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1、毕业设计（论文） 红外遥控可控硅控制插座通断电路 学 院 信息科学与工程学院 年级专业 03级电子信息工程4班 学生姓名 指导教师 专业负责人 答辩日期 2007.6.24 大学毕业设计（论文）任务书学院：信息学院 系级教学单位：电子信息工程 学号学生姓名专 业班 级03级电信4班课题题 目红外遥控可控硅控制插座通断电路来 源自选主要内容1：红外遥控可控硅控制插座通断电路；2：红外遥控可控硅控制插座通断电路的基本结构；3：红外遥控可控硅控制插座通断电路的基本工作原理。基本要求1：设计电路；2：调试仿真；3：撰写论文。参考资料1：红外遥控技术书籍；2：光学学报、中国激光、光电子与激光等现期刊；3
2、：红外探测与控制电路。周 次14周58周912周1316周1718周应完成的内容资料收集与阅读完成整体设计调试撰写论文准备答辩指导教师：顾广华系级教单位审批：摘 要红外遥控是控制在一定距离外的设备最廉价的方式。几乎时下所有的声音和电视设备能被这样控制。因为它十分廉价而被广泛的应用。这就使它成为我们理想的工具。红外遥控在通讯领域有广阔的发展前景，尤其在通讯领域中红外技术与蓝牙技术的互补成为一种趋势。红外遥控更将成为家庭用户操控电器的主要形式。另外，红外技术在天文领域也有很高的应用价值。军用领域一直是红外技术的前沿阵地，在制导、夜视和隐身等方面的研究是红外技术在军事领域的主要发展方向。本文对可控硅
3、和红外线及其遥控系统的基本原理做了较全面的介绍，并对红外遥控可控硅控制插座通断电路的工作原理做了详细的介绍，其中对重要的集成电路的电特性参数也做了说明。 关键词红外遥控，红外光，红外探测器，遥控系统，可控硅。AbstractThe cheapest way to remotely control a device within a visible range is via Infra-Red light。Almost all audio and video equipment can be controlled this way nowadays。Due to this wide spread
4、 use the required components are quite cheap。Thus making it ideal for us hobbyists to use for our own projects。Infrared remote control in the field of communication has broad prospects for development，especially in the area of infrared technology and communications technologies complementary Laya be
5、come a trend。 Infrared remote control electrical households will become more of the main form。 In addition， infrared technology in the field of astronomy has high application value。 Military field has been at the forefront of infrared technology in guidance， research in areas such as night-vision an
6、d stealth infrared technology in the military field is the main direction of development。 This article has made a more comprehensive introduction to the silicon-controlled rectifier and the infrared and its the external guidance system basic principle outside，and became lucky controls remotely the s
7、ilicon-controlled rectifier control plug to pass breaks the electric circuit the principle of work to make the detailed introduction，has also given the explanation to the important integrated circuit electricity characteristic parameter。Keywords IR Remote Control Theory，Infrared ray，Infrared acquisi
8、tion aid，Remote Control System，Silicon-controlled rectifier。目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2红外的主要应用11.3发展趋势21.4存在问题2第2章 红外遥控原理32.1遥控技术及控制原理32.2 红外线及其遥控原理42.2.1 红外线42.2.2 红外遥控的基本原理42.2.2.1调制42.2.2.2发射器52.2.2.3接收器62.3多路控制的红外遥控系统72.4可控硅原理和工作特性82.4.1工作原理82.4.2基本伏安特性92.5小结11第3章 通断电路的相关介绍133.1红外发光二极管的
9、驱动和电路设计133.1.1发光二极管直流驱动方式133.1.2发光二极管的交流驱动方式143.1.3发光二极管的脉动电流驱动与数字调制153.2 UPC1373H红外专用接收集成电路153.2.1PC1373H的组成和功能153.2.2PC1373H集成电路的电参数163.3 SL517集成电路的电参数173.4小结17第4章 插座通断电路的总设计194.1 Protel99简介194.1.1 Protel99的组成194.1.2 Protel99主要特色204.2 红外发射214.3红外接收234.4电路仿真254.5小结26结 论27参考文献28附录1：开题报告29附录2：文献综述34附
10、录3：英文翻译37附录4：PCB布线50致谢52第1章 绪论1.1 课题背景自从1800年英国天文学家赫歇尔发现红外辐射至今，红外技术的发展经历了将近两个世纪。从那时开始，红外辐射和红外元件、部件的科学研究逐步发展，但发展比较缓慢，直到1940年前后才真正出现现代的红外技术。当时，德国研制成硫化铅和几种红外透射材料，利用这些元、部件制成一些军用红外系统，如高射炮用导向仪、海岸用船舶侦察仪、船舶探测和跟踪系统，机载轰炸机探测仪和火控系统等等。其中有些达到实验室试验阶段，有些已小批量生产，但都未来得及实际使用。此后，美国、英国、前苏联等国竞相发展。特别是美国，大力研究红外技术在军事方面的应用。目前
11、，美国将红外技术应用于单兵装备、装甲车辆、航空和航天的侦察监视、预警、跟踪以及武器制导等各个领域。从60年代中叶起，红外探测器和系统的发展体现了红外技术的现状及发展方向。1：在114微米范围内的探测器已从单元发展到多元，从多元发展到焦平面阵列。2：红外探测器的工作波段从近红外扩展到远红外。3：轻小型化。4：红外探测系统从单波段向多波段发展。目前，多波段的红外探测系统已经研制成功，如法国和瑞典联合研制的博纳斯末敏子弹药，就采用了多波段红外探测系统探测目标。现在红外技术在通讯领域有广阔的发展前景，尤其在通讯领域中红外技术与蓝牙技术的互补成为一种趋势。红外遥控更将成为家庭用户操控电器的主要形式。另外
12、，红外技术在天文领域也有很高的应用价值。军用领域一直是红外技术的前沿阵地，在制导、夜视和隐身等方面的研究是红外技术在军事领域的主要发展方向。1.2红外的主要应用研究红外辐射的产生、传播、转化和测量及其应用的技术科学。红外辐射包括介于可见光与微波之间的广阔的电磁波段。红外技术的内容包含四个主要部分：红外辐射的性质，其中有受热物体所发射的辐射在光谱、强度和方向的分布；辐射在媒质中的传播特性反射、折射、衍射和散射；热电效应和光电效应等。红外元件、部件的研制，包括辐射源、微型制冷器、窗口材料和滤光片等。把红外元件部件组织成系统的光学、电子学和精密机械。在军事上和国民经济中的应用：1、军用主要用于军事目
13、标的探测与跟踪，红外通信，军用夜视仪。2、民用主要用于热源探测，医用热像仪，温度测量与过程控制，红外光谱分析，红外加热干燥，红外遥感，红外天文学等。1.3发展趋势红外技术在遥控及通讯领域都有广阔的发展前景，尤其在通讯领域中红外技术与蓝牙技术的互补成为一种趋势。红外遥控更将成为家庭用户操控电器的主要形式。另外，红外技术在天文领域也有很高的应用价值。军用领域一直是红外技术的前沿阵地，在制导、夜视和隐身等方面的研究是红外技术在军事领域的主要发展方向。自40年代开始发展以来，红外技术已经得到广泛应用。但所利用的波段仅仅是0.7513微米所谓的近红外和中红外波段。还有广阔的远红外线没有得到应用。即使是近
14、中红外线，也远没有充分发挥作用，探测技术本身还大有发展的余地。远红外波段是科学家注意的重点。1.4存在问题红外技术的发展关键在于红外材料的研制、红外设备的制冷、红外设备向更长波段发展、红外焦平面阵列器件的研制和红外设备与数据处理设备的结合等。由于红外遥控技术是一种视距传输技术，采用点到点的连接，具有方向性，两个设备之间如果传输数据，中间就不能有阻挡物，而且通讯距离较短，此外红外线LED不是一种十分耐用的器件。红外通讯技术通讯距离短，通讯过程中不能移动，遇障碍物通讯中断。目前广泛使用的SIR标准通讯速率较低（115.2kbit/s）红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输，功能单一，
15、扩展性差，大部分红外技术成本较高，产品价格十分昂贵。第2章 红外遥控原理随着科学技术的发展，遥控技术也正在向许多领域渗透，红外线遥控就是其中的一种。由于其结构简单，制作容易，在家用电器、工业生产、安全保卫以及人们的日常生活中得到了广泛的应用。本文从遥控技术的基本原理出发，重点讨论了红外线遥控系统的基本原理，结构特点和应用范围。2.1遥控技术及控制原理遥控技术是指实现对被控目标的远距离控制。按控制指令的传输过程来分，遥控可分为有线遥控和无线遥控两大类。有线遥控是指利用金属导线、光导纤维等传导导体作为传输媒体，实现对被控目标的控制。无线遥控则是指利用无线电波、红外线、超声波等作为载体，不用导线，而
16、在空间传输，实现对被控目标的控制。遥控系统一般由发射器和接收器两部分组成。发射器一般由指令键、指令编码电路、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。如图2-1a所示，当按下时，指令编码电路产生相应的指令编码信号，编码指令信号对载体进行调制，再由驱动电路进行功率放大之后由发射电路向外发射经过调制的指令编码信号。接收器一般由接收电路、放大电路、解调电路、指令译码电路、驱动电路、执行电路等几部分组成。如图2-1b所示，接收电路将发射器发射的已调制的编码指令信号接收下来，并进行放大后送解调电路。解调电路将已调制的编码信号解调下来，即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码，最后由驱动电路来驱
17、动执行电路实现各种指令的操作控制。 图2-1 遥控系统原理图2.2 红外线及其遥控原理2.2.1 红外线红外线又称红外光波，在电磁波谱中，光波的波长范围为0.011000微米。根据波长的不同分为可见光和不可见光，波长为0.380.76微米的光波为可见光，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。波长为0.010.38微米的光波为紫外光（线），波长为0.761000微米的光波为红外光（线）。红外光按波长范围分为近红外、中红外、远红外、极远红外类。红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令的，波长为0.761.5微米。用近红外光作为遥控光源，是因为目前红外发射器件（红外发光管）与红外接收器件（光敏二极管
18、、三极管及光电池）的发光与受光峰值波长一般为0.80.94微米，在近红外光波段内，二者的光谱正好重合，能够很好地匹配，可获得较高的传输效率及较高的可靠性。2.2.2 红外遥控的基本原理2.2.2.1调制调制就是在噪音的基础上加入我们需要的信号。藉由调制我们使光源发出的红外光具有特殊的频率。红外接收器将会被调节到那个频率，因此，它能不被其他光源干扰。你可以认为接收器容易接收这一频率的光。我们人类的眼睛就容易分辨黄色的光，即使在白天也是如此。图2-2 红外调制在图2-2中一个调制信号驱动发射器左侧的红外发光二级管，被探测到的信号是在另一边从接收器出来。在串行通讯中我们经常说到标志和空间。空间是默认
19、信号，是非正常的传输状态。在空间状态没有光的发射。在信号的标志状态期间红外光被脉冲调制为特别的频率。30kHz和 60kHz之间的频率普遍被用于消费性电子产品。在接收器一边 空间表现为接收器的高级输出。标志则自动被表现为一个低水平。请注意标志和空间并不是我们想要传输的1和0。标志和空间与1和0之间的真正关系依赖实际应用中的协议。在协议说明里可以获得更多的信息。2.2.2.2发射器发射器通常是一种电池驱动的手持设备。它应该尽可能的低功耗，而且发出的红外信号应该尽可能的强以达到远距离控制的目的。它也要尽量容易被测量到。许多芯片被作为红外发射器设计出来。较旧的芯片只支持许多种协议之中的某一种。现在超
20、低功耗的微控制器被用于红外发射，原因很简单，它们具有更高的灵活性。当没有按下按钮的时候它们处在一个非常低功耗的睡眠模式中，几乎没有任何的电力被消耗。只有当按钮被按下的时候，处理器才被唤醒以传输适当的红外指令。石英晶体很少被用于此类手持设备。因为当设备掉落时很容易将其摔碎。陶瓷的共呜器在这里更加适当，因为它们能抵抗比较大的冲击。相较之下它们的精确度稍低就显得不那么重要了。图2-3 发射图通过发光二极管的电流可以从100mA到更高，甚至超过1A！为了达到合适的控制距离，通过发光二极管的电流就要尽可能的高。因此在发光二极管参量、电池寿命和最大控制距离之间需要保持一定的平衡。二极管内电流如此之强是因为
21、驱动脉冲非常之短。平均功率消耗不会超过最大值。同时也应该使二极管内最大瞬时电流不会过强。所有这些数据都能在二极管说明书中找到。一个简单的晶体管电路就能驱动发光二极管。一个具有适合HFE值和开关速度的晶体管就基于这个目的被选择。电阻值能够使用欧姆定律计算。红外发光二极管的典型电压降约为1.1V。正常的驱动在描述上都有缺点。当电池电压降低时，通过二极管电流也将会减小。这将会造成能被复盖的控制距离变小。射极输出放大电路能避免这种情况发生。这里的两个二极管组将晶体管的基本脉冲限定在1.2V。晶体管的基础-射极电压减 图2-4接收图去来自那的0.6V，在射极造成一个 0.6V的耗尽区。这个耗尽区穿过一个
22、电阻造成一个恒定的电流脉冲。应用欧姆定律就可以计算通过二极管的电流强度。2.2.2.3接收器市场上有许多种接收器电路。有效的调制频率区域是最重要的选择标准。 图2-5红外接收器典型区段图表 图2-5这样的一个红外接收器典型区段图表。如果不了解描述的这一个部份，不要紧，因为每个部分都被制造成一个单独的电子器件。图2-6红外接收二极管可以接收标准的红外信号。最初两个阶段将信号放大和限制。限制器作为自动增益控制线路将脉冲持续控制在一个水平，不管设备的距离。只有AC信号被送到带通滤波器。带通滤波器将手持设备的信号 图2-6红外接收二极管调节为调制频率。在消费性电子产品中通常的频率排范围从30kHz到6
23、0kHz。下一个阶段是探测器、整合器和比较器。这三个区段的作用是决定调制频率。如果这个调制频率是呈现比较器的输出将会是低点。前面已经说过，这些区段被整合进一个电子成份之内。在市场上有许多不同的制造业者。而且大多数的装置在一些版本中可以被调节到一个特殊的调制频率。请注意放大器被设定成一个非常高的增益，因此系统开始时非常容易地振荡。把一个至少22F的电容器放到接收器的电力连接强制性分离高压电线端。数据说明在和更进一步分离来自线路的其它部分的电源供给系列中推荐使用330欧姆的电阻。在市场上有一些红外接收器的制造业者。Siemens，Vishay和Telefunken在欧洲是主要的供应者。Siemen
24、s有它的SFH506-xx系列，那里的xx表示调制频率30,33,36,38,40或56kHz。Telefunken有它的TFM5xx0和TK18 xx系列，那里的xx表示调制频率装置被调节到多少。这些现在已经变得陈旧。他们被 Vishay TSOP12 xx，TSOP48 xx和TSOP62 xx产品系列代替。Sharp，Xiamen Hualian和Japanese Electric是亚洲三个生产红外接收器的公司。Sharp有非常模糊的ID名称，比如：GP1 UD26 xK，GP1 UD27 xK和GP1 UD28 xK，那里的x表示调制频率。Hualian有他的HRMxx00系列，像HR
25、M3700和HRM3800。Japanese Electric有不包括调制频率部分在内ID名称的产品系列。PIC-12042 LM被调节到36.7kHz，IC12043 LM被调节到37.9 kHz。2.3多路控制的红外遥控系统多路控制的红外发射部分一般有许多按键，代表不同的控制功能。当发射端按下某一按键时，相应地在接收端有不同的输出状态。接收端的输出状态大致可分为脉冲、电平、自锁、互锁、数据五种形式。“脉冲”输出是当按发射端按键时，接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”，宽度一般在100ms左右。“电平”输出是指发射端按下键时，接收端对应输出端输出“有效电平”，发射端松开键时，接收端“有效电平
26、”消失。此处的“有效脉冲”和“有效电平”，可能是高、也可能是低，取决于相应输出脚的静态状况，如静态时为低，则“高”为有效；如静态时为高，则“低”为有效。大多数情况下“高”为有效。“自锁”输出是指发射端每按一次某一个键，接收端对应输出端改变一次状态，即原来为高电平变为低电平，原来为低电平变为高电平。此种输出适合用作电源开关、静音控制等。有时亦称这种输出形式为“反相”。“互锁”输出是指多个输出互相清除，在同一时间内只有一个输出有效。电视机的选台就属此种情况，其它如调光、调速、音响的输入选择等。“数据”输出是指把一些发射键编上号码，利用接收端的几个输出形成一个二进制数，来代表不同的按键输入。一般情况
27、下，接收端除了几位数据输出外，还应有一位“数据有效”输出端，以便后级适时地来取数据。这种输出形式一般用于与单片机或微机接口。 除以上输出形式外，还有“锁存”和“暂存”两种形式。所谓“锁存”输出是指对发射端每次发的信号，接收端对应输出予以“储存”，直至收到新的信号为止；“暂存”输出与上述介绍的“电平”输出类似。2.4可控硅原理和工作特性2.4.1工作原理可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如图2-7所示。图2-7 可控硅等效图解图当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G
28、输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=1ib1=12ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这
29、种特性需要一定的条件才能转化，此条件见表2-1所示。表2-1 可控硅导通和关断条件：状态条件说明从关断到导通1、阳极电位高于是阴极电位2、控制极有足够的正向电压和电流两者缺一不可维持导通1、阳极电位高于阴极电位2、阳极电流大于维持电流两者缺一不可从导通到关断1、阳极电位低于阴极电位2、阳极电流小于维持电流任一条件都可2.4.2基本伏安特性可控硅的基本伏安特性见图2-8所示。图2-8硅基本伏安特性(1) 反向特性当控制极开路，阳极加上反向电压时（见图2-8所示），J2结正偏，但J1、J2结反偏。此时只能流过很小的反向饱和电流，当电压进一步提高到J1结的雪崩击穿电压后，接差J3结也击穿，电流迅速增
30、加，图2-8的特性开始弯曲，如特性OR段所示，弯曲处的电压URO叫“反向转折电压”。此时，可控硅会发生永久性反向击穿。 图2-9 阳极加反向电压(2)正向特性当控制极开路，阳极上加上正向电压时（见图2-10所示），J1、J3结正偏，但J2结反偏，这与普通PN结的反向特性相似，也只能流过很小电流，这叫正向阻断状态，当电压增加，图2-9的特性发生了弯曲，如特性OA段所示，弯曲处的是UBO叫：正向转折电。图2-10 阳极加正向电压由于电压升高到J2结的雪崩击穿电压后，J2结发生雪崩倍增效应，在结区产生大量的电子和空穴，电子时入N1区，空穴时入P2区。进入N1区的电子与由P1区通过J1结注入N1区的空
31、穴复合，同样，进入P2区的空穴与由N2区通过J3结注入P2区的电子复合，雪崩击穿，进入N1区的电子与进入 P2区的空穴各自不能全部复合掉，这样，在N1区就有电子积累，在P2区就有空穴积累，结果使P2区的电位升高，N1区的电位下降，J2结变成正偏，只要电流稍增加，电压便迅速下降，出现所谓负阻特性，见图2-8的虚线AB段。这时J1、J2、J3三个结均处于正偏，可控硅便进入正向导电状态-通态，此时，它的特性与普通的PN结正向特性相似，见图2-8中的BC段。(3)触发导通在控制极G上加入正向电压时（见图2-11）因J3正偏，P2区的空穴时入N2区，N2区的电子进入P2区，形成触发电流IGT。在可控硅的
32、内部正反馈作用（见图2-8）的基础上，加上IGT的作用，使可控硅提前导通，导致图2-8的伏安特性OA段左移，IGT越大，特性左移越快。图2-11 阳极和控制极均加正向电压总结：可控硅要由阻断状态变为导通状态，必须同时具备正向阳极电压和正向控制极电压两个条件，且一旦导通，控制极即失去对它的控制作用。检测可控硅：根据可控硅的内部结构和工作条件，用万用表欧姆挡测试可控硅三个电极之间的阻值，即可简单判断管子的好坏。回应上课前要求学生们测出各个管脚间的电阻值。用万用表R1K挡测量阳极A与阴极K之间的正反向电阻，正常情况下，阻值较大，若测出的电阻很小，说明可控硅已损坏。用R10或R100挡测量控制极G与阴
33、极K之间的正反向电阻，一般在几十到几百欧之间内，且正向电阻应小于或接近于反向电阻，如果电阻值无穷大，说明可控硅控制极已损坏。2.5小结这一节主要介绍了红外遥控原理和可控硅原理通过的学习可以加深的红外的认识，便于以后的应用。第3章 通断电路的相关介绍3.1红外发光二极管的驱动和电路设计红外发光二级管是由PN结构成的注入电流型发光器件，按照对发光管的驱动方式的不同，发光二极管的驱动方式可分为直流电流驱动、交流电流驱动和脉冲电流驱动等。3.1.1发光二极管直流驱动方式单个发光二极管的驱动电路单个发光二极管常见的驱动电路如图3-1所示。（a） （b）（c） （d）图3-1单个发光二极管驱动电路图3-1
34、(a)所示电路为最简单的恒定直流电流驱动电路，其中Rs为限流电阻，改变Rs的阻值大小，使驱动红外发光二极管的电流为最佳电流，从而使输出红外功率尽肯能大。图3-1(b)所示的驱动电路是由稳压二级管（也称齐纳二极管）VDW和三极管VT组成的恒流源。VDW的类型（稳压高低和功率大小）可根据所加电源电压Ec的高低来选用。图3-1(c)所示的驱动电路是由两个三极管VT1、VT2组成的恒流源。R1既作为VT2的偏置电阻，也作为VT1的负载，使VT1、VT2稳流恒定。该电路具有稳流效果好、响应快的特点。图3-1(d)所示的电路以VT1、VT2组成的达林顿型放大器来驱动红外发光二级管。因人眼无法确认红外发光二
35、极管是否工作，故在电路中串接了一个发可见光的二极管(LED)（如绿色、红色）。因此，该电路可称为有动作指示的驱动电路。多个发光二极管的驱动电路如果需要用一个电源（或信号源）同时驱动多个红外发光二极管以加大红外发射成功率，或形成一定的辐射方向性图（或射束）。 3.1.2发光二极管的交流驱动方式有些情况下（如简单的红外光通信或测量），红外发光二极管需要交流信号驱动。为限制发光二级管的工作电流，应串接限流电阻Rs,即控制发光二极管的直流工作点。为防止反向电压过高将发光二极管击穿，在电路中可串接（或并接）一只保护二极管VD，要求该二极管的耐压UD 应大于交流峰值电压。此时的限流电阻Rs的阻值可按下式估
36、算 RErms-(UF+UD)/2IF (2-1)式中，Erms 为交流信号源的有效值(V)；UD为与发光二极管LED串接的保护二极管VD的正向偏压(V),若VD与LED反向并接，取UD0；UF为发光二极管的正向压降(V)；IF为发光二极管的工作电流(mA)，则RS的单位为k。这种在规定的直流正向工作电流下的交流驱动，在通信中常称作对红外发光二极管进行模拟信号电流调制，俗称发光二极管的模拟调制。模拟调制方式的关键是根据LED的输出特性（对于LED其特性曲线不同），选择直流工作点Q（即选择IS 的大小），以防止LED工作在非线性区（小信号区）和进入饱和区，避免失真，从而实现对输出光功率的线性调制
37、。3.1.3发光二极管的脉动电流驱动与数字调制与上节介绍的发光二极管模拟调制类似，在规定的直流正向工作电流下，对发光二极管进行脉动电流驱动或进行数字脉冲调制，便可实现对输出光功率的线性数字调制。对于红外光束编码探测系统来说，红外光的有效探测距离是及其重要的参数。而对于红外光通信（包括激光通信）来说，调制频率、调制带宽是光通信发光二极管的重要参数。调制频率关系到红外发光二极管在光通信中的传输速度的高低，红外发光二极管因受到注入PN结有源区内少数载流子寿命的限制，其调制的最高频率会受限（通常只有几十兆赫），从而限制了红外发光二极管在高比特率系统中的应用。通过合理的脉冲编码和优化驱动电路，可使红外发
38、光二极管有可能用于高速光通信系统。为增加红外光探测系统的作用距离，应提高发射发光二极管的瞬时功率，降低其平均功率。红外系统的有效作用距离取决于发光二极管的驱动峰值功率，而峰值功率是由馈送至发光二极管的电流峰值所决定的，电流平均值越小，其效率越高。3.2 UPC1373H红外专用接收集成电路3.2.1PC1373H的组成和功能PC1373H集成电路包前置放大器、限幅放大器、峰值检波器、整形电路、自动偏压控制电路和自动亮度电平控制电路等，其组成框图和外行如图3-3所示。 图3-2 PC1373H内部组成框图3.2.2PC1373H集成电路的电参数当PC1373H集成电路外加电压Vdd=9V时，该集
39、成电路在静态下各引脚的电压如下表所列。表3-1 静态时PC1373H各引脚的电压PC1373H引脚12345678电压（V）50.897.502.11.39当PC1373H在电路中处于工作状态时，即在动态情况下，它外接的红外光电二极管在接收到正常的红外光脉冲信号后，若整个电路工作正常，则其输出端脚电压将由静态下的+5V（与地之间）下跌至低电平0.5V左右，因而输出一个下跳变脉冲，直至红外发射接收。PC1373H集成电路的主要电性能参数如下表3-2所列。表3-2 PC1373H的主要电性能参数参数名称符号单位最小值典型值最大值电源电压VddV68.514.4电源电流IddmA1.52.53.5输
40、入阻抗RinK4060感光灵敏度UinV50接收频率finkHz3050放大器增益GdB60用温度topr-20+753.3 SL517集成电路的电参数SL517是声控专用集成电路，它内含高增益放大器、双稳态触发器及缓冲输出级等，封装形式有双列直插和黑软膏两种。SL517内部组成框图3.4小结这一节介绍了发光二极管的驱动方式和数字调制以及PC1373H的组成、功能和主要电性能参数，这为设计的实现奠定了基础。第4章 插座通断电路的总设计4.1 Protel99简介随着计算机业的发展，从80年代中期计算机应用进入各个领域。在这种背景下，87、88年由美国ACCEL Technologies Inc
41、推出了第一个应用于电子线路设计软件包TANGO，这个软件包开创了电子设计自动化（EDA）的先河。这个软件包现在看来比较简陋，但在当时给电子线路设计带来了设计方法和方式的革命，人们纷纷开始用计算机来设计电子线路，直到今天在国内许多科研单位还在使用这个软件包。随着电子业的飞速发展，TANGO日益显示出其不适应时代发展需要的弱点。为了适应科学技术的发展，Protel Technology公司以其强大的研发能力推出了Protel For Dos作为TANGO的升级版本，从此Protel这个名字在业内日益响亮。八十年代末，Windows系统开始日益流行，许多应用软件也纷纷开始支持Windows操作系统。
42、 Protel也不例外，相继推出了Protel For Windows 1.0、Protel For Windows1.5等版本。这些版本的可视化功能给用户设计电子线路带来了很大的方便，设计者再也不用记一些繁琐的命令，也让用户体会到资源共享的乐趣。九十年代中，Win95开始出现，Protel也紧跟潮流，推出了基于Win95的3.X版本。3.X版本的Protel加入了新颖的主从式结构，但在自动布线方面却没有什么出众的表现。另外由于3.X版本的Protel是16位和32位的混合型软件不太稳定。98年，Prote公司推出了给人全新感觉的Proel98。Protel98以其出众的自动布线能力获得了业内
43、人士的一直好评。99年，Protel公司又推出了最新一代的电子线路设计系统Protel99。在Protel99中加入了许多全新的特色。4.1.1 Protel99的组成原理图设计系统；印刷电路板设计系统；信号模拟仿真系统；可编程逻辑设计系统；Protel99内置编辑器。原理图设计系统：原理图设计系统是用于原理图设计的Advanced Schematic系统。这部分包括用于设计原理图的原理图编辑器Sch以及用于修改、生成零件的零件库编辑器SchLib。印刷电路板设计系统：印刷电路板设计系统是用于电路板设计的Advanced PCB。这部分包括用于设计电路板的电路板编辑器PCB以及用于修改、生成零
44、件封装的零件封装编辑器PCBLib。信号模拟仿真系统：信号模拟仿真系统是用于原理图上进行信号模拟仿真的SPICE 3f5系统。可编程逻辑设计系统：可编程逻辑设计系统是基于CUPL的集成于原理图设计系统的PLD设计系统。Protel99内置编辑器：这部分包括用于显示、编辑文本的文本编辑器Text和用于显示、编辑电子表格的电子表格编辑器Spread。4.1.2 Protel99主要特色Protel99是基于Win95/Win NT/Win98/Win2000的纯32位电路设计制版系统。Protel99提供了一个集成的设计环境，包括了原理图设计和PCB布线工具，集成的设计文档管理，支持通过网络进行工
45、作组协同设计功能。Protel99的主要特性如下： (1) Protel99系统针对Windows NT4/9X作了纯32位代码优化，使得Protel99设计系统运行稳定而且高效。(2) SmartTool（智能工具）技术将所有的设计工具集成在单一的设计环境中。(3) SmartDoc（智能文档）技术将所有的设计数据文件储存在单一的设计数据库中，用设计管理器来统一管理。设计数据库以.ddb为后缀方式，在设计管理器中统一管理。 使用设计管理器统一管理的文档是在Protel99中新提出来的，以前版本中没有。(4) SmartTeam（智能工作组）技术能让多个设计者通过网络安全地对同一设计进行单独设计，再通过工作组管理功能将各个部分集成到设计管理器中。(5) PCB自动布线规则条件的复合选项极大的方便了布线规则的设计。(6) 用在线规则检查功能支持集成的规
