JP3043247B2 - 光検出器 - Google Patents

光検出器

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JP3043247B2
JP3043247B2 JP29344294A JP29344294A JP3043247B2 JP 3043247 B2 JP3043247 B2 JP 3043247B2 JP 29344294 A JP29344294 A JP 29344294A JP 29344294 A JP29344294 A JP 29344294A JP 3043247 B2 JP3043247 B2 JP 3043247B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、温度特性を補償するの
に好適な光検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的な光検出器について図1を用いて
説明する。図1において、(1)は発光ダイオード(発
光素子)であり、アノードはスイッチングトランジスタ
(駆動トランジスタ)(2)のコレクタエミッタ路を介
して電源VCC1(例えば12ボルト)と接続され、カ
ソードは電流調整用抵抗(18)を介して接地されてい
る。(3)はレギュレータであり、電源電圧VCC1を
基に温度の影響を受けない定電圧VCC2(例えば5ボ
ルト)を生成して出力するものである。(4)は平滑コ
ンデンサであり、定電圧VCC2に重畳するリップルを
除去するものである。(5)は駆動回路であり、発光ダ
イオード(1)を点灯又は消灯させる為の駆動パルスを
発生するものである。該駆動回路(5)は、発振クロッ
クOSCを基に、120μsec中で5μsecだけハ
イレベルとなる駆動パルスを周期的に発生する。即ち、
駆動パルスがハイレベルになった時、スイッチングトラ
ンジスタ(2)がオンし、発光ダイオード(1)が点灯
して光信号が照射される。(6)は受光ダイオード(受
光素子)であり、カソードは後段の構成の電源として使
用される定電圧VCC2と接続され、アノードは抵抗
(7)を介して接地されている。(8)はコンデンサで
あり、抵抗(7)の非接地側と接続され、受光ダイオー
ド(6)を流れる電流の直流成分を除去するものであ
る。(9)は増幅器であり、コンデンサ(8)を通過し
た交流成分即ち信号成分を増幅するものである。(1
0)は可変抵抗であり、後述する最終段の負荷を確実に
駆動する為に、増幅器(9)の増幅率を調整するもので
ある。(11)はコンデンサであり、可変抵抗(10)
の間の特定点と接続され、該特定点に生じる直流成分を
除去するものである。(12)は増幅器であり、コンデ
ンサ(11)を通過した交流成分を増幅するものであ
る。ここで、増幅器(9)(12)を図1の如く2段構
成とすることにより、十分な信号増幅率を得ることがで
きる。(13)はコンパレータであり、−(反転入力)
端子は基準電源Vref(例えば2.5ボルト)と接続
され、+(非反転入力)端子は増幅器(12)の出力と
接続されている。つまり、コンパレータ(13)は、後
述するロジック回路が動作できる様に、増幅器(12)
から出力される信号の大きさを基準電圧Vrefと比較
してハイレベル(例えば5ボルト)又はローレベル(0
ボルト)を出力するものである。即ち、コンパレータ
(13)はAD変換機能を有することになる。(14)
はリレー等の負荷であり、一端は電源電圧VCC1と接
続されている。(15)は負荷(14)への電流供給を
制御する制御トランジスタであり、コレクタは負荷(1
4)の他端と接続され、エミッタは抵抗(16)を介し
て接地されている。(17)は前述したロジック回路で
あり、コンパレータ(13)のハイ又はローレベルの出
力に基づいて、負荷(14)に駆動電流を流す為の制御
信号を制御トランジスタ(15)のベースに供給するも
のである。具体的には、コンパレータ(13)のハイレ
ベル出力は数μsecと短く、制御トランジスタ(1
5)を直接オンして負荷(14)に駆動電流を流すこと
が困難な為、ロジック回路(17)内部でコンパレータ
(13)のハイレベル出力を伸長して制御信号として出
力する様にしている。これより、負荷(14)が駆動さ
れることになる。
【0003】尚、図1において、少なくとも、発光ダイ
オード(1)、コンデンサ(4)、受光ダイオード
(6)、電流調整用抵抗(18)、可変抵抗(10)、
基準電圧Vref,及び負荷(14)を除く構成は、集
積化されているものとする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ここで、発光ダイオー
ド(1)から受光ダイオード(6)に向けて照射される
光信号の到達距離に応じて(到達距離が長いほど受光ダ
イオード(6)に到達する光信号は弱くなる)外部接続
される可変抵抗(10)の値を調整し、コンパレータ
(13)の+端子に印加される入力が、光信号が受光ダ
イオード(6)にて受光された時に基準電圧Vrefよ
り大きくなる様にし、ロジック回路(17)が正常動作
する構成としている。
【0005】ところが、増幅器(12)の前段までの構
成を集積化した結果、この構成が正の温度特性即ち温度
が上昇するほど増幅器(12)の出力を大きくする特性
を有してしまった場合、この構成の中で増幅器(9)
(12)の温度特性が後段の構成に与える影響が一番大
きくなる。例えば、理想的な状態では、外来ノイズによ
りパルスが発生しても該パルスのレベルは基準電圧Vr
efを越えることはなかったが、温度上昇に伴い該パル
スレベルが基準電圧Vrefを越えてしまいロジック回
路(17)が誤動作する恐れがある。そこで、可変抵抗
(10)の調整を温度変化に追随させて行うことは実質
不可能であるので、増幅器(12)の入力と接地との間
にサーミスタ即ち負の温度特性を有する素子を外部接続
し(図示せず)、正の温度特性を有する増幅器(12)
の出力が温度の影響を受けない様に補償を行っていた。
具体的には、温度が上昇すると、サーミスタの抵抗値が
低下する為、増幅器(12)入力は減衰し、結果的に増
幅器(12)の出力が正の温度特性を有することを軽減
できることになる。
【0006】しかしながら、集積回路とサーミスタとで
は基礎となる材質が異なる為、サーミスタの有する温度
特性を、より細かく集積回路内部の正の温度特性補償に
合わせる為には、外部でサーミスタ及び抵抗を色々組み
合わせなければならず、調整が面倒であった。また、サ
ーミスタを集積回路に外付することから、集積回路をモ
ジュール化する際、該集積回路を配置する基板の大型化
を招く問題があった。
【0007】そこで、本発明は、集積回路の外付部品を
必要とすることなく正の温度特性を補償できる光検出器
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決する為に成されたものであり、その特徴とするとこ
ろは、発光素子と直列接続された駆動トランジスタと、
前記駆動トランジスタに駆動信号を供給して前記発光素
子を周期的に導通させる駆動回路と、前記発光素子が導
通することにより照射された光信号を受光素子が受光し
た時に前記光信号の大きさに応じて発生する電気信号を
増幅する増幅器と、を有する光検出器において、少なく
とも前記増幅器は正の温度特性を有し、前記駆動回路
は、レギュレータの出力電圧を入力電圧として印加され
る演算増幅器と、該演算増幅器の出力電圧が電源電圧と
して印加され、その入力に前記光信号を発生させる為の
パルス信号が印加されると共にその出力から前記駆動ト
ランジスタに印加すべき駆動信号を発生するインバータ
回路と、負の温度特性を有し前記演算増幅器の出力電圧
を立ち上がり電圧だけ上昇させるダイオード回路と、を
備える点である。
【0009】
【作用】本発明によれば、光検出器の増幅器の前段まで
の構成が正の温度特性を有する場合、駆動回路内部に負
の温度特性を有するダイオード回路を内蔵する。これに
より、温度が上昇した時、駆動トランジスタに印加され
る駆動信号のレベルを小さくでき、即ち、増幅器入力を
小さくできる為に、結果として増幅器出力が正の温度特
性を持たない様に補償を行うことができる。
【0010】
【実施例】本発明の詳細を図面に従って具体的に説明す
る。尚、図2において、図1と同一素子には同一番号を
記し、その説明を省略するものとする。図2は、図1に
示す駆動回路(5)の一部内部回路を示す図である。図
2において、(19)(20)は電流ミラー接続された
トランジスタであり、エミッタは電源電圧VCC1と接
続されている。(21)はレギュレータ(3)から出力
される温度変化の影響を受けない定電圧VCC2(例え
ば5ボルト)がベースに印加されるトランジスタであ
り、コレクタはトランジスタ(19)のコレクタ及びベ
ースと接続されている。(22)はトランジスタ(2
1)と差動関係にあるトランジスタ、(23)はコレク
タが電源電圧VCC1と接続されたトランジスタであ
り、トランジスタ(22)のベースはトランジスタ(2
3)のエミッタと接続され、トランジスタ(22)のコ
レクタはトランジスタ(20)のコレクタ及びトランジ
スタ(23)のベースと接続されている。また、(2
4)はダイオード接続されたトランジスタ(ダイオード
回路)であり、ベース及びコレクタはトランジスタ(2
2)のエミッタと接続されている。また、トランジスタ
(21)(24)のエミッタは抵抗(25)を介して接
地されている。
【0011】ここで、トランジスタ(24)を除く前記
構成は利得が1の演算増幅器を構成しており、トランジ
スタ(24)がない状態ではトランジスタ(23)のエ
ミッタから電圧VCC2が出力される様になっている。
この演算増幅器にトランジスタ(24)をつけ加えた
為、トランジスタ(23)のエミッタ電位はトランジス
タ(24)のベースエミッタ間電圧0.7ボルトだけ上
昇した電圧5.7ボルトとなっている。(26)はイン
バータ回路であり、トランジスタ(23)のエミッタ電
圧を電源電圧として動作するものであり、発振クロック
OSCを基に作成された120μsec中で5μsec
だけ周期的にハイレベルとなる駆動パルスを発生するも
のである。ここで、従来に比べてインバータ回路(2
6)の電源電圧が上昇する為、受光ダイオード(6)以
下の後段の構成を適切に動作させるには、駆動パルスの
大きさに応じて変化する光信号の強さに応じて、発光ダ
イオード(1)及び受光ダイオード(6)の間の距離を
調整すればよい。
【0012】以下、図2の動作を説明すると、温度が上
昇すると、トランジスタ(24)のベースエミッタ間電
圧がその負の温度特性により小さくなり、この結果、ト
ランジスタ(23)のエミッタ電圧はトランジスタ(2
4)の電圧低下分だけ低下する。従って、インバータ回
路(26)の電源電圧が低下することになり、インバー
タ回路(26)から出力される駆動パルスのレベルは低
下する。これより、スイッチングトランジスタ(2)の
ベース入力電圧が小さくなる為、光信号も温度上昇以前
に比べて弱くなり、増幅器(12)の出力が温度の上昇
に伴って必要以上に増幅されるのが防止される。つま
り、駆動回路の信号経路に外来ノイズが重畳しても、コ
ンパレータ(13)の+端子入力は基準電圧Vrefを
越えることはなくなり、ロジック回路(17)の誤動作
を防止できる。
【0013】また、駆動回路(5)は集積回路上に集積
化される為、ダイオード接続されたトランジスタ(2
4)を、集積回路上に事前にn個設けておくことも可能
である。つまり、図3に示す様に、n個のダイオード接
続されたトランジスタ(24a)(24b)、・・・
(24n)を、トランジスタ(22)のエミッタ及び抵
抗(25)の非接地側の間に直列接続すると共に、最初
は各トランジスタ(24a)(24b)、・・・(24
n)のコレクタエミッタ路をメタル配線等で予め短絡し
ておき、増幅器(12)等の正の温度特性の傾き(温度
対利得)に応じて、何れかのトランジスタ(24a)
(24b)、・・・(24n)のコレクタエミッタ間の
配線を遮断すればよい。
【0014】以上より、光検出器を集積化する場合、集
積回路内部で該光検出器の有する正の温度特性を補償で
きることになる。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、光検出器の増幅器の前
段までの構成が温度特性特に正の温度特性を有する場
合、駆動回路内部に負の温度特性を有するダイオード回
路を内蔵する。これにより、温度が上昇した時、駆動ト
ランジスタに印加される駆動信号のレベルを小さくで
き、即ち、増幅器入力を小さくできる為に、結果として
増幅器出力が正の温度特性を持たない様に補償を行うこ
とが可能となる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的な光検出器を示す図である。
【図2】図1の駆動回路に本発明を適用した場合の具体
回路を示す図である。
【図3】図1の駆動回路に本発明を適用した場合の他の
具体回路を示す図である。
【符号の説明】
(1) 発光ダイオード (5) 駆動回路 (6) 受光ダイオード (12) 増幅器 (13) コンパレータ (14) 負荷 (15) 制御トランジスタ (17) ロジック回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光素子と直列接続された駆動トランジ
    スタと、前記駆動トランジスタに駆動信号を供給して前
    記発光素子を周期的に導通させる駆動回路と、前記発光
    素子が導通することにより照射された光信号を受光素子
    が受光した時に前記光信号の大きさに応じて発生する電
    気信号を増幅する増幅器と、を有する光検出器におい
    て、 少なくとも前記増幅器は正の温度特性を有し、前記駆動
    回路は、レギュレータの出力電圧を入力電圧として印加
    される演算増幅器と、該演算増幅器の出力電圧が電源電
    圧として印加され、その入力に前記光信号を発生させる
    為のパルス信号が印加されると共にその出力から前記駆
    動トランジスタに印加すべき駆動信号を発生するインバ
    ータ回路と、負の温度特性を有し前記演算増幅器の出力
    電圧を立ち上がり電圧だけ上昇させるダイオード回路
    と、を備えることを特徴とする光検出回路。
  2. 【請求項2】 発光素子と直列接続された駆動トランジ
    スタと、前記駆動トランジスタに駆動信号を供給して前
    記発光素子を周期的に導通させる駆動回路と、前記発光
    素子が導通することにより照射された光信号を受光素子
    が受光した時に前記光信号の大きさに応じて発生する電
    気信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力を基準電
    圧と比較してハイまたはローレベルを出力するコンパレ
    ータと、前記コンパレータの出力を基に負荷を駆動でき
    る状態となる様信号処理を施すロジック回路と、前記ロ
    ジック回路の出力に応じてスイッチングし、前記負荷へ
    の電流供給を制御する制御トランジスタと、を有する光
    検出器において、 少なくとも前記増幅器は正の温度特性を有し、前記駆動
    回路は、レギュレータの出力電圧を入力電圧として印加
    される演算増幅器と、該演算増幅器の出力電圧が電源電
    圧として印加され、その入力に前記光信号を発生させる
    為のパルス信号が印加されると共にその出力から前記駆
    動トランジスタに印加すべき駆動信号を発生するインバ
    ータ回路と、負の温度特性を有し前記演算増幅器の出力
    電圧を立ち上がり電圧だけ上昇させるダイオード回路
    と、を備えることを特徴とする光検 出回路。
  3. 【請求項3】 前記光検出器集積化され、前記インバー
    タ回路は複数個直列接続されており、少なくとも前記増
    幅器が有する正の温度特性の大きさに応じて、前記イン
    バータ回路の何れかを短絡又は非短絡状態とすることを
    特徴とする請求項1または請求項2記載の光検出器。
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