JPS5941556Y2 - 受光回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、高い変調周波数の投光器を使用する光電スイ
ッチの受光器に最適な受光回路に関する高感度を要求さ
れ、しかも外乱光や電気ノイズなどの影響を極端に受け
るおそれのある光電スイッチたとえば長距離用の赤外線
防犯警報装置にお・いでは、投光器の変調周波数を従来
より１桁以上高くして要求を満足させようとする場合が
ある。

即ちこの種光源スイッチにおいて、従来変調周波数は数
ＫＨｚであったがこれを数１０ＫＨｚで変調したり、あ
るいは数１０ＫＨｚの変調周波数を更に数１００ Ｈ
ｚの低い周波数で２重変調する方式が実用化されつつあ
る。

その場合投光器に使用する発光素子は、発光ダイオード
やレーザーなど応答性の良いものがあって十分に高い変
調周波数に追従して行くが、受光器の受光素子について
は追従できず性能を十分に発揮できない場合が多い。

即ち現在受光素子として汎用されているホトトランジス
タ、ホトダイオード、シリコン太陽電池などは、数ＫＨ
ｚ程度までの変調光に対しては第１図Ａに示すように応
答できるが、数１０ＫＨｚの変調光になれば応答性が悪
く、第１図Ｂに示すように、変調度１００％即ち断続光
が与えられても光電変換されたあとの電気信号は受光素
子の立上り遅れ立下り遅れのため、目的とする交流成分
Ｃが減少し感度がかなり低下する。

その上低い変調周波数に対しては感度が高いため、低い
周波数の外乱光や電気ノイズの影響を余計受けることに
なり、所期の目的を達成するに至っていなかった。

本考案は、上述の点に鑑み、通常の受光素子を使用して
、応答周波数が高く外乱光や電気ノイズの影響を受けに
くい受光回路を提供することを目的としている。

以下図面により説明する。

第２図にお・いて、１はホトトランジスタ、２は増幅器
、３は負帰還回路であって、ホトトランジスタ１のエミ
ッタと増幅器２の入力端とが接続されホトトランジスタ
１により光電変換された電気信号は増幅器２で増幅され
、増幅器２の出力端とホトトランジスタ１のベースとの
間に負帰還回路３を介在させることにより増幅器の出力
の１部を負帰還回路３を経てホトトランジスタ１のベー
スに負帰還するよう構成されでいる。

この横取における周波数特性は、ホトトランジスタ１へ
の人力光の強度と増幅器２の出力電圧との比を利得とし
て縦軸に、人力光の変調周波数を横軸にとった場合、第
３図のようになる。

この第３図においで２曲線は負帰還回路３がない場合の
特性であって、変調周波数がＯからｆｌまではほぼ一定
で、それ以上の範囲では変調周波数の」１昇にともなっ
て利得が直線的に低下する。

０曲線は負帰還回路３に周波数選択性のないものを使用
した場合の特性であって、最大利得は２曲線のそれより
低下するが、利得が低下しはじめる周波数ｆ３は２曲線
におけるそれ（ｆｌ）より高くなりＯからその周波数ｆ
３までの間の利得がほぼ一定となる。

Ｒ曲線は負帰還回路３にローパスフィルタの働きをもつ
ものを使用した場合の特性であって、利得はある変調周
波数で最大となる。

全投光器の変調周波数をｆｌとｆ３の間のｆ２に設定し
た場合、負帰還回路のない２曲線においては利得がＨｌ
からＨ２に低下し感度が低下するとともにｆ２以下の変
調周波数については相変らず利得が高いため、この範囲
の変調周波数の外乱光や電気ノイズが混入すると目的と
する周波数ｆ２よりこれらノイズに対する感度が高くそ
の影響を強く受けることになる。

負帰還回路３に周波数選択性のない０曲線においては、
全体の利得は低下するが使用周波数ｆ２に対する利得と
、これより低い変調周波数に対する利得とが同程度にな
り、外乱光や電気ノイズの影響を受けることが少なくな
る。

更に負帰還回路３にローパスフィルタの働きをもつもの
を用いたＲ曲線においては、使用周波数ｆ２付近で利得
が最大でこれからずれる周波数範囲のノイズに対しては
利得が低くなり、ノイズ等の影響を非常に受けにくくな
る。

つまり、負帰還回路３にローパスフィルタの働きをもつ
ものを使用するということは、言いかえればｆ２以下の
変調周波数において、負帰還量が増大するような回路を
使用するということである。

このような負帰還回路を使用することによりｆ２より低
い変調周波数については、低い周波数領域はど負帰還量
が増加すなわち利得が低下し、この帯域のノイズ等の影
響が少なくなるのである。

尚、第３図においてＱ及びＲ曲線の周波数の高い方が２
曲線より高い方に平行移動しているのは、ホトトランジ
スタ が、負帰還回路がない場合よりある場合の方が低くなる
ためである。

これは第５図に示ずホトトランジスタの等価回路に示す
ように、帰還回路を通じて流れる電流１１すなわち第２
図のホトトランジスタ１のベースを通じて負帰還回路に
流れる電流と等価回路中のトランジスタ１に流れる電流
とが存在することによって、生じる現象である。

ホトトランジスタの応答特性はその負荷によって変化し
、負荷が小さい程高周−波領域の特性が良くなるという
性質を有する。

このため、本考案によればホトトランジスタからみたイ
ンピーダンスが小さくなる分だけ、高域の特性が改善さ
れ、第３図に示すような特性となるのである。

これは、本考案の目的に照らせば更に優利な作用効果で
ある。

上側ではホトトランジスタの出力はエミッタから取り出
しているが、これはコレクタから取り出しても位相が変
化する点を注意すれば本考案を適用できることは明らか
である二また−１−述の実施例では、受光素子としてホ
トトランジスタ１を使用したものについて説明したが、
これを他の受光素子に代えても本考案を実施できる。

即ち第４図はシリコン太陽電池５とトランジスタ６とを
組合せた受光素子７を使用した実施例であって、負帰還
回路３から負帰還をシリコン太陽電池５とトランジスタ
６との接続点に掛けたものである。

この場合の動作も上側と全く同様となることは言うまで
もない。

以」−説明したように本考案によれば、増幅器２の出力
の一部を負帰還回路３を介して受光素子に負帰還するこ
とにより、高い変調周波数まで使用でき、外乱光や電気
ノイズの影響を受は難い受光回路が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は受光素子の応答性の説明図、第２図は本考案に
よる受光回路の一例、第３図は第２図に示す受光回路の
変調周波数−利得特性図、第４図は本考案の他の実施例
である。 第５図はホトトランジスタ１の等価回路である。 １・・・・・・ホトＩ・ランジスタ、２・・・・・・増
幅器、３・・・・・・負帰還回路、４・・・・・・ホト
トランジスタ１の負荷抵抗、５・・・・・・シリコン太
陽電池。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 高周波の変調光を出力とする投光器と相対して使用され
   る受光器において、増幅器２の出力端とホトトランジス
   タ って帰還係数が変化する負帰還回路３を接続したことを
   特徴とする受光回路。