DE2705201C3

DE2705201C3 - Logarithmische Kompressionsschaltung

Info

Publication number: DE2705201C3
Application number: DE2705201A
Authority: DE
Inventors: Saburo Numata; Shinichiro Okazaki
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1976-02-09
Filing date: 1977-02-08
Publication date: 1980-01-24
Also published as: US4096382A; DE2705201A1; JPS52106054U; DE2705201B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine logarithmische Kompressionsschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, eine Diode zur logarithmischen Kompression eines fotoelektrischen Stroms zu benutzen, die die logarithmische Beziehung zwischen dem Strom in Durchlaßrichtung und der Durchlaßspannung der Diode benutzt. Die Strom-Spannungs-Beziehung der Diode ändert sich, wenn sich die Temperatur ändert. Die Größe der Änderung der Strom-Spannung-Beziehung, die der Temperaturänderung zugeordnet ist, ändert sich jedoch, wenn sich der durch die Diode in Durchlaßrichtung fließende Strom ändert. Bei einer logarithmischen Kompressionsschaltung, die eine Diode benutzt, sollte daher der Grad der Temperaturkompensation geändert werden, wenn sich der durch die Diode in Durchlaßrichtung fließende Strom ändert. Um das vorstehende Ergebnis zu bewirken, ist es bekannt, das logarithmisch komprimierte Ausgangssignal für den Temperatureinfluß auf die logarithmische Umformen diode mit Hilfe der Dürdhlaßspänhüng der Diode UKd die Änderung des durch die Diode fließenden Durchlaßstroms mit Hilfe eines Thermistors od. dgl. zu kompensieren. Diese aus der japanischen Palentanmeldung 48^5 849 bekannte Schaltung ist jedoch mit zwei Operationsverstärkern aufgebaut und daher recht aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe

zugrunde, eine logarithmische Kompressionsschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben,

■) mit der Temperaturänderungen auf einfache Weise kompensiert werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch das mit dem Operationsver-

stärker verbundene temperaturabhängige Bauelement ändert sich der Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers mit der Temperatur. Durch diese Änderung des Verstärkungsfaktors wird auf einfache Weise eine Temperaturkompensation erreicht.

H Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die vorliegende Erfindung wird im einzelnen anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel der

erfindungsgemäßen Schaltung,

Fig.2 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung, bei der ein Puffer benutzt ist, und

Fig. 3 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel

->i der erfindungsgemäßen Schaltung.

In Fig. 1, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, ist eine Konstantste mquelle 1, die z. B. eine Konstantstromdiode oder einen Transistor aufweist, mit der Anode einer Diode D zur Temperatur-

J» kompensauon verbunden, deren Kathode mit Hilfe einer Bezugsspannyr.g V_rcr geerdet ist. Die Diode D zur Temperaturkompensation ist mit dem Konstantstrom der Konstantstromquelle 1 vorgespannt. Auf diese Weise ist eine Bezugsspannungsschaltung gebildet.

ι¹) Ein Verbindungspunkt zwischen der Konstantstromquelle 1 und der Diode D zur Temperaturkompensation ist mit einer Anode einer logarithmischen Umformerdiode LD verbunden. Die Kathode der logarithmischen Umformerdiode LD ist mit dem nichtinvertierenden

■to Eingangsanschluß ( + ) eines Operationsverstärkers 2 verbunden. Zwischen den nichtinvertierenden Eingangsanschluß ( +) und den invertierenden Eingangsan Schluß ( — ) ist ein Fotodetektor PD, wie eine Fotodiode, geschaltet. Die Eingangsimpedanz des Operationsver·

4) stärkers 2 ist extrem hoch in Bezug auf den durch den Fotodetektor PDflicßenden Strom. Der Operationsverstärker 2 hat daher z. B. in seiner ersten Stufe einen MOS(Metalloxid-HalbIeiter)-FeIdeffekttransistor.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 2 ist negativ

■><> auf den invertierenden Eingangsanschluß ( —) mit Hilfe einer Parallelschaltung aus Widersländen /?3 und R 4 soiwie einem weiteren und mit diesem in Reihe geschalteten Widerstand R 2 rückgekoppelt. Der invertierende Eingangsanschluß (—) des Operationsver-

Vi stärkers 2 ist mit Hilfe eines Widerslandes R 1 geerdet.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der F i g. 1 erläutert. Der durch die Diode D zur Temperaturkompensation fließerde Strom wird durch die Konstantstromquelle 1 bestimmt. Der in die !ogarithmische Umformerdiode LDeingegebene Strom wird daher durch die Konstantstromquelle 1 Und den Temperatürköeffizienten der Diode D tür Temperaturkompensation bestimmt.

b5 Durch die logarithrriische Umformerdiode LD fließt ein Strom Von etwa 10^¹² bis zu 10~⁵ Ampere nach Maßgabe der mit dem Fotodetöktdr PD gemessenen Öbjeklhelligkeit. Der Temperaturkoeffizient der loga-

rithmischen Umformerdiode LD ändert sich, wenn sich der durch die logarithmische Umformerdiode LP fließende DurchlaQstrom ändert. Die Temperaturkompensation mit Hilfe der Diode D zur Temperaturkompensation ist daher immer noch unzureichend.

Um die Temperatur vollständig zu kompensieren, ist ein Bauelement zur Temperatürkompensation, wie ein Thermistor Λ 4, in die negative Rückkopplungsschaltung des Operationsverstärkers 2 eingefügt, die seinen VerstärkungsgraJ steuert Das Bauelement zur Temperaturkompensation, wie ein Thermistor RA, ändert seinen Widerstand nach Maßgabe der Umgebungstemperatur. Das Bauelement zur Temperaturkompensation, wie ein Thermistor R 4, bewirkt eine Kompensation des Verstärkungsgrades des Operationsverstärkers 2 für die Temperaturänderung.

Der Operationsverstärker 2 ist vom Typ eines Spannungsfolgers eines nichtinvertierenden Ausgangssignals bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel. Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es in F i g. 1 gezeigt ist, wird der durch die Diode D für die Temperaturkompensation fließende Strom vermindert, wenn die Objekthelligkeit g:x>ß wird, da ein Teil des an die Diode D gegebenen Konstantstroms durch den Fotodetektor PD über die logarithmische Umformerdiode LD fließt. Es ist daher erwünscht, daß ein Puffer eines Spannungsfolgers 3 eingeführt wird, wie dieses in Fi g. 2 gezeigt ist. Der Spannungsfolger 3 ist zwischen die logarithmische Umformerdiode LDund den Verbindungspunkt zwischen der Konstantstromquelle und der Diode D zur Temperaturkompensation eingeschalteL Mit diesem Puffer besteht keine Gefahr einer Verminderung des durch die Diode D zur Temperaturkompensation fließenden Stroms.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 3 gezeigt, bei dem die Richtung des Fotodetektors PD und der logarithmischen Umformerdiode LD gegenüber der Schaltung der Fig.2 umgekehrt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel erhält der nichtinvertierende Eingangsanschluß ( + ) des Spannungsfolgers 3 eine Spannung, die der Differenz zwischen der Bezugsspannung VW/und dem durch die Diode D zur Temperaturkompensation bewirkten Spannungsabfall entspricht. Bei diesem in Fig.3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist daher der nichtinvertierende Eingangsanschluß ( + ) des Spannungsfolgers 3 mit der Kathode der Diode D zur Temperaturkompensation verbunden, deren Anode mit Hilfe der Bezugsspannung V_re/ <r erdet ist, und außerdem mit der KonstantstrornqueUe ! verbunden ist, die geerdet ist

In den Fig. 1 bis 3 sind durchgehend alle einander

r> entsprechenden Bauelemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Logarithmische Kompressionsschaltung für einen fotoelektrischen Strom mit einem Operationsverstärker, einer logarithmischen Umformerdiode, die mit einem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers verbunden ist, und mit einem zwischen den nichtinvertierenden Eingangsanschluß und einen invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers geschalteten Fotodetektor, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bauelement (R 4) zur Temperaturkompensation, das seinen Widerstand mit der Temperatur ändert, in eine negative Rückkopplungsschaltung des Operationsverstärkers (2) eingefügt ist, um den Verstärkungsgrad zu steuern, und daß eine Diode (D) zur Temperaturkompensation, die mit einem bestimmten Strom vorgespannt ist, mit der logarithmischen Umformerdiode (LD) verbunden ist, um eine Durchlaßspannung der Diode (D) zur Temperaturkompensation der Bezugsspannung des Operationsverstärkers (2) zuzuführen.

2. Kompressionsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement zur Temperaturkompensation (R 4) ein Thermistor ist.

3. Kompressionsschaltung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daP die Diode (D) zur Temperaturkompensation zwischen eine Bezugsspannungsquelle (Vrcf) und eine Konstantstromquelle (1) geschaltet ist und daß die logarithmische Umformerdiode (LD) zwischen den Operationsverstärker (2) u..i einen Verbindungspunkt zwischen der Konstantstromquelle (1) ">nd der Diode zur Temperaturkompensation (Zugeschaltet ist.

4. Kompressionsschaltung nar.H Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Huffer (3) zwischen die logarithmische Umformerdiode (LD) und den Verbindungspunkt geschaltet ist.