KR20040063638A

KR20040063638A - Control circuit of infrared-ray recceiver

Info

Publication number: KR20040063638A
Application number: KR1020030001128A
Authority: KR
Inventors: 이기영
Original assignee: 주식회사 에이디텍
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2004-07-14
Also published as: KR100509906B1

Abstract

PURPOSE: A circuit for controlling an infrared receiving device is provided to suitably adjust an optical current generated by a disturbance light. CONSTITUTION: An input unit has a photo diode which receives an optical signal and converts the received optical signal into an electric signal. A pre-amplifier amplifies an output signal of the input unit. An AGC(Automatic Gain Control) amplifier receives an output signal of the pre-amplifier, and adjusts a gain of the received signal. A filter circuit receives an output signal of the AGC amplifier, and filters only a necessary frequency band signal. An AGC unit receives an output signal of the filter circuit, and adjusts a gain of the AGC amplifier. A comparing unit compares the output signal of the filter circuit with a predetermined DC reference voltage. A demodulation and output unit receives an output signal of the comparing unit, demodulates the received signal, and outputs the demodulated signal. An optical cutoff layer is formed in a base region of a transistor of the AGC unit.

Description

CONTROL CIRCUIT OF INFRARED-RAY RECCEIVER}

본원 발명은 적외선 수신장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 TV나 VCR등의 가전제품에 사용되는 적외선 리모콘이나 기타 적외선 데이터 송신 장치로부터 적외선 신호를 받아서 처리하는 적외선 수신장치에 관한 것이다.The present invention relates to an infrared receiver, and more particularly, to an infrared receiver for receiving and processing an infrared signal from an infrared remote controller or other infrared data transmission apparatus used in home appliances such as TVs and VCRs.

통상적으로 쓰이는 종래의 적외선 수신장치의 기술은 대한민국 특허등록번호 제 322520호에 개시되어 있다. 이 등록특허 역시 (주) 에이디텍에 의해 대한민국 특허청에 출원되고 등록된 특허기술이다. 이 기술을 예로 들어 종래의 기술을 설명하기 위해서 도 1 에는 종래의 기술의 도면을 다시 나타내었다. 도 1에 나타낸 종래 기술에 따르면 먼저 포토다이오드가 포함된 입력회로(11)가 외부에서 수신된 적외선 입력신호를 감지하여 적외선 신호를 전기신호로 바꾸어 준다. 바뀌어진 전기신호는 미약하므로 초단 증폭기(12)을 통하여 적절한 값으로 증폭된다. 초단증폭기의 목적은 후술하게 될 여러 가지 회로 내에서 미약한 전기신호를 적절히 다룰 수 있을 정도의 크기로 증폭하는 것이다. 초단증폭기로부터 한번 증폭된 신호는 이득이 조절 가능하도록 설계된 자동이득조절증폭기(AGC:Automatic Gain Control Amp)(13)를 통해 이득이 다시 적절히 조절된다. 이러한 이득의 조절은 회로 내부의 특정한 전류나 특정한전압을 조절함으로써 행해지는데 상세한 동작은 첨부된 도면을 참조하여 후술될 것이다. 자동이득조절증폭기(13)를 거친 신호는 최종적으로 리미트(limit)증폭기(14)를 통해 다시 한번 증폭된다. 리미트 증폭기는 반드시 필요한 구성요소에 속하는 것은 아니다. 리미트 증폭기의 출력신호는 다시 대역통과필터(BPF:Band Pass Filter)(15)를 거치면서 적외선 신호의 캐리어(carrier) 주파수 신호를 걸러낸다. 이들 회로들 사이에는 이른바 커플링(coupling) 커패시터라 불려지는 수동소자가 삽입되어 각 증폭기의 출력신호에 포함되어 있거나 포함되어 있을지도 모를 DC 성분을 걸러주기도 하나 편의상 표시를 생략하였다. 대역통과필터(15)의 출력은 자동이득조절부(16)와 비교기(17)로 입력된다. 자동이득조절부(16)의 역할은 대역통과필터에서 출력된 신호가 노이즈인지 정상신호(예컨대 리모콘 등에서 발생한)인지의 여부에 따라 자동이득조절증폭기(13)의 이득을 조절할 목적으로 이득조절전류나 이득조절전압을 발생시키는 부분이다. 비교기(17)는 기준으로 설정해 놓은 기준 DC 전압인 Vref(그림에서는 생략되었다)과 대역통과필터의 출력을 비교하는 동작을 하는 회로로 상세한 비교동작은 후술될 것이다. 전술한 기준전압은 비교기가 적절한 비교동작을 통해 원하는 대역통과필의 출력과 Vref 전압 가운데서 원하는 신호만을 출력시키기 위한 것으로 이 전압은 설계자에 의해 적절히 선택되어 설정된다. 비교기의 출력은 복조기(18)(demodulator)와 연결되어 있고, 복조기(18)의 출력신호는 슈미트 회로부(18)를 통하여 출력회로부로 전달되거나 출력으로 직접 전달된다.Conventional infrared receivers that are commonly used are disclosed in Korean Patent Registration No. 322520. This registered patent is also a patent technology filed and registered with ADTECH Co., Ltd. in Korea. In order to explain the conventional technique by taking this technique as an example, the drawings of the conventional technique are again shown in FIG. According to the prior art illustrated in FIG. 1, an input circuit 11 including a photodiode first detects an infrared input signal received from the outside and converts the infrared signal into an electrical signal. The altered electrical signal is weak and therefore amplified to an appropriate value by the first stage amplifier 12. The purpose of an ultra-short amplifier is to amplify a size sufficient to handle a weak electric signal in various circuits to be described later. Once the signal is amplified from the ultra-short amplifier, the gain is properly adjusted again through an automatic gain control amplifier (AGC) 13 designed to adjust the gain. The adjustment of this gain is performed by adjusting a specific current or a specific voltage in the circuit, the detailed operation of which will be described later with reference to the accompanying drawings. The signal that has passed through the automatic gain control amplifier 13 is finally amplified once again through the limit amplifier 14. Limit amplifiers do not necessarily belong to the necessary components. The output signal of the limit amplifier passes through a band pass filter (BPF) 15 to filter the carrier frequency signal of the infrared signal. A passive element called a coupling capacitor is inserted between these circuits to filter out DC components that may or may not be included in the output signal of each amplifier. The output of the band pass filter 15 is input to the automatic gain control unit 16 and the comparator 17. The role of the automatic gain control unit 16 is to adjust the gain of the automatic gain control amplifier 13 for the purpose of adjusting the gain of the automatic gain control amplifier 13 depending on whether the signal output from the bandpass filter is noise or a normal signal (eg, generated from a remote controller). This part generates the gain control voltage. The comparator 17 is a circuit for comparing the output of the band pass filter with Vref (not shown in the figure), which is a reference DC voltage set as a reference, and a detailed comparison operation will be described later. The above-mentioned reference voltage is for the comparator to output only a desired signal among the output of the desired band pass fill and the Vref voltage through an appropriate comparison operation, and this voltage is appropriately selected and set by the designer. The output of the comparator is connected to a demodulator 18, and the output signal of the demodulator 18 is transmitted through the Schmitt circuit section 18 to the output circuit section or directly to the output.

종래의 기술을 나타낸 도 1에서 포토다이오드로부터의 출력은 여러단의 증폭기를 거친 후 대략 수십 내지는 수백 KHz 전후의 중심주파수를 갖는 대역통과필터로 입력된다. 비교기의 입력중 하나인 Vref 신호는 그 값이 대역통과필터 출력의 평균전압보다 약간 높은 전압으로 결정되어 있다. 비교기는 Vref보다 높은 전압이 대역통과필터에서 들어올 경우 TTL 레벨의 신호로 변환하여 출력한다. 이 출력신호는 다시 복조기에서 캐리어 주파수가 제거되고 신호의 "envelope"라 부르는 부분만 남게되어 신호의 복조가 완성된다.In the prior art, the output from the photodiode is input to a bandpass filter having a center frequency of about tens to hundreds of KHz after passing through several stages of amplifiers. The Vref signal, one of the inputs of the comparator, is determined to be a voltage slightly above the average voltage of the bandpass filter output. The comparator converts and outputs a TTL level signal when a voltage higher than Vref enters the bandpass filter. This output signal is again removed from the carrier frequency by the demodulator, leaving only what is called the "envelope" portion of the signal to complete the demodulation of the signal.

한편 외부로부터 적외선 수신장치에 들어오는 입력신호에는 적외선 성분만 있는 것이 아니라 형광등 또는 햇빛 등과 같은 원하지 않는 외란광(外亂光도) 함께 입력되는 것이 보통이다. 이러한 외란광은 설계자가 의도하지 않았던 것들이므로 노이즈 성분이라 간주된다.On the other hand, the input signal input to the infrared receiver from the outside is not only the infrared component, but also input with unwanted disturbance light (external light), such as fluorescent light or sunlight. These disturbances are considered noise components because they are not intended by the designer.

본 발명의 중요한 목적 가운데 하나는 바로 이와 같은 노이즈 성분을 후술할 본 발명의 기술을 이용하여 적절히 제한하는 것이다.One of the important objects of the present invention is to appropriately limit such noise components using the technique of the present invention which will be described later.

전술한 이와 같은 노이즈 성분 역시 적외선 수신장치내부의 회로를 통해 최종 출력으로 전달되므로 노이즈에 의해 적외선 수신장치가 오동작할 가능성이 커진다. 적외선 수신장치가 신뢰성이 있는 동작을 하기 위해서는 이와 같은 외부의 노이즈를 제거하여야 하는데 도 1에 나타낸 종래의 기술은 노이즈 제거를 위해 자동이득조절부(16)와 자동이득조절증폭기(Automatic Gain Controller:AGC)(13)를 이용하는 것이다. 자동이득조절부(16)로 입력되는 신호가 만약 노이즈일 경우는 자동이득조절증폭기(13)의 이득이 감소하는 방향으로 자동이득조절부(16)가 동작하고, 입력신호가 노이즈가 아닌 정상적인 신호일 경우는 자동이득조절증폭기(13) 이득이 증가하도록 자동이득조절부(16)가 동작한다. 이 같은 동작에 의해 복조기(demodulator)나 최종출력부의 출력신호는 노이즈가 적절히 억제되고 정상적인 신호만을 출력하게 된다.Since the noise component described above is also transmitted to the final output through a circuit inside the infrared receiver, the possibility of malfunction of the infrared receiver increases due to noise. In order to operate reliably, the infrared receiver has to remove such external noise. The conventional technique shown in FIG. 1 uses an automatic gain controller 16 and an automatic gain controller (AGC) to remove noise. (13) is used. If the signal input to the automatic gain control unit 16 is noise, the automatic gain control unit 16 operates in a direction of decreasing the gain of the automatic gain control amplifier 13, and the input signal is a normal signal instead of noise. In this case, the automatic gain control unit 16 operates to increase the gain of the automatic gain control amplifier 13. By this operation, the output signal of the demodulator or the final output unit is appropriately suppressed in noise and outputs only a normal signal.

적외선 수신장치 내부로 들어온 신호가 노이즈인지 리모콘 등에서 입력되는 정상신호인지 구분하는 방법을 도 2에 나타난 신호 파형들을 참조로 하여 설명한다. 도 2에는 노이즈 신호(21), 정상적인 신호(22) 및 정상적인 신호의 상세 파형도를 나타낸 것이다. 노이즈 신호(21)의 크기는 정상적인 신호보다 크기가 작지만 도 2에는 설명의 편의상 비슷한 크기로 표현하였다. 정상적인 신호(22)에도 노이즈 신호 성분이 당연 포함되어 있을수 있지만 이 역시 설명의 편의상 정상신호에는 표시되지 않았다. 통상적인 리모콘 신호의 파형(22)은 그림에서 보듯이 노이즈와는 확연히 구분된다. 정상적인 리모콘 신호의 경우에는 캐리어 신호가 들어오는 버스트(burst)신호 구간과 신호가 입력되지 않는 구간, 즉 휴지기(Gap time)가 확연히 차이가 난다. 버스트 신호입력구간과 휴지기를 비교하면 통상적으로는 휴지기의 구간이 길다. 따라서 버스트 신호입력구간이 전체 신호구간에서 차지하는 비율은 50%가 초과하지 않는다. 그러나 노이즈 신호의 경우에는 정상신호의 경우와는 달리 휴지기 구간이 없거나 짧다. 전술한 종래의 특허발명은 적외선 신호와 노이즈신호가이같이 서로 다른 듀티비(duty ratio)를 갖고 있는 점을 착안한 것이다. 이 종래의 특허발명에 따르면 정상적인 리모콘 신호의 경우에는 신호가 입력되는 동안 자동이득 조절부(16) 내부에 있는 특정 커패시터를 충전시키고, 휴지기동안은 이 커패시터가 방전되도록 자동이득조절부(16)가 동작하게 된다. 적외선 수신장치에 입력되는 신호가 노이즈인 경우는 휴지기 구간이 짧거나 없어서 이 커패시터는 계속 충전만 할 것이므로 커패시터 양단의 전압은 일정전압을 초과하게 될 것이다. 이 커패시터 양단의 전압을 이용하여 자동이득조절증폭기(13)의 이득을 조절하는데 자동이득조절증폭기는 이 커패시터 양단의 전압이 증가하면 그 이득을 감쇄시키는 방향으로 동작하고, 이 커패시터 전압이 감소하면 그 이득을 증가시키는 방향으로 동작한다. 여기서 커패시터 양단 전압의 증감 방향에 따른 자동이득조절 증폭기 이득의 증감방향은 바뀔 수 있다. 이러한 동작에 따라 노이즈 신호는 자동이득조절증폭기를 거치게 되면서 억제된다. 정상적인 리모콘 신호, 즉 버스트 신호구간과 휴지기가 포함된 구간에서는 전술한 커패시터가 충방전을 되풀이하면서 커패시터 양단의 전압은 일정전압을 초과하지 않게 될 것이다. 따라서 정상적인 신호는 자동이득조절증폭기(13)를 통과하더라도 그 크기가 적절히 유지된다.A method of distinguishing whether a signal input into the infrared receiver is a normal signal input from a remote controller or the like will be described with reference to the signal waveforms shown in FIG. 2. 2 shows a detailed waveform diagram of the noise signal 21, the normal signal 22 and the normal signal. Although the size of the noise signal 21 is smaller than that of the normal signal, the noise signal 21 is represented by a similar size for convenience of description. The normal signal 22 may naturally include a noise signal component, but this is not shown in the normal signal for convenience of explanation. The waveform 22 of a typical remote control signal is clearly distinguished from noise as shown in the figure. In the case of a normal remote control signal, a burst signal section in which a carrier signal is input and a section in which a signal is not input, that is, a gap time are significantly different. When the burst signal input section is compared with the pause period, the pause period is generally longer. Therefore, the ratio of the burst signal input section to the entire signal section does not exceed 50%. However, in the case of the noise signal, unlike in the case of the normal signal, there is no or short pause period. The above-mentioned conventional patent invention focuses on the fact that the infrared signal and the noise signal have different duty ratios. According to the conventional patent invention, in the case of a normal remote control signal, the automatic gain control unit 16 charges a specific capacitor inside the automatic gain control unit 16 while the signal is input, and discharges the capacitor during the rest period. It will work. If the signal input to the infrared receiver is noisy, the capacitor will continue to charge since the pause period is short or short, so the voltage across the capacitor will exceed a certain voltage. The gain of the automatic gain control amplifier 13 is adjusted by using the voltage across the capacitor. The automatic gain control amplifier operates in a direction to attenuate the gain when the voltage across the capacitor increases, and when the voltage of the capacitor decreases. It works in the direction of increasing gain. Herein, the increase and decrease direction of the gain control amplifier gain may be changed according to the increase and decrease direction of the voltage across the capacitor. According to this operation, the noise signal is suppressed while going through the automatic gain control amplifier. In the normal remote control signal, that is, the period including the burst signal section and the pause period, the above-mentioned capacitor is repeatedly charged and discharged while the voltage across the capacitor will not exceed a certain voltage. Therefore, even if the normal signal passes through the automatic gain control amplifier 13, its size is properly maintained.

자동이득조절부(16)의 동작을 요약하면 유입된 신호의 종류에 따라 이득조절부의 커패시터를 충전할 것인가 방전할 것인가를 먼저 판별하고 난 후 다음의 단계로서 충방전을 조절하는 출력신호를 자동이득조절증폭기로 출력하여 증폭기의 이득을 조절한다.In summary, the operation of the automatic gain control unit 16 determines whether to charge or discharge the capacitor of the gain control unit according to the type of incoming signal, and then automatically obtains an output signal for controlling charge / discharge as a next step. Output to control amplifier to adjust gain of amplifier.

전술한 종래의 기술은 결국 적외선 수신장치에 변조되어 입력된 버스트 신호의 지속구간 대 전체 신호구간의 비율이 50%가 넘지 않으면 정상신호로, 그렇지 않으면 노이즈로 판단하고 이에 따라 자동이득조절증폭기의 이득을 조절하여 노이즈 신호를 억제한다는데 그 기술적인 특징이 있는 것이다.The above-described conventional technique is determined as a normal signal if the ratio of the duration of the burst signal to the total signal interval of the burst signal input to the infrared receiver is not more than 50%, otherwise it is determined as noise and accordingly the gain of the automatic gain control amplifier It is a technical feature to suppress noise signal by adjusting.

도 3에 나타낸 자동이득조절부의 회로의 한 실시 예를 참고로 하여 종래의 적외선 수신장치의 자동이득조절부(16)의 동작상 문제점을 설명한다. 이 도면에는 자동이득조절부를 구성하는 조절회로(A), 충방전회로(B), AGC 인터페이스회로(C) 및 자동이득조절증폭기(D)가 나타나 있다. 커패시터 C10은 전술한 충방전 커패시터이다. 외란광에 의해 적외선 수신장치로 입력되는 광량(光量)이 증가되었을 경우 도 3에 나타난 충방전회로를 이루는 NPN 트랜지스터나 PNP 트랜지스터의 베이스 내부에서 빛에 의한 베이스 전류 성분, 즉 광전류 성분이 더 생기게 된다. 이러한 전류 성분들은 도 3에 나타낸 본발명의 회로에서는 자동이득조절부의 커패시터인 C10을 충전시키는 방향으로 작용하게 되나 회로에 따라서는 방전시키는 방향으로 작용하기도 한다. 이러한 광 전류 성분으로 인해 정상적인 신호가 들어오지 않아도 커패시터 C10이 과도하게 충전됨으로써 적외선 수신장치의 수신거리를 감소시키게 된다. 뿐만 아니라 전체 신호구간에서 버스트 구간이 차지하는 비율이 50% 이상일 경우는 노이즈로 판별하여 자동이득조절 증폭기의 이득을 감소시켜야 하나 오히려 외란광에 의한 전술한 베이스 전류의 증가로 인해 도 3의 방전회로쪽의 방전전류가 증가하여 이득 또한 증가하여 노이즈 신호를 증폭하는 문제점이 발생하기도 한다. 이러한 문제점은 결국 노이즈를 억제하거나 제거하고 정상신호만을 해석하여 전달하여야 할 적외선 수신장치의 신뢰성이 저하되는 보다 큰 문제점의 원인이 된다.이 같은 외란광이 전술한 트랜지스터들의 베이스에 미치는 영향을 모델링한 그림이 도 4이다. 잘 알려진 대로 바이폴라 트랜지스터는 그 제조공정에서의 특성상 PNP 트랜지스터가 실리콘 기판에 수평적으로 제조되면 (통상적으로 이를 lateral PNP 트랜지스터라 부른다) NPN 트랜지스터는 수직적으로 제조된다(통상적으로 이를 vertical NPN 트랜지스터라 부른다). 혹은 이와는 서로 반대로 PNP 트랜지스터가 vertical 구조를 갖게되면 NPN 트랜지스터 lateral 구조를 갖게된다. 본 발명에서는 lateral PNP 트랜지스터와 vertical NPN 트랜지스터 구조를 가진다고 가정하였다. 만약 lateral PNP 트랜지스터가 빛을 받게되면 PNP 트랜지스터의 베이스에서 전자와 정공의 캐리어가 발생하고 이 캐리어의 영향에 의한 광전류원이 베이스와 기판사이에 발생하는 것으로 모델링할 수 있다. 도 4의 첫 번째 그림의 Ip가 바로 이 성분의 전류를 나타낸 것이다. vertical NPN 트랜지스터의 경우는 그 구조상 평면적으로 펼쳐져 있는 PNP 트랜지스터보다는 빛에 의한 영향이 적기는 하나 도 4의 두 번째 그림에서 나타낸 것과 같이 전원에서 베이스로 빛에 의한 전류원 In이 존재하게 된다.An operation problem of the automatic gain control unit 16 of the conventional infrared receiver is described with reference to an embodiment of the circuit of the automatic gain control unit shown in FIG. 3. In this figure, an adjustment circuit A, a charge / discharge circuit B, an AGC interface circuit C, and an automatic gain control amplifier D constituting the automatic gain control unit are shown. The capacitor C10 is the charge / discharge capacitor described above. When the amount of light input to the infrared receiver by the disturbance light is increased, a base current component, that is, a photocurrent component due to light, is further generated inside the base of the NPN transistor or the PNP transistor forming the charge / discharge circuit shown in FIG. 3. . These current components act in the direction of charging the capacitor C10, which is a capacitor of the automatic gain control unit in the circuit of the present invention shown in Figure 3, but also acts in the direction of discharging depending on the circuit. Due to such a photocurrent component, the capacitor C10 is excessively charged even when no normal signal is input, thereby reducing the reception distance of the infrared receiver. In addition, when the ratio of the burst section to the entire signal section is 50% or more, it is necessary to reduce the gain of the automatic gain control amplifier by discriminating it as noise, but rather, the discharge circuit of FIG. 3 due to the increase of the base current caused by the disturbance light. As the discharge current increases, the gain also increases, causing a problem of amplifying a noise signal. This problem is the cause of a larger problem of reducing the reliability of the infrared receiver to suppress or remove noise and interpret and transmit only a normal signal. Figure 4 is. As is well known, bipolar transistors are characterized in their fabrication process when PNP transistors are manufactured horizontally on a silicon substrate (commonly called lateral PNP transistors) and NPN transistors are manufactured vertically (commonly referred to as vertical NPN transistors). . Alternatively, on the contrary, when the PNP transistor has a vertical structure, the PNP transistor has a lateral structure. In the present invention, it is assumed that the structure has a lateral PNP transistor and a vertical NPN transistor. If the lateral PNP transistor receives light, a carrier of electrons and holes is generated at the base of the PNP transistor, and a photocurrent source generated by the influence of the carrier is generated between the base and the substrate. Ip in the first figure of FIG. 4 shows the current of this component. In the case of vertical NPN transistors, the influence of light is less than that of PNP transistors that are spread out flat in structure, but as shown in the second figure of FIG. 4, there is a current source In from light from the power source to the base.

첨부된 도면 가운데서 도 5는 이와 같은 외란광이 존재할 경우 자동이득조절회로부(16)의 동작이 어떤 영향을 받는가를 설명하기 위해 도 3에 나타난 회로 가운데 주요부분만 발췌하여 나타낸 것이다. 도 5의 여러 소자들의 기호는 도 3의 그것과 같다. 여러 전류원 가운데 특별히 In1, In2, Ip2, Ip2, Ip3등은 빛에 의한 성분을 나타내는 광전류원 등가모델이다. 조도가 0일 때, 즉 외부에서 들어오는 빛이 없는 상태에서 도 5의 입력에 정상적인 리모콘 신호가 들어오는 버스트 구간에는 도 5의 조절회로의 출력 A가 전류원 Ic를 ON시키고 Id는 OFF 시킨다. Ic와 Id는 각각 전류원 트랜지스터인 QN18과 QN25를 나타낸 것이다. 이때는 전류미러회로인 QP27, QP28 및 QP41의 동작에 의해 커패시터 C10에 다음과 같은 충전전류가 흐른다.In the accompanying drawings, FIG. 5 shows only the main parts of the circuit shown in FIG. 3 to explain how the operation of the automatic gain control circuit unit 16 is affected when such disturbance light exists. The symbols of the various elements of FIG. 5 are the same as those of FIG. 3. In particular, among the various current sources, In1, In2, Ip2, Ip2, Ip3, etc. are photocurrent source equivalent models representing components caused by light. When the illuminance is 0, that is, when there is no light from the outside, the output A of the control circuit of FIG. 5 turns on the current source Ic and turns off Id in a burst section in which a normal remote control signal is input to the input of FIG. 5. Ic and Id represent the current source transistors QN18 and QN25, respectively. At this time, the following charging current flows through the capacitor C10 by the operation of the current mirror circuits QP27, QP28 and QP41.

----- (1) ----- (One)

리모콘신호가 쉬는 휴지기에는 이와는 반대로 Ic를 OFF시키고 Id를 ON시킨다. 이때 커패시터 C10에 흐르는 방전전류는 다음과 같이 나타낼 수 있다.On the other hand, Ic is turned off and Id is turned on when the remote control signal is idle. At this time, the discharge current flowing through the capacitor C10 can be expressed as follows.

----- (2) ----- (2)

따라서 커패시터 C10에 실질적으로 충전되는 전류는 (Icd - Idd)가 된다. 외부의 빛이 전혀 들어오지 않을때는 커패시터 C10이 위의 식 (1), (2)에서 보듯이 정상적인 충방전을 되풀이하면서 C10 양단의 전압이 평균적으로 일정하게 유지되도록 하여 결과적으로 자동이득조절 증폭기의 이득을 설계자가 원하는 대로 조절할 수 있게 된다. 그러나 태양광이나 형광등, 백열등 같은 인공광이 존재하는 환경하에서는 이 같은 영향을 고려한 광전류원 In1, In2, Ip2, Ip2, Ip3등을 무시할 수 없게 되고 그 결과 커패시터의 충방전을 나타내는 전류는 다음과 같이 변형되어 나타나게 된다.Therefore, the current substantially charged in the capacitor C10 becomes (Icd-Idd). When no external light comes in at all, capacitor C10 repeats normal charging and discharging as shown in equations (1) and (2) above, keeping the voltage across C10 constant on average, resulting in gain of auto gain control amplifier. The designer can adjust it as desired. However, in the presence of artificial light such as sunlight, fluorescent lamps, and incandescent lamps, the photocurrent sources In1, In2, Ip2, Ip2, Ip3, etc. can not be ignored in consideration of such effects. As a result, the current indicating the charge and discharge of the capacitor is modified as follows. Will appear.

----- (3) ----- (3)

----- (4) ----- (4)

이 결과 커패시터 C10에 충전되는 실질적인 전류값은 (Icl-Idl)이 된다. 빛이 없을때와 빛이 있을 때 실질적인 전류값의 차이는As a result, the actual current value charged in the capacitor C10 becomes (Icl-Idl). The difference between the actual current value when there is no light and when there is light

Ipar = (Icl-Idl) - (Icd - Idd) = 2 ( I n1 - I n2 + Ip1 - Ip2 - Ip3) -----(5)Ipar = (Icl-Idl)-(Icd-Idd) = 2 (I n1-I n2 + Ip1-Ip2-Ip3) ----- (5)

로 나타낼 수 있다. Ipar 값이 0보다 클 경우는 커패시터에 광전류가 충전되는 경우이므로 조도 증가시 전술한 커패시터의 전압 증가에 의해 자동이득조절증폭기의 이득이 감소하므로 적외선 수신거리 또한 감소하는 문제점이 발생한다. Ipar 값이 0보다 작으면 커패시터로부터 광전류가 방전되는 경우이므로 전술한 커패시터의 전압 감소에 의해 자동이득조절증폭기의 이득이 증가하므로 적외선 수신 장치 출력에 노이즈가 발생하는 문제점이 발생한다. 식 (5)에 나타난 광전류 성분은 0이 되면 가장 이상적이나 실지로는 그렇지 못하다.It can be represented as. If the Ipar value is greater than 0, the photocurrent is charged in the capacitor, and thus, the gain of the automatic gain control amplifier decreases due to the voltage increase of the capacitor as the illuminance increases. If the Ipar value is less than 0, the photocurrent is discharged from the capacitor. Therefore, the gain of the automatic gain control amplifier is increased by the voltage reduction of the capacitor, which causes noise to occur at the output of the infrared receiver. The photocurrent component shown in Eq. (5) is ideally at zero, but in practice it is not.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 적외선 수신장치로 유입되는 여러 종류의 외란광에 의한 광전류 성분에 의해 적외선 수신장치 회로의 동작이 영향을 받지 않도록 이들 외란광 성분을 본 발명의 장치내에서 적절히 억제되도록 하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, the disturbance light so that the operation of the infrared receiver circuit is not affected by the photocurrent components caused by various kinds of disturbance light introduced into the infrared receiver. The component is to be appropriately suppressed in the apparatus of the present invention.

본 발명의 또 다른 목적은 적외선 수신장치 내부의 자동이득조절부의 회로에서 발생하는 외란광 노이즈에 의한 광전류 성분을 설계자가 조절 가능하게 만듦으로써 정확하고 신뢰성이 있는 적외선 수신장치 장치를 제공할 수 있게 하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide an accurate and reliable infrared receiver device by making the designer adjust the photocurrent component caused by the disturbance light noise generated in the circuit of the automatic gain control unit inside the infrared receiver. have.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 수신장치를 내장하고 있을 전자기기가노이즈가 있는 주위 환경 속에서도 보다 신뢰성 있는 동작을 보장케 하는데 있다.Still another object of the present invention is to ensure a more reliable operation even in an ambient environment in which the electronic device to which the receiver of the present invention is incorporated is noisy.

도 1 - 종래의 적외선 수신장치 블럭도1-Block diagram of a conventional infrared receiver

도 2 - 적외선 수신장치에 입력되는 여러 신호들의 파형도Figure 2-waveform diagram of the various signals input to the infrared receiver

도 3 - 본 발명의 자동이득조절부 및 주변의 회로도3-Circuit diagram of the automatic gain control unit and the surroundings of the present invention

도 4 - 외란광이 트랜지스터의 베이스에 미치는 영향을 표시한 등가회로4-Equivalent circuit showing the effect of disturbance light on the base of a transistor

도 5 - 외란광의 영향을 설명하기 위한 도 3의 주요부분 발췌회로도FIG. 5-An excerpt circuit diagram of the main part of FIG. 3 for explaining the influence of disturbance light

도 6 - 트랜지스터의 베이스 영역에 빛을 차단하기 위해 설치한 차단층 실시예6-Embodiment of a blocking layer provided to block light in a base region of a transistor

도 7a - 광전류에 의한 이득조절용 커패시터 양단 전류의 측정값(충전방향)Fig. 7a-Measured value of current across the gain adjusting capacitor by the photocurrent (charging direction)

도 7b - 광전류에 의한 이득조절용 커패시터 양단 전류의 측정값(방전방향)7b-Measured value of current across a capacitor for gain adjustment by photocurrent (discharge direction)

도 8 - 더미 트랜지스터를 부가한 충방전 회로의 한 예8-An example of a charge / discharge circuit with a dummy transistor

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 입력회로 (input stage) 12 : 초단증폭부 (pre-amp)11: input stage 12: pre-amp

13 : 자동이득조절 증폭기(AGC amp) 14 : 리미트 엠프(limit amp)13: automatic gain control amplifier (AGC amp) 14: limit amp (limit amp)

15 : 대역통과필터(Band Pass Filter) 16 : 자동이득조절부(AGC control)15: Band Pass Filter 16: Automatic Gain Control Part (AGC control)

17 : 비교기 (comparator)17: comparator

18 : 복조기(demodulator) 및 슈미트 출력회로부(Schmitt out)18: demodulator and Schmitt output circuit

21 : 통상적인 노이즈 신호파형 22 : 리모콘 신호파형21: normal noise signal waveform 22: remote control signal waveform

23 : 정상신호의 확대된 신호 구간(버스트 신호구간)23: enlarged signal section of normal signal (burst signal section)

24 : 변조신호 25 : 휴지기 (gap time)24: modulated signal 25: gap time

전술한 종래 기술의 면밀한 분석을 통해 본 발명의 명세서에서 공개하는 바와 같이 외란광에 의한 전류 성분을 적절히 제어할 수 있는 기술을 개발하였고 이는 본 명세서에서 후술될 것이다. 이 기술에 의해 외란광에 의해 발생되는 광전류 성분을 설계자가 임의로 조절이 가능하여 자동이득조절부의 회로의 동작 가운데서 자동이득조절을 위한 전술한 커패시터의 충방전 동작을 정확히 제어할 수 있게 된다. 그러므로 자동이득조절 증폭기의 이득 역시 정확히 콘트롤할 수 있게 되어 외란광 노이즈에 의한 영향을 거의 받지 않는 적외선 수신장치를 개발 가능하게 되었다.As described in the specification of the present invention through a detailed analysis of the above-described prior art, a technology capable of appropriately controlling the current component by the disturbance light has been developed, which will be described later in the specification. By this technique, the designer can arbitrarily adjust the photocurrent components generated by the disturbance light, thereby accurately controlling the charge / discharge operation of the above-described capacitor for automatic gain control among the circuits of the automatic gain control unit. Therefore, the gain of the automatic gain control amplifier can also be accurately controlled, enabling the development of an infrared receiver that is hardly affected by disturbance light noise.

전술한 외란광 노이즈가 발생시키는 전류 성분은 반도체 기판, 예컨대 실리콘 기판내에서 발생하여 회로의 여러 곳에 영향을 미치게 된다. 이러한 전류 성분들이 반도체 기판내에 형성된 바이폴라 트랜지스터의 베이스 영역에서 발생하거나 베이스로 흘러 들어갈 경우 전술한 바와 같이 그 영향이 극대화된다. 본 발명은 이러한 점에 착안한 것으로 트랜지스터의 베이스가 형성된 부분을 특정한 층을 이용하여 적당히 덮는 것이다. 이러한 덮는 정도, 즉 베이스가 반도체 기판위로 노출(open)되는 정도를 조절하면 외란광에 의한 전류 성분을 설계자가 조절 가능하다. 도 6에는 바이폴라 트랜지스터의 도전층을 이용하여 베이스 내에 발생하는 외란광 전류의 양을 조절할 수 있도록 베이스의 오픈 정도를 조절하는 실시 예를 나타내었다.The current component generated by the disturbance light noise described above is generated in a semiconductor substrate such as a silicon substrate to affect various parts of the circuit. When such current components occur in or flow into the base region of the bipolar transistor formed in the semiconductor substrate, the effect is maximized as described above. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of this point and appropriately covers a portion where a base of a transistor is formed by using a specific layer. By adjusting the covering degree, that is, the base is exposed to the semiconductor substrate (open), the designer can adjust the current component caused by the disturbance light. 6 illustrates an embodiment in which the degree of opening of the base is adjusted to control the amount of disturbance light current generated in the base using the conductive layer of the bipolar transistor.

본 발명의 특징은 도 6에 나타낸 것과 같은 적층(積層)의 기하학적 모양에만 한정되어 있는 것은 아니다. 베이스를 덮고 있는 층의 기하학적인 모양이나 층의 재질, 층의 두께 정도에 따라 베이스 내부로 침투되는 광량이 다를 것이므로 베이스가 오픈되는 기하학적인 모양은 얼마든지 바뀔 수 있다. 이러한 적층은 대부분 금속층 또는 폴리실리콘층을 이용하지만 이들 층만 이용 가능한 것은 아니다. 베이스 영역을 덮을 수 있는 층이면 반도체 집적회로 공정에 쓰이는 여러 가지의 비전도층도 이용 가능하다. 일반적으로 반도체 집적회로에 쓰이는 여러 층들은 그 두께와 재질에 따라 빛의 투과 정도가 다를 것이다. 따라서 외란광에 의한 베이스 전류를 적절하게 조절하기 위해서는 실험을 통해 베이스 영역의 오픈 정도를 결정하여야 한다.The feature of the present invention is not limited to the lamination geometry as shown in FIG. Since the amount of light penetrating into the base will vary depending on the geometric shape of the layer covering the base, the material of the layer, and the thickness of the layer, the geometric shape of the base opening can be changed. Most of these laminations use metal layers or polysilicon layers but not only these layers. As long as the layer can cover the base region, various nonconductive layers used in semiconductor integrated circuit processing are also available. In general, the various layers used in the semiconductor integrated circuit will vary the degree of light transmission depending on the thickness and material. Therefore, in order to properly adjust the base current caused by the disturbance light, the degree of openness of the base area should be determined through experiments.

본 발명의 기술적인 사상은 외란광에 의해 반도체 기판 내부(특히 바이폴라 트랜지스터의 경우는 베이스내부)에 생기는 전자-정공쌍에 의해 형성되는 광전류 성분을 인위적으로 조절하기 위해 반도체 공정에 쓰이는 여러 가지의 층을 이용하여 베이스의 오픈정도를 적절히 조절함으로써 반도체 기판내부로 흡수되는 빛의 양을 조절한다는데 에 있다.The technical idea of the present invention is that various layers used in semiconductor processes to artificially control the photocurrent components formed by electron-hole pairs generated inside the semiconductor substrate (especially inside the base in the case of bipolar transistors) by disturbance light. By controlling the opening degree of the base appropriately by using to control the amount of light absorbed into the semiconductor substrate.

베이스 오픈 정도에 따라 커패시터 양단의 전류를 측정한 실험 결과를 7에 나타내었다. 이 실험은 반도체 회로의 연결에 쓰이는 제2금속층(second metal)을 이용하여 측정한 것이다. 도 7은 베이스 영역이 외란광에 노출된 정도, 즉 베이스가 오픈된 정도에 따라 자동이득조절부의 커패시터에 흐르는 전류의 변화를 나타낸것이다. 먼저 그림 7a는 도 3에 나타난 충방전회로(B)의 NPN 트랜지스터와 PNP 트랜지스터들 가운데 충전에 간여하는 트랜지스터들의 베이스를 적층하여 실험한 결과를 나타낸 경우이다. 이 경우 외란광이 있을 경우와 외란광의 영향이 없을 때 전류의 크기가 달라짐도 볼 수 있다. 이 도면에서 a,b의 첨자는 각각 베이스의 오픈 정도를 달리한 것을 구별하기 위한 것이다. 커패시터 양단의 전류가 충전되는 방향이면 커패시터 양단의 평균전압이 증가하게 되고 이 증가된 전압은 자동이득조절증폭기의 이득을 감소시키는 방향으로 작동한다. 자동이득조절증폭기의 이득감소는 적외선 수신장치 내부의 노이즈 신호를 감소시키나 적외선 수신거리 또한 짧아진다. 그림 7b는 커패시터 양단의 전류가 방전되는 방향으로 되도록 커패시터의 방전에 간여하는 트랜지스터들의 베이스의 도전층을 오픈한 경우이다. 커패시터 양단의 전류가 방전되는 방향이면 커패시터 양단의 평균전압이 감소하게 되고 이 감소된 전압은 자동이득조절증폭기의 이득을 증가시키는 방향으로 작동한다. 자동이득조절증폭기의 이득증가는 적외선 수신장치 내부의 노이즈 신호를 증가시키나 적외선 수신거리 또한 길어진다. 이 역시 외란광의 영향이 있을때와 없을 때 전류의 크기가 달라지는 것을 알수 있다. 도 7에서 전류가 마이너스(-) 값을 나타내는 경우는 충전전류를, 플러스(+) 값을 나타내는 경우는 방전전류를 의미한다.Experimental results of measuring the current across the capacitor according to the degree of open base are shown in Fig. 7. This experiment was carried out using a second metal layer used to connect semiconductor circuits. FIG. 7 illustrates a change in current flowing through a capacitor of the automatic gain control unit according to the degree of exposure of the base region to disturbance light, that is, the degree of opening of the base. First, FIG. 7A illustrates a test result obtained by stacking the bases of the NPN transistors and the PNP transistors of the charge / discharge circuit B shown in FIG. 3 for charging. In this case, it can be seen that the magnitude of the current changes when there is disturbance light and when there is no influence of the disturbance light. In this figure, the subscripts a and b are for distinguishing between different degrees of opening of the base. When the current across the capacitor is charged, the average voltage across the capacitor increases, and the increased voltage acts to reduce the gain of the auto gain amplifier. The gain reduction of the automatic gain control amplifier reduces the noise signal inside the infrared receiver, but also shortens the infrared reception distance. Figure 7b shows the case where the conductive layer at the base of the transistors participating in the discharge of the capacitor is opened so that the current across the capacitor is discharged. When the current across the capacitor is discharged, the average voltage across the capacitor decreases, and the reduced voltage acts to increase the gain of the auto gain amplifier. The gain increase of the automatic gain control amplifier increases the noise signal inside the infrared receiver, but also increases the infrared reception distance. This also shows that the magnitude of the current varies with and without the influence of disturbance light. In FIG. 7, when the current represents a negative value, the charging current is represented, and when the current represents a positive value, the discharge current is represented.

본 발명의 또 다른 실시예는 더미 트랜지스터를 이용하여 외란광 영향으로 생기는 충전전류와 방전전류를 같은 크기로 만들어 주는 것이다. 전술한 식 (5)에서 보듯이 충전전류와 방전전류가 같으면 서로 상쇄되어 외란광 영향으로 생기는 실질전류가 0이 된다. 도 4에 나타난 자동이득조절부 회로내의 충전용 트랜지스터와 방전용 트랜지스터들의 개수가 서로 다르거나 충전 광전류와 방전 광전류의 크기가 서로 다를때도 더미 트랜지스터를 이용할 수 있다. 더미셀의 추가는 다음과 같은 과정을 거쳐 이루어진다. 먼저 도 4에 나타낸 자동이득조절부 회로내의 충전용 트랜지스터와 방전용 트랜지스터들의 개수가 다를 경우 커패시터 전류는 충전되거나 방전될 것이므로 충전전류가 클 경우 방전을 담당하는 트랜지스터에 더미 트랜지스터를 부가한다. 이러한 부가를 나타내는 하나의 실시 예를 도8에 나타내었다. 도 8에 나타난 더미 트랜지스터는 도 5에서 나타난 회로 가운데 QP28에 더미 트랜지스터를 부가한 것이다. 부가된 더미 트랜지스터는 정상적인 충방전 동작에 간여하지는 않고 다만 외란광 영향하에서 광전류만을 발생시킬 목적으로만 이용된다. 이러한 목적을 충족시키기 위해 더미 트랜지스터의 베이스는 다른 회로에 연결되어 있지 않고 플로팅(floating)되어 있거나 적당한 노드에 연결되어 있다. 더미 트랜지스터는 반드시 도 8에 나타낸 것과 같이 부가될 필요는 없다. 여러 개의 더미 트랜지스터를 부가 할 수도 있고 도 5의 충방전 회로 가운데서 충전과 방전을 담당하는 트랜지스터 여러 곳에 복수 개로 더미 트랜지스터를 조합하여 부가하는 것도 가능하다. 다만 커패시터의 충전 전류와 방전 전류를 서로 균형있게 할 정도이면 무방하다.Another embodiment of the present invention is to make the charge current and the discharge current generated by the disturbance light effect the same size by using a dummy transistor. As shown in Equation (5), when the charge current and the discharge current are the same, the real currents canceled by the disturbance light effect become zero. The dummy transistor may be used when the number of the charging transistors and the discharging transistors in the automatic gain control circuit shown in FIG. 4 is different from each other or the magnitudes of the charging photocurrent and the discharging photocurrent are different. The addition of the dummy cell is performed through the following process. First, when the number of the charging transistors and the discharging transistors in the automatic gain control circuit shown in FIG. 4 is different, the capacitor current will be charged or discharged. Therefore, when the charging current is large, a dummy transistor is added to the transistor responsible for discharging. One embodiment illustrating this addition is shown in FIG. The dummy transistor shown in FIG. 8 is a dummy transistor added to QP28 among the circuits shown in FIG. 5. The added dummy transistor is not used for normal charge / discharge operation but is used only for generating a photocurrent under the influence of disturbance light. To meet this goal, the base of the dummy transistor is not connected to any other circuit but is floating or connected to a suitable node. The dummy transistors do not necessarily need to be added as shown in FIG. A plurality of dummy transistors may be added or a plurality of dummy transistors may be added to a plurality of transistors in charge and discharge in the charge / discharge circuit of FIG. 5 in combination. However, as long as the charge current and the discharge current of the capacitor can be balanced with each other.

발명의 또 다른 실시예는 외란광전류를 서로 상쇄시키기 위해 자동이득조절부의 회로내의 충방전을 담당하는 트랜지스터들의 베이스 면적을 서로 달리하는 것이다. 베이스 면적이 크면 외란광에 의한 광전류 성분 또한 이에 비례하여 커질 것이므로 충전광전류가 방전 광전류보다 클 경우는 방전 트랜지스터의 베이스 면적을키우고, 방전광전류가 충전광전류 보다 크면 충전 트랜지스터의 베이스 면적을 키워 양측의 광전류를 서로 상쇄시킬 수도 있다.Another embodiment of the invention is to vary the base area of the transistors responsible for charging and discharging in the circuit of the automatic gain control unit in order to cancel the disturbance photocurrent. If the base area is large, the photocurrent component caused by the disturbance light will also increase in proportion. If the charging photocurrent is larger than the discharge photocurrent, the base area of the discharge transistor is increased. May cancel each other out.

본 발명은 외란광으로 인한 광전류 생성을 적절히 조절 가능하게 하여 적외선 수신장치의 동작 신뢰성이 뚜렷이 좋아지는 효과가 있다.According to the present invention, the photocurrent generation due to the disturbance light can be adjusted appropriately, so that the operation reliability of the infrared receiver is clearly improved.

본 발명의 여러 실시 예는 전술한 발명의 상세한 설명에서 기술되었으나 본발명의 기술적인 사상을 벗어나지 않으면서 각종 형태의 실시가 가능할 것이므로 본 발명의 청구항의 범위내에서의 모든 변형, 또는 그러한 범위와 동등한 것들은 본 발명에 포함되는 것이고 본 발명의 범위는 명세서에 나타난 실시 예만으로 제한되는 것은 아니다.Although various embodiments of the present invention have been described in the foregoing detailed description of the invention, it should be understood that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention, or that modifications may be equivalent to such ranges. Those are included in the present invention and the scope of the present invention is not limited only to the embodiments shown in the specification.

Claims

In the infrared receiver,

An input unit including a photodiode for receiving a light signal and converting the light signal into an electrical signal;

A pre-amp for amplifying the output signal of the input unit;

An automatic gain control amplifier configured to receive an output signal of the preamplifier and adjust gain;

A filter circuit that receives the output signal of the automatic gain control amplifier and filters only signals of a required frequency band;

An automatic gain control unit configured to feed back the input signal of the filter circuit and adjust the gain of the automatic gain control amplifier;

A comparator for comparing a predetermined DC reference voltage with an output signal of the filter;

A demodulation and output unit for receiving the output signal of the comparator and demodulating and outputting the demodulated signal;

And a light blocking layer in a base region of the transistor inside the automatic gain control unit.

Receive infrared signals,

Amplify the received infrared signal,

Filtering the amplified signal,

Compare the filtered signal with a predetermined reference voltage signal,

Demodulate the compared results above,

Using feedback control to control an amplification size of the amplified signal based on the demodulated signal,

The feedback control operates based on a specific gap of the infrared received signal,

And a light blocking layer is installed on a specific transistor base in the circuit for the feedback control and the opening degree of the blocking layer is adjusted to enable more precise operation of the feedback control.