JP3314568B2 - Ａｐｄ測定回路の保護装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＡＰＤ（アバランシ
ェフォトダイオード、以下「ＡＰＤ」という。）測定回
路の保護装置に関し、特に、ＡＰＤを用いた測定回路に
おいて、ＡＰＤを異常状態から保護するために使用され
るＡＰＤ測定回路の保護装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術によるＡＰＤを用いた測定回路
を図４により説明する。従来のＡＰＤ測定回路は、一端
を終端抵抗器３を介して接地したＡＰＤ１と、出力電圧
をＡＰＤ１の他端に接続した高電圧発生回路２などから
構成される。高電圧発生回路２には可変抵抗器１０、抵
抗器１１を介して回路電源が接続されており、この可変
抵抗器１０を調節することで高電圧発生回路２の出力電
圧が可変な構成となっている。高電圧発生回路２の出力
電圧はＡＰＤ１に逆バイアスされている。そして、光入
力によるＡＰＤ１からの出力電流を終端抵抗器３を介し
て測定することで、光強度などを測定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＡＰＤ
測定回路では、過大な強度の光入力があった場合、ある
いは高電圧発生回路からのＡＰＤの定格を超える逆バイ
アス電圧がかかった場合などには、ＡＰＤの出力電流が
過剰になり、このためＡＰＤが破損するという問題があ
った。

【０００４】この発明は、容易かつ自動的にＡＰＤの破
損を防ぐＡＰＤ測定回路の保護装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明は、一端が終端抵抗器を介して接地された
ＡＰＤを有し、ＡＰＤからの出力電流を終端抵抗器を介
して測定するＡＰＤ測定回路において、ＡＰＤに逆バイ
アス電圧を供給する電圧供給手段と、ＡＰＤからの出力
電流が所定の値以上になったことを検出する第１の検出
手段と、第１の検出手段の検出出力により動作して上記
の逆バイアス電圧を下げる電圧調整手段とを備える。

【０００６】電圧供給手段は、例えば、高電圧発生回路
と、高電圧発生回路からの出力電圧を可変とするための
調整電圧を供給する可変抵抗器と、可変抵抗器に第１の
基準スケール電圧を供給する第１の基準スケール電圧供
給回路とを備え、また、電圧調整手段は、例えば、第１
の検出手段の検出出力により動作するスイッチ手段と、
スイッチ手段の動作により可変抵抗器に第１の基準スケ
ール電圧より低い電圧である第２の基準スケール電圧を
供給する第２の基準スケール電圧供給回路とを備える。

【０００７】または、電圧調整手段は、第１の検出手段
の検出出力により動作するスイッチ手段と、スイッチ手
段の動作により逆バイアス電圧を下げる電圧降下回路と
を有し、さらに電圧調整手段が、前記第１の検出手段の
検出出力により動作するスイッチ手段と、前記スイッチ
手段の動作により前記逆バイアス電圧を下げる電圧降下
回路とを有し、前記電圧供給手段が、高電圧発生回路
と、前記高電圧発生回路からの出力電圧を可変とするた
めの調整電圧を供給する可変抵抗器と、前記可変抵抗器
に基準スケール電圧を供給する基準スケール電圧供給回
路とを備える構成とすることもできる。

【０００８】さらに、電圧供給手段からの逆バイアス電
圧が所定の値以下になったことを検知する第２の検出手
段をさらに有し、第２の検出手段の検出出力により電圧
調整手段が不作動となる構成としても良い。

【０００９】

【作用】この発明のＡＰＤ測定回路の保護装置では、過
大な光入力やＡＰＤそのものの異常などが原因でＡＰＤ
から定格を超える電流が出力された、つまりＡＰＤから
の出力電流が所定の値以上になった場合には、第１の検
出手段の検出出力により電圧調整手段が動作してＡＰＤ
への逆バイアス電圧を速やかにかつ自動的に安全な低い
電圧まで低下させる。このため、ＡＰＤの破損を自動的
に防止することができる。

【００１０】

【実施例】つぎに、この発明の第１の実施例について、
図１を参照して説明する。図１において、ＡＰＤ測定回
路の保護回路は、一端を終端抵抗器３を介して接地され
たＡＰＤ１と、出力電圧をＡＰＤ１の他端に接続した高
電圧発生回路２と、ＡＰＤ１の出力電圧が基準電圧４Ａ
以上になったこと（ＡＰＤ１からの異常出力）を検出す
るための比較器４と、高電圧発生回路２からの出力が基
準電圧５Ａ以下になったことを検出するための比較器５
と、比較器４の検出出力を記憶する（異常状態を記憶す
る）ためのフリップフロップ（以下、「ＦＦ」とい
う。）６と、可変抵抗器１０の一端に通常時の基準スケ
ール電圧を供給する定電圧素子７と抵抗器１１と、ＦＦ
６の出力で駆動されて後述するように基準スケール電圧
を切替えるスイッチ素子９と、スイッチ素子９により駆
動される発光ダイオード８および高電圧発生回路２から
の出力電圧を可変とする調整電圧を供給する可変抵抗器
１０などから構成される。

【００１１】ここで、ＦＦ６は、本実施例では例えば図
３に示したような構成のものが用いられる。つまり、リ
セット回路部分も含めてトランジスタ３１〜３３と抵抗
器３４〜３８によって構成される。そして、例えば、セ
ット入力Ｓに供給される電圧が電源電圧＋Ｖの１／２よ
り大きくなったときセット状態になるとともに、リセッ
ト入力Ｒに供給される電圧が電源電圧＋Ｖより約０．７
Ｖ低くなったときにリセット状態になるように設定され
る。

【００１２】また、発光ダイオード８は、ＡＰＤ１から
の出力電流が一定値以上、つまりＡＰＤ１の出力電圧が
基準電圧４Ａ以上になったこと（異常状態にあること）
を示す表示手段を兼ねており、スイッチ素子９がオンの
間は点灯する。なお、本実施例では、スイッチ素子９に
はＮＰＮトランジスタを用いた。

【００１３】この第１の実施例のＡＰＤ測定回路の保護
回路では、電源電圧＋Ｖと抵抗器１１、並びに定電圧素
子７により、通常測定時の基準スケール電圧が可変抵抗
器１０の一端へ供給される。また、可変抵抗器１０から
の調整電圧は、可変抵抗器１０により上記の基準スケー
ル電圧を適宜分圧することで変化する。そして、高電圧
発生回路２からＡＰＤ１への逆バイアス電圧は、可変抵
抗器１０から高電圧発生回路２への調整電圧を適宜変化
させることで変化する。

【００１４】ここで、本実施例においては例えば、通常
測定時の基準スケール電圧を１２Ｖ、異常時の基準スケ
ール電圧を１．２Ｖと設定されるが、これらは基準スケ
ール電圧の供給方法、あるいはＡＰＤ１の必要とする逆
バイアス電圧などから任意に変更できることは勿論であ
る。ただし、異常時の基準スケール電圧は、高電圧発生
回路２の出力を確実に下げることができるような電圧に
設定することが必要である。

【００１５】そして、ＡＰＤ１の出力電圧が基準電圧４
Ａ以上になり、比較器４によってこの異常状態が検出さ
れた場合には、比較器４からＦＦ６のセット入力Ｓに出
力がされ、この出力によってＦＦ６がセットされて、異
常が起こったことが記憶される。また、ＦＦ６がセット
されたことによるＦＦ６からのＱ出力により、スイッチ
素子９がオンし、この結果、発光ダイオード８の順方向
電圧によって上記の異常時の基準スケール電圧が供給さ
れる。この発光ダイオード８による基準スケール電圧
は、定電圧素子７によるものよりも低い電圧であり、ま
た高電圧発生回路２に供給された場合において高電圧発
生回路２がＡＰＤ１の増倍率が１に近くなるような電圧
しか出力できないような電圧に設定されている。

【００１６】以上のように、第１の実施例では、高電圧
発生回路２の出力を下げたことにより、ＡＰＤは保護さ
れる。そして、異常となった原因を取り除き、測定を再
開する場合には、ＦＦ６をリセットする必要がある。そ
のために、比較器４からの異常検出出力が無く、且つ、
高電圧発生回路２の出力を基準電圧５Ａより小さくする
ことが必要となる。また、ＦＦ６をリセットした後は、
可変抵抗器１０を動かしてＡＰＤ１に対する印加電圧を
上げていく。この過程において、印加電圧の上昇に対す
る終端抵抗器３の電圧変化を見ることで、ＡＰＤ異常発
生時におけるＡＰＤ１の特性異常の有無について知るこ
とも可能になる。

【００１７】つまり、異常発生後は、過大入力光を取り
去る等して異常の原因を取り除いた後、比較器５の基準
電圧５Ａの大きさに対応して高電圧発生回路２の入力電
圧を可変抵抗器１０により下げることで、ＡＰＤへの逆
バイアス電圧を安全な低い電圧状態まで戻し、その後に
復帰操作を行って通常の測定が可能な状態へ復帰させる
ようにしている。

【００１８】なお、本実施例においては、スイッチ素子
９のオンにより通電して発光する発光ダイオード８を設
けたことで異常を作業者等に通知することができるが、
このような通知が不要な場合には発光ダイオード８を省
略して抵抗器１１を直接スイッチ素子９に接続する構成
としても良い。また、発光ダイオード８に代えて、例え
ば、ツェナーダイオードなどの定電圧素子、あるいは、
発光ダイオード８の電圧降下に相当する抵抗値を有する
抵抗器等を用いる構成とすることもできる。

【００１９】つぎに、第１の実施例の具体的な動作を説
明する。例えば、正常時の基準スケール電圧が１２Ｖの
ときにおける高電圧発生回路２の出力電圧を２００Ｖと
し、また終端抵抗器３を１ｋΩ、基準電圧４Ａを２Ｖ、
基準電圧５Ａを２Ｖとする。そして、ＡＰＤ１に対する
印加電圧が１６０Ｖのときに何らかの原因によりＡＰＤ
１の出力電流が２ｍＡを超える事態が発生したとする。
すると、ＦＦ６は比較器４の異常検出出力を得て一瞬で
異常状態を記憶し、これによりスイッチ素子９がオンに
なって基準スケール電圧が正常時の電圧の１／１０に下
がる。この結果、ＡＰＤ１に対する印加電圧が１６Ｖに
低下し、また発光ダイオード８が点灯状態になる。

【００２０】一方、この異常状態を解除する場合には、
まず異常要因を取り除き、次に可変抵抗器１０を動かし
てＡＰＤ１に対する印加電圧を２Ｖ未満に下げる。印加
電圧が２Ｖ未満になったとき、ＦＦ６はリセットされ、
スイッチ素子９がオフして発光ダイオード８が消灯す
る。また、高電圧発生回路２への基準スケール電圧が正
常時の電圧である１２Ｖへ復帰する。なお、この状態で
は、可変抵抗器１０が上記のように移動しているため、
ＡＰＤ１への印加電圧は１６０Ｖではなく２０Ｖ未満と
なる。この印加電圧は、当然のことであるが、可変抵抗
器１０の操作により適宜増減できる。

【００２１】次に、この発明の第２の実施例を説明す
る。図２は第２の実施例のＡＰＤ１の保護回路の構成図
である。なお、図２で図１と同じ機能または性能である
構成要素は同じ番号を用いた。対応させて、図２により
説明する。

【００２２】第２の実施例は、第１の実施例において、
発光ダイオード８とスイッチ素子９とを抵抗器１１では
なくて高電圧発生回路２の出力側に接続した点が異なる
だけで、その他の点は第１の実施例と同じ構成である。

【００２３】この第２の実施例では、ＡＰＤ１の出力電
圧が基準電圧４Ａ以上になって比較器４により異常状態
が検出された場合、比較器４からのセット入力Ｓへの出
力によってＦＦ６がセットされ、異常が記憶される。そ
して、ＦＦ６からのＱ出力によるスイッチ素子９のオン
によって、発光ダイオード８の順方向電圧降下によって
高電圧発生回路２からＡＰＤ１への逆バイアス電圧を安
全な低い電圧まで下がる。

【００２４】つまり、第２の実施例では、第１の実施例
のように基準スケール電圧を変更するのではなく、高電
圧発生回路２の出力を発光ダイオード８を介して直接下
げるように構成したものである。そして、この構成によ
れば、高電圧発生回路２からの逆バイアス電圧を直接操
作することから、極めて短時間でＡＰＤ１を保護するこ
とが可能となる。また、異常発生後の復帰動作は、第１
の実施例と同様であり、異常の原因を取り除いた後に比
較器５の基準電圧５Ａの大きさに対応して高電圧発生回
路２の入力電圧を可変抵抗器１０により下げる等の操作
を行なう。

【００２５】また、第１の実施例と同様に、発光ダイオ
ード８による異常表示が必要ない場合には、発光ダイオ
ード８に代えて、定電圧素子や抵抗器等を用いる構成と
しても良い。

【００２６】

【発明の効果】この発明によれば、ＡＰＤからの異常出
力を検出した場合にＡＰＤへの逆バイアス電圧を自動的
に安全な値まで低下させることができ、容易かつ自動的
にＡＰＤの破損を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例によるＡＰＤ測定回路
の保護装置の構成を示す回路図である。

【図２】この発明の第２の実施例によるＡＰＤ測定回路
の保護装置の構成を示す回路図である。

【図３】この発明の実施例で用いるＦＦの構成を示す回
路図である。

【図４】従来技術によるＡＰＤ測定回路の構成を示す回
路図である。

【符号の説明】

１ ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード） ２ 高電圧発生回路 ３ 終端抵抗器 ４ 比較器 ５ 比較器 ６ ＦＦ（フリップフロップ） ７ 定電圧素子 ８ 発光ダイオード ９ スイッチ素子 １０ 可変抵抗器 １１ 抵抗器 ３１〜３３ トランジスタ ３４〜３８ 抵抗器

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が終端抵抗器(3)を介して接地され
   たアバランシェフォトダイオード(1)を有し、前記アバ
   ランシェフォトダイオード(1)からの出力電流を前記終
   端抵抗器(3)を介して測定するＡＰＤ測定回路におい
   て、 前記アバランシェフォトダイオード(1)に逆バイアス電
   圧を供給する電圧供給手段（2,7,10,11)と、 前記アバランシェフォトダイオード(1)からの出力電流
   が所定の値以上になったことを検出する第１の検出手段
   (4)と、 前記第１の検出手段(4)の検出出力により動作して前記
   逆バイアスを下げる電圧調整手段(6,8,9)とを有し、 前記電圧供給手段(2,7,10,11)が、高電圧発生回路(2)
   と、前記高電圧発生回路(2)からの出力電圧を可変とす
   るための調整電圧を供給する可変抵抗器(10)と、前記可
   変抵抗器(10)に第１の基準スケール電圧を供給する第１
   の基準スケール電圧供給回路（7,11）とを有し、また、
   前記電圧調整手段(6,8,9)が、前記第１の検出手段(4)の
   検出出力により動作するスイッチ手段(6 ,9)と、前記ス
   イッチ手段(6,9)の動作により前記可変抵抗器(10)に前
   記第１の基準スケール電圧より低い電圧である第２の基
   準スケール電圧を供給する第２の基準スケール電圧供給
   回路（8)とを有してなることを特徴とするＡＰＤ測定回
   路の保護装置。
2. 【請求項２】 一端が終端抵抗器(3)を介して接地され
   たアバランシェフォトダイオード(1)を有し、前記アバ
   ランシェフォトダイオード(1)からの出力電流を前記終
   端抵抗器(3)を介して測定するＡＰＤ測定回路におい
   て、 前記アバランシェフォトダイオード(1)に逆バイアス電
   圧を供給する電圧供給手段（2,7,10,11)と、 前記アバランシェフォトダイオード(1)からの出力電流
   が所定の値以上になったことを検出する第１の検出手段
   (4)と、 前記第１の検出手段(4)の検出出力により動作して前記
   逆バイアス電圧を下げる電圧調整手段(6,8,9)とを有
   し、 前記電圧調整手段(6,8,9)が、前記第１の検出手段(4)の
   検出出力により動作するスイッチ手段(6,9)と、前記ス
   イッチ手段(6,9)の動作により前記逆バイアス電 圧を下
   げる電圧降下回路とを有し、 前記電圧供給手段(2,7,10,11)が、高電圧発生回路(2)
   と、前記高電圧発生回路(2)からの出力電圧を可変とす
   るための調整電圧を供給する可変抵抗器(10)と、前記可
   変抵抗器(10)に基準スケール電圧を供給する基準スケー
   ル電圧供給回路（7,11）とを有してなることを特徴とす
   るＡＰＤ測定回路の保護装置。
3. 【請求項３】 前記電圧供給手段(2,7,10,11)からの前
   記逆バイアス電圧が所定の値以下になったことを検知す
   る第２の検出手段(5)を更に有し、前記第２の検出手段
   (5)の検出出力により前記電圧調整手段(6,8,9)が不作動
   となることを特徴とする請求項１または２記載のＡＰＤ
   測定回路の保護装置。