JPH0742148U - 光電変換回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ホトダイオードの等価容量や負荷抵抗の値を
変える事無く、応答速度を改善した光電変換回路を提供
する。 【構成】 出力電圧を基準電圧と比較する比較回路３
と、該比較回路により制御され、ホトダイオードＤ１に
電流を供給する定電流源回路６とを設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、発光ダイオード等によって発生した光を受光して、光電流に変換、 増幅する光電変換回路に係り、特に応答速度を改善した光電変換回路に関するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

図２に、従来の光電変換回路の回路図を示す。図において、１は演算増幅器、 ２は出力端子、Ｄ１は受光素子であるホトダイオード、Ｒ１は負荷抵抗、Ｃ１は 結合用コンデンサである。

【０００３】 ホトダイオードＤ１のカソードは、負荷抵抗Ｒ１を介して電源に接続されると 共に、結合用コンデンサＣ１の一端に接続され、アノードは接地されている。結 合用コンデンサＣ１の他端には演算増幅器１の入力が接続され、演算増幅器１の 出力は出力端子２に接続されている。

【０００４】 このような光電変換回路は、電源電圧を投入し、一定時間経過した後の通常状 態では、ホトダイオードＤ１のカソード（Ｂ点）の電位は電源電圧とほぼ等しい 値となっている。

【０００５】 このホトダイオードＤ１の受光面に光が入射すると、ホトダイオードの接合部 に対して逆方向電流である光電流が流れる。そしてこの光電流と抵抗Ｒ１に流れ る電流とにより電圧降下が生じて、Ｂ点の電位は低下する。ホトダイオードＤ１ に光が入射している間は定電位を示しているが、光が入射しなくなると元の高い 電位に戻ろうとする。

【０００６】 この電位の変化をコンデンサＣ１を介して、交流成分のみを演算増幅器１に入 力する。演算増幅器１では図示しない次段の処理回路の動作に必要な電圧まで増 幅して、出力端子２より出力する。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記のような回路構成では、ホトダイオードＤ１が等価容量ＣＤとし て述べる容量成分を有しているので、抵抗Ｒ１との時定数の関係により、光が入 射しなくなってから通常状態に戻るまで、時定数τ＝ＣＤ・Ｒ１の時間が必要で ある。

【０００８】 この時定数τにより、応答速度が決定されている。そして、時定数τにより戻 ろうとする電位が、演算増幅器１より次段の信号処理回路の動作点を越えないう ちに、再び光が入射しても演算増幅器１より次段の信号処理回路に出力が現われ ず、誤動作を引き起こしてしまう。

【０００９】 また、光電変換回路の感度を上げたい場合には、一般にホトダイオードＤ１の 受光面積を大きくするか、負荷抵抗Ｒ１の抵抗値を大きくしなければならなかっ た。ホトダイオードの受光面積を大きくすると、等価容量ＣＤも増加することに なる。上記、いずれの方法も時定数τが大きくなり、感度を上げると応答速度は 低下してしまうという問題があった。

【００１０】 本考案は、上記のような問題点を解消し、等価容量ＣＤや抵抗Ｒ１の値を変え る事無く、応答速度を改善した光電変換回路を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は、出力電圧を基準電圧と比較する比較回路と、該比較回路の出力によ り制御され、受光素子に電流を供給する定電流源回路とを設けた構成としたもの である。

【００１２】

【作用】

このように構成することにより、出力電圧を基準電圧と比較器により、比較し 、比較器の出力によって、定電流源回路を制御するので、光が入射されなくなる と、受光素子に電流が供給されるように作用する。

【００１３】

【実施例】

図１に本考案の一実施例を示す。図において、図２と同一の符号は同一又は相 当するものを示し、３は比較回路、４はコンパレータ、５は基準電圧源、６は定 電流源回路、７は定電流源、８はトランジスタＱ２、Ｑ３からなる第１のカレン トミラー回路、９はトランジスタＱ４、Ｑ５からなる第２のカレントミラー回路 である。

【００１４】 ホトダイオードＤ１のカソードにコンパレータ４の反転入力端子が接続され、 コンパレータ４の非反転入力端子には基準電圧源５が接続されている。コンパレ ータ４の出力にはトランジスタＱ１のベースが接続され、トランジスタＱ１のエ ミッタは接地されている。

【００１５】 トランジスタＱ１のコレクタは定電流源７と、トランジスタＱ２のコレクタと ベース、及び、トランジスタＱ３のベースが接続されている。トランジスタＱ２ 、Ｑ３のエミッタには、夫々抵抗Ｒ２、Ｒ３を介して設置されている。トランジ スタＱ３のコレクタはトランジスタＱ４のコレクタとベース、及びトランジスタ Ｑ５のベースに接続されている。トランジスタＱ４、Ｑ５のエミッタには夫々抵 抗Ｒ４、Ｒ５を介して電源に接続されている。トランジスタＱ５のコレクタは、 ホトダイオードＤ１のカソードに接続されている。

【００１６】 コンパレータ４、基準電圧源５、トランジスタＱ１で比較回路３を構成し、定 電流源７、カレントミラー回路８、９、抵抗Ｒ２〜Ｒ５にて定電流源回路６を構 成している。以上のように、従来回路に比較回路３と、定電流源回路６が増設さ れたものである。

【００１７】 次にこの回路の動作を説明する。ホトダイオードＤ１の受光面に光が入射して いない通常状態では、トランジスタＱ１がオンとなっており、定電流源７の電流 はトランジスタＱ１にて消費されている。よって、ホトダイオードＤ１には何の 変化もない。

【００１８】 従来と同様に、ホトダイオードＤ１の受光面に光が入射すると、光電流が流れ て、Ａ点の電位は急激に低下する。そして、光が入射しなくなると、抵抗Ｒ１と 等価容量ＣＤの時定数τにて、元の高い電位に復帰しようとする。

【００１９】 このときのＡ点の出力電圧を比較回路３に入力して、基準電圧源５の基準電圧 と比較する。この基準電圧の電圧レベルは、演算増幅器１の動作点より少し低い 値に設定されており、出力電圧が基準電圧より低くなると、トランジスタＱ１を オフする。

【００２０】 トランジスタＱ１はオフになると、定電流源７の電流はトランジスタＱ１には 流れず、カレントミラー回路８、９を順々に流れることになる。そしてこの電流 はトランジスタＱ５のコレクタよりホトダイオードＤ１に供給されてＡ点の出力 電圧がコンパレータ４の基準電源電圧（Ｖth）になるまで、カレントミラーより 電流を供給し、ホトダイオードＤ１の等価容量ＣＤを充電する。従って、短い時 間にて通常状態に戻ることができるようになり、応答速度が改善されることにな る。

【００２１】 本考案の回路構成を用いて、試作実験を行なったところ、詳細な仕様は省略す るが、応答速度の平均が６ｍＳであったものが４．５ｍＳとなり、２５％程度改 善されていることを確認した。

【００２２】

【考案の効果】

以上説明したように、Ｉ−Ｖ変換された出力電圧を基準電圧と比較する比較回 路と、該比較回路により制御されて、ホトダイオードに電流を供給する定電流源 回路とを設けることにより、感度を損なう事無く応答速度を速くすることができ る。

【００２３】 また、入力波形に対する、出力波形のパルス幅歪を小さくできる光電変換回路 を提供することができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案における一実施例の回路図である。

【図２】従来の光電変換回路の回路図である。

【符合の説明】

１、演算増幅器 ３、比較回路 ６、定電流源回路 Ｄ１、ホトダイオード Ｃ１、結合用コンデンサ Ｒ１、負荷抵抗

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 受光素子と、該受光素子によって得られ
   た光電流を電圧に変換する抵抗と、該抵抗によって変換
   された出力電圧を増幅する演算増幅器とからなる光電変
   換回路に該出力電圧を基準電圧と比較する比較回路と、
   該比較回路の出力により制御され、受光素子に電流を供
   給する定電流源回路とを設けたことを特徴とする光電変
   換回路。