TW411666B - Infrared signal receiver with attenuating circuit - Google Patents

Description

-uum-- 五、發明說明（1) 【發明之背景】 發明之領域' 本發明係關於一種紅外線信號接收裝置。 習用技術之描述 奧1、係以方塊形式顯示一種習用之紅外線彳ϋ接收裝 置。施加一種ϋ衝位置調變（ρρΐϋ倥號.以福供能.暑給一紅 外線LLD_，用以產生一調變的紅外線輻射信號，其中，上 述之脈衝位置調變（PPM)信號係為當具有某頻率之載波被 導通與切斷時所產生的。如圖1所示，諸如此類的調變紅 外線輻射信號係由一紅外線轄射感測器1接收，然後由一 放大器2所放大。放大的信號經過一個調階至PPM信號之載 波的帶通濾波器（BPF ) 3，俾能移除來自放大器2之不必要 的信號成分與雜訊。BPF 3提供一個輸出信號至一個檢測 器4，其中，檢測器4會對PPM信號之低與高_位準進赶檢_ 測。一個來自檢測器4之輸出信號，在波形上係被一波形 整形器5所整形，而波形整形器5會依據_來自一輸_出疫點iL 之 PPM 信1之。 一般而言，紅外線輻射感測器1包含一個針形光電二 極體。 以下，將參考圖2而詳細說明BPF 3、檢測器4與波形 整形器5。如圖2所示，在BPF 3中，一個電容器C1具有一 個接點，此接點連接至放大器2之輸出接點；電容器C1又 具有另一個接點，此接點連接至一缓衝器12之輸入接點與 一可變跨導放大器11之輸出接點，其中，可變跨導放大器

第5頁 411666_ 五、發明說明（2) 11具有一非反相輸入端與一反相輸入端。缓衝器12具有一 個輸出接點，此輸出接點係連接至一可變跨導放大器13之 非反相輸入端。可變跨導放大器13具有一個輸出接點，此 輸出接點係連接至一緩衝器14之輸入接點與一個電容器C2 之接點。電容器C2具有連接至接地端的另一接點。緩衝器 14具有一個輸出接點，此輸出接點係連接至可變跨導放大 器11之反相輸入端與電阻R2之接點。可變跨導放大器11之 非反相輸入端，係連接至電壓源之一正接點與電阻R 1之一 接點。電阻R1之另一個接點，係連接至電阻R2之另一個接 點與可變跨導放大器13之反相輸入端。以此方式共同連接 的電容器Cl、C2、可變跨導放大器11、13、緩衝器12、14 以及電阻R1、R2組成了BPF 3，此BPF 3之輸入接點係由連 接至放大器2的電容器C1之接點所提供，而BPF 3之輸出接 點係由缓衝器1 4之輸出接點所提供。 BPF 3具有一個調諧的頻率fO，以下述的方程式（1)表 示： f0=OTTcIVgmlxgm2 ⑴ 其中，Cl 'C2分別表示電容器Cl 、C2之電容，而 gml、gm2分別表示可變跨導放大器11、13之跨導。 因此，BPF 3僅放大一個信號，此信號之頻率係依據

五、發明說明（3) 電阻R1、R2所構成的回授量，而以調諧的頻率f〇調請。 BPF 3之輸出接點係連接至檢測器4之DC位準移相器15 之一輸入接點。DC位準移相器15具有一對NPN電晶體 Q100、Q101 ’這對電晶雜分別具有彼此連接之基極 電晶體Q100具有連接至一定電流源25之一個射極，並作為 DC位準移相器15之第一輸出接點βΝΡΝ電晶體Ql〇i具有連 接至一定電流源26之一個射極，並作為DC位準移相器15之 一個第二輸出接點》DC位準移相器1 5之第一輸出接點係連 接至一差分放大器之NPN電晶體Q102的基極。DC位準移相 器15之第二輸出接點係連接至一低通濾波器16之輸入接 點。低通濾波器1 6包含一個電阻R 4，此電阻具有作為低通 濾波器16之輸入接點的接點，以及連接至一電容器C3之接 點的另一接點’而電容器C3的另一接點係為接地。電阻R 4 與電容器C 3間的接頭作為低通濾波器1 6的一個輪出接點。 低通濾波器16之輸出接點係連接至差分放大器之一個npn 電晶體Q103之基極。差分放大器具有一個輸出接點，此輸 出接點係連接至電流鏡17之輸入接點17.1，而電流鏡17之 輸出接點17.2係連接至一電流鏡23之輸出接點23. 3與電容 器C4之一個接點，電容器C4之另一接點係為接地βΝΡΝ電 晶體Q102、Q103具有分別連接至電流鏡23之一個輸出接點 23_2的射極。電流鏡23具有一個輸入接點23.1，經由一個 電阻R5連接至一電壓源。 以下將參考圖3A至3D說明檢測器4之運作。圖3A以例 子的方式顯示一 PPM信號之波形。如圖3A所示，ppji信號包

411666 五、發明說明（4) 含存在有載波的ON期間與僅存在一個j)C信號的〇Ff期間。 PPM信號係從BPF 3之輸出接點提供至檢測器$之DC位準移 相器15 ’而施加至NPN電晶體Qi〇〇。施加至npn電晶 體Q1 0 0之PPM信號，係經由一個作為射極耦合器之NpN電晶 體Q100而傳輸至NPN電晶體Q102之基極。施加至肝n電晶體 Q101之ΡΡΜ信號，係經由一個作為射極耦合器之ΝρΝ電晶體 Q101而傳輸至低通滤波器16 ’在那邊會移除ppM信號的載 波。來自低通濾波器1 6的P P Μ信號會被施加至，n電晶體 Q103之基極。ΝΡΝ電晶體Q102、Ql〇3係作為一個差分開 關。當NPN電晶體Q102之基極電位低mNpn電晶體q103之基 極電位時’NPN電晶體Q103導通，允許一電流可經電流鏡 17而流至其輸出接點17.2 »當NPN電晶體Q102之基極電位 高於NPN電晶體Q103之基極電位時，NPN電晶體Ql〇3不導 通’可避免一電流流至電流鏡17之輸出接點17.2。 當NPN電晶體Q103導通時，從電流鏡17流出之電流^ 會被選擇使其大於流經電流鏡23之輸出接點23· 3的電流4 Is。因此，當NPN電晶體Q103為導通時，電容器C4以電流14 與la間之差異而充電。當ΝΡΝ電晶體Q103為不導通時，電4 容器C4以電流Is而放電。在PPM信號之每個ON期間，電容 器C4依據一種鋸齒形圖案，而反覆地以電流I4與丨3間之差 異充電並以電流I3放電，從而變成高位準。在ppM信號之 每個OFF期間，電容器C4變成低位準，此乃因為它^以電 流la放電。電容器C4之充電與放電電壓可用以下方程式表 示： ^

第8頁 411666 五、發明說明（5) 充電電壓= Λ-、1 (2) C4 放電電壓= =i-x-L C4 2f!N (3) 其中’fiN表示PPM信號之載波頻率’而C4表示電容器 C4之電容。 來自電容器C4之充電與放電信號會施加至波形整形器 5。波形整形器5具有一遲滯比較器18，此遲滯比較器18之 遲滞寬度會被選擇為使其不與一鋸齒波之峰值響應，而此 猫齒波係由來自一個反相器運作的日光燈等等的外部光雜 訊所形成《來自電容器C4之充電與放電信號，在波形上係 由遲滯比較器18所整形，遲滯比較器18會輸出複數之脈 衝’此等脈衝與來自輸出接點6之PPM信號的ON期間成比 例。 圖3B顯示NPN電晶體Q102、Q103之基極的信號波形。 在PPM信號之OFF期間，或當沒有信號施加至NPN電晶體 Q1 02之基極時，NPN電晶體Q1 02之基極受到裝置雜訊與外 .部的光雜訊β雜訊通過NPN電晶體Q103之基極，造成檢測 器輸出低位準信號，藉以使檢測器4運作錯誤。為了避免 檢測器4的運作錯誤，會以分別流經ΝΡΝ電晶體Ql〇〇與qi〇i 之電流I、12間的差異，而形成一個於ΝΡΝ電晶體Ql〇〇與

第9頁 411666 五、發明說明（6) Q101之基極-射極電壓VBE間的電位差異，藉以施加一DC偏 移董至NPN電晶體Q102與Q103之基極f那樣施加的DC偏移 量可作為一個檢測的臨限電壓。施加至NPN電晶體Q1 02之 基極的BPF 3之輸出信號，在從PPM信號之每個on期間的末 端係具有一個群組延遲間隔’如圖3B所示β如果檢測的臨 限電壓固定’則群組延遲間隔亦會被檢測到。因此，如圖 3C所示，依據PPM信號之ON與OFF期間之波形整形器5的輸 出脈衝，係被形成比PPM信號之ON期間長了 一個群組延遲 間隔，導致一個錯誤的運作。為避免這種錯誤運作，低通 濾波器1 6之充電與放電電流之比例大約要設定成5 〇 : 1， 藉以依據來自BPF 3之輸出信號位準以增加檢測的臨限電 麼°依此方式’從BPF 3之輸出信號之正值的一個高位準 部分會被檢測到，而群組延遲間隔不會被檢測到，俾能使 與圖3D之PPM信號成正比之脈衝從輸出接點6而輪出。 如圖4 A所示’依據一種習用格^， 一種持績108 ms之連續波的PPM信號被傳輸作為一種^： 命令載波。如圖4B所示，近年來已綠_廣电一種傳輪格,, 例如使用一種VTR搜4模咩，依據此VTR搜尋模A，會使一 PPM信號被傳輸以作為持續高於1〇8 ms期間的一種單二二 令載/?習用之紅外線信號接收裝置無孝債^諸如典類的 PPM信號，而使—其輸-出接點❻成一高位準。因為習用1紅外 線k號基收墓I不能正地傳輸 <令，它—會I致一 f包、含 習知 > 外線信號接收！置之設镬的運作錯誤（參£〜圖~^盥， 4D)。 ’、

第10頁 411666 五、發〒說明（7) 造成這種錯誤的原因將說明於下。利用低通濾波器1 6 將來自BPF 3之輸出信號之載波予以移除，並改變低通濾 波器1 δ之充電與放電電流的比例，以依據從BPF 3之輸出 信號，而使作為ΝΡΝ電晶體Q102和Q103之基極電壓間的偏 移電壓之檢測的臨限電壓增高。當BPF 3之輸出信號連續 供應時，如圖4C所示，即使在PPM信號之OFF期間，檢測的 臨限電壓亦會增加其位準，直到其到達一個等於BPF 3之 輸出信號之尖峰位準與DC偏移量之總和的數值。因此，檢 測的臨限電壓會比來自BPF 3之施加至NPN電晶體Q102之基 極輸出信號超過一個DC偏移量，因此無法檢測PPM信號之 ON期間，亦即，無法導通NPN電晶體Q1 03。k 【發明之綜合說明】 本發明之一個目的係提供一種紅外線信號接此， 即使當持續大於1 0 8 m s的期間被傳輸作爲一飯輩一命土載 波的PPM信號被提供時，以避免一個檢測的臨限電壓超過 一個BPF之輸出位準，其中，此BpF之輸出位準係施加至 NPN電晶體之基極。而且，本裝置能檢測ppM信號之〇N期 間，並輸出與來自一個輸出接點之PPM信號的0N期間成比 例的脈衝’藉以正確地傳輪紅外線命令β 依據本發明之一種紅外線信號接收裝置，係採用一種 來自一帶·屋^羞H衰直信號，以作為一種用以增加一 檢測器之檢測的臨限電壓的信號。具體言之，紅外線信號 接收裝·置包含：一衰減器’用以預防檢測的臨限電壓超過 個來自帶通濾波器之輸出信號，而此輸出信號在檢測的

_4116^6_ 五、發明說明（8) 臨限電壓增加時會被施加至檢測器。 依據本發明之紅外線信號接收裝置，能檢測連續波的 PPM信號，而此PPM信號係被傳輸作為一個單一命令載波， 其傳輸期間持續大於1 0 8 m s。因為來自帶通濾波器之衰減 的信號係被使用作為一個用以增加檢測的臨限電壓之信 號，檢測的臨限電壓不會超過來自帶通濾波器之輸出信號 的位準，而此輸出信號的位準係被施加至在檢測器中之差 分放大器之NPN電晶體之基極。 紅外線信號接收裝置可從它的一個輸出接點輸出與 PPM信號之ON期間成比例之脈衝，藉以正確地把紅外線命 令傳輸至一個具有紅外線信號接收裝置的設備。 ^ 本發明之上述與其他目的、特徵以及優點，從下面參 考顯示本發明之一個實例的附圖的說明將得以更顯清楚。 【圖示之簡單說明】 圖1係為一種習用之紅外線信號接收裝置之方塊圖； 圖2係顯示除了圖1之放大器以外之習用紅外線信號接 收裝置的電路圖； 圖3 A至3 D係以信號波形顯示圖1之習用紅外線信號接 收裝置之檢測器之運作； 圖4A至4D係以信號波形顯示圖1之習用紅外線信號接 收裝置之檢測器之運作； 圖5係為依本發明之紅外線信號接收裝置之方塊圖； 圖6係顯示除了圖5之放大器以外之紅外線信號接收裝 置的電路圖；以及

第12頁 4U668 五、發明說明（9) 圖7 Α至7 D係以信號波形顯示圖5之紅外線信號接收裝 置之檢測器之運作。 【符號之說明】 Q100、Q101 ' Q102、Q103 - NPN 電晶體 R1、R2、R3、R4、R5 ~ 電阻 Cl 、 C2 、 C3 、 C4〜電容器 1〜紅外線輻射感測器 2 ~ 放大器 3〜帶通濾波器（BPF) 4〜檢測器 5 ~ 波形整形器 6 ~ 輸出接點 1 1〜跨導放大器 1 2、1 4 ~ 缓衝器 1 3〜跨導放大器 15 ~ DC位準移相器 1 6 - 低通遽波器 1 7、2 3〜電流鏡 17.1 '17.2 '23.1 '23.2 '23.3 -輸入接點 1 8〜遲滯比較器 24 ~衰減器 25 ' 26 - 定電流源 【較佳實施例之說明】 現在參考圖5可知，依本發明之紅外線信號接收裝置

第13頁 411666 五、發明說明（ίο) 與圖1之習用紅外線信號接收裝置之不同點在於：本發明 之紅外線信號接收裝置更具有一個衰減器24，用以衰減一 個BPF輸出信號，而且’BPF輸出信號與一個由衰減器24輸 出的衰減信號係提供至檢測器4。依據本發明之紅外線信 號接收裝置的其他詳細部分，係與圖1之習用紅外線信號 接收裝置相同。 圖6顯示除了圖5之放大器2以外之紅外線信號接收裝 置。除农減器2 4與其相關的細節以_夕卜’依遽木發b月之紅外 線信號接收裝置之詳細部分’係與圖2冬外u言策> 接收裝置相同- 如圖6所示’衰毯JI 2 4具.方一個-衰減~羞，此衰減量係 由於一個被DC位準移相器15加到BPF 3之輸出信號的DC偏 移量’以及NPN電晶艘Q102、Q103之動態範圍所構成，用 以對抗裝置雜訊與外來的光雜訊，其中，上述之雜訊係為 當沒有信號施加至NPN電晶體Q1 02之基極時所產生的。衰 減器24以電阻R2與R3之電阻值比率，僅衰減^? 3之輸出 信號的AC成分，並輸出衰減的信號。 在依本發明之紅外線信號接收裝置的信號，本質上係 以與習用紅外線信號接收裝置相同的方式流動。具體言 之，一個調變的紅外線輻射信號係由紅外線輻射感測器1 接收，且由放大器2放大。放大的信號係通過BPF 3，而 BPF 3係被調諧到PPM信號之載波，俾能使不必要的信號成 分與雜訊從信號（來自放大器2)中移除。BPF 3提供一個輪 出信號至用以檢測PPM信號之低與高位準的檢測器4。一個

第14頁 411666 五、發明說明（11) 來自檢測器4之輸出信號在波形上係被波形整形器5之遲滯 比較器18所整形，遲滯比較器18會依據來自輸出接點6之 PPM信號之載波而輸出複數脈衝。 依據衰減量，衰減器24以電阻R2與R3分割BPF 3之輸 出信號’而電阻R2與R3係—具…有85 : 1一5之雷阳+ $。上述之 衰減量係由於DC偏移量（被DC位準移相器15加至BPF 3之輸 出仏號）與NPN電晶艘Q102與Q103之50 mV的動態範圍所； 成’用以對抗裝置雜訊與外來的光雜訊，其中，上述之雜 訊係為當沒有信號施加至NPN電晶體Q1 〇2之基極時所產生 的。一個來自哀減器24之哀減的輸出信號，係被施加至dc 位準移相器15。電阻R2與R3係串聯連接於可變跨導放大器 1 3之反相輸入端以及緩衝器1 4之輸出接點之間。電阻R2 ^ R3係經由一個作為衰減器24之輸出接點的接頭而彼此連” ，。依據本實施例，DC位準移相器丨5具有兩個輸入接點， f兩個輸入接點係分別由NPN電晶體q100與Q1〇1之基極所 提供β NPN電晶體Q1 〇〇之基極係連接iBpF 3之輸出接點’ 而NPN、電晶體qi〇i之基極係連接至衰減器以之輸出接點^ &微以下將參考圖7A至7D說明圖6之檢測器4的運作。藉由 ΐ Ϊ ί通濾波器16之充電與放電電流的比率，檢測的臨限 依據BPF 3之輸出信號而增加。當連續供應BpF 3之 ^出，號時，檢測的臨限電壓最後會增加至被所提供之 q夕&之輸出信號的位準。然而，依據本實施例，來自BPF Λ輪號已依據衰減量而衰減’且衰減的信號會提供 濾波器1 6。上述之衰減量係由於Dc偏移量（被DC位 411666 五、發明說明（12) 準移相器15加至BPF 3之輸出信號）與1^1^電晶體qi〇2與 Q103之50 mV的動態範圍所建立，用以對抗裝置雜訊與外 來的光雜訊，其中，上述之雜訊係為當沒有信號施加至 NPN電晶體Q102之基極時所產生的。因此，可避免檢測的 臨限電壓超過輸入至NPN電晶體Q102之基極的信號（BpF 3 之輸出信號）（參見圖7C)。故，即使有比習用連續波之ppM 信號（參見圖7A)的期間更長之log ms以上（參見圖7B)之連 續波的PPM信號輸入至檢測器4，檢測器4亦能加以檢測。 因此，如圖7D所示’紅外線信號接收裝置之輸出接點6可 輸出與PPM信號之ON期間成比例的正確脈衝，因此可避免 任何具有紅/上線信號接收裝置之設i的運作錯誤。 雖然已使用具體項目說明本發明之較佳實施例，但是 這樣的說明僅為說明之目的，吾人應理解到在不背離不述 的申請專利範圍之精神與範圍之下，仍可為各種修改與變 化0

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Claims (1)

1. 4U6U 六、申請專利範圍 1. 一種紅外線信號接收裝置，包含： 一紅外線輻射感測器； 一放大器，用以放大一個被該紅外線輻射感測器所接 收的信號； 一帶通濾波器，用以從被該放大器放大的信號中取出 一個預先決定的頻率成分； 一衰減器，用以衰減一個來自該帶通濾波器之輸出信 號； 一檢測器，包含一個由兩個電晶體所組成之差分放大 器，以及一個DC位準移相器，用以被提供來自該帶通濾波 器之輸出信號與一個來自該衰減器之衰減的信號，並將一 個DC偏移量加至一個導通該兩個電晶體之電壓；以及 一波形整形器，用以對一個來自該檢測器之輸出信號 波形作整形。 2. 如申請專利範圍第1項之紅外線信號接收裝置，其 中，該衰減器具有一個由於該DC偏移量與該差分放大器之 動態範圍所構成的衰減量。 3. 如申請專利範圍第1項之紅外線信號接收裝置，其 中，該帶通濾波器包含：一個可變跨導放大器，具有一反 相輸入端；以及一緩衝器，具有一輸入接點，連接至該可 變跨導放大器之一個輸出接點；該衰減器包含兩個電阻， 串聯連接於可變跨導放大器之該反相輸入端與該緩衝器之 一個輸出接點之間，該兩個電阻係經由一個作為該衰減器 之一個輸出接點的接頭而彼此連接》

   第17頁 4ttm 六、申請專利範圍 4. 如申請專利範圍第1項之紅外線信號接收裝置，其 中，該DC位準移相器包含： 一第一電晶體，其可被來自該帶通濾波器之輸出信號 導通與切斷； 一第一定電流源，用以提供一個固定的電流至該第一 電晶體， 一第二電晶體，其可被來自該衰減器之衰減信號導通 與切斷；以及 一第二定電流源，用以提供一固定的電流至該第二電 晶體。 5. 如申請專利範圍第4項之紅外線信號接收裝置，其 中，該檢測器具有一個低通濾波器，用以從該DC位準移相 器之該第二電晶體移除來自一輸出信號之一個載波，並輸 出此信號至該差分放大器之複數電晶體的其中一個。 6. 如申請專利範圍第1項之紅外線信號接收裝置，其 中，該檢測器包含一電容器與一電流鏡，用以提供一個電 流至該電容器，藉以在當該差分放大器之電晶體為導通與 切斷時，對該電容器進行充電與放電。

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