KR100265064B1

KR100265064B1 - 파형정형회로 및 이를 사용하는 적외선 데이터 통신장치

Info

Publication number: KR100265064B1
Application number: KR1019970062656A
Authority: KR
Inventors: 나루이치 요코가와; 다카유키 시미주
Original assignee: 마찌다 가쯔히꼬; 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 2000-09-01
Also published as: US6038049A; JP3350376B2; JPH10163827A; HK1012868A1; KR19980042719A; CN1185685A; CN1110139C; EP0844736A3; TW404093B; DE69713252T2; EP0844736A2; DE69713252D1; EP0844736B1

Abstract

포토다이오드의 출력전류를 프리앰프에서 전류-전압변환하고, 증폭회로에서 증폭한 후, 비교기에서 소정의 임계전압으로 파형정형하는 적외선 데이타 수신회로에 있어서, 상기 임계전압을 신호전압이 낮을때에는 두 LPF에 의해 형성된 평균치 Vav로 설정하고, 높을때에는 레벨시프트회로에서 시프트된 전압을, 차동증폭기로 이루어지는 피크홀드회로에서 샘플링된 시프트치로 설정한다. 이에 따라, 큰 다이나믹레인지에 응답가능하게 된다. 또한, 이와 같은 구성에 있어서, LPF의 적분용과 피크홀드회로의 홀드용의 공용의 커패시터를 사용하고, 집적회로에 바람직하게 적용되도록 구성을 간략화할수 있다. 이에 따라, 포토다이오드로 부터의 출력을 파형정형하여 사용하는 적외선 데이타 수신회로에 있어서, 간단한 구성으로 광범위한 레벨차에 대응가능하게 된다.

Description

파형정형회로 및 이를 사용하는 적외선 데이터 통신장치

본 발명은 입력신호를 미리 정한 임계치로 레벨을 변별하여, 구형파펄스로 정형하는 파형정형회로 및 이를 사용하여 적외선 데이터 통신을 행하는 휴대정보 단말 등의 장치에 관한 것이다.

제7도는 전형적인 종래기술의 적외선 데이터 수신회로(1)의 개략적 구성을 보인 블럭도이다. 이 적외선 데이터 수신회로(1)는 휴대정보 단말 등에 탑재되고, IrDA(적외선 데이터 통신협의회) 1.0의 규격에 대응한 적외선 데이터의 수신에 사용되는 회로이다.

포토다이오드(2)의 캐소드측에는, 전원전압 Vcc가 인가되고, 상기 포토다이오드(2)는, 수광된 적외광의 강도에 대응한 광전류를 애노드로 부터 프리앰프(3)로 출력한다. 프리앰프(3)는, 상기 광전류를 전류-전압 변환하고, 그 출력은, 결합커패시터(4)를 통해 증폭회로(5)의 비반전 입력단자에 입력된다. 상기 증폭회로(5)의 반전 입력단자는, 결합커패시터(6)를 통해 접지되며, 또한 상기 비반전 입력단자와 이 반전 입력단자는 각각 풀업저항(7,8)에 의해 증폭회로(5)의 소정 직류 레벨로 유지된다.

상기 증폭회로(5)로 부터의 신호전압 vsig는 파형정형동작을 행하기 위해 비교기(11)의 반전 입력단자에 직접 입력됨과 동시에, 제1단째의 로패스필터(12)에 입력된다. 상기 로패스필터(12)의 출력은, 버퍼(13)를 통해, 제2단째의 로패스필터(14)에 입력된다. 상기 로패스필터(14)는, 커패시터(15)를 갖는 적분회로 등으로 실현되고, 이들 로패스필터(12,14)는, 상기 신호전압 vsig를 적분하여, 그 평균치 vav를 구해, 상기 비교기(11)의 비반전 입력단자에 임계전압 vth로서 출력한다. 상기 비교기(11)는, 상기 신호전압 vsig가 임계전압 vth 이상으로 되면, 출력단자(16)로의 출력신호 vo를 로레벨로 한다.

따라서, 단위주기를 T로 하면, 펄스듀티를 예컨대, T/4로 할때, 상기 임계전압 vth는, 펄스의 피크치를 vp로 하면, vp/4로 되어, 제8(a)도→제8(b)도 … → 제8(e)도로 보인 바와 같이, 신호전압 vsig가 높아질수록 임계전압 vth도 상승하게 된다. 이에 따라, 상기 임계전압 vth로 레벨을 변별하여 형성되는 구형파펄스의 펄스폭이, 항시 거의 일정하게 되도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성되는 적외선 데이터 수신회로(1)에 있어서, 통신한계 거리를, 예컨대 1(m)로 하면, 그 통신한계 거리에서의 포토다이오드(2)의 출력전류는 예컨대, 수백 (nA)인 것에 대해, 근거리 통신시에, 상기 출력전류는 예컨대, 십수 (mA)이며, 상기 적외선 데이터 수신회로(1)에는, 백(dB)에 가까운 다이나믹 레인지가 요구되게 된다.

또한, 포토다이오드(2)는, 적외광이 광파이버에 의해 전송되는 경우에는, 고감도의 것은 필요하지 않으므로, 펄스의 상승 및 하강이 신속한 것에 대해, 상기 적외광이 공간전송되는 경우에는, 고감도의 것이 필요하게 되어, 강입력시에는 광전류의 하강이 지연되어, 테일링의 문제를 야기한다. 즉, 상기 광전류 파형이, 중거리 통신시에는 제9(a)도에 보인 바와 같은 파형인 것에 대해, 근거리 통신시에는 제9(b)도에 보인 바와 같이 되어, 하강시에 파형이 둥글게 되는 문제가 있다.

따라서, 상술한 바와 같이, 입력되는 적외광의 강도에 무관하게, 비교기(11)의 임계전압 vth를 증폭회로(5)로 부터의 신호전압 vsig의 평균치 vav로 유지하면, 근거리 통신시에 출력신호 vo의 펄스폭이 실제의 펄스폭보다 매우 커지게 된다. 이와 같이, 통신거리에 따라 출력펄스폭에 큰 변동이 나타내게 되어, 통신거리에 제약이 발생하는 문제가 있다.

이 점에 있어서, 상기 IrDA 1.0방식에서는, 최대 데이터 전송속도는 115(kbps)로서, 단위 주기를 T로 하면, 송신펄스폭은 3T/16이기 때문에, 상기 데이터의 영향에 의해, 예컨대 3배이상으로 넓어져도, 송신펄스를 재생하는 것이 가능하다.

따라서, 제10도에 보인 바와 같은 IrDA 1.1의 규격에서는, 최대 데이터 전송속도는 4 (Mbps)로서, 4치 PPM(Pulse Position Modulation)이 사용되고, 출력펄스폭에 높은 정확도가 요구된다. 따라서, 상기 적외선 데이터 수신회로(1)는 적용될수 없는 문제가 있다.

또한, 다른 종래 기술의 적외선 데이터 수신회로(21)의 블럭도를 제11도에 보였다. 이 적외선 데이터 수신회로(21)는 상기한 적외선 데이터 수신회로(1)와 유사하여, 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 그의 설명은 생략한다. 이 적외선 데이터 수신회로(21)에서, 증폭회로(5)로 부터의 신호전압 vsig는 레벨검출회로(22)에 입력되고, 그 피크치 vp가 검출된다. 임계전압 발생회로(23)는, 상기 레벨검출회로(22)의 검출결과에 대응하여 상기 피크치 vp로 부터 소정 전압 v1만큼 낮은 시프트치 vsft를 상기 임계전압 vth로서 형성하고, 비교기(11)의 비반전입력단자로 출력한다.

따라서, 상기 임계전압 vth는, 상기 피크치 vp에 대응하여 변동하게 되어, 상기 적외선 데이터 수신회로(1)와 같이, 강입력시에 있어서의 테일링의 영향을 받지 않고, 출력신호 vo의 펄스를 생성할수 있다.

그러나, 제11도에 보인 적외선 데이터 수신회로(21)에시는, 근거리통신시에는 비교적 정확한 펄스를 재생할수 있으나, 중거리통신시에는 상기 소정 전압 v1을 확보할수 없어, 임계전압 vth를 형성할수 없는 문제가 있다.

따라서, 상기 적외선 데이터 수신회로(1,21)의 특징점을 살린 개량된 구성으로, 제12도에 보인 바와 같은 적외선 데이터 수신회로(31)가 고안되었다. 또한, 이 적외선 데이터 수신회로(31)에 있어서도, 상술한 적외선 데이터 수신회로(1,21)과 유사하고, 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여했다.

상기 적외선 데이터 수신회로(31)에 있어서, 증폭회로(5)로 부터의 신호전압 vsig는 레벨시프트회로(32)에 있어서 상기 소정치 v1, 예컨대 300(mV)만큼 저하된 후, 그 피크치 vp가 피크홀드회로(33)에서 샘플링되고, 다시 그 홀드결과가 버퍼(34)를 통해 시프트치 vsft로서 비교회로(35)에 입력된다.

또한, 상기 신호전압 vsig는 제1 로패스필터(12) 및 버퍼(13)와, 제2 로패스필터(14) 및 버퍼(40)를 통해, 평균치 vav로서, 비교회로(35)에 입력된다. 비교회로(35)는, 상기 시프트치 vsft와, 평균치 vav와의 높은 쪽의 레벨을 임계전압 vth로서 상기 비교기(11)의 비반전입력단자로 출력한다.

따라서, 상기 임계전압 vth는, 제13(a)도, 제13(b)도, 및 제13(c)도에 보인 바와 같이, 신호전압 vsig가 비교적 낮을 때는, 상기 평균치 vav로 되고, 제13(d)도 및 제13(e)도에 보인 바와 같이, 평균치 vav가 피크치 vp로 부터 상기 소정치 v1만큼 저하한 치보다 작게 될때, 즉, 상기 신호전압 vsig가 비교적 높을 때에는 시프트치 vsft로 된다.

상기 IrDA 1.1 방식에서는, 전술한 바와 같이 데이터 전송속도가 4 (Mbps)이고, 상기 제10도에 보인 바와 같이 단위 주기 T당 듀티가 1/4이기 때문에, 펄스폭은 125(nsec)이다. 따라서, 상기 평균치 vav는 신호전압 vsig의 피크치 vp의 1/4로 된다. 또한, 상기 임계전압 vth가, 상기 평균치 vav로 부터 시프트치 vsft로 절환되도록 하는 치 h는, 상기 v1 = 300(mV)일 때,

h/4 = 300(mV) 의 관계를 만족하게 된다.

이와 같이, 임계전압 vth를 입력신호 레벨에 대응시킴으로써, 상기 제9(b)도에 보인 바와 같은 포토다이오드(2)의 테일링에 의한 영향을 제거하여, 상기 임계전압 vth에 의해 변별되어 정형된 펄스의 펄스폭을 거의 일정하게 할수 있다.

상술한 바와 같은 적외선 데이터 수신회로(31)에 있어서는, 소정의 통신거리 내에서, 적외선 펄스의 펄스폭을 거의 정확히 재현할수 있으나, 이와 같은 적외선 데이터 수신회로(31)에서는, 상기 홀드용 커패시터(38)와, 로패스 필터(14)에 관련하여 제공되는 적분용 커패시터(15)에는, 충분한 용량, 예컨대 200(pF)가 필요하게 된다. 따라서, 이는 컴팩트한 집적회로의 구성시 이와 같은 대면적의 커패시터를 다수 형성하는 것이 문제로 된다.

본 발명의 목적은 간단한 구성으로, 레벨차가 큰 펄스입력에 대해, 정확히 펄스폭을 재현한 파형을 출력할수 있는 파형정형회로 및 이를 사용하는 적외선 데이터 통신장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 파형정형회로는, 두개의 치, 즉 상기 입력신호에 응답하여 변화하는 제1 신호의 피크치로서 선택되는 제1 임계치와, 상기 입력신호의 평균치로서 선택되는 제2 임계치중 높은 치를 사용하여, 상기 입력신호를 변별하여 파형정형을 행하도록 설계된다. 이를 위해, 상기 제1 신호의 피크치를 구하는 피크홀드 회로와, 상기 입력신호의 평균치를 구하는 평균치 산출회로를 포함하고, 또한 상기 피크홀드 회로의 홀드용, 및 상기 평균치 산출회로의 적분용의 쌍방에 사용되는 공통의 커패시터가 제공되며, 상기 피크홀드 회로 및 상기 평균치 산출회로에 있어서 상기 커패시터로 공급되는 전류의 방향은 제1 방향만으로 한정되고, 상기 파형정형회로는 또한, 상기 커패시터와 병렬로, 상기 제1 방향과는 반대 방향으로 전류를 흐르도록 하는 바이패스 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 있어서, 상기 피크홀드 회로 및 상기 평균치 산출회로에 있어서의 상기 커패시터로의 출력단은, 예컨대 다이오드나 트랜지스터 등의 한쪽 방향의 전류만을 공급하는 소자를 포함하기 때문에, 제1 방향의 전류만이 상기 커패시터에 공급되어, 커패시터를 충전한다. 또한, 상기 커패시터에 병렬로 제공된 바이패스회로에 의해, 커패시터가 방전된다. 이에 따라, 커패시터의 단자전압은 상기 피크치 및 평균치중 높은 쪽으로 설정된다. 그 결과, 단일 커패시터에 의해, 피크치의 홀드와, 평균치 연산을 위한 적분의 쌍방을 행할수 있다.

따라서, 2개의 임계치를 선택적으로 사용하여, 레벨차가 큰 펄스입력에 대해, 정확한 펄스폭의 파형을 재현할수 있는 구성에 있어서, 피크홀드 회로의 홀드용 커패시터 및 평균치 산출회로의 적분용 커패시터를 공용할수 있다. 그 결과, 대형 부품인 커패시터 및 2개의 임계치의 비교회로를 제거함으로써 구성을 간략화할수 있다.

또한, 수많은 대용량 커패시터를 집적회로에 집적하는 것은 극히 곤란하다. 따라서, 커패시터의 수를 감소시킨 상기 구성의 파형정형회로는 집적회로에 집적이 용이하여, 극히 효과적이다.

또한, 상기 구성에 대하여, 파형정형회로는, 상기 입력신호를 증폭하여, 반전출력 및 비반전출력을 도출하는 증폭부와, 상기 비반전출력의 레벨을 소정의 치 만큼 저하시키는 레벨시프트회로와, 상기 레벨시프트회로의 출력과, 상기 반전출력과의 차분을 소정의 비율로 분압하고, 상기 제1 신호로서 상기 피크홀드회로로 출력하는 분압회로를 더 포함한다.

상기 구성에 의하면, 예컨대, 분압저항 등으로 구성되는 분압회로에 의해, 비반전출력의 레벨시프트치와, 반전출력과의 차분이 피크홀드회로에 제공된다. 따라서, 상기 분압되어 피크홀드회로에 입력되는 제1 신호의 피크치를 임의의 레벨로 설정할수 있다. 그 결과, 상기 분압회로의 분압비를, 레벨시프트량 및 입력신호의 펄스의 듀티 등에 대응하여 적절히 선택함으로써, 상기 제1 신호의 피크치를 거의 같은 레벨, 예컨대 입력신호의 펄스의 피크치와 평균치간에, 1:0.5의 레벨로 설정할수 있다. 그 결과, 입력신호를 정형하여 얻어지는 펄스의 펄스폭의 변동을 더욱 적게할 수 있다.

또한, 적외선 데이터 통신장치는, 상기 각 구성의 파형정형회로를 구비하고, 상기 입력신호는 공간전송된 적외광을 광전변환에 의해 변환한 신호인 것이 바람직하다.

일반적인 적외선 데이터 통신장치에서는, 수광소자의 광전류의 하강시의 테일링에 의해 수광레벨이 변화한 경우, 파형정형후의 펄스폭이 변동하는 경향이 있다. 또한, 공간전송에서는, 그 전송거리에 따라 수광레벨이 크게 변화하여, 상기 경향이 현저히 나타난다.

이에 대해, 상기 구성에 의하면, 상술한 바와 같이 임계치를 선택함으로써, 전송펄스파형을 확실히 재현할수 있다. 따라서, 본 발명은 적외선 데이터 통신에 바람직하게 실시할수 있어, 전송속도 및 전송거리의 범위를 크게 할수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 일실시예의 적외선 데이터 수신회로의 개략적 구성을 나타낸 블록도.

제2도는 제1도에 나타낸 적외선 데이터 수신회로의 구체적 구성을 나타낸 전기회로도.

제3(a)도 내지 제3(c)도는 제1도 및 제2도에 도시된 적외선 데이터 수신회로의 동작을 설명하는 파형도.

제4도는 본 발명의 다른 실시예의 적외선 데이터 수신회로의 개략적 구성을 나타낸 블록도.

제5도는 제4도에 나타낸 적외선 데이터 수신회로의 구체적 구성을 나타낸 전기회로도.

제6(a)도 내지 제6(c)도는 제4도 및 제5도에 도시된 적외선 데이터 수신회로의 동작을 설명하는 파형도.

제7도는 전형적인 종래기술의 적외선 데이터 수신회로의 개략적 구성을 나타낸 블록도.

제8(a)도 내지 제8(e)도는 제7도에 도시된 적외선 데이터 수신회로의 동작을 설명하는 파형도.

제9(a)도 및 제9(b)도는 포토다이오드의 출력전류파형을 나타낸 도면.

제10도는 IrDA1.1방식에 의한 변조파형을 설명하는 도면.

제11도는 다른 종래기술의 적외선 데이터 수신회로의 개략적 구성을 나타낸 블록도.

제12도는 또 다른 종래기술의 적외선 데이터 수신회로의 개략적 구성을 나타낸 블록도.

제13(a)도 내지 제13(e)도는 제12도에 도시된 적외선 데이터 수신회로의 동작을 설명하는 파형도이다.

본 발명의 일실시예를 제1도 내지 제3(c)도를 참조하여 설명한다.

제1도는 본 발명의 일실시예의 적외선데이터 수신회로(51)의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다. 상기 적외선 데이터 수신회로(51)는 휴대정보 단말기 등에 탑재되며, IrDA(적외선 데이터 협회) 1.1의 규격에 대응하는 적외선 데이터의 수신회로이다.

포토다이오드(52)의 캐소드측에는 전원전압(Vcc)이 인가되고, 그 포토다이오드(52)는 수광한 적외선의 강도에 대응하는 광전류를 애노드에서 프리앰프(53)로 출력한다. 상기 프리앰프(53)는 상기 광전류를 전류-전압 변환하고, 그의 출력은 결합 커패시터(C1)를 통해 증폭회로(55)의 비반전입력단자로 입력된다. 이 증폭회로(55)의 반전입력단자는 결합커패시터(C2)를 통해 접지되며, 상기 비반전입력단자와 반전입력단자는 각각 풀업 저항(R3,R4)에 의해 증폭회로(55)의 소정 직류입력레벨로 유지된다.

증폭회로(55)에서의 신호전압(Vsig)은 파형정형을 행하는 비교기(61)의 반전입력단자에 직접 입력되고, 레벨시프트 회로(62) 및 제1단의 로패스필터(63)로 입력된다. 레벨시프트 회로(62)는 상기 신호전압(Vsig)을 소정레벨(V1), 예컨대 300(mV)만큼 감소시켜서, 그의 시프트치(V3)를 차동증폭기(64)의 비반전입력단자로 공급한다. 차동증폭기(64)의 반전입력단자에는 후술하는 임계전압(Vth)이 공급되며, 그 차동증폭기(64)는 상기 시프트치(V3)와 임계전압(Vth)의 차체 대응하는 출력을 다이오드(D2)를 통해 커패시터(66)로 출력한다.

한편, 상기 로패스필터(63)에서의 출력은 버퍼(67) 및 제2단의 로패스필터(68)를 통해 커패시터(66)로 공급된다. 그 커패시터(66)는 상기 차동증폭기(64) 및 다이오드(D2)와 함께 피크홀드회로를 구성하며, 홀딩 커패시터로서 작용함과 동시에, 상기 로패스필터(68)의 적분용 커패시터로서도 작용한다.

따라서, 커패시터(66)는 레벨시프트회로(62) 및 차동증폭기(64)에서 얻어진 상기 신호전압(Vsig)에서의 시프트치(Vsft)와, 로패스필터(63,68)에 의해 얻어진 평균치(Vav)중 높은 값을 버퍼(69)를 통해 상기 비교기(61)의 비반전입력단자 및 차동증폭기(64)의 반전입력단자로, 임계전압(Vth)으로서 출력한다. 비교기(61)는 상기 신호전압(Vsig)이 임계전압(Vth)이상인 기간동안만 로레벨로 되는 출력신호(Vo)를 출력단자(70)로 출력한다.

제2도는 제1도의 구성을 구체적으로 나타낸 전기회로도이다. 상기 증폭회로(55)는 대략적으로 트랜지스터(Q1,Q2)를 구비한 제1단의 증폭회로(71), 트랜지스터(Q3,Q4)를 구비한 제2단의 증폭회로(72), 및 출력용의 트랜지스터(Q5)를 구비하여 구성된다. 트랜지스터(Q1,Q2)의 베이스는 상기 결합커패시터(C1,C2)에 각각 접속되며, 에미터는 공통의 정전류원(I1)을 통해 접지레벨의 전원라인(73)에 접속되고, 콜렉터는 저항(R5,R6)을 통해 각각 상기 전원전압(Vcc)의 전원라인(74)에 접속된다. 트랜지스터(Q1,Q2)의 콜렉터 사이에는 커패시터(C3)가 접속된다. 따라서, 결합커패시터(C1)에서의 입력신호(V2)가 높아짐에 따라, 트랜지스터(Q1,Q2)의 콜렉터전위는 각각 저하 및 상승한다.

상기 트랜지스터(Q1,Q2)의 콜렉터는 버퍼(75,76)를 통해 각각, 트랜지스터(Q4,Q3)의 베이스에 접속된다. 트랜지스터(Q3,Q4)의 에미터는 각각 정전류원(12,13)을 통해 상기 전원라인(73)에 접속되고, 저항(R9)을 통해 서로 접속된다. 또한, 트랜지스터(Q3,Q4)의 콜렉터는 저항(R7,R8) 및 다이오드(D1)를 통해 전원라인(74)에 접속되고, 커패시터(C4)에 의해 서로 접속된다. 트랜지스터(Q3)의 콜렉터는 트랜지스터(Q5)의 베이스로 접속되며, 그 트랜지스터(Q5)의 콜렉터는 상기 전원라인(74)에 접속되며, 에미터는 레벨시프트회로(62)를 구성하는 저항(R10)과 정전류원(14)의 직렬회로를 통해 상기 전원라인(73)에 접속된다.

따라서, 상기 트랜지스터(Q1,Q2)의 콜렉터전위가 저하 또는 상승하면, 신호전압(Vsig)으로 되는 트랜지스터(Q5)의 에미터전위는 상승한다. 이로써, 증폭회로(55)는 입력신호(V2)의 비반전증폭출력을 신호전압(Vsig)으로서 출력한다.

또한, 저항(R10)과 정전류원(14)의 접속점에서는 차동증폭기(64)로의 시프트치(V3)가 입력된다. 상기 시프트치(V3)는 상기 신호전압(Vsig)에서 상기 레벨(V1)(=R10xI4)만큼 저하된 값으로 된다.

차동증폭기(64)는 대략적으로 커렌트미러회로를 구성하는 한쌍의 트랜지스터(Q7,Q8), 입력용 트랜지스터(Q9), 및 출력용 트랜지스터(Q10-Q12)로 구성된다. 상기 레벨시프트회로(62)에서의 시프트치(V3)는 트랜지스터(Q9)의 베이스로 공급되며, 트랜지스터(Q9)의 콜렉터는 트랜지스터(Q7)의 콜렉터 및 베이스로 접속되고, 트랜지스터(Q8)의 베이스에 접속된다. 트랜지스터(Q7,Q8)의 에미터는 상기 전원라인(74)에 접속되고 트랜지스터(Q8)의 콜렉터는 상기 트랜지스터(Q9)와 쌍을 구성하는 트랜지스터(Q10)의 콜렉터에 접속된다. 트랜지스터(Q9,Q10)의 에미터는 정전류원(16)을 통해 상기 전원라인(73)에 접속된다.

한편, 상기 전원라인(74,73) 사이에는 정전류원(17), 다이오드(D3), 및 트랜지스터(Q12)로 구성되는 직렬회로가 배치되며, 정전류원(17)과 다이오드(D3)의 접속점은 트랜지스터(Q11)의 베이스로 접속되며, 트랜지스터(Q12)의 베이스는 상기 트랜지스터(Q9,Q10)의 에미터와 정전류원(16)의 접속점에 접속된다. 트랜지스터(Q11)의 콜렉터는 전원라인(74)에 접속되며, 에미터는 상기 트랜지스터(Q8,Q10)의 콜렉터 사이에 접속된다. 트랜지스터(Q10)의 베이스에는 임계전압(Vth)이 공급된다.

따라서, 상기 시프트치(V3)가 임계전압(V3) 이상일때는, 트랜지스터(Q9)의 콜렉터전류가 증가하고, 이에 따라, 트랜지스터(Q10)의 콜렉터전류가 감소하며, 트랜지스터(Q7,Q8)의 콜렉터전류가 증가한다. 또한, 트랜지스터(Q11)의 에미터전류도 증가하여, 다이오드(D2)가 순방향 바이어스되어, 트랜지스터(Q8)의 콜렉터전류 및 트랜지스터(Q11)의 에미터전류에 의해, 커패시터(66)는 상기 시프트치(V3)의 펄스의 피크치 까지 충전되어, 홀드동작을 행한다.

이에 대해, 시프트치(V3)가 임계전압(Vth)보다 작으면, 트랜지스터(Q9,Q7,Q8)의 콜렉터전류가 감소하고, 트랜지스터(Q10)의 콜렉터전류가 증가하며, 트랜지스터(Q10)의 콜렉터전압이 감소한다. 이때, 트랜지스터(Q11,Q12), 다이오드(D3) 및 정전류원(17)의 동작에 의해 트랜지스터(Q10)는 포화되지 않는다. 따라서, 다이오드(D2)는 역바이어스되어, 홀드동작이 휴지상태로 된다.

한편, 로패스필터(63)는 저항(R11), 소용량의 커패시터(C5)로 구성되며, 상기 로패스필터(63)의 저임피던스의 출력은 버퍼(67)에 의해 고임피던스에 적합하게 되며, 다음단의 로패스필터(68)로 입력된다. 로패스필터(65)는 정전류원(18)과, 트랜지스터(Q13,Q14)의 병렬회로 및 다이오드(D4,D5)가 상기 전원라인(74,73) 사이에 직렬 접속되어 구성되며, 버퍼(67)의 출력은 트랜지스터(Q13)의 베이스로 입력된다. 따라서, 커패시터(C5)의 단자전압이 높게되어, 트랜지스터(Q14)의 베이스전류가 증가하며, 그 베이스전류는 커패시터(66)로 공급된다.

상기 커패시터(66)에는, 병렬로 방전용의 정전류원(19)(바이어스 수단)이 접속된다. 따라서, 커패시터(66)의 단자전압은 로패스필터(68)에서의 출력을 커패시터(66)에서 평활하여 얻어진 평균치(Vav)와, 차동증폭기(64)의 출력을 홀드하여 얻어진 시프트치(Vsft)중 높은 쪽의 값으로 되고, 그의 단자전압은 버퍼(69)를 통해 상기 비교기(61)의 비반전입력단자에 임계전압(Vth)으로서 입력된다.

상기 정전류원(19)이 공급하는 전류의 값은 커패시터(66)의 방전시에 대응하여 설정된다. 구체적으로는, 적외선 데이터 수신회로(51)로 입력신호가 공급되면, 차동증폭기(64), 커패시터(66) 등으로 구성된 피크홀더회로는 커패시터(66)의 단자전압, 즉 임계전압(Vth)을 상승시켜, 그후 입력신호가 중단되면, 임계전압(Vth)은 커패시터(66)의 용량과 전류치(19)에서 산출된 시정수에 따라 감소된다. 이 경우, 방전시간이 너무 길게되면, 임계전압(Vth)이 충분하게 떨어지기 전에 입력신호가 입력될 가능성이 있다. 이때는, 신호전압(Vsig)이 임계전압(Vth)을 초과할 수 없게되어, 적외선 데이터 수신회로(51)가 펄스를 출력하지 않는다. 따라서, 다음 입력신호를 수신할 때까지 더 많은 시간을 필요로 하며, 실효적인 전송속도의 저하를 초래한다. 한편, 방전시간이 너무 짧을 때, 임계전압(Vth)이 변동하게 된다. 따라서, 정전류원(19)의 전류치는 전송속도와 변동을 양자가 원하는 범위내에 있도록 설정된다. 또한, 제1도에서, 상기 정전류원(19)이 공급하는 전류는, 예컨대 버퍼(69)의 베이스전류로서 주어지고, 약 10(nA) 정도로 된다.

상기 커패시터(66)는 피크홀드용 및 적분용으로 충분한 용량이며, 적분회로내에 내장가능한 용량으로서, 예컨대 200(pF) 정도로 선택된다. 로패스필터(68)의 차단 주파수는 약 1(kHz) 정도로 설정된다. 로패스필터(63)는 다음단의 로패스필터(68)의 트랜지스터(Q13,Q14)의 응답속도에 관련하여 설치되며, 상기 트랜지스터(Q13,Q14)는 고주파를 통과하도록 설치된 것이고, 커패시터(C5)의 용량은 고주파신호를 바이패스할 수 있으면 되므로 상기한 바와같이 비교적 소용량으로 될 수 있다.

따라서, 상기한 바와같이 구성된 적외선 데이터 수신회로(51)에서는 각부의 동작파형이 제13(a)도-제13(f)도와 마찬가지로 제3(a)도-제3(c)도에 나타내진다. 즉, 실선으로 나타낸 신호전압(Vsig)이 비교적 낮은, 긴 거리의 통신시에는, 제3(a)도에 나타내진 바와같이, 레벨시프트회로(62)에서 얻어진 시프트치(V3)가 파선으로 나타내지며, 얻어진 시프트치(Vsft)보다 로패스필터(68)에 의해 얻어진 평균치(Vav) 쪽이 높으며, 임계전압(Vth)으로는 평균치(Vav)가 설정된다. 이 평균치(Vav)는, 상기 IrDA1.1 방식에서, 신호전압(Vsig)의 펄스의 파고치(H)의 1/4로 된다.

다음에, 통신거리가 짧게되면, 신호전압(Vsig)이 상승되고, 제3(b)도에 나타낸 바와같이, 평균치(Vav)와 시프트치(Vsft)가 일치하며, 신호전압(Vsig)이 높은, 근거리 통신시에는 제3(c)도에 나타낸 바와같이, 상기 시프트치(Vsft)가 평균치(Vav)보다 높게되어, 임계전압(Vth)으로는 시프트치(Vsft)가 설정된다.

상기한 바와같이, 본 발명에 따른 적외선 데이터 수신회로(51)에서는 적외선광의 수광레벨에 대응하여 임계전압(Vth)을 평균치(Vav)와 시프트치(Vsft) 사이에서 절환가능하고, 펄스폭을 정확하게 재현가능하기 때문에 로패스필터(68)의 출력단의 트랜지스터(Q14) 및 피크홀더회로의 출력단의 다이오드(D2)는 그중 높은 쪽의 출력전압이 커패시터(66)에 인가되도록 배열되고, 방전용으로는 커패시터(66)에 병렬로 정전류원(19)을 설치함으로써, 피크홀드용과 적분용의 커패시터를 공용으로 할수 있으며, 제12도에 나타낸 적외선 데이터 수신회로(31)에서의 커패시터(15) 또는 (38)와, 비교회로(35)를 삭제할 수 있다. 따라서, 회로규모를 축소할 수 있어서, 집적회로화에 적합하다.

다른 방법을 이용하여 펄스파형을 정형하는 비교예로서, 적외선 데이터 수신 회로의 프론트엔드에 전류-전압 변환기로서 동작하는 자이어레이터(gyrator) 형태의 트랜지스터를 설치하고, 네가티브측으로 이동하는 자이어레이터 출력펄스에서 적외선 데이터 수신회로의 데이터정보를 인출하는 구성이 권장된다.

예컨대, 전송속도가 9600bps-115kbps 정도의 IrDA1.0 규격에 의해, 비교적 전송속도가 느린 변조신호를 수신하는 경우, 네가티브로 이동하는 펄스는 통상 사용되는 포지티브로 이동하는 펄스보다 폭이 넓게 되어도, 펄스가 나타내는 데이터를 정확하게 식별할 수 있다. 따라서, 상기 구성을 이용함에 의해 입력신호의 전송속도가 비교적 느린 경우에는, 입력신호의 파형을 정확하게 정형할 수 있다.

그러나, 전송속도가 약 4Mbps 정도의 IrDA1.1 규격의 경우에, 전송속도가 빠르고, 펄스폭 변동의 허용량이 작은 변조신호를 입력신호로 하는 경우에는, 근거리통신시와 원거리통신시 사이에 네가티브로 이동하는 자이어레이터 출력의 펄스폭 변동이 커진다. 그 결과, 펄스폭 변동이 상기 허용량을 넘게됨으로써, 입력신호의 파형을 정확하게 정형할 수 없다.

이에 대해, 본 실시예에 따른 파형정형회로에서는 입력신호의 레벨에 따라 임계치를 변경시킬 수 있으므로, 펄스폭 변동을 저레벨로 억제할 수 있다. 그 결과, 입력신호의 전송속도가 빠르고, 펄스변동폭의 허용량이 작은 경우에도 입력신호의 파형을 정확하게 정형할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 대해 제4도-제6(c)도를 참조하여 설명한다.

제4도는 본 발명의 다른 실시예의 적외선 데이터 수신회로(81)의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이고, 제5도는 구체적 구성을 나타낸 전기회로도이다. 제4도 및 제5도에 도시된 구성은 각각 제1도 및 제2도에 나타낸 구성과 유사하며, 대응하는 부분에 대해서는 동일참조부호로 나타내며, 그에 대한 설명은 생략한다.

상기 적외선 데이터 수신회로(81)에서는 프리앰프(53)의 출력이 공급되는 증폭회로(82)는 반전출력을 구비하며, 이를 이용하여 차동증폭기(64)에, 비반전 신호전압(Vsig)을 레벨시프트회로(83)에서 소정레벨(V11) 만큼 시프트한 전압(V12) 및 상기 반전출력의 전압(V13)사이의 전위차가 저항(R1,R2)으로 분압되어 입력된다. 즉, 제5도에 도시된 바와같이, 레벨시프트회로(83)내의 저항(R20)은 상기한 저항(R10)의 1/3으로 설정되며, 이에 의해 상기 레벨(V11)은 R20xI4=100(mV)로 된다.

또한, 증폭회로(82)내에는 트랜지스터(Q6)가 설치되고, 상기 트랜지스터(Q6)는 트랜지스터(Q5)의 베이스가 트랜지스터(Q3)의 콜렉터측에 접속되어 비반전입력을 도출함에 대해, 베이스가 트랜지스터(Q4)의 콜렉터측에 접속되어 반전출력을 도출한다. 상기 트랜지스터(Q6)의 콜렉터는 상기 전원라인(74)에 접속되고, 에미터는 정전류원(15)을 통해 전원라인(73)에 접속된다. 또한, 상기 차동증폭기(64)의 트랜지스터(Q9)의 베이스에는 저항(R20)과 정전류원(I4)의 접속점의 전위 및 상기 트랜지스터(Q6)의 에미터전위의 차가 저항(R1,R2)에서, 예컨대 1:2로 분압되어 입력된다.

따라서, 장거리통신시에는, 제6(a)도에 나타낸 바와같이, 실선으로 나타낸 신호전압(Vsig)에 비해, 파선으로 나타낸 레벨시프트회로(83)의 출력전압(V12)의 피크치가 낮고, 평균치(Vav)이하로 됨으로써, 임계전압(Vth)은 평균치(Vav)로 설정된다.

통신거리가 짧을 때, 제6(b)도에 나타낸 바와같이, 신호전압(Vsig)의 파고치(H)가

3H/4=V11=100(mV) . . . . . . . (2)

의 관계를 만족시킬때까지 임계전압(Vth)으로서 평균치(Vav)가 계속적으로 설정된다. 통신거리가 짧고, 상기 파고치(H)가 상기식 2의 관계보다 크면, 제6(c)도에 나타낸 바와같이, 실선으로 신호전압(Vsig)에 대해, 레벨시프트회로(83)의 출력전압(V12)은 파선으로 나타낸 상태로 되며, 이에 대해 증폭회로(82)의 반전출력은 참조부호(V13)로 나타낸 상태로 되며, 따라서 차동증폭기(64)로의 입력전압은 참조부호(V14)로 나타낸 상태로 된다.

상기한 바와같이, 차동증폭기(64)로의 입력전압(V14)의 펄스의 피크치가 신호전압(Vsig)의 펄스의 평균치(Vav)보다 큰 경우에, 임계전압(Vth)은 레벨시프트회로(83)의 출력전압(V12)와 증폭회로(82)의 반전출력(V13)을 저항(R1,R2)으로 분압하여 얻어진 전압(Vdiv)으로 설정된다. 따라서, 상기 분압저항(R1,R2)에 의해 설정되는 원하는 분압비를, 예컨대 상기 R1:R2=1:2로 설정함에 의해 임계전압(Vth)은 신호전압(Vsig)의 피크치와 평균치 사이에서 1:0.5 정도로 설정되며, 특히 중거리 통신시에 비교기(61)에서의 출력신호(Vo)의 펄스폭의 변동을 더욱 작게 할 수 있다.

상기 각 실시예에서는, 레벨시프트회로(62,83)의 시프트량(V1,V11)이 각각 300(mV), 100(mV)의 경우를 예로 하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 시프트량은 목적에 따라 임의로 설정될 수 있다. 더 구체적으로, 적외선 데이터 수신회로(51)의 출력신호(Vo)에서, 허용가능한 펄스폭의 변동범위가 결정되면, 신호전압(Vsig)에 대응하는 임계전압(Vth)의 범위가 포토다이오드(52)의 특성으로부터 산출된다. 따라서, 상기 시프트량은 임계전압(Vth)이 해당범위내에 있도록 설정될 수 있다. 또한, 시프트량을 조정함에 의해, 파형정형후의 펄스폭을 어느 정도 제어할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 제1 파형정형회로는 입력신호의 피크치보다 소정치 만큼 낮은 값으로 설정된 제1 임계치 및 상기 입력신호의 평균치로 설정되는 제2 임계치중 높은 값을 이용하여 상기 입력신호를 레벨 구별하여 파형정형을 행하는 파형정형회로로서, 상기 피크치를 구하기 위한 피크홀드회로의 홀드용 커패시터 및 상기 평균치를 구하기 위한 평균치연산회로의 적분용 커패시터를 단일의 커패시터로서 공통으로 하고, 피크홀드회로 및 평균치연산회로에서의 상기 커패시터로의 출력단은 커패시터로의 한쪽 방향의 전류만을 공급가능하며, 상기 커패시터에 대해 다른 쪽 방향의 전류를 공급하는 정전류원을 병렬로 접속하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 피크홀드회로 및 평균치연산회로에서의 출력단은 커패시터를 충전하도록 한쪽 방향의 전류만을 공급하는 다이오드 또는 트랜지스터 등의 소자로서 구성되며, 방전에는 커패시터에 병렬로 설치된 정전류원을 사용함에 의해, 피크홀드 및 평균치연산을 행하기 위한 커패시터의 단자전압을 상기 피크치 및 평균치 중 높은 쪽 값으로 설정한다.

따라서, 2개의 임계치를 설정적으로 사유하여 레벨차가 큰 펄스입력에 대응하여, 정확한 펄스폭의 파형을 재현할 수 있는 구성에서, 피크홀드회로의 홀드용 커패시터 및 평균치연산회로의 적분용 커패시터를 공통 사용가능하며, 대형부품인 커패시터 및 2개의 임계치의 비교회로를 생략할 수 있으므로 구성을 간략화할 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 파형정형회로에서는, 상기 제1 파형정형회로의 구성에 더하여, 입력신호를 증폭하는 증폭회로가 반전출력 및 비반전출력을 도출하고, 상기 소정치만큼 낮은 값을 구하기 위한 레벨시프트회로는 상기 비반전출력을 레벨시프트 하고, 레벨시프트회로의 출력과 반전출력의 차를 분압저항으로 분압하여 피크홀드회로의 입력을 제공함을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 상기 증폭회로가 차동증폭기 등에 의해 반전출력과 비반전출력을 출력가능하도록 구성되며, 피크홀드회로에는 비반전출력의 레벨시프트치 및 반전출력 사이의 차를 분압하여 공급한다.

따라서, 상기 분압되어 피크홀드회로로 입력되는 피크치를 임의의 레벨로 설정할 수 있어서, 상기 분압저항의 비를 레벨시프트량 및 입력신호의 펄스 듀티 등에 대응하여 적절하게 설정함에 의해, 상기 제1 임계치를 거의 동일 레벨, 예컨대 펄스의 피크치와 평균치 사이에서 1:0.5의 레벨로 설정할 수 있으며, 정형하여 얻어진 펄스의 펄스폭의 변동을 더욱 작게할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 적외선 데이터 통신장치는 상기 제1 또는 제2의 파형 정형회로를 구비하고, 상기 입력신호는 공간전송된 적외선광을 광전변환소자에 의해 변환한 신호임을 특징으로 한다.

통상의 적외선 데이터 통신장치에서는, 수광소자의 광전위의 하강 시간의 지연에 의해, 수광레벨이 변화하는 경우, 정형파형후의 펄스폭이 변동하는 경향이 있다. 또한, 공간전송에서는 전송거리에 의해 수광레벨이 크게 변화하여, 상기 경향이 현저하게 나타난다.

이에 대해, 상기 구성에 의하면, 상기한 바와같이 임계치를 선택함에 의해 전송펄스 파형을 충실하게 재현할 수 있다. 따라서, 본 발명은 적외선 데이터 통신에 적절하게 실시될 수 있고, 전송속도 및 전송거리의 범위를 넓게할 수 있다.

상기한 바와같이 본 발명이 설명되었지만, 본 발명은 여러 가지로 변형될 수 있다. 이러한 변형은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나는 것이 아니고, 당업자들에게 명백한 바와같이 상기한 모든 변형은 첨부된 특허청구의 범위내에 포함되는 것이다.

Claims

두개의 치, 즉 입력신호에 응답하여 변화하는 제1 신호의 피크치로서 선택되는 제1 임계치와, 상기 입력신호의 평균치로서 선택되는 제2 임계치중 높은 치를 사용하여, 상기 입력신호를 레벨 변별하여 파형정형을 행하는 파형정형회로로서, 상기 제1 신호의 피크치를 구하는 피크홀드 회로; 상기 입력신호의 평균치를 구하는 평균치 산출회로; 및 상기 피크홀드 회로의 홀드용, 및 상기 평균치 산출회로의 적분용의 쌍방에 사용되는 공통의 커패시터를 구비하며, 상기 피크홀드 회로 및 상기 평균치 산출회로로 부터 상기 커패시터로 공급되는 전류의 방향은 제1 방향만으로 한정되고, 상기 파형정형회로는 또한, 상기 커패시터와 병렬로, 상기 제1 방향과는 반대 방향으로 전류를 흐르도록 하는 바이패스 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파형정형회로.
제1항에 있어서, 상기 입력신호의 레벨을 소정의 치 만큼 저하시키고, 이를 상기 제1 신호로서 상기 제1 피크홀드회로로 출력하는 레벨 시프트회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파형정형회로.
제1항에 있어서, 상기 입력신호를 증폭하여, 반전출력 및 비반전출력을 도출하는 증폭기; 상기 비반전출력의 레벨을 소정의 치 만큼 저하시키는 레벨시프트회로; 및 상기 레벨시프트회로의 출력과, 상기 반전출력과의 차분을 소정의 비율로 분압하고, 상기 제1 신호로서 상기 피크홀드회로로 출력하는 분압회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파형정형회로.
제1항에 있어서, 상기 피크홀드회로는 상기 제1 신호의 치가 상기 피크홀드 회로의 출력보다 높을때, 상기 제1 방향의 전류를 공급하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 파형정형회로.
제4항에 있어서, 상기 비교기는, 상기 제1 신호가 비반전 입력단자에 인가되고, 상기 커패시터의 출력단이 반전 입력단자에 접속된 차동증폭기; 및 상기 차동증폭기와 상기 커패시터의 출력단간에 설치된 제1 정류기를 포함하는 것을 특징으로 하는 파형정형회로.
제1항에 있어서, 상기 피크홀드회로, 평균치 연산회로, 커패시터 및 바이패스 수단이 집적회로에 집적되어 있는 것을 특징으로 하는 파형정형회로.
제1항에 있어서, 상기 평균치 연산회로는, 상기 커패시터에 공급되는 전류를 상기 제1 방향으로 한정하는 제2 정류회로; 및 상기 입력신호의 입력단과 상기 제2 정류회로간에 배치되고, 차단주파수가, 상기 제2 정류회로가 응답할수 있는 주파수 이하로 설정된 로패스 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 파형정형회로.
공간전송된 적외광을 통해 데이터를 수신하는 적외 데이터통신 장치로서, 공간전송된 적외광을 전기 신호로 변환하는 광전변환소자; 및 두개의 치, 즉 입력신호로 되는 상기 전기신호에 응답하여 변화하는 제1 신호의 피크치로 선택되는 제1 임계치와, 상기 입력신호의 평균치로 선택되는 제2 신호의 임계치중 높은 치를 사용하여, 상기 입력신호를 레벨 변별하여 파형정형을 행하는 파형정형회로를 포함하고, 상기 파형정형회로는, 상기 제1신호의 피크치를 구하는 피크홀드 회로; 상기 입력신호의 평균치를 구하는 평균치 산출회로; 및 상기 피크홀드 회로의 홀드용, 및 상기 평균치 산출회로의 적분용의 쌍방에 사용되는 공통의 커패시터를 구비하며, 상기 피크홀드 회로 및 상기 평균치 산출회로로 부터 상기 커패시터로 공급되는 전류의 방향은 제1 방향만으로 한정되며, 상기 파형정형회로는 또한, 상기 커패시터와 병렬로, 상기 제1 방향과는 반대 방향으로 전류를 흐르도록 하는 바이패스 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 데이터 통신장치.
제8항에 있어서, 상기 파형정형회로는, 상기 입력신호를 증폭하여, 반전출력 및 비반전출력을 도출하는 증폭기; 상기 비반전출력을 소정의 치 만큼 저하시키는 레벨시프트회로; 및 상기 레벨시프트회로의 출력과, 상기 반전출력과의 차분을 소정의 비율로 분압하고, 이를 상기 제1 신호로서 상기 피크홀드회로로 출력하는 분압회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 데이터 통신장치.