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IrDA器件及其应用电路设计
 
文章编号:
091222152937
文章分类: 电路 无线通讯
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关 键 词: IrDA,红外检测
文章来源:
互联网
摘 要:
简要介绍IrDA红外数据传输的特征;详细说明各种常见IrDA类型器件的构成;重点阐述常用红外数据传输电路的设计及其注意事项。

摘要:

  简要介绍IrDA红外数据传输的特征;详细说明各种常见IrDA类型器件的构成;重点阐述常用红外数据传输电路的设计及其注意事项。

引 言

红外数据传输,成本低廉、连接方便、简单易用、结构紧凑,在小型移动设备中得到了广泛的应用。近年来,很多著名半导体厂商,如Agilent、Vishay、Sharp、Zilog、Omron等,相继推出了许多遵循同一规范的不同类型的器件。本文就IrDA红外数据传输、各种IrDA器件的构成及其不同类型的红外通信电路设计进行综合阐述。


 1、红外数据传输及其规范简介

  红外数据传输,使用传播介质——红外线。红外线是波长在750nm~1mm之间的电磁波,是人眼看不到的光线。红外数据传输一般采用红外波段内的近红外线,波长在0.75μm~25μm之间。红外数据协会成立后,为保证不同厂商的红外产品能获得最佳的通信效果,限定所用红外波长在850nm~900nm。

  IrDA是国际红外数据协会的英文缩写,IrDA相继制定了很多红外通信协议,有侧重于传输速率方面的,有侧重于低功耗方面的,也有二者兼顾的。IrDA1.0协议基于异步收发器UART,最高通信速率在115.2kbps,简称SIR(Serial Infrared,串行红外协议),采用3/16 ENDEC编/解码机制。 IrDA1.1协议提高通信速率到4Mbps,简称FIR(Fast Infrared,快速红外协议),采用4PPM (Pulse Position Modulation,脉冲相位调制)编译码机制,同时在低速时保留1.0协议规定。之后,IrDA又推出了最高通信速率在16Mbps的协议,简称VFIR(Very Fast Infrared,特速红外协议)。

  IrDA标准包括三个基本的规范和协议:红外物理层连接规范IrPHY(Infrared Physical Layer Link Specification),红外连接访问协议IrLAP (Infrared Link Access Protocol) 和红外连接管理协议IrLMP(Infrared Link Management Protocol)。IrPHY规范制定了红外通信硬件设计上的目标和要求;IrLAP和IrLMP为两个软件层,负责对连接进行设置、管理和维护。在IrLAP和IrLMP基础上,针对一些特定的红外通信应用领域,IrDA还陆续发布了一些更高级别的红外协议,如TinyTP、IrOBEX、IrCOMM、IrLAN、IrTran-P等等。

图3 内含驱动的红外发射哭

  红外传输距离在几cm到几十m,发射角度通常在0~15°,发射强度与接收灵敏度因不同器件不同应用设计而强弱不一。使用时只能以半双工方式进行红外通信。

  在此把符合IrDA红外通信协议的器件称为IrDA器件,符合SIR协议的器件称为SIR器件,符合FIR协议的器件称为FIR器件,符合VFIR协议的器件称为VFIR器件。

 

2  红外数据传输的基本模型

  红外数据传输可用图1简单表示。
 

图4 红外检测器件构成框

3 IrDA器件的类型划分

  根据图1所述模型,把IrDA器件划分类型,如图2所示。

  根据传输速率的大小,可以把IrDA器件区分为SIR、FIR、VFIR类型。如Vishay的红外收发器,TFDU4300是SIR器件,TFDU6102是FIR器件,TFDU8108是VFIR器件。

  根据应用功耗的大小,可以把IrDA器件区分为标准型和低功耗型。低功耗型器件,通常使用1.8~3.6V电源,传输距离较小(约20cm),如Agilent的红外收发器HSDL-3203。标准型器件,通常使用DC5V电源,传输距离大(在30cm~几十m),如Vishay的红外接收器TSOP12xx系列,配合其发射器TSAL5100,传输距离可达35m。

  使用上述三种分类方法,可以清晰地表明一个IrDA红外器件的性能。如Agilent的SIR标准型红外收发器HSDL-3000。

图5  红外收发器的构成

4 IrDA器件的构成及其使用

4.1 红外发送器件

  红外发送器大多是使用Ga、As等材料制成的红外发射二极管,其能够通过的LED电流越大,发射角度越小,产生的发射强度就越大;发射强度越大,红外传输距离就越远,传输距离正比于发射强度的平方根。有少数厂商的红外发送器件内置有驱动电路。该类器件的构成如图3所示。
 

  图6   集成编/解码器构成框图

  红外发送器件在使用时通常需要串联电阻,用以分压限流。

4.2 红外检测器件

  红外检测器件的主要部件是红外敏感接收管件,有独立接收管构成器件的,有内含放大器的,有集成放大器与解调器的。后面两种类型的红外检测器件构成如图4所示。

  接收灵敏度是衡量红检测器件的主要性能指标,接收灵敏度越高,传输距离越远,误码率越低。

  内部集成有放大与解调功能的红外检测器件通常还含有带通滤波器,这类器件常用于固定载波频率(如40kHz)的应用。

 

    图7   USB-IrDA桥接器STIr4200的内部构成框图

 

 
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