TM2291

红外传感信号处理器 TM2291 一、 概述 TM2291 是一种红外传感信号处理器，采用 CMOS 工艺制造，SOP16 的封装形式，应 用于热释电红外开关的电路。本产品性能优良，适合电池（干电池、锂电池等）供电， 质量可靠，外围电路简单。 二、 特性说明  CMOS 数模混合专用集成电路  具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号预处理  双向鉴幅器可有效抑制干扰  内设延迟时间定时器和封锁时间定时器，结构新颖，稳定可靠，调节范围宽  内置参考电源  工作电压范围宽+3V～+5V  采用 16 脚 SOP 封装 三、 管脚定义： A 1 16 1OUT Vo 2 15 1IN- RR1 3 14 1IN+ RC1 4 13 2IN- RC2 5 12 2OUT RR2 6 11 VDD VSS 7 10 IB 8 9 VC VRF/RESET 图 1 TM2291 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 -1- 红外传感信号处理器 TM2291 四、管脚功能定义： 符号 管脚名称 管脚号 说明 A 可重复触发 和不可重复 触发控制端 1 当 A=“1” 时 ， 允 许 重 复 触 发 ； 当 A=“0”时，不可重复触发 Vo 控制信号输 出端 2 由 VS 的上跳变沿触发使 Vo 从低电平跳 变到高电平时有效触发。在输出延迟时 间 Tx 之外和无 VS 上跳变时 Vo 为低电平 状态 VRF/RESET 输出延迟时 间 Tx 的调节 端 触发封销时 间 Ti 的调节 端 工作电源负 极 参考电压及 复位输入端 VC 触发禁止端 RR1 RC1 RC2 RR2 VSS IB VDD 2OUT 2IN- 1IN+ 1IN- 1OUT 运算放大器 偏置电流设 置端 工作电源正 端 第二级运算 放大器的输 出端 第二级运算 放大器的反 相输入端 第一级运算 放大器的同 相输入端 第一级运算 放大器的反 相输入端 第一级运算 放大器的输 出端 3～4 输出延时时间公式：Tx≈33520R1C1 5～6 触发封锁时间公式：Ti≈33R2C2 7 一般接 0V 8 一般接 VDD，接“0”时可使定时器复位 9 当 VcVR 时，允 许触发 10 经 RB 接 VSS 端，RB 取值为 1MΩ左右 11 范围为 3～5V 12 可并联接上 10MΩ电阻和 10nF 电容,再 接入第二级运算放大器的反相输入端 13 可并联接上 10MΩ电阻和 10nF 电容，再 接入第二级运算放大器的输出端 14 可接上热释电接收头的 S 端 15 可并联接上 2MΩ电阻和 10nF 电容，再 接入第一级运算放大器的输出端 16 可并联接上 2MΩ电阻和 10nF 电容，再 接入第一级运算放大器的反相输入端 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 -2- 红外传感信号处理器 TM2291 五、工作原理 A 1IN+ 1 15 VH 1IN1OUTo 11 U1 2IN- 13 2OUTo 12 OP2 VSS 10 IB 2 Vo 3 RR1 4 RC1 VL VS COP2 状态 控制器 U2 COP3 9 延迟时间 定时器Tx 封锁时间 定时器Ti RES ET 8 RES ET 6 RR2 5 RC2 VH VM VL VR 参考 电源 R1 C1 VR V R F/ VDD 7 RB 16 VM VC COP1 OP1 14 R2 C2 图 2 TM2291 原理框图 图 2 为 TM2291 红外传感信号处理器的原理框图。外接元件由使用者根据需要选择。 由图可见 TM2291 是由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟定时器、封锁时间定时器及参 考电压源等构成的数模混合专用集成电路。可广泛应用于多种传感器和延时控制器。 我们先以图 3 所示的不可重复触发工作方式下的各点波形，来说明 TM2291 的工作过程。 VH VH V2OUT V2OUT VL VL VS VS A A VC VC Vo Tx Ti Tx Ti Vo Tx 图3 Tx Ti Ti 图4 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 -3- 红外传感信号处理器 TM2291 首先，由使用者根据实际需要，利用运算放大器 OP1 组成传感信号预处理电路，将信号放大， 然后耦合给运算放大器 OP2，再进行第二级放大，同时将电流电位抬高为 VM(≈0.6VRF）后，送到 由比较器 COP1 和 COP2 组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号 VS。由于 VH≈0.8 VRF、VL≈0.4 VRF， 所以，当 VDD=5V 时，可有效地抑制±1V 的噪声干扰。提高系统的可靠性。COP3 是一个条件比较 器。当输入电压 VCVR 时，COP3 输出为高电平，打开与门 U2，此时若有触发信号 VS 的上跳变沿到来， 则可启动延迟时间定时器，同时 Vo 端输出为高电平，进入延时周期。当 A 端接“0”电平时，在 Tx 时间内任何 V2 的变化都被忽略，直至 Tx 时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当 Tx 时间 结束时，Vo 下跳变回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期 Ti。在 Ti 周期内，任何 V2 的变化都不能使 VO 为有效状态。这一功能的设置，可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。 下面再以图 4 所示可重复触发工作方式下各点的波形，来说明 TM2291 在此状态下的工作过程。 在 VC=“0”、A=“0”期间，VS 不能触发 Vo 为有效状态。在 VC=“1”、A=“1”时，VS 可重 复触发 Vo 为有效状态，并在 Tx 周期内一直保持有效状态。在 Tx 时间内，只要有 VS 的上跳变， 则 Vo 将从 VS 上跳变时间算起继续延长一个 Tx 周期；若 VS 保持为“1”状态，则 Vo 一直保持有 效状态；若 VS 保持为“0”状态，则在 Tx 周期结束后，Vo 恢复为无效状态，并且在封锁时间 Ti 时间内，任何 VS 的变化都不能触发 Vo 为有效状态。 通过以上分析，我们已对 TM2291 的电路结构和工作过程有了全面的了解，可以看出该器件的 结构设计新颖，功能强，可在广阔的领域得到应用。 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 -4- 红外传感信号处理器 TM2291 六、应用 +5V +12V R2 1M 9 8 10 7 11 6 12 5 C2 D S G R6 R5 10K 1M 10n TM2291 C3 10u 13 14 R7 C1 R1 R3 R4 1M R8 10n 47K J1 R9* 2M D1 4 3 2M 15 2 C4 16 1 R10* 51K R11 1K 10n C6* 47K C5 10n 47u T1 SW1 C7* 10n 图5 图 5 所示为 TM2291 应用于热释电红外开关的电路原理图。其中电阻 R9、R10，电容 C6、C7 都 是可调的。 热释电红外开关是 TM2291 配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成的被动式红外开关。 它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置， 是一种高技术产品。特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用 于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。 热释电红外传感器是一种新型敏感元件，它是由高热电系数材料，配以滤光镜片和阻抗匹配 用场效应管组成。它能以非接触方式检测出来人体发出的红外辐射，将其转化成电信号输出，并 可有效抑制人体辐射波长以外的干扰辐射，如阳光、灯光及其反射光。 此例中 TM2291 的运算放大器 OP1 作为热释电红外传感器的前置放大。由 C3 耦合给运算放大 器 OP2 进行放大，再经由电压比较器 COP1 和 COP2 构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号 取启动延迟时间定时器。输出信号经晶体管 T1、驱动继电器去接通负载。R3 为光敏电阻，用来检 测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3 的电阻值会降低，使 9 脚输入为低电平而封 锁触发信号，节省照明用电。若应用于其他方面。则可用遮光物将其罩住而不受环境影响。SW1 是 工作方式选择开关，当 SW1 与 1 端连通时，红外开关处于可重复触发工作方式；当 SW1 与 2 端连 通时，红外开关则处于不可重复触发工作方式。 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 -5- 红外传感信号处理器 TM2291 七、 电气参数： 极限参数（Vss = 0 V） 参数 符号 范围 单位 电源电压 VDD -0.5 ～+6.0 V 输入电压 VI1 -0.5 ～ 6.0 V 各引出端最大电流 IO1 ±10 mA 工作温度 Topt -10～+70 ℃ 储存温度 Tstg -65 ～+150 ℃ 电参数（TA=25℃，Vss=0V） 符号 参数 VDD 工作电压范围 IDD 工作电流 VOS IOS AVO CMRR VYH VYL VRH VRL VOH VOL VAH VAL 输入失调电压 输入失调电流 开环电压增益 共模抑制比 运放输出高电平 运放输出低电平 Vc 端输入高电平 Vc 端输入低电平 Vo 端输出高电平 Vo 端输出低电平 A 端输入高电平 A 端输入低电平 参数值 测试条件 最小 3 VDD=3V 输入 接地 VDD=5V VDD=5V VDD=5V VDD=5V，RL=1.5MΩ VDD=5V，RL=1.5MΩ VDD=5V RL=500KΩ接 1/2VDD 60 60 4.25 0.75 1.1 VRF=VDD=5V 1.0 VDD=5V，IOH=0.5mA VDD=5V，IOH=0.1mA VDD=5V VDD=5V ©Titan Micro Electronics 最大 5 50 100 50 50 4.9 0.1 2.4 2.0 单位 V uA mV nA dB dB V V V V V V V V www.titanmec.com V1.2 -6- 红外传感信号处理器 TM2291 八、IC 封装示意图： BW BW (0.40) TL (Φ0.80) TL Detail "X" BL (0.40) LP LW FT Detail "X" BT SO TH BL *Mold Option FL LL *Mold Option θ Dimensions Item BL BW TL LW LP FT BT SO TH LL FL Θ 表示 总长 胶体宽度 跨度 脚宽 脚间距 脚厚 胶体厚度 站高 胶体高度 单边长 脚长 脚角度 mm mm mm mm mm mm mm mm 1.270 TYP 0.250 (0.200) 0.150 1.55 (1.45) 1.25 0.200 (0.150) 0.060 1.650 Max. 1.25 (1.04) 0.80 0.80 (0.60) 0.45 Unit mm mm mm Spec 10.00 (9.90) 9.80 4.00 (3.90) 3.80 6.20 (6.00) 5.80 0.430 TYP 8 (4) 0 All specs and applications shown above subject to change without prior notice. (以上电路及规格仅供参考,如本公司进行修正，恕不另行通知。) ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.2 -7-