DE3136629C2

DE3136629C2 -

Info

Publication number: DE3136629C2
Application number: DE19813136629
Authority: DE
Inventors: Werner 8640 Kronach De Thiele
Original assignee: Loewe Opta GmbH
Current assignee: Loewe Opta GmbH
Priority date: 1981-09-15
Filing date: 1981-09-15
Publication date: 1987-07-23
Also published as: DE3136629A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Komparatorschaltung in einem Infrarot-Fernbedienungsempfänger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der trägerfrequenzmodulierten Übertragung von Fernsteuersignalen mittels Infrarotlicht tasten die einzelnen Impulse der aus Impulsfolgen [PPM, PCM oder Pulsabstandsmodulation) bestehenden Steuerbefehle eine HF- Sendestufe, die eine Leuchtdiode steuert. Die ausgestrahlten Impulse verändern empfängerseitig proportional der Lichtstärke den Durchgangswiderstand eines Photodetektors, z. B. eine Fotodiode. Mittels selektiver Verstärker werden nur die Nutzsignale verstärkt. Derartige Verstärker und auch andere Schaltungskomponenten sowie empfangene oder im Empfänger überlagerte Rausch- und Störkomponenten bewirken u. U. Verzerrungen der Impulsan- und -abstiegsflanken. Hierdurch können die empfangenen Impulse in ihrer Zeitdauer von denen der gesendeten abweichen, was zu Fehlbedienungen führen kann. Zur Eliminierung von Rausch- und Störsignalkomponenten sowie zur Selektion des Nutzimpulssignals ist es aus dem Datenbuch der Firma Valvo "Handbuch Integrierte Schaltungen für digitale Systeme in Rundfunk- und Fernsehempfängern", 1980, Seite 395 und ff., bekannt, einen regelbaren Vorverstärker für Infrarot-Fernbedienungssignale vorzusehen, bei dem das mittels einer Fotodiode empfangene Signal von Gleichgewichtkomponenten befreit und einem breitbandigen Differenzverstärker mit zwei regelbaren Stufen zugeführt wird. An den Ausgang der dritten Stufe sind ein Synchrondemodulator und eine Begrenzerstufe angeschlossen. Auf den Demodulator folgt eine Ausgangsstufe mit einem positiv gerichteten Ausgangssignal und einem negativ gerichteten Ausgangssignal zur Erzeugung der Regelspannung. Die Zeitkonstante der Regelstufe kann durch externe Beschaltung festgelegt werden. Das Ausgangssignal ist weiterhin an den Eingang eines Komparators gelegt, dessen Schwellenspannung mittels eines Widerstandes vorgegeben werden kann.

Bei der bekannten Komparatorschaltung mit fest vorgegebener Schwellenspannung wird die Komparatorschwelle so hoch gelegt, daß die Rausch- und Störsignale unterdrückt werden. Am Ausgang erhält man Einzelimpulse, die den weiteren Auswertschaltungen zugeführt werden. Wie bereits beschrieben, haftet einem trägerfrequenzmodulierten Impulssignal der Nachteil an, daß die An- und Abstiegsflanken vom Schwingverhalten der selektiven Verstärker im Empfänger und den Rausch- und Störsignalkomponenten abhängig sind. Hierdurch bedingt, liegt am Komparatoreingang ein Impuls mit mehr oder minder unbestimmten Flanken an. Hinzu kommt, daß dieser Impuls bei Verwendung ungeregelter Verstärker je nach Fernbedienungsentfernung größere oder kleinere Amplituden aufweist. Da die Komparatorschwelle festgelegt ist, wird der Impuls jedoch immer den Komparator in den anderen Schaltzustand mit dem Über- bzw. Unterschreiten des Schwellenwertes versetzen. Es ist verständlich, daß am Ausgang Impulse abgreifbar sind, die proportional dem Impulssignal unterschiedlich lang sind und damit vom gesendeten Signal abweichen.

Empfindliche Auswertsysteme, z. B. mikroprozessor gesteuerte Systeme, setzen voraus, daß die ankommenden Steuerimpulse zeitlich genau den gesendeten entsprechen und gleiche An- und Abstiegsflanken aufweisen. Durch eine Monoflop-Schaltung oder eine andere Impulsauf bereitungsschaltung können die Impulse zwar in gewünsch ter Weise aufbereitet werden; dies sind jedoch aufwen dige zusätzliche Schaltungen, die ein Fernbedienungs system wesentlich verteuern.

Aus der DE-OS 29 43 913 ist ein Verfahren zum Empfang impulsförmiger Lichtsignale bei zusätzlich vorhandenem Störlichtanteil bekannt, bei welchem Verfahren die von einer optoelektronischen Wandlereinrichtung erzeugten Impulsspannungen oder Impulsströme einer Komparator schaltung zugeführt werden, deren Schwelle durch eine vom Störlicht abhängige Spannungs- oder Stromgröße der art gesteuert wird, daß mit zunehmendem Störlichtanteil der Schwellenwert angehoben wird. Durch Anwendung des Verfahrens sollen gleichermaßen gut Lichtimpulse mit sehr niedriger oder sehr hoher Intensität bei hohem Rauschabstand aufgenommen werden. Zu diesem Zweck ist in Reihe mit dem Diodenarbeitswiderstand und einer parallel hierzu angeordneten Induktivität eine Parallelschaltung aus einem Widerstand und einem Konden sator angeordnet. An dem RC-Glied entsteht eine Spannung, die bei geeigneter Bemessung der Zeitkonstante des RC- Gliedes im wesentlichen von Störlichtanteilen und damit vom Rauschen abhängt. Die Schwelle wird somit ausschließ lich von der Rauschsignalkomponenten des empfangenen Signals entsprechend verschoben.

Eine andere Schaltungsanordnung zur Rauschanpassung in einem Infrarotempfänger zwecks Unterdrückung des Störlichtes ist aus der DE-OS 27 59 215 bekannt, bei der die Ansprechschwelle des Verstärkers im Infrarot empfänger proportional angehoben wird, je größer der Störlichteinfall ist, und umgekehrt proportional herabgesetzt wird, wenn der Störlichteinfall kleiner oder gar nicht vorhanden ist. Das am Verstärkereingang liegende Eingangssignal wird für eine zusätzliche Schaltungsanordnung, die die Ansprechschwelle verändert, an einem Vorwiderstand der Fotodiode abgenommen und über ein Siebglied einem Schalttransistor und von diesem dem Verstärker über einen hochohmigen Widerstand zugeführt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Komparatorschwelle mittels einfacher Beschaltungen so zu verschieben, daß die abgegebenen Impulse unabhängig von der Amplitude der empfangenen Nutzsignale und den Rausch- und Stör signalen von gleicher Dauer sind wie die gesendeten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach der im Anspruch 1 wiedergegebenen technischen Lehre gelöst.

Die Erfindung basiert darauf, daß die Schwellen spannung des Komparators in Abhängigkeit von der Amplitude des empfangenen demodulierten Signals verändert wird, und zwar wird sie im Verhältnis um den Teil angehoben oder abgesenkt, um den die Amplitude jeweils schwankt. Weist der Komparator einen Operationsverstärker auf, so müssen an beiden Eingängen die Spannungen in Abhängigkeit von der Amplitude angehoben werden. Dies erfolgt nach der Lehre der Erfindung dadurch, daß mit den Eingängen RC-Glieder verbunden sind, deren Ladezustände proportional der Amplitude des empfangenen ersten Impulses einer Impulsfolge eines Wortes verändert werden. Die Dimensionierung der RC-Glieder ist in den Ansprüchen 3 und 4 angegeben. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 2 beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In Fig. 1 ist ein Infrarot-Vorverstärker dargestellt, der mit einer Komparatorschaltung verbunden ist. Der Vorverstärker weist eine Fotodiode 1 auf, die mit der Kathode an der Betriebsspannung U _B angeschlossen ist. Die Vorspannung wird gesiebt durch das RC-Glied aus dem Widerstand 2 und dem Kondensator 3. In Serie mit der Fotodiode 1 ist ein als dynamischer Lastwiderstand wirkender Transistor 4 geschaltet, wobei die Anode der Fotodiode 1 mit dem Kollektor des Tranistors 4 verbunden ist und der Emitter des Transistors gegen Masse geschaltet ist. Gesteuert wird der dynamische Widerstand des Transistors 4 über seine Basis, die mit einem Kondensator 5 verbunden ist, der gegen Masse geschaltet ist und dessen Ladezustand sowohl über den Widerstand 6 als auch über die Diode 7 durch Anlegen einer Gleichlichtkomponente über den Widerstand 6 bzw. ein Signal, das amplitudenabhängig vom empfangenen Signal ist, verändert wird. Das Nutzsignal wird kapazitiv über den Kondensator 8 gekoppelt an den positiven Eingang eines Operationsverstärkers 9 gelegt, der durch Beschaltung eines gegengekoppelten Wider standes 10 an den invertierenden Eingang und eines gegen Masse geschalteten Kondensators 11 als auf die Trägerfrequenz (35,7 kHz) abgestimmter selek tiver Verstärker arbeitet. Die Vorspannung für den Operationsverstärker 9 wird über den Span nungsteiler mit den Widerständen 12 und 13 an gelegt. Sie wird ebenfalls von der Spannungs quelle U _B abgegriffen. Am Ausgang des selektiven Verstärkers 9 ist die Kathode einer Diode 14 an geschlossen, mittels der das am Verstärkerausgang anliegende Signal gleichgerichtet wird. Die Anode der Diode 14 ist mit einem Kondensator 15 ver bunden, der bei Nichtanliegen eines Fernsteuer impulses über den Widerstand 16 (100 kΩ) von der Spannungsquelle U _B aufgeladen wird. Ferner ist der Kondensator mit dem invertierenden Eingang eines als Vergleicher geschalteten Operationsver stärkers 17 des Komparators verbunden. Zwischen dem positiven Eingang und dem invertierenden Eingang liegt ein Widerstand 18, mit dem in Reihe ein weiterer Widerstand 19 gegen Masse geschaltet ist. Die Widerstände 16, 18, 19 bilden einen Spannungsteiler. Am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 18 und 19, der gleichzeitig am posi tiven Eingang des Operationsverstärkers liegt, ist ein Kondensator 20 angeschaltet, der gegen Masse geschaltet ist. Der Kondensator 20 wird über die Widerstände 16, 18 bei Nichtanliegen eines Fernsteuerimpulses aufgeladen. Die an ihm anliegende Spannung bildet die Komparator schwellenspannung. Der Kondensator am positiven Eingang weist eine wesentlich höhere Kapazität, 2,2 µF, auf als der Kondensator 15 am invertierten Eingang (4,7 nF). Der Widerstand 18 beträgt etwa 10 kΩ, der Widerstand 19 2,2 MΩ und ist sehr hochohmig. Das Spannungsteilerverhältnis ist so gewählt, daß am invertierenden Eingang eine etwas höhere Spannung als am positiven Eingang liegt. Dadurch ist am Komparatorausgang 21, der mit den Auswertschaltungen des Fernbedienungsempfängers verbunden ist, der Schaltzustand LOW (L) eingestellt. Durch Mitkopplung des Komparators über den Spannungsteiler 22, 23 wird die Übertragungskennlinie wesentlich verbessert, d. h. am Ausgang sind Impulse mit einwandfreien An- und Abstiegsflanken und damit definierten HIGH-LOW-Zuständen abgreifbar.

Bei Nichtanliegen eines Fernsteuerimpulses liegt am Ausgang des Komparators die Minimalspannung an (LOW- Zustand, fast 0 V). Die am Ausgang des selektiven Verstärkers 9 abgreifbaren, gegenüber der Komparatorschwelle U _Komp, die bis 0 V gehen kann, negativen Impulse, die in Fig. 2a dargestellt sind, schalten die Diode 14 leitend. Der Kondensator 15 entlädt sich schnell. Dies erfolgt aufgrund der geringen Zeitkonstante, die von dem kleinen Kondensator 15 und dem Durchgangswiderstand der Diode im wesentlichen bestimmt ist, sehr schnell. Dadurch liegt am Ausgang 21 der Komparatorschaltung die höchste Spannung an (HIGH-Zustand). Gleichzeitig entlädt sich auch der Kondensator 20 um eine bestimmte Spannung über den Widerstand 18. Da die Entladezeitkonstante jedoch sehr groß gegenüber der Entladezeitkonstante des ersten Integriergliedes ist, nimmt die Spannung am Kondensator 20 nur unwesentlich während der Zeitdauer des Anliegens eines Fernsteuerimpulses an der Diode 14 ab. Sobald mit ansteigender Flanke des nächsten Fernsteuerimpulses die sich neu einstellende Schwellenspannung am Kondensator 20 durch die Spannung am Kondensator 15 wieder überschritten wird, laden sich beide Kondensatoren wiederum über ihre vorgeschalteten Ladewiderstände auf. Gleichzeitig kippt die Komparatorschaltung wieder in den anderen Schaltzustand. Liegt ein Impuls mit einer höheren Amplitude an der Diode 14 an, so werden der Kondensator 15 und der Kondensator 20 mehr entladen, so daß erst die Komparatorschwelle etwas später unterschritten bzw. beim Wiederaufladen überschritten wird. Das System schwingt sich innerhalb von zwei anliegenden Fernsteuerimpulsen aufgrund der abgestimmten Zeitkonstanten beider RC-Glieder derart ein, daß die Impulse, wie in Fig. 2b dargestellt, gleiche Breiten aufweisen wie die gesendeten.

Claims

1. Komparatorschaltung in einem Infrarot- Fernbedienungsempfänger, der

a) zum Empfang von auf eine Trägerfrequenz in Form einer Pulscodemodulation aufmodulierten Fernsteuersignalen dient,
b) eine Fotodiode aufweist, die die auftreffenden Lichtimpulse in proportionale Stromimpulse umsetzt, und
c) eine Verstärkerschaltung und einen Demodulator aufweist,
d) wobei die Komparatorschaltung das Nutzsignal von Rausch- und Störsignalen trennt, und
e) das verstärkte empfangene Signale an dem einen Eingang der Komparatorschaltung anliegt,
f) die Komparatorschwelle über ein am zweiten Eingang angeschlossenes RC-Glied an den vorhandenen Störpegel anpaßbar ist, und
g) die Komparatorschaltung das Nutzsignal zum Steuern der einzelnen fernbedienbaren Funktionsschaltungen liefert,

dadurch gekennzeichnet,

h) daß an den beiden Komparatoreingängen (17 ±) je ein RC-Glied (16, 15; 16, 18, 20) angeschaltet ist, von denen das eine (16, 15) über eine Diode (14) mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist und eine kleine und eine gegenüber der Ladezeitkonstanten des zweiten RC-Gliedes (16, 18, 20) wesentlich geringere Entladezeitkonstante aufweist, und
i) daß am Kondensator (20) vom zweiten RC-Glied (16, 18, 20) die Komparatorschwellenspannung abgreifbar ist, und
k) daß beide RC-Glieder (16, 15; 16, 18, 20) von einer Betriebsspannungsquelle (U _B ) auf das hohe Potential des Nutzsignals aufgeladen und in Abhängigkeit von der Amplitude des Nutzsignals entladen werden.

2. Komparatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

l) daß ein Operationsverstärker (17) verwendet wird, an dessen einem Eingang (+) über einen Spannungsteiler (16, 18, 19) mit angeschlossenem RC-Glied (16, 18, 20) eine bestimmte Komparatorschwellenspannung anliegt, und
m) daß an dem invertierenden Eingang (-) das RC-Glied (16, 15) mit einer höheren Spannung anliegt,
n) daß zwischen dem einen Eingang (+) und dem invertierenden Eingang (-) ein Widerstand (18) des Spannungsteilers zwischengeschaltet ist, und
o) daß mit dem Kondensator (15) an dem invertierenden Eingang (-) eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode (14) verbunden ist, die von der negativen Nutzsignalkomponenten leitend geschaltet wird.

3. Komparatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladezeitkonstante des am ersten Eingang (+) des Operationsverstärkers (17) geschalteten RC-Gliedes wesentlich größer ist als eine Impulsdauer des Nutzsignals.

4. Komparatorschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladezeitkonstante größer ist als die Dauer eines aus einer Impulsfolge bestehenden Fernsteuerbefehls.