CN221575368U - 红外载波调制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种红外载波调制电路，包括：逻辑门电路、充电电容、充电电阻和反馈电阻。逻辑门电路包括串联的或非门电路组和第一或非门，或非门电路组的第一输入端与信号输入端连接，第一或非门的输出端与红外发射电路的第一端及充电电阻的第二端连接，或非门电路组的第二输入端与反馈电阻的第一端连接，反馈电阻的第二端与充电电容的第一端以及充电电阻的第一端连接，充电电容的第二端与或非门电路组的输出端连接。红外载波调制电路可以使得逻辑门电路输出电平在高电平与低电平之间循环改变，从而可以为红外发射电路输出载波波形，为红外通信载波调制提供一种无需占用MCU内部时钟资源且投入成本低的解决方案。

Description

红外载波调制电路

技术领域

本实用新型涉及红外通信技术领域，尤其涉及一种红外载波调制电路。

背景技术

红外通信技术是利用红外线进行数据传输，在电力、消费和工业电子设备领域应用广泛，其具有发射信号频率稳定、传输速度快、成本低等特点，适合短距离、传输速率不高的应用场景。

现有的传统红外通信例如38KHz载波调制的实现方式通常有两种，一是通过微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)内部时钟源产生38KHz波形，然后通过软件处理，将数字信号加载在相应频率的波形上实现调制；二是通过购买带调制功能的红外发射管，将调制电路集成在红外发射管内。然而，这两种实现方式均存在缺陷，例如，前一种实现方式需要占用MCU内部的时钟资源，同时会加大软件处理的难度，进而增加项目开发难度和时间；而后一种明显存在成本高的问题，不适合在成本要求高的场景下使用。

可见，亟需一种可以克服现有的红外通信载波调制实现方式的解决方案。

实用新型内容

本实用新型提供一种红外载波调制电路，用于提供一种不需要占用MCU内部时钟资源且成本低的红外通信载波调制解决方案。

第一方面，本申请提供一种红外载波调制电路，包括：逻辑门电路、充电电容、充电电阻以及反馈电阻；

所述逻辑门电路包括串联的或非门电路组和第一或非门，所述或非门电路组的第一输入端与信号输入端连接，所述第一或非门的输出端与红外发射电路的第一端以及所述充电电阻的第二端连接，所述或非门电路组包括偶数个串联的或非门；

所述或非门电路组的第二输入端与所述反馈电阻的第一端连接，所述反馈电阻的第二端与所述充电电容的第一端以及所述充电电阻的第一端连接，所述充电电容的第二端与所述或非门电路组的输出端连接；

其中，所述红外载波调制电路工作时，所述信号输入端的输出电平为低电平。

在一种可能的设计中，所述或非门电路组包括串联的第二或非门和第三或非门；

所述第二或非门的第一输入端为所述或非门电路组的第一输入端，所述第二或非门的第二输入端为所述或非门电路组的第二输入端，所述第三或非门的输出端为所述或非门电路组的输出端。

在一种可能的设计中，还包括：供电电源，所述供电电源用于为所述逻辑门电路以及所述红外发射电路供电，其中，所述供电电源的输出端与所述红外发射电路的第二端连接。

在一种可能的设计中，所述红外发射电路的第三端与接地端连接，所述接地端还与所述逻辑门电路连接。

在一种可能的设计中，所述红外发射电路还包括：基极电阻和开关电路；

所述基极电阻的第一端为所述红外发射电路的第一端，所述基极电阻的第二端与所述开关电路的第一端连接，所述开关电路的第二端与所述红外发射电路的第二端连接，所述开关电路的第三端为所述红外发射电路的第三端。

在一种可能的设计中，所述红外发射电路还包括：限流电阻和发光二极管；

所述开关电路的第二端与所述红外发射电路的第二端连接，包括：

所述限流电阻的第一端为所述红外发射电路的第二端，所述限流电阻的第二端与所述发光二极管的阳极连接，所述发光二极管的阴极与所述开关电路的第二端连接。

在一种可能的设计中，所述开关电路包括NPN三极管；

所述NPN三极管的基极为所述开关电路的第一端，所述NPN三极管的集电极为所述开关电路的第二端，所述NPN三极管的发射极为所述开关电路的第三端。

在一种可能的设计中，所述第一或非门、所述第二或非门以及所述第三或非门分别为74LVC02APW或非门芯片。

在一种可能的设计中，所述充电电容的电容值为10nF，所述充电电阻的阻值为1.2kΩ，所述反馈电阻的阻值为10kΩ。

在一种可能的设计中，所述红外载波调制电路工作时，所述信号输入端的输出电平为低电平。

在一种可能的设计中，所述供电电源的供电电压为3.3V。

本实用新型提供一种红外载波调制电路，包括：逻辑门电路、充电电容、充电电阻以及反馈电阻。其中，逻辑门电路包括串联的或非门电路组和第一或非门，或非门电路组的第一输入端与信号输入端连接，第一或非门的输出端与红外发射电路的第一端以及充电电阻的第二端连接，或非门电路组包括偶数个串联的或非门。或非门电路组的第二输入端与反馈电阻的第一端连接，反馈电阻的第二端与充电电容的第一端以及充电电阻的第一端连接，充电电容的第二端与或非门电路组的输出端连接，红外载波调制电路工作时，信号输入端的输出电平为低电平。基于逻辑门电路输出电平的电平状态使得充电电阻为充电电容充电，通过充电使得反馈电阻改变逻辑门电路输入电平的电平状态，进而使得逻辑门电路输出电平的电平状态发生变化，如此循环使得红外载波调制电路为红外发射电路输出载波波形，实现红外发射电路的载波波形调制，为红外通信载波调制提供一种既不需要占用MCU内部时钟资源也不需要投入过多资源进行软件开发的解决方案。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种红外载波调制电路示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种输入电平与红外发射信号示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种红外载波调制电路示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的方法和装置的例子。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种红外载波调制电路。本实用新型提供的红外载波调制电路的发明构思在于：红外载波调制电路包括逻辑门电路、充电电容、充电电阻以及反馈电阻。其中，逻辑门电路包括串联的或非门电路组和第一或非门，将或非门电路组的第一输入端与信号输入端连接，信号输入端用于为逻辑门电路提供输入电平。充电电容的第二端连接于或非门电路组的输出端与第一或非门之间，充电电容的第一端分别与充电电阻的第一端以及反馈电阻的第二端连接，而充电电阻的第二端与第一或非门的输出端连接以作为红外载波调制电路的输出端，反馈电阻的第一端与或非门电路组的第二输入端连接，或非门电路组的第一输入端和第二输入端为红外载波调制电路的输入端也是逻辑门电路的输入端。从而基于逻辑门电路输出电平的电平状态使得充电电阻可以为充电电容充电，通过充电使得反馈电阻可以改变逻辑门电路输入电平的电平状态，进而使得逻辑门电路输出电平的电平状态发生变化，如此循环使得红外载波调制电路为红外发射电路输出载波波形，实现红外发射电路的载波波形调制，提供了一种既不需要占用MCU内部时钟资源也不需要投入过多资源进行软件开发即可实现红外通信载波调制的解决方案。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案以及本实用新型的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本实用新型的实施例进行描述。

图1为本实用新型实施例提供的一种红外载波调制电路示意图。如图1所示，本实用新型实施例提供的红外载波调制电路10包括：逻辑门电路101、充电电容102、反馈电阻103以及充电电阻104。

其中，逻辑门电路101可以包括串联的或非门电路组和第一或非门1011，或非门电路组的第一输入端与信号输入端100连接，第一或非门1011的输出端与红外发射电路20的第一端以及充电电阻104的第二端连接，第一或非门1011的输出端也即逻辑门电路101的输出端。

或非门电路组的第二输入端与反馈电阻103的第一端连接，反馈电阻103的第二端与充电电容102的第一端以及充电电阻104的第一端连接，充电电容102的第二端与或非门电路组的输出端连接。

在一些实施例中，信号输入端100可以为MCU串口发送端，用于向红外载波调制电路10提供电平信号也即输入电平，例如通过通用异步收发器(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，UART)发送高电平(以1表示)或低电平(以0表示)。

或非门电路组可以包括偶数个串联的或非门，如图1所示，或非门电路组可以包括串联的第二或非门1012和第三或非门1013。

其中，第二或非门1012的第一输入端为或非门电路组的第一输入端，第二或非门1012的第二输入端为或非门电路组的第二输入端，第三或非门1013的输出端为或非门电路组的输出端。

信号输入端100用于向红外载波调制电路10提供输入电平，该输入电平经由逻辑门电路101可以从第一或非门1011的输出端输出相应电平信号。当红外载波调制电路10输出载波方波时，信号输入端100的输出电平为低电平。

例如信号输入端100输出低电平，初始时，第二或非门1012的第一输入端和第二输入端均为低电平，第二或非门1012的输出端即为高电平，第三或非门1013的输出端即为低电平，第一或非门1011的输出端即为高电平，该高电平则可以使得充电电阻104对充电电容102进行充电，由于充电电容102充电则会使得图1中的点A处的电平信号与第一或非门1011的输出端的电平信号一致，即都为高电平，该高电平则会进一步通过反馈电阻103使得或非门电路组的第二输入端也即逻辑门电路101的第二输入端也就是第二或非门1012的第二输入端为高电平，而由于第二或非门1012的第一输入端与信号输入端100的电平信号一致也即为低电平，则第二或非门1012的输出端输出的电平信号会改变为低电平，相应地，第三或非门1013的输出端改变为高电平，第一或非门1011的输出端则会改变为低电平，从而使得点A处的电平信号同为低电平，进而使得第二或非门1012的第二输入端为低电平。而又因第二或非门1012的第一输入端仍为低电平，从而使得第二或非门1012的输出端由低电平改变为高电平，进一步使得第三或非门1013的输出端以及第一或非门1011的输出端的电平信号也发生各自相应的改变。如此充放电循环的过程就会在图1中的B点产生高低电平的变化，频率为38KHz即图2中(b)所示的载波波形。

其中，图2中(a)为信号输入端100的输出的电平信号，也即第二或非门1012的第一输入端的电平信号。图2中(a)和(b)同步对应，如图2所示，信号输入端100输出低电平时经过红外载波调制电路10可以在如图1中的点B处产生载波方波以作为红外发射信号(如图2中(b)所示)，而当信号输入端100输出高电平时红外发射电路20没有输出。

需要说明的是，本实用新型实施例中仅以或非门电路组包括串联的两个或非门为例示出，在实际工况中可以根据实际情况设置其偶数个的数量，对此，本实用新型实施例不作限定。

本实用新型实施例提供的红外载波调制电路，包括：逻辑门电路、充电电容、充电电阻以及反馈电阻。其中，逻辑门电路包括串联的或非门电路组和第一或非门，或非门电路组的第一输入端与信号输入端连接，第一或非门的输出端与红外发射电路的第一端以及充电电阻的第二端连接，或非门电路组的第二输入端与反馈电阻的第一端连接，反馈电阻的第二端与充电电容的第一端以及充电电阻的第一端连接，充电电容的第二端与或非门电路组的输出端连接，另外，或非门电路组包括偶数个串联的或非门，红外载波调制电路输出载波方波时，信号输入端的输出电平为低电平。

基于逻辑门电路输出电平的电平状态使得充电电阻为充电电容充电，通过充电使得反馈电阻改变逻辑门电路输入电平的电平状态，进而使得逻辑门电路输出电平的电平状态发生变化，如此循环使得红外载波调制电路为红外发射电路输出载波波形，实现红外发射电路的载波波形调制，为红外通信载波调制提供一种既不需要占用MCU内部时钟资源也不需要投入过多资源进行软件开发的解决方案。

在图1基础上，图3为本申请实施例提供的另一种红外载波调制电路示意图。如图3所示，本申请实施例提供的红外载波调制电路10，还包括：供电电源105。

其中，供电电源105用于为逻辑门电路101以及红外发射电路20供电。供电电源105的输出端与红外发射电路20的第二端连接以为红外发射电路20供电，供电电源105的输出端分别与第一或非门1011、第二或非门1012以及第三或非门1013连接以为其供电。

在一些实施例中，第一或非门1011、第二或非门1012以及第三或非门1013可以分别为74LVC02APW或非门芯片，其为四通道两输入的或非门集成电路芯片。在实际工况中，供电电源105的输出端可以根据74LVC02APW或非门芯片的结构进行连接以为其供电，图3中仅为示意性示出供电电源105与第一或非门1011、第二或非门1012以及第三或非门1013供电时的连接。

在一些实施例中，红外发射电路20的第三端与接地端(如图3中的GND)连接，而接地端还与逻辑门电路101连接，以使得逻辑门电路101接地。例如，如图3所示，第一或非门1011、第二或非门1012以及第三或非门1013通过连接点C和D与接地端连接，使得第一或非门1011、第二或非门1012以及第三或非门1013接地。

需要说明的是，在实际工况中，接地端与逻辑门电路101的连接可以根据例如74LVC02APW或非门芯片的结构进行连接，图3中仅为示意性示出。

可选地，供电电源105的供电电压可以为3.3V。

红外载波调制电路10可以对红外发射电路20进行载波调制，使得红外发射电路20输出载波方波。在一种可能的设计中，红外发射电路20还可以包括：基极电阻201和开关电路202。

继续参照图3所示，基极电阻201的第一端为红外发射电路20的第一端，以与第一或非门1011的输出端以及充电电阻104的第二端连接。

进一步地，基极电阻201的第二端则可以与开关电路202的第一端连接，开关电路202的第二端可以与红外发射电路20的第二端连接，开关电路202的第三端为红外发射电路20的第三端。

其中，开关电路202的作用在于控制红外发射电路20的通断。例如，当信号输入端100输出高电平时，第二或非门1012输出低电平，第三或非门1013输出高电平，第一或非门1011输出低电平，开关电路202的第一端的电压则为0V，开关电路202为关闭状态，红外发射电路20没有输出。

在一些实施例中，开关电路202可以例如NPN三极管。

如图3所示，NPN三极管的基极为开关电路202的第一端，NPN三极管的集电极为开关电路202的第二端，NPN三极管的发射极为开关电路202的第三端。当信号输入端100输出高电平时，第二或非门1012输出低电平，第三或非门1013输出高电平，第一或非门1011输出低电平，NPN三极管的基极的电压则为0V，NPN三极管被截止，对红外发射电路20起到关闭作用，红外发射电路20没有输出。如图2中(a)所示信号输入端100输出高电平时对应的如图2中(b)所示没有载波方波(红外发射信号)输出。

通过上述实施例描述可知，当信号输入端100输出高电平时，红外发射电路20没有输出，当信号输入端100输出低电平时，经过红外载波调制电路10以为红外发射电路20输出载波方波，从而通过红外载波调制电路10实现对红外发射电路20的红外通信载波调制。

进一步地，红外发射电路20还可以包括限流电阻203，以对红外发射电路20起到限流作用。

继续参照图3所示，限流电阻203的第一端为红外发射电路20的第二端，以与供电电源105的输出端连接，使得供电电源105可以为红外发射电路20提供工作电压。而限流电阻203的第二端则与开关电路202的第二端也即图3中的NPN三极管的集电极连接。从而使得限流电阻203对红外发射电路20起到限流作用，并使得供电电源105可以为红外发射电路20提供工作电压。

再一步地，红外发射电路20还可以包括：发光二极管204。

继续参照图3所示，发光二极管204连接于限流电阻203的第二端与开关电路202的第二端之间，例如图3中所示的发光二极管204连接于限流电阻203的第二端与NPN三极管的集电极之间，使得限流电阻203的第二端与开关电路202的第二端连接。

具体地，限流电阻203的第二端与发光二极管204的阳极连接，发光二极管204的阴极与开关电路202的第二端连接，例如图3中发光二极管204的阴极与NPN三极管的集电极连接。

红外发射电路20中设置发光二极管204，保证红外发射电路20中的电流如图3中所示的单一方向(如图3中箭头所示)流动，起到整流稳压作用。

在红外通信领域，红外发射信号通常为38KHz红外载波，故而，在一些实施例中，需配置充电电容102、反馈电阻103以及充电电阻104各自的规格，例如充电电容102的电容值以及反馈电阻103和充电电阻104的阻值，以使得如图2中(b)所示的红外发射信号为38KHz红外载波。

例如，充电电容102的电容值可以为10nF，充电电阻104的阻值可以为1.2kΩ，反馈电阻103的阻值可以为10kΩ，基于震荡周期T≈2.2RC，从而可以使得如图2中(b)所示的红外发射信号频率为38KHz红外载波，其中C＝10nF，R＝1.2kΩ。

需要说明的是，红外载波调制电路10中充电电容102、反馈电阻103以及充电电阻104各自的规格在实际工况中可以根据逻辑门电路101中各器件的相应规格选取使用，对此本申请实施例不作限定。

可选地，红外发射电路20中，基极电阻201以及限流电阻203的规格也可以根据实际工况选取使用，例如，基极电阻201可以选用阻值为1kΩ的电阻，限流电阻203可以选用阻值为50Ω的电阻，本实用新型实施例中仅为示意性列举，在实际工况中可以自行设置，对此本申请实施例不作限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由权利要求书指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种红外载波调制电路，其特征在于，包括：逻辑门电路、充电电容、充电电阻以及反馈电阻；

所述逻辑门电路包括串联的或非门电路组和第一或非门，所述或非门电路组的第一输入端与信号输入端连接，所述第一或非门的输出端与红外发射电路的第一端以及所述充电电阻的第二端连接，所述或非门电路组包括偶数个串联的或非门；

所述或非门电路组的第二输入端与所述反馈电阻的第一端连接，所述反馈电阻的第二端与所述充电电容的第一端以及所述充电电阻的第一端连接，所述充电电容的第二端与所述或非门电路组的输出端连接；

其中，所述红外载波调制电路工作时，所述信号输入端的输出电平为低电平。

2.根据权利要求1所述的红外载波调制电路，其特征在于，所述或非门电路组包括串联的第二或非门和第三或非门；

所述第二或非门的第一输入端为所述或非门电路组的第一输入端，所述第二或非门的第二输入端为所述或非门电路组的第二输入端，所述第三或非门的输出端为所述或非门电路组的输出端。

3.根据权利要求2所述的红外载波调制电路，其特征在于，还包括：供电电源，所述供电电源用于为所述逻辑门电路以及所述红外发射电路供电，其中，所述供电电源的输出端与所述红外发射电路的第二端连接。

4.根据权利要求3所述的红外载波调制电路，其特征在于，所述红外发射电路的第三端与接地端连接，所述接地端还与所述逻辑门电路连接。

5.根据权利要求4所述的红外载波调制电路，其特征在于，所述红外发射电路还包括：基极电阻和开关电路；

所述基极电阻的第一端为所述红外发射电路的第一端，所述基极电阻的第二端与所述开关电路的第一端连接，所述开关电路的第二端与所述红外发射电路的第二端连接，所述开关电路的第三端为所述红外发射电路的第三端。

6.根据权利要求5所述的红外载波调制电路，其特征在于，所述红外发射电路还包括：限流电阻和发光二极管；

所述开关电路的第二端与所述红外发射电路的第二端连接，包括：

所述限流电阻的第一端为所述红外发射电路的第二端，所述限流电阻的第二端与所述发光二极管的阳极连接，所述发光二极管的阴极与所述开关电路的第二端连接。

7.根据权利要求5或6所述的红外载波调制电路，其特征在于，所述开关电路包括NPN三极管；

所述NPN三极管的基极为所述开关电路的第一端，所述NPN三极管的集电极为所述开关电路的第二端，所述NPN三极管的发射极为所述开关电路的第三端。

8.根据权利要求2-6任一项所述的红外载波调制电路，其特征在于，所述第一或非门、所述第二或非门以及所述第三或非门分别为74LVC02APW或非门芯片。

9.根据权利要求8所述的红外载波调制电路，其特征在于，所述充电电容的电容值为10nF，所述充电电阻的阻值为1.2kΩ，所述反馈电阻的阻值为10kΩ。

10.根据权利要求3所述的红外载波调制电路，其特征在于，所述供电电源的供电电压为3.3V。