專利名稱：遙控器紅外信號收發(fā)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及遙控器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及自學(xué)習(xí)型遙控器的紅外信號收發(fā)電路 的改進。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電視機頂盒的普及，自學(xué)習(xí)型遙控器也得到大力的發(fā)展。自學(xué)習(xí)型遙 控器可以在學(xué)習(xí)模式下接收其它遙控器的紅外信號，轉(zhuǎn)換成遙控器內(nèi)部特定的信息儲存起 來并與指定的按鍵對應(yīng)，在普通模式下按對應(yīng)的鍵可以將先前學(xué)習(xí)到的信息通過紅外信號 發(fā)射出去，從而起到替代其它遙控器的功能。一個自學(xué)習(xí)型遙控器通過學(xué)習(xí)操作，可以替代 多個其它遙控器，從而實現(xiàn)遙控器的多合一，方便使用。與普通遙控器對比，自學(xué)習(xí)型遙控器需要增加紅外信號接收電路。為了避免額外 增加成本較高的紅外接收管，提出了利用紅外發(fā)射二極管兼做紅外接收管的電路方案。我 們以圖2為例說明其工作原理紅外信號發(fā)射電路包含一個NPN型三極管Tl、紅外信號發(fā) 射二極管Dl和限流電阻R1。當紅外信號發(fā)射控制端REM的電壓大于0.7V，NPN型三極管 Tl導(dǎo)通，紅外信號發(fā)射二極管Dl對外發(fā)射紅外信號，反之，當紅外信號發(fā)射控制端REM的電 壓小于0. 7V,NPN型三極管Tl截止，紅外信號發(fā)射二極管Dl不對外發(fā)射紅外信號。紅外信 號接收電路包含紅外信號接收管Dl (具有光敏特性的紅外信號發(fā)射管二極管)、小 電阻R1、 光電采集電阻R2、一級線性放大電路(電阻R5、電阻R6、PNP型三極管T2)、二級整形電路 (NPN型三極管T3、電阻R7)。需要接收紅外信號時，先將紅外信號發(fā)射控制端REM接低電 平，使NPN型三極管Tl截止，此時，若紅外信號接收管Dl接收到紅外線信號，則在紅外信號 接收管Dl的陽極對陰極之間會產(chǎn)生一定的電動勢，經(jīng)一級線性放大電路放大后產(chǎn)生遠大 于0. 7V的電壓，這個電壓再經(jīng)過二級整形電路放大后在CY端產(chǎn)生接近電源的高電平。反 之，若紅外信號接收管Dl沒有接收到紅外線信號，則在CY端產(chǎn)生接近地的低電平。如圖2所示的電路已是非常簡潔的電路結(jié)構(gòu)，但從自學(xué)習(xí)型遙控器的整體電路來 看，仍然表現(xiàn)為在微控制器的外圍還需要增加較多的分立元件，如圖2所示的3個三極管、 5個電阻和1個紅外發(fā)射二極管。現(xiàn)在，隨著半導(dǎo)體工藝的進步，許多微控制器內(nèi)部集成了 通用的模擬比較器。如果能利用微控制器已經(jīng)內(nèi)置的模擬比較器，將會簡化自學(xué)習(xí)型遙控 器的整體電路。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的主要目的在于提供一種遙控器紅外信號收發(fā)電路，該電路采用模擬 比較器實現(xiàn)紅外信號接收部分的功能，當微控制器已經(jīng)內(nèi)置模擬比較器時，將進一步簡化 自學(xué)習(xí)型遙控器的整體電路。一種遙控器紅外信號收發(fā)電路，包括紅外信號發(fā)射電路和紅外信號接收電路所述紅外信號發(fā)射電路包括一個紅外發(fā)射管D1、NPN型三極管Tl和限流電阻Rl ； 所述NPN型三極管Tl的基極為紅外信號發(fā)射控制端REM ；所述紅外發(fā)射管Dl、NPN型三極管Tl和限流電阻Rl為以下三種連接方式中的一種a)所述紅外發(fā)射管Dl的陽極與電源 VDD相連，所述紅外發(fā)射管Dl的陰極與所述NPN型三極管Tl的集電極相連，所述限流電阻 Rl的兩端分別與所述NPN型三極管Tl的發(fā)射極和地相連；b)所述紅外發(fā)射管Dl的陽極 與電源VDD相連，所述紅外發(fā)射管Dl的陰極與所述限流電阻Rl的一端相連，所述限流電阻 Rl的另一端與所述NPN型三極管Tl的集電極相連，所述NPN型三極管Tl的發(fā)射極與地相 連；c)所述限流電阻Rl的兩端分別與電源VDD和紅外發(fā)射管Dl的陽極相連，所述紅外發(fā) 射管Dl的陰極與所述NPN型三極管Tl的集電極相連，所述NPN型三極管Tl的發(fā)射極與地 相連；
所述紅外信號接收電路包括一個紅外接收管D1、光電采集電阻R2、模擬比較器Ul 和參考電壓VREF，所述模擬比較器Ul的輸出為接收到的紅外信號所轉(zhuǎn)換成的電平信號CY， 所述紅外接收管Dl和所述紅外信號發(fā)射電路的紅外發(fā)射管Dl是同一個元件，所述參考電 壓VREF的輸出端與所述模擬比較器Ul的正輸入端相連，當所述紅外發(fā)射管D1、NPN型三極 管Tl和限流電阻Rl的連接方式為a)時所述光電采集電阻R2的兩端跨接在所述紅外接 收管Dl的兩極，所述紅外接收管Dl的陰極與所述模擬比較器Ul的負輸入端相連；當所述 紅外發(fā)射管D1、NPN型三極管Tl和限流電阻Rl的連接方式為b)時所述光電采集電阻R2 的兩端跨接在所述紅外接收管Dl的兩極，所述紅外接收管Dl的陰極與所述模擬比較器Ul 的負輸入端相連；或者所述光電采集電阻R2的一端連接在所述紅外接收管Dl的陽極，光電 采集電阻R2的另一端連接在所述NPN三極管的集電極，所述NPN三極管的集電極與所述模 擬比較器Ul的負輸入端相連；當所述紅外發(fā)射管Dl、NPN型三極管Tl和限流電阻Rl的連 接方式為c)時所述光電采集電阻R2的兩端跨接在所述紅外接收管Dl的兩極，所述紅外 接收管Dl的陰極與所述模擬比較器Ul的負輸入端相連；或者所述光電采集電阻R2的一端 連接電源VDD，光電采集電阻R2的另一端連接紅外接收管Dl的陰極，所述紅外接收管Dl的 陰極與所述模擬比較器Ul的負輸入端相連。所述模擬比較器Ul的正輸入端和負輸入端可以對調(diào)。所述參考電壓VREF的輸出值高于VDD-0. 8V，較優(yōu)值在VDD-0. 3V至VDD-0. 4V之間。所述限流電阻Rl的阻值范圍為0-10歐姆；所述光電采集電阻R2的阻值范圍為50千歐姆-500千歐姆。本實用新型利用模擬比較器替換現(xiàn)有紅外信號收發(fā)電路中由多個分立器件構(gòu)成 的多級放大電路，大大簡化自學(xué)習(xí)型遙控器整體電路的結(jié)構(gòu)。特別的，當微控制器已經(jīng)內(nèi)置 模擬比較器時，也將降低整體電路的成本。同時，采用模擬比較器，可以克服現(xiàn)有紅外信號 接收電路中線性放大電路對干擾信號敏感的缺點。

圖1為紅外信號發(fā)射電路的三種連接方式。圖2為現(xiàn)有紅外信號收發(fā)電路圖。圖3為典型的遙控器紅外信號收發(fā)電路示意圖。圖4為另外四種形式遙控器紅外信號收發(fā)電路示意圖。圖5為模擬比較器正輸入端與負輸入端對調(diào)的遙控器紅外信號收發(fā)電路示意圖。[0019]圖6為紅外信號接收電路的工作原理。圖7為紅外信號接收電路的工作波形圖。圖8為采用電阻分壓做參考電壓的遙控器紅外信號收發(fā)電路圖。
圖9為采用電壓源做參考電壓的遙控器紅外信號收發(fā)電路圖。圖10為利用微控制器內(nèi)置模擬比較器的自學(xué)習(xí)型遙控器典型電路示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型內(nèi)容進一步說明。圖Ι-a是比較典型的遙控器紅外信號發(fā)射電路，限流電阻Rl —般為1歐姆或2歐 姆。圖l_b和圖1-c只是改變限流電阻Rl的位置，未做實質(zhì)修改。當紅外信號發(fā)射控制端 REM為高電平時，NPN三極管Tl導(dǎo)通，紅外發(fā)射管Dl對外發(fā)射紅外信號，反之，當紅外信號 發(fā)射控制端REM為低電平時，NPN三極管Tl截止。在自學(xué)習(xí)型紅外遙控器方案中，需要增加紅外信號接收電路。由于紅外發(fā)射管也 有一定的光敏特性，因此，也可以用作紅外信號接收管。然而專門的光敏二極管價格較高， 因此，這種單管收發(fā)的電路方案因其成本低廉而受到遙控器制造商的青睞。微控制器配上 這種紅外信號單管收發(fā)電路，便可實現(xiàn)自學(xué)習(xí)型紅外遙控器的整體方案。不過，這樣整體電 路還是包含了太多數(shù)量的元件，因此，電路板的布圖走線會相對復(fù)雜一些。隨著工藝和產(chǎn)品的進步，新的微控制器內(nèi)置了模擬比較器，但是成本增加卻幾乎 可以忽略。模擬比較器的應(yīng)用有很多，比如可以用來測電源電壓是否低于某個值，還可以用 來測量溫度。既然模擬比較器這么通用，那么是否可以利用它來實現(xiàn)紅外信號的接收呢？ 答案是肯定的。下面先介紹利用模擬比較器實現(xiàn)的紅外信號收發(fā)電路的幾種結(jié)構(gòu)，再介紹紅外信 號收發(fā)電路的工作原理，最后介紹一下利用內(nèi)置了模擬比較器的微控制器設(shè)計的自學(xué)習(xí)型 紅外遙控器的整體電路方案框圖。遙控器紅外信號收發(fā)電路，包括紅外信號發(fā)射電路和紅 外信號接收電路所述紅外信號發(fā)射電路包括一個紅外發(fā)射管D1、NPN型三極管Tl和限流電阻Rl ； 所述NPN型三極管Tl的基極為紅外信號發(fā)射控制端REM ；所述紅外發(fā)射管Dl、NPN型三極 管Tl和限流電阻Rl為以下三種連接方式中的一種a)如圖3所示，所述紅外發(fā)射管Dl的 陽極與電源VDD相連，所述紅外發(fā)射管Dl的陰極與所述NPN型三極管Tl的集電極相連，所 述限流電阻Rl的兩端分別與所述NPN型三極管Tl的發(fā)射極和地相連；b)如圖4-a、圖4_b 所示，所述紅外發(fā)射管Dl的陽極與電源VDD相連，所述紅外發(fā)射管Dl的陰極與所述限流電 阻Rl的一端相連，所述限流電阻Rl的另一端與所述NPN型三極管Tl的集電極相連，所述 NPN型三極管Tl的發(fā)射極與地相連；c)如圖4-c、圖4-d所示，所述限流電阻Rl的兩端分 別與電源VDD和紅外發(fā)射管Dl的陽極相連，所述紅外發(fā)射管Dl的陰極與所述NPN型三極 管Tl的集電極相連，所述NPN型三極管Tl的發(fā)射極與地相連。所述紅外信號接收電路包括紅外接收管Dl (利用了紅外發(fā)射管Dl的光敏特性)、 光電采集電阻R2、模擬比較器Ul和參考電壓VREF，所述模擬比較器Ul的輸出為接收到的 紅外信號所轉(zhuǎn)換成的電平信號CY，所述紅外接收管Dl和所述紅外信號發(fā)射電路的紅外發(fā) 射管Dl是同一個元件；紅外接收管Dl的陽極與電源VDD相連，紅外接收管Dl的陰極與模擬比較器Ul的負輸入端相連，光電采集電阻R2的兩端跨接在紅外接收管Dl的兩極，參考 電壓VREF的輸出端與模擬比較器Ul的正輸入端相連；所述參考電壓VREF的輸出端與所述 模擬比較器Ul的正輸出端相連；當所述紅外發(fā)射管Dl、NPN型三極管Tl和限流電阻Rl的 連接方式為a)時如圖3所示，所述光電采集電阻R2的兩端跨接在所述紅外接收管Dl的 兩極，所述紅外接收管Dl的陰極與所述模擬比較器Ul的負輸入端相連；當所述紅外發(fā)射管 D1、NPN型三極管Tl和限流電阻Rl的連接方式為b)時如圖4-b所示，所述光電采集電阻 R2的兩端跨接在所述紅外接收管Dl的兩級，所述紅外接收管Dl的陰極與所述模擬比較器 Ul的負輸入端相連；或者如圖4-a所示，所述光電采集電阻R2的一端連接在所述紅外接收 管Dl的陽極，光電采集電阻R2的另一端連接在所述NPN三極管的集電極，所述NPN三極管 的集電極與所述模擬比較器Ul的負輸入端相連；當所述紅外發(fā)射管Dl、NPN型三極管Tl和 限流電阻Rl的連接方式為c)時如圖4-d所示，所述光電采集電阻R2的兩端跨接在所述 紅外接收管Dl的兩級，所述紅外接收管Dl的陰極與所述模擬比較器 Ul的負輸入端相連； 或者如圖4-c所示，所述光電采集電阻R2的一端連接電源VDD，光電采集電阻R2的另一端 連接紅外接收管Dl的陰極，所述紅外接收管Dl的陰極與所述模擬比較器Ul的負輸入端相 連。由于紅外發(fā)射管Dl作為紅外接收管時的光敏特性比較弱，所以，當另外一個遙控 器的紅外發(fā)射管靠近紅外接收管Dl發(fā)射紅外信號時，紅外接收管Dl產(chǎn)生的電動勢只能提 供幾個微安的電流。因此，光電采集電阻R2 —般選擇50千歐姆至500千歐姆的阻值，不能 太小，否則紅外接收管Dl產(chǎn)生的電動勢會很小，不利于采集。另外，50千歐姆以上的光電采 集電阻R2也不會對紅外發(fā)射時產(chǎn)生太大的影響。因為紅外發(fā)射管Dl導(dǎo)通時的電流通常達 到200毫安至500毫安，而導(dǎo)通壓降卻只有1伏左右，因此通過光電采集電阻R2只分去不 到2微安的電流。當然，不管采用以上哪種電路結(jié)構(gòu)(圖3或圖4)，如果把模擬比較器的正輸入端和 負輸入端對調(diào)(如圖5和圖3的區(qū)別那樣)，不會改變紅外信號收發(fā)的功能，而只是使模擬 比較器的輸出極性取反。下面，我們以圖3的電路結(jié)構(gòu)為例，介紹紅外接收電路的工作原理。如圖6和圖7所示，當紅外接收管Dl收到較強的紅外信號時，會產(chǎn)生電動勢V2， 并給光電采集電阻R2釋放電流，如果R2為100千歐姆，那么一般情況下電動勢V2會達到 1伏左右的電壓；當外界紅外信號撤除以后，紅外接收管Dl產(chǎn)生的電能通過光電采集電阻 R2繼續(xù)釋放，使得電動勢V2快速降為0。如圖7所示，為了增加一定的抗干擾能力，參考電壓VREF選擇高于VDD_0. 8V。那 么在紅外接收管Dl未收到紅外信號時，模擬比較器Ul的負輸入端CPN的電壓高于正輸入 端的VREF，模擬比較器Ul輸出低電平；而當紅外接收管Dl收到較強的紅外信號時，模擬比 較器Ul的負輸入端CPN的電壓低于正輸入端的VREF，模擬比較器Ul輸出高電平。一般情 況下，為了既增加紅外接收的靈敏度，又具有一定的抗干擾性能，參考電壓VREF可以選擇 VDD-0. 3V 至 VDD-0. 4V。那么，有哪些常見的電路可以實現(xiàn)符合要求的VREF呢？最簡單的電路就是電阻 分壓，如圖8所示，電阻R3、R4分壓后接到模擬比較器Ul的正輸入端。假設(shè)電源VDD的工 作范圍是1. 8V 3. 6V，那么按R3/ (R3+R4) = (VDD-VREF) /3. 6計算，可獲得R3和R4的比值。舉例來說，如果VREF = VDD-0.4V，那么，R3 R4 = 1 8。這樣的比例下，如果電源 電壓低到1. 8V，那么VREF與VDD之間的壓差依然有0. 2V，能夠滿足抗干擾性能。當然，為 了降低靜態(tài)電流，電阻R3和電阻R4在符合計算比例的情況下，阻值可以選大一些，比如R3 選100千歐姆，R4選800千歐姆。如果要獲得穩(wěn)定的VDD與VREF之間的壓差，那么，可以采用 圖9所示的電壓源來 做參考電壓VREF。這種情況下，無論電源VDD如何變化，VREF始終等于VDD-V1。按照上面 的描述，Vl最好等于0. 3V 0. 4V之間，便可兼顧紅外信號接收電路的靈敏度和抗干擾性 能。如果紅外信號收發(fā)電路采用圖4或其它類似的結(jié)構(gòu)，原理與上述相近，只是紅外 接收管Dl產(chǎn)生的電動勢可能會在小電阻上有可以忽略的壓降。最后，我們來看一下，如果微控制器已經(jīng)內(nèi)置的模擬比較器，那么用它構(gòu)成的自學(xué) 習(xí)型遙控器的整體電路方案將會有多簡單。如圖10所示，微控制器外部的元件與單發(fā)射型遙控器的微控制器外圍元件相同。 這里，端口的上拉電阻Rpu充當光電采集電阻R2的角色，模擬比較器周邊可設(shè)置的電阻Rvu 和Rvd正好可以用來分壓產(chǎn)生參考電壓VREF。有些微控制器還可以通過軟件設(shè)置端口上拉 電阻是否有效，設(shè)置模擬比較器及周邊電阻的使能，從而避免產(chǎn)生較大的靜態(tài)電流。 綜上，本實用新型提出了新的遙控器紅外信號收發(fā)電路，可以利用微控制器里已 經(jīng)內(nèi)置的模擬比較器，大大簡化了自學(xué)習(xí)型遙控器的整體電路，進一步降低了成本。 應(yīng)該理解到的是上述實施例只是對本實用新型的說明，而不是對本實用新型的 限制，任何不超出本實用新型實質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，均落入本實用新型的保護范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種遙控器紅外信號收發(fā)電路，包括紅外信號發(fā)射電路和紅外信號接收電路所述紅外信號發(fā)射電路包括一個紅外發(fā)射管D1、NPN型三極管Tl和限流電阻Rl ；所述 NPN型三極管Tl的基極為紅外信號發(fā)射控制端REM ；所述紅外發(fā)射管Dl、NPN型三極管Tl 和限流電阻Rl為以下三種連接方式中的一種a)所述紅外發(fā)射管Dl的陽極與電源VDD相 連，所述紅外發(fā)射管Dl的陰極與所述NPN型三極管Tl的集電極相連，所述限流電阻Rl的 兩端分別與所述NPN型三極管Tl的發(fā)射極和地相連；b)所述紅外發(fā)射管Dl的陽極與電源 VDD相連，所述紅外發(fā)射管Dl的陰極與所述限流電阻Rl的一端相連，所述限流電阻Rl的 另一端與所述NPN型三極管Tl的集電極相連，所述NPN型三極管Tl的發(fā)射極與地相連；c) 所述限流電阻Rl的兩端分別與電源VDD和紅外發(fā)射管Dl的陽極相連，所述紅外發(fā)射管Dl 的陰極與所述NPN型三極管Tl的集電極相連，所述NPN型三極管Tl的發(fā)射極與地相連；其特征在于所述紅外信號接收電路包括一個紅外接收管D1、光電采集電阻R2、模擬比 較器Ul和參考電壓VREF，所述模擬比較器Ul的輸出為接收到的紅外信號所轉(zhuǎn)換成的電平 信號CY，所述紅外接收管Dl和所述紅外信號發(fā)射電路的紅外發(fā)射管Dl是同一個元件，所述 參考電壓VREF的輸出端與所述模擬比較器Ul的正輸入端相連，當所述紅外發(fā)射管D1、NPN 型三極管Tl和限流電阻Rl的連接方式為a)時所述光電采集電阻R2的兩端跨接在所述 紅外接收管Dl的兩極，所述紅外接收管Dl的陰極與所述模擬比較器Ul的負輸入端相連； 當所述紅外發(fā)射管Dl、NPN型三極管Tl和限流電阻Rl的連接方式為b)時所述光電采集 電阻R2的兩端跨接在所述紅外接收管Dl的兩極，所述紅外接收管Dl的陰極與所述模擬比 較器Ul的負輸入端相連；或者所述光電采集電阻R2的一端連接在所述紅外接收管Dl的陽 極，光電采集電阻R2的另一端連接在所述NPN三極管的集電極，所述NPN三極管的集電極 與所述模擬比較器Ul的負輸入端相連；當所述紅外發(fā)射管D1、NPN型三極管Tl和限流電阻 Rl的連接方式為c)時所述光電采集電阻R2的兩端跨接在所述紅外接收管Dl的兩極，所 述紅外接收管Dl的陰極與所述模擬比較器Ul的負輸入端相連；或者所述光電采集電阻R2 的一端連接電源VDD，光電采集電阻R2的另一端連接紅外接收管Dl的陰極，所述紅外接收 管Dl的陰極與所述模擬比較器Ul的負輸入端相連。
2.如權(quán)利要求1所述的遙控器紅外信號收發(fā)電路，其特征在于所述模擬比較器Ul的 正輸入端和負輸入端還可以對調(diào)。
3.如權(quán)利要求1所述的遙控器紅外信號收發(fā)電路，其特征在于所述參考電壓VREF的輸 出值高于VDD-0. 8V。
4.如權(quán)利要求3所述的遙控器紅外信號收發(fā)電路，其特征在于所述參考電壓VREF的輸 出值在VDD-0. 3V至VDD-0. 4V之間。
5.如權(quán)利要求1所述的遙控器紅外信號收發(fā)電路，其特征在于所述光電采集電阻R2的 阻值范圍為50千歐姆-500千歐姆。
6.如權(quán)利要求1所述的遙控器紅外信號收發(fā)電路，其特征在于所述限流電阻Rl的阻值 范圍為0-10歐姆。
專利摘要本實用新型公開的遙控器紅外信號收發(fā)電路包括紅外信號發(fā)射電路和紅外信號接收電路紅外信號發(fā)射電路包括紅外發(fā)射管D1、NPN型三極管T1和限流電阻R1，所述NPN型三極管T1的基極為紅外信號發(fā)射控制端，所述紅外信號接收電路包括紅外接收管D1、光電采集電阻R2、模擬比較器U1和參考電壓VREF，所述模擬比較器U1的輸出為接收到的紅外信號所轉(zhuǎn)換成的電平信號CY，本實用新型紅外信號接收電路的紅外接收管D1同紅外信號發(fā)射電路的紅外發(fā)射管D1為同一元件，并且采用模擬比較器實現(xiàn)對紅外接收信號的轉(zhuǎn)換，提高了抗干擾性能。當微控制器已經(jīng)內(nèi)置模擬比較器時，采用本實用新型可大大簡化自學(xué)習(xí)型遙控器的整體電路，降低成本。
文檔編號H04N5/44GK201886624SQ20102027899
公開日2011年6月29日 申請日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者鄭尊標 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司