JP3088138B2 - 検波回路 - Google Patents

検波回路

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JP3088138B2
JP3088138B2 JP03174967A JP17496791A JP3088138B2 JP 3088138 B2 JP3088138 B2 JP 3088138B2 JP 03174967 A JP03174967 A JP 03174967A JP 17496791 A JP17496791 A JP 17496791A JP 3088138 B2 JP3088138 B2 JP 3088138B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は検波回路に関し、特に赤
外線受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図10は従来一般の受信装置のブロック
図を示す。特定の周波数を持つ搬送波が断続することに
より構成するパルス位置変調(Pulse Posit
ionModulation以下PPMの略す)信号が
赤外線LEDを導通し、赤外線を媒体とする赤外線変調
波となり伝達され、赤外線感知素子1が前記赤外線変調
波を受信し、PPM変調信号のみを増幅回路2へ伝達
し、前記増幅回路2はPPM変調信号を増幅したのち、
PPM変調信号の搬送波に同調したバンド・パス・フィ
ルター(以下BPFと略す)3で不要な信号やノイズを
除去し、検波回路4でPPM信号の搬送波の断続に応じ
LowレベルHighレベルに検波し、前記検波回路4
の出力信号をヒステリシスコンパレータ18による波形
整形回路5で波形整形をおこない、PPM信号の搬送波
の断続に応じたパルスを出力端子6より出力している。
【0003】赤外線感知素子1は一般にPINホトダイ
オードが使われ、増幅回路2は差動増幅器で構成され、
PPM変調信号を適正な利得で増幅し、BPFに入力し
ている。
【0004】次にBPF以降の回路構成の従来例を第3
図を使い更に詳しく説明する。第1のコンデンサC1は
一端を増幅回路2の出力端に接続し、他端を第1のバッ
ファー回路12の入力端と非反転入力端と反転入力端を
有す第1の可変トランスコンダクタンスアンプ11の出
力端と接続し、第1のバッファー回路12の出力は非反
転入力端と反転入力端を有す第2の可変トランスコンダ
クタンスアンプ13の非反転入力端と接続し、第2の可
変トランスコンダクタンスアンプ13の出力端は第2の
バッファー回路14の入力端と第2のコンデンサC2の
一端と接続し、前記第二のコンデンサC2の他端はGN
Dに接続し、第二のバッファー回路14の出力端は第1
・第2の可変トランスコンダクタンスアンプ11と13
の反転入力端と接続し、第1の可変トランスコンダクタ
ンスアンプ11の非反転入力端は電圧源113の正端子
に接続することにより前記C1の一端を入力端、前記バ
ッファー14の出力端を出力端とするBPF3を構成し
ている。
【0005】図4は前記BPF3に使用される可変トラ
ンスコンダクタンスアンプ11と13の実施例を示す。
NPNトランジスタQ1のコレクタはダイオードD1の
カソード端とNPNトランジスタQ4のベースと接続
し、前記ダイオードD1のアノード端はダイオードD2
のアノード端とPNPトランジスタQ5のエミッタとP
NPトランジスタQ6のエミッタと可変抵抗器R3の一
端と電圧源111の正端子と接続している。ダイオード
D2のカソード端はNPNトランジスタQ2のコレクタ
とNPNトランジスタQ3のベースと接続し、NPNト
ランジスタQ2のエミッタは抵抗R2の一端と接続し、
前記R2の他端は抵抗R1の一端と電流源I1 の電流引
き込み端子と接続し、前記R1の他端はNPNトランジ
スタQ1のエミッタと接続している。NPNトランジス
タQ3のコレクタはPNPトランジスタQ5のコレクタ
とベースとPNPトランジスタQ6のベースと接続し、
前記NPNトランジスタQ3のエミッタは前記NPNト
ランジスタQ4のエミッタとカレントミラー回路19の
出力端19.2と接続し、前記PNPトランジスタQ6
のコレクタは前記カレントミラー回路19の出力端1
9.3と接続し、カレントミラー回路19の入力端1
9.1は可変抵抗器R3の他端と接続し、前記NPNト
ランジスタQ1のベースを非反転入力端とし、前記NP
NトランジスタQ2のベースを反転入力端とし、前記P
NPトランジスタQ6のコレクタを出力端とする可変コ
ンダクタンスアンプを構成している。抵抗R1 2 の値
をともに同じRE とし、電流源I1 の引き込み電流をI
1 (以下I1 と略す)とし、カレントミラー回路19.
2の出力端19.2の引き込み電流をI2 (以下I2
略す)とすると可変コンダクタンスアンプのgm(相互
コンダクタンス)は第1式で示され、
【0006】
【0007】I1 を大きく(あるいはI2 を小さく)す
ることでgmは小さくなりI1 を小さく(あるいはI2
を大きく)することでgmは大きくなる。以下I1 の引
き込み端を可変コンダクタンスアンプの負の制御端I2
の引き込み端を正の制御端と名称する。本可変トランス
コンダクタンスアンプの実施例は電流源I1 を適当な値
に固定し、可変抵抗器R3の値を変化することでI2
値を可変し、gmを可変できるようにしている。
【0008】図3においてBPF3の同調周波数f
0 (以下f0と略す)はコンデンサC1C2の容量値を
1 2 、前記可変トランスコンダクタンスアンプ1
1,13のgmをgm1・gm2とすると第2式で表わ
され、
【0009】
【0010】可変抵抗器R3により可変コンダクタンス
アンプの正の制御端の引き込み電流I2 を制御すること
によりf0 を調整することができる。
【0011】本赤外線受信装置は半導体集積回路により
製造されるために拡散上の変動が原因で抵抗やコンデン
サの値がばらつき、それがf0 の値に影響を与える。抵
抗の値が変化すると回路を流れる電流が変化するが、前
記f0 の式においてI1 は抵抗R1 ,R2 の値であるR
E と掛けているためf0 の値を変化させる要因とはなら
ないが、I2 の値のばらつきはf0 の値を直接変化させ
てしまう。そのためI2 を決定する可変抵抗器R3を半
導体上に設けず半導体外の外付抵抗とし、f0 が半導体
内部の抵抗の拡散上のばらつきで変化しないようにし設
計されている。次にコンデンサがばらついた場合、コン
デンサC1C2の値が変化するためf0 は変化してしま
う。そのため抵抗R3を可変抵抗器とし、拡散・組立後
可変抵抗器R3を調整することでコンデンサC1C2に
よるf0 の変動を補正している。
【0012】前記BPF回路3の出力端はNPNトラン
ジスタQ101のベースとDCレベルシフト回路15の
入力端に接続し、前記DCレベルシフト回路15の出力
はローパスフィルター16の入力端に接続し、前記ロー
パスフィルター16の出力端はNPNトランジスタQ1
00のベースに接続し、前記NPNトランジスタQ10
0のエミッタはNPNトランジスタQ101のエミッタ
とカレントミラー回路23の出力端23.2と接続し、
Q101のコレクタはカレントミラー回路17の入力端
17.1と接続し、前記カレントミラー回路17の出力
端17.2はカレントミラー回路23の出力端23.3
と第3のコンデンサC3の一端と接続し、前記コンデン
サC3の他端は接地させ、検波回路4を構成している。
【0013】次に検波回路4の動作を図6を使い説明す
る。図6の(1)はPPM変調信号波形の一例で、搬送
波のあるON期間とDC信号のみのOFF期間とで構成
されている。前記信号かBPF3より出力され検波回路
4に入力されると、前記信号は次の二方向に分けられ
る。一方はそのままの信号をQ101のベースへ伝達
し、他方はDCレベルシフト回路15を通り、前記信号
のDCレベルを適当に上げ、ローパスフィルタ16で搬
送波を除去し、NPNトランジスタQ100のベースへ
伝達する。NPNトランジスタQ100とQ101は差
動スイッチとして動作し、前記NPNトランジスタQ1
00のベースへの入力信号は、前記NPNトランジスタ
Q101のベースへのPPM変調信号の検波のしきい値
として使われる。図6(2)に前記NPNトランジスタ
Q100とQ101の信号波形を示す。NPNトランジ
スタQ101のベース電位がNPNトランジスタQ10
0のベース電位より高いときNPNトランジスタQ10
10はONし、NPNトランジスタQ101のコレクタ
電流は入出力電流比1:1のカレントミラー回路17を
通しカレントミラー回路17の出力端17.2より流れ
出る。
【0014】NPNトランジスタQ101のON時コレ
クタ電流I4 (以下I4 と略す)をカレントミラー回路
23の出力端23.3の引き込み電流I3 (以下I3
略す)より適当に大きくすることでNPNトランジスタ
Q101がON時コンデンサC3はI4 とI3 の差分の
電流により充電し、NPNトランジスタQ101がOF
F時コンデンサC3はI3 により放電する。コンデンサ
ーC3はPPM変調信号のON期間時I4 とI3 の差分
の電流による充電とI3 のみによる放電のためノコギリ
波状の充放電をくりかえしHighレベルとなり、OF
F期間時I3 による放電電流によりLowレベルとな
る。C3の充電電圧・放電電圧を次式に示す。
【0015】
【0016】
【0017】前記コンデンサC3の充放電信号は波形整
形回路5に入力される。前記波形整形回路5はヒステリ
シスコンパレータ18により構成されており、コンデン
サC3のノコギリ波状の信号を方形波に波形整形し、出
力端子6より出力する。
【0018】図5は前記波形整形回路5に使われるヒス
テリシスコンパレータ18の実施例である。カレントミ
ラー回路20の入力端20.1は抵抗R11の一端と接
続し、前記抵抗R11の他端は電圧源111のプラス端
子と抵抗13の一端とPNPトランジスタQ13のエミ
ッタとPNPトランジスタQ14のエミッタとNPNト
ランジスタQ15のコレクタと接続し、カレントミラー
回路20の出力端20.2はNPNトランジスタQ11
とQ12のエミッタとそれぞれ接続し、前記NPNトラ
ンジスタQ11のコレクタは前記抵抗R13の他端と接
続し、前記NPNトランジスタQ12のコレクタは前記
PNPトランジスタQ13のコレクタとベースと前記P
NPトランジスタQ14のベースと接続し、前記PNP
トランジスタQ14のコレクタは前記NPNトランジス
タQ12のベースと抵抗R12の一端と接続し、前記抵
抗12の他端は前記NPNトランジスタQ15のエミッ
タと前記カレントミラー回路20の出力端20.3と接
続し、前記NPNトランジスタQ15のベースは電圧源
112の正端子と接続しており、前記NPNトランジス
タQ11のベースを入力端、コレクタを出力端とするヒ
ステリシスコンパレータを構成している。
【0019】前記ヒステリシスコンパレータ18の実施
例を第7図を使い説明する。NPNトランジスタQ11
のベース電位がHighレベル時、NPNトランジスタ
Q11はONしNPNトランジスタQ12はOFFす
る。このときNPNトランジスタQ12のベースの電位
はNPNトランジスタQ15のエミッタ電位と同じ電位
となりNPNトランジスタQ12のベース電位はLow
レベルとなる。次にNPNトランジスタQ11のベース
電位がLowレベルのときNPNトランジスタQ12は
ONしPNPトランジスタQ13とPNPトランジスタ
Q14からなるカレントミラー回路を通しNPNトラン
ジスタQ12のコレクタ電流が抵抗R12に流れNPN
トランジスタQ12のベース電位を上げ、NPNトラン
ジスタQ12のベース電位はHighレベルとなる。こ
のとき抵抗R12に発生する電位差は出力端20.2の
引き込み電流をI5 とすると、次式となり、
【0020】
【0021】NPNトランジスタQ11とQ12からな
る差動増幅器はしきい値にI5 ×R12の電位差を持つヒ
ステリシスコンパレータとなる。
【0022】第5式に示すようにヒステリシスのしきい
値幅電位はI5 に正比例し、I5 により制御できる。
(以下I5 を決定する電流源の引き込み端をヒステリシ
ス幅制御端と名称する。)以上BPF3・検波回路4・
波形整形回路5によりPPM変調信号は不要な信号やノ
イズを取り除ぞかれ検波・波形整形され出力端6より出
力される。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】図6,7に示したよう
にコンデンサC3の充放電の電圧は第3式・第4式で決
定されるが、コンデンサC3の値とカレントミラー回路
23の出力端23.3の引き込み電流I3 (以下I3
略す)・NPNトランジスタQ101ON時とコレクタ
電流I4 (以下I4 と略す)と入力のPPM変調信号の
搬送周波数f1 (以下f1 と略す)の変化によって変動
する。
【0024】赤外線受信装置の増幅器2,BP3,検波
回路4,波形整形回路は半導体集積回路によって製造さ
れるため半導体内部素子のコンデンサや抵抗の値がばら
つく。
【0025】コンデンサC3の容量値が小さい時や、半
導体内部の抵抗値が小さくI3 ,I4 が大きい時や、f
1 が低い時にはコンデンサC3の充放電電圧は大きくな
り、ヒステリシスコンパレータ18のしきい値のヒステ
リシス幅(HighレベルLowレベルの差)以上に放
電電圧が大きくなると、コンデンサC3の立上り時の波
形の充電完了時(波形の山のピーク)、放電完了時(波
形の谷のピーク)の差電圧大きくなりすぎて前記ヒステ
リシスコンパレータ18の設定されたヒステリシス幅を
越えてしまってヒステリシスコンパレータ18の出力に
ヒゲが発生してしまう。(図8参照)また上記問題を発
生させないため予めコンデンサC3の容量値を大きめに
設定したり、I3 ,I4 を小さめに設定すると、ON期
間の短いPPM変調信号が入力された場合、コンデンサ
C3の電位が充分にHighレベルまで立ち上らず、ヒ
ステリシスコンパレータ18の出力パルス幅が短かくな
ってしまう。(図9参照)ヒステリシスコンパレータ1
8の出力はそのまま出力端子6の出力波形となり、出力
端子6の出力波形にヒゲが発生したり、出力端子6の出
力パルス幅が入力のPPM変調信号のON期間と比べ短
かくなると、出力端子6以降と接続するマイコンなどの
デバイスが誤動作する原因となる。赤外線受信装置にお
いては半導体内部のコンデンサーや抵抗の値がバラツキ
たり、PPM変調信号の搬送波の周波数の変化によるコ
ンデンサC3端の充放電電圧の変動に対してヒステリシ
スコンパレータ18のヒステリシス幅が正比例して変動
し自己調整することで前記問題の出力波形にヒゲが発生
したり、パルス幅変動の防止が望まれていた。
【0026】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
め本発明は2つの可変トランスコンダクタンスアンプで
構成したBPFの入力を入力端とし、前記BPFの出力
を入力オフセット付き差動スイッチ型充放電回路の入力
に接続し、前記入力オフセット付き差動スイッチ型充放
電回路の出力に負荷コンデンサとヒステリシスコンパレ
ータ型波形整形回路の入力を接続し、カレントミラー回
路の第1第2の出力をBPFの各可変コンダクタンスア
ンプの負の制御端と接続し、前記カレントミラー回路の
第3の出力を前記ヒステリシスコンパレータ型波形整形
回路のヒステリシス幅制御端と接続し、前記ヒステリシ
スコンパレータ型波形整形回路の出力を出力端としてい
る。
【0027】
【実施例】本発明の一実施例を図1を用いて説明する。
図3と重複する箇所は省略する。第1・第2の定電流源
となるカレントミラー回路19の出力端19.2・1
9.4はそれぞれBPF3の可変コンダクタンスアンプ
の負の制御端と接続し、第3の電流源となるカレントミ
ラー回路19の出力端19.5はヒステリシスコンパレ
ータ18のヒステリシス幅制御端と接続している。本発
明に使用するBPFは可変コンダクタンスアンプの負の
制御端に接続する電流源の電流値によりBPFの同調周
波数を制御する形式のものであり、このBPFに使用さ
れる可変トランスコンダクタンスアンプ11と13の実
施例を図2に示す。NPNトランジスタQ16のコレク
タはダイオードD3のカソード端とNPNトランジスタ
Q19のベースと接続し、前記ダイオードD3のアノー
ド端はダイオードD4のアノード端とPNPトランジス
タQ20のエミッタとPNPトランジスタQ21のエミ
ッタとNPNトランジスタQ19のコレクタと可変抵抗
器R3の一端と電圧源111の正端子と接続している。
ダイオードD4のカソード端はNPNトランジスタQ1
7のコレクタとNPNトランジスタQ18のベースと接
続し、NPNトランジスタQ17のエミッタは抵抗R1
4の一端と接続し、前記R14の他端は抵抗R13の一
端とカレントミラー回路19の出力端19.2と接続
し、前記カレントミラー回路19の入力端19.1は前
記可変抵抗器R3の他端と接続し、前記R13の他端は
NPNトランジスタQ16のエミッタと接続している。
NPNトランジスタQ18のコレクタはPNPトランジ
スタQ20のコレクタとベースとPNPトランジスタQ
21のベースと接続し、NPNトランジスタQ18のエ
ミッタはNPNトランジスタQ19のエミッタと電流源
2 の電流引き込み端と接続している。PNPトランジ
スタQ21のコレクタは電流源I3 の電流引き込み端と
接続し、前記NPNトランジスタQ16のベースを非反
転入力とし、前記NPNトランジスタQ17のベースを
反転入力端とし、前記PNPトランジスタQ21のコレ
クタ端を出力端とする可変トランスコンダクタンスアン
プを構成している。本可変トランスコンダクタンスアン
プの実施例は電流源I2 を適当な値に固定し、可変抵抗
器R3の値を変化することでカレントミラー回路19の
出力端19.2の引き込み電流を可変し、gm(相互コ
ンダクタンス)を変化させている。f0 の値は第2式で
示される。
【0028】(RE =R13=R14) 本実施例においてコンデンサがばらつき、コンデンサC
3が小さく(大きく)なった時、コンデンサC3の充放
電電圧は大きく(小さく)なるが、BPF3内のコンデ
ンサC1C2も同一の半導体内に作られ整合がとれてい
るため同じ比率で容量値が小さく(大きく)なり、第2
式に従ってf0 が大きく(小さく)なってしまってい
る。そのため可変抵抗器R3の値を小さく(大きく)し
1 を大きく(小さく)し、f0 を調整することで同時
にカレントミラー回路19の出力端19.5の引き込み
電流をも大きく(小さく)することでヒステリシスコン
パレータ18のヒステリシス幅を大きく(小さく)する
ことができる。
【0029】同様に抵抗値がばらつき抵抗値が小さく
(大きく)なりI3 4 が大きく( 小さく) なった時コ
ンデンサC3端の充放電電圧は大きく(小さく)なる
が、I2 も大きく(小さく)なり第2式に基づきf0
大きく(小さく)なるため可変抵抗器R3の値を小さく
(大きく)し、I1 を大きく(小さく)し、f0 を調整
することで同時にカレントミラー回路の出力端19.5
の引き込み電流をも大きく(小さく)することでヒステ
リシスコンパレータ18のヒステリシス幅を大きく(小
さく)することができる。
【0030】また入力のPPM変調信号の搬送波の周波
数が低い(高い)時コンデンサC3端の充放電電圧は大
きく(小さく)なるが、可変抵抗器R3の値を小さく
(大きく)し、I1 を大きく( 小さく) し、f0 を調整
することで同時にカレントミラー回路19.5の引き込
み電流をも大きく(小さく)することでヒステリシスコ
ンパレータ18のヒステリシス幅を大きく(小さく)す
ることができる。
【0031】この事によりコンデンサC3の立上り時の
波形の充電完了時(波形の山のピーク)、放電完了時
(波形の谷のピーク)の差電圧が大きくなりすぎて前記
ヒステリシス幅を越えてしまってヒステリシスコンパレ
ータ18の出力にヒゲが発生することもなく、またON
期間の短いPPM変調信号が入力された場合、コンデン
サC3の電位が充分に前記ヒステリシスコンパレータ1
8のHighレベルのしきい値まで立ち上らず、ヒステ
リシスコンパレータ18の出力パルス幅が短かくなるこ
ともない。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明は半導体内部
のコンデンサ抵抗値のばらつきや、PPM変調信号の搬
送波の変化により発生する検波回路のコンデンサ端の充
放電電圧の変化に対しヒステリシスコンパレータのヒス
テリシス幅を自己調整できるため、ヒステリシスコンパ
レータの出力にヒゲが生じず又、出力パルス幅が変化す
ることもなく、出力端子6以降と接続するマイコンなど
のデバイスが誤動作することもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のブロック図である。
【図2】本発明の可変コンダクタンスアンプの一実施例
の説明図である。
【図3】従来の赤外線受信装置のBPF以降のブロック
図である。
【図4】可変トランスコンダクタンスアンプの一実施例
の説明図である。
【図5】ヒステリシスコンパレータの一実施例の説明図
である。
【図6】検波回路の各波形の説明図である。
【図7】波形整形回路の出力波形の説明図である。
【図8】検波回路の波形整形回路の出力波形の説明図で
ある。
【図9】検波回路と波形整形回路の他の出力波形の説明
図である。
【図10】従来の赤外線受信装置のブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平山 正彦 神奈川県川崎市中原区小杉町一丁目403 番53日本電気アイシーマイコンシステム 株式会社内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力信号を受ける入力端子、一方の入力端
    が電圧源に接続され出力端が前記入力端子に接続される
    と共に第1の駆動電流によって駆動される第1の可変ト
    ランスコンダクタンスアンプ、一方の入力端が前記入力
    端子に接続され出力端が他方の入力端及び前記第1の可
    変トランスコンダクタンスアンプの他方の入力端に接続
    されると共に第2の駆動電流によって駆動される第2の
    可変トランスコンダクタンスアンプを備え前記第1及び
    第2の駆動電流に基づいて同調周波数を発生するバンド
    パスフィルタと、前記第2の可変トランスコンダクタン
    スアンプの出力端からの出力信号を受けこの出力信号の
    レベルを検波する回路と、前記回路からの出力信号を受
    けこの出力信号を第3の駆動電流に基づいて波形整形す
    る波形整形回路と、前記同調周波数の変動を抑えるため
    に前記第1、第2及び第3の駆動電流をそれぞれ入力電
    流に比例して発生させるカレントミラー回路とを備える
    検波回路であって、前記第1及び第2のトランスコンダ
    クタンスアンプは、第1の電源ラインと第1の節点との
    間に接続された第1のダイオードと、前記第1の節点と
    前記第1の駆動電流もしくは前記第2の駆動電流が供給
    される第1の共通節点との間に接続され制御端子が前記
    一方の入力端に接続された第1のトランジスタと、前記
    第1の電源ラインと第2の節点との間に接続された第2
    のダイオードと、前記第2の節点と前記第1の共通節点
    との間に接続され制御端子が前記他方の入力端に接続さ
    れた第2のトランジスタと、前記第1の電源ラインと第
    3の節点との間に接続され制御端子が前記第3の節点に
    接続された第3のトランジスタと、前記第3の節点と第
    2の共通節点との間に接続され制御端子が前記第2の節
    点に接続された第4のトランジスタと、前記第1の電源
    ラインと前記第2の共通節点との間に接続され制御端子
    が前記第1の節点に接続された第5のトランジスタと、
    前記第2の共通節点と第2の電源ラインとの間に接続さ
    れた第1の電流源と、前記第1の電源ラインと前記出力
    端との間に接続され制御端子が前記第3の節点に接続さ
    れた第6のトランジスタと、前記出力端と前記第2の電
    源ラインとの間に接続された第2の電流源とを備え、
    記同調周波数の変動を抑えるために前記入力電流に基づ
    いて前記第1及び第2の駆動電流を大きくしたときには
    前記第3の駆動電流をも大きくして前記波形整形回路の
    ヒステリシス幅を大きくし、前記第1及び第2の駆動電
    流を小さくしたときには前記第3の駆動電流をも小さく
    して前記波形整形回路のヒステリシス幅を小さくするこ
    とを特徴とする検波回路。
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