专利名称：红外接收电路输入结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种红外接收电路输入结构，尤其涉及应用于强光环境下的红外接收电路输入结构。
背景技术：
目前，低频的红外接收电路应用于各个领域，如家电，玩具等。在室内应用的情况下，影响红外接收电路接收灵敏度的光干扰主要来自荧光灯、 白炽灯、阳光等。一个100W的白炽灯，距离光敏二极管IOcm时，可以产生IOOuA以上的电流，距离延长至Im时，只能产生2 3uA的电流。一个9W的荧光灯距离光敏二极管Icm时， 也仅能产生0. IuA的电流。在室内，阳光的红外线部分也很小，在光敏二极管上产生的电流小于ΙΟηΑ。因此，一般的红外接收电路在设计时，并不考虑强光干扰环境下的应用。图1为一般的红外接收电路输入结构。如图1所示，其电路连接关系为NM0S管附的漏端接电压VDD、栅端接电压VREFl、 源端接电源NET1、衬底接地；NMOS管N2的漏端接电压VDD、栅端接结点NET1、源端接结点 NET2、衬底接地；电阻Rl_l —端接电压VREFl，一端接结点NETl ；电阻Rl_2 —端接结点 NETl，一端接结点NET2 ；电阻Rl_3 —端接结点NET2，一端接电压Vl_l ；光敏二极管的一端接电压Vl_l，一端接地；电压VREFl和电压Vl_l分别连接电容Cl、电容C2 ；电容Cl、电容 C2的分别连接到差分运放Xl的同向输入端、反相输入端。其中，电流Il表示流经电阻Rl_l的电流，电流12表示流经电阻Rl_2的电流，电流Ip表示流经电阻Rl_3的电流。电阻值电阻Rl_l >>电阻Rl_2 >>电阻Rl_3。图2为光敏二极管的等效电路图。如图2所示，其电路连接关系为电源的负端连接到理想二极管Dl的正端、辐射光激发形成的理想电流源ISRC、暗电流源IL、结电容CPD、寄生的并联电阻RPD的一端；寄生的串联电容RS的一端连接到电源的正端；结点m连接到寄生的串联电阻RS的另一端、理想二极管Dl的负端、辐射光激发形成的理想电流源ISRC、暗电流源IL、结电容CPD、寄生的并联电阻RPD的另一端。当电源正端电压大于电源负端电压，即理想二极管Dl的反相电压大于OV时，光敏
二极管可以正常工作。红外接收电路中需要光敏二极管工作在光致电导(反偏置)模式下以保证红外接收头具有较快的响应速度，因此需要为光敏二极管设置反向工作电压。反向偏置电压越高， 响应速度虽然会提高，但是暗电流也越大，降低了光敏二极管的灵敏度。一般光敏二极管的反向工作电压设置在几百毫伏至两伏之间。一般的红外接收电路的输入结构中，光敏二极管将接收到的红外光信号转换为电流信号，经过限流以后，通过I-V转换电路形成电压信号差分输入电路。如图1所示，在输入红外信号较小的情况下，Il = 12 = Ip。差分运放Xl的差分输入电压为Ip*(Rl_l+Rl_2+Rl_3)；随着输入红外光的强度的增加，输入电流Il = Ip不断增加，当I1*R1_1大于NMOS管m的开启电压时，NMOS管m开启，从而改变负载电阻网络， 减小了输入电流；当输入红外信号的强度继续增加，当12(1 )*附_2大于匪05管拟的开启电压后，NMOS管N2启，进一步减小输入电阻；当输入的红外信号过强时，NMOS管附和NMOS 管N2的电流趋于饱和，电压Vl_l下降，即光敏二极管的反相工作电压下降，影响光敏二极管光电转换的性能；当电压Vl_l下降过大时，甚至可能使光敏二极管正向导通，从而无法正常接收红外信号。综上，一般的红外电路输入结构的设置有两点限制1)光敏二极管的反相工作电压设置在几百毫伏至两伏之间。红外接收中需要光敏二极管工作在光致电导(反偏置)模式下以保证红外接收头具有较快的响应速度，因此需要为光敏二极管设置反向工作电压。光敏二极管的反向工作电压不能太高，反向偏置电压越高，响应速度虽然会提高，但是暗电流也越大，会降低了光敏二极管的灵敏度。2) I-V转换电路中电阻约为200k左右。阻值过大的电阻会大大增加芯片面积，同时也会引入很大的分布电容和热噪声。并且会导致光电二极管的带宽过小，甚至低于红外载波频率。结合实际所需带宽(38kHz左右)以及光致电导模式下光敏二极管的电容，可以确定此电阻的最大阻值在200k左右。由于存在这两点限制，当输入红外光信号过于强烈时，输入结构趋于饱和，出现饱和失真，无法正常的输入差分电压信号。所以，当一般的红外接收电路应用于强光干扰的环境下时，电路的灵敏度会大幅下降，接收距离大为缩短，甚至无法正常工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是在强光环境且不增加I-V转换电路总电阻值的情况下，解决前端放大器饱和失真、无法正常输入差分电压信号的问题，并使电路的灵敏度及接收距离不受影响。为解决上述技术问题，本发明提供的红外接收电路输入结构一种红外接收电路输入结构，包括光敏二极管、一个或多个分压电路，其特征在于，分压电路包括控制电路、开关电路和电阻网络；控制电路与开关电路连接，控制开关电路的开关状态，开关电路与电阻网络并联，控制电路与电阻网络分别接入红外接收电路，形成反馈回路。进一步，本发明提供的红外接收电路输入结构，其特征在于，控制电路与红外接收电路中的光敏二极管的阴极相连。进一步，本发明提供的红外接收电路输入结构，其特征在于，开关电路包括MOS晶体管。进一步，本发明提供的红外接收电路输入结构，其特征在于，控制电路包括比较器，比较器的反相输入端接控制电压，同相输入端接反馈电压或者比较器的反相输入端接反馈电压，同相输入端接控制电压。进一步，本发明提供的红外接收电路输入结构，其特征在于，当比较器反相输入端接控制电压，同相输入端接反馈电压时，MOS晶体管为PMOS管，控制电路的输出端与PMOS管的栅极相连。进一步，本发明提供的红外接收电路输入结构，其特征在于，当比较器的反相输入端接反馈电压，同相输入端接控制电压时，MOS晶体管为NMOS管，控制电路的输出端与NMOS 管的栅极相连。进一步，本发明提供的红外接收电路输入结构，其特征在于，分压电路为多个时， 其电阻网络串联连接。进一步，本发明提供的红外接收电路输入结构，其特征在于，电阻网络包括一个或多个阻抗器件。进一步，本发明提供的红外接收电路输入结构，其特征在于，阻抗器件为无源电阻器件或MOS晶体管组成的有源电阻器件。本发明提供的红外接收电路输入结构，在不改变光敏二极管方向工作电压，不增加I-V转换电路总电阻值的情况下，改变I-V转换电路中电阻的设置方式，并将电阻分级， 通过判断光敏二极管的反相工作电压，调整输入电阻的阻值，以避免在强光干扰下，前端放大器饱和失真的问题，从而在不影响电路性能的情况下，使电路可以在强光环境下工作。
图1为一般的红外接收电路输入结构电路图；图2为光敏二极管的等效电路图；图3为本发明提供的红外接收电路输入结构的第一具体实施方式
的电路图；图4为本发明提供的红外接收电路输入结构的第二具体实施方式
的电路图。图5为本发明提供的红外接收电路输入结构的第三具体实施方式
的电路图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。图3为本发明提供的红外接收电路输入结构的第一具体实施方式
的电路图。如图3所示，其电路连接关系为PM0S管P2_l的漏端接电压VREF2、栅端接结点 NET4、源端接结点NET3、衬底接电压VDD ；电阻R2_l—端接电压VREF2，一端接结点NET3 ；电阻R2_2 —端接结点NET3，一端接电压V2_l ；光敏二极管的一端接电压V2_l，一端接地；电压VREF2和电压V2_l分别接到电容C3、电容C4 ；电容C3、电容C4的另一端连接到差分运放X2的正相输入端、反相输入端；电压V2_l和电压V2_2分别连接到比较器X3的正相输入端和反相输入端，比较器X3的输出连接到结点NET4。其中，流经电阻R2_2的电流为13。当输入红外光较弱时，电压V2_l和V2_2的关系为V2_1 = VREF2-I3*(R2_1+R2_2) > V2_2，此时结点NET4为高电平，PMOS管P2_l截止，电路的输入电阻阻值为R2_l+R2_2，差分运放输入的差分电压为I3*(R2_1+R2J)；当输入红外光过强时， 电压 V2_l 和 V2_2 的关系为:V2_1 = VREF2-I3*(R2_1+R2_2) < V2_2，结点 NET4 为低电平， PMOS管P2_l开启，电阻R2_l被短接，电路的输入电阻为R2_2，差分运放的输入电压减小为 I3*R2_2，从而避免了输入信号的饱和失真。图4为本发明提供的红外接收电路输入结构的第二具体实施方式
的电路图。如图4所示，其电路连接关系为PM0S管P3_l的漏端接电压VREF3、栅端接结点NET5、源端接结点NET7、衬底接电压VDD ；PMOS管P3_2的漏端接结点NET7、栅端接结点 NET6、源端接结点NET8、衬底接电压VDD ；电阻R3_l—端接电压VREF3，一端接结点NET7 ；电阻R3_2 —端接结点NET7，一端接结点NET8 ；电阻R3_3 —端接结点NET8，一端接结点V3_l ； 光敏二极管的一端接电压V3_l，一端接地；电压VREF3和电压V3_l分别接电容C5、电容C6， 电容C5、电容C6的另一端分别连接差分运放X4的正相输入端和反相输入端；比较器X5的正相输入端、反相输入端分别连接到电压V3_l和电压V3_2，输出端连接到结点NET5 ；比较器X6的正相输入端、反相输入端分别连接到电压V3_l和电压V3_3，输出端连接到NET6。其中流经电阻R3_3的电流为14。电压V3_3 <电压V3_2。当输入红外光较弱时，电压V3_l、V3_2和V3_3的关系为V3_1 = VREF3-I4*(R3_l+R3_2+R3_3) > V3_2 > V3_3,结点 NET5、结点 NET6 为高电平，PMOS 管 P3_1、PM0S管P3_2截止，电路的输入电阻为R3_l+R3_2+R3_3，差分运放X4输入的差分电压为I4*(R3_1+R3_2+R3_3)；当输入红外光增强时，电压V3_l、V3_2和V3_3的关系为V3_3 < V3_l = VREF3-I4* (R3_l+R3_2+R3_3) < V3_2,结点 NET6 为高电平，P3_2 截止，结点 NET5 为低电平，PMOS管P3_l开启，电阻R3_l被短接，电路的输入电阻为R3_2+R3_3，差分运放的输入电压减小为I4*(R3_2+R3_3)；当输入红外光进一步增强时，电压V3_1、V3_2和V3_3 的关系为:V3_1 = VREF3-I4*(R3_l+R3_2+R3_3) < V3_3 < V3_2,结点 NET5、结点 NET6 为低电平，PMOS管P3_l、PMOS管P3_2开启，电阻R3_l、电阻R3_2被短接，电路的输入电阻为 R3_3，差分运放的输入电压减小为I4*R3_3，从而避免了输入信号的饱和失真。图5为本明提供的红外接收电路输入结构的第三具体实施方式
的电路图。如图5所示，其电路连接关系为NM0S管N4_l的漏端接电压VREF4、栅端接结点 NET10、源端接结点NET9、衬底接电压VDD ；电阻R4_l —端接电压VREF4，一端接结点NET9 ； 电阻R4_2 —端接结点NET9，一端接电压V4_l ；光敏二极管的一端接电压V4_l，一端接地； 电压VREF4和电压V4_l分别接到电容C7、电容C8 ；电容C7、电容C8的另一端连接到差分运放X7的正相输入端、反相输入端；电压V4_l和电压V4_2分别连接到比较器X3的反相输入端和正相输入端，比较器X8的输出连接到结点NET10。其中，流经电阻R4_2的电流为15。在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施方式与实施例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明不限于在说明书中所述的具体实施方式
和实施例。
权利要求
1.一种红外接收电路输入结构，包括光敏二极管、一个或多个分压电路，其特征在于， 所述分压电路包括控制电路、开关电路和电阻网络；所述控制电路与所述开关电路连接， 控制所述开关电路的开关状态，所述开关电路与所述电阻网络并联，所述控制电路与所述电阻网络分别接入红外接收电路，形成反馈回路。
2.根据权利要求1所述的红外接收电路输入结构，其特征在于，所述控制电路与所述红外接收电路中的光敏二极管的阴极相连。
3.根据权利要求2所述的红外接收电路输入结构，其特征在于，所述开关电路包括MOS 晶体管。
4.根据权利要求3所述的红外接收电路输入结构，其特征在于，所述控制电路包括比较器，所述比较器的反相输入端接控制电压，同相输入端接反馈电压。
5.根据权利要求3所述的红外接收电路输入结构，其特征在于，所述控制电路包括比较器，所述比较器的反相输入端接反馈电压，同相输入端接控制电压。
6.根据权利要求4所述的红外接收电路输入结构，其特征在于，所述MOS晶体管为 PMOS管，所述控制电路的输出端与所述PMOS管的栅极相连。
7.根据权利要求5所述的红外接收电路输入结构，其特征在于，所述MOS晶体管为 NMOS管，所述控制电路的输出端与所述NMOS管的栅极相连。
8.根据权利要求1-7任一项所述的红外接收电路输入结构，其特征在于，所述分压电路为多个时，其电阻网络串联连接。
9.根据权利要求8所述的红外接收电路输入结构，其特征在于，所述电阻网络包括一个或多个阻抗器件。
10.根据权利要求9所述的红外接收电路输入结构，其特征在于，所述阻抗器件为无源电阻器件或MOS晶体管组成的有源电阻器件。
全文摘要
本发明公开了一种红外接收电路输入结构，包括光敏二极管、一个或多个分压电路，其特征在于，所述分压电路包括控制电路、开关电路和电阻网络；所述控制电路与所述开关电路连接，控制所述开关电路的开关状态，所述开关电路与所述电阻网络并联，所述控制电路与所述电阻网络分别接入红外接收电路，形成反馈回路。采用该结构能够在避免在强光干扰下，前端放大器饱和失真的问题，从而在不影响电路性能的情况下，使电路可以在强光环境下工作。
文档编号H04B10/10GK102571193SQ20101058795
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者彭云武, 徐敏, 徐栋, 徐玉婷, 沈天平, 王秀英 申请人:无锡华润矽科微电子有限公司