JP2004135096A - 赤外線受信回路および赤外線受信機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信回路を提供する。
【解決手段】本発明の赤外線受信回路は、増幅器のゲインを、低周波数の入力信号に対する第１ゲインと、高周波数の入力信号に対する第２ゲインとの２段階に調整するラグリードフィルタ回路を備えている。これにより、入力信号の振幅値が周波数に応じて２段階に変化しても、出力信号の振幅値を、信号の周波数によらずに同程度に制御できる。また、ラグリードフィルタ回路を用いているので、ゲインを切り替えるために、スイッチや切り替え信号の入力端子を備えることも、また、増幅器に備えるべき電源を増加させることも、さらに、切り替えのための制御システムも不要となる。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の赤外線受信回路は、増幅器のゲインを、低周波数の入力信号に対する第１ゲインと、高周波数の入力信号に対する第２ゲインとの２段階に調整するラグリードフィルタ回路を備えている。これにより、入力信号の振幅値が周波数に応じて２段階に変化しても、出力信号の振幅値を、信号の周波数によらずに同程度に制御できる。また、ラグリードフィルタ回路を用いているので、ゲインを切り替えるために、スイッチや切り替え信号の入力端子を備えることも、また、増幅器に備えるべき電源を増加させることも、さらに、切り替えのための制御システムも不要となる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信した赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
赤外線通信において、送受信モジュールの小型化，高性能化，通信速度（伝送データレート）の高速化が進んでいる。
これらのうち、通信速度については、従来の低速対応機器との通信互換性を確保するために、低速通信も可能であり、かつ、高速通信可能であることが必要不可欠である。すなわち、１つの送受信モジュールで、低速通信から高速通信までをサポートする必要がある。
【０００３】
それについての一番大きな課題は、受信機の性能である。受信機では、通常、通信速度にあわせて、周波数帯域などを最適化する必要がある。従って、１つの受信機で多種の通信速度に対応するためには、何らかの工夫が必要となる。
【０００４】
図１１は、従来の赤外線通信における受信装置のブロック図（システムブロック図）である。
このような従来の受信装置では、一般的に、フォトダイオードチップＰＤから入力される光電流信号を、集積化された受信チップ内のアンプａｍｐ１・ａｍｐ２で増幅する。そして、増幅した信号をコンパレータｃｍｐ１でパルス整形し、出力端子ＶＯからパルス出力する。なお、出力端子ＶＯからの出力信号は、コントローラＬＳＩ（図示せず）に入力（接続）され、処理される。
【０００５】
このような受信装置では、通信速度を高速化する場合、アンプａｍｐ１・ａｍｐ２の周波数帯域を拡張することとなる。しかしながら、帯域拡張を行うと、受信機の内部ノイズレベルを増加させてしまう。
【０００６】
そこで、一般的に普及している赤外線通信規格ＩｒＤＡでは、このノイズレベルの変化にあわせて、伝送速度毎に、異なる受信感度および送信信号出力を規定している。
【０００７】
すなわち、ＩｒＤＡでは、２．４Ｋｂｐｓ〜１１５．２Ｋｂｐｓの低速通信では、４μＷ／ｃｍ２の受信感度（受信機感度）を規定している（４μＷ／ｃｍ２以上の光信号を受けた場合に、同一のパルス波（例えばＨｉ）を出力する）。
【０００８】
一方、１１５．２ｋｂｐｓを超える高速通信（５７６ｋｂｐｓ、１．１５２Ｍｂｐｓ、４Ｍｂｐｓ、１６Ｍｂｐｓ）では、受信感度は１０μＷ／ｃｍ２となっている。すなわち、高速通信時の受信感度は、低速通信時における１／２．５倍に規定されている。
また、受信感度は、アンプのゲインを減少させることで低減できる（コンパレータに入力させる信号出力を小さくすることで、感度を小さくできる）。
【０００９】
また、図１２は、ＩｒＤＡで規定された、様々な通信速度に関する送信信号（受信装置において受信する信号）のスペクトルを示すグラフである。
このグラフに示すように、高周波側の送信信号（高速通信（１１５．２ｋｂｐｓ以上）に使用される信号）の振幅値は、低周波側の信号（低速通信（２．４Ｋｂｐｓ〜１１５．２Ｋｂｐｓ）に使用される入力信号）の振幅値に比して大きくなっている。
【００１０】
具体的には、高周波側の送信信号の出力値は、１００ｍＷ／ｓｒである一方、低周波側の信号の出力値は、４０ｍＷ／ｓｒである。すなわち、前者の振幅値は、後者の２．５倍となっている。
【００１１】
すなわち、ＩｒＤＡでは、高速通信時においては、アンプの周波数帯域を拡張するとともにそのゲインを下げて受信感度を減少させる一方（これによりノイズの影響を抑制）、入力信号の振幅値を大きくするように設定されている。
これにより、受信側での出力信号（アンプで増幅された後の信号）における振幅値を、適切な値（低速通信時と同様の値）調整できるようになっている。
【００１２】
なお、図１２に示したスペクトルは、パルスによるベースバンド方式の通信方式に関するものである。また、実際の信号のスペクトルは、ＤＣレベルを含み、また、低周波から高周波まで広がった形状となっている。図１２では、簡単のため、基本周波数スペクトルによって代表させて記述している。
【００１３】
さて、上記したように、ＩｒＤＡでは、高速通信時と低速通信時とで、送信信号の出力値が大きく異なっている。
従って、図１１に示すような従来の受信装置において、アンプａｍｐ２の周波数帯域を拡張する際、上記したような通信速度に応じた感度差（ゲインの差に相当）をつけないと、高速通信時と低速通信時とで、出力信号の振幅値に大差をつけてしまう。
【００１４】
ここで、図１３は、従来のアンプにおける周波数特性（入力信号の周波数帯域と相対ゲインとの関係）を示すグラフである。
この図に示した周波数特性では、図１２に示したほぼ全ての入力信号に関して同様のゲインを有するようになっている。
従って、このような周波数特性を有するアンプ（全ての入力信号に対して同様のゲインを有するアンプ）では、高周波側の入力信号に応じた出力信号を、低周波側のそれよりも２．５倍の振幅値にまで増幅してしまうこととなる。
【００１５】
そこで、図１１のような従来の装置では、高速通信のためにアンプａｍｐ２の周波数帯域を拡張する際、ＩｒＤＡの規格にあわせて、そのゲインを小さくするよう切り替えるように設定されている。図１１に示す切り替え端子ＭＯＤＥは、この切り替え用の端子である。
【００１６】
また、図１４は、高速・低速のそれぞれの通信速度に応じて最適化された場合における、アンプの周波数特性を示すグラフである。
すなわち、図１１に示した装置では、切り替え端子ＭＯＤＥを用いてアンプａｍｐ２のゲインを調整することで、図１４に示したような周波数特性を得るように設定されている。
【００１７】
また、図１５は、アンプａｍｐ２の構成を示す回路図である。
この図に示すように、アンプａｍｐ２は、トランジスタＴ１１・（Ｔ１２），抵抗Ｒ１１，容量Ｃ１１・Ｃ１２，スイッチＳ２を備えた１対の増幅回路と、定電流電源ＰＳ１１・ＰＳ１２およびスイッチＳ１を有する電源回路とを備えた差動増幅回路である。
【００１８】
このアンプａｍｐ２では、通信速度に応じて、切り替え端子ＭＯＤＥを介してスイッチＳ１・Ｓ２を切り替えることで、ゲインを調整するようになっている。すなわち、低速通信時では、スイッチＳ１・Ｓ２をともにＯＮすることによって、ゲインを上げるとともに、対応する周波数帯域を下げている。一方、高速通信の場合には、スイッチＳ１・Ｓ２をともにＯＦＦとしてゲインを下げ、かつ、対応する周波数帯域を上げている。
【００１９】
また、図１６は、従来の受信装置における他の例を示すブロック図である。この装置は、ａｍｐ３アンプと波形整形用コンパレータとの組み合わせを２系統備えている。
すなわち、たとえば、アンプａｍｐ２は、低速通信（２．４Ｋｂｐｓ〜１１５．２Ｋｂｐｓ）用のアンプゲインおよび帯域に設定されており、コンパレータｃｍｐ２の出力端子ＶＯＸは、低速信号の出力端子となっている。
また、アンプａｍｐ３は、１１５．２ｋｂｐｓを超える高速通信用の帯域・ゲインに設定されており、コンパレータｃｍｐ３の出力端子ＶＯＹは、高速通信用端子となっている。図１７に、これらアンプａｍｐ２・ａｍｐ３の回路図を示す。
【００２０】
なお、上記した従来技術は、文献公知発明に係るものではない。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示した装置では、ゲインを２段階に切り替えるための構成（端子ＭＯＤＥ，スイッチＳ１・Ｓ２）を備えなくてはならず、さらに、定電流電源を２つ設置しなければならない（電源Ｉ１・Ｉ２）。特に、使用する電源を切り替えるために、非常に複雑な機構が必要である。このため、装置の大型化を招来してしまうという問題がある。
さらに、この装置では、切り替え制御を実行するためにシステムを複雑化する必要があるという欠点もある。
【００２２】
また、図１６に示した装置においても、２つの出力端子ＶＯＸ・ＶＯＹを備えているため、通信速度に応じて使用する出力端子を切り替えるための構成を備えなくてはならず、さらに、２つのコンパレータを備える必要がある。
すなわち、この装置では、出力端子を切り替えるための構成および２つのコンパレータの存在によって小型化が阻害されるとともに、使用する出力端子の切り替え制御を実行するためにシステムを複雑化する必要がある。
【００２３】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するために成されたものである。そして、その目的は、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信回路を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明にかかる第１の赤外線受信回路（第１受信回路）は、受信された赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信回路において、入力信号を増幅する増幅器を備えており、さらに、この増幅器のゲインを、低周波数の入力信号に対する第１ゲインと、高周波数の入力信号に対する、第１ゲインより小さい第２ゲインとの２段階に調整するラグリードフィルタ回路を備えていることを特徴としている。
【００２５】
第１受信回路は、赤外線受信機器（受信機器）に備えられるものである。受信機器は、外部の赤外線発信機から送信された赤外線通信用の信号（赤外線信号）を受信・処理するものである。
【００２６】
ここで、赤外線通信は、パーソナルコンピューター，ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ；携帯情報処理端末），デジタルカメラ等のデジタル機器に関する無線データ通信に使用されるものである。
そして、受信機器は、これらのようなデジタル機器における外部インターフェイスとして利用可能なものである。
【００２７】
このような受信機器では、フォトデテクタ等によって赤外線信号を受信して、電圧信号からなる入力信号を生成するようになっている。
そして、第１受信回路は、生成された入力信号を、増幅器によって所定レベルにまで増幅し、受信機器の他の部材（コンパレータなど）に出力する機能を有するものである。
【００２８】
ところで、一般的な通信規格（ＩｒＤＡなど）では、所定の閾値より高い周波数の入力信号（高周波信号；高速通信時の入力信号）の振幅値を、より低い周波数の入力信号（低周波信号；低速通信時の入力信号）の振幅値よりも大きく設定している（実際は赤外線信号の振幅値をそのように設定している）。
従って、高速通信および低速通信の双方に対応するためには、上記のような通信規格に沿って、高速通信時における増幅器のゲインを、低速通信時に比して小さくする必要がある。
【００２９】
そこで、このような規格に対応するために、第１受信回路は、増幅器のゲインを調整するための、ラグリードフィルタ回路を備えている。
そして、このラグリードフィルタ回路は、増幅器のゲインを、低周波信号に応じた第１ゲインと、高周波信号に応じた第２ゲイン（第１ゲインより小）との、２段階に調整するようになっている。
【００３０】
これにより、第１受信回路では、入力信号の振幅値が周波数に応じて２段階に変化しても、ラグリードフィルタ回路によって増幅器のゲインを２段階に調整できる。従って、増幅器から出力される信号の振幅値を、信号の周波数によらずに同程度に制御できる。
【００３１】
また、ラグリードフィルタ回路を用いているので、増幅器のゲインを切り替えるために、切り替え信号の入力端子やスイッチを備えることも、また、増幅器に備えるべき電源を増加させることも、さらに、切り替えのための制御システムも不要となる。
これにより、第１受信回路は、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信回路となっている。
【００３２】
なお、第１受信回路のラグリードフィルタ回路におけるゲインの調整については、後述する発明の実施の形態において詳細に説明する。
また、上記した閾値（低周波と高周波とを分ける閾値）は、通信規格に応じた周波数値である（複数設定される場合もある）。すなわち、この閾値より低い低周波信号の振幅値は、みなほぼ同一である。また、同様に、これより高い高周波信号の振幅値も、みなほぼ同レベルとなっている（上記したように、低周波信号と高周波信号との振幅値は異なる）。
【００３３】
また、第１受信回路では、増幅器を、ラグリードフィルタ回路を含むように形成するようにしてもよい。これにより、第１受信回路の小型化・低価格化を促進できる。
【００３４】
また、この場合、増幅器を、以下に示すような差動増幅回路から構成できる。すなわち、この差動増幅回路は、第１および第２電源ラインの間に、互いに並列に接続されている１対の増幅回路と、定電流電源とを配置している。
そして、両増幅回路は、トランジスタ，第１および第２抵抗ならびに容量を備えており、第１電源ラインとトランジスタのコレクタとの間に第１抵抗が配され、この第１抵抗と並列に、直列接続された第２抵抗と容量とが設けられている。
さらに、両増幅回路におけるトランジスタのエミッタと第２電源ラインとの間には、上記の定電流電源が接続されている。そして、両増幅回路におけるトランジスタのベースに入力端子，コレクタに出力端子がそれぞれ設けられている構成である。
このような構成とすることにより、ラグリードフィルタ回路を含む増幅器を容易に形成できる。
【００３５】
また、上記のような構成の増幅器では、第１および第２抵抗の抵抗値Ｒ１・Ｒ２，容量の容量値Ｃ１が、
０．４０≦Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）≦１．００
を満たすような値に設定されていることが好ましい。
なお、このＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）は、上記の増幅器における、低周波信号に対するゲインと高周波信号に対するゲインとの比である。
【００３６】
すなわち、一般的な通信規格であるＩｒＤＡでは、低周波信号の振幅値と、高周波信号の振幅値とが、０．４：１．０となるように規定されている。従って、これらに関する増幅器のゲインの比は、基本的には、１．０：０．４であることが好ましいといえる。
【００３７】
しかしながら、高速通信時では、赤外線信号のなまりや、受信回路におけるフォトデテクタの応答速度の低下等の条件によって、高周波信号の振幅値がなまる（小さくなる）ことがある。
従って、このような場合には、高速通信時における増幅器のゲインを、低速通信時の４０％より大きな値に調整することが好ましい。
【００３８】
すなわち、上記の増幅器では、Ｒ１，Ｒ２，Ｃ１の値を上記のような条件に応じて適切に選択することで、低周波信号と高周波信号との増幅後の振幅値をほぼ同様とするようなＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）の値を実現することが好ましい。
【００３９】
また、上記の増幅器では、入力信号の周波数に応じてゲインを変化させるようにしているが、その変化点（区分点）となる周波数（分岐周波数）は、Ｒ１，Ｒ２，Ｃ１の値に応じて変化する。
すなわち、入力信号の周波数が１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝までの範囲にある場合には、増幅器のゲインは、比較的高い第１ゲインとなる。一方、入力信号の周波数が１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝より高い範囲にある場合には、増幅器のゲインは、比較的低い第２ゲインとなる。
【００４０】
また、第１受信回路では、増幅器の分岐周波数は、通信規格において規定される閾値（高周波と低周波とを分ける値）に設定されていることが好ましい。そして、ＩｒＤＡでは、この閾値は、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲となる。すなわち、３０７ｋＨｚ以下の赤外線信号（入力信号）の振幅値が、１．１５ＭＨｚ以上の赤外線信号（入力信号）の振幅値よりも大きくなっている。また、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲内の周波数を有する赤外線信号はない。
【００４１】
従って、上記の増幅器では、１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝の値、または、１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝の値が、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲に設定されていることが好ましいといえる。
そして、１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝および１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝の双方の値が、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲に設定されていることがさらに好ましいといえる。
【００４２】
また、上記の増幅器では、両増幅回路が、第１抵抗と並列に接続された第２容量を有していることが好ましい。
【００４３】
この構成では、第１抵抗と並列に第２容量を接続しているため、増幅器は、入力信号におけるノイズの原因となる高周波成分を除去する、ローパスフィルタとしての機能を有することとなる。従って、別途にローパスフィルタを備える必要がなく、受信機器全体の製造コストを抑制できる。
【００４４】
また、第１受信回路では、増幅器とラグリードフィルタ回路とが、別体に形成されていてもよい。この構成は、例えば、周波数特性を持たない増幅器の出力端子にラグリードフィルタ回路を付加することで実現できる。
【００４５】
これにより、増幅器で設定されるゲインと、ラグリードフィルタ回路で設定される周波数特性とを、それぞれ独立に設計できる。このため、回路設計の自由度を向上させられる。
【００４６】
また、本発明にかかる第２の赤外線受信回路（第２受信回路）は、受信された赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信回路において、低周波数の入力信号のみを第１ゲインで増幅する低周波アンプと、高周波数の入力信号のみを、第１ゲインよりも小さい第２ゲインで増幅する高周波アンプと、これら両アンプの出力を加算する加算器とを備えていることを特徴としている。
【００４７】
第２受信回路は、上記した第１受信回路と同様に、赤外線受信機器（受信機器）に備えられ、フォトデテクタ等によって生成された入力信号を、増幅器によって所定レベルにまで増幅し、受信機器の他の部材（コンパレータなど）に出力する機能を有するものである。
【００４８】
そして、第２受信回路では、一般的な通信規格に沿って、高速通信時における増幅器のゲインを低速通信時に比して小さくするために、低周波アンプと、高周波アンプと、これら両アンプの出力を加算する加算器とを備えている。
【００４９】
ここで、低周波アンプは、低周波信号を第１ゲインで増幅する一方、高周波信号を遮断する機能を有している。また、高周波アンプは、高周波数の入力信号を第２ゲイン（第１ゲインより小さい）で増幅する一方、低周波信号を遮断するようになっている。
【００５０】
従って、第２受信回路では、低速通信に応じた低周波信号を処理する場合、この信号を第１ゲインで増幅した信号が低周波アンプから出力される一方、高周波アンプからの出力はない。従って、加算器からは、第１ゲインで増幅された低周波アンプからの出力信号が、そのまま出力される。
【００５１】
一方、高速通信に応じた高周波信号を処理する場合、この信号を第２ゲインで増幅した信号が高周波アンプから出力される一方、低周波アンプからの出力はない。従って、加算器からは、第２ゲインで増幅された高周波アンプからの出力信号だけが出力される。
【００５２】
これにより、第２受信回路では、入力信号の振幅値が周波数に応じて２段階に変化しても、その周波数に応じた適切なゲインで増幅した信号だけを出力できるようになっている。
【００５３】
また、第２受信回路では、加算器を用いて２種類のアンプからの出力を足し合わせて出力するため、アンプの切り替えを行う必要がない。従って、切り替えのためのスイッチや切り替え信号の入力端子を備えることも、また、切り替えのための制御システムも不要となる。
これにより、第２受信回路は、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信回路となっている。
【００５４】
また、第１受信回路および第２受信回路では、第２ゲインが、第１ゲインの４０％以上かつ１００％未満に設定されていることが好ましい。
これは、上記したように、ＩｒＤＡでは、低周波信号の振幅値と高周波信号の振幅値とが０．４：１．０となっている一方、高速通信時では、赤外線信号のなまりや受信回路におけるフォトデテクタの応答速度の低下等の条件によって、高周波信号の振幅値がなまることがあるからである。
すなわち、第１受信回路および第２受信回路では、上記のような条件に応じて、高速通信時における増幅器のゲイン（第２ゲイン）を、低速通信時のゲイン（第１ゲイン）の４０％以上かつ１００％未満の範囲で調整することで、低周波信号と高周波信号との増幅後の振幅値をほぼ同様とすることが好ましいといえる。なお、この際、第１ゲインにあわせて第２ゲインを調整するようにしてもよい。
【００５５】
また、第１受信回路および第２受信回路の増幅器では、入力信号の周波数に応じてゲインを変化させるようにしているが、その区分点（高周波と低周波とを分ける点）となる周波数（分岐周波数）は、通信規格において規定される閾値に設定されていることが好ましい。そして、ＩｒＤＡでは、上記したように、この閾値は、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲となる。
従って、第１受信回路および第２受信回路では、低周波数の入力信号と高周波数の入力信号とを、３０７ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲内のいずれかの周波数で区分するように設定されていることが好ましいといえる。
【００５６】
また、本発明の赤外線受信機器（本受信機器）は、上記した第１受信回路あるいは第２樹脂回路を含むものである。本受信機器は、第１・第２受信回路を有しているので、低周波信号および高周波信号の双方を処理できるとともに、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信機器となっている。
【００５７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について説明する。
本実施の形態にかかる赤外線受信機器（本受信機器）は、外部から送信された赤外線通信用の信号（赤外線信号）を受信・処理するものであり、集積回路として形成された受信チップ（後述）を有している。
【００５８】
ここで、赤外線通信は、パーソナルコンピューター，ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ；携帯情報処理端末），デジタルカメラ等のデジタル機器に関する無線データ通信に使用されるものである。
そして、本受信機器は、これらのようなデジタル機器における外部インターフェイスとして利用可能なものである。
【００５９】
まず、本受信機器の受信チップについて説明する。
図２は、この受信チップ１０の構成を示すブロック図である。
この図に示すように、受信チップ１０は、フォトダイオード（ＰＤ；受光素子）１１，ＰＤアンプ１２，メインアンプ１３およびコンパレータ１４を備えている。
【００６０】
ＰＤ１１は、赤外線を集めるための受光用レンズ（図示せず）を備えており、外部の赤外線発信機器から発信された赤外線通信を受信し、電圧信号に変換するものである。なお、ＰＤ１１の受光用レンズは、ＰＤ１１の表面に樹脂などで形成される。
ＰＤアンプ１２は、ＰＤ１１によって生成された電圧信号を、所定の増幅率で初期増幅して出力するものである。
【００６１】
メインアンプ１３は、ＰＤアンプ１２から出力された電圧信号を、その信号の周波数に応じた増幅率で増幅するものである。
コンパレータ１４は、メインアンプ１３から出力された電圧信号のパルスを整形し、出力端子ＶＯからパルス出力するものである。なお、出力端子ＶＯからの出力信号は、本受信機器に備えられたコントローラＬＳＩ（信号処理部；図示せず）に入力され、処理される。
【００６２】
次に、本受信機器の特徴的な構成である、受信チップ１０のメインアンプ１３について詳細に説明する。
図３は、メインアンプ１３の構成を示すブロック図（原理ブロック図）である。この図に示すように、メインアンプ１３は、ハイパスフィルタ２１，増幅器２２およびローパスフィルタ２３を備えている。
【００６３】
ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２１は、図２に示したＰＤアンプ１２から出力された電圧信号を入力し、一定周波数以下の信号成分を除去してノイズを低減させるものである。
増幅器２２は、ハイパスフィルタ２１から出力された電圧信号を増幅して出力するものである。
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２３は、増幅器２２から出力された電圧信号を入力し、一定周波数以上の信号成分を除去してノイズを低減させ、図２に示したコンパレータ１４に出力するものである。
【００６４】
また、図４は、増幅器２２の構成を示す回路図である。
この図に示すように、増幅器２２は、電源ラインＬ１・Ｌ２の間に、互いに並列に接続されている１対の増幅回路ＺＫ１・ＺＫ２と、定電流電源ＰＳ１とを配置した差動増幅回路である。
【００６５】
増幅回路ＺＫ１（ＺＫ２）は、ＮＰＮ型のトランジスタＴ１（Ｔ２），抵抗Ｒ１・Ｒ２および容量Ｃ１を備えている（なお、本実施の形態では、Ｒ１，Ｒ２，Ｃ１等の符号を、各抵抗・容量を識別するための参照符号として使用するとともに、各抵抗の抵抗値，容量の容量値を示す符号としても使用する）。
そして、電源ラインＬ１とトランジスタＴ１（Ｔ２）のコレクタとの間に抵抗Ｒ１が配されており、さらに、この抵抗（負荷抵抗）Ｒ１と並列に、直列接続された抵抗Ｒ２と容量Ｃ１とが設けられている。
【００６６】
また、増幅器２２では、増幅回路ＺＫ１（ＺＫ２）におけるトランジスタＴ１（Ｔ２）のエミッタと電源ラインＬ２との間に、定電流電源ＰＳ１が接続されている。
【００６７】
このような構成の増幅器２２では、ハイパスフィルタ２１から出力される電圧信号（入力信号Ｖｉｎ）が、増幅回路ＺＫ１・ＺＫ２におけるトランジスタＴ１・Ｔ２のベースに入力される。また、トランジスタＴ１・Ｔ２のコレクタに出力端子が設けられ、ここから、入力信号Ｖｉｎを増幅した電圧信号（出力信号Ｖｏ）を取り出すように設定されている。
【００６８】
そして、増幅器２２では、入力信号Ｖｉｎの電圧値に応じて、トランジスタＴ１・Ｔ２におけるエミッタ−コレクタ間のインピーダンス値が変化する。このため、コレクタの電圧は、上記のインピーダンス値に応じた値、すなわち、入力信号Ｖｉｎの電圧値に応じた値となる。
従って、増幅器２２では、定電流電源ＰＳ１の出力値を適切に設定することによって、コレクタ側に生じる電圧を、入力信号Ｖｉｎを増幅した出力信号Ｖｏとして使用できるようになっている。
【００６９】
なお、増幅器２２のゲイン（Ｖｏ／Ｖｉｎ）は、定電流電源ＰＳ１の出力値、トランジスタＴ１・Ｔ２の特性、増幅回路ＺＫ１・ＺＫ２における抵抗Ｒ１，容量Ｃ１・Ｃ２からなるＲＣ回路の物性値，および、入力信号Ｖｉｎの周波数によって決定される（信号の周波数は、通信速度の増加に応じて高くなる）。
【００７０】
図１は、増幅器２２の相対ゲインにおける周波数特性の例を示すグラフである。この図に示すように、増幅器２２の相対ゲイン（低速通信時を１００％とする）は、高速通信時において、低速通信時の４０％〜１００％程度に小さくなるような、２段階の周波数特性を有している。
すなわち、増幅器２２では、そのゲインが、入力信号Ｖｉｎの周波数に応じた２段階の周波数特性を有するようになっている。
【００７１】
また、図１２に示したように、ＩｒＤＡで規定された高速通信に使用される高周波数の赤外線信号の振幅値は、ノイズを低減させるために、低速通信に使用される低周波数の赤外線信号の振幅値に比して大きくなっている。具体的には、高周波側の赤外線信号の出力値は、１００ｍＷ／ｓｒである一方、低周波側の赤外線信号の出力値は、４０ｍＷ／ｓｒである。すなわち、前者の振幅値は、後者の２．５倍となっている。
そして、増幅器２２では、図１に示したような、高速通信時において小さくなるような周波数特性を有するゲインを備えているので、通信速度に関わらず、出力信号Ｖｏの振幅値を同程度に維持できるようになっている。
【００７２】
なお、表１に、各通信速度に応じた、入力信号Ｖｉｎの最小パルス幅，入力信号Ｖｉｎの周波数（基本周波数スペクトル），および設定すべき相対ゲイン（相対感度）を示す。この表より、入力信号Ｖｉｎの周波数が３０７ｋＨｚ以下の場合と１．１５ＭＨｚ以上の場合とで、ゲインの値を１：０．４に調整する（ゲインの分岐周波数を、約３０７ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚに設定する）ことが好ましいといえる。
【００７３】
【表１】
【００７４】
ここで、増幅器２２におけるゲインの周波数特性について詳細に説明する。
増幅器２２では、図４に示した増幅器２２における１対のＲＣ回路のそれぞれが、後述するラグリードフィルタに相当する構造となっている。このため、各ＲＣ回路によって、増幅器２２のゲインを、入力信号Ｖｉｎの周波数に応じて、図１に示したように２段階に変化させられるようになっている。
【００７５】
図５は、ラグリードフィルタの一般的な構成を示す回路図である。
この図に示すように、ラグリードフィルタは、入力信号ＶＩＮの入力端子とアースとの間に、抵抗Ｒａ，抵抗Ｒｂ，容量Ｃａを全て直列に接続し、抵抗Ｒａ・Ｒｂ間から出力信号ＶＯＵＴを取り出す構成である。
【００７６】
このようなラグリードフィルタでは、入力信号ＶＩＮ，出力信号ＶＯＵＴ，抵抗Ｒａ・Ｒｂおよび容量Ｃａの関係を、以下の式［１］で表せる。ここで、ｊは虚数単位、ωは信号の角周波数を表す。
【００７７】
【数１】
【００７８】
この式［１］をラプラス変換すると、ゲインを変換した値（伝達関数ｆ）を求めるための、以下の式［２］が導かれる。
【００７９】
【数２】
【００８０】
この式［２］では、ｊωをラプラス演算子ｓで置き換えている。また、この伝達関数ｆは、全初期値を０としたときの、入力信号ＶＩＮと出力信号ＶＯＵＴとのラプラス変換の比である。
【００８１】
この式［２］より、図６の複素平面に示すように、伝達関数ｆは、
ｓ＝−１／（Ｃａ×Ｒｂ）のときゼロ点を取り、
ｓ＝−１／Ｃａ×（Ｒａ＋Ｒｂ）のとき極を取るという特性を持つことがわかる。
【００８２】
なお、伝達関数における極とゼロ点とが決まれば、回路定数については自由に決定できる。また、
Ｔ１＝（Ｒａ＋Ｒｂ）×Ｃａ
Ｔ２＝Ｒｂ×Ｃａ
とすると、ラグリードフィルタの伝達関数ｆ＝ＨＬＰＳ（ｓ）は、次の式［３］で表される（ＬＰＳは、ラグリードフィルタの略号）。
【００８３】
【数３】
【００８４】
この式［３］より、ラグリードフィルタのゲインに対応する伝達関数ｆは、ｓ＝１／（２πＴ１）付近までの低周波領域では高い一方、周波数が高くなるにつれて減衰し、ｓ＝１／（２πＴ２）付近からの高周波領域で一定ゲインに収束する特性をもつことがわかる。
【００８５】
一方、図４に示した増幅器２２では、トランジスタＴ１・Ｔ２のコレクタに接続された抵抗Ｒ１・Ｒ２および容量Ｃ１からなるＲＣ回路のインピーダンス（Ｚ（ｓ））を計算することにより、以下の式［４］に示すような、ゲインの周波数特性を求められる（ここでは、簡単のため、差動対の片側だけについて示す）。
【００８６】
【数４】
【００８７】
この式［４］は、上記した式［３］と同様の形となっている。従って、増幅器２２のゲインは、ｓ＝１／（２π×Ｃ１×（Ｒ１＋Ｒ２））付近までの低周波領域では高い一方、周波数が高くなるにつれて減衰し、ｓ＝１／（２π×Ｒ２×Ｃ１）付近からの高周波領域で一定ゲインに収束する特性をもつ。このため、増幅器２２よれば、図１に示したような相対ゲインを実現することが可能となる。
また、増幅器２２のゲインにおける高周波での収束値は、低周波でのゲインにＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）を乗算した値となる。
【００８８】
例えば、Ｒ１＝Ｒ２＝５０ｋΩ、Ｃ１＝５ｐＦとすると、
１／（２πＣ１×（Ｒ１＋Ｒ２））＝３１８ｋＨｚ
１／（２π×Ｒ２×Ｃ１）＝６３７ｋＨｚ
となる。さらに、高周波での相対ゲインは、
Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＝１／２
となり、所望の周波数特性を得られる。
【００８９】
以上のように、受信チップ１０における増幅器２２は、そのゲインを、低周波数の入力信号に対するゲイン（第１ゲイン）と、高周波数の入力信号に対するゲイン（第２ゲイン；第１ゲインより小）との２段階に調整するラグリードフィルタ回路を備えている増幅器である。
【００９０】
これにより、増幅器２２では、入力信号Ｖｉｎの振幅値が周波数に応じて２段階に変化しても、出力信号Ｖｏの振幅値を、信号の周波数によらずに同程度に制御できる。
【００９１】
また、増幅器２２では、ラグリードフィルタ回路を用いているので、ゲインを切り替えるために、スイッチや切り替え信号の入力端子を備えることも、また、増幅器２２に備えるべき電源を増加させることも、さらに、切り替えのための制御システムも不要となる。
これにより、増幅器２２を備えた受信チップ１０は、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信回路となっている。
【００９２】
また、受信チップ１０では、増幅器２２を、ラグリードフィルタ回路を含むように形成している。このため、受信チップ１０の小型化・低価格化を促進できるようになっている。
【００９３】
なお、高速通信では、ＰＤ１１に入力される赤外線信号（発光信号）のなまりや、ＰＤ１１（受信用ＰＤ）の応答低下（応答速度の減少による信号の振幅値の低下）等の生じることがある。このような場合、赤外線信号の波形、あるいは、ＰＤ１１から出力される電圧信号（光電流）の波形が、図７（ａ）に示すような理想的な形状とはならず、図７（ｂ）に示すように歪んでしまう。
【００９４】
そして、このような場合には、高速通信時におけるメインアンプ１３（増幅器２２）のゲインは、赤外線信号における規定された振幅値に応じた値（低速通信時の４０％）からずれた値に調整することが好ましい。
【００９５】
以下の表２に、上記した赤外線信号のなまりやＰＤ１１の応答速度の低下による信号振幅値の低下量、および、ＰＤ１１の応答速度の低下量などの受信条件と、各低下量の大小に応じた、高速通信時での好ましい相対ゲインの値（低速通信時を１００％とした場合）とを示す。
【００９６】
【表２】
【００９７】
この表２に示すように、増幅器２２では、高速通信時の相対ゲインを、赤外線信号のなまりやＰＤ１１の特性などに応じて、低速通信時の４０％〜１００％の間（あるいは１００％以上）の範囲で最適な値に設定することが望ましいといえる。
【００９８】
なお、ＰＤ１１から出力される電圧信号の振幅値は、受光用レンズの条件によっても変化する。しかしながら、この条件は、電圧信号（受信信号）の振幅値における絶対値に関わるものであり、振幅値の周波数特性に直接的には関係しない。
【００９９】
また、本実施の形態では、受信チップ１０のメインアンプ１３が、図４に示すような増幅器２２を備えているとしている。しかしながら、これに限らず、増幅器２２に代えて、メインアンプ１３に、図８に示すような増幅器３１を備えるようにしてもよい。
この増幅器３１は、図４に示した増幅器２２の構成において、容量Ｃ１・抵抗Ｒ２、および、抵抗Ｒ１と並列に、容量Ｃ２を接続した構成である。
以下の式［５］に、増幅器３１の伝達関数ｆを示す。
【０１００】
【数５】
【０１０１】
この式［５］に示すように、増幅器３１の伝達関数ｆは、上記した式［３］に比較して、２次の伝達関数となっている。ここで、Ｃ２がＣ１に比べて十分に小さいと仮定すると、増幅器３１のゲインは、ｓ＝１／（（Ｒ１＋Ｒ２）・Ｃ１）付近までの低周波領域では高い一方、周波数が高くなるにつれて減衰し、ｓ＝１／（（Ｒ１＋Ｒ２）・Ｃ１）付近からの高周波領域で一定ゲインに収束する特性をもつ。このため、増幅器３１によっても、図１に示したような相対ゲインを実現することが可能である。
また、増幅器３１のゲインにおける高周波での収束値は、低周波でのゲインにＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）を乗算した値となる。
【０１０２】
また、この増幅器３１では、抵抗Ｒ１と並列に容量Ｃ２を接続しているため、Ｓ＝１／（Ｒ２・Ｃ２）付近から高周波領域でゲインがさらに減衰する。このため、増幅器３１は、入力信号Ｖｉｎにおける、ノイズの原因となる高周波成分を除去する、ローパスフィルタとしての機能を有している。
従って、増幅器３１を備えた受信チップ１０では、ローパスフィルタ２３を備える必要がなく、その製造コストを抑制できるようになっている。
【０１０３】
また、本実施の形態では、受信チップ１０が、図３に示したようなメインアンプ１３を備えているとしている。しかしながら、これに限らず、メインアンプ１３に代えて、受信チップ１０に、図９に示すようなメインアンプ４１を備えるようにしてもよい。
【０１０４】
この図９のブロック図（原理ブロック図）に示すように、メインアンプ４１は、図３に示したメインアンプ１３の構成において、増幅器２２に代えて、直列接続された増幅器４２およびラグリードフィルタ４３を備えた構成である。
【０１０５】
すなわち、このメインアンプ４１では、周波数特性を持たない増幅器である増幅器４２の後段に、図５に示した構成のラグリードフィルタ４３を備えるようになっている。このラグリードフィルタ４３は、上記したように、前述の式［２］に示したような伝達関数ｆを有している。このため、増幅器４２およびラグリードフィルタ４３からなる回路によっても、図１に示すような周波数特性を有する相対ゲインを実現することが可能なる。
【０１０６】
メインアンプ４１では、増幅器４２で設定されるゲインと、ラグリードフィルタ４３で設定される周波数特性とを、それぞれ独立に設計できる。このため、回路設計の自由度を向上させられる。
【０１０７】
また、ラグリードフィルタ４３では、増幅器４２からの出力信号における直流レベルを、容量ＣａによってＧＮＤレベルと分離できる。このため、増幅器４２の出力とローパスフィルタ２３の入力との間にそのまま挿入することが可能となっている。
【０１０８】
また、本実施の形態では、本受信機器が、図２に示したような受信チップ１０を備えているとしている。しかしながら、これに限らず、受信チップ１０に代えて、本受信機器に、図１０に示すような受信チップ５０を備えるようにしてもよい。
【０１０９】
図１０のブロック図（原理ブロック図）に示すように、受信チップ５０は、図２に示した受信チップ１０の構成において、メインアンプ１３に代えて、ＰＤ１１とコンパレータ１４との間に、低周波アンプ５１，高周波アンプ５２および加算器５３を備えた構成である。
【０１１０】
また、受信チップ５０では、アンプ５１・５２は、ＰＤアンプ１２の後段に、互いに並列になるよう接続されている。また、加算器５３は、アンプ５１・５２と直列に配されている。
【０１１１】
アンプ５１・５２は、ＰＤアンプ１２から入力信号Ｖｉｎを入力して増幅した後、加算器５３に出力するものである。
そして、低周波アンプ５１は、低周波数の入力信号Ｖｉｎ（例えば３０７ｋＨｚ以下）を所定ゲインで増幅する一方、高周波数の入力信号Ｖｉｎ（例えば１．１５ＭＨｚ以上の場合）を遮断する機能を有している。
また、高周波アンプ５２は、高周波数の入力信号Ｖｉｎ（例えば１．１５ＭＨｚ以上の場合）を、所定ゲイン（低周波アンプ５１のゲインにおける４０％程度の大きさ）で増幅する一方、低周波数の入力信号Ｖｉｎ（例えば３０７ｋＨｚ以下）を遮断する機能を有している。
【０１１２】
従って、受信チップ５０では、低速通信に応じた低周波数の入力信号Ｖｉｎを受信した場合、この入力信号Ｖｉｎを相対ゲイン１００％で増幅した信号が低周波アンプ５１から出力される一方、高周波アンプ５２からの出力はない。従って、加算器５３からは、相対ゲイン１００％で増幅された低周波アンプ５１からの出力信号が、そのままコンパレータ１４に出力されることとなる。
【０１１３】
一方、高速通信に応じた高周波数の入力信号Ｖｉｎを受信した場合、この入力信号Ｖｉｎを相対ゲイン４０％で増幅した信号が高周波アンプ５２から出力される一方、低周波アンプ５１からの出力はない。従って、加算器５３からは、相対ゲイン４０％で増幅された高周波アンプ５２からの出力信号がコンパレータ１４に出力される。
【０１１４】
これにより、受信チップ５０では、入力信号Ｖｉｎの振幅値が周波数に応じて２段階に変化しても、その周波数に応じたゲインで入力信号Ｖｉｎを増幅した信号だけを出力信号Ｖｏとするようになっている。
【０１１５】
また、受信チップ５０では、加算器５３を用いて２種類のアンプ５１・５２からの出力を足し合わせて出力するため、アンプの切り替えを行う必要がない。従って、切り替えのためのスイッチや切り替え信号の入力端子を備えることも、また、切り替えのための制御システムも不要となる。
これにより、受信チップ５０は、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信回路となっている。
【０１１６】
また、本実施の形態では、一般的な赤外線通信規格であるＩｒＤＡに沿って、増幅器２２の相対ゲインを、低速通信時において１００％，高速通信時において４０％〜１００％とするとしている。
【０１１７】
しかしながら、本発明の赤外線受信機は、ＩｒＤＡに沿ったものに限らない。すなわち、本発明の赤外線受信機は、入力される赤外線信号の振幅値がその周波数によって変化する場合、赤外線信号の周波数に応じたゲイン（相対ゲイン）を有し、コンパレータに出力する電圧信号の振幅値を、通信速度（入力信号の周波数）によらずにほぼ一定とできるようなゲイン調整回路付きの増幅器を備えていればよい。
【０１１８】
例えば、低速通信時に入力される信号の振幅が、高速通信時より大きくなるような規格に対応する場合、赤外線受信機は、低速通信時における増幅器のゲインを、高速通信時でのゲインより小さくするようなゲイン調整回路を備えることが好ましい。
【０１１９】
また、通信速度（周波数）に応じて、入力信号の振幅値がｎ段階に分かれているような規格（ｎは自然数）に対応する場合、赤外線受信機器は、増幅器のゲインを、入力信号の周波数に応じてｎ段階に調整するゲイン調整回路を備えていることが好ましい（この調整は、コンパレータに出力する電圧信号の振幅値を、通信速度（入力信号の周波数）によらずにほぼ一定とするように行われる）。
【０１２０】
そして、本発明の赤外線受信回路を、受信した赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信回路において、入力信号を増幅する増幅器と、入力信号の周波数に応じて、上記増幅器のゲインを複数段階に調整するゲイン調整回路とを備えている構成である、と表現することもできる。
【０１２１】
また、本発明の受信装置を、赤外線通信用の受信装置において、受信信号の周波数に応じたゲインを有するアンプを備えており、このアンプのゲインが、周波数の低い信号に対しては高く、同じく高い信号に対しては低くなる構成である、と表現することもできる。
【０１２２】
また、本発明の赤外線受信回路を、受信した赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信回路において、低周波数の入力信号のみを第１ゲインで増幅する低周波アンプと、高周波数の入力信号のみを第２ゲインで増幅する高周波アンプと、これら両アンプの出力を加算する加算器とを備えている構成である、と表現することもできる。
【０１２３】
また、本発明の赤外線受信方法を、受信された赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信方法において、ラグリードフィルタ回路によって、入力信号を増幅する増幅器のゲインを、低周波数の入力信号に対する第１ゲインと、高周波数の入力信号に対する、第１ゲインより小さい第２ゲインとの２段階に調整する方法である、と表現することもできる。
【０１２４】
また、本発明の赤外線受信方法を、受信された赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信方法において、低周波数の入力信号のみを第１ゲインで増幅する一方、高周波数の入力信号のみを、第１ゲインよりも小さい第２ゲインで増幅し、増幅後の上記両信号を加算して出力する方法である、と表現することもできる。
【０１２５】
また、本実施の形態では、増幅器２２における１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝の値、および、１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝の値が、３０７ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲に設定されていることが好ましいとしている。
しかしながら、これに限らず、これらの値の少なくとも一方が、上記の範囲にあればよい。
【０１２６】
また、本実施の形態では、抵抗Ｒ１・Ｒ２，容量Ｃ１が、（ａ）『０．４０≦Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）≦１．００を満たし』、かつ、（ｂ）『１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝および１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝が３０７ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲となる』ように設定されていることが好ましい。しかしながら、抵抗Ｒ１・Ｒ２，容量Ｃ１は、これら（ａ）（ｂ）のいずれか一方だけを満たすように設定されていてもよい。
【０１２７】
また、１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝および１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝が約３００ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲となるように、抵抗Ｒ１・Ｒ２，容量Ｃ１を設定してもよい。
【０１２８】
また、本実施の形態では、受信チップ５０における低周波アンプ５１が、低周波数の入力信号Ｖｉｎを所定ゲインで増幅する一方、高周波数の入力信号Ｖｉｎを遮断するとしている。また、高周波アンプ５２が、高周波数の入力信号Ｖｉｎを所定ゲイン（低周波アンプ５１のゲインにおける４０％程度の大きさ）で増幅する一方、低周波数の入力信号Ｖｉｎを遮断すると記載している。しかしながら、これに限らず、低周波アンプ５１は、低周波数の入力信号Ｖｉｎのみを所定ゲインで増幅する一方、高周波数の入力信号Ｖｉｎをほとんど出力しない構成であれば、どのような構成であってもかまわない。同様に、高周波アンプ５２は、高周波数の入力信号Ｖｉｎのみを相対ゲイン４０％で増幅する一方、低周波数の入力信号Ｖｉｎをほとんど出力しない構成であれば、どのような構成であってもよい。
【０１２９】
また、従来の赤外線受信装置には、通信速度の高速化に伴い周波数帯域の拡張が必要であり、そのため雑音が増加する、雑音低減のため、高速通信時にアンプのゲインを低減する設定をすると、切り替え端子が必要であり、デバイスの小型化の障害となる（あるいは、切り替え制御のためシステムが複雑化する）、雑音低減のため、高速通信用のアンプと出力を別に設けると、受信回路のコストＵＰ、デバイスの小型化への障害となる、といった問題があるともいえる。
【０１３０】
また、本受信機器では、図１２に示した信号スペクトルの周波数毎の強度に対して、低周波でのゲインを高く設定し、高周波でのゲインを低く設定しているといえる。すなわち、低速（２．４ｋｂｐｓ〜１１５．２ｋｂｐｓ）の感度規格に対して、高速（１１５．２ｋｂｐｓを超える速度）の感度規格は１／２．５となっているため、ゲインを４０％まで低下させることにより、雑音を最小に押さえて、感度規格を満足できるといえる。また、本受信機器では、感度設定の分岐周波数は、およそ３００ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚに設定することが望ましいともいえる。
【０１３１】
また、図３に示したメインアンプ１３は、増幅器２２の前段にハイパスフィルタ２１、増幅器２２の出力段にローパスフィルタ２３を設け、増幅器２２内部で、ゲインを２段階設けたラグリードフィルタを設けた構成であるといえる。
【０１３２】
また、図４に示した増幅器２２は、トランジスタによる差動増幅回路において、トランジスタＴ１・Ｔ２のコレクタに接続された負荷抵抗Ｒ１に対して、抵抗Ｒ２と容量Ｃ１とを直列接続したインピーダンス素子をそれぞれ並列に接続して伝達関数式［３］を実現するものであるともいえる。また、この回路においては、トランジスタのコレクタに接続された抵抗と容量のインピーダンス（Ｚ（ｓ））を計算することにより（上記の式［４］）、ゲインの周波数特性を示されるといえる。
【０１３３】
また、図８に示した増幅器３１では、増幅器２２の抵抗Ｒ１に対して並列に第２の容量Ｃ２が付加されており、高周波での帯域を制限しているといえる。さらに、図９に示したメインアンプ４１では、増幅器４２の出力端子にラグリードフィルタ４３を付加することにより、ゲイン周波数特性を持たせているといえる。この場合、増幅器４２で設定されるゲイン設計と、ラグリードフィルタ４３で設定される周波数特性とを独立に設計でき、また、直流レベルが容量Ｃ３によってＧＮＤレベルと分離されているため、増幅器２２の出力とローパスフィルタ２３の入力との間にそのまま挿入して構成できる利点があるといえる。
【０１３４】
また、図１０に示した受信チップ５０は、図１に示す周波数特性を実現するために、ゲインと周波数帯域を複数種設定したアンプを加算した構成であるり、周波数毎のゲイン設計とゲインに対応した周波数帯域の設定が容易となるともいえる。また、図１１および図１６は、赤外線通信受信システム全体の等価回路ブロック例を示す図であるともいえる。また、本実施形態は、一般的な赤外線通信規格であるＩｒＤＡを例とした実施例であるともいえる。
【０１３５】
また、本発明によれば、一般的に普及している赤外線通信の規格であるＩｒＤＡにおいて、以下の効果を得るともいえる。すなわち、
（Ａ）通信速度の高速化に伴い周波数帯域の拡張が必要であるが、それに伴って雑音が増加することに対して、通信速度毎の受信機のゲインと周波数帯域を最適化できるため、結果としてＳ／Ｎ比を改善できる。
（Ｂ）雑音低減のため、高速通信時にアンプのゲインを低減する設定をすると、切り替え端子が必要であり、デバイスの小型化の障害となる。これに対して、本発明により切り替え端子を必要としなくなるため、端子の増加を防止してデバイスの小型に貢献できる。
（Ｃ）雑音低減のため、高速通信用のアンプと出力を別に設けると、受信回路のコストアップ、デバイスの小型化への障害となる。これに対して、本発明により受信回路を簡単化できて、コストアップの防止とデバイスの小型とに貢献できる。
【０１３６】
また、本発明を、以下の第１〜１１赤外線通信受信回路および第１電子機器として表現することもできる。すなわち、第１赤外線通信受信回路は、通信速度に応じて、受信増幅器のゲインを複数設定するか、もしくは、その自動設定手段を備えている構成である。これにより、通信速度に応じて受信機の最適化ができる。
【０１３７】
第２赤外線通信受信回路は、第１赤外線通信受信回路において、低周波でゲインを高く設定し、高周波でのゲインを低く設定した構成である。これにより、高周波での雑音を低減でき、Ｓ／Ｎ比を改善できる。
【０１３８】
また、第３赤外線通信受信回路は、第１あるいは第２赤外線通信受信回路において、高周波でのゲインを低周波でのゲインに対して、４０％以上、１００％未満に設定した構成である。これにより、赤外線通信として一般的に普及しているＩｒＤＡ規格における通信速度に応じた受信機の性能を最適化できる。
【０１３９】
また、第４赤外線通信受信回路は、第１〜第３赤外線通信受信回路のいずれかにおいて、ゲイン設定の分岐周波数を３００ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲に設定した構成である。これにより、ＩｒＤＡの低速通信と高速通信のゲインの最適化ができる。
【０１４０】
また、第５赤外線通信受信回路は、第１〜４赤外線通信受信回路のいずれかにおいて、１つのアンプでゲイン周波数特性を複数設定した構成である。これにより、受信機を複雑にせずに特性の最適化ができる。
【０１４１】
また、第６赤外線通信受信回路は、第５赤外線通信受信回路において、トランジスタによる差動増幅回路において、第１、第２のそれぞれのトランジスタのコレクタに接続された第１の負荷抵抗（Ｒ１）に対して、第２の抵抗（Ｒ２）と第１の容量（Ｃ１）を直列接続したインピーダンス素子（Ｚ）をそれぞれ並列に接続して実現した構成である。
【０１４２】
また、第７赤外線通信受信回路は、第６赤外線通信受信回路において、第１の抵抗（Ｒ１）の値に対して、第１の抵抗（Ｒ１）第２の抵抗（Ｒ２）を並列接続したインピーダンス値を４０％以上１００％未満に設定した構成である。
また、第８赤外線通信受信回路は、第６あるいは第７赤外線通信受信回路において、１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝の値、もしくは、１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝の値が、３０７ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚの値に設定された構成である。第６〜８赤外線通信受信回路によって、集積回路内の通常のアンプ回路１段を利用して、容易に、第１〜５赤外線通信受信回路を実現できる。
【０１４３】
また、第９赤外線通信受信回路は、第５〜８赤外線通信受信回路のいずれかにおいて、トランジスタによる差動増幅回路において、第１、第２のそれぞれのトランジスタのコレクタに接続された第１の負荷抵抗（Ｒ１）に対して、並列に第２の容量が付加された構成である。これにより、アンプ１段で容易に高周波数のイズ低減が可能となる。
【０１４４】
また、第１０赤外線通信受信回路は、第１〜４赤外線通信受信回路のいずれかにおいて、アンプの出力端子にＲＣフィルタ回路を付加することにより、ゲイン周波数特性を持たせた構成である。これにより、低周波数のゲイン設計と周波数特性を独立にて設計できるため、設計が容易となる。
【０１４５】
また、第１１赤外線通信受信回路は、第１〜４赤外線通信受信回路のいずれかにおいて、ゲインと周波数帯域を複数種設定したアンプを加算することにより実現した構成である。これにより、周波数毎のゲイン設計がさらに容易となる。
【０１４６】
また、第１電子機器は、第１〜第１１赤外線通信受信回路のいずれかを含む電子機器である。これにより、周波数毎のゲイン設計とゲインに対応した周波数帯域の設定が容易となる。
【０１４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明にかかる第１の赤外線受信回路（第１受信回路）は、受信された赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信回路において、入力信号を増幅する増幅器を備えており、さらに、この増幅器のゲインを、低周波数の入力信号に対する第１ゲインと、高周波数の入力信号に対する、第１ゲインより小さい第２ゲインとの２段階に調整するラグリードフィルタ回路を備えている構成である。
【０１４８】
この第１受信回路は、増幅器のゲインを調整するための、ラグリードフィルタ回路を備えている。そして、このラグリードフィルタ回路は、増幅器のゲインを、低周波信号に応じた第１ゲインと、高周波信号に応じた第２ゲイン（第１ゲインより小）との、２段階に調整するようになっている。
【０１４９】
これにより、第１受信回路では、入力信号の振幅値が周波数に応じて２段階に変化しても、ラグリードフィルタ回路によって増幅器のゲインを２段階に調整できるので、増幅器から出力される信号の振幅値を、信号の周波数によらずに同程度に制御できる。
【０１５０】
また、ラグリードフィルタ回路を用いているので、増幅器のゲインを切り替えるために、切り替え信号の入力端子やスイッチを備えることも、また、増幅器に備えるべき電源を増加させることも、さらに、切り替えのための制御システムも不要となる。
これにより、第１受信回路は、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信回路となっている。
【０１５１】
また、第１受信回路では、増幅器を、ラグリードフィルタ回路を含むように形成するようにしてもよい。これにより、第１受信回路の小型化・低価格化を促進できる。
【０１５２】
また、この場合、増幅器を、以下に示すような差動増幅回路から構成できる。すなわち、この差動増幅回路は、第１および第２電源ラインの間に、互いに並列に接続されている１対の増幅回路と、定電流電源とを配置している。
そして、両増幅回路は、トランジスタ，第１および第２抵抗ならびに容量を備えており、第１電源ラインとトランジスタのコレクタとの間に第１抵抗が配され、この第１抵抗と並列に、直列接続された第２抵抗と容量とが設けられている。
さらに、両増幅回路におけるトランジスタのエミッタと第２電源ラインとの間には、上記の定電流電源が接続されている。そして、両増幅回路におけるトランジスタのベースに入力端子，コレクタに出力端子がそれぞれ設けられている構成である。
このような構成とすることにより、ラグリードフィルタ回路を含む増幅器を容易に形成できる。
【０１５３】
また、上記のような構成の増幅器では、第１および第２抵抗の抵抗値Ｒ１・Ｒ２，容量の容量値Ｃ１が、
０．４０≦Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）≦１．００
を満たすような値に設定されていることが好ましい。
なお、このＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）は、上記の増幅器における、低周波信号に対するゲインと高周波信号に対するゲインとの比である。
【０１５４】
すなわち、一般的な通信規格であるＩｒＤＡでは、低周波信号の振幅値と、高周波信号の振幅値とが、０．４：１．０となるように規定されている。従って、これらに関する増幅器のゲインの比は、基本的には、１．０：０．４であることが好ましい。
【０１５５】
しかしながら、高速通信時では、赤外線信号のなまりや、受信回路におけるフォトデテクタの応答速度の低下等の条件によって、高周波信号の振幅値がなまる（小さくなる）ことがある。
従って、このような場合には、高速通信時における増幅器のゲインを、低速通信時の４０％より大きな値に調整することが好ましい。
【０１５６】
すなわち、上記の増幅器では、Ｒ１，Ｒ２，Ｃ１の値を上記のような条件に応じて適切に選択することで、低周波信号と高周波信号との増幅後の振幅値をほぼ同様とするようなＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）の値を実現することが好ましい。
【０１５７】
また、上記の増幅器では、入力信号の周波数に応じてゲインを変化させるようにしているが、その変化点となる周波数（分岐周波数）は、Ｒ１，Ｒ２，Ｃ１の値に応じて変化する。
すなわち、入力信号の周波数が１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝までの範囲にある場合には、増幅器のゲインは、比較的高い第１ゲインとなる。一方、入力信号の周波数が１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝より高い範囲にある場合には、増幅器のゲインは、比較的低い第２ゲインとなる。
【０１５８】
また、第１受信回路では、増幅器の分岐周波数は、通信規格において規定される閾値（高周波と低周波とを分ける値）に設定されていることが好ましい。そして、ＩｒＤＡでは、この閾値は、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲となる。すなわち、３０７ｋＨｚ以下の赤外線信号（入力信号）の振幅値が、１．１５ＭＨｚ以上の赤外線信号（入力信号）の振幅値よりも大きくなっている。また、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲内の周波数を有する赤外線信号はない。
【０１５９】
従って、上記の増幅器では、１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝の値、または、１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝の値が、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲に設定されていることが好ましいといえる。
そして、１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝および１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝の双方の値が、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲に設定されていることがさらに好ましいといえる。
【０１６０】
また、上記の増幅器では、両増幅回路が、第１抵抗と並列に接続された第２容量を有していることが好ましい。
【０１６１】
この構成では、第１抵抗と並列に第２容量を接続しているため、増幅器は、入力信号におけるノイズの原因となる高周波成分を除去する、ローパスフィルタとしての機能を有することとなる。従って、別途にローパスフィルタを備える必要がなく、受信機器全体の製造コストを抑制できる。
【０１６２】
また、第１受信回路では、増幅器とラグリードフィルタ回路とが、別体に形成されていてもよい。この構成は、例えば、周波数特性を持たない増幅器の出力端子にラグリードフィルタ回路を付加することで実現できる。
【０１６３】
これにより、増幅器で設定されるゲインと、ラグリードフィルタ回路で設定される周波数特性とを、それぞれ独立に設計できる。このため、回路設計の自由度を向上させられる。
【０１６４】
また、本発明にかかる第２の赤外線受信回路（第２受信回路）は、受信された赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信回路において、低周波数の入力信号のみを第１ゲインで増幅する低周波アンプと、高周波数の入力信号のみを、第１ゲインよりも小さい第２ゲインで増幅する高周波アンプと、これら両アンプの出力を加算する加算器とを備えている構成である。
【０１６５】
この第２受信回路では、一般的な通信規格に沿って、高速通信時における増幅器のゲインを低速通信時に比して小さくするために、低周波アンプと、高周波アンプと、これら両アンプの出力を加算する加算器とを備えている。
【０１６６】
ここで、低周波アンプは、低周波信号を第１ゲインで増幅する一方、高周波信号を遮断する機能を有している。また、高周波アンプは、高周波数の入力信号を第２ゲイン（第１ゲインより小さい）で増幅する一方、低周波信号を遮断するようになっている。
【０１６７】
従って、第２受信回路では、低速通信に応じた低周波信号を処理する場合、この信号を第１ゲインで増幅した信号が低周波アンプから出力される一方、高周波アンプからの出力はない。従って、加算器からは、第１ゲインで増幅された低周波アンプからの出力信号が、そのまま出力される。
【０１６８】
一方、高速通信に応じた高周波信号を処理する場合、この信号を第２ゲインで増幅した信号が高周波アンプから出力される一方、低周波アンプからの出力はない。従って、加算器からは、第２ゲインで増幅された高周波アンプからの出力信号だけが出力される。
【０１６９】
これにより、第２受信回路では、入力信号の振幅値が周波数に応じて２段階に変化しても、その周波数に応じた適切なゲインで増幅した信号だけを出力できるようになっている。
【０１７０】
また、第２受信回路では、加算器を用いて２種類のアンプからの出力を足し合わせて出力するため、アンプの切り替えを行う必要がない。従って、切り替えのためのスイッチや切り替え信号の入力端子を備えることも、また、切り替えのための制御システムも不要となる。
これにより、第２受信回路は、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信回路となっている。
【０１７１】
また、第１受信回路および第２受信回路では、第２ゲインが、第１ゲインの４０％以上かつ１００％未満に設定されていることが好ましい。
これは、上記したように、ＩｒＤＡでは、低周波信号の振幅値と高周波信号の振幅値とが０．４：１．０となっている一方、高速通信時では、赤外線信号のなまりや受信回路におけるフォトデテクタの応答速度の低下等の条件によって、高周波信号の振幅値がなまることがあるからである。
すなわち、第１受信回路および第２受信回路では、上記のような条件に応じて、高速通信時における増幅器のゲイン（第２ゲイン）を、低速通信時のゲイン（第１ゲイン）の４０％以上かつ１００％未満の範囲で調整することで、低周波信号と高周波信号との増幅後の振幅値をほぼ同様とすることが好ましいといえる。なお、この際、第１ゲインにあわせて第２ゲインを調整するようにしてもよい。
【０１７２】
また、第１受信回路および第２受信回路の増幅器では、入力信号の周波数に応じてゲインを変化させるようにしているが、その区分点（高周波と低周波とを分ける点）となる周波数（分岐周波数）は、通信規格において規定される閾値に設定されていることが好ましい。そして、ＩｒＤＡでは、上記したように、この閾値は、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲となる。
従って、第１受信回路および第２受信回路では、低周波数の入力信号と高周波数の入力信号とを、３０７ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲内のいずれかの周波数で区分するように設定されていることが好ましいといえる。
【０１７３】
また、本発明の赤外線受信機器（本受信機器）は、上記した第１受信回路あるいは第２樹脂回路を含むものである。本受信機器は、第１・第２受信回路を有しているので、低周波信号および高周波信号の双方を処理できるとともに、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信機器となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる赤外線受信機器（本受信機器）における、受信チップ内のメインアンプに備えられた増幅器のゲインにおける、周波数特性の例を示すグラフである。
【図２】本受信機器における受信チップの構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示した受信チップに備えられた、メインアンプの構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示したメインアンプに備えられた、増幅器の構成を示す回路図である。
【図５】ラグリードフィルタの一般的な構成を示す回路図である。
【図６】ラグリードフィルタの伝達関数に関する複素平面を示す説明図である。
【図７】図７（ａ）は、電圧信号（光電流）の理想的な波形を示す説明図であり、図７（ｂ）は、同じく歪んだ波形を示す説明図である。
【図８】図３に示したメインアンプに備えることの可能な、他の増幅器の構成を示す回路図である。
【図９】図２に示した受信チップに備えることの可能な、他のメインアンプの構成を示すブロック図である。
【図１０】本受信機器に備えることの可能な、他の受信チップの構成を示すブロック図である。
【図１１】従来の赤外線通信における受信装置のブロック図（システムブロック図）である。
【図１２】ＩｒＤＡで規定された、様々な通信速度に関する送信信号のスペクトルを示すグラフである。
【図１３】従来のアンプにおける周波数特性（入力信号の周波数帯域と相対ゲインとの関係）を示すグラフである。
【図１４】高速・低速のそれぞれの通信速度に応じて最適化された場合における、アンプの周波数特性を示すグラフである。
【図１５】図１１に示した装置におけるアンプの構成を示す回路図である。
【図１６】従来の受信装置における他の例を示すブロック図である。
【図１７】図１６に示した装置におけるアンプの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１０ 受信チップ（赤外線受信機器，赤外線受信回路）
１１ フォトダイオード（ＰＤ）
１２ ＰＤアンプ
１３ メインアンプ（赤外線受信回路）
１４ コンパレータ
２１ ハイパスフィルタ
２２ 増幅器
２３ ローパスフィルタ
３１ 増幅器
４１ メインアンプ（赤外線受信回路）
４２ 増幅器
４３ ラグリードフィルタ
５０ 受信チップ（赤外線受信機器，赤外線受信回路）
５１ 低周波アンプ
５２ 高周波アンプ
５３ 加算器
Ｃ１ 容量
Ｃ２ 容量（第２容量）
Ｃａ 容量
Ｌ１・Ｌ２ 電源ライン
ＰＳ１ 定電流電源
Ｒ１ 抵抗（第１抵抗）
Ｒ２ 抵抗（第２抵抗）
Ｒａ・Ｒｂ 抵抗
Ｔ１・Ｔ２ トランジスタ
ＺＫ１ 増幅回路
ＺＫ２ 増幅回路
ｆ 伝達関数
ｓ ラプラス演算子
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信した赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
赤外線通信において、送受信モジュールの小型化，高性能化，通信速度（伝送データレート）の高速化が進んでいる。
これらのうち、通信速度については、従来の低速対応機器との通信互換性を確保するために、低速通信も可能であり、かつ、高速通信可能であることが必要不可欠である。すなわち、１つの送受信モジュールで、低速通信から高速通信までをサポートする必要がある。
【０００３】
それについての一番大きな課題は、受信機の性能である。受信機では、通常、通信速度にあわせて、周波数帯域などを最適化する必要がある。従って、１つの受信機で多種の通信速度に対応するためには、何らかの工夫が必要となる。
【０００４】
図１１は、従来の赤外線通信における受信装置のブロック図（システムブロック図）である。
このような従来の受信装置では、一般的に、フォトダイオードチップＰＤから入力される光電流信号を、集積化された受信チップ内のアンプａｍｐ１・ａｍｐ２で増幅する。そして、増幅した信号をコンパレータｃｍｐ１でパルス整形し、出力端子ＶＯからパルス出力する。なお、出力端子ＶＯからの出力信号は、コントローラＬＳＩ（図示せず）に入力（接続）され、処理される。
【０００５】
このような受信装置では、通信速度を高速化する場合、アンプａｍｐ１・ａｍｐ２の周波数帯域を拡張することとなる。しかしながら、帯域拡張を行うと、受信機の内部ノイズレベルを増加させてしまう。
【０００６】
そこで、一般的に普及している赤外線通信規格ＩｒＤＡでは、このノイズレベルの変化にあわせて、伝送速度毎に、異なる受信感度および送信信号出力を規定している。
【０００７】
すなわち、ＩｒＤＡでは、２．４Ｋｂｐｓ〜１１５．２Ｋｂｐｓの低速通信では、４μＷ／ｃｍ２の受信感度（受信機感度）を規定している（４μＷ／ｃｍ２以上の光信号を受けた場合に、同一のパルス波（例えばＨｉ）を出力する）。
【０００８】
一方、１１５．２ｋｂｐｓを超える高速通信（５７６ｋｂｐｓ、１．１５２Ｍｂｐｓ、４Ｍｂｐｓ、１６Ｍｂｐｓ）では、受信感度は１０μＷ／ｃｍ２となっている。すなわち、高速通信時の受信感度は、低速通信時における１／２．５倍に規定されている。
また、受信感度は、アンプのゲインを減少させることで低減できる（コンパレータに入力させる信号出力を小さくすることで、感度を小さくできる）。
【０００９】
また、図１２は、ＩｒＤＡで規定された、様々な通信速度に関する送信信号（受信装置において受信する信号）のスペクトルを示すグラフである。
このグラフに示すように、高周波側の送信信号（高速通信（１１５．２ｋｂｐｓ以上）に使用される信号）の振幅値は、低周波側の信号（低速通信（２．４Ｋｂｐｓ〜１１５．２Ｋｂｐｓ）に使用される入力信号）の振幅値に比して大きくなっている。
【００１０】
具体的には、高周波側の送信信号の出力値は、１００ｍＷ／ｓｒである一方、低周波側の信号の出力値は、４０ｍＷ／ｓｒである。すなわち、前者の振幅値は、後者の２．５倍となっている。
【００１１】
すなわち、ＩｒＤＡでは、高速通信時においては、アンプの周波数帯域を拡張するとともにそのゲインを下げて受信感度を減少させる一方（これによりノイズの影響を抑制）、入力信号の振幅値を大きくするように設定されている。
これにより、受信側での出力信号（アンプで増幅された後の信号）における振幅値を、適切な値（低速通信時と同様の値）調整できるようになっている。
【００１２】
なお、図１２に示したスペクトルは、パルスによるベースバンド方式の通信方式に関するものである。また、実際の信号のスペクトルは、ＤＣレベルを含み、また、低周波から高周波まで広がった形状となっている。図１２では、簡単のため、基本周波数スペクトルによって代表させて記述している。
【００１３】
さて、上記したように、ＩｒＤＡでは、高速通信時と低速通信時とで、送信信号の出力値が大きく異なっている。
従って、図１１に示すような従来の受信装置において、アンプａｍｐ２の周波数帯域を拡張する際、上記したような通信速度に応じた感度差（ゲインの差に相当）をつけないと、高速通信時と低速通信時とで、出力信号の振幅値に大差をつけてしまう。
【００１４】
ここで、図１３は、従来のアンプにおける周波数特性（入力信号の周波数帯域と相対ゲインとの関係）を示すグラフである。
この図に示した周波数特性では、図１２に示したほぼ全ての入力信号に関して同様のゲインを有するようになっている。
従って、このような周波数特性を有するアンプ（全ての入力信号に対して同様のゲインを有するアンプ）では、高周波側の入力信号に応じた出力信号を、低周波側のそれよりも２．５倍の振幅値にまで増幅してしまうこととなる。
【００１５】
そこで、図１１のような従来の装置では、高速通信のためにアンプａｍｐ２の周波数帯域を拡張する際、ＩｒＤＡの規格にあわせて、そのゲインを小さくするよう切り替えるように設定されている。図１１に示す切り替え端子ＭＯＤＥは、この切り替え用の端子である。
【００１６】
また、図１４は、高速・低速のそれぞれの通信速度に応じて最適化された場合における、アンプの周波数特性を示すグラフである。
すなわち、図１１に示した装置では、切り替え端子ＭＯＤＥを用いてアンプａｍｐ２のゲインを調整することで、図１４に示したような周波数特性を得るように設定されている。
【００１７】
また、図１５は、アンプａｍｐ２の構成を示す回路図である。
この図に示すように、アンプａｍｐ２は、トランジスタＴ１１・（Ｔ１２），抵抗Ｒ１１，容量Ｃ１１・Ｃ１２，スイッチＳ２を備えた１対の増幅回路と、定電流電源ＰＳ１１・ＰＳ１２およびスイッチＳ１を有する電源回路とを備えた差動増幅回路である。
【００１８】
このアンプａｍｐ２では、通信速度に応じて、切り替え端子ＭＯＤＥを介してスイッチＳ１・Ｓ２を切り替えることで、ゲインを調整するようになっている。すなわち、低速通信時では、スイッチＳ１・Ｓ２をともにＯＮすることによって、ゲインを上げるとともに、対応する周波数帯域を下げている。一方、高速通信の場合には、スイッチＳ１・Ｓ２をともにＯＦＦとしてゲインを下げ、かつ、対応する周波数帯域を上げている。
【００１９】
また、図１６は、従来の受信装置における他の例を示すブロック図である。この装置は、ａｍｐ３アンプと波形整形用コンパレータとの組み合わせを２系統備えている。
すなわち、たとえば、アンプａｍｐ２は、低速通信（２．４Ｋｂｐｓ〜１１５．２Ｋｂｐｓ）用のアンプゲインおよび帯域に設定されており、コンパレータｃｍｐ２の出力端子ＶＯＸは、低速信号の出力端子となっている。
また、アンプａｍｐ３は、１１５．２ｋｂｐｓを超える高速通信用の帯域・ゲインに設定されており、コンパレータｃｍｐ３の出力端子ＶＯＹは、高速通信用端子となっている。図１７に、これらアンプａｍｐ２・ａｍｐ３の回路図を示す。
【００２０】
なお、上記した従来技術は、文献公知発明に係るものではない。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示した装置では、ゲインを２段階に切り替えるための構成（端子ＭＯＤＥ，スイッチＳ１・Ｓ２）を備えなくてはならず、さらに、定電流電源を２つ設置しなければならない（電源Ｉ１・Ｉ２）。特に、使用する電源を切り替えるために、非常に複雑な機構が必要である。このため、装置の大型化を招来してしまうという問題がある。
さらに、この装置では、切り替え制御を実行するためにシステムを複雑化する必要があるという欠点もある。
【００２２】
また、図１６に示した装置においても、２つの出力端子ＶＯＸ・ＶＯＹを備えているため、通信速度に応じて使用する出力端子を切り替えるための構成を備えなくてはならず、さらに、２つのコンパレータを備える必要がある。
すなわち、この装置では、出力端子を切り替えるための構成および２つのコンパレータの存在によって小型化が阻害されるとともに、使用する出力端子の切り替え制御を実行するためにシステムを複雑化する必要がある。
【００２３】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するために成されたものである。そして、その目的は、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信回路を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明にかかる第１の赤外線受信回路（第１受信回路）は、受信された赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信回路において、入力信号を増幅する増幅器を備えており、さらに、この増幅器のゲインを、低周波数の入力信号に対する第１ゲインと、高周波数の入力信号に対する、第１ゲインより小さい第２ゲインとの２段階に調整するラグリードフィルタ回路を備えていることを特徴としている。
【００２５】
第１受信回路は、赤外線受信機器（受信機器）に備えられるものである。受信機器は、外部の赤外線発信機から送信された赤外線通信用の信号（赤外線信号）を受信・処理するものである。
【００２６】
ここで、赤外線通信は、パーソナルコンピューター，ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ；携帯情報処理端末），デジタルカメラ等のデジタル機器に関する無線データ通信に使用されるものである。
そして、受信機器は、これらのようなデジタル機器における外部インターフェイスとして利用可能なものである。
【００２７】
このような受信機器では、フォトデテクタ等によって赤外線信号を受信して、電圧信号からなる入力信号を生成するようになっている。
そして、第１受信回路は、生成された入力信号を、増幅器によって所定レベルにまで増幅し、受信機器の他の部材（コンパレータなど）に出力する機能を有するものである。
【００２８】
ところで、一般的な通信規格（ＩｒＤＡなど）では、所定の閾値より高い周波数の入力信号（高周波信号；高速通信時の入力信号）の振幅値を、より低い周波数の入力信号（低周波信号；低速通信時の入力信号）の振幅値よりも大きく設定している（実際は赤外線信号の振幅値をそのように設定している）。
従って、高速通信および低速通信の双方に対応するためには、上記のような通信規格に沿って、高速通信時における増幅器のゲインを、低速通信時に比して小さくする必要がある。
【００２９】
そこで、このような規格に対応するために、第１受信回路は、増幅器のゲインを調整するための、ラグリードフィルタ回路を備えている。
そして、このラグリードフィルタ回路は、増幅器のゲインを、低周波信号に応じた第１ゲインと、高周波信号に応じた第２ゲイン（第１ゲインより小）との、２段階に調整するようになっている。
【００３０】
これにより、第１受信回路では、入力信号の振幅値が周波数に応じて２段階に変化しても、ラグリードフィルタ回路によって増幅器のゲインを２段階に調整できる。従って、増幅器から出力される信号の振幅値を、信号の周波数によらずに同程度に制御できる。
【００３１】
また、ラグリードフィルタ回路を用いているので、増幅器のゲインを切り替えるために、切り替え信号の入力端子やスイッチを備えることも、また、増幅器に備えるべき電源を増加させることも、さらに、切り替えのための制御システムも不要となる。
これにより、第１受信回路は、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信回路となっている。
【００３２】
なお、第１受信回路のラグリードフィルタ回路におけるゲインの調整については、後述する発明の実施の形態において詳細に説明する。
また、上記した閾値（低周波と高周波とを分ける閾値）は、通信規格に応じた周波数値である（複数設定される場合もある）。すなわち、この閾値より低い低周波信号の振幅値は、みなほぼ同一である。また、同様に、これより高い高周波信号の振幅値も、みなほぼ同レベルとなっている（上記したように、低周波信号と高周波信号との振幅値は異なる）。
【００３３】
また、第１受信回路では、増幅器を、ラグリードフィルタ回路を含むように形成するようにしてもよい。これにより、第１受信回路の小型化・低価格化を促進できる。
【００３４】
また、この場合、増幅器を、以下に示すような差動増幅回路から構成できる。すなわち、この差動増幅回路は、第１および第２電源ラインの間に、互いに並列に接続されている１対の増幅回路と、定電流電源とを配置している。
そして、両増幅回路は、トランジスタ，第１および第２抵抗ならびに容量を備えており、第１電源ラインとトランジスタのコレクタとの間に第１抵抗が配され、この第１抵抗と並列に、直列接続された第２抵抗と容量とが設けられている。
さらに、両増幅回路におけるトランジスタのエミッタと第２電源ラインとの間には、上記の定電流電源が接続されている。そして、両増幅回路におけるトランジスタのベースに入力端子，コレクタに出力端子がそれぞれ設けられている構成である。
このような構成とすることにより、ラグリードフィルタ回路を含む増幅器を容易に形成できる。
【００３５】
また、上記のような構成の増幅器では、第１および第２抵抗の抵抗値Ｒ１・Ｒ２，容量の容量値Ｃ１が、
０．４０≦Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）≦１．００
を満たすような値に設定されていることが好ましい。
なお、このＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）は、上記の増幅器における、低周波信号に対するゲインと高周波信号に対するゲインとの比である。
【００３６】
すなわち、一般的な通信規格であるＩｒＤＡでは、低周波信号の振幅値と、高周波信号の振幅値とが、０．４：１．０となるように規定されている。従って、これらに関する増幅器のゲインの比は、基本的には、１．０：０．４であることが好ましいといえる。
【００３７】
しかしながら、高速通信時では、赤外線信号のなまりや、受信回路におけるフォトデテクタの応答速度の低下等の条件によって、高周波信号の振幅値がなまる（小さくなる）ことがある。
従って、このような場合には、高速通信時における増幅器のゲインを、低速通信時の４０％より大きな値に調整することが好ましい。
【００３８】
すなわち、上記の増幅器では、Ｒ１，Ｒ２，Ｃ１の値を上記のような条件に応じて適切に選択することで、低周波信号と高周波信号との増幅後の振幅値をほぼ同様とするようなＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）の値を実現することが好ましい。
【００３９】
また、上記の増幅器では、入力信号の周波数に応じてゲインを変化させるようにしているが、その変化点（区分点）となる周波数（分岐周波数）は、Ｒ１，Ｒ２，Ｃ１の値に応じて変化する。
すなわち、入力信号の周波数が１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝までの範囲にある場合には、増幅器のゲインは、比較的高い第１ゲインとなる。一方、入力信号の周波数が１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝より高い範囲にある場合には、増幅器のゲインは、比較的低い第２ゲインとなる。
【００４０】
また、第１受信回路では、増幅器の分岐周波数は、通信規格において規定される閾値（高周波と低周波とを分ける値）に設定されていることが好ましい。そして、ＩｒＤＡでは、この閾値は、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲となる。すなわち、３０７ｋＨｚ以下の赤外線信号（入力信号）の振幅値が、１．１５ＭＨｚ以上の赤外線信号（入力信号）の振幅値よりも大きくなっている。また、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲内の周波数を有する赤外線信号はない。
【００４１】
従って、上記の増幅器では、１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝の値、または、１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝の値が、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲に設定されていることが好ましいといえる。
そして、１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝および１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝の双方の値が、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲に設定されていることがさらに好ましいといえる。
【００４２】
また、上記の増幅器では、両増幅回路が、第１抵抗と並列に接続された第２容量を有していることが好ましい。
【００４３】
この構成では、第１抵抗と並列に第２容量を接続しているため、増幅器は、入力信号におけるノイズの原因となる高周波成分を除去する、ローパスフィルタとしての機能を有することとなる。従って、別途にローパスフィルタを備える必要がなく、受信機器全体の製造コストを抑制できる。
【００４４】
また、第１受信回路では、増幅器とラグリードフィルタ回路とが、別体に形成されていてもよい。この構成は、例えば、周波数特性を持たない増幅器の出力端子にラグリードフィルタ回路を付加することで実現できる。
【００４５】
これにより、増幅器で設定されるゲインと、ラグリードフィルタ回路で設定される周波数特性とを、それぞれ独立に設計できる。このため、回路設計の自由度を向上させられる。
【００４６】
また、本発明にかかる第２の赤外線受信回路（第２受信回路）は、受信された赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信回路において、低周波数の入力信号のみを第１ゲインで増幅する低周波アンプと、高周波数の入力信号のみを、第１ゲインよりも小さい第２ゲインで増幅する高周波アンプと、これら両アンプの出力を加算する加算器とを備えていることを特徴としている。
【００４７】
第２受信回路は、上記した第１受信回路と同様に、赤外線受信機器（受信機器）に備えられ、フォトデテクタ等によって生成された入力信号を、増幅器によって所定レベルにまで増幅し、受信機器の他の部材（コンパレータなど）に出力する機能を有するものである。
【００４８】
そして、第２受信回路では、一般的な通信規格に沿って、高速通信時における増幅器のゲインを低速通信時に比して小さくするために、低周波アンプと、高周波アンプと、これら両アンプの出力を加算する加算器とを備えている。
【００４９】
ここで、低周波アンプは、低周波信号を第１ゲインで増幅する一方、高周波信号を遮断する機能を有している。また、高周波アンプは、高周波数の入力信号を第２ゲイン（第１ゲインより小さい）で増幅する一方、低周波信号を遮断するようになっている。
【００５０】
従って、第２受信回路では、低速通信に応じた低周波信号を処理する場合、この信号を第１ゲインで増幅した信号が低周波アンプから出力される一方、高周波アンプからの出力はない。従って、加算器からは、第１ゲインで増幅された低周波アンプからの出力信号が、そのまま出力される。
【００５１】
一方、高速通信に応じた高周波信号を処理する場合、この信号を第２ゲインで増幅した信号が高周波アンプから出力される一方、低周波アンプからの出力はない。従って、加算器からは、第２ゲインで増幅された高周波アンプからの出力信号だけが出力される。
【００５２】
これにより、第２受信回路では、入力信号の振幅値が周波数に応じて２段階に変化しても、その周波数に応じた適切なゲインで増幅した信号だけを出力できるようになっている。
【００５３】
また、第２受信回路では、加算器を用いて２種類のアンプからの出力を足し合わせて出力するため、アンプの切り替えを行う必要がない。従って、切り替えのためのスイッチや切り替え信号の入力端子を備えることも、また、切り替えのための制御システムも不要となる。
これにより、第２受信回路は、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信回路となっている。
【００５４】
また、第１受信回路および第２受信回路では、第２ゲインが、第１ゲインの４０％以上かつ１００％未満に設定されていることが好ましい。
これは、上記したように、ＩｒＤＡでは、低周波信号の振幅値と高周波信号の振幅値とが０．４：１．０となっている一方、高速通信時では、赤外線信号のなまりや受信回路におけるフォトデテクタの応答速度の低下等の条件によって、高周波信号の振幅値がなまることがあるからである。
すなわち、第１受信回路および第２受信回路では、上記のような条件に応じて、高速通信時における増幅器のゲイン（第２ゲイン）を、低速通信時のゲイン（第１ゲイン）の４０％以上かつ１００％未満の範囲で調整することで、低周波信号と高周波信号との増幅後の振幅値をほぼ同様とすることが好ましいといえる。なお、この際、第１ゲインにあわせて第２ゲインを調整するようにしてもよい。
【００５５】
また、第１受信回路および第２受信回路の増幅器では、入力信号の周波数に応じてゲインを変化させるようにしているが、その区分点（高周波と低周波とを分ける点）となる周波数（分岐周波数）は、通信規格において規定される閾値に設定されていることが好ましい。そして、ＩｒＤＡでは、上記したように、この閾値は、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲となる。
従って、第１受信回路および第２受信回路では、低周波数の入力信号と高周波数の入力信号とを、３０７ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲内のいずれかの周波数で区分するように設定されていることが好ましいといえる。
【００５６】
また、本発明の赤外線受信機器（本受信機器）は、上記した第１受信回路あるいは第２樹脂回路を含むものである。本受信機器は、第１・第２受信回路を有しているので、低周波信号および高周波信号の双方を処理できるとともに、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信機器となっている。
【００５７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について説明する。
本実施の形態にかかる赤外線受信機器（本受信機器）は、外部から送信された赤外線通信用の信号（赤外線信号）を受信・処理するものであり、集積回路として形成された受信チップ（後述）を有している。
【００５８】
ここで、赤外線通信は、パーソナルコンピューター，ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ；携帯情報処理端末），デジタルカメラ等のデジタル機器に関する無線データ通信に使用されるものである。
そして、本受信機器は、これらのようなデジタル機器における外部インターフェイスとして利用可能なものである。
【００５９】
まず、本受信機器の受信チップについて説明する。
図２は、この受信チップ１０の構成を示すブロック図である。
この図に示すように、受信チップ１０は、フォトダイオード（ＰＤ；受光素子）１１，ＰＤアンプ１２，メインアンプ１３およびコンパレータ１４を備えている。
【００６０】
ＰＤ１１は、赤外線を集めるための受光用レンズ（図示せず）を備えており、外部の赤外線発信機器から発信された赤外線通信を受信し、電圧信号に変換するものである。なお、ＰＤ１１の受光用レンズは、ＰＤ１１の表面に樹脂などで形成される。
ＰＤアンプ１２は、ＰＤ１１によって生成された電圧信号を、所定の増幅率で初期増幅して出力するものである。
【００６１】
メインアンプ１３は、ＰＤアンプ１２から出力された電圧信号を、その信号の周波数に応じた増幅率で増幅するものである。
コンパレータ１４は、メインアンプ１３から出力された電圧信号のパルスを整形し、出力端子ＶＯからパルス出力するものである。なお、出力端子ＶＯからの出力信号は、本受信機器に備えられたコントローラＬＳＩ（信号処理部；図示せず）に入力され、処理される。
【００６２】
次に、本受信機器の特徴的な構成である、受信チップ１０のメインアンプ１３について詳細に説明する。
図３は、メインアンプ１３の構成を示すブロック図（原理ブロック図）である。この図に示すように、メインアンプ１３は、ハイパスフィルタ２１，増幅器２２およびローパスフィルタ２３を備えている。
【００６３】
ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２１は、図２に示したＰＤアンプ１２から出力された電圧信号を入力し、一定周波数以下の信号成分を除去してノイズを低減させるものである。
増幅器２２は、ハイパスフィルタ２１から出力された電圧信号を増幅して出力するものである。
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２３は、増幅器２２から出力された電圧信号を入力し、一定周波数以上の信号成分を除去してノイズを低減させ、図２に示したコンパレータ１４に出力するものである。
【００６４】
また、図４は、増幅器２２の構成を示す回路図である。
この図に示すように、増幅器２２は、電源ラインＬ１・Ｌ２の間に、互いに並列に接続されている１対の増幅回路ＺＫ１・ＺＫ２と、定電流電源ＰＳ１とを配置した差動増幅回路である。
【００６５】
増幅回路ＺＫ１（ＺＫ２）は、ＮＰＮ型のトランジスタＴ１（Ｔ２），抵抗Ｒ１・Ｒ２および容量Ｃ１を備えている（なお、本実施の形態では、Ｒ１，Ｒ２，Ｃ１等の符号を、各抵抗・容量を識別するための参照符号として使用するとともに、各抵抗の抵抗値，容量の容量値を示す符号としても使用する）。
そして、電源ラインＬ１とトランジスタＴ１（Ｔ２）のコレクタとの間に抵抗Ｒ１が配されており、さらに、この抵抗（負荷抵抗）Ｒ１と並列に、直列接続された抵抗Ｒ２と容量Ｃ１とが設けられている。
【００６６】
また、増幅器２２では、増幅回路ＺＫ１（ＺＫ２）におけるトランジスタＴ１（Ｔ２）のエミッタと電源ラインＬ２との間に、定電流電源ＰＳ１が接続されている。
【００６７】
このような構成の増幅器２２では、ハイパスフィルタ２１から出力される電圧信号（入力信号Ｖｉｎ）が、増幅回路ＺＫ１・ＺＫ２におけるトランジスタＴ１・Ｔ２のベースに入力される。また、トランジスタＴ１・Ｔ２のコレクタに出力端子が設けられ、ここから、入力信号Ｖｉｎを増幅した電圧信号（出力信号Ｖｏ）を取り出すように設定されている。
【００６８】
そして、増幅器２２では、入力信号Ｖｉｎの電圧値に応じて、トランジスタＴ１・Ｔ２におけるエミッタ−コレクタ間のインピーダンス値が変化する。このため、コレクタの電圧は、上記のインピーダンス値に応じた値、すなわち、入力信号Ｖｉｎの電圧値に応じた値となる。
従って、増幅器２２では、定電流電源ＰＳ１の出力値を適切に設定することによって、コレクタ側に生じる電圧を、入力信号Ｖｉｎを増幅した出力信号Ｖｏとして使用できるようになっている。
【００６９】
なお、増幅器２２のゲイン（Ｖｏ／Ｖｉｎ）は、定電流電源ＰＳ１の出力値、トランジスタＴ１・Ｔ２の特性、増幅回路ＺＫ１・ＺＫ２における抵抗Ｒ１，容量Ｃ１・Ｃ２からなるＲＣ回路の物性値，および、入力信号Ｖｉｎの周波数によって決定される（信号の周波数は、通信速度の増加に応じて高くなる）。
【００７０】
図１は、増幅器２２の相対ゲインにおける周波数特性の例を示すグラフである。この図に示すように、増幅器２２の相対ゲイン（低速通信時を１００％とする）は、高速通信時において、低速通信時の４０％〜１００％程度に小さくなるような、２段階の周波数特性を有している。
すなわち、増幅器２２では、そのゲインが、入力信号Ｖｉｎの周波数に応じた２段階の周波数特性を有するようになっている。
【００７１】
また、図１２に示したように、ＩｒＤＡで規定された高速通信に使用される高周波数の赤外線信号の振幅値は、ノイズを低減させるために、低速通信に使用される低周波数の赤外線信号の振幅値に比して大きくなっている。具体的には、高周波側の赤外線信号の出力値は、１００ｍＷ／ｓｒである一方、低周波側の赤外線信号の出力値は、４０ｍＷ／ｓｒである。すなわち、前者の振幅値は、後者の２．５倍となっている。
そして、増幅器２２では、図１に示したような、高速通信時において小さくなるような周波数特性を有するゲインを備えているので、通信速度に関わらず、出力信号Ｖｏの振幅値を同程度に維持できるようになっている。
【００７２】
なお、表１に、各通信速度に応じた、入力信号Ｖｉｎの最小パルス幅，入力信号Ｖｉｎの周波数（基本周波数スペクトル），および設定すべき相対ゲイン（相対感度）を示す。この表より、入力信号Ｖｉｎの周波数が３０７ｋＨｚ以下の場合と１．１５ＭＨｚ以上の場合とで、ゲインの値を１：０．４に調整する（ゲインの分岐周波数を、約３０７ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚに設定する）ことが好ましいといえる。
【００７３】
【表１】
ここで、増幅器２２におけるゲインの周波数特性について詳細に説明する。
増幅器２２では、図４に示した増幅器２２における１対のＲＣ回路のそれぞれが、後述するラグリードフィルタに相当する構造となっている。このため、各ＲＣ回路によって、増幅器２２のゲインを、入力信号Ｖｉｎの周波数に応じて、図１に示したように２段階に変化させられるようになっている。
【００７５】
図５は、ラグリードフィルタの一般的な構成を示す回路図である。
この図に示すように、ラグリードフィルタは、入力信号ＶＩＮの入力端子とアースとの間に、抵抗Ｒａ，抵抗Ｒｂ，容量Ｃａを全て直列に接続し、抵抗Ｒａ・Ｒｂ間から出力信号ＶＯＵＴを取り出す構成である。
【００７６】
このようなラグリードフィルタでは、入力信号ＶＩＮ，出力信号ＶＯＵＴ，抵抗Ｒａ・Ｒｂおよび容量Ｃａの関係を、以下の式［１］で表せる。ここで、ｊは虚数単位、ωは信号の角周波数を表す。
【００７７】
【数１】
この式［１］をラプラス変換すると、ゲインを変換した値（伝達関数ｆ）を求めるための、以下の式［２］が導かれる。
【００７９】
【数２】
この式［２］では、ｊωをラプラス演算子ｓで置き換えている。また、この伝達関数ｆは、全初期値を０としたときの、入力信号ＶＩＮと出力信号ＶＯＵＴとのラプラス変換の比である。
【００８１】
この式［２］より、図６の複素平面に示すように、伝達関数ｆは、
ｓ＝−１／（Ｃａ×Ｒｂ）のときゼロ点を取り、
ｓ＝−１／Ｃａ×（Ｒａ＋Ｒｂ）のとき極を取るという特性を持つことがわかる。
【００８２】
なお、伝達関数における極とゼロ点とが決まれば、回路定数については自由に決定できる。また、
Ｔ１＝（Ｒａ＋Ｒｂ）×Ｃａ
Ｔ２＝Ｒｂ×Ｃａ
とすると、ラグリードフィルタの伝達関数ｆ＝ＨＬＰＳ（ｓ）は、次の式［３］で表される（ＬＰＳは、ラグリードフィルタの略号）。
【００８３】
【数３】
この式［３］より、ラグリードフィルタのゲインに対応する伝達関数ｆは、ｓ＝１／（２πＴ１）付近までの低周波領域では高い一方、周波数が高くなるにつれて減衰し、ｓ＝１／（２πＴ２）付近からの高周波領域で一定ゲインに収束する特性をもつことがわかる。
【００８５】
一方、図４に示した増幅器２２では、トランジスタＴ１・Ｔ２のコレクタに接続された抵抗Ｒ１・Ｒ２および容量Ｃ１からなるＲＣ回路のインピーダンス（Ｚ（ｓ））を計算することにより、以下の式［４］に示すような、ゲインの周波数特性を求められる（ここでは、簡単のため、差動対の片側だけについて示す）。
【００８６】
【数４】
この式［４］は、上記した式［３］と同様の形となっている。従って、増幅器２２のゲインは、ｓ＝１／（２π×Ｃ１×（Ｒ１＋Ｒ２））付近までの低周波領域では高い一方、周波数が高くなるにつれて減衰し、ｓ＝１／（２π×Ｒ２×Ｃ１）付近からの高周波領域で一定ゲインに収束する特性をもつ。このため、増幅器２２よれば、図１に示したような相対ゲインを実現することが可能となる。
また、増幅器２２のゲインにおける高周波での収束値は、低周波でのゲインにＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）を乗算した値となる。
【００８８】
例えば、Ｒ１＝Ｒ２＝５０ｋΩ、Ｃ１＝５ｐＦとすると、
１／（２πＣ１×（Ｒ１＋Ｒ２））＝３１８ｋＨｚ
１／（２π×Ｒ２×Ｃ１）＝６３７ｋＨｚ
となる。さらに、高周波での相対ゲインは、
Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＝１／２
となり、所望の周波数特性を得られる。
【００８９】
以上のように、受信チップ１０における増幅器２２は、そのゲインを、低周波数の入力信号に対するゲイン（第１ゲイン）と、高周波数の入力信号に対するゲイン（第２ゲイン；第１ゲインより小）との２段階に調整するラグリードフィルタ回路を備えている増幅器である。
【００９０】
これにより、増幅器２２では、入力信号Ｖｉｎの振幅値が周波数に応じて２段階に変化しても、出力信号Ｖｏの振幅値を、信号の周波数によらずに同程度に制御できる。
【００９１】
また、増幅器２２では、ラグリードフィルタ回路を用いているので、ゲインを切り替えるために、スイッチや切り替え信号の入力端子を備えることも、また、増幅器２２に備えるべき電源を増加させることも、さらに、切り替えのための制御システムも不要となる。
これにより、増幅器２２を備えた受信チップ１０は、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信回路となっている。
【００９２】
また、受信チップ１０では、増幅器２２を、ラグリードフィルタ回路を含むように形成している。このため、受信チップ１０の小型化・低価格化を促進できるようになっている。
【００９３】
なお、高速通信では、ＰＤ１１に入力される赤外線信号（発光信号）のなまりや、ＰＤ１１（受信用ＰＤ）の応答低下（応答速度の減少による信号の振幅値の低下）等の生じることがある。このような場合、赤外線信号の波形、あるいは、ＰＤ１１から出力される電圧信号（光電流）の波形が、図７（ａ）に示すような理想的な形状とはならず、図７（ｂ）に示すように歪んでしまう。
【００９４】
そして、このような場合には、高速通信時におけるメインアンプ１３（増幅器２２）のゲインは、赤外線信号における規定された振幅値に応じた値（低速通信時の４０％）からずれた値に調整することが好ましい。
【００９５】
以下の表２に、上記した赤外線信号のなまりやＰＤ１１の応答速度の低下による信号振幅値の低下量、および、ＰＤ１１の応答速度の低下量などの受信条件と、各低下量の大小に応じた、高速通信時での好ましい相対ゲインの値（低速通信時を１００％とした場合）とを示す。
【００９６】
【表２】
この表２に示すように、増幅器２２では、高速通信時の相対ゲインを、赤外線信号のなまりやＰＤ１１の特性などに応じて、低速通信時の４０％〜１００％の間（あるいは１００％以上）の範囲で最適な値に設定することが望ましいといえる。
【００９８】
なお、ＰＤ１１から出力される電圧信号の振幅値は、受光用レンズの条件によっても変化する。しかしながら、この条件は、電圧信号（受信信号）の振幅値における絶対値に関わるものであり、振幅値の周波数特性に直接的には関係しない。
【００９９】
また、本実施の形態では、受信チップ１０のメインアンプ１３が、図４に示すような増幅器２２を備えているとしている。しかしながら、これに限らず、増幅器２２に代えて、メインアンプ１３に、図８に示すような増幅器３１を備えるようにしてもよい。
この増幅器３１は、図４に示した増幅器２２の構成において、容量Ｃ１・抵抗Ｒ２、および、抵抗Ｒ１と並列に、容量Ｃ２を接続した構成である。
以下の式［５］に、増幅器３１の伝達関数ｆを示す。
【０１００】
【数５】
この式［５］に示すように、増幅器３１の伝達関数ｆは、上記した式［３］に比較して、２次の伝達関数となっている。ここで、Ｃ２がＣ１に比べて十分に小さいと仮定すると、増幅器３１のゲインは、ｓ＝１／（（Ｒ１＋Ｒ２）・Ｃ１）付近までの低周波領域では高い一方、周波数が高くなるにつれて減衰し、ｓ＝１／（（Ｒ１＋Ｒ２）・Ｃ１）付近からの高周波領域で一定ゲインに収束する特性をもつ。このため、増幅器３１によっても、図１に示したような相対ゲインを実現することが可能である。
また、増幅器３１のゲインにおける高周波での収束値は、低周波でのゲインにＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）を乗算した値となる。
【０１０２】
また、この増幅器３１では、抵抗Ｒ１と並列に容量Ｃ２を接続しているため、Ｓ＝１／（Ｒ２・Ｃ２）付近から高周波領域でゲインがさらに減衰する。このため、増幅器３１は、入力信号Ｖｉｎにおける、ノイズの原因となる高周波成分を除去する、ローパスフィルタとしての機能を有している。
従って、増幅器３１を備えた受信チップ１０では、ローパスフィルタ２３を備える必要がなく、その製造コストを抑制できるようになっている。
【０１０３】
また、本実施の形態では、受信チップ１０が、図３に示したようなメインアンプ１３を備えているとしている。しかしながら、これに限らず、メインアンプ１３に代えて、受信チップ１０に、図９に示すようなメインアンプ４１を備えるようにしてもよい。
【０１０４】
この図９のブロック図（原理ブロック図）に示すように、メインアンプ４１は、図３に示したメインアンプ１３の構成において、増幅器２２に代えて、直列接続された増幅器４２およびラグリードフィルタ４３を備えた構成である。
【０１０５】
すなわち、このメインアンプ４１では、周波数特性を持たない増幅器である増幅器４２の後段に、図５に示した構成のラグリードフィルタ４３を備えるようになっている。このラグリードフィルタ４３は、上記したように、前述の式［２］に示したような伝達関数ｆを有している。このため、増幅器４２およびラグリードフィルタ４３からなる回路によっても、図１に示すような周波数特性を有する相対ゲインを実現することが可能なる。
【０１０６】
メインアンプ４１では、増幅器４２で設定されるゲインと、ラグリードフィルタ４３で設定される周波数特性とを、それぞれ独立に設計できる。このため、回路設計の自由度を向上させられる。
【０１０７】
また、ラグリードフィルタ４３では、増幅器４２からの出力信号における直流レベルを、容量ＣａによってＧＮＤレベルと分離できる。このため、増幅器４２の出力とローパスフィルタ２３の入力との間にそのまま挿入することが可能となっている。
【０１０８】
また、本実施の形態では、本受信機器が、図２に示したような受信チップ１０を備えているとしている。しかしながら、これに限らず、受信チップ１０に代えて、本受信機器に、図１０に示すような受信チップ５０を備えるようにしてもよい。
【０１０９】
図１０のブロック図（原理ブロック図）に示すように、受信チップ５０は、図２に示した受信チップ１０の構成において、メインアンプ１３に代えて、ＰＤ１１とコンパレータ１４との間に、低周波アンプ５１，高周波アンプ５２および加算器５３を備えた構成である。
【０１１０】
また、受信チップ５０では、アンプ５１・５２は、ＰＤアンプ１２の後段に、互いに並列になるよう接続されている。また、加算器５３は、アンプ５１・５２と直列に配されている。
【０１１１】
アンプ５１・５２は、ＰＤアンプ１２から入力信号Ｖｉｎを入力して増幅した後、加算器５３に出力するものである。
そして、低周波アンプ５１は、低周波数の入力信号Ｖｉｎ（例えば３０７ｋＨｚ以下）を所定ゲインで増幅する一方、高周波数の入力信号Ｖｉｎ（例えば１．１５ＭＨｚ以上の場合）を遮断する機能を有している。
また、高周波アンプ５２は、高周波数の入力信号Ｖｉｎ（例えば１．１５ＭＨｚ以上の場合）を、所定ゲイン（低周波アンプ５１のゲインにおける４０％程度の大きさ）で増幅する一方、低周波数の入力信号Ｖｉｎ（例えば３０７ｋＨｚ以下）を遮断する機能を有している。
【０１１２】
従って、受信チップ５０では、低速通信に応じた低周波数の入力信号Ｖｉｎを受信した場合、この入力信号Ｖｉｎを相対ゲイン１００％で増幅した信号が低周波アンプ５１から出力される一方、高周波アンプ５２からの出力はない。従って、加算器５３からは、相対ゲイン１００％で増幅された低周波アンプ５１からの出力信号が、そのままコンパレータ１４に出力されることとなる。
【０１１３】
一方、高速通信に応じた高周波数の入力信号Ｖｉｎを受信した場合、この入力信号Ｖｉｎを相対ゲイン４０％で増幅した信号が高周波アンプ５２から出力される一方、低周波アンプ５１からの出力はない。従って、加算器５３からは、相対ゲイン４０％で増幅された高周波アンプ５２からの出力信号がコンパレータ１４に出力される。
【０１１４】
これにより、受信チップ５０では、入力信号Ｖｉｎの振幅値が周波数に応じて２段階に変化しても、その周波数に応じたゲインで入力信号Ｖｉｎを増幅した信号だけを出力信号Ｖｏとするようになっている。
【０１１５】
また、受信チップ５０では、加算器５３を用いて２種類のアンプ５１・５２からの出力を足し合わせて出力するため、アンプの切り替えを行う必要がない。従って、切り替えのためのスイッチや切り替え信号の入力端子を備えることも、また、切り替えのための制御システムも不要となる。
これにより、受信チップ５０は、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信回路となっている。
【０１１６】
また、本実施の形態では、一般的な赤外線通信規格であるＩｒＤＡに沿って、増幅器２２の相対ゲインを、低速通信時において１００％，高速通信時において４０％〜１００％とするとしている。
【０１１７】
しかしながら、本発明の赤外線受信機は、ＩｒＤＡに沿ったものに限らない。すなわち、本発明の赤外線受信機は、入力される赤外線信号の振幅値がその周波数によって変化する場合、赤外線信号の周波数に応じたゲイン（相対ゲイン）を有し、コンパレータに出力する電圧信号の振幅値を、通信速度（入力信号の周波数）によらずにほぼ一定とできるようなゲイン調整回路付きの増幅器を備えていればよい。
【０１１８】
例えば、低速通信時に入力される信号の振幅が、高速通信時より大きくなるような規格に対応する場合、赤外線受信機は、低速通信時における増幅器のゲインを、高速通信時でのゲインより小さくするようなゲイン調整回路を備えることが好ましい。
【０１１９】
また、通信速度（周波数）に応じて、入力信号の振幅値がｎ段階に分かれているような規格（ｎは自然数）に対応する場合、赤外線受信機器は、増幅器のゲインを、入力信号の周波数に応じてｎ段階に調整するゲイン調整回路を備えていることが好ましい（この調整は、コンパレータに出力する電圧信号の振幅値を、通信速度（入力信号の周波数）によらずにほぼ一定とするように行われる）。
【０１２０】
そして、本発明の赤外線受信回路を、受信した赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信回路において、入力信号を増幅する増幅器と、入力信号の周波数に応じて、上記増幅器のゲインを複数段階に調整するゲイン調整回路とを備えている構成である、と表現することもできる。
【０１２１】
また、本発明の受信装置を、赤外線通信用の受信装置において、受信信号の周波数に応じたゲインを有するアンプを備えており、このアンプのゲインが、周波数の低い信号に対しては高く、同じく高い信号に対しては低くなる構成である、と表現することもできる。
【０１２２】
また、本発明の赤外線受信回路を、受信した赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信回路において、低周波数の入力信号のみを第１ゲインで増幅する低周波アンプと、高周波数の入力信号のみを第２ゲインで増幅する高周波アンプと、これら両アンプの出力を加算する加算器とを備えている構成である、と表現することもできる。
【０１２３】
また、本発明の赤外線受信方法を、受信された赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信方法において、ラグリードフィルタ回路によって、入力信号を増幅する増幅器のゲインを、低周波数の入力信号に対する第１ゲインと、高周波数の入力信号に対する、第１ゲインより小さい第２ゲインとの２段階に調整する方法である、と表現することもできる。
【０１２４】
また、本発明の赤外線受信方法を、受信された赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信方法において、低周波数の入力信号のみを第１ゲインで増幅する一方、高周波数の入力信号のみを、第１ゲインよりも小さい第２ゲインで増幅し、増幅後の上記両信号を加算して出力する方法である、と表現することもできる。
【０１２５】
また、本実施の形態では、増幅器２２における１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝の値、および、１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝の値が、３０７ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲に設定されていることが好ましいとしている。
しかしながら、これに限らず、これらの値の少なくとも一方が、上記の範囲にあればよい。
【０１２６】
また、本実施の形態では、抵抗Ｒ１・Ｒ２，容量Ｃ１が、（ａ）『０．４０≦Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）≦１．００を満たし』、かつ、（ｂ）『１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝および１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝が３０７ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲となる』ように設定されていることが好ましい。しかしながら、抵抗Ｒ１・Ｒ２，容量Ｃ１は、これら（ａ）（ｂ）のいずれか一方だけを満たすように設定されていてもよい。
【０１２７】
また、１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝および１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝が約３００ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲となるように、抵抗Ｒ１・Ｒ２，容量Ｃ１を設定してもよい。
【０１２８】
また、本実施の形態では、受信チップ５０における低周波アンプ５１が、低周波数の入力信号Ｖｉｎを所定ゲインで増幅する一方、高周波数の入力信号Ｖｉｎを遮断するとしている。また、高周波アンプ５２が、高周波数の入力信号Ｖｉｎを所定ゲイン（低周波アンプ５１のゲインにおける４０％程度の大きさ）で増幅する一方、低周波数の入力信号Ｖｉｎを遮断すると記載している。しかしながら、これに限らず、低周波アンプ５１は、低周波数の入力信号Ｖｉｎのみを所定ゲインで増幅する一方、高周波数の入力信号Ｖｉｎをほとんど出力しない構成であれば、どのような構成であってもかまわない。同様に、高周波アンプ５２は、高周波数の入力信号Ｖｉｎのみを相対ゲイン４０％で増幅する一方、低周波数の入力信号Ｖｉｎをほとんど出力しない構成であれば、どのような構成であってもよい。
【０１２９】
また、従来の赤外線受信装置には、通信速度の高速化に伴い周波数帯域の拡張が必要であり、そのため雑音が増加する、雑音低減のため、高速通信時にアンプのゲインを低減する設定をすると、切り替え端子が必要であり、デバイスの小型化の障害となる（あるいは、切り替え制御のためシステムが複雑化する）、雑音低減のため、高速通信用のアンプと出力を別に設けると、受信回路のコストＵＰ、デバイスの小型化への障害となる、といった問題があるともいえる。
【０１３０】
また、本受信機器では、図１２に示した信号スペクトルの周波数毎の強度に対して、低周波でのゲインを高く設定し、高周波でのゲインを低く設定しているといえる。すなわち、低速（２．４ｋｂｐｓ〜１１５．２ｋｂｐｓ）の感度規格に対して、高速（１１５．２ｋｂｐｓを超える速度）の感度規格は１／２．５となっているため、ゲインを４０％まで低下させることにより、雑音を最小に押さえて、感度規格を満足できるといえる。また、本受信機器では、感度設定の分岐周波数は、およそ３００ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚに設定することが望ましいともいえる。
【０１３１】
また、図３に示したメインアンプ１３は、増幅器２２の前段にハイパスフィルタ２１、増幅器２２の出力段にローパスフィルタ２３を設け、増幅器２２内部で、ゲインを２段階設けたラグリードフィルタを設けた構成であるといえる。
【０１３２】
また、図４に示した増幅器２２は、トランジスタによる差動増幅回路において、トランジスタＴ１・Ｔ２のコレクタに接続された負荷抵抗Ｒ１に対して、抵抗Ｒ２と容量Ｃ１とを直列接続したインピーダンス素子をそれぞれ並列に接続して伝達関数式［３］を実現するものであるともいえる。また、この回路においては、トランジスタのコレクタに接続された抵抗と容量のインピーダンス（Ｚ（ｓ））を計算することにより（上記の式［４］）、ゲインの周波数特性を示されるといえる。
【０１３３】
また、図８に示した増幅器３１では、増幅器２２の抵抗Ｒ１に対して並列に第２の容量Ｃ２が付加されており、高周波での帯域を制限しているといえる。さらに、図９に示したメインアンプ４１では、増幅器４２の出力端子にラグリードフィルタ４３を付加することにより、ゲイン周波数特性を持たせているといえる。この場合、増幅器４２で設定されるゲイン設計と、ラグリードフィルタ４３で設定される周波数特性とを独立に設計でき、また、直流レベルが容量Ｃ３によってＧＮＤレベルと分離されているため、増幅器２２の出力とローパスフィルタ２３の入力との間にそのまま挿入して構成できる利点があるといえる。
【０１３４】
また、図１０に示した受信チップ５０は、図１に示す周波数特性を実現するために、ゲインと周波数帯域を複数種設定したアンプを加算した構成であるり、周波数毎のゲイン設計とゲインに対応した周波数帯域の設定が容易となるともいえる。また、図１１および図１６は、赤外線通信受信システム全体の等価回路ブロック例を示す図であるともいえる。また、本実施形態は、一般的な赤外線通信規格であるＩｒＤＡを例とした実施例であるともいえる。
【０１３５】
また、本発明によれば、一般的に普及している赤外線通信の規格であるＩｒＤＡにおいて、以下の効果を得るともいえる。すなわち、
（Ａ）通信速度の高速化に伴い周波数帯域の拡張が必要であるが、それに伴って雑音が増加することに対して、通信速度毎の受信機のゲインと周波数帯域を最適化できるため、結果としてＳ／Ｎ比を改善できる。
（Ｂ）雑音低減のため、高速通信時にアンプのゲインを低減する設定をすると、切り替え端子が必要であり、デバイスの小型化の障害となる。これに対して、本発明により切り替え端子を必要としなくなるため、端子の増加を防止してデバイスの小型に貢献できる。
（Ｃ）雑音低減のため、高速通信用のアンプと出力を別に設けると、受信回路のコストアップ、デバイスの小型化への障害となる。これに対して、本発明により受信回路を簡単化できて、コストアップの防止とデバイスの小型とに貢献できる。
【０１３６】
また、本発明を、以下の第１〜１１赤外線通信受信回路および第１電子機器として表現することもできる。すなわち、第１赤外線通信受信回路は、通信速度に応じて、受信増幅器のゲインを複数設定するか、もしくは、その自動設定手段を備えている構成である。これにより、通信速度に応じて受信機の最適化ができる。
【０１３７】
第２赤外線通信受信回路は、第１赤外線通信受信回路において、低周波でゲインを高く設定し、高周波でのゲインを低く設定した構成である。これにより、高周波での雑音を低減でき、Ｓ／Ｎ比を改善できる。
【０１３８】
また、第３赤外線通信受信回路は、第１あるいは第２赤外線通信受信回路において、高周波でのゲインを低周波でのゲインに対して、４０％以上、１００％未満に設定した構成である。これにより、赤外線通信として一般的に普及しているＩｒＤＡ規格における通信速度に応じた受信機の性能を最適化できる。
【０１３９】
また、第４赤外線通信受信回路は、第１〜第３赤外線通信受信回路のいずれかにおいて、ゲイン設定の分岐周波数を３００ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲に設定した構成である。これにより、ＩｒＤＡの低速通信と高速通信のゲインの最適化ができる。
【０１４０】
また、第５赤外線通信受信回路は、第１〜４赤外線通信受信回路のいずれかにおいて、１つのアンプでゲイン周波数特性を複数設定した構成である。これにより、受信機を複雑にせずに特性の最適化ができる。
【０１４１】
また、第６赤外線通信受信回路は、第５赤外線通信受信回路において、トランジスタによる差動増幅回路において、第１、第２のそれぞれのトランジスタのコレクタに接続された第１の負荷抵抗（Ｒ１）に対して、第２の抵抗（Ｒ２）と第１の容量（Ｃ１）を直列接続したインピーダンス素子（Ｚ）をそれぞれ並列に接続して実現した構成である。
【０１４２】
また、第７赤外線通信受信回路は、第６赤外線通信受信回路において、第１の抵抗（Ｒ１）の値に対して、第１の抵抗（Ｒ１）第２の抵抗（Ｒ２）を並列接続したインピーダンス値を４０％以上１００％未満に設定した構成である。
また、第８赤外線通信受信回路は、第６あるいは第７赤外線通信受信回路において、１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝の値、もしくは、１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝の値が、３０７ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚの値に設定された構成である。第６〜８赤外線通信受信回路によって、集積回路内の通常のアンプ回路１段を利用して、容易に、第１〜５赤外線通信受信回路を実現できる。
【０１４３】
また、第９赤外線通信受信回路は、第５〜８赤外線通信受信回路のいずれかにおいて、トランジスタによる差動増幅回路において、第１、第２のそれぞれのトランジスタのコレクタに接続された第１の負荷抵抗（Ｒ１）に対して、並列に第２の容量が付加された構成である。これにより、アンプ１段で容易に高周波数のイズ低減が可能となる。
【０１４４】
また、第１０赤外線通信受信回路は、第１〜４赤外線通信受信回路のいずれかにおいて、アンプの出力端子にＲＣフィルタ回路を付加することにより、ゲイン周波数特性を持たせた構成である。これにより、低周波数のゲイン設計と周波数特性を独立にて設計できるため、設計が容易となる。
【０１４５】
また、第１１赤外線通信受信回路は、第１〜４赤外線通信受信回路のいずれかにおいて、ゲインと周波数帯域を複数種設定したアンプを加算することにより実現した構成である。これにより、周波数毎のゲイン設計がさらに容易となる。
【０１４６】
また、第１電子機器は、第１〜第１１赤外線通信受信回路のいずれかを含む電子機器である。これにより、周波数毎のゲイン設計とゲインに対応した周波数帯域の設定が容易となる。
【０１４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明にかかる第１の赤外線受信回路（第１受信回路）は、受信された赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信回路において、入力信号を増幅する増幅器を備えており、さらに、この増幅器のゲインを、低周波数の入力信号に対する第１ゲインと、高周波数の入力信号に対する、第１ゲインより小さい第２ゲインとの２段階に調整するラグリードフィルタ回路を備えている構成である。
【０１４８】
この第１受信回路は、増幅器のゲインを調整するための、ラグリードフィルタ回路を備えている。そして、このラグリードフィルタ回路は、増幅器のゲインを、低周波信号に応じた第１ゲインと、高周波信号に応じた第２ゲイン（第１ゲインより小）との、２段階に調整するようになっている。
【０１４９】
これにより、第１受信回路では、入力信号の振幅値が周波数に応じて２段階に変化しても、ラグリードフィルタ回路によって増幅器のゲインを２段階に調整できるので、増幅器から出力される信号の振幅値を、信号の周波数によらずに同程度に制御できる。
【０１５０】
また、ラグリードフィルタ回路を用いているので、増幅器のゲインを切り替えるために、切り替え信号の入力端子やスイッチを備えることも、また、増幅器に備えるべき電源を増加させることも、さらに、切り替えのための制御システムも不要となる。
これにより、第１受信回路は、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信回路となっている。
【０１５１】
また、第１受信回路では、増幅器を、ラグリードフィルタ回路を含むように形成するようにしてもよい。これにより、第１受信回路の小型化・低価格化を促進できる。
【０１５２】
また、この場合、増幅器を、以下に示すような差動増幅回路から構成できる。すなわち、この差動増幅回路は、第１および第２電源ラインの間に、互いに並列に接続されている１対の増幅回路と、定電流電源とを配置している。
そして、両増幅回路は、トランジスタ，第１および第２抵抗ならびに容量を備えており、第１電源ラインとトランジスタのコレクタとの間に第１抵抗が配され、この第１抵抗と並列に、直列接続された第２抵抗と容量とが設けられている。
さらに、両増幅回路におけるトランジスタのエミッタと第２電源ラインとの間には、上記の定電流電源が接続されている。そして、両増幅回路におけるトランジスタのベースに入力端子，コレクタに出力端子がそれぞれ設けられている構成である。
このような構成とすることにより、ラグリードフィルタ回路を含む増幅器を容易に形成できる。
【０１５３】
また、上記のような構成の増幅器では、第１および第２抵抗の抵抗値Ｒ１・Ｒ２，容量の容量値Ｃ１が、
０．４０≦Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）≦１．００
を満たすような値に設定されていることが好ましい。
なお、このＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）は、上記の増幅器における、低周波信号に対するゲインと高周波信号に対するゲインとの比である。
【０１５４】
すなわち、一般的な通信規格であるＩｒＤＡでは、低周波信号の振幅値と、高周波信号の振幅値とが、０．４：１．０となるように規定されている。従って、これらに関する増幅器のゲインの比は、基本的には、１．０：０．４であることが好ましい。
【０１５５】
しかしながら、高速通信時では、赤外線信号のなまりや、受信回路におけるフォトデテクタの応答速度の低下等の条件によって、高周波信号の振幅値がなまる（小さくなる）ことがある。
従って、このような場合には、高速通信時における増幅器のゲインを、低速通信時の４０％より大きな値に調整することが好ましい。
【０１５６】
すなわち、上記の増幅器では、Ｒ１，Ｒ２，Ｃ１の値を上記のような条件に応じて適切に選択することで、低周波信号と高周波信号との増幅後の振幅値をほぼ同様とするようなＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）の値を実現することが好ましい。
【０１５７】
また、上記の増幅器では、入力信号の周波数に応じてゲインを変化させるようにしているが、その変化点となる周波数（分岐周波数）は、Ｒ１，Ｒ２，Ｃ１の値に応じて変化する。
すなわち、入力信号の周波数が１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝までの範囲にある場合には、増幅器のゲインは、比較的高い第１ゲインとなる。一方、入力信号の周波数が１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝より高い範囲にある場合には、増幅器のゲインは、比較的低い第２ゲインとなる。
【０１５８】
また、第１受信回路では、増幅器の分岐周波数は、通信規格において規定される閾値（高周波と低周波とを分ける値）に設定されていることが好ましい。そして、ＩｒＤＡでは、この閾値は、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲となる。すなわち、３０７ｋＨｚ以下の赤外線信号（入力信号）の振幅値が、１．１５ＭＨｚ以上の赤外線信号（入力信号）の振幅値よりも大きくなっている。また、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲内の周波数を有する赤外線信号はない。
【０１５９】
従って、上記の増幅器では、１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝の値、または、１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝の値が、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲に設定されていることが好ましいといえる。
そして、１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝および１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝の双方の値が、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲に設定されていることがさらに好ましいといえる。
【０１６０】
また、上記の増幅器では、両増幅回路が、第１抵抗と並列に接続された第２容量を有していることが好ましい。
【０１６１】
この構成では、第１抵抗と並列に第２容量を接続しているため、増幅器は、入力信号におけるノイズの原因となる高周波成分を除去する、ローパスフィルタとしての機能を有することとなる。従って、別途にローパスフィルタを備える必要がなく、受信機器全体の製造コストを抑制できる。
【０１６２】
また、第１受信回路では、増幅器とラグリードフィルタ回路とが、別体に形成されていてもよい。この構成は、例えば、周波数特性を持たない増幅器の出力端子にラグリードフィルタ回路を付加することで実現できる。
【０１６３】
これにより、増幅器で設定されるゲインと、ラグリードフィルタ回路で設定される周波数特性とを、それぞれ独立に設計できる。このため、回路設計の自由度を向上させられる。
【０１６４】
また、本発明にかかる第２の赤外線受信回路（第２受信回路）は、受信された赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信回路において、低周波数の入力信号のみを第１ゲインで増幅する低周波アンプと、高周波数の入力信号のみを、第１ゲインよりも小さい第２ゲインで増幅する高周波アンプと、これら両アンプの出力を加算する加算器とを備えている構成である。
【０１６５】
この第２受信回路では、一般的な通信規格に沿って、高速通信時における増幅器のゲインを低速通信時に比して小さくするために、低周波アンプと、高周波アンプと、これら両アンプの出力を加算する加算器とを備えている。
【０１６６】
ここで、低周波アンプは、低周波信号を第１ゲインで増幅する一方、高周波信号を遮断する機能を有している。また、高周波アンプは、高周波数の入力信号を第２ゲイン（第１ゲインより小さい）で増幅する一方、低周波信号を遮断するようになっている。
【０１６７】
従って、第２受信回路では、低速通信に応じた低周波信号を処理する場合、この信号を第１ゲインで増幅した信号が低周波アンプから出力される一方、高周波アンプからの出力はない。従って、加算器からは、第１ゲインで増幅された低周波アンプからの出力信号が、そのまま出力される。
【０１６８】
一方、高速通信に応じた高周波信号を処理する場合、この信号を第２ゲインで増幅した信号が高周波アンプから出力される一方、低周波アンプからの出力はない。従って、加算器からは、第２ゲインで増幅された高周波アンプからの出力信号だけが出力される。
【０１６９】
これにより、第２受信回路では、入力信号の振幅値が周波数に応じて２段階に変化しても、その周波数に応じた適切なゲインで増幅した信号だけを出力できるようになっている。
【０１７０】
また、第２受信回路では、加算器を用いて２種類のアンプからの出力を足し合わせて出力するため、アンプの切り替えを行う必要がない。従って、切り替えのためのスイッチや切り替え信号の入力端子を備えることも、また、切り替えのための制御システムも不要となる。
これにより、第２受信回路は、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信回路となっている。
【０１７１】
また、第１受信回路および第２受信回路では、第２ゲインが、第１ゲインの４０％以上かつ１００％未満に設定されていることが好ましい。
これは、上記したように、ＩｒＤＡでは、低周波信号の振幅値と高周波信号の振幅値とが０．４：１．０となっている一方、高速通信時では、赤外線信号のなまりや受信回路におけるフォトデテクタの応答速度の低下等の条件によって、高周波信号の振幅値がなまることがあるからである。
すなわち、第１受信回路および第２受信回路では、上記のような条件に応じて、高速通信時における増幅器のゲイン（第２ゲイン）を、低速通信時のゲイン（第１ゲイン）の４０％以上かつ１００％未満の範囲で調整することで、低周波信号と高周波信号との増幅後の振幅値をほぼ同様とすることが好ましいといえる。なお、この際、第１ゲインにあわせて第２ゲインを調整するようにしてもよい。
【０１７２】
また、第１受信回路および第２受信回路の増幅器では、入力信号の周波数に応じてゲインを変化させるようにしているが、その区分点（高周波と低周波とを分ける点）となる周波数（分岐周波数）は、通信規格において規定される閾値に設定されていることが好ましい。そして、ＩｒＤＡでは、上記したように、この閾値は、３０７ｋＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲となる。
従って、第１受信回路および第２受信回路では、低周波数の入力信号と高周波数の入力信号とを、３０７ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲内のいずれかの周波数で区分するように設定されていることが好ましいといえる。
【０１７３】
また、本発明の赤外線受信機器（本受信機器）は、上記した第１受信回路あるいは第２樹脂回路を含むものである。本受信機器は、第１・第２受信回路を有しているので、低周波信号および高周波信号の双方を処理できるとともに、小型化が容易で複雑な制御システムを必要としない、製造・維持コストの安価な赤外線受信機器となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる赤外線受信機器（本受信機器）における、受信チップ内のメインアンプに備えられた増幅器のゲインにおける、周波数特性の例を示すグラフである。
【図２】本受信機器における受信チップの構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示した受信チップに備えられた、メインアンプの構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示したメインアンプに備えられた、増幅器の構成を示す回路図である。
【図５】ラグリードフィルタの一般的な構成を示す回路図である。
【図６】ラグリードフィルタの伝達関数に関する複素平面を示す説明図である。
【図７】図７（ａ）は、電圧信号（光電流）の理想的な波形を示す説明図であり、図７（ｂ）は、同じく歪んだ波形を示す説明図である。
【図８】図３に示したメインアンプに備えることの可能な、他の増幅器の構成を示す回路図である。
【図９】図２に示した受信チップに備えることの可能な、他のメインアンプの構成を示すブロック図である。
【図１０】本受信機器に備えることの可能な、他の受信チップの構成を示すブロック図である。
【図１１】従来の赤外線通信における受信装置のブロック図（システムブロック図）である。
【図１２】ＩｒＤＡで規定された、様々な通信速度に関する送信信号のスペクトルを示すグラフである。
【図１３】従来のアンプにおける周波数特性（入力信号の周波数帯域と相対ゲインとの関係）を示すグラフである。
【図１４】高速・低速のそれぞれの通信速度に応じて最適化された場合における、アンプの周波数特性を示すグラフである。
【図１５】図１１に示した装置におけるアンプの構成を示す回路図である。
【図１６】従来の受信装置における他の例を示すブロック図である。
【図１７】図１６に示した装置におけるアンプの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１０ 受信チップ（赤外線受信機器，赤外線受信回路）
１１ フォトダイオード（ＰＤ）
１２ ＰＤアンプ
１３ メインアンプ（赤外線受信回路）
１４ コンパレータ
２１ ハイパスフィルタ
２２ 増幅器
２３ ローパスフィルタ
３１ 増幅器
４１ メインアンプ（赤外線受信回路）
４２ 増幅器
４３ ラグリードフィルタ
５０ 受信チップ（赤外線受信機器，赤外線受信回路）
５１ 低周波アンプ
５２ 高周波アンプ
５３ 加算器
Ｃ１ 容量
Ｃ２ 容量（第２容量）
Ｃａ 容量
Ｌ１・Ｌ２ 電源ライン
ＰＳ１ 定電流電源
Ｒ１ 抵抗（第１抵抗）
Ｒ２ 抵抗（第２抵抗）
Ｒａ・Ｒｂ 抵抗
Ｔ１・Ｔ２ トランジスタ
ＺＫ１ 増幅回路
ＺＫ２ 増幅回路
ｆ 伝達関数
ｓ ラプラス演算子
Claims (11)
- 受信された赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信回路において、
入力信号を増幅する増幅器を備えており、
さらに、この増幅器のゲインを、
低周波数の入力信号に対する第１ゲインと、
高周波数の入力信号に対する、第１ゲインより小さい第２ゲインとの２段階に調整するラグリードフィルタ回路を備えていることを特徴とする赤外線受信回路。 - 上記増幅器が、ラグリードフィルタ回路を含むように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線受信回路。
- 上記増幅器は、第１および第２電源ラインの間に、互いに並列に接続されている１対の増幅回路と、定電流電源とを配置した差動増幅回路であり、
上記両増幅回路は、トランジスタ，第１および第２抵抗ならびに容量を備え、第１電源ラインとトランジスタのコレクタとの間に第１抵抗が配されており、この第１抵抗と並列に、直列接続された第２抵抗と容量とが設けられており、
さらに、両増幅回路におけるトランジスタのエミッタと第２電源ラインとの間に、上記定電流電源が接続されている構造を有しており、
両増幅回路におけるトランジスタのベースに入力端子，コレクタに出力端子がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項２に記載の赤外線受信回路。 - 上記第１および第２抵抗の抵抗値Ｒ１・Ｒ２，容量の容量値Ｃ１が、
０．４０≦Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）≦１．００
を満たすような値に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の赤外線受信回路。 - 上記第１および第２抵抗の抵抗値Ｒ１・Ｒ２，容量の容量値Ｃ１の値が、
１／｛２×π×（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１｝または１／｛２×π×Ｒ２×Ｃ１｝が３０７ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲となるように、設定されていることを特徴とする請求項４に記載の赤外線受信回路。 - 上記両増幅回路が、第１抵抗と並列に接続された第２容量を有していることを特徴とする請求項３に記載の赤外線受信回路。
- 上記増幅器とラグリードフィルタ回路とが、別体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線受信回路。
- 受信された赤外線信号に応じた入力信号を増幅して出力する赤外線受信回路において、
低周波数の入力信号のみを第１ゲインで増幅する低周波アンプと、
高周波数の入力信号のみを、第１ゲインよりも小さい第２ゲインで増幅する高周波アンプと、
これら両アンプの出力を加算する加算器とを備えていることを特徴とする赤外線受信回路。 - 上記第２ゲインが、第１ゲインの４０％以上かつ１００％未満に設定されていることを特徴とする請求項１あるいは８に記載の赤外線受信回路。
- 上記低周波数の入力信号と高周波数の入力信号とを、３０７ＫＨｚ〜１．１５ＭＨｚの範囲内のいずれかの周波数で区分することを特徴とする請求項１あるいは８に記載の赤外線受信回路。
- 請求項１〜１０のいずれかに記載の赤外線受信回路を含むことを特徴とする赤外線受信機器。
Priority Applications (1)
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