红外线接收芯片电路及红外线接收系统的制作方法

本发明涉及芯片技术领域，尤其涉及一种红外线接收芯片电路及红外线接收系统。

背景技术

随着信息时代的发展，各种无线通讯成为主流。红外线接收芯片电路即为其中无线通讯中信号接收的主要部分。

相关技术的红外线接收芯片电路中是通过自动增益控制模块读取比较器输出的数字信号并判断是否为噪声或有用信号。所述红外线接收芯片电路在外部干扰信号强度比较弱时，尤其是电磁波干扰，干扰信号不会在所述红外线接收芯片内产生较大波形失真的情况下，所述红外线接收芯片内部的带通滤波器可以有效滤除大部分的干扰信号。

但当外部干扰信号强度较强，会导致信号在芯片内部放大链路上波形幅值过大，导致波形失真。而波形失真会产生谐波低频分量，部分低频分量会落在所述红外线接收芯片电路的带通范围内，进而导致该红外线接收芯片电路的输出端出现噪声误输出，增加信号传输误码率。

因此，实有必要提供一种新的红外线接收芯片电路及红外线接收系统解决上述问题。

技术实现要素：

针对以上现有技术的不足，本发明提出一种抗干扰性能强，可靠性好且准确率高的红外线接收芯片电路及红外线接收系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种红外线接收芯片电路，包括：

红外线感应二极管，用于接收红外线载波信号并将其转换为载波电信号；以及芯片内部系统，用于将所述载波电信号进行信号优化处理并输出；

所述芯片内部系统包括：

输入端，用于接收所述载波电信号；

电磁波反射单元，用于接收所述载波电信号，并对所述载波电信号进行电磁波干扰信号反射处理；

预放大器，用于对经所述电磁波反射单元处理后的所述载波电信号进行预放大处理；

增益可变放大器，用于对经所述预放大器处理后的所述载波电信号进行放大处理；

带通滤波器，用于对经所述增益可变放大器处理后的所述载波电信号进行滤波处理；

比较器，用于对经所述带通滤波器处理后的所述载波电信号进行数字信号转化处理；

自动增益控制单元，用于判断经所述比较器处理后的所述载波电信号是否为干扰噪声并反馈至所述增益可变放大器，以控制所述增益可变放大器的增益输出；

积分器，用于将经所述比较器处理后的所述载波电信号进行还原处理；

施密特触发器，用于对经所述积分器处理后的所述载波电信号进行整型处理；

第一晶体管，用于对经所述施密特触发器处理后的所述载波电信号进行放大并出输；以及

输出端；

所述第一晶体管的栅极端连接至所述施密特触发器的输出，所述第一晶体管的源极端连接至接地端，所述第一晶体管的漏极连接至所述输出端且所述第一晶体管的漏极通过串联一过压电阻连接至电源端。

优选的，所述电磁波反射单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容以及第二晶体管；

所述第一电阻的第一端连接至所述红外线感应二极管的输出，所述第一电阻的第二端分别连接至所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端；

所述第二电阻的第二端分别连接至所述第五电阻的第一端和第二电容的第一端；

所述第三电阻的第二端分别连接至所述第四电阻的第一端、所述第六电阻的第一端以及所述第一电容的第一端；

所述第四电阻的第二端连接至所述第二晶体管的源极端；

所述第五电阻的第二端分别连接至所述第七电阻的第二端、所述第一电容的第二端、所述第三电容的第二端以及所述第五电容的第一端；

所述第六电阻的第二端分别连接所述第七电阻的第一端、所述第二电容的第二端、所述第三电容的第一端、所述第四电容的第一端；

所述第四电容的第二端连接至所述预放大器的正输入端，所述第五电容的第二端连接至所述预放大器的负输入端；

所述第二晶体管的漏极端连接至电源端，所述第二晶体管的栅极端连接至所述第二晶体管的漏极端。

优选的，所述第一晶体管和所述第二晶体管均为nmos晶体管。

优选的，所述红外线接收芯片电路还包括增益抑制单元，所述增益抑制单元连接于所述增益可变放大器与所述带通滤波器之间，用于将经所述增益可变放大器处理后的所述载波电信号进行波形失真增益抑制处理。

优选的，所述增益抑制单元包括第八电阻、第六电容、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管以及第七晶体管；

所述第三晶体管的源极端、所述第六晶体管的源极端以及所述第七晶体管的源极端分别连接至所述增益可变放大器的正输出端；

所述第四晶体管的源极端、所述第五晶体管的源极端、所述第七晶体管的源极端以及所述第六电容的负端分别连接至所述增益可变放大器的负输出端；

所述第三晶体管的栅极端分别连接至所述第三晶体管的漏极端、所述第六晶体管的栅极端、所述第四晶体管的漏极端、所述第四晶体管的栅极端；

所述第六晶体管的漏极端分别连接至所述第五晶体管的栅极端、所述第五晶体管的漏极端以及所述第八电阻的第一端；

所述第八电阻的第二端分别连接至所述第六电容的正极端和所述第七晶体管的栅极端；

所述第七晶体管的源极端和所述第七晶体管的漏极端分别连接至所述带通滤波器的输入。

优选的，所述第三晶体管和所述第六晶体管均为pmos晶体管；所述第四晶体管、所述第五晶体管以及所述第七晶体管均为nmos晶体管。

本发明还提供一种红外线接收系统，包括本发明提供的上述红外线接收芯片电路。

与相关技术相比，本发明的红外线接收芯片电路及红外线接收系统通过在所述预放大器的前端增设电磁波反射单元，通过所述电磁波反射单元接收所述载波电信号并对所述载波电信号进行电磁波干扰信号反射处理，有效的反射进入到所述红外线接收芯片电路的电磁波干扰信号，进而避免了所述红外线接收芯片电路的输出因外部电磁波信号干扰而输出错误信号的问题，提高了所述红外线接收芯片电路及红外线接收系统的抗干扰能力，特别是抗电磁波干扰能力，进而增加了其可靠性和准确性。另外，所述红外线接收芯片电路还在所述增益可变放大器与所述带通滤波器之间增设所述增益抑制单元，用于将经所述增益可变放大器处理后的所述载波电信号进行波形失真增益抑制处理，从另一方面提高了所述红外线接收芯片电路及红外线接收系统的抗干扰能力，特别是抗wifi干扰能力，进一步提高了所述红外线接收芯片电路及红外线接收系统的综合抗干扰能力和可靠性。

附图说明

下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：

图1为本发明红外线接收芯片电路的结构框图；

图2为图1中电磁波反射单元的电路结构图；

图3为图1中增益抑制单元的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

在此记载的具体实施方式/实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。

请参图1所示，本发明提供了一种红外线接收芯片电路100，本发明提供了一种红外线接收芯片电路100，包括红外线感应二极管1和与所述红外线感应二极管1电连接的芯片内部系统2。

所述红外线感应二极管1用于接收红外线载波信号并将其转换为载波电信号。所述芯片内部系统2用于将所述载波电信号进行信号优化处理并输出。

具体的，所述芯片内部系统2包括依次电连接的输入端in、电磁波反射单元21、预放大器(pre-amplifier，pre-amp)22、增益可变放大器(variablegainamplifier，vga)23、增益抑制单元24、带通滤波器(bandpassfilter，bpf)25、比较器(comparator)26、积分器(integrator)27、施密特触发器(schmitttrigger)28、第一晶体管m1、输出端out，以及连接于所述比较器26的输出与所述增益可变放大器23的输入之间的自动增益控制单元(automaticgaincontrol，agc)29。

所述第一晶体管m1的栅极端连接至所述施密特触发器28的输出，所述第一晶体管m1的源极端连接至接地端gnd，所述第一晶体管m1的漏极连接至所述输出端out且所述第一晶体管m1的漏极通过串联一过压电阻r连接至电源端vdd。

需要说明的是，所述输入端in、所述预放大器22、所述增益可变放大器23、所述带通滤波器25、所述比较器26、所述积分器27、所述施密特触发器28、所述第一晶体管m1、所述输出端out以及所述自动增益控制单元29即可实现所述红外线接收芯片电路100的信号接收与发射功能。而所述电磁波反射单元21和所述增益抑制单元24是为了有效提高所述红外线接收芯片电路100的抗干扰能力，使其可靠性更优，准确性更高。

其中，所述电磁波反射单元21可反射大部分干扰信号，特别是电磁波干扰信号；而所述增益抑制单元24则可以滤除大部分干扰信号以及抑制部分干扰信号的放大输出，特别是滤除wifi干扰信号。

也就是说，本发明的红外线接收芯片电路100中，为了实现其抗干扰能力和信号准确性，可以只增设所述电磁波反射单元21、或只增设所述增益抑制单元24，或者同时增设所述电磁波反射单元21和所述增益抑制单元24，这三种方案都可以解决本发明提及的技术问题。

本实施方式中，以同时增设所述电磁波反射单元21和所述增益抑制单元24为例进行详细说明。

所述红外线感应二极管1接收红外线载波信号并将其转换为载波电信号。所述输入端in接收所述载波电信号并输送至所述电磁波反射单元21，所述电磁波反射单元21接收所述载波电信号后，并对所述载波电信号进行电磁波干扰信号反射处理。

请结合参图2所示，具体的，所述电磁波反射单元21包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5以及第二晶体管m2。

所述第一电阻r1的第一端连接至所述红外线感应二极管1的输出，所述第一电阻r1的第二端分别连接至所述第二电阻r2的第一端和所述第三电阻r3的第一端；所述第二电阻r2的第二端分别连接至所述第五电阻r5的第一端和第二电容c2的第一端；所述第三电阻r3的第二端分别连接至所述第四电阻r4的第一端、所述第六电阻r6的第一端以及所述第一电容c1的第一端；所述第四电阻r4的第二端连接至所述第二晶体管m2的源极端；所述第五电阻r5的第二端分别连接至所述第七电阻r7的第二端、所述第一电容c1的第二端、所述第三电容c3的第二端以及所述第五电容c5的第一端；所述第六电阻r6的第二端分别连接所述第七电阻r7的第一端、所述第二电容c2的第二端、所述第三电容c3的第一端、所述第四电容c4的第一端；所述第四电容c4的第二端连接至所述预放大器22的正输入端，所述第五电容c5的第二端连接至所述预放大器22的负输入端；所述第二晶体管m2的漏极端连接至电源端vdd，所述第二晶体管m2的栅极端连接至所述第二晶体管m2的漏极端。

本实施方式中，具体的，所述第一晶体管m1和所述第二晶体管m2均为nmos晶体管。

请继续结合参图1所示，所述预放大器22对经所述电磁波反射单元21处理后的所述载波电信号进行预放大处理。

所述增益可变放大器23对经所述预放大器22处理后的所述载波电信号进行放大处理。

所述增益抑制单元24将经所述增益可变放大器23处理后的所述载波电信号进行波形失真增益抑制处理。

请结合参图3所示，具体的，所述增益抑制单元24包括第八电阻r8、第六电容c6、第三晶体管m3、第四晶体管m4、第五晶体管m5、第六晶体管m6以及第七晶体管m7。

所述第三晶体管m3的源极端、所述第六晶体管m6的源极端以及所述第七晶体管m7的源极端分别连接至所述增益可变放大器23的正输出端；所述第四晶体管m4的源极端、所述第五晶体管m5的源极端、所述第七晶体管m7的源极端以及所述第六电容c6的负端分别连接至所述增益可变放大器23的负输出端；所述第三晶体管m3的栅极端分别连接至所述第三晶体管m3的漏极端、所述第六晶体管m6的栅极端、所述第四晶体管m4的漏极端以及所述第四晶体管m4的栅极端；所述第六晶体管m6的漏极端分别连接至所述第五晶体管m5的栅极端、所述第五晶体管m5的漏极端以及所述第八电阻r8的第一端；所述第八电阻r8的第二端分别连接至所述第六电容c6的正极端和所述第七晶体管m7的栅极端；所述第七晶体管m7的源极端和所述第七晶体管m7的漏极端分别连接至所述带通滤波器25的输入。

需要说明的是，本实施方式中，涉及电阻、电容等电子元器件的两端的描述中，若该元器件存在正、负极性，则第一端即为正极端、第二端即为负极端；若不区别正、负极性，则根据电信号的流向依次定义为第一端和第二端，以方便描述。

本实施方式中，更优的，所述第三晶体管m3和所述第六晶体管m6均为pmos晶体管；所述第四晶体管m4、所述第五晶体管m5以及所述第七晶体管m7均为nmos晶体管。

请继续参图1所示，所述带通滤波器25对经所述增益可变放大器23处理后的所述载波电信号进行滤波处理。需要说明的是，因所述增益抑制单元24的设置，此时，所述带通滤波器25则是接收经所述增益抑制单元24进行波形失真增益抑制处理后的所述载波电信号并对其进行滤波处理。

所述比较器26对经所述带通滤波器25处理后的所述载波电信号进行数字信号转化处理。

所述自动增益控制单元29判断经所述比较器26处理后的所述载波电信号是否为干扰噪声并反馈至所述增益可变放大器23，以控制所述增益可变放大器23的增益输出。

所述积分器27将经所述比较器26处理后的所述载波电信号进行还原处理。

所述施密特触发器28对经所述积分器27处理后的所述载波电信号进行整型处理。

所述第一晶体管m1对经所述施密特触发器28处理后的所述载波电信号进行放大并出输。

所述输出端out则接收经所述第一晶体管m1处理后的所述载波电信号后将其输出，从而实现所述红外线接收芯片电路100的输出。

以下从整体电路进一步进行说明：

所述红外线感应二极管1接收包含有用信号(目标信号)的红外线载波信号并且将其转换为载波电信号输入到所述芯片内部系统2的所述输入端in。

当芯片内部系统2的所述输入端in存在强电磁波干扰信号时，所述电磁波反射单元21可以调整自生阻抗匹配，使电磁波干扰信号大部分反射回去，而不会在芯片内部系统2的放大链路上产生谐波失真，影响有用信号(目标信号)接收。然后，电磁波反射单元21输出含有有用信息的载波电信号，通过所述预放大器22和所述增益可变放大器23进行放大，再通过所述带通滤波器25进行滤波，然后通过所述比较器26转换为数字信号，再经过所述积分器27将所述载波电信号中的有用信号还原出来，最后经过所述施密特触发器28整型并且经过所述第一晶体管m1(nmos晶体管)与所述过压电阻r放大输出到所述输出端out。

该芯片内部系统2中，所述自动增益控制单元29可以读取所述比较器26输出的载波电信号的数字信号并且判断该信号为有用信号或是环境光干扰噪声，并且基于该判断反馈至所述增益可变放大器23，以控制所述增益可变放大器23的增益，使噪声被抑制而有用信号可以被放大输出。

由于所述电磁波反射单元21的设置，当所述红外线接收芯片电路100存在较大电磁波干扰信号时，该电磁波反射单元21可以避免高频信号在所述带通滤波器25输入节点产生幅值饱和失真，从而避免产生低频干扰分量，进而使得该红外线接收芯片电路100不被外部强电磁波干扰信号所影响，提高其可靠性称准确性能。

所述电磁波反射单元21的原理如下：为有效的抑制电磁波的辐射和传导及高次谐波，利用麦克斯韦电磁波理论，调节所述电磁波反射单元21输入的反射系数s11，使得电磁干扰信号的s11值较大，进而使得电磁干扰信号的输入匹配性很差，大部分电磁干扰信号都可以反射出去，而不会进入所述红外线接收芯片电路100内部。避免由于外部强电磁波干扰信号而在所述带通滤波器25的输入产生低频干扰分量，避免所述红外线接收芯片电路100在外部强电磁波干扰信号下产生错误输出，即极大程度提高了所述红外线接收芯片电路100的抗干扰，尤其是抗电磁干扰(emi)能力。

另外，结合所述增益抑制单元24说明：

载波电信号输入至所述红外线接收芯片电路100，通过所述预放大器22与所述增益可变放大器23进行放大。所述增益抑制单元24作为所述增益可变放大器23的负载，当所述增益可变放大器23输出信号的幅值过大产生轻微饱和失真时，所述增益抑制单元24可以调整自生阻抗降低并维持一段时间，使所述增益可变放大器23输出信号的幅值下降，仿真其幅值严重饱和失真。然后所述增益抑制单元24输出信号通过所述带通滤波器25进行滤波，再通过所述比较器26转换为数字信号，再经过所述积分器27将载波电信号中有用信号还原出，最后施密特触发器28整型并且经过第一晶体管m1与所述过压电阻r放大输出到所述输出端out。该红外线接收芯片电路100中，所述自动增益控制单元29可以读取所述比较器26的输出的载波电信号的数字信号并且判断该信号为有用信号还是环境光干扰噪声，并且基于该判断反馈至所述增益可变放大器23，以控制所述增益可变放大器23的增益，使噪声被抑制而有用信号可以被放大输出。

由于所述增益抑制单元24的设置，当红外线接收芯片电路100外部存在较大wifi干扰信号时，该所述增益抑制单元24可以避免高频信号在所述带通滤波器25的输入节点产生幅值饱和失真，从而避免产生低频干扰分量，进而使得该红外线接收芯片电路100不被外部强wifi干扰信号所影响。

所述增益抑制单元24的原理如下：当所述增益可变放大器23输出幅值超过所述第三晶体管m3阈值电压与第四晶体管m4阈值电压之和，所述第三晶体管m3和所述第四晶体管m4这两个mos晶体管将开启，并且工作在亚阈值区。此时所述增益可变放大器23输出信号产生轻微饱和失真。所述第三晶体管m3产生电流从其源极端流向其漏极端，该电流被镜像到所述第六晶体管它m6与所述第五晶体管m5中，使所述第五晶体管m5的栅漏电压上升。所述第五晶体管m5的栅漏电压经过所述第八电阻r8和第六电容c6滤波后送给所述第七晶体管m7，使所述第七晶体管m7开启，并且降低所述增益可变放大器23的正负输出端之间的等效电阻，从而降低其输出幅值，避免饱和失真。由于所述第八电阻r8与所述第六电容c6的rc时间常数一般为5ms，故所述第七晶体管m7所设置的等效导通阻抗会维持一段时间。

所述增益抑制单元24的设置，使得所述红外线接收芯片电路100在所述带通滤波器25的输入不会因为外部强wifi干扰信号而产生波形饱和失真。从而避免产生低频干扰分量，进而使得该红外线接收芯片电路100不被外部强wifi干扰信号所影响。

而本发明的红外线接收芯片电路100中，本实施方式同时在该电路中增加所述电磁波反射单元21和所述增益抑制单元24，使得红外线接收芯片电路100的抗干扰能力更强，可靠性更好，且准确率更高。

本发明还提供一种红外线接收系统(图未示)，包括本发明提供的上述红外线接收芯片电路。

与相关技术相比，本发明的红外线接收芯片电路及红外线接收系统通过在所述预放大器的前端增设电磁波反射单元，通过所述电磁波反射单元接收所述载波电信号并对所述载波电信号进行电磁波干扰信号反射处理，有效的反射进入到所述红外线接收芯片电路的电磁波干扰信号，进而避免了所述红外线接收芯片电路的输出因外部电磁波信号干扰而输出错误信号的问题，提高了所述红外线接收芯片电路及红外线接收系统的抗干扰能力，特别是抗电磁波干扰能力，进而增加了其可靠性和准确性。另外，所述红外线接收芯片电路还在所述增益可变放大器与所述带通滤波器之间增设所述增益抑制单元，用于将经所述增益可变放大器处理后的所述载波电信号进行波形失真增益抑制处理，从另一方面提高了所述红外线接收芯片电路及红外线接收系统的抗干扰能力，特别是抗wifi干扰能力，进一步提高了所述红外线接收芯片电路及红外线接收系统的综合抗干扰能力和可靠性。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。