CN207610707U - 光接收电路和光电传感器 - Google Patents

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Abstract

使光接收元件生成的信号稳定化。光接收电路(15)包括：信号生成电路(21)，其生成与光接收元件(12)所连接到的输入节点(N1)处出现的信号反相的输出信号(SR)；以及反馈电路(23)，其将输出信号(SR)反馈到输入节点(N1)。

Description

光接收电路和光电传感器
技术领域
本实用新型涉及一种光接收电路和一种光电传感器。
背景技术
光电传感器基于光接收元件检测的光来检测目标物。光电传感器包括：光接收电路，其用于生成与光接收元件的光接收量相对应的光接收信号；放大电路，其用于放大光接收信号；以及控制电路，其用于基于放大电路的输出信号生成检测信号(例如，参见专利文献1和2)。例如，控制电路包括CPU(中央处理单元)等。例如，控制电路对光接收信号进行模拟-数字转换，并且使用得到的数字值判断目标物的存在/不存在。控制电路的另一实例使用比较器基于保留为模拟形式的光接收信号判断目标物的存在/不存在。
专利文献1：JP-A-H10-019673
专利文献2：JP-A-H11-132846
实用新型内容
顺便提及，光总是入射在光接收元件上。这样的入射光可能使得由光接收元件生成的信号变得不稳定，即，包括光接收元件的光接收电路的输出信号变得不稳定。因此，期望使光接收电路的输出信号稳定化。
已经做出本实用新型以解决以上述问题，并且本实用新型的目的是稳定光接收元件生成的信号。
为解决上述问题，本实用新型提供一种光接收电路，其包括：信号生成电路，该信号生成电路生成与光接收元件所连接到的输入节点处的信号电平反相的输出信号；以及反馈电路，该反馈电路将所述输出信号反馈到所述输入节点。
利用该配置，由于反相输出信号被反馈到光接收元件所连接到的输入节点，所以由入射在光接收元件上的光生成的并且在输出节点处出现的信号被反馈的输出信号抵消，从而使输入节点处的信号电平稳定化。
在上述光接收电路中，所述反馈电路可以包括连接在所述信号生成电路的输出端与所述输入节点之间的开关电路，并且所述开关电路响应于控制信号而被接通或者断开。
利用该配置，由于信号生成电路的输出信号经由接通的开关电路反馈到输入节点，从而使输出信号稳定化。当开关电路断开时，生成了其电平与光接收元件的光接收量相对应的输出信号。
在上述光接收电路中，所述反馈电路可以还包括连接在所述开关电路与所述输入节点之间的第一电容。
利用该配置，由于仅输出信号的交流分量反馈到输入节点，所以能够抑制在通向第一电容的路径上产生的直流分量的影响。
在上述光接收电路中，信号生成电路可以包括：第二电容，该第二电容包括连接到所述输入节点的第一端；以及反相电路，该反相电路包括连接到所述第二电容的第二端的输入端，并且该反相电路配置为通过使输入信号反相来生成所述输出信号。
利用该配置，在输入节点处出现的信号的直流分量被第二电容消除，并且其交流分量供应到反相电路。从而，能够生成在输入节点处出现的信号的直流分量的影响被抑制的输出信号。
为解决上述问题，本实用新型还提供了一种光电传感器，包括：光发射元件；光发射电路，该光发射电路驱动所述光发射元件；光接收元件；以及任意的上述光接收电路，所述光接收元件连接到所述光接收电路。
利用本实用新型的该方面，能够获得具有使连接了光接收元件的输入节点处的信号电平稳定化的光接收电路的光电传感器。
根据本实用新型的光接收电路和光电传感器能够使光接收元件生成的信号稳定化。
附图说明
图1是根据实施例的光电传感器的框图。
图2是光接收电路的电路图。
图3A和3B是示出光接收电路如何操作的波形图。
具体实施方式
下面将描述实施例。如图1所示，光电传感器10配备有光发射元件11和光接收元件12。光电传感器10是反射型光电传感器。从光发射元件11发射的光被目标物X反射，并且光接收元件12接收从目标物X反射的光。在不存在目标物X的情况下，从光发射元件11发射的光不照在光接收元件12上。光电传感器10基于光接收元件12的光接收信号的电平判断目标物X的存在/不存在，并且基于判断结果输出检测信号SK。
光发射元件11经由光发射电路13连接到控制电路14。光接收元件12经由光接收电路15连接到控制电路14。控制电路14控制光发射电路13，从而使得光发射元件11间歇地发射检测光。控制电路14控制光接收电路15，从而接收与光接收元件12的光接收量相对应的信号。例如，控制电路14将光接收电路15的输出信号的电压电平与参考电压相比较，并且基于比较结果判断目标物X的存在/不存在。控制电路14基于判断结果输出检测信号SK。
如图2所示，供给高电压VA(例如，5V)的电力线连接到光接收元件12的阴极。光接收元件12的阳极连接到作为光接收电路15的输入端的输入节点N1。
光接收电路15配备有电阻R1、信号生成电路21以及反馈电路23。输入节点N1连接到电阻R1的第一端，并且电阻R1的第二端连接到被提供有基准电压的基准线。从而，光接收元件12的阳极经由电阻R1连接到基准线。例如，基准电压是0V；在实施例中，基准线是接地线GND。假设基准线是接地线GND来进行下面的描述。
作为光接收元件12与电阻R1的连接点的输入节点N1连接到信号生成电路21。信号生成电路21配备有运算放大器22、电阻R2、以及电容C1和C2。电容C1的第一端连接到输入节点N1，并且电容C1的第二端连接到运算放大器22的反相输入端。运算放大器22的非反相输入端被提供有参考电压VR。电阻R2与电容C2的并联电路连接在运算放大器22的输出端与反相输入端之间。
运算放大器22的输出端连接至反馈电路23。反馈电路23包括开关电路SW1和电容C3。开关电路SW1的第一端连接到运算放大器22的输出端，开关电路SW1的第二端连接到电容C3的第一端，并且电容C3的第二端连接到输入节点N1。开关电路SW1例如是使用MOSFET的模拟开关。利用控制信号SC来接通/断开开关电路SW1。
接着，描述光接收电路15的作用。包括在信号生成电路21中的运算放大器22的反相输入端经由电容C1连接到输入节点N1，并且输入节点N1连接到光接收元件12的阳极。从而，输入节点N1处的信号电平根据入射在光接收元件12上的光的量而变化。输入节点N1经由作为交流耦合元件的电容C1连接到运算放大器22的反相输入端。从而，输入节点N1处出现的信号的直流分量被电容C1消除，并且仅将其交流分量供应至运算放大器22。
运算放大器22的输出端经由电阻R2与电容C2的并联电路连接至其反相输入端。从而，包括运算放大器22、电阻R2、以及电容C2的信号生成电路21输出与输入信号反相的输出信号SR。在实施例中，运算放大器22的放大系数设定为“1”。
反馈电路23包括开关电路SW1和电容C3。当断开开关电路SW1时，反馈电路23不将信号生成电路21的输出信号SR反馈到输入节点N1。由于电容C1消除了在输入节点N1处出现的信号的直流分量，所以信号生成电路21输出与输入节点N1处出现的信号的交流分量相对应的输出信号SR。
当利用控制信号SC接通开关电路SW1时，信号生成电路21的输出信号SR经由反馈电路32反馈到输入节点N1。电容C3消除输出信号SR的直流分量并且使其交流分量通过。
如上所述，信号生成电路21的输出信号SR的交流分量反馈回输入节点N1。并且输出信号SR与从输入节点N1经由电容C1供应到信号生成电路21的信号反相。从而，反相的反馈信号供应到输入节点N1，并且抵消了在输入节点N1处出现的信号的交流分量。
在输入节点N1处出现的信号的电平由于诸如照在光接收元件12上的干扰光或者进入了从光接收元件12导向输入节点N1的信号线内电磁波这样的噪声而变化。这样的变化的直流分量被电容C1消除。即，电容C1抑制这样的噪声的直流分量的影响。
信号生成电路21生成与输入信号反相的输出信号SR。并且输出信号SR的交流分量通过反馈电路23反馈到输入节点N1。在输入节点N1处出现的这样的噪声的交流分量被输出信号SR的相应的反馈分量抵消。以该方式，使输出信号SR的信号电平稳定化。
图3A示出在反馈电路23的开关电路SW1断开的状态下光在光接收元件12上的入射以及得到的输出信号SR的变化。当脉冲光照在如图2所示的光接收元件12上时，输入节点N1处的信号电平根据光接收元件12上的入射光而变化。生成了反向输出信号SR以反映输入节点N1处的信号电平。
图3B示出在反馈电路23的开关电路SW1接通的状态下光在光接收元件12上的入射以及得到的输出信号SR的变化。当脉冲光照在如图2所示的光接收元件12上时，输入节点N1处的信号电平根据光接收元件12上的入射光而变化。然而，由于输出信号SR的交流分量被反馈电路23反馈到输入节点N1并且抵消了输入节点N1处出现的信号的交流分量，所以使输出信号SR稳定化。
如上所述，实施例提供了以下优点：
(1)光接收电路15包括：信号生成电路21，其生成与光接收元件12所连接到的输入节点N1处出现的信号反相的输出信号SR；以及反馈电路23，其将输出信号SR反馈到输入节点N1。由于反相的输出信号SR被反馈到光接收元件12所连接到的输入节点N1，所以由入射在光接收元件12上的光生成的并且在输入节点N1处出现的信号被反馈的输出信号SR抵消，从而使输入节点N1处的信号电平稳定化，即，使输出信号SR稳定化。
(2)反馈电路23包括开关电路SW1，其被供应有信号生成电路21的输出信号SR、并且通过控制信号SC而被接通/断开。信号生成电路21的输出信号SR经由开关电路SW1反馈到输入节点N1，从而使输出信号SR稳定化。
当断开开关电路SW1时，生成了输出信号SR，该输出信号SR的电平与光接收元件12的光接收量相对应。以该方式，能够通过断开开关电路SW1，在入射光检测期间生成电平与光接收元件12的光接收量相对应的输出信号SR。在入射光非检测时间段中，能够通过接通开关电路SW1，获得稳定的输出信号SR。
例如，在另一个光电传感器设置成靠近根据实施例的光电传感器10的情况下，可能发生从另一光电传感器发出的光作为干扰光(干涉光)照在光电传感器10上的情况。在该情况下，通过接通开关电路SW1，能够抑制干扰光(干涉光)的影响。
(3)反馈电路23包括连接在开关电路SW1与输入节点N1之间的电容C3。电容C3消除了接收的信号的直流分量并且使其交流分量通过。例如，利用电容C3消除了运算放大器22的偏差(offset)。由于以该方式仅有输出信号SR的交流分量被反馈到输入节点N1，所以能够抑制在通向电容C3的路径上产生的直流分量的影响。
(4)信号生成电路21包括：电容C1，其第一端连接到输入节点N1；以及运算放大器22，其包括连接到电容C1的第二端的输入端，并且其配置为通过使输入信号反相来生成输出信号SR。利用该措施，在输入节点N1处出现的信号的直流分量被电容C1消除，并且将其交流分量供应到运算放大器22。从而，能够生成在输入节点N1处出现的信号的直流分量的影响被抑制的输出信号SR。
能够以以下方式修改实施例：
·虽然在实施例中，包括运算放大器22的信号生成电路21生成与输入节点N1处出现的信号反相的输出信号SR，但是可以适当地修改信号生成电路21的配置。
此外，虽然使用运算放大器22形成用于生成反向输出信号SR的反相电路，但是可以适当修改反相电路的配置。
·虽然在实施例中，高电压VA施加到光接收元件12的阴极并且电阻R1连接到该光接收元件的阳极，但是只要能够从光接收元件12获取信号即可；可以适当修改关于光接收元件12的电路。
·虽然在实施例中，开关电路SW1是模拟开关，但是只要开关电路SW1能够控制是否反馈输出信号SR即可；可以适当修改其中采用的电路配置或装置。例如，可以利用晶体管、或继电器等控制是否反馈输出信号SR。
·虽然实施例涉及反射型光电传感器10的光接收电路15，但是本实用新型还能够应用于透射型光电传感器。
·实施例可以修改为包括用于放大输出信号SR的放大电路。

Claims (5)

1.一种光接收电路，包括：
信号生成电路，该信号生成电路生成与光接收元件所连接到的输入节点处的信号电平反相的输出信号；以及
反馈电路，该反馈电路将所述输出信号反馈到所述输入节点。
2.根据权利要求1所述的光接收电路，
其中，所述反馈电路包括连接在所述信号生成电路的输出端与所述输入节点之间的开关电路，并且所述开关电路响应于控制信号而被接通或者断开。
3.根据权利要求2所述的光接收电路，
其中，所述反馈电路还包括第一电容，该第一电容连接在所述开关电路与所述输入节点之间。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的光接收电路，
其中，所述信号生成电路包括：
第二电容，该第二电容包括连接到所述输入节点的第一端；以及
反相电路，该反相电路包括输入端，该输入端连接到所述第二电容的第二端，并且所述反相电路被配置为通过使输入信号反相来生成所述输出信号。
5.一种光电传感器，包括：
光发射元件；
光发射电路，该光发射电路驱动所述光发射元件；
光接收元件；以及
根据权利要求1至4的任意一项所述的光接收电路，所述光接收元件连接到所述光接收电路。
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