CN1123975A - 受光装置 - Google Patents
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Abstract
一种高灵敏度地接受光信号的受光装置。在电路基片的表面上装载着形成片状的4个PIN型光电二极管的背面并用银引线进行电连接的同时进行固定。将PIN型光电二极管的表面与靠近其配设的其它配线图形用引线接合法连接。使其它配线图形通过电容器以较短距离与接近地设置的场效应晶体管的栅极连接。设置包围PIN型光电二极管的框体，在该框体内充填凝固红外线透过性良好的树脂。
Description
本发明涉及能以高灵敏度接收光信号的受光装置。
业务上用的卡拉OK装置各自都装备在卡拉OK包厢，往往多数装置配设得较邻近。因此，为了防止干扰，从话筒放射红外线信号，用接收侧的音响装置接受该信号的方法是很普及的。
用于接受该卡拉OK装置等的红外线信号的已有受光装置，将小型片状光电变换元件收纳在其外壳内，并用从该外壳引出外部引线的PIN型光电二极管。为了得到预定的灵敏度，配设多个上述PIN型光电二极管并使它们并联连接，而且在PIN型光电二极管的前方配设聚光镜。
然而，使上述多个PIN型光电二极管并联连接的情况下与PIN型光电二极管的个数比较，不能使灵敏度提高，并且使用聚光镜也使其构造复杂。
专利申请人进行了构造简单且受光灵敏度高的研究和反复实验，其结果是得到对用于PIN型光电二极管电路连接的外部引线和电路构造及受光装置来说能阻止外来噪声电信号的灵敏度提高的装置。
本发明的目的是鉴于上述事情，提供一种使片状受光元件和电路基片直接结合并使灵敏度提高的受光装置。
为了达到该目的，本发明的受光装置是使在电路基片上所设置的配线图形与形成片状的受光元件直接结合而构成的。
也可以将多个上述受光元件并列配置，设置包围这些受光元件的框体，在该框体充填凝固透光性树脂而构成。
而且，也能在上述电路基片上接近上述受光元件地设置将上述受光元件的输出信号变换成高阻抗的场效应晶体管，使高阻抗变换的输出信号用设置在上述电路基片上的放大器放大而构成。
也能在上述电路基片上设置掩盖上述受光元件、场效应晶体管和放大器的网状屏蔽罩而构成。
由于使片状受光装置和电路基片上的配线图形直接结合，所以不要象以前那样的外部引线，能阻止外部引线而引起的信号衰减及外来噪声电信号与信号的叠加。
设置包围多个受光元件的框体并在其内充填凝固透光性树脂，使受光元件变成用树脂形成的模型状态，受光元件本身就不会附着灰尘等容易抹擦凝固后的树脂表面，因而能改善灰尘等引起的受光量减少。并且，能增强抗振动等的能力，也不会象以前那样因PIN型光电二极管的安装姿势变化等而引起受光量减少。
而且，用场效应晶体管将受光元件的输出信号变换成阻抗信号提供给放大器，将随着光信号变化的受光元件的阻抗变化作为电信号的变化而不衰减且高效率地输入给放大器。
设置包围受光元件、场效应晶体管和放大器等的网状屏蔽罩，能使外部的光透过网的目输入给受光元件，但外来噪声电信号由屏蔽罩屏蔽，能抑制装置输出信号中所含的杂音电平。
图1(a)是设置本发明受光装置实施例的PIN型光电二极管的电路基片的平面图，图1(b)是(a)的A—A向剖视放大图。
图2是图1(a)所示的电路基片的电路图。
图3(a)是比较本发明受光装置和已有装置的灵敏度的曲线图，图3(b)是表示(a)内曲线的已有装置的电路图。
图4是电路基片和屏蔽罩的分解斜视图。
下面，参照图1至图4说明本发明的实施例。图1(a)是设置本发明受光装置一实施例的PIN型光电二极管的电路基片的平面图，图1(b)是图1(a)的A—A向剖视放大图。图2是图1(a)所示的电路基片的电路图。图3(a)是比较本发明受光装置和已有装置的灵敏度的曲线图，图3(b)是表示(a)内曲线的已有装置的电路图。图4是电路基片和屏蔽罩的分解斜视图。
首先，参照图2，说明本发明受光装置实施例的电路。作为受光装置的电源，例如+28的直流电压从接受信号侧的音响装置通过同轴电缆(未图示)输送给输出端子10的中心导体。该直流电压通过阻止交流用的电感线圈L1被送至发光二极管LD的一端的同时还送至限制电流用的阻抗R1的一端。发光二极管LD的另一端连接电压调整器12，同时通过平滑用的电容器C1接地。由电压调整器12调整成适宜电压的直流电压作为电源提供给IC组成的放大器，同时分别通过阻抗R2、R3给与第1和第2场效应晶体管FET1、FET2的漏极。并且，电压调整器12的输出电压通过电容器C2接地。
阻抗R1的两端分别通过交流衰减用的电容器C3、C4接地。该阻抗R1的另一端分别连接4个受光元件PIN型光电二极管PD1—4的一端。这些4个PIN型光电二极管PD1—4每二个并联连接，第1和第2个PIN型光电二极管PD1、PD2的并联连接体的另一端通过电感线圈L2接地，同时通过电容器C5和第1场效应晶体管FET1的栅极连接。该第1场效应晶体管FET1，其栅极通过阻抗4接地，其源极通过阻抗R5接地，同时通过电容器C6与放大器14的输入端子连接。第3和第4个PIN型光电二极管PD3、PD4的并联连接体的另一端通过电感线圈L3接地，同时通过电容器C7与第2场效应晶体管FET2的栅极连接。该第2场效应晶体管FET2，其栅极通过阻抗R6接地，其源极通过阻抗R7接地，同时通过电容器C8与放大器14的输入端子连接。放大器14的输出端子通过C9与输出端子10的中心导体连接。
在该电路中，PIN型光电二极管PD1—4的阻抗随受光的光量变化而变化，并作为电信号的电压变化供给第1和第2场效应晶体管FET1和FET2的栅极。这样一来，该电信号由第1和第2场效应晶体管FET1、FET2变换成高阻抗信号，将该阻抗变换信号合成后供给放大器14。并且，放大的电信号通过与输入端子10连接的同轴电缆等输送到接受信号侧的音响装置等。这里，电容器C5和电感L2及电容器C7和电感L3分别形成共振电路，流过共振信号最大的电流，选择预定载波频率的光信号。
下面，参照图1，说明电路的结构。电路被装载构成在电路基片20上，在基片20的表面设置适宜的配线图形16，在其背面设置接地图形18。第1—第4个PIN型光电二极管，作为一例是以一边为4.5mm的正方形构成比较大的片状。并且，4个PIN型光电二极管PD1—4被并联地配置，将其全部背面都装载在所定的配线图形16上并用银引线22进行电连接的同时还牢固地进行直接结合，该PIN型光电二极管PD1—4的表面用引线接合法与靠近其设置的其它配线图形16连接。全体地包围着4个PIN型光电二极管PD1—4的侧面、表面大开口的框体22用粘接等固定在电路基片20上，在该框体24内填充地凝固着红外线透过率良好的树脂26。第1和第2个场效应晶体管FET1、FET2比较接近PIN型光电二极管PD1—4并适宜地配置在电路基片20上。用引线接合法与PIN型光电二极管PD1—4的表面连接的配线图形16通过电容器C5、C7分别与第1和第2场效应晶体管FET1、FET2的栅极连接，但该连接用的配线图形16应构成尽可能短的距离。其它电路元件也被适宜地配设在电路基片20上。发光二极管LD，使背面的接地图形18一部分缺口地设置着配线图形。
本发明的受光装置在电路基片20的表面设置着网状屏蔽罩28，以便覆盖PIN型光电二极管PD1—4、第1和第2场效应晶体管FET1和FET2、放大器14和其它电路元件。该屏蔽罩通过网目能使光信号到达PIN型光电二极管PD1—4，对外来噪声电信号有屏蔽作用。网目的大小可以在有上述作用的范围内适宜地设定。网目的形状不限于图4所示的格子状。
图3表示将上述结构组成的本发明受光装置的性能与已有装置比较后的实测值。测定是在以下条件下进行的。首先，放射红外线信号的红外线无线电话筒将400Hz的信号作为声音信号，用FM5KHz调制成2.3MHz的载波频率信号，用该调制的载波频率信号驱动红外线发光LED。仅离开红外线无线电话筒60cm一定距离的受光装置向着红外线无线电话筒装置，用频谱分析器记录受光装置的输出信号。本发明的受光装置有上述那样的电路和构造，已有的装置如图3(b)所示，使具有已有的外部引线的4个PIN型光电二极管并联连接，其它的电路常数和放大器14用相同的器件。而且，放射红外线信号的红外线无线话筒也是相同的。
如图3(a)所示，本发明的受光装置，其信号电平是—22.4dBm、而噪声电平是—82.0dBm，已有的装置，其信号电平是—45.4dBm、而噪声电平是—96.0dBm。因此，本发明的受光装置与已有装置相比，信号电平上升23dB，而噪声电平只上升14dB。从而，C/N比为9dB，即几乎改善约2.8倍，能达到提高S/N比的目的。
上述实施例中用4个PIN型光电二极管PD1—4组成电路结构，但其个数多少个都可以。并且，将光信号变换成电信号的受光元件不限于PIN型光电二极管，也可以是其它的雪崩光电二极管，也可以是光电晶体管等。上述实施例中用红外线作为光信号，但不限于这一点，当然用可视光线也能得到同样的效果。
本发明的受光装置由于是如以上说明那样地构成，所以有以下特别的效果。
在权利要求1所述的受光装置中，由于片状受光元件和配线图形直接结合，所以不需要已有装置那样的外部引线，所以能使信号的衰减变少，同时外来噪声电信号也不叠加，使灵敏度提高。
在权利要求2所述的受光装置中，由于多个片状受光元件用树脂造型，所以能增强抗振动等的能力，也不会因安装姿势变化而引起灵敏度降低。而且，抹擦灰尘等也容易。
在权利要求3所述的受光装置中，受光元件的输出信号由接近地配置的场效应晶体管进行阻抗变换后输入给放大器，使输出信号不衰减，提高灵敏度。
在权利要求4所述的受光装置中，由于设置网状屏蔽罩，所以能抑制外来噪声电信号对电路的影响，而且受光元件能接受通过网目的光信号，能改善作为装置全体的S/N比。
Claims (4)
1.一种受光装置，其特征是，该装置是将形成片状的受光元件与在电路基片上设置的配线图形直接结合而构成的。
2.如权利要求1所述的受光装置，其特征是，该装置是使多个上述受光元件并联地配置，设置包围这些受光元件的框体，在该框体内充填凝固透光性树脂而构成的。
3.如权利要求1所述的受光装置，其特征是，该装置是将上述受光元件的输出信号变换成高阻抗的场效应晶体管接近上述受光元件地设置在上述电路基片上，使阻抗变换的输出信号由设置在上述电路基片上的放大器放大而构成的。
4.如权利要求3所述的受光装置，其特征是，在上述电路基片上设置着网状屏蔽罩，以便掩盖上述受光元件，场效应晶体管和放大器。
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