DE3113220C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ver­ ringerung der Einschwingzeit von mit einer Fotodiode be­ schalteten und über eine Logarithmierdiode rückgekoppel­ ten Differenzverstärkern, welche die Eingangsstufe von Belichtungsmeß- und -steuerschaltungen fotografischer Kameras bilden.

Die bezeichnete Schaltungseinheit besitzt eine Grenzfre­ quenz, die ausreichend hoch ist, um beispielsweise die Objektivblende oder einen Computerblitz fotoelektrisch zu steuern. Ohne besondere Maßnahmen vergehen bei ge­ ringen Objektleuchtdichten jedoch bis zu mehreren Sekun­ den nach dem Zuschalten der Betriebsspannung, ehe diese Schaltung einen stabilen Ausgangswert liefert und somit die Kamera ausgelöst werden kann. Zur Verringerung die­ ser Einschwingzeit ist es bekannt, dem Eingang eines der Fotodiode nachgeschalteten Differenzverstärkers über ein Differenzierglied eine Hilfsspannung zuzuführen (siehe DE-OS 28 33 217). Schaltungsanordnungen dieser Art müs­ sen extremen Forderungen hinsichtlich Restströmen genü­ gen.

Mit der Erfindung sollen die Maßnahmen zur Verkürzung der Zeit bis zur Aufnahmebereitschaft der Kamera verein­ facht werden.

Aufgabe der Erfindung ist das Schaffen einer Schaltungs­ anordnung für mit einer Fotodiode beschaltete Differenz­ verstärker, deren Ausgang über eine logarithmierende Diode auf deren Eingang rückgekoppelt ist, wobei die Schaltung eine zeitweise ungewollte Sperrung der Rück­ koppelungsdiode als die Ursache langer Einschwingzeiten vermeidet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der über die Logarithmierdiode fließende Rückkoppel­ strom in der Einschwingphase der Eingangsstufe reduziert ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dem Ausgang des Differenzverstärkers ein Transistor pa­ rallelgeschaltet, welcher über ein RC-Glied in den ge­ sperrten Zustand versetzbar ist. Ebenso kann parallel zu der Logarithmierdiode ein mechanischer oder Halbleiter­ schalter liegen, welcher mit Zuschaltung der Betriebs­ spannung kurzzeitig schließbar bzw. in leitenden Zustand versetzbar ist. Der Abgleich der Logarithmierstufe ist auch dadurch möglich, daß in deren FET-Differenzein­ gangsstufe auch bei geöffnetem Betriebsspannungsschalter ein in Höhe des Selbstentladungsstromes der Batterie liegender Drainstrom eingespeist wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 bekannte Logarithmierschaltung,

Fig. 1a zugehöriges Zeit-Diagramm,

Fig. 2, 3, 4 Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 5 Zeit-Diagramm der erfindungsgemäßen Schaltungen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst der Einschwingvorgang an einer bekannten Schaltung gemäß Fig. 1 beschrieben. Eine Fotodiode 1 ist zwischen den invertierenden und nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 2 geschaltet, dessen Ausgang über eine Logarithmierdiode 3 auf den Eingang rückgekoppelt ist. Widerstände 4, 5 bilden eine Referenzspannungs­ quelle für den Verstärker. Mit 6 ist eine Betriebsspan­ nungsquelle und mit 7 ein Schalter bezeichnet.

Bei geöffnetem Batterieschalter 7 sind alle Punkte der Schaltung spannungslose mit Ausnahme der Fotodiode 1. In Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke erzeugt das Fo­ toelement eine negative Leerlaufspannung. Mit dem Schließen des Schalters 7 werden die Batteriespannung U _B und die Referenzspannung U _ref schlagartig zugeschal­ tet. Der Operationsverstärker 2 erzeugt kurzzeitig we­ gen der negativen Eingangsspannung eine große positive Spannung U _A am Ausgang. Die Logarithmierdiode 3 ist hierbei wie dargestellt gepolt. Die endliche obere Grenzfrequenz des Operationsverstärkers führt dazu, daß ein Überschwingen (positive Spannung am Eingang) auf­ tritt. Die positive Spannung bewirkt eine große negati­ ve Spannung am Ausgang, so daß die in Klammern gesetz­ te Umpolung der Diode 3 eintritt. Diese sperrt somit den Rückkoppelstrom und der Fotostrom der Fotodiode 1 allein entlädt die Kapazität der am Eingang des Opera­ tionsverstärkers 2 liegenden Fotodiode. Die Entlade­ zeit ist demzufolge bei geringer Beleuchtungsstärke wegen des sehr geringen Fotostromes relativ lang, sie beträgt 1-2 s (Fig. 1a). Erst nach dieser Zeit ist die mit einer solchen Eingangsschaltung ausgestattete Kamera aufnahmebereit.

Der Verringerung dieser langen Einschwingzeit dienen die in den Fig. 2-4 dargestellten Schaltungsanord­ nungen.

Gemäß Fig. 2 ist parallel zu dem Ausgang des Operations­ verstärkers 2 ein Transistor 8 geschaltet, in dessen Ba­ sisbereich einerseits ein RC-Glied, bestehend aus einem Kondensator 9 und einem Widerstand 10 und andererseits ein Widerstand 11 geschaltet ist.

Bei dieser Schaltung kann mit dem Schließen des Schal­ ters 7 der Rückkoppelstrom über die Logarithmierdiode 3 noch nicht wirksam werden, da der Kondensator 9 anfäng­ lich entladen und somit der Transistor 8 leitend ist, so daß der Rückkoppelstrom kurzgeschlossen ist. Über den Widerstand 10 wird der Kondensator 9 aufgeladen und der Transistor 8 zu gegebenem Zeitpunkt gesperrt. Die Zeit­ konstante des RC-Gliedes muß dabei so dimensioniert sein, daß der Rückkoppelstrom allmählich ausgeschaltet wird und etwa 30 ms nach dem Schließen des Schalters 7 seinen Endwert erreicht. Auf diese Weise wird das aus Fig. 1a ersichtliche Überschwingen der Spannung U _D am Eingang des Operationsverstärkers 2 von einem negativen auf einen positiven Wert vermieden, so daß die Logarith­ mierdiode 3 stets in Durchlaßrichtung gepolt bleibt und bereits nach 30 ms eine stabile Ausgangsspannung U _A vom Operationsverstärker 2 abgenommen werden kann (Fig. 5). Die Kamera ist also in einem wesentlich kürzeren Zeit­ raum nach dem Zuschalten der Betriebsspannung arbeits­ fähig.

Gemäß Fig. 3 ist die Logarithmierdiode 3 mittels eines Transistors 12 überbrückt. Letzterer wird während des zu erwartenden Einschwingvorganges beispielsweise über ein nicht dargestelltes RC-Glied in den leitenden Zustand geschaltet, so daß bei Schließen des Schalters 7 am Aus­ gang des Operationsverstärkers 2 zunächst etwa eine durch die Referenzspannungsquelle 4, 5 vorgegebene Span­ nung entsteht. Der Ladungsausgleich an der Kapazität der Fotodiode 1 kann schnell erfolgen. Innerhalb sehr kurzer Zeit ist die Differenzspannung U _A auf ihrem eingeschwun­ genen Endwert. Sobald dieser Funktionszustand erreicht ist, wird der Transistor 12 gesperrt. Anstelle des Tran­ sistors 12 könnte auch ein vom Auslöser bewegter mecha­ nischer Wischkontakt Anwendung finden.

Gemäß Fig. 4 erfolgt die Drain-Stromeinspeisung in eine bekannte FET-Differenzeingangsstufe 14 über eine aus einem Widerstand 15 sowie Transistoren 16, 17 bestehen­ de Konstantstromquelle. Außer dieser Stromeinspeisung ist erfindungsgemäß ein über einen hochohmigen inte­ grierbaren Widerstand 18 gehender, auch bei geöffnetem Schalter 7 an die Batterie 6 angeschlossener Hilfsstrom­ pfad zur Einspeisung eines Hilfsstromes I _o von z. B. 1 µA vorgesehen, welcher die Batterie 6 kaum belastet. Mit 19 ist ein bipolarer Verstärker bezeichnet. Der Hilfsstrompfad dient der Reduzierung der Einschwingzeit. Bei geöffnetem Schalter 7 wird bereits der sehr kleine Ruhestrom I _o in die Differenzeingangsstufe 14 geschickt. Das geringe Ausgangssignal derselben ist über den hoch­ ohmigen Innenwiderstand des Verstärkers 19 sowie die Lo­ garithmierdiode 3 in der Lage, bei geringen Objekt­ leuchtdichten und somit niedrigen Strömen der Fotodiode 1 die Eingangsstufe abzugleichen. Bei Schließen des Schal­ ters 7 wird infolge der nunmehr wirksamen Konstantstrom­ quelle 15, 16, 17 der Strom der Eingangsstufe vergrößert. Das die Aufnahmebereitschaft der Kamera verzögernde be­ schriebene Überschwingen der Spannung U _D tritt jedoch nicht ein, da bei Schließen des Schalters 7 der Rückkop­ pelstrom bereits seinen Endwert erreicht hat.

Bei allen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen er­ folgt keine Sperrung der Logarithmierdiode 3, da während der Einschwingphase der Schaltung über den Rückkoppe­ lungspfad stets nur ein Strom fließt, welcher geringer als der bei Schaltungen gemäß Fig. 1 ist. Auch bei ge­ ringen Objektleuchtdichten wird somit die Kapazität der Fotodiode 1 schnell entladen und der Einschwingvorgang bis zur Betriebsbereitschaft in erwünschtem Maße ver­ kürzt.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zur Verringerung der Einschwing­ zeit von mit einer Fotodiode beschalteten Differenz­ verstärkern als Eingangsstufe für Belichtungssteuer­ schaltungen fotografischer Kameras, deren Ausgang über eine Logarithmierdiode auf den invertierenden Eingang rückgekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der über die Logarithmier-Diode (3) fließende Rückkoppelstrom in der Einschwingphase der Eingangs­ stufe reduziert ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Ausgang des Differenzverstärkers (2) ein bei Zuschaltung der Betriebsspannung leitender Halbleiterschalter (8) parallelgeschaltet ist, wel­ cher über ein RC-Glied (9, 10) in den gesperrten Zu­ stand versetzbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß parallel zu der Logarithmier-Diode ein mechanischer oder Halbleiterschalter (12) liegt, wel­ cher mit Zuschaltung der Betriebsspannung kurzzeitig schließbar bzw. in leitenden Zustand versetzbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Differenzverstärker von einer be­ kannten FET-Differenzeingangsstufe (14) gebildet wird, in welche über einen Hilfsstrompfad (18) auch bei ge­ öffnetem Betriebsspannungsschalter (7) ein in Höhe des Selbstentladungsstromes der Batterie (6) liegen­ der Drainstrom eingespeist wird.