JPH11346146A - 投光器のパルス発生回路 - Google Patents

投光器のパルス発生回路

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JPH11346146A
JPH11346146A JP10152673A JP15267398A JPH11346146A JP H11346146 A JPH11346146 A JP H11346146A JP 10152673 A JP10152673 A JP 10152673A JP 15267398 A JP15267398 A JP 15267398A JP H11346146 A JPH11346146 A JP H11346146A
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Motoyasu Shibata
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Abstract

(57)【要約】 【課題】投光器のパルス発生回路において、出力パルス
のパルス幅の精度を向上させる。 【解決手段】パルス発振回路1と、パルス発振回路1か
ら出力されたパルスを積分する第1の積分回路と、第1
の積分回路の出力からパルスを生成するインバータ6
と、第1の積分回路と同じ時定数を有し、インバータ6
から出力されたパルスを積分する第2の積分回路と、イ
ンバータ6と同じ閾値を有し、パルス発振回路1から出
力されたパルスと、第2の積分回路から出力された信号
とのNOR演算を行うNOR回路7とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビームセンサの投
光器から赤外線パルスを投光するためのパルス発生回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】ビームセンサの投光器からはパルス状の
赤外線ビームを投光するのが通常であり、そのためのパ
ルス発生回路は図3に示すように構成されている。図3
において、1はパルス発振回路、2、3はインバータ、
4はLED駆動回路、5は赤外線を発光するLEDを示
す。なお、図3において、2及び3の符号で示すものは
NOR回路であるが、二つの入力が共通であるのでイン
バータとして機能するものであることは当業者に明らか
である。
【0003】図3に示す回路の動作を図4の波形図を参
照しつつ説明する。ここでは、電源電圧は5Vとする。
また、図4(a)、(b)、(c)、(d)は、それぞ
れ図3のイ、ロ、ニ、ホで示す点における波形を示して
いる。
【0004】いま、パルス発振回路1から、所定の周波
数f0 を有し、図4(a)に示すようにデューティ比が
50%のパルスが出力されるものとすると、このパルス
はコンデンサC1 と抵抗R1 とからなる微分回路で微分
され、図3のロ点には図4(b)に示すような波形が表
れる。
【0005】ところで、図3の抵抗R2 ,R3 及びイン
バータ2、3からなる回路は一般的にヒステリシスを有
しており、従って、図3のロ点における信号波形とハ点
における信号波形とは異なるものとなるが、投光器のパ
ルス発生回路としては、抵抗R2 は抵抗R3 より十分小
さくなされるのが通常であるので、ヒステリシスを無視
することができ、図3のロ点とハ点の信号波形は同じも
のとすることができる。従って、図3のハ点の信号波形
は図4(b)に示すものと同じものとなる。
【0006】図4(b)に示す信号はインバータ2によ
って反転されると共に、インバータ2の閾値VTHによっ
て図4(c)に示すようなパルス幅がtw のパルスとな
され、このパルスは更にインバータ3によって反転さ
れ、図4(d)に示すパルスとなされてLED駆動回路
4に入力される。ここでは、インバータ2の閾値VTH
電源電圧の1/2である2.5Vに設定されている。ま
た、インバータ3も閾値を有しており、その閾値はイン
バータ2の閾値VTHと同じに設定されている。
【0007】LED駆動回路4は定電流源を有してお
り、インバータ3から出力されるパルスのパルス幅tw
の期間だけ所定の定電流をLED5に供給する。これに
よって、LED5からは周波数がf0 のパルス状の赤外
線ビームが投光されることになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示す回路では、インバータ2、3の閾値VTHにはばらつ
きがある。実際、電源電圧が5Vの場合には、インバー
タ2、3の閾値VTHは1.5V〜3.5V程度の範囲で
ばらついているのが現状である。そして、当該閾値VTH
が2.5Vより高い方にばらついていれば、インバータ
3から出力されるパルスのパルス幅は設計値であるtw
より狭くなり、2.5Vより低い方にばらついていれば
インバータ3から出力されるパルスのパルス幅は設計値
であるtwより広くなる。
【0009】このことは計算からも確かめられる。即
ち、図3に示す回路において、電源電圧を5Vとすると
き、インバータ3から出力されるパルスのパルス幅tw
は次の式で与えられる。 tw =−C1・R1・ln(VTH/5) …(1) ここで、lnは自然対数を示す。
【0010】そこで、C1 ,R1 を定め、閾値VTH
1.5V〜3.5Vの範囲で変化させたときのパルス幅
w を計算してみると、図5の破線で示すグラフを得
る。なお、図5においては、閾値VTH=2.5Vのとき
のパルス幅を1として正規化している。図5から、閾値
THがばらついた場合に出力されるパルスのパルス幅t
wが大きく変動することがわかる。
【0011】このように出力されるパルスのパルス幅が
変動することは望ましいことではない。例えば、パルス
幅が狭くなると、受光器において受光量を測定すること
ができなくなり、また逆にパルス幅が広くなるとLED
5に電流が供給される時間が長くなるので、発熱量が大
きくなり、LED5の寿命が短くなってしまう。
【0012】そこで、本発明は、インバータ等の論理回
路の閾値がばらついていても、出力されるパルスのパル
ス幅の変動を従来よりも小さくすることができる投光器
のパルス発生回路を提供することを目的とするものであ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の投光器のパルス発生回路は、パルス発振
回路と、パルス発振回路から出力されたパルスを積分す
る第1の積分回路と、閾値を有し、第1の積分回路の出
力からパルスを生成するインバータと、第1の積分回路
と同じ時定数を有し、インバータから出力されたパルス
を積分する第2の積分回路と、インバータと同じ閾値を
有し、パルス発振回路から出力されたパルスと、第2の
積分回路から出力された信号とのNOR演算を行う論理
回路とを備えることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ実施の形
態について説明する。図1は本発明に係る投光器のパル
ス発生回路の一実施形態を示す図であり、図中、6はイ
ンバータ、7はNOR回路を示す。なお、図3に示すも
のと同等なものについては同一の符号を付して重複する
説明を省略する。
【0015】抵抗R4 とコンデンサC4 は第1の積分回
路を形成している。抵抗R5 とコンデンサC5 は第2の
積分回路を形成している。そして、両者の積分回路の時
定数は同じに設定されている。即ち、 R4・C4 =R5・C5 …(2) である。また、インバータ6とNOR回路7の閾値は同
じであり、VTH1 に設定されている。そして、インバー
タ6とNOR回路7の閾値のばらつきは同じ様であると
する。このようにするためには、インバータ6、NOR
回路7は、同じICパッケージの中のNOR回路を用い
て構成すればよい。同じICパッケージのNOR回路の
閾値は閾値にばらつきがあったとしても、通常そのばら
つきの程度は同様であるからである。
【0016】図1に示す回路の動作を図2の波形図を参
照しつつ説明する。ここでは、電源電圧は5Vとする。
また、図2(a)、(b)、(c)、(d)、(e)
は、それぞれ図1のヘ、ト、チ、リ、ヌで示す点におけ
る波形を示している。
【0017】いま、パルス発振回路1から、所定の周波
数f0 を有し、図2(a)に示すようにデューティ比が
50%のパルスが出力されるものとすると、このパルス
はNOR回路7と、第1の積分回路に入力される。
【0018】第1の積分回路の出力信号は図2(b)に
示すようになり、この信号はインバータ6に入力されて
閾値VTH1 と比較、反転される。いま、閾値VTH1 が図
2(b)に示すようであるとすると、インバータ6から
は図2(c)に示すパルスが出力される。このインバー
タ6から出力されるパルスは、パルス発振回路1から出
力されるパルスからtw1だけ遅延されている。この遅延
時間tw1は、 tw1=−C4・R4・ln(VTH1/5) …(3) で与えられる。
【0019】インバータ6の出力信号は第2の積分回路
により積分され、図2(d)に示す波形となる。ここ
で、図2(d)のtw2で示す時間は、第2の積分回路の
出力信号レベルが0Vから上昇していき、閾値VTH1
達するまでの時間であり、この時間tw2は、 tw2=−C5・R5・ln(1−(VTH1/5)) =−C4・R4・ln(1−(VTH1/5)) …(4) で与えられる。
【0020】NOR回路7では、パルス発振回路1から
出力されたパルスと、第2の積分回路の出力信号とのN
OR演算が行われ、図2(e)に示すパルスが出力され
る。このNOR回路7の出力パルスのパルス幅tw3は、
w1とtw2の和となるから、 tw3=tw1+tw2 =−C4・R4・ln(VTH1・(5−VTH1)/52) …(5) となる。そして、NOR回路7から出力されるパルスは
LED駆動回路4に供給され、LED5が1/f0 の周
期で、tw3の時間だけ発光されることになる。
【0021】ここで、C4 ,R4 を定め、閾値VTH1
1.5V〜3.5Vの範囲でばらついたときにNOR回
路7の出力パルスのパルス幅tw3がどれだけ変動するか
を(5) 式を用いて計算してみると、図5の実線で示すよ
うである。ここでも、閾値V TH1 =2.5Vのときのパ
ルス幅を1として正規化している。
【0022】図5の実線のグラフから、図1に示すパル
ス発生回路においては、インバータ6、NOR回路7の
閾値が2.5Vからずれていたとしても、NOR回路7
の出力パルスのパルス幅の変動は従来の回路に比較して
小さく、パルス幅の精度を大きく向上できることがわか
る。
【0023】このようにNOR回路7の出力パルスのパ
ルス幅の変動が小さくなるのは、インバータ6、NOR
回路7の閾値が共に同程度に大きくなれば、図2(c)
の時間tw1は短くなるが、その分図2(d)の時間tw2
が長くなるので、全体としてNOR回路7の出力パルス
のパルス幅は補正され、VTH1=2.5Vのときのパル
ス幅と殆ど変わらないものとなるからである。また逆
に、インバータ6、NOR回路7の閾値が共に同程度に
低くなれば、図2(c)の時間tw1は長くなるが、その
分図2(d)の時間tw2が短くなるので、全体としてN
OR回路7の出力パルスのパルス幅は補正され、VTH1
=2.5Vのときのパルス幅と殆ど変わらないものとな
る。
【0024】以上のようであるので、この投光器のパル
ス発生回路によれば、インバータ6、NOR回路7の閾
値にばらつきがあっても、最終的に出力されるパルスの
パルス幅の変動は非常に小さく、パルス幅の精度を向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る投光器のパルス発生回路の一実
施形態を示す図である。
【図2】 図1に示すパルス発生回路の動作を説明する
ための波形図である。
【図3】 従来の投光器のパルス発生回路の構成例を示
す図である。
【図4】 図3に示すパルス発生回路の動作を説明する
ための波形図である。
【図5】 図1に示す投光器のパルス発生回路における
出力パルス幅の変動の様子、及び図3に示す投光器のパ
ルス発生回路における出力パルス幅の変動の様子を示す
図である。
【符号の説明】
1…パルス発振回路、2、3…インバータ、4…LED
駆動回路、5…LED、6…インバータ、7…NOR回
路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パルス発振回路と、 パルス発振回路から出力されたパルスを積分する第1の
    積分回路と、 閾値を有し、第1の積分回路の出力からパルスを生成す
    るインバータと、 第1の積分回路と同じ時定数を有し、インバータから出
    力されたパルスを積分する第2の積分回路と、 インバータと同じ閾値を有し、パルス発振回路から出力
    されたパルスと、第2の積分回路から出力された信号と
    のNOR演算を行う論理回路とを備えることを特徴とす
    る投光器のパルス発生回路。
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