波形整形電路和使用它的紅外線數據通信裝置的製作方法
2023-05-11 09:32:06
專利名稱：波形整形電路和使用它的紅外線數據通信裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用預定的閾值對輸入信號進行電平辨別，並對矩形波脈衝進行整形的波形整形電路和使用它進行紅外線數據通信的攜帶信息終端等的裝置。
圖7表示典型的以往技術的紅外線數據接收電路1的概略結構的方框圖。這種紅外線數據接收電路1，是安裝在攜帶信息終端等上，用於接收對應於IrDA(紅外線數據通信協會)1.0規格的紅外線數據的電路。
在光電二極體2的陰極側上施加電源電壓Vcc，這種光電二極體2將對應於受光的紅外線的強度的光電流從陽極輸出到前置放大器3中。前置放大器3對前述光電流進行電流-電壓變換，並通過耦合電容4，將其輸出，輸入到放大電路5的同相輸入端中。該放大電路5的反向輸入端通過耦合電容6接地，並分別通過負載電阻7、8，將前述同相輸入端及其反向輸入端保持在放大電路5規定的直流輸入電平上。
放大電路5產生的信號電壓Vsig直接輸入到進行波形整形的比較器11的反向輸入端上的同時，輸入到第1級的低通濾波器12中。通過緩衝器13，低通濾波器12的輸出，輸入到第2級的低通濾波器14中。低通濾波器14由包括電容器15的積分電路等實現，並且這種低通濾波器12、14對前述信號電壓Vsig進行積分，求得其平均值Vav，並作為閾值電壓Vth輸出至前述比較器11的同相輸入端上。當前述信號電壓Vsig在閾值電壓Vth以上時，比較器11使對輸出端16的輸出信號Vo成為低電平。
因此，設單位周期為T，當脈衝佔空比為T/4時，在脈衝的峰值為Vp的場合，前述閾值電壓Vth為Vp/4，如圖8(a)→8(b)…→8(e)所示，信號電壓Vsig越高，該閾值電壓也越上升。這樣，用該閾值電壓Vth作為辨別電平作成的矩形波脈衝的脈衝寬度，其結構通常幾乎是固定的。
在這樣構成的紅外線數據接收電路1中，如果通信極限距離例如為1(m)，則在其通信極限距離的光電二極體2的輸出電流大約是百(nA)，與此相對，在近距離通信時，前述輸出電流大約是數十(mA)，這樣，就要求該紅外線數據接收電路1有近一百(dB)的動態範圍。
當紅外光通過光纖傳送時，光電二極體2不需要太高的靈敏度，因此，脈衝的上升沿和下降沿迅速，與此相對，在空間傳送前述紅外光的場合，該光電二極體2必需有高靈敏度、在強輸入時光電流的下降沿變慢、拉長尾部之類的問題。也就是說，前述光電流波形在中距離通信時為圖9(a)所示的波形，與此相對，在近距離通信時為圖9(b)所示，有下降沿變純的問題。
因此，如前所述，不管輸入的紅外光的強度如何將比較器11的閾值電壓Vth做成來自放大電路5的信號電壓Vsig的平均值Vav時，在近距離通信時輸出信號Vo的脈衝寬度比實際的脈衝寬度要大。這樣，通信距離不同，輸出脈衝會產生大的誤差，有對通信距離產生限制的問題。
這一點，在前述IrDA1.0方式中，最大數據傳輸速度是115(kbps)，而且當單位周期為T時，因發送脈衝寬度是3T/16，所以即使由於前述脈衝尾部拉長的影響擴大到約3倍以上，也能再生發送脈衝。
但是，在
圖10所示的IrDA1.0的規格中，最大數據傳送速度是4(Mbps)，使用4值脈衝位置調製(Pulse Position Modulation)PPM，並要求輸出脈衝寬度高精度。因此，前述的紅外線數據接收電路1存在不能適用的問題。
圖11表示另一種以往技術的紅外線數據接收電路21的方框圖。這種紅外線數據接收電路21與前述的紅外線數據接收電路1類似，在相對應的部分上附以相同的標號並省略其說明。在這種紅外線數據接收電路21中，將來自放大電路5的信號電壓Vsig輸入到電平檢測電路22中，並檢測其峰值Vp。閾值電壓發生電路23對應於前述電平檢測電路22的檢測結果，以比前述峰值電壓Vp僅僅低規定電壓V1的偏移值Vsft作成前述閾值電壓Vth，並輸出至比較器11的同相輸入端中。
因此，前述閾值電壓Vth對應於峰值Vp變動，並如前述紅外線數據接收電路1那樣，不受強輸入時的脈衝尾部拉長的影響，能生成輸出信號Vo的脈衝。
但是，在如圖11所示的紅外線數據接收電路21中，雖然能在近距離通信中再生比較正確的脈衝，但在中長距離的通信中不能確保前述的規定電壓V1，有不能作成閾值電壓Vth的問題。
因此，作為有效地利用前述的紅外線數據接收電路1、21的特點，並加以改進的結構，考慮圖12所示的紅外線數據接收電路31。這種紅外線數據接收電路31也與前述的紅外線數據接收電路1、21類似，在對應的部分上附以相同的參照標號。
在這種紅外線數據接收電路31中，來自放大電路5的信號電壓Vsig在電平偏移電路32中，僅降低了前述規定電壓V1、例如300(mV)後，用峰值保持電路33對該峰值Vp進行採樣，進而通過緩衝器34將該採樣的結果作為偏移值Vsft輸入到比較電路35中。
通過第1低通濾波器12和緩衝器13以及第2低通濾波器14和緩衝器40，前述信號電壓Vsig作為平均值Vav輸入到比較電路35中。比較電路35以前述偏移值Vsft和平均值Vav的高的一方的電平為閾值電壓Vth，輸出到前述比較器11的同相輸入端中。
因此，當信號電壓Vsig比較小時，前述閾值電壓Vth為前述平均值Vav，如圖13(a)、圖13(b)、圖13(c)，13(d)、圖13(e)所示，當該平均值Vav比從峰值減法前述規定值V1後的值還小時，即前述信號電壓Vsig比較高時，前述閥值電壓Vth為偏移值Vsft。
在前述IrDA1.1方式中，如前述那樣，數據傳送速度是4(Mbps)，如圖10所示，因每個單位周期T的佔空比是1/4，所以脈衝寬度是125(nsec)。因此，前述平均值Vav為信號電壓Vsig的峰值Vp的1/4。前述閾值電壓Vth為從該平均值Vav切換成偏移值Vsft的值h，當前述V1＝300(mV)時，要滿足以下關係h/4＝300(mV)…(1)這樣，使閾值電壓Vth對應於輸入信號電平，可去除如圖9(b)所示的因光電二極體2輸出脈衝尾部拉長而產生的影響，並可以使該閾值電壓Vth所辨別並整形的脈衝的脈衝寬度基本保持一定。
在前述的紅外線數據接收電路31中，在規定的通信極限距離內，雖然能正確地再現紅外線脈衝的脈衝寬度，但在這種紅外線數據接收電路31中，在前述保持用電容器38及和低通濾波器14關聯設置的積分用電容器15中，必須要有充分的容量、例如200(pF)，在集成電路化時難於形成多個這種大面積的電容器。
本發明的目的是在於提供用簡單的結構、對於電平差大的脈衝輸入，能正確地輸出再現脈衝寬度的波形的波形整形電路和使用它的紅外線數據通信裝置。
為達到前述目的，本發明的波形整形電路的特徵在於以由對應於所述輸入信號變化的第1信號的峰值所選擇的第1閾值和由所述輸入信號的平均值所選擇的第2閾值中任一高的一方，對所述輸入信號進行電平辨別、並進行波形整形的波形整形電路中，包含求得所述第1信號的峰值的峰值保持電路，和求得所述輸入信號的平均值的平均值算出電路；設置所述峰值保持電路的保持用，和所述平均值運算電路的積分用的兩方中使用的共用的電容器；所述峰值保持電路和平均值運算電路中，將向所述電容器供給的電流的方向僅限定在第1方向；波形整形電路進一步還包含與所述電容器並聯的流過與第1方向相反方向的電流的旁路電路。
在前述結構中，前述峰值保持電路和平均值運算電路中的前述電容器的輸出段包含僅供給例如二極體和電晶體等的單個方向的電流的元件，所以僅將第1方向的電流供給前述電容器，並對電容器進行充電。此外，通過與該電容器並聯設置的旁路電路，對電容器進行放電。由此，電容器的端電壓為前述峰值和平均值的任一高的一方的值。其結果，利用同一個電容器，能同時進行峰值的保持和用於平均值運算的積分這二個工作。
因此，在有選擇地使用2個閾值，對電平差大的脈衝輸入、能再現正確的脈衝寬度波形的結構中，能共用峰值保持電路的保持用電容器和平均值運算電路的積分用電容器。其結果，能削減作為大型零件的電容器以及2個閾值的比較電路，可簡化結構。此外，將多個大容量的電容器集成在集成電路上是非常困難的。因此，削減了電容器個數的前述結構的波形整形電路容易集成在集成電路上，並且非常有效。
另外，在前述結構的基礎上，希望波形整形電路進一步包含對前述輸入信號進行放大、並導出反向輸出和同相輸出的放大器，使前述同相輸出的電平僅降低規定的值的電平偏移電路，用規定的的比例對前述電平偏移電路的輸出和前述反向輸出的差分進行分壓、作為前述第1信號輸出到前述峰值保持電路的分壓電路。
採用前述結構，通過例如由分壓電阻等構成的分壓電路，將同相輸出的電平偏移值和反向輸出的差分供給到峰值保持電路。因此，能將向前述被分壓的輸入到峰值保持電路的第1信號的峰值設定成任意的電平。其結果，通過對應於電平偏移量和輸入信號的脈衝的佔空比等、適當的選擇前述分壓電路的分壓比，能使前述第1信號的峰值基本處在同一電平，例如可在輸入信號的脈衝的峰值和平均值之間，設定成1∶0.5的電平。其結果，能進一步減小對輸入信號整形而得到的脈衝的脈衝寬度的變動。
此外，希望紅外線數據通信裝置具備前述各結構的波形整形電路，前述輸入信號是通過光電變換將空間傳送的紅外光變換而得到的信號。
這裡，在一般的紅外線數據通信裝置中，由於受光元件的光電流的後沿尾部的拉長，當受光電平變化時，波形整形後的脈衝寬度有變動的傾向。在空間傳送中由於其傳送距離不同，受光電平變化大，前述傾向顯著地出現。
對此，採用前述結構，通過如前所述那樣選擇閾值，能忠實地再現傳送脈衝波形。因此，本發明很適合實施於紅外線數據通信中，能增大傳送速度和傳送距離的範圍。
本發明的其它目的、特徵和優點，通過下述說明應很明確。另外，本發明的優點由以下的實施例，用參照附圖的下面的說明能充分地理解。
圖1表示本發明實施例的紅外線數據接收電路的概略結構的方框圖。
圖2表示圖1所示的紅外線數據接收電路的具體結構的電氣電路圖。
圖3(a)至圖3(c)表示用於說明圖1和圖2所示的紅外線數據接收電路的動作的波形圖。
圖4表示本發明另一實施例的紅外線數據接收電路的概略結構的方框圖。
圖5表示圖4所示的紅外線數據接收電路的具體結構的電氣電路圖。
圖6(a)至圖6(c)表示用於說明圖4和圖5所示的紅外線數據接收電路的動作的波形圖。
圖7表示典型的以往技術的紅外線數據接收電路的概略結構的方框圖。
圖8(a)至圖8(e)表示用於說明圖7所示的紅外線數據接收電路的動作的波形圖。
圖9(a)至圖9(b)表示光電二極體的輸出電流波形的圖。
圖10表示用於說明基於IrDA1.1方式的調諧波形的11表示另一種以往技術的紅外線數據接收電路的概略結構的方框圖。
圖12表示還有另一種以往技術的紅外線數據接收電路的概略結構的方框圖。
圖13(a)至圖13(e)表示用於說明圖12所示的紅外線數據接收電路的動作的波形圖。
下面，參照附圖對本發明的實施例進行說明。
實施例首先，基於圖1至圖3(c)對一種實施例進行說明。
圖1表示本發明一種實施例的紅外線數據接收電路51的概略結構的方框圖。這種紅外線數據接收電路51是安裝在攜帶信息終端等的對應於IrDA1.1規格的紅外線數據的接收電路。
在光電二極體52的陰極側上施加電源電壓Vcc，這種光電二極體52將對應於受光的紅外線的強度的光電流從陽極輸出到前置放大器53中。前置放大器53對前述光電流進行電流-電壓變換，並通過耦合電容C1，將其輸出，輸入到放大電路55的同相輸入端中。通過耦合電容C2，將這种放大電路55的反向輸入端接地，並分別通過負載電阻R3、R4，將前述同相輸入端及其反向輸入端保持在放大電路55規定的直流輸入電平上。
放大電路55的信號電壓Vsig直接輸入到進行波形整形的比較器61的反向輸入端上的同時，輸入到電平偏移電路62和第1級低通濾波器63中。電平偏移電路62使前述信號電壓Vsig僅降低一個預定的電平V1、例如300(mv)，並將其偏移值V3供給到差分放大器64的同相輸入端。在這種差分放大器64的反向輸入端上加上後述的閾值電壓Vth，這種差分放大器64通過二極體D2，將對應於前述偏移值V3和閾值電壓Vth的差的輸出，輸出到電容器66中。
另一方面，通過緩衝器67和第2級低通濾波器68，將來自前述低通濾波器63的輸出供給到該電容器66上。該電容器66與前述差分放大器64和二極體D2一起構成峰值保持電路，並在具有作為保持用電容器功能的同時，也具有作為前述低通濾波器68的積分用電容器的功能。
因此，電容器66通過緩衝器69，將用電平偏移電路62和差分放大器64得到的前述信號電壓Vsig的偏移值Vsft和通過低通濾波器63、68而得到的平均值Vav中的高的一方的值，作為閾值電壓Vth輸出到前述比較器61的同相輸入端和差分放大器64的反向輸入端。比較器61將僅在前述信號電壓Vsig在閾值Vth以上的期間輸出成為低電平的輸出信號V0到輸出端70上。
圖2是具體地表示圖1結構的電氣電路圖。前述放大電路55大致地由包括電晶體Q1、Q2的第1級放大電路71，包括電晶體Q3、Q4的第2級放大電路72，和輸出用電晶體Q5構成。將電晶體Q1、Q2的基極分別連接到前述耦合電容器C1、C2上，通過恆定電流源11，將發射極共同地連接到接地電平的電源線73上，並分別通過電阻R5、R6，將集電極連接到前述電源電壓Vcc的電源線74上。在電晶體Q1、Q2的集電極間連接電容器C3。因此，來自耦合電容器C1的輸入信號V2越高，電晶體Q1、Q2的集電極電位分別越是降低和越是升高。
分別通過晶體緩衝器75、76，將前述電晶體Q1、Q2的集電極連接到電晶體Q3、Q4的基極上。分別通過恆定電流源12、13，將電晶體Q3、Q4的發射極連接到前述電源線73上，同時通過R9相互連接。通過電阻R7、R8和二極體D1，將電晶體Q3、Q4的集電極連接到電源線74上，同時通過電容器C4相互連接。將電晶體Q3的集電極連接到電晶體Q5的基極上，並將該電晶體Q5的集電極連接到前述電源線74上，通過構成電平偏移電路62的電阻R10和恆定電流源14的串聯電路，將發射極連接到前述電源線73上。
因此，當前述電晶體Q1、Q2的集電極電位一降低和上升，作為信號電壓Vsig的電晶體Q5的發射極電位就上升。而且，該放大電路55以輸入信號V2的同相放大輸出作為信號電壓Vsig輸出。
從電阻R10和恆定電流源14的連接點，向差分放大器64輸入偏移值V3。前述偏移值V3取從前述信號電壓Vsig僅降低前述電平V1(＝R10×14)的值。
差分放大器64大致上由構成電流鏡像電路的一對電晶體Q7、Q8，輸入用電晶體Q9，和輸出用電晶體Q10～Q12構成。
將來自前述電平偏移電路62的偏移值V3供給到電晶體Q9的基極，並將該電晶體Q9的集電極連接到電晶體Q7的集電極和基極以及電晶體Q8的基極上。將電晶體Q7、Q8的發射極連接到前述電源線74上，電晶體Q8的集電極連接到與前述電晶體Q9成對的電晶體Q10的集電極上。通過恆定電流源16，將電晶體Q9、Q10的發射極連接到前述電源線73上。
另一方面，在前述電源線74、73之間，有恆定電流源17，二極體D3和電晶體Q12的串聯電路，將恆定電流源17和二極體D3的連接點連接到電晶體Q11的基極上，並將電晶體Q12的基極連接到前述電晶體Q9、Q10的發射極和恆定電流源16的連接點上。將電晶體Q11的集電極連接到前述電源線74上，並將其發射極連接到前述電晶體Q8、Q10的集電極之間。在電晶體Q10的基極上供給前述閾值電壓Vth。
因此，當前述偏移值V3在閾值電壓Vth以上時，電晶體Q9的集電極電流增加，由此，電晶體Q10的集電極電流減少，同時電晶體Q7、Q8的集電極電流增加。電晶體Q11的發射極電流也增加，二極體D2成為正向偏置，基於這些電晶體Q8的集電極電流和電晶體Q11的發射極電流，電容器66被充電到前述偏移值V3的脈衝的峰值為止，進行保持動作。
與此相反，當偏移值V3比閾值電壓Vth小時，電晶體Q9、Q7、Q8的集電極電流減少，電晶體Q10的集電極電流增加，該電晶體Q10的集電極電壓降低。這時，由於電晶體Q11、Q12、二極體D3和恆定電流源17的動作，該電晶體Q10不會飽和。由此，二極體D2成為反偏置，峰值保持動作成為休止狀態。
另一方面，低通濾波器63由電阻R11和小容量的電容器C5構成，這種低通濾波器的低阻抗的輸出，通過緩衝器67、適合於高阻抗，並輸入到下一級的低通濾波器68中。低通濾波器68由恆定電流源18、電晶體Q13、Q14的並聯電路以及二極體D4、D5構成，串聯連接在前述電源線74、73之間，將緩衝器67的輸出輸入到電晶體Q13的基極中。因此，電容器C5的端電壓越高。電晶體Q14的基極電流越增加，並且這種基極電流供給到電容器66中。
將並聯地放電用的恆定電流源19(旁路手段)連接到前述電容器66上。因此，電容器66的端電壓為用該電容器66平滑來自低通濾波器68的輸出而得到的平均值Vav和保持差分放大器64的輸出而得到的偏移值Vsft中高的一方的值，通過緩衝器69將該端電壓作為閾值電壓Vth輸入到前述電容器61的同相輸入端上。
此外，對應於電容器66的放電時間，設定前述電流源I9供給的電流值I9。具體地說，當在紅外線數據接收電路51中供給輸入信號時，由差分放大器64和電容器66等構成的峰值保持電路使電容器66的端電壓、即閾值電壓Vth上升，然後，當切斷輸入信號時，閾值電壓Vth以由電容器66的電容器和電流值I9算出的時間常數降低。這裡，當放電時間過長的話，在該閾值電壓Vth還沒有降完時，有時會有小的輸入信號輸入。這種場合，信號電壓不能超越閾值電壓Vth，紅外線數據接收電路51不能輸出脈衝。因此，在接收下一個輸入信號前，有必要有較多的時間，這就導致降低實際的傳送速度。另一方面，當放電時間過短時，閾值電壓Vth容易晃動。因此，恆定電流源I9的電流值設定成傳送速度和晃動雙方均滿足要求的範圍內。此外，在圖1中，前述電流源I9供給的電流是例如緩衝器69的基極電流，約10(nA)左右。
前述的電容器66有在峰值保持用和積分用的充分的容量，而且是能內裝在集成電路中的容量。例如選擇成200(pF)左右。低通濾波器68的截斷頻率選擇成1(kHz)左右。與下一級的低通濾波器68的電晶體Q13、Q14的應答速度相關連、設置低通濾波器63，該電晶體Q13、Q14是為通過高頻而設置的，電容器C5的容量如能旁路高頻信號就可以了，能做成如前所述的較小的容量。
因此，在如前所述結構的紅外線數據接收電路51中，各部分的動作波形如圖3(a)至圖3(c)所示。與前述圖13(a)～圖13(f)相同。也就是說，如圖3(a)所示，在用實線表示的信號電壓Vsig比較低的長距離通信時，從電平偏移電路62得到的偏移值V3為虛線所示，由低通濾波器68得到的平均值Vav的一方比得到的偏移值Vsft高，將平均值Vav設定成閾值電壓Vth。此外，在前述IrDA1.1的方式中，該平均值Vav的值變為信號電壓Vsig的脈衝峰值H的1/4。
接著，如圖3(b)所示，通信距離變短、信號電壓Vsig上升時平均值Vav與偏移值Vsft一致，進而，如圖3(c)所示，在信號電壓Vsig大的近距離通信時，前述偏移值Vsft較平均值Vav高，並將偏移值Vsft設定成閾值電壓Vth。
這樣，在按照本發明的紅外線數據接收電路51中，可以對應於紅外光的受光電平，在平均值電平Vav和偏移值Vsft之間切換閾值電壓，適於正確地再現脈衝寬度，通過低通濾波器68的輸出段的電晶體Q14和峰值保持電路的輸出段的二極體D2，因將任一高的一方的輸出電壓施加在電容器66上，而且在放電用時與電容器66並聯地設置恆定電流源I9，能共用作為峰值保持用與作為積分用的電容器，能削減如前述圖12所示的紅外線數據接收電路31的電容器15或者18以及比較電路35。由此，能縮小電路規模並對電路化集成有利。
此外，用另一方法，作為對脈衝波形進行整形的比較例，在紅外線數據接收電路的前端設置作為電流-電壓變換器動作的迴轉器形態的電晶體，例如有從向負轉移的迴轉器輸出脈衝、引出紅外線數據接收電路的數據信息的結構。
這裡，在例如傳送速度為9600bps～115kbps左右的IrDA1.0規格那樣、接收傳送速度較慢的調製信號的場合，向負轉移的脈衝即使較通常使用的向正轉移的脈衝寬，也能正確地識別該脈衝所表示的數據。因此，藉助於使用該結構，在輸入信號的傳送速度較慢的場合中，能正確地整形輸入信號的波形。
但是，在例如傳送速度為4Mbps左右的IrDA1.1規格那樣、傳送速度快而且脈衝寬度變動的允許容量小的調製信號作為輸入信號的場合中，在近距離通信和遠距離通信之間，向負轉移的迴轉器輸出的脈衝寬度變動大。其結果，因脈衝寬度變動超過前述允許容量，所以不能正確地整形輸入信號的波形。
對此，在與本實施例相關的波形整形電路中，因基於輸入信號的電平、閾值可以變動，所以能抑制脈衝寬度變動使之變小。其結果，即使在輸入信號的傳送速度快而且脈衝寬度變動的允許容量較小的場合，也能正確地整形輸入信號的波形。
下面，對於本發明的其它實施形態，參照圖4～圖6(c)進行說明。
圖4表示本發明另一實施例的紅外線數據接收電路81的概略結構的方框圖。圖5表示其具體結構的電氣電路圖。此外，這些圖4和圖5所示的結構分別與圖1和圖2所示的結構相似，在對應的部分上附以相同標號並省略其說明。
值得注目的是，在這種紅外線數據接收電路81中，由前置放大器53輸出所供給的放大電路82備有反向輸出，利用它、用電阻R1、R2分壓將同相的前述信號電壓Vsig僅偏移用電平偏移電路83預定的電平V11後的電壓V12和前述反向輸出的電壓V13的電位差，並輸入至差分放大器64。也就是說，如圖5所示，電平偏移電路83內的電阻R20選擇成前述電阻R10的1/3，由此，前述電平V11變為R20×I4＝100(mV)。
在放大電路82內設置電晶體Q6前述電晶體Q5的基極被連接到電晶體Q3的集電極側並導出同相輸出，與此相對，這種電晶體Q6的基極被連接到電晶體Q4的集電極側並導出反向輸出。將這種電晶體Q6的集電極連接到前述電源線74上，通過恆定電流源I5、將發射極連接到電源線73上。電阻R20和恆定電流源I4的連接點的電位、和前述電晶體Q6的發射極電位的差用電阻R1、R2分壓成例如1∶2，並輸入到前述差分放大器64的電晶體Q9的基極上。
因此，如圖6(a)所示，因在長距離通信時，與用實線表示的信號電壓Vsig相比、用虛線表示的電平偏移電路83的輸出電壓V12的峰值低並且在平均值Vav以下，所以將閾值電壓Vth設定成平均值Vav。
如圖6(b)所示，通信距離變小時，在信號電壓Vsig的峰值H滿足下述關係式3H/4＝V11＝100(mV)…(2)之前，繼續設定平均值Vav作為閾值電壓Vth。此外，如圖6(c)所示，當通信距離進一步變小，前述峰值H較前述式(2)的關係要大時，則對於用實線表示的信號電壓Vsig，電平偏移電路83的輸出電壓V12變為虛線所示，對此，放大電路82的反向輸出變為用參照符V13所示，由此，差分放大器64的輸入電壓變為用參照符V14所示。
這樣，在對差分放大器64的輸入電壓V14的脈衝的峰值較信號電壓Vsig的脈衝的平均值Vav大的場合，將閾值電壓Vth設定成用電阻R1、R2分壓電平偏移電路83的輸出電壓V12和放大電路82的反向輸出V13而得到的電壓Vdiv。因此，藉助於將用前述分壓電阻R1、R2設定成所要的分壓比、例如前述R1∶R2＝1∶2，在信號電壓Vsig的峰值與平均值之間，將該閾值電壓Vth設定成1∶0.5左右，特別是在中距離通信時，能進一步減小來自比較器61的輸出信號Vo的脈衝寬度的變動。
此外，在前述各實施形態中，雖然電平偏移電路62、83的偏移量V1、V11分別以300(mV)、100(mV)的場合為例進行了說明，但不限於此，與目的相適應，偏移量能任意設定。具體地說，在紅外線數據接收電路51的輸出信號Vo中，當一決定能允許的脈衝寬度的變動範圍，就能從光電二極體52的特性、算出對應於某個信號電壓Vsig的閾值電壓Vth的範圍。因此，前述偏移量要相合，以便該閾值電壓Vth收納在該範圍內。藉助於調整該偏移量，能一定程度地控制波形整形後的脈衝寬度。
如前所述，本發明的第1波形整形電路，其特徵在於，由較輸入信號的峰值僅低一個預定值而選擇的第1閾值和由所述輸入信號的平均值而選擇的第2閾值中任一高的一方，對所述輸入信號進行電平辨別、並進行波形整形的波形整形電路中，共用求得所述峰值的峰值保持電路的保持用電容器和求得所述平均值的平均值運算電路的積分用電容器，對峰值保持電路和平均值運算電路的前述電容器的輸出段，僅能供給對該電容器的單個方向的電流，並與前述電容器相關連，並聯連接供給另一方向電流的恆定電流源。
採用前述結構，則前述峰值保持電路和平均值運算電路的輸出段，作為僅供給二極體和電晶體等的單方向的電流的元件，對電容器充電，在放電時，藉助於使用並聯設置在該電容器上的恆定電流源，把用於峰值保持和平均值運算的電容器的端電壓，作為前述峰值電壓和平均值的任一高的一方的值。
因此，在有選擇地使用2個閾值，對電平差大的脈衝輸入、能再現正確的脈衝寬度的波形的結構中，能共用峰值保持電路的保持用電容器和平均值運算電路的積分用電容器，並能削減作為大型零件的電容器以及2個閾值的比較電路，可使結構簡化。
在本發明的第2波形整形電路中，其特徵是在前述第1波形整形電路的結構中，放大輸入信號的放大器導出反向輸出和同相輸出，求得僅低所述預定值的值的電平偏移電路、對所述同相輸出作電平偏移，用分壓電阻對電平偏移電路的輸出和前述反向輸出的差分進行分壓，並作為前述峰值保持電路的輸入。
採用前述結構，則前述放大器作為差分放大器之類的反向輸出和同相輸出均可有的結構，並對同相輸出的電平偏移值和反向輸出的差分分壓，再供給峰值保持電路。
因此，能將前述被分壓的輸入到峰值保持電路中的峰值設定成任意的電平，藉助於對應於電平偏移量和輸入信號的脈衝的佔空比等，適當地選擇前述分壓電阻的比值，能在脈衝的峰值和平均值之間、設定為例如1∶0.5的電平關係，使前述第1閾值幾乎保持於相同的電平，能進一步減小整形而產生的脈衝的脈衝寬度的變動。
另外，本發明的第1紅外線數據通信裝置還具備如下特徵備有前述第1或第2波形整形電路，前述輸入信號是通過光電變換元件將空間傳送的紅外光變換而成的信號。
這裡，在一般的紅外線數據通信裝置中，由於受光元件的光電流的下沿的尾部拉長，在受光電平變化的場合，波形整形後的脈衝寬度有變動的傾向。在空間傳送中，其傳送距離不同，受光電平將有很大變化，前述傾向顯著地出現。
對此，採用前述結構，則如前所述，藉助於選擇閾值，能忠實地再現傳送脈衝波形。因此，本發明能適合實施在紅外線數據通信中，能增大傳送速度和傳送距離的範圍。
用於詳細說明本發明的具體的實施形態和實施例，無非是為便於理解本發明的技術內容，當然不應該狹義地解釋為只限於這些具體例，只要在本發明的精神和權利要求所述的範圍之內，當然能進行種種變更並進行實施。
權利要求
1.一種波形整形電路，其特徵在於，將由對應於所述輸入信號變化的第1信號的峰值而選擇的第1閾值和所述輸入信號的平均值而選擇的第2閾值中任一高的一方，對所述輸入信號進行電平辨別、並進行波形整形的波形整形電路中，包含求得所述第1信號的峰值的峰值保持電路，和求得所述輸入信號的平均值的平均值算出電路；設置所述峰值保持電路的保持和所述平均值運算電路的積分雙方均使用的共用的電容器；在所述峰值保持電路和平均值運算電路中，將向所述電容器供給的電流的方向僅限定在第1方向；波形整形電路進一步包含與所述電容器並聯的流過與第1方向相反的方向的電流的旁路手段。
2.如權利要求1所述的波形整形電路，其特徵在於，還包含使所述輸入信號的電平僅降低規定的值，並作為所述第1信號向所述峰值保持電路輸出的電平偏移電路。
3.如權利要求1所述的波形整形電路，其特徵在於，還包含對所述輸入信號進行放大，導出反向輸出和同相輸出的放大器；使所述同相輸出的電平僅降低規定的值的電平偏移電路；用規定的比例對所述電平偏移電路的輸出和所述反向輸出的差分進行分壓，並作為第1信號向所述峰值保持電路輸出的分壓電路。
4.如權利要求1所述的波形整形電路，其特徵在於，所述峰值保持電路還包含在所述第1信號的值比該峰值保持電路的輸出高時，供給所述第1方向的電流的比較器。
5.如權利要求4所述的波形整形電路，其特徵在於，所述比較器還包含將所述第1信號施加在同相輸入端、將所述電容器的輸出端連接到反向輸入端的差分放大器，和在所述差分放大器與所述電容器的輸出端之間設置的第1整流電路。
6.如權利要求1所述的波形整形電路，其特徵在於，將所述峰值保持電路、平均值運算電路、電容器和旁路手段，集成在集成電路中。
7.如權利要求1所述的波形整形電路，其特徵在於，所述平均值運算電路還包含將由所述電容器供給的電流的方向限定在所述第1方向上的第2整流電路，和配置在所述輸入信號的輸入端和所述第2整流電路之間、將截斷頻率設定在所述第2整流電路的能應答的頻率以下的低通濾波器。
8.一種紅外線數據通信裝置，其特徵在於，通過空間傳送的紅外光接收數據的紅外線數據通信裝置中，包含將被空間傳送的紅外光變換成電信號的光電變換元件，和由用對應於作為輸入信號的所述電氣信號變化的第1信號的峰值而選擇的第1閾值和由所述輸入信號的平均值而選擇的第2閾值中任一高的一方，對所述輸入信號進行電平辨別、並進行波形整形的波形整形電路；所述波形整形電路包含求得所述第1信號的峰值的峰值保持電路，和求得所述輸入信號的平均值的平均值算出電路；設置所述峰值保持電路的保持和所述平均值運算電路的積分雙方均使用的共用的電容器；在所述峰值保持電路和平均值運算電路中，將向所述電容器供給的電流的方向僅限定在第1方向；波形整形電路進一步包含與所述電容器並聯的流過與第1方向相反的方向的電流的旁路手段。
9.如權利要求8所述的紅外線數據通信裝置，其特徵在於，所述波形整形電路還包含對所述輸入信號進行放大，導出反向輸出和同相輸出的放大器；使所述同相輸出的電平僅降低規定的值的電平偏移電路；用規定的比例對所述電平偏移電路的輸出和所述反向輸出的差分進行分壓，並作為第1信號向所述峰值保持電路輸出的分壓電路。
全文摘要
本發明揭示一種波形整形電路和使用它的紅外線數據通信裝置。在用前置放大器對光電二極體的輸出電流進行電流—電壓變換,並用放大電路放大後、用比較器並用規定的閾值電壓進行波形整形的紅外線數據接收電路中,在信號電壓低時,將所述閾值電壓設定成通過兩個LPF作成的平均值Vav;在信號電壓高時,用由差分放大器組成的峰值保持電路、作成對用電平偏移電路偏移的電壓進行採樣的偏移值。這種結構能對應於大的動態範圍,並能構成使用共用的電容器的集成電路。
文檔編號H04B10/06GK1185685SQ97122998
公開日1998年6月24日 申請日期1997年11月25日 優先權日1996年11月25日
發明者清水隆行, 橫川成一 申請人:夏普株式會社