JPS6216021Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はフオトカプラ（光結合アイソレータ）
を用いた信号伝送回路に関し、特に温度変化に対
する動作を安定化して、IC化に好適としたもの
である。

第１図は、従来の信号伝送回路を示し、同図に
おいて、１はフオトカプラを示す。フオトカプラ
１は発光ダイオード２とフオトダイオード３とが
ガラス板などを介して互いの発光面および受光面
が対向された状態で一体化されており、発光ダイ
オード２のアノードおよびカソードが入力端子４
ａおよび４ｂとして導出される。この場合、受光
素子としてはフオトトランジスタその他の素子を
用いることもある。そしてフオトダイオード３の
アノードが増幅用トランジスタ５のベースに接続
され、そのカソードが電源端子６に接続される。
トランジスタ５のエミツタは接地され、そのコレ
クタが出力端子７として導出されると共に、負荷
抵抗器８を介して電源端子６に接続される。

入力端子４ａおよび４ｂ間にはトランジスタ等
の駆動手段を介して信号電流が流れ、発光ダイオ
ード２がそのレベルに応じた明るさで発光し、フ
オトダイオード３がこの光を受けて出力電流Ｉ_P
を発生する。この電流Ｉ_Pはトランジスタ５のベ
ース電流に略々等しいから、そのコレクタ電流Ｉ
_Cは、トランジスタ５の電流増幅率をｈ_FEとすれ
ば、 Ｉ_C＝ｈ_FEＩ_P となる。かくして、出力端子７に出力信号が導か
れる。

かかる信号伝送回路において、温度変化によつ
てフオトダイオード３の出力電流Ｉ_Pが変化す
る。これはフオトダイオード３の特性の変化によ
るが、発光ダイオード２からの光変化を出力電流
Ｉ_Pの変化に変換する効率に大きな変化はなく、
主として出力電流Ｉ_Pの直流分が温度変化によつ
て大きく変動することになる。この変化がトラン
ジスタ５のバイアス電流の変化を招き、トランジ
スタ５の動作点の変動、直線性の劣化および利得
変動が生ずる欠点があつた。

また、フオトダイオードの応答速度を決定する
ひとつの要因は、接合容量と回路の抵抗との時定
数であり、第１図に示すようにエミツタ接地形の
トランジスタ５を用いるときは、高入力インピー
ダンスであるために、応答速度が悪くなり、周波
数応答が良くない問題点があつた。

かゝる点を改良するために、第２図に示すよう
な信号伝送回路が考えられる。第２図において、
フオトカプラ１のフオトダイオード３のアノード
を接地し、カソードをトランジスタ９のエミツタ
に接続すると共に、フオトダイオード３と並列に
エミツタ抵抗器１０を接続する。トランジスタ９
のベースには、抵抗器１１および１２で分割され
たバイアス電圧が与えられ、またコレクタに抵抗
器１３が接続される共に、コレクタと増幅用の
pnp形トランジスタ１４のベースとが接続されて
出力端子７が導出される。

上述の改良例の構成に依れば、フオトダイオー
ド３の電流Ｉ_Pがトランジスタ９を介してトラン
ジスタ１４に与えられ、トランジスタ１４により
増幅されて出力端子７に出力信号が得られるが、
フオトダイオード３の温度変化による特性の変化
の影響を従来の回路（第１図）に比べて頗る小さ
くできる。例えば第１図の構成でトランジスタ５
のｈ_FEを100とし、電流Ｉ_Pの直流分を10〔μＡ〕
とし、フオトダイオード３の温度変化によるこの
直流分の変化を10％とすると、トランジスタ５の
コレクタ直流電流は、１〔mA〕に対して±100
〔μＡ〕変動することになる。これに対して改良
例では、同様にトランジスタ９のコレクタ直流電
流を１〔mA〕とし、電流Ｉ_Pの直流分を10〔μ
Ａ〕とすると、その10％の変化は１〔μＡ〕であ
るから、トランジスタ９のコレクタ直流電流は１
〔mA〕に対して±１〔μＡ〕しか変化せず、従
来に比べて変動を頗る小さくすることができる。
第２図に示すような異なる導電型のトランジスタ
の縦続接続は直結構成するうえで有利であり、
IC化に好適である。

また、トランジスタ９のエミツタ入力インピー
ダンスは、エミツタ接地のベース入力インピーダ
ンスに比べて小さいから、フオトダイオード３の
接合容量とで決定される時定数も小で、応答速度
が改善され、周波数特性が良好となる。このこと
は、接合容量をより大きくしても第１図と同様の
応答速度を実現できることを意味し、従つてフオ
トダイオード３の受光面積をより広くして電流変
換効率を向上できる。この場合、第２図の構成に
おいては、エミツタ抵抗器１０の電圧降下がフオ
トダイオード３に対する逆バイアス電圧となるか
ら、これによつて接合容量を小さくすることがで
きる利点がある。さらに、低入力インピーダンス
でフオトダイオード３の電流を取り出しているか
ら、外部よりの信号の飛びこみも防止することが
できる。

ところが、第２図の構成では、縦続接続されれ
た２個のトランジスタ９及び１４が電源端子６に
対して並列に接続されるため、消費電流が多くな
るという問題が生ずる。

本考案はかかる点に鑑みなされたものであつ
て、温度変化に対する動作の一層の安定化と消費
電流の低減とを図つたものである。

第３図は本考案の一実施例を示す。フオトダイ
オード３はカソードが抵抗器１５および１６の接
続点に接続され、そのアノードがトランジスタ１
８のベースに接続される。１９はベースバイアス
抵抗器である。抵抗器１５，１６に直列に抵抗器
１７が接続され、この抵抗器の直列回路が電源端
子６と接地間に挿入されている。この抵抗器１６
および１７の接続点がトランジスタ２０のベース
に接続され、そのエミツタが抵抗器２１を介して
接地され、そのコレクタがトランジスタ１８のエ
ミツタに接続される。このトランジスタ１８のエ
ミツタにはコンデンサ２２が接続され、そのコレ
クタが出力端子７として導出される。

この第３図において、トランジスタ２０は定電
流回路を構成し、従つてトランジスタ１８のコレ
クタ直流電流は、この定電流回路によつて決定さ
れ、フオトダイオード３の温度変化による影響を
受けない。また、信号分はコンデンサ２２が接続
されているから、トランジスタ１８で増幅されて
出力端子７に導くことができる。従つて本実施例
によれば、温度変化に対してその動作が極めて安
定であると共に、増幅用及び定電流回路用の両ト
ランジスタが電源に対して直列に接続されている
ため、消費電流が少なくなり、IC化に頗る好適
である。そして、フオトカプラは元来応答速度が
速いものであるから、特別の用途を除いては、本
実施例の構成で充分に使用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の信号伝送回路の接続図、第２図
は改良例の接続図、第３図は本考案の一実施例の
接続図である。 １はフオトカプラ、２は発光ダイオード、３は
フオトダイオード、４ａ，４ｂは入力端子、７は
出力端子である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 入力信号により駆動されて、そのレベルに応じ
   た光を発光する発光素子と、この光を受光して信
   号電流に変換する受光素子とを有し、 上記信号電流を第１のトランジスタのベースに
   供給し、この第１のトランジスタのコレクタ側よ
   り出力信号を導出すると共に、 上記第１のトランジスタのエミツタ側に定電流
   回路として動作する第２のトランジスタを接続し
   た信号伝送回路。