TWI352518B - Infrared-ray receiver - Google Patents

Description

1.352518 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種紅外線接收器，特別有 增益控制之紅外線接收器。 一種具有 【先前技術】 :種家用電器的紅外線遙控器)配對，:接收c 第一圖係傳統使用的紅外線接收器方塊圖

極體所構成的輪入單…測由紅外線發=由 (未不）所發射的紅外線輸入信號，並將所 P :輸入信號轉換為電氣信號。由於轉 二外 :大因此透過一前置放大…所轉換的電氣:::： 器所放大的信號進入-可變增益放大 制增益$”增益放大11係以電㈣電流來控 ⑺=可變增益放大$ 730的信號後被一限制放大界 hng ampilfler ) 74〇 所放大。該限 輪出信號再經過一帶通濾波器75〇 :的 的载波。 ’慮除、，工外線信號中 ⑽的輸出端連接到—自動增益控制器 比較Θ 770。該自動增益控制 制電流或増益控制電“根據帶通;s== ^.352518 =號為雜訊或正常信號來控制可變增益放大器的增 的係將帶通遽波器75〇的輸出信號與—預設 行比較。該比較器770的輪出端與-解調器 後輪出解調器的輸出信號再經過-輸出單元· 在月際使用的環境中，除了央自 線以外，： 外線發射器的紅外 ►擾光線=㈣收㈣接㈣的輸人錢it常還包括干 =號例:=一。該干擾一有 控制去除一自動增益 間二方法係利用脈衝串與間隙之 來表示。 脈衝串時間：間隙時間= •會小於广^5虎時，N會大於1 ;當輸人為雜訊時，N 電，而去於二入為訊號時，自動增益控制器760即被充 在二法;雜::：增益控制器⑽即被放電。 雜訊的婵^ Γ 予在乂樣的問題，即類似於信號的螢光 使雜訊彳趨近於"雖會被降低’但仍不夠低， 示了另-種增益控制器的增益控制方法。 去除螢光雜訊持^隙：期内，增益控制器被連續充電以 付 弟—®所示的8毫秒。 長。為了 ：戶:轭加的化號破雜訊替代時，充電時間較 有大電容的電容哭，因^ 品要採用小電流或者具 g °。 為k娩被接收時增益的損失較大。 路圖=:另一種可去除雜訊的傳統紅外線接收器的電 (:°k外線接收器透過利用振盈器、時脈信號發生器 (clock S1_ genem〇r )、間 益 測器來區分雜訊和信號，並且透過充電= 作來去除雜訊。 放電以及保持操 =第四圖，與傳統方法不同的是， h唬的輸入牯糌尤π m , 币 雜訊還是正常彳 纟紅外線純器根餘人信號是 D#b來控制紅外線接收器中放大器的增益。 ’ ％脈發生器需要使用蓄錄器（register)，從而 的：擔。：數量較士。大量的電路造成了積體電路結構上 路中# μ ΓΓ心必會產生週期性動作，因此在積體電 同一個雜訊發生器的作用。由此，振盪器 敏度所接收的微小信號進行放大的紅外線接收器的靈 【發明内容】 本發明提供了一種紅外線接收器，其可透 =㈣中產生脈衝以防止來自於接收器内部或外部= 輪出中’以確保最佳接收靈敏度，並可利用= J °和信號，且獲得雜訊的快速衰減和信泸的屈 夠時間常數。 7_足 為達成上述目的，本發明係由以下元件組成·輸入單 =包括用於將從該紅外線接收器外部接收的紅外幹入 二她為電信號的光電二極體；前置放大器，其= 輪入單元轉換的該電作雜、佳— 由。亥 對由該寸大；可變增益放大器，其 置放二的放大的該電信號進行放大，並控制該前 輸出增盈；限制放大器，其對由該可變 放大的該電信號進行放大；帶通濾波器，其從二: j放大器放大的該電信號中濾除該紅外信號 二( 弟—比較器，其對由嗲器.5 M 1〇 ^ * 界電壓進行比卓…笛思波裔濾波的該信號與第-臨 电&進仃比較，第一解調器，其 的該信號進行解調；輪出單元， Λ =輸出 广所接收的信號輸出到該紅外線接二=:出比 較器，其接收未輸出至該第一比較 Μ，第—比 與第二臨界電塵進行比較；第二解；器；將該信號 器輪出的該信號進行解啁 。。八，5亥第二比較 二解調器的輸出，：出:對：Γ Γ 其接收該第 J * 彻出相對於弟二臨界電壓的T IT夂3 · ^檢測信號，並且控制該增益，以透過從該下二上: 控制該可變增益放大器的增益’隙仙的時間資訊來 【實施方式】 以下將參照附圖對本發明的較佳實 .第五_示本發明之紅外::::==例 圖。紅外線接收器係包括一輸入單元⑽、一前置 大态120 、一可變增益放大器】3〇、— ⑽、一帶通濾'波器150、一自動增益控制器⑽器一第 9 和一第二解調器 和第一比較器170 、200 ' —第 : 210 、以及—輪出單元190。 信號;=係以光二極體所構成，並將輸入的光 信號進行2 t該前置放大器_轉換後的電氣 並可3:=器130係接收前置放大器12。的輸出， 益。限^放對由前置放大器120所輪出信號的増 行放大it:::過可變増益放大器⑶的信;進 定頻!電氣信對由限制放大器〗4°賴的特 第—比較器170的一輪入巧总 :輪出端，另—輸入端則連接：具=限制放大器U0 一。當:通;:通遽波…㈣ 時，第-比較器臨界㈣ 元⑽將第《解調器⑽：^^7：的輪出信號。輸出單 外部。 L旎輪出到紅外線接收器 當帶通濾波器150的#+ # + 帶通f波器⑽即不輸出壓叫 =至第二比較器200。然後f 比車乂态17〇 ，而是輪 第二臨界電麼Vth2進行比較、士.:通渡波器150的輸出與 輪出到增益控制器16〇。又 弟二解調器210解調，並 增益控制器160接收第 和心210的輪出，並輸出 ί二:界電請2的下降和上升邊緣檢測信號。择 !:串t間隙週期的時間資訊來控制該增益，從而"可 •交增盈放大器130的增益。 攸而&制可 定的二4二:17“° 200的臨界電壓係可隨意決 毫伏界電㈣_低於第—臨界電壓咖數十 器二==增益控制器的示意圖。增益控制 ^ 升 降邊緣檢測器161、用於檢測雜^ 的檢測請、控制邏輯單元163、以及電 益控=::=第六圖描述根據本發明紅外線接收器的增 延遲3和下降邊緣檢測器161包括用於延遲輸出信號的 延遲電路的=用Γ接收第二解調器210的輪出信號以及 !彳§號，並且輸出上升邊緣檢測信號Vr和下 L二，，的間（gate) °上升和下降邊緣檢測器 —匕π於第二臨界電壓vth2的信號開始時的下降邊緣 在預定的時期内輸出下降邊緣檢測信號Vf。上升和下降邊 緣檢測器161透過高於第二臨界電壓漏的信號結束時的 上升邊緣在預定的時期内輸出上升邊緣檢測信號Vr。 >丄下降邊緣和上升邊緣檢測信號^和矸透過用於檢測雜. U虎牙間隙週期的檢測器】62，以提取關於脈衝串週期 和間隙週期的時間資訊，該脈衝串週期内包含載波，而該 間隙週期不包含載波。 。。用於檢測雜訊信號和間隙週期的檢測器162包括閂鎖 态（latch)、第三比較器和第四比較器。 、 閃鎖器將第一開關SW1 &第二開關SW2的控制電 砰為觸發器類型（t〇ggle type) ’從而當解調器的輸出電 f W為下降邊緣時，將脈衝串-間隙電壓Vbg與第一參考 Vrefl進行比較，當輪出電壓Vd為上升邊緣時，將 •衝串:間隙電壓Vbg與第二參考電壓他2進行比較將脈 考雷二：比較器將脈衝串-間隙電壓㈣與第—或第二來 門^厂⑷或Μ進行比較。第四比較器將脈衝串： 間隙電壓vbg與第三參考電壓Vref3進行比較。 第七圖疋不出了第六圖中上升和下降 用於檢測雜訊和間隙週期的檢測器的信號的時序圖及 日士 Z下降邊緣檢測信號Vf或上升邊緣檢測信㈣較低 :下隊t脈衝串和間隙週期的時間資訊將被重置（0V)。 緣檢測信祕上升邊緣檢測錄較高時，電 電’並且該時間資訊被轉換為脈衝串-間隙 利用將用於感測雜訊和信號的第三和第四比㈣將脈 7-間隙電壓Vbg與三個參考電

Vref3進行比較。 vrer“口 第—參考 Vrefl用於在信號為脈衝⑭ 八 大於連續臨界電壓作以的雜訊。 〇儿°〇刀 感測脈衝串是否結束以及是否超考2用於 和過了和預定的間隙週期。 丄二)丄δ 當在間隙週期内信號超 參考電壓Vref3用於^ 考 Vref2時，第三 號。_姆預定時間内產生用於增加增益的信 弟八圖a和b元屮» 間隙·的檢·=圖中用於檢測雜訊信號和 各比 又疋參考電壓的—個實施例。 «以旦定電流和電容器時 在重置後根據方程i線性增加·· 間隙电昼Vbg 1] XI = Cbg 乂 Frefl //•e/ 式 流。==:串~間隙充電的量简參考電 衝串產生時，用於/ Vrefl和第—參考時間T1表示在脈 電壓和參考時間。雜訊的脈衝串的參考

雜訊的參考檢_門=m錢續脈衝串 ,.^〇 '寺間。5亥第一蒼考時間τι被設定為長於_ H 最長的脈衝串（通常為信號的頭位元）約14 蒼考電壓Vref2和第 罘 * ^ , ^ AA _一，〜〜一爹号時間Τ2用於檢測脈衝 私了 U間隙週期。第二參考時間Τ2被設定為大於16毫 =、（=為週期8毫秒的兩倍），約2G毫秒，以抑制與勞光 ’登的彳§號形狀類似的信號。 :弟二麥考電壓Vref3和第三參考時間丁3被作為透 參考電壓Vref2檢測了間隙週期之後的信號， 因此第三參考電壓Vref3被用於檢測用來在預定時間内掸 1352518 加增益的信镜。第三參考時間了3約為數毫秒。 抆制避輯單A 163輸出上升和下降邊緣檢測$⑻的 仏號以及雜訊信號和間隙週期檢測器162的輸出信號 =’，作為用於最終降低信號增益的信號vd^用於增加 仏號增盈的信號Vdis。 尸夂很^泵電路164包括定電流源和開關，並且藉由用於 二二：：：信號Vch和用於增加電容器增益的信號偷在 充電、放電及保持來控制可變增益放大器的增 第九圖係繪示第六圖中所示增益控制器的電路圖。 參照第九圖，上升和下降邊緣檢測 路、膽閘、_D閘和N =狀遲甩 W和上升邊緣㈣錢Vr。產生Μ邊緣檢測信號 錯哭則雜則吕號和間隙週期的檢測器162中，閂 類创一開關SW1和第二開關SW2的控制電塵保持為觸 :類型，從而當解調器的輪出細為下降 衝串-間隙電愿Vbg與第一參考電M Vref ， 輪出電壓Vd為上升邊緣時蔣 較，§ 參考電4制2進：；=將脈衝串-間隙電與第二 在控制邏輯單元丨+ 本 電㈣、第四比較器的輪出；：利用第三比較器的輸* 輛出電壓V2、下降邊緣檢測信號 、以及解调讀出電屋Vd，來產生用於控制電荷系 164:充電開關信號、放電開關信號_。 弟十圖a和b綠示了電荷泵電路與可變增益放大器之 14 ^352518 間的關係。 參照缚示了電荷泵電路的充電開關SWch和放電開關 SWdis的BPF輸出信號的第十一圖a至c來對第十圖a和 b進竹·描述。 ^參照第十一圖a，當輸入了其中信號脈衝串高於第二 =界=壓碰的信號時，充電開關SWch關閉（cl〇se )預 。的守間Tch，在充電開關洲比的接通狀態下產生充電俨 號。 σ 第十圖b，當產生充電信號後，連續的脈衝串 光^ 歧時間時，該信號被認為是電源雜訊或者輝 並且充電k號從時間Tch開始被轉換為 信號，並場續充電直到脈衝串結束。“奐為解“ 多照第十—圖c，當脈衝串信號高於第二許X雷厭 Vth2結束時，在±日日 乐L界電壓 是传沒有脈衝串，該信號被認為 。〜放電開關SWdis閉合預定時間Tdis 開關»Hs的捿通狀態下產生放電信號。 在放電 弟十一圖 a、！2h：ii7i9 θ-ι 所接收信號，可變辦“ C疋τ 了相對於雜訊信號和 ^ 』欠枚站放大器電壓的時序圖。 + &第十一圖a疋相對於連續的隨機信號（例如 或白熾燈雜訊），可變增益放大器的電壓訊 亚且MVagc被抑制。第广0， 號（例如螢光燈雜訊），可^:對表連績的隨機信 序圖，並且電壓Vag_p/二=器的電壓乂鄉的時 所接收的信號，可變增二是相對於接收器 曰里放大益的電壓Vagc的時序圖，並 且電壓Vagc未被抑制。 在設計積I#雷々 器在短時間内回廡:根據本發明實施例的紅外線接收 證足夠的時間常#:可：：::,充電和放電’由此，透過保 中不使用振盪器可去除連二=電路的面積。透過在晶片 器保持高靈敏度。、•貝，才'吼源，從而使紅外線接收 另外’根據本發明每 於連續雜訊的快逮充f貝㈣H卜線接收器降低了相對 生誤差的時間。 從而降低由於輸出令的雜訊而羞 雖然參照示例性實施例描述 術人員庳兮桠fez + ^ β彳-疋本領域技 明的浐：：一网’ Τ月離所附申請專利範圍限定的本發 月的和神和範圍的情況下， 令4 行各種改變。 τ以對本發明的形式和細節進 【圖式簡單說明】 ★第―圖係為傳統紅外線接收器的方塊圖；

::和第二圖係為由可去除雜訊的傳統增益控制 付的波形圖； X 第四圖係為可除雜訊的傳統紅外線接收器的電路圖； 第五圖係為本發明的一個實施例的紅外線接收器的方塊 圖； 第六圖係為本發明的一個實施例的紅外線接收器的增益控 制器的示意圖； 第七圖係為第六圖中上升和下降邊緣檢測器以及用於檢測 雜訊信號和間隙週期的檢測器的信號時序圖； 第八圖a和b p# 的檢測器設定中崎測雜訊信號和間隙週期 第九圖係為第二Γ 實施例； ^ , Ρ, 、圖中所不的增益控制器的電路圖； 弟十0a和b俜兔石+ 係； …电何粟电路與可變增益放大器之間的關 第十圖a、b和c係為電荷令雷 BPF輪出信號時序圖；以及聚電路的充電和放電開關的 第十—圖a、5和〇是示出了相對 可變增益放大器電壓的時序圖。；雜訊和所接收信號， 【主要元件符號說明】 一、習知部份 710… 輸入單元 720… 前置放大器 730… 可變增益放大器 740… 限制放大器 750… 帶通濾波器 760… 自動增益控制器 770… 比較器 780… 解調器 790… 輸出單元 '本發明部份 110··· 輸入單元 120··· 前置放大器 130". 可變增益放大器 1352518 140···限制放大器 150···帶通濾波器 160…自動增益控制器 161···上升和下降邊緣檢測器 162…用於檢測雜訊信號和間隙週期的檢測器 163··.控制邏輯單元 170···第一比較器 180···第一解調器 190···輸出單元 200."第二比較器 210···第二解調器 164···電荷泵電路

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： 1. 一種紅外線接收器，包括： 一輸入單元，包括用於將從該紅外線接收器外部接收 的紅外輸入信號轉換為電信號的光電二極體； -前置放大器，對由該輸人單元轉換的該電信號 放大； .. 一可變增益放大器，對由該前置放大器放大的該電作 唬進行放大，並控制該前置放大器的輸出增益； ° 一限制放大器’對由該可變增益放大器 號進行放大； J发电 一帶通濾波器，從由該限制放以放大的該電信號 濾除該紅外信號的载頻信號； ^ 第：交器，將由該帶通濾、波器據波的該信號與-弟一 界電壓進行比較； 解調了第-解調器’對由該第一比較器輪出的該信號進行 的斤=單元，接㈣第—解調器的輸出，並將所接收 的仏虎輸出到該紅外線接收器的外部； 比較11 ’接收該帶通濾波11所未輸出至該第— 將:信號與第二臨界㈣進行比較； 調；以及 S比較器輸出的該信號進行解 於-第：：=卞’接收該第二解調器的輸出’輸出相對 I界電壓的下降和上升邊緣檢測信號，並且控制 19 該增益，以透過由該下降和上 日修正替換頁 於脈衝串和間隙 邊緣檢測信號中所提取關 π不間障週期的時間資訊央 的增益； I控亲丨該可邊增益放大器 其中，該增益控制器包括·· 一上升和下降邊緣檢測器， 信號開始時的下降.邊緣在預 的 信號，並透過高於第二 ；"内輸出下降邊緣檢.測· Φ 在預定的時期内^ ά i、5號結束時的上升邊緣 一 了輸出上升邊緣檢洌信號； 用於檢測雜訊信號和間隙 於該上升和下降邊緣檢測 檢I，猎由來自 楛取關於舻1+ 时的上升和下降邊緣檢測ί古沪， k取關於脈衝串週期和間隙週期 μη。说 期中包含载波# #β Ba f〗貝讯，該脈衝串週 -控=間隙週期中不包含載波； 號以及雜訊’與間隙週期檢測器的輪出4 的信 Φ -雷％ 1。唬和用於增加信號增益的信 ”何’電路，包括定電流 ： :低:益的信號和用於增力侧信二由:於 電、^以及保持來控制可變增益進订充 括·-該用於檢測雜訊信號和間隙週期的檢測器包 -閂鎖器’以將第 為觸發器類型，從而杂Μ 開關的控制電麗保持 攸阳田遺第二解調器的輪 緣時將脈衝串-間隙電麗與第—電[為下降邊 輸出電壓為上升邊缘夕 '坚進行比較，當該 束時將該脈衝串〜間隙電壓與第二參考 20 135,2518 (心年s月丨|曰侈正替^ 間隙電壓與該第一或 間隙電壓與第三參考 電壓進行比較； 一第三比較器，以將該脈衝串 第一參考電壓進行比較；以及 第四比較态’以將該脈衝串 電壓進行比較。 .如甲請專利範圍第丨項所.述之紅外線接收器， 該上升和下降邊緣檢測器包括： ° /、中 延遲電路’以延遲該第-絲_^田^ *

   避茨第—解调态的輸出信號； 一閑，以接收該第二解調哭的銓 的。的輸出偽號以及該延遲雷 路的輸出信號、並且輸出該上升邊 電 緣檢測㈣。 Μ緣檢和該下降邊 ^ 3.如申請專利範圍第！項所述之紅外線接 檢測錢相上升邊賴難㈣低時:關 :脈：串和間隙週期的時間資訊被重置，當該 和該上升邊緣檢測信號較高時，電容器被電流充 一且該時間貧訊被轉換為該脈衝串-間隙電壓Vbg。 刹爾申請專利範圍第3項所述之紅外線接收器，其中 :心—一和第㈤比較器將脈衝串-間隙電塵與多個參考 電壓進行比較，以感測雜訊和信號。 如申明專利範圍第4項所述之紅外線接收S，其中 該多個參考電壓包括： .第參考電壓，用於區別大於連續第二臨界電壓的雜 訊， 第-參考電a ’用於感測脈衝串是否結束以及間隙週 21 ^52518 t年S月I \日侈正替換頁 期是否已經被超過；以及 第三參考電壓，當在間隙週期期間信號 β考電壓時，被用於在預定時間内產生 q 一 號。 ％增加增益的信 6. 如中請專利範圍第5項所述之紅外線接“， 該第一參考電壓係具有下列關係： ’、 n ^ CbgxVref] Iref 其中T1是用於檢測連續脈衝串雜訊的參考時間，cbg 是脈衝串-間隙充電的量’ Vrefl是該第一參考；壓，g Iref是參考電流。 7. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線接收器，其中 該上升和下降邊緣檢測器包括延遲電路、N〇R閘、 NAND閘和NOT閘，以產生該下降邊緣檢測信號和該上升邊 緣檢測信號； 該控制邏輯單元藉由該第三比較器的該輸出電壓、該 第四比較器的該輸出電壓、該下降邊緣檢測信號以及該第 二解調器的輸出電壓來產生充電開關信號和放電開關信 號；該電荷泵電路由該控制邏輯單元接收該充電開關信號 和該放電開關信號，並利用該接收到的充電開關信號和該 放電開關信號對電容器進行充電或放電。 8.如申請專利範圍第7項所述之紅外線接收器，其 中： 22 1352518 厂， I , ’^^年’5"月丨I日修正替換頁 在h電荷泵電路中，當輸入的信號脈-一 臨界電壓的信號時’充電開關關閉—段預定的時間T並： 在該充電開關的接通狀態下產生充電信號； 當產生該充電信號後，在超過一第一參考時間内產生 連續的脈衝串時，該信號被認為是電源雜訊或白熾燈雜 訊，並且該充電信號被連續充電直-到該脈衝串結束； 當在高於該第二臨界電壓的該脈衝串信號結束之後的 一第一參考時間内沒有脈衝串時，該信號被認為是信號， ♦放電開關關閉-閉合預定時間，並且在該放電開關的接通 狀態下產生放電信號。

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