JP2000353924A - 受光回路 - Google Patents
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- JP2000353924A JP2000353924A JP11165530A JP16553099A JP2000353924A JP 2000353924 A JP2000353924 A JP 2000353924A JP 11165530 A JP11165530 A JP 11165530A JP 16553099 A JP16553099 A JP 16553099A JP 2000353924 A JP2000353924 A JP 2000353924A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 太陽光等により発生した直流成分をバイパス
する為のＭＯＳトランジスタを設けて、太陽光下でも、
信号成分に対する感度が低下しない受光回路を提供す
る。 【解決手段】 受光素子１の負荷抵抗２に並列に、ＭＯ
Ｓトランジスタ３のドレイン電極とソース電極を接続し
た。ＭＯＳトランジスタ３のゲート電極は、オペアンプ
１７、抵抗５、６、容量４で構成した抵抗結合増幅回路
の中から、信号の交流成分の少ない容量４の一端に接続
した。ゲート電極には、ほとんど直流成分しか掛からな
いので、ＭＯＳトランジスタ３にはほぼ直流分しか流れ
ない。受光素子に発生した直流成分はＭＯＳトランジス
タ３を流れ、信号の交流成分は負荷抵抗２を流れるので
感度低下が少ない。
する為のＭＯＳトランジスタを設けて、太陽光下でも、
信号成分に対する感度が低下しない受光回路を提供す
る。 【解決手段】 受光素子１の負荷抵抗２に並列に、ＭＯ
Ｓトランジスタ３のドレイン電極とソース電極を接続し
た。ＭＯＳトランジスタ３のゲート電極は、オペアンプ
１７、抵抗５、６、容量４で構成した抵抗結合増幅回路
の中から、信号の交流成分の少ない容量４の一端に接続
した。ゲート電極には、ほとんど直流成分しか掛からな
いので、ＭＯＳトランジスタ３にはほぼ直流分しか流れ
ない。受光素子に発生した直流成分はＭＯＳトランジス
タ３を流れ、信号の交流成分は負荷抵抗２を流れるので
感度低下が少ない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路の内で光
信号を電気的信号に変換する受光回路に関する。より詳
しくは光信号を受信する回路で、ＭＯＳトランジスタを
用いた回路に関する。
信号を電気的信号に変換する受光回路に関する。より詳
しくは光信号を受信する回路で、ＭＯＳトランジスタを
用いた回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】赤外線リモコン等の受光回路（例えば特
開平３−１１３９２４）では、図８に示す様に、信号の
背景にある太陽光などの直流的な光入力により受光素子
１に発生した過大な直流電流を、ダイオード３０を用い
てより抵抗値の低い抵抗３１にバイパスすることで、出
力端子１８の電圧が電源電圧に達しないようにしてい
る。
開平３−１１３９２４）では、図８に示す様に、信号の
背景にある太陽光などの直流的な光入力により受光素子
１に発生した過大な直流電流を、ダイオード３０を用い
てより抵抗値の低い抵抗３１にバイパスすることで、出
力端子１８の電圧が電源電圧に達しないようにしてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の受光回路では、
信号以外の太陽光が入射し、出力端子１８の電位がダイ
オード３０がオンするレベルより大きくなり、ダイオー
ド３０に電流が流れるようになると、信号成分に対する
負荷抵抗は、抵抗２と抵抗２より抵抗値の低い抵抗３１
とを並列にしたものになり抵抗値が低下する。したがっ
てダイオード３０がオンすると、信号に対して抵抗２の
両端に発生する電圧、すなわち出力端子１８の交流電圧
が著しく低下するという課題もしくは問題点があった。
信号以外の太陽光が入射し、出力端子１８の電位がダイ
オード３０がオンするレベルより大きくなり、ダイオー
ド３０に電流が流れるようになると、信号成分に対する
負荷抵抗は、抵抗２と抵抗２より抵抗値の低い抵抗３１
とを並列にしたものになり抵抗値が低下する。したがっ
てダイオード３０がオンすると、信号に対して抵抗２の
両端に発生する電圧、すなわち出力端子１８の交流電圧
が著しく低下するという課題もしくは問題点があった。
【０００４】
【課題を解決する為の手段】従来の技術の課題を解決す
るために、本発明では、受光素子の負荷抵抗に並列に入
射光の直流分をバイパスさせる為のＮチャンネルＭＯＳ
トランジスタ３を設けた。入射光により抵抗２の両端に
発生する交流電圧を、オペアンプ１７と抵抗６と抵抗５
と容量４からなる増幅回路で増幅する。この時容量４に
発生する電圧Ｖａは、抵抗Ｒ１と容量４とのフィルタ効
果により、交流成分が抑圧されている。ＭＯＳトランジ
スタ３のゲート電極には、交流成分が抑圧された前記電
圧Ｖａを加える。ＭＯＳトランジスタ３に流れる電流
は、交流成分が抑圧されほとんど直流成分のみになる。
即ち、入射光の直流成分は、バイパスされＭＯＳトラン
ジスタ３を流れる。入射光の交流成分は、バイパスされ
ないのでゲインの低下は少ない。
るために、本発明では、受光素子の負荷抵抗に並列に入
射光の直流分をバイパスさせる為のＮチャンネルＭＯＳ
トランジスタ３を設けた。入射光により抵抗２の両端に
発生する交流電圧を、オペアンプ１７と抵抗６と抵抗５
と容量４からなる増幅回路で増幅する。この時容量４に
発生する電圧Ｖａは、抵抗Ｒ１と容量４とのフィルタ効
果により、交流成分が抑圧されている。ＭＯＳトランジ
スタ３のゲート電極には、交流成分が抑圧された前記電
圧Ｖａを加える。ＭＯＳトランジスタ３に流れる電流
は、交流成分が抑圧されほとんど直流成分のみになる。
即ち、入射光の直流成分は、バイパスされＭＯＳトラン
ジスタ３を流れる。入射光の交流成分は、バイパスされ
ないのでゲインの低下は少ない。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の具体的な回路構
成を示す受光素子１は、電源と負荷抵抗２の間に接続す
る。光信号は受光素子で電流に変換される。該電流は、
負荷抵抗２を流れ、抵抗の両端に信号電圧が発生する。
発生した信号電圧は容量４、抵抗５、６、オペアンプ１
７で構成された所謂抵抗結合増幅回路で増幅され、出力
端子１８から出力する。
成を示す受光素子１は、電源と負荷抵抗２の間に接続す
る。光信号は受光素子で電流に変換される。該電流は、
負荷抵抗２を流れ、抵抗の両端に信号電圧が発生する。
発生した信号電圧は容量４、抵抗５、６、オペアンプ１
７で構成された所謂抵抗結合増幅回路で増幅され、出力
端子１８から出力する。
【０００６】負荷抵抗２には、並列にＮチャンネルＭＯ
Ｓトランジスタ３を接続している。トランジスタ３のゲ
ート電極は、容量４の一端に接続している。容量４と抵
抗５で所謂ローパスフィルタを形成しているので、該ゲ
ート電極は、直流成分に近い成分でしか変動しない。従
ってトランジスタ３には、直流成分に近い成分を流す事
が出来る。光信号に、太陽光などの直流成分の多い光が
重畳した場合、直流成分は、主にトランジスタ３を流れ
負荷抵抗２には流れないので、太陽光の影響を受けにく
い。
Ｓトランジスタ３を接続している。トランジスタ３のゲ
ート電極は、容量４の一端に接続している。容量４と抵
抗５で所謂ローパスフィルタを形成しているので、該ゲ
ート電極は、直流成分に近い成分でしか変動しない。従
ってトランジスタ３には、直流成分に近い成分を流す事
が出来る。光信号に、太陽光などの直流成分の多い光が
重畳した場合、直流成分は、主にトランジスタ３を流れ
負荷抵抗２には流れないので、太陽光の影響を受けにく
い。
【０００７】更に、オペアンプ１７は、ＰチャンネルＭ
ＯＳトランジスタ８、９で差動入力段を形成してるの
で、入力信号がほとんど０に近い場合でも増幅動作をさ
せることが出来る。
ＯＳトランジスタ８、９で差動入力段を形成してるの
で、入力信号がほとんど０に近い場合でも増幅動作をさ
せることが出来る。
【０００８】
【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。まず図１を用いて説明する。受光素子
１は、一端が電源に接続され、他端が抵抗２の一端に接
続されている。抵抗２の他端はＧＮＤに接続されてい
る。さらに、抵抗２の一端は、ＮチャンネルＭＯＳトラ
ンジスタ３のドレイン電極とＰチャンネルＭＯＳトラン
ジスタ９のゲート電極に共通に接続されている。ＭＯＳ
トランジスタ３のソース電極はＧＮＤに接続されてい
る。ＭＯＳトランジスタ３のゲート電極は抵抗５の一端
と容量４の一端に共通に接続されている。容量４の他端
はＧＮＤに接続されている。抵抗５の他端は、Ｐチャン
ネルＭＯＳトランジスタ８のゲート電極と抵抗６の一端
に共通に接続されている。抵抗６の他端は、オペアンプ
１７の出力に接続されている。ＭＯＳトランジスタ８の
ソース電極とＭＯＳトランジスタ９のソース電極は、共
通に定電流源７の一端に接続されている。
詳細に説明する。まず図１を用いて説明する。受光素子
１は、一端が電源に接続され、他端が抵抗２の一端に接
続されている。抵抗２の他端はＧＮＤに接続されてい
る。さらに、抵抗２の一端は、ＮチャンネルＭＯＳトラ
ンジスタ３のドレイン電極とＰチャンネルＭＯＳトラン
ジスタ９のゲート電極に共通に接続されている。ＭＯＳ
トランジスタ３のソース電極はＧＮＤに接続されてい
る。ＭＯＳトランジスタ３のゲート電極は抵抗５の一端
と容量４の一端に共通に接続されている。容量４の他端
はＧＮＤに接続されている。抵抗５の他端は、Ｐチャン
ネルＭＯＳトランジスタ８のゲート電極と抵抗６の一端
に共通に接続されている。抵抗６の他端は、オペアンプ
１７の出力に接続されている。ＭＯＳトランジスタ８の
ソース電極とＭＯＳトランジスタ９のソース電極は、共
通に定電流源７の一端に接続されている。
【０００９】定電流源７の他端は電源に接続されてい
る。ＭＯＳトランジスタ８のドレイン電極は、Ｎチャン
ネルＭＯＳトランジスタ１２のドレイン電極とゲート電
極とＮチャンネルＭＯＳトランジスタ１１のゲート電極
に共通に接続されている。ＭＯＳトランジスタ９のドレ
イン電極は、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ１４のゲ
ート電極と容量１３の一端に共通に接続されている。Ｍ
ＯＳトランジスタ１２のソース電極は、ＧＮＤ電極に接
続されている。ＭＯＳトランジスタ１１のソース電極
は、ＧＮＤ電位に接続されている。ＭＯＳトランジスタ
１４のドレイン電極は、オペアンプ１７の出力と定電流
源１５の一端と容量１３の他端に共通に接続されてい
る。ＭＯＳトランジスタ１４のソース電極は、ＧＮＤ電
位に接続されている。定電流源１５の他端は、電源に接
続されている。
る。ＭＯＳトランジスタ８のドレイン電極は、Ｎチャン
ネルＭＯＳトランジスタ１２のドレイン電極とゲート電
極とＮチャンネルＭＯＳトランジスタ１１のゲート電極
に共通に接続されている。ＭＯＳトランジスタ９のドレ
イン電極は、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ１４のゲ
ート電極と容量１３の一端に共通に接続されている。Ｍ
ＯＳトランジスタ１２のソース電極は、ＧＮＤ電極に接
続されている。ＭＯＳトランジスタ１１のソース電極
は、ＧＮＤ電位に接続されている。ＭＯＳトランジスタ
１４のドレイン電極は、オペアンプ１７の出力と定電流
源１５の一端と容量１３の他端に共通に接続されてい
る。ＭＯＳトランジスタ１４のソース電極は、ＧＮＤ電
位に接続されている。定電流源１５の他端は、電源に接
続されている。
【００１０】ＭＯＳトランジスタ１１と１２は、ＭＯＳ
トランジスタ８、９で構成した差動入力段の負荷段１０
を構成する。ＭＯＳトランジスタ１４と定電流源１５
は、オペアンプ１７の出力段１６を構成する。オペアン
プ１７は、ＭＯＳトランジスタ９のゲート電極を正入力
端子とし、ＭＯＳトランジスタ８のゲート電極を負入力
端子としている。
トランジスタ８、９で構成した差動入力段の負荷段１０
を構成する。ＭＯＳトランジスタ１４と定電流源１５
は、オペアンプ１７の出力段１６を構成する。オペアン
プ１７は、ＭＯＳトランジスタ９のゲート電極を正入力
端子とし、ＭＯＳトランジスタ８のゲート電極を負入力
端子としている。
【００１１】トランジスタ８、９で構成した差動入力段
の負荷が負荷段１０で、差動入力を増幅した結果を出力
段１６に伝える。出力段１６では、さらに増幅を行い出
力端子１８に出力する。容量１３は、所謂位相補正用の
容量で増幅動作の安定化を行う。オペアンプ１７と抵抗
５、６、容量４から成る回路は、所謂、抵抗結合増幅回
路を構成している。抵抗５、６の抵抗値を各々Ｒ１、Ｒ
２とすると、該抵抗結合増幅回路は、オペアンプ１７の
正入力端子の交流電圧を（１＋Ｒ２／Ｒ１）倍に増幅し
て出力端子１８に出力する。抵抗５には容量４を直列に
接続して、直流成分が抵抗５、６を流れないようにして
いるので、該抵抗増幅回路では、オペアンプ１７の正入
力端子の直流電圧が、そのまま出力端子１８に現れる。
の負荷が負荷段１０で、差動入力を増幅した結果を出力
段１６に伝える。出力段１６では、さらに増幅を行い出
力端子１８に出力する。容量１３は、所謂位相補正用の
容量で増幅動作の安定化を行う。オペアンプ１７と抵抗
５、６、容量４から成る回路は、所謂、抵抗結合増幅回
路を構成している。抵抗５、６の抵抗値を各々Ｒ１、Ｒ
２とすると、該抵抗結合増幅回路は、オペアンプ１７の
正入力端子の交流電圧を（１＋Ｒ２／Ｒ１）倍に増幅し
て出力端子１８に出力する。抵抗５には容量４を直列に
接続して、直流成分が抵抗５、６を流れないようにして
いるので、該抵抗増幅回路では、オペアンプ１７の正入
力端子の直流電圧が、そのまま出力端子１８に現れる。
【００１２】受光素子１は、入力された光信号を電流に
変換する。この電流がＲｉｎの値を持つ抵抗２を流れ抵
抗2の両端には電圧が発生する。この電圧が交流の場
合、前記抵抗結合増幅回路で増幅し出力端子１８に出力
される。オペアンプ１７は、差動入力段を、Ｐチャンネ
ルＭＯＳトランジスタ８、９で構成している。一般に、
ＰチャンネルＭＯＳトランジスタは、ソース電極を基準
としてゲート電極との間に負の閾値電圧を印可すると動
作させることができる。オペアンプ１７で、正、負入力
端子共ＧＮＤ電位になる場合、即ちトランジスタ８、９
のゲート電極がＧＮＤ電位になる場合は、トランジスタ
８、９のソース電極は、ＧＮＤ電位より閾値電圧分高く
なりトランジスを動作状態にすることができる。信号が
微弱で、抵抗２に発生する電圧が微弱で、ほとんどＧＮ
Ｄ電位に等しい場合でも図1の回路は、増幅動作をする
ことができる。
変換する。この電流がＲｉｎの値を持つ抵抗２を流れ抵
抗2の両端には電圧が発生する。この電圧が交流の場
合、前記抵抗結合増幅回路で増幅し出力端子１８に出力
される。オペアンプ１７は、差動入力段を、Ｐチャンネ
ルＭＯＳトランジスタ８、９で構成している。一般に、
ＰチャンネルＭＯＳトランジスタは、ソース電極を基準
としてゲート電極との間に負の閾値電圧を印可すると動
作させることができる。オペアンプ１７で、正、負入力
端子共ＧＮＤ電位になる場合、即ちトランジスタ８、９
のゲート電極がＧＮＤ電位になる場合は、トランジスタ
８、９のソース電極は、ＧＮＤ電位より閾値電圧分高く
なりトランジスを動作状態にすることができる。信号が
微弱で、抵抗２に発生する電圧が微弱で、ほとんどＧＮ
Ｄ電位に等しい場合でも図1の回路は、増幅動作をする
ことができる。
【００１３】図１の回路の動作を、図２、図３、図４を
用いてさらに詳しく説明する。図２は、受光素子１が、
直流的な光を受光して直流電流Ｉｉｎが発生した場合に
ついて、直流電流Ｉｉｎと出力端子１８の直流電圧との
関係を示している。受光素子１に入力された光が微小な
直流の場合には、抵抗２の抵抗値をＲｉｎとすると、抵
抗２の両端には、Ｉｉｎ＊Ｒｉｎの直流電圧が発生し、
出力端子１８にそのまま出力される。受光素子１にさら
に強い直流成分をもつ光が入力されると、抵抗２の両端
に発生する直流電圧は大きくなり、出力端子１８に発生
する直流電圧も大きくなる。出力端子１８は、抵抗５と
６を通してトランジスタ３のゲート電圧に接続している
ので、トランジスタ３のゲート電極には、出力端子１８
と同じ直流電圧が印可される。出力端子１８の電圧が、
トランジスタ３の閾値電圧（Ｖｔｈｎ）を超えると、ト
ランジスタ３は導通してドレイン電極とソース電極の間
に電流が流れ始める。受光素子に発生した直流電流は、
抵抗２にはあまり流れなくなり、抵抗２の両端の電圧は
上昇しにくくなる。
用いてさらに詳しく説明する。図２は、受光素子１が、
直流的な光を受光して直流電流Ｉｉｎが発生した場合に
ついて、直流電流Ｉｉｎと出力端子１８の直流電圧との
関係を示している。受光素子１に入力された光が微小な
直流の場合には、抵抗２の抵抗値をＲｉｎとすると、抵
抗２の両端には、Ｉｉｎ＊Ｒｉｎの直流電圧が発生し、
出力端子１８にそのまま出力される。受光素子１にさら
に強い直流成分をもつ光が入力されると、抵抗２の両端
に発生する直流電圧は大きくなり、出力端子１８に発生
する直流電圧も大きくなる。出力端子１８は、抵抗５と
６を通してトランジスタ３のゲート電圧に接続している
ので、トランジスタ３のゲート電極には、出力端子１８
と同じ直流電圧が印可される。出力端子１８の電圧が、
トランジスタ３の閾値電圧（Ｖｔｈｎ）を超えると、ト
ランジスタ３は導通してドレイン電極とソース電極の間
に電流が流れ始める。受光素子に発生した直流電流は、
抵抗２にはあまり流れなくなり、抵抗２の両端の電圧は
上昇しにくくなる。
【００１４】出力端子１８の電圧の内、交流成分は、抵
抗５、６を通して、容量４に流れる。容量４の交流のイ
ンピーダンスを低くしておけば、容量４の両端に発生す
る交流成分の振幅は小さくトランジスタ３の動作にほと
んど影響を与えないので、トランジスタ３には、ほぼ直
流だけを流すことができる。以下図１の回路の交流での
動作を、図３と図４を用いて定量的に説明する。
抗５、６を通して、容量４に流れる。容量４の交流のイ
ンピーダンスを低くしておけば、容量４の両端に発生す
る交流成分の振幅は小さくトランジスタ３の動作にほと
んど影響を与えないので、トランジスタ３には、ほぼ直
流だけを流すことができる。以下図１の回路の交流での
動作を、図３と図４を用いて定量的に説明する。
【００１５】図３は、図１の回路の交流小信号等価回路
を示している。図３で、受光素子１は、Ｉｉｎの値を持
つ定電流源に置き換えている。トランジスタ３は、抵抗
５と容量４の共通接続点、即ち図１でトランジスタ３の
ゲート電極が接続されていたノードの電圧をＶａとし
て、Ｖａで制御されＶａ×ｇｍの値を持つ電圧制御電流
源としている。容量４の値は、Ｃとしている。受光素子
１に発生した電流Ｉｉｎにより、抵抗２の両端に発生す
る電圧ＶｉｎはＩｉｎ×Ｒｉｎとなる。Ｖｉｎにより出
力端子１８には、Ｖｏｕｔの電圧が発生する。Ｖｉｎと
Ｖｏｕｔの間の伝達関数を求めると、図１０に示す式の
ようになる。
を示している。図３で、受光素子１は、Ｉｉｎの値を持
つ定電流源に置き換えている。トランジスタ３は、抵抗
５と容量４の共通接続点、即ち図１でトランジスタ３の
ゲート電極が接続されていたノードの電圧をＶａとし
て、Ｖａで制御されＶａ×ｇｍの値を持つ電圧制御電流
源としている。容量４の値は、Ｃとしている。受光素子
１に発生した電流Ｉｉｎにより、抵抗２の両端に発生す
る電圧ＶｉｎはＩｉｎ×Ｒｉｎとなる。Ｖｉｎにより出
力端子１８には、Ｖｏｕｔの電圧が発生する。Ｖｉｎと
Ｖｏｕｔの間の伝達関数を求めると、図１０に示す式の
ようになる。
【００１６】図１０の式の伝達関数は、ゲイン １／
（１＋ｇｍ・Ｒｉｎ）、カットオフ周波数（１＋ｇｍ・
Ｒｉｎ）／Ｃ・Ｒ１のローパスフィルタと、ゲイン（Ｒ
１＋Ｒ２）／Ｒ２でカットオフ周波数が同じハイパスフ
ィルタとの和を示している。図１０の式の周波数特性
は、図４に示すようになる。カットオフ周波数（１＋ｇ
ｍ・Ｒｉｎ）／Ｃ・Ｒ１より十分高い周波数では、ゲイ
ンは、（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２となり、カットオフ周波数
より十分に低い周波数では、ゲインは１より小さく１／
（１＋ｇｍ・Ｒｉｎ）となる。信号の周波数をカットオ
フ周波数より大きくなるようにＣ、Ｒ１、ｇｍを設定す
れば、信号成分は増幅することが出来、直流成分は、抑
圧することができる。
（１＋ｇｍ・Ｒｉｎ）、カットオフ周波数（１＋ｇｍ・
Ｒｉｎ）／Ｃ・Ｒ１のローパスフィルタと、ゲイン（Ｒ
１＋Ｒ２）／Ｒ２でカットオフ周波数が同じハイパスフ
ィルタとの和を示している。図１０の式の周波数特性
は、図４に示すようになる。カットオフ周波数（１＋ｇ
ｍ・Ｒｉｎ）／Ｃ・Ｒ１より十分高い周波数では、ゲイ
ンは、（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２となり、カットオフ周波数
より十分に低い周波数では、ゲインは１より小さく１／
（１＋ｇｍ・Ｒｉｎ）となる。信号の周波数をカットオ
フ周波数より大きくなるようにＣ、Ｒ１、ｇｍを設定す
れば、信号成分は増幅することが出来、直流成分は、抑
圧することができる。
【００１７】図５に示した実施例の回路は、図１の回路
に、Ｒ３の値を持つ抵抗１９を追加している。抵抗１９
の一端は、抵抗５の一端とトランジスタ３のゲート電極
に共通に接続している。抵抗１９の他端は容量４の一端
に接続している。その他は、図１の回路と同一である。
図１と同様に図５の回路の伝達関数を求めると、図１１
に示す式のようになる。
に、Ｒ３の値を持つ抵抗１９を追加している。抵抗１９
の一端は、抵抗５の一端とトランジスタ３のゲート電極
に共通に接続している。抵抗１９の他端は容量４の一端
に接続している。その他は、図１の回路と同一である。
図１と同様に図５の回路の伝達関数を求めると、図１１
に示す式のようになる。
【００１８】図１１の式の伝達関数は、ゲイン１／（１
＋ｇｍ・Ｒｉｎ）、カットオフ周波数 （１＋ｇｍ・Ｒ
ｉｎ）／Ｃ（Ｒ１＋Ｒ３＋ｇｍ・Ｒｉｎ・Ｒ３）のロー
パスフィルタと、ゲイン（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｒ１
＋Ｒ３＋ｇｍ・Ｒｉｎ・Ｒ３）でカットオフ周波数が同
じハイパスフィルタとの和を示している。当然ながらＲ
３＝０のときには、図１０と図１１の式は同じになる。
周波数特性のカーブは値が異なることを除き図４と同一
になる。即ち図５の回路で、図1の回路と同様の効果を
得ることが出来る。さらに、図５の回路は、抵抗１９を
追加しているので、抵抗１９の値Ｒ３を変えることによ
りゲインとカットオフ周波数を変えることが出来る。
＋ｇｍ・Ｒｉｎ）、カットオフ周波数 （１＋ｇｍ・Ｒ
ｉｎ）／Ｃ（Ｒ１＋Ｒ３＋ｇｍ・Ｒｉｎ・Ｒ３）のロー
パスフィルタと、ゲイン（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｒ１
＋Ｒ３＋ｇｍ・Ｒｉｎ・Ｒ３）でカットオフ周波数が同
じハイパスフィルタとの和を示している。当然ながらＲ
３＝０のときには、図１０と図１１の式は同じになる。
周波数特性のカーブは値が異なることを除き図４と同一
になる。即ち図５の回路で、図1の回路と同様の効果を
得ることが出来る。さらに、図５の回路は、抵抗１９を
追加しているので、抵抗１９の値Ｒ３を変えることによ
りゲインとカットオフ周波数を変えることが出来る。
【００１９】図６の回路は、図５の回路に抵抗３８を追
加したものである。抵抗３８の一端は、トランジスタ３
のソース電極に共通に接続している。抵抗３８の他端は
ＧＮＤに接続している。その他は、図４と同一である。
抵抗３８の値をＲｓとし、ｇｍａをＭＯＳトランジスタ
３と抵抗３８からなる回路の等価的なｇｍとし、ＭＯＳ
トランジスタ３の元のｇｍをｇｍｔとすると、両者の間
には、 ｇｍａ＝ｇｍｔ／（１＋ｇｍｔ・Ｒｓ） …（１） の関係が成り立つ。即ち、元のＭＯＳトランジスタ３の
ｇｍｔを減少させることができる。図６の回路の伝達関
数は、式１のｇｍａを図１１の式のｇｍと読み替えるこ
とで表現できる。図１１の式からわかるように、ｇｍが
大きくなると、ハイパスフィルタのゲイン（Ｒ１＋Ｒ２
＋Ｒ３）／（Ｒ１＋Ｒ３＋ｇｍ・Ｒｉｎ・Ｒ３）も低下
する。ｇｍは、ＭＯＳトランジスタ３に大きな直流電流
を流したときに大きくなる。即ち受光素子からの大きな
直流電流をＭＯＳトランジスタ３に流すとゲインが低下
する。
加したものである。抵抗３８の一端は、トランジスタ３
のソース電極に共通に接続している。抵抗３８の他端は
ＧＮＤに接続している。その他は、図４と同一である。
抵抗３８の値をＲｓとし、ｇｍａをＭＯＳトランジスタ
３と抵抗３８からなる回路の等価的なｇｍとし、ＭＯＳ
トランジスタ３の元のｇｍをｇｍｔとすると、両者の間
には、 ｇｍａ＝ｇｍｔ／（１＋ｇｍｔ・Ｒｓ） …（１） の関係が成り立つ。即ち、元のＭＯＳトランジスタ３の
ｇｍｔを減少させることができる。図６の回路の伝達関
数は、式１のｇｍａを図１１の式のｇｍと読み替えるこ
とで表現できる。図１１の式からわかるように、ｇｍが
大きくなると、ハイパスフィルタのゲイン（Ｒ１＋Ｒ２
＋Ｒ３）／（Ｒ１＋Ｒ３＋ｇｍ・Ｒｉｎ・Ｒ３）も低下
する。ｇｍは、ＭＯＳトランジスタ３に大きな直流電流
を流したときに大きくなる。即ち受光素子からの大きな
直流電流をＭＯＳトランジスタ３に流すとゲインが低下
する。
【００２０】抵抗３８を挿入するとｇｍを低下させるこ
とができるので、トランジスタ３により大きな直流電流
を流した場合でも、ゲインの低下を抑えることが出来
る。図７の回路は、オペアンプ１７を、所謂カスケード
型のオペアンプで実現した例を示している。オペアンプ
１７は、図１の回路構成でも実現できるが、負荷段１０
と出力段１６にはその他にも、種々の実現例がある。
とができるので、トランジスタ３により大きな直流電流
を流した場合でも、ゲインの低下を抑えることが出来
る。図７の回路は、オペアンプ１７を、所謂カスケード
型のオペアンプで実現した例を示している。オペアンプ
１７は、図１の回路構成でも実現できるが、負荷段１０
と出力段１６にはその他にも、種々の実現例がある。
【００２１】ＭＯＳトランジスタ８のソース電極とＭＯ
Ｓトランジスタ９のソース電極は、共通に定電流源７の
一端に接続されている。定電流源７の他端は電源に接続
されている。オペアンプ１７は、ＭＯＳトランジスタ９
のゲート電極を正入力端子とし、ＭＯＳトランジスタ８
のゲート電極を負入力端子としている。ＭＯＳトランジ
スタ８、９、定電流源７は、図１のものと構成、機能が
まったく同一である。
Ｓトランジスタ９のソース電極は、共通に定電流源７の
一端に接続されている。定電流源７の他端は電源に接続
されている。オペアンプ１７は、ＭＯＳトランジスタ９
のゲート電極を正入力端子とし、ＭＯＳトランジスタ８
のゲート電極を負入力端子としている。ＭＯＳトランジ
スタ８、９、定電流源７は、図１のものと構成、機能が
まったく同一である。
【００２２】トランジスタ８のドレイン電極は、Ｎチャ
ンネルＭＯＳトランジスタ２２のソース電極とＮチャン
ネルＭＯＳトランジスタ２４のドレイン電極に共通に接
続されている。トランジスタ９のドレイン電極は、Ｎチ
ャンネルＭＯＳトランジスタ２３のソース電極とＮチャ
ンネルＭＯＳトランジスタ２５のドレイン電極に共通に
接続されている。トランジスタ２４のゲート電極は、ト
ランジスタ２５のゲート電極と共通に固定電圧源２６に
接続されている。トランジスタ２４、２５のソース電極
はＧＮＤに接続されている。トランジスタ２２のドレイ
ン電極は、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ２０のドレ
イン電極とゲート電極とＰチャンネルＭＯＳトランジス
タ２１のゲート電極とに共通に接続されている。トラン
ジスタ２３のドレイン電極は、ＰチャンネルＭＯＳトラ
ンジスタ２３のドレイン電極は、トランジスタ２１のド
レイン電極と位相補正用の容量１３の一端とＰチャンネ
ルＭＯＳトランジスタ２９のゲート電極に共通に接続さ
れている。トランジスタ２２、２３のゲート電極は、共
通に固定電圧源２７に接続されている。トランジスタ２
０、２１のソース電極は電源に接続されている。
ンネルＭＯＳトランジスタ２２のソース電極とＮチャン
ネルＭＯＳトランジスタ２４のドレイン電極に共通に接
続されている。トランジスタ９のドレイン電極は、Ｎチ
ャンネルＭＯＳトランジスタ２３のソース電極とＮチャ
ンネルＭＯＳトランジスタ２５のドレイン電極に共通に
接続されている。トランジスタ２４のゲート電極は、ト
ランジスタ２５のゲート電極と共通に固定電圧源２６に
接続されている。トランジスタ２４、２５のソース電極
はＧＮＤに接続されている。トランジスタ２２のドレイ
ン電極は、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ２０のドレ
イン電極とゲート電極とＰチャンネルＭＯＳトランジス
タ２１のゲート電極とに共通に接続されている。トラン
ジスタ２３のドレイン電極は、ＰチャンネルＭＯＳトラ
ンジスタ２３のドレイン電極は、トランジスタ２１のド
レイン電極と位相補正用の容量１３の一端とＰチャンネ
ルＭＯＳトランジスタ２９のゲート電極に共通に接続さ
れている。トランジスタ２２、２３のゲート電極は、共
通に固定電圧源２７に接続されている。トランジスタ２
０、２１のソース電極は電源に接続されている。
【００２３】トランジスタ２９のドレイン電極は、容量
１３の他端と出力端子１８と定電流源２８の一端に共通
に接続されている。トランジスタ２９のソース電極は、
電源端子に接続されている。トランジスタ２０、２１、
２２、２３、２４、２５は、負荷段１０を構成してい
る。トランジスタ２９と電流源２８は、出力段１６を構
成している。
１３の他端と出力端子１８と定電流源２８の一端に共通
に接続されている。トランジスタ２９のソース電極は、
電源端子に接続されている。トランジスタ２０、２１、
２２、２３、２４、２５は、負荷段１０を構成してい
る。トランジスタ２９と電流源２８は、出力段１６を構
成している。
【００２４】負荷段１０は、トランジスタ８、９からな
る差動入力の負荷として機能し、負荷回路の出力を出力
段１６で増幅して出力１８に出力する。負荷段１０、出
力段１６の機能は、図１のものと同一である。容量１３
も同様に位相補正用の容量である。図７のオペアンプ１
７は、一般的に図１のものより電源電圧が低くても動作
ができる。
る差動入力の負荷として機能し、負荷回路の出力を出力
段１６で増幅して出力１８に出力する。負荷段１０、出
力段１６の機能は、図１のものと同一である。容量１３
も同様に位相補正用の容量である。図７のオペアンプ１
７は、一般的に図１のものより電源電圧が低くても動作
ができる。
【００２５】図９は、本発明の受光回路３４を受信回路
３３に適用した例を示している。光信号３２を受光回路
３４で受信し、増幅回路３５で増幅した後フィルタ３６
で信号成分の抽出をおこない検出回路３７で検波、デコ
ードを行い結果を出力端子３４に出力する。光信号３２
には、交流的な信号成分の他に、太陽光や白熱灯のよう
に、直流成分をもつ光が重畳する場合が多い。本発明に
よる受光回路は、前述のように直流成分をＮチャンネル
ＭＯＳトランジスタ３にバイパスして流すことができる
ため、太陽光下や白熱灯下のような環境下に適してお
り、ゲインの低下も少ない。
３３に適用した例を示している。光信号３２を受光回路
３４で受信し、増幅回路３５で増幅した後フィルタ３６
で信号成分の抽出をおこない検出回路３７で検波、デコ
ードを行い結果を出力端子３４に出力する。光信号３２
には、交流的な信号成分の他に、太陽光や白熱灯のよう
に、直流成分をもつ光が重畳する場合が多い。本発明に
よる受光回路は、前述のように直流成分をＮチャンネル
ＭＯＳトランジスタ３にバイパスして流すことができる
ため、太陽光下や白熱灯下のような環境下に適してお
り、ゲインの低下も少ない。
【００２６】
【発明の効果】入射光の中から直流成分のみをバイパス
するＮチャンネルＭＯＳトランジスタ３を設けた。トラ
ンジスタ３のゲート電極には、出力端子１８の電圧から
抵抗５、６、容量４、オペアンプ１７を用いて交流成分
を除去し、ほぼ直流電圧だけ掛かるようにしている。太
陽光下や白熱灯下のような直流的な背景光のある環境下
では、直流成分はトランジスタ３を流れるので、 抵抗
２の両端の電圧の上昇を抑えることができる。交流的な
信号成分は本来の負荷抵抗である抵抗２を流れるので、
感度低下が少ない受光回路を提供できる。
するＮチャンネルＭＯＳトランジスタ３を設けた。トラ
ンジスタ３のゲート電極には、出力端子１８の電圧から
抵抗５、６、容量４、オペアンプ１７を用いて交流成分
を除去し、ほぼ直流電圧だけ掛かるようにしている。太
陽光下や白熱灯下のような直流的な背景光のある環境下
では、直流成分はトランジスタ３を流れるので、 抵抗
２の両端の電圧の上昇を抑えることができる。交流的な
信号成分は本来の負荷抵抗である抵抗２を流れるので、
感度低下が少ない受光回路を提供できる。
【図１】本発明の実施例を示す回路図
【図２】本発明の受光回路の特性図
【図３】本発明の受光回路の等価回路図
【図４】本発明の受光回路の特性図
【図５】本発明の実施例を示す回路図
【図６】本発明の実施例を示す回路図
【図７】本発明の実施例を示す回路図
【図８】従来の技術による受光回路の回路図
【図９】本発明による受光回路を適用した受信回路のブ
ロック図
ロック図
【図１０】ＶｉｎとＶｏｕｔの間の伝達関数を示す図
【図１１】ＶｉｎとＶｏｕｔの間の伝達関数を示す図
１ 受光素子 ２、５、６、１９、３１、３８ 抵抗 ３ ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ ４、１３ 容量 ７、１５ 定電流源 ８、９ ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ １０ 負荷段 １１、１２、１４、２２、２３、２４、２５ Ｎチャン
ネルＭＯＳトランジスタ １６ 出力段 １７ オペアンプ １８ 出力端子 ２０、２１、２９ ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ ２６、２７ 定電圧源 ３０ ダイオード ３２ 光信号 ３３ 受信回路 ３４ 受光回路 ３５ 増幅器 ３６ フィルタ ３７ 検出回路
ネルＭＯＳトランジスタ １６ 出力段 １７ オペアンプ １８ 出力端子 ２０、２１、２９ ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ ２６、２７ 定電圧源 ３０ ダイオード ３２ 光信号 ３３ 受信回路 ３４ 受光回路 ３５ 増幅器 ３６ フィルタ ３７ 検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/14 10/04 10/06 Ｆターム(参考） 5F049 MA01 NA04 NB10 UA20 WA01 5J090 AA01 AA47 AA56 CA00 CA35 FA11 HA10 HA17 HA19 HA25 HA29 HA43 KA02 KA05 KA09 KA42 KA46 MA08 MA11 MA21 MN01 TA02 5J092 AA01 AA47 AA56 CA00 CA35 FA11 HA10 HA17 HA19 HA25 HA29 HA44 KA02 KA05 KA09 KA42 KA46 MA08 MA11 MA21 TA02 UL02 5K002 AA03 CA02 FA03
Claims (3)
- 【請求項１】入射光の強弱を電流の強弱に変換する受光
素子と、 受光素子に直列に接続した第一の抵抗と、 ドレイン電極を第一の抵抗の一端と受光素子の一端と第
一のＰチャンネルＭＯＳトランジスタのゲート電極とに
共通に接続しソース電極を固定電位に接続しゲート電極
を容量の一端と第２の抵抗の一端とに共通に接続したＮ
チャンネルＭＯＳトランジスタと、 他端を第3の抵抗の一端と第2のＰチャンネルＭＯＳトラ
ンジスタのゲート電極とに共通に接続した第2の抵抗
と、 他端をオペアンプの出力端子に接続した第3の抵抗と、 他端を固定電位に接続した容量と、 ソース電極を第2のＰチャンネルＭＯＳトランジスタの
ソース電極と電流源とに共通に接続しドレイン電極を負
荷回路に接続した第1のＰチャンネルＭＯＳトランジス
タと、 ソース電極を第1のＰチャンネルＭＯＳトランジスタの
ソース電極に共通に接続しドレイン電極を該負荷回路に
接続した第2のＰチャンネルＭＯＳトランジスタと、 ゲート電極を正入力端子とする前記第１のＰチャンネル
ＭＯＳトランジスタとゲート電極を負入力端子とする前
記第2のチャンネルＭＯＳトランジスタから成る差動入
力段を持つ前記オペアンプで構成した受光回路。 - 【請求項２】 前記容量の一端と、共通に接続した前記
第２抵抗の一端とＮチャンネルＭＯＳトランジスタのゲ
ート電極との間に、第4の抵抗を接続したことを特徴と
する請求項１記載の受光回路 - 【請求項３】 前記ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの
ソース電極と固定電位との間に第5の抵抗を接続したこ
とを特徴とする請求項１記載の受光回路
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11165530A JP2000353924A (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | 受光回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11165530A JP2000353924A (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | 受光回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000353924A true JP2000353924A (ja) | 2000-12-19 |
Family
ID=15814151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11165530A Pending JP2000353924A (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | 受光回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000353924A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011228914A (ja) * | 2010-04-19 | 2011-11-10 | Toshiba Corp | 受光回路および受光回路を備える電子機器 |
| JP2012120145A (ja) * | 2010-05-06 | 2012-06-21 | Seiko Instruments Inc | 受光回路および受光回路を用いたシステム |
| CN109270026A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-01-25 | 河北大学 | 一种近红外接收与发射控制装置 |
-
1999
- 1999-06-11 JP JP11165530A patent/JP2000353924A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011228914A (ja) * | 2010-04-19 | 2011-11-10 | Toshiba Corp | 受光回路および受光回路を備える電子機器 |
| JP2012120145A (ja) * | 2010-05-06 | 2012-06-21 | Seiko Instruments Inc | 受光回路および受光回路を用いたシステム |
| CN109270026A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-01-25 | 河北大学 | 一种近红外接收与发射控制装置 |
| CN109270026B (zh) * | 2018-12-14 | 2023-11-03 | 河北大学 | 一种近红外接收与发射控制装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040302 |