本实用新型涉及热释电红外探测器技术领域，具体为一种超低功耗热释电红外探测信号梳理电路。
背景技术：
热释电红外探测器是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件，它的灵敏度高，误报率低，安装方便被广泛应用于检测人体运动、检测非法入侵报警等领域。
在实际应用中，热释电红外探测器的安装位置灵活多变，安装位置要求较高，大部分采用电池供电的方式，使得热释电红外探测器的工作时间受到限制，为了延长热释电红外探测器的工作时间，设计时会针对热释电红外探测器的电源电路、MCU和信号梳理电路等模块做低功耗设计。目前市场上已经有成熟的LDO线性稳压电源芯片和低功耗MUC，但是针对信号梳理电路的低功耗研究一直是困扰电路设计者的难题。信号梳理电路，主要包括信号的放大及数字化电路。
目前市场上的热释电红外探测器在待机情况下，信号梳理电路的工作电流一般在几十微安，可以保证产品干电池供电的情况下连续待机数十天，但如果想进一步降低功耗，缩小体积，提升产品的性能，需要采用纽扣电池供电方式，这样就需要把电路的功耗控制在5微安以下，进一步增长热释电红外探测器的待机时间。
技术实现要素：
本实用新型为了解决现有热释电红外探测器信号梳理电路功耗较大待机时间较短的问题，提出了一种超低功耗热释电红外探测信号梳理电路。
本实用新型采用如下技术方案：超低功耗热释电红外探测信号梳理电路，包括热释电红外传感器A1、信号放大电路和电压比较输出电路，热释电红外传感器A1的信号输出端接信号放大电路，信号放大电路的输出接电压比较输出电路；信号放大电路包括第一级放大电路和第二级放大电路，采用直流电源VCC供电的两级轨到轨运算放大器，两级轨到轨运算放大器包括第一级放大电路运放器U1A和第二级放大电路运放器U1B；热释电红外传感器A1的信号输出端接入第一级放大电路运放器U1A的同相输入端，运放平衡电阻R4一端接第一级放大电路运放器U1A的同相输入端，另一端接地；第一级放大电路运放器U1A的输出端和反相输入端之间接入一个RC并联电路，第一级放大电路运放器U1A的反相输入端串接一个RC串联电路到地，构成RC反馈网络组成带通滤波器；第一级放大电路运放器U1A的输出端连接一个RC串联电路后接入第二级放大电路运放器U1B的反相输入端；第二级放大电路运放器U1B的反相输入端和输出端之间接入一个RC并联电路，构成RC反馈网络组成带通滤波器，第二级放大电路运放器U1B的同相输入端串接一个电容C13后连接到地；电压比较输出电路包括第一电压比较器U2和第二电压比较器U3，直流电源VCC供电，输出两路信号；第二级放大电路运放器U1B的输出端分别接入第一电压比较器U2的正端和第二电压比较器U3的负端；直流电源VCC正极串联4个阻值相同的电阻R10-R13后连接到地，第一电压比较器U2的负端连接至第一电阻R10和第二电阻R11之间，第二电压比较器U3的正端连接至第三电阻R12和第四电阻R13之间。
所述热释电红外传感器A1型号为PERKINELMER公司的LHI778热释电红外传感器，该传感器直流电源3.3V供电，工作电流约为0.3uA。所述信号放大电路所采用的两级轨到轨运算放大器型号为TI公司的LPV802，直流电源3.3V供电，工作电流约为0.5uA。所述电压比较输出电路中的两个电压比较器为TI公司的电压比较芯片TLV3691，直流电源3.3V供电，其工作电流约为0.1uA；所述直流电源VCC的值为3.3V。
进一步，第一级放大电路运放器U1A的输出端和反相输入端之间接入两个并联的二极管，二极管一个正接一个反接，组成钳位电路起到保护运放的作用，二极管的型号为1N4148X-TP。第一电压比较器U2负端接一个去抖电容至地，第二电压比较器U3的正端接一个去抖电容至地，去抖电容的值可为0.1uF，去抖电容起到电压信号去抖动作用。
热释电红外传感器用于检测人体运动信号，将信号转化为微弱的电压变化信号，传送到两级放大电路。信号放大电路将热释电红外传感器采集回来的微弱信号进行滤波和放大再传送至电压比较输出电路，电压比较输出电路目的是将平滑的模拟电压信号转化为可供控制器采集的数字信号。超低功耗热释电红外探测信号梳理电路的三部分均采用低功耗设计。
与现有技术相比，本实用新型解决了现有热释电红外探测器信号梳理电路功耗较大，红外探测器待机时间较短的问题，有效地实现了热释电红外探测器信号梳理电路整个信号链电路的超低功耗，提高了热释电红外探测器的实用性。
附图说明
图1为本实用新型超低功耗热释电红外探测信号梳理电路的电路图。
图中，A1-热释电红外传感器，U1A-第一级放大电路运放器，U1B-第二级放大电路运放器，U2-第一电压比较器，U3-第二电压比较器，R10-第一电阻，R11-第二电阻，R12-第三电阻，R13-第四电阻，R4-运放平衡电阻，C21、C22-去抖电阻。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。
超低功耗热释电红外探测信号梳理电路，包括热释电红外传感器A1、信号放大电路和电压比较输出电路，热释电红外传感器A1的信号输出端接信号放大电路，信号放大电路的输出接电压比较输出电路；信号放大电路包括第一级放大电路和第二级放大电路，采用直流电源VCC供电的两级轨到轨运算放大器，两级轨到轨运算放大器包括第一级放大电路运放器U1A和第二级放大电路运放器U1B；热释电红外传感器A1的信号输出端接入第一级放大电路运放器U1A的同相输入端，运放平衡电阻R4一端接第一级放大电路运放器U1A的同相输入端，另一端接地；第一级放大电路运放器U1A的输出端和反相输入端之间接入一个RC并联电路，第一级放大电路运放器U1A的反相输入端串接一个RC串联电路到地，构成RC反馈网络组成带通滤波器；第一级放大电路运放器U1A的输出端连接一个RC串联电路后接入第二级放大电路运放器U1B的反相输入端；第二级放大电路运放器U1B的反相输入端和输出端之间接入一个RC并联电路，构成RC反馈网络组成带通滤波器，第二级放大电路运放器U1B的同相输入端串接一个电容C13后连接到地；电压比较输出电路包括第一电压比较器U2和第二电压比较器U3，直流电源VCC供电，输出两路信号；第二级放大电路运放器U1B的输出端分别接入第一电压比较器U2的正端和第二电压比较器U3的负端；直流电源VCC正极串联4个阻值相同的电阻R10-R13后连接到地，第一电压比较器U2的负端连接至第一电阻R10和第二电阻R11之间，第二电压比较器U3的正端连接至第三电阻R12和第四电阻R13之间。
所述热释电红外传感器A1型号为PERKINELMER公司的LHI778热释电红外传感器，该传感器直流电源3.3V供电，工作电流约为0.3uA。所述信号放大电路所采用的两级轨到轨运算放大器型号为TI公司的LPV802，直流电源3.3V供电，工作电流约为0.5uA。所述电压比较输出电路中的两个电压比较器为TI公司的电压比较芯片TLV3691，直流电源3.3V供电，其工作电流约为0.1uA；所述直流电源VCC的值为3.3V。
如图1所示，运放平衡电阻R4=1.3MΩ；第一级放大电路RC反馈网络，R3=6.81KΩ，C8=33μF， R5=1.5MΩ，C9=0.01μF；第二级放大电路RC反馈网络，R6=68.1KΩ，C11=3.3μF，R7=15MΩ，C16=1000pF；电容C13=0.1μF，第一电阻至第四电阻R10~R13的阻值相同均为15MΩ，去抖电容C21=C22C=0.1μF，设定第一电压比较器输出信号为OUT_HI，第二电压比较器输出信号为OUT_LI。
信号放大电路包括第一级放大电路和第二级放大电路，第一级放大电路的RC反馈网络构成带通滤波器，带通范围0.71Hz~10.6Hz，滤除了传感器输出信号中的高频谐波干扰，第一级放大电路的电压放大倍数约为221.26，计算公式如下：
第二级放大电路的RC反馈网络构成带通滤波器，带通范围0.71Hz~10.6Hz，滤除了传感器输出信号中的高频谐波干扰，第二级放大电路的电压放大倍数约为220.26，计算公式如下：
经过两级放大和滤波之后的电压信号可达到-3.3V~3.3V，总增益G为：93.76db，公式如下：
当热释电红外传感器A1检测信号时，将会产生微弱的电压信号并输送至信号放大电路中，经过两级轨到轨运算放大器LPV802的两级放大后，信号放大电路输出的电压信号被放大至0V~3.3V，此时电压比较输出电路上的高信号参考电压即为2.475V，低信号参考电压为0.825V，电压比较器的工作原理为：当正端电压值大于负端电压值时输出高电平3.3V，当正端电压值小于负端电压值时输出低电平0V。所以当热释电红外传感器A1检测到人体运动信号时，信号放大电路输出的电压为3.3V，第一电压比较器U2输出高电平，第二电压比较器U3输出低电平；同理，当热释电红外传感器A1没有检测到人体运动信号时，信号放大电路输出的电压为0V，第一电压比较器U2输出低电平，第二电压比较器U3输出高电平。将这两个对称的数字电平输出接入控制器，控制器通过判断获取人体通过的信息，误差小。
进一步，如图1所示，第一级放大电路运放器U1A的输出端和反相输入端之间接入两个并联的二极管，二极管一个正接一个反接，组成钳位电路起到保护运放的作用，二极管的型号为1N4148X-TP。第一电压比较器U2负端接一个去抖电容至地，第二电压比较器U3的正端接一个去抖电容至地，去抖电容的值可为0.1uF，去抖电容起到电压信号去抖动作用。
本实用新型超低功耗热释电红外探测信号梳理电路的设计，均采用了超低功耗芯片，在基本元器件的回路中，也采用了兆欧级别的电阻，从根本上避免了大于1uA以上电流的出现，实现了电路的超低功耗。
以上所述，仅为本实用新型专利较佳的具体实施方式，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型专利的保护范围之内。