專利名稱：用于紅外接收系統(tǒng)跨阻前置放大器的直流干擾抑制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于紅外接收系統(tǒng)跨阻前置放大器的直流干擾抑制電路， 屬于電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
紅外技術(shù)具有體積小、耗電少、成本低、性能穩(wěn)定、不用專門申請(qǐng)?zhí)囟?頻率的使用執(zhí)照等優(yōu)點(diǎn)，因此，隨著紅外技術(shù)與集成電路產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，越 來越多的領(lǐng)域及產(chǎn)品采用紅外技術(shù)作為遙控或數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕绞?。因?yàn)榧t外 遙控技術(shù)尤其適用于在室內(nèi)使用的電器的遙控，可以防止不同房間內(nèi)的控制線 路之間發(fā)生干擾；并且由于其體積小、耗電少，因此在便攜式電子產(chǎn)品和高檔
電子玩具中也得到了廣泛的應(yīng)用。但由于紅外信號(hào)的傳輸通路是開放式的，外 界的日光、燈光等干擾光會(huì)隨著紅外信號(hào)一同進(jìn)入紅外接收器轉(zhuǎn)化為直流干擾 電流，如不對(duì)其進(jìn)行抑制，會(huì)引起電路的直流工作點(diǎn)發(fā)生漂移，將對(duì)紅外信號(hào) 的接收產(chǎn)生較大的影響，最終影響整個(gè)電路的性能。并且隨著產(chǎn)品的日益更新， 對(duì)紅外產(chǎn)品的傳輸與控制范圍要求越來越遠(yuǎn)，這樣入射到紅外接收器的紅外信 號(hào)會(huì)隨著距離的增大而減小，從而日光、白熾燈等直流光源產(chǎn)生的光干擾對(duì)紅 外接收的影響就會(huì)更加顯著。所以紅外接收系統(tǒng)中前置放大器對(duì)光干擾所轉(zhuǎn)化 成的直流干擾的抑制顯得尤為重要。
紅外光信號(hào)與直流光干擾經(jīng)外置光電二級(jí)管后分別轉(zhuǎn)化為光電流信號(hào)i,與
直流干擾信號(hào)Ii。,oe后進(jìn)入紅外接收系統(tǒng)中的跨阻前置放大器，跨阻前置放大器 的作用是將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行放大，如果跨阻前置放大器不 能對(duì)直流干擾信號(hào)、w進(jìn)行抑制，則直流干擾信號(hào)會(huì)隨著光電流信號(hào)is —起 被放大，并進(jìn)入后級(jí)電路，導(dǎo)致直流工作點(diǎn)發(fā)生漂移，電路處于非正常工作狀 態(tài)。更為重要的是，如不能對(duì)直流干擾信號(hào)、。e進(jìn)行有效抑制，則會(huì)導(dǎo)致跨阻 前置放大器的輸入電平發(fā)生改變，即對(duì)光電二極管的偏置電壓發(fā)生改變，使光電二級(jí)管不能處于正常的反偏狀態(tài)，會(huì)影響其光電轉(zhuǎn)換的性能且會(huì)引入不必要 的噪聲。因此跨阻前置放大器對(duì)直流干擾的抑制能力將直接影響到整個(gè)紅外接 收器性能。
傳統(tǒng)的跨阻前置放大器中多采用低通RC濾波的方法來實(shí)現(xiàn)直流干擾的抑 制與消除，但是采用這種方法的跨阻前置放大器的跨阻通常只能達(dá)到幾十千歐， 因此這種方法是以降低跨阻放大器的電流電壓轉(zhuǎn)換增益為代價(jià)來達(dá)到直流抑制 的目的，使輸入微小信號(hào)時(shí)無(wú)法充分的放大，導(dǎo)致紅外接收器無(wú)法對(duì)微小信號(hào) 進(jìn)行檢測(cè)，即影響到整個(gè)紅外接收器的靈敏度，使紅外遙控的距離受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決紅外接收系統(tǒng)的跨阻前置放大器對(duì)直流干擾的抑 制方法存在抑制能力差的問題，主要表現(xiàn)為增益小，微小信號(hào)無(wú)法充分放大， 導(dǎo)致紅外接收器無(wú)法對(duì)微小信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，即影響到整個(gè)紅外接收器的靈敏度， 使紅外遙控的距離受到限制，提供了一種用于紅外接收系統(tǒng)跨阻前置放大器的 直流干擾抑制電路。
本發(fā)明包括回轉(zhuǎn)器、補(bǔ)償電路和電容C，回轉(zhuǎn)器包括第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器 和第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器，第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸出端與第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器 的輸入端相連，第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸出端與第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸入端
的連接點(diǎn)引出線與電容c的一端相連，電容c的另一端接地，第一跨導(dǎo)運(yùn)算放
大器的輸出端與第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸入端的連接點(diǎn)引出線還與補(bǔ)償電路的 輸入端相連，補(bǔ)償電路的輸出端與第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的偏置電壓信號(hào)輸入端 相連，
第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸出端與第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的同相輸入端相連并 作為直流干擾抑制電路的一端，第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的反相輸入端作為直流干 擾抑制電路的另一端。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)通過本發(fā)明的直流干擾抑制電路對(duì)跨阻前置放大器的干擾 直流進(jìn)行抑制，直流干擾抑制電路的有源電感值相對(duì)穩(wěn)定，在保證前置放大器 增益穩(wěn)定的同時(shí)，有效的抑制了干擾信號(hào)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明應(yīng)用于全差分前置放大器上的 結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是實(shí)施方式一具體電路圖，圖4是不帶補(bǔ)償電路的傳統(tǒng)有源 電感結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是圖3的等效電路圖，圖6是采用圖4所示傳統(tǒng)有源電 感的跨阻前置放大器在不同直流干擾信號(hào)I,。，。e下的幅頻特性曲線仿真示意圖， 其中，曲線a表示I,^40nA的增益，曲線b表示；D^20pA的增益，介于曲 線a和曲線b之間的一組曲線表示I,。^介于10nA和20u A之間跨阻前置放大 器的增益，圖7是采用本發(fā)明直流干擾抑制電路對(duì)放大器輸入電平的鉗位能力 的仿真示意圖，圖8是采用本發(fā)明直流干擾抑制電路的跨阻前置放大器在不同 直流干擾信號(hào)Im，Dc下的幅頻特性曲線仿真示意圖，其中，橫軸表示帶寬，曲線c 表示1 1，00=10^的增益，曲線d表示IinDc^00iiA的增益，介于曲線c和曲線d 之間的一組曲線表示I,。^介于10nA和100u A之間跨阻前置放大器的增益。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括回轉(zhuǎn)器、 補(bǔ)償電路3和電容C，回轉(zhuǎn)器包括第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1和第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大
器2，第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1的輸出端與第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器2的輸入端相連， 第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1的輸出端與第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器2的輸入端的連接點(diǎn)引 出線與電容C的一端相連，電容C的另一端接地，第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1的輸 出端與第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器2的輸入端的連接點(diǎn)引出線還與補(bǔ)償電路3的輸入 端相連，補(bǔ)償電路3的輸出端與第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1的偏置電壓信號(hào)輸入端 相連，
第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器2的輸出端與第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1的同相輸入端相 連并作為直流干擾抑制電路的一端，第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1的反相輸入端作為 直流干擾抑制電路的另一端。
具體實(shí)施方式
二下面結(jié)合圖2至圖8說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí) 施方式一的不同之處在于，補(bǔ)償電路3包括第六MOS晶體管M6、第七M(jìn)OS 晶體管M7、第八MOS晶體管M8、第九MOS晶體管M9和第一電流源I1，第六MOS晶體管M6的源極與第七M(jìn)OS晶體管M7的源極相連并且接第一電源 Vccl ，第六MOS晶體管M6的漏極與第七M(jìn)OS晶體管M7的漏極相連并與第 一電流源Il的正極相連，第一電流源Il的負(fù)極接地，第七M(jìn)OS晶體管M7的 柵極與第七M(jìn)OS晶體管M7的漏極相連，第七M(jìn)OS晶體管M7的柵極還與第 八MOS晶體管M8的柵極相連，第八MOS晶體管M8的源極接第二電源Vcc2， 第八MOS晶體管M8的漏極與第九MOS晶體管M9的漏極相連，第九MOS 晶體管M9的源極接地，第六MOS晶體管M6的柵極作為補(bǔ)償電路3輸入端， 第九MOS晶體管M9的柵極作為補(bǔ)償電路3輸出端，其它組成和連接關(guān)系與實(shí) 施方式一相同。
本發(fā)明所述直流干擾抑制電路應(yīng)用于紅外接收電路的跨阻前置放大器4時(shí) 的連接方式為，將本發(fā)明所述直流干擾抑制電路的兩端分別跨接在跨阻前置放 大器4的兩端。
跨阻前置放大器4采用單端輸入單端輸出方式時(shí)，所述直流干擾抑制電路 與跨阻前置放大器4的連接方式如圖1所示，第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1的反相輸 入端連接跨阻前置放大器4的輸出端，第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器2的輸出端與第一 跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1的同相輸入端相連后與跨阻前置放大器4的輸入端相連，紅 外光信號(hào)與直流光干擾經(jīng)外置光電二級(jí)管后分別轉(zhuǎn)化為光電流信號(hào)is與直流干
擾信號(hào)koc后進(jìn)入鄉(xiāng)工外接收系統(tǒng)中的跨阻前置放大器4，本發(fā)明所述的直流干擾 抑制電路對(duì)直流干擾信號(hào)I,n，De進(jìn)行抑制。
跨阻前置放大器4采用雙端輸入雙端輸出方式時(shí)，所述直流干擾抑制電路 與跨阻前置放大器4的連接方式如圖2所示，第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1的反相輸 入端連接跨阻前置放大器4的第一輸出端，第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器2的輸出端與 第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1的同相輸入端相連后與跨阻前置放大器4的同相輸入端 相連，第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器2的輸出端與第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1的同相輸入端 相連后還與光電二極管D的陰極相連，光電二極管D的陽(yáng)極接地。跨阻前置放 大器4如采用全差動(dòng)電路方式，第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器2的輸出端與第一跨導(dǎo)運(yùn) 算放大器1的同相輸入端相連后與跨阻前置放大器4的同相輸入端或反相輸入端相連沒有區(qū)別，跨阻前置放大器4的反相輸入端接入?yún)⒖茧妷?、f，共模反饋 電路檢測(cè)跨阻前置放大器4輸出的共模電平并同參考電壓Vref比較后將誤差反饋 回跨阻前置放大器4，達(dá)到穩(wěn)定跨阻前置放大器4的共模電平的作用。 本發(fā)明的工作原理
回轉(zhuǎn)器和電容C組成的傳統(tǒng)有源電感如圖4所示，它的等效電路圖如圖5 所示，此有源電感L按下述公式求得
其中，C為電容C的電容值，gm,為第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器l的跨導(dǎo)，g^為
第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器2的跨導(dǎo)。
如采用回轉(zhuǎn)器和電容C組成的傳統(tǒng)有源電感對(duì)跨阻前置放大器4進(jìn)行直流 干擾的抑制，跨阻前置放大器4的增益與直流干擾信號(hào)；^變化如圖6所示， 也可對(duì)直流干擾進(jìn)行抑制，但由于直流干擾的值是變化的，會(huì)導(dǎo)致該電感的感 值發(fā)生變化，如果這個(gè)變化較大，會(huì)使該電感引入的零極點(diǎn)位置發(fā)生較大改變， 即跨阻前置放大器4的3dB帶寬會(huì)有改變。因此回轉(zhuǎn)器和電容C構(gòu)成的傳統(tǒng)有 源電感對(duì)直流干擾的抑制范圍比較受限，當(dāng)直流干擾信號(hào)Ii^e較大時(shí)，采用這 種方法會(huì)對(duì)跨阻前置放大器4的增益與3dB帶寬產(chǎn)生影響。
本發(fā)明中引用的補(bǔ)償電路3，如圖1和圖2所示，采用本發(fā)明所述的直流干 擾抑制電路對(duì)跨阻前置放大器4的直流干擾信號(hào)進(jìn)行抑制，在對(duì)直流干擾信號(hào) 抑制的同時(shí)，保持穩(wěn)定的電感值，使直流工作點(diǎn)達(dá)到穩(wěn)定，提高了對(duì)直流干擾 信號(hào)的抑制范圍，跨阻前置放大器4的增益也穩(wěn)定，如圖8所示。本發(fā)明電路 的應(yīng)用，對(duì)跨阻前置放大器4的輸入電平進(jìn)行有效鉗位，如圖7所示，輸入電 平波動(dòng)很小，非常穩(wěn)定，給外接的光電二極管D提供了穩(wěn)定的偏壓，而且確保 了跨阻前置放大器4具有足夠的3dB帶寬。
本發(fā)明所述的直流干擾抑制電路跨接在跨阻前置放大器4的兩端形成環(huán)路， 當(dāng)直流干擾信號(hào)Im，Dc發(fā)生改變時(shí)，從第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器2抽取的電流發(fā)生變 化，從而第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的跨導(dǎo)g^的值發(fā)生變化，并通過回轉(zhuǎn)器連接的環(huán)路使第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器2的輸入端的電壓發(fā)生改變，即補(bǔ)償電路3的輸入電 壓發(fā)生變化，使補(bǔ)償電路3的輸出發(fā)生改變，從而影響到第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1 的偏置電路，達(dá)到使第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1的跨導(dǎo)gm，的值隨g^的值發(fā)生相反 變化的目的，即穩(wěn)定了有源電感L的感值。
外接光電二極管D抽取的電流Im，。e由本發(fā)明所述的直流干擾抑制電路提
供，而不影響到跨阻前置放大器4與跨阻R組成的信號(hào)通路，起到直流干擾抑 制的作用。
本實(shí)施方式給出了具體的電路圖，如圖3所示，
作為穩(wěn)定有源電感感值來使用的補(bǔ)償電路3的輸入端、與第二跨導(dǎo)運(yùn)算放
大器2的g^端相連，補(bǔ)償電路3的輸出端b。ut為第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1提供電
壓偏置來控制第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1的跨導(dǎo)g^的值。
如沒有補(bǔ)償電路3，當(dāng)直流干擾信號(hào)；Dc的值發(fā)生改變時(shí)，從第二跨導(dǎo)運(yùn)算
放大器2中的M0管抽取的電流就會(huì)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器2 的跨導(dǎo)g,^的值發(fā)生變化，而第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1的跨導(dǎo)g^的值卻不發(fā)生變
化，因I^」一，從而有源電感的L值發(fā)生變化，雖然仍能對(duì)直流干擾進(jìn)行抑
制，但由于電感會(huì)引入零極點(diǎn)，所以有源電感的L值發(fā)生變化會(huì)使零極點(diǎn)的位
置發(fā)生變化，影響帶寬。
補(bǔ)償電路3會(huì)在直流干擾信號(hào)、。c的值發(fā)生改變時(shí)，起到穩(wěn)定電感L值的 作用。直流干擾信號(hào)；oe值變大時(shí)，從第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器2中的M0管抽取 的電流會(huì)隨之變大，導(dǎo)致第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器2的跨導(dǎo)g^的值增加，直流干擾 信號(hào)Uc值增大時(shí)通過環(huán)路會(huì)引起g。^與g^相連處的電壓降低，即補(bǔ)償電路3 的輸入端、電壓降低，M6管的V。s增大，使流過M6管的電流增加，由于第一 電流源Il的電流是不變的，因此流過M7管的電流就會(huì)相應(yīng)的減小，這個(gè)減小 后的電流通過電流鏡最終成比例的復(fù)制到M5管，即第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1的偏置電流減小，使第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器l的跨導(dǎo)g^的值減小。從而該補(bǔ)償電路
3起到了當(dāng)直流干擾信號(hào)I,。,Dc的值發(fā)生改變時(shí)，使第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器1的跨導(dǎo)
gml、第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器2的跨導(dǎo)g^的值發(fā)生相反方向變化的作用，但乘積 變化不大，根據(jù)公式L-^一可以獲知電感L值穩(wěn)定，即穩(wěn)定了該有源電感的
感值，使該有源電感不但能抑制直流干擾，穩(wěn)定直流工作點(diǎn)，而且能夠使前置
放大器具有穩(wěn)定的帶寬。另外，由于采用有源電感的方式來對(duì)直流干擾進(jìn)行抑
制，因此跨阻前置放大器4的跨阻R可選用很高阻值的電阻來達(dá)到高增益的目
的，跨阻R可達(dá)幾百千歐。
圖3中涉及的Vccl、 Vcc2、 Vcc3、 Vcc4使用的同樣的電源電壓，所述電
源電壓的取值介于2.7V至5V之間。
這樣，通過采用以上實(shí)例中的電路，該跨阻前置放大器的抑制直流干擾范 圍可達(dá)到0 100uA,能很好滿足紅外接收系統(tǒng)對(duì)直流干擾抑制的要求。
權(quán)利要求
1、用于紅外接收系統(tǒng)跨阻前置放大器的直流干擾抑制電路，其特征在于，它包括回轉(zhuǎn)器、補(bǔ)償電路(3)和電容C，回轉(zhuǎn)器包括第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器(1)和第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器(2)，第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器(1)的輸出端與第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器(2)的輸入端相連，第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器(1)的輸出端與第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器(2)的輸入端的連接點(diǎn)引出線與電容C的一端相連，電容C的另一端接地，第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器(1)的輸出端與第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器(2)的輸入端的連接點(diǎn)引出線還與補(bǔ)償電路(3)的輸入端相連，補(bǔ)償電路(3)的輸出端與第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器(1)的偏置電壓信號(hào)輸入端相連，第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器(2)的輸出端與第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器(1)的同相輸入端相連并作為直流干擾抑制電路的一端，第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器(1)的反相輸入端作為直流干擾抑制電路的另一端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于紅外接收系統(tǒng)跨阻前置放大器的直流干擾抑 制電路，其特征在于，補(bǔ)償電路(3)包括第六MOS晶體管M6、第七M(jìn)OS晶體 管M7、第八MOS晶體管M8、第九MOS晶體管M9和第一電流源II，第六 MOS晶體管M6的源極與第七M(jìn)OS晶體管M7的源極相連并且接第一電源 Vccl ，第六MOS晶體管M6的漏極與第七M(jìn)OS晶體管M7的漏極相連并與第 一電流源Il的正極相連，第一電流源Il的負(fù)極接地，第七M(jìn)OS晶體管M7的 柵極與第七M(jìn)OS晶體管M7的漏極相連，第七M(jìn)OS晶體管M7的柵極還與第 八MOS晶體管M8的柵極相連，第八MOS晶體管M8的源極接第二電源Vcc2, 第八MOS晶體管M8的漏極與第九MOS晶體管M9的漏極相連，第九MOS 晶體管M9的源極接地，第六MOS晶體管M6的柵極作為補(bǔ)償電路(3)輸入端， 第九MOS晶體管M9的柵極作為補(bǔ)償電路(3)輸出端。
全文摘要
用于紅外接收系統(tǒng)跨阻前置放大器的直流干擾抑制電路，屬于電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，本發(fā)明是為解決紅外接收系統(tǒng)的跨阻前置放大器對(duì)直流干擾的抑制方法存在抑制能力差的問題。本發(fā)明的回轉(zhuǎn)器包括兩個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器，第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸出端與第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸入端相連，兩個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器連接點(diǎn)引出線與電容C的一端相連，電容C的另一端接地，兩個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器連接點(diǎn)引出線還與補(bǔ)償電路的輸入端相連，補(bǔ)償電路的輸出端與第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的偏置電壓信號(hào)輸入端相連，第二跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸出端與第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的同相輸入端相連并作為直流干擾抑制電路的一端，第一跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的反相輸入端作為直流干擾抑制電路的另一端。
文檔編號(hào)H03F3/45GK101552644SQ20091007199
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
發(fā)明者喻明艷, 麗 徐, 李景虎, 來逢昌, 王永生 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)