JPS596455B2 - 近接スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は近接スイッチに関し、特に近接スイッチのＩ
Ｃ化に適した回路構成に関する。

従来の近接スイッチのなかには第１図あるいは第２図に
示すように、コンプリメンタリ形の出力回路を備えるも
のがある。

すなわち、第１図、第２図では１は検出コイル、２Ｖ′
ｉこの検出コイルを含んで形成される発振回路、３は発
振回路２の発振振幅に応じて検出信号を生じる信号処理
回路、４はこの検出信号を出力するための出力回路であ
る。

第１図は信号処理回路３からの信号が電流を流し出すか
否かの形態（ＮＰＮ）ランジメタ入力）をとる場合を、
第２図は信号処理回路３の出力が電流を引き込むか否か
の形態（ＰＮＰ ）ランジメタ人力）をとる場合をそれ
ぞれ示している。

第１図ではＰＮＰ形トランジスタ１３とＮＰＮ形トラン
ジスタ１４とがコンプリメンタリ構成となっており、ト
ランジスタ１３はトランジスタ１１により駆動され、ト
ランジスタ１４は反転用のトランジスタ１２により駆動
されるようになっている。

なお１５〜１９はそれぞれ抵抗を表わす。第１図で信号
処理回路３″から検出信号として電流が流れ出ている場
合にはトランジスタ１１はオンとなり、その結果トラン
ジスタ１３がオンとなる。

またトランジスタ１１がオンであることによりトランジ
スタ１２がオンし、そのためトランジスタ１４がオフと
なる。

こうして“Ｈ″′の出力信号が生じる。

逆に信号処理回路３から電流が流れ出ていない場合には
トランジスタ１１がオフであるからトランジスタ１３は
オフとなる。

また、このときトランジスタ１２もオフとなるのでトラ
ンジスタ１４はオンとなって“Ｌ″′の出力信号が生じ
ることになる。

第２図では出力回路４はコンプリメンタリ構成のＰＮＰ
Ｎ上形ンジスタ２メタ、ＮＰＮ形トランジスタ２４とを
有しでおり、トランジスタ２４はトランジスタ２１によ
り駆動され、トランジスタ２３は反転用トランジスタ２
２を介して駆動されるように構成している。

第２図の回路で信号処理回路３が電流を引き込んでいる
場合にはトランジスタ２１がオンとなるので、トランジ
スタ２４もオンとなる。

このとき、トランジスタ２２はオンであるからトランジ
スタ２３がオンとなる。

こうして“Ｌ″′出力信号が得られる。

逆に信号処理回路３が電流を引き込んでいない場合には
トランジスタ２１がオフであるから、トランジスタ２２
゜２４ＶＪｉオフとなり、トランジスタ２３がオンとな
って“Ｈ″′の出力信号が生じる。

なお、第１図および第２図でＤｌ、Ｄ２はリレー等のイ
ンダクタンス性の負荷を接続した場合に生じる逆サージ
電圧を吸収するためのものである。

また、抵抗１６，１９，２６．２９はそれぞれ定電流回
路に置き換えることにより、電源電圧Ｖｃｃの変化に対
して消費電流を増減せずに一定の負荷電流を開閉するこ
とが可能となる。

このように第１図または第２図に示すようにコンプリメ
ンタリ構成の出力回路４を用いることにより、第３図ま
たは第４図に示すようなＮＰＮ形トランジスタ３１によ
るオープンコレクタ方式の出力回路４（第３図）と、Ｐ
ＮＰ形トランジスタ４１によるオープンコレクタ方式の
出力回路４（第４図）とを１つの出力回路で兼用するこ
とができ、負荷りを出力端子とＶｃｅ側あるいはＯｖ側
のいずれとの間とも接続することが可能となり、応用範
囲が極めて大きなものとなる。

ところで、第１図の回路について（第２図についても全
く同様であるから第１図についてだけ述べる）トランジ
スタ１３．１４で開閉する負荷電流を■Ｌとすると、消
費電流■は抵抗１５を流れる電流をほぼ無視すれば Ｃ抵抗１６にｒれる電ｆ ） ■２ ；抵抗１９に流れる電流 ｈＦＥｌ；トランジスタ１３のｈＦ’Ｅ ”ＦＥ ２ ； ）ランジメタ１４のｈＦ’Ｅとなる。

この出力回路４を他の回路とともにバイポーラ・モノリ
シックＩＣで構成する場合には一般にＰＮＰ形トランジ
スタはその構造上、ｈＦＥが小さく（種類などにより多
少異るが、温室変化を考慮すると直流であっても一般に
１０〜２０程度にまで低下するものと考えなくてはなら
ない。

また負荷電流ＩＬが大きくなると更に低下するものであ
４八また飽和すると素子の構造上、基板部（サブストレ
ート）へ流れる電流が大きくなって好ましくないもので
ある。

これらのことから、ｈＦＥ、＝１０、ｈＦＥ２＝５０と
仮定することができる。

この場合また、トランジスタ１３をダーリントン構成に
すれば、トランジスタ１３の飽和電圧は高くなるが、消
費電流を小さくすることは可能である。

しかしながら、本来のｈＦＥが小さいため効率が悪くお
のずから限界がある。

本発明は上記に鑑み、より小さな消費電流により、より
大きな負荷電流の開閉を行うことができるバイポーラ・
モノリシンクＩＣ化に適した出力回路を備える近接スイ
ッチを提供することを目的とする。

以下、本発明の実施例について第５図および第６図を参
照しながら説明する。

第５図は本発明の第１の実施例を示し、この図で１は検
出コイル、２は発振回路、３は信号処理回路である。

出力回路４はＮＰＮ形トランジスタ５１と、このトラン
ジスタ５１のコレクタにそのベースが接続されたＮＰＮ
形トランジスタ５２と、前記トランジスタ５１のエミッ
タにそのベースが接続されたトランジスタ５３と、トラ
ンジスタ５１のコレクタに一定の電流を供給する定電流
回路５４とから主に構成され、更にトランジスタ５１０
ベースに抵抗５５が、エミッタに抵抗５６が、トランジ
スタ５２０ベース・エミッタ間に抵抗５７がそれぞれ接
続されている。

ター４オードＤ１．Ｄ２は逆サージ電圧に対する保護用
である。

またダイオードＤ３は動作をより確実にするためトラン
ジスタ５１のコレクタでトランジスタ５２０ベースに接
続される（条件によっては夕”イオードＤ３は必要とし
ない）。

信号処理回路３から電流が流れ出ている場合、トランジ
スタ５１はオンとなり、そのためトランジスタ５２がオ
フ、トランジスタ５３がオ／となって出力信号はＬ″″
となる。

逆に信号処理回路３から電流が流れ出ていない場合には
、トランジスタ５１がオフであるからトランジスタ５２
がオン、トランジスタ５３がオフとなって出力信号は“
Ｈ″″となる。

この第５図の回路において、トランジスタ５２゜５３に
より開閉する負荷電流をＩＬ、消費電流（主に定電流回
路５４からのバイアス電流）を■とすると抵抗５６．５
７の影響が無視できれば（ｈ ＦＥ ９ Ｆランラス
タ５２，５３のｈＦＥ の最小値、５０程度とする） となり、前記第１図に関して説明したものと比べておよ
そ６分の１程度となっている。

このように同じ負荷電流を開閉するについて、消費電流
を極めて小さく抑えることができる。

第６図１ｄＮＰＮ形トランジスタ６２．６３をダーリン
トン接続し、またＮＰＮ形トランジスタ６４．６５をダ
ーリントン接続してトランジスタ６１で駆動するように
したものである。

すなわち第６図の回路は第５図のトランジスタ５２．５
３をダーリントン構成の２個のトランジスタ６２゜６３
および６４．６５でそれぞれ置き換えたものである。

この場合出力端子の飽和電圧は多少高くなるが、消費電
流■（主に定電流回路６６によって決まるバイアス電流
を考えることができる）は更に小さくすることができる
。

抵抗６８．６９の影響を無視すれば （ｈＦトドランジスタロ２〜６５の各ｈＦ６の）最小値
で約５０と仮定 となるからである。

なお、第５図および第６図の各回路でＩ ＯＯＢや雑音
電流が影響しないように各トランジスタのベースに適切
なブリーダ抵抗やダイオード、あるいは半導体開閉素子
を接続するようにするのも好ましい。

また出力トランジスタ５２．５３、あるいは６２〜６５
は負荷電流ＩＬが大きくなるとｈＦＥが低下するもので
あるためバイポーラ・モノリシックＩＣで構成する場合
には、その面積を増加してｈＦＥ の低下を防止し、影
響が出ないようにすることが好ましい。

以上、実施例について説明したように、本発明によれば
、バイポーラ・モノリシックＩＣ回路により出力回路を
他の回路とともに構成する場合に、同一の負荷電流を開
閉するのにより小さな消費電流で済むことになる。

すなわち、本発明によれば、第１、第２のＮＰＮ形トラ
ンジスタのコレクタ・エミッタパスを直列接続し、これ
らのトランジスタのベースを第３のＮＰＮ形トランジス
タのコレクタおよびエミッタにそれぞれ接続し、さらに
この第３のトランジスタのコレクタに定電回路を接続し
て出力回路を構成しているため、出力回路での消費電力
を抑制でき、ＩＣ化に適した回路を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図および第４図は従来例をそれぞ
れ示す回路図、第５図および第６図は本発明の第１、第
２の実施例をそれぞれ示す回路図である。 １・・・検出回路、２・・・発振回路、３・・・信号処
理回路、４・・・出力回路、Ｄｌ、Ｄ２・・・逆サージ
電圧からの保護用ダイオード、Ｌ・・・負荷。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 検出コイルとともに形成された発振回路と、この発
   振回路の発振振幅に応じて検出信号を生じる信号処理回
   路と、前記検出信号の出力回路とを有し、前記各回路を
   バイポーラ・モノリシックＩＣ回路内に構成するととも
   に、前記検出コイルをこのＩＣ回路に外付けするように
   した近接スイッチにおいて、前記出力回路はコレクタ・
   エミッタパスが直列接続された第１、第２のＮＰＮ形ト
   ランジスタと、前記第１、第２のトランジスタのベース
   がそれぞれコレクタおよびエミッタに接続された第３の
   ＮＰＮ形トランジスタと、この第３のトランジスタのコ
   レクタに接続された定電流回路とからなり、前記検出信
   号を前記第３のトランジスタのベースに加えるようにす
   るとともに、出力信号を前記第１のトランジスタのエミ
   ッタおよび第２のトランジスタのコレクタの接続点より
   取り出すようにして構成したことを特徴とする近接スイ
   ッチ。