專利名稱：波形整形電路和使用它的紅外線數(shù)據(jù)通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用預(yù)定的閾值對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行電平辨別，并對(duì)矩形波脈沖進(jìn)行整形的波形整形電路和使用它進(jìn)行紅外線數(shù)據(jù)通信的攜帶信息終端等的裝置。
圖7表示典型的以往技術(shù)的紅外線數(shù)據(jù)接收電路1的概略結(jié)構(gòu)的方框圖。這種紅外線數(shù)據(jù)接收電路1，是安裝在攜帶信息終端等上，用于接收對(duì)應(yīng)于IrDA(紅外線數(shù)據(jù)通信協(xié)會(huì))1.0規(guī)格的紅外線數(shù)據(jù)的電路。
在光電二極管2的陰極側(cè)上施加電源電壓Vcc，這種光電二極管2將對(duì)應(yīng)于受光的紅外線的強(qiáng)度的光電流從陽(yáng)極輸出到前置放大器3中。前置放大器3對(duì)前述光電流進(jìn)行電流-電壓變換，并通過(guò)耦合電容4，將其輸出，輸入到放大電路5的同相輸入端中。該放大電路5的反向輸入端通過(guò)耦合電容6接地，并分別通過(guò)負(fù)載電阻7、8，將前述同相輸入端及其反向輸入端保持在放大電路5規(guī)定的直流輸入電平上。
放大電路5產(chǎn)生的信號(hào)電壓Vsig直接輸入到進(jìn)行波形整形的比較器11的反向輸入端上的同時(shí)，輸入到第1級(jí)的低通濾波器12中。通過(guò)緩沖器13，低通濾波器12的輸出，輸入到第2級(jí)的低通濾波器14中。低通濾波器14由包括電容器15的積分電路等實(shí)現(xiàn)，并且這種低通濾波器12、14對(duì)前述信號(hào)電壓Vsig進(jìn)行積分，求得其平均值Vav，并作為閾值電壓Vth輸出至前述比較器11的同相輸入端上。當(dāng)前述信號(hào)電壓Vsig在閾值電壓Vth以上時(shí)，比較器11使對(duì)輸出端16的輸出信號(hào)Vo成為低電平。
因此，設(shè)單位周期為T，當(dāng)脈沖占空比為T/4時(shí)，在脈沖的峰值為Vp的場(chǎng)合，前述閾值電壓Vth為Vp/4，如圖8(a)→8(b)…→8(e)所示，信號(hào)電壓Vsig越高，該閾值電壓也越上升。這樣，用該閾值電壓Vth作為辨別電平作成的矩形波脈沖的脈沖寬度，其結(jié)構(gòu)通常幾乎是固定的。
在這樣構(gòu)成的紅外線數(shù)據(jù)接收電路1中，如果通信極限距離例如為1(m)，則在其通信極限距離的光電二極管2的輸出電流大約是百(nA)，與此相對(duì)，在近距離通信時(shí)，前述輸出電流大約是數(shù)十(mA)，這樣，就要求該紅外線數(shù)據(jù)接收電路1有近一百(dB)的動(dòng)態(tài)范圍。
當(dāng)紅外光通過(guò)光纖傳送時(shí)，光電二極管2不需要太高的靈敏度，因此，脈沖的上升沿和下降沿迅速，與此相對(duì)，在空間傳送前述紅外光的場(chǎng)合，該光電二極管2必需有高靈敏度、在強(qiáng)輸入時(shí)光電流的下降沿變慢、拉長(zhǎng)尾部之類的問(wèn)題。也就是說(shuō)，前述光電流波形在中距離通信時(shí)為圖9(a)所示的波形，與此相對(duì)，在近距離通信時(shí)為圖9(b)所示，有下降沿變純的問(wèn)題。
因此，如前所述，不管輸入的紅外光的強(qiáng)度如何將比較器11的閾值電壓Vth做成來(lái)自放大電路5的信號(hào)電壓Vsig的平均值Vav時(shí)，在近距離通信時(shí)輸出信號(hào)Vo的脈沖寬度比實(shí)際的脈沖寬度要大。這樣，通信距離不同，輸出脈沖會(huì)產(chǎn)生大的誤差，有對(duì)通信距離產(chǎn)生限制的問(wèn)題。
這一點(diǎn)，在前述IrDA1.0方式中，最大數(shù)據(jù)傳輸速度是115(kbps)，而且當(dāng)單位周期為T時(shí)，因發(fā)送脈沖寬度是3T/16，所以即使由于前述脈沖尾部拉長(zhǎng)的影響擴(kuò)大到約3倍以上，也能再生發(fā)送脈沖。
但是，在

圖10所示的IrDA1.0的規(guī)格中，最大數(shù)據(jù)傳送速度是4(Mbps)，使用4值脈沖位置調(diào)制(Pulse Position Modulation)PPM，并要求輸出脈沖寬度高精度。因此，前述的紅外線數(shù)據(jù)接收電路1存在不能適用的問(wèn)題。
圖11表示另一種以往技術(shù)的紅外線數(shù)據(jù)接收電路21的方框圖。這種紅外線數(shù)據(jù)接收電路21與前述的紅外線數(shù)據(jù)接收電路1類似，在相對(duì)應(yīng)的部分上附以相同的標(biāo)號(hào)并省略其說(shuō)明。在這種紅外線數(shù)據(jù)接收電路21中，將來(lái)自放大電路5的信號(hào)電壓Vsig輸入到電平檢測(cè)電路22中，并檢測(cè)其峰值Vp。閾值電壓發(fā)生電路23對(duì)應(yīng)于前述電平檢測(cè)電路22的檢測(cè)結(jié)果，以比前述峰值電壓Vp僅僅低規(guī)定電壓V1的偏移值Vsft作成前述閾值電壓Vth，并輸出至比較器11的同相輸入端中。
因此，前述閾值電壓Vth對(duì)應(yīng)于峰值Vp變動(dòng)，并如前述紅外線數(shù)據(jù)接收電路1那樣，不受強(qiáng)輸入時(shí)的脈沖尾部拉長(zhǎng)的影響，能生成輸出信號(hào)Vo的脈沖。
但是，在如圖11所示的紅外線數(shù)據(jù)接收電路21中，雖然能在近距離通信中再生比較正確的脈沖，但在中長(zhǎng)距離的通信中不能確保前述的規(guī)定電壓V1，有不能作成閾值電壓Vth的問(wèn)題。
因此，作為有效地利用前述的紅外線數(shù)據(jù)接收電路1、21的特點(diǎn)，并加以改進(jìn)的結(jié)構(gòu)，考慮圖12所示的紅外線數(shù)據(jù)接收電路31。這種紅外線數(shù)據(jù)接收電路31也與前述的紅外線數(shù)據(jù)接收電路1、21類似，在對(duì)應(yīng)的部分上附以相同的參照標(biāo)號(hào)。
在這種紅外線數(shù)據(jù)接收電路31中，來(lái)自放大電路5的信號(hào)電壓Vsig在電平偏移電路32中，僅降低了前述規(guī)定電壓V1、例如300(mV)后，用峰值保持電路33對(duì)該峰值Vp進(jìn)行采樣，進(jìn)而通過(guò)緩沖器34將該采樣的結(jié)果作為偏移值Vsft輸入到比較電路35中。
通過(guò)第1低通濾波器12和緩沖器13以及第2低通濾波器14和緩沖器40，前述信號(hào)電壓Vsig作為平均值Vav輸入到比較電路35中。比較電路35以前述偏移值Vsft和平均值Vav的高的一方的電平為閾值電壓Vth，輸出到前述比較器11的同相輸入端中。
因此，當(dāng)信號(hào)電壓Vsig比較小時(shí)，前述閾值電壓Vth為前述平均值Vav，如圖13(a)、圖13(b)、圖13(c)，13(d)、圖13(e)所示，當(dāng)該平均值Vav比從峰值減法前述規(guī)定值V1后的值還小時(shí)，即前述信號(hào)電壓Vsig比較高時(shí)，前述閥值電壓Vth為偏移值Vsft。
在前述IrDA1.1方式中，如前述那樣，數(shù)據(jù)傳送速度是4(Mbps)，如圖10所示，因每個(gè)單位周期T的占空比是1/4，所以脈沖寬度是125(nsec)。因此，前述平均值Vav為信號(hào)電壓Vsig的峰值Vp的1/4。前述閾值電壓Vth為從該平均值Vav切換成偏移值Vsft的值h，當(dāng)前述V1＝300(mV)時(shí)，要滿足以下關(guān)系h/4＝300(mV)…(1)這樣，使閾值電壓Vth對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)電平，可去除如圖9(b)所示的因光電二極管2輸出脈沖尾部拉長(zhǎng)而產(chǎn)生的影響，并可以使該閾值電壓Vth所辨別并整形的脈沖的脈沖寬度基本保持一定。
在前述的紅外線數(shù)據(jù)接收電路31中，在規(guī)定的通信極限距離內(nèi)，雖然能正確地再現(xiàn)紅外線脈沖的脈沖寬度，但在這種紅外線數(shù)據(jù)接收電路31中，在前述保持用電容器38及和低通濾波器14關(guān)聯(lián)設(shè)置的積分用電容器15中，必須要有充分的容量、例如200(pF)，在集成電路化時(shí)難于形成多個(gè)這種大面積的電容器。
本發(fā)明的目的是在于提供用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、對(duì)于電平差大的脈沖輸入，能正確地輸出再現(xiàn)脈沖寬度的波形的波形整形電路和使用它的紅外線數(shù)據(jù)通信裝置。
為達(dá)到前述目的，本發(fā)明的波形整形電路的特征在于以由對(duì)應(yīng)于所述輸入信號(hào)變化的第1信號(hào)的峰值所選擇的第1閾值和由所述輸入信號(hào)的平均值所選擇的第2閾值中任一高的一方，對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行電平辨別、并進(jìn)行波形整形的波形整形電路中，包含求得所述第1信號(hào)的峰值的峰值保持電路，和求得所述輸入信號(hào)的平均值的平均值算出電路；設(shè)置所述峰值保持電路的保持用，和所述平均值運(yùn)算電路的積分用的兩方中使用的共用的電容器；所述峰值保持電路和平均值運(yùn)算電路中，將向所述電容器供給的電流的方向僅限定在第1方向；波形整形電路進(jìn)一步還包含與所述電容器并聯(lián)的流過(guò)與第1方向相反方向的電流的旁路電路。
在前述結(jié)構(gòu)中，前述峰值保持電路和平均值運(yùn)算電路中的前述電容器的輸出段包含僅供給例如二極管和晶體管等的單個(gè)方向的電流的元件，所以僅將第1方向的電流供給前述電容器，并對(duì)電容器進(jìn)行充電。此外，通過(guò)與該電容器并聯(lián)設(shè)置的旁路電路，對(duì)電容器進(jìn)行放電。由此，電容器的端電壓為前述峰值和平均值的任一高的一方的值。其結(jié)果，利用同一個(gè)電容器，能同時(shí)進(jìn)行峰值的保持和用于平均值運(yùn)算的積分這二個(gè)工作。
因此，在有選擇地使用2個(gè)閾值，對(duì)電平差大的脈沖輸入、能再現(xiàn)正確的脈沖寬度波形的結(jié)構(gòu)中，能共用峰值保持電路的保持用電容器和平均值運(yùn)算電路的積分用電容器。其結(jié)果，能削減作為大型零件的電容器以及2個(gè)閾值的比較電路，可簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。此外，將多個(gè)大容量的電容器集成在集成電路上是非常困難的。因此，削減了電容器個(gè)數(shù)的前述結(jié)構(gòu)的波形整形電路容易集成在集成電路上，并且非常有效。
另外，在前述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，希望波形整形電路進(jìn)一步包含對(duì)前述輸入信號(hào)進(jìn)行放大、并導(dǎo)出反向輸出和同相輸出的放大器，使前述同相輸出的電平僅降低規(guī)定的值的電平偏移電路，用規(guī)定的的比例對(duì)前述電平偏移電路的輸出和前述反向輸出的差分進(jìn)行分壓、作為前述第1信號(hào)輸出到前述峰值保持電路的分壓電路。
采用前述結(jié)構(gòu)，通過(guò)例如由分壓電阻等構(gòu)成的分壓電路，將同相輸出的電平偏移值和反向輸出的差分供給到峰值保持電路。因此，能將向前述被分壓的輸入到峰值保持電路的第1信號(hào)的峰值設(shè)定成任意的電平。其結(jié)果，通過(guò)對(duì)應(yīng)于電平偏移量和輸入信號(hào)的脈沖的占空比等、適當(dāng)?shù)倪x擇前述分壓電路的分壓比，能使前述第1信號(hào)的峰值基本處在同一電平，例如可在輸入信號(hào)的脈沖的峰值和平均值之間，設(shè)定成1∶0.5的電平。其結(jié)果，能進(jìn)一步減小對(duì)輸入信號(hào)整形而得到的脈沖的脈沖寬度的變動(dòng)。
此外，希望紅外線數(shù)據(jù)通信裝置具備前述各結(jié)構(gòu)的波形整形電路，前述輸入信號(hào)是通過(guò)光電變換將空間傳送的紅外光變換而得到的信號(hào)。
這里，在一般的紅外線數(shù)據(jù)通信裝置中，由于受光元件的光電流的后沿尾部的拉長(zhǎng)，當(dāng)受光電平變化時(shí)，波形整形后的脈沖寬度有變動(dòng)的傾向。在空間傳送中由于其傳送距離不同，受光電平變化大，前述傾向顯著地出現(xiàn)。
對(duì)此，采用前述結(jié)構(gòu)，通過(guò)如前所述那樣選擇閾值，能忠實(shí)地再現(xiàn)傳送脈沖波形。因此，本發(fā)明很適合實(shí)施于紅外線數(shù)據(jù)通信中，能增大傳送速度和傳送距離的范圍。
本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)下述說(shuō)明應(yīng)很明確。另外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)由以下的實(shí)施例，用參照附圖的下面的說(shuō)明能充分地理解。
圖1表示本發(fā)明實(shí)施例的紅外線數(shù)據(jù)接收電路的概略結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2表示圖1所示的紅外線數(shù)據(jù)接收電路的具體結(jié)構(gòu)的電氣電路圖。
圖3(a)至圖3(c)表示用于說(shuō)明圖1和圖2所示的紅外線數(shù)據(jù)接收電路的動(dòng)作的波形圖。
圖4表示本發(fā)明另一實(shí)施例的紅外線數(shù)據(jù)接收電路的概略結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖5表示圖4所示的紅外線數(shù)據(jù)接收電路的具體結(jié)構(gòu)的電氣電路圖。
圖6(a)至圖6(c)表示用于說(shuō)明圖4和圖5所示的紅外線數(shù)據(jù)接收電路的動(dòng)作的波形圖。
圖7表示典型的以往技術(shù)的紅外線數(shù)據(jù)接收電路的概略結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖8(a)至圖8(e)表示用于說(shuō)明圖7所示的紅外線數(shù)據(jù)接收電路的動(dòng)作的波形圖。
圖9(a)至圖9(b)表示光電二極管的輸出電流波形的圖。
圖10表示用于說(shuō)明基于IrDA1.1方式的調(diào)諧波形的11表示另一種以往技術(shù)的紅外線數(shù)據(jù)接收電路的概略結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖12表示還有另一種以往技術(shù)的紅外線數(shù)據(jù)接收電路的概略結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖13(a)至圖13(e)表示用于說(shuō)明圖12所示的紅外線數(shù)據(jù)接收電路的動(dòng)作的波形圖。
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)施例首先，基于圖1至圖3(c)對(duì)一種實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖1表示本發(fā)明一種實(shí)施例的紅外線數(shù)據(jù)接收電路51的概略結(jié)構(gòu)的方框圖。這種紅外線數(shù)據(jù)接收電路51是安裝在攜帶信息終端等的對(duì)應(yīng)于IrDA1.1規(guī)格的紅外線數(shù)據(jù)的接收電路。
在光電二極管52的陰極側(cè)上施加電源電壓Vcc，這種光電二極管52將對(duì)應(yīng)于受光的紅外線的強(qiáng)度的光電流從陽(yáng)極輸出到前置放大器53中。前置放大器53對(duì)前述光電流進(jìn)行電流-電壓變換，并通過(guò)耦合電容C1，將其輸出，輸入到放大電路55的同相輸入端中。通過(guò)耦合電容C2，將這種放大電路55的反向輸入端接地，并分別通過(guò)負(fù)載電阻R3、R4，將前述同相輸入端及其反向輸入端保持在放大電路55規(guī)定的直流輸入電平上。
放大電路55的信號(hào)電壓Vsig直接輸入到進(jìn)行波形整形的比較器61的反向輸入端上的同時(shí)，輸入到電平偏移電路62和第1級(jí)低通濾波器63中。電平偏移電路62使前述信號(hào)電壓Vsig僅降低一個(gè)預(yù)定的電平V1、例如300(mv)，并將其偏移值V3供給到差分放大器64的同相輸入端。在這種差分放大器64的反向輸入端上加上后述的閾值電壓Vth，這種差分放大器64通過(guò)二極管D2，將對(duì)應(yīng)于前述偏移值V3和閾值電壓Vth的差的輸出，輸出到電容器66中。
另一方面，通過(guò)緩沖器67和第2級(jí)低通濾波器68，將來(lái)自前述低通濾波器63的輸出供給到該電容器66上。該電容器66與前述差分放大器64和二極管D2一起構(gòu)成峰值保持電路，并在具有作為保持用電容器功能的同時(shí)，也具有作為前述低通濾波器68的積分用電容器的功能。
因此，電容器66通過(guò)緩沖器69，將用電平偏移電路62和差分放大器64得到的前述信號(hào)電壓Vsig的偏移值Vsft和通過(guò)低通濾波器63、68而得到的平均值Vav中的高的一方的值，作為閾值電壓Vth輸出到前述比較器61的同相輸入端和差分放大器64的反向輸入端。比較器61將僅在前述信號(hào)電壓Vsig在閾值Vth以上的期間輸出成為低電平的輸出信號(hào)V0到輸出端70上。
圖2是具體地表示圖1結(jié)構(gòu)的電氣電路圖。前述放大電路55大致地由包括晶體管Q1、Q2的第1級(jí)放大電路71，包括晶體管Q3、Q4的第2級(jí)放大電路72，和輸出用晶體管Q5構(gòu)成。將晶體管Q1、Q2的基極分別連接到前述耦合電容器C1、C2上，通過(guò)恒定電流源11，將發(fā)射極共同地連接到接地電平的電源線73上，并分別通過(guò)電阻R5、R6，將集電極連接到前述電源電壓Vcc的電源線74上。在晶體管Q1、Q2的集電極間連接電容器C3。因此，來(lái)自耦合電容器C1的輸入信號(hào)V2越高，晶體管Q1、Q2的集電極電位分別越是降低和越是升高。
分別通過(guò)晶體緩沖器75、76，將前述晶體管Q1、Q2的集電極連接到晶體管Q3、Q4的基極上。分別通過(guò)恒定電流源12、13，將晶體管Q3、Q4的發(fā)射極連接到前述電源線73上，同時(shí)通過(guò)R9相互連接。通過(guò)電阻R7、R8和二極管D1，將晶體管Q3、Q4的集電極連接到電源線74上，同時(shí)通過(guò)電容器C4相互連接。將晶體管Q3的集電極連接到晶體管Q5的基極上，并將該晶體管Q5的集電極連接到前述電源線74上，通過(guò)構(gòu)成電平偏移電路62的電阻R10和恒定電流源14的串聯(lián)電路，將發(fā)射極連接到前述電源線73上。
因此，當(dāng)前述晶體管Q1、Q2的集電極電位一降低和上升，作為信號(hào)電壓Vsig的晶體管Q5的發(fā)射極電位就上升。而且，該放大電路55以輸入信號(hào)V2的同相放大輸出作為信號(hào)電壓Vsig輸出。
從電阻R10和恒定電流源14的連接點(diǎn)，向差分放大器64輸入偏移值V3。前述偏移值V3取從前述信號(hào)電壓Vsig僅降低前述電平V1(＝R10×14)的值。
差分放大器64大致上由構(gòu)成電流鏡像電路的一對(duì)晶體管Q7、Q8，輸入用晶體管Q9，和輸出用晶體管Q10～Q12構(gòu)成。
將來(lái)自前述電平偏移電路62的偏移值V3供給到晶體管Q9的基極，并將該晶體管Q9的集電極連接到晶體管Q7的集電極和基極以及晶體管Q8的基極上。將晶體管Q7、Q8的發(fā)射極連接到前述電源線74上，晶體管Q8的集電極連接到與前述晶體管Q9成對(duì)的晶體管Q10的集電極上。通過(guò)恒定電流源16，將晶體管Q9、Q10的發(fā)射極連接到前述電源線73上。
另一方面，在前述電源線74、73之間，有恒定電流源17，二極管D3和晶體管Q12的串聯(lián)電路，將恒定電流源17和二極管D3的連接點(diǎn)連接到晶體管Q11的基極上，并將晶體管Q12的基極連接到前述晶體管Q9、Q10的發(fā)射極和恒定電流源16的連接點(diǎn)上。將晶體管Q11的集電極連接到前述電源線74上，并將其發(fā)射極連接到前述晶體管Q8、Q10的集電極之間。在晶體管Q10的基極上供給前述閾值電壓Vth。
因此，當(dāng)前述偏移值V3在閾值電壓Vth以上時(shí)，晶體管Q9的集電極電流增加，由此，晶體管Q10的集電極電流減少，同時(shí)晶體管Q7、Q8的集電極電流增加。晶體管Q11的發(fā)射極電流也增加，二極管D2成為正向偏置，基于這些晶體管Q8的集電極電流和晶體管Q11的發(fā)射極電流，電容器66被充電到前述偏移值V3的脈沖的峰值為止，進(jìn)行保持動(dòng)作。
與此相反，當(dāng)偏移值V3比閾值電壓Vth小時(shí)，晶體管Q9、Q7、Q8的集電極電流減少，晶體管Q10的集電極電流增加，該晶體管Q10的集電極電壓降低。這時(shí)，由于晶體管Q11、Q12、二極管D3和恒定電流源17的動(dòng)作，該晶體管Q10不會(huì)飽和。由此，二極管D2成為反偏置，峰值保持動(dòng)作成為休止?fàn)顟B(tài)。
另一方面，低通濾波器63由電阻R11和小容量的電容器C5構(gòu)成，這種低通濾波器的低阻抗的輸出，通過(guò)緩沖器67、適合于高阻抗，并輸入到下一級(jí)的低通濾波器68中。低通濾波器68由恒定電流源18、晶體管Q13、Q14的并聯(lián)電路以及二極管D4、D5構(gòu)成，串聯(lián)連接在前述電源線74、73之間，將緩沖器67的輸出輸入到晶體管Q13的基極中。因此，電容器C5的端電壓越高。晶體管Q14的基極電流越增加，并且這種基極電流供給到電容器66中。
將并聯(lián)地放電用的恒定電流源19(旁路手段)連接到前述電容器66上。因此，電容器66的端電壓為用該電容器66平滑來(lái)自低通濾波器68的輸出而得到的平均值Vav和保持差分放大器64的輸出而得到的偏移值Vsft中高的一方的值，通過(guò)緩沖器69將該端電壓作為閾值電壓Vth輸入到前述電容器61的同相輸入端上。
此外，對(duì)應(yīng)于電容器66的放電時(shí)間，設(shè)定前述電流源I9供給的電流值I9。具體地說(shuō)，當(dāng)在紅外線數(shù)據(jù)接收電路51中供給輸入信號(hào)時(shí)，由差分放大器64和電容器66等構(gòu)成的峰值保持電路使電容器66的端電壓、即閾值電壓Vth上升，然后，當(dāng)切斷輸入信號(hào)時(shí)，閾值電壓Vth以由電容器66的電容器和電流值I9算出的時(shí)間常數(shù)降低。這里，當(dāng)放電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的話，在該閾值電壓Vth還沒(méi)有降完時(shí)，有時(shí)會(huì)有小的輸入信號(hào)輸入。這種場(chǎng)合，信號(hào)電壓不能超越閾值電壓Vth，紅外線數(shù)據(jù)接收電路51不能輸出脈沖。因此，在接收下一個(gè)輸入信號(hào)前，有必要有較多的時(shí)間，這就導(dǎo)致降低實(shí)際的傳送速度。另一方面，當(dāng)放電時(shí)間過(guò)短時(shí)，閾值電壓Vth容易晃動(dòng)。因此，恒定電流源I9的電流值設(shè)定成傳送速度和晃動(dòng)雙方均滿足要求的范圍內(nèi)。此外，在圖1中，前述電流源I9供給的電流是例如緩沖器69的基極電流，約10(nA)左右。
前述的電容器66有在峰值保持用和積分用的充分的容量，而且是能內(nèi)裝在集成電路中的容量。例如選擇成200(pF)左右。低通濾波器68的截?cái)囝l率選擇成1(kHz)左右。與下一級(jí)的低通濾波器68的晶體管Q13、Q14的應(yīng)答速度相關(guān)連、設(shè)置低通濾波器63，該晶體管Q13、Q14是為通過(guò)高頻而設(shè)置的，電容器C5的容量如能旁路高頻信號(hào)就可以了，能做成如前所述的較小的容量。
因此，在如前所述結(jié)構(gòu)的紅外線數(shù)據(jù)接收電路51中，各部分的動(dòng)作波形如圖3(a)至圖3(c)所示。與前述圖13(a)～圖13(f)相同。也就是說(shuō)，如圖3(a)所示，在用實(shí)線表示的信號(hào)電壓Vsig比較低的長(zhǎng)距離通信時(shí)，從電平偏移電路62得到的偏移值V3為虛線所示，由低通濾波器68得到的平均值Vav的一方比得到的偏移值Vsft高，將平均值Vav設(shè)定成閾值電壓Vth。此外，在前述IrDA1.1的方式中，該平均值Vav的值變?yōu)樾盘?hào)電壓Vsig的脈沖峰值H的1/4。
接著，如圖3(b)所示，通信距離變短、信號(hào)電壓Vsig上升時(shí)平均值Vav與偏移值Vsft一致，進(jìn)而，如圖3(c)所示，在信號(hào)電壓Vsig大的近距離通信時(shí)，前述偏移值Vsft較平均值Vav高，并將偏移值Vsft設(shè)定成閾值電壓Vth。
這樣，在按照本發(fā)明的紅外線數(shù)據(jù)接收電路51中，可以對(duì)應(yīng)于紅外光的受光電平，在平均值電平Vav和偏移值Vsft之間切換閾值電壓，適于正確地再現(xiàn)脈沖寬度，通過(guò)低通濾波器68的輸出段的晶體管Q14和峰值保持電路的輸出段的二極管D2，因?qū)⑷我桓叩囊环降妮敵鲭妷菏┘釉陔娙萜?6上，而且在放電用時(shí)與電容器66并聯(lián)地設(shè)置恒定電流源I9，能共用作為峰值保持用與作為積分用的電容器，能削減如前述圖12所示的紅外線數(shù)據(jù)接收電路31的電容器15或者18以及比較電路35。由此，能縮小電路規(guī)模并對(duì)電路化集成有利。
此外，用另一方法，作為對(duì)脈沖波形進(jìn)行整形的比較例，在紅外線數(shù)據(jù)接收電路的前端設(shè)置作為電流-電壓變換器動(dòng)作的回轉(zhuǎn)器形態(tài)的晶體管，例如有從向負(fù)轉(zhuǎn)移的回轉(zhuǎn)器輸出脈沖、引出紅外線數(shù)據(jù)接收電路的數(shù)據(jù)信息的結(jié)構(gòu)。
這里，在例如傳送速度為9600bps～115kbps左右的IrDA1.0規(guī)格那樣、接收傳送速度較慢的調(diào)制信號(hào)的場(chǎng)合，向負(fù)轉(zhuǎn)移的脈沖即使較通常使用的向正轉(zhuǎn)移的脈沖寬，也能正確地識(shí)別該脈沖所表示的數(shù)據(jù)。因此，借助于使用該結(jié)構(gòu)，在輸入信號(hào)的傳送速度較慢的場(chǎng)合中，能正確地整形輸入信號(hào)的波形。
但是，在例如傳送速度為4Mbps左右的IrDA1.1規(guī)格那樣、傳送速度快而且脈沖寬度變動(dòng)的允許容量小的調(diào)制信號(hào)作為輸入信號(hào)的場(chǎng)合中，在近距離通信和遠(yuǎn)距離通信之間，向負(fù)轉(zhuǎn)移的回轉(zhuǎn)器輸出的脈沖寬度變動(dòng)大。其結(jié)果，因脈沖寬度變動(dòng)超過(guò)前述允許容量，所以不能正確地整形輸入信號(hào)的波形。
對(duì)此，在與本實(shí)施例相關(guān)的波形整形電路中，因基于輸入信號(hào)的電平、閾值可以變動(dòng)，所以能抑制脈沖寬度變動(dòng)使之變小。其結(jié)果，即使在輸入信號(hào)的傳送速度快而且脈沖寬度變動(dòng)的允許容量較小的場(chǎng)合，也能正確地整形輸入信號(hào)的波形。
下面，對(duì)于本發(fā)明的其它實(shí)施形態(tài)，參照?qǐng)D4～圖6(c)進(jìn)行說(shuō)明。
圖4表示本發(fā)明另一實(shí)施例的紅外線數(shù)據(jù)接收電路81的概略結(jié)構(gòu)的方框圖。圖5表示其具體結(jié)構(gòu)的電氣電路圖。此外，這些圖4和圖5所示的結(jié)構(gòu)分別與圖1和圖2所示的結(jié)構(gòu)相似，在對(duì)應(yīng)的部分上附以相同標(biāo)號(hào)并省略其說(shuō)明。
值得注目的是，在這種紅外線數(shù)據(jù)接收電路81中，由前置放大器53輸出所供給的放大電路82備有反向輸出，利用它、用電阻R1、R2分壓將同相的前述信號(hào)電壓Vsig僅偏移用電平偏移電路83預(yù)定的電平V11后的電壓V12和前述反向輸出的電壓V13的電位差，并輸入至差分放大器64。也就是說(shuō)，如圖5所示，電平偏移電路83內(nèi)的電阻R20選擇成前述電阻R10的1/3，由此，前述電平V11變?yōu)镽20×I4＝100(mV)。
在放大電路82內(nèi)設(shè)置晶體管Q6前述晶體管Q5的基極被連接到晶體管Q3的集電極側(cè)并導(dǎo)出同相輸出，與此相對(duì)，這種晶體管Q6的基極被連接到晶體管Q4的集電極側(cè)并導(dǎo)出反向輸出。將這種晶體管Q6的集電極連接到前述電源線74上，通過(guò)恒定電流源I5、將發(fā)射極連接到電源線73上。電阻R20和恒定電流源I4的連接點(diǎn)的電位、和前述晶體管Q6的發(fā)射極電位的差用電阻R1、R2分壓成例如1∶2，并輸入到前述差分放大器64的晶體管Q9的基極上。
因此，如圖6(a)所示，因在長(zhǎng)距離通信時(shí)，與用實(shí)線表示的信號(hào)電壓Vsig相比、用虛線表示的電平偏移電路83的輸出電壓V12的峰值低并且在平均值Vav以下，所以將閾值電壓Vth設(shè)定成平均值Vav。
如圖6(b)所示，通信距離變小時(shí)，在信號(hào)電壓Vsig的峰值H滿足下述關(guān)系式3H/4＝V11＝100(mV)…(2)之前，繼續(xù)設(shè)定平均值Vav作為閾值電壓Vth。此外，如圖6(c)所示，當(dāng)通信距離進(jìn)一步變小，前述峰值H較前述式(2)的關(guān)系要大時(shí)，則對(duì)于用實(shí)線表示的信號(hào)電壓Vsig，電平偏移電路83的輸出電壓V12變?yōu)樘摼€所示，對(duì)此，放大電路82的反向輸出變?yōu)橛脜⒄辗鸙13所示，由此，差分放大器64的輸入電壓變?yōu)橛脜⒄辗鸙14所示。
這樣，在對(duì)差分放大器64的輸入電壓V14的脈沖的峰值較信號(hào)電壓Vsig的脈沖的平均值Vav大的場(chǎng)合，將閾值電壓Vth設(shè)定成用電阻R1、R2分壓電平偏移電路83的輸出電壓V12和放大電路82的反向輸出V13而得到的電壓Vdiv。因此，借助于將用前述分壓電阻R1、R2設(shè)定成所要的分壓比、例如前述R1∶R2＝1∶2，在信號(hào)電壓Vsig的峰值與平均值之間，將該閾值電壓Vth設(shè)定成1∶0.5左右，特別是在中距離通信時(shí)，能進(jìn)一步減小來(lái)自比較器61的輸出信號(hào)Vo的脈沖寬度的變動(dòng)。
此外，在前述各實(shí)施形態(tài)中，雖然電平偏移電路62、83的偏移量V1、V11分別以300(mV)、100(mV)的場(chǎng)合為例進(jìn)行了說(shuō)明，但不限于此，與目的相適應(yīng)，偏移量能任意設(shè)定。具體地說(shuō)，在紅外線數(shù)據(jù)接收電路51的輸出信號(hào)Vo中，當(dāng)一決定能允許的脈沖寬度的變動(dòng)范圍，就能從光電二極管52的特性、算出對(duì)應(yīng)于某個(gè)信號(hào)電壓Vsig的閾值電壓Vth的范圍。因此，前述偏移量要相合，以便該閾值電壓Vth收納在該范圍內(nèi)。借助于調(diào)整該偏移量，能一定程度地控制波形整形后的脈沖寬度。
如前所述，本發(fā)明的第1波形整形電路，其特征在于，由較輸入信號(hào)的峰值僅低一個(gè)預(yù)定值而選擇的第1閾值和由所述輸入信號(hào)的平均值而選擇的第2閾值中任一高的一方，對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行電平辨別、并進(jìn)行波形整形的波形整形電路中，共用求得所述峰值的峰值保持電路的保持用電容器和求得所述平均值的平均值運(yùn)算電路的積分用電容器，對(duì)峰值保持電路和平均值運(yùn)算電路的前述電容器的輸出段，僅能供給對(duì)該電容器的單個(gè)方向的電流，并與前述電容器相關(guān)連，并聯(lián)連接供給另一方向電流的恒定電流源。
采用前述結(jié)構(gòu)，則前述峰值保持電路和平均值運(yùn)算電路的輸出段，作為僅供給二極管和晶體管等的單方向的電流的元件，對(duì)電容器充電，在放電時(shí)，借助于使用并聯(lián)設(shè)置在該電容器上的恒定電流源，把用于峰值保持和平均值運(yùn)算的電容器的端電壓，作為前述峰值電壓和平均值的任一高的一方的值。
因此，在有選擇地使用2個(gè)閾值，對(duì)電平差大的脈沖輸入、能再現(xiàn)正確的脈沖寬度的波形的結(jié)構(gòu)中，能共用峰值保持電路的保持用電容器和平均值運(yùn)算電路的積分用電容器，并能削減作為大型零件的電容器以及2個(gè)閾值的比較電路，可使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。
在本發(fā)明的第2波形整形電路中，其特征是在前述第1波形整形電路的結(jié)構(gòu)中，放大輸入信號(hào)的放大器導(dǎo)出反向輸出和同相輸出，求得僅低所述預(yù)定值的值的電平偏移電路、對(duì)所述同相輸出作電平偏移，用分壓電阻對(duì)電平偏移電路的輸出和前述反向輸出的差分進(jìn)行分壓，并作為前述峰值保持電路的輸入。
采用前述結(jié)構(gòu)，則前述放大器作為差分放大器之類的反向輸出和同相輸出均可有的結(jié)構(gòu)，并對(duì)同相輸出的電平偏移值和反向輸出的差分分壓，再供給峰值保持電路。
因此，能將前述被分壓的輸入到峰值保持電路中的峰值設(shè)定成任意的電平，借助于對(duì)應(yīng)于電平偏移量和輸入信號(hào)的脈沖的占空比等，適當(dāng)?shù)剡x擇前述分壓電阻的比值，能在脈沖的峰值和平均值之間、設(shè)定為例如1∶0.5的電平關(guān)系，使前述第1閾值幾乎保持于相同的電平，能進(jìn)一步減小整形而產(chǎn)生的脈沖的脈沖寬度的變動(dòng)。
另外，本發(fā)明的第1紅外線數(shù)據(jù)通信裝置還具備如下特征備有前述第1或第2波形整形電路，前述輸入信號(hào)是通過(guò)光電變換元件將空間傳送的紅外光變換而成的信號(hào)。
這里，在一般的紅外線數(shù)據(jù)通信裝置中，由于受光元件的光電流的下沿的尾部拉長(zhǎng)，在受光電平變化的場(chǎng)合，波形整形后的脈沖寬度有變動(dòng)的傾向。在空間傳送中，其傳送距離不同，受光電平將有很大變化，前述傾向顯著地出現(xiàn)。
對(duì)此，采用前述結(jié)構(gòu)，則如前所述，借助于選擇閾值，能忠實(shí)地再現(xiàn)傳送脈沖波形。因此，本發(fā)明能適合實(shí)施在紅外線數(shù)據(jù)通信中，能增大傳送速度和傳送距離的范圍。
用于詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體的實(shí)施形態(tài)和實(shí)施例，無(wú)非是為便于理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，當(dāng)然不應(yīng)該狹義地解釋為只限于這些具體例，只要在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求所述的范圍之內(nèi)，當(dāng)然能進(jìn)行種種變更并進(jìn)行實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種波形整形電路，其特征在于，將由對(duì)應(yīng)于所述輸入信號(hào)變化的第1信號(hào)的峰值而選擇的第1閾值和所述輸入信號(hào)的平均值而選擇的第2閾值中任一高的一方，對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行電平辨別、并進(jìn)行波形整形的波形整形電路中，包含求得所述第1信號(hào)的峰值的峰值保持電路，和求得所述輸入信號(hào)的平均值的平均值算出電路；設(shè)置所述峰值保持電路的保持和所述平均值運(yùn)算電路的積分雙方均使用的共用的電容器；在所述峰值保持電路和平均值運(yùn)算電路中，將向所述電容器供給的電流的方向僅限定在第1方向；波形整形電路進(jìn)一步包含與所述電容器并聯(lián)的流過(guò)與第1方向相反的方向的電流的旁路手段。
2.如權(quán)利要求1所述的波形整形電路，其特征在于，還包含使所述輸入信號(hào)的電平僅降低規(guī)定的值，并作為所述第1信號(hào)向所述峰值保持電路輸出的電平偏移電路。
3.如權(quán)利要求1所述的波形整形電路，其特征在于，還包含對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行放大，導(dǎo)出反向輸出和同相輸出的放大器；使所述同相輸出的電平僅降低規(guī)定的值的電平偏移電路；用規(guī)定的比例對(duì)所述電平偏移電路的輸出和所述反向輸出的差分進(jìn)行分壓，并作為第1信號(hào)向所述峰值保持電路輸出的分壓電路。
4.如權(quán)利要求1所述的波形整形電路，其特征在于，所述峰值保持電路還包含在所述第1信號(hào)的值比該峰值保持電路的輸出高時(shí)，供給所述第1方向的電流的比較器。
5.如權(quán)利要求4所述的波形整形電路，其特征在于，所述比較器還包含將所述第1信號(hào)施加在同相輸入端、將所述電容器的輸出端連接到反向輸入端的差分放大器，和在所述差分放大器與所述電容器的輸出端之間設(shè)置的第1整流電路。
6.如權(quán)利要求1所述的波形整形電路，其特征在于，將所述峰值保持電路、平均值運(yùn)算電路、電容器和旁路手段，集成在集成電路中。
7.如權(quán)利要求1所述的波形整形電路，其特征在于，所述平均值運(yùn)算電路還包含將由所述電容器供給的電流的方向限定在所述第1方向上的第2整流電路，和配置在所述輸入信號(hào)的輸入端和所述第2整流電路之間、將截?cái)囝l率設(shè)定在所述第2整流電路的能應(yīng)答的頻率以下的低通濾波器。
8.一種紅外線數(shù)據(jù)通信裝置，其特征在于，通過(guò)空間傳送的紅外光接收數(shù)據(jù)的紅外線數(shù)據(jù)通信裝置中，包含將被空間傳送的紅外光變換成電信號(hào)的光電變換元件，和由用對(duì)應(yīng)于作為輸入信號(hào)的所述電氣信號(hào)變化的第1信號(hào)的峰值而選擇的第1閾值和由所述輸入信號(hào)的平均值而選擇的第2閾值中任一高的一方，對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行電平辨別、并進(jìn)行波形整形的波形整形電路；所述波形整形電路包含求得所述第1信號(hào)的峰值的峰值保持電路，和求得所述輸入信號(hào)的平均值的平均值算出電路；設(shè)置所述峰值保持電路的保持和所述平均值運(yùn)算電路的積分雙方均使用的共用的電容器；在所述峰值保持電路和平均值運(yùn)算電路中，將向所述電容器供給的電流的方向僅限定在第1方向；波形整形電路進(jìn)一步包含與所述電容器并聯(lián)的流過(guò)與第1方向相反的方向的電流的旁路手段。
9.如權(quán)利要求8所述的紅外線數(shù)據(jù)通信裝置，其特征在于，所述波形整形電路還包含對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行放大，導(dǎo)出反向輸出和同相輸出的放大器；使所述同相輸出的電平僅降低規(guī)定的值的電平偏移電路；用規(guī)定的比例對(duì)所述電平偏移電路的輸出和所述反向輸出的差分進(jìn)行分壓，并作為第1信號(hào)向所述峰值保持電路輸出的分壓電路。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種波形整形電路和使用它的紅外線數(shù)據(jù)通信裝置。在用前置放大器對(duì)光電二極管的輸出電流進(jìn)行電流—電壓變換,并用放大電路放大后、用比較器并用規(guī)定的閾值電壓進(jìn)行波形整形的紅外線數(shù)據(jù)接收電路中,在信號(hào)電壓低時(shí),將所述閾值電壓設(shè)定成通過(guò)兩個(gè)LPF作成的平均值Vav;在信號(hào)電壓高時(shí),用由差分放大器組成的峰值保持電路、作成對(duì)用電平偏移電路偏移的電壓進(jìn)行采樣的偏移值。這種結(jié)構(gòu)能對(duì)應(yīng)于大的動(dòng)態(tài)范圍,并能構(gòu)成使用共用的電容器的集成電路。
文檔編號(hào)H04B10/06GK1185685SQ97122998
公開(kāi)日1998年6月24日 申請(qǐng)日期1997年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月25日
發(fā)明者清水隆行, 橫川成一 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社