KR20130126157A

KR20130126157A - 이득정지기능을 가지는 적외선 수신기

Info

Publication number: KR20130126157A
Application number: KR1020120050016A
Authority: KR
Inventors: 신병철; 이홍락; 오경창
Original assignee: 주식회사 네오디바이스
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2013-11-20
Also published as: KR101380785B1

Abstract

외부에서 인가되는 이득정지신호에 따라 고정된 이득을 구현할 수 있는 적외선 수신기가 개시된다. 형성되는 출력신호와 캐리어신호의 분석을 통해 이득제어신호의 변동을 통한 이득의 변화가 필요하지 않다고 판단되는 경우, 이득정지신호는 활성화된다. 활성화된 이득정지신호는 자동이득 조절기의 충방전 동작을 중지시킨다. 따라서, 중지 직전의 이득상태가 그대로 유지된다. 이득정지신호가 비활성화되면, 자동이득 조절기는 충방전 동작을 통해 이득제어신호의 변동을 유발한다. 따라서, 적외선 수신기의 이득은 변경된다.

Description

이득정지기능을 가지는 적외선 수신기{Infrared Signal Receiver of having Gain Hold Function}

본 발명은 적외선 수신기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 이득 또는 잡음이 제거된 상태에서 이득이 정지되는 적외선 수신기에 관한 것이다.

적외선 수신기는 적외선 신호를 수신하고, 이를 증폭 및 처리한다. 리모콘 등을 이용하여 적외선 신호는 전자제품으로 송신되고, 적외선 수신기는 적외선 신호를 수신하고, 이를 증폭하여 약속된 형태의 테이터 포맷으로 변환하는 기능을 수행한다.

도 1은 종래 기술에 따른 적외선 수신기를 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 적외선 수신기는 포토다이오드(10), 트랜스 임피던스 증폭기(11), 자동이득 증폭기(12), 리미터(13), 대역통과필터(14), 자동이득조절기(15), 문턱전압 조절 및 비교기(16), 적분기(17), 슈미트리거(18) 및 출력 스테이지(19)를 가진다.

포토다이오드(10)는 적외선 신호를 수신하고, 이를 전류로 변환한다. 적외선 신호는 소정의 주파수를 가지고 맥류하므로, 포토다이오드(10)에 의해 형성된 전류도 맥류하는 형태로 형성된다. 포토다이오드(10)의 전류신호는 트랜스 임피던스 증폭기(11)로 입력되고, 트랜스 임피던스 증폭기(11)는 전류 형태의 신호를 전압신호로 변환하고, 이를 증폭한다.

변환된 전압신호는 자동이득 증폭기(12), 리미터(13) 및 대역통과필터(14) 등을 거치면서 보다 큰 진폭을 가지고, 신호와 잡음의 선택비가 향상된 상태가 된다.

자동이득 증폭기(12)는 입력되는 전압신호의 잡음과 형태에 따라 이득을 달리하도록 자동이득조절기(15)에 의해 제어된다.

리미터(13)는 대역통과필터(14)에 과전압이 인가되지 않도록 정당한 레벨 이내로 제한하는 기능을 가지며, 대역통과필터(14)는 적외선 수신기의 주파수 선택도를 향상시키며, 특정대역의 신호만을 통과시킨다. 따라서, 처리신호에 포함된 노이즈 성분은 일정부분 제거된다. 다만, 실질적인 하드웨어 구현시에는 이상적인 대역통과필터(14)의 역할과는 상당한 차이가 있다. 따라서, 노이즈 성분도 대역통과필터(14)를 통과하게 된다.

대역통과필터(14)의 출력은 문턱전압 조절 및 비교기(16)에 입력되고, 일정한 신호 성분으로 형성된다. 이는 적분기(17) 및 슈미트리거(18)로 구성된 복조회로에 입력되고, 출력 스테이지(19)의 출력신호 Vo를 발생시킨다.

출력신호 Vo는 마이컴 등에 입력된다. 마이컴은 출력신호 Vo를 수신하고, 펄스폭 등을 카운팅 또는 판단작용을 통해 적외선 신호에 포함된 정보를 추출하고, 처리동작을 수행한다.

상술한 적외선 수신기의 동작에서 적외선 신호에 포함된 노이즈 성분을 적절히 제거하여야 하며, 소정의 이득이 구현되어야 한다. 다만, 적외선 수신기에서는 이득과 노이즈가 서로 상반되는 특성을 가진다. 즉, 이득을 증가시키면 노이즈 성분이 증가하고, 이득을 감소시키면 노이즈가 감소되는 특성이 있다.

적외선 수신기의 출력은 대부분 마이컴에 입력된다. 높은 노이즈는 마이컴의 오동작을 유발하며, 이를 방지하기 위해 낮은 이득의 신호를 출력하는 경우, 마이컴이 미약한 신호를 수신하여 신호처리를 원활히 수행하지 못하는 문제가 발생한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 특정 레벨의 잡음상태 또는 이득상태에 따라 이득이 고정되는 적외선 수신기를 제공하는데 있다.

상술한 과제를 달성하기 위한 본 발명은 포토다이오드에 의해 검출된 전류 형태의 적외선 신호를 전압 신호로 변환하기 위한 트랜스 임피던스 증폭기; 상기 트랜스 임피던스 증폭기의 출력을 증폭하기 위한 자동이득 증폭기; 상기 자동이득 증폭기의 출력을 소정 레벨 이하로 제한하기 위한 리미터; 상기 리미터의 출력으로부터 통과대역의 신호를 선택하여 출력하기 위한 대역통과필터; 상기 대역통과필터의 출력신호를 수신하고, 상기 자동이득 증폭기의 이득을 조절하거나, 고정된 이득을 구현하기 위한 자동이득 조절기; 상기 대역통과필터의 출력을 수신하고, 설정된 문턱전압에 따라 펄스신호를 발생하기 위한 문턱전압 조절/비교기; 상기 펄스 신호를 적분하기 위한 적분기; 상기 적분기의 출력을 수신하고, 구형파를 형성하기 위한 슈미트리거; 상기 구형파에 따른 온/오프 동작을 통해 출력신호를 형성하기 위한 출력 스테이지; 및 상기 슈미트리거의 출력 및 상기 대역통과필터의 출력을 수신하고, 상기 적외선 신호에 포함된 캐리어신호를 추출하기 위한 캐리어신호 생성부를 포함하는 적외선 수신기를 제공한다.

상술한 본 발명에 따르면, 캐리어신호 및 출력신호는 분석되고 대역통과필터를 통과한 신호의 잡음레벨을 감지된다. 또한, 출력신호의 양상을 분석을 통해 자동이득 증폭기의 이득의 적절성을 판단된다. 만일, 이득이 마이컴에서 설정된 기준이득 이상이고, 잡음레벨인 신호대 잡음비가 기준비율 미만이면, 마이컴은 이득정지신호를 활성화시킨다. 따라서, 자동이득 조절기는 충방전 동작에 따른 자동이득 증폭기의 이득의 조절을 중지한다.

이를 통하여 잡음과 이득이 일정한 범위에 포함되는 것으로 판단되는 경우, 적외선 수신기는 일정한 이득을 구현할 수 있으며, 이득의 변경에 따른 잡음레벨의 상승, 이득의 감소 또는 증가에 따른 적외선 신호의 불안정한 처리상태를 개선할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 적외선 수신기를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선 수신기를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 도 2의 자동이득 조절기를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 1의 적외선 수신기의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 적외선 수신기의 동작을 설명하기 위한 다른 타이밍도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 캐리어신호 생성부의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

실시예

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선 수신기를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 적외선 수신기는 트랜스 임피던스 증폭기(110), 자동이득 증폭기(120), 리미터(130), 대역통과필터(140), 자동이득조절기(150), 문턱전압 조절/비교기(160), 적분기(170), 슈미트리거(180), 출력 스테이지(190) 및 캐리어신호 생성부(200)를 가진다.

적외선 수신기는 외부 부품인 포토다이오드(100)에 연결되어 있고, 아주 미약한 적외선 신호가 포토다이오드(100)와 같은 광검출 소자를 통하여 맥동하는 전류의 형태로 검출 된다.

이러한 미약한 적외선 신호전류를 원거리에서 검출하기 위하여, 적외선 수신기 회로의 내부에 다수의 회로들이 구비된다. 특히, 레벨이 미약한 적외선 신호를 수신하고, 이를 증폭하며, 신호처리에 장애가 되는 노이즈를 제거하는 회로가 적외선 수신기의 중요한 요소로 작용한다.

먼저, 포토다이오드(100)에 의해 수신된 적외선 신호는 전류 신호로 변환되고, 변환된 전류신호는 트랜스 임피던스 증폭기(110)로 입력된다.

트랜스 임피던스 증폭기(110)는 검출된 전류 신호를 전압 신호로 변환하고, 이를 증폭한다. 변환된 신호는 자동이득 증폭기(120)로 입력된다.

자동이득 증폭기(120)는 트랜스 임피던스 증폭기(110)의 출력신호를 수신하고, 이를 소정의 이득을 가지고 증폭한다. 다만, 상기 자동이득 증폭기(120)는 입력신호가 가지는 신호 대 잡음비에 따라 그 이득을 달리할 수 있다. 즉, 입력신호에 잡음이 많은 경우, 자동이득 증폭기(120)의 이득은 다소 감소한다. 또한, 입력신호에 잡음이 적은 경우, 자동이득 증폭기(120)의 이득은 증가하게 된다. 이러한, 자동이득 증폭기(120)의 이득의 변경은 자동이득 조절기(150)의 동작에 의해 이루어진다.

또한, 자동이득 증폭기의 이득은 일정한 상태에 진입하면, 이득이 고정화된다. 즉, 적외선 수신기의 출력신호에 기준 이득 이상의 이득이 구현되고, 신호 대 잡음비가 기준 비율 미만인 경우, 자동이득 증폭기의 이득은 고정된다. 다만, 적외선 수신기의 이득이 기준 이득 미만이 되거나, 신호 대 잡음비가 기준 비율 이상이면, 자동이득 증폭기의 이득은 변경된다.

상기 자동이득 조절기(150)는 충방전 동작을 통하여, 설정되는 전압레벨을 가지고, 자동이득 증폭기(120)의 이득을 조절한다. 즉, 자동이득 조절기(150)는 대역통과필터(140)의 출력신호를 수신하여, 이득제어신호를 생성한다. 생성된 이득제어신호는 자동이득 증폭기(120)의 이득을 결정한다. 예컨대, 노이즈가 적은 신호가 수신되는 경우, 자동이득 증폭기(120)의 이득은 증가하며, 노이즈가 많은 신호가 수신되는 경우, 자동이득 증폭기(120)의 이득은 감소하도록 이득제어신호는 동작한다.

또한, 상기 자동이득 조절기(150)는 마이콤으로부터 이득정지신호를 수신한다. 이득정지신호가 활성화되면, 이득제어신호가 고정화된다. 따라서, 이득정지신호가 활성화된 상태에서 자동이득 조절기(150)는 고정화된 이득제어신호를 출력한다. 따라서, 자동이득 증폭기(120)는 고정된 증폭도를 가지고, 이득을 구현한다. 또한, 이득정지신호가 비활성화되면, 다시 자동이득 조절기(150)는 충방전 동작을 통해 가변적인 이득제어신호를 형성한다.

상기 자동이득 증폭기(120)는 회로의 구성에 따라 그 이득의 범위는 설정된다. 다만, 이득의 최대값은 30dB 내지 35dB로 설정됨이 바람직하다. 자동이득 증폭기(120)의 출력은 리미터(130)로 입력된다.

상기 리미터(130)는 소정의 이득을 가지고, 기설정된 레벨을 상회하는 신호의 레벨을 강제로 세팅시킨다. 예컨대, 신호의 피크간의 전압차가 0.7V를 상회하는 경우, 이를 기설정된 피크간의 전압차 0.7V로 강제로 설정한다. 또한, 본 발명에서는 상기 리미터(130)의 이득은 15dB 내지 25dB로 설정됨이 바람직하다. 리미터(130)의 출력은 대역통과필터(140)로 입력된다.

상기 대역통과필터(140)는 입력되는 리미터(130)의 출력신호에서 중심대역 주변의 신호들만을 선별적으로 통과시킨다. 본 발명에서의 대역통과필터(140)의 중심 주파수는 30kHz 내지 60kHz로 설정되며, 대역폭은 4kHz 내지 5kHz로 설정됨이 바람직하다. 또한, 중심 주파수 부근에서의 대역통과필터(140)의 이득은 15dB 내지 25dB로 설정됨이 바람직하다. 상기 대역통과필터(140)를 통과한 신호는 자동이득 조절기(150), 문턱전압 조절/비교기(160) 및 캐리어신호 생성부(200)로 입력된다.

대역통과필터(140)의 출력신호는 문턱전압 조절기/비교기(160)로 입력된다. 문턱전압 조절기/비교기(160)에서 설정된 문턱전압에 따라, 대역통과필터(140)의 출력신호는 비교된다. 따라서, 문턱전압 조절기/비교기(160)의 출력은 하이레벨 또는 로우 레벨을 가지는 일종의 펄스 파형이 된다. 상기 펄스 파형은 적분기(170)로 입력된다.

적분기(170)는 펄스 형태의 문턱전압 조절기/비교기(160)의 신호에 대해 적분동작을 수행한다. 적분기(170)의 적분 동작에 의해 적외선 신호는 복조된다. 복조된 신호는 슈미트리거(180)에 입력된다.

슈미트리거(180)는 복조된 적분기(170)의 출력신호를 수신하여 구형파를 형성한다. 형성된 구형파는 출력 스테이지(190)에 입력된다. 출력 스테이지(190)에 구비된 트랜지스터 Q는 온/오프 동작을 수행하여 충방전 동작을 통해 최종 출력신호 Vout을 생성하게 된다.

대역통과필터(140)의 출력신호 및 슈미트리거(180)의 출력신호는 캐리어신호 생성부(200)로 입력된다. 캐리어신호 생성부(200)는 비교기(210) 및 논리회로(200)를 가진다.

상기 비교기(210)에는 대역통과필터의 출력신호가 입력되고, 이는 중심신호 Vct와 비교된다. 따라서, 비교기(210)의 출력은 하이레벨과 로우레벨이 순차적으로 변경되는 향상을 가진다. 또한, 비교기(210)의 출력은 논리회로(220)에 입력되고, 이는 슈미트리거(180)의 출력신호와 논리곱 연산된다. 논리회로(220)에서는 출력신호 Vout가 로우레벨인 상태에서 펄스신호들을 형성한다. 이는 슈미트리거(180)의 출력신호가 하이레벨인 상태에서만 비교기(210)의 출력신호를 전송함을 의미한다. 논리회로(220)의 출력은 캐리어신호 Vcar로 명명된다.

출력신호 Vout와 캐리어신호 Vcar은 마이컴에 입력된다. 마이컴은 출력신호 Vout과 캐리어신호 Vcar의 양상을 판단한다. 예컨대, 캐리어신호 Vcar에 포함된 잡음 레벨을 분석하거나, 출력신호 Vout의 크기 및 잡음 레벨을 분석하여 이득정지신호를 형성한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 도 2의 자동이득 조절기를 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 상기 자동이득 조절기는 전류충방전 회로(151), 충방전 스위치(152), 충방전 커패시터(153) 및 전압전류 변환기(154)를 가진다.

전류충방전 회로(151)에는 대역통과필터의 출력신호가 입력된다. 또한, 충방전 문턱전압 Vth이 입력된다. 전류충방전 회로(151)는 대역통과필터의 출력과 충방전 문턱전압 Vth를 비교하고, 충방전신호를 출력한다. 따라서, 충방전 문턱전압 Vth 이상의 레벨의 신호가 인가되는 구간에서는 충전동작이 수행되고, 충방전 문턱전압 Vth 미만의 신호가 인가되는 구간에서는 방전동작이 수행된다. 통상적인 상황에서 이득정지신호는 비활성화된다. 따라서, 충방전 스위치(152)는 도통된 상태를 유지하며, 충방전신호에 의해 충방전 커패시터(153)에는 충방전동작이 수행된다.

따라서, 충전동작이 수행되는 경우, 충방전 커패시터(153)의 전압을 지속적으로 상승한다. 이는 전류신호의 형태로 전압전류 변환기(154)로 인가되고, 전압전류 변환기(154)는 이를 전압신호의 형태로 변환하여 이득제어신호로 출력한다. 따라서, 충전동작이 수행되는 동안, 이득제어신호의 레벨은 지속적으로 상승한다.

또한, 방전동작이 수행되는 경우, 충방전 커패시터(153)의 전압은 지속적으로 하강한다. 이는 전류신호의 형태로 전압전류 변환기(154)로 인가된다. 따라서, 전압전류 변환기(154)는 지속적으로 레벨이 감소하는 이득제어신호를 형성한다.

만일, 이득정지신호가 활성화되면, 충방전 스위치(152)는 개방된다. 따라서, 대역통과필터(140)의 출력신호의 양상은 충방전 커패시터(153)로 전달되지 않는다. 충방전 스위치(152)의 개방 직전에 충방전 커패시터(153)에는 소정의 전압레벨이 셋팅된 상태이다. 이는 전압전류 변환기(154)를 거쳐 일정한 레벨의 이득제어신호로 생성된다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 1의 적외선 수신기의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.

도 4를 참조하면, 적외선 신호는 수신되고, 대역통과필터(140)를 통과한 신호의 양상은 개시된다. 대역통과필터(140)의 출력신호를 살피면, 대략 일정한 주파수를 가지나, 특정의 시간대에서 높은 레벨의 신호가 나타난다. 높은 레벨을 가지는 대역통과필터(140)의 출력신호는 적외선 수신기에서 의미있는 데이터로 기능한다. 대역통과필터(140)의 출력은 자동이득 조절기(150)에 입력된다. 또한, 이는 충방전 문턱전압 Vth와 비교된다.

충방전 문턱전압 Vth 이상의 레벨이 나타나는 구간에서 충방전 신호는 충전전류를 형성한다. 따라서, 충방전 커패시터(153)의 전압 및 전류는 지속적으로 상승한다. 상기 도 4에서 충전전류는 하이레벨로 표시된다. 하이레벨로 표시되는 구간에서는 충전동작이 일어남을 의미한다.

또한, 대역통과필터(140)의 출력신호의 피크치가 문턱전압 미만인 구간에서는 충방전 신호에 의해 방전동작이 수행된다. 이는 방전 전류가 하이레벨인 구간에서 방전동작이 수행됨을 의미한다. 따라서, 방전구간에서는 충방전 커패시터(153)의 전압 및 전류가 지속적으로 감소하는 양상으로 나타난다.

충전동작이 일어나는 경우, 전압전류 변환기(154)는 이를 지속적으로 레벨이 상승하는 이득제어신호로 생성할 수 있다. 자동이득 증폭기(120)는 높은 레벨의 이득제어신호가 입력되면 낮은 이득을 구현하고, 낮은 레벨의 이득제어신호가 입력되면, 높은 이득을 구현한다. 따라서, 레벨이 지속적으로 상승하는 이득제어신호에 의해 자동이득 증폭기(120)의 이득은 지속적으로 감소한다. 이는 대역통과필터(140)의 출력이 높은 레벨을 가지는 구간에서는 이득을 감소시킴을 의미한다. 높은 레벨을 가지는 구간에서는 잡음 또한 높은 수준으로 포함된다. 따라서, 이득의 감소를 통해 잡음 레벨을 감소시킨다.

만일, 방전동작이 발생되는 경우, 전압전류 변환기(154)는 이를 지속적으로 레벨이 하강하는 이득제어신호로 생성할 수 있다. 지속적으로 레벨이 감소하는 이득제어신호에 의해 자동이득 증폭기(120)의 이득은 지속적으로 증가한다. 따라서, 방전동작이 수행되는 구간에서 자동이득 증폭기(120)의 이득은 증가한다. 이를 통해 자동이득 증폭기(120)는 적절한 이득으로 셋팅될 수 있다.

특히, 출력신호 Vout와 캐리어신호 Vcar가 적절한 이득을 가지고, 캐리어신호 Vcar 및 출력신호 Vout에 잡음이 상당부분 제거된 것으로 판단되면, 마이컴은 이득정지신호를 활성화시킨다. 상기 도 4에서 이득정지신호는 로우레벨에서 활성화되는 것으로 도시된다. 이득정지신호가 활성화되면, 충방전 스위치(152)는 개방된다. 따라서, 전류충방전 회로(151)를 통한 전류경로는 차단된다. 또한, 충방전 커패시터(153)에서는 충방전 동작이 추가적으로 수행되지 않으며, 충방전 커패시터(153)는 일정한 레벨의 전압상태를 유지한다. 이는 일정한 레벨을 가진 이득제어신호로 나타난다. 이득제어신호가 일정하므로 자동이득 증폭기(120)의 이득도 일정하며, 적외선 수신기의 이득도 일정한 수준을 유지한다.

만일, 출력신호 Vout 또는 캐리어신호 Vcar에 잡음이 포함되어 기준비율 이상의 신호대 잡음비를 가지거나, 기준이득 미만의 낮은 이득을 가지는 것으로 판단되는 경우, 마이컴은 이를 판단하고, 이득정지신호를 비활성화시킨다. 따라서, 충방전 스위치(152)는 도통되며, 전류충방전 회로(151)는 충방전 신호를 생성하고, 충방전 커패시터(153)를 통해 충전동작 또는 방전동작을 수행한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 적외선 수신기의 동작을 설명하기 위한 다른 타이밍도이다.

도 5를 참조하면, 대역통과필터(140)의 출력은 문턱전압 조절기/비교기(160)로 입력된다. 문턱전압 조절기/비교기(160)는 내부적으로 문턱전압 Vref를 형성하고, 이를 대역통과필터(140)의 출력과 비교한다. 상기 문턱전압 Vref의 조절은 자동이득 증폭기(120)의 이득에 따라 변경될 수 있다. 예컨대, 자동이득 증폭기(120)의 이득이 높은 경우, 형성되는 문턱전압 Vref의 레벨은 상승하고, 자동이득 증폭기(120)의 이득이 낮은 경우, 형성되는 문턱전압 Vref의 레벨은 감소할 수 있다.

형성된 문턱전압 Vref와 대역통과필터(120)의 출력은 비교된다. 만일 대역통과필터(120)의 출력신호의 레벨이 문턱전압 Vref 이상인 경우, 문턱전압 조절기/비교기(160)는 하이레벨을 형성한다. 대역통과필터(140)는 특정구간에서 높은 피크치를 가지므로, 문턱전압 조절기/비교기(160)는 특정구간에서 펄스열의 신호를 형성한다. 문턱전압 조절기/비교기(160)의 출력은 적분기(170)에 입력된다.

적분기(170)는 문턱전압 조절기/비교기(160)의 출력을 적분한다. 적분치가 임계치에 도달하는 경우, 적분기(170)는 펄스열의 신호가 인가됨에도 불구하고, 일정한 레벨을 유지한다. 또한, 펄스열의 신호가 나타나지 않는 구간에서 적분기(170)의 레벨은 감소한다.

따라서, 적분기(170)의 출력은 충전, 임계치의 유지 및 방전이라는 프로세스를 거치므로 대략 사다리꼴의 파형을 형성한다.

슈미트리거(180)에서는 기 설정된 2개의 기준전압들 Vt1 및 Vt2에 따라 구형파를 형성한다. 예컨대, 제1 기준전압 Vt1은 높은 레벨을 가지고, 제2 기준전압 Vt2은 제1 기준전압 Vt1보다 낮은 레벨을 가진다. 따라서, 이를 통해 히스테리시스 특성이 구현된다.

먼저, 적분기(170)의 출력이 제1 기준전압 Vt1 이상인 경우, 슈미트리거(180)는 이를 하이 신호로 인식하고, 하이레벨을 출력한다. 또한, 적분기(180)의 출력레벨이 제1 기준전압 Vt1 이하가 되더라도, 슈미트리거(180)는 하이레벨 상태를 지속한다. 다만, 적분기(170)의 출력레벨이 지속적으로 감소하여, 제2 기준전압 Vt2 미만이되면, 슈미트리거(180)는 이를 로우 신호로 인식하여 로우레벨을 출력한다. 슈미트리거(180)의 출력신호는 일정한 구형파의 양상을 가진다. 또한, 상기 슈미트리거(180)의 출력은 캐리어신호 생성부(200) 및 출력 스테이지(190)로 공급된다.

먼저, 출력 스테이지(190)는 n타입의 BJT 또는 n타입의 MOS로 구성된다. 슈미트리거(180)의 출력신호는 트랜지스터 Q의 게이트 단자 또는 베이스 단자로 입력된다. 만일, 슈미트리거(180)의 출력신호가 하이레벨인 경우, 트랜지스터 Q는 턴온되고, 로우레벨의 출력신호 Vout을 형성한다. 또한, 슈미트리거(180)의 출력신호가 로우레벨인 경우, 트랜지스터 Q는 컷오프되고, 전원전압 VDD은 로드 Z를 거쳐 하이레벨을 출력한다. 결국, 출력 스테이지(190)는 슈미트리거(180)의 출력신호를 반전시킨다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 캐리어신호 생성부의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.

도 6을 참조하면, 대역통과필터(140)를 통과한 신호는 비교기(210)에 입력된다. 비교기(210)의 타 입력단에는 중심전압 Vct가 인가된다. 따라서, 모든 구간에서 비교기(210)는 대역통과필터(140)의 중심주파수에 상응하는 주파수를 가지는 신호를 형성한다. 이는 슈미트리거(180)의 출력과 함께 논리회로(220)로 입력된다. 상기 논리회로(220)는 논리곱 연산을 수행할 수 있다. 따라서, 슈미트리거(180)의 출력이 하이레벨인 구간에서 논리회로(220)는 비교기(210)의 출력을 전송한다. 반면, 슈미트리거(180)의 출력이 로우레벨이면, 논리회로(220)는 로우레벨을 형성한다.

따라서, 캐리어신호 생성부(200)의 출력신호인 캐리어신호 Vcar는 출력신호 Vout가 로우레벨인 구간에서, 하이레벨과 로우레벨을 반복하는 양상을 가지며, 이는 대역통과필터(140)의 중심주파수에 근접한다.

상술한 캐리어신호 Vcar 및 출력신호 Vout는 마이컴에 입력된다. 마이컴은 캐리어신호 Vcar의 상태를 분석하여 대역통과필터(140)를 통과한 신호의 잡음레벨을 감지할 수 있다. 또한, 출력신호 Vout의 양상을 분석하여 자동이득 증폭기(120)의 이득의 적절성을 판단한다. 만일, 이득이 마이컴에서 설정된 기준이득 이상이고, 잡음레벨인 신호대 잡음비가 기준비율 미만이면, 마이컴은 이득정지신호를 활성화시킨다. 따라서, 자동이득 조절기는 충방전 동작에 따른 자동이득 증폭기의 이득의 조절을 중지한다.

110 : 트랜스 임피던스 증폭기 120 : 자동이득 증폭기
130 : 리미터 140 : 대역통과필터
150 : 자동이득 조절기 160 : 문턱전압 조절/비교기
170 : 적분기 180 : 슈미트리거
190 : 출력스테이지 200 : 캐리어신호 생성부

Claims

포토다이오드에 의해 검출된 전류 형태의 적외선 신호를 전압 신호로 변환하기 위한 트랜스 임피던스 증폭기;
상기 트랜스 임피던스 증폭기의 출력을 증폭하기 위한 자동이득 증폭기;
상기 자동이득 증폭기의 출력을 소정 레벨 이하로 제한하기 위한 리미터;
상기 리미터의 출력으로부터 통과대역의 신호를 선택하여 출력하기 위한 대역통과필터;
상기 대역통과필터의 출력신호를 수신하고, 상기 자동이득 증폭기의 이득을 조절하거나, 고정된 이득을 구현하기 위한 자동이득 조절기;
상기 대역통과필터의 출력을 수신하고, 설정된 문턱전압에 따라 펄스신호를 발생하기 위한 문턱전압 조절/비교기;
상기 펄스 신호를 적분하기 위한 적분기;
상기 적분기의 출력을 수신하고, 구형파를 형성하기 위한 슈미트리거;
상기 구형파에 따른 온/오프 동작을 통해 출력신호를 형성하기 위한 출력 스테이지; 및
상기 슈미트리거의 출력 및 상기 대역통과필터의 출력을 수신하고, 상기 적외선 신호에 포함된 캐리어신호를 추출하기 위한 캐리어신호 생성부를 포함하는 적외선 수신기.
제1항에 있어서, 상기 자동이득 조절기는,
상기 대역통과필터의 출력을 수신하고, 충방전 문턱전압과 비교하여 충방전 신호를 형성하는 전류 충방전 회로;
이득정지신호에 따라 온/오프 동작을 수행하는 충방전 스위치;
상기 충방전 신호에 따라 충방전 동작이 수행되는 충방전 커패시터; 및
상기 충방전 커패시터의 전류를 감지하여 상기 자동이득 증폭기의 이득을 조절하는 이득제어신호를 형성하는 전압전류 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 수신기.
제2항에 있어서, 상기 이득정지신호는 활성화되는 경우, 상기 충방전 스위치를 오프시키고, 상기 전압전류 변환기는 레벨이 고정된 이득제어신호를 형성하는 것을 특징으로 하는 적외선 수신기.
제3항에 있어서, 상기 이득정지신호가 비활성화되는 경우, 상기 충방전 스위치는 도통되고, 상기 충방전 커패시터의 충방전 동작에 의해 상기 이득제어신호는 레벨이 변화하는 것을 특징으로 하는 적외선 수신기.
제1항에 있어서, 상기 캐리어신호 생성부는,
상기 대역통과필터의 출력을 수신하고, 입력되는 중심전압과의 비교를 통해 펄스열 형태의 신호를 생성하는 비교기; 및
상기 슈미트리거의 출력 및 상기 비교기의 출력을 수신하고, 상기 비교기의 출력을 논리연산하여 상기 대역통과필터의 중심주파수에 상응하는 캐리어신호를 생성하기 위한 논리회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 수신기.
제5항에 있어서, 상기 논리회로는 논리곱 연산을 수행하는 것을 특징으로 하는 적외선 수신기.