CN202352064U - 一种红外遥控接收电路 - Google Patents

Abstract

红外遥控接收电路，包括用于放大电压信号并控制电压增益的可变增益放大器和限幅放大器；对限幅放大器的输出信号进行带通滤波的带通滤波器；将带通滤波器输出信号与第一预设电位比较的第一比较器；解调第一比较器输出的第一解调器；输出第一解调器输出的输出模块；将带通滤波器输出信号与第二预设电位比较的第二比较器；解调第二比较器输出的第二解调器；检测输出低电平脉冲时间是否超过一预订时间的输出时间检测器，以及一逻辑运算器以运算第二解调器、输出时间检测器以及第一解调器的输出，并通过自动增益控制器控制可变增益放大器的增益。本实用新型电路传输数据信号可不受信号占空比、信号持续时间的限制，并会根据环境噪声的变化相应调整增益。

Description

一种红外遥控接收电路

技术领域

本实用新型涉及一种红外遥控接收电路，尤其是涉及一种可实现数据传输的红外遥控接收电路。

背景技术

红外遥控发射信号的原理是：需传输的信号被高频载波所调制，由遥控器上的红外发光管发射。红外发光管发射一串载波信号(标记为S1信号，见图2)和不发射载波信号(标记为S0信号，见图2)来实现信号高低电平的传输。

如图1所示为传统的红外遥控接收电路。光敏二极管11接收到光信号并转换为微弱的电信号，经由I-V放大器12、可变增益放大器13、限幅放大器14等多级放大器放大后，再送入带通滤波器(简称BPF)15滤除除载波以外的其他频率信号。带通滤波器15的输出信号Vbpf在第一比较器16与一预设的第一预设电平(图中未标示出)进行比较。第一比较器16输出信号在第一解调器17解调，并被输出模块18输出。

然而除了正常的输入信号的存在以外，还存在如日光、白炽灯、荧光灯、电磁波等多种环境噪声，这些噪声信号会通过各种途径耦合至红外遥控接收电路，并会在带通滤波器15被放大输出。如图3所示为一荧光灯产生的红外噪声信号。

如图1所示的红外遥控接收电路通过带通滤波器15的输出信号Vbpf在第二比较器21与一预设的第二预设电平(图中未标示出)进行比较，第二比较器21的输出信号在第二解调器22解调。

自动增益控制器23包括一个电容器以及一个充电电流源Ich、一个放电电流源Idch以及相应的开关电路和偏置电路。自动增益控制器23的工作方式是：当带通滤波器15的输出信号Vbpf幅值超过第二预设电平时，第二解调器22的输出控制电容器充电，电容器两端电位上升，即自动增益控制器23的输出信号Vctrl电位上升，可变增益放大器13的增益下降；当带通滤波器15的输出信号Vbpf幅值低于第二预设电平时，第二解调器22的输出控制电容器被放电，电容器电位下降，即自动增益控制器23的输出信号Vctrl电位下降，可变增益放大器13的增益上升。

通过恰当设置充电电流源Ich和放电电流源Idch的电流值以及第一预设电平、第二预设电平，可以将噪声信号在带通滤波器15的输出信号的峰值抑制在第二预设电平附近波动，而小于第一预设电平，即不会在输出模块18输出，达到避免噪声干扰的目的。

图2所示为传统技术在处理正常的信号波形图：当红外遥控发射器通过发射红外线脉冲串即S1信号期间，输出模块18输出低电平的同时，第二解调器22也会输出低电平，致使Vctrl电位也会上升，增益下降；在不发射红外线的S0信号期间，Vctrl电位下降，增益上升。

这样，如某一段时间内，传输信号的总占空比，大于放电电流Idch与充电电流Ich、放电电流Idch之和的比值，即占空比大于Idch/(Ich+Idch)，Vctrl就会累积上升并到达一定的程度后，增益也会相应降低到一定的程度，使该信号在带通滤波器15的输出幅值小于第一预设电平，导致该信号不能被输出模块18输出，产生后续信号丢失的问题。

需传输的信号通常包括红外接收遥控信号和数据信号。

红外接收遥控信号是以“码”为单位进行传输。红外接收遥控信号有很多种码型，如图4所示为一种常用的红外接收遥控码NEC码的一帧完整码的示意图。各种遥控码型都规定了每个码的最后留有较长的恢复时间，这样在一个“码”的周期内，信号的总占空比是比较低的。因此传统技术在传输红外接收遥控信号时不会出现问题。

但是数据信号是以“字节”为单位，按照一定的速率进行传输，如图5所示为一字节的传输序列示意图。为保证传输速率，字节之间没有间隔。因此数据信号很可能出现占空比较大、持续时间较长的情况。如图6所示为在传统技术下，一串占空比大于放电电流Idch与充电电流Ich、放电电流Idch之和的比值的数据信号的传输过程。在初始阶段，还可以在输出模块的输出端得到正常的波形；但是随着Vctrl累积上升，增益持续降低，一段时间之后，输出模块的输出端没有正确的信号输出。因此传统技术不适合进行数据信号的红外传输。

实用新型内容

为了克服传统技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种可数据传输的红外遥控接收电路。为此，本实用新型采取如下的技术方案：

一种红外遥控接收电路，包括：

一I-V放大器，用于将红外遥控器接收到的电流信号Iin转换为电压信号；

一可变增益限幅放大器，用于接收所述I-V放大器输出，调节I-V放大器输出的增益；

一限幅放大器，用于接收所述可变增益放大器的输出并放大该输出，限制所述可变增益放大器输出的最大峰值；

一带通滤波器，用于对限幅放大器的输出信号进行带通滤波，输出与红外遥控器载波信号频率相同的电信号并滤除其他频率的信号；

一第一比较器，用于将所述带通滤波器输出的电信号与第一预设电位进行比较并输出；

一第一解调器，用于解调所述第一比较器的输出信号；

一输出模块，用于接收所述第一解调器的输出信号，并输出至红外线遥控接收器的输出端；

一第二比较器，用于将所述带通滤波器输出的电信号与第二预设电位进行比较并输出；

一第二解调器，用于解调所述第二比较器的输出信号；

一输出时间检测器，用于检测第一解调器或者输出模块输出的低电平脉冲的时间是否超过一预设时间；

一逻辑运算器，用于接收所述第二解调器和所述输出时间检测器的输出信号，并进行逻辑运算，输出逻辑控制信号；

一自动增益控制器，用于接收所述逻辑控制信号，产生增益控制电位，以控制所述可变增益放大器的增益；

所述的第二预设电位的值介于所述的带通滤波器的输出直流电位和所述的第一预设电位之间；

所述逻辑控制信号的工作方式包括如下几个方面：

(1)当所述带通滤波器的输出信号的包络线低于所述的第二预设电平，所述逻辑运算器产生相应的逻辑控制信号，控制所述的增益控制电位，使可变增益放大器的增益升高；

(2)当所述带通滤波器的输出信号的包络线高于所述的第二预设电平但低于所述的第一预设电平时，所述逻辑运算器产生相应的逻辑控制信号，控制所述的增益控制电位，使可变增益放大器的增益降低；

(3)当所述带通滤波器的输出信号的包络线高于所述的第一预设电平，但所述输出模块输出低电平的时间小于所述的预设时间时，所述逻辑运算器产生相应的逻辑控制信号，维持所述的增益控制电位不变，可变增益放大器的增益不变；

(4)当所述带通滤波器的输出信号的包络线高于所述的第一预设电平，但所述输出模块输出低电平的时间大于所述的预设时间后，所述的逻辑运算器产生相应的逻辑控制信号，控制所述的增益控制电位，使可变增益放大器的增益降低。

进一步的，所述预设时间大于数据信号中10位数据信号的时间长度且小于一个市电工频周期时间的一半。

进一步的，所述输出时间检测器包括一个NMOS管，一个充电电流源、一个电容器、一个比较器和一个二输入或非门；第一解调器输出一个与输出模块的输出相同的信号到该输出时间检测器，第一解调器的输入信号连接到NMOS管的栅极和二输入或非门的一个输入端，NMOS管的漏极连接充电电流源、电容器和比较器的正输入端，比较器的负输入端连接到一个基准点位，输出端连接到二输入或非门的另一个输入端，二输入或非门的输出为输出时间检测器的输出信号。

进一步的，所述自动增益控制器包括一个电容器以及一个充电电流源、一个放电电流源以及PMOS管、NMOS管，充电电流源的一端连接电源，另一端连接PMOS管的源级；放电电流源的一端连接NMOS管的源级，另一端接地；PMOS管的漏极与NMOS管的漏极以及电容器相连接，并输出增益控制电位Vctrl。

本实用新型的设计思路在于：当所述输出模块输出低电平时，在输出模块输出低电平的时间小于所述预设时间的期间，所述自动增益控制器产生增益控制电位保持不变，增益也维持不变；当所述输出模块输出的低电平时间超出了预设时间后，所述自动增益控制器才会使增益控制电位产生相应的变化，使可变增益放大器的增益降低。

当噪声信号出现时，噪声信号在所述输出模块产生的低电平长度总是大于所述的预设时间，因此，所述的自动增益控制器能够控制增益下降，从而抑制噪声；

在发送数据信号的S1信号期间，数据信号的S1信号在所述的输出模块产生的低电平长度总是小于所述的预设时间，因此在此期间所述的自动增益控制器产生增益控制电位不会发生变化；

在遥控器没有发射载波信号期间，所述自动增益控制器根据环境噪声情况调整增益控制电位：如噪声信号在所述的带通滤波器的幅值超出第二预设电位，所述第二解调器有脉冲信号输出，可变增益放大器的增益降低；如噪声信号在所述的带通滤波器的幅值低于第二预设电位，所述第二解调器没有脉冲信号输出，可变增益放大器的增益提升。

合理设置所述的预设时间对于正确的传输信号以及噪声抑制是很重要的：

预设的时间应当大于数据信号中最长信号的时间长度。如图5所示的一字节传输序列示意图，每字节含8位二进制码，传输时加上一个起始位(0)、一个偶校验位和一个停止位(1)共11位。最差情况下一个字节会有10个位是相同的，因此对应一确定的传输速率，就可以计算出最长信号的时间长度。

很多噪声信号源，是由如电灯、电视等电器设备产生的，其噪声信号强弱变化的频率为市电工频的2倍，如图3所示为一荧光灯产生的红外噪声信号。为了抑制此类噪声信号，预设时间应小于噪声信号强弱变化的一个周期，即一个市电工频周期的一半。

例如，当市电工频为50Hz、数据传输速率为4800bps时，可能出现最长信号的时间长度为1000mS/4800×10bit＝2.08mS，那么预设的时间的选取应在大于2.08mS，小于10mS的范围应内。

本实用新型的有益效果在于：

按照本实用新型的红外遥控接收电路，自动增益控制器不会随着数据信号而控制增益变化，因此按照本实用新型的红外遥控接收电路可以传输的数据信号不受信号的占空比、信号持续时间的限制；

按照本实用新型的红外遥控接收电路，自动增益控制器会根据环境噪声的变化而相应调整增益，因此按照本实用新型的红外遥控接收电路的增益控制电位能处于恰当的水平，使电路具有良好的噪声抑制性能的同时，具备良好的灵敏度。

按照本实用新型的红外遥控接收电路，相比传统的红外遥控接收电路，仅增加了一输出时间检测器和一逻辑运算器，占用的芯片面积很小，因此增加的成本几乎可以忽略不计。

附图说明

图1为传统的红外接收遥控电路的框图；

图2为传统的红外接收遥控电路在正常信号下，红外接收遥控电路波形图；

图3为一荧光灯产生的红外噪声信号示意图；

图4为NEC码的一帧完整码的示意图；

图5为一字节的传输序列示意图；

图6为传统的红外接收遥控电路在持续时间较长、占空比较大的数据信号下，红外接收遥控电路波形图；

图7为本实用新型提出的可数据传输的红外接收遥控接收电路实施例的框图；

图8为本实用新型提出的可数据传输的红外接收遥控接收电路实施例的输出时间检测器的示意图；

图9为本实用新型提出的可数据传输的红外接收遥控接收电路实施例的自动增益控制器的示意图；

图10为本实用新型提出的可数据传输的红外接收遥控接收电路实施例的自动增益控制过程的流程图；

图11为本实用新型实施例的自动增益控制器输出电压与增益的关系图；

图12为本实用新型提出的可数据传输的红外接收遥控电路实施例在一噪声背景下的数据信号，自动增益控制器的波形图；

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型内容进一步说明。

如图7所示，本实施例的红外接收遥控电路包括：

一I-V放大器52，将红外遥控器接收到的电流信号Iin转换为电压信号；所述的电流信号Iin是由光敏二极管51将光信号转换而来；

一可变增益限幅放大器53，接收所述I-V放大器52输出，调节I-V放大器52输出的增益；

一限幅放大器54，接收所述可变增益放大器53的输出并放大，限制所述可变增益放大器53输出的最大峰值；

一带通滤波器(简称BPF)55，对限幅放大器54的输出信号进行带通滤波，输出与红外遥控器载波信号频率相同的电信号Vbpf，而滤除其他频率的信号；

一第一比较器56，将所述带通滤波器55输出的电信号与第一预设电位进行比较并输出；

一第一解调器57，解调所述第一比较器56的输出信号；在本实施例中，当所述带通滤波器55的输出电信号Vbpf的包络线大于所述的第一预设电位时，第一解调器57输出的信号为高电平；

一输出模块58，接收所述第一解调器57的输出信号，并输出至红外线遥控接收器的输出端；

一第二比较器61，将所述带通滤波器55输出的电信号与第二预设电位进行比较；

一第二解调器62，解调所述第二比较器61的输出信号；在本实施例中，当所述带通滤波器55的输出信号Vbpf的包络线大于所述的第二预设电位时，第二解调器62输出的信号为在低电平；

一输出时间检测器63，检测所述输出模块58输出的低电平脉冲的时间是否超过一预设时间；由于输出模块58的输出与第一解调器57的输出存在明确对应的关系，因此所述输出时间检测器63可以根据线路设计需求从输出模块58的输出或第一解调器57的输出获取一个或多个输入信号。

图8为按照本实用新型的一个红外接收遥控电路的输出时间检测器63的一个具体实施例，包括一个NMOS管M0，一个充电电流源Ich0、一个电容器Cdet、一个比较器A1和一个二输入或非门Q1。在本实施例中，第一解调器57输出一个与输出模块58的输出相同的信号到该输出时间检测器63，输入信号连接到NMOS管M0的栅极和二输入或非门Q1的一个输入端，M0的漏极连接充电电流源Ich0、电容器Cdet和比较器A1的正输入端，比较器A1的负输入端连接到一个基准电位Vref，输出端连接到二输入或非门Q1的另一个输入端，二输入或非门Q1的输出为输出时间检测器63的输出信号。其工作方式为：

当输出时间检测器63的输入为高电平时，NMOS管M0导通，电容器Cdet两端的电位差被拉低到接近“0”的水平，比较器A1输出低电平，输出时间检测器63的输出为低电平；

当输出时间检测器63的输入为低电平时，NMOS管M0截止，电容器Cdet被充电电流源Ich0充电，两端的电位差缓缓上升，在电容器Cdet被充电的时间低于电容器Cdet的电容值、基准电位Vref的电压值的乘积与充电电流源Ich0电流值的比值(即Cdet*Vref/Ich0)之前，电容器Cdet两端的电压差低于Vref，比较器A1输出低电平，输出时间检测器63的输出为高电平；在电容器Cdet被充电的时间超出Cdet*Vref/Ich0以后，电容器Cdet两端的电压差高于Vref，比较器A1输出高电平，输出时间检测器63的输出为低电平。故，所述的预设时间即为Cdet*Vref/Ich0。

一逻辑运算器64，接收所述第二解调器62以及所述输出时间检测器63的输出信号并进行逻辑运算，输出逻辑控制信号。

在本实施例中，所述逻辑运算器64输出的逻辑信号为充电控制信号Vch和放电控制信号Vdch。如第二解调器62的输出信号命名为V62，输出时间检测器63的输出信号命名为V63，那么输出信号的布尔逻辑式为：Vch＝V62+V63，Vdch＝V62。表1为逻辑运算器64的输入输出真值表。

表1：逻辑运算器64输入输出真值表

在本实施例中，第二预设电位小于所述第一预设电位，不存在带通滤波器55的输出幅值大于第一预设电位又小于第二预设电位的情况，因此实际不会出现V62＝1、V63＝1的情况。

一自动增益控制器65，接收所述逻辑控制信号，控制所述可变增益放大器53的增益。

图9为按照本实用新型的一个红外接收遥控电路的自动增益控制器65的一个具体实施例，自动增益控制器65包括一个电容器Cagc以及一个充电电流源Ich、一个放电电流源Idch以及PMOS管M1、NMOS管M2，充电电流源Ich的一端连接电源，另一端连接PMOS管M1的源级；放电电流源Idch的一端连接NMOS管M2的源级，另一端接地；PMOS管M1的漏极与NMOS管M2的漏极以及电容器Cagc相连接，并输出增益控制电位Vctrl。在本实施例中逻辑运算器输出的充电信号Vch和放电信号Vdch，分别控制PMOS管M1的栅极、NMOS管M2的栅极，工作方式为：Vch为高电平，Vdch为高电平时，PMOS管M1截止，NMOS管M2导通，电容器Cagc被放电电流源Idch放电，Vctrl电位缓慢降低；Vch为高电平，Vdch为低电平时，PMOS管M1截止，NMOS管M2截止，电容器Cagc不充电也不放电，Vctrl电位保持不变；Vch为低电平，Vdch为低电平时，PMOS管M1导通，NMOS管M2截止，电容器Cagc被充电电流源Ich充电，Vctrl电位缓慢升高。

图10为按照本实用新型的一个可数据传输的红外接收遥控电路，自动增益控制器的操作流程图：

(1)当带通滤波器55输出信号的包络线低于第二预设电平，第二解调器62输出高电平，输出时间检测器63输出低电平，逻辑运算器64输出的充电控制信号Vch为高电平，放电控制信号Vdch为高电平，使电容器Cagc放电，自动增益控制器65输出的增益控制电位Vctrl降低，使可变增益放大器的增益升高。

(2)当带通滤波器55输出信号的包络线高于第二预设电平但低于第一预设电平时，第二解调器62输出低电平，输出时间检测器63输出低电平，逻辑运算器64输出信号Vch为低电平，Vdch为低电平，使电容器Cagc充电，自动增益控制器65输出的增益控制电位Vctrl升高，使可变增益放大器的增益降低。

(3)当带通滤波器55输出信号的包络线高于第一预设电平，当输出模块输出低电平的时间小于预设时间时，第二解调器62输出低电平，输出时间检测器63输出高电平，逻辑运算器64输出信号Vch为高电平，Vdch为低电平，使电容器Cagc不充电也不放电，自动增益控制器65输出的增益控制电位Vctrl不变，可变增益放大器的增益也不变；

(4)当带通滤波器55输出信号的包络线高于第一预设电平，输出模块输出低电平的时间大于预设时间时，第二解调器62输出低电平，输出时间检测器63输出低电平，逻辑运算器64输出信号Vch为低电平，Vdch为高电平，使电容器Cagc充电，自动增益控制器65输出的增益控制电位Vctrl升高，可变增益放大器的增益降低。

应当说明的是，上述实施例中，第二解调器62和输出时间检测器63输出的高低电平是可以变更的，只要相应变更逻辑运算器64的逻辑运算式，就可以实现相同的可变增益放大器的增益变化的结果。

图11为本实施例中，增益与自动增益控制器65的输出Vctrl电压之间的关系示意图：Vctrl电压升高，增益降低；Vctrl电压降低，增益升高。

图12为按照本实用新型的一个可数据传输的红外接收遥控电路，在某一噪声环境下，数据信号传输的自动增益控制的一波形图。因为数据信号的时间小于预设的时间t，输出时间检测器63的输出为输出模块58输出的反相。在输出模块58输出低电平期间，增益控制电位Vctrl保持不变。在输出模块58输出高电平脉冲期间，根据环境噪声的情况调整可变增益放大器的增益：如噪声信号的幅值超出第二预设电位，第二解调器62输出低电平，充电信号Vch为低，PMOS管M1导通，Vdch也为低，NMOS管M2关断，电容器Cagc充电，增益控制电位Vctrl升高；如噪声信号的幅值低于第二预设电位，第二解调器62输出高电平，自动增益控制器65中的充电信号Vdch为高，PMOS管M1关断，放电信号Vdch变为高，NMOS管M2导通，电容器Cagc放电，增益控制电位Vctrl降低。可见在噪声周期内，增益控制电位Vctrl可保持在动态平衡状态，因此保证该数据信号可持续稳定的进行传输。

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实用新型创造修改、对电路的局部构造的变更、对元器件的类型或型号的替换等其他非实质性的替换或修改，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (4)

1.一种红外遥控接收电路，其特征在于包括：

一I-V放大器，用于将红外遥控器接收到的电流信号Iin转换为电压信号；

一可变增益限幅放大器，用于接收所述I-V放大器输出，调节I-V放大器输出的增益；

一限幅放大器，用于接收所述可变增益放大器的输出并放大该输出，限制所述可变增益放大器输出的最大峰值；

一带通滤波器，用于对限幅放大器的输出信号进行带通滤波，输出与红外遥控器载波信号频率相同的电信号并滤除其他频率的信号；

一第一比较器，用于将所述带通滤波器输出的电信号与第一预设电位进行比较并输出；

一第一解调器，用于解调所述第一比较器的输出信号；

一输出模块，用于接收所述第一解调器的输出信号，并输出至红外线遥控接收器的输出端；

一第二比较器，用于将所述带通滤波器输出的电信号与第二预设电位进行比较并输出；

一第二解调器，用于解调所述第二比较器的输出信号；

一输出时间检测器，用于检测第一解调器或者输出模块输出的低电平脉冲的时间是否超过一预设时间；

一逻辑运算器，用于接收所述第二解调器和所述输出时间检测器的输出信号，并进行逻辑运算，输出逻辑控制信号；

一自动增益控制器，用于接收所述逻辑控制信号，产生增益控制电位，以控制所述可变增益放大器的增益；

所述的第二预设电位的值介于所述的带通滤波器的输出直流电位和所述的第一预设电位之间；

所述逻辑控制信号的工作方式包括如下几个方面：

(1)当所述带通滤波器的输出信号的包络线低于所述的第二预设电平，所述逻辑运算器产生相应的逻辑控制信号，控制所述的增益控制电位，使可变增益放大器的增益升高；

(2)当所述带通滤波器的输出信号的包络线高于所述的第二预设电平但低于所述的第一预设电平时，所述逻辑运算器产生相应的逻辑控制信号，控制所述的增益控制电位，使可变增益放大器的增益降低；

(3)当所述带通滤波器的输出信号的包络线高于所述的第一预设电平，但所述输出模块输出低电平的时间小于所述的预设时间时，所述逻辑运算器产生相应的逻辑控制信号，维持所述的增益控制电位不变，可变增益放大器的增益不变；

(4)当所述带通滤波器的输出信号的包络线高于所述的第一预设电平，但所述输出模块输出低电平的时间大于所述的预设时间后，所述的逻辑运算器产生相应的逻辑控制信号，控制所述的增益控制电位，使可变增益放大器的增益降低。

2.如权利要求1所述的红外遥控接收电路，其特征在于：所述预设时间大于数据信号中10位数据信号的时间长度且小于一个市电工频周期时间的一半。

3.如权利要求1所述的红外遥控接收电路，其特征在于：所述输出时间检测器包括一个NMOS管，一个充电电流源、一个电容器、一个比较器和一个二输入或非门；第一解调器输出一个与输出模块的输出相同的信号到该输出时间检测器，第一解调器的输入信号连接到NMOS管的栅极和二输入或非门的一个输入端，NMOS管的漏极连接充电电流源、电容器和比较器的正输入端，比较器的负输入端连接到一个基准点位，输出端连接到二输入或非门的另一个输入端，二输入或非门的输出为输出时间检测器的输出信号。

4.如权利要求1所述的红外遥控接收电路，其特征在于：所述自动增益控制器包括一个电容器以及一个充电电流源、一个放电电流源以及PMOS管、NMOS管，充电电流源的一端连接电源，另一端连接PMOS管的源级；放电电流源的一端连接NMOS管的源级，另一端接地；PMOS管的漏极与NMOS管的漏极以及电容器相连接，并输出增益控制电位Vctrl。

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