CN207867475U - 一种信号接收处理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种信号接收处理电路，包括红外接收模块、全差分运算放大模块、同相差分运算放大模块、干扰信号消除模块和模数转换模块，所述全差分运算放大模块接收红外信号后，对其进行差分放大，输出两路单极性信号，并将该两路单极性信号接入所述同相差分运算放大模块，通过所述同相差分运算放大模块转换成单端信号。本实用新型利用同相差分运算放大模块对双极性差分信号进行处理，将差分信号变换为单端信号，有效地解决了多路信号采集时A/D转换接口繁多的问题，同时还通过干扰信号消除模块，有效地将环境光进行滤除，增强了信号的抗环境光干扰能力，提升了触摸框的环境适应性。

Description

一种信号接收处理电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种信号接收处理电路。

背景技术

红外触摸屏，是在触摸屏四周分别密布红外发射管和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵，密布的红外发射管按顺序发射红外线，红外接收管接收该红外线。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖方向的红外线，因此可以判断出触摸点在屏幕的位置。

专利CN206209658U中公开了一种信号接收处理电路及红外触摸系统，图1为该专利信号处理的示意图，通过采用全差分方案进行信号处理，使得全差分运算放大模块向A/D转换单元输出两路相位相差180°的单极性信号，提高了模数转换单元采集的A/D信号的动态变化。然而，采用全差分采集方案，虽然抗电信号干扰能力得到了提升，并且提高了A/D信号的动态变化量，但是同时也带来了另外一个问题，对于A/D转换单元的A/D 接口也变多了(是单端采集的两倍)，当存在多路信号处理模块需要进行 A/D信号采集时，A/D采集接口会成为一个很大的限制条件。另外，红外接收模块除了能接收到有用的红外信号之外，还能接收到外界的环境光，在目前电路模式下无法有效的抗击环境光干扰，大大降低了触摸的环境适用性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，针对现有技术进行改进，提供一种信号接收处理电路，利用同相差分运算放大模块对双极性差分信号进行处理，将差分信号变换为单端信号，为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案如下：

一种信号接收处理电路，包括红外接收模块、全差分运算放大模块、同相差分运算放大模块、干扰信号消除模块和模数转换模块，所述红外接收模块用于接收红外信号，并将其转换成差分红外信号输入到所述全差分运算放大模块，所述全差分运算放大模块接收该差分红外信号后，对其进行差分放大，输出两路单极性信号，并将该两路单极性信号接入所述同相差分运算放大模块，通过所述同相差分运算放大模块转换成单端信号，该单端信号经过所述干扰信号消除模块进行干扰消除后，接入所述模数转换模块进行模数转换，然后将模数转换结果输入到控制器进行处理。

进一步地，所述红外接收模块包括红外接收管和双入双出模拟开关，所述红外接收管的正极和负极分别接入所述双入双出模拟开关的输入通道，所述双入双出模拟开关的输出通道连接所述全差分运算放大模块的输入端。

进一步地，所述双入双出模拟开关的输入通道具有多组，所述红外接收管的数量与所述双入双出模拟开关输入通道的数量相同，每个所述红外接收管的正负两极分别接入所述双入双出模拟开关的其中一组输入通道。

进一步地，所述全差分运算放大模块包括全差分运算放大器、第一反馈电阻和第二反馈电阻；

所述全差分运算放大器的同相输入端通过第一反馈电阻与所述全差分运算放大器的负输出端连接，所述全差分运算放大器的反相输入端通过第二反馈电阻与所述全差分运算放大器的正输出端连接；

进一步地，所述全差分运算放大模块包括普通运算放大器、第一反馈电阻和第二反馈电阻，所述普通运算放大器具有两个，分别为第一普通运算放大器和第二普通运算放大器；

所述第一普通运算放大器的反相输入端通过第一反馈电阻与所述第一普通运算放大器的输出端连接，所述第二普通运算放大器的反相输入端通过第二反馈电阻与所述第二普通运算放大器的输出端连接；

所述第一普通运算放大器的同相输入端与所述第二普通运算放大器的同相输入端相连。

进一步地，所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻阻值相等。

进一步地，所述全差分运算放大模块与所述同相差分放大模块之间还具有滤波模块，所述滤波模块包括第一滤波电阻、第二滤波电阻以及滤波电容，所述第一滤波电阻和所述第二滤波电阻阻值相等。

进一步地，所述同相差分运算放大模块包括同相差分运算放大器、第一输入电阻、第二输入电阻、反馈电阻和反馈电容。

所述同相差分运算放大模块的同相输入端通过第一输入电阻与所述同相差分运算放大器的同相输入端连接，所述同相差分运算放大模块的反相输入端通过第二输入电阻与所述同相差分运算放大器的反相输入端连接；

所述同相差分运算放大器的反相输入端通过反馈电阻、反馈电容与所述同相差分运算放大器的输出端连接，所述反馈电阻和所述反馈电容并联连接；

所述同相差分运算放大器的输出端为所述同相差分运算放大模块的输出端。

进一步地，所述干扰信号消除模块包括隔直电容以及为所述隔直电容提供放电回路的模拟开关，所述隔直电容一端与所述同相差分放大电路的输出端相连，另一端与所述模数转换模块相连。

本实用新型提供的信号接收处理电路，红外接收模块通过双入双出模拟开关，将普通红外信号转换成差分信号，进一步保证了前级信号的差分输入，提高了前级信号的抗干扰能力，通过滤波模块，进一步滤除信号中的杂质信号，全差分运算放大模块不仅仅局限于使用全差分运算放大器，也可以采用两个普通运算放大器，搭建成全差分放大的模式，使电路的性价比更高。通过采用全差分运算放大模块与同相差分运算放大模块的结合，能够将全差分运算放大模块输出的两路单极性信号转换成单端信号，在不损失信号质量和信号动态变化量的情况下，有效地解决了多路信号采集时 A/D转换接口繁多的问题，同时还通过干扰信号消除模块，有效地将环境光进行滤除，增强了信号的抗环境光干扰能力，提升了触摸框的环境适应性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是现有技术信号接收处理电路的功能示意图；

图2是本实用新型信号接收处理电路的功能示意图；

图3是本实用新型信号接收处理电路的电路原理图；

图4是本实用新型采用普通运放搭建的全差分运算放大电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、外、内……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

图1是现有技术中信号接收处理电路的功能示意图，由图可知，红外信号采用全差分方案进行信号处理后，通过全差分运算放大模块，该红外信号被转换成两路单极性信号，然后这两路单极性信号被输入到模数转换单元进行转换，需要占用两路A/D信号采集接口，当同时存在多个红外信号时，则需要占用很多路A/D信号采集接口，这将大大增加电路的复杂程度。

图2是本实用新型信号提供的接收处理电路的功能示意图，由图可知，该电路包括红外接收模块、滤波模块、全差分运算放大模块、同相差分运算放大模块、干扰信号消除模块以及模数转换模块。红外接收模块包括红外接收管和双入双出模拟开关，该双入双出模拟开关包括多组输入通道，每组输入通道分别连接一个红外接收管的正极和负极，本实施例中，输入通道优选为4组。双入双出模拟开关还具有通道选择控制端，当4路来自红外接收管的红外信号被接入到输入通道后，给通道选择控制端输入合适的信号，相应输入通道的红外信号就被选通，并从双入双出模拟开关的输出端输出。该输出端与全差分运算放大模块的输入端相连，全差分运算放大模块具有两种实现方式，一种是采用全差分运算放大器，另一种是采用两个普通运算放大器。采用全差分运算放大器时，其同相输入端通过第一反馈电阻与其负输出端连接，其反相输入端通过第二反馈电阻与其正输出端连接；采用普通运算放大器时，第一普通运算放大器的反相输入端通过第一反馈电阻与该第一普通运算放大器的输出端连接，第二普通运算放大器的反相输入端通过第二反馈电阻与该第二普通运算放大器的输出端连接，第一普通运算放大器的同相输入端和第二普通运算放大器的同相输入端连接在一起。不论是采用全差分运算放大器，还是采用普通运算放大器，其中第一反馈电阻和第二反馈电阻均阻值相等。

在全差分运算放大模块输出的差分信号进入到同相差分运算放大模块之前，先经过一个滤波模块，该滤波模块包括第一滤波电阻、第二滤波电阻以及滤波电容，且第一滤波电阻阻值等于第二滤波电阻阻值。该滤波模块能够对差分信号中的杂质信号进行滤除。

全差分运算放大模块输出的差分信号经过滤波模块后，进入同相差分运算放大模块的输入端，该同相差分运算放大模块包括同相差分运算放大器、第一输入电阻、第二输入电阻、反馈电阻和反馈电容，该同相差分运算放大器的同相输入端通过第一输入电阻与全差分运算放大模块输出的差分信号正端相连，同相差分运算放大器的反相输入端通过第二输入电阻与全差分运算放大模块的差分信号负端相连；另外，该同相差分运算放大器的反相输入端通过反馈电阻、反馈电容与同相差分运算放大器的输出端连接，该反馈电阻和反馈电容通过并联连接。至此，全差分运算放大模块输出的两路单极性信号通过同相差分运算放大模块的转换，就变成了一路单端信号，然后将该单端信号输入到模数转换模块进行模数转换即可，这样一来，就使得所需的A/D转换接口减少了一半，有效地简化了电路结构。

在红外接收模块接收的红外信号中，不仅包括了触摸框自身发射的有用红外信号，还会接收到外界的环境光信号，环境光照射会让接收灯产生一个直流信号，该直流信号属于干扰信号，因此，为了增加触摸框的环境适应性，必须将干扰信号进行消除。因此，在同相差分运算放大模块输出的单端信号输入到模数转换模块之前，先经过一个干扰信号消除模块，对环境光的干扰信号进行消除。该干扰信号消除模块包括隔直电容，以及为该隔直电容提供放电回路的模拟开关，该隔直电容的一端与同相差分运算放大模块输出的单端信号相连，另一端则接入模数转换模块。环境光产生的直流干扰信号在经过隔直电容时，将被有效隔除，而有用的红外交流信号将能不失真地通过，然后经过再次同相放大后输入到模数转换模块的数据采集口进行模数转换。

虽然在上文中已经参考一些实施例对本实用新型进行了描述，然而在不脱离本实用新型的范围的情况下，也可以对其进行各种改进并且可以用等效的或者被本领域技术人员所熟知的其他方式实施本实用新型。尤其是，只要不存在结构冲突，本实用新型所披露的各个实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种信号接收处理电路，其特征在于：

包括红外接收模块、全差分运算放大模块、同相差分运算放大模块、干扰信号消除模块和模数转换模块，所述红外接收模块用于接收红外信号，并将其转换成差分红外信号输入到所述全差分运算放大模块，所述全差分运算放大模块接收该差分红外信号后，对其进行差分放大，输出两路单极性信号，并将该两路单极性信号接入所述同相差分运算放大模块，通过所述同相差分运算放大模块转换成单端信号，该单端信号经过所述干扰信号消除模块进行干扰排除后，接入所述模数转换模块进行模数转换，然后将模数转换结果输入到控制器进行处理。

2.如权利要求1所述的信号接收处理电路，其特征在于：

所述红外接收模块包括红外接收管和双入双出模拟开关，所述红外接收管的正极和负极分别接入所述双入双出模拟开关的输入通道，所述双入双出模拟开关的输出通道连接所述全差分运算放大模块的输入端。

3.如权利要求2所述的信号接收处理电路，其特征在于：

所述双入双出模拟开关的输入通道具有多组，所述红外接收管的数量与所述双入双出模拟开关输入通道的数量相同，每个所述红外接收管的正负两极分别接入所述双入双出模拟开关的其中一组输入通道。

4.如权利要求1所述的信号接收处理电路，其特征在于：

所述全差分运算放大模块包括全差分运算放大器、第一反馈电阻和第二反馈电阻；

所述全差分运算放大器的同相输入端通过第一反馈电阻与所述全差分运算放大器的负输出端连接，所述全差分运算放大器的反相输入端通过第二反馈电阻与所述全差分运算放大器的正输出端连接。

5.如权利要求1所述的信号接收处理电路，其特征在于：

所述全差分运算放大模块包括普通运算放大器、第一反馈电阻和第二反馈电阻，所述普通运算放大器具有两个，分别为第一普通运算放大器和第二普通运算放大器；

所述第一普通运算放大器的反相输入端通过第一反馈电阻与所述第一普通运算放大器的输出端连接，所述第二普通运算放大器的反相输入端通过第二反馈电阻与所述第二普通运算放大器的输出端连接；

所述第一普通运算放大器的同相输入端与所述第二普通运算放大器的同相输入端相连。

6.如权利要求4或5所述的信号接收处理电路，其特征在于：

所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻阻值相等。

7.如权利要求1所述的信号接收处理电路，其特征在于：

所述全差分运算放大模块与所述同相差分放大模块之间还具有滤波模块，所述滤波模块包括第一滤波电阻、第二滤波电阻以及滤波电容，所述第一滤波电阻和所述第二滤波电阻阻值相等。

8.如权利要求1所述的信号接收处理电路，其特征在于：

所述同相差分运算放大模块包括同相差分运算放大器、第一输入电阻、第二输入电阻、反馈电阻和反馈电容，

所述同相差分运算放大模块的同相输入端通过第一输入电阻与所述同相差分运算放大器的同相输入端连接，所述同相差分运算放大模块的反相输入端通过第二输入电阻与所述同相差分运算放大器的反相输入端连接；

所述同相差分运算放大器的反相输入端通过反馈电阻、反馈电容与所述同相差分运算放大器的输出端连接，所述反馈电阻和所述反馈电容并联连接；

所述同相差分运算放大器的输出端为所述同相差分运算放大模块的输出端。

9.如权利要求1或8所述的信号接收处理电路，其特征在于：

所述干扰信号消除模块包括隔直电容以及为所述隔直电容提供放电回路的模拟开关，所述隔直电容一端与所述同相差分放大电路的输出端相连，另一端与所述模数转换模块相连。