[發明專利]一種波形整形電路

無效

• 申請號: 200710018623.1
• 申請日: 2007-09-07
• 公開（公告）號: CN101119109A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 史寶祥
• 申請（專利權）人: 史寶祥
• 主分類號: H03K5/24
• 分類號: H03K5/24;G08C23/04
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司
• 代理人: 李罡

技術領域

本發明涉及一種波形整形電路，具體說是一種能夠將任意基值電壓和峰值電壓的波形整形為規則的方波的電路。?

技術背景?

在波形整形電路中，很多波形，特別是紅外線接收端的波形，其基值一般為未知的電壓電平，且受環境光和其他因素影響，電壓值變化范圍較大，不利于波形的整形；峰值因上述因素，亦不利于波形的整形。?

目前，現有的紅外線接收端的波形整形系統可按復雜程度分為兩類。一類是基本波形整形系統，如圖7所示，這類電路結構簡單，使用面很廣，多用于紅外線遙控。為了增強這類紅外線接收系統的接收能力，一般采取的措施是使用高靈敏度的光電二極管和提高發射功率。即便這樣，遙控的性能還是被很多不利因素所影響，如環境光的強弱在一定程度上增強了紅外線的強度，表現在接收端就是其基值電壓增高；光電二極管的漏電流大小也影響接收端的基值電壓；光電二極管的靈敏度影響接收端的波形的電壓差；遙控距離、發射功率、電池電量等因素影響接收端的峰值電壓的高低。一般的紅外線遙控系統的遙控距離為3-5米，超過5米時遙控的效果相當差，當遙控器電池電量較弱、其它干擾因素較大時，遙控的有效距離不足3米，甚至還要更短。這類紅外線遙控系統的通信速率一般很低。?

另一類是復雜波形整形系統，目前這類系統均采用一種較復雜的閾值計算技?術，這類整形系統在近距離通信時可以還原出發送端的波形，多用于紅外線數據傳輸系統。這類整形系統的電路相當復雜，成本高。只有輸入波形峰值和基值之差大于一定值時(一般為0.6伏)，這種電路才能正常工作，這就要求通信距離不能超過預定值，一般為1米。這種波形整形系統一般做成集成電路的形式，很難用分立元件搭建，不利于初期實驗。這類電路一般用于高速率通信系統。?

下面結合附圖進行更為詳細的說明。?

圖7所示為基本的紅外線數據收發系統，因其電路結構簡單，至今仍在很多領域被廣泛使用，特別是應用在數據傳輸速率不高，對數據正確性要求不嚴的情況下。發送端Pin輸入方波，接收端Pout輸出接收到的波形，其中圖7(a)為干擾較小情況下接收到的波形，圖7(b)為接收端受強光影響或接收二極管漏電流小、發送距離近、發送功率強等狀態下接收到的波形，圖7(c)為接收端光照弱、接收二極管漏電流大、發送距離遠、發送功率弱等狀態下接收到的波形。?

圖7(a)可用施密特觸發器得到整形，圖7(b)、圖7(c)兩種情況就不能用施密特觸發器將波形還原了。?

圖8至圖15是發明專利名稱為“波形整形電路和使用它的紅外線數據通信裝置”(專利號為97122998.8)的發明專利說明書中所列舉的幾種紅外線數據通信中使用的波形整形電路框圖和其工作波形圖。其中圖8、圖12和圖13是專利作者列舉的現有技術的紅外線數據接收電路框圖，圖15是專利作者發明的改進方法的紅外線數據接收電路框圖。?

這些波形整形電路均采用一種較復雜的閾值計算技術，下面結合原文對這些電路做以分析。?

圖8所示的電路中，電源電壓Vcc連接到光電二極管2的陰極側，對應于紅外?線的強度變化，光電二極管2從陽極輸出相應的電流到前置放大器3，前置放大器3對光電流進行電流-電壓變換，并通過耦合電容4將其輸出。放大電路5將輸入電壓保持在預定的電平上。放大電路5產生的信號電壓Vsig分兩路分別送往比較器11的兩個輸入端。其中一路直接輸入到反向輸入端，另一路經過低通濾波器12、緩沖器13后，輸入到低通濾波器14，低通濾波器14由包括電容器15的積分電路等實現，將輸入的信號電壓Vsig進行積分，求得其平均值Vav，Vav就是所求得的閾值。當Vsig比閾值電壓Vth高時，比較器11輸出低電平。?

圖11所示為IrDA(紅外線數據通信協會)規范中使用的4值脈沖位置調制(Pulse?Position?Modulation)PPM波形。設單位周期為T，則圖中脈沖的占空比為T/4。在脈中峰值為Vp時，前述閾值電壓Vth為Vp/4，如圖9(a)-9(e)所示，閾值電壓Vth隨信號電壓Vsig的增強而增強。所以該電路也可以將輸入的信號波形整形。?

該電路存在兩個問題，一是在不同的距離上，紅外光電二極管因受光強度的不同，輸出的電流變化范圍很大，一般從百(nA)到數十(mA)變化，這就要求該紅外線數據接收電路的動態范圍也要很大。?