JP3516111B2 - 微小電流増幅回路とそれを用いた色識別センサ回路 - Google Patents
微小電流増幅回路とそれを用いた色識別センサ回路Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路等
における微小電流増幅回路のリーク電流補償、及びそれ
を用いた色識別センサ回路に関するものである。
における微小電流増幅回路のリーク電流補償、及びそれ
を用いた色識別センサ回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体集積回路等から成る電流増
幅回路において、半導体の接合分離構造を用いている場
合には、各接合部にリーク電流が生じる。このような回
路において、入力電流が微小な場合で、これを増幅して
出力端子に正確に伝達出力したい場合には、このリーク
電流が無視できなくなる。このような電流増幅回路とし
て、例えば、ＮＰＮトランジスタにより構成したミラー
回路を用いた場合には、出力段はＮＰＮトランジスタの
コレクタとなるため、コレクタとサブストレート間にリ
ーク電流が生じる。
幅回路において、半導体の接合分離構造を用いている場
合には、各接合部にリーク電流が生じる。このような回
路において、入力電流が微小な場合で、これを増幅して
出力端子に正確に伝達出力したい場合には、このリーク
電流が無視できなくなる。このような電流増幅回路とし
て、例えば、ＮＰＮトランジスタにより構成したミラー
回路を用いた場合には、出力段はＮＰＮトランジスタの
コレクタとなるため、コレクタとサブストレート間にリ
ーク電流が生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記リーク電流のため
に、入力電流が微小な場合には、入出力特性に誤差が生
じる。また、一般に半導体集積回路においては、高温に
なるほどリーク電流が増加するために、高温になればな
るほど入出力の誤差が増大していく傾向がある。電流増
幅回路としてミラー回路の例を、図４（ａ）（ｂ）に示
す。（ａ）はカレントミラー回路、（ｂ）はベース電流
補償型カレントミラー回路である。Ｑ１〜Ｑ３はＮＰＮ
トランジスタである。いずれの回路も入力端子より入力
された電流を出力に伝達する回路構成である。ここで、
半導体集積回路においてトランジスタＱ２はサブストレ
ートと接合分離された素子となるが、この接合面に生じ
るリーク電流がトランジスタＱ２のコレクタ電流に加わ
り、あたかも出力電流が増加したかのような動作とな
る。そのため、入力電流が微小な場合には、特に顕著に
入出力電流の誤差が現れることとなる。図５には、ＮＰ
Ｎトランジスタにおいてリーク電流が発生する接合構造
を示している。
に、入力電流が微小な場合には、入出力特性に誤差が生
じる。また、一般に半導体集積回路においては、高温に
なるほどリーク電流が増加するために、高温になればな
るほど入出力の誤差が増大していく傾向がある。電流増
幅回路としてミラー回路の例を、図４（ａ）（ｂ）に示
す。（ａ）はカレントミラー回路、（ｂ）はベース電流
補償型カレントミラー回路である。Ｑ１〜Ｑ３はＮＰＮ
トランジスタである。いずれの回路も入力端子より入力
された電流を出力に伝達する回路構成である。ここで、
半導体集積回路においてトランジスタＱ２はサブストレ
ートと接合分離された素子となるが、この接合面に生じ
るリーク電流がトランジスタＱ２のコレクタ電流に加わ
り、あたかも出力電流が増加したかのような動作とな
る。そのため、入力電流が微小な場合には、特に顕著に
入出力電流の誤差が現れることとなる。図５には、ＮＰ
Ｎトランジスタにおいてリーク電流が発生する接合構造
を示している。
【０００４】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、半導体素子を用いたミラー回路
等の電流伝達回路における素子構造により生じるリーク
電流の影響をなくし、微小な入力電流であっても、ま
た、温度上昇があっても、電流伝達の入出力特性の良好
な微小電流増幅回路とそれを用いた色識別センサ回路を
提供することを目的とする。
になされたものであり、半導体素子を用いたミラー回路
等の電流伝達回路における素子構造により生じるリーク
電流の影響をなくし、微小な入力電流であっても、ま
た、温度上昇があっても、電流伝達の入出力特性の良好
な微小電流増幅回路とそれを用いた色識別センサ回路を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、入力端子に入力された電流を増幅して出力
端子に伝達する電流伝達回路と、上記出力端子を導出す
る半導体素子に生じるリーク電流を補償するミラー回路
からなるリーク電流補償回路とを備えた微小電流増幅回
路である。上記構成においては、電流伝達回路における
出力端子を導出する半導体素子に生じるリーク電流を、
リーク電流補償回路から流入させて補償するので、リー
ク電流によって出力電流に誤差が生じることがなくな
る。
に本発明は、入力端子に入力された電流を増幅して出力
端子に伝達する電流伝達回路と、上記出力端子を導出す
る半導体素子に生じるリーク電流を補償するミラー回路
からなるリーク電流補償回路とを備えた微小電流増幅回
路である。上記構成においては、電流伝達回路における
出力端子を導出する半導体素子に生じるリーク電流を、
リーク電流補償回路から流入させて補償するので、リー
ク電流によって出力電流に誤差が生じることがなくな
る。
【０００６】また、本発明は、色の付いた被検出物によ
る透過光又は反射光を受光し、色に応じて出力特性の異
なる複数の受光素子と、これらの受光素子による検出信
号が各々入力される上記微小電流増幅回路とから構成さ
れ、各微小電流増幅回路の出力を色識別に用いる色識別
センサ回路である。上記構成においては、色に応じて出
力特性の異なる複数の受光素子による検出信号が各々微
小電流増幅回路に入力され、各微小電流増幅回路の出力
でもって色識別を行う。検出信号が微小電流であり、ま
た、温度上昇による電流伝達回路でのリーク電流の増大
があっても、出力電流に誤差が生じなくなる。
る透過光又は反射光を受光し、色に応じて出力特性の異
なる複数の受光素子と、これらの受光素子による検出信
号が各々入力される上記微小電流増幅回路とから構成さ
れ、各微小電流増幅回路の出力を色識別に用いる色識別
センサ回路である。上記構成においては、色に応じて出
力特性の異なる複数の受光素子による検出信号が各々微
小電流増幅回路に入力され、各微小電流増幅回路の出力
でもって色識別を行う。検出信号が微小電流であり、ま
た、温度上昇による電流伝達回路でのリーク電流の増大
があっても、出力電流に誤差が生じなくなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
例を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例
による微小電流増幅回路の回路図である。微小電流増幅
回路１は、入力端子２に入力された電流を増幅して出力
端子３に伝達する電流伝達回路４と、この電流伝達回路
４における出力端子３を導出する半導体素子であるトラ
ンジスタに生じるリーク電流を補償するリーク電流補償
回路５から構成される。電流伝達回路４は、ベース電流
補償型カレントミラー回路で構成されている。リーク電
流補償回路５は、トランジスタＱ５，Ｑ６を含むミラー
回路により構成されている。
例を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例
による微小電流増幅回路の回路図である。微小電流増幅
回路１は、入力端子２に入力された電流を増幅して出力
端子３に伝達する電流伝達回路４と、この電流伝達回路
４における出力端子３を導出する半導体素子であるトラ
ンジスタに生じるリーク電流を補償するリーク電流補償
回路５から構成される。電流伝達回路４は、ベース電流
補償型カレントミラー回路で構成されている。リーク電
流補償回路５は、トランジスタＱ５，Ｑ６を含むミラー
回路により構成されている。
【０００８】上記構成において、電流伝達回路４のトラ
ンジスタＱ２とリーク電流補償回路５のトランジスタＱ
４とを同一の素子で構成した場合に、それぞれのコレク
タに生じるリーク電流は等しくなり、リーク電流補償回
路５のトランジスタＱ５，Ｑ６で構成されるミラー回路
を通して、トランジスタＱ４のコレクタに生じたリーク
電流をトランジスタＱ２のコレクタに流入させること
で、トランジスタＱ２のコレクタに生じたリーク電流を
打ち消すことができる。これにより、入出力特性の誤差
がなくなる。また、上記構成によれば、温度が変化して
リーク電流が増加した場合にも、同じ電流を流入させる
ことにより、リーク電流による誤差が生じなくなる。
ンジスタＱ２とリーク電流補償回路５のトランジスタＱ
４とを同一の素子で構成した場合に、それぞれのコレク
タに生じるリーク電流は等しくなり、リーク電流補償回
路５のトランジスタＱ５，Ｑ６で構成されるミラー回路
を通して、トランジスタＱ４のコレクタに生じたリーク
電流をトランジスタＱ２のコレクタに流入させること
で、トランジスタＱ２のコレクタに生じたリーク電流を
打ち消すことができる。これにより、入出力特性の誤差
がなくなる。また、上記構成によれば、温度が変化して
リーク電流が増加した場合にも、同じ電流を流入させる
ことにより、リーク電流による誤差が生じなくなる。
【０００９】図２は、上記のような微小電流増幅回路を
組み込んだ色識別センサ回路の構成例を示す。色識別セ
ンサ回路１１は、色の付いた被検出物１２による透過光
又は反射光を受光する、色に応じて出力特性の異なる複
数のフォトダイオード等でなる受光素子１３と、これら
の受光素子１３による検出信号が各々入力される上記微
小電流増幅回路１を備え、さらに、この微小電流増幅回
路１の出力端に接続されたログアンプ１４と、ログアン
プ１４の出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄコンバー
タ１５と、コンバータ出力が入力され論理処理を行うＣ
ＰＵ１６を備えている。受光素子１３に対向し被検出物
１２を挟んで発光ダイオード等の光源１７が設けられて
いる。被検出物１２は、受光素子１３と光源１７との間
に搬入される色の付いた用紙である。微小電流増幅回路
１には、図１に示したリーク電流補償回路５が含まれて
いる。複数の受光素子１３としては、互いに感度の波長
特性が異なる（すなわち、色による出力特性が異なる）
ものを用い、各々から複数チャンネル（実施例では２チ
ャンネル）の検出信号を得る。
組み込んだ色識別センサ回路の構成例を示す。色識別セ
ンサ回路１１は、色の付いた被検出物１２による透過光
又は反射光を受光する、色に応じて出力特性の異なる複
数のフォトダイオード等でなる受光素子１３と、これら
の受光素子１３による検出信号が各々入力される上記微
小電流増幅回路１を備え、さらに、この微小電流増幅回
路１の出力端に接続されたログアンプ１４と、ログアン
プ１４の出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄコンバー
タ１５と、コンバータ出力が入力され論理処理を行うＣ
ＰＵ１６を備えている。受光素子１３に対向し被検出物
１２を挟んで発光ダイオード等の光源１７が設けられて
いる。被検出物１２は、受光素子１３と光源１７との間
に搬入される色の付いた用紙である。微小電流増幅回路
１には、図１に示したリーク電流補償回路５が含まれて
いる。複数の受光素子１３としては、互いに感度の波長
特性が異なる（すなわち、色による出力特性が異なる）
ものを用い、各々から複数チャンネル（実施例では２チ
ャンネル）の検出信号を得る。
【００１０】上記構成において、受光素子１３からの複
数チャンネルの電流出力が微小電流増幅回路１等を経
て、ＣＰＵ１６に入力されることで、その論理処理によ
り被検出物１２の色を判定することができる。そして、
電流増幅回路１において、リーク電流が生じるとその電
流が誤差となり出力特性が悪化するが（変換領域が小さ
くなる）、このリーク電流をリーク電流補償回路により
補償することにより、変換領域の改善を行うことができ
る。リーク電流は半導体では１０℃増すごとに２倍とな
るため高温で特に問題であるが、その点も解消される。
数チャンネルの電流出力が微小電流増幅回路１等を経
て、ＣＰＵ１６に入力されることで、その論理処理によ
り被検出物１２の色を判定することができる。そして、
電流増幅回路１において、リーク電流が生じるとその電
流が誤差となり出力特性が悪化するが（変換領域が小さ
くなる）、このリーク電流をリーク電流補償回路により
補償することにより、変換領域の改善を行うことができ
る。リーク電流は半導体では１０℃増すごとに２倍とな
るため高温で特に問題であるが、その点も解消される。
【００１１】また、通常、フォトダイオード等でなる受
光素子１３の出力電流は領域が広い（数μＡ〜＋μＡ）
ために、ログアンプ１４を用いてログ変換後の出力をモ
ニタすると、入力電流が比較的に小さい領域では、ログ
アンプ１４のバイアス電流が相対的に大きく、この時
は、入力電流に対する誤差成分が大きくなり、正しい出
力が得られなくなる。この様子を図３に示す。そこで、
微小電流増幅回路１を用いてログアンプ１４のバイアス
電流の影響を軽減させることにより、特性を改善するこ
とができる。
光素子１３の出力電流は領域が広い（数μＡ〜＋μＡ）
ために、ログアンプ１４を用いてログ変換後の出力をモ
ニタすると、入力電流が比較的に小さい領域では、ログ
アンプ１４のバイアス電流が相対的に大きく、この時
は、入力電流に対する誤差成分が大きくなり、正しい出
力が得られなくなる。この様子を図３に示す。そこで、
微小電流増幅回路１を用いてログアンプ１４のバイアス
電流の影響を軽減させることにより、特性を改善するこ
とができる。
【００１２】なお、本発明は上記実施例構成に限られず
種々の変形が可能である。例えば、上記実施例の色識別
センサ回路１１においては、２チャンネルの検出信号を
得る例を示したが、３チャンネル以上の検出信号を得る
ようにしてもよい。
種々の変形が可能である。例えば、上記実施例の色識別
センサ回路１１においては、２チャンネルの検出信号を
得る例を示したが、３チャンネル以上の検出信号を得る
ようにしてもよい。
【００１３】
【発明の効果】以上のように本発明に係る微小電流増幅
回路によれば、電流伝達回路における半導体素子の構造
により生じるリーク電流をミラー回路からなる電流補償
回路により補償するようにしたので、リーク電流が生じ
ることによる出力電流の変動をなくすことができ、電流
伝達の入出力特性を改善することができ、また、これに
より微小な入力電流に対しても出力の変換誤差がなくな
る。また、温度上昇した場合であってもリーク電流の影
響による変換誤差の増加が現れなくなる。また、本発明
に係る色識別センサ回路によれば、色に応じて出力特性
の異なる複数の受光素子による検出信号を上記微小電流
増幅回路に入力するようにしているので、受光素子によ
る検出信号が微小電流であっても、また、温度上昇によ
り微小電流増幅回路における半導体素子のリーク電流が
増大しても、出力電流に誤差が生じなくなり、正確な色
識別が可能となる。
回路によれば、電流伝達回路における半導体素子の構造
により生じるリーク電流をミラー回路からなる電流補償
回路により補償するようにしたので、リーク電流が生じ
ることによる出力電流の変動をなくすことができ、電流
伝達の入出力特性を改善することができ、また、これに
より微小な入力電流に対しても出力の変換誤差がなくな
る。また、温度上昇した場合であってもリーク電流の影
響による変換誤差の増加が現れなくなる。また、本発明
に係る色識別センサ回路によれば、色に応じて出力特性
の異なる複数の受光素子による検出信号を上記微小電流
増幅回路に入力するようにしているので、受光素子によ
る検出信号が微小電流であっても、また、温度上昇によ
り微小電流増幅回路における半導体素子のリーク電流が
増大しても、出力電流に誤差が生じなくなり、正確な色
識別が可能となる。
【図１】本発明の一実施例による微小電流増幅回路の回
路図である。
路図である。
【図２】微小電流増幅回路を組み込んだ色識別センサ回
路の構成例を示す図である。
路の構成例を示す図である。
【図３】ログアンプによるログ変換後の出力特性図であ
る。
る。
【図４】電流増幅回路としてミラー回路の例を示す図で
ある。
ある。
【図５】ＮＰＮトランジスタの構造とリーク電流発生の
接合を示す図である。
接合を示す図である。
１ 微小電流増幅回路
２ 入力端子
３ 出力端子
４ 電流伝達回路
５ リーク電流補償回路
１１ 色識別センサ回路
１２ 被検出物
１３ 受光素子
Claims (2)
- 【請求項１】 入力端子に入力された電流を増幅して出
力端子に伝達する電流伝達回路と、上記出力端子を導出
する半導体素子に生じるリーク電流を補償するミラー回
路からなるリーク電流補償回路とを備えたことを特徴と
する微小電流増幅回路。 - 【請求項２】 色の付いた被検出物による透過光又は反
射光を受光し、色に応じて出力特性の異なる複数の受光
素子と、これらの受光素子による検出信号が各々入力さ
れる請求項１記載の微小電流増幅回路とから構成され、
各微小電流増幅回路の出力を色識別に用いることを特徴
とする色識別センサ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09913196A JP3516111B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 微小電流増幅回路とそれを用いた色識別センサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09913196A JP3516111B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 微小電流増幅回路とそれを用いた色識別センサ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09266418A JPH09266418A (ja) | 1997-10-07 |
| JP3516111B2 true JP3516111B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=14239198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09913196A Expired - Fee Related JP3516111B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 微小電流増幅回路とそれを用いた色識別センサ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3516111B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102403963A (zh) * | 2010-09-13 | 2012-04-04 | 三菱电机株式会社 | 功率放大器 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3760863B2 (ja) * | 2001-12-27 | 2006-03-29 | 富士電機デバイステクノロジー株式会社 | 電流増幅型コンパレータ |
| WO2009025033A1 (ja) | 2007-08-21 | 2009-02-26 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 光電流モニタ回路 |
| CN103092242B (zh) * | 2011-10-27 | 2014-11-26 | 东莞市奥普特自动化科技有限公司 | 一种恒流式控制器 |
-
1996
- 1996-03-27 JP JP09913196A patent/JP3516111B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102403963A (zh) * | 2010-09-13 | 2012-04-04 | 三菱电机株式会社 | 功率放大器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09266418A (ja) | 1997-10-07 |
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