对阴极之间会产生一定的电动势，经一级线性放大电路放大后产生远大于0.7V的电压，这个电压再经过二级整形电路放大后在CY端产生接近电源的高电平。反之，若红外信号接收管D1没有接收到红外线信号，则在CY端产生接近地的低电平。

如图2所示的电路已是非常简洁的电路结构，但从自学习型遥控器的整体电路来看，仍然表现为在微控制器的外围还需要增加较多的分立元件，如图2所示的3个三极管、5个电阻和1个红外发射二极管。现在，随着半导体工艺的进步，许多微控制器内部集成了通用的模拟比较器。如果能利用微控制器已经内置的模拟比较器，将会简化自学习型遥控器的整体电路。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种遥控器红外信号收发电路，该电路采用模拟比较器实现红外信号接收部分的功能，当微控制器已经内置模拟比较器时，将进一步简化自学习型遥控器的整体电路。

一种遥控器红外信号收发电路，包括红外信号发射电路和红外信号接收电路：

所述红外信号发射电路包括一个红外发射管D1、NPN型三极管T1和限流电阻R1；所述NPN型三极管T1的基极为红外信号发射控制端REM；所述红外发射管D1、NPN型三极管T1和限流电阻R1为以下三种连接方式中的一种：a)所述红外发射管D1的阳极与电源VDD相连，所述红外发射管D1的阴极与所述NPN型三极管T1的集电极相连，所述限流电阻R1的两端分别与所述NPN型三极管T1的发射极和地相连；b)所述红外发射管D1的阳极与电源VDD相连，所述红外发射管D1的阴极与所述限流电阻R1的一端相连，所述限流电阻R1的另一端与所述NPN型三极管T1的集电极相连，所述NPN型三极管T1的发射极与地相连；c)所述限流电阻R1的两端分别与电源VDD和红外发射管D1的阳极相连，所述红外发射管D1的阴极与所述NPN型三极管T1的集电极相连，所述NPN型三极管T1的发射极与地相连；

所述红外信号接收电路包括一个红外接收管D1、光电采集电阻R2、模拟比较器U1和参考电压VREF，所述模拟比较器U1的输出为接收到的红外信号所转换成的电平信号CY，所述红外接收管D1和所述红外信号发射电路的红外发射管D1是同一个元件，所述参考电压VREF的输出端与所述模拟比较器U1的正输入端相连，当所述红外发射管D1、NPN型三极管T1和限流电阻R1的连接方式为a)时：所述光电采集电阻R2的两端跨接在所述红外接收管D1的两极，所述红外接收管D1的阴极与所述模拟比较器U1的负输入端相连；当所述红外发射管D1、NPN型三极管T1和限流电阻R1的连接方式为b)时：所述光电采集电阻R2的两端跨接在所述红外接收管D1的两极，所述红外接收管D1的阴极与所述模拟比较器U1的负输入端相连；或者所述光电采集电阻R2的一端连接在所述红外接收管D1的阳极，光电采集电阻R2的另一端连接在所述NPN三极管的集电极，所述NPN三极管的集电极与所述模拟比较器U1的负输入端相连；当所述红外发射管D1、NPN型三极管T1和限流电阻R1的连接方式为c)时：所述光电采集电阻R2的两端跨接在所述红外接收管D1的两极，所述红外接收管D1的阴极与所述模拟比较器U1的负输入端相连；或者所述光电采集电阻R2的一端连接电源VDD，光电采集电阻R2的另一端连接红外接收管D1的阴极，所述红外接收管D1的阴极与所述模拟比较器U1的负输入端相连。

所述模拟比较器U1的正输入端和负输入端可以对调。

所述参考电压VREF的输出值高于VDD-0.8V，较优值在VDD-0.3V至VDD-0.4V之间。

所述限流电阻R1的阻值范围为0-10欧姆；

所述光电采集电阻R2的阻值范围为50千欧姆-500千欧姆。

本实用新型利用模拟比较器替换现有红外信号收发电路中由多个分立器件构成的多级放大电路，大大简化自学习型遥控器整体电路的结构。特别的，当微控制器已经内置模拟比较器时，也将降低整体电路的成本。同时，采用模拟比较器，可以克服现有红外信号接收电路中线性放大电路对干扰信号敏感的缺点。

附图说明：

图1为红外信号发射电路的三种连接方式。

图2为现有红外信号收发电路图。

图3为典型的遥控器红外信号收发电路示意图。

图4为另外四种形式遥控器红外信号收发电路示意图。

图5为模拟比较器正输入端与负输入端对调的遥控器红外信号收发电路示意图。

图6为红外信号接收电路的工作原理。

图7为红外信号接收电路的工作波形图。

图8为采用电阻分压做参考电压的遥控器红外信号收发电路图。

图9为采用电压源做参考电压的遥控器红外信号收发电路图。

图10为利用微控制器内置模拟比较器的自学习型遥控器典型电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型内容进一步说明。

图1-a是比较典型的遥控器红外信号发射电路，限流电阻R1一般为1欧姆或2欧姆。图1-b和图1-c只是改变限流电阻R1的位置，未做实质修改。当红外信号发射控制端REM为高电平时，NPN三极管T1导通，红外发射管D1对外发射红外信号，反之，当红外信号发射控制端REM为低电平时，NPN三极管T1截止。

在自学习型红外遥控器方案中，需要增加红外信号接收电路。由于红外发射管也有一定的光敏特性，因此，也可以用作红外信号接收管。然而专门的光敏二极管价格较高，因此，这种单管收发的电路方案因其成本低廉而受到遥控器制造商的青睐。微控制器配上这种红外信号单管收发电路，便可实现自学习型红外遥控器的整体方案。不过，这样整体电路还是包含了太多数量的元件，因此，电路板的布图走线会相对复杂一些。

随着工艺和产品的进步，新的微控制器内置了模拟比较器，但是成本增加却几乎可以忽略。模拟比较器的应用有很多，比如可以用来测电源电压是否低于某个值，还可以用来测量温度。既然模拟比较器这么通用，那么是否可以利用它来实现红外信号的接收呢？答案是肯定的。

下面先介绍利用模拟比较器实现的红外信号收发电路的几种结构，再介绍红外信号收发电路的工作原理，最后介绍一下利用内置了模拟比较器的微控制器设计的自学习型红外遥控器的整体电路方案框图。遥控器红外信号收发电路，包括红外信号发射电路和红外信号接收电路：

所述红外信号发射电路包括一个红外发射管D1、NPN型三极管T1和限流电阻R1；所述NPN型三极管T1的基极为红外信号发射控制端REM；所述红外发射管D1、NPN型三极管T1和限流电阻R1为以下三种连接方式中的一种：a)如图3所示，所述红外发射管D1的阳极与电源VDD相连，所述红外发射管D1的阴极与所述NPN型三极管T1的集电极相连，所述限流电阻R1的两端分别与所述NPN型三极管T1的发射极和地相连；b)如图4-a、图4-b所示，所述红外发射管D1的阳极与电源VDD相连，所述红外发射管D1的阴极与所述限流电阻R1的一端相连，所述限流电阻R1的另一端与所述NPN型三极管T1的集电极相连，所述NPN型三极管T1的发射极与地相连；c)如图4-c、图4-d所示，所述限流电阻R1的两端分别与电源VDD和红外发射管D1的阳极相连，所述红外发射管D1的阴极与所述NPN型三极管T1的集电极相连，所述NPN型三极管T1的发射极与地相连。

所述红外信号接收电路包括红外接收管D1(利用了红外发射管D1的光敏特性)、光电采集电阻R2、模拟比较器U1和参考电压VREF，所述模拟比较器U1的输出为接收到的红外信号所转换成的电平信号CY，所述红外接收管D1和所述红外信号发射电路的红外发射管D1是同一个元件；红外接收管D1的阳极与电源VDD相连，红外接收管D1的阴极与模拟比较器U1的负输入端相连，光电采集电阻R2的两端跨接在红外接收管D1的两极，参考电压VREF的输出端与模拟比较器U1的正输入端相连；所述参考电压VREF的输出端与所述模拟比较器U1的正输出端相连；当所述红外发射管D1、NPN型三极管T1和限流电阻R1的连接方式为a)时：如图3所示，所述光电采集电阻R2的两端跨接在所述红外接收管D1的两极，所述红外接收管D1的阴极与所述模拟比较器U1的负输入端相连；当所述红外发射管D1、NPN型三极管T1和限流电阻R1的连接方式为b)时：如图4-b所示，所述光电采集电阻R2的两端跨接在所述红外接收管D1的两级，所述红外接收管D1的阴极与所述模拟比较器U1的负输入端相连；或者如图4-a所示，所述光电采集电阻R2的一端连接在所述红外接收管D1的阳极，光电采集电阻R2的另一端连接在所述NPN三极管的集电极，所述NPN三极管的集电极与所述模拟比较器U1的负输入端相连；当所述红外发射管D1、NPN型三极管T1和限流电阻R1的连接方式为c)时：如图4-d所示，所述光电采集电阻R2的两端跨接在所述红外接收管D1的两级，所述红外接收管D1的阴极与所述模拟比较器U1的负输入端相连；或者如图4-c所示，所述光电采集电阻R2的一端连接电源VDD，光电采集电阻R2的另一端连接红外接收管D1的阴极，所述红外接收管D1的阴极与所述模拟比较器U1的负输入端相连。

由于红外发射管D1作为红外接收管时的光敏特性比较弱，所以，当另外一个遥控器的红外发射管靠近红外接收管D1发射红外信号时，红外接收管D1产生的电动势只能提供几个微安的电流。因此，光电采集电阻R2一般选择50千欧姆至500千欧姆的阻值，不能太小，否则红外接收管D1产生的电动势会很小，不利于采集。另外，50千欧姆以上的光电采集电阻R2也不会对红外发射时产生太大的影响。因为红外发射管D1导通时的电流通常达到200毫安至500毫安，而导通压降却只有1伏左右，因此通过光电采集电阻R2只分去不到2微安的电流。

当然，不管采用以上哪种电路结构(图3或图4)，如果把模拟比较器的正输入端和负输入端对调(如图5和图3的区别那样)，不会改变红外信号收发的功能，而只是使模拟比较器的输出极性取反。

下面，我们以图3的电路结构为例，介绍红外接收电路的工作原理。

如图6和图7所示，当红外接收管D1收到较强的红外信号时，会产生电动势V2，并给光电采集电阻R2释放电流，如果R2为100千欧姆，那么一般情况下电动势V2会达到1伏左右的电压；当外界红外信号撤除以后，红外接收管D1产生的电能通过光电采集电阻R2继续释放，使得电动势V2快速降为0。

如图7所示，为了增加一定的抗干扰能力，参考电压VREF选择高于VDD-0.8V。那么在红外接收管D1未收到红外信号时，模拟比较器U1的负输入端CPN的电压高于正输入端的VREF，模拟比较器U1输出低电平；而当红外接收管D1收到较强的红外信号时，模拟比较器U1的负输入端CPN的电压低于正输入端的VREF，模拟比较器U1输出高电平。一般情况下，为了既增加红外接收的灵敏度，又具有一定的抗干扰性能，参考电压VREF可以选择VDD-0.3V至VDD-0.4V。

那么，有哪些常见的电路可以实现符合要求的VREF呢？最简单的电路就是电阻分压，如图8所示，电阻R3、R4分压后接到模拟比较器U1的正输入端。假设电源VDD的工作范围是1.8V～3.6V，那么按R3/(R3+R4)＝(VDD-VREF)/3.6计算，可获得R3和R4的比值。举例来说，如果VREF＝VDD-0.4V，那么，R3∶R4＝1∶8。这样的比例下，如果电源电压低到1.8V，那么VREF与VDD之间的压差依然有0.2V，能够满足抗干扰性能。当然，为了降低静态电流，电阻R3和电阻R4在符合计算比例的情况下，阻值可以选大一些，比如R3选100千欧姆，R4选800千欧姆。

如果要获得稳定的VDD与VREF之间的压差，那么，可以采用图9所示的电压源来做参考电压VREF。这种情况下，无论电源VDD如何变化，VREF始终等于VDD-V1。按照上面的描述，V1最好等于0.3V～0.4V之间，便可兼顾红外信号接收电路的灵敏度和抗干扰性能。

如果红外信号收发电路采用图4或其它类似的结构，原理与上述相近，只是红外接收管D1产生的电动势可能会在小电阻上有可以忽略的压降。

最后，我们来看一下，如果微控制器已经内置的模拟比较器，那么用它构成的自学习型遥控器的整体电路方案将会有多简单。

如图10所示，微控制器外部的元件与单发射型遥控器的微控制器外围元件相同。这里，端口的上拉电阻R_PU充当光电采集电阻R2的角色，模拟比较器周边可设置的电阻R_VU和R_VD正好可以用来分压产生参考电压VREF。有些微控制器还可以通过软件设置端口上拉电阻是否有效，设置模拟比较器及周边电阻的使能，从而避免产生较大的静态电流。

综上，本实用新型提出了新的遥控器红外信号收发电路，可以利用微控制器里已经内置的模拟比较器，大大简化了自学习型遥控器的整体电路，进一步降低了成本。

应该理解到的是：上述实施例只是对本实用新型的说明，而不是对本实用新型的限制，任何不超出本实用新型实质精神范围内的发明创造，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种遥控器红外信号收发电路，包括红外信号发射电路和红外信号接收电路：

其特征在于所述红外信号接收电路包括一个红外接收管D1、光电采集电阻R2、模拟比较器U1和参考电压VREF，所述模拟比较器U1的输出为接收到的红外信号所转换成的电平信号CY，所述红外接收管D1和所述红外信号发射电路的红外发射管D1是同一个元件，所述参考电压VREF的输出端与所述模拟比较器U1的正输入端相连，当所述红外发射管D1、NPN型三极管T1和限流电阻R1的连接方式为a)时：所述光电采集电阻R2的两端跨接在所述红外接收管D1的两极，所述红外接收管D1的阴极与所述模拟比较器U1的负输入端相连；当所述红外发射管D1、NPN型三极管T1和限流电阻R1的连接方式为b)时：所述光电采集电阻R2的两端跨接在所述红外接收管D1的两极，所述红外接收管D1的阴极与所述模拟比较器U1的负输入端相连；或者所述光电采集电阻R2的一端连接在所述红外接收管D1的阳极，光电采集电阻R2的另一端连接在所述NPN三极管的集电极，所述NPN三极管的集电极与所述模拟比较器U1的负输入端相连；当所述红外发射管D1、NPN型三极管T1和限流电阻R1的连接方式为c)时：所述光电采集电阻R2的两端跨接在所述红外接收管D1的两极，所述红外接收管D1的阴极与所述模拟比较器U1的负输入端相连；或者所述光电采集电阻R2的一端连接电源VDD，光电采集电阻R2的另一端连接红外接收管D1的阴极，所述红外接收管D1的阴极与所述模拟比较器U1的负输入端相连。

2.如权利要求1所述的遥控器红外信号收发电路，其特征在于：所述模拟比较器U1的正输入端和负输入端还可以对调。

3.如权利要求1所述的遥控器红外信号收发电路，其特征在于所述参考电压VREF的输出值高于VDD-0.8V。

4.如权利要求3所述的遥控器红外信号收发电路，其特征在于所述参考电压VREF的输出值在VDD-0.3V至VDD-0.4V之间。

5.如权利要求1所述的遥控器红外信号收发电路，其特征在于所述光电采集电阻R2的阻值范围为50千欧姆-500千欧姆。

6.如权利要求1所述的遥控器红外信号收发电路，其特征在于所述限流电阻R1的阻值范围为0-10欧姆。