KR100715935B1 - 임계값 생성기 및 이를 이용한 적외선 수신장치 - Google Patents

임계값 생성기 및 이를 이용한 적외선 수신장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 임계값 생성기 및 이를 이용한 적외선 수신장치에 관한 것으로, 신호를 입력받아 신호의 Envelope를 검출하는 피크 감지부, 직렬로 연결된 두개의 저항을 포함하며, 상기 피크 감지부에서 검출된 Envelope 신호를 상기 두개의 저항에 의해 스케일링하는 버퍼부, 및 상기 버퍼부에 의해 스케일링된 Envelope 신호를 입력받아 상기 스케일링된 Envelope 신호의 크기를 기준으로 하여 적외선 신호 및 외란광 신호에 연동하는 임계전압을 생성하는 임계전압 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 임계값 생성기 및 이를 이용한 적외선 수신장치는 외란광과 정상적인 신호가 수신기에 인가될 때, 비교기의 기준전압이 신호의 피크에 연동되어 움직이기 때문에 노이즈 환경 하에서도 정상적인 신호를 출력할 수 있는 장점이 있다.
적외선 수신장치, 노이즈

Description

임계값 생성기 및 이를 이용한 적외선 수신장치{A threshold generator and infrared-ray receiving device using the same}
도 1은 종래의 적외선 트랜스미터와 수신부를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 적외선 수신장치의 수신부를 도시한 도면.
도 3은 도 2의 임계값 생성기를 도시한 도면.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 의한 적외선 수신장치 수신부의 출력 파형을 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 트랜스미터 110,200 : 수신부
210 : 포토다이오드 220 : 트랜스임피던스 저항
230 : 프리앰프 240 : 후단앰프
250 : 임계값 생성기 260 :비교기
270 : 파형 정형기 280 : 출력회로
310 : 피크감지부 320 : 버퍼부
330 : 임계전압 생성부
본 발명은 본 발명은 적외선 수신장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노이즈 환경 하에서 비교기의 임계값 설정 및 출력파형 정형화(Shaping)에 관련된 적외선 수신 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 적외선 트랜스미터와 수신부를 도시한 것이다.
적외선 트랜스미터(100)는 LED Din의 입력신호에 의해 구동되는 인버터(102) 및 트랜지스터에 반응하여 적외선 신호 펄스를 발생시키는 LED(104)으로 구성되어 있고, 발생된 적외선 신호는 전류모드에서 동작하는 광학적 적외선 감지기인 포토다이오드(113)에 의해 감지되고, 적외선 신호를 감지한 포토다이오드(113)는 데이터 신호(Din)에 따라 전류를 흘린다.
종래의 수신부(110)는 포토다이오드(113)에 감지된 적외선 신호는 전류로 변화되어 전류의 신호를 전압으로 바꾸어 주는 트랜스임피던스 저항(111)에 의해 전압으로 바뀌어 프리앰프(112)의 입력에 인가되고, 인가된 이 신호는 프리앰프(112)와 후단앰프(114)에 의해 증폭되어 비교기(116)에 인가되어 비교기의 기준전압(115)과 비교되어 디지털 출력신호(Dout)를 만든다.
수신된 신호의 크기는 트랜스미터(100)와 수신부(110) 사이의 거리에 따라 변하고, 수신된 신호의 강도는 거리의 제곱에 반비례한다. 그리고 외란광, 즉 백열등이나 형광등의 신호도 수신부(110)의 포토다이오드(113)로 입력되어 정상적인 신호와 중첩되어, 비교기(116)에 인가된다.
결과적으로 종래의 적외선 수신기에 수신된 신호는 트랜스미터(100)와 수신 부(110) 사이의 거리 및 외란광의 영향에 따라 변하고 하지만 비교기(116)의 기준전압(115)은 일정한 전압으로 고정되어 있기 때문에 위의 영향이 신호 형태를 왜곡시켜 디지털 출력(Dout)으로 나가게 되어 에러를 발생시키는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 노이즈 및 외란광 하에서 적외선 신호를 수신할 경우 파형이 왜곡되어 발생하는 에러를 줄일 수 있는 임계값 생성기 및 이를 이용한 적외선 수신장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 임계값 생성기는 신호를 입력받아 신호의 Envelope를 검출하는 피크 감지부; 직렬로 연결된 두개의 저항을 포함하며, 상기 피크 감지부에서 검출된 Envelope 신호를 상기 두개의 저항에 의해 스케일링하는 버퍼부; 및 상기 버퍼부에 의해 스케일링된 Envelope 신호를 입력받아 상기 스케일링된 Envelope 신호의 크기를 기준으로 하여 적외선 신호 및 외란광 신호에 연동하는 임계전압을 생성하는 임계전압 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 임계값 생성기를 이용한 적외선 수신장치는 적외선 신호를 감지하여 데이터 신호(Din)에 따라 전류를 흘리는 포토다이오드; 상기 포토다이오드에 의해 흐르는 전류를 전압으로 변환하는 트랜스임피던스 저항; 상기 변환된 전압을 소정의 크기로 전압을 증폭하는 프리앰 프 및 후단앰프; 상기 프리앰프 및 후단앰프에 의해 증폭된 전압을 입력받아 임계전압(Vtref)을 생성하는 임계값 생성기; 상기 임계값 생성기로부터 생성된 임계전압을 한쪽 입력에 입력받고, 상기 프리앰프 및 후단앰프로부터 증폭된 전압을 다른 한쪽 입력에 입력받아 기준전압(Vref)과 비교하는 비교기; 상기 비교기로부터 출력되는 전압을 일정한 폭을 가진 하나의 펄스 신호를 생성하는 파형 정형기; 및 상기 파형 정형기로부터 생성된 하나의 펄스 신호를 디지털 신호(Dout)를 출력하는 출력회로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 의한 적외선 수신장치의 수신부를 도시한 것으로, 적외선 신호를 감지하여 데이터 신호(Din)에 따라 전류를 흘리는 포토다이오드(210), 전류의 신호를 전압으로 바꾸어 주는 트랜스임피던스 저항(220), 일정한 크기로 신호를 증폭하는 프리앰프(230) 및 후단앰프(240), 임계전압(Vtref)을 생성하는 임계값 생성기(250), 기준전압(Vref)과 입력되는 전압을 비교하는 비교기(260), 일정한 폭을 가진 하나의 펄스 신호를 생성하는 파형 정형기(270) 및 디지털 신호(Dout)를 출력하는 출력회로(280)로 구성된다.
도 2의 구성요소에 의거하여 본 발명에 의한 적외선 수신장치의 수신부의 동작을 설명하기로 한다.
수신부(200)에 입력된 광학적(Optical) 적외선 신호는 포토다이오드(210)에 의해 감지되어 전류를 흘리고, 트랜스임피던스 저항(220)에 의해 전류가 전압으로 변환된다.
변환된 신호는 앰프(230) 및 앰프(240)를 거치면서 일정한 크기를 갖는 신호로 증폭되어 임계값 생성기(250) 및 비교기(260)에 입력된다.
임계값 생성기(250)에서는 증폭된 신호로 임계전압을 생성하고, 임계값 생성기(250)에 의해 생성된 임계전압(Vtref)은 비교기(260)의 한쪽 입력에 인가되고, 다른 한쪽 입력에는 프리앰프(230) 및 후단앰프(240)를 거쳐 증폭된 신호가 인가되어,기준전압(Vref)과 입력되는 전압을 비교하여 비교기(260)의 출력이 만들어지고, 비교기(260)의 출력은 파형 정형기(270)에 입력된다.
파형 정형기(270)는 비교기의 입력을 받아서 일정한 폭을 가진 하나의 펄스 신호를 만들어 출력회로(280)에 인가되어 디지털 신호(Dout)를 출력한다.
도 3은 도 2의 임계값 생성기를 도시한 것이다.
도 3에 의한 임계값 생성기는 피크 감지부(310), 버퍼부(320) 및 임계전압 생성부(330)으로 구성된다.
임계값 생성기(250)에 입력된 신호는 임계값 생성기(250) 내부의 피크 감지부(Peakdetector; 310)에 의해 신호의 Envelope가 검출되고, 검출된 Envelope 신호는 버퍼부(320)에 입력된다.
버퍼부(320)에 입력된 Envelope 신호의 값은 저항 R1 및 R2에 의해 스케일링(Scaling)되어 비교기(260)의 기준전압을 만들어 주는 회로인 임계전압 생성부(330)에 인가된다.
임계전압 생성부(330)에 인가된 신호는 스케일링된 Envelope 신호의 크기를 기준으로 하여 적외선 신호 및 외란광 신호에 연동하는 기준 전압을 만들게 된다.
도 3에 의한 임계값 생성기에 의해 생성되는 임계전압(Vtref)은 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure 112005070628338-pat00001
여기서, Vref는 임계값 생성기(250)에 인가되는 기준전압을 의미하고, Venv는 임계값 생성기(250)에 인가되는 신호의 피크 검출부(310)의 출력전압을 의미한다. M은 버퍼부(320)의 저항 R1 및 R2에 의해 결정되는 R2 / (R1 + R2)로 표현되는 스케일링 값을 의미하고, R3은 임계전압 생성부(330)의 저항을 의미하고, Isc는 임계전압 생성부(330)의 스케일링 전류를 의미한다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 의한 적외선 수신장치 수신부의 출력 파형을 도시한 것이다.
도 4a는 포토다이오드(210, 도 2)에 외란광 및 노이즈 신호가 인가될 때를 나타내고, 도 4b는 포토다이오드(210, 도 2)에 정상적인 적외선 신호가 인가될 때의 파형을 나타낸 것이다.
도 2 및 도 3을 참조하여 노이즈 신호 및 적외선 신호가 인가될 때의 파형을 변화를 나타내는 도 4c 내지 도 4e를 설명하기로 한다.
외란광 및 노이즈 신호와 정상적인 적외선 신호가 인가될 때 이들의 신호는 앰프(230) 및 앰프(240)를 거친 신호의 출력은 도 4c의 S1과 같은 신호가 되고, 이 신호는 비교기(260)의 포지티브(Positive) 입력 및 임계값 생성기(250)에 입력된다.
임계값 생성기(250)에 입력된 신호는 피크 감지부(310)에 의해 도 4c의 S1 신호의 피크를 따라가는 P1 신호를 만들게 되고, 이 신호는 버퍼부(320)의 버퍼 및 스케일링 저항 R1 및 R2에 의 적정한 값으로 스케일링 되어, 임계전압 생성부(330)의 R3 및 스케일링 전류(Isc)에 의해 일정한 전압 값이 더하여져서 도 4d와 같은 임계전압 신호가 만들어져서 비교기(260)의 네가티브(Negative) 입력에 인가된다.
비교기(260)의 네가티브 입력에 인가된 신호는 도 4c의 S1 및 도 4d의 임계전압 신호에 의해 비교기 출력을 만들고, 비교기 출력은 파형 정형기(270)를 거쳐 도 4e와 같은 일정한 듀티(Duty)의 신호가 생성된다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
본 발명에 의한 적외선 수신기의 임계값 설정회로는 외란광와 정상적인 신호가 수신기에 인가될 때, 비교기의 기준전압이 신호의 피크에 연동되어 움직이기 때문에 노이즈 환경 하에서도 정상적인 신호를 출력할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 적외선 수신장치의 기준전압으로 사용되는 임계전압을 생성하는 임계값 생성기에 있어서,
    신호를 입력받아 신호의 Envelope를 검출하는 피크 감지부;
    직렬로 연결된 두개의 저항을 포함하며, 상기 피크 감지부에서 검출된 Envelope 신호를 상기 두개의 저항에 의해 스케일링하는 버퍼부; 및
    상기 버퍼부에 의해 스케일링된 Envelope 신호를 입력받아 상기 스케일링된 Envelope 신호의 크기를 기준으로 하여 적외선 신호 및 외란광 신호에 연동하는 임계전압을 생성하는 임계전압 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임계값 생성기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 임계전압은
    Figure 112005070628338-pat00002
    (여기서, Vref : 임계값 생성기에 인가되는 기준전압, Venv : 피크 검출부의 출력전압 M : 버퍼부의 두개의 저항 R1, R2에 의해 결정되는 R2 / (R1 + R2)로 표현되는 스케일링 값, R3은 임계전압 생성부의 저항, Isc : 임계전압 생성부의 스케일링 전류)
    으로 표현되는 것을 특징으로 하는 임계값 생성기.
  3. 임계값 생성기를 이용한 적외선 수신장치에 있어서,
    적외선 신호를 감지하여 데이터 신호(Din)에 따라 전류를 흘리는 포토다이오드;
    상기 포토다이오드에 의해 흐르는 전류를 전압으로 변환하는 트랜스임피던스 저항;
    상기 변환된 전압을 소정의 크기로 전압을 증폭하는 프리앰프 및 후단앰프;
    상기 프리앰프 및 후단앰프에 의해 증폭된 전압을 입력받아 임계전압(Vtref)을 생성하는 임계값 생성기;
    상기 임계값 생성기로부터 생성된 임계전압을 한쪽 입력에 입력받고, 상기 프리앰프 및 후단앰프로부터 증폭된 전압을 다른 한쪽 입력에 입력받아 기준전압(Vref)과 비교하는 비교기;
    상기 비교기로부터 출력되는 전압을 일정한 폭을 가진 하나의 펄스 신호를 생성하는 파형 정형기; 및
    상기 파형 정형기로부터 생성된 하나의 펄스 신호를 디지털 신호(Dout)를 출력하는 출력회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임계값 생성기를 이용한 적외선 수신장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 비교기는
    임계값 생성기로부터 생성된 임계전압을 네가티브 입력에 입력받고, 상기 프 리앰프 및 후단앰프로부터 증폭된 전압을 포지티브 입력에 입력받는 것을 특징으로 하는 임계값 생성기를 이용한 적외선 수신장치.
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