KR102104773B1

KR102104773B1 - 수광 회로

Info

Publication number: KR102104773B1
Application number: KR1020140029379A
Authority: KR
Inventors: 후미야스 우츠노미야
Original assignee: 에이블릭 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2020-04-27
Also published as: US20140266368A1; TW201448496A; CN104062005A; JP6218404B2; US8907717B2; TWI605684B; JP2014183384A; KR20140114295A; CN104062005B

Abstract

(과제)
급준한 광량 변화만을 고감도로 검출할 수 있음과 함께, 저소비 전류이며, 또한 저렴하고 소형이 되는 수광 회로를 제공한다.
(해결 수단)
입사광량에 따른 전류를 흐르게 하는 광전 변환 소자와, 소스가 광전 변환 소자에 접속되고, 드레인이 노드에 접속되고, 소스의 전압을 제 1 전압으로 유지하면서 광전 변환 소자의 전류를 노드에 흐르게 하는 MOS 트랜지스터와, 노드의 전압이 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압이 되도록 노드로부터 GND 단자에 전류를 흐르게 하는 리세트 회로와, 리세트 회로에 리세트 신호를 출력하는 제어 회로와, 노드의 전압의 변동을 검출하고, 검출 결과를 출력하는 전압 상승 검출 회로를 구비하고, 리세트 회로는, 제어 회로의 리세트 신호가 입력되면, 노드의 전압이 제 2 전압이 되도록 노드로부터 GND 단자에 전류를 흐르게 하고, 리세트 신호가 입력되지 않게 되면 그 상태를 유지하는 구성으로 한 수광 회로.

Description

수광 회로{LIGHT RECEIVING CIRCUIT}

본 발명은, 광량의 변화를 검출하는 수광 회로에 관한 것으로, 특히 주위의 밝기에 관계없이 안정적으로 광량의 변화를 검출할 수 있는 수광 회로에 관한 것이다.

수광 회로는, 적외선 리모콘 통신이나 가시광 통신의 광신호 수광용이나 포토인터럽터나 거리 센서 등에 사용된다. 이 수광 회로의 기능은, 사람이 움직이거나 바람에 물건이 흔들리거나 하여 발생되는 완만한 광량 변화나 50 Hz 주기로 휘도가 요동하는 형광등의 광량 변화는 검출하지 않고, LED 등이 점등되었을 때의 급준한 광량 변화는 검출할 필요가 있다. 또, 주위의 밝기에 따라 수광 감도가 변하지 않는 것도 중요하다.

도 6 에 종래의 수광 회로의 블록도를 나타낸다. 종래의 수광 회로는, 포토 다이오드 (101) 와 저항 소자 (601) 와 로우 패스 필터 (603) 와 NMOS 트랜지스터 (602) 를 구비한다.

포토 다이오드 (101) 는 N 형 단자가 VDD 단자에 접속되고, P 형 단자가 출력 단자 (604) 와 저항 소자 (601) 의 일방 전극에 접속된다. 저항 소자 (601) 의 타방 전극은 GND 단자에 접속된다. 로우 패스 필터 (603) 는, 입력 단자 (610) 가 저항 소자 (601) 의 일방 전극에 접속되고, 출력 단자 (611) 가 NMOS 트랜지스터 (602) 의 게이트에 접속된다. NMOS 트랜지스터 (602) 는, 드레인이 저항 소자 (601) 의 일방 전극에 접속되고, 소스가 GND 단자에 접속된다. 출력 단자 (604) 는, 저항 소자 (601) 의 일방 전극에 접속된다.

상기 서술한 바와 같이 구성된 수광 회로는, 이하와 같이 동작하여 입사되는 광량의 변화를 검출한다.

주위가 어두운 경우에는, 포토 다이오드 (101) 에 정상적인 전류가 흐르지 않는다. 출력 단자 (604) 의 전압은 GND 단자 전압이 되므로, NMOS 트랜지스터 (602) 는 오프되어 있다. 여기서, LED 등의 광이 조사되면, 포토 다이오드 (101) 에 전류가 발생한다. 그 전류는 저항 소자 (601) 에 흘러 전압을 발생시킨다. 그 전압이 출력 단자 (604) 에 출력됨으로써, 입사광의 양이 변화한 것을 검출할 수 있다.

주위가 밝은 경우에는, 포토 다이오드 (101) 에 정상적인 전류가 흐른다. 출력 단자 (604) 의 전압은, 저항 소자 (601) 에 전류가 흐름으로써 상승된다. 출력 단자 (604) 의 전압이 NMOS 트랜지스터 (602) 의 임계값 전압을 초과하면, NMOS 트랜지스터 (602) 는 온된다. 따라서 출력 단자 (604) 의 전압은, NMOS 트랜지스터 (602) 의 임계값 전압 부근으로 제어된다. 즉, 주위가 아무리 밝아도, 출력 단자 (604) 의 전압은, NMOS 트랜지스터 (602) 의 임계값 전압 부근까지 밖에 상승되지 않는다. 여기서, LED 등의 광이 조사되면, 포토 다이오드 (101) 의 전류가 증가된다. 이 때, NMOS 트랜지스터 (602) 의 게이트 전압은, 로우 패스 필터 (603) 를 통해 변화하기 때문에, 순간적으로 변화된 전류는 저항 소자 (601) 에만 흐른다. 따라서, 이 전류에 의해 저항 소자 (601) 의 전압이 증가되고, 출력 단자 (604) 의 전압이 증가된다. 그리고, 출력 단자 (604) 의 전압이 소정 전압 이상이 됨으로써, 입사광의 양이 변화된 것을 검출할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 종래의 수광 회로는, 로우 패스 필터 (603) 와 NMOS 트랜지스터 (602) 를 구비함으로써, 수광 감도가 주위의 밝기 영향을 받지 않는다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 평9-83452호

그러나, 종래의 수광 회로는, 포토 다이오드와 저항의 접점에, 포토 다이오드의 큰 기생 용량이나 배선 용량 등이 존재하고 있으므로, 포토 다이오드의 전류로 상승되는 접점의 전압 상승 속도가 저하되어 버린다. 이 때문에, 떨어진 장소로부터 LED 등을 점등시킨 경우, 발생되는 포토 다이오드의 전류가 적고, 접점의 전압 상승 속도가 느리기 때문에, 접점의 전압이 소정값에 달성되기 전에, NMOS 트랜지스터가 포토 다이오드의 전류를 흘려 버린다. 요컨대, 종래의 수광 회로는 감도가 낮다는 과제가 있었다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로 감도가 높은 수광 회로를 제공한다. 또, 포토 다이오드의 전류가 소비 전류에 가산되지 않는 구성으로 함으로써, 저소비 전류화된 수광 회로를 제공한다. 그리고 또한, 고가이며 장소를 필요로 하는 로우 패스 필터를 사용하지 않아도, 수광 감도가 높고, 점유 면적이 작으며, 비용도 저렴한 수광 회로를 제공한다.

본 발명의 수광 회로는, 종래의 과제를 해결하기 위해서, 입사광량에 따른 전류를 흐르게 하는 광전 변환 소자와, 소스가 광전 변환 소자에 접속되고, 드레인이 노드에 접속되고, 소스의 전압을 제 1 전압으로 유지하면서 광전 변환 소자의 전류를 노드에 흐르게 하는 MOS 트랜지스터와, 노드의 전압이 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압이 되도록 노드로부터 GND 단자에 전류를 흐르게 하는 리세트 회로와, 리세트 회로에 리세트 신호를 출력하는 제어 회로와, 노드의 전압의 변동을 검출하고, 검출 결과를 출력하는 전압 상승 검출 회로를 구비하고, 리세트 회로는, 제어 회로의 리세트 신호가 입력되면, 노드의 전압이 제 2 전압이 되도록 노드로부터 GND 단자에 전류를 흐르게 하고, 리세트 신호가 입력되지 않게 되면 그 상태를 유지하는 구성으로 하였다.

본 발명의 수광 회로는, 급준한 광량 변화만을 고감도로 검출할 수 있음과 함께, 저소비 전류이며, 또한 저렴하고 소형이 된다.

도 1 은 본 실시 형태의 수광 회로를 나타내는 블록도이다.
도 2 는 본 실시 형태의 수광 회로의 전압 출력 회로의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 3 은 본 실시 형태의 수광 회로의 리세트 회로의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 4 는 본 실시 형태의 수광 회로의 전압 검출 회로의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 5 는 본 실시 형태의 수광 회로의 전압 상승 검출 회로의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 6 은 종래의 수광 회로를 나타내는 블록도이다.

이하, 수광 회로의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1 은, 본 실시 형태의 수광 회로를 나타내는 블록도이다.

본 실시 형태의 수광 회로는, 포토 다이오드 (101) 와 전압 출력 회로 (102) 와 PMOS 트랜지스터 (103) 와 리세트 회로 (104) 와 용량 (105) 과 전압 검출 회로 (106) 와 전압 상승 검출 회로 (107) 를 구비한다.

포토 다이오드 (101) 는 N 형 단자가 GND 단자에 접속되고, P 형 단자가 PMOS 트랜지스터 (103) 의 소스와, 전압 출력 회로 (102) 의 입력 단자 (110) 에 접속된다. PMOS 트랜지스터 (103) 는, 게이트가 전압 출력 회로 (102) 의 출력 단자 (111) 에 접속되고, 드레인이 노드 (120) 에 접속된다. 리세트 회로 (104) 는, 리세트 단자 (112) 가 노드 (120) 에 접속되고, 입력 단자 (113) 가 전압 검출 회로 (106) 의 출력 단자 (114) 에 접속된다. 용량 (105) 은, 편측 단자가 노드 (120) 에 접속되고, 다른 편측의 단자가 GND 단자에 접속된다. 전압 검출 회로 (106) 는 입력 단자 (115) 가 노드 (120) 에 접속된다. 전압 상승 검출 회로 (107) 는, 입력 단자 (116) 가 노드 (120) 에 접속되고, 출력 단자 (117) 가 수신 회로의 출력 단자 (108) 에 접속된다.

광전 변환 소자인 포토 다이오드 (101) 는 입사되는 광량에 따른 전류를 출력한다. 전압 검출 회로 (106) 는, 노드 (120) 의 전압이 검출 전압 이상인 경우에는, 로우 신호를 출력 단자 (114) 로부터 출력하고, 노드 (120) 의 전압이 검출 전압 미만인 경우에는, 하이 신호를 출력 단자 (114) 로부터 출력한다. 리세트 회로 (104) 는, 입력 단자 (113) 에 로우 신호가 입력된 경우, 리세트 단자 (112) 로부터 GND 단자에 전류를 흐르게 하고, 리세트 단자 (112) 에 접속된 노드 (120) 의 전압을 리세트 전압으로 저하시킨다. 입력 단자 (113) 에 하이 신호가 입력된 경우, 리세트 회로 (104) 는 그 시점에서의 상태를 유지하고, 노드 (120) 의 전압을 리세트 전압으로 유지한다. 이 리세트 전압은, 전압 검출 회로 (106) 의 검출 전압보다 낮게 설정된다. 전압 출력 회로 (102) 는, 전류가 흐르는 PMOS 트랜지스터 (103) 의 소스 전압이, 전압 검출 회로 (106) 의 검출 전압보다 높아지도록, PMOS 트랜지스터 (103) 의 게이트에 출력 단자 (111) 로부터 전압을 출력한다. 노드 (120) 의 전압 상승 속도는, 포토 다이오드 (101) 에 발생하는 전류의 증가분과 용량 (105) 의 용량값으로 정해진다. 여기서, 용량 (105) 의 용량값은 작게 설정된다.

상기 서술한 바와 같이 구성된 본 실시 형태의 수광 회로는, 이하와 같이 동작하여 입사되는 광량의 변화를 검출한다.

주위가 어두운 경우에는, 포토 다이오드 (101) 에 전압도 전류도 발생하지 않기 때문에, PMOS 트랜지스터 (103) 의 소스와 노드 (120) 는 GND 단자의 전압 (기준 전압) 이 된다. 이 상태에서 광신호가 입사되거나, 또는 주위가 갑자기 밝아져 포토 다이오드 (101) 에 전압과 전류가 발생하면, PMOS 트랜지스터 (103) 의 소스 전압이 상승된다. 상승되는 PMOS 트랜지스터 (103) 의 소스 전압이, PMOS 트랜지스터 (103) 가 온되는 전압 이상이 되면, 포토 다이오드 (101) 의 전류가 용량 (105) 을 충전시킨다. 노드 (120) 의 전압이 상승되고, 전압 검출 회로 (106) 의 검출 전압에 도달하면, 전압 검출 회로 (106) 는 리세트 회로 (104) 에 로우 신호를 출력한다. 리세트 회로 (104) 는, 전압 검출 회로 (106) 로부터의 로우 신호를 수취하면 포토 다이오드 (101) 의 전류를 GND 단자에 흐르게 한다. 따라서, 노드 (120) 의 전압은 저하된다. 노드 (120) 의 전압이 저하되고, 전압 검출 회로 (106) 의 검출 전압 미만이 되면, 전압 검출 회로 (106) 는 하이 신호를 리세트 회로 (104) 에 출력한다. 리세트 회로 (104) 는, 이 하이 신호를 받아 그 시점에서의 상태를 유지한다. 리세트 회로 (104) 는, 입력 단자 (113) 에 하이 신호가 입력되고 있는 동안에는 그 상태를 유지한다. 전압 상승 검출 회로 (107) 는, 입력 단자 (116) 에 입력되는 노드 (120) 의 전압 상승 속도를 검출하고, 전압 상승 속도가 소정 이상이면 하이 신호, 소정 미만이면 로우 신호를 출력 단자 (117) 로부터 출력한다. 전압 상승 검출 회로 (107) 의 출력 단자 (117) 로부터 출력된 신호는, 수광 회로의 출력 단자 (108) 로부터 검출 신호로서 출력된다.

주위가 밝은 경우에는, 포토 다이오드 (101) 에 일정 전류가 흐른다. 이 때문에, PMOS 트랜지스터 (103) 의 소스 전압은, 포토 다이오드 (101) 의 전류를 PMOS 트랜지스터 (103) 에 흐르게 하는 전압이 된다. 또, 노드 (120) 는, 상기 서술한 바와 같이 리세트 회로 (104) 에 의해 주위의 밝기에 따른 전류가 흐르게 되므로, 리세트 전압으로 유지되어 있다. 이 상태에서 광신호가 입사되거나, 또는 주위가 갑자기 밝아지면, 포토 다이오드 (101) 의 전류가 증가된다. PMOS 트랜지스터 (103) 의 소스 전압은, 이 증가된 전류를 흘려 보내기 때문에, 아주 조금 상승되고, 바로 PMOS 트랜지스터 (103) 가 포토 다이오드 (101) 의 증가된 전류도 포함한 전류를 노드 (120) 에 흐르게 한다. 리세트 회로 (104) 는, 하이 신호를 받은 시점에서의 상태를 유지하고 있기 때문에, 포토 다이오드 (101) 의 전류 증가분에 따라 노드 (120) 의 전압이 증가된다. 이후에는, 상기 서술한 바와 동일한 동작에 의해 수광 회로의 출력 단자 (108) 로부터 검출 신호가 출력된다.

한편, 주위가 밝고, 사람이 움직이거나 커튼이 흔들리거나 함으로써, 포토 다이오드 (101) 에 입사되는 광량이 천천히 변화하는 경우, 포토 다이오드 (101) 의 전류도 천천히 증가된다. 이 때문에, 증가하기 시작한 초기의 매우 적은 포토 다이오드의 증가 전류로부터 PMOS 트랜지스터 (103) 를 통해 용량 (105) 을 충전시키기 시작한다. 그러나, 용량 (105) 의 용량값이 작기 때문에, 노드 (120) 의 전압은 매우 적은 전류여도 순식간에 상승된다. 이 때문에, 포토 다이오드 (101) 의 전류가 증가하기 전에, 노드 (120) 의 전압이 전압 검출 회로 (106) 의 검출 전압에 도달하고, 이후의 동작은 상기한 주위가 어두운 경우와 동일한 동작이 된다. 그리고, 포토 다이오드 (101) 의 전류가 천천히 변화하는 경우에는, 노드 (120) 의 전압 상승 속도는, 전압 상승 검출 회로 (107) 가 검출하는 전압 상승 속도 미만이 되고, 포토 다이오드 (101) 에 입사되는 광량의 변화로서 검지되지 않는다.

도 2 는 본 실시 형태의 수광 회로의 전압 출력 회로 (102) 의 일례를 나타낸 회로도이다.

전압 출력 회로 (102) 는, 입력 단자 (110) 와 출력 단자 (111) 와 NMOS 트랜지스터 (201) 와 PMOS 트랜지스터 (202) 를 구비한다.

입력 단자 (110) 는, NMOS 트랜지스터 (201) 의 게이트와 PMOS 트랜지스터 (202) 의 소스에 접속된다. NMOS 트랜지스터 (201) 는, 소스가 GND 단자에 접속되고, 드레인이 출력 단자 (111) 와 PMOS 트랜지스터 (202) 의 게이트와 드레인에 접속된다.

입력 단자 (110) 의 전압이, NMOS 트랜지스터 (201) 의 임계값 전압과 PMOS 트랜지스터 (202) 의 임계값 전압의 절대값보다 높은 경우, 각 트랜지스터에 전류가 흘러 입력 단자 (110) 의 전압으로부터 PMOS 트랜지스터 (202) 의 임계값 전압의 절대값을 뺀 전압이 출력 단자 (111) 로부터 출력된다. 이 때문에, 입력 단자 (110) 에 접속된 PMOS 트랜지스터 (103) 의 소스 전압이, 도 2 에서 나타내는 NMOS 트랜지스터 (201) 의 임계값 전압과 PMOS 트랜지스터 (202) 의 임계값 전압의 절대값보다 높은 경우, PMOS 트랜지스터 (103) 가 온된다.

도 3 은, 본 실시 형태의 수광 회로의 리세트 회로 (104) 의 일례를 나타낸 회로도이다.

리세트 회로 (104) 는, 리세트 단자 (112) 와 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터 (301) 와 PMOS 트랜지스터 (302) 와 용량 (303) 과 입력 단자 (113) 를 구비한다.

리세트 단자 (112) 는, 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터 (301) 의 드레인과 PMOS 트랜지스터 (302) 의 소스에 접속된다. 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터 (301) 는, 소스가 GND 단자에 접속되고, 게이트가 PMOS 트랜지스터 (302) 의 드레인과 용량 (303) 의 편측 단자에 접속된다. 용량 (303) 의 다른 편측의 단자는 GND 단자에 접속된다. PMOS 트랜지스터 (302) 는 게이트가 입력 단자 (113) 에 접속된다.

입력 단자 (113) 에 로우 신호가 입력되면, PMOS 트랜지스터 (302) 가 온되기 때문에 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터 (301) 가 포화 결선된다. 이 때문에, 리세트 단자 (112) 와 노드 (120) 는, 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터 (301) 의 임계값 전압 부근으로 리세트된다.

한편, 입력 단자 (113) 에 하이 신호가 입력되면 PMOS 트랜지스터 (302) 가 오프되고, 용량 (303) 에 의해 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터 (301) 의 게이트 전압은 유지된다. 즉, 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터 (301) 는, 하이 신호가 입력되었을 때의 전류를 유지한다. 따라서, 리세트 단자 (112) 와 노드 (120) 는, 포토 다이오드 (101) 의 전류가 변화하지 않는 경우에는 리세트 전압을 유지한다. 그리고, 이 상태에서 포토 다이오드 (101) 의 전류가 증가한 경우, 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터 (301) 는 증가분의 전류를 흐르게 할 수 없다. 이 때문에, 포토 다이오드 (101) 의 증가분 전류가 PMOS 트랜지스터 (103) 를 통해 용량 (105) 을 충전시키고 노드 (120) 의 전압이 상승된다.

도 4 는, 본 실시 형태의 수광 회로의 전압 검출 회로 (106) 의 일례를 나타낸 회로도이다.

전압 검출 회로 (106) 는, 입력 단자 (115) 와 NMOS 트랜지스터 (401) 와 디프레션형 NMOS 트랜지스터 (402) 와 인버터 회로 (403) 와 인버터 회로 (404) 를 구비한다.

입력 단자 (115) 는, NMOS 트랜지스터 (401) 의 게이트에 접속된다. NMOS 트랜지스터 (401) 는, 소스가 GND 단자에 접속되고, 드레인이 디프레션형 NMOS 트랜지스터 (402) 의 소스와 게이트와 인버터 회로 (403) 의 입력 단자에 접속된다. 디프레션형 NMOS 트랜지스터 (402) 는 드레인이 VDD 단자에 접속된다. 인버터 (403) 는 출력 단자가 인버터 회로 (404) 의 입력 단자에 접속된다. 인버터 회로 (404) 는 출력 단자가 출력 단자 (114) 에 접속된다.

입력 단자 (115) 의 전압이 상승되고, NMOS 트랜지스터 (401) 의 전류가 디프레션형 NMOS 트랜지스터 (402) 가 흘려 보내는 정전류보다 커지면, 인버터 회로 (403) 의 입력 단자가 하이에서 로우 레벨이 되고, 인버터 회로 (404) 의 입력 단자가 로우에서 하이 레벨이 된다. 이로써, 인버터 회로 (404) 의 출력 단자는 하이에서 로우 레벨이 되기 때문에, 하이 신호가 출력된 출력 단자 (114) 로부터 로우 신호가 출력된다. 또한, 인버터 회로 (403) 의 입력 단자는, 하이 레벨에서 로우 레벨이 되는 것은 빠르지만, 로우 레벨에서 하이 레벨이 되는 것은 디프레션형 NMOS 트랜지스터 (402) 가 흘려 보내는 정전류가 적은 전류이기 때문에 느려진다. 그래서, 출력 단자 (114) 로부터 로우 신호가 출력되는 기간이 길어지고, 리세트 회로 (113) 는, 일단 리세트 상태가 되면 얼마간 리세트 상태가 계속된다. 따라서, 리세트 회로 (113) 는 노드 (120) 를 확실히 리세트할 수 있다.

도 5 는, 본 실시 형태의 수광 회로의 전압 상승 검출 회로 (107) 의 일례를 나타낸 회로도이다.

전압 상승 검출 회로 (107) 는, 입력 단자 (116) 와 NMOS 트랜지스터 (501) 와 PMOS 트랜지스터 (502) 를 구비한다. 또한, PMOS 트랜지스터 (503) 와 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터 (504) 와 저항 (505) 과 용량 (506) 과 출력 단자 (117) 를 구비한다.

입력 단자 (116) 는, NMOS 트랜지스터 (501) 의 게이트와 저항 (505) 의 편측 단자에 접속된다. 저항 (505) 의 다른 편측의 단자는, 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터 (504) 의 게이트와 용량 (506) 의 편측 단자에 접속된다. 용량 (506) 의 다른 편측의 단자는 GND 단자에 접속된다. NMOS 트랜지스터 (501) 는, 소스가 GND 단자에 접속되고, 드레인이 PMOS 트랜지스터 (502) 의 드레인과 게이트와 PMOS 트랜지스터 (503) 의 게이트에 접속된다. PMOS 트랜지스터 (502) 는 소스가 VDD 단자에 접속된다. PMOS 트랜지스터 (503) 는, 소스가 VDD 단자에 접속되고, 드레인이 출력 단자 (117) 와 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터 (504) 의 드레인에 접속된다. 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터 (504) 는 소스가 GND 단자에 접속된다.

NMOS 트랜지스터 (501) 의 전류는, PMOS 트랜지스터 (502) 와 PMOS 트랜지스터 (503) 로 구성되는 전류 미러 회로에서, PMOS 트랜지스터 (502) 로부터 PMOS 트랜지스터 (503) 에 미러되고, 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터 (504) 의 전류와 비교된다. NMOS 트랜지스터 (501) 의 전류가 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터 (504) 의 전류보다 큰 경우, 출력 단자 (117) 로부터는 하이 신호가 출력된다. 한편, NMOS 트랜지스터 (501) 의 전류가 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터 (504) 의 전류보다 작은 경우, 출력 단자 (117) 로부터는 로우 신호가 출력된다. 저항 (505) 에 발생하는 전압은, 입력 단자 (116) 의 전압 상승 속도에 비례하여 커진다. 저항 (505) 에 발생하는 전압이, NMOS 트랜지스터 (501) 와 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터 (504) 의 임계값차보다 커지는 속도로 입력 단자 (116) 가 상승되는 경우에, 통상적으로 로우 신호가 출력되고 있는 출력 단자 (117) 로부터 하이 신호가 출력된다.

이상 서술해 온 바와 같이, 본 실시 형태의 수광 회로에서는, 포토 다이오드에 입사되는 광량이 변화한 것을, PMOS 트랜지스터를 통한 내부 노드의 전압 상승 속도로 판단한다. 포토 다이오드의 전류 증가가 미소해도, 변화 속도가 급준하면, 이 내부 노드의 전압은 급준히 상승한다. 따라서, 고감도의 수광 회로를 제공할 수 있다.

또, 포토 다이오드의 증가 전류에 의한 전압 상승 속도를 검출하는 노드의 전압 레벨을, 노드가 소정 전압까지 상승하면, 리세트 회로에서 리세트 전압으로 제어하는 구성으로 하였다. 이로써, 면적 증가나 검출 감도 저하의 원인인 로우 패스 필터가 필요 없게 되기 때문에, 회로 면적이 작고, 고감도의 수광 회로를 제공할 수 있다.

또한, 포토 다이오드는, N 형 단자를 GND 단자에 접속시키고, P 형 단자로부터 출력되는 전류의 변화를 검출하는 구성으로 하였다. 이로써, 포토 다이오드의 전류가 VDD 단자로부터 GND 단자에 흐르지 않기 때문에, 수광 회로가 저소비 전류화된다는 효과도 있다.

또한, 본 실시 형태의 수광 회로에서는, 포토 다이오드 (101) 를 사용한 경우로 설명했지만, LED 나 태양전지와 같은 광전 변환 특성을 갖는 광전 변환 소자를 사용해도 동일한 기능이나 특징이 얻어지는 것은 말할 필요도 없다.

또, 본 실시 형태의 수광 회로에서는, 노드 (120) 의 전압 상승 속도를 조정하기 위해서 용량 (105) 을 형성했지만, 특별히 조정할 필요가 없으면 용량 (105) 은 형성하지 않아도 된다.

또한, 본 실시 형태의 수광 회로에서는, 리세트 회로 (104) 는 전압 검출 회로 (106) 의 검출 신호로 제어되도록 구성했지만, 노드 (120) 의 전압이 리세트 전압으로 조정되면, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 타이머 회로 와 같은 제어 회로를 형성하고, 정기적으로 리세트 회로 (104) 에 제어 신호로서 리세트 신호를 출력하는 구성으로 해도 된다.

또, 각 NMOS 트랜지스터를 PMOS 트랜지스터로 변경하고, 각 PMOS 트랜지스터를 NMOS 트랜지스터로 변경한 경우에도, 상기한 기능이나 특징이 얻어지는 것도 말할 필요도 없다.

101 : 포토 다이오드
102 : 전압 출력 회로
103 : PMOS 트랜지스터
104 : 리세트 회로
105 : 용량
106 : 전압 검출 회로
107 : 전압 상승 검출 회로
108 : 출력 단자

Claims

일단이 GND 단자에 접속되고, 입사광량에 따른 전류를 흐르게 하는 광전 변환 소자와,
소스가 상기 광전 변환 소자의 타단에 접속되고, 드레인이 노드에 접속되고, 상기 소스의 전압을 제 1 전압으로 유지하면서 상기 광전 변환 소자의 전류를 상기 노드에 흐르게 하는 MOS 트랜지스터와,
상기 노드의 전압이 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압이 되도록 상기 노드로부터 GND 단자에 전류를 흐르게 하는 리세트 회로와,
상기 노드에 접속되고, 상기 리세트 회로에 리세트 신호를 출력하는 제어 회로와,
상기 노드에 접속되며, 상기 노드의 전압의 변동을 검출하고, 검출 결과를 출력하는 전압 상승 검출 회로를 구비하고,
상기 리세트 회로는, 상기 노드에 접속된 리세트 단자와 상기 제어 회로의 출력 단자와 접속된 입력 단자를 갖고, 상기 제어 회로의 리세트 신호가 입력되면, 상기 노드의 전압이 상기 제 2 전압이 되도록 상기 노드로부터 GND 단자에 전류를 흐르게 하고, 상기 리세트 신호가 입력되지 않게 되면 그 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 수광 회로.
제 1 항에 있어서,
드레인이 상기 리세트 단자에 접속되고, 소스가 GND 단자에 접속되고, 게이트가 용량을 개재하여 GND 단자에 접속된 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터와,
소스가 상기 리세트 단자에 접속되고, 드레인이 상기 임계값이 낮은 NMOS 트랜지스터의 게이트에 접속되고, 게이트가 상기 입력 단자에 접속된 PMOS 트랜지스터를 구비하고,
상기 입력 단자에 상기 제어 회로의 리세트 신호가 입력되면, 상기 PMOS 트랜지스터가 온되는 것을 특징으로 하는 수광 회로.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 광전 변환 소자는 PN 다이오드이고, N 형 단자가 GND 단자에 접속되며, P 형 단자가 상기 MOS 트랜지스터의 소스에 접속되는 것을 특징으로 하는 수광 회로.