JP2006115343A - 波形形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、制御信号の時間幅よりも短く、制御信号の振幅よりも大きいノイズ信号による誤パルスを出力しないようにすることを目的とする。
【解決手段】 本発明は、直列に接続されており、第1積分回路152に所定期間よりも長く、所定の振幅よりも大きい電圧信号が入力された場合には、該電圧信号を第1基準電圧よりも大きくして第2積分回路153に出力し、第1積分回路152に入力された電圧信号が所定期間よりも短い場合には、該電圧信号を第1基準電圧よりも小さくして第2積分回路153から出力する第1積分回路152及び第2積分回路153と、第2積分回路153から出力された電圧信号に含まれる電圧と前記第1基準電圧とを比較し、その比較結果を出力する第1比較回路154とを備えている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、所定の周波数の搬送波で変調された制御信号を受光するリモコン受信機などに用いられる波形形成装置に関する。
所定の周波数の搬送波で変調された制御信号を受光するリモコン受信機では、蛍光灯等によるノイズ信号に対する誤動作を低減するようにするための復調回路が用いられている(例えば、特許文献1参照)。この制御信号は家電製品等をリモコン制御するための信号である。図5は、従来から用いられているリモコン受信機1を示す図である。このような構成において復調回路50では、蛍光灯等によるノイズ信号に対する誤動作を低減するための動作も行えるようになっている。図5に示すように、復調回路50は、検波回路51と、トランジスタTrAと、第1積分回路52と、トランジスタTrBと、第2積分回路53と、比較回路54とを備えている。
図5、図6及び図7を参照しながら復調回路50の動作を詳述する。初期の状態では、積分コンデンサC1が完全に放電されており、積分コンデンサC1の電圧であるVcintA=0.1V(定電流源i2の飽和電圧)の関係が成立している。また、積分コンデンサC2の電圧であるVcintB≒0.8V(VcintA+TrBのVbe)の関係が成立している。この状態では、比較回路54は出力端子55にLレベルの信号を出力し、これをもとに図6及び図7のVoが出力される。
次に、電圧信号が検波回路51に入力されると、第1積分回路52は、検波回路51の出力電流と定電流源i2との差の電流で積分コンデンサC1を充電する。検波回路51の出力電流は定電流源i2に比べて大きくなるように設定されているため、積分コンデンサC1の充電スピード(時定数)は積分コンデンサC2の充電スピードよりも早く、図6に示すようにVcintAは急激に立ち上がる。このVcintAが急激に立ち上がると、トランジスタTrBはベース−エミッタ間が逆バイアスとなりオフ状態となる。
トランジスタTrBがオフ状態になると、定電流源i1の電流が積分コンデンサC2に流れ、積分コンデンサC2が充電を開始する。この定電流源i1が定電流源i2よりも小さな電流を流すため、積分コンデンサC2の充電スピードは積分コンデンサC1の充電スピードよりも遅く、VcintBはゆっくりと立ち上がる。VcintB>Vref Hの関係が成立すると、比較回路54はLからHに信号を反転する。
このようにVcintBの立ち上がり及び立下りが直線的であるとともに、比較回路54がヒステリシス特性を有しているため、比較回路54から誤パルスが出力される可能性が低くなり、安定な復調動作が行われる。これにより復調回路50がノイズ環境下で使用されても、安定的な復調動作が行われる。
図7は、上記制御信号がノイズ信号と共にリモコン受信機1に入力された際のVcintA及びVcintBの波形を示す図である。図7に示すように、VcintAの波形が不安定になっても、それによるVcintBの変化がVref LとVref Hとの間の範囲内であるため(VcintBが再度Vref Lを下回らないため)、ノイズ環境下でも安定的な復調動作が行われる。
特開2002−281571号公報
しかしながら、上述の制御信号の時間幅よりも短く、制御信号の振幅よりも大きい信号(以下ではノイズ信号と称する)がリモコン受信機1に入力された場合には、上記復調回路50は、VcintBの変化幅をVref LとVref Hとの間の範囲内にすることができず、当該ノイズ信号による誤パルスを出力することがあった。具体的には以下の通りである。
図8は、制御信号の時間幅よりも短く、制御信号の振幅よりも大きいノイズ信号がリモコン受信機1に入力された際のVcintA及びVcintBの波形を示す図である。図8に示すように、制御信号の時間幅よりも短く、制御信号の振幅よりも大きいノイズ信号がリモコン受信機1に入力されると、VcintAが大きく上昇し、その上昇に伴なってVcintBがVref Hを超えることがあるため、上記復調回路50は、VcintAを滑らかな直線にしても、ノイズ信号による誤パルスを出力することがあった。
そこで、本発明は上述の問題を解決すべくなされたものであり、制御信号の時間幅よりも短く、制御信号の振幅よりも大きいノイズ信号による誤パルスを出力しないようにすることができる波形形成装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するために、互いに直列に接続されており、初段の積分回路に所定期間よりも長く、所定の振幅よりも大きい電圧信号が入力された場合には、該電圧信号を第1基準電圧よりも大きくして後段の積分回路に出力し、初段の積分回路に入力された電圧信号が所定期間よりも短い場合には、該電圧信号を第1基準電圧よりも小さくして後段の積分回路から出力する複数の積分回路と、後段の積分回路から出力された電圧信号に含まれる電圧と前記第1基準電圧とを比較し、その比較結果を出力する第1比較回路とを備えることを特徴とする。
このような本発明によれば、複数の積分回路が初段の積分回路に入力された電圧信号に含まれるノイズの電圧を第1基準電圧よりも小さくすることにより、波形形成装置は、当該ノイズの電圧よる誤パルスを第1比較回路から出力させないようにすることができるとともに、当該ノイズの電圧以外による適正なパルスを第1比較回路から出力させることができる。
上記発明においては、初段の積分回路は、該積分回路に入力された電圧信号の電圧と第2基準電圧とを比較し、該入力された電圧信号の電圧が該第2基準電圧を超えている場合には所定電流を出力する第2比較回路を備え、後段の積分回路は、該積分回路に入力された電圧信号の電圧と第3基準電圧とを比較し、該入力された電圧信号の電圧が該第3基準電圧を超えている場合には所定電流を出力する第3比較回路を備えてもよい。この場合には、ノイズの電圧が第2基準電圧又は第3基準電圧を超えなければ、第2比較回路又は第3比較回路から所定電流が出力されないため、第2基準電圧又は第3基準電圧よりも小さいノイズの電圧がカットされることとなり、波形形成装置は、当該ノイズの電圧よる誤パルスの出力を第1比較回路から出力させないようにすることができる。
上記発明においては、第1積分回路は第2比較回路から出力された所定電流を充電する積分コンデンサを備え、第2積分回路は第3比較回路から出力された所定電流を充電する積分コンデンサを備えてもよい。この場合には、ノイズの電圧が第2基準電圧又は第3基準電圧を超えている時間のみ、該当する積分コンデンサが充電を行うことにより、第2比較回路又は第3比較回路が設けられていない場合よりも積分コンデンサにおける充電時間が短くなり、それに伴ない積分コンデンサに充電される電圧が小さくなる。このため、第2比較回路及び積分コンデンサを備える第1積分回路と、第3比較回路及び積分コンデンサを備える第2積分回路とが設けられることにより、第1積分回路に入力されたノイズの電圧が順次小さくなり、最終的には第1基準電圧よりも小さくなるため、波形形成装置は、当該ノイズの電圧よる誤パルスを第1比較回路から出力させないようにすることができる。
上記発明においては、所定の周波数の搬送波で変調された制御信号を受光する受光素子と、受光素子により受光された制御信号を電圧信号に変換する電圧変換回路と、電圧変換回路により変換された電圧信号から特定の周波数帯域成分の電圧信号を選択し、選択された電圧信号を出力する周波数選択回路とが備えられており、複数の積分回路は、周波数選択回路から出力された電圧信号に含まれる所定期間以内の電圧を第1基準電圧よりも小さくして後段の積分回路から出力しないようにしてもよい。
この場合には、複数の積分回路が周波数選択回路の後段に設けられることにより、波形形成装置は、周波数選択回路から出力された電圧信号に含まれるノイズの電圧を第1基準電圧よりも低くすることができ、受光素子,電圧変換回路,増幅回路及び周波数選択回路を備えるリモコン受信機においてもノイズの電圧による誤パルスを出力させないようにすることができる。
上記発明においては、上記波形形成装置はモジュールに一体的に形成されてもよい。このモジュールはリモコン受信機又は送受信機に用いられてもよい。
本発明によれば、制御信号の時間幅よりも短く、制御信号の振幅よりも大きいノイズ信号が単発的に入力されたとしても誤パルスを出力しないようにすることができる。
以下において、本実施形態における波形形成回路(波形形成装置)の構成について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態におけるリモコン受信機100を示す概略構成図である。図1に示すように、リモコン受信機100は、受光素子110と、電流・電圧変換回路120と、増幅回路130と、周波数選択回路140と、波形形成回路150と、トランジスタTr,抵抗Rとを備えている。
受光素子110は、所定の周波数の搬送波で変調された信号を受光するものである。電流・電圧変換回路120は、受光素子110により受光された信号を電圧信号に変換するものである。増幅回路130は、電流・電圧変換回路120により変換された電圧信号を増幅するものである。周波数選択回路140は、増幅回路130により増幅された電圧信号から特定の周波数帯域成分の電圧信号を選択し、選択された電圧信号を出力するものである。波形形成回路150は、周波数選択回路140により選択された電圧信号に対応するパルス信号を出力するものである。トランジスタTr,抵抗Rは、波形形成回路150から出力されたパルス信号を反転させ、反転されたパルス信号を出力端子160に出力するものである。出力端子160から出力された信号は図示しない電気機器のマイコン等の制御装置に送信され、当該制御装置は受信した信号に応じた動作を行うようになっている。
図2は、上述した波形形成回路150を示す図である。図2に示すように、波形形成回路150は、信号検出回路151と、信号検出回路151及び第1比較回路154の間で直列に接続された複数の積分回路と、第1比較回路154とを備えている。信号検出回路151は、周波数選択回路140により選択された信号から搬送波を除去するものである。第1比較回路154は、後段の積分回路(ここでは第2積分回路153)から出力された電圧信号に含まれる電圧と第1基準電圧(以下では単にVrefとする)とを比較する第1比較回路154とを備えている。なお、信号検出回路151は、周波数選択回路140の一部として構成されてもよい。
複数の積分回路は、初段の積分回路に所定期間よりも長く、所定の振幅よりも大きい電圧信号が入力された場合には、該電圧信号を第1比較回路154のVrefよりも大きくして後段の積分回路に出力し、初段の積分回路に入力された電圧信号が所定期間よりも短い場合には、該電圧信号を第1比較回路154のVrefよりも小さくして後段の積分回路から出力するものであり、本実施形態では、第1積分回路152と第2積分回路153との2つが用いられている。なお、積分回路は当然に3つ以上用いられてもよい。
第1積分回路152は、第2比較回路152aと、積分コンデンサ152bとを備えている。第2比較回路152aは、第1積分回路152に入力された電圧信号の電圧と第2基準電圧(以下では単にVA1とする)とを比較し、入力された電圧信号の電圧がVA1を超えている場合には所定電流を出力するものである。積分コンデンサ152bは、第2比較回路152aから出力される所定電流により充電するものである。
第2積分回路153は、第3比較回路153aと、積分コンデンサ153bとを備えている。第3比較回路153aは、第1積分回路152から入力された電圧信号の電圧と第3基準電圧(以下では単にVB1とする)とを比較し、入力された電圧信号の電圧がVB1を超えている場合には所定電流を出力するものである。積分コンデンサ153bは、第3比較回路153aにより出力される所定電流により充電するものである。
従って、積分回路に入力される電圧信号の電圧が所定レベルに達していない時には、第3比較回路153aからの出力はなくなる。
次に、リモコン受信機100における動作について図3及び図4を参照しながら説明する。以下では、リモコン受信機100がノイズ信号を受光した場合と、リモコン受信機100が制御信号を受光した場合との2つに分けてリモコン受信機100の動作を説明する。なお、図3及び図4に示すVBPFは周波数選択回路140から出力された電圧を示す。VSは信号検出回路151から出力された電圧を示す。VA1は第1積分回路152の第2基準電圧を示す。VA2は積分コンデンサ152bの電圧を示す。VB1は第2積分回路153の第3基準電圧を示す。VB2は積分コンデンサ153bの電圧を示す。Vrefは第1比較回路154の第1基準電圧を示す。Voは出力端子160から出力された電圧を示す。
(1)リモコン受信機100がノイズ信号を受光した場合
図3は、リモコン受信機100がノイズ信号を受光した場合の各部に発生する電圧の波形を示す図である。図3(a)に示すように、ノイズ信号が受光素子110により受光されると、図3(b)にVBPFで示すような波形信号が周波数選択回路140により出力される。このVBPFの搬送波が信号検出回路151により除去されると、図3(c)にVSで示すような波形信号が信号検出回路151により出力される。
そして、図3(c)に示すように、VSが第1積分回路152のVA1を超えると、そのVSがVA1を超えている時間(以下ではΔTc1とする)分だけ、積分コンデンサ152bが充電を行うため、図3(d)に示すように、その積分コンデンサ152bの電圧であるVA2が上昇する。一方、ΔTc1が経過すると、積分コンデンサ152bは放電を行うため、VA2は下降する。ここで、図3(c)に示すように、VsがVA1を超えている時間であるΔTc1だけ積分コンデンサ152bを定電流により充電するが、当該ΔTc1がVsの信号成分が出力されている時間ΔTc10よりも短いため、第1積分回路152の出力側の電圧であるVA2の最大振幅幅は、第1積分回路152の入力側の電圧であるVsの最大振幅幅よりも小さくなる。これにより、第1積分回路152は、信号検出回路151から入力されたノイズ信号を小さくすることができる。
その後、図3(d)に示すように、VA2が第2積分回路152のVB1を超えると、そのVA2がVB1を超えている時間分だけ、積分コンデンサ153bの充電を行うため、図3(e)に示すようにVB2は上昇する。一方、VA2がVB1を超えている時間が経過すると、積分コンデンサ153bは定電流により放電されるため、図3(e)に示すようにVB2は下降する。ここで、図3(d)及び(e)に示すように、VA2がVB1を超えている時間分だけ積分コンデンサ153bの充電を行うが、VA2がVB1を超えている時間分が、VA2の信号成分が出力されている時間ΔTc20よりも短いため、第2積分回路153の出力側の電圧であるVB2の最大振幅幅は、第2積分回路153の入力側の電圧であるVA2の最大振幅幅よりも小さくなる。これにより、第2積分回路153は、第1積分回路152から入力されたノイズ信号をさらに小さくすることができる。
さらに、図3(e)に示すように、VB2が第1比較回路154のVref Hを超えないため、出力端子160の電圧であるVoはHを保ったままとなる。
ここで、図3(d)に示すΔTd1は、VSが第1積分回路152に入力されてから、VA2がVB1に達するまでの時間であり、図3(d)に示すV1は、ΔTd1が経過する時点におけるVA2の電圧であり、図3(d)に示すΔTd2は、VA2がVB1を超えている時間であり、図3(e)に示すV2は、ΔTd2が経過した時点におけるVB2の電圧であり、図3(d)及び図3(e)に示すK1及びK2は、それぞれVA2の傾き、VB2の傾きである。ΔTd1とV1とK1との関係式、ΔTd2とV2とK2との関係式は下記に示す通りである。
ΔTd1=V1/K1 …式1
ΔTd2=V2/K2 …式2
また、ΔTc1と上記式1及び上記式2との関係式は下記に示す通りである。
ΔTc1<ΔTd1+ΔTd2=V1/K1+V2/K2 …式3
上記式3が満たされる場合には、ノイズ信号による誤パルスが出力端子160から出力されないこととなる。図3に示すように、ΔTc1はΔTd1+ΔTd2よりも小さいため、ノイズ信号による誤パルスは出力端子160から出力されない。
以上より、ノイズの電圧であるVS(又はVA2)がVA1(又はVB1)を超えている時間のみ、積分コンデンサ152b(又は積分コンデンサ153b)が充電を行うことにより、第2比較回路152a(又は第3比較回路153a)が設けられていない場合よりも積分コンデンサにおける充電時間が短くなり、それに伴ない積分コンデンサ152b(又は積分コンデンサ153b)に充電される電圧が小さくなる。このため、第1積分回路152及び第2積分回路153が直列に接続されることにより、初段の第1積分回路152に入力されたノイズの電圧が順次小さくなり、最終的にはVref Hよりも小さくなるため、波形形成装置1は、ノイズの電圧よる誤パルスを第1比較回路154から出力させないようにすることができる。
また、ノイズの電圧であるVS(又はVA2)がVA1(又はVB1)を超えなければ、第2比較回路152a(又は第3比較回路153a)から所定電流が出力されないため、VA1(又はVB1)よりも小さいノイズの電圧がカットされることとなり、波形形成装置100は、当該ノイズの電圧よる誤パルスを第1比較回路154から出力させないようにすることができる。これにより、第1積分回路152は、信号検出回路151から入力されたノイズ信号を小さくすることができる。
(2)リモコン受信機100が制御信号を受光した場合
図4は、リモコン受信機100が制御信号を受光した場合の各部に発生する電圧の波形を示す図である。図4(a)に示すように、制御信号が受光素子110により受光されると、図4(b)に示すように、信号及びキャリア成分を含む電圧信号VBPFが周波数選択回路140により出力される。このVBPFのキャリア成分を信号検出回路151により除去すると、図4(c)に示すように、VSが信号検出回路151により出力される。但し、図4(c)に示すように、VSには多少キャリア成分が残っている。
そして、図4(c)に示すように、VSが第1積分回路152のVA1を超えると、そのVSがVA1を超えている時間(以下ではΔTc1'とする)分だけ、積分コンデンサ152bが充電を行うため、図4(d)に示すように、その積分コンデンサ152bの電圧であるVA2が上昇する。そして、ΔTc1'が十分に長く、積分コンデンサ152bにおける充電が長く行われるため、VA2が積分コンデンサ152bの飽和電圧に達する。ΔTc1'が経過すると、積分コンデンサ152bは放電を行うため、VA2は下降する。
その後、図4(d)に示すように、VA2が第2積分回路153のVB1を超えると、そのVA2がVB1を超えている時間分だけ、積分コンデンサ153bが充電を行うため、図4(e)に示すようにVB2は上昇する。そして、VA2がVB1を超えている時間が十分に長く、積分コンデンサ153bにおける充電が長く行われるため、VB2が積分コンデンサ153bの飽和電圧に達する。VA2がVB1を超えている時間が経過すると、積分コンデンサ153bは放電を行うため、図4(e)に示すようにVB2は下降する。
また、図4(e)に示すようにVB2が上昇してVref Hを超えると、出力端子160の電圧であるVoはLに切替るとともに、VrefはLに設定される。そして、積分コンデンサ153bが放電することにより、VB2が下降してVref Lを下回ると、出力端子160の電圧であるVoはHに切替るとともに、VrefはHに設定される。
ここで、図4(c)乃至図4(e)に示すように、ΔTc1'は、ΔTd1'+ΔTd2'よりも大きく、上述した式(3)を満たさないため、制御信号によるパルス信号が出力端子160から出力されることとなる。このように、第1比較回路154はヒステリシス特性を有している。従って、VB2がVrefを少しだけ超えた場合にL、Hが繰り返されることがなくなり、一定の出力信号幅を確保することができる。
以上より第1積分回路152及び第2積分回路153は、制御信号によるパルス信号のみを出力端子160から出力させることができ、ノイズ信号による誤パルス信号を出力端子160から出力させないようにすることができる。
なお、本実施形態における波形形成回路150は、所定の周波数の搬送波で変調された制御信号を受光するリモコン受信機100に適用されているが、これに限定されずにその他の電気機器(例えば、電源回路)にも当然に適用可能である。また、波形形成回路150は同一基板上に一体的に形成された状態のモジュールに適用されてもよいし、このモジュールはリモコン受信機100又は光以外の送受信機に適用されてもよい。また、制御信号は、リモコン受信機100自体を制御するための信号に限定されずに電気機器を制御する信号であってもよい。
本実施形態におけるリモコン受信機の内部構成を示す図である。 本実施形態における波形形成回路の内部構成を示す図である。 本実施形態におけるノイズ信号が受光された場合の各部に発生する電圧の波形を示す図である。 本実施形態における制御信号が受光された場合の各部に発生する電圧の波形を示す図である。 従来におけるリモコン受信機の内部構成を示す図である。 従来におけるリモコン受信機における積分回路に発生する電圧の波形を示す図である(その1)。 従来におけるリモコン受信機における積分回路に発生する電圧の波形を示す図である(その2)。 従来におけるリモコン受信機における積分回路に発生する電圧の波形を示す図である(その3)。
符号の説明
10…フォトダイオード、20…電流・電圧変換部、30…増幅回路、40…周波数選択回路、50…復調回路、51…検波回路、52…第1積分回路、53…第2積分回路、54…比較回路、55…出力端子、100…リモコン受信機、110…受光素子、120…電圧変換回路、130…増幅回路、140…周波数選択回路、150…波形形成回路、151…信号検出回路、152…第1積分回路、152a…第2比較回路、152b…積分コンデンサ、153…第2積分回路、153a…第3比較回路、153b…積分コンデンサ、154…第1比較回路

Claims (6)

  1. 直列に接続されており、初段の積分回路に所定期間よりも長く、所定の振幅よりも大きい電圧信号が入力された場合には、該電圧信号を第1基準電圧よりも大きくして後段の積分回路に出力し、前記初段の積分回路に入力された電圧信号が所定期間よりも短い場合には、該電圧信号を第1基準電圧よりも小さくして後段の積分回路から出力する複数の積分回路と、
    前記後段の積分回路から出力された電圧信号に含まれる電圧と前記第1基準電圧とを比較し、その比較結果を出力する第1比較回路と
    を備えることを特徴とする波形形成装置。
  2. 前記初段の積分回路は、該初段の積分回路に入力された電圧信号の電圧と第2基準電圧とを比較し、該入力された電圧信号の電圧が該第2基準電圧を超えている場合には所定電流を出力する第2比較回路を備え、前記後段の積分回路は、該後段の積分回路に入力された電圧信号の電圧と第3基準電圧とを比較し、該入力された電圧信号の電圧が該第3基準電圧を超えている場合には所定電流を出力する第3比較回路を備えることを特徴とする請求項1に記載の波形形成装置。
  3. 前記第1積分回路は、前記第2比較回路から出力された所定電流を充電する積分コンデンサを備え、前記第2積分回路は、前記第3比較回路から出力された所定電流を充電する積分コンデンサを備えることを特徴とする請求項2に記載の波形形成装置。
  4. 所定の周波数の搬送波で変調された制御信号を受光する受光素子と、
    前記受光素子により受光された信号を電圧信号に変換する電圧変換回路と、
    前記電圧信号から特定の周波数帯域成分の電圧信号を選択し、選択された電圧信号を出力する周波数選択回路とが備えられており、
    前記複数の積分回路は、前記周波数選択回路から出力された電圧信号に含まれる所定期間以内の電圧を前記第1基準電圧よりも小さくして前記後段の積分回路から出力しないようにすることを特徴とする請求項1に記載の波形形成装置を備える受信装置。
  5. 請求項4に記載の受信装置が一体的に形成されていることを特徴とするモジュール。
  6. 請求項5に記載のモジュールが用いられていることを特徴とするリモコン受信機又は送受信機。
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