專利名稱：紅外線接收器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種紅外接收器，具體涉及一種包括增益控制器的紅外接收器，所述增益控制器能夠去除在所述紅外線接收器中產生的噪聲。
背景技術：
紅外接收器從紅外數據發(fā)送器(例如用于諸如電視的家用器具的紅外遙控器)接收紅外信號。
圖1是示出了傳統(tǒng)使用的紅外接收器的方框圖。圖1所示的紅外接收器已公開在由本發(fā)明的申請人申請和登記的第322520號韓國專利登記出版物中。
參照圖1，包括光電二極管的輸入單元感測從紅外接收器外部接收的紅外輸入信號，并將所感測到的紅外輸入信號轉換為電信號。由于轉換得到的電信號較弱，因此通過前置放大器對所轉換的電信號進行放大。
由前置放大器所放大的信號的增益由用于控制增益的自動增益控制放大器控制。自動增益控制放大器隨著電壓增加而降低紅外接收器的增益。
通過自動增益控制放大器的信號最終被限制放大器(limitamplifier)放大。限制放大器的輸出信號再次通過帶通濾波器，從而濾除紅外信號的載頻信號。
帶通濾波器的輸出被輸入到增益控制器和比較器。增益控制器產生增益控制電流或增益控制電壓，以根據帶通濾波器輸出的信號是噪聲還是正常信號來控制自動增益控制放大器的增益。
比較器將帶通濾波器的輸出與預定的參考DC電壓進行比較。比較器的輸出端與解調器連接。解調器的輸出信號通過輸出單元輸出。
除了紅外線以外，輸入到紅外接收器內的輸入信號通常還包括干擾光線，例如熒光或者太陽光。所述干擾光線并不是設計者意欲輸入的，并且被認為是噪聲。
圖2和圖3示出了用于去除并非意欲輸入的噪聲的傳統(tǒng)增益控制器的增益控制方法。
圖2示出了第322520號韓國專利登記出版物中公開的增益控制器的增益控制方法。
參照圖2，該增益控制方法利用脈沖串與間隙之間的時間比，其表示為脈沖串∶間隙＝1∶N。
當輸入信號時，N＞1。當輸入噪聲時，N＜1。增益控制器控制增益以使得當輸入信號時，增益控制器被充電。增益控制器控制增益以使得當輸入噪聲時，增益控制器被放電。
在本方法中，存在這樣的問題，即類似于信號的熒光噪聲的增益(N＜1)被降低，并且噪聲被輸出。
圖3示出了第2004-4030號韓國專利登記出版物中公開的增益控制器的增益控制方法。
參照圖3，在間隙周期內，增益控制器被連續(xù)充電以去除熒光噪聲持續(xù)圖2所示的8毫秒。
然而，當所施加的信號被噪聲替代時，充電時間較長。為了增加時間常數，在電路中需要采用小電流或者具有大電容的電容器，因為信號被接收時增益的損失較大。
圖4是示出了第2004-4031號韓國專利登記出版物中公開的、能夠去除噪聲的傳統(tǒng)紅外接收器的電路圖。該紅外接收器通過利用振蕩器、時鐘信號發(fā)生器(cluck signal generator)、間隙周期探測器以及信號探測器來區(qū)分噪聲和信號，并且通過充電、放電以及保持操作來去除噪聲。
參照圖4，與傳統(tǒng)方法不同的是，由于噪聲和正常信號的輸入特征不同，因此紅外接收器根據輸入信號是噪聲還是正常信號來控制紅外接收器中放大器的增益。
但是，時鐘發(fā)生器需要寄存器，從而使得電路的數量較大。大量的電路造成了集成電路結構上的負擔。由于振蕩器總是可產生滴答聲，因此在集成電路中振蕩器起到了一個噪聲發(fā)生器作用。由此，振蕩器降低了對所接收的微小信號進行放大的紅外接收器的靈敏度。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種紅外接收器，其能夠通過在輸入噪聲和信號中產生脈沖以防止來自于接收器內部/外部的噪聲出現在輸出中來保證最佳接收靈敏度、能夠利用所述脈沖來區(qū)分噪聲和信號、以及能夠獲得噪聲的快速衰減和信號的足夠時間常數。
根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種紅外接收器，其包括輸入單元，其包括用于將從所述紅外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管；前置放大器，其對由所述輸入單元轉換的所述電信號進行放大；自動增益控制放大器，其對由所述前置放大器放大的所述電信號進行放大，并控制所述前置放大器的輸出增益；限制放大器，其對由所述自動增益控制放大器放大的所述電信號進行放大；帶通濾波器，其從由所述限制放大器放大的所述電信號中濾除所述紅外信號的載頻信號；第一比較器，其對由所述帶通濾波器濾波的所述信號與第一閾值電壓進行比較；第一解調器，其對由所述第一比較器輸出的所述信號進行解調；輸出單元，其接收所述解調器的輸出，并將所接收的信號輸出到所述紅外接收器的外部；第二比較器，其接收未輸出至所述第一比較器的信號，并將所述信號與第二閾值電壓進行比較；第二解調器，其對所述第二比較器輸出的所述信號進行解調；以及增益控制器，其接收所述第二解調器的輸出，輸出相對于第二閾值電壓的下降和上升沿探測信號，并且控制所述增益，以通過從所述下降和上升沿探測信號中提取關于脈沖串和間隙周期的時間信息來控制所述自動增益控制放大器的增益，其中所述紅外接收器包括通過接收所述帶通濾波器的輸出信號來控制所述自動增益控制放大器的增益的增益控制器。


通過以下結合附圖對示例性實施方案進行的詳細描述，本發(fā)明的上述和其他特征以及優(yōu)點將會變得更加清楚，其中圖1是示出了傳統(tǒng)紅外接收器的方框圖；圖2和圖3示出了由能夠去除噪聲的傳統(tǒng)增益控制器獲得的波形；圖4是示出了能夠去除噪聲的傳統(tǒng)紅外接收器的電路圖；圖5是示出了根據本發(fā)明的一個實施方案的紅外接收器的方框圖；圖6是示出了根據本發(fā)明的一個實施方案的紅外接收器的增益控制器的示意圖；圖7是示出了圖6中上升和下降沿探測器以及用于探測噪聲信號和間隙周期的探測器的信號的時序圖；圖8a和8b示出了為圖6中用于探測噪聲信號和間隙周期的探測器設定參考電壓的一個實施方案；圖9是詳細示出了圖6中所示的增益控制器的電路圖；圖10a和10b示出了電荷泵電路與自動增益控制放大器之間的關系；圖11a、11b和11c是示出了電荷泵電路的充電和放電開關的BPF輸出信號的時序圖；以及圖12a、12b和12c是示出了相對于噪聲信號和所接收信號，自動增益控制放大器電壓的時序圖。
具體實施例方式
以下將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進行詳細描述。
圖5是示出了根據本發(fā)明的一個實施方案的紅外接收器的方框圖。紅外接收器包括輸入單元110、前置放大器120、自動增益控制放大器130、限制放大器140、帶通濾波器150、增益控制器160、第一和第二比較器170和200、第一和第二解調器180和210、以及輸出單元190。
以下將參照圖5描述根據本發(fā)明的實施方案的紅外接收器的操作。
輸入單元110包括光電二極管，并將輸入的光信號轉換為電信號。前置放大器120對轉換的電信號進行放大。
自動增益控制放大器130接收前置放大器120的輸出，并且控制前置放大器120的輸出的增益。限制放大器140對經過自動增益控制放大器130的信號進行放大。帶通濾波器150對包含在限制放大器140的輸出內的特定頻帶電信號進行濾波。
第一比較器170將預定的第一閾值電壓Vth1與帶通濾波器150的輸出進行比較。當帶通濾波器150的輸出高于第一閾值電壓Vth1時，第一比較器輸出帶通濾波器150的輸出。第一解調器180解調第一比較器170的輸出信號。輸出單元190將第一解調器180的輸出信號輸出到紅外接收器外部。
當帶通濾波器150的輸出低于第一閾值電壓Vth1時，帶通濾波器150的輸出并不被輸出，而是輸入至第二比較器200。然后，將帶通濾波器150的輸出與第二閾值電壓Vth2進行比較、由第二解調器210解調，并輸出到增益控制器160。
增益控制器160接收第二解調器210的輸出，并輸出相對于第二閾值電壓Vth2的下降和上升沿探測信號。增益控制器160通過從下降和上升沿探測信號中提取關于脈沖串和間隙周期的時間信息來控制該增益，從而控制自動增益控制放大器130的增益。
第一和第二比較器170和200的閾值電壓是任意確定的。將第二閾值電壓Vth2確定為低于第一閾值電壓Vth1幾十毫伏。
圖6是示出了根據本發(fā)明的實施方案的紅外接收器的增益控制器160的示意圖。增益控制器160包括上升和下降沿探測器161、用于探測噪聲信號和間隙周期的探測器162、控制邏輯單元163、以及電荷泵電路164。
以下將參照圖6描述根據本發(fā)明的實施方案的紅外接收器的增益控制器的操作。
上升和下降沿探測器161包括用于延遲輸出信號的延遲電路，用于接收第二解調器210的輸出信號以及延遲電路的輸出信號并且輸出上升沿探測信號Vr和下降沿探測信號Vf的門(gate)。上升和下降沿探測器161通過高于第二閾值電壓Vth2的信號開始時的下降沿在預定的時期內輸出下降沿探測信號Vf。上升和下降沿探測器161通過高于第二閾值電壓Vth2的信號結束時的上升沿在預定的時期內輸出上升沿探測信號Vr。
下降沿和上升沿探測信號Vf和Vr通過用于探測噪聲信號和間隙周期的探測器162，以提取關于脈沖串周期和間隙周期的時間信息，該脈沖串周期內包含載波信號，而該間隙周期不包含載波信號。
用于探測噪聲信號和間隙周期的探測器162包括鎖存器、第三比較器和第四比較器。
鎖存器將第一開關SW1和第二開關SW2的控制電壓保持為觸發(fā)器類型(toggle type)，從而當解調器的輸出電壓Vd為下降沿時將脈沖串-間隙電壓Vbg與第一參考電壓Vref1進行比較，當輸出電壓Vd為上升沿時將脈沖串-間隙電壓Vbg與第二參考電壓Vref2進行比較。
第三比較器將脈沖串-間隙電壓Vbg與第一或第二參考電壓Vref1或Vref2進行比較。第四比較器將脈沖串-間隙電壓Vbg與第三參考電壓Vref3進行比較。
圖7是示出了圖6中上升和下降沿探測器以及用于探測噪聲信號和間隙周期的探測器的信號的時序圖。
當下降沿探測信號Vf或上升沿探測信號Vr較低時，關于脈沖串和間隙周期的時間信息將被重置(0V)。當下降沿探測信號Vf和上升沿探測信號Vr較高時，電容器被電流充電，并且該時間信息被轉換為脈沖串-間隙電壓Vbg。
利用將用于感測噪聲和信號的第三和第四比較器將脈沖串-間隙電壓Vbg與三個參考電壓Vref1、Vref2和Vref3進行比較。
第一參考電壓Vref1用于在信號為脈沖串信號時區(qū)分大于連續(xù)閾值電壓Vthr的噪聲。第二參考電壓Vref2用于感測脈沖串是否結束以及是否超過了和預定的間隙周期。當在間隙周期內信號超過了第二參考電壓Vref2時，第三參考電壓Vref3用于在預定時間內產生用于增加增益的信號。
圖8a和8b示出了為圖6中用于探測噪聲信號和間隙周期的探測器設定參考電壓的一個實施方案。
當使用恒定電流和電容器時，脈沖串-間隙電壓Vbg在重置后根據方程1線性增加[方程1]T1=Cbg×Vref1Iref]]>其中第一參考電壓Vref1和第一參考時間T1表示在脈沖串產生時，用于探測作為連續(xù)信號噪聲的脈沖串的參考電壓和參考時間。第一參考時間T1是用于探測連續(xù)脈沖串噪聲的參考探測時間。該第一參考時間T1被設定為長于一般紅外信號的最長的脈沖串(通常為信號的頭位)約14毫秒。
第二參考電壓Vref2和第二參考時間T2用于探測脈沖串結束后的間隙周期。第二參考時間T2被設定為大于16毫秒(其為周期8毫秒的兩倍)，約20毫秒，以抑制與熒光燈的信號形狀類似的信號。
由于第三參考電壓Vref3和第三參考時間T3被作為通過利用第二參考電壓Vref2探測了間隙周期之后的信號，因此第三參考電壓Vref3被用于探測用來在預定時間內增加增益的信號。第三參考時間T3約為幾毫秒。
控制邏輯單元163輸出上升和下降沿探測器161的信號以及噪聲信號和間隙周期探測器162的輸出信號Vch，作為用于最終降低信號增益的信號Vch和用于增加信號增益的信號Vdis。
電荷泵電路164包括恒流源和開關，并且通過利用用于降低增益的信號Vch和用于增加電容器增益的信號Vdis在電容器中充電、放電以及保持來控制自動增益控制放大器的增益。
圖9是詳細示出了圖6中所示的增益控制器的電路圖。
參照圖9，上升和下降沿探測器161包括延遲電路、NOR門、NAND門和INV門，以產生下降沿探測信號Vf和上升沿探測信號Vr。
在用于探測噪聲信號和間隙周期的探測器162中，鎖存器將第一開關SW1和第二開關SW2的控制電壓保持為觸發(fā)器類型，從而當解調器的輸出電壓Vd為下降沿時將脈沖串-間隙電壓Vbg與第一參考電壓Vref1進行比較，當輸出電壓Vd為上升沿時將脈沖串-間隙電壓Vbg與第二參考電壓Vref2進行比較。
在控制邏輯單元163中，通過利用第三比較器的輸出電壓V1、第四比較器的輸出電壓V2、下降沿探測信號Vf、以及解調器輸出電壓Vd，來產生用于控制電荷泵電路164的充電開關信號SWch和放電開關信號SWdis。
圖10a和10b示出了電荷泵電路與自動增益控制放大器之間的關系。
參照示出了電荷泵電路的充電開關SWch和放電開關SWdis的BPF輸出信號的圖11a至11c來對圖10a和10b進行描述。
參照圖11a，當輸入了其中信號脈沖串高于第二閾值電壓Vth2的信號時，充電開關SWch關閉(close)預定的時間Tch，在充電開關SWch的接通狀態(tài)下產生充電信號。
參照圖11b，當產生充電信號后，連續(xù)的脈沖串的產生超過預定時間時，該信號被認為是電源噪聲或者輝光燈噪聲，并且充電信號從時間Tch開始被轉換為解調器信號，并且被連續(xù)充電直到脈沖串結束。
參照圖11c，當脈沖串信號高于第二閾值電壓Vth2結束時，在預定的時間內沒有脈沖串，該信號被認為是信號，放電開關SWdis閉合預定時間Tdis，并且在放電開關SWdis的接通狀態(tài)下產生放電信號。
圖12a、12b和12c是示出了相對于噪聲信號和所接收信號，自動增益控制放大器電壓的時序圖。
圖12a是相對于連續(xù)的隨機信號(例如電源噪聲或輝光燈噪聲)，自動增益控制放大器的電壓Vagc的時序圖，并且電壓Vagc被抑制。圖12b是相對于連續(xù)的隨機信號(例如熒光燈噪聲)，自動增益控制放大器的電壓Vagc的時序圖，并且電壓Vagc被抑制。圖12c是相對于接收器所接收的信號，自動增益控制放大器的電壓Vagc的時序圖，并且電壓Vagc未被抑制。
在設計集成電路時，根據本發(fā)明實施方案的紅外接收器在短時間內響應于輸入信號充電和放電，由此，通過保證足夠的時間常數可以減少集成電路的面積。通過在芯片中不使用振蕩器可去除連續(xù)的噪聲源，從而使紅外接收器保持高靈敏度。
另外，根據本發(fā)明實施方案的紅外接收器降低了相對于連續(xù)噪聲的快速充電，從而降低由于輸出中的噪聲而產生誤差的時間。
雖然參照示例性實施方案特別示出并描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員應該理解，在不背離所附權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明的形式和細節(jié)進行各種改變。
權利要求
1.一種紅外接收器，包括輸入單元，包括用于將從所述紅外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管；前置放大器，對由所述輸入單元轉換的所述電信號進行放大；自動增益控制放大器，對由所述前置放大器放大的所述電信號進行放大，并控制所述前置放大器的輸出增益；限制放大器，對由所述自動增益控制放大器放大的所述電信號進行放大；帶通濾波器，從由所述限制放大器放大的所述電信號中濾除所述紅外信號的載頻信號；第一比較器，將由所述帶通濾波器濾波的所述信號與第一閾值電壓進行比較；第一解調器，對由所述第一比較器輸出的所述信號進行解調；輸出單元，接收所述解調器的輸出，并將所接收的信號輸出到所述紅外接收器的外部；第二比較器，接收未輸出至所述第一比較器的信號，并將所述信號與第二閾值電壓進行比較；第二解調器，對所述第二比較器輸出的所述信號進行解調；以及增益控制器，接收所述第二解調器的輸出，輸出相對于第二閾值電壓的下降和上升沿探測信號，并且控制所述增益，以通過從所述下降和上升沿探測信號中提取關于脈沖串和間隙周期的時間信息來控制所述自動增益控制放大器的增益，其中所述紅外接收器包括通過接收所述帶通濾波器的輸出信號來控制所述自動增益控制放大器的增益的增益控制器。
2.如權利要求1所述的紅外接收器，其中所述第二閾值電壓比所述第一閾值電壓小幾十毫伏。
3.如權利要求1所述的紅外接收器，其中所述增益控制器包括上升和下降沿探測器，通過高于第二閾值電壓的信號開始時的下降沿在預定的時期內輸出下降沿探測信號，并通過高于第二閾值電壓的信號結束時的上升沿在預定的時期內輸出上升沿探測信號；用于探測噪聲信號和間隙周期的探測器，通過利用來自于所述上升和下降沿探測器的上升和下降沿探測信號，提取關于脈沖串周期和間隙周期的時間信息，所述脈沖串周期中包含載波信號，而所述間隙周期中不包含載波信號；控制邏輯單元，輸出上升和下降沿探測器的信號以及噪聲信號和間隙周期探測器的輸出信號，作為用于最終降低信號增益的信號和用于增加信號增益的信號；以及電荷泵電路，包括恒流源和開關，并且通過利用用于降低增益的信號和用于增加電容器增益的信號對電容器進行充電、放電以及保持來控制自動增益控制放大器的增益。
4.如權利要求3所述的紅外接收器，其中所述上升和下降沿探測器包括延遲電路，延遲所述解調器的輸出信號；門，接收所述解調器的輸出信號以及所述延遲電路的輸出信號、并且輸出所述上升沿探測信號和所述下降沿探測信號。
5.如權利要求3所述的紅外接收器，其中所述用于探測噪聲信號和間隙周期的探測器包括鎖存器，將第一開關和第二開關的控制電壓保持為觸發(fā)器類型，從而當所述解調器的所述輸出電壓為下降沿時將脈沖串-間隙電壓與第一參考電壓進行比較，當所述輸出電壓為上升沿時將脈沖串-間隙電壓與第二參考電壓進行比較；第三比較器，將所述脈沖串-間隙信號與所述第一或第二參考電壓進行比較；以及第四比較器，將所述脈沖串-間隙信號與所述第三參考電壓進行比較。
6.如權利要求3所述的紅外接收器，其中當所述下降沿探測信號或所述上升沿探測信號較低時，關于脈沖串和間隙周期的時間信息被重置，當所述下降沿探測信號和所述上升沿探測信號較高時，電容器被電流充電，并且所述時間信息被轉換為所述脈沖串-間隙電壓Vbg。
7.如權利要求6所述的紅外接收器，其中利用所述第三和第四比較器將脈沖串-間隙電壓與多個參考電壓進行比較，以用于感測噪聲和信號。
8.如權利要求7所述的紅外接收器，其中所述多個參考電壓包括第一參考電壓，用于區(qū)別大于連續(xù)第二閾值電壓的噪聲；第二參考電壓，用于感測脈沖串是否結束以及間隙周期是否已經被超過；以及第三參考電壓，當在間隙周期期間信號超過了所述第二參考電壓時，被用于在預定時間內產生用于增加增益的信號。
9.如權利要求8所述的紅外接收器，其中所述第一參考電壓通過以下方程由恒定電流和電容來表示T1=Cbg×Vref1Iref]]>其中T1是用于探測連續(xù)脈沖串噪聲的參考時間，Cbg是脈沖串-間隙充電的量，Iref是參考電流。
10.如權利要求1所述的紅外接收器，其中所述增益控制器包括上升和下降沿探測器，其包括延遲電路、NOR門、NAND門和INV門，以產生所述下降沿探測信號和所述上升沿探測信號；用于探測噪聲信號和間隙周期的探測器，其中鎖存器將第一開關和第二開關的控制電壓保持為觸發(fā)器類型，從而當所述解調器的所述輸出電壓為下降沿時將脈沖串-間隙電壓與第一參考電壓進行比較，當所述輸出電壓為上升沿時將脈沖串-間隙電壓與第二參考電壓進行比較；控制邏輯單元，其中通過利用所述第三比較器的所述輸出電壓、所述第四比較器的所述輸出電壓、所述下降沿探測信號以及所述解調器的輸出電壓來產生充電開關信號和放電開關信號；以及電荷泵電路，其從所述控制邏輯單元接收所述充電開關信號和所述放電開關信號，并利用所述接收到的充電開關信號和所述放電開關信號對電容器進行充電或放電。
11.如權利要求10所述的紅外接收器，其中在所述電荷泵電路中，當輸入了信號脈沖串高于所述第二閾值電壓的信號時，所述充電開關關閉一段預定的時間，并且在所述充電開關的接通狀態(tài)下產生所述充電信號；其中在所述電荷泵電路中，當產生所述充電信號后，在超過預定時間內產生連續(xù)的脈沖串時，所述信號被認為是電源噪聲或者輝光燈噪聲，并且所述充電信號從所述時間開始被轉換為所述解調器信號，并且被連續(xù)充電直到所述脈沖串結束；以及其中在所述電荷泵電路中，當在高于所述第二閾值電壓的所述脈沖串信號結束之后的預定時間內沒有脈沖串時，所述信號被認為是信號，所述放電開關關閉預定時間，并且在所述放電開關的接通狀態(tài)下產生所述放電信號。
全文摘要
提供了一種用于防止產生來自于接收器內部/外部的噪聲的紅外接收器。在輸入噪聲和信號中產生脈沖。通過利用所述脈沖來區(qū)分噪聲和信號。從而獲得噪聲的快速衰減和信號的足夠時間常數。在設計集成電路時，紅外接收器在短時間內響應于輸入信號充電和放電，由此，通過保證足夠的時間常數可以減少集成電路的面積。通過在芯片中不使用振蕩器可去除連續(xù)的噪聲源，從而使紅外接收器保持高靈敏度。特別地，另外，相對于連續(xù)噪聲的快速充電被降低，從而可以降低由于輸出中的噪聲而產生誤差的時間。
文檔編號G08C23/00GK1983876SQ20061016232
公開日2007年6月20日 申請日期2006年12月11日 優(yōu)先權日2005年12月15日
發(fā)明者崔峻赫 申請人:Ad技術有限公司