實現IR接近檢測的高速運算放大器

IR（紅外）接近傳感器可以檢測一個物體的存在，物體與一個基準的距離，或兩者均可檢測。其應用包括速度探測、自動水龍頭的人手探測、傳送帶上物體的自動計數或檢查，以及打印機的紙邊緣檢測等。例如，最新一代的智能手機可以在屏幕接觸到臉頰或耳朵時，關閉LCD觸摸屏，防止對某些鍵的誤操作。

　　在檢測物體時，接近傳感器會向物體發(fā)射IR脈沖，然后“聆聽”反射回來的任何脈沖。一只IR LED負責發(fā)射IR信號，而一只IR光電探測管則負責探測反射信號。反射信號的強度與物體距離IR收發(fā)器的距離成反比。當物體距離較近時，反射的IR信號較強，因此可以校準光電二極管探測器的輸出，確定一個物體的精確觸發(fā)距離。觸發(fā)距離是用于確定一個物體是否存在的閾值。

　　光電二極管探測到的不僅有物體反射IR，也包括來自環(huán)境中的IR。必須將這種IR噪聲過濾掉，以防止虛假探測。一般的方法是用一個合適的頻率去調制LED的IR信號，然后只探測有調制的IR信號，認為它才是物體反射回來的信號。

圖1，IR接近傳感器通過接收反射光，探測一個物體。

　　本設計實例描述了一種采用簡單發(fā)射與接收的IR接近傳感器（圖1）。發(fā)射器包括一只Everlight的940 nm IR11-21C IR LED，它以10 kHz振蕩頻率作開和關。通過改變LED的電流，就可以控制發(fā)射功率等級，因此控制了探測范圍。為節(jié)省功耗，發(fā)射脈沖的典型占空比只有10%。

　　Everlight PD15-22C光電二極管探測到的IR信號經接收電路作解調與放大；光電二極管的峰值靈敏度出現在940 nm。光電二極管的輸出交流耦合到運算放大器的非反相輸入端。這種耦合允許10 kHz信號通過，但耦合電容設定了一個300 Hz的截止頻率，以阻止直流噪聲以及背景IR到達放大器。

　　運算放大器具有低噪聲、高帶寬和軌至軌I/O能力，因此是本電路中解調與放大的很好選擇。另外，它的RF抑制能力可防止GSM手機中經常出現的煩人的 217 Hz嘟嘟聲。對于IR接收器，運算放大器是作為一個增益為100的二階帶通濾波器，中心頻率為10 kHz。因此，運算放大器對進入的IR信號作放大，并作為一個帶通濾波器作解調。