JPH1197979A - バンドパスフィルタ回路および光受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バンドパスフィルタの２つの出力にオフセッ
トが生じると赤外線受信機から正常な出力を得ることが
できず、バンドパスフィルタのオフセットのばらつきに
より、赤外線受信機の感度がばらつきの原因となってい
た。 【解決手段】 入力端子からされた入力された信号を処
理して、複数の出力端子より出力するバンドパスフィル
タにおいて、バンドパスフィルタ本体の後段にＡＣ結合
回路を介して分圧回路が接続されてなることを特徴とす
るものであり、バンドパスフィルタのオフセットを無く
し、赤外線受信機の感度のばらつきを低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバンドパスフィルタ
回路および赤外線受信機や光空間伝送受信機等の光受信
機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光受信機の一例である赤外線受信機は赤
外線を用いたデータ通信に使用されている。図３はその
ような赤外線受信機のブロック図であり、図６は発信機
から送信される赤外線信号を示す説明図である。図３に
示される赤外線受信機は受光回路１００、バンドパフィ
ルタ回路１１０および信号処理回路１７０からなってい
る。

【０００３】受光回路１００において、フォトダイオー
ド１３０のカソードはＧＮＤに接地されており、また、
アノードはプリアンプ１３２に接続されており、また、
プリアンプ１３２と並列に抵抗１３１が接続されてい
る。受光した図示しない発信機からの赤外光の強度に対
応した光電流がプリアンプ１３２からフォトダイオード
１３０に流れる。発信機から送信される赤外線信号は、
図６に示されるように、通常、搬送波周波数で強度変調
され、搬送波の有無でコード化された信号である。プリ
アンプ１３２で電流−電圧変換された光信号はコンデン
サ１３３を介して接続されたリミットアンプ１３４で増
幅され、バンドパスフィルタ回路１１０の入力端子１１
１に入力される。

【０００４】バンドパスフィルタ回路１１０はこの搬送
波周波数を中心周波数に持ち、バンドパスフィルタ回路
１１０によって搬送波成分を取り出す。バンドパスフィ
ルタ回路１１０を通過した信号は、出力端子１２１およ
び１２２に分けられて信号処理回路１７０に出力され
る。出力端子１２１の出力信号Ｖ_bpfは数百ｍｓｅｃの
長い時定数の積分器を持つノイズレベル検出回路１４０
の積分器１４１の反転入力端子に入力される。また、バ
ンドパスフィルタ回路１１０内で分圧された出力であ
る、また、出力端子１２２の出力信号Ｖ_bpfxは、短い時
定数のピークホールドを備えた基準レベル生成回路１５
０に入力される。

【０００５】ノイズレベル検出回路１４０は連続的な外
乱光ノイズレベルを検出し、例えば、インバーター蛍光
灯等の連続的で密度の濃い外乱光ノイズに対しては出力
信号Ｖ_bpfのほぼピークをとらえるようになっている。
積分器１４１の出力は積分器１４２の反転入力端子に接
続されており、また、コンデンサ１４３は積分器１４１
の出力に接続され、一方の端子は接地されている。積分
器１４２の非反転入力端子は基準電圧に接続されてい
る。積分器１４２の出力端子はバッファ１４５とコンデ
ンサ１４４に接続されており、コンデンサ１４４の他方
の端子は接地されている。バッファ１４５は積分器１４
１の非反転入力端子を出力するとともに、ノイズレベル
検出ブロック１４０の出力端子１４６より信号Ｖ_bを基
準レベル生成回路１５０に出力する。

【０００６】出力信号Ｖ_bpfxは基準レベル生成回路１５
０に入力されるが、２つに分岐して、一方は積分器１６
１の反転入力端子に入力され、他方は、コンパレータ１
５１の非反転入力端子に入力される。基準レベル生成回
路１５０は短時間のピークホールドを備えており、最初
の信号で設定された基準まで上がることによって受信コ
ード中の外乱による誤信号削除を行うことができる。コ
ンパレータ１５１の出力端子はダイオード１５２のアノ
ードに接続される。ダイオード１５２のカソードはコン
パレータ１５１の反転入力端子に接続されるとともにバ
ッファ１５３およびコンデンサ１５８に接続されてい
る。コンデンサ１５８の他方の端子は抵抗１５６および
ノイズレベル検出回路ブロック１４０の出力端子１４６
に接続されている。なおバッファ１５３の出力端１５４
における信号波形をＶ_aとする。

【０００７】ダイオード１５２のカソードに接続された
バッファ１５３は抵抗１５５に接続されている。抵抗１
５５は抵抗１５６と接続されるとともに出力端子１５７
に接続され、出力端子１５７から積分器１６１の非反転
出力端子に基準レベルの信号Ｖ_tが入力される。ここ
で、抵抗１５５の抵抗値をＲ_a、抵抗１５６の抵抗値を
Ｒ_bとすると信号Ｖ_tの値は、Ｖ_a＞Ｖ_bの場合は、 Ｖ_t＝Ｒ_b／（Ｒ_a＋Ｒ_b）×（Ｖ_a−Ｖ_b）＋Ｖ_b （式１） Ｖ_a≦Ｖ_bの場合は、 Ｖ_t＝Ｖ_b （式２） と表される。

【０００８】積分器１６１は信号検出コンパレータとし
て作用し、反転入力端子から入力された信号Ｖ_bpfxと非
反転入力端子から入力された基準レベル信号Ｖ_tとによ
りノイズを除去する。積分器１６１の出力Ｖ_s1は積分器
１６３の反転入力端子に入力される。コンデンサ１６２
の一端は積分器１６１の出力端子は接続され、また、他
端は接地されている。積分器１６３の反転入力端子には
基準電圧Ｖ_s1refが入力される。積分器１６３の出力信
号Ｖ_s2はヒステリシスコンパレータ１６５に入力され
る。コンデンサ１６４は一端が積分器１６３の出力に接
続され、他端は接地されている。

【０００９】ヒステリシスコンパレータ１６５で波形成
形された信号はトランジスタ１６６のベースに入力され
る。トランジスタ１６６はエミッタが接地されコレクタ
が抵抗１６７を介してＶ_ccに接続されている。トランジ
スタ１６６のエミッタに接続された端子１６８より、赤
外線受信機の出力信号Ｖ_outが出力される。

【００１０】図４は従来例のバンドパスフィルタ回路を
示すブロック図である。入力信号Ｖ_inが入力される。バ
ンドパスフィルタ回路１１０の入力端子１１１はコンデ
ンサ１１２を介して相互コンダクタンスアンプ１１３の
出力に接続されており、バッファ１１４を通して相互コ
ンダクタンスアンプ１１８の非反転入力端子に接続され
ている。

【００１１】相互コンダクタンスアンプ１１８の非反転
出力１１８にはバンドパスフィルタ回路１１０の出力信
号Ｖ_bpfを抵抗１１５および抵抗１１６と抵抗１１７と
で分圧した信号が入力される。相互コンダクタンスアン
プ１１８の出力にはコンデンサ１２０が接続されていお
り、バッファ１１９を介して出力端子１２１より出力信
号Ｖ_bpfが出力される。

【００１２】相互コンダクタンスアンプ１１３の反転入
力端子に接続されている、端子１２３は参照電位Ｖ_ref
に接続されており、コンデンサ１２０、抵抗１１７、相
互コンダクタンスアンプ１１３の非反転入力端子にそれ
ぞれ接続されている。出力端子１２２からは出力信号Ｖ
_bpfxが出力されるがその信号は信号Ｖ_bpfを抵抗１１５
と抵抗１１６および抵抗１１７で分圧した信号が出力さ
れる。

【００１３】ここで相互コンダクタンスアンプ１１３の
相互コンダクタンスをｇｍ₁₁、その出力電圧をＶ₁₁、コ
ンデンサ１１２の容量をＣ₁₁、コンデンサ１１２に流れ
る電流をＩ₁₁、また、相互コンダクタンスアンプ１１４
の相互コンダクタンスをｇｍ₁₂、コンデンサ１１２の容
量をＣ₁₂、コンデンサ１２０に流れる電流をＩ₁₂とする
と、 Ｖ₁₁−Ｖ_in＝Ｉ₁₁／ｓ×Ｃ₁₁ Ｉ₁₁＝−ｇｍ₁₁×Ｖ_bpf Ｉ₁₂＝（Ｖ₁−Ｒ₁₂×Ｖ_bpf（Ｒ₁＋Ｒ₂））×ｇｍ₁₂ Ｖ_bpf＝Ｉ₁₂／ｓ×Ｃ_１２ これより、バンドパスフィルタ回路１１０の伝達関数Ｈ
（ｓ）は、 Ｈ（ｓ）＝ Ｖ_ｂｐｆ／Ｖ_in ＝（ｇｍ₁₂／Ｃ₁₂）×ｓ／（ｓ²＋ｇｍ₁₂×Ｒ₁₂×ｓ／
（Ｃ₁₂×（Ｒ₁₁＋Ｒ₁₂））＋ｇｍ₁₁×ｇｍ₁₂／（Ｃ₁₁×
Ｃ₁₂）） と表される。また、Ｖ_bpfxの値は、 Ｖ_bpfx＝Ｖ_ref＋（Ｖ_bpf−Ｖ_ref）×（Ｒ₁₂＋Ｒ₁₃）／
（Ｒ₁₁＋Ｒ₁₂＋Ｒ₁₃） と表される。

【００１４】図４に示される従来のバンドパスフィルタ
回路に於いては、内部部品のばらつきや、出力信号にＤ
Ｃ成分が混入することにより出力信号Ｖ_bpfとＶ_bpfxと
の間にオフセットが生じることがあった。次にこのオフ
セットが赤外線受信機に与える影響について述べる。

【００１５】図５は赤外線受信機で処理される信号波型
を示す説明図であり、図５（ａ）はバンドパスフィルタ
回路のオフセットが無い場合を示し、図５（ｂ）は正の
オフセットがある場合を示している。また、図５（ｃ）
は負のオフセットがある場合を示している。

【００１６】図５（ａ）において、バンドパスフィルタ
回路１１０の出力波形Ｖ_bpfxは例えばインバータ蛍光灯
などの高周波のノイズを含んでいる。バンドパスフィル
タ回路１１０の第１の出力であるＶ_bpfをノイズレベル
検出回路で処理するとＶ_bに示される波形が出力され
る。また、バッファ１５３からは出力Ｖ_aが出力され
る。（式１）、（式２）に従って、信号検出ブロック１
５０からの出力信号Ｖ_tが積分器１６１の非反転入力に
入力される。

【００１７】これと積分器１６１に反転入力されたＶ
_bpfxから、積分器１６１の出力信号Ｖ_s1が出力され積分
器１６３の反転入力端子に入力される。これと参照電圧
Ｖ_s1refより積分器１６３の出力信号Ｖ_s2が得られる。
これをヒステリシスコンパレータ１６５を通すことによ
って出力端子１６８よりＶ_outを得ることができる。

【００１８】ところがバンドパスフィルタ回路１１０の
第１の出力であるＶ_bpfが第２の出力であるＶ_bpfxに対
して正のオフセット＋Ｖ_osを持つと、図５（ｂ）に示さ
れるように第２の出力であるＶ_bpfxに対して基準レベル
Ｖ_tが常に高くなり、出力Ｖ_s1、Ｖ_s2が一定レベルにな
り、信号を出力しない。

【００１９】また、図５（ｃ）に示されるようにバンド
パスフィルタの第１の出力であるＶ_bpfが第２の出力で
あるＶ_bpfxに対して負のオフセット−Ｖ_osを持つと、Ｖ
_bpfxのノイズ成分が積分されてしまい、出力Ｖ_outが正
常に得られなくなる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにバンドパ
スフィルタ回路の２つの出力にオフセットが生じると赤
外線受信機から正常な出力を得ることができず、バンド
パスフィルタ回路の出力間のオフセットのばらつきによ
り、赤外線受信機の感度がばらつく原因となっていた。

【００２１】本発明は上述の問題点を鑑みてなされたも
のであり、バンドパスフィルタ回路の出力間のオフセッ
トを低減するとともに、感度のばらつきの小さい光受信
機を得ることを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
バンドパスフィルタ回路は、バンドパスフィルタと分圧
回路とを有するバンドパスフィルタ回路において、バン
ドパスフィルタで処理した信号をＡＣ結合回路を介して
分圧回路に入力し、複数の出力端子より出力することを
特徴とするものである。

【００２３】また、本発明の請求項２記載の光受信機
は、請求項１記載のバンドパスフィルタ回路を備えた光
受信機であって、受光回路からの信号を前記バンドパス
フィルタ回路を介して信号処理回路に出力することを特
徴とするものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態であ
る赤外線受信機を示すブロック図である。この赤外線受
信機は受光回路１００、バンドパスフィルタ回路１１０
および信号処理回路１７０よりなり、受光回路１００、
信号処理回路１７０は図３に示される赤外線受信機と同
様の構成であるので説明を省略する。バンドパスフィル
タ回路１１０は、バンドパスフィルタ２５、ＡＣ結合回
路２６、分圧回路２７からなっている。バンドパスフィ
ルタ回路１１０の入力端子１１１から、バンドパスフィ
ルタ２５に入力された信号はＡＣ結合回路２６を通じて
分圧回路２７に入力され、２つのバンドパスフィルタ回
路の出力端子１２１、１２２から出力される。バンドパ
スフィルタ２５の出力をＡＣ結合回路２６を通すことに
よってオフセットの原因となるＤＣ成分を取り除き、そ
の信号を分圧回路２７で２つに分けて出力しているの
で、バンドパスフィルタ回路１１０の２つの出力間のオ
フセットをほとんど取り除くことができる。上記構成に
おいて、バンドパスフィルタ回路１１０の出力端子を２
つ以上も設けてもそれらの間のオフセットを取り除ける
ことは明白である。

【００２５】図２は本発明の一実施の形態であるバンド
パスフィルタ回路を示すブロック図であり、図１に示さ
れるバンドパスフィルタ回路１１０の一例を示したもの
である。入力端子１１１から、コンデンサ１２を介して
相互コンダクタンスアンプ１３の出力に入力信号Ｖ_inが
入力される、コンデンサ１２は、バッファ１４を通して
相互コンダクタンスアンプ１８の非反転入力に接続され
ている。相互コンダクタンスアンプ１８の出力はバッフ
ァ１９を通してＡＣ結合回路である、コンデンサ１７に
入力される。また、バッファ１９の出力は相互コンダク
タンスアンプ１３の反転入力端子に接続され、また、相
互コンダクタンスアンプ１８の反転入力端子に接続され
る。端子２３には基準電圧Ｖ_ref1に接続されており、相
互コンダクタンスアンプ１３の非反転入力端子に接続さ
れるともにコンデンサ２０に接続されている。コンデン
サ２０のもう一方の端子は相互コンダクタンスアンプ１
８の出力に接続されている。

【００２６】上述のように構成されたバンドパスフィル
タ２５の出力はＡＣ接続回路２６であるコンデンサ１７
に入力されるが、コンデンサ１７の働きにより、ＤＣ成
分は通過しなくなる。

【００２７】ＡＣ接続回路の出力は分圧回路２７によ
り、出力端子１２１から出力信号Ｖ_bpfを出力し、出力
端子１２２からは抵抗１５、抵抗１６の分圧抵抗によっ
て分圧された出力信号Ｖ_bpfxを出力する。抵抗１６は端
子２４で基準電圧Ｖ_ref2に接続されている。Ｖ_bpfxは次
式のように表される。

【００２８】Ｖ_bpfx＝Ｖ_ref2＋Ｒ₂×（Ｖ_bpf−Ｖ_ref2）
／（Ｒ₁＋Ｒ₂） 上式において、Ｒ₁は抵抗１５の抵抗値であり、Ｒ₂は抵
抗１６の抵抗値である。

【００２９】分圧回路から出力される出力信号Ｖ_bpfと
Ｖ_bpfxの値は無信号入力時には共にＶ_ref2となり、バン
ドパスフィルタ回路１１０の２つの出力間のオフセット
が解消される。

【００３０】図２に示されるバンドパスフィルタ回路１
１０を図３に示される赤外線受信機に取付けることによ
り、バンドパスフィルタ回路１１０の出力端子１２１か
らの出力Ｖ_bpfと出力端子１２２からの出力であるＶ
_bpfxの間にはオフセットがほとんど存在しないので、従
来例に見られるような感度不足や、誤動作を低減するこ
とができ、赤外線受信機の感度のばらつきを低減し、信
頼性を高めることができる。

【００３１】本明細書においては光受信機として赤外線
受信機を例示して説明したが、他の光受信機、例えば、
光空間伝送装置等の光受信機にも適用できることは当然
である。

【００３２】

【発明の効果】本発明の請求項１記載のバンドパスフィ
ルタ回路よれば、バンドパスフィルタと分圧回路とを有
するバンドパスフィルタ回路であって、バンドパスフィ
ルタで処理した信号をＡＣ結合回路を介して分圧回路に
入力し、複数の出力端子より出力することにより、バン
ドパスフィルタ回路の複数の出力間のオフセットを低減
することができる。

【００３３】本発明の請求項２記載の光受信機によれ
ば、請求項１記載のバンドパスフィルタ回路を備えた光
受信機であって、受光回路からの信号を前記バンドパス
フィルタ回路を介して信号処理回路に出力することによ
り、感度のばらつきの小さい光受信機を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である赤外線受信機の構
成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施の形態であるバンドパスフィル
タ回路を示すブロック図である。

【図３】赤外線受信機を示すブロック図である。

【図４】従来例のバンドパスフィルタ回路を示すブロッ
ク図である。

【図５】赤外線受信機で処理される信号波型を示す説明
図である。

【図６】発信機から送信される赤外線信号を示す説明図
である。

【符号の説明】

２５ バンドパスフィルタ ２６ ＡＣ結合回路 ２７ 分圧回路 １００ 受光回路 １１０ バンドパスフィルタ回路 １１１ 入力端子 １２１、１２２ 出力端子 １７０ 信号処理回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バンドパスフィルタと分圧回路とを有す
   るバンドパスフィルタ回路において、バンドパスフィル
   タで処理した信号をＡＣ結合回路を介して分圧回路に入
   力し、複数の出力端子より出力することを特徴とするバ
   ンドパスフィルタ回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載のバンドパスフィルタ回路
   を備えた光受信機であって、受光回路からの信号を前記
   バンドパスフィルタ回路を介して信号処理回路に出力す
   ることを特徴とする光受信機。