CN202634368U

CN202634368U - 智能分段式放大电路

Info

Publication number: CN202634368U
Application number: CN 201220293950
Authority: CN
Inventors: 蔡智敏
Original assignee: Junsheng Technology (China) Co Ltd
Current assignee: Technology (Qinzhou) Co., Ltd.
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2022-06-20

Abstract

本实用新型公开了一种智能分段式放大电路，主要应用于红外线通讯领域，其包括依次连接的信号输入端、带通滤波放大电路和信号输出端，用于分段调节带通滤波放大电路信号放大倍数的增益调节电路和用于选取带通滤波放大电路最优信号放大倍数的微控制器，所述微控制器的采样端与信号输出端相连接，微控制器的分段调节控制端通过放大增益调节电路连接到带通滤波放大电路的增益控制端；所述微控制器通过增益调节电路分段调节带通滤波放大电路的信号放大倍数，并基于采样到的信号选出最优的信号放大倍数。本实用新型具有抗干扰能力强、放大后的信号完整性好的特点。

Description

智能分段式放大电路

技术领域

本实用新型涉及一种智能分段式放大电路，主要应用于红外线通讯领域。

背景技术

在红外线接收模块中设置常用的滤波放大电路，可实现对红外线通讯信号的放大输出，但输出的信号易出现信号失真和干扰多的问题，致使单片机无法对其进行识别、处理。现有技术中，通过在红外线接收模块中设置AGC放大电路，可接收指定载波频率的红外线通讯信号，其相对于滤波放大电路，在一定程度上改善滤波放大性能，然而却同样存在以下缺点：在AGC放大电路对红外线通讯信号进行自动增益控制AGC时，单脉冲信号也会被当作载波而被滤除，输出信号存在失真。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种智能分段式放大电路，具有抗干扰能力强、放大后的信号完整性好的特点。

本实用新型的目的是通过以下技术措施实现的：

一种智能分段式放大电路，包括依次连接的信号输入端、带通滤波放大电路和信号输出端，所述的智能分段式放大电路还包括用于分段调节带通滤波放大电路信号放大倍数的增益调节电路和用于选取带通滤波放大电路最优信号放大倍数的微控制器，所述微控制器的采样端与信号输出端相连接，微控制器的分段调节控制端通过放大增益调节电路连接到带通滤波放大电路的增益控制端；所述微控制器通过增益调节电路分段调节带通滤波放大电路的信号放大倍数，并基于采样到的信号选出最优的信号放大倍数。

为了确保智能分段式放大电路的输出信号幅值和通带满足单片机的需要，所述的智能分段式放大电路还包括用于调节智能分段式放大电路输出信号幅值的后级带通滤波放大电路；所述后级带通滤波放大电路连接在带通滤波放大电路和信号输出端之间。

为了减少低频干扰信号对微控制器选取最优信号放大倍数的干扰，所述的智能分段式放大电路还包括用于滤除低频干扰信号的前级带通滤波放大电路；所述前级带通滤波放大电路连接在信号输入端和带通滤波放大电路之间。

为了满足单片机对更大幅值、更窄通带的智能分段式放大电路输出信号的需要，所述带通滤波放大电路和信号输出端之间，还串接有至少一级的带通滤波放大电路。

本实用新型所述增益调节电路包括第一分段调节电阻、第二分段调节电阻和第三分段调节电阻；所述第一分段调节电阻、第二分段调节电阻和第三分段调节电阻的一端均连接到带通滤波放大电路的增益控制端，另一端分别连接到微控制器相应的分段调节控制端。

本实用新型所述增益调节电路包括变阻器或变阻箱。

与现有技术相比，本实用新型的智能分段式放大电路具有以下有益效果：

首先，本实用新型采用微控制器通过增益调节电路对带通滤波放大电路的信号放大倍数进行分段控制，从而能分段调节带通滤波放大电路的带宽频率，并通过微控制器对不同分段输出信号进行采样判断，选取出最优的信号放大倍数分段和滤波参数用于信号接收，使得本实用新型对微弱的单脉冲信号进行滤波放大后，能输出完整和干净的单脉冲信号，因此，本实用新型具有抗干扰能力强、放大后的信号完整性好的特点。

其次，本实用新型能在进行信号放大倍数分段调节的基础上，设置多级带通滤波放大电路，增强了输出信号的强度范围，具有更广的使用范围。

再次，本实用新型的电路调试简单，可根据不同使用环境和信号的参数特性，可对滤波参数稍做调整即可使用，不仅能适用于红外线通讯信号，也可适用于其他传感器接收的线路。

最后，本实用新型的电路结构简单，成本较低。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型的电路原理框图；

图2为本实用新型具体实施例的电路原理图；

图3为本实用新型具体实施例中各级放大的输入、输出信号波形图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的智能分段式放大电路，包括依次连接的信号输入端、带通滤波放大电路和信号输出端，用于分段调节带通滤波放大电路信号放大倍数的增益调节电路和用于选取带通滤波放大电路最优信号放大倍数的微控制器，微控制器的采样端与信号输出端相连接，微控制器的分段调节控制端通过放大增益调节电路连接到带通滤波放大电路的增益控制端；微控制器通过增益调节电路分段调节带通滤波放大电路的信号放大倍数，并基于采样到的信号选出最优的信号放大倍数。

为了确保智能分段式放大电路的输出信号幅值和通带满足单片机的需要，智能分段式放大电路还包括用于调节智能分段式放大电路输出信号幅值的后级带通滤波放大电路；后级带通滤波放大电路连接在带通滤波放大电路和信号输出端之间。

为了减少低频干扰信号对微控制器选取最优信号放大倍数的干扰，智能分段式放大电路还包括用于滤除低频干扰信号的前级带通滤波放大电路；前级带通滤波放大电路连接在信号输入端和带通滤波放大电路之间。

如图2示出了本实用新型应用于红外线接收的实施例，本实施例的智能分段式放大电路能将红外线接收电路输入的脉冲电信号滤波放大输出，包括前级带通滤波放大电路、带通滤波放大电路、后级带通滤波放大电路、微控制器和增益调节电路，其中，对于放大后输入到微控制器的I/O口要求有中断捕获功能，控制分段放大的I/O口要求有漏极开路（open-drain）、上拉（pullup）和下拉（pulldowm）三种模式，可实现高阻和下拉接地输出，另外微控制器还需有16位定时器，用于多种格式码的解码，本实施例可选用型号为C8051F911的微控制器，

下面结合图2说明本实施例的具体电路组成：

本实施例的输入信号由红外信号接收电路提供，该红外信号接收电路采用红外传感器D8将红外信号转化成电流信号，再由电阻R33串联接地转化成电压信号，信号的振幅为uV级（见图3的S1波形）。

本实施例的前级带通滤波放大电路、带通滤波放大电路和后级带通滤波放大电路均可选用常用的带通滤波放大电路结构，组成了三级放大电路，各级中均由电阻和电容组成高通滤波，由运算放大器的带宽和放大增益构成的低通滤波。

第一级，即前级带通滤波放大电路主要包括电容C8、电阻R13、运算放大器U6-A、电阻R14、电阻R15和电阻R16；经电容C8和电阻R13组成的高通滤波电路输入到运算放大器U6-A的正相输入端进行放大，高通滤波将输入信号中的低频干扰滤除；而众所周知的，运算放大器对高于其带宽频率和放大增益比值的频率有放大抑制，利用运算放大器的此特性来构成低通滤波，运算放大器的带宽和线路设计的放大增益的比值决定低通滤波的频率由此构成了带通滤波线路，经前级带通滤波放大电路放大后信号的振幅上升到mV级（见图3的S2波形）。

第二级，即带通滤波放大电路主要包括电容C9、电阻R17、运算放大器U6-A、电阻R18、电阻R19、电阻R24、电阻R31和电阻R32；由电容C9和电阻R17组成高通滤波的频率比第一级放大电路的稍高一点，这样能得到更窄一些的带宽放大，放大效果更好。带通滤波放大电路的放大倍数由电阻R19和电阻R18的比值决定，前级带通滤波放大电路的带宽滤波放大对带宽之外的频率有放大抑制作用，所以电阻R31和电阻R32构成的参考电压可滤除前级带通滤波放大电路带宽之外频率的干扰信号。

第三级，即后级带通滤波放大电路主要包括电容C11、电阻R25、运算放大器U7-A、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29和电阻R30；后级带通滤波放大电路将第二级输出的信号放大到单片机可识别的电压幅度，电阻R29和R30构成的参考电压可滤除第二级放大的带宽之外频率的干扰信号。

本实施例的增益调节电路设置了三段调节，其包括第一分段调节电阻R38、第二分段调节电阻R39和第三分段调节电阻R40；第一分段调节电阻R38、第二分段调节电阻R39和第三分段调节电阻R40的一端均连接到上述第二级放大电路，即带通滤波放大电路的增益控制端，即电阻R18和电阻R19的连接点，另一端分别连接到微控制器相应的分段调节控制端I/O1、I/O2和I/O3。其中，单片机的分段调节控制端I/O1、I/O2和I/O3的默认设置为高阻状态，所以电阻R38、电阻R39和电阻R40在常态下不形成回路。

本实用新型实现分段放大的思路主要是：不同分段的放大增益和滤波特性都不相同，循环各分段放大，经过微控制器对智能分段式放大电路输出信号的频率、脉冲宽度和码的格式进行对比，再由微控制器决定采用哪个分段进行放大。

下面结合图2示出的实施例具体说明本实用新型的原理：

当智能分段式放大电路输出的信号经对比接收性能差时，需微控制器进行分段控制，单片机将控制的I/O口设置为输出接地，I/O口对应的电阻会与电阻R18形成并联回路，第二级放大电路的放大倍数也相应增大，由运算放大器构成的低通滤波的滤波频率降低，这形成更窄的带宽。如果两个I/O口（如I/O1和I/O2）同时设置为接地，则电阻R18与两个电阻（R38和R39）形成并联，就构成另一种放大特性，所以三个I/O口控制分别组合可组成8种特性。图3示出了输入波形为S1示出的单脉冲信号时，三个I/O口（I/O1、I/O2和I/O3）单独控制时的输出波形S3、S4和S5；第三级放大电路，即后级带通滤波放大电路滤波放大的输出信号波形S6，从图中可以看出，单脉冲信号经本实用新型滤波放大，输出的信号能保持完整和少干扰。

适应于不同型号的单片机，可能需要更大幅值的输出信号和更窄的通带频率，这样，为了满足单片机对更大幅值、更窄通带的智能分段式放大电路输出信号的需要，本实用新型的带通滤波放大电路和信号输出端之间，可以串接至少一级的带通滤波放大电路，以上述红外接收模块的实施例为例，可将增益调节电路连接在前级带通滤波放大电路的增益控制端和微控制器的分段调节控制端之间，即电阻R38、电阻R39和电阻R40的连接点连接到电阻R14和电阻R15的连接点处。而对于串接了多于两级的带通滤波放大电路的情况，增益调节电路可连接到任一级放大电路的增益控制端，但为了保持智能分段式放大电路的输出稳定，一般不将增益调节电路连接到最后一级放大电路。这样组成的智能分段式放大电路对单脉冲信号的滤波能得到与图3相同的结果，在此不再一一说明。

本实用新型还可以多种方式实现，例如：上述增益调节电路还由变阻器或变阻箱组成，变阻器或变阻箱可以与电阻R18或电阻R19并联实现对带通滤波放大电路的放大倍数控制；根据不同的微控制器，上述增益调节电路可设置不同的分段数；可将本实用新型应用与除红外接收模块之外的其他类型接收电路；上述微控制器也可采用其它型号的具有类似控制功能的处理器，也可直接采用后级用于处理红外信号的单片机实现；上述带通滤波放大电路也可采用现有技术中的其他结构形式等等，这些方式均能实现本实用新型的目的，并达到图3示出的效果。

本实用新型的实施方式不限于此，在本实用新型上述基本技术思想前提下，按照本领域的普通技术知识和惯用手段对本实用新型内容所做出其它多种形式的修改、替换或变更，均在本实用新型权利保护范围之内。

Claims

1.一种智能分段式放大电路，包括依次连接的信号输入端、带通滤波放大电路和信号输出端，其特征在于：所述的智能分段式放大电路还包括用于分段调节带通滤波放大电路信号放大倍数的增益调节电路和用于选取带通滤波放大电路最优信号放大倍数的微控制器，所述微控制器的采样端与信号输出端相连接，微控制器的分段调节控制端通过放大增益调节电路连接到带通滤波放大电路的增益控制端；所述微控制器通过增益调节电路分段调节带通滤波放大电路的信号放大倍数，并基于采样到的信号选出最优的信号放大倍数。

2.根据权利要求1所述的智能分段式放大电路，其特征在于：所述的智能分段式放大电路还包括用于调节智能分段式放大电路输出信号幅值的后级带通滤波放大电路；所述后级带通滤波放大电路连接在带通滤波放大电路和信号输出端之间。

3.根据权利要求2所述的智能分段式放大电路，其特征在于：所述的智能分段式放大电路还包括用于滤除低频干扰信号的前级带通滤波放大电路；所述前级带通滤波放大电路连接在信号输入端和带通滤波放大电路之间。

4.根据权利要求1所述的智能分段式放大电路，其特征在于：所述带通滤波放大电路和信号输出端之间，还串接有至少一级的带通滤波放大电路。

5.根据权利要求1至4任一项所述的智能分段式放大电路，其特征在于：所述增益调节电路包括第一分段调节电阻（R38）、第二分段调节电阻（R39）和第三分段调节电阻（R40）；所述第一分段调节电阻（R38）、第二分段调节电阻（R39）和第三分段调节电阻（R40）的一端均连接到带通滤波放大电路的增益控制端，另一端分别连接到微控制器相应的分段调节控制端。

6.根据权利要求1至4任一项所述的智能分段式放大电路，其特征在于：所述增益调节电路包括变阻器或变阻箱。