JPH01218114A - 自動利得制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は自動利得制御回路（以下ＡＧＣ回路という）に
関し、特に光、その他のエネルギー量を測定する装置、
例えば物体の光の反射率や透過率を測定する装置に適し
たＡＧＣ回路に関する。

［従来の技術］ 第４図はこの種の従来のＡＧＣ回路を示すもので、特に
、光の反射率や透過率を測定するセンシング回路に適用
した場合を示す。同図において、受光素子１がモニタ光
量に応じた信号を発生すると、光／電気（０／Ｅ）変換
回路２がモニタ光量に比例したモニタ信号に変換する一
方、受光素子３が測定光量に応じた信号を発生すると、
光／電気変換回路４が測定光量に比例した信号に変換す
る。このうち、光／電気変換回路４の出力は増幅器５に
入力され、その増幅出力が反射率又は透過率の演算に供
されるが、この増幅器５は利得調節手段としてのＣｄＳ
セル６を有している。この場合、ＣｄＳセル６は発熱体
６ａと感温抵抗６ｂとでなり、このうち感温抵抗６ｂが
増幅器５の人。

出力端子間に接続されている。また、光／電気変換回路
２の出力か増幅器７に入力され、その増幅出力がＣｄＳ
セル６の発熱体６ａに加わるようになっている。

かかる構成により、例えばモニタ光量が一定であるとす
ると、増幅器５の利得は一定に保持され、測定光量に比
例する信号が増幅器５から得られる。

ここで、図示省略の光源から放射される光量が変化した
ことにより、反射率又は透過率が等しい物体に対する測
定光量が減少した場合、光／電気変換回路４の出力は減
少し、これと同時に光／電気変換回路２の出力も減少す
る。この光／電気変換回路２の出力が減少したことによ
り増幅器７の出力が減少し、ＣｄＳセル６の発熱体６ａ
に流れる電流も減少して感温抵抗６ｂの抵抗値を増大せ
しめる。これにより増幅器５の利得が増加し、光／電気
変換回路４の出力減少分を補う。

しかして、光源から放射される光量が変化したとしても
、その光量変動分を自動的に補正することができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来のＡＧＣ回路は、利得調整手段としてのＣ
ｄＳセル６を有する増幅器５に本来の測定信号を入力す
ると共に、もう一つの増幅器７を備え、モニタ信号を増
幅器７に加えた後にＣｄＳセル６に与えてモニタ信号の
変動分が増幅器５の出力に現われないように増幅器５の
利得を制御するものであり、単に、光に対する反射率又
は透過率の測定に用いられるだけでなく、ある種のエネ
ルギー源を用い、このエネルギー源が放出するエネルギ
ーの量とその変換量との比を求める用途に広く使われて
いる。この場合、測定精度を上げようとすればするほど
２個の増幅器の特性を揃えなければならなくなる。しか
るに、この種の増幅器にあっては温度係数やドリフトま
でも同一にすることは不可能で、この温度係数やドリフ
トの違いによって測定精度がある値以下に抑えられると
いう点が問題になっていた。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、測定精度を大幅に上げることのできるＡＧＣ回路を得
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るＡＧＣ回路は、本来の測定対象である第１
の信号とこの第１の信号を増幅するための増幅器の利得
を自動制御するための第２の信号を、時間差を持って別
個に、この同一の増幅器に入力する構成とし、第２の信
号が入力された際の増幅器の出力信号を用いて利得制御
を行い、かつその制御された利得を維持した状態で第１
の信号を増幅して出力する構成としている。

すなわち、本発明によれば第１の信号を増幅する増幅器
と、第２の信号に応じて制御信号を作る手段と、前記制
御信号に応じて前記増幅器の利得を制御する手段とを有
する自動利得制御回路において、前記制御信号を作る手
段が前記増幅器の出力信号に応じて前記増幅器の利得を
制御すると共に制御後の利得を維持する手段を有し、前
記第１の信号と第２の信号を時間差を持って別個に前記
増幅器へ入力する手段と、前記第２の信号が与えられて
いるとき前記増幅器の出力信号を前記制御信号を作る手
段に与え、前記第１の信号が与えられているとき前記増
幅器の出力信号を送出する選択手段とを設けたことを特
徴とする自動利得制御回路が提供される。

［作　　用］ 本発明においては、単一の増幅器を第１の信号と第２の
信号に対して共用し、このうち、第２の信号に対応する
増幅器出力に基づいて利得を制御しているため、増幅器
自体の温度特性、ドリフト特性の影響が測定値に表われ
ない。従って従来にない高精度の測定が可能となる。

［実　施　例コ 以下、本発明の一実施例を図について説明する。

第１図は従来装置と同様に、光の反射率や透過率を測定
するセンシング回路に適用したもので、図中、第４図と
同一の符号を付したものはそれぞれ同一の要素を示す。

ここでは、第４図中の増幅器７を除去し、その代わりに
、スイッチング回路８゜９発振回路ＩＯと、ホールド回
路１１と、比較回路１２、基準電圧発生回路１３とを設
けたものである。

ここで、スイッチング回路８は増幅器５の入力回路に設
けられ、接点がａ側に接続されたとき光／電気変換回路
２の出力信号５２を増幅器５に入゛力し、接点がｂ側に
接続されたとき光／電気変換回路４の出力信号Ｓ１を増
幅器５に入力するもの、スイッチング回路９は増幅器５
の出力回路に設けられ、接点がａ側に接続されたとき増
幅器５の出力Ｓ３をホールド回路１１に与え、接点がｄ
側に接続されたとき増幅器５の出力Ｓ３を反射率又は透
過率の演算用として出力するもの、発振回路ｌＯはスイ
ッチング回路８，９を同時に切り換えるためのタイミン
グ信号を発生するものでスイッチング回路８の接点がａ
側に接続されたとき、スイッチング回路９の接点をａ側
に接続し、スイッチング回路８の接点がｂ側に接続され
たとき、スイッチング回路９の接点をｄ側に接続するも
のである。

すなわち、スイッチング回路８は本来の測定対象である
出力信号Ｓ１　（第１の信号）と後述する制御信号を作
るための出力信号Ｓ２　（第２の信号）を時間差を持っ
て別個に増幅器５へ入力する手段として動作する。又ス
イッチング回路９は第２の信号が増幅器５へ与えられて
いるとき増幅器５の出力信号を後述する制御信号を作る
手段に与え、第１の信号が増幅器５へ与えられていると
き増幅器５の出力信号を外部へ送出する選択手段として
動作する。

また、ホールド回路１１は、第２図（ａ）に示すように
、入力電圧が時刻ｔ１まで加えられたとすると、第２図
（ｂ）に示すように、僅かな時間遅れを持って信号を出
力し、入力電圧が加えられなくなる時刻ｔ１以降、その
直前の値を出力し続けるように講じたものである。

比較回路１２はホールド回路１１の出力を一方入力、基
準電圧発生回路１３の出力を他方入力とし、両人力の差
がなくなるような出力信号をＣｄＳセル６の発熱体６ａ
に加えるものである。

上記ホールド回路１１．比較回路、基準電圧発生回路１
３は増幅器５の利得を制御するための制御信号を作る手
段として動作する。

上記のように構成された本実施例の動作を以下に説明す
る。

先ず、モニタ光量に比例する信号Ｓ１が光／電気変換回
路２から出力され、一方、測定光量に比例する信号Ｓ２
が光／電気変換回路４から出力される。

ここで、発振回路１０はスイッチング回路８．９を、同
期をとって切り換えるが、スイッチング回路８の接点を
ａ側に、スイッチング回路９の接点をａ側に接続したと
き、信号Ｓ１が増幅器５によって増幅され、その増幅信
号Ｓ３がホールド回路１１に取り込まれる。

ホールド回路１１は第２図（ａ）　、　（ｂ）に示した
ように、入力電圧に対応する出力電圧を比較回路１２に
加える。そこで、比較回路１２はホールド回路１１の出
力電圧が基準電圧発生回路１３の出力電圧に一致するよ
うな電圧をＣｄＳセル６の発熱体に印加する。

この結果、光／電気変換回路２の出力信号Ｓ１が小さい
ときには増幅器５の利得が増大せしめられ、反対に、光
／電気変換器２の出力信号Ｓ１が大きくなると増幅器５
の利得が減少せしめられる。

次に、発振回路１０が時刻ｔ１にてスイッチング回路８
の接点をｂ側に、スイッチング回路９の接　５点をｄ側
にそれぞれ切換接続すると、ホールド回路１１は時刻ｔ
１の直前の入力電圧を保持すると共に、時刻ｔ１以降も
この電圧出力状態を保持する。

また、増幅器５の利得も時刻ｔ１の直前の値に保持され
る。

そして、この状態で光／電気変換回路４の出力信号Ｓ２
か増幅器５に加えられ、その出力信号Ｓ３が反射率又は
透過率の演算に用いられる。

かくして、光源から放射される光量が変化したことによ
り、光／電気変換回路４の出力信号Ｓ２が減少（または
増加）する事態に対して、増幅器５の利得が増大（また
は減少）せしめられるため、光源の光量変動に対する測
定値の補正がなされる。

この場合、利得調節可能な増幅器を用いてそれ自体の特
性の変動分をも補償するので、従来装置のように二つの
増幅器の特性の違いに起因する測定誤差を防ぐことがで
き、これによって測定精度を大幅に向上させることがで
きる。

第３図は本発明の他の実施例を示し、第１図と同一の符
号を付したものはそれぞれ同一の要素を示す。そして、
第１図に示した実施例の受光素子１．３、光／電気変換
回路２，４の代わりに、ＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏ
ｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）　１４と、これを駆動する
ＣＣＤ駆動回路１５と、その出力信号を処理して電圧信
号を増幅器５に加えるＣＯＤ信号処理回路１６とを備え
ている。また、第１図に示したスイッチング回路８を除
去し、その代わりに発振回路１０の出力パルスを計数す
るカウンタ１７と、このカウンタ１７および上記ＣＣＤ
駆動回路１５をリセットするリセット信号発生回路１８
を設けたものである。

この第３図において、発振回路１０の出力パルスにより
ＣＣＤ駆動回路１５がＣＣＤ１４を駆動する一方、カウ
ンタ１７がこのパルスを計数する。ＣＣＤ駆動回路１５
がＣＣＤ１４を駆動したことにより、光源のモニタ光量
がＣＣＤ１４の特定ビット、例えば、第１ビツトで検出
され第２の信号となり、測定光量がその他のビットで検
出され第１の信号となる。

ＣＯＤ信号処理回路１Ｂはこれらの光量データを時系列
で出力し、すなわち第１の信号と第２の信号を交互に出
力して増幅器５に加える。従ってスイッチング回路がな
くてもこの２つの信号が時間差を持って別個に増幅器５
に与えられることとなる。このとき、カウンタ１７はそ
の計数値に従ってスイッチング回路９の接点を切換接続
するが、第１ビツトのデータが増幅器５に加えられたタ
イミングにて接点をＣ側に接続し、２ビツト以降のデー
タが増幅器５に加えられたとき接点をｄ側に接続する。

かくして、第２の信号で代表されるモニタ光量に応じて
増幅器５の利得が前述したと同様にして制御され、その
利得にて第１の信号で代表される測定光量に対応する電
圧信号が反射率又は透過率の演算に供される。

なお、リセット信号発生回路１８は、ＣＣＤ駆動回路１
５がＣＣＤ１４を繰返し走査するようにＣＣＤ駆動回路
１５をリセットさせ、同時にカウンタ１７をもリセット
させる。従って、ＣＣＤ１４を駆動する一周期毎に光源
の光量変動分が補正される。

よって、この実施例においても、利得調節の可能な増幅
器を用いてそれ自体の特性変動分を補償するので、上記
実施例と同様にして測定精度の向上が図られる。

上記２つの実施例では増幅器５の出力をホールド回路１
１にて保持することにより増幅器の利得を制御し、その
制御後の利得を維持した状態で本来の測定対象である第
１の信号Ｓ２を増幅するようにしている。すなわちホー
ルド回路１１が制御後の１１得を維持する手段として用
いられている。しかし増幅器５をデジタル回路で構成す
る場合にあってはホールド回路１１の代りに適当な記憶
装置を用いることができる。又比較回路１２の出力信号
を保持することによって制御信号を一定に保つことがで
きるので、制御後の利得を維持する手段となりうる。

なお、上記２つの実施例では、いずれも物体の光に対す
る反射率または透過率を測定する回路に本発明のＡＧＣ
回路を適用したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、ある種のエネルギー源を用い、このエネルギー源
が放出するエネルギー量と、その変換量との比を測定す
る殆んどの装置に適用することができる。

［発明の効果］ 以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、
単一の増幅器を第１の信号と第２の信号とに対して共用
し、このうち、第２の信号に対応する増幅器出力に基い
て利得を制御する構成になっているため、増幅器自体の
温度特性、ドリフト特性の影響が測定値に表われない。

よって本発明の自動利得制御回路を用いれば従来にない
高精度な１１定ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動利得制御回路の一実施例を示す回
路図、第２図は同実施例の動作を説明するためのタイム
チャート、第３図は他の実施例を示す回路図、第４図は
従来の自動利得制御回路を示す回路図である。 ５・・・増幅器　　　　　　　６・・・ＣｄＳセル８．
９・・・スイッチング回路 １０・・・発振回路　　　　　　１１・・・ホールド回
路１２・・・比較回路　　　　　　１３・・・基準電圧
回路１４・・・ＣＣＤ　　　　　　　　１５・・・ＣＣ
Ｄ駆動回路１Ｂ・・・ＣＣＤ信号処理回路　１７・・・
カウンタ発明者　　　　布材　　清　　安原　幸三用嶋
　伯夫 特許出願人　　三菱レイヨン株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の信号を増幅する増幅器と、第２の信号に応
   じて制御信号を作る手段と、前記制御信号に応じて前記
   増幅器の利得を制御する手段とを有する自動利得制御回
   路において、前記制御信号を作る手段が前記増幅器の出
   力信号に応じて前記増幅器の利得を制御すると共に制御
   後の利得を維持する手段を有し、前記第１の信号と第２
   の信号を時間差を持って別個に前記増幅器へ入力する手
   段と、前記第２の信号が与えられているとき前記増幅器
   の出力信号を前記制御信号を作る手段に与え、前記第１
   の信号が与えられているとき前記増幅器の出力信号を送
   出する選択手段とを設けたことを特徴とする自動利得制
   御回路。
2. （２）時間差を持って別個に前記増幅器へ入力する前記
   手段が所定のタイミング信号を発生する手段と、前記タ
   イミング信号に基づいて前記第１の信号と第２の信号を
   切り換えて出力する手段を有し、前記選択手段が前記タ
   イミング信号に基づいて選択動作を行う構成とした請求
   項１記載の自動利得制御回路。
3. （３）時間差を持って別個に前記増幅器へ入力する前記
   手段が所定のタイミング信号を発生する手段と、前記タ
   イミング信号に基づいて前記第１の信号と第２の信号を
   交互に出力する手段を有し、前記選択手段が前記タイミ
   ング信号に基づいて選択動作を行う構成とした請求項１
   記載の自動利得制御回路。
4. （４）利得を制御すると共に制御後の利得を維持する前
   記手段が前記増幅器の出力信号を保持するホールドする
   手段と、前記ホールド手段に保持された信号を基準信号
   と比較する比較手段とからなる請求項１記載の自動利得
   制御回路。