JPH03179812A - 差動電流電圧変換回路 - 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〕 本発明は電荷蓄積型光電変換装置の電流信号の電流電圧
変換を行なう差動電流電圧変換回路に関する。

〔従来の技術〕

従来、差動電流電圧変換回路には第３図に示すように入
力端子１，２に入力された入力電流を抵抗Ｒ１，Ｒ２に
より電圧に変換し、これらの電圧の差電圧を定ゲインの
差動増幅器ＡＩにより差動増幅するものがある。また、
第４図に示すように上記差動電流電圧変換回路において
抵抗Ｒ１，Ｒ２の代りに抵抗Ｒ３，Ｒ４及び増幅器Ａ２
．Ａ３を用いて電流電圧変換を行なうようにし、入力イ
ンピーダンスを下げたものがある。また、第５図に示す
ように抵抗Ｒ３，Ｒ４及び増幅器Ａ２．Ａ３からなる２
組の電流電圧変換回路により電流電圧変換を行い、抵抗
Ｒｓｌ、　Ｒｓ２．　Ｒｆｌ、　Ｒｆ２及び増幅器Ａ４
からなる帰還増幅器により差動増幅を行ない、その出力
電圧をバッファＢＦＩを通して出力することで帰還増幅
器と負荷とを分離するようにしたものがある。さらに、
第６図に示すように第５図の差動電流電圧変換回路にお
いて、バッファＢＦ１を帰還増Ｎｓの帰還ループ内に入
れて帰還増幅器の出力インピーダンスの低減、負荷ドラ
イブ能力の増強を行なうようにしたものがある。

また、電荷蓄積型光電変換装置の電荷（電流信号の積分
値）を電圧に変換する差動電流電圧変換回路においては
その信号厚が第８図（ａ）に示すように電流源ＣＣ１，
数にΩ〜数十にΩの抵抗Ｒ５及び数百ｐＦの容量Ｃ１の
並列回路からなる比較的低インピーダンスの電流源、あ
るいは第８図（ｂ）に示すように電圧源ＣＶ、数にΩ〜
数十にΩの直列抵抗Ｒ６及び数百ｐＦの並列容量Ｃ２か
らなる比較的高インピーダンスの電圧源である。この差
動電流電圧変換回路の信号源は具体的には例えば第７図
に示すように入射光量に応じて抵抗値あるいは電流値が
変化する複数の光電変換素子Ｅｌ、Ｅ２・・・・・Ｅｎ
と、この光電変換素子Ｅｌ、Ｅ２・・・・・Ｅｎに各々
直列に接続される複数のスイッチ素子５１．５２・・・
・・Ｓｎと、光電変換素子Ｅｌ、Ｅ２・・・・・Ｅｎに
各々並列に接続される容量Ｃ１ｌ、Ｃ１２・・・・・Ｃ
１ｎとで構成される。まず、スイッチ索子Ｓｌ、Ｓ２・
・・・・Ｓｎが閉じて並列容量Ｃ１ｌ、ＣＩ２・・・・
・Ｃ１ｎが電源電圧−Ｖにより充電された後にスイッチ
素子Ｓｌ、Ｓ２・・・・・Ｓｎが開き、光電変換素子Ｅ
ｌ、Ｅ２・・・・・Ｅｎが入射光量に応じて抵抗値ある
いは電流値が変化して並列容量Ｃ１ｌ、Ｃ１２・・・・
・Ｃ１ｎからそれぞれ光電変換素子Ｅｌ、Ｅ２・・・・
・Ｅｎを通して放電される。

そしてスイッチ素子Ｓｌ、Ｓ２・・・・・Ｓｎが順次に
閉じることにより並列容量Ｃ１ｌ、Ｃ１２・・・・・Ｃ
１ｎが放電分だけ電源電圧−■により充電され、その際
に流れる電流が第９図に示すような出力電流として差動
電流電圧変換回路に入力される。この信号源の出力電流
は１つの光電変換素子の出力電流に相当するステップ信
号の微分波形が時間的に順次に連続して出力され、１つ
の光電変換素子の出力信号（パルス）に許容される時間
が制限される。差動電流電圧変換回路の入力インピーダ
ンスは信号源の並列容量と共に入力信号に対してローパ
スフィルタを構成して入力信号のパルス幅を広げるので
、入力信号の１つの光電変換装置当りに必要とされる時
間が長くなる。このため、差動電流電圧変換回路は入力
インピーダンスが極力低いことが要求される。

また、差動電流電圧変換回路の入力信号ラインには信号
源の出力信号と共にハム、ステッピングモータのドライ
ブノイズ、光電変換装置における光源の高周波電源のノ
イズ等が重畳されるので、これらのノイズを減少させる
必要がある。このノイズは差動電流電圧変換回路の入力
信号ラインに近接してダミーラインをはわせ、このダミ
ーラインに乗ったノイズと、差動電流電圧変換回路の入
力信号ラインの信号との差を差動電流電圧変換回路でと
ることによって低減することができる。このため、差動
電流電圧変換回路は同相除去比が高いことが必要である
。

さらに、差動電流電圧変換回路は扱う信号がパルスであ
るので、広帯域の電流電圧変換特性が要求される。

〔発明が解決しようとする課題〕

電荷蓄積型光電変換装置の電流信号の電流電圧変換を行
なう差動電流電圧変換回路には上述のように入力インピ
ーダンスが極力低いこと、同相除去比が高いこと及び広
帯域の電流電圧変換特性という条件が要求されるが、第
３図の差動電流電圧変換回路では入力インピーダンスを
下げるためには抵抗Ｒ１，Ｒ２を低抵抗としなければな
らず、全体で一定のゲインを得るためには後段の差動増
幅器ＡＩは広帯域、高ゲインが要求されるので、実現が
困難となる。

また、第４図の差動電流電圧変換回路では入力インピー
ダンスが周波数特性（高域で増大）を持つので、信号源
の並列容量により回路が不安定になり、発振の危険があ
る。

第５図の差動電流電圧変換回路は帰還型差動増幅器の出
力と負荷とをバッファＢＦＩにより分離し負荷（特に容
量性負荷）に対する安定度を上げ、周波数特性を良好に
したものであるが、直流特性がほぼバッファＢＦＩの直
流特性により決定される。

バッフ７ＢＦ１に無帰還型のものを用いた場合はバソフ
ァＢＦＩの直流特性があまり良くないので、全体として
の直流特性もあまり良くない。又、バッファＢＦＩに帰
還型のものを用いた場合には直流特性は良いが、バッフ
ァＢＦＩ自体が負荷に対して不安定となりやすい。第６
図の差動電流電圧変換回路は差動増幅器Ａ４の後段にバ
ッファＢＦ２を入れて出力インピーダンスを低減し、バ
ッファＢＦ２の出力から増幅器Ａ４の入力に帰還をかけ
たもので、直流特性は良好であるが、広帯域化及び負荷
に対する安定度の確保が困難である。又、第５図、第６
図の差ａ電流電圧変換回路は入力インピーダンスが第４
図の差動電流電圧変換回路と同等である。

本発明は上記欠点を改善し、入力インピーダンスが極力
低いこと、同相除去比が高いこと、広帯域の電流電圧変
換特性及び直流特性がよいことという条件を満たすこと
ができる差動電流電圧変換回路を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を遠戚するため、請求項１の発明は電荷蓄積型
光電変換装置の電流信号の電流電圧変換を行なう差動電
流電圧変換回路であって、入力段に設けられた２つのベ
ース接地型トランジスタと、この２つのトランジスタの
コレクタに各々直列に接続される２組の抵抗と、この２
組の抵抗の電圧差を増幅する差動増幅器と、この差動増
幅器の出力側と前記トランジスタのエミッタとの間に接
続される帰還抵抗とを備えるようにしたものであり、請
求項２の発明は請求項１記載の差動電流電圧変換回路に
おいて、交流特性及び直流特性が略同じで前記差動増幅
器の出力側に設けられた２つの無帰還型バッファを備え
るようにしたものである。

〔作　用〕

請求項１の発明では電荷蓄積型光電変換装置の電流信号
が入力段の２つのベース接地型トランジスタ及び２組の
抵抗により電圧に変換され、この２組の抵抗の電圧差が
差動増幅器により増幅される。

請求項２の発明では差動増幅器の出力信号が一方の無帰
還型バッファ、帰還抵抗を通してベース接地型トランジ
スタのエミッタに帰還され、かつ差動増幅器の出力信号
が他方の無帰還型バッファを通して出力される。

〔実施例〕

第１図は請求項１の発明の一実施例を示す。

一方の入力端子３は例えば前述した第７図に示すような
電荷蓄積型光電変換装置の信号源に入力信号ラインによ
り接続されて該信号源から入力信号ラインを介して入力
信号が入力され、他方の入力端子４は上記入力信号ライ
ンに近接してはわせたダミーラインから入力信号が入力
される。この入力端子３，４はそれぞれＮＰＮ型トラン
ジスタＱｌ。

Ｑ２のエミッタに接続され、またトランジスタＱｌ。

Ｑ２のエミッタと負の直流ｔｉｌＪＫ（−Ｖ２）との各
間に電流源ＣＣ２，ＣＣ３が接続されてトランジスタＱ
ｌ、Ｑ２のベースが接地される。トランジスタＱｌ、Ｑ
２のコレクタはそれぞれ抵抗Ｒ７，Ｒ８を介して正の直
流電源（＋Ｖ１）に接続され、差動増幅器Ａ４の面入力
端子がトランジスタＱｌ、Ｑ２のコレクタに接続される
。差動増幅器Ａ４の出力端子とトランジスタＱ２のエミ
ッタとの間に帰還抵抗Ｒ９が接続され、出力端子５が差
動増幅器Ａ４の出力端子より導出される。トランジスタ
Ｑ１．Ｑ２はペア性のとれたもの、つまり交流特性及び
直流特性が略同じものが用いられ、抵抗Ｒ７，Ｒ８もペ
ア性のとれたものが用いられる。

入力端子３，４より入力された入力信号電流はベース接
地型トランジスタＱｌ、Ｑ２を通して抵抗Ｒ７，Ｒ８に
流れて電圧に変換される。ここに、電流源ＣＣ２，ＣＣ
３から略等しい電流がトランジスタＱｌ。

Ｑ２及び抵抗Ｒ７，Ｒ８を通して流れるが、この電流源
ＣＣ２，ＣＣ３からの電流は入力端子３，４からの入力
信号電流に比べて十分に大きく設定されている。

抵抗Ｒ７，Ｒ８の各電圧の差の電圧が差動増幅器Ａ４に
より増幅されてその出力電圧が帰還抵抗Ｒ９を通してト
ランジスタＱ２のエミッタに帰還され、差動増幅器Ａ４
の出力信号電圧が出力端子５より出力される。

この実施例では入力段にベース接地型トランジスタＱｌ
、Ｑ２を用いているので、入力インピーダンスが低くな
り、かつトランジスタＱｌ、Ｑ２、抵抗Ｒ７，Ｒ８にペ
ア性のとれたものを用いることで同相除去比を高くでき
る。さらに、差動増幅器Ａ４の出力電圧が帰還抵抗Ｒ９
を通してトランジスタＱ２のエミッタに帰還されるので
、直流特性が良く、また広帯域の電流電圧変換特性を得
ることが可能である。

第２図は請求項２の発明の一実施例を示す。

この実施例は上記第１図の実施例において２差動増幅器
Ａ４と出力端子５との間に利得が１で無帰還型のバッフ
ァＢＦ３を挿入すると共に、差動増幅器Ａ４の出力端子
と帰還抵抗Ｒ９との間に利得が１で無帰還型のバッファ
ＢＦ４を挿入したものであり、バッファＢＦ３，８Ｆ４
はペア性のとれたものが用いられる。差動増幅器Ａ４の
出力信号はバッファＢＦ４、帰還抵抗Ｒ９を通してトラ
ンジスタＱ２のエミッタに帰還され、かつ差動増幅器Ａ
４の出力信号がバッファＢＦ３を通して出力端子５より
出力される。

第１Ｏ図はこの実施例を具体的に示す。

トランジスタＱ３が抵抗Ｒ７，Ｒ８と正の直流電源（＋
Ｖ１）との間に接続され、正の直流電源（＋Ｖ１）と接
地点との間に電流源ＣＣ４、ダイオードＤ１．抵抗ＲＩ
Ｏ及びダイオードＤ２が直列に接続されて電流源ＣＣ４
及びダイオードＤ、１の接続点がトランジスタＱ３のベ
ースに接続される。電流源ＣＣ４は電流源ＣＣ２、ＣＣ
３の電流工、の１／１０の電流を供給し、抵抗Ｒ１Ｏの
抵抗値は抵抗Ｒ７，Ｒ８の抵抗値Ｒ□の１０倍に設定さ
れている。トランジスタＱ４〜Ｑ９、電流源ＣＣ５〜Ｃ
Ｃ９及び抵抗Ｒ１１，Ｒ１２は差動増幅器Ａ４を構成し
、トランジスタＱ４．Ｑ５はペア性のとれたものが用い
られる。またトランジスタＱ６．Ｑ７がペア性のとれた
ものが用いられ、トランジスタＱ８．Ｑ９がペア性のと
れたものが用いられる。電流源ＣＣ５。

ＣＣ６は電流工２を供給し、電流源ＣＣ７は電流Ｉ、を
供給する。電流源ＣＣ８，ＣＣ９は電流■、を供給し、
抵抗Ｒ１１，Ｒ１２はペア性のとれたものが用いられる
。

トランジスタＱＩＯ及び電流源ｃｃｔｏはバッファＢＦ
４を構成し、トランジスタＱｌｌ及び電流源ＣＣＩＩは
バッファＢＦ３を構成している。トランジスタＱ　１０
．　Ｑｌｌはペア性のとれたものが用いられ、電流ｇｃ
ｃｔｏ。

ＣＣＩＩは電流■、を供給する。

この実施例では差動増幅器Ａ４の出力信号を無帰還型バ
ッファＢＦ３を通して出力端子５より出力するので、負
荷に対して安定である。しかもバッファＢＦ３とペア性
のとれたバッファＢＦ４を帰還ループ内に置いたので、
直流特性がよく、さらに請求項１の発明と同様に入力イ
ンピーダンスが低くて同相除去比を高くでき、広帯域の
電流電圧変換特性を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上のように請求項１の発明では電荷蓄積型光電変換装
置の電流信号の電流電圧変換を行なう差動電流電圧変換
回路であって、入力段に設けられた２つのベース接地型
トランジスタと、この２つのトランジスタのコレクタに
各々直列に接続される２組の抵抗と、この２組の抵抗の
電圧差を増幅する差動増幅器と、この差動増幅器の出力
側と前記トランジスタのエミッタとの間に接続される帰
還抵抗とを備えたので、入力インピーダンスが極力低い
こと、同相除去比が高いこと、広帯域の電流電圧変換特
性及び直流特性がよいことという条件を満たすことがで
きる。

また、請求項２の発明では請求項１記載の差動電流電圧
変換回路において、交流特性及び直流特性が略同じで前
記差動増幅器の出力側に設けられた２つの無帰還型バッ
ファを備え、この２つの無帰還型バッファのうちの一方
の出力信号を前記帰還抵抗を通して前記トランジスタの
エミッタに帰還して他方の出力信号を出力するので、入
力インピーダンスが極力低いこと、同相除去比が高いこ
と、広帯域の電流電圧変換特性及び直流特性がよいこと
という条件を満たすことができ、負荷に対して安定であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は請求項１，２の各発明を示すブロッ
ク図、第３図乃至第６図は従来の差動電流電圧変換回路
の各側を示すブロン、り図、第７図は電荷蓄積型光電変
換装置の信号源の一例を示す回路図、第８図（ａ）（ｂ
）は電荷蓄積型光電変換装置の信号源の各側の等価回路
を示す回路図、第９図は電荷蓄積型光電変換装置の信号
源の出力出信号を示す波形図、第１０図は上記第２図の
実施例を具体的に示す回路図である。 Ｑｌ、Ｑ２・・・ベース接地型トランジスタ、Ｒ７，Ｒ
８・・・抵抗、Ａ３・・・差動増幅器、Ｒ９・・・帰還
抵抗、ＢＦ３．ＢＦ４・・・バッファ。 る 図 籐６ 図 （山） （メ） 塵ｑ　図 火入■ 甲 １を電交換素３−□

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電荷蓄積型光電変換装置の電流信号の電流電圧変換
   を行なう差動電流電圧変換回路であって、入力段に設け
   られた２つのベース接地型トランジスタと、この２つの
   トランジスタのコレクタに各々直列に接続される２組の
   抵抗と、この２組の抵抗の電圧差を増幅する差動増幅器
   と、この差動増幅器の出力側と前記トランジスタのエミ
   ッタとの間に接続される帰還抵抗とを備えたことを特徴
   とする差動電流電圧変換回路。 ２、請求項１記載の差動電流電圧変換回路において、交
   流特性及び直流特性が略同じで前記差動増幅器の出力側
   に設けられた２つの無帰還型バッファを備え、この２つ
   の無帰還型バッファのうちの一方の出力信号を前記帰還
   抵抗を通して前記トランジスタのエミッタに帰還して他
   方の出力信号を出力することを特徴とする差動電流電圧
   変換回路。