專利名稱：紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，尤其涉及應(yīng)用于強(qiáng)光環(huán)境下的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，低頻的紅外接收電路應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如家電，玩具等。在室內(nèi)應(yīng)用的情況下，影響紅外接收電路接收靈敏度的光干擾主要來(lái)自熒光燈、 白熾燈、陽(yáng)光等。一個(gè)100W的白熾燈，距離光敏二極管IOcm時(shí)，可以產(chǎn)生IOOuA以上的電流，距離延長(zhǎng)至Im時(shí)，只能產(chǎn)生2 3uA的電流。一個(gè)9W的熒光燈距離光敏二極管Icm時(shí)， 也僅能產(chǎn)生0. IuA的電流。在室內(nèi)，陽(yáng)光的紅外線部分也很小，在光敏二極管上產(chǎn)生的電流小于ΙΟηΑ。因此，一般的紅外接收電路在設(shè)計(jì)時(shí)，并不考慮強(qiáng)光干擾環(huán)境下的應(yīng)用。圖1為一般的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)。如圖1所示，其電路連接關(guān)系為NM0S管附的漏端接電壓VDD、柵端接電壓VREFl、 源端接電源NET1、襯底接地；NMOS管N2的漏端接電壓VDD、柵端接結(jié)點(diǎn)NET1、源端接結(jié)點(diǎn) NET2、襯底接地；電阻Rl_l —端接電壓VREFl，一端接結(jié)點(diǎn)NETl ；電阻Rl_2 —端接結(jié)點(diǎn) NETl，一端接結(jié)點(diǎn)NET2 ；電阻Rl_3 —端接結(jié)點(diǎn)NET2，一端接電壓Vl_l ；光敏二極管的一端接電壓Vl_l，一端接地；電壓VREFl和電壓Vl_l分別連接電容Cl、電容C2 ；電容Cl、電容 C2的分別連接到差分運(yùn)放Xl的同向輸入端、反相輸入端。其中，電流Il表示流經(jīng)電阻Rl_l的電流，電流12表示流經(jīng)電阻Rl_2的電流，電流Ip表示流經(jīng)電阻Rl_3的電流。電阻值電阻Rl_l >>電阻Rl_2 >>電阻Rl_3。圖2為光敏二極管的等效電路圖。如圖2所示，其電路連接關(guān)系為電源的負(fù)端連接到理想二極管Dl的正端、輻射光激發(fā)形成的理想電流源ISRC、暗電流源IL、結(jié)電容CPD、寄生的并聯(lián)電阻RPD的一端；寄生的串聯(lián)電容RS的一端連接到電源的正端；結(jié)點(diǎn)m連接到寄生的串聯(lián)電阻RS的另一端、理想二極管Dl的負(fù)端、輻射光激發(fā)形成的理想電流源ISRC、暗電流源IL、結(jié)電容CPD、寄生的并聯(lián)電阻RPD的另一端。當(dāng)電源正端電壓大于電源負(fù)端電壓，即理想二極管Dl的反相電壓大于OV時(shí)，光敏
二極管可以正常工作。紅外接收電路中需要光敏二極管工作在光致電導(dǎo)(反偏置)模式下以保證紅外接收頭具有較快的響應(yīng)速度，因此需要為光敏二極管設(shè)置反向工作電壓。反向偏置電壓越高， 響應(yīng)速度雖然會(huì)提高，但是暗電流也越大，降低了光敏二極管的靈敏度。一般光敏二極管的反向工作電壓設(shè)置在幾百毫伏至兩伏之間。一般的紅外接收電路的輸入結(jié)構(gòu)中，光敏二極管將接收到的紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)限流以后，通過(guò)I-V轉(zhuǎn)換電路形成電壓信號(hào)差分輸入電路。如圖1所示，在輸入紅外信號(hào)較小的情況下，Il = 12 = Ip。差分運(yùn)放Xl的差分輸入電壓為Ip*(Rl_l+Rl_2+Rl_3)；隨著輸入紅外光的強(qiáng)度的增加，輸入電流Il = Ip不斷增加，當(dāng)I1*R1_1大于NMOS管m的開啟電壓時(shí)，NMOS管m開啟，從而改變負(fù)載電阻網(wǎng)絡(luò)， 減小了輸入電流；當(dāng)輸入紅外信號(hào)的強(qiáng)度繼續(xù)增加，當(dāng)12(1 )*附_2大于匪05管擬的開啟電壓后，NMOS管N2啟，進(jìn)一步減小輸入電阻；當(dāng)輸入的紅外信號(hào)過(guò)強(qiáng)時(shí)，NMOS管附和NMOS 管N2的電流趨于飽和，電壓Vl_l下降，即光敏二極管的反相工作電壓下降，影響光敏二極管光電轉(zhuǎn)換的性能；當(dāng)電壓Vl_l下降過(guò)大時(shí)，甚至可能使光敏二極管正向?qū)?，從而無(wú)法正常接收紅外信號(hào)。綜上，一般的紅外電路輸入結(jié)構(gòu)的設(shè)置有兩點(diǎn)限制1)光敏二極管的反相工作電壓設(shè)置在幾百毫伏至兩伏之間。紅外接收中需要光敏二極管工作在光致電導(dǎo)(反偏置)模式下以保證紅外接收頭具有較快的響應(yīng)速度，因此需要為光敏二極管設(shè)置反向工作電壓。光敏二極管的反向工作電壓不能太高，反向偏置電壓越高，響應(yīng)速度雖然會(huì)提高，但是暗電流也越大，會(huì)降低了光敏二極管的靈敏度。2) I-V轉(zhuǎn)換電路中電阻約為200k左右。阻值過(guò)大的電阻會(huì)大大增加芯片面積，同時(shí)也會(huì)引入很大的分布電容和熱噪聲。并且會(huì)導(dǎo)致光電二極管的帶寬過(guò)小，甚至低于紅外載波頻率。結(jié)合實(shí)際所需帶寬(38kHz左右)以及光致電導(dǎo)模式下光敏二極管的電容，可以確定此電阻的最大阻值在200k左右。由于存在這兩點(diǎn)限制，當(dāng)輸入紅外光信號(hào)過(guò)于強(qiáng)烈時(shí)，輸入結(jié)構(gòu)趨于飽和，出現(xiàn)飽和失真，無(wú)法正常的輸入差分電壓信號(hào)。所以，當(dāng)一般的紅外接收電路應(yīng)用于強(qiáng)光干擾的環(huán)境下時(shí)，電路的靈敏度會(huì)大幅下降，接收距離大為縮短，甚至無(wú)法正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是在強(qiáng)光環(huán)境且不增加I-V轉(zhuǎn)換電路總電阻值的情況下，解決前端放大器飽和失真、無(wú)法正常輸入差分電壓信號(hào)的問(wèn)題，并使電路的靈敏度及接收距離不受影響。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)一種紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，包括光敏二極管、一個(gè)或多個(gè)分壓電路，其特征在于，分壓電路包括控制電路、開關(guān)電路和電阻網(wǎng)絡(luò)；控制電路與開關(guān)電路連接，控制開關(guān)電路的開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)電路與電阻網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)，控制電路與電阻網(wǎng)絡(luò)分別接入紅外接收電路，形成反饋回路。進(jìn)一步，本發(fā)明提供的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，控制電路與紅外接收電路中的光敏二極管的陰極相連。進(jìn)一步，本發(fā)明提供的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，開關(guān)電路包括MOS晶體管。進(jìn)一步，本發(fā)明提供的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，控制電路包括比較器，比較器的反相輸入端接控制電壓，同相輸入端接反饋電壓或者比較器的反相輸入端接反饋電壓，同相輸入端接控制電壓。進(jìn)一步，本發(fā)明提供的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)比較器反相輸入端接控制電壓，同相輸入端接反饋電壓時(shí)，MOS晶體管為PMOS管，控制電路的輸出端與PMOS管的柵極相連。進(jìn)一步，本發(fā)明提供的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)比較器的反相輸入端接反饋電壓，同相輸入端接控制電壓時(shí)，MOS晶體管為NMOS管，控制電路的輸出端與NMOS 管的柵極相連。進(jìn)一步，本發(fā)明提供的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，分壓電路為多個(gè)時(shí)， 其電阻網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)連接。進(jìn)一步，本發(fā)明提供的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，電阻網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)或多個(gè)阻抗器件。進(jìn)一步，本發(fā)明提供的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，阻抗器件為無(wú)源電阻器件或MOS晶體管組成的有源電阻器件。本發(fā)明提供的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，在不改變光敏二極管方向工作電壓，不增加I-V轉(zhuǎn)換電路總電阻值的情況下，改變I-V轉(zhuǎn)換電路中電阻的設(shè)置方式，并將電阻分級(jí)， 通過(guò)判斷光敏二極管的反相工作電壓，調(diào)整輸入電阻的阻值，以避免在強(qiáng)光干擾下，前端放大器飽和失真的問(wèn)題，從而在不影響電路性能的情況下，使電路可以在強(qiáng)光環(huán)境下工作。


圖1為一般的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)電路圖；圖2為光敏二極管的等效電路圖；圖3為本發(fā)明提供的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)的第一具體實(shí)施方式
的電路圖；圖4為本發(fā)明提供的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)的第二具體實(shí)施方式
的電路圖。圖5為本發(fā)明提供的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)的第三具體實(shí)施方式
的電路圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖3為本發(fā)明提供的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)的第一具體實(shí)施方式
的電路圖。如圖3所示，其電路連接關(guān)系為PM0S管P2_l的漏端接電壓VREF2、柵端接結(jié)點(diǎn) NET4、源端接結(jié)點(diǎn)NET3、襯底接電壓VDD ；電阻R2_l—端接電壓VREF2，一端接結(jié)點(diǎn)NET3 ；電阻R2_2 —端接結(jié)點(diǎn)NET3，一端接電壓V2_l ；光敏二極管的一端接電壓V2_l，一端接地；電壓VREF2和電壓V2_l分別接到電容C3、電容C4 ；電容C3、電容C4的另一端連接到差分運(yùn)放X2的正相輸入端、反相輸入端；電壓V2_l和電壓V2_2分別連接到比較器X3的正相輸入端和反相輸入端，比較器X3的輸出連接到結(jié)點(diǎn)NET4。其中，流經(jīng)電阻R2_2的電流為13。當(dāng)輸入紅外光較弱時(shí)，電壓V2_l和V2_2的關(guān)系為V2_1 = VREF2-I3*(R2_1+R2_2) > V2_2，此時(shí)結(jié)點(diǎn)NET4為高電平，PMOS管P2_l截止，電路的輸入電阻阻值為R2_l+R2_2，差分運(yùn)放輸入的差分電壓為I3*(R2_1+R2J)；當(dāng)輸入紅外光過(guò)強(qiáng)時(shí)， 電壓 V2_l 和 V2_2 的關(guān)系為:V2_1 = VREF2-I3*(R2_1+R2_2) < V2_2，結(jié)點(diǎn) NET4 為低電平， PMOS管P2_l開啟，電阻R2_l被短接，電路的輸入電阻為R2_2，差分運(yùn)放的輸入電壓減小為 I3*R2_2，從而避免了輸入信號(hào)的飽和失真。圖4為本發(fā)明提供的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)的第二具體實(shí)施方式
的電路圖。如圖4所示，其電路連接關(guān)系為PM0S管P3_l的漏端接電壓VREF3、柵端接結(jié)點(diǎn)NET5、源端接結(jié)點(diǎn)NET7、襯底接電壓VDD ；PMOS管P3_2的漏端接結(jié)點(diǎn)NET7、柵端接結(jié)點(diǎn) NET6、源端接結(jié)點(diǎn)NET8、襯底接電壓VDD ；電阻R3_l—端接電壓VREF3，一端接結(jié)點(diǎn)NET7 ；電阻R3_2 —端接結(jié)點(diǎn)NET7，一端接結(jié)點(diǎn)NET8 ；電阻R3_3 —端接結(jié)點(diǎn)NET8，一端接結(jié)點(diǎn)V3_l ； 光敏二極管的一端接電壓V3_l，一端接地；電壓VREF3和電壓V3_l分別接電容C5、電容C6， 電容C5、電容C6的另一端分別連接差分運(yùn)放X4的正相輸入端和反相輸入端；比較器X5的正相輸入端、反相輸入端分別連接到電壓V3_l和電壓V3_2，輸出端連接到結(jié)點(diǎn)NET5 ；比較器X6的正相輸入端、反相輸入端分別連接到電壓V3_l和電壓V3_3，輸出端連接到NET6。其中流經(jīng)電阻R3_3的電流為14。電壓V3_3 <電壓V3_2。當(dāng)輸入紅外光較弱時(shí)，電壓V3_l、V3_2和V3_3的關(guān)系為V3_1 = VREF3-I4*(R3_l+R3_2+R3_3) > V3_2 > V3_3,結(jié)點(diǎn) NET5、結(jié)點(diǎn) NET6 為高電平，PMOS 管 P3_1、PM0S管P3_2截止，電路的輸入電阻為R3_l+R3_2+R3_3，差分運(yùn)放X4輸入的差分電壓為I4*(R3_1+R3_2+R3_3)；當(dāng)輸入紅外光增強(qiáng)時(shí)，電壓V3_l、V3_2和V3_3的關(guān)系為V3_3 < V3_l = VREF3-I4* (R3_l+R3_2+R3_3) < V3_2,結(jié)點(diǎn) NET6 為高電平，P3_2 截止，結(jié)點(diǎn) NET5 為低電平，PMOS管P3_l開啟，電阻R3_l被短接，電路的輸入電阻為R3_2+R3_3，差分運(yùn)放的輸入電壓減小為I4*(R3_2+R3_3)；當(dāng)輸入紅外光進(jìn)一步增強(qiáng)時(shí)，電壓V3_1、V3_2和V3_3 的關(guān)系為:V3_1 = VREF3-I4*(R3_l+R3_2+R3_3) < V3_3 < V3_2,結(jié)點(diǎn) NET5、結(jié)點(diǎn) NET6 為低電平，PMOS管P3_l、PMOS管P3_2開啟，電阻R3_l、電阻R3_2被短接，電路的輸入電阻為 R3_3，差分運(yùn)放的輸入電壓減小為I4*R3_3，從而避免了輸入信號(hào)的飽和失真。圖5為本明提供的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)的第三具體實(shí)施方式
的電路圖。如圖5所示，其電路連接關(guān)系為NM0S管N4_l的漏端接電壓VREF4、柵端接結(jié)點(diǎn) NET10、源端接結(jié)點(diǎn)NET9、襯底接電壓VDD ；電阻R4_l —端接電壓VREF4，一端接結(jié)點(diǎn)NET9 ； 電阻R4_2 —端接結(jié)點(diǎn)NET9，一端接電壓V4_l ；光敏二極管的一端接電壓V4_l，一端接地； 電壓VREF4和電壓V4_l分別接到電容C7、電容C8 ；電容C7、電容C8的另一端連接到差分運(yùn)放X7的正相輸入端、反相輸入端；電壓V4_l和電壓V4_2分別連接到比較器X3的反相輸入端和正相輸入端，比較器X8的輸出連接到結(jié)點(diǎn)NET10。其中，流經(jīng)電阻R4_2的電流為15。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可以構(gòu)成許多有很大差別的實(shí)施方式與實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，除了如所附的權(quán)利要求所限定的，本發(fā)明不限于在說(shuō)明書中所述的具體實(shí)施方式
和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，包括光敏二極管、一個(gè)或多個(gè)分壓電路，其特征在于， 所述分壓電路包括控制電路、開關(guān)電路和電阻網(wǎng)絡(luò)；所述控制電路與所述開關(guān)電路連接， 控制所述開關(guān)電路的開關(guān)狀態(tài)，所述開關(guān)電路與所述電阻網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)，所述控制電路與所述電阻網(wǎng)絡(luò)分別接入紅外接收電路，形成反饋回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述控制電路與所述紅外接收電路中的光敏二極管的陰極相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述開關(guān)電路包括MOS 晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述控制電路包括比較器，所述比較器的反相輸入端接控制電壓，同相輸入端接反饋電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述控制電路包括比較器，所述比較器的反相輸入端接反饋電壓，同相輸入端接控制電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述MOS晶體管為 PMOS管，所述控制電路的輸出端與所述PMOS管的柵極相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述MOS晶體管為 NMOS管，所述控制電路的輸出端與所述NMOS管的柵極相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述分壓電路為多個(gè)時(shí)，其電阻網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電阻網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)或多個(gè)阻抗器件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述阻抗器件為無(wú)源電阻器件或MOS晶體管組成的有源電阻器件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紅外接收電路輸入結(jié)構(gòu)，包括光敏二極管、一個(gè)或多個(gè)分壓電路，其特征在于，所述分壓電路包括控制電路、開關(guān)電路和電阻網(wǎng)絡(luò)；所述控制電路與所述開關(guān)電路連接，控制所述開關(guān)電路的開關(guān)狀態(tài)，所述開關(guān)電路與所述電阻網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)，所述控制電路與所述電阻網(wǎng)絡(luò)分別接入紅外接收電路，形成反饋回路。采用該結(jié)構(gòu)能夠在避免在強(qiáng)光干擾下，前端放大器飽和失真的問(wèn)題，從而在不影響電路性能的情況下，使電路可以在強(qiáng)光環(huán)境下工作。
文檔編號(hào)H04B10/10GK102571193SQ20101058795
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者彭云武, 徐敏, 徐棟, 徐玉婷, 沈天平, 王秀英 申請(qǐng)人:無(wú)錫華潤(rùn)矽科微電子有限公司