JPH09266418A - 微小電流増幅回路とそれを用いた色識別センサ回路 - Google Patents

微小電流増幅回路とそれを用いた色識別センサ回路

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JPH09266418A
JPH09266418A JP8099131A JP9913196A JPH09266418A JP H09266418 A JPH09266418 A JP H09266418A JP 8099131 A JP8099131 A JP 8099131A JP 9913196 A JP9913196 A JP 9913196A JP H09266418 A JPH09266418 A JP H09266418A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小電流増幅回路とそれを用いた色識別セン
サ回路において、半導体素子を用いたミラー回路等の電
流伝達回路における素子構造により生じるリーク電流の
影響をなくし、微小な入力電流であっても、また、温度
上昇があっても、電流伝達の入出力特性を良好なものと
する。 【解決手段】 電流伝達回路4における出力端子3を導
出するトランジスタQ2に生じるリーク電流を、リーク
電流補償回路5から流入させて補償することにより、リ
ーク電流によって出力電流に誤差が生じることをなくす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路等
における微小電流増幅回路のリーク電流補償、及びそれ
を用いた色識別センサ回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体集積回路等から成る電流増
幅回路において、半導体の接合分離構造を用いている場
合には、各接合部にリーク電流が生じる。このような回
路において、入力電流が微小な場合で、これを増幅して
出力端子に正確に伝達出力したい場合には、このリーク
電流が無視できなくなる。このような電流増幅回路とし
て、例えば、NPNトランジスタにより構成したミラー
回路を用いた場合には、出力段はNPNトランジスタの
コレクタとなるため、コレクタとサブストレート間にリ
ーク電流が生じる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記リーク電流のため
に、入力電流が微小な場合には、入出力特性に誤差が生
じる。また、一般に半導体集積回路においては、高温に
なるほどリーク電流が増加するために、高温になればな
るほど入出力の誤差が増大していく傾向がある。電流増
幅回路としてミラー回路の例を、図4(a)(b)に示
す。(a)はカレントミラー回路、(b)はベース電流
補償型カレントミラー回路である。Q1〜Q3はNPN
トランジスタである。いずれの回路も入力端子より入力
された電流を出力に伝達する回路構成である。ここで、
半導体集積回路においてトランジスタQ2はサブストレ
ートと接合分離された素子となるが、この接合面に生じ
るリーク電流がトランジスタQ2のコレクタ電流に加わ
り、あたかも出力電流が増加したかのような動作とな
る。そのため、入力電流が微小な場合には、特に顕著に
入出力電流の誤差が現れることとなる。図5には、NP
Nトランジスタにおいてリーク電流が発生する接合構造
を示している。
【0004】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、半導体素子を用いたミラー回路
等の電流伝達回路における素子構造により生じるリーク
電流の影響をなくし、微小な入力電流であっても、ま
た、温度上昇があっても、電流伝達の入出力特性の良好
な微小電流増幅回路とそれを用いた色識別センサ回路を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、入力端子に入力された電流を増幅して出力
端子に伝達する電流伝達回路と、上記出力端子を導出す
る半導体素子に生じるリーク電流を補償するリーク電流
補償回路から構成された微小電流増幅回路である。上記
構成においては、電流伝達回路における出力端子を導出
する半導体素子に生じるリーク電流を、リーク電流補償
回路から流入させて補償するので、リーク電流によって
出力電流に誤差が生じることがなくなる。
【0006】また、本発明は、色の付いた被検出物によ
る透過光又は反射光を受光し、色に応じて出力特性の異
なる複数の受光素子と、これらの受光素子による検出信
号が各々入力される上記微小電流増幅回路とから構成さ
れ、各微小電流増幅回路の出力を色識別に用いる色識別
センサ回路である。上記構成においては、色に応じて出
力特性の異なる複数の受光素子による検出信号が各々微
小電流増幅回路に入力され、各微小電流増幅回路の出力
でもって色識別を行う。検出信号が微小電流であり、ま
た、温度上昇による電流伝達回路でのリーク電流の増大
があっても、出力電流に誤差が生じなくなる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
例を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例
による微小電流増幅回路の回路図である。微小電流増幅
回路1は、入力端子2に入力された電流を増幅して出力
端子3に伝達する電流伝達回路4と、この電流伝達回路
4における出力端子3を導出する半導体素子であるトラ
ンジスタに生じるリーク電流を補償するリーク電流補償
回路5から構成される。電流伝達回路4は、ベース電流
補償型カレントミラー回路で構成されている。リーク電
流補償回路5は、トランジスタQ5,Q6を含むミラー
回路により構成されている。
【0008】上記構成において、電流伝達回路4のトラ
ンジスタQ2とリーク電流補償回路5のトランジスタQ
4とを同一の素子で構成した場合に、それぞれのコレク
タに生じるリーク電流は等しくなり、リーク電流補償回
路5のトランジスタQ5,Q6で構成されるミラー回路
を通して、トランジスタQ4のコレクタに生じたリーク
電流をトランジスタQ2のコレクタに流入させること
で、トランジスタQ2のコレクタに生じたリーク電流を
打ち消すことができる。これにより、入出力特性の誤差
がなくなる。また、上記構成によれば、温度が変化して
リーク電流が増加した場合にも、同じ電流を流入させる
ことにより、リーク電流による誤差が生じなくなる。
【0009】図2は、上記のような微小電流増幅回路を
組み込んだ色識別センサ回路の構成例を示す。色識別セ
ンサ回路11は、色の付いた被検出物12による透過光
又は反射光を受光する、色に応じて出力特性の異なる複
数のフォトダイオード等でなる受光素子13と、これら
の受光素子13による検出信号が各々入力される上記微
小電流増幅回路1を備え、さらに、この微小電流増幅回
路1の出力端に接続されたログアンプ14と、ログアン
プ14の出力をディジタル値に変換するA/Dコンバー
タ15と、コンバータ出力が入力され論理処理を行うC
PU16を備えている。受光素子13に対向し被検出物
12を挟んで発光ダイオード等の光源17が設けられて
いる。被検出物12は、受光素子13と光源17との間
に搬入される色の付いた用紙である。微小電流増幅回路
1には、図1に示したリーク電流補償回路5が含まれて
いる。複数の受光素子13としては、互いに感度の波長
特性が異なる(すなわち、色による出力特性が異なる)
ものを用い、各々から複数チャンネル(実施例では2チ
ャンネル)の検出信号を得る。
【0010】上記構成において、受光素子13からの複
数チャンネルの電流出力が微小電流増幅回路1等を経
て、CPU16に入力されることで、その論理処理によ
り被検出物12の色を判定することができる。そして、
電流増幅回路1において、リーク電流が生じるとその電
流が誤差となり出力特性が悪化するが(変換領域が小さ
くなる)、このリーク電流をリーク電流補償回路により
補償することにより、変換領域の改善を行うことができ
る。リーク電流は半導体では10℃増すごとに2倍とな
るため高温で特に問題であるが、その点も解消される。
【0011】また、通常、フォトダイオード等でなる受
光素子13の出力電流は領域が広い(数μA〜+μA)
ために、ログアンプ14を用いてログ変換後の出力をモ
ニタすると、入力電流が比較的に小さい領域では、ログ
アンプ14のバイアス電流が相対的に大きく、この時
は、入力電流に対する誤差成分が大きくなり、正しい出
力が得られなくなる。この様子を図3に示す。そこで、
微小電流増幅回路1を用いてログアンプ14のバイアス
電流の影響を軽減させることにより、特性を改善するこ
とができる。
【0012】なお、本発明は上記実施例構成に限られず
種々の変形が可能である。例えば、上記実施例の色識別
センサ回路11においては、2チャンネルの検出信号を
得る例を示したが、3チャンネル以上の検出信号を得る
ようにしてもよい。
【0013】
【発明の効果】以上のように本発明に係る微小電流増幅
回路によれば、電流伝達回路における半導体素子の構造
により生じるリーク電流を電流補償回路により補償する
ようにしたので、リーク電流が生じることによる出力電
流の変動をなくすことができ、電流伝達の入出力特性を
改善することができ、また、これにより微小な入力電流
に対しても出力の変換誤差がなくなる。また、温度上昇
した場合であってもリーク電流の影響による変換誤差の
増加が現れなくなる。また、本発明に係る色識別センサ
回路によれば、色に応じて出力特性の異なる複数の受光
素子による検出信号を上記微小電流増幅回路に入力する
ようにしているので、受光素子による検出信号が微小電
流であっても、また、温度上昇により微小電流増幅回路
における半導体素子のリーク電流が増大しても、出力電
流に誤差が生じなくなり、正確な色識別が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による微小電流増幅回路の回
路図である。
【図2】微小電流増幅回路を組み込んだ色識別センサ回
路の構成例を示す図である。
【図3】ログアンプによるログ変換後の出力特性図であ
る。
【図4】電流増幅回路としてミラー回路の例を示す図で
ある。
【図5】NPNトランジスタの構造とリーク電流発生の
接合を示す図である。
【符号の説明】
1 微小電流増幅回路 2 入力端子 3 出力端子 4 電流伝達回路 5 リーク電流補償回路 11 色識別センサ回路 12 被検出物 13 受光素子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力端子に入力された電流を増幅して出
    力端子に伝達する電流伝達回路と、上記出力端子を導出
    する半導体素子に生じるリーク電流を補償するリーク電
    流補償回路から構成されたことを特徴とする微小電流増
    幅回路。
  2. 【請求項2】 色の付いた被検出物による透過光又は反
    射光を受光し、色に応じて出力特性の異なる複数の受光
    素子と、これらの受光素子による検出信号が各々入力さ
    れる請求項1記載の微小電流増幅回路とから構成され、
    各微小電流増幅回路の出力を色識別に用いることを特徴
    とする色識別センサ回路。
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