JPH0293332A - 受光ユニット - 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］ 本発明は、赤外線等の光を用いて、信号を送受信するシ
ステムにおいて、受信装置の受光ユニットの回路構成に
関する。 ［発明の概要１ 本発明は受光ユニットにおいて、フォトダイオードと交
流的に並列に並列共振回路を設け、並列共振回路出力信
号をＡＧＣ増幅回路にて、増幅する。ＡＧＣ増幅回路出
力を検波し、信号の大きさにより、ＡＧＣ増幅回路の増
幅度を調整する電圧を出力する検波回路を備えている。 また、ＡＧＣ増幅回路出力を基準電位と比較し、信号増
幅及び振幅制限を行う比較回路、さらに比較回路出力を
入力とし、　１３！調された信号を出力する復調回路を
備えた構成である。これにより、外部光の影響を大幅に
軽減するとともに、目的光の光強度の許容範囲を広げた
ものである。 〔従来の技術〕 従来の受光ユニットの回路構成図を第２図に示す、第２
図において、１３はフォトダイオード、１４は負荷抵抗
、１５は増幅回路、１６は並列共振回路、１７は比較回
路、１８は復調回路、１９は検波回路、２０は自動バイ
アス調整器、２１は、基準電位、２２は電源端子、２３
は電源間コンデンサである。 フォトダイオード１３に入射した光によりフォトダイオ
ード１３に電荷が発生する。この電荷は負荷抵抗１４を
流れるため負荷抵抗１４の両端には光の強さに応じた大
きさの電圧が発生する。この電圧信号は増幅回路１５に
入力されて増幅される。入射光は通常目的光取外に、室
内灯や日光等の外部光が含まれているため、強い外部光
が入った場合は、増幅回路１５の入力信号バイアスが大
幅に変動する。そこで増幅回路１５の出力レベルに応じ
て、負荷抵抗１４に並列に接続されている自動バイアス
調整器２０の直流インピーダンスを変化させて、増幅回
路１５の入力バイアスを固定している。検波回路１９は
、増幅回路１５の出力レベルを検波し、自動バイアス調
整器２０の直流インピーダンスを調整する信号を出力す
る回路である。 次に増幅回路１５の出力信号を並列共振回路１６に入力
し、目的光の信号のみを取り出す０通常、目的光は、３
８ＫＨｚ程度の周波数信号（以後、キャリアと呼ぶ）を
、信号データにて断続したものが、出力されているので
、並列共振回路１６は、３８ＫＨｚ程度に共振させてお
けば、目的光の信号を取り出すことができる。 さらに、並列共振回路１６の出力信号を比較回路１７に
入力し、基準電位２１と比較して、信号増幅と振幅制限
を行っている。また、比較回路１７の出力を復調回路１
８に入力し、キャリア成分を取り除いた、信号データを
取り出して出力するというものであった。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、前述の従来技術では、外部光、目的光とも増幅
回路１５で増幅しているので、自動バイアス調整器２０
が必要である。また、強い外部光が入った場合、フォト
ダイオード１３の負荷インピーダンス、すなわち負荷抵
抗１４と自動バイアス調整器２０の並列インピーダンス
が減少してしまい、目的光の信号も同時に減少してしま
う、その結果強い外部光が入射した場合の感度が低下す
る。また、強い目的光が入った場合、増幅回路１５は固
定増幅度の増幅回路であるため、信号が飽和し、波形が
歪み、その結果、正常な信号データを出力できないとい
う課題を有する。 そこで本発明は、このような課題を解決するもので、そ
の目的とするところは、外部光の影響を受けにくく、か
つ、強い目的光が入った場合にも安定した、信号データ
の出力をする受光ユニットを提供するところにある。 ［課題を解決するための手段］ 本発明の受光ユニットは、フォトダイオードと前記フォ
トダイオードに交流的に並列接続した並列共振回路と、
前記並列共振回路信号出力を入力とし、増幅信号を出力
するＡＧＣ増幅回路と、前記ＡＧＣ増幅回路出力を入力
とし、ＡＧＣ増幅回路の増幅度調整端子に出力する検波
回路と、前記ＡＧＣ増幅回路出力を入力とし、基準電位
と比較して、信号出力する比較回路と、前記比較回路出
力と入力とし、復調された信号を出力する復調回路とを
備えたことを特徴とする。

【作　用］ 本発明の上記の構成によれば、入射光によりフォトダイ
オードに発生した電荷のうち、並列共振回路の共振周波
数近辺の信号、すなわち目的光のキャリア信号成分につ
いては、並列共振回路両端に電圧が発生するが、はとん
ど直流とみなすことができる日光、あるいは、商用電源
周波数で変動している室内灯などの外部光によるものに
ついては、並列共振回路のインピーダンスが低く、はと
んど電圧が発生しない、このため増幅回路には、目的光
のみの信号が入力されることになるので、従来必要であ
った自動バイアス調整器が不必要となり、従って１強い
外部光が入った場合の不具合はなくなる。ＡＧＣ増幅回
路、検波回路を構成したことにより、強い目的光が入っ
た場合、ＡＧＣ増幅回路の増幅度を低くし、一定の信号
レベルが出力されるようにしたので、安定した信号デー
タが出力される。 【実　施　例】 第１図は本発明の一実施例における回路構成図であって
、１は入射光量に応じて電荷を発生するフォトダイオー
ド、２は、フォトダイオード１１こ交流的に並列に接続
された並列共振回路、３は電源端子、４は結合コンデン
サ、５は、電源間コンデンサ、６は入力が並列共振回路
２と結合コンデンサ４で結合され、信号を増幅するＡＧ
Ｃ増幅回路、７は、ＡＧＣ増幅回路の増幅度を調整する
増幅度調整端子、８は、ＡＧＣ増幅回路６の出力を検波
し、増幅度調整端子７に出力する検波回路、９はＡＧＣ
増幅回路６の出力を基準電位１０と比較して信号を増幅
し、振幅制限する比較回路、１１は、比較回路１０の出
力から、キャリア波形を取り除いて元の信号データを復
調して出力端子１２に出力する復調回路である。 上記の構成で、電源間コンデンサ５は交流的には短絡で
あるので、フォトダイオードｌと並列共振回路２は交流
的には並列接続であり、一方の端子が接地されている回
路構成である。他方の端子に、入射光によって発生する
信号が発生する。 第３図は第１図の回路構成図の動作を説明する波形図で
ある。第３図、ａは送信側の信号データ波形図、第３図
、ｂは信号データによりキャリア信号をオン、オフした
送信信号波形図である。目的光は第３図、ｂの波形で発
光ダイオード等を発光させて、作っている０通常、フォ
トダイオードｌに入射される光は、日光や室内灯等の外
部光が含まれているので、フォトダイオード１に発生す
る電荷は目的光によるものと外部光によるものが混在し
ている。第３図、ＣはＡＧＣ増幅回路６の入力波形図で
ある。フォトダイオードｌで発生した電荷は、並列共振
回路２を通って流れ、電圧に変換される。共列共振回路
は、キャリア周波数（通常３８　Ｋ　Ｈｚ）でインピー
ダンスが高く、その他の周波数では、インピーダンスが
低い、このため、外部光により発生した電荷による電圧
発生は非常に少い、なぜならば日光などはほとんど直流
と考えることができ、蛍光灯、白熱灯などの室内灯は商
用電源周波数を使用し、１００〜１２０Ｈｚで変動して
いると考えられるからである。従って第３図、Ｃに示す
ようにＡＧＣ増幅回路６の入力波形は、キャリア信号が
送信された時のみ信号が発生する。 第４図に並列共振回路２の周波数−インビーダンス特性
図を示す、第４図において横軸は周波数、縦軸はインピ
ーダンスをとっている。 再び第３図において、第３図、ｄはＡＧＣ増幅回路６の
出力波形図である。ＡＧＣ増幅回路６及び検波回路８の
動作を以下に説明する。ＡＧＣ増幅回路６は、増幅度調
整端子７に加わる電圧により入力端子から出力端子まで
の増幅度が変えられるものである。今、目的光が入射し
て、信号が発生すると、ＡＧＣ増幅回路６では最大増幅
度で信号増幅を行う。また、検波回路８では、信号検波
を行い、信号振幅に応じた直流電圧を増幅度調整端子７
に出力する。と同時に、ＡＧＣ増幅回路６は増幅度調整
端子７に印加された電圧により増幅度が低くなり出力信
号振幅が小さくなる。すなわちＡＧＣ増幅回路６の出力
−検波回路８→増幅度調整端子７→ＡＧＣ増幅回路６の
ループにより、ＡＧＣ増幅回路６の出力信号振幅が、一
定になるように、自動的に制御される。 第５図に目的光の光強度とＡＧＣ増幅回路出力娠幅の特
性図を示す、第５図において横軸は目的光の光強度、縦
軸はＡＧＣ増幅回路出力振幅である。２５は固定増幅度
の増幅回路の場合の特性であり、光強度と出力振幅は比
例して増加するが、光強度が強くなるとある所で、信号
が飽和し、それ以上の光強度では出力振幅は増加しない
。２６はＡＧＣ増幅回路の場合の特性であり、光強度が
小さいうちは、出力振幅は比例して増加するが、ある所
からは出力振幅は一定となる。出力振幅が一定の範囲を
ＡＧＣ範囲（オートゲインコントロール範囲：自動利得
調整範囲）と呼んでいる。 ＡＧＣ増幅回路を使用すると、信号飽和による波形歪が
発生せず、光強度の広い範囲で安定した出力が可能であ
る。 再び第３図にもどり、第３図、ｄの２４は、比較回路９
の基準電位ｌＯのレベルである。比較回路９は、ＡＧＣ
増幅回路６の出力を入力とし、この入力信号と基準電位
１０のレベル２４を比較して、入力信号が基準電位レベ
ル２４より大きい場合、高レベルを出力し、それ以外の
場合低レベルを出力する。第３図、ｅに比較回路９の出
力波形図を示す。 第３図、ｆに復調回路１１の出力波形図を示す、復調回
路１１では、キャリア成分を取り除き、元の信号データ
を出力している。 ＡＧＣ増幅回路６、検波回路８、比較回路９、復調回路
１１は、トランジスタ、オペアンプＩＣ、テジタルＩＣ
１その他回路素子を用い種々の回路が提案、実用化され
ているので詳細は省（。 第６図にＡＧＣ増幅回路６及び検波回路８の具体的回路
図を示す、第６図において、２７は入力端子、２８は出
力端子、２９は増幅度制御端子、３０は電源端子、３１
は固定増幅度オペアンプＩＣ１３２は検波用トランジス
タ、３３はダイオード、３４．３５．３６は結合コンデ
ンサ、３７は、コンデンサ、３８は平滑用コンデンサ、
３９は増幅度制御トランジスタ、４０〜４４はそれぞれ
抵抗である。入力端子２７から出力端子２８までの増幅
度は、抵抗３８に対する抵抗４１と増幅度制御トランジ
スタ３９のオン抵抗による並列抵抗との分割利得と固定
増幅度オペアンプＩＣ３１の利得の合計になる。増幅度
制御端子２９の電圧が高くなると増幅度制御トランジス
タ３９のオン抵抗が低くなり、全体として増幅度が下が
る。 第６図の回路では、結合コンデンサ３６、抵抗４２、ダ
イオード３３により、信号を接地レベルにクランプさせ
ている。第７図に各部の出力波形図を示す、第７図、ａ
は出力端子２８の波形図である。第３図、ｄの波形に（
らべて、検波及び比較回路の検出能力を約２倍に高める
ことができる。 第７図、ｂに検波用トランジスタ３２のエミッタ出力波
形図を示す、キャリア信号がある時、検波用トランジス
タ３２がオンして、コンデンサ３７を充電し、キャリア
信号がないとき、検波用トランジスタ３２はオフして、
コンデンサ３７に充電された電荷は抵抗４３を通って放
電する。さらに信号波形を抵抗４４．平滑用コンデンサ
３８で、平滑して増幅度制御端子２９に出力している。 キャリア信号振幅が大きいとき、増幅度制御端子２９の
電圧が上がり、キャリア振幅が小さいとき、増幅度制御
端子２９の電圧が下がる。 このようにして、全体として、出力端子２８の出力波形
振幅が一定となるように制御されている。 ［発明の効果１ 以上述べたように本発明によれば、フォトダイオードに
交流的に並列に並列共振回路を設けた構成であるため、
増幅回路以後に目的光のみの信号を入力できる。そのた
め、強い外部光による感度低下、あるいは外部光による
雑音等の影響を大幅に低減できた。さらにＡＧＣ増幅回
路及び検波回路の構成により、目的光の光強度の広い範
囲で、信号データを復調、出力できるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路構成図。 第２図は従来の受光ユニットの回路構成図。 第３図は動作を説明する波形図で、 第３図、ａは送信側の信号データ波形図。 第３図、ｂは送信信号波形図。 第３図、ＣはＡＧＣ増幅回路の入力波形図。 第３図、ｄはＡＧＣ増幅回路の出力波形図。 第３図、ｅは比較回路の出力波形図。 第３図、ｆは復調回路の出力波形図。 第４図は並列共振回路の周波数−インピーダンス特性図
。 第５図は目的光の光強度とＡＧＣ増幅回路出力振幅の特
性図。 第６図はＡＧＣ増幅回路及び検波回路の具体的回路図。 第７図は第６図の各部の出力波形図で、第７図、ａは出
力端子の波形図。 第７図、ｂは検波用トランジスタのエミッタ出力波形図
。 ｌ、１３・・・・フォトダイオード ２．１６・・・・並列共振回路 ３．２２．３０・電源端子 ４．３２．３３．３４ ・・・・結合コンデンサ ５．２３・・・・電源間コンデンサ ６・・・・・・・ＡＧＣ増幅回路 ７．２７・・・・増幅度調整端子 ８．１９・・・・検波回路 ９．１７・・・・比較回路 １０．２１・・・・基準電位 １１．１８・・・・復調回路 １２・・・・・・・出力端子 １４・・・・・・・負荷抵抗 １５・・・・・・・増幅回路 ２０・・・・・・・自動バイアス調整器２４・・・・・
・・基準電位レベル ２５・・・・・・・固定増幅度の増幅回路の場合の特性 ２６・・・・・・・ＡＧＣ増幅回路の場合の特性 ２７・・・・・・・入力端子 ２８・・・・・・・出力端子 ２９・・・・・・・増幅度制御端子 ３１・・・・・・・固定増幅度オペアンプＩＣ３２・・
・・・・・検波用トランジスタ３３・・・・・・・ダイ
オード ３４．３５．３６・結合コンデンサ ３７・・・・・・・コンデンサ ３８・・・・・・・平滑用コンデンサ ３９・・・・・・・増幅度制御トランジスタ４０〜４４
・・・・抵抗 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ）少くともフォトダイオードと増幅回路と復調
   回路とを有し、光信号を電気信号に変換して出力する受
   光ユニットにおいて、 ｂ）前記フォトダイオードに交流的に並列接続した並列
   共振回路を備えたことを特徴とする受光ユニット。