JP2006128739A - Photocurrent processing circuit and current amplifying circuit used therefor - Google Patents

Photocurrent processing circuit and current amplifying circuit used therefor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photocurrent processing circuit capable of stably acquiring a voltage signal even if an area of a photodiode is reduced and an photocurrent becomes weak, and a current amplifying circuit used for the photocurrent processing circuit. <P>SOLUTION: The photocurrent processing circuit consists of a photodiode 402; a current amplifying circuit 403 consisting of an operational amplifier 104 having one end of the photodiode connected to an inverting input terminal, a bipolar transistor 106 having a base terminal connected to the inverting input terminal and a collector terminal connected to a power supply, MOS transistor 107 having a gate terminal connected to the output terminal of the operational amplifier and a source terminal connected to an emitter terminal of the bipolar transistor, and a constant voltage source 103 connected to a non-inverting input terminal of the operational amplifier; and a current-voltage transformer 404 connected to the drain of the MOS transistor of the current amplifying circuit and transforming a current from the drain into a voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、フォトダイオードからの光電流を増幅する電流増幅回路及びこの電流増幅回路を用いた光電流処理回路に関するものである。   The present invention relates to a current amplifying circuit for amplifying a photocurrent from a photodiode and a photocurrent processing circuit using the current amplifying circuit.

従来、フォトダイオードからの光電流を処理する光電流処理回路としては、例えば、吉田裕道他著「センサー回路と応用」（近代図書株式会社、1990年７月10日発行、第85頁）に記載されている図８に示すような構成のもの、及び特開平６−２３５６５８号公報に開示されている図９に示すような構成のものがよく知られている。図８に示した光電流処理回路は、光信号がフォトダイオード801 により光電流に変換され、該光電流は、非反転入力端子に定電圧源802 が接続され、反転入力端子と出力端子間に帰還抵抗803 が接続された演算増幅器804 によって構成された電流電圧変換器によって電圧信号に変換されるように構成されている。このとき、フォトダイオード801 からの光電流をＩp ，定電圧源802 の電圧値をＥr ，帰還抵抗803 の抵抗値をＲf とすると、出力電圧Ｖout は、
Ｖout ＝Ｅr −Ｒf ・Ｉp ・・・・・・・・・・・・（１）
となり、電圧信号が得られる。 Conventionally, as a photocurrent processing circuit for processing a photocurrent from a photodiode, it is described in, for example, Hiromichi Yoshida et al., “Sensor Circuit and Application” (Modern Books Co., Ltd., issued July 10, 1990, page 85). The structure shown in FIG. 8 and the structure shown in FIG. 9 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-235658 are well known. In the photocurrent processing circuit shown in FIG. 8, an optical signal is converted into a photocurrent by a photodiode 801, and the photocurrent is connected to a non-inverting input terminal with a constant voltage source 802, and between the inverting input terminal and the output terminal. It is configured to be converted into a voltage signal by a current-voltage converter constituted by an operational amplifier 804 to which a feedback resistor 803 is connected. At this time, if the photocurrent from the photodiode 801 is Ip, the voltage value of the constant voltage source 802 is Er, and the resistance value of the feedback resistor 803 is Rf, the output voltage Vout is
Vout = Er-Rf Ip (1)
Thus, a voltage signal is obtained.

次に、図９に示す光電流処理回路について説明する。図９に示した光電流処理回路は、カソード端子が電源に接続されたフォトダイオード901 のアノード端子が演算増幅器902 の反転入力端子に接続され、前記演算増幅器902 の非反転入力端子には定電圧源903 が接続され、前記演算増幅器902 の反転入力端子と出力端子間には、光電流を蓄える積分コンデンサ904 と該積分コンデンサ904 をリセットするアナログスイッチ905 とが接続されて構成されている。   Next, the photocurrent processing circuit shown in FIG. 9 will be described. In the photocurrent processing circuit shown in FIG. 9, the anode terminal of the photodiode 901 whose cathode terminal is connected to the power supply is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 902, and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 902 has a constant voltage. A source 903 is connected, and an integrating capacitor 904 for storing a photocurrent and an analog switch 905 for resetting the integrating capacitor 904 are connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 902.

次に、かかる構成の光電流処理回路の動作について説明する。光電流検出前は、アナログスイッチ905 は閉じた状態であり、このとき、演算増幅器902 の出力端子には、定電圧源903 の電圧Ｅｒが出力されている。次にアナログスイッチ905 が開かれ、光電流の検出が開始される。アナログスイッチ905 が開かれ時間Ｔが経過したとき、積分コンデンサ904 の容量値をＣint とすると、出力電圧Ｖout は、
Ｖout ＝Ｅr −Ｉp ・Ｔ／Ｃint ・・・・・・・・・（２）
となり、電圧信号が得られる。
特開平６−２３５６５８号公報 吉田裕道 他著「センサー回路と応用」 Next, the operation of the photocurrent processing circuit having such a configuration will be described. Before the photocurrent detection, the analog switch 905 is in a closed state. At this time, the voltage Er of the constant voltage source 903 is output to the output terminal of the operational amplifier 902. Next, the analog switch 905 is opened and the detection of the photocurrent is started. When the analog switch 905 is opened and the time T has elapsed, if the capacitance value of the integrating capacitor 904 is Cint, the output voltage Vout is
Vout = Er-Ip T / Cint (2)
Thus, a voltage signal is obtained.
JP-A-6-235658 Hiromichi Yoshida et al. “Sensor circuits and applications”

近年、被写界を複数の領域に分割し、それぞれの領域毎の輝度信号を用いて測光を行う、いわゆる多分割測光が多くのカメラで用いられており、多分割測光では被写界からより多くの正確な輝度情報を得るためには、フォトダイオードの分割数が多ければ多いほど有利である。ところで、フォトダイオードと光電流処理回路を同一ＩＣチップ上に混載する場合、フォトダイオードがＩＣチップの一定の面積を占有する。したがって、フォトダイオードと光信号処理回路を混載しフォトダイオードの分割数を多くすると、分割したフォトダイオードの一つ当たりの受光面積が小さくなり、結果としてフォトダイオードから発生する光電流が非常に微弱となる。   In recent years, so-called multi-division photometry, which divides an object scene into a plurality of areas and performs photometry using luminance signals for each area, is used in many cameras. In order to obtain a large amount of accurate luminance information, the larger the number of divided photodiodes, the more advantageous. By the way, when the photodiode and the photocurrent processing circuit are mixedly mounted on the same IC chip, the photodiode occupies a certain area of the IC chip. Therefore, when a photodiode and an optical signal processing circuit are mixedly mounted and the number of divided photodiodes is increased, the light receiving area per divided photodiode is reduced, and as a result, the photocurrent generated from the photodiode is very weak. Become.

図８に示した従来例では、微弱な光電流から所望の電圧信号を得るためには帰還抵抗803 の値Ｒｆを大きくする必要があり、そのため帰還抵抗803 の面積は非常に大きくなり、結果としてＩＣチップ面積が大きくなる。更に、帰還抵抗値Ｒｆが大きくなることにより帰還抵抗803 の寄生容量値Ｃｆも大きくなり、帰還抵抗値Ｒｆとその寄生容量値Ｃｆにより構成されるローパスフィルタにより応答特性が劣化する。   In the conventional example shown in FIG. 8, in order to obtain a desired voltage signal from a weak photocurrent, it is necessary to increase the value Rf of the feedback resistor 803. Therefore, the area of the feedback resistor 803 becomes very large. IC chip area increases. Further, as the feedback resistance value Rf increases, the parasitic capacitance value Cf of the feedback resistor 803 also increases, and the response characteristics are deteriorated by the low-pass filter constituted by the feedback resistance value Rf and the parasitic capacitance value Cf.

また図９に示した従来例では、所望の電圧信号を得るためには積分コンデンサ904 の容量値Ｃint を小さくする必要がある。一方、アナログスイッチ905 は通常ＭＯＳトランジスタで構成され、ゲート電圧を制御することによりスイッチの開閉を行う。このとき、ゲート−ドレイン間、及びゲート−ソース間にはそれぞれ寄生容量が存在し、ゲート電圧が変動したとき、これらの寄生容量を介してゲート電圧の変動成分がスイッチングノイズとして信号線に重畳される。ところで、このスイッチングノイズは積分コンデンサ904 の容量値Ｃint の逆数に比例する。すなわち、積分コンデンサ904 の容量値Ｃint が小さくなるに従いアナログスイッチ905 のスイッチングノイズの影響が大きくなる。また、積分コンデンサ904 の容量値が小さくなることに伴い積分コンデンサを微細化しなければならないが、積分コンデンサを微細化した場合、積分コンデンサの製造誤差が大きくなる。   In the conventional example shown in FIG. 9, it is necessary to reduce the capacitance value Cint of the integrating capacitor 904 in order to obtain a desired voltage signal. On the other hand, the analog switch 905 is usually composed of a MOS transistor, and opens and closes the switch by controlling the gate voltage. At this time, parasitic capacitance exists between the gate and the drain and between the gate and the source, and when the gate voltage fluctuates, the fluctuation component of the gate voltage is superimposed on the signal line as switching noise through the parasitic capacitance. The Incidentally, this switching noise is proportional to the reciprocal of the capacitance value Cint of the integrating capacitor 904. That is, as the capacitance value Cint of the integrating capacitor 904 decreases, the influence of the switching noise of the analog switch 905 increases. Further, the integration capacitor has to be miniaturized as the capacitance value of the integration capacitor 904 becomes small. However, when the integration capacitor is miniaturized, a manufacturing error of the integration capacitor becomes large.

本発明は、従来の光電流処理回路における上記課題を解決するためになされたものであり、フォトダイオードの面積が縮小し光電流が微弱となっても安定した電圧信号を得ることが可能な光電流処理回路、及び、この光電流処理回路に用いて好適な電流増幅回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems in the conventional photocurrent processing circuit, and is a light capable of obtaining a stable voltage signal even when the photodiode area is reduced and the photocurrent becomes weak. It is an object of the present invention to provide a current processing circuit and a current amplification circuit suitable for use in the photocurrent processing circuit.

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、フォトダイオードと、反転入力端子に前記フォトダイオードの一方の端子が接続された演算増幅器と、ベース端子が反転入力端子に接続され、コレクタ端子が電源に接続されたバイポーラトランジスタと、ゲート端子が前記演算増幅器の出力端子に、ソース端子が前記バイポーラトランジスタのエミッタ端子に、それぞれ接続されたＭＯＳトランジスタと、前記演算増幅器の非反転入力端子に接続された定電圧源と、前記ＭＯＳトランジスタのドレイン端子に接続され、該ドレイン端子からの電流を電圧に変換する電流電圧変換器とで光電流処理回路を構成するものである。   In order to solve the above-mentioned problem, an invention according to claim 1 is directed to a photodiode, an operational amplifier in which one terminal of the photodiode is connected to an inverting input terminal, a base terminal is connected to the inverting input terminal, and a collector A bipolar transistor having a terminal connected to a power source, a gate terminal connected to the output terminal of the operational amplifier, a source terminal connected to the emitter terminal of the bipolar transistor, a MOS transistor connected to the bipolar transistor, and a non-inverting input terminal of the operational amplifier A photocurrent processing circuit is constituted by the connected constant voltage source and the current-voltage converter connected to the drain terminal of the MOS transistor and converting the current from the drain terminal into a voltage.

請求項２に係る発明は、請求項１に係る光電流処理回路において、前記演算増幅器は、その非反転入力端子に前記フォトダイオードの他方の端子が接続されていることを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, in the photocurrent processing circuit according to the first aspect, the operational amplifier has a non-inverting input terminal connected to the other terminal of the photodiode. .

請求項３に係る発明は、請求項１に係る光電流処理回路において、前記バイポーラトランジスタは、複数のバイポーラトランジスタがダーリントン接続されて構成されていることを特徴とするものである。   According to a third aspect of the present invention, in the photocurrent processing circuit according to the first aspect, the bipolar transistor includes a plurality of bipolar transistors connected in a Darlington connection.

請求項４に係る発明は、請求項１に係る光電流処理回路において、前記電流電圧変換器は、光電流を電圧に変換する素子として抵抗素子を有することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the photocurrent processing circuit according to the first aspect, the current-voltage converter has a resistance element as an element for converting a photocurrent into a voltage.

請求項５に係る発明は、請求項１に係る光電流処理回路において、前記電流電圧変換器は、光電流を電圧に変換する素子としてのコンデンサと、該コンデンサと並列に接続され、前記コンデンサを短絡するスイッチとを有することを特徴とするものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the photocurrent processing circuit according to the first aspect, the current-voltage converter includes a capacitor as an element that converts a photocurrent into a voltage, and is connected in parallel to the capacitor, It has the switch which short-circuits, It is characterized by the above-mentioned.

請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１項に係る光電流処理回路において、前記バイポーラトランジスタの電流増幅率の変動による出力電圧の変動を補正する補正手段を更に有することを特徴とするものである。   According to a sixth aspect of the present invention, in the photocurrent processing circuit according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, the photoelectric current processing circuit further includes a correction unit that corrects a variation in output voltage due to a variation in current amplification factor of the bipolar transistor. It is a feature.

請求項７に係る発明は、反転入力端子に、フォトダイオードの一方の端子が接続された電流入力端子が接続される演算増幅器と、ベース端子が前記反転入力端子に接続され、コレクタ端子が電源に接続されたバイポーラトランジスタと、ゲート端子が前記演算増幅器の出力端子に、ソース端子が前記バイポーラトランジスタのエミッタ端子に、ドレイン端子が電流出力端子に、それぞれ接続されたＭＯＳトランジスタと、前記演算増幅器の非反転入力端子に接続された定電圧源とで電流増幅回路を構成するものである。   The invention according to claim 7 is an operational amplifier in which a current input terminal connected to one terminal of a photodiode is connected to an inverting input terminal, a base terminal is connected to the inverting input terminal, and a collector terminal is a power source. A connected bipolar transistor; a gate terminal connected to the output terminal of the operational amplifier; a source terminal connected to the emitter terminal of the bipolar transistor; a drain terminal connected to the current output terminal; A current amplification circuit is constituted by a constant voltage source connected to the inverting input terminal.

請求項８に係る発明は、請求項７に係る光電流処理回路において、前記演算増幅器は、その非反転入力端子に前記フォトダイオードの他方の端子が接続されていることを特徴とするものである。   The invention according to claim 8 is the photocurrent processing circuit according to claim 7, wherein the operational amplifier has the other terminal of the photodiode connected to the non-inverting input terminal. .

請求項９に係る発明は、請求項７に係る光電流処理回路において、前記バイポーラトランジスタは、複数のバイポーラトランジスタがダーリントン接続されて構成されていることを特徴とするものである。   The invention according to claim 9 is the photocurrent processing circuit according to claim 7, wherein the bipolar transistor is constituted by a plurality of bipolar transistors connected in a Darlington connection.

請求項10に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項に係る光電流処理回路において、前記バイポーラトランジスタは、コレクタに相当する半導体基板と、該半導体基板上に形成され、ベースに相当する前記半導体基板と異なる導電型の第１の拡散層と、該第１の拡散層内の上方に形成され、エミッタに相当する前記半導体基板と同型導電型である第２の拡散層とから構成されていることを特徴とするものである。   A tenth aspect of the present invention is the photocurrent processing circuit according to any one of the first to sixth aspects, wherein the bipolar transistor is formed on a semiconductor substrate corresponding to a collector, and formed on the semiconductor substrate, and corresponds to a base. A first diffusion layer having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate, and a second diffusion layer formed above the first diffusion layer and corresponding to the emitter and having the same conductivity type as the semiconductor substrate. It is characterized by being.

請求項11に係る発明は、請求項７〜９のいずれか１項に係る光電流処理回路において、前記バイポーラトランジスタは、コレクタに相当する半導体基板と、該半導体基板上に形成され、ベースに相当する前記半導体基板と異なる導電型の第１の拡散層と、該第１の拡散層内の上方に形成され、エミッタに相当する前記半導体基板と同型導電型である第２の拡散層とから構成されていることを特徴とするものである。   The invention according to claim 11 is the photocurrent processing circuit according to any one of claims 7 to 9, wherein the bipolar transistor is formed on a semiconductor substrate corresponding to a collector, and formed on the semiconductor substrate, and corresponds to a base. A first diffusion layer having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate, and a second diffusion layer formed above the first diffusion layer and corresponding to the emitter and having the same conductivity type as the semiconductor substrate. It is characterized by being.

請求項１に係る光電流処理回路によれば、フォトダイオードにて検出した光電流をバイポーラトランジスタにより増幅し、演算増幅器で制御されたＭＯＳトランジスタを介して出力するので、安定して増幅された光電流を生成することができる。また、増幅された光電流が電流電圧変換器に伝達されるため、例えば、所望の電圧信号に変換する素子として抵抗素子を用いた場合、その抵抗値を増大させる必要がないので抵抗素子の面積の増大を抑えられ、ＩＣチップの面積を小さくすることができ、抵抗素子の面積が小さいため抵抗素子の寄生容量も小さくなり、抵抗素子と寄生容量により構成されるローパスフィルタのカットオフ周波数が高くなり応答特性が改善される。また、所望の電圧信号に変換する素子としてコンデンサを用いる場合、コンデンサの値を大きくすることができるのでアナログスイッチのスイッチングノイズの影響を抑えることができ、コンデンサを微細化しないためコンデンサの製造誤差を抑えることができる。   According to the photocurrent processing circuit of the first aspect, the photocurrent detected by the photodiode is amplified by the bipolar transistor and is output through the MOS transistor controlled by the operational amplifier. A current can be generated. Further, since the amplified photocurrent is transmitted to the current-voltage converter, for example, when a resistance element is used as an element for converting to a desired voltage signal, it is not necessary to increase the resistance value, so that the area of the resistance element Increase of the IC chip, the area of the IC chip can be reduced, and since the area of the resistor element is small, the parasitic capacitance of the resistor element is also reduced, and the cut-off frequency of the low-pass filter composed of the resistor element and the parasitic capacitor is increased. Response characteristics are improved. In addition, when a capacitor is used as an element for converting to a desired voltage signal, the value of the capacitor can be increased, so that the influence of switching noise of the analog switch can be suppressed, and the capacitor is not miniaturized, so that the capacitor manufacturing error is reduced. Can be suppressed.

また請求項２に係る光電流処理回路によれば、演算増幅器の仮想短絡によりフォトダイオードに印加される電圧を零にすることができるので、ノイズとなる暗電流の発生を抑えることができる。また請求項３に係る光電流処理回路によれば、電流増幅率を増大させることができるので、非常に微弱な光電流に対しても安定して増幅された光電流を生成することができる。   Further, according to the photocurrent processing circuit of the second aspect, the voltage applied to the photodiode can be made zero by the virtual short circuit of the operational amplifier, so that it is possible to suppress the generation of dark current that becomes noise. According to the photocurrent processing circuit of the third aspect, since the current amplification factor can be increased, a photocurrent that is stably amplified even with a very weak photocurrent can be generated.

また請求項４に係る光電流処理回路によれば、抵抗素子の抵抗値に比例した電圧信号を安定して生成することができる。また請求項５に係る光電流処理回路によれば、積分時間に比例した電圧信号を安定して生成することができる。   According to the photocurrent processing circuit of the fourth aspect, a voltage signal proportional to the resistance value of the resistance element can be stably generated. According to the photocurrent processing circuit of the fifth aspect, a voltage signal proportional to the integration time can be stably generated.

また請求項６に係る光電流処理回路によれば、バイポーラトランジスタのベース電流、すなわち、フォトダイオードからの光電流が非常に微弱となり、前記バイポーラトランジスタの電流増幅率が低下した場合であっても、光電流に比例した精度の高い電圧信号を得ることができる。   According to the photocurrent processing circuit of claim 6, even when the base current of the bipolar transistor, that is, the photocurrent from the photodiode becomes very weak, and the current amplification factor of the bipolar transistor is reduced, A highly accurate voltage signal proportional to the photocurrent can be obtained.

請求項７〜９に係る電流増幅回路によれば、フォトダイオードにて検出した光電流をバイポーラトランジスタにより増幅し、演算増幅器で制御されたＭＯＳトランジスタを介して出力するので、安定して増幅された光電流を生成することができる。   According to the current amplifying circuit according to claims 7 to 9, since the photocurrent detected by the photodiode is amplified by the bipolar transistor and outputted through the MOS transistor controlled by the operational amplifier, it is stably amplified. A photocurrent can be generated.

また請求項10に係る発明によれば、バイポーラプロセスを用いずＣＭＯＳプロセスのみによって構成できるので、ローコストで光電流処理回路を提供することができる。また請求項11に係る発明によれば、バイポーラプロセスを用いずＣＭＯＳプロセスのみによって構成できるので、ローコストで電流増幅回路を提供することができる。   Further, according to the invention of claim 10, since it can be constituted only by a CMOS process without using a bipolar process, a photocurrent processing circuit can be provided at a low cost. Further, according to the invention of claim 11, since it can be constituted by only a CMOS process without using a bipolar process, a current amplifying circuit can be provided at a low cost.

次に、発明を実施するための最良の形態について説明する。   Next, the best mode for carrying out the invention will be described.

（実施例１）
まず、本発明の実施例１について説明する。図１は本発明に係る電流増幅回路の実施例の構成を示す回路構成図である。図１に示すように、この実施例に係る電流増幅回路では、フォトダイオード101 のアノード端子が電流入力端子102 に接続されている。該電流入力端子102 は、非反転入力端子に定電圧源103 が接続された演算増幅器104 の反転入力端子、及びコレクタ端子が電源に接続されたバイポーラトランジスタ（Ｑ１）105 のベース端子に接続されている。また、前記演算増幅器104 の出力端子、及び前記バイポーラトランジスタ105 のエミッタ端子には、ドレイン端子に電流出力端子106 が接続されたＭＯＳトランジスタ（Ｍ１）107 のゲート端子及びソース端子がそれぞれ接続されて構成されている。 Example 1
First, Example 1 of the present invention will be described. FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing the configuration of an embodiment of a current amplifier circuit according to the present invention. As shown in FIG. 1, in the current amplification circuit according to this embodiment, the anode terminal of the photodiode 101 is connected to the current input terminal 102. The current input terminal 102 is connected to an inverting input terminal of an operational amplifier 104 having a constant voltage source 103 connected to a non-inverting input terminal, and a base terminal of a bipolar transistor (Q1) 105 having a collector terminal connected to a power source. Yes. Further, the output terminal of the operational amplifier 104 and the emitter terminal of the bipolar transistor 105 are connected to the gate terminal and the source terminal of the MOS transistor (M1) 107 having the drain terminal connected to the current output terminal 106, respectively. Has been.

次に、このように構成されている電流増幅回路の動作について説明する。フォトダイオード101 からの光電流をＩp とすると、該光電流Ｉp はバイポーラトランジスタ106 のベースに流れ込む。よって、バイポーラトランジスタ106 のエミッタ端子には、
ＩE ＝（β−１）Ｉp ・・・・・・・・・（３）
となる電流ＩE が流れる。ここで、βはバイポーラトランジスタ106 の電流増幅率である。このエミッタ電流ＩE は演算増幅回路104 により制御されたＭＯＳトランジスタ107 を介して電流出力端子105 に出力され、出力電流Ｉo は、
Ｉo ＝（β−１）Ｉp ・・・・・・・・・（４）
となる。よって、この電流増幅回路においては、フォトダイオード101 からの光電流Ｉp を（β−１）倍に増幅して出力するので、フォトダイオード101 の受光面積が縮小し、光電流が微弱となっていても、安定した増幅された光電流を生成することができる。 Next, the operation of the current amplifier circuit configured as described above will be described. If the photocurrent from the photodiode 101 is Ip, the photocurrent Ip flows into the base of the bipolar transistor 106. Therefore, the emitter terminal of the bipolar transistor 106 is
I E = (β−1) Ip (3)
A current I E flows. Here, β is the current amplification factor of the bipolar transistor 106. This emitter current IE is output to the current output terminal 105 via the MOS transistor 107 controlled by the operational amplifier circuit 104, and the output current Io is
Io = (β-1) Ip (4)
It becomes. Therefore, in this current amplifier circuit, the photocurrent Ip from the photodiode 101 is amplified by (β-1) times and output, so that the light receiving area of the photodiode 101 is reduced and the photocurrent is weak. Can also generate a stable amplified photocurrent.

なお、図２に示すように、図１に示した電流増幅回路においては、電流入力端子102 に接続されていないフォトダイオード101 のもう一方の端子、すなわち、カソード端子を演算増幅器104 の非反転入力端子に接続して構成してもよい。   As shown in FIG. 2, in the current amplifying circuit shown in FIG. 1, the other terminal of the photodiode 101 not connected to the current input terminal 102, that is, the cathode terminal is connected to the non-inverting input of the operational amplifier 104. You may comprise and connect with a terminal.

このように構成された電流増幅回路においては、演算増幅器104 の仮想短絡によりフォトダイオード101 のアノード−カソード間の電圧はゼロとなり、フォトダイオード101 にバイアス電圧が印加される際に生じる暗電流の発生が抑えられるので、ノイズの少ない電流増幅を行うことができる。   In the current amplifying circuit configured in this way, the voltage between the anode and the cathode of the photodiode 101 becomes zero due to the virtual short circuit of the operational amplifier 104, and the generation of dark current generated when a bias voltage is applied to the photodiode 101 is generated. Therefore, current amplification with less noise can be performed.

また、図１における電流増幅回路におけるバイポーラトランジスタ106 の代わりに、図３に示すような、前段側バイポーラトランジスタ106aと後段側バイポーラトランジスタ106bのコレクタを共通に接続し、前段側バイポーラトランジスタ106aのエミッタ端子を後段側バイポーラトランジスタ106bのベース端子に接続して構成した、前記前段側バイポーラトランジスタ106aのベース端子が入力端子であり、前記後段側バイポーラトランジスタ106bのエミッタ端子が出力端子となるダーリントン接続106cに構成した複数のバイポーラトランジスタを用いてもよい。   Further, instead of the bipolar transistor 106 in the current amplifier circuit in FIG. 1, the collectors of the front-stage bipolar transistor 106a and the rear-stage bipolar transistor 106b are connected in common as shown in FIG. Is connected to the base terminal of the rear side bipolar transistor 106b, and the base terminal of the front side bipolar transistor 106a is the input terminal, and the emitter terminal of the rear side bipolar transistor 106b is the output terminal. A plurality of bipolar transistors may be used.

このように構成された電流増幅回路においては、フォトダイオード101 からの光電流Ｉp はダーリントン接続のバイポーラトランジスタ106a及び106bによって増幅され、バイポーラトランジスタ各々の電流増幅率をβとすると、出力電流Ｉo は、
Ｉo ＝（β−１）2 Ｉp ・・・・・・・・（５）
となる。よって、フォトダイオード101 からの光電流Ｉp を（β−１）2 倍に増幅するので、更に高い電流増幅を行うことができる。 In the current amplifying circuit configured as described above, the photocurrent Ip from the photodiode 101 is amplified by the Darlington-connected bipolar transistors 106a and 106b. When the current amplification factor of each bipolar transistor is β, the output current Io is
Io = (β-1) 2 Ip (5)
It becomes. Therefore, since the photocurrent Ip from the photodiode 101 is amplified by (β-1) 2 times, higher current amplification can be performed.

（実施例２）
次に、図４を用いて、上記実施例あるいは変形例で示した電流増幅回路を適用した、光電流信号を電圧信号に変換する光電流処理回路の実施例を本発明の実施例２として説明する。この実施例に係る光電流処理回路401 では、フォトダイオード402 が、光電流を増幅する電流増幅回路403 に接続され、該電流増幅回路403 の出力は、前記電流増幅回路403 からの電流信号を抵抗素子により電圧に変換する電流電圧変換器404 に接続されて構成されている。 (Example 2)
Next, referring to FIG. 4, an embodiment of a photocurrent processing circuit that converts a photocurrent signal into a voltage signal to which the current amplifier circuit shown in the above embodiment or the modification is applied will be described as a second embodiment of the present invention. To do. In the photocurrent processing circuit 401 according to this embodiment, a photodiode 402 is connected to a current amplifying circuit 403 that amplifies a photocurrent, and the output of the current amplifying circuit 403 receives a current signal from the current amplifying circuit 403 as a resistance. It is configured to be connected to a current-voltage converter 404 that converts the voltage into a voltage by an element.

なお、前記電流増幅回路403 には、図示例では図１に示した構成の電流増幅回路が用いられており、前記電流電圧変換器404 は、非反転入力端子に定電圧源405 が接続され、反転入力端子と出力端子間に帰還抵抗406 が接続された演算増幅器407 により構成されている。   In the illustrated example, the current amplifier circuit 403 uses the current amplifier circuit having the configuration shown in FIG. 1, and the current-voltage converter 404 has a non-inverting input terminal connected to a constant voltage source 405, The operational amplifier 407 has a feedback resistor 406 connected between the inverting input terminal and the output terminal.

次に、このように構成されている光電流処理回路401 の動作について説明する。フォトダイオード402 により生成された光電流Ｉp は、上述したように電流増幅回路403 によって、
Ｉo ＝（β−１）Ｉp ・・・・・・・・・（６）
に増幅される。 Next, the operation of the photocurrent processing circuit 401 configured as described above will be described. The photocurrent Ip generated by the photodiode 402 is converted by the current amplifier circuit 403 as described above.
Io = (β-1) Ip (6)
Is amplified.

次に、増幅された光電流Ｉo は、電流電圧変換器404 によって電圧信号に変換され、光電流処理回路401 は、
Ｖout ＝Ｅr2−Ｒf （β−１）Ｉp ・・・・・・・・・・・（７）
なる電圧信号Ｖout を出力する。ここで、Ｅr2は定電圧源405 の電圧値、Ｒf は帰還抵抗406 の抵抗値である。 Next, the amplified photocurrent Io is converted into a voltage signal by the current-voltage converter 404, and the photocurrent processing circuit 401 is
Vout = Er 2 -Rf (β-1) Ip (7)
The voltage signal Vout is output. Here, Er 2 is the voltage value of the constant voltage source 405, and Rf is the resistance value of the feedback resistor 406.

このように構成された光電流処理回路401 においては、電流増幅回路403 により増幅された光電流が電流電圧変換器404 に伝達されるため、所望の電圧信号を得るために抵抗素子（帰還抵抗406 ）の値を増大させる必要がないので、抵抗素子の面積を十分に小さくすることができる。なお、電流増幅回路403 に演算増幅器が使用されてはいるものの、該演算増幅器はＭＯＳトランジスタのゲート端子に制御電圧を印加するだけであり負荷は非常に軽いので、演算増幅回路の回路面積は従来例で示した光電流処理回路の帰還抵抗の面積と比較して十分に小さい。よって、本実施例の光電流処理回路を用いることによりＩＣチップの面積の増大を抑えることができる。   In the photocurrent processing circuit 401 configured as described above, the photocurrent amplified by the current amplifying circuit 403 is transmitted to the current-voltage converter 404, so that a resistive element (feedback resistor 406) is used to obtain a desired voltage signal. ) Need not be increased, the area of the resistance element can be made sufficiently small. Although an operational amplifier is used for the current amplifier circuit 403, the operational amplifier only applies a control voltage to the gate terminal of the MOS transistor and the load is very light. The area of the feedback resistor of the photocurrent processing circuit shown in the example is sufficiently small. Therefore, an increase in the area of the IC chip can be suppressed by using the photocurrent processing circuit of this embodiment.

また、帰還抵抗の抵抗値が小さいことは勿論、帰還抵抗用抵抗素子の面積が小さいことにより抵抗素子の寄生容量も小さくなるため、抵抗素子と寄生容量により構成されるローパスフィルタのカットオフ周波数が高くなり応答特性が改善される。   In addition, since the resistance value of the feedback resistor is small, the parasitic capacitance of the resistor element is also reduced due to the small area of the resistor element for feedback resistor, and therefore the cutoff frequency of the low-pass filter constituted by the resistor element and the parasitic capacitor is reduced. The response characteristics are improved.

（実施例３）
次に、図５を用いて、上記図１〜図３に示した電流増幅回路を用いた、電流信号を電圧信号に変換する他の光電流処理回路の構成を実施例３として説明する。この実施例に係る光電流処理回路501 では、フォトダイオード502 が、光電流を増幅する電流増幅回路503 に接続され、該電流増幅回路503 の出力は、前記電流増幅回路503 からの電流信号をコンデンサに蓄積し、該コンデンサに蓄積された電荷に従って電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換器504 に接続されて構成されている。 (Example 3)
Next, the configuration of another photocurrent processing circuit that converts a current signal into a voltage signal using the current amplifying circuit shown in FIGS. 1 to 3 will be described as a third embodiment with reference to FIG. In the photocurrent processing circuit 501 according to this embodiment, a photodiode 502 is connected to a current amplifying circuit 503 that amplifies a photocurrent, and the output of the current amplifying circuit 503 receives a current signal from the current amplifying circuit 503 as a capacitor. And is connected to a current-voltage converter 504 that converts a current signal into a voltage signal in accordance with the electric charge accumulated in the capacitor.

前記電流増幅回路503 には、図示例では図２に示した構成の電流増幅回路が用いられており、前記電流電圧変換器504 は、非反転入力端子に定電圧源505 が接続され、反転入力端子と出力端子間に積分コンデンサ506 ，及び該積分コンデンサ506 をリセットするアナログスイッチ507 が接続された演算増幅器508 により構成されている。なお、本実施例においては、フォトダイオード502 のカソード端子及びアノード端子は、電流増幅回路503 を構成している演算増幅器の反転入力端子及び非反転入力端子に各々接続され、フォトダイオード502 にはゼロバイアスが設定されている。   In the illustrated example, the current amplifying circuit 503 uses the current amplifying circuit having the configuration shown in FIG. 2, and the current-voltage converter 504 has a non-inverting input terminal connected to a constant voltage source 505, and an inverting input. The operational amplifier 508 includes an integration capacitor 506 and an analog switch 507 for resetting the integration capacitor 506 connected between the terminal and the output terminal. In this embodiment, the cathode terminal and the anode terminal of the photodiode 502 are connected to the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier constituting the current amplifier circuit 503, respectively, and the photodiode 502 has zero. Bias is set.

次に、このように構成されている光電流処理回路501 の動作について説明する。まずフォトダイオード502 により生成された光電流Ｉp は、上述したように電流増幅回路503 によって、
Ｉo ＝（β−１）Ｉp ・・・・・・・・・（８）
に増幅され、後段の電流電圧変換器504 に伝達される。 Next, the operation of the photocurrent processing circuit 501 configured as described above will be described. First, the photocurrent Ip generated by the photodiode 502 is converted by the current amplification circuit 503 as described above.
Io = (β-1) Ip (8)
And is transmitted to the subsequent current-voltage converter 504.

ところで、本実施例に係る光電流処理回路501 では、光電流検出前においては、アナログスイッチ507 は閉じた状態になっており、積分コンデンサ506 は短絡状態となっている。このとき、光電流処理回路501 から出力される電圧Ｖout としては、前記演算増幅器508 がボルテージフォロワとして動作しているので、
Ｖout ＝Ｅr3 ・・・・・・・・・・・・・（９）
なる電圧が出力される。ここで、Ｅr3は定電圧源505 の電圧値である。 Incidentally, in the photocurrent processing circuit 501 according to the present embodiment, before the photocurrent detection, the analog switch 507 is in a closed state, and the integrating capacitor 506 is in a short circuit state. At this time, as the voltage Vout output from the photocurrent processing circuit 501, the operational amplifier 508 operates as a voltage follower.
Vout = Er 3 (9)
Is output. Here, Er 3 is the voltage value of the constant voltage source 505.

次に、図示しない指令によりアナログスイッチ507 が開かれることにより、積分コンデンサ506 が演算増幅器508 の反転入力端子と出力端子間に電気的に接続されて、光電流の検出が開始される。電気的に演算増幅器508 の反転入力端子と出力端子間に接続された積分コンデンサ506 には、前段の電流増幅回路503 で増幅された光電流Ｉo が流入し電荷が蓄えられ、電荷量に比例した電圧が出力される。すなわち、アナログスイッチ507 が開かれ時刻Ｔが経過したとき、光電流処理回路501 は、
Ｖout ＝Ｅr3−（β−１）Ｉp ・Ｔ／Ｃint ・・・・・・・（10）
なる電圧信号を出力する。ここで、Ｃint は積分コンデンサ506 の容量値である。 Next, when the analog switch 507 is opened by a command (not shown), the integrating capacitor 506 is electrically connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 508, and the detection of the photocurrent is started. The integrating capacitor 506 electrically connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 508 receives the photocurrent Io amplified by the current amplification circuit 503 in the previous stage and stores the charge, which is proportional to the amount of charge. Voltage is output. That is, when the analog switch 507 is opened and the time T has elapsed, the photocurrent processing circuit 501
Vout = Er 3 − (β−1) Ip T / Cint (10)
Output a voltage signal. Here, Cint is the capacitance value of the integrating capacitor 506.

このように構成された光電流処理回路501 においては、電流増幅回路503 によって増幅された光電流が電流電圧変換器504 に伝達されるため、所望の電圧を得る際に積分コンデンサ506 の値を大きくすることができるので、積分コンデンサ506 の容量値の逆数に比例するアナログスイッチ507 のスイッチングノイズの影響を抑えることができる。更に、積分コンデンサ506 を微細化しないため積分コンデンサ506 の製造誤差を抑えることができるので、精度の高い光電流処理回路を実現することができる。   In the photocurrent processing circuit 501 configured in this way, the photocurrent amplified by the current amplifier circuit 503 is transmitted to the current-voltage converter 504, so that the value of the integrating capacitor 506 is increased when obtaining a desired voltage. Therefore, the influence of the switching noise of the analog switch 507 proportional to the reciprocal of the capacitance value of the integrating capacitor 506 can be suppressed. Further, since the integration capacitor 506 is not miniaturized, manufacturing errors of the integration capacitor 506 can be suppressed, so that a highly accurate photocurrent processing circuit can be realized.

（実施例４）
次に、図６を用いて、上記図４及び図５に示した光電流処理回路に、前記電流増幅回路を構成するバイポーラトランジスタの電流増幅率の変動による出力電圧の変動を補正する補正手段を更に設置した光電流処理回路の構成を、実施例４として説明する。この実施例に係る光電流処理回路601 は、フォトダイオード602 が、光電流を増幅する電流増幅回路603 に接続され、該電流増幅回路603 の出力は増幅された光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換器604 に接続され、該電流電圧変換器604 の出力は、前記電流増幅回路603 を構成するバイポーラトランジスタの電流増幅率の変動に伴う前記電流電圧変換器604 の出力の変動を補正する補正手段605 に接続され、該補正手段605 の出力は出力端子606 に接続して構成されている。 Example 4
Next, referring to FIG. 6, the photocurrent processing circuit shown in FIGS. 4 and 5 is provided with correction means for correcting the output voltage fluctuation due to the fluctuation of the current amplification factor of the bipolar transistor constituting the current amplification circuit. Further, the configuration of the installed photocurrent processing circuit will be described as a fourth embodiment. In the photocurrent processing circuit 601 according to this embodiment, a photodiode 602 is connected to a current amplification circuit 603 that amplifies the photocurrent, and the output of the current amplification circuit 603 is a current that converts the amplified photocurrent into a voltage signal. Connected to the voltage converter 604, and the output of the current-voltage converter 604 corrects the fluctuation of the output of the current-voltage converter 604 due to the fluctuation of the current amplification factor of the bipolar transistor constituting the current amplifier circuit 603. The output of the correction means 605 is connected to the output terminal 606.

このように接続構成されている光電流処理回路601 における補正手段605 は、光電流量とバイポーラトランジスタの電流増幅率の変化量との関係より最適な補正値を図示しないメモリに格納しておき、電圧信号が入力した際には、この電圧信号に対し補正値を演算し出力を行うものである。   The correction means 605 in the photocurrent processing circuit 601 connected in this way stores an optimal correction value in a memory (not shown) based on the relationship between the photoelectric flow rate and the change amount of the current amplification factor of the bipolar transistor, and the voltage When a signal is input, a correction value is calculated for this voltage signal and output.

次に、このように構成されている光電流処理回路601 の動作について説明する。まず、フォトダイオード602 によって生成された光電流Ｉp は電流増幅回路603 によって、
Ｉo ＝（β−１）Ｉp ・・・・・・・・・（11）
に増幅される。ここで、βはバイポーラトランジスタの電流増幅率である。ところで、前記電流増幅回路603 を構成しているバイポーラトランジスタのベース電流、すなわち、フォトダイオードからの光電流が非常に微弱となった場合、バイポーラトランジスタの電流増幅率βは低下し、結果として電流電圧変換器604 の出力電圧は非線形となる。次に、電流電圧変換器604 の出力は補正手段605 に入力され、入力した非線形な電圧信号に対し補正演算がなされ、線形な値に補正されて出力端子606 より電圧信号が出力される。 Next, the operation of the photocurrent processing circuit 601 configured as described above will be described. First, the photocurrent Ip generated by the photodiode 602 is generated by the current amplifier circuit 603.
Io = (β-1) Ip (11)
Is amplified. Here, β is the current amplification factor of the bipolar transistor. By the way, when the base current of the bipolar transistor constituting the current amplifier circuit 603, that is, the photocurrent from the photodiode becomes very weak, the current amplification factor β of the bipolar transistor decreases, and as a result, the current voltage The output voltage of the converter 604 is non-linear. Next, the output of the current-voltage converter 604 is input to the correction means 605, and a correction operation is performed on the input non-linear voltage signal, which is corrected to a linear value and a voltage signal is output from the output terminal 606.

このように本実施例に係る光電流処理回路601 においては、補正手段605 により電圧信号が補正されるので、微弱な光電流が入力した場合でも光電流に比例した精度の高い電圧信号を得ることができる。   As described above, in the photocurrent processing circuit 601 according to the present embodiment, the voltage signal is corrected by the correcting unit 605, so that a highly accurate voltage signal proportional to the photocurrent can be obtained even when a weak photocurrent is input. Can do.

（実施例５）
次に、図７を用いて、上記各実施例及びその変形例における電流増幅回路を構成しているバイポーラトランジスタの構成を、実施例５として説明する。図７の（Ａ）に示すように、Ｎ型シリコン基板701 にＰウェル702 が形成され、更にＰウェル702 の内部にはＰウェル702 より高い不純物濃度のＰ型拡散層703 と、Ｎ型拡散層704 が形成されている。またＰウェル702 の外部のＮ型シリコン基板701 の上方にはＮ型拡散層705 が形成されている。よって、Ｎ型シリコン基板701 がコレクタ、Ｐウェル702 がベース、Ｎ型拡散層704 がエミッタとなるＮＰＮトランジスタが形成される。前記Ｐ型拡散層703 ，前記Ｎ型拡散層704 ，及び前記Ｎ型拡散層705 に図示しない電極を付けることによってベース端子、エミッタ端子及びコレクタ端子を形成することができる。しかしながら、 通常、Ｎ型シリコン基板701 は電源（最高電位）に接続されるため、このＮＰＮトランジスタは図７の（Ｂ）に示すように、常にコレクタ電極が電源Ｖccに接続されたトランジスタとなる。 (Example 5)
Next, referring to FIG. 7, the configuration of the bipolar transistor constituting the current amplifier circuit in each of the above-described embodiments and modifications thereof will be described as a fifth embodiment. As shown in FIG. 7A, a P well 702 is formed in an N type silicon substrate 701. Further, inside the P well 702, a P type diffusion layer 703 having an impurity concentration higher than that of the P well 702, and an N type diffusion are formed. Layer 704 is formed. An N type diffusion layer 705 is formed above the N type silicon substrate 701 outside the P well 702. Therefore, an NPN transistor is formed in which the N-type silicon substrate 701 is the collector, the P-well 702 is the base, and the N-type diffusion layer 704 is the emitter. A base terminal, an emitter terminal, and a collector terminal can be formed by attaching electrodes (not shown) to the P-type diffusion layer 703, the N-type diffusion layer 704, and the N-type diffusion layer 705. However, since the N-type silicon substrate 701 is normally connected to a power supply (maximum potential), this NPN transistor is always a transistor whose collector electrode is connected to the power supply Vcc as shown in FIG.

このような構成のＮＰＮトランジスタは、バイポーラプロセス、若しくはＢｉＣＭＯＳプロセスを用いずＣＭＯＳプロセスのみにより形成することができる。よって、このように形成されたバイポーラトランジスタを用いることにより、上記各実施例及び変形例における電流増幅回路はバイポーラプロセスを用いずＣＭＯＳプロセスのみによって構成できるので、ローコストな電流増幅回路と光電流処理回路を提供することができる。   The NPN transistor having such a configuration can be formed only by a CMOS process without using a bipolar process or a BiCMOS process. Therefore, by using the bipolar transistor formed in this way, the current amplifier circuit in each of the above-described embodiments and modifications can be configured only by the CMOS process without using the bipolar process. Therefore, a low-cost current amplifier circuit and a photocurrent processing circuit are provided. Can be provided.

本発明に係る電流増幅回路の実施例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the Example of the current amplifier circuit which concerns on this invention. 図１に示した実施例の変形例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the modification of the Example shown in FIG. 図１に示した実施例の他の変形例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the other modification of the Example shown in FIG. 本発明に係る光電流処理回路の実施例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the Example of the photocurrent processing circuit which concerns on this invention. 本発明に係る光電流処理回路の他の実施例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the other Example of the photocurrent processing circuit which concerns on this invention. 本発明に係る光電流処理回路の更に他の実施例を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows further another Example of the photocurrent processing circuit which concerns on this invention. 上記各実施例又は変形例におけるバイポーラトランジスタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the bipolar transistor in each said Example or modification. 従来の光電流処理回路の構成例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the structural example of the conventional photocurrent processing circuit. 従来の光電流処理回路の他の構成例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the other structural example of the conventional photocurrent processing circuit.

符号の説明Explanation of symbols

101 フォトダイオード
102 電流入力端子
103 定電圧源
104 演算増幅器
105 電流出力端子
106 バイポーラトランジスタ
107 ＭＯＳトランジスタ
401 光電流処理回路
402 フォトダイオード
403 電流増幅回路
404 電流電圧変換器
405 定電圧源
406 帰還抵抗
407 演算増幅器
501 光電流処理回路
502 フォトダイオード
503 電流増幅回路
504 電流電圧変換器
505 定電圧源
506 積分コンデンサ
507 アナログスイッチ
508 演算増幅器
601 光電流処理回路
602 フォトダイオード
603 電流増幅回路
604 電流電圧変換器
605 補正手段
606 出力端子
701 Ｎ型シリコン基板
702 Ｐウェル
703 Ｐ型拡散層
704 Ｎ型拡散層
705 Ｎ型拡散層 101 photodiode
102 Current input terminal
103 Constant voltage source
104 operational amplifier
105 Current output terminal
106 bipolar transistor
107 MOS transistor
401 Photocurrent processing circuit
402 photodiode
403 Current amplifier circuit
404 current-voltage converter
405 Constant voltage source
406 Feedback resistor
407 operational amplifier
501 Photocurrent processing circuit
502 photodiode
503 Current amplifier circuit
504 Current-voltage converter
505 constant voltage source
506 integrating capacitor
507 Analog switch
508 operational amplifier
601 Photocurrent processing circuit
602 photodiode
603 Current amplifier circuit
604 current-voltage converter
605 Correction means
606 output terminal
701 N-type silicon substrate
702 P-well
703 P-type diffusion layer
704 N-type diffusion layer
705 N-type diffusion layer

Claims (11)

フォトダイオードと、反転入力端子に前記フォトダイオードの一方の端子が接続された演算増幅器と、べース端子が前記反転入力端子に接続され、コレクタ端子が電源に接続されたバイポーラトランジスタと、ゲート端子が前記演算増幅器の出力端子に、ソース端子が前記バイポーラトランジスタのエミッタ端子に、それぞれ接続されたＭＯＳトランジスタと、前記演算増幅器の非反転入力端子に接続された定電圧源と、前記ＭＯＳトランジスタのドレイン端子に接続され、該ドレイン端子からの電流を電圧に変換する電流電圧変換器とを有する光電流処理回路。   A photodiode, an operational amplifier having one terminal of the photodiode connected to an inverting input terminal, a bipolar transistor having a base terminal connected to the inverting input terminal and a collector terminal connected to a power source, and a gate terminal Are connected to the output terminal of the operational amplifier, the source terminal is connected to the emitter terminal of the bipolar transistor, respectively, the constant voltage source connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier, and the drain of the MOS transistor A photocurrent processing circuit having a current-voltage converter connected to a terminal and converting a current from the drain terminal into a voltage. 前記演算増幅器は、その非反転入力端子に前記フォトダイオードの他方の端子が接続されていることを特徴とする請求項１に係る光電流処理回路。   2. The photocurrent processing circuit according to claim 1, wherein the other terminal of the photodiode is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier. 前記バイポーラトランジスタは、複数のバイポーラトランジスタがダーリントン接続されて構成されていることを特徴とする請求項１に係る光電流処理回路。   2. The photocurrent processing circuit according to claim 1, wherein the bipolar transistor comprises a plurality of bipolar transistors connected in a Darlington connection. 前記電流電圧変換器は、光電流を電圧に変換する素子として抵抗素子を有することを特徴とする請求項１に係る光電流処理回路。   The photocurrent processing circuit according to claim 1, wherein the current-voltage converter includes a resistance element as an element that converts a photocurrent into a voltage. 前記電流電圧変換器は、光電流を電圧に変換する素子としてのコンデンサと、該コンデンサと並列に接続され、前記コンデンサを短絡するスイッチとを有することを特徴とする請求項１に係る光電流処理回路。   2. The photocurrent processing according to claim 1, wherein the current-voltage converter includes a capacitor as an element that converts a photocurrent into a voltage, and a switch that is connected in parallel with the capacitor and short-circuits the capacitor. circuit. 前記バイポーラトランジスタの電流増幅率の変動による出力電圧の変動を補正する補正手段を更に有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に係る光電流処理回路。   6. The photocurrent processing circuit according to claim 1, further comprising correction means for correcting a change in output voltage due to a change in current amplification factor of the bipolar transistor. 反転入力端子に、フォトダイオードの一方の端子が接続された電流入力端子が接続される演算増幅器と、ベース端子が前記反転入力端子に接続され、コレクタ端子が電源に接続されたバイポーラトランジスタと、ゲート端子が前記演算増幅器の出力端子に、ソース端子が前記バイポーラトランジスタのエミッタ端子に、ドレイン端子が電流出力端子に、それぞれ接続されたＭＯＳトランジスタと、前記演算増幅器の非反転入力端子に接続された定電圧源とからなることを特徴とする電流増幅回路。   An operational amplifier having a current input terminal connected to one of the photodiodes connected to the inverting input terminal, a bipolar transistor having a base terminal connected to the inverting input terminal and a collector terminal connected to a power source, and a gate A terminal is connected to the output terminal of the operational amplifier, a source terminal is connected to the emitter terminal of the bipolar transistor, a drain terminal is connected to the current output terminal, a MOS transistor connected to each other, and a non-inverting input terminal of the operational amplifier. A current amplifier circuit comprising a voltage source. 前記演算増幅器は、その非反転入力端子に前記フォトダイオードの他方の端子が接続されていることを特徴とする請求項７に係る電流増幅回路。   The current amplifier circuit according to claim 7, wherein the other terminal of the photodiode is connected to a non-inverting input terminal of the operational amplifier. 前記バイポーラトランジスタは、複数のバイポーラトランジスタがダーリントン接続されて構成されていることを特徴とする請求項７に係る電流増幅回路。   The current amplifying circuit according to claim 7, wherein the bipolar transistor includes a plurality of bipolar transistors connected in a Darlington connection. 前記バイポーラトランジスタは、コレクタに相当する半導体基板と、該半導体基板上に形成され、ベースに相当する前記半導体基板と異なる導電型の第１の拡散層と、該第１の拡散層内の上方に形成され、エミッタに相当する前記半導体基板と同型導電型である第２の拡散層とから構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に係る光電流処理回路。   The bipolar transistor includes a semiconductor substrate corresponding to a collector, a first diffusion layer formed on the semiconductor substrate and having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate corresponding to a base, and above the first diffusion layer. The photocurrent processing circuit according to claim 1, comprising a second diffusion layer formed and having the same conductivity type as the semiconductor substrate corresponding to the emitter. 前記バイポーラトランジスタは、コレクタに相当する半導体基板と、該半導体基板上に形成され、ベースに相当する前記半導体基板と異なる導電型の第１の拡散層と、該第１の拡散層内の上方に形成され、エミッタに相当する前記半導体基板と同型導電型である第２の拡散層とから構成されていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に係る電流増幅回路。   The bipolar transistor includes a semiconductor substrate corresponding to a collector, a first diffusion layer formed on the semiconductor substrate and having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate corresponding to a base, and above the first diffusion layer. The current amplification circuit according to claim 7, comprising a second diffusion layer formed and having the same conductivity type as that of the semiconductor substrate corresponding to the emitter.
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JP2009218796A (en) * 2008-03-10 2009-09-24 Fujitsu Microelectronics Ltd Linear correction circuit and linear correction method, and sensor device
US7947940B2 (en) * 2007-01-31 2011-05-24 Olympus Corporation Photoelectric current integrating circuit including a current passing circuit

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