JPH1021479A - 光電変換回路 - Google Patents
光電変換回路Info
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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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- Japan
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- current
- voltage
- signal
- amplified
- current signal
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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。
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
【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。
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。
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。
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並
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。
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。
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。
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 ／
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並
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。
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 ／
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並
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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を
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。
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を
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
Ｒ1 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。
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
Ｒ1 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。
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。
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。
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
Ｉ2 を加えたものであるから、次式に示すものとなる。
流値Ｉ3 は、電流信号i1の電流値Ｉ 1 に電流i2の電流値
Ｉ2 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
状態を示す回路図である。
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16947896A JPH1021479A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 光電変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16947896A JPH1021479A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 光電変換回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1021479A true JPH1021479A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=15887298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16947896A Pending JPH1021479A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 光電変換回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1021479A (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
-
1996
- 1996-06-28 JP JP16947896A patent/JPH1021479A/ja active Pending
Cited By (2)
| 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 |
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