JP2019054438A - Photoelectric sensor - Google Patents

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知広 高宮
浩 畑中
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Abstract

To expand a dynamic range even when a clamp circuit 2 is provided.SOLUTION: The photoelectric sensor includes: an IV conversion circuit 1 having an OP amplifier U1; a transistor Q1 whose collector terminal is connected to an inverting input terminal of the OP amplifier U1 and whose emitter terminal is connected to an output terminal of the OP amplifier U1; and a constant voltage source V2 whose positive terminal is connected to a base terminal of the transistor Q1 and whose negative terminal is grounded.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、ＩＶ変換回路（電流電圧変換回路）にクランプ回路が設けられた光電センサに関する。   The present invention relates to a photoelectric sensor in which a clamp circuit is provided in an IV conversion circuit (current-voltage conversion circuit).

従来から、光電センサが有する受光回路では、フォトダイオードＰＤで発生した電流をＩＶ変換回路で電圧に変換している（例えば特許文献１参照）。
図１０に、一般的な受光回路の構成例を示す。受光回路は、図１０に示すように、フォトダイオードＰＤ、ＯＰアンプＵ１、定電圧源Ｖ１、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１を備えている。なお、ＯＰアンプＵ１、定電圧源Ｖ１、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１はＩＶ変換回路を構成する。 Conventionally, in a light receiving circuit included in a photoelectric sensor, a current generated in a photodiode PD is converted into a voltage by an IV conversion circuit (see, for example, Patent Document 1).
FIG. 10 shows a configuration example of a general light receiving circuit. As shown in FIG. 10, the light receiving circuit includes a photodiode PD, an OP amplifier U1, a constant voltage source V1, a resistor R1, and a capacitor C1. The OP amplifier U1, the constant voltage source V1, the resistor R1, and the capacitor C1 constitute an IV conversion circuit.

フォトダイオードＰＤは、入射された光に応じた電流を発生する。このフォトダイオードＰＤは、カソードがＯＰアンプＵ１の反転入力端子に接続され、アノードが接地されている。
定電圧源Ｖ１は、プラス端子がＯＰアンプＵ１の非反転入力端子に接続され、マイナス端子が接地されている。また、抵抗Ｒ１は、一端がＯＰアンプＵ１の反転入力端子に接続され、他端がＯＰアンプＵ１の出力端子に接続されている。また、コンデンサＣ１は、一端がＯＰアンプＵ１の反転入力端子に接続され、他端がＯＰアンプＵ１の出力端子に接続されている。 The photodiode PD generates a current corresponding to the incident light. The photodiode PD has a cathode connected to the inverting input terminal of the OP amplifier U1, and an anode grounded.
The constant voltage source V1 has a positive terminal connected to the non-inverting input terminal of the OP amplifier U1, and a negative terminal grounded. The resistor R1 has one end connected to the inverting input terminal of the OP amplifier U1 and the other end connected to the output terminal of the OP amplifier U1. The capacitor C1 has one end connected to the inverting input terminal of the OP amplifier U1 and the other end connected to the output terminal of the OP amplifier U1.

この光電センサでは、通常の使用条件では、入射される光が小さく、図１１Ａに示すように、ＯＰアンプＵ１はダイナミックレンジ（線形領域）で動作する。一方、光電センサに過大な光が入射された場合には、図１１Ｂに示すように、ＯＰアンプＵ１の出力が飽和領域に達し、応答が遅れることがある。すなわち、反転入力端子と非反転入力端子間のバーチャルショートが崩れ電位差が生じることによりバイアスレベルがずれ、信号量（波高値）Ｐが低下又はゼロになる。この場合、光電センサでは、出力判定誤動作（チャタリング又は出力反転）又は応答速度の低下（信号処理のミスカウント）といった問題が生じる。なお、上記過大な光の入射は、太陽光又は照明光（直流光又はインバータ光）、光沢物体（鏡又は金属等）による反射光、近距離での使用等によって生じる。   In this photoelectric sensor, incident light is small under normal use conditions, and the OP amplifier U1 operates in a dynamic range (linear region) as shown in FIG. 11A. On the other hand, when excessive light is incident on the photoelectric sensor, as shown in FIG. 11B, the output of the OP amplifier U1 may reach a saturation region, and the response may be delayed. That is, a virtual short circuit between the inverting input terminal and the non-inverting input terminal collapses and a potential difference is generated, so that the bias level shifts and the signal amount (crest value) P decreases or becomes zero. In this case, the photoelectric sensor has a problem such as an output determination malfunction (chattering or output inversion) or a decrease in response speed (signal processing miscount). The excessive light incidence is caused by sunlight or illumination light (DC light or inverter light), reflected light from a glossy object (such as a mirror or metal), use at a short distance, or the like.

そこで、図１２に示すように、図１０に示すＩＶ変換回路に対し、帰還ダイオードＤ１から成るクランプ回路を追加した光電センサが知られている。帰還ダイオードＤ１は、カソードがＯＰアンプＵ１の反転入力端子に接続され、アノードがＯＰアンプＵ１の出力端子に接続されている。このクランプ回路により、図１３に示すように、ＯＰアンプＵ１の出力電圧ＶＯＵＴが、帰還ダイオードＤ１間電圧ＶＦでクランプされ、ＯＰアンプＵ１の出力飽和を防止できる。   Therefore, as shown in FIG. 12, a photoelectric sensor is known in which a clamp circuit including a feedback diode D1 is added to the IV conversion circuit shown in FIG. The feedback diode D1 has a cathode connected to the inverting input terminal of the OP amplifier U1, and an anode connected to the output terminal of the OP amplifier U1. With this clamp circuit, as shown in FIG. 13, the output voltage VOUT of the OP amplifier U1 is clamped by the voltage VF between the feedback diodes D1, and the output saturation of the OP amplifier U1 can be prevented.

しかしながら、図１２に示す構成では、帰還ダイオードＤ１間電圧ＶＦの整数倍の刻みでしか出力電圧ＶＯＵＴを調整できず、図１３に示すＶｄ（＜ＶＦ）の分だけダイナミックレンジが狭くなる。製品への影響としては、光電センサの距離設定範囲が狭くなってしまい、設置上の制約となることから使い勝手が悪くなる。
なお、抵抗Ｒ１の値を切替える（ゲインを切替える）方法もあるが、回路規模が大きくなり、またノイズに弱い回路であるため望ましくはない。 However, with the configuration shown in FIG. 12, the output voltage VOUT can be adjusted only in increments of an integral multiple of the voltage VF between the feedback diodes D1, and the dynamic range is narrowed by Vd (<VF) shown in FIG. As an influence on the product, the distance setting range of the photoelectric sensor becomes narrow, and the installation is restricted, so that the usability is deteriorated.
Although there is a method of switching the value of the resistor R1 (switching the gain), it is not desirable because the circuit scale increases and the circuit is vulnerable to noise.

特開２００７−２９８３６６号公報JP 2007-298366 A

上記のように、従来の光電センサでは、帰還ダイオードＤ１間電圧ＶＦの整数倍の刻みでしか出力電圧ＶＯＵＴを調整できず、ダイナミックレンジが狭くなるという課題があった。   As described above, the conventional photoelectric sensor has a problem that the output voltage VOUT can be adjusted only in an integral multiple of the voltage VF between the feedback diodes D1, and the dynamic range becomes narrow.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、クランプ回路を設けた場合でも、ダイナミックレンジを広げることができる光電センサを提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a photoelectric sensor capable of expanding the dynamic range even when a clamp circuit is provided.

この発明に係る光電センサは、ＯＰアンプを有する電流電圧変換回路と、コレクタ端子がＯＰアンプの反転入力端子に接続され、エミッタ端子がＯＰアンプの出力端子に接続されたトランジスタと、プラス端子がトランジスタのベース端子に接続され、マイナス端子が接地された定電圧源とを備えたことを特徴とする。   The photoelectric sensor according to the present invention includes a current-voltage conversion circuit having an OP amplifier, a transistor having a collector terminal connected to an inverting input terminal of the OP amplifier, an emitter terminal connected to an output terminal of the OP amplifier, and a plus terminal being a transistor And a constant voltage source having a negative terminal grounded.

この発明によれば、上記のように構成したので、クランプ回路を設けた場合でも、ダイナミックレンジを広げることができる。   According to this invention, since it comprised as mentioned above, even when a clamp circuit is provided, a dynamic range can be expanded.

この発明の実施の形態１に係る光電センサが有する受光回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the light receiving circuit which the photoelectric sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention has. 図１に示すＩＶ変換回路により得られた電圧を示す図（過大な光が入射された場合）である。It is a figure which shows the voltage obtained by the IV conversion circuit shown in FIG. 1 (when excessive light is incident). この発明の実施の形態１に係る光電センサが有する受光回路の別の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another structural example of the light receiving circuit which the photoelectric sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention has. 図３に示すＩＶ変換回路により得られた電圧を示す図（過大な光が入射された場合）である。FIG. 4 is a diagram illustrating a voltage obtained by the IV conversion circuit illustrated in FIG. 3 (when excessive light is incident). 図１に示す受光回路において、フォトダイオードＰＤの等価回路を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of a photodiode PD in the light receiving circuit shown in FIG. 1. この発明の実施の形態２に係る光電センサが有する受光回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the light receiving circuit which the photoelectric sensor which concerns on Embodiment 2 of this invention has. 図６に示すＩＶ変換回路により得られた電圧を示す図（過大な光が入射された場合）である。FIG. 7 is a diagram illustrating a voltage obtained by the IV conversion circuit illustrated in FIG. 6 (when excessive light is incident). この発明の実施の形態２に係る光電センサが有する受光回路の別の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another structural example of the light receiving circuit which the photoelectric sensor which concerns on Embodiment 2 of this invention has. 図８に示すＩＶ変換回路により得られた電圧を示す図（過大な光が入射された場合）である。It is a figure which shows the voltage obtained by the IV conversion circuit shown in FIG. 8 (when excessive light is incident). 従来の光電センサが有する受光回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the light receiving circuit which the conventional photoelectric sensor has. 図１１Ａ、図１１Ｂは、図１０に示すＩＶ変換回路により得られた電圧を示す図であり、図１１Ａは通常の使用条件の場合を示す図であり、図１１Ｂは過大な光が入射された場合を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating voltages obtained by the IV conversion circuit illustrated in FIG. 10, FIG. 11A is a diagram illustrating a case of normal use conditions, and FIG. 11B is a diagram in which excessive light is incident. It is a figure which shows a case. 従来の光電センサが有する受光回路の別の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another structural example of the light-receiving circuit which the conventional photoelectric sensor has. 図１２に示すＩＶ変換回路により得られた電圧を示す図（過大な光が入射された場合）である。FIG. 13 is a diagram illustrating a voltage obtained by the IV conversion circuit illustrated in FIG. 12 (when excessive light is incident).

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る光電センサが有する受光回路の構成例を示す図である。
受光回路は、図１に示すように、フォトダイオードＰＤ、ＯＰアンプＵ１、定電圧源Ｖ１、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、トランジスタＱ１及び定電圧源Ｖ２を備えている。なお図１において、ＯＰアンプＵ１、定電圧源Ｖ１、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１はＩＶ変換回路１を構成し、トランジスタＱ１及び定電圧源Ｖ２はクランプ回路２を構成する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
1 is a diagram showing a configuration example of a light receiving circuit included in a photoelectric sensor according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 1, the light receiving circuit includes a photodiode PD, an OP amplifier U1, a constant voltage source V1, a resistor R1, a capacitor C1, a transistor Q1, and a constant voltage source V2. In FIG. 1, an OP amplifier U1, a constant voltage source V1, a resistor R1, and a capacitor C1 constitute an IV conversion circuit 1, and a transistor Q1 and a constant voltage source V2 constitute a clamp circuit 2.

フォトダイオードＰＤは、入射された光に応じた電流を発生する。このフォトダイオードＰＤは、カソードがＯＰアンプＵ１の反転入力端子に接続され、アノードが接地されている。   The photodiode PD generates a current corresponding to the incident light. The photodiode PD has a cathode connected to the inverting input terminal of the OP amplifier U1, and an anode grounded.

定電圧源Ｖ１は、プラス端子がＯＰアンプＵ１の非反転入力端子に接続され、マイナス端子が接地されている。
抵抗Ｒ１は、一端がＯＰアンプＵ１の反転入力端子に接続され、他端がＯＰアンプＵ１の出力端子に接続されている。
コンデンサＣ１は、一端がＯＰアンプＵ１の反転入力端子に接続され、他端がＯＰアンプＵ１の出力端子に接続されている。 The constant voltage source V1 has a positive terminal connected to the non-inverting input terminal of the OP amplifier U1, and a negative terminal grounded.
The resistor R1 has one end connected to the inverting input terminal of the OP amplifier U1 and the other end connected to the output terminal of the OP amplifier U1.
One end of the capacitor C1 is connected to the inverting input terminal of the OP amplifier U1, and the other end is connected to the output terminal of the OP amplifier U1.

トランジスタＱ１は、コレクタ端子がＯＰアンプＵ１の反転入力端子に接続され、エミッタ端子がＯＰアンプＵ１の出力端子に接続されている。なお、トランジスタＱ１としてＰＮＰ型トランジスタを用いる。
定電圧源Ｖ２は、プラス端子がトランジスタＱ１のベース端子に接続され、マイナス端子が接地されている。 The transistor Q1 has a collector terminal connected to the inverting input terminal of the OP amplifier U1, and an emitter terminal connected to the output terminal of the OP amplifier U1. Note that a PNP transistor is used as the transistor Q1.
The constant voltage source V2 has a positive terminal connected to the base terminal of the transistor Q1, and a negative terminal grounded.

実施の形態１における受光回路では、クランプ回路２により、図２に示すように、ＯＰアンプＵ１の出力電圧ＶＯＵＴが、定電圧源Ｖ２＋トランジスタＱ１のベース−エミッタ間電圧ＶＢＥでクランプされ、ＯＰアンプＵ１の出力飽和を防止できる。
また、定電圧源Ｖ２を調整することで、ダイナミックレンジを飽和領域の境界直前まで調整可能となる。 In the light receiving circuit according to the first embodiment, the clamp circuit 2 clamps the output voltage VOUT of the OP amplifier U1 with the constant voltage source V2 + the base-emitter voltage VBE of the transistor Q1, as shown in FIG. Output saturation can be prevented.
Further, by adjusting the constant voltage source V2, the dynamic range can be adjusted to just before the boundary of the saturation region.

なお上記では、フォトダイオードＰＤ（のアノード）が接地された場合を示した。しかしながら、これに限らず、例えば図３に示すように、フォトダイオードＰＤが定電圧源Ｖ３に接続されてもよい。この場合、フォトダイオードＰＤは、アノードがＯＰアンプＵ１の反転入力端子に接続され、カソードが定電圧源Ｖ３に接続される。また、クランプ回路２におけるトランジスタＱ１としてＮＰＮ型トランジスタを用いる。この場合、図４に示すように、ＯＰアンプＵ１の出力電圧ＶＯＵＴが、定電圧源Ｖ２−トランジスタＱ１のベース−エミッタ間電圧ＶＢＥでクランプされ、ＯＰアンプＵ１の出力飽和を防止できる。   In the above description, the photodiode PD (the anode thereof) is grounded. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 3, the photodiode PD may be connected to the constant voltage source V3. In this case, the photodiode PD has an anode connected to the inverting input terminal of the OP amplifier U1, and a cathode connected to the constant voltage source V3. An NPN transistor is used as the transistor Q1 in the clamp circuit 2. In this case, as shown in FIG. 4, the output voltage VOUT of the OP amplifier U1 is clamped by the base-emitter voltage VBE of the constant voltage source V2-transistor Q1, and output saturation of the OP amplifier U1 can be prevented.

以上のように、この実施の形態１によれば、ＯＰアンプＵ１を有するＩＶ変換回路１と、コレクタ端子がＯＰアンプＵ１の反転入力端子に接続され、エミッタ端子がＯＰアンプＵ１の出力端子に接続されたトランジスタＱ１と、プラス端子がトランジスタＱ１のベース端子に接続され、マイナス端子が接地された定電圧源Ｖ２とを備えたので、クランプ回路２を設けた場合でも、ダイナミックレンジを広げることができる。   As described above, according to the first embodiment, the IV conversion circuit 1 having the OP amplifier U1, the collector terminal is connected to the inverting input terminal of the OP amplifier U1, and the emitter terminal is connected to the output terminal of the OP amplifier U1. Since the transistor Q1 and the constant voltage source V2 whose plus terminal is connected to the base terminal of the transistor Q1 and whose minus terminal is grounded are provided, the dynamic range can be expanded even when the clamp circuit 2 is provided. .

実施の形態２．
実施の形態１では、図１に示すように、トランジスタＱ１及び定電圧源Ｖ２から成るクランプ回路２を用いた場合を示した。しかしながら、図１に示す構成のようにＶ２＋ＶＢＥでクランプすると、ゲインが増加してしまうという課題がある。 Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the case where the clamp circuit 2 including the transistor Q1 and the constant voltage source V2 is used is shown. However, there is a problem that the gain increases when clamping with V2 + VBE as in the configuration shown in FIG.

図１に示す構成でのクランプ時のゲインＧは下式（１）で表される。式（１）において、ＡＶはＯＰアンプＵ１のオープンループゲインであり、ＲｐｄはフォトダイオードＰＤの等価抵抗であり、ｒｅはトランジスタＱ１のエミッタ抵抗である。なお、図１におけるフォトダイオードＰＤの等価回路３を図５に示す。
Ｇ＝ＡＶ×Ｒｐｄ／ｒｅ （１） The gain G at the time of clamping in the configuration shown in FIG. 1 is expressed by the following expression (1). In Equation (1), AV is the open loop gain of the OP amplifier U1, Rpd is the equivalent resistance of the photodiode PD, and re is the emitter resistance of the transistor Q1. An equivalent circuit 3 of the photodiode PD in FIG. 1 is shown in FIG.
G = AV × Rpd / re (1)

また、エミッタ抵抗ｒｅは下式（２）で表される。式（２）において、Ｖｔは熱電圧であり、ＩｃはトランジスタＱ１のコレクタ電流である。
ｒｅ＝Ｖｔ／Ｉｃ （２） The emitter resistance re is expressed by the following equation (2). In Expression (2), Vt is a thermal voltage, and Ic is a collector current of the transistor Q1.
re = Vt / Ic (2)

また、熱電圧Ｖｔは下式（３）で表される。式（３）において、ｑは電子の電荷であり、ｋはボルツマン係数であり、Ｔは絶対温度である。
Ｖｔ＝ｋＴ／ｑ （３） The thermal voltage Vt is expressed by the following formula (3). In equation (3), q is the charge of the electrons, k is the Boltzmann coefficient, and T is the absolute temperature.
Vt = kT / q (3)

ここで、ｑ＝１．６０２×１０−１９［Ｃ］であり、ｋ＝１．３８０５×１０−２３［Ｊ／Ｋ］であり、Ｔ＝３００［Ｋ］とした場合、Ｖｔ≒２６［ｍＶ］となる。
また、フォトダイオードＰＤに過大な光が入射され、トランジスタＱ１のコレクタ電流Ｉｃが１［ｍＡ］流れた場合には、ｒｅ≒２６［Ω］となる。 Here, when q = 1.602 × 10 −19 [C], k = 1.3805 × 10 −23 [J / K], and T = 300 [K], Vt≈26 [mV] ].
When excessive light is incident on the photodiode PD and the collector current Ic of the transistor Q1 flows 1 [mA], re≈26 [Ω].

図１に示す構成の場合、ＯＰアンプＵ１の反転入力端子での電圧変化がオープンループゲインＡＶで増幅され、また、トランジスタＱ１のベース電圧は定電圧源Ｖ２により固定である。そのため、ＯＰアンプＵ１の出力端子での電圧変化が、トランジスタＱ１のエミッタ抵抗ｒｅによって電流に変換されてしまう。その電流が、フォトダイオードＰＤの等価抵抗Ｒｐｄによって電圧に変換される。例えば、トランジスタＱ１のコレクタ電流が１［ｍＡ］である場合、エミッタ抵抗ｒｅは２６［Ω］と小さく、上記のような理由により、ゲインＧが増幅してしまう。
また、ゲインの増加は、回路シミュレーションでも確認することが可能である。 In the configuration shown in FIG. 1, the voltage change at the inverting input terminal of the OP amplifier U1 is amplified by the open loop gain AV, and the base voltage of the transistor Q1 is fixed by the constant voltage source V2. Therefore, a voltage change at the output terminal of the OP amplifier U1 is converted into a current by the emitter resistance re of the transistor Q1. The current is converted into a voltage by the equivalent resistance Rpd of the photodiode PD. For example, when the collector current of the transistor Q1 is 1 [mA], the emitter resistance re is as small as 26 [Ω], and the gain G is amplified for the above reasons.
The increase in gain can also be confirmed by circuit simulation.

このように、図１に示す構成では、クランプ回路２によりゲインが増加し、ＯＰアンプＵ１の位相余裕及びゲイン余裕が小さくなり、温度変化、電圧変動又はノイズをトリガにして発振してしまう可能性があり、不安定となる。製品への影響としては、近距離に検出体が有る場合又は光沢物体を検出する場合等に、誤動作してしまう恐れがある。また、太陽光又は照明光が入射される環境下では、検出ができない恐れがある。   As described above, in the configuration shown in FIG. 1, the gain is increased by the clamp circuit 2, the phase margin and the gain margin of the OP amplifier U1 are reduced, and there is a possibility that the oscillation is triggered by temperature change, voltage fluctuation, or noise. There will be instability. As an influence on the product, there is a risk of malfunction when there is a detection object at a short distance or when a glossy object is detected. In addition, detection may not be possible in an environment where sunlight or illumination light is incident.

そこで、実施の形態２では、クランプの際でのゲインの増加を抑制する構成について示す。図６はこの発明の実施の形態２に係る光電センサが有する受光回路の構成例を示す図である。この図６に示す実施の形態２に係る光電センサでは、図１に示す実施の形態１に係る光電センサに対し、抵抗Ｒ２を追加している。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。なお実施の形態２では、トランジスタＱ１、定電圧源Ｖ２及び抵抗Ｒ２によりクランプ回路２が構成される。   Therefore, the second embodiment shows a configuration that suppresses an increase in gain at the time of clamping. FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a light receiving circuit included in the photoelectric sensor according to Embodiment 2 of the present invention. In the photoelectric sensor according to the second embodiment shown in FIG. 6, a resistor R2 is added to the photoelectric sensor according to the first embodiment shown in FIG. Other configurations are the same, and the same reference numerals are given and description thereof is omitted. In the second embodiment, the clamp circuit 2 is configured by the transistor Q1, the constant voltage source V2, and the resistor R2.

抵抗Ｒ２は、ＯＰアンプＵ１の出力端子とトランジスタＱ１のエミッタ端子との間に介在して配置されている。   The resistor R2 is disposed between the output terminal of the OP amplifier U1 and the emitter terminal of the transistor Q1.

なお、抵抗Ｒ２の抵抗値が大きい場合には、受光回路の安定性は向上するが、クランプ回路２のクランプ性能は低下する。逆に、抵抗Ｒ２の抵抗値が低い場合には、受光回路の安定性は低下するが、クランプ回路２のクランプ性能は向上する。そのため、抵抗Ｒ２の抵抗値は、受光回路の安定性とクランプ回路２のクランプ性能との関係を考慮して設計される。抵抗Ｒ２の抵抗値としては、例えば数１００［Ω］程度のものを用いることができる。   When the resistance value of the resistor R2 is large, the stability of the light receiving circuit is improved, but the clamping performance of the clamping circuit 2 is deteriorated. On the contrary, when the resistance value of the resistor R2 is low, the stability of the light receiving circuit is lowered, but the clamping performance of the clamping circuit 2 is improved. Therefore, the resistance value of the resistor R2 is designed in consideration of the relationship between the stability of the light receiving circuit and the clamp performance of the clamp circuit 2. As the resistance value of the resistor R2, for example, a resistance value of several hundred [Ω] can be used.

このトランジスタＱ１、定電圧源Ｖ２及び抵抗Ｒ２から成るクランプ回路２により、図７に示すように、ＯＰアンプＵ１の出力電圧ＶＯＵＴが、Ｖ２＋ＶＢＥ＋（Ｉｃ×Ｒ２）でクランプされ、ＯＰアンプＵ１の出力飽和を防止できる。   As shown in FIG. 7, the output voltage VOUT of the OP amplifier U1 is clamped by V2 + VBE + (Ic × R2) by the clamp circuit 2 including the transistor Q1, the constant voltage source V2, and the resistor R2, and the output saturation of the OP amplifier U1. Can be prevented.

また、実施の形態１に係る受光回路では、図１に示す構成に対し、ＯＰアンプＵ１の帰還部分にあるトランジスタＱ１のエミッタ端子に抵抗Ｒ２が接続されることで、クランプ時のみのゲインを抑えることができる。
実施の形態２に係る受光回路でのクランプ時のゲインＧは下式（５）で表される。
Ｇ＝ＡＶ×Ｒｐｄ／（ｒｅ＋Ｒ２） （５）
式（５）に示されるように、トランジスタＱ１のエミッタ抵抗ｒｅに外付けの抵抗Ｒ２が加算されるため、例えばＲ２＝２００［Ω］である場合、ゲインＧを約１／１０に抑制することが可能となる。
また、ゲインの抑制効果は、回路シミュレーションでも確認することが可能である。 Further, in the light receiving circuit according to the first embodiment, the gain at the time of clamping is suppressed by connecting the resistor R2 to the emitter terminal of the transistor Q1 in the feedback portion of the OP amplifier U1 in the configuration shown in FIG. be able to.
The gain G at the time of clamping in the light receiving circuit according to the second embodiment is expressed by the following equation (5).
G = AV × Rpd / (re + R2) (5)
As shown in the equation (5), since the external resistor R2 is added to the emitter resistance re of the transistor Q1, for example, when R2 = 200 [Ω], the gain G is suppressed to about 1/10. Is possible.
Further, the effect of suppressing the gain can be confirmed by circuit simulation.

このように、クランプ時のみのゲインを下げることができるため、ＯＰアンプＵ１の帯域幅及びオープンループゲイン等を変えることなく、簡単に安定性を確保することが可能である。近距離に検出体がある場合や、光沢物（金属等）を検出時、太陽光又は照明光が入射される環境下でも、発振することなく安定した検出が可能となる。   In this way, since the gain only at the time of clamping can be lowered, it is possible to easily ensure stability without changing the bandwidth and open loop gain of the OP amplifier U1. Stable detection is possible without oscillation even when there is a detection object at a short distance or when an object is exposed to sunlight or illumination light when detecting a glossy object (metal or the like).

なお上記では、フォトダイオードＰＤ（のアノード）が接地された場合を示した。しかしながら、これに限らず、例えば図８に示すように、フォトダイオードＰＤが定電圧源Ｖ３に接続されてもよい。この場合、フォトダイオードＰＤは、アノードがＯＰアンプＵ１の反転入力端子に接続され、カソードが定電圧源Ｖ３に接続される。また、クランプ回路２におけるトランジスタＱ１としてＮＰＮ型トランジスタを用いる。この場合、図９に示すように、ＯＰアンプＵ１の出力電圧ＶＯＵＴが、Ｖ２−ＶＢＥ−（Ｉｃ×Ｒ２）でクランプされ、ＯＰアンプＵ１の出力飽和を防止できる。   In the above description, the photodiode PD (the anode thereof) is grounded. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 8, the photodiode PD may be connected to the constant voltage source V3. In this case, the photodiode PD has an anode connected to the inverting input terminal of the OP amplifier U1, and a cathode connected to the constant voltage source V3. An NPN transistor is used as the transistor Q1 in the clamp circuit 2. In this case, as shown in FIG. 9, the output voltage VOUT of the OP amplifier U1 is clamped by V2−VBE− (Ic × R2), and the output saturation of the OP amplifier U1 can be prevented.

以上のように、この実施の形態２によれば、ＯＰアンプＵ１の出力端子とトランジスタＱ１のエミッタ端子との間に介在された抵抗Ｒ２を備えたので、実施の形態１における効果に加え、クランプの際でのゲインの増大を抑制でき、安定性が改善される。   As described above, according to the second embodiment, since the resistor R2 interposed between the output terminal of the OP amplifier U1 and the emitter terminal of the transistor Q1 is provided, in addition to the effect in the first embodiment, the clamp In this case, an increase in gain can be suppressed, and stability is improved.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。   In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .

１ ＩＶ変換回路
２ クランプ回路
３ 等価回路 1 IV conversion circuit 2 Clamp circuit 3 Equivalent circuit

Claims (2)

ＯＰアンプを有する電流電圧変換回路と、
コレクタ端子が前記ＯＰアンプの反転入力端子に接続され、エミッタ端子が前記ＯＰアンプの出力端子に接続されたトランジスタと、
プラス端子が前記トランジスタのベース端子に接続され、マイナス端子が接地された定電圧源と
を備えた光電センサ。 A current-voltage conversion circuit having an OP amplifier;
A transistor having a collector terminal connected to the inverting input terminal of the OP amplifier and an emitter terminal connected to the output terminal of the OP amplifier;
A constant voltage source having a positive terminal connected to the base terminal of the transistor and a negative terminal grounded. 前記ＯＰアンプの出力端子と前記トランジスタのエミッタ端子との間に介在された抵抗を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の光電センサ。 The photoelectric sensor according to claim 1, further comprising a resistor interposed between an output terminal of the OP amplifier and an emitter terminal of the transistor.
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