CN205453707U - 一种抗电源干扰红外接收电路及红外接收器 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于集成电路领域，提供了一种抗电源干扰红外接收电路及红外接收器，该电路包括电流电压转换单元、前置放大器、自动增益控制放大单元、限幅单元、带通滤波器、比较器、噪声检测单元、解调器和输出级，以及抗电源纹波干扰的有源滤波器，有源滤波器的输入端与芯片的电源输入引脚连接，有源滤波器的输出端为芯片内部提供电源电压。本实用新型通过在芯片内部的电源输入端设置有源滤波器来滤除电源纹波，以消除干扰噪声后再给电路内部供电，避免电路因电源噪声干扰导致电路失效，该有源滤波器中的电容面积很小，电路成本低。

Description

一种抗电源干扰红外接收电路及红外接收器

技术领域

本实用新型属于集成电路领域，尤其涉及一种抗电源干扰红外接收电路及红外接收器。

背景技术

红外接收是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等显著优点，因此红外接收器被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用，并且越来越多的应用到其它场合如计算机系统、玩具汽车等等。

现有红外接收器的实现方案如图1所示，通过光敏二极管接收到的微弱光电流作为输入信号，经过电流电压转换单元1转换为微弱的电压信号，该电压信号通过前置放大器(Pre-amp)2放大后，再通过自动增益控制放大单元(AGC-amp)3继续对信号放大，与Pre-amp不同的是，AGC-amp的增益是可以控制的，经AGC-amp放大的输出信号通过限幅单元4送至带通滤波器(BPF)5滤除电路噪声，BPF的输出信号被噪声检测单元7检测，检测结果产生一个增益控制信号，反馈到AGC-amp去控制放大电路的增益，比较器6将BPF的输出和预设的参考电压进行比较，比较结果输出给解调器8滤除载波，从而只输出信号的包络，然后再通过输出级9对包络整形、输出，从而完成对红外信号的接收、检测、放大、滤波、解调、输出过程。

然而，由于红外接收器的大量应用，人们不断地去降低BOM成本，因此供电电源VDD前端的滤掉电源纹波的RC滤波器经常被去掉，从而导致红外接收器的VDD就带有很多干扰谐波，这些干扰波被内部放大器放大后，就会严重干扰电路的正常工作，致使电路失效。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种抗电源干扰红外接收电路，旨在解决现在低成本红外接收电路由于电源干扰导致电路失效的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种抗电源干扰红外接收电路，包括电流电压转换单元、前置放大器、自动增益控制放大单元、限幅单元、带通滤波器、比较器、噪声检测单元、解调器和输出级，所述电路封装于芯片中，还包括：

抗电源纹波干扰的有源滤波器，所述有源滤波器的输入端与芯片的电源输入引脚连接，所述有源滤波器的输出端为芯片内部提供电源电压。

进一步地，所述有源滤波器为低通滤波器。

更进一步地，所述有源滤波器的截止频率为18-22Khz。

更进一步地，所述有源滤波器包括：

电阻R1、电阻R_L、电容C1、电容C2以及三极管；

所述电阻R1的一端为有源滤波器的输入端与所述三极管的输入端连接，所述电阻R1的另一端与所述三极管的控制端连接，所述三极管的控制端还通过所述电容C1接地，所述三极管的输出端为所述有源滤波器的输出端通过所述电容C2接地，所述三极管的输出端还通过电阻R_L接地。

更进一步地，所述有源滤波器包括：

第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、电容C3、电容C4和恒流源；

所述第二开关管的输入端为所述有源滤波器的输入端，所述第二开关管的控制端与所述第二开关管的输出端和所述第四开关管的输入端连接，所述第四开关管的控制端与所述第四开关管的输出端和所述恒流源的输入端连接，所述恒流源的输出端接地，所述第一开关管的输入端与所述第二开关管的输入端连接，所述第一开关管的输出端为所述有源滤波器的输出端，所述第一开关管的控制端与所述第三开关管的输出端连接，所述第三开关管的输入端与所述第二开关管的控制端连接，所述第三开关管的控制端与所述第四开关管的控制端连接，所述第三开关管的输出端还通过所述电容C3接地，所述第一开关管的输出端通过所述电容C4接地。

更进一步地，所述第一、第二、第三、第四开关管均为P型MOS管，所述P型MOS管的源极为所述第一、第二、第三、第四开关管的输入端，所述P型MOS管的漏极为所述第一、第二、第三、第四开关管的输出端，所述P型MOS管的栅极为所述第一、第二、第三、第四开关管的控制端。

更进一步地，所述电路还包括：

中心频率熔丝修调单元，所述中心频率熔丝修调单元的输出端与所述带通滤波器的调节端连接。

本实用新型实施例的另一目的在于，提供一种包括上述抗电源干扰红外接收电路的红外接收器。

本实用新型实施例通过在芯片内部的电源输入端设置有源滤波器来滤除电源纹波，以消除干扰噪声后再给电路内部供电，避免电路因电源噪声干扰导致电路失效，该有源滤波器中的电容面积很小，电路成本低，同时减少芯片外围一个大电阻和一个大电容，降低了BOM成本，增加了电路可靠性。

附图说明

图1为现有红外接收电路的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的抗电源干扰红外接收电路的结构图；

图3为本实用新型实施例提供的抗电源干扰红外接收电路中有源滤波器的一电路示例结构图；

图4为本实用新型实施例提供的抗电源干扰红外接收电路中有源滤波器的另一电路示例结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型实施例通过在芯片内部的电源输入端设置有源滤波器来滤除电源纹波，以消除干扰噪声后再给电路内部供电，避免电路因电源噪声干扰导致电路失效，该有源滤波器中的电容面积很小，电路成本低，同时减少芯片外围一个大电阻和一个大电容，降低了BOM成本，增加了电路可靠性。

图2示出了本实用新型实施例提供的抗电源干扰红外接收电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。

作为本实用新型一实施例，该抗电源干扰红外接收电路可以应用于任何红外接收器中，该抗电源干扰红外接收电路封装于芯片中，包括：

电流电压转换单元1、前置放大器(Pre-amp)2、自动增益控制放大单元(AGC-amp)3、限幅单元4、带通滤波器(BPF)5、比较器6、噪声检测单元7、解调器8和输出级9之外，还包括：

抗电源纹波干扰的有源滤波器10，用这个有源滤波器来代替外围的RC滤波器，外部输入的电源VDD经过有源滤波器滤除干扰噪声后再给电路内部供电，该有源滤波器10的输入端与芯片的电源VDD输入引脚连接，有源滤波器10的输出端为芯片内部提供电源电压VDD。

在本实用新型实施例中，电流电压转换单元1的输入端接收信号输入，电流电压转换单元1的输出端连接前置放大器(Pre-amp)2的输入端，前置放大器(Pre-amp)2的输出端连接自动增益控制放大单元(AGC-amp)3的输入端，自动增益控制放大单元(AGC-amp)3的输出端连接限幅单元4的输入端，限幅单元4的输出端连接带通滤波器(BPF)5的输入端，带通滤波器(BPF)5的输出端同时与比较器6的输入端和自动增益控制放大单元(AGC-amp)3的反馈端连接，比较器6的输出端连接解调器8的输入端，解调器8的输出端连接输出级9的输入端，输出级9的输出端输出信号输出，噪声检测单元7的输入端与比较器6的输入端连接，噪声检测单元7的输出端与自动增益控制放大单元(AGC-amp)3的反馈端连接。

在本实用新型实施例中，由于RC滤波器的电容C一般取值为微法级(如常用0.47uF等等)，一般设置于芯片外部，而将微法级的电容设计在芯片内部是不可能的，电容面积会非常大，芯片成本非常高，因此本实用新型在芯片内部设置一有源滤波器10来滤除电源带来的噪声，提高电路性能。

由于带通滤波器(BFP)5为窄带带通滤波器，其中心频点设置为信号的载波频率37.9Khz，带通滤波器的-3dB带宽一般设计为6-10Khz，因此可以认为噪声信号频率在30Khz～50Khz以外的都会被带通滤波器(BFP)5过滤掉，而频率范围30Khz～50Khz之内的电源纹波就会引起红外接收器的功能失效。

因此，有源滤波器10为低通滤波器(LPF)，截止频率为20Khz，也就是说电源信号中频率为20Khz以上的纹波信号都会被过滤掉，并且经过LPF后输出电源的带负载能力、LPF的输出等效电阻等均保持较高标准。

作为本实用新型一优选实施例，该抗电源干扰红外接收电路还包括：

中心频率熔丝修调单元11，中心频率熔丝修调单元11的输出端与带通滤波器5的调节端连接。

在本实用新型实施例中，红外遥控的载波频率是37.9KHz，因此需要通过中心频率熔丝修调单元11对带通滤波器5的中心频点进行精确控制，一般要求中心频点在38KHz+/-2KHz。

图3示出了本实用新型实施例提供的抗电源干扰红外接收电路中有源滤波器的一电路示例结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。

作为本实用新型一实施例，有源滤波器10包括：

电阻R1、电阻R_L、电容C1、电容C2以及三极管VT1；

所述电阻R1的一端为有源滤波器10的输入端与所述三极管VT1的输入端连接，所述电阻R1的另一端与所述三极管VT1的控制端连接，所述三极管VT1的控制端还通过所述电容C1接地，所述三极管VT1的输出端为所述有源滤波器10的输出端通过所述电容C2接地，所述三极管VT1的输出端还通过电阻R_L接地。

在本实用新型实施例中，该电路采用BIPOLAR(双级)工艺的实现，Ui为外部输入电源VDD，电阻R1、三极管VT1、电容C1和电容C2组成了一个有源低通滤波器，电阻R_L为有源低通滤波器的输出负载，也就是内部电路的等效输入电阻，U0为低通滤波器的输出电压，也就是内部电路的供电电压。

优选地，三极管VT1为NPN型三极管，NPN型三极管的集电极为三极管VT1的输入端，NPN型三极管的发射极为三极管VT1的输出端，NPN型三极管的基极为三极管VT1的控制端。

在本实用新型实施例中，NPN型三极管的HFE很大，假设HFE＝100，U0能输出的最大电流为2mA，即NPN型三极管的Ie＝2mA，则NPN型三极管的基极电流Ib＝2mA/100＝20uA，由此电阻R1最大可以取值100K左右，低通滤波器的截止频率公式为fT＝1/2∏RC，由于NPN型三极管的放大作用，这里的R为电阻R1值＊100(NPN型三极管的HFE)，C为电容C2的值。

在上述实施例中，输出电压U0＝Ui-Vcs，Vcs为NPN型三极管的集电极/发射极压降，因此U0有大概0.5V～1V的压降。

而有源滤波器10的截至频率目标值为20Khz，因此电容C2的电容值在几十皮法(pF)数量级，而几十皮法数量级的电容完全可以在芯片上实现，并且占用面积很小。

作为本实用新型又一实施例，若对电源电压要求比较高(比如低电压使用场合)，上述实施例中的三极管VT1还可以用一个低压降电路来替代，可以使U0的压降变得非常小。

图4示出了本实用新型实施例提供的抗电源干扰红外接收电路中有源滤波器的另一电路示例结构，作为本实用新型一实施例，有源滤波器10包括：

第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4、电容C3、电容C4和恒流源I1；

第二开关管M2的输入端为有源滤波器的输入端，第二开关管M2的控制端与第二开关管M2的输出端和第四开关管M4的输入端连接，第四开关管M4的控制端与第四开关管M4的输出端和恒流源I1的输入端连接，恒流源I1的输出端接地，第一开关管M1的输入端与第二开关管M2的输入端连接，第一开关管M1的输出端为有源滤波器的输出端，第一开关管M1的控制端与第三开关管M3的输出端连接，第三开关管M3的输入端与第二开关管M2的控制端连接，第三开关管M3的控制端与第四开关管M4的控制端连接，第三开关管M3的输出端还通过电容C3接地，第一开关管M1的输出端通过电容C4接地。

优选地，第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4均为P型MOS管，P型MOS管的源极为第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4的输入端，P型MOS管的漏极为第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4的输出端，P型MOS管的栅极为第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4的控制端。

在本实用新型实施例中，该电路采用CMOS工艺实现，其中，电流源I1为恒流源，由电路内部产生，恒流源I1除了给有源低通滤波器10提供一个恒定电流外，还与第二开关管M2和第四开关管M4组合，它们的等效电阻就是图3实施例中的电阻R1，第一开关管M1和第三开关管M3起电流放大作用，等同于图3实施例中的三极管VT1，电容C4则等同于图3实施例中的电容C2，滤波功能主要由电容C4完成，本实用新型实施例中的电容可以做的更小。

本实用新型实施例的另一目的在于，提供一种包括上述抗电源干扰红外接收电路的红外接收器。

本实用新型实施例通过在芯片内部的电源输入端设置有源滤波器来滤除电源纹波，以消除干扰噪声后再给电路内部供电，避免电路因电源噪声干扰导致电路失效，该有源滤波器中的电容面积很小，电路成本低，同时减少芯片外围一个大电阻和一个大电容，降低了BOM成本，增加了电路可靠性。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抗电源干扰红外接收电路，包括电流电压转换单元、前置放大器、自动增益控制放大单元、限幅单元、带通滤波器、比较器、噪声检测单元、解调器和输出级，其特征在于，所述电路封装于芯片中，还包括：

抗电源纹波干扰的有源滤波器，所述有源滤波器的输入端与芯片的电源输入引脚连接，所述有源滤波器的输出端为芯片内部提供电源电压。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述有源滤波器为低通滤波器。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述有源滤波器的截止频率为18-22Khz。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述有源滤波器包括：

电阻R1、电阻R_L、电容C1、电容C2以及三极管；

所述电阻R1的一端为有源滤波器的输入端与所述三极管的输入端连接，所述电阻R1的另一端与所述三极管的控制端连接，所述三极管的控制端还通过所述电容C1接地，所述三极管的输出端为所述有源滤波器的输出端通过所述电容C2接地，所述三极管的输出端还通过电阻R_L接地。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述有源滤波器包括：

第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、电容C3、电容C4和恒流源；

所述第二开关管的输入端为所述有源滤波器的输入端，所述第二开关管的控制端与所述第二开关管的输出端和所述第四开关管的输入端连接，所述第四开关管的控制端与所述第四开关管的输出端和所述恒流源的输入端连接，所述恒流源的输出端接地，所述第一开关管的输入端与所述第二开关管的输入端连接，所述第一开关管的输出端为所述有源滤波器的输出端，所述第一开关管的控制端与所述第三开关管的输出端连接，所述第三开关管的输入端与所述第二开关管的控制端连接，所述第三开关管的控制端与所述第四开关管的控制端连接，所述第三开关管的输出端还通过所述电容C3接地，所述第一开关管的输出端通过所述电容C4接地。

6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第一、第二、第三、第四开关管均为P型MOS管，所述P型MOS管的源极为所述第一、第二、第三、第四开关管的输入端，所述P型MOS管的漏极为所述第一、第二、第三、第四开关管的输出端，所述P型MOS管的栅极为所述第一、第二、第三、第四开关管的控制端。

7.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

中心频率熔丝修调单元，所述中心频率熔丝修调单元的输出端与所述带通滤波器的调节端连接。

8.一种红外接收器，其特征在于，所述红外接收器包括如权利要求1至7任一项所述的抗电源干扰红外接收电路。