紅外信號放大電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種紅外信號放大電路，包括紅外信號輸入端、放大電路輸出端及連接在所述紅外信號輸入端與放大電路輸出端之間的放大電路，所述放大電路包括依次連接的一級運算放大器與二級運算放大器，所述一級運算放大器及二級運算放大器的正、負輸入端上均連接偏置電壓，一級運算放大器輸出端與反向輸入端之間連接有第一NPN型三極管。本發(fā)明電路在設(shè)計上充分考慮了被放大對象信號的特點，采用多級放大，增加了多級濾波，去除干擾信號，在傳統(tǒng)信號放大的基礎(chǔ)上，特別增加了防飽和電路三極管，既可以保證有用的數(shù)據(jù)信號被放大，又避免了近距離時信號被放大至飽和的弊端，且實現(xiàn)了溫度補償，極大去除了干擾對信號的影響。
【專利說明】紅外信號放大電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種放大電路，具體地涉及一種紅外信號放大電路。
【背景技術(shù)】
[0002]利用紅外線作為載體進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵎绞剑兄O(shè)計簡單，成本低的優(yōu)點。紅外信號在實際應(yīng)用中存在如下問題:1、紅外線是太陽光線中的一種不可見光，很容易受到環(huán)境光的影響，致使紅外信號所傳輸?shù)男盘柺艿礁蓴_；2、紅外信號傳輸是近距離的點對點通訊方式，通訊距離的近遠，使紅外傳感器感應(yīng)到的紅外光的強度不同，其輸出信號強弱也不同，一般通過放大電路將信號放大后進行傳輸，現(xiàn)有放大電路大多設(shè)計不當，或造成遠距離信號不能被有效放大，或近距離信號飽和的問題，顧此失彼，使信號傳輸距離“遠不成，近不就”，且放大后的信號，干擾過大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有紅外放大電路設(shè)計不當，或不能被有效放大，或存在信號飽和的問題，本發(fā)明提出一種紅外信號放大電路，并采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
一種紅外信號放大電路，包括紅外信號輸入端、放大電路輸出端及連接在所述紅外信號輸入端與放大電路輸出端之間的放大電路，其中，所述放大電路包括依次連接的一級運算放大器與二級運算放大器，所述一級運算放大器及二級運算放大器的正、負輸入端上均連接偏置電壓，一級運算放大器輸出端與反向輸入端之間連接有第一 NPN型三極管。
[0004]進一步地，還包括連接在所述二級運算放大器的輸出端與放大電路輸出端之間的三級運算放大器，所述三級運算放大器的正、負輸入端上也均連接偏置電壓，所述二級運算放大器輸出端與反向輸入端之間連接有串聯(lián)連接的第二及第三NPN型三極管。
[0005]進一步地，所述偏置電壓包括系統(tǒng)供電電壓提供的第一偏置電壓，和/或偏置電路提供的第二偏置電壓，該偏置電路包括第二偏置電壓輸出端，該第二偏置電壓輸出端與系統(tǒng)供電電壓之間連接有第四運算放大器，該運算放大器的正輸入端連接有增益調(diào)節(jié)電阻，輸出端連接第二偏置電壓輸出端。
[0006]進一步地，所述紅外信號輸入端與所述一級運算放大器的正輸入端之間連接有濾波電路。
[0007]進一步地，所述一、二級運算放大器的輸入端上均連接有高通濾波電路，三級運算放大器輸入端連接有低通濾波器電路。
[0008]進一步地，所述濾波電路包括并聯(lián)連接在紅外信號輸入端與地之間的濾波二極管與濾波電阻。
[0009]進一步地，所述高通濾波電路包括串聯(lián)連接的電阻與電容。
[0010]進一步地，所述低通濾波電路包括連接在所述二級運算放大器與所述三級運算放大器之間的電阻以及連接在三級運算放大器與地之間的電容。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果如下: 1、本發(fā)明電路在設(shè)計上充分考慮了被放大對象信號的特點，采用多級放大，增加了多級濾波，去除干擾信號，在傳統(tǒng)信號放大的基礎(chǔ)上，特別增加了防飽和電路三極管，既可以保證有用的數(shù)據(jù)信號被放大，又避免了近距離時信號被放大至飽和的弊端，且實現(xiàn)了溫度補償，極大去除了干擾對信號的影響。
[0012]2、本發(fā)明各運算放大器的偏置電壓可以只由偏置電路提供，其中所述偏置電路通過運放實現(xiàn)，一方面不需要增加其他芯片，節(jié)約了成本，另一方面精度高，抗干擾性好；也可以由偏置電路和系統(tǒng)供電電壓提供，此舉在信號干擾較強或極限測試等特定的工作條件下，可以更好地提高放大電路的抗干擾性能。
[0013]結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的【具體實施方式】后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清
λ.Μ
/E.ο
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本發(fā)明實施例一紅外信號放大電路原理框圖；
圖2為本發(fā)明實施例一紅外信號放大電路原理圖；
圖3為本發(fā)明實施例二紅外信號放大電路原理圖；
圖4為本發(fā)明實施例三紅外信號放大電路原理框圖；
圖5為偏置電路原理圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明予以詳細描述。
[0017]實施例一，參考圖1，本實施例提出一種對紅外傳感器的輸出電信號進行放大，并防止信號飽和的放大電路，包括濾波電路、一級、二級、三級放大電路、偏置電路五個主要部分組成。濾波電路用來預(yù)處理來自光電傳感器的輸出信號，一級、二級、三級放大電路分別對信號進行濾波及放大處理，且在一級、二級放大電路中增加了防飽和功能，偏置電路提供放大電路需要的偏置電壓，提高信號放大的穩(wěn)定度和抗干擾性。
[0018]其電氣原理圖參考圖2，及圖5，本實施例紅外信號放大電路包括紅外信號輸入端SIGNAL_IN,放大電路輸出端SIGNAL_0UT，在輸入端SIGNAL_IN與輸出端SIGNAL_0UT之間依次連接一級運算放大器Ul-Α、二級運算放大器Ul-Β、三級運算放大器U2-A。為了避免強信號放大時的過飽和問題，一級運算放大器Ul-Α、二級運算放大器Ul-B的輸出端連接有防飽和電路。
[0019]為了濾除紅外輸入信號中過高的干擾信號，本實施例紅外信號在進入一級運算放大器Ul-A之前先經(jīng)過連接在紅外信號輸入端SIGNAL_IN上的濾波電路，該濾波電路包括連接在紅外信號輸入端與地之間的濾波二極管DO與濾波電阻R0，當然也可根據(jù)實際情況采用其他電容濾波電路。
[0020]一級放大電路中，由電阻R10、電容ClO組成的高通濾波電路連接在紅外信號輸入端SIGNAL_IN與一級運算放大器Ul-A的正輸入端之間，主要濾除信號中的低頻干擾；電阻R12和Cll連接在一級運算放大器Ul-A的輸出端與負輸入端之間，以實現(xiàn)增益調(diào)整及選頻；NPN型三極管Ql的基極與集電極連接至一級運算放大器Ul-A的輸出端，發(fā)射極連接至一級運算放大器Ul-A的負輸入端，Ql包含兩個PN結(jié)，不但可以實現(xiàn)防飽和功能，限制放大前后的信號幅值差不高于Ql的順電壓，有效避免信號飽和，還可以實現(xiàn)溫度補償(即一級運算放大器Ul-A會有一定的溫度系數(shù)，其輸出信號會隨溫度變化而漂移，稱為“溫漂”，而Ql可以在一定程度上抵消或減小其輸出的溫漂，這就是Ql的溫度補償)。另外，參考圖5，由電阻R11、電阻R13及外接的偏置電壓VN組成偏置電路，可增加電路的抗干擾及保證信號的穩(wěn)定性。具體地，提供偏置電壓輸出的偏置電路包括連接在偏置電壓輸出端VN與系統(tǒng)供電電壓VCC之間第四運算放大器U2-B，該放大器U2-B的正輸入端一方面通過電容C41接地，另一方面通過電阻R42接地，再一方面通過電阻R41連接系統(tǒng)供電電壓VCC，放大器U2-B的輸出端連接偏置電壓VN，調(diào)節(jié)電阻R41或電阻R42的值，改變系統(tǒng)電壓經(jīng)兩只電阻的比例，從而可根據(jù)需求獲得希望的高精度偏置電壓。該偏置電壓可有效克服運算放大器的失調(diào)漂移現(xiàn)象，當然，偏置電路也可采用其他穩(wěn)壓芯片來提供，本實施例子通過運放提供偏置電壓一方面不需要增加其他芯片，節(jié)約了成本，另一方面精度高，抗干擾性好。
[0021]二級放大電路的構(gòu)成和一級類似，電阻R20和電容C20組成高通濾波器用以濾除一級放大電路輸出信號中的干擾信號，電阻R22和C21實現(xiàn)二級運算放大電路的增益調(diào)整及選頻，與一級放大電路的不同之處在于其防飽和的鉗位電路的組成由NPN型三極管Q2和Q3組成，三極管Q3的基極與集電極連接至二級運算放大器Ul-B的輸出端，發(fā)射極連接至三極管Q2的基極與集電極，三極管Q2的發(fā)射極連接至二級運算放大器Ul-B的負輸入端。偏置電路可有效提高輸入信號的抗干擾性，減小失調(diào)電壓對放大信號的影響，具體地，由連接在二級運算放大器Ul-B的正輸入端的電阻R21、偏置電壓VN，和連接在負輸入端的電阻R23、偏置電壓VN組成二級運算放大器的偏置電路。同樣地，在二級放大電路中，NPN型三極管Q2和Q3也可以實現(xiàn)溫度補償。
[0022]三級放大電路的構(gòu)成與二級放大電路類似，電阻R30和電容C30組成低通濾波器用以進一步濾除二級放大電路輸出信號中的低頻干擾信號，電阻R32和電容C31實現(xiàn)三級運算放大電路的增益調(diào)整及選頻。偏置電路的構(gòu)成和一、二級放大電路類似，具體地，由連接在三級運算放大器U2-A的正輸入端的電阻R31、VN，連接在負輸入的電阻R33、VN組成三級運算放大器的偏置電路。與一、二級放大電路的不同之處在于:去掉了防飽和電路部分，最終放大后的信號經(jīng)電阻R40輸出。
[0023]本實施例中，運算放大器Ul-A，Ul-B、U2-A’ U2-B可以選用ROHM公司的BU7242SFVM-TR運算放大器，但并不限于此。
[0024]本實施例能在最大限度地提高信號放大倍數(shù)的同時，兼顧近距離強信號的放大效果，避免強信號放大時的飽和問題。另外，可以在限定的放大范圍內(nèi)，靈活調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，滿足設(shè)計需要。
[0025]實施例二，參考圖3，與實施例二的不同之處在于:考慮到一級運算放大器的輸入信號本來就弱，若增加偏置電壓，則有效信號將大幅下降，而二級及三級運算放大器經(jīng)過其前一級運算放大器的放大后，再增加偏置電壓對有用信號的影響較小，故根據(jù)實際特定需要，本實施例的第二、三級放大電路的偏置電壓一方面由偏置電路提供，如VN，另一方面由系統(tǒng)供電電壓VCC提供，進而通過相應(yīng)電阻給放大器提供偏置，在特定的工作條件下，可以更好地提高放大電路的抗干擾性能。
[0026]實施例三，參考圖4，與實施例一的不同之處在于:根據(jù)實際需要，本實施例采用兩級放大，即一級、二級放大電路，一級、二級放大電路分別對信號進行濾波及放大處理，且只在一級放大電路中增加了防飽和功能。其他電氣原理類似實施例一，此處不再贅述。
[0027]當然，根據(jù)不同電路的要求，可選擇增加運算放大電路，同時選擇在二級運算放大電路中增加防飽和電路。
[0028]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種紅外信號放大電路，包括紅外信號輸入端、放大電路輸出端及連接在所述紅外信號輸入端與放大電路輸出端之間的放大電路，其特征在于:所述放大電路包括依次連接的一級運算放大器與二級運算放大器，所述一級運算放大器及二級運算放大器的正、負輸入端上均連接偏置電壓，一級運算放大器輸出端與反向輸入端之間連接有第一 NPN型三極管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外信號放大電路，其特征在于:還包括連接在所述二級運算放大器的輸出端與放大電路輸出端之間的三級運算放大器，所述三級運算放大器的正、負輸入端上也均連接偏置電壓，所述二級運算放大器輸出端與反向輸入端之間連接有串聯(lián)連接的第二及第三NPN型三極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紅外信號放大電路，其特征在于:所述偏置電壓包括系統(tǒng)供電電壓提供的第一偏置電壓，和/或偏置電路提供的第二偏置電壓，該偏置電路包括第二偏置電壓輸出端，該第二偏置電壓輸出端與系統(tǒng)供電電壓之間連接有第四運算放大器，該運算放大器的正輸入端連接有增益調(diào)節(jié)電阻，輸出端連接第二偏置電壓輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紅外信號放大電路，其特征在于:所述紅外信號輸入端與所述一級運算放大器的正輸入端之間連接有濾波電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紅外信號放大電路，其特征在于:所述一、二級運算放大器的輸入端上均連接有高通濾波電路，三級運算放大器輸入端連接有低通濾波器電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紅外信號放大電路，其特征在于:所述濾波電路包括并聯(lián)連接在紅外信號輸入端與地之間的濾波二極管與濾波電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紅外信號放大電路，其特征在于:所述高通濾波電路包括串聯(lián)連接的電阻與電容。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紅外信號放大電路，其特征在于:所述低通濾波電路包括連接在所述二級運算放大器與所述三級運算放大器之間的電阻以及連接在三級運算放大器與地之間的電容。
【文檔編號】H03F3/08GK103701416SQ201310749512
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】劉東寶 申請人:青島歌爾聲學科技有限公司