DE2344786C3

DE2344786C3 - Integratorschaltung zur Ermittlung und Speicherung einer Lichtmenge

Info

Publication number: DE2344786C3
Application number: DE19732344786
Authority: DE
Inventors: Masahiro Tokio Kawasaki
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1972-09-21
Filing date: 1973-09-05
Publication date: 1976-10-07

Description

Die Erfindung betrifft eine Integratorschaltung der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs beschriebenen Art.

Es ist bekannt (JA-PS 19⁷O-Il 391), in einer Schaltungsanordnung zur Integration eines Photostroms einen Transistor zu verwenden, dessen Basis mit dem Bezugspotential (Masse) verbunden ist, und damit sowohl dem Eingangs- als auch dem Ausgangsstromkreis angehört. Bei einer solchen Anordnung ist es erforderlich, daß die photoelektronischen Bauelemente zur Messung der Objekthelligkeit aktive Photoelemente sind. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß infolge der Basis-Emitter-Spannung die Linearität der opto-elektrischen Umwandlung im Bereich niedriger Beleuchtungsstärken beeinträchtigt und die Lichtempfindlichkeit verringert wird.

Durch die DT-OS 19 07 102 ist eine Schaltung der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs beschriebenen Art bekanntgewoden. Bei dieser bekannten Schaltung ist eine Photozelle, d. h. ein aktives photoelektronisches Bauelement zwischen die beiden Eingänge eines Differenzverstärkers geschaltet, der aus zwei in Quellen-Basisschaltung betriebenen Feldeffekttransistoren besteht. Das Ausgangssignal dieses Differenzverstärkers wird einem Transistorverstärker zugeführt, in dessen Ausgangsstroitnkreis der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs genannte Speicherkondensator aufgeladen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgaibe zugrunde, eine Integratorschaltung zu schaffen, die einen einfacheren Aufbau als die zuletzt beschriebene Anordnung besitzt und die es ermöglicht, an Sitelle von aktiven Photoelementen zur Messung der Objekthelligkeit passive Photodioden zu verwenden.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs genannten Merkmale gelöst.

Die Erfindung sei im folgenden an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführunssbeispiele näher beschrieben.

Fig. la zeigt die Schaltung eines ersten Ausführunesbeispiels;

Fig. Ib zeigt eine Kennlinie des in der Schaltung nach F i g. 1 verwendeten Feldeffekttransistors;

Fig. Ic zeigt den zeitlichen Verlauf der mit der Schaltung nach Fig. 1 ermittelbaren Integrationsspannung, und

F i g. 2 zeigt die Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels.

Die Schaltung nach Fig. 1 besitzt eine Photodiode 1, einen Feldeffekttransistor 3, einen Integrationskondensator 4, einen Schalter 2 zur Steuerung des Integrationsintervalls sowie einen Schalters zur Rückstellung.

Wenn die beiden Schalter 2 und 5 geöffnet sind und die Photodiode 1 einem Lichtstrom ausgesetzt ist, der einen Photo^trcn; voⁿ der Größe i_p hervomift, ist der drain-Strom i_DK des Feldeffekttransistors 3 gleich derr Photostrom i_p. Aus der in F i g. 1 b dargestellten Kennlinie, die den Zusammenhang zwischen der gatesource-Spannung und dem drain-Stiom des Feldeffekttransistors zeigt, ist ersichtlich, daß an der Photodiode 1 eine Sperrspannung der Größe V_GSK anliegt. Der wirksame Lastwiderstand der Photodiode 1 ist der Eingangswiderstand des in gate-Basisschaltung betriebenen Feldeffekttransistors 3. Dieser Lastwiderstand ist in niedrigem Frequenzbereich ungefähr dem Kehrwert der Steilheit des Feldeffekttransistors proportional, also sehr hoch.

Wenn der Schalter 2 geschlossen wird, steigt das Potential an der source-Elektrode des Feldeffekttransistors 3 an. Die Spannung zwischen der source-Elektrode und der drain-Elektrode wird dabei größer als die pinch-off-Spannung des Feldeffekttransistors 3, so daß dieser nichtleitend wird. Dadurch wird der drain-Strom des Feldeffekttransistors 3 unterbrochen, und es findet keine Integration statt. In Fig. Ic ist dargestellt, wie das öffnen des Schalters 2 die Integration beginnen läßt und wie die Integration durch das Schließen des Schalters 2 beendet wird. Auf diese Weise kann die Integration der an der Steuerstrecke des Feldeffekttransistors 3 anliegenden Eingangsspannung in beliebigen Integrationsintervallen durchgeführt werden.

In F i g. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Integratorschaltung dargestellt. Diese Schaltung eignet sich zur Ermittlung und Anzeige der Lichtmenge, die von einem photographischen Blitzlicht emittiert bzw. vom Aufnahmegegenstand reflektiert wird. Die in F i g. 2 dargestellte Schaltung besitzt ein aus dem Widerstand 12 und dem Kondensator 11 bestehendes ÄC-Glied, durch das die Zeitkonstantc einer Zeitgeberstufe bestimmt wird. Eine aus zwei Transistoren 13 und 14 bestehende Schaltstufe ist durch dieses ÄC-Glied steuerbar. Die Schaltung wird vervollständigt durch eine Photodiode 15, einen Feldeffekttransistor 16, einen Integrationskondensator 18, Feldeffekttransistoren 19 und 20, die einen Differenzverstärker bilden, ein Meßinstrument 21 und Rückstellschalter 17 und 22.

Wenn die Schalter 17 und 22 synchron mit der Blitzlichtemission geöffnet werden, bleiben die Transistoren 13 und 14 so lange nichtleitend, bis die Lade-

spannung des Kondensators 11 die Ansprechschwelle des Transistors 13 überschreitet. Bis zu diesem Zeitpunkt lädt der durch den Photostrom der Photodiode

15 gesteuerte drain-Strom des Feldeffekttransistors

16 den Integrationskondensator 18 auf. Wenn die Spannung an dem Kondensator IJ. die genannte Ansprechschwelle überschreitet, wird der Transistor 13 leitend. Der in der nächsten Stufe angeordnete Transistor 14 wird ebenfalls leitend, so daß das Potential an der source-Elektrode des Feldeffekttransistors 16 so ansteigt, daß er nichtleitend wird. Infolgedessen fließt kein weiterer Ladestrom in den Integrationskondensator 18. Seine Ladespannung wird gespeichert. Diese Ladespannung, die die empfangene Lichtmenge kennzeichnet, wird über den Differenzverstärker 19, 20 dem Meßinstrument 21 zugeführt und von diesem angezeigt.

Wenn das von der Zeitkonstanten des ÄC-Gliedes 12, 13 bestimmte Integrationsintervall der Wirkungsdauer des Blitzlichtes entspricht, kann die Beeinflussung des Integrationsvorganges durch natürliche Lichtquellen vermieden werden.

Die Integratorschaltung zeichnet sich vor allem durch große Ansprechgeschwindigkeit sowie durch gute Linearität im Bereich niedriger Beleuchtungsstärken aus. Ein weiterer Vorteil der Schaltung liegt darin, daß das Integrationsintervall mit besonders einfachen Mitteln gesteuert werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Integratorschaliung zur Ermittlung und Speicherung der während eines Integrationsintervalls auf der wirksamen Oberfläche eines photoelektronischen Bauelements auftreffenden Lichtmenge, insbesondere der während einer photographischen Blitzlichtemission vom Aufnahmegegenstand reflektierten und am Ort der Film- »° oberfläche wirksamen Lichtmenge, mit einer Speisespannungsquelle, einem von dem Photostrom des photoelektronischen Bauelements aufladbaren Speicherkondensator und einer Schaltung zur Steuerung der Ladezeit des Speicherkon- >5 densators, dadurchgekennzeichnet, daß das photoelektronische Bauelement (1; 15) zwischen die. Quellenelektrode und die Torelektrode cues in Tor-Basisschaltung betriebenen Feldeffekttransistors (3; 16) geschaltet ist, daß der '° Speicherkondensator (4; 18) im Saugelekt rodenkreis des Feldeffekttransistors (3; 16^ angeordnet ist und daß die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors (3; 16) durch die Schaltung (2; 11, 12, 13, 14) zur Steuerung der Ladezeit des Spei- *5 cherkondensators (4; 18) mit dem die Saugelektrode speisenden Pol ( + ) der Speisespannungsquelle verbindbar ist.