CN206370152U - 红外接收电路 - Google Patents

Abstract

一种红外接收电路，包括光电二极管；信号检测模块，所述信号检测模块与所述光电二极管连接，用于检测所述光电二极管是否有电流输出，当检测到有电流输出时，输出使能信号；主接收模块，所述主接收模块与光电二极管以及信号检测模块连接，用于在接收到使能信号后，将光电二极管输出的电流信号转换为电压信号并对所述电压信号进行模数转换形成数字信号，并输出所述数字信号。所述红外接收电路功耗和成本较低。

Description

红外接收电路

技术领域

本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种红外接收电路。

背景技术

目前，红外遥控器己经成为家用电器的标准部件。电视机、录像机、DVD、音频功放、空调、国家电网里面的红外抄表等设备的几乎所有功能都可以通过红外遥控器来控制。

图1a为红外发送电路的等效图，图1b为红外接收电路的等效图。

图1a中，所述输入信号In经过编码模块111进行编码，然后通过电压至电流转换模块112将电压信号转换成电流信号，使发光二极管113发出红外光。

图1b中，所述光电二极管121接收到红外光之后，产生电流信号，经过电流至电压转换模块122转化成电压信号，再通过解码模块123进行解码，获得输出信号。

传统的红外接收电路例如图1b中的电路，都是封装在独立的芯片上，不利于系统集成，且成本高，功耗大。

需要提出一种新的利于集成的红外接收电路，以降低功耗、节约成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种红外接收电路，以降低功耗，节约成本。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种红外接收电路，包括：光电二极管；信号检测模块，所述信号检测模块与所述光电二极管连接，用于检测所述光电二极管是否有电流信号输出，当检测到有电流信号输出时，输出使能信号；主接收模块，所述主接收模块与光电二极管以及信号检测模块连接，用于在接收到使能信号后，将光电二极管输出的电流信号转换为电压信号并对所述电压信号进行模数转换形成数字信号，并输出所述数字信号。

可选的，所述信号检测模块包括：检测电阻，所述检测电阻的两端分别与光电二极管的两端连接；比较器，所述比较器的正输入端和负输入端分别连接至检测电阻的两端。

可选的，所述比较器自带系统补偿，用于在所述检测电阻两端有电压时，输出高电平；在所述检测电阻两端没有电压时，输出低电平。

可选的，所述信号检测模块还包括：数字滤波单元，所述数字滤波单元与所述比较器的输出端连接，用于对输出信号进行滤波整形。

可选的，所述主接收模块与光电二极管的电流输出端之间连接有第一开关，所述第一开关默认状态为断开状态；所述信号检测模块与光电二极管的电流输出端之间连接有第二开关，所述第二开关默认状态为导通状态。

可选的，还包括：数字模块，所述数字模块与主接收模块连接，用于接收所述主接收模块输出的数字信号。

可选的，所述主接收模块包括：电流电压转换单元、放大单元和模数转换单元；所述电流电压转换单元连接至所述光电二极管的电流输出端，用于将所述光电二极管输出的电流信号放大并转换为电压信号；所述放大单元连接至所述电流电压转换单元，用于将所述电流电压转换单元输出的电压信号放大；所述模数转换单元与所述放大单元连接，用于将所述放大单元输出的电压信号转换为数字信号并输出。

可选的，还包括：暗电流抑制模块，所述暗电流抑制模块与所述光电二极管的电流输出端连接，用于去除输出电流内的暗电流。

可选的，所述暗电流抑制模块包括电流镜单元、运算放大器和低通滤波电路；所述电流镜单元由两个NMOS晶体管组成，所述电流镜单元的输入端通过PMOS晶体管连接至电源端，所述电流镜单元的输出端连接至光电二极管的电流输出端；所述运算放大器的输出端通过非门连接至所述PMOS晶体管的栅极，所述运算放大器的一输入端连接至共模电压端，另一输入端通过所述低通滤波电路连接至光电二极管的电流输出端。

可选的，所述低通滤波电路包括：电容和电阻；所述电阻一端连接至光电二极管的电流输出端，另一端连接至运算放大器和所述电容；所述电容一端连接至所述电阻，另一端接地。

本实用新型的红外接收电路具有信号检测模块，只有当信号检测模块检测到红外信号时，才使得主接收模块工作，从而降低电路的功耗；并且，所述红外接收电路还可以包括暗电流抑制模块，用于过滤光电二极管输出的电流信号，使得所述红外接收电路接收的信号更加准确；并且，所述红外接收电路采用的电子元件均可以集成于CMOS工艺内，便于集成，有利于降低电路制造成本。

附图说明

图1a为本实用新型现有技术的红外发送电路的等效结构示意图；

图1b为本实用新型现有技术的红外接收电路的等效结构示意图；

图2为本实用新型一具体实施方式的红外接收电路的结构示意图；

图3为本实用新型一具体实施方式的红外接收电路的结构示意图；

图4为本实用新型一具体实施方式的红外接收电路中的暗电流抑制模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的红外接收电路的具体实施方式做详细说明。

请参考图2，为本实用新型一具体实施方式的红外结构电路的模块结构示意图。

所述红外接收电路包括：光电二极管210、信号检测模块220、主接收模块230和数字模块240。

所述光电二极管210用于接收红外信号，例如红外遥控器发送的红外光，产生电流信号。

所述信号检测模块220，所述信号检测模块220与所述光电二极管210连接，用于检测所述光电二极管210是否有电流输出，当检测到有电流输出时，输出使能信号。

主接收模块230，所述主接收模块230与光电二极管210以及信号检测模块230连接，用于在接收到信号检测模块220输出的使能信号后，将光电二极管210输出的电流信号转换为电压信号并对所述电压信号进行模数转换形成数字信号，并输出所述数字信号。

在该具体实施方式中，所述主接收模块230包括电流电压转换单元231、放大及模数转换单元232。所述电流电压转换单元231用于将光电二极管210输出的电流信号转换为电压信号，在一个具体实施方式中，所述电流电压转换单元231可以包括跨阻放大器，用于对电流信号进行放大并转换为电压信号输出，并且可以通过一增益控制信号，控制所述电流电压转换单元231的放大倍数。所述放大及模数转换单元232用于对电流电压转换单元231输出的电压信号进行放大，并将放大后的电压信号转换为数字信号。所述放大及模数转换单元232可以包括一放大器模块和一比较器模块，所述放大器模块用于对电压信号进行放大，可以通过一增益控制信号，控制所述放大器模块的放大倍数；所述比较器模块用于对放大后的电压信号通过比较器比较后输出满幅的数字信号。

在该具体实施方式中，所述红外接收电路还包括数字模块240，所述数字模块240与主接收模块230连接，用于接收所述主接收模块230输出的数字信号230。所述数字模块240可以用于对接收的数字信号进行整形、解码等操作。所述数字模块240还用于在完成信号接收之后，发出一复位信号至信号检测模块220，为下一次接收红外信号做准备。所述数字模块240可以集成于红外接收电路内，也可以位于所述红外接收电路外部，通过电路接口连接至红外接收电路的输出端。

所述红外接收电路通过信号检测模块220自动检测到光电二极管210产生的电流信号后，产生使能信号，使能所述主接收模块230，主接收模块230接收光电二极管210产生的电流信号，并将电流信号转换为电压信号、放大以及模数转换后输出数字信号至数字模块240。数字模块240在完成接收后，发出一复位信号，复位所述信号检测模块220，为下一次接收红外信号做准备。由于所述主接收模块230只在信号检测模块220检测到红外信号后才使能，从而使得整个红外接收电路具有低功耗的特点。

在该具体实施方式中，所述红外接收电路还包括一暗电流抑制模块250。由于光电二极管210在接收到红外光信号时，对自然光(太阳光)和日光灯等光信号也会产生电流，这一部分电流称之为暗电流。这部分电流变化缓慢，属低频信号，虽然会被AC耦合电容部分抑制，但当暗电流较大时，会对光电二极管210的偏置状态，以及信号检测模块220的偏置和工作状态产生影响，从而对信号的接收准确性造成影响。所述暗电流抑制模块250与所述光电二极管210的电流输出端连接，用于去除输出电流内的暗电流，从而提高信号接收的准确性。

请参考图3，为本实用新型一具体实施方式的红外接收电路的电路示意图。

所述红外接收电路还可以包括电流电压偏置电路(图3中未示出)，用于为所述红外接收电路提供各工作电压，如Vbias、Vcm、Vcomm等。

所述光电二极管210的负极连接至偏置电压端Vbias，在该具体实施方式中，所述偏置电压端Vbias通过一电压跟随器301连接至所述光电二极管的负极，所述电压跟随器301可以提高Vbias的稳定性。

所述红外接收电路的信号检测模块220包括：检测电阻Rin和比较器221，所述检测电阻Rin的两端分别与光电二极管210的两端连接，所述光电二极管210在接收到红外光信号之后，产生电流信号。光电二极管输出的电流经过检测电阻Rin之后，在所述检测电阻Rin两端产生电压差。在该具体实施方式中，所述光电二极管210的电流输出端Out通过由Cin和R1组成的滤波电路连接至所述信号检测模块220和主接收模块230，通过AC耦合去除光电二极管210输出的电流信号中的低频成分。

所述比较器221的正输入端和负输入端分别连接至所述检测电阻Rin的两端，当所述检测电阻Rin两端产生电压差时，所述比较器221输出对应的检测信号。在本实用新型的具体实施方式中，所述比较器221的正输入端连接至所述检测电阻与光电二极管210的负极相连的一端，所述比较器221的负输入端连接至检测电阻Rin与光电二极管210的电流输出端Out连接的一端，并且所述比较器221自带系统补偿，从而使得所述比较器在所述检测电阻Rin两端有电压时，输出高电平；在所述检测电阻Rin两端没有电压时，输出低电平。所述比较器221在检测到信号时，输出高电平作为使能信号，使主接收模块230工作。

所述信号检测模块220还可以包括：数字滤波单元222，所述数字滤波单元222与所述比较器221的输出端连接，用于对输出信号进行滤波整形，输出有效使能信号。所述数字滤波单元222可以由滤波电路组成，在本实用新型的其他具体实施方式中，也可以没有所述数字滤波单元222。

在该具体实施方式中，所述信号检测模块220与光电二极管210的电流输出端Out之间连接有第二开关K2，具体的，所述第二开关K2连接所述光电二极管210的电流输出端Out以及检测电阻Rin。所述第二开关K2默认状态为导通状态，使得所述信号检测模块220自动对红外信号进行检测。当检测到红外信号后，所述信号检测模块220输出的使能信号，使主接收模块230的电路工作，且使得所述第二开关K2断开，停止信号的检测。

所述主接收模块230包括：电流电压转换单元，连接至所述光电二极管的电流输出端Out，用于将所述光电二极管输出的电流信号放大并转换为电压信号；放大单元，连接至所述电流电压转换单元，用于将所述电流电压转换单元输出的电压信号放大；模数转换单元，与所述放大单元连接，用于将所述放大单元输出的电压信号转换为数字信号并输出至数字模块。

在该具体实施方式中，所述电流电压转换单元包括跨阻放大器231和电阻Rf1，所述跨阻放大器231的负输入端连接至光电二极管210的电流输出端Out，正输入端连接至电压端Vcomm，所述电阻Rf1连接所述跨阻放大器231的输出端与负输入端，所述光电二极管210的输出电流经过所述跨阻放大器231进行放大并转换成电压信号，输出至放大单元。所述电压端Vcomm通过一电压跟随器302连接至共模电压端Vcm，所述电阻Rf1可以为可变电阻，便于调整所述电流电压转换单元的放大倍数。

该具体实施方式中，所述放大单元包括运算放大器232、电阻Rf2和电阻Rin2，所述运算放大器232的正输入端连接至跨阻放大器231的输出端，负输入端连接至电压端Vcomm，所述电阻Rf2连接所述运算放大器232输出端与负输入端，所述电阻Rin2连接所述运算放大器232的负输出端与电压端Vcomm。所述放大单元对跨阻放大器231输出的电压信号进行放大，并输出至模数转换单元。所述电阻Rf2可以为可变电阻，便于调整所述放大单元的放大倍数。

该具体实施方式中，所述模数转换单元包括比较器233，所述比较器233的正输入端连接至参考电压产生单元234，所述参考电压产生单元234用于向比较器输入参考电压Vref，所述比较器233的另一端连接至运算放大器232的输出端，通过所述比较器233将电压信号转换为数字信号输出。

所述主接收模块230与光电二极管210的电流输出端Out之间连接有第一开关K1，具体的，所述第一开关K1连接所述光电二极管210的电流输出端Out与跨阻放大器231的负输入端。所述第一开关K1默认状态为断开状态，在所述信号检测模块220未检测到红外信号时，所述主接收模块230不工作，有利于降低所述红外接收电路的功耗。在本实用新型的一个具体实施方式中，所述信号检测模块220的输出端连接至所述第一开关K1和第二开关K2，当所述信号检测模块220检测到红外信号后，输出的使能信号使所述第一开关K1导通，使所述主接收模块230工作，同时使第二开关K2断开。

在本实用新型的具体实施方式中，所述主接收模块230各个单元之间的连接均可以采用AC耦合方式连接，以去除电路中的低频成分，最大限度的减小光电二极管210的暗电流的影响。

所述红外接收电路还可以包括数字模块，所述数字模块还用于在接收到主接收模块230发出的数字信号之后，发送一复位信号，所述复位信号用于控制所述第一开关K1和第二开关K2恢复至默认状态，为下一次接收红外信号做准备。在本实用新型的一个具体实施方式中，所述数字模块的复位信号输出端连接至所述第一开关K1和第二开关K2。

所述第一开关K1和第二开关K2可以为单个开关元件，例如MOS晶体管、三极管或晶闸管等，也可以是由多个开关元件组成的电路。

在该具体实施方式中，所述红外接收模块还包括一暗电流抑制模块250，所述暗电流抑制模块一端连接至共模电压端Vcm，另一端连接至光电二极管的电流输出端Out。

请参考图4，为本实用新型一具体实施方式中暗电流抑制模块250的电路示意图。

所述暗电流抑制模块包括：由NMOS晶体管N1和N2组成的电流镜单元，所述电流镜单元的输入端通过PMOS晶体管P1连接至电源端Vdda，所述电流镜单元的输出端连接至光电二极管210的电流输出端Out；运算放大器A1，所述运算放大器A1的输出端通过非门251连接至所述PMOS晶体管P1的栅极，所述运算放大器A1的一输入端连接至共模电压端Vcm，另一输入端通过一低通滤波电路连接至光电二极管210的电流输出端Out，在该具体实施方式中，所述运算放大器A1工作在负反馈状态，有利于提高电路的稳定性。

该具体实施方式中，所述低通滤波电路包括电容C2和电阻R2；所述电阻R2一端连接至光电二极管210的电流输出端Out，另一端连接至运算放大器A1和所述电容C2；所述电容C2一端连接至所述电阻R2，另一端接地。在本实用新型的其他具体实施方式中，所述低通滤波电路还可以为其他电路结构。

光电二极管210在接收到红外信号之后，输出的电流信号中包括暗电流与有效信号电流，所述暗电流为通常为直流或低频电流，所述电流信号经过低通滤波电路后，电流信号中的暗电流在电阻R2与运算放大器A1的负输入端的连接端两端产生电压信号，输入至放大器A1的负输入端，经所述放大器A1放大、再通过非门251取反后控制所述PMOS晶体管P1导通。可以调整所述放大器A1的放大倍数，使得所述PMOS晶体管P1流至NMOS晶体管N1的电流与光电二极管210的暗电流一致，由于电流镜电路作用，使得所述NMOS晶体管N2中也产生相同的电流，从而使得所述光电二极管210输出的电流信号中，暗电流经NMOS晶体管N2流入地端，使得电流信号中的暗电流成分被抑制，所述光电二极管210从电流输出端Out输入所述信号检测模块220以及主接收模块230的电流为由红外信号照射而产生的有效电流信号，从而可以提高所述红外接收电路的信号接收的准确性。

上述红外接收电路具有信号检测模块，只有当信号检测模块检测到红外信号时，才使得主接收模块工作，从而降低电路的功耗；并且，所述红外接收电路还可以包括暗电流抑制模块，用于过滤光电二极管输出的电流信号，使得所述红外接收电路接收的信号更加准确；并且，所述红外接收电路采用的电子元件均可以集成于CMOS工艺内，便于集成，有利于降低电路制造成本。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种红外接收电路，其特征在于，包括：

光电二极管；

信号检测模块，所述信号检测模块与所述光电二极管连接，用于检测所述光电二极管是否有电流信号输出，当检测到有电流信号输出时，输出使能信号；

主接收模块，所述主接收模块与光电二极管以及信号检测模块连接，用于在接收到使能信号后，将光电二极管输出的电流信号转换为电压信号并对所述电压信号进行模数转换形成数字信号，并输出所述数字信号。

2.根据权利要求1所述的红外接收电路，其特征在于，所述信号检测模块包括：检测电阻，所述检测电阻的两端分别与光电二极管的两端连接；比较器，所述比较器的正输入端和负输入端分别连接至检测电阻的两端。

3.根据权利要求2所述的红外接收电路，其特征在于，所述比较器自带系统补偿，用于在所述检测电阻两端有电压时，输出高电平；在所述检测电阻两端没有电压时，输出低电平。

4.根据权利要求2或3所述的红外接收电路，其特征在于，所述信号检测模块还包括：数字滤波单元，所述数字滤波单元与所述比较器的输出端连接，用于对输出信号进行滤波整形。

5.根据权利要求1所述的红外接收电路，其特征在于，所述主接收模块与光电二极管的电流输出端之间连接有第一开关，所述第一开关默认状态为断开状态；所述信号检测模块与光电二极管的电流输出端之间连接有第二开关，所述第二开关默认状态为导通状态。

6.根据权利要求5所述的红外接收电路，其特征在于，还包括：数字模块，所述数字模块与主接收模块连接，用于接收所述主接收模块输出的数字信号。

7.根据权利要求1所述的红外接收电路，其特征在于，所述主接收模块包括：电流电压转换单元、放大单元和模数转换单元；所述电流电压转换单元连接至所述光电二极管的电流输出端，用于将所述光电二极管输出的电流信号放大并转换为电压信号；所述放大单元连接至所述电流电压转换单元，用于将所述电流电压转换单元输出的电压信号放大；所述模数转换单元与所述放大单元连接，用于将所述放大单元输出的电压信号转换为数字信号并输出。

8.根据权利要求1所述的红外接收电路，其特征在于，还包括：暗电流抑制模块，所述暗电流抑制模块与所述光电二极管的电流输出端连接，用于去除输出电流内的暗电流。

9.根据权利要求8所述的红外接收电路，其特征在于，所述暗电流抑制模块包括：电流镜单元、运算放大器和低通滤波电路；所述电流镜单元由两个NMOS晶体管组成，所述电流镜单元的输入端通过PMOS晶体管连接至电源端，所述电流镜单元的输出端连接至光电二极管的电流输出端；所述运算放大器的输出端通过非门连接至所述PMOS晶体管的栅极，所述运算放大器的一输入端连接至共模电压端，另一输入端通过所述低通滤波电路连接至光电二极管的电流输出端。

10.根据权利要求9所述的红外接收电路，其特征在于，所述低通滤波电路包括：电容和电阻；所述电阻一端连接至光电二极管的电流输出端，另一端连接至运算放大器和所述电容；所述电容一端连接至所述电阻，另一端接地。