JPS63198831A - 焦電素子の前置増幅回路 - Google Patents

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】 （技術分野） 本発明は、入射する赤外線エネルギーの変化分に応じて
表面電荷が変化することにより電流を生じる焦電素子か
ら出力信号を取り出すための焦電素子の前置増幅回路に
間するものである。

（背景技術） 近年、赤外線検出素子が広く使用されているが、これら
の赤外線検出素子は大きく分類して、量子型と熱望の２
種類に分けられる。量子型の赤外線検出素子は感度が高
く、応答速度が速いなどの利点がある反面、冷却が必要
で、高価である。一方、熱望の赤外線検出素子は、感度
は量子型の赤外線検出素子よりも落ちるが、冷却の必要
がなく、安価である。したがって、熱望の赤外線検出素
子の方がより広く利用されている。中でも、焦電効果を
利用した焦電素子は、感度も良く、安価で高品質で安定
に製造できるために、広範な分野で実用化されている。

現在用いられている焦電素子は、第５図に示すように、
焦電素子１に生じる電流を外付けの高抵抗Ｒｇ’によっ
て電圧信号に変換し、ＦＥＴ２とそのソース抵抗Ｒｓと
を含むソースフォロア回路によってインピーダンス変換
を行って、出力電圧Ｖ。を取り出すようになっている。

第６図は第５図回路の等価回路図である。この図におい
て、ｉｐは焦電素子１の焦電効果による電流源、Ｒｄは
焦電素子１の内部高抵抗、Ｃ１は焦電素子１の持つ容量
である。また、ＲＬはＦＥＴ２の入力インビーダンスよ
りなる負荷抵抗であり、ＲＬ＞　Ｒｇ’　／／　Ｒｄで
ある。さらに、ＣｉはＦＥ７２の持つ容量である。この
等価回路から明らかなように、高周波側の応答速度は高
抵抗Ｒｄ／／　Ｒｇ’と、焦電素子１の持つ容量Ｃ８と
で決まってしまう、第７図は従来例の周波数応答性を示
す図である。

ところで、焦電索子１を含めた回路の周波数応答性は、
高周波まで伸びていることが望ましい。

例えば、走査光学系により焦電素子１の視野を走査する
場合には、走査速度に十分に応答できることが必要であ
る。また、チョッパーを使用して放射温度計を作る場合
にも、焦電素子を含む回路系のゲインが高周波まで一定
であれば、チョッパーの回転精度を上げなくても良い、
さらに、焦電素子の熱時定数で低い側の周波数応答性が
決まるため、素子の持つ容量Ｃ３と抵抗Ｒｄ／／　Ｒｇ
’による時定数が熱時定数に近いと、ステップ性の入力
が入った場合に、ピークが低くなる。

このように、高周波応答性が必要とされる場合が多いが
、第５図に示すような回路では、周波数応答性を高周波
まで伸ばそうとすると、外付けの抵抗Ｒｇ’の抵抗値を
下げなければならず、回路からの出力電圧は小さくなる
という問題がある。

（発明の目的） 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、ゲインを十分に取ることがで
き、しかも、高周波応答性が良く、焦電素子の高速応答
を可能とした焦電素子の前置増幅回路を提供するにある
。

（発明の開示） 本発明に係る焦電素子の前置増幅回路にあっては、上記
の目的を達成するために、第１図に示すように、入射す
る赤外線エネルギーの変化分に応じて電流を生じる焦電
素子１の出力電流＋ｐを電圧信号に変換する高抵抗Ｒｇ
’と、前記高抵抗Ｒｇ’により得られる電圧信号のイン
ピーダンス変換及び増幅を行う増幅器Ａとを備え、前記
増幅器Ａに正帰還回路を設けたものである。本発明にあ
っては、このように、正帰還回路を設けたことにより、
高周波応答特性が改善されるものである。

第１図は、本発明の一実施例の回路図である。

焦電索子１の両端には高抵抗Ｒｇ’が並列接続されてい
る。この外付けの高抵抗Ｒｇ’は、焦電素子１の出力電
流を電圧信号に変換するために接続されている。高抵抗
Ｒｇ’の両端電圧は、オペアンプよりなる増幅器Ａにて
、インピーダンス変換及び増幅される。増幅器Ａとして
は、オフセット電流やバイアス電流の小さなＦ、ＥＴ大
入力のものを使用している。増幅器Ａの出力電圧Ｖ。は
、オペアンプよりなる増幅器Ｂと、コンデンサＣ２とを
介して、増幅器Ａの入力側に正帰還されている。増幅器
Ｂのゲインは可変抵抗ＶＲにより調整できるようになっ
ている。

第２図は本発明と従来例の周波数特性を比較して示す図
である。同図に示すように、本発明にあっては、増幅器
ＢとコンデンサＣ２よりなる正帰還回路を設けているの
で、以下に述べるようなＷ、理により高周波特性が改善
され、応答速度が速くなっているものである。

第３図は第１図回路の等価回路であり、焦電素子１は、
等価的に電流源ｉｐとコンデンサＣ，及び高抵抗Ｒｄの
並列回路で表されている。ｉＰは焦電素子１の焦電効果
による電流源、高抵抗Ｒｄは焦電素子１の内部高抵抗、
ＣＩは焦電素子１の持つ容量である。第３図の等価回路
は、焦電素子１の内部抵抗Ｒｄと外付けの高抵抗Ｒ８°
との並列抵抗をＲｇ＝Ｒｄ／／Ｒｇ’とすれば、第４図
のように表せる。ここで、増幅器ＡのゲインをＧ、、増
幅器ＢのゲインをＧ２、電流源ｉＰの出力電流をｉｐと
すると、出力電圧■。は次式のようになる。

増幅器ＢのゲインＧ２を、 ＣＩ Ｇ２＝１＋− となるように調整すれば、０式は、 Ｖ。

７−＝　Ｒ，−Ｇ　Ｉ ＋ｐ となり、増幅器Ａの出力電圧■。と焦電素子１の出力電
流ｉｐとの関係は、周波数にｒｍｇ４なく一定となるこ
とが分かる。したがって、高周波まで応答できる前置増
幅回路を得ることができるものである。

（発明の効果） 本発明は上述のように、焦電素子の出力電流を高抵抗に
て電圧信号に変換し、この電圧信号のインピーダンス変
換及び増幅を行う増幅器に正帰還をかけるようにしたか
ら、ゲインを落とすことなく、高周波まで応答する前置
増幅回路を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は従来例と
本発明の周波数応答特性を示す図、第３図及び第４図は
第１図実施例の等価回路を示す回路図、第５図は従来の
焦電素子の前置増幅回路の回路図、第６図は同上の等価
回路を示す回路図、第７図は同上の周波数応答特性を示
す図である。 １は焦電素子、ＲＢ’は高抵抗、Ａ、Ｂは増幅器、Ｃ２
はコンデンサである。 第１図 第２図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入射する赤外線エネルギーの変化分に応じて電流
   を生じる焦電素子の出力電流を電圧信号に変換する高抵
   抗と、前記高抵抗により得られる電圧信号のインピーダ
   ンス変換及び増幅を行う増幅器とを備え、前記増幅器に
   正帰還をかける正帰還回路を設けて成ることを特徴とす
   る焦電素子の前置増幅回路。