JPH01297916A - Optical coupling type relay circuit - Google Patents

Optical coupling type relay circuit

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JPH01297916A
JPH01297916A JP63128717A JP12871788A JPH01297916A JP H01297916 A JPH01297916 A JP H01297916A JP 63128717 A JP63128717 A JP 63128717A JP 12871788 A JP12871788 A JP 12871788A JP H01297916 A JPH01297916 A JP H01297916A
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JP
Japan
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output
gate
source
phototransistor
emitting diode
Prior art date
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Pending
Application number
JP63128717A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Matsumoto
武志 松本
Yukio Iitaka
幸男 飯高
Shuichiro Yamaguchi
周一郎 山口
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH01297916A publication Critical patent/JPH01297916A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain the linearity of output by fast switching by connecting a series circuit of a control transistor(TR) and a phototransistor between the drain and gate of an output MOSFET and coupling the phototransistor and a light emitting diode optically with each other. CONSTITUTION:When an input signal is applied between input terminals 8a and 8b, the light emitting diode 1 generates a light signal to turn on the phototransistor(PT) 6 and a load current flows to a load 10. This current flows from a 2nd control TR 4 through the PT 6, a 1st control TR 3, and a resistance 5 and is also shunt to the capacity between the gate and source of an output MOSFET 7, which is charged fast, so the gate-source voltage rises abruptly. The FET 7 is turned on speedily. A photodiode PD array 2, on the other hand, generates a photoelectromotive force to turn off the TRs 3 and 4 and the current from a DC power source 9 to the load 10 does not flow through the PT 6 any more, but the photoelectromotive force of the PD array 2 is applied between the gate and source of the FET 7, which is held on, so that the linearity of the output is held.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、光結合方式を用いて入出力間を絶縁した光結
合型のリレー回路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an optically coupled relay circuit in which input and output are insulated using an optical coupling method.

[従来の技術] 第2図は従来の光結合型のリレー回路の回路図である。[Conventional technology] FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional optically coupled relay circuit.

この回路にあっては、入力端子間に接続された発光ダイ
オード1が発生する光信号を、フォトダイオードアレイ
2が受光して光起電力を発生し、この光起電力を抵抗5
を介して出力用MO3FET7のゲート・ソース間に印
加するものである。出力用MO3FET7のゲート及び
ソースには、デプレッション型のJFETよりなる制御
用トランジスタ3のドレイン及びソースがそれぞれ接続
されており、このトランジスタ3のゲート・ソース間は
抵抗5の両端に接続されている。
In this circuit, a photodiode array 2 receives an optical signal generated by a light emitting diode 1 connected between input terminals, generates a photovoltaic force, and transfers this photovoltaic force to a resistor 5.
The voltage is applied between the gate and source of the output MO3FET 7 via. The gate and source of the output MO3FET 7 are connected to the drain and source of a control transistor 3, which is a depletion type JFET, respectively, and the gate and source of this transistor 3 are connected to both ends of a resistor 5.

発光ダイオード1に入力信号が印加されて、フォトダイ
オードアレイ2に光起電力が発生すると、デプレッショ
ン型の制御用トランジスタ3のドレイン・ソース間と抵
抗5を介して光電流が流れ、抵抗らの両端に電圧が発生
する。この電圧により、制御用トランジスタ3が高抵抗
状態にバイアスされるので、出力用MO3FET7のゲ
ート・ソース間にフォトダイオードアレイ2の光起電力
が印加されて、出力用MOSFET7がオン状態となる
When an input signal is applied to the light emitting diode 1 and a photovoltaic force is generated in the photodiode array 2, a photocurrent flows between the drain and source of the depletion type control transistor 3 and through the resistor 5, and the photocurrent flows across the resistors. A voltage is generated. Since the control transistor 3 is biased to a high resistance state by this voltage, the photoelectromotive force of the photodiode array 2 is applied between the gate and source of the output MO3FET 7, and the output MOSFET 7 is turned on.

発光ダイオード1への入力信号が遮断されると、フォト
ダイオードアレイ2の光起電力が消失し、抵抗5の両端
電圧が消失するので、デプレッション型の制御用トラン
ジスタ3はオン状態に戻り、出力用MOSFET7のゲ
ート・ソース間の蓄積電荷を放電させるので、出力用M
O3FET7はオフ状態となる。
When the input signal to the light emitting diode 1 is cut off, the photovoltaic force of the photodiode array 2 disappears, and the voltage across the resistor 5 disappears, so the depression type control transistor 3 returns to the on state and the output Since the accumulated charge between the gate and source of MOSFET7 is discharged, the output M
O3FET7 is turned off.

[発明が解決しようとする課題] 一般に、半導体リレーにはスイッチング速度の高速性が
要求される。従来、高速スイッチングが可能な光結合型
のリレーとしては、発光ダイオードとフォトトランジス
タとを光結合せしめたフォトカプラが広く用いられてい
るが、これは出力側にバイポーラトランジスタを用いて
いるので、微小信号をスイッチング制御する場合には、
オフセットの影響により信号が歪むという問題があった
[Problems to be Solved by the Invention] Generally, semiconductor relays are required to have high switching speed. Conventionally, photocouplers, in which a light emitting diode and a phototransistor are optically coupled, have been widely used as optically coupled relays capable of high-speed switching, but since this uses a bipolar transistor on the output side, When controlling signal switching,
There was a problem that the signal was distorted due to the influence of the offset.

微小信号をスイッチング制御する用途には、第2図に示
す従来回路のように、出力側にMOSFET7を用いる
ことが望まれる。ところが、上述の従来例にあっては、
MO9FET7のゲート容量をフォトダイオードアレイ
2の光電流にて充電し、出力用のMO9FET7をオン
させているため、このゲート容量に対し光電流が小さい
ことにより、高速スイッチングは余り望めないという問
題があった。
For applications in which switching control is performed on minute signals, it is desirable to use a MOSFET 7 on the output side, as in the conventional circuit shown in FIG. However, in the conventional example mentioned above,
Since the gate capacitance of MO9FET7 is charged with the photocurrent of the photodiode array 2 and the output MO9FET7 is turned on, there is a problem that high-speed switching cannot be expected because the photocurrent is small relative to this gate capacitance. Ta.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、高速スイッチングが可能で且つ
出力のりニアリティが良好な光結合型のリレー回路を提
供することにある。
The present invention has been made in view of these points, and its object is to provide an optically coupled relay circuit that is capable of high-speed switching and has good output linearity.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る光結合型のリレー回路にあっては、上記の
課題を解決するために、第1図に示すように、入力信号
に応答して光信号を発生する発光ダイオード1と、発光
ダイオード1の光信号を受光するように配置されたフォ
トダイオードアレイ2と、フォトダイオードアレイ2の
光起電力をゲート・ソース間に印加されてドレイン・ソ
ース間の導通状態と非導通状態が切替わる出力用のMO
SFET7と、出力用のMOSFET7のゲート・ソー
ス間の蓄積電荷の放電経路を構成するノーマリ・オン型
の第1の制御用トランジスタ3と、第1の制御用トラン
ジスタ3を介してフォトダイオードアレイ2の光電流を
通電されて第1の制御用トランジスタ3を高抵抗状態に
バイアスする電圧を発生するインピーダンス要素(抵抗
5)と、出力用MOSFET7のトレイン・ゲート間に
接続され、発光ダイオード1の光信号を受光するように
配置されたフォトトランジスタ6と、フォトトランジス
タ6に直列に接続され、フォトダイオードアレイ2の光
起電力により高抵抗状態にバイアスされるノーマリ・オ
ン型の第2の制御用トランジスタ4とから成ることを特
徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the optically coupled relay circuit according to the present invention transmits an optical signal in response to an input signal, as shown in FIG. The generated light emitting diode 1, the photodiode array 2 arranged to receive the optical signal of the light emitting diode 1, and the photoelectromotive force of the photodiode array 2 are applied between the gate and the source to establish conduction between the drain and source. MO for output that switches between state and non-conducting state
The photodiode array 2 is connected to the SFET 7 and the normally-on first control transistor 3 that forms a discharge path for the accumulated charge between the gate and source of the output MOSFET 7. An impedance element (resistance 5) that generates a voltage that biases the first control transistor 3 to a high resistance state when a photocurrent is applied thereto is connected between the train gate of the output MOSFET 7 and the optical signal of the light emitting diode 1. a normally-on type second control transistor 4 connected in series with the phototransistor 6 and biased to a high resistance state by the photovoltaic force of the photodiode array 2. It is characterized by consisting of.

[作用] 本発明にあっては、このように、出力用MO9FET7
のドレイン・ゲート間にフォトトランジスタ6を接続し
、発光ダイオード1と光結合させたので、発光ダイオー
ド1に入力信号が印加されると、フォトトランジスタ6
が導通状態となって、出力用MOSFET7のゲートに
対して負荷側からゲート電流が流れて、ゲート・ソース
間容量が急速に充電されるため、出力用MO3FET7
が高速スイッチングを行うものである。また、出力用M
OSFET7のゲート・ソース問電圧が十分に上昇する
と、この電圧によりフォトトランジスタ6と直列に接続
された第2の制御用トランジスタ4が遮断されるため、
負荷電流は出力用MO3FET7のみを通ることになり
、出力のリニアリティが確保されるものである。
[Function] In the present invention, as described above, the output MO9FET7
Since the phototransistor 6 is connected between the drain and gate of the phototransistor 6 and optically coupled to the light emitting diode 1, when an input signal is applied to the light emitting diode 1, the phototransistor 6
becomes conductive, a gate current flows from the load side to the gate of output MOSFET 7, and the gate-source capacitance is rapidly charged.
performs high-speed switching. Also, output M
When the gate-source voltage of the OSFET 7 rises sufficiently, this voltage blocks the second control transistor 4 connected in series with the phototransistor 6.
The load current passes only through the output MO3FET 7, ensuring output linearity.

[実施例] 第1図は本発明の一実施例の回路図である0発光ダイオ
ード1は入力端子8a、8b間に接続されている。発光
ダイオード1は、フォトダイオードアレイ2及びフォト
トランジスタ6と光結合されている。フォトダイオード
アレイ2の正極は出力用MO3FET7のゲートに、負
極は出力用MO3FET7のソースにそれぞれ接続され
ている。
[Embodiment] FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention. A light emitting diode 1 is connected between input terminals 8a and 8b. The light emitting diode 1 is optically coupled to a photodiode array 2 and a phototransistor 6 . The positive electrode of the photodiode array 2 is connected to the gate of the output MO3FET 7, and the negative electrode is connected to the source of the output MO3FET 7.

出力用MO8,FET7のゲートには、デプレッション
型のJFETよりなるノーマリ・オン型の第1の制御用
トランジスタ3のドレインが接続され、この制御用トラ
ンジスタ3のソースは抵抗5を介して出力用MOSFE
T7のソースに接続されている。出力用MO3FET7
のトレインは出力端子11aに、ソースは出力端子11
bに接続されている。出力端子11a、llb間には、
直流電源つと負荷10の直列回路が接続されている。出
力用MO3FET7のドレインには、デプレッション型
のJPETよりなるノーマリ・オン型の第2の制御用ト
ランジスタ4のトレインが接続されている。この制御用
トランジスタ4のソースは、フォトトランジスタ6のコ
レクタ・エミッタ間を介して出力用MOSFET7のゲ
ートに接続されている。制御用トランジスタ3及び4の
ゲートは共にフォトダイオードアレイ2の負極に接続さ
れている。
The drain of a normally-on type first control transistor 3 made of a depletion type JFET is connected to the gates of the output MO8 and FET7, and the source of this control transistor 3 is connected to the output MOSFET through a resistor 5.
Connected to the source of T7. MO3FET7 for output
The train is connected to the output terminal 11a, and the source is connected to the output terminal 11.
connected to b. Between the output terminals 11a and llb,
A series circuit of a DC power source and a load 10 is connected. The drain of the output MO3FET 7 is connected to a train of a normally-on second control transistor 4 made of a depletion type JPET. The source of the control transistor 4 is connected to the gate of the output MOSFET 7 via the collector and emitter of the phototransistor 6. The gates of the control transistors 3 and 4 are both connected to the negative electrode of the photodiode array 2.

以下、本実施例の動作について説明する。入力端子8a
、8b間に入力信号が通電されると、発光ダイオード1
が光信号を発生し、この光信号を受光してフォトトラン
ジスタ6が導通状態となるため、負荷10には負荷電流
が流れる。この電流は、第2の制御用トランジスタ4か
らフォトトランジスタ6、第1の制御用トランジスタ3
、抵抗5を介して流れる。また、この電流は、出力用M
O3FET7のゲート・ソース間容量にも分流して、こ
の容量を高速充電するので、出力用MO9FET7のゲ
ート・ソース間電圧が急速に上昇する。
The operation of this embodiment will be explained below. Input terminal 8a
, 8b, when an input signal is applied between the light emitting diode 1
generates an optical signal, and upon receiving this optical signal, the phototransistor 6 becomes conductive, so that a load current flows through the load 10. This current flows from the second control transistor 4 to the phototransistor 6 to the first control transistor 3.
, flows through resistor 5. Also, this current is the output M
Since the current is also shunted to the gate-source capacitance of the O3FET 7 and this capacitance is charged at high speed, the gate-source voltage of the output MO9FET 7 rises rapidly.

したがって、出力用MOSFET7は速やかにオンされ
る。一方、フォトダイオードアレイ2においては、光信
号の受光により光起電力が発生する。
Therefore, the output MOSFET 7 is quickly turned on. On the other hand, in the photodiode array 2, a photovoltaic force is generated by receiving an optical signal.

この光起電力により、第1及び第2の制御用トランジス
タ3及び4が遮断状態となり、直流電源9から負荷10
を介して流れる電流はフォトトランジスタ6を介して流
れなくなるが、フォトダイオードアレイ2の光起電力が
出力用MO9FET7のゲート・ソース間に印加される
ため、出力用MO3FET7はオン状態を保ち、出力の
リニアリティが保たれるものである。
Due to this photovoltaic force, the first and second control transistors 3 and 4 are cut off, and the DC power source 9 is connected to the load 10.
The current flowing through the phototransistor 6 stops flowing through the phototransistor 6, but since the photovoltaic force of the photodiode array 2 is applied between the gate and source of the output MO3FET 7, the output MO3FET 7 remains on and the output Linearity is maintained.

[発明の効果コ 本発明にあっては、上述のように、入力信号に応答して
光信号を発生する発光ダイオードにフォトダイオードア
レイとフォトトランジスタを光結合させ、フォトダイオ
ードアレイの光起電力をゲート・ソース間に印加される
出力用MOS F ETに、フォトトランジスタを介し
て負荷側からゲーI・電流を供給するようにしたので、
高速スイッチングが可能になるという効果があり、また
、フォトダイオードアレイの光起電力によりフォトトラ
ンジスタと直列接続された制御用トランジスタをオフさ
せるようにしたので、定常状態においてはフォトトラン
ジスタを介して流れる電流は遮断され、出力用MO3F
ETを介してのみ負荷電流が流れるので、微弱信号をス
イッチング制御してもオフセットが小さいから、信号の
りニアリティが損なわれにくいという効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, in the present invention, a photodiode array and a phototransistor are optically coupled to a light emitting diode that generates an optical signal in response to an input signal, and the photovoltaic force of the photodiode array is Since the output MOS FET, which is applied between the gate and source, is supplied with the gate I current from the load side via the phototransistor,
This has the effect of enabling high-speed switching, and since the control transistor connected in series with the phototransistor is turned off by the photovoltaic force of the photodiode array, the current flowing through the phototransistor in a steady state is reduced. is shut off, and the output MO3F
Since the load current flows only through the ET, the offset is small even when a weak signal is controlled by switching, so that the signal linearity is less likely to be impaired.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の回路図、第2図は従来例の
回路図である。 1は発光ダイオード、2はフォトダイオードアレイ、3
.4は制御用トランジスタ、5は抵抗、6はフォトトラ
ンジスタ、7は出力用MO3FETであるや
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional example. 1 is a light emitting diode, 2 is a photodiode array, 3
.. 4 is a control transistor, 5 is a resistor, 6 is a phototransistor, and 7 is an output MO3FET.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入力信号に応答して光信号を発生する発光ダイオ
ードと、発光ダイオードの光信号を受光するように配置
されたフォトダイオードアレイと、フォトダイオードア
レイの光起電力をゲート・ソース間に印加されてドレイ
ン・ソース間の導通状態と非導通状態が切替わる出力用
のMOSFETと、出力用のMOSFETのゲート・ソ
ース間の蓄積電荷の放電経路を構成するノーマリ・オン
型の第1の制御用トランジスタと、第1の制御用トラン
ジスタを介してフォトダイオードアレイの光電流を通電
されて第1の制御用トランジスタを高抵抗状態にバイア
スする電圧を発生するインピーダンス要素と、出力用M
OSFETのドレイン・ゲート間に接続され、発光ダイ
オードの光信号を受光するように配置されたフォトトラ
ンジスタとフォトトランジスタに直列に接続され、フォ
トダイオードアレイの光起電力により高抵抗状態にバイ
アスされるノーマリ・オン型の第2の制御用トランジス
タとから成ることを特徴とする光結合型のリレー回路。
(1) A light emitting diode that generates an optical signal in response to an input signal, a photodiode array arranged to receive the light signal from the light emitting diode, and a photovoltaic force of the photodiode array applied between the gate and source. an output MOSFET whose drain and source are switched between conducting and non-conducting states, and a normally-on first control device which forms a discharge path for accumulated charge between the gate and source of the output MOSFET. a transistor, an impedance element that generates a voltage that biases the first control transistor to a high resistance state when the photocurrent of the photodiode array is energized through the first control transistor, and an output M
A phototransistor that is connected between the drain and gate of the OSFET and arranged to receive the optical signal from the light emitting diode, and a normal transistor that is connected in series with the phototransistor and biased to a high resistance state by the photovoltaic force of the photodiode array. - An optically coupled relay circuit characterized by comprising an on-type second control transistor.
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