JPH1021479A - 光電変換回路 - Google Patents

光電変換回路

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JPH1021479A
JPH1021479A JP16947896A JP16947896A JPH1021479A JP H1021479 A JPH1021479 A JP H1021479A JP 16947896 A JP16947896 A JP 16947896A JP 16947896 A JP16947896 A JP 16947896A JP H1021479 A JPH1021479 A JP H1021479A
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JP
Japan
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current
voltage
signal
amplified
current signal
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Pending
Application number
JP16947896A
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English (en)
Inventor
Masanori Hayashi
雅則 林
Harold Smith Malcolm
ハロルド スミス マルコム
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 受光素子から出力された電流信号が交流信号
であっても、十分な電圧ゲインを有して増幅された電圧
信号を出力できるようにする。 【構成】 光を受光して電流信号i 1 を出力する受光手
段1 と、受光手段1 から出力された電流信号i 1 を増幅
して増幅電流信号i を出力するようオペアンプ2aが設け
られた電流増幅手段2 と、電流値増幅手段2 から出力さ
れた増幅電流信号i を電圧信号に変換する電流電圧変換
手段3 と、を備えた構成にしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、煙等に照射されて
散乱した光を受光して、その受光量を電圧信号として出
力する光電変換回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の光電変換回路として、図
4乃至図6に示すものがある。このものは、受光して電
流信号i1を出力する受光素子A と、受光素子A から出力
された電流信号i1を電圧信号に変換して出力する電流電
圧変換手段B と、電流電圧変換手段B から出力された電
圧信号を増幅して増幅電圧信号を出力する電圧増幅手段
C と、を備えている。
【0003】詳しくは、電流電圧変換手段B は、第1の
オペアンプB1及び第1の抵抗B2により構成されている。
この第1のオペアンプB1は、その非反転入力端子が受光
素子A のアノード及びアースに、反転入力端子が受光素
子A のカソードに、出力端子が第1の抵抗B2を介して反
転入力端子にそれぞれ接続されている。つまり、この第
1のオペアンプB1は、負帰還がかけられている。
【0004】電圧増幅手段C は、第2のオペアンプC1
びに第2及び第3の抵抗C2,C3 により構成されている。
この第2のオペアンプC1は、その非反転入力端子が受光
素子A のアノード及びアースに、反転入力端子が第2の
抵抗C2を介して第1のオペアンプB1の出力端子に、出力
端子が第3の抵抗C3を介して反転入力端子にそれぞれ接
続されている。つまり、この第2のオペアンプC1も、第
1のオペアンプB1と同様に、負帰還がかけられている。
こうして、負帰還がかけられた第2のオペアンプC1は、
第2及び第3の抵抗C2,C3 の抵抗値をそれぞれR2,R3
とすると、反転入力端子に印加された電圧をR3 /R2
倍して、つまり電圧ゲインGをR3 /R 2 として出力端
子に出力する、いわゆる反転増幅器として動作する。
【0005】次に、このものの動作を説明する。受光素
子A は、煙等に照射されて散乱した散乱光Lを受光する
と、図4に示すように、光電流という電流信号i1を発生
する。この電流信号i1は、第1の抵抗B2を流れてくるも
のであるから、光電流の電流値をI1 として第1の抵抗
B2の抵抗値をR1 とすると、第1のオペアンプB1の出力
端子の電圧は、反転入力端子の電圧よりも、I1 ×R1
だけ高いものとなる。すなわち、光電流という電流信号
i1は、第1のオペアンプB1及び第1の抵抗B2により構成
された電流電圧変換手段B により、I1 ×R1 という電
圧値V1 を有した電圧信号に変換されて出力されたこと
となる。
【0006】そして、この電圧信号は、反転増幅器とし
て動作する第2のオペアンプC1により増幅されて、電圧
ゲインGがR3 /R2 という電圧値V2 を有した増幅電
圧信号として出力される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の光電変
換回路にあっては、電圧値V1 を有した電圧信号は、反
転増幅器として動作する第2のオペアンプC1を備えた電
圧増幅手段C により増幅されて、電圧ゲインGがR3
2 という電圧値V2 を有した増幅電圧信号として出力
されているから、受光素子A から出力された電流信号i1
が交流信号である場合には、その交流信号の有する周波
数によっては、図5に示すように、第2のオペアンプC1
のオープンループゲインOGによって、電圧ゲインGが
制限されるようになり、十分な電圧ゲインGを有した増
幅電圧信号を出力することができなかった。そのため
に、例えば、図6に示すように、第3のオペアンプD1
びに第4及び第5の抵抗D2,D3 から構成される第2の電
圧増幅手段D を設けたりしなければならなかった。
【0008】本発明は、上記の点に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、受光素子から出力され
た電流信号が交流信号であっても、十分な電圧ゲインを
有して増幅された電圧信号を出力できる光電変換回路を
提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項1記載のものは、受光して電流信号を出
力する受光手段と、オペアンプを有し受光手段から出力
された電流信号を増幅して増幅電流信号を出力する電流
増幅手段と、電流値増幅手段から出力された増幅電流信
号を電圧信号に変換する電流電圧変換手段と、を備えた
構成にしている。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の第1実施形態を図1及び
図2に基づいて以下に説明する。この光電変換回路は、
受光素子(受光手段)1 、電流増幅手段2 と、電流電圧
変換手段3 を備えて構成される。
【0011】受光素子(受光手段)1 は、煙等に照射さ
れて散乱した散乱光Lを受光して電流信号i1を出力す
る。
【0012】電流増幅手段2 は、第1のオペアンプ2a並
びに第1及び第2の抵抗2b,2c により構成されている。
詳しくは、この第1のオペアンプ2aは、その非反転入力
端子が受光素子1 のアノードに、反転入力端子が受光素
子1 のカソードに、出力端子が第1及び第2の抵抗2b,2
c を介して非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ
接続されている。つまり、この第1のオペアンプ2aは、
負帰還がかけられている。
【0013】電流電圧変換手段3 は、第2のオペアンプ
3a及び第3の抵抗3bにより構成されている。詳しくは、
この第2のオペアンプ3aは、その非反転入力端子が基準
電圧V0 を有した基準電圧回路10に、反転入力端子が受
光素子1 のカソードに、出力端子が第3抵抗3bを介して
反転入力端子にそれぞれ接続されている。つまり、この
第2のオペアンプ3aも、第1のオペアンプ2aと同様に、
負帰還がかけられている。
【0014】次に、図1及び図2に基づいて、このもの
の動作を説明する。受光素子1 は、受光していないとき
は、図2(a) に示すように、光電流という電流信号i1
発生していない。すなわち、電流信号i1の電流値が0の
とき、第1乃至第3の抵抗2b,2c,3bには電流が流れない
から、第1及び第2のオペアンプ2a,3a の出力端子の電
圧V1OUT, V2OUTは、図2(b) 及び(c) に示すように、
それぞれ基準電圧回路10の基準電圧V0 となっている。
なお、この第2のオペアンプ3aの出力端子の電圧V2OUT
は、本光電変換回路の出力信号である電圧信号Vとなっ
ている。また、第1及び第2のオペアンプ2a,3a は、そ
れらの非反転入力端子及び反転入力端子の電圧も、出力
端子の電圧V1OUT, V2OUTと同様に、それぞれ基準電圧
回路10の基準電圧V0 となっている。
【0015】この状態で、受光素子1 は、受光すると、
図1及び図2(a) に示すように、電流値I1 を有した電
流信号i1を発生する。この電流信号i1は、第1の抵抗2b
を流れてくるものであるから、第1の抵抗2bの抵抗値を
1 とすると、第1のオペアンプ2aの出力端子の電圧V
1OUTは、次式に示すものとなる。
【0016】V1OUT=V0 +I1 ×R1 一方、第1のオペアンプ2aの非反転入力端子は、第2の
オペアンプ3aの反転入力端子に接続されているために、
その電圧が基準電圧V0 となっている。
【0017】従って、第2の抵抗2cを流れる電流i2の電
流値I2 は、第2の抵抗2bの抵抗値をR2 とすると、次
式に示すものとなる。
【0018】I2 =I1 ×R1 /R2 なお、この電流i2の流れる状態を図2(d) に示してい
る。
【0019】従って、第3の抵抗3bに流れる電流i3の電
流値I3 は、電流信号i1の電流値I 1 に電流i2の電流値
2 を加えたものであるから、次式に示すものとなる。
【0020】 I3 =I1 +I2 =I1 +I1 ×R1 /R2 つまり、電流i3は、電流信号i1が電流増幅手段2 によっ
て増幅されてなる増幅電流信号i となっている。また、
この電流増幅手段2 は、電流信号i1の電圧値を増幅して
いるわけではないから、電圧ゲインGが1となってい
る。
【0021】なお、この増幅電流信号i3は、第2のオペ
アンプ3aの出力端子に流れているわけであるから、第2
のオペアンプ3aの出力端子の電圧V2OUTは、第3の抵抗
3bの抵抗値をR3 とすると次式に示すものとなる。
【0022】 V2OUT=V0 −I3 ×R3 =V0 −(I1 +I2 )×R3 =V0 −(I1 +I1 ×R1 /R2 )×R3 従って、電流信号i1に基づいて、本光電変換回路により
出力された電圧信号Vの電圧ゲインGは、次式に示すも
のとなる。
【0023】 G=(V2OUT−V0 )/(I1 −0) =〔{V0 −(I1 +I1 ×R1 /R2 )×R3 }−V0 〕/I1 =(1+R1 /R2 )×R3 かかる光電変換回路にあっては、受光素子1 から出力さ
れた電流信号i1が交流信号であるとき、その交流信号
は、前述したように、電圧ゲインGが1である電流増幅
手段2 によって、電流値I1 のみが増幅された増幅電流
信号i として出力されるから、その増幅電流信号i の電
圧値が交流信号の周波数に起因して電流増幅手段2 の第
1のオペアンプ2aのオープンループゲインによって制限
されることが少なくなる。従って、この増幅電流信号i
を電流電圧変換手段3 により電圧信号Vに変換すること
によって、十分な電圧ゲインGを有して増幅された電圧
信号Vを出力することができる。
【0024】なお、本実施形態では、第2のオペアンプ
3aの非反転入力端子は、基準電圧回路10に接続されてい
るが、図3に示すように、アースに接続しても、同様な
効果を奏することができる。
【0025】
【発明の効果】請求項1記載のものは、受光素子から出
力された電流信号が交流信号であるとき、その交流信号
は、電圧ゲインが1である電流増幅手段によって、電流
値のみが増幅された増幅電流信号として出力されるか
ら、その増幅電流信号の電圧値が交流信号の周波数に起
因して電流増幅手段のオペアンプのオープンループゲイ
ンによって制限されることが少なくなる。従って、この
増幅電流信号を電流電圧変換手段により電圧信号に変換
することによって、十分な電圧ゲインを有して増幅され
た電圧信号を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の回路図である。
【図2】同上の動作説明図である。
【図3】第2のオペアンプの非反転入力端子がアースに
接続された状態を示す回路図である。
【図4】従来例の回路図である。
【図5】第1のオペアンプのオーバーループゲインによ
り電圧ゲインが制限される状態の説明図である。
【図6】同上のものに第2の電圧増幅手段が設けられた
状態を示す回路図である。
【符号の説明】
1 受光素子(受光手段) 2 電流増幅手段 2a 第1のオペアンプ 3 電流電圧変換手段 i1 電流信号 i 増幅電流信号 V 電圧信号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受光して電流信号を出力する受光手段
    と、受光手段から出力された電流信号を増幅して増幅電
    流信号を出力するようオペアンプが設けられた電流増幅
    手段と、電流値増幅手段から出力された増幅電流信号を
    電圧信号に変換する電流電圧変換手段と、を備えたこと
    を特徴とする光電変換回路。
JP16947896A 1996-06-28 1996-06-28 光電変換回路 Pending JPH1021479A (ja)

Priority Applications (1)

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JP16947896A JPH1021479A (ja) 1996-06-28 1996-06-28 光電変換回路

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JP16947896A JPH1021479A (ja) 1996-06-28 1996-06-28 光電変換回路

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JPH1021479A true JPH1021479A (ja) 1998-01-23

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ID=15887298

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JP16947896A Pending JPH1021479A (ja) 1996-06-28 1996-06-28 光電変換回路

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JP (1) JPH1021479A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100754493B1 (ko) * 2001-12-06 2007-09-03 주식회사 만도 차량용 스티어링 시스템의 벨로우즈
JP2010107489A (ja) * 2008-10-15 2010-05-13 Noboru Hasebe 受光素子に焦電素子を用いた赤外線co2濃度計

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100754493B1 (ko) * 2001-12-06 2007-09-03 주식회사 만도 차량용 스티어링 시스템의 벨로우즈
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