JPS60157308A

JPS60157308A - 対数増幅回路

Info

Publication number: JPS60157308A
Application number: JP1236784A
Authority: JP
Inventors: Yoshiteru Matsuda; 松田　義輝
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-01-26
Filing date: 1984-01-26
Publication date: 1985-08-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、照明光の性質を検出するための光検出回路に
利用でき、温度変化に対して安定した光検出が実現でき
る対数増幅回路に関するものである。

従来例の構成とその問題点第１図は、従来例の構成を示す回路図である。

照明光は集光器１により集光され、赤色フィルタ２青色
フィルタ３を通って、フォトダイオード４゜已により光
電変換される。フォトダイオード４゜５よりの光電流を
、各々ＩＲ６，ＩＢ　７とすると、光電流は、ダイオー
ド８，９．演算増幅器１０゜１１で構成される対数圧縮
器１２．１３により電圧信号に変換される。基準電圧Ｖ
ｓ１４とすれば、対数圧縮器１２，１３の出力信号ＶＲ
１６ｔＶＢ１６とすれば、ここで、ｋ：ボルッマン定数、Ｔ：絶対温度、ｑ：電子
の電荷量、ＩＳ：　ダイオード８，９の逆方向飽和電流
である。ＶＲ、’ＶＢは、抵抗器Ｒ８１１７゜Ｒ８２１
８，抵抗器Ｒｆ１１９．Ｒｆ２２ｏ演算増幅器２１で構
成される差動増幅器２２へ供給される。端子２３は、差
動増幅器２２の基準電位ＶＢを与えるためのものであり
、出力信号２４をｖｏ　とすると、上式を変形するととなるｅ以下、上式を第１式と記す。通常、差動増幅器
２２は１Ｒ８１＝Ｒ８２，Ｒｆ１＝Ｒｆ２として使用す
るが、この場合、第１式は、に対しｋＴ／ｑは、直線的に変化するので、Ｒ８１１７
゜Ｒ８２１８を、温度変化に対し直線的に抵抗値の変化
する抵抗器を用いれば、出力信号ｖ０は、信号電流工Ｒ
２ＩＢの比のみに応答し、光量に無関係で、かつ温度変
化に対し安定化された信号となる。しかしながら、一般
には、ＲＢ　１１７　ｔ　ＲＢ　２１８　ｔ　Ｒｆ１１
９　。

Ｒｆ２２０の抵抗値は製造バラツキのため異なっており
、また、温度補償のためのＲ８１，Ｒ８２を同一の温度
係数表示をもつ抵抗器を用いても、やはり、製造バラツ
キのため誤差は避けられない。

このような抵抗器のバラツキは、第１式の第１項、第３
項に影響を与えるが、特に、第３項についてはＶＢ−ｖ
ｓの絶対値を小さくすれば、抵抗値のバラツキ、温度変
化に対し、出力信号の変動を小さくできる。しかしなが
ら、第１図に示したように、従来、ＶＢ−ｖｓについて
は、何の補償対策も行なわれておらず、第１図の照明光
検出装置を広い光量ダイナミックレンジおよび広い温度
変化の条件下で使用する場合には、温度変化のため使用
不可能な場合があった。

発明の目的本発明の目的は、簡単な回路を追加することにより、広
い光量ダイナミックレンジおよび広い温度変化の条件下
で使用される照明光の検出装置に応用のできる温度変化
に対して安定な動作をする対数増幅回路を提供すること
である。

発明の構成本発明の対数増幅回路は、第１．第２の信号入力端子と
、第１．第２の対数圧縮器と、差動増幅器と基準電圧器
と電圧シフト回路とを具備し、上記第１．第２の信号入
力端子よりの２つの入力信号は、各々、上記第１．第２
の対数圧縮器へ供給され、上記第１．第２の対数圧縮器
の出力信号は上記差動増幅器へ供給され、上記基準電圧
発生器の出力信号は、上記差動増幅器と上記電圧シフト
回路へ供給され、上記電圧シフト回路の出力信号は上記
第１．第２の対数圧縮器へ供給されるように接続し、上
記差動増幅器の出力として、上記２つの入力信号量に応
答した出力信号を得るように構成したものである。

実施例の説明第２図は、本発明の一実施例を示す回路図であり、照明
光の色の検出装置に応用した場合を示したものである。

照明光は集光器２５により集光され、赤色フィルタ２６
．青色フィルタ２７を通過してフォトダイオード２８．
２９により光電流となる。第１．第２の信号入力端子３
０．３１へはフォトダイオードよりの光電流が供給され
る。第１、第２の対数圧縮器３２．３３は、各々、ダイ
オード３４．３５、演算増幅器３６．３７より構成され
ており、入力端子３０，３１よりの入力電流を対数圧縮
し電圧信号を出力する０差動増幅器３８は、抵抗器Ｒ１
３９、Ｒ２４０、Ｒ３４１、Ｒ４４２および演算増幅器
４３で構成されており、対数圧縮器３２．３３の出力信
号が供給され、両信号の差信号が出力端子４４に得られ
る。端子４６は、対数圧縮器３２．３３の基準電位を与
える作用をし同じく端子４６は差動増幅器３８の基準電
位を与える作用をもっている。なお、抵抗器は、製造バ
ラツキを無視するならば、Ｒ１−Ｒ２，Ｒ３＝Ｒ４であ
り、かっＲ１，Ｒ２は、従来例の説明で示したようにｋ
Ｔ／ｑを補正するために、温度増加に対し直線的に抵抗
値の増加する抵抗器を使用する。以上の構成は、基本的
に第１図従来例に示したものと同一であり、第１式第３
項は、端子４６の電位を■ｓ。

端子４６の電位をＶＢとすると、上式より、ＶＢ＝ｖｓであれば、抵抗器のバラツキに対
し温度特性は有利でおるが、しかし、次の理由により不
都合も生じる。

一般に、回路の小形、低消費電力化のために、電源電圧
を低くして動作させる必要性がある場合においては、対
数圧縮器３２．３３の出力はダイオード３４．３５の順
方向電圧ＶＤだけ、基準電位ＶＢ（＝ｖｓ）より低くな
るので、ＶＢ４６の設定範囲の下限が高くなり、これを
無視できない場合が生じる。基準電位Ｖ　Ｂ　４６は、
可変抵抗器４７、インピーダンス変換器４８により構成
される基準電圧発生器４９により設定されるが、一方、
対数圧縮器３２．３３および差動増幅器３８で発生する
オフセット電圧を調整する機能も合せもっている。

したがって、差動増幅器３８の利得が大きければ、対数
圧縮器３２，３３のオフセット電圧も増幅されてしまう
ことを考慮すれば、ＶＢの可変範囲はできる限り広くし
ておく必要がある０以上の観点より、回路動作上のダイ
ナミックレンジを広くとるためには、■ｓ４６をＶ　Ｂ
　４６よりも高く設定する必要がある。しかし、ｖＳ−
ＶＢを大きくすると、温度補償抵抗器３９，４０および
抵抗器４１，４２のバラツキによる温度変化の影響が無
視できなくなる０以上の観点より１．電圧シフト回路５０け１．ダイオー
ド３５．３４の順方向電圧の最大値ｖＤｒｎａｘの約％
程度の電圧シフトを与えるように設定を行なうｏＶＤｍ
ａｘは、フォトダイオード２８．２９への入射光量が最
大の時に、ダイオード３５または３４の両端に生じる電
位差であるＯｖＳがほぼＶＢ＋ｖＤｒＱａｘ／２になる
ように設定すれば、入射光量が、零から最大光量に変化
した時、抵抗器ωまたは３９を流れる電流は、常に一方
向に流れるのではなく、光量に応じて双方向に流れるこ
とになり、温度変化に対しても、実質的に安定した出力
信号４４を得ることができ、回路のダイナミ、。

クレンジも改善することができる０第３図は、電圧シフト回路５０の一構成例を示す回路図
であり、入力端子４６と電源５１の間に抵抗器５２．５
３が直列に接続さ扛ており、抵抗器の接続点より出力電
位４５を取り出す構成であるＯ第４図は、電圧シフト回路６ｏの別な構成例を示す回路
図である。入力端子４６と電源６１の間πけ抵抗器Ｆｉ
４　、　ＲＦｉが直列に接続されており、抵抗器の接続
点の電位は、演算増幅器５６によるインピーダンス変換
器へ供給され、出力される。

上記のように電圧シフト回路を構成することにより、基
準電圧発生器４９の出力電圧４６　ＶＢが、オフセット
調整のため変化しても、電圧シフト幅が、はぼｖＤｒｎ
ａｘの半分になるように抵抗器５２゜５３あるいは抵抗
器５４，５５の分割比を設定すれば、温度変化に対し安
定した出力信号を得ることが可能となる。

なお、上記実施例においては、フォトダイオード２８．
２９のカソード側が接地される場合について説明したが
、逆に極性を反転させ、アノード側が接地されるような
向きでの使い方の場合については、ダイオード３４．３
５の極性を反転させ、かつ、電圧シフト回路５ｏの電圧
シフトもＶＢ−ｖＤｍａｘ／２になるように設定すれば
よい。第３図。

第４図について言えば、電源６１の代りにアースに抵抗
器６２または５４の一端を接続するようにすればよい。

以上の構成により、第２図実施例に示した構成と同様に
温度変化に対して安定した出力信号を得ることができる
。

発明の効果以上、詳細に説明したように、本発明は比較的簡単な回
路を追加するだけで、温度変化に対して安定したかつ入
力端子からの２つの入力信号量の比に応答した出力信号
を得る対数増幅回路を実現することができる。また、本
発明は、省電力のため特に、低電源電圧条件下で、かつ
、比較的、ダイナミックレンジの広い回路動作を行なう
ことが必要となる照明光の検出装置には特に有効である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来例を示す回路図、第２図は本発明の一実
施例およびその応用を示す回路図、第３図は電圧シフト
回路の一実施例を示す回路図、第４図は電圧シフト回路
の他の実施例を示す回路図である。１．２５・・・・・・集光器、２，２６・・・・・・赤
色フィルター、３，２７・・・・・青色フィルター、４
，５，２８゜２９・・・・・・フォトダイオード、８，
９，３４，３５・・・・・・ダイオード、１０，１１．
２１　．３６，３７゜４３．５６・・・・・・演算増幅
器、１２，１３，３２゜３３・・・・・・対数圧縮器、
２２，３８・・・・・・差動増幅器、４８・・・・・・
インピーダンス変換器、４９・・・・・・基準電圧発生
器、５０，５０・・・・・・電圧シフト回路。

Claims

【特許請求の範囲】（１）第１．第２の信号入力端子と、第１．第２の対数
圧縮器と、差動増幅器と、基準電圧発生器と電圧シフト
回路とを具備し、上記第１．第２の信号入力端子よりの
２つの入力信号は、各々、上記第１．第２の対数圧縮器
へ供給され、上記第１゜第２の対数圧縮器の出力信号は
上記差動増幅器へ供給され、上記基準電圧発生器の出力
信号は、上記差動増幅器と上記電圧シフト回路へ供給さ
れ。上記電圧シフト回路の出力信号は、上記第１．第２の対
数圧縮器へ供給されるように接続し、上記差動増幅器の
出力として、上記２つの入力信号量の比Ｖζ応答した出
力信号を得るように構成したことを特徴とする対数増幅
回路。（掲　ダイオードおよび演算増幅器を用いて、第１゜第
２の対数圧縮器を構成したことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の対数増幅回路。（４基準電圧発生器の出力端子と電源あるいはアース間
に直列に２つの抵抗器を接続し、上記２つの抵抗器の接
続点より、上記、第１．第２の対数圧縮器へ供給する信
号を取り出すように電圧シフト回路を構成したことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の対数増幅回路。（４）基準電圧発生器の出力端子と電源あるいは、アー
ス間に直列に２つの抵抗器を接続し、上記２つの抵抗器
の接続点の電位を、演算増幅器で構成されるインピーダ
ンス変換器に供給し、上記インピーダンス変換器の出力
信号が、上記第１第２の対数圧縮器へ供給されるように
、電圧シフト回路を構成したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の対数増幅回路。