IrDA器件及其应用电路设计

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增大字体作者：佚名来源：本站整理发布时间：2009-01-10 23:58:13

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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。

关键词：红外数据传输红外检测 IrDA 编/解码调制/解调

引言

　　红外数据传输，成本低廉、连接方便、简单易用、结构紧凑，javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>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)。
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　　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 javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>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。[1~3]

　　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。
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3 IrDA器件的类型划分[3~8]

　　根据图1所述模型，把IrDA器件划分类型，如图2所示。javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>

　　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。

4 IrDA器件的构成及其使用[3~8]

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。
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　　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。
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4.3 红外收发器件

　　红外收发器件集发射与接收于一体。通常，器件的发射部分含有驱动器，接收部分含有放大器，并且内部集成有关断控制逻辑。关断控制逻辑在发送时关断接收，以避免引入干扰；不使用红外传输时，该控制逻辑通过SD引脚接受指令，关断器件电源供应，以降耗节能。使用器件时需要在LED引脚接入适当的限流电阻。大多数红外收发器件带有屏蔽层。该层不要直接接地，可以通过串联一磁珠再接地，以引入干扰影响接收灵敏度。红外收发器件的构成如图5所示。

4.4 红外编/解码器件

　　编/解码，英文简称ENDEC，即实现调制/解调。编/解码机制，SIR器件多采用3/16 ENDEC，FIR器件多采用4PPM EN

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