深圳市天微电子有限公司 地址：深圳市南山区高新技术产业园北区紫光信息港A栋10层 原厂销售总部：手机18682063283 QQ：709072958 E-mail: [email protected] 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，超低功耗，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 超低功耗，静态电流1uA～3uA 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 V1.1 -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 RR1 RC1 输出延迟时 间Tx的调节 端 3～4 输出延时时间公式：Tx≈40000R1C1 RC2 RR2 触发封销时 间Ti的调节 端 5～6 触发封锁时间公式：Ti≈56R2C2 VSS 工作电源负 极 7 一般接0V VRF/ RESET 参考电压及 复位输入端 8 一般接VDD，接“0”时可使定时器复位 VC 触发禁止端 9 当Vc<VR时，禁止触发；当Vc>VR时，允许 触发 IB 运算放大器 偏置电流设 置端 10 经RB接VSS端，RB取值为1MΩ左右 VDD 工作电源正 端 11 范围为3～5V 2OUT 第二级运算 放大器的输 出端 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 2IN- 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 1IN+ 第一级运算 放大器的同 相输入端 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.1 -2- 红外传感信号处理器 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 1IN- 1OUT TM2291 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 五、工作原理 A 1IN+ 1 15 VH 1IN1OUTo 11 U1 2IN- 13 2OUTo 12 9 OP2 VSS 10 IB 2 Vo 3 RR1 4 RC1 VL VS COP2 状态 控制器 参考 电源 R1 C1 封锁时间 定时器Ti RES ET 8 RES ET 延迟时间 定时器Tx U2 COP3 VR V R F/ VDD 7 RB 16 VM VC COP1 OP1 14 6 RR2 5 RC2 VH VM VL VR 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是又运算放大器、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。 ©Titan Micro Electronics www.titanmec.com V1.1 -3- 红外传感信号处理器 TM2291 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 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VC<VR(≈0.2 VRF)时，COP3输出为低电平封住了与门U2,禁止触发信号VS向下级传递；而当VC>VR 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 V1.1 -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 13 14 R7 C1 R1 R3 R4 1M R8 10n 47K TM2291 C3 10u 2M D1 4 3 2M 15 2 C4 16 1 10n R10* 51K R11 1K C6* 47K C5 J1 R9* 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 V1.1 -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 测试条件 VDD=3V VDD=5V VDD=5V VDD=5V VDD=5V，RL=1.5MΩ VDD=5V，RL=1.5MΩ VDD=5V RL=500KΩ接1/2VDD 参数值 最小 3 输入 接地 VRF=VDD=5V VDD=5V，IOH=0.5mA VDD=5V，IOH=0.1mA VDD=5V VDD=5V ©Titan Micro Electronics 最大 5 1 3 1 50 60 60 4.25 0.75 1.1 1.0 4.9 0.1 2.4 2.2 单位 V uA uV nA dB dB V V V V V V V V www.titanmec.com V1.1 -6- 红外传感信号处理器 TM2291 八、IC 封装示意图： 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 V1.1 -7-