JPH0712141B2 - Proximity sensor oscillator circuit - Google Patents

Proximity sensor oscillator circuit

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JPH0712141B2
JPH0712141B2 JP12558585A JP12558585A JPH0712141B2 JP H0712141 B2 JPH0712141 B2 JP H0712141B2 JP 12558585 A JP12558585 A JP 12558585A JP 12558585 A JP12558585 A JP 12558585A JP H0712141 B2 JPH0712141 B2 JP H0712141B2
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transistor
circuit
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voltage
proximity sensor
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猪一 平尾
昭光 小形
和徳 森川
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は検出物体までの距離に比例した出力を与えるリ
ニア出力型の近接センサの発振回路に関し、特にその検
出物体までの距離に対応したレベルで発振する近接セン
サ発振回路に関するものである。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an oscillation circuit of a linear output type proximity sensor that provides an output proportional to a distance to a detection object, and particularly to an oscillation circuit at a level corresponding to the distance to the detection object. The present invention relates to a proximity sensor oscillator circuit.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明による近接センサ発振回路は電流ミラー回路を用
いた負性抵抗型の発振回路であって、電流ミラー回路の
ミラー電流を定電流型とし検出コイルとコンデンサによ
る共振回路の共振抵抗に比例した発振振幅を得るように
すると共に、発振電圧をスイッチングし定電流を帰還す
るトランジスタのベース電圧をリミッタ回路によって所
定値に制限することによってトランジスタのスイッチン
グ時に流れる突入電流を少なくするようにしている。こ
うすれば突入電流に基づく発振振幅や温度変化によるリ
ニアリティや振幅の変動等を防止することができる。
The proximity sensor oscillation circuit according to the present invention is a negative resistance type oscillation circuit using a current mirror circuit, in which the mirror current of the current mirror circuit is a constant current type and is oscillated in proportion to the resonance resistance of the resonance circuit by the detection coil and the capacitor. In addition to obtaining the amplitude, the limiter circuit limits the base voltage of the transistor that switches the oscillating voltage and feeds back the constant current to a predetermined value to reduce the inrush current that flows when the transistor is switched. In this way, it is possible to prevent the oscillation amplitude due to the inrush current or the linearity or the fluctuation of the amplitude due to the temperature change.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

第3図は本発明による近接センサ発振回路の前提となっ
た発振回路の一例を示す回路図である。この発振回路は
検出コイル1とコデンサ2から成る共振回路を有してお
り、この共振回路のホットエンド側は電流ミラー回路3
の一方のトランジスタ3aのコレクタ端に接続される。ト
ランジスタ3bのコレクタは電圧を電流に変換するトラン
ジスタ4のコレクタに接続され、トランジスタ3aのコレ
クタ端は更に抵抗R1,トランジスタ5,6のベース・エミッ
タ接続体を介してトランジスタ7のベースに接続されて
いる。トランジスタ7はエミッタフォロワ型トランジス
タであり、抵抗R2の電圧変化分が後段の検波回路8及び
抵抗R3を介してトランジスタ4のベースに伝えられる。
ここでトランジスタ4のエミッタはトランジスタ9a,9b
より構成され定電流回路となる電流ミラー回路9に接続
されている。そして一方のトランジスタ9bのコレクタは
共通ベースに接続されると共に抵抗R9を介して電源端子
に接続され、他方のトランジスタ9aのコレクタはトラン
ジスタ4のエミッタ端に接続される。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of an oscillating circuit as a premise of the proximity sensor oscillating circuit according to the present invention. This oscillation circuit has a resonance circuit composed of a detection coil 1 and a capacitor 2, and the hot mirror side of this resonance circuit has a current mirror circuit 3
It is connected to the collector terminal of one transistor 3a. The collector of the transistor 3b is connected to the collector of the transistor 4 which converts a voltage into a current, and the collector end of the transistor 3a is further connected to the base of the transistor 7 via the resistor R1, the base-emitter connection of the transistors 5 and 6. There is. The transistor 7 is an emitter follower type transistor, and the voltage change amount of the resistor R2 is transmitted to the base of the transistor 4 via the detection circuit 8 in the subsequent stage and the resistor R3.
Here, the emitter of the transistor 4 is the transistor 9a, 9b
It is connected to a current mirror circuit 9 configured as a constant current circuit. The collector of the one transistor 9b is connected to the common base and the power supply terminal via the resistor R9, and the collector of the other transistor 9a is connected to the emitter terminal of the transistor 4.

このような発振回路によれば検出コイル1とコンデンサ
2に抵抗R6、トランジスタ5,6及び抵抗R1を介して電流
が流れ込み、その電圧がエミッタフォロワ型トランジス
タ7によってインピーダンス変換されてトランジスタ4
に加わる。このときトランジスタ4を流れる電流は電流
ミラー回路9で定める電流値以下であるため、トランジ
スタ9aは大きなコンダクタンスとして動作し、電流ミラ
ー回路3を介して共振回路に正帰還が成される。そして
トランジスタ3bのコレクタ電流が電流ミラー回路9によ
って定められる電流値に等しくなれば、電流ミラー回路
9は定電流回路となってコレクタ電流は一定値に制限さ
れる。従ってトランジスタ3aのコレクタより共振回路に
帰還される電流も定電流化されることとなる。そのため
共振回路のコンダクタンスに対応した振幅で発振回路が
発振し、その出力が検波回路8によって直流電圧に変換
されて外部に伝えられる。
According to such an oscillating circuit, a current flows into the detection coil 1 and the capacitor 2 through the resistor R6, the transistors 5 and 6 and the resistor R1, and the voltage thereof is impedance-converted by the emitter follower type transistor 7 so that the transistor 4
Join in. At this time, since the current flowing through the transistor 4 is equal to or less than the current value determined by the current mirror circuit 9, the transistor 9a operates as a large conductance, and positive feedback is performed to the resonance circuit via the current mirror circuit 3. When the collector current of the transistor 3b becomes equal to the current value determined by the current mirror circuit 9, the current mirror circuit 9 becomes a constant current circuit and the collector current is limited to a constant value. Therefore, the current fed back from the collector of the transistor 3a to the resonance circuit is also made constant. Therefore, the oscillation circuit oscillates with an amplitude corresponding to the conductance of the resonance circuit, and the output thereof is converted into a DC voltage by the detection circuit 8 and transmitted to the outside.

この発振回路の発振時には検出コイル1のホットエンド
側の端子電圧は第4図(a)に示すように正弦波形が得
られ、トランジスタ4のベース電圧は第4図(b)に示
すように正の半サイクルのみに流れる半波整流波形とな
る。このときトランジスタ4のエミッタ電圧は電流ミラ
ー回路9により定まる所定値に制限されるが、トランジ
スタ4のスイッチング時にはトランジスタ9aのコレクタ
・ベース間容量が急激に充電される。この充電電流はト
ランジスタ9aでhfe倍されるため、トランジスタ4のオ
ン動作時には第4図(c)に示すように突入電流Ip1が
流れる。この突入電流Ip1も電流ミラー回路3を介して
帰還されるが、突入電流Ip1の大きさは発振振幅に大き
く依存し、更にトランジスタ4,9a,9bの特性のばらつき
や温度変化によって変動する。そのため近接センサ発振
回路の発振振幅が変動することがあるという問題点があ
る。
When the oscillation circuit oscillates, the terminal voltage on the hot end side of the detection coil 1 has a sine waveform as shown in FIG. 4 (a), and the base voltage of the transistor 4 is positive as shown in FIG. 4 (b). It becomes a half-wave rectified waveform that flows only in the half cycle of. At this time, the emitter voltage of the transistor 4 is limited to a predetermined value determined by the current mirror circuit 9, but during switching of the transistor 4, the collector-base capacitance of the transistor 9a is rapidly charged. Since this charging current is multiplied by hfe in the transistor 9a, an inrush current Ip1 flows as shown in FIG. 4 (c) when the transistor 4 is turned on. The inrush current Ip1 is also fed back through the current mirror circuit 3, but the magnitude of the inrush current Ip1 largely depends on the oscillation amplitude and further fluctuates due to variations in the characteristics of the transistors 4, 9a and 9b and temperature changes. Therefore, there is a problem that the oscillation amplitude of the proximity sensor oscillation circuit may fluctuate.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明はこのような近接センサ発振回路の問題点に鑑み
てなされたものであって、トランジスタのスイッチング
時に流れる突入電流を小さくすることによって発振振幅
のばらつきや変動を生じることのない近接センサ発振回
路を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the problem of such a proximity sensor oscillation circuit, and a proximity sensor oscillation circuit which does not cause variations or fluctuations in the oscillation amplitude by reducing the inrush current flowing at the time of switching of a transistor. The purpose is to provide.

〔発明の構成と効果〕[Constitution and effect of the invention]

本発明はリニア出力型近接センサの発振回路であって、
検出コイルを含む共振回路と、共振回路に一方のトラン
ジスタの電流出力端が接続された電流ミラー回路と、共
振回路に定電圧素子を介してそのベースが接続されたエ
ミッタフォロワ型の第1のトランジスタと、第1のトラ
ンジスタのエミッタ電圧に基づいて断続され、導通時に
電流ミラー回路の他方のトランジスタに電流帰還する第
2のトランジスタと、第2のトランジスタの出力端に接
続され、この第2のトランジスタの帰還電流を一定値に
制限する定電流回路と、第2のトランジスタのベース電
圧を一定値に制限するリミッタ回路と、を具備すること
を特徴とするものである。
The present invention is an oscillation circuit of a linear output type proximity sensor,
A resonance circuit including a detection coil, a current mirror circuit in which the current output end of one transistor is connected to the resonance circuit, and an emitter follower type first transistor in which the base is connected to the resonance circuit via a constant voltage element A second transistor which is intermittently connected based on the emitter voltage of the first transistor and which feeds back current to the other transistor of the current mirror circuit when conducting, and the second transistor which is connected to the output terminal of the second transistor. A constant current circuit that limits the feedback current of the second transistor to a constant value, and a limiter circuit that limits the base voltage of the second transistor to the constant value.

このような特徴を有する本発明によれば、第2のトラン
ジスタの端子電圧はリミッタ回路によって所定値に制限
されるため、第2のトランジスタのスイッチング時の突
入電流を発振振幅の大きさとは無関係の小さいレベルに
制限することが可能となる。この第2のトランジスタの
電流はそのまま共振回路に帰還されるが、突入電流の変
動がほとんどないため帰還電流を安定化することができ
る。従って発振振幅の変動や素子の特性のばらつき,温
度変化による影響を大幅に低減することが可能である。
According to the present invention having such a feature, the terminal voltage of the second transistor is limited to a predetermined value by the limiter circuit, so that the rush current during switching of the second transistor is independent of the magnitude of the oscillation amplitude. It is possible to limit it to a small level. The current of the second transistor is fed back to the resonance circuit as it is, but the feedback current can be stabilized because the inrush current hardly changes. Therefore, it is possible to significantly reduce the effects of fluctuations in oscillation amplitude, variations in element characteristics, and temperature changes.

〔実施例の説明〕[Explanation of Examples]

第1図は本発明による近接センサ発振回路の一実施例を
示す回路図である。本図において第3図の近接センサ発
振回路と同一部分は同一符号を付している。本実施例は
前述した発振回路と同様に検出コイル1とコンデンサ2
から成る共振回路のホットエンド側がトランジスタ3a,3
bから成る電流ミラー回路3の一方のトランジスタ3aの
コレクタ端に接続される。トランジスタ3a,3bのエミッ
タには電源端より夫々図示のように抵抗R4,R5が接続さ
れている。そして検出コイル1のホットエンド側は抵抗
R1,トランジスタ5,6のベース・エミッタ接続対を介して
第1のトランジスタ7のベースに接続される。トランジ
スタ5,6はベース・エミッタ間順方向降下電圧が一定で
あることから定電圧素子として用いられている。トラン
ジスタ7はコレクタが電源に接続されたエミッタフォロ
ワ型のトランジスタである。トランジスタ7は前述した
発振回路と同様に、エミッタ端の電圧変化分を抵抗R3を
介してトランジスタ4に与えるものである。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a proximity sensor oscillator circuit according to the present invention. In this figure, the same parts as those of the proximity sensor oscillation circuit in FIG. 3 are designated by the same reference numerals. In this embodiment, the detection coil 1 and the capacitor 2 are the same as in the oscillation circuit described above.
The hot end side of the resonant circuit consisting of transistors 3a, 3
It is connected to the collector terminal of one transistor 3a of the current mirror circuit 3 composed of b. Resistors R4 and R5 are connected to the emitters of the transistors 3a and 3b from the power source end as shown in the figure. And the hot end side of the detection coil 1 is a resistor
R1 is connected to the base of the first transistor 7 via the base-emitter connection pair of the transistors 5 and 6. The transistors 5 and 6 are used as constant voltage elements because the forward drop voltage between the base and the emitter is constant. The transistor 7 is an emitter follower type transistor whose collector is connected to the power supply. The transistor 7 supplies the voltage change at the emitter end to the transistor 4 via the resistor R3, as in the oscillation circuit described above.

さて本発明では、第2のトランジスタ4のベース電圧を
所定値以下に限定するためのリミッタとしてベースとア
ース間にダイオードD1,D2,D3の直列接続体を接続してい
る。その他の構成は前述した発振回路と同様であって、
トランジスタ4のエミッタ端は電流ミラー回路9のトラ
ンジスタ9aのコレクタ端に接続される。
In the present invention, a series connection body of diodes D1, D2, D3 is connected between the base and the ground as a limiter for limiting the base voltage of the second transistor 4 to a predetermined value or less. Other configurations are the same as those of the oscillation circuit described above,
The emitter terminal of the transistor 4 is connected to the collector terminal of the transistor 9a of the current mirror circuit 9.

次に本実施例の動作について波形図を参照しつつ説明す
る。第2図はこの発振回路の各部の波形を示す波形図で
ある。本実施例も検出コイル1に物体が近接していなけ
れば共振回路に抵抗R6、トランジスタ5,6及び抵抗R1を
介して電流が流入し、その電圧がトランジスタ7によっ
てインピーダンス変換されてトランジスタ4に加わり、
電流ミラー回路3を介して正帰還されて発振を開始す
る。第2図(a)は検出コイル1端部の発振電圧であ
る。このときトランジスタ4のベース電圧は第2図
(b)に示すように3個のダイオードD1〜D3によってク
リップされるため、図示のように発振振幅の正の半サイ
クルで所定値に制限される方形波状の信号が得られる。
トランジスタ4のエミッタ電圧はこのベース電圧よりも
ほぼ1つのダイオードの順方向降下電圧だけ低い電圧と
なり、そのエミッタ電流は電流ミラー回路9の一方のト
ランジスタ9aのコレクタ電流となってその電流値が第2
図(c)に示すように制限される。このときトランジス
タ4のエミッタ電圧は所定値に制限されるため、前述し
たようにトランジスタ9aのコレクタ・ベース間の寄生容
量の充電電流が短時間流れるが、第2図(c)に示すよ
うにそのときピーク電流Ip2は前述したピーク電流Ip1に
比べて極めて小さく無視できる程度となる。そしてトラ
ンジスタ9aのコレクタ電流、即ちトランジスタ4のエミ
ッタ電流は電流ミラー回路3を介して検出コイル1にそ
のまま正帰還される。しかるにピーク電圧Ip2は発振振
幅レベルにかかわらず常に一定値に保たれている。従っ
て帰還電流の実効値を一定に保つことができ、発振振幅
の変動による突入電流の変動や素子のばらつきによる突
入電流の変化,温度変化による突入電流の変動を押さえ
ることが可能となる。それ故検波出力の検出体の距離に
対する直線化回路の構成を容易にすることができ、素子
のばらつきや温度変化によく出力変動を大幅に低減する
ことができる。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the waveform chart. FIG. 2 is a waveform diagram showing the waveform of each part of the oscillator circuit. Also in this embodiment, if an object is not close to the detection coil 1, a current flows into the resonance circuit through the resistor R6, the transistors 5 and 6, and the resistor R1, and the voltage is impedance-converted by the transistor 7 and added to the transistor 4. ,
Positive feedback is performed via the current mirror circuit 3 to start oscillation. FIG. 2A shows the oscillation voltage at the end of the detection coil 1. At this time, since the base voltage of the transistor 4 is clipped by the three diodes D1 to D3 as shown in FIG. 2 (b), it is limited to a predetermined value in a positive half cycle of the oscillation amplitude as shown in the figure. A wavy signal is obtained.
The emitter voltage of the transistor 4 is lower than this base voltage by the forward drop voltage of one diode, and its emitter current becomes the collector current of one transistor 9a of the current mirror circuit 9 and its current value is the second value.
It is limited as shown in FIG. At this time, since the emitter voltage of the transistor 4 is limited to a predetermined value, the charging current of the parasitic capacitance between the collector and the base of the transistor 9a flows for a short time as described above, but as shown in FIG. At this time, the peak current Ip2 is much smaller than the peak current Ip1 described above and can be ignored. The collector current of the transistor 9a, that is, the emitter current of the transistor 4 is positively fed back to the detection coil 1 as it is through the current mirror circuit 3. However, the peak voltage Ip2 is always kept constant regardless of the oscillation amplitude level. Therefore, the effective value of the feedback current can be kept constant, and it is possible to suppress variations in the inrush current due to variations in the oscillation amplitude, changes in the inrush current due to variations in elements, and variations in the inrush current due to temperature changes. Therefore, it is possible to facilitate the configuration of the linearization circuit for the detection output distance of the detection output, and it is possible to greatly reduce the output fluctuation, which is good for element variations and temperature changes.

尚本実施例はリミッタとして3個のダイオードを直列接
続して用いたが、定電圧ダイオード等他の定電圧素子を
用いることができることはいうまでもない。
Although three diodes are connected in series as a limiter in this embodiment, it goes without saying that another constant voltage element such as a constant voltage diode can be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による近接センサ発振回路の一実施例を
示す回路図、第2図はその各部の波形を示す波形図、第
3図は本発明の前提となった近接センサ発振回路の一例
を示す回路図、第4図はその各部の波形を示す波形図で
ある。 1……検出コイル、2……コンデンサ、3,9……電流ミ
ラー回路、3a,3b,9a,9b,4〜7……トランジスタ、R1〜R
9……抵抗、8……検波回路、D1〜D3……ダイオード
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a proximity sensor oscillator circuit according to the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram showing waveforms of respective parts thereof, and FIG. 3 is an example of a proximity sensor oscillator circuit on which the present invention is based. FIG. 4 is a circuit diagram showing a waveform of each part. 1 ... Detection coil, 2 ... Capacitor, 3,9 ... Current mirror circuit, 3a, 3b, 9a, 9b, 4 to 7 ... Transistor, R1 to R
9 ... Resistance, 8 ... Detection circuit, D1-D3 ... Diode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】検出コイルを含む共振回路と、 前記共振回路に一方のトランジスタの電流出力端が接続
された電流ミラー回路と、 前記共振回路に定電圧素子を介してそのベースが接続さ
れたエミッタフォロワ型の第1のトランジスタと、 前記第1のトランジスタのエミッタ電圧に基づいて断続
され、導通時に前記電流ミラー回路の他方のトランジス
タに電流帰還する第2のトランジスタと、 前記第2のトランジスタ出力端に接続され、この第2の
トランジスタの帰還電流を一定値に制限する定電流回路
と、 前記第2のトランジスタのベース電圧を一定値に制限す
るリミッタ回路と、を具備することを特徴とする近接セ
ンサ発振回路。
1. A resonance circuit including a detection coil, a current mirror circuit in which the current output end of one transistor is connected to the resonance circuit, and an emitter whose base is connected to the resonance circuit via a constant voltage element. A follower-type first transistor, a second transistor that is interrupted based on the emitter voltage of the first transistor and that feeds back current to the other transistor of the current mirror circuit when conducting, and a second transistor output terminal A proximity current circuit connected to the second transistor for limiting the feedback current of the second transistor to a constant value, and a limiter circuit for limiting the base voltage of the second transistor to a constant value. Sensor oscillator circuit.
【請求項2】前記リミッタ回路は、前記第2のトランジ
スタのベース端に直列接続された3個のダイオードであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の近接セ
ンサ発振回路。
2. The proximity sensor oscillation circuit according to claim 1, wherein the limiter circuit is three diodes connected in series to the base end of the second transistor.
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