KR20050122278A - Ι/ｆ 변환 장치 및 광검출 장치 - Google Patents

Ι/ｆ 변환 장치 및 광검출 장치 Download PDF

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Abstract

I/F 변환 장치(10)는 제1 비교부(111) , 제2 비교부(112), 커런트 미러 회로(14), 기준 전압원(15), SR형 플립플롭 회로(16), 버퍼 앰프(18), 제1 용량 소자 C1, 제2 용량 소자 C2, 스위치 SW1, 스위치 SW2, 스위치 SW11 및 스위치 SW21을 구비한다. 제1 비교부(111) 및 제2 비교부(112) 각각의 동작 특성은 서로 동일하다. 2개의 용량 소자 C1 및 C2 각각의 용량값은 서로 동일하다. 이 I/F 변환 장치(10)는 입력단(10a)이 포토 다이오드 PD와 접속되어 있고, 포토 다이오드 PD에서 발생한 전류를 입력단(10a)에 입력하고, 그 입력한 전류의 크기에 따른 주파수의 신호를 버퍼 앰프(18)로부터 계수부(19)에 출력한다. 이로 인해, 넓은 다이나믹 레인지에서 입출력 관계에 대하여 높은 직선성을 고정밀도로 실현할 수 있는 I/F 변환 장치 및 광검출 장치가 얻어진다.

Description

Ι/Ｆ 변환 장치 및 광검출 장치{Ι/Ｆ CONVERSION DEVICE AND PHOTO-DETECTION DEVICE}
본 발명은 입력단에 입력한 전류의 크기에 따른 주파수의 신호를 출력하는 전류-주파수(I/F) 변환 장치, 및 이와 같은 I/F 변환 장치 및 수광 소자를 포함하는 광검출 장치에 관한 것이다.
수광 소자(예를 들면 포토 다이오드나 광전자 증배관(增倍官) 등)는 입사한 광의 강도에 따른 크기의 전류를 출력할 수 있고, 그 전류값으로부터 광강도를 검출할 수 있다. 이와 같은 수광 소자는 입사광강도에 대한 넓은 다이나믹 레인지에서 입사광강도와 출력 전류값과의 사이의 선형성이 우수하다. 한편, 광강도에 대한 인간의 눈의 감도의 다이나믹 레인지는 6자리수 정도라는 것이 알려져 있다.
여기서, 수광 소자로부터 출력되는 전류값을 입력하여 A/D 변환하는 A/D 변환 장치에서는 이와 같은 광강도의 넓은 다이나믹 레인지에 대응하여 많은 비트수의 디지털값을 출력하는 것이 요구된다. 예를 들면, 광강도의 다이나믹 레인지가 6자리수임에 대응하여, A/D 변환 장치로부터 출력되는 디지털값은 20 비트인 것이 요구된다. 그러나, 이와 같은 20 비트의 디지털값을 출력하는 A/D 변환 장치를 실현하는 것은 곤란하다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 입력한 전류의 크기에 따른 주파수의 신호를 출력하는 I/F 변환 장치가 제안되어 있다(예를 들면 일본 특개 2002－107428호 공보를 참조). 이 I/F 변환 장치는 수광 소자로부터 출력되는 전류값을 입력하고, 그 전류값(즉, 수광 소자에의 입사광강도)의 크기에 따른 주파수의 펄스 신호를 출력한다. 따라서, 이 I/F 변환 장치로부터 출력되는 신호에 있어서 단위 시간당의 펄스수를 계수함으로써, 넓은 다이나믹 레인지에서 광강도를 디지털값으로서 얻을 수 있다.
도 12는 일본 특개 2002－107428호 공보에 개시된 종래의 I/F 변환 장치의 구성도이다. 이 도면에 도시된 I/F 변환 장치(40)는 전류-전압 변환 회로(41), 트랜지스터 Tr1, 커런트 미러 회로(42, 43), 미러 적분 회로(44), 비교 회로(45) 및 기준 전압원(46)을 구비한다.
전류-전압 변환 회로(41)는 연산 증폭기(41a) 및 귀환 저항 소자 Rf를 갖고, 전류값 검출 회로(4)로부터 출력되는 전류값을 입력하고, 그 전류값에 따른 전압값으로 변환하여 그 전압값을 출력한다. 트랜지스터 Tr1은 전류-전압 변환 회로(41)로부터 출력되는 전압값을 게이트 단자에 입력하고, 그 전압값을 대수(對數) 증폭한 값의 전류를 소스 단자와 드레인 단자와의 사이에 흘린다. 커런트 미러 회로(42)는 트랜지스터 Tr2 및 Tr3를 갖고, 트랜지스터 Tr1로부터 출력되는 전류를 증 배하여 출력한다. 커런트 미러 회로(43)는 트랜지스터 Tr4 및 Tr5를 갖고, 커런트 미러 회로(42)로부터 출력되는 전류를 증배하여 출력한다.
미러 적분 회로(44)는 연산 증폭기(44a) 및 귀환 용량 소자 C를 갖고, 커런트 미러 회로(43)로부터 출력되는 전류를 입력하고, 그 입력 전류에 따라 전하를 용량 소자 C에 축적하고, 그 축적한 전하의 양에 따른 전압값을 출력한다. 비교 회로(45)는 미러 적분 회로(44)로부터 출력되는 전압값과, 기준 전압원(46)으로부터 출력되는 기준 전압값 Vref를 대소 비교하고, 그 비교 결과를 나타내는 비교 신호를 출력한다. 미러 적분 회로(44)의 연산 증폭기(44a)의 입출력 단자 사이에 설치된 스위치(34)는 비교 회로(45)로부터 출력되어서 버퍼 앰프(33)를 거친 비교 신호를 입력하고, 이 비교 신호에 근거하여 개폐한다.
이 I/F 변환 장치(40)에서는 미러 적분 회로(44)에 전류가 입력하면, 점차적으로 용량 소자 C에 있어서 전하의 축적량이 많아지고, 미러 적분 회로(44)로부터 출력되는 전압값이 커진다. 그래서, 미러 적분 회로(44)로부터 출력되는 전압값이 기준 전압값 Vref를 초과하면 비교 회로(45)로부터 출력되는 비교 신호가 반전되고, 이로 인해 스위치(34)가 닫혀서 용량 소자 C가 방전된다. 용량 소자 C가 방전되면, 비교 신호가 다시 반전되어서 스위치(34)가 열리고, 용량 소자 C에 있어서 전하의 축적이 재개된다. 이와 같이 용량 소자 C는 충방전이 반복되고, 비교 회로(45)로부터 출력되는 비교 신호는 그 충방전의 반복을 나타내는 신호이며, 입력하는 전류값의 크기에 따른 주파수의 것으로 된다.
또, 이 I/F 변환 장치(40)는 대수 증폭 특성을 갖는 트랜지스터 Tr1을 구비함으로써, 대수 증폭 특성을 갖지 않는 트랜지스터를 사용한 경우에 용량 소자 C의 방전 기간을 충분히 확보할 수 없게 되는 높은 출력 주파수(큰 입력 전류값)로 될 때도, 입력 전류값과 출력 주파수와의 사이의 입출력 관계의 직선성을 개선하는 것을 의도하고 있다. 즉, 이 I/F 변환 장치(40)는 넓은 다이나믹 레인지에서 입력 전류값에 대한 입출력 관계의 직선성을 개선하는 것을 의도하고 있다.
도 1은 제1 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(10) 및 광검출 장치(1)의 구성도.
도 2는 제1 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(10)의 동작을 설명하는 타이밍 차트.
도 3은 제1 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(10) 및 광검출 장치(1)의 동작 특성을 나타내는 그래프.
도 4는 제2 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(20) 및 광검출 장치(2)의 구성도.
도 5는 제1 비교부(211) 및 제2 비교부(212) 각각의 회로의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 제1 과전압 방지 회로(221) 및 제2 과전압 방지 회로(222) 각각의 회로의 일례를 나타내는 도면.
도 7은 제2 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(20)의 동작을 설명하는 타이밍 차트.
도 8a 내지 도 8c는 제2 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(20)의 동작에 있어서 각 시각에서의 각 스위치의 개폐 상태, 및 각 용량 소자의 접속 상태를 설명하는 제1의 도면.
도 9a내지 도 9c는 제2 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(20)의 동작에 있어서 각 시각에서의 각 스위치의 개폐 상태, 및 각 용량 소자의 접속 상태를 설명하는 제2의 도면.
도 10a내지 도 10c는 제2 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(20)의 동작에 있어서 각 시각에서의 각 스위치의 개폐 상태 및 각 용량 소자의 접속 상태를 설명하는 제3의 도면.
도 11a, 도 11b는 제1 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(10)의 동작 특성과, 제2 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(20)의 동작 특성을 대비하여 나타내는 도면.
도 12는 종래의 I/F 변환 장치의 구성도.
그러나, 상기의 종래의 I/F 변환 장치에서는 입력 전류값과 출력 주파수와의 사이의 입출력 관계에 대하여 높은 직선성을 넓은 다이나믹 레인지에서 고정밀도로 실현하는 것은 곤란하다. 따라서, 이와 같은 I/F 변환 장치 및 수광 소자를 포함하는 광검출 장치에서도 입사광 강도와 출력 주파수와의 사이의 입출력 관계에 대하여 높은 직선성을 넓은 다이나믹 레인지에서 고정밀도로 실현하는 것은 곤란하다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 이루어진 것으로, 넓은 다이나믹 레인지에서 입출력 관계에 대하여 높은 직선성을 고정밀도로 실현할 수 있는 I/F 변환 장치 및 광검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 I/F 변환 장치는 입력단에 입력한 전류의 크기에 따른 주파수의 신호를 발생하는 I/F 변환 장치로서, (1) 입력단에 입력한 전류를 제1 출력단 및 제2 출력단 중 어느 한 쪽에 선택적으로 전환하여 출력하는 전환 수단과, (2) 전환 수단의 제1 출력단과 접속되어서 전류의 입력에 따라 전하를 축적하는 제1 용량 소자와, (3) 제1 용량 소자에 축적된 전하를 방전시키는 제1 방전 수단과, (4) 제1 용량 소자의 한 단과 입력 단자가 접속되며 제1 용량 소자의 한 단의 전압과 기준 전압을 대소 비교하고, 그 비교의 결과를 나타내는 제1 비교 신호를 출력 단자로부터 출력하는 제1 비교부와, (5) 전환 수단의 제2 출력단과 접속되어서 전류의 입력에 따라 전하를 축적하는 제2 용량 소자와, (6) 제2 용량 소자에 축적된 전하를 방전시키는 제2 방전 수단과, (7) 제2 용량 소자의 한 단과 입력 단자가 접속되며 제2 용량 소자의 한 단의 전압과 기준 전압을 대소 비교하고, 그 비교의 결과를 나타내는 제2 비교 신호를 출력 단자로부터 출력하는 제2 비교부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 I/F 변환 장치에서는 전환 수단에 대하여 전류가 제1 출력단에 출력되도록 설정되어 있을 때는 입력단에 입력한 전류는 전환 수단을 거쳐서 제1 용량 소자에 유입되고 이 제1 용량 소자에 전하가 축적된다. 제1 용량 소자에 축적된 전하의 양이 많아짐에 따라, 제1 비교부의 입력 단자에 입력하는 전압은 점차 커지고, 그래서 기준 전압보다 커지게 되어서, 제1 비교부의 출력 단자로부터 출력되는 제1 비교 신호는 레벨 반전한다. 그리고, 제1 비교 신호의 레벨 반전에 수반하여 제1 용량 소자에 축적된 전하가 제1 방전 수단에 의해 방전되고, 제1 비교부의 출력 단자로부터 출력되는 제1 비교 신호는 레벨 반전한다.
그 후, 전환 수단에 대하여 전류가 제2 출력단에 출력되도록 설정이 변경되고, 입력단에 입력한 전류는 전환 수단을 거쳐서 제2 용량 소자에 유입되어서 이 제2 용량 소자에 전하가 축적된다. 제2 용량 소자에 축적된 전하의 양이 많아짐에 따라 제2 비교부의 입력 단자에 입력하는 전압은 점차 커지고, 그래서 기준 전압보다 커지게 되어서, 제2 비교부의 출력 단자로부터 출력되는 제2 비교 신호는 레벨 반전한다. 그리고, 제2 비교 신호의 레벨 반전에 수반하여 제2 용량 소자에 축적된 전하가 제2 방전 수단에 의해 방전되고, 제2 비교부의 출력 단자로부터 출력되는 제2 비교 신호는 레벨 반전한다.
이상과 같은 동작이 반복되어서 I/F 변환 장치의 제1 비교부 또는 제2 비교부로부터 출력되는 신호는 펄스 신호로 되고, 이 펄스 신호의 주파수는 입력단에 입력하는 전류의 크기에 따른 것으로 된다.
또한, 이상과 같은 동작을 행하기 위하여 타이밍 제어 수단을 추가로 구비하고, 이 타이밍 제어 수단에 의해 제1 비교 신호 및 제2 비교 신호에 근거하여 전환 수단, 제1 방전 수단 및 제2 방전 수단 각각의 동작을 제어하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 관한 I/F 변환 장치는 (1) 전환 수단의 제1 출력단과 접속되는 동시에, 제1 비교부의 입력 단자와 한 단이 접속되어서 전류의 입력에 따라 전하를 축적하는 제3 용량 소자와, (2) 제3 용량 소자에 축적된 전하를 방전시키는 제3 방전 수단과, (3) 전환 수단의 제2 출력단과 접속되는 동시에, 제2 비교부의 입력 단자와 한 단이 접속되어서 전류의 입력에 따라 전하를 축적하는 제4 용량 소자와, (4) 제4 용량 소자에 축적된 전하를 방전시키는 제4 방전 수단과, (5) 제1 용량 소자의 다른 단을 접지 전위에 접속한 상태, 제1 용량 소자의 다른 단을 제1 비교부의 출력 단자에 접속한 상태, 및 제1 용량 소자의 다른 단을 개방한 상태 중 어느 한 쪽에 선택적으로 설정하는 제1 접속 수단과, (6) 제2 용량 소자의 다른 단을 접지 전위에 접속한 상태, 제2 용량 소자의 다른 단을 제2 비교부의 출력 단자에 접속한 상태, 및 제2 용량 소자의 다른 단을 개방한 상태 중 어느 한 쪽에 선택적으로 설정하는 제2 접속 수단과, (7) 제3 용량 소자의 다른 단을 접지 전위에 접속한 상태, 제3 용량 소자의 다른 단을 제1 비교부의 출력 단자에 접속한 상태, 및 제3 용량 소자의 다른 단을 개방한 상태 중 어느 한 쪽에 선택적으로 설정하는 제3 접속 수단과, (8) 제4 용량 소자의 다른 단을 접지 전위에 접속한 상태, 제4 용량 소자의 다른 단을 제2 비교부의 출력 단자에 접속한 상태, 및 제4 용량 소자의 다른 단을 개방한 상태 중 어느 한 쪽에 선택적으로 설정하는 제4 접속 수단을 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 또, 제1 비교부 및 제2 비교부 각각이 컴퍼레이터 모드 및 앰프 모드 중 어느 한 쪽에 선택적으로 설정할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 컴퍼레이터 모드란 입력 단자에 입력한 전압과 기준 전압을 대소 비교하고, 그 비교의 결과를 나타내는 비교 신호를 출력 단자로부터 출력하는 동작 모드이다. 또, 앰프 모드란 입력 단자와 출력 단자와의 사이에 귀환 용량 소자가 접속되어 있을 때, 그 귀환 용량 소자에 축적되어 있는 전하의 양에 따른 전압값을 출력 단자로부터 출력하는 동작 모드이다.
이 경우와 같이 제1 용량 소자 및 제2 용량 소자에 더하여 제3 용량 소자 및 제4 용량 소자와, 각 용량 소자의 전하를 방전하는 방전 수단과, 각 용량 소자의 접속 상태를 설정하는 접속 수단을 추가로 구비함으로써, 제1 용량 소자, 제2 용량 소자, 제3 용량 소자 및 제4 용량 소자의 순서로 반복하여 전하가 축적되고, 제1 비교부 또는 제2 비교부로부터 출력되는 신호는 펄스 신호로 되고, 이 펄스 신호의 주파수는 입력단에 입력하는 전류의 크기에 따른 것으로 된다.
또한, 이상과 같은 동작을 행하기 위하여 타이밍 제어 수단을 추가로 구비하고, 이 타이밍 제어 수단에 의해 제1 비교 신호 및 제2 비교 신호에 근거하여 전환 수단, 제1 방전 수단, 제2 방전 수단, 제3 방전 수단, 제4 방전 수단, 제1 접속 수단, 제2 접속 수단, 제3 접속 수단, 제4 접속 수단, 제1 비교부 및 제2 비교부 각각의 동작을 제어하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 관한 I/F 변환 장치는 제1 비교부 및 제2 비교부 각각에 기준 전압을 공급하는 기준 전압원, 제1 비교 신호 및 제2 비교 신호를 입력하는 SR형 플립플롭 회로, 입력단에 입력한 전류를 증배하여 전환 수단에 출력하는 커런트 미러 회로, 제1 비교부의 입력 단자와 접속되어서 상기 입력 단자의 전위를 리셋하는 제1 과전압 방지 회로, 제2 비교부의 입력 단자와 접속되어서 상기 입력 단자의 전위를 리셋하는 제2 과전압 방지 회로 각각을 추가로 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 광검출 장치는 (1) 입사한 광의 강도에 따른 크기의 전류를 출력하는 수광 소자와, (2) 수광 소자로부터 출력된 전류를 입력하고, 그 전류의 크기에 따른 주파수의 신호를 발생하는 상기의 본 발명에 관한 I/F 변환 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다. 또, I/F 변환 장치에서 발생하는 신호에 있어서 단위 시간당의 펄스수를 계수하는 계수부를 추가로 구비하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 설명에 대하여 동일한 요소에는 동일한 부호를 교부하여 중복하는 설명을 생략한다.
<제1 실시형태>
먼저, 본 발명에 관한 I/F 변환 장치 및 광검출 장치의 제1 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1은 제1 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(10) 및 광검출 장치(1)의 구성도이다. 이 도면에 도시된 광검출 장치(1)는 입사한 광의 강도에 따른 크기의 전류를 출력하는 포토 다이오드 PD, 포토 다이오드 PD로부터 출력되는 전류를 입력하여 신호를 발생하는 I/F 변환 장치(10) 및 I/F 변환 장치(10)에서 발생하는 신호에 있어서 단위 시간당의 펄스수를 계수하는 계수부(19)를 구비한다.
I/F 변환 장치(10)는 제1 비교부(111), 제2 비교부(112), 커런트 미러 회로(14), 기준 전압원(15), SR형 플립플롭 회로(16), 버퍼 앰프(18), 제1 용량 소자 C1, 제2 용량 소자 C2, 스위치 SW1, 스위치 SW2, 스위치 SW11 및 스위치 SW21를 구비한다.
제1 비교부(111) 및 제2 비교부(112) 각각의 동작 특성은 서로 동일하다. 2개의 용량 소자 C1 및 C2 각각의 용량값은 서로 동일하다. 이 I/F 변환 장치(10)는 입력단(10a)이 포토 다이오드 PD와 접속되어 있고, 포토 다이오드 PD에서 발생한 전류를 입력단(10a)에 입력하고, 그 입력한 전류의 크기에 따른 주파수의 신호를 버퍼 앰프(18)로부터 계수부(19)에 출력한다.
커런트 미러 회로(14)는 입력단(10a)에 입력한 전류를 증배하여 스위치 SW1 및 스위치 SW2에 출력한다. 스위치 SW1은 커런트 미러 회로(14)의 출력단과 제1 비교부(111)의 반전 입력 단자와의 사이에 설치되어 있다. 스위치 SW2는 커런트 미러 회로(14)의 출력단과 제2 비교부(112)의 반전 입력 단자와의 사이에 설치되어 있다. 스위치 SW1 및 스위치 SW2는 입력단(10a)에 입력하여 커런트 미러 회로(14)를 거친 전류를 제1 출력단(제1 비교부(111)의 반전 입력 단자와의 접속점) 및 제2 출력단(제2 비교부(112)의 반전 입력 단자와의 접속점) 중 어느 한 쪽에 선택적으로 전환하여 출력하는 전환 수단으로서 작용한다.
제1 용량 소자 C1의 한 단은 스위치 SW1을 통하여 커런트 미러 회로(14)의 출력단과 접속되어 있고, 제1 비교부(111)의 반전 입력 단자와도 접속되어 있다. 제1 용량 소자 C1의 다른 단은 접지되어 있다. 제1 용량 소자 C1은 전류의 입력에 따라 전하를 축적할 수 있다. 스위치 SW11은 제1 용량 소자 C1의 한 단과 접지 전위와의 사이에 설치되어 있고, 제1 용량 소자 C1에 축적된 전하를 방전시키는 제1 방전 수단으로서 작용한다.
제1 비교부(111)는 제1 용량 소자 C1의 한 단의 전압 V1을 반전 입력 단자에 입력하는 동시에, 기준 전압원(15)으로부터 출력되는 기준 전압 Vref를 비반전 입력 단자에 입력하고, 전압 V1과 기준 전압 Vref를 대소 비교하고, 그 비교의 결과를 나타내는 제1 비교 신호 S1을 출력 단자로부터 출력한다. 이 제1 비교 신호 S1은 전압 V1이 기준 전압 Vref보다 작을 때에는 하이 레벨이며, 전압 V1이 기준 전압 Vref보다 클 때에는 로 레벨이다.
제2 용량 소자 C2의 한 단은 스위치 SW2를 통하여 커런트 미러 회로(14)의 출력단과 접속되어 있고, 제2 비교부(112)의 반전 입력 단자와도 접속되어 있다. 제2 용량 소자 C2의 다른 단은 접지되어 있다. 제2 용량 소자 C2는 전류의 입력에 따라 전하를 축적할 수 있다. 스위치 SW21은 제2 용량 소자 C2의 한 단과 접지 전위와의 사이에 설치되어 있고, 제2 용량 소자 C2에 축적된 전하를 방전시키는 제2 방전 수단으로서 작용한다.
제2 비교부(112)는 제2 용량 소자 C2의 한 단의 전압 V2를 반전 입력 단자에 입력하는 동시에, 기준 전압원(15)로부터 출력되는 기준 전압 Vref를 비반전 입력 단자에 입력하고, 전압 V2와 기준 전압 Vref를 대소 비교하고, 그 비교의 결과를 나타내는 제2 비교 신호 S2를 출력 단자로부터 출력한다. 이 제2 비교 신호 S2는 전압 V2가 기준 전압 Vref보다 작을 때에는 하이 레벨이며, 전압 V2가 기준 전압 Vref보다 클 때에는 로 레벨이다.
기준 전압원(15)은 일정한 기준 전압 Vref를 발생하고, 이 기준 전압 Vref를 제1 비교부(111) 및 제2 비교부(112) 각각의 비반전 입력 단자에 공급한다. SR형 플립플롭 회로(16)는 제1 비교부(111)로부터 출력되는 제1 비교 신호 S1를 S 입력 단자에 입력하고, 제2 비교부(112)로부터 출력되는 제2 비교 신호 S2를 R 입력 단자에 입력하고, 제1 비교 신호 S1 및 제2 비교 신호 S2 각각의 레벨 변화에 따라 변화하는 출력 신호를 Q 출력 단자 및 QB 출력 단자 각각으로부터 출력한다. 버퍼 앰프(18)는 SR형 플립플롭 회로(16)의 Q 출력 단자로부터 출력되는 신호를 증폭하여 계수부(19)에 출력한다. 계수부(19)는 이 버퍼 앰프(18)로부터 출력되는 신호에 있어서 단위 시간당의 펄스수를 계수하고, 그 계수값을 디지털값으로서 출력한다.
SR형 플립플롭 회로(16)는 제1 비교 신호 S1 및 제2 비교 신호 S2에 근거하여 각 스위치의 동작을 제어하는 타이밍 제어 수단으로 해도 작용한다. 즉, 스위치 SW1 및 스위치 SW21 각각은 SR형 플립플롭 회로(16)의 QB 출력 단자로부터 출력되는 신호의 값이 하이 레벨일 때 닫히며, 로 레벨일 때 열린다. 또, 스위치 SW2 및 스위치 SW11 각각은 SR형 플립플롭 회로(16)의 Q 출력 단자로부터 출력되는 신호의 값이 하이 레벨일 때 닫히며, 로 레벨일 때 열린다.
다음에, 제1 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(10) 및 광검출 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다. 도 2는 제1 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(10)의 동작을 설명하는 타이밍 차트이다.
광이 입사한 포토 다이오드 PD로부터 출력된 전류는 I/F 변환 장치(10)의 입력단(10a)에 입력하고, 커런트 미러 회로(14)에 의해 증배되어서 커런트 미러 회로(14)로부터 스위치 SW1, SW2에 출력된다.
시각 t1 이전에는 SR형 플립플롭 회로(16)의 Q 출력이 로 레벨이며, QB 출력이 하이 레벨이므로, 스위치 SW1 및 스위치 SW21 각각은 닫혀 있고, 스위치 SW2 및 스위치 SW11 각각은 열려 있다. 커런트 미러 회로(14)로부터 출력된 전류는 스위치 SW1를 거쳐서 제1 용량 소자 C1에 유입되어서 제1 용량 소자 C1에 전하가 축적된다. 제1 용량 소자 C1에 축적된 전하의 양이 많아짐에 따라, 제1 비교부(111)의 반전 입력 단자에 입력하는 전압 V1은 점차 커지고, 그래서 시각 t1에서 비반전 입력 단자에 입력하고 있는 기준 전압 Vref보다 커지게 된다. 제1 비교부(111)의 출력 단자로부터 출력되는 제1 비교 신호 S1은 시각 t1에서 하이 레벨에서 로 레벨로 변한다.
그리고, 시각 t1에서 제1 비교 신호 S1이 로 레벨로 변함으로써, SR형 플립플롭 회로(16)의 Q 출력이 하이 레벨로 변하는 동시에, QB 출력이 로 레벨로 변하고, 스위치 SW1 및 스위치 SW21 각각은 열리고, 스위치 SW2 및 스위치 SW11 각각은 닫힌다. 이 각 스위치의 개폐 동작에 의해, 제1 용량 소자 C1에 축적되어 있던 전하는 방전되고, 제1 비교부(111)의 출력 단자로부터 출력되는 제1 비교 신호 S1은 하이 레벨로 돌아온다.
시각 t1 이후, 커런트 미러 회로(14)로부터 출력된 전류는 스위치 SW2를 거쳐서 제2 용량 소자 C2에 유입되고 제2 용량 소자 C2에 전하가 축적된다. 제2 용량 소자 C2에 축적된 전하의 양이 많아짐에 따라, 제2 비교부(112)의 반전 입력 단자에 입력하는 전압 V2는 점차 커지고, 그래서 시각 t2에서 비반전 입력 단자에 입력하고 있는 기준 전압 Vref보다 커진다. 제2 비교부(112)의 출력 단자로부터 출력되는 제2 비교 신호 S2는 시각 t2에서 하이 레벨에서부터 로 레벨로 변한다.
그리고, 시각 t2에서 제2 비교 신호 S2가 로 레벨로 변함으로써, SR형 플립플롭 회로(16)의 Q 출력이 로 레벨로 변하는 동시에, QB 출력이 하이 레벨로 변하고, 스위치 SW1 및 스위치 SW21 각각은 닫히고, 스위치 SW2 및 스위치 SW11 각각은 열린다. 이 각 스위치의 개폐 동작에 의해 제2 용량 소자 C2에 축적되어 있던 전하는 방전되고, 제2 비교부(112)의 출력 단자로부터 출력되는 제2 비교 신호 S2는 하이 레벨로 돌아온다.
이상과 같은 동작이 반복되어서, SR형 플립플롭 회로(16)의 Q 출력 신호는 펄스 신호로 되고, 버퍼 앰프(18)를 거쳐서 계수부(19)에 입력한다. 그리고, 계수부(19)에 의해 SR형 플립플롭 회로(16)의 Q 출력 단자로부터 출력되는 신호에 있어서 단위 시간당의 펄스수가 계수되고, 그 계수값(즉, 주파수)이 디지털값으로서 출력된다. 제1 용량 소자 C1 및 제2 용량 소자 C2 각각 축적되는 전하의 양의 증가 속도가 빠를수록, 즉 커런트 미러 회로(14)로부터 출력되는 전류가 클수록, 이와 같이 하여 얻어지는 주파수는 높다.
도 3은 제1 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(10) 및 광검출 장치(1)의 동작 특성을 나타내는 그래프이다. 이 그래프에 있어서, 횡축은 광검출 장치(1)의 포토 다이오드 PD에 입사하는 광의 강도, 또는 I/F 변환 장치(10)의 입력단(10a)에 입력하는 전류값을 나타낸다. 종축은 계수부(19)에 의해 측정되는 주파수를 나타낸다.
또, 이 도면에는 제1 실시형태와 대비하기 위하여, 도 12에 나타난 구성의 I/F 변환 장치의 동작 특성이 비교예로서 도시되어 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 비교예에서는 포토 다이오드 PD에의 입사광량이 큰 영역(전류값이 큰 영역)에서 입출력 관계의 선형성이 나빠지고 있다. 이것에 대하여, 본 실시형태에서는 포토 다이오드 PD에의 입사광량이 큰 영역(전류값이 큰 영역)에서도 입출력 관계의 직선성이 우수하다. 이와 같이 본 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(10) 및 광검출 장치(1)는 넓은 다이나믹 레인지에서 입출력 관계에 대하여 높은 직선성을 고정밀도로 실현할 수 있다.
<제2 실시형태>
다음에, 본 발명에 관한 I/F 변환 장치 및 광검출 장치의 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 도 4는 제2 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(20) 및 광검출 장치(2)의 구성도이다. 이 도면에 도시된 광검출 장치(2)는 입사한 광의 강도에 따른 크기의 전류를 출력하는 포토 다이오드 PD, 포토 다이오드 PD로부터 출력되는 전류를 입력하여 신호를 발생하는 I/F 변환 장치(20) 및 I/F 변환 장치(20)에서 발생하는 신호에 있어서 단위 시간당의 펄스수를 계수하는 계수부(29)를 구비한다.
I/F 변환 장치(20)는 제1 비교부(211), 제2 비교부(212), 제1 과전압 방지 회로(221), 제2 과전압 방지 회로(222), 제1 원-샷(one-shot) 회로(231), 제2 원-샷 회로(232), 커런트 미러 회로(24), 기준 전압원(25), SR형 플립플롭 회로(26), 타이밍 제어부(27), 버퍼 앰프(28), 제1 용량 소자 C1, 제2 용량 소자 C2, 제3 용량 소자 C3, 제4 용량 소자 C4, 스위치 SW1, 스위치 SW2, 스위치 SW11~SW13, 스위치 SW21~SW23, 스위치 SW31~SW33, 및 스위치 SW41~SW43를 구비한다.
제1 비교부(211) 및 제2 비교부(212) 각각의 동작 특성은 서로 동일하다. 4개의 용량 소자 C1~C4 각각의 용량값은 서로 동일하다. 이 I/F 변환 장치(20)는 입력단(20a)이 포토 다이오드 PD와 접속되어 있고, 포토 다이오드 PD에서 발생한 전류를 입력단(20a)에 입력하고, 그 입력한 전류의 크기에 따른 주파수의 신호를 버퍼 앰프(28)로부터 계수부(29)에 출력한다.
커런트 미러 회로(24)는 입력단(20a)에 입력한 전류를 증배하여 스위치 SW1 및 스위치 SW2에 출력한다. 스위치 SW1은 커런트 미러 회로(24)의 출력단과 제1 비교부(211)의 반전 입력 단자와의 사이에 설치되어 있다. 스위치 SW2는 커런트 미러 회로(24)의 출력단과 제2 비교부(212)의 반전 입력 단자와의 사이에 설치되어 있다. 스위치 SW1 및 스위치 SW2는 입력단(20a)에 입력하여 커런트 미러 회로(24)를 거친 전류를 제1 출력단(제1 비교부(211)의 반전 입력 단자와의 접속점) 및 제2 출력단(제2 비교부(212)의 반전 입력 단자와의 접속점) 중 어느 한 쪽에 선택적으로 전환하여 출력하는 전환 수단으로서 작용한다.
제1 용량 소자 C1 및 제3 용량 소자 C3 각각의 한 단은 스위치 SW1를 통하여 커런트 미러 회로(24)의 출력단과 접속되어 있고, 제1 비교부(211)의 반전 입력 단자와도 접속되어 있다. 제1 용량 소자 C1 및 제3 용량 소자 C3 각각은 전류의 입력에 따라 전하를 축적할 수 있다.
스위치 SW11은 제1 용량 소자 C1의 한 단과 다른 단과의 사이에 설치되어 있고, 제1 용량 소자 C1에 축적된 전하를 방전시키는 제1 방전 수단으로서 작용한다. 스위치 SW12는 제1 용량 소자 C1의 다른 단과 접지 전위와의 사이에 설치되어 있다. 스위치 SW13은 제1 용량 소자 C1의 다른 단과 제1 비교부(211)의 출력 단자와의 사이에 설치되어 있다. 스위치 SW12 및 SW13은 제1 용량 소자 C1의 다른 단을 접지 전위에 접속한 상태, 제1 용량 소자 C1의 다른 단을 제1 비교부(211)의 출력 단자에 접속한 상태, 및 제1 용량 소자 C1의 다른 단을 개방한 상태 중 어느 한 쪽에 선택적으로 설정하는 제1 접속 수단으로서 작용한다.
스위치 SW31은 제3 용량 소자 C3의 한 단과 다른 단과의 사이에 설치되어 있고, 제3 용량 소자 C3에 축적된 전하를 방전시키는 제3 방전 수단으로서 작용한다. 스위치 SW32는 제3 용량 소자 C3의 다른 단과 접지 전위와의 사이에 설치되어 있다. 스위치 SW33은 제3 용량 소자 C3의 다른 단과 제1 비교부(211)의 출력 단자와의 사이에 설치되어 있다. 스위치 SW32 및 SW33은 제3 용량 소자 C3의 다른 단을 접지 전위에 접속한 상태, 제3 용량 소자 C3의 다른 단을 제1 비교부(211)의 출력 단자에 접속한 상태, 및 제3 용량 소자 C3의 다른 단을 개방한 상태 중 어느 한 쪽에 선택적으로 설정하는 제3 접속 수단으로서 작용한다.
제1 비교부(211)는 제1 용량 소자 C1 및 제3 용량 소자 C3 각각의 한 단의 전압 V1를 반전 입력 단자에 입력하는 동시에, 기준 전압원(25)으로부터 출력되는 기준 전압 Vref를 비반전 입력 단자에 입력하고, 전압 V1과 기준 전압 Vref를 대소 비교하고, 그 비교의 결과를 나타내는 제1 비교 신호 S1을 출력 단자로부터 출력한다. 이 제1 비교 신호 S1은 전압 V1이 기준 전압 Vref보다 작을 때에는 하이 레벨이며, 전압 V1이 기준 전압 Vref보다 클 때에는 로 레벨이다.
제2 용량 소자 C2 및 제4 용량 소자 C4 각각의 한 단은 스위치 SW2를 통하여 커런트 미러 회로(24)의 출력단과 접속되어 있고, 제2 비교부(212)의 반전 입력 단자와도 접속되어 있다. 제2 용량 소자 C2 및 제4 용량 소자 C4 각각은 전류의 입력에 따라 전하를 축적할 수 있다.
스위치 SW21은 제2 용량 소자 C2의 한 단과 다른 단과의 사이에 설치되어 있고, 제2 용량 소자 C2에 축적된 전하를 방전시키는 제2 방전 수단으로서 작용한다. 스위치 SW22는 제2 용량 소자 C2의 다른 단과 접지 전위와의 사이에 설치되어 있다. 스위치 SW23은 제2 용량 소자 C2의 다른 단과 제2 비교부(212)의 출력 단자와의 사이에 설치되어 있다. 스위치 SW22 및 SW23은 제2 용량 소자 C2의 다른 단을 접지 전위에 접속한 상태, 제2 용량 소자 C2의 다른 단을 제2 비교부(212)의 출력 단자에 접속한 상태, 및 제2 용량 소자 C2의 다른 단을 개방한 상태 중 어느 한 쪽에 선택적으로 설정하는 제2 접속 수단으로서 작용한다.
스위치 SW41은 제4 용량 소자 C4의 한 단과 다른 단과의 사이에 설치되어 있고, 제4 용량 소자 C4에 축적된 전하를 방전시키는 제4 방전 수단으로서 작용한다. 스위치 SW42는 제4 용량 소자 C4의 다른 단과 접지 전위와의 사이에 설치되어 있다. 스위치 SW43은 제4 용량 소자 C4의 다른 단과 제2 비교부(212)의 출력 단자와의 사이에 설치되어 있다. 스위치 SW42 및 SW43은 제4 용량 소자 C4의 다른 단을 접지 전위에 접속한 상태, 제4 용량 소자 C4의 다른 단을 제2 비교부(212)의 출력 단자에 접속한 상태, 및 제4 용량 소자 C4의 다른 단을 개방한 상태 중 어느 한 쪽에 선택적으로 설정하는 제4 접속 수단으로서 작용한다.
제2 비교부(212)는 제2 용량 소자 C2 및 제4 용량 소자 C4 각각의 한 단의 전압 V2를 반전 입력 단자에 입력하는 동시에, 기준 전압원(25)으로부터 출력되는 기준 전압 Vref를 비반전 입력 단자에 입력하고, 전압 V2와 기준 전압 Vref를 대소 비교하고, 그 비교의 결과를 나타내는 제2 비교 신호 S2를 출력 단자로부터 출력한다. 이 제2 비교 신호 S2는 전압 V2가 기준 전압 Vref보다 작을 때에는 하이 레벨이며, 전압 V2가 기준 전압 Vref보다 클 때에는 로 레벨이다.
제1 과전압 방지 회로(221)는 제1 비교부(211)의 반전 입력 단자에 접속되어 있고, 이 반전 입력 단자의 전위를 리셋한다. 같이 제2 과전압 방지 회로(222)는 제2 비교부(212)의 반전 입력 단자에 접속되어 있고, 이 반전 입력 단자의 전위를 리셋한다. 제1 비교부(211) 및 제2 비교부(212) 각각은 반전 입력 단자의 전압이 비반전 입력 단자의 전압보다 높아진 채로 안정되면, 정상적으로 동작하지 않게 된다. 이와 같은 사태는 전원 투입시에 일어날 가능성이 있다. 여기서, 제1 과전압 방지 회로(221) 및 제2 과전압 방지 회로(222) 각각은 제1 비교부(211) 및 제2 비교부(212) 각각의 반전 입력 단자의 전위를 리셋함으로써 정상 동작을 가능하게 한다.
제1 원-샷 회로(231)는 제1 비교부(211)의 출력 단자와 SR형 플립플롭 회로(26)의 S 입력 단자와의 사이에 설치되어 있고, 제1 비교부(211)로부터 출력되는 제1 비교 신호 S1의 레벨 변화를 안정화한다. 제2 원-샷 회로(232)는 제2 비교부(212)의 출력 단자와 SR형 플립플롭 회로(26)의 R 입력 단자와의 사이에 설치되어 있고, 제2 비교부(212)로부터 출력되는 제2 비교 신호 S2의 레벨 변화를 안정화한다. 그리고, 제1 원-샷 회로(231) 및 제2 원-샷 회로(232) 각각은 SR형 플립플롭 회로(26)의 동작을 안정화한다.
기준 전압원(25)은 일정한 기준 전압 Vref를 발생하고, 이 기준 전압 Vref를 제1 비교부(211) 및 제2 비교부(212) 각각의 비반전 입력 단자에 공급한다. SR형 플립플롭 회로(26)는 제1 비교부(211)로부터 출력되어서 제1 원-샷 회로(231)를 거친 제1 비교 신호 S1를 S 입력 단자에 입력하고, 제2 비교부(212)로부터 출력되어서 제2 원-샷 회로(232)를 거친 제2 비교 신호 S2를 R 입력 단자에 입력하고, 제1 비교 신호 S1 및 제2 비교 신호 S2 각각의 레벨 변화에 따라 변화하는 출력 신호를 Q 출력 단자 및 QB 출력 단자 각각으로부터 출력한다. 버퍼 앰프(28)는 SR형 플립플롭 회로(26)의 Q 출력 단자로부터 출력되는 신호를 증폭하여 계수부(29)에 출력한다. 계수부(29)는 이 버퍼 앰프(28)로부터 출력되는 신호에 있어서 단위 시간당의 펄스수를 계수하고, 그 계수값을 디지털값으로서 출력한다.
SR형 플립플롭 회로(26) 및 타이밍 제어부(27)는 제1 비교 신호 S1 및 제2 비교 신호 S2에 근거하여 각 스위치의 동작을 제어하는 타이밍 제어 수단으로서 작용한다. 즉, 타이밍 제어부(27)는 SR형 플립플롭 회로(26)의 Q 출력 단자 및 QB 출력 단자 각각으로부터의 출력 신호에 근거하여 각 스위치의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여 출력한다. 그리고, 각 스위치는 타이밍 제어부(27)로부터 출력되어서 공급된 제어 신호의 값이 하이 레벨일 때 닫히며 로 레벨일 때 열린다.
도 5는 제1 비교부(211) 및 제2 비교부(212) 각각의 회로의 일례를 나타내는 도면이다. 이 도면에 도시된 비교부(21)는 제1 비교부(211) 및 제2 비교부(212)를 대표하는 것이다. 비교부(21)는 p채널 CMOS 트랜지스터 T11~T15, n채널 CMOS 트랜지스터 T21~T25, 위상 보상 용량 소자 C 및 저항 소자 R을 구비하고 있으며, 이것들이 도시된 바와 같이 접속되어 있다.
반전 입력 단자 PM은 트랜지스터 T14의 게이트 단자에 접속되어 있으며, 전압 V1 또는 V2를 입력하는 것이다. 비반전 입력 단자 PP는 트랜지스터 T15의 게이트 단자에 접속되어 있으며, 기준 전압 Vref를 입력하는 것이다. 출력 단자 PO는 트랜지스터 T13, T21 및 T24 각각의 드레인 단자에 접속되어 있으며, 제1 비교 신호 S1 또는 제2 비교 신호 S2를 출력하는 것이다. 바이어스 입력 단자 PB는 트랜지스터 T11~T13 각각의 게이트 단자에 접속되어 있으며, 비교부(21)를 동작시키기 위한 바이어스 전압을 설정하기 위한 것이다. 제어 단자 PC는 트랜지스터 T21 및 T25 각각의 게이트 단자에 접속되어 있으며, 위상 보상 용량 소자 C를 단절하거나 접속하는 것으로, 비교부(21)의 동작 모드(컴퍼레이터 모드/앰프 모드)를 전환시키기 위한 것이다. 전원 단자 Vdd는 전원 전압을 입력하기 위한 것이다.
도 6은 제1 과전압 방지 회로(221) 및 제2 과전압 방지 회로(222) 각각의 회로의 일례를 나타내는 도면이다. 이 도면에 도시된 과전압 방지 회로(22)는 제1 과전압 방지 회로(221) 및 제2 과전압 방지 회로(222)를 대표하는 것이다. 과전압 방지 회로(22)는 p채널 CMOS 트랜지스터 T31~T36, n채널 CMOS 트랜지스터 T41~T50 및 슈미트 트리거 U1, U2를 구비하고 있으며, 이것들이 도시대로 접속되어 있다.
바이어스 입력 단자 PB는 트랜지스터 T31~T33 각각의 게이트 단자 및 트랜지스터 T31의 드레인 단자에 접속되어 있고, 과전압 방지 회로(22)를 동작시키기 위한 바이어스 전압을 설정하기 위한 것이다. 단자 PO는 트랜지스터 T43의 게이트 단자 및 트랜지스터 T50의 드레인 단자 각각에 접속되어 있고, 제1 비교부(211) 또는 제2 비교부(212)의 출력 단자에 접속되어 있다.
바이어스 입력 단자 PB는 회로의 바이어스를 가하는 단자이다. 단자 PO는 입력겸 출력 단자이다. 단자 PO가 설정 전압에 도달하거나 또는 설정 전압 이상으로 되면, 트랜지스터 T50에 의해 강제적으로 단자 PO는 순간적으로 접지 전위로 된다. 단자 PO가 접지 전위(또는 접지 전압 이하)로 되면, 도 6의 회로는 안정된다. 안정되어 있을 때의 단자 PO는 하이 임피던스 상태이며, 단자 PO가 접속되어 있는 회로에 영향을 주지 않는다. 전원 단자 Vdd는 전원 전압을 입력하기 위한 것이다.
다음에, 제2 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(20) 및 광검출 장치(2)의 동작에 대하여 설명한다. 도 7은 제2 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(20)의 동작을 설명하는 타이밍 차트이다. 이 도면에 있어서, φ1은 스위치 SW1의 개폐 동작을 제어하는 제어 신호이고, φij는 스위치 SWij의 개폐 동작을 제어하는 제어 신호이고(i=1~4, j=1~3), φC1은 제1 비교부(211)의 제어 단자 PC에 입력하여 제1 비교부(211)의 동작 모드를 전환하는 제어 신호이고, 또 φC2는 제2 비교부(212)의 제어 단자 PC에 입력하여 제2 비교부(212)의 동작 모드를 전환하는 제어 신호이다. 또한, 스위치 SW2의 개폐 동작을 제어하는 제어 신호 φ2는 도시되어 있지 않지만, 제어 신호 φ1의 레벨 반전 신호이다.
이러한 제어 신호 φ1, φ2, φij, φC1, φC2는 타이밍 제어부(27)로부터 출력된다. 도 8a내지 도 10c는 제2 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(20)의 동작에 있어서 각 시각에서의 각 스위치의 개폐 상태, 및 각 용량 소자의 접속 상태를 설명하는 도면이다.
광이 입사한 포토 다이오드 PD로부터 출력된 전류는 I/F 변환 장치(20)의 입력단(20a)에 입력하고, 커런트 미러 회로(24)에 의해 증배되어서 커런트 미러 회로(24)로부터 스위치 SW1, SW2에 출력된다.
시각 t0에 있어서 각 스위치의 개폐 상태, 및 각 용량 소자의 접속 상태는 도 8a에 도시되어 있다. 시각 t0에서는 SR형 플립플롭 회로(26)의 Q 출력이 로 레벨이며, QB 출력이 하이 레벨이다. 또, 제어 신호 φ1은 로 레벨이며 스위치 SW1은 열려 있고, 제어 신호 φ2는 하이 레벨이며 스위치 SW2는 닫혀 있고, 그 결과 커런트 미러 회로(24)로부터 출력된 전류는 제1 비교부(211)측에는 유입하지 않으며, 제2 비교부(212)측에 유입하고 있다.
시각 t0에서, 제어 신호 φ11은 로 레벨이며 스위치 SW11은 열려 있고, 제어 신호 φ12는 로 레벨이며 스위치 SW12는 열려 있고, 제어 신호 φ13은 하이 레벨이며 스위치 SW13은 닫혀 있고, 그 결과 제1 용량 소자 C1은 제1 비교부(211)의 반전 입력 단자와 출력 단자와의 사이에 귀환 용량 소자로서 접속되어 있다. 제어 신호 φ31은 로 레벨이며 스위치 SW31은 열려 있고, 제어 신호 φ32는 하이 레벨이며 스위치 SW32는 닫혀 있고, 제어 신호 φ33은 로 레벨이며 스위치 SW33은 열려 있고, 그 결과 제3 용량 소자 C3은 제1 비교부(211)의 반전 입력 단자와 접지 전위와의 사이에 접속되어 있고, 기준 전압 Vref로 충전되어 있다. 제어 신호 φC1은 하이 레벨이며, 제1 비교부(211)는 앰프 모드이다. 제1 비교부(211)의 출력 단자로부터 출력되는 제1 비교 신호 S1은 로 레벨이다.
시각 t0에서, 제어 신호 φ21은 하이 레벨이며 스위치 SW21은 닫혀 있고, 제어 신호 φ22는 로 레벨이며 스위치 SW22는 열려 있고, 제어 신호 φ23은 로 레벨이며 스위치 SW23은 열려 있고, 그 결과 제2 용량 소자 C2는 양 단이 단락(短絡)한 상태로 되어 있으며, 제2 비교부(212)의 출력 단자와 단절되어 있다. 제어 신호 φ41은 로 레벨이며 스위치 SW41은 열려 있고, 제어 신호 φ42는 하이 레벨이며 스위치 SW42는 닫혀 있고, 제어 신호 φ43은 로 레벨이며 스위치 SW43은 열려 있고, 그 결과 제4 용량 소자 C4는 제2 비교부(212)의 반전 입력 단자와 접지 전위와의 사이에 접속되어 있으며, 유입한 전류에 따라 전하를 축적하고 있다. 단, 제2 비교부(212)의 반전 입력 단자의 전압은 기준 전압 Vref 미만이다. 제어 신호 φC2는 로 레벨이며, 제2 비교부(212)는 컴퍼레이터 모드이다. 제2 비교부(212)의 출력 단자로부터 출력되는 제2 비교 신호 S2는 하이 레벨이다.
이 시각 t0 이후, 커런트 미러 회로(24)로부터 출력된 전류가 제2 비교부(212)측에 유입하면, 제4 용량 소자 C4에 있어서 전하 축적량이 점차 증가하고, 제2 비교부(212)의 반전 입력 단자의 전압도 점차 커지게 된다. 그래서, 시각 t1에서 제2 비교부(212)의 반전 입력 단자의 전압이 기준 전압 Vref에 도달하면, 제2 비교부(212)의 출력 단자로부터 출력되는 제2 비교 신호 S2는 로 레벨로 변하고, SR형 플립플롭 회로(26)의 Q 출력이 하이 레벨로 변하고, QB 출력이 로 레벨로 변한다.
시각 t1 이후에 있어서 각 스위치의 개폐 상태 및 각 용량 소자의 접속 상태는 도 8b에 도시되어 있다. 시각 t1에서 제어 신호 φ13은 로 레벨로 변하여 스위치 SW13은 열리고, 그 이후에 제1 용량 소자 C1은 그때까지 축적한 전하를 보관 유지한다. 제어 신호 φ21은 로 레벨로 변하고, 스위치 SW21은 열리고, 그 이후에 제2 용량 소자 C2는 양 단이 단락한 상태에서부터 개방된다. 제어 신호 φC2는 하이 레벨로 변하고, 제2 비교부(212)는 앰프 모드로 변한다.
시각 t1에서부터 일정 시간이 경과한 후의 시각 t2 이후에 있어서 각 스위치의 개폐 상태 및 각 용량 소자의 접속 상태는 도 8c에 도시되어 있다. 시각 t2에서 제어 신호 φ31은 하이 레벨로 변하여 스위치 SW31은 닫히고, 그 이후에 제3 용량 소자 C3은 양 단이 단락한 상태로 되어서 방전된다. 제어 신호 φC1은 로 레벨로 변하고, 제1 비교부(211)는 컴퍼레이터 모드로 변한다. 제1 비교부(211)의 출력 단자로부터 출력되는 제1 비교 신호 S1은 하이 레벨로 변한다.
시각 t2에서부터 일정 시간이 경과한 후의 시각 t3 이후에 있어서 각 스위치의 개폐 상태 및 각 용량 소자의 접속 상태는 도 9a에 도시되어 있다. 시각 t3에서 제어 신호 φ32는 로 레벨로 변하여 스위치 SW32는 열리고, 그 이후에 제3 용량 소자 C3은 양 단이 단락한 상태인 채로 제1 비교부(211)의 출력 단자와 단절된다.
시각 t3에서부터 일정 시간이 경과한 후의 시각 t4 이후에 있어서 각 스위치의 개폐 상태 및 각 용량 소자의 접속 상태는 도 9b에 도시되어 있다. 시각 t4에서 제어 신호 φ12는 하이 레벨로 변하여 스위치 SW12는 닫히고, 그 이후 제1 용량 소자 C1은 제1 비교부(211)의 반전 입력 단자와 접지 전위와의 사이에 접속되고, 또 제1 비교부(211)의 반전 입력 단자의 전압은 시각 t1에 제1 용량 소자 C1에 의해 보관 유지된 전하의 양에 따른 값으로 된다.
시각 t4로부터 일정 시간이 경과한 후의 시각 t5 이후에 있어서 각 스위치의 개폐 상태 및 각 용량 소자의 접속 상태는 도 9c에 도시되어 있다. 시각 t5에서 제어 신호 φ1은 하이 레벨로 변하여 스위치 SW1은 닫히고, 제어 신호 φ2는 로 레벨로 변하여 스위치 SW2는 열리고, 지금까지 계속되고 있던 제4 용량 소자 C4에의 전하 축적이 종료된다. 시각 t5 이후에서 제2 비교부(212)의 반전 입력 단자의 전압은 기준 전압 Vref를 초과하고 있다. 또, 시각 t5 이후에서 커런트 미러 회로(24)로부터 출력된 전류는 제1 비교부(211)측에 유입되고, 제1 용량 소자 C1은 유입한 전류에 따라 전하를 축적한다.
시각 t5에서부터 일정 시간이 경과한 후의 시각 t6 이후에 있어 각 스위치의 개폐 상태 및 각 용량 소자의 접속 상태는 도 10a에 도시되어 있다. 시각 t6에서 제어 신호 φ23은 하이 레벨로 변하여 스위치 SW23은 닫히고, 그 이후 제2 용량 소자 C2는 제2 비교부(212)의 반전 입력 단자와 출력 단자와의 사이에 접속된다. 또, 시각 t6 이후에서 제2 비교부(212)의 반전 입력 단자의 전압은 기준 전압 Vref로 되고, 시각 t6 이전에 제4 용량 소자 C4에 축적되어 있던 전하 중 기준 전압 Vref분을 초과하는 전하(이하 「잉여 전하」라고 함)는 귀환 용량 소자로서의 제2 용량 소자 C2로 이동한다. 이 전하 이동은 제2 비교부(212)의 응답 속도에 따른 시간을 필요로 한다.
이 시각 t6 이후, 커런트 미러 회로(24)로부터 출력된 전류가 제1 비교부(211)측에 유입되면, 제1 용량 소자 C1에 있어서 전하 축적량이 점차 증가하고, 제1 비교부(211)의 반전 입력 단자의 전압도 점차 커지게 된다. 그래서 시각 t7에서 제1 비교 신호 S1의 반전 입력 단자의 전압이 기준 전압 Vref에 도달하면, 제1 비교부(211)의 출력 단자로부터 출력되는 제1 비교 신호 S1은 로 레벨로 변하고, SR형 플립플롭 회로(26)의 Q 출력이 로 레벨로 변하고, QB 출력이 하이 레벨로 변한다.
시각 t7 이후에 있어서 각 스위치의 개폐 상태 및 각 용량 소자의 접속 상태는 도 10b에 도시되어 있다. 시각 t7에서 제어 신호 φ31은 로 레벨로 변하여 스위치 SW31은 열리고, 그 이후에 제3 용량 소자 C3은 양 단이 단락한 상태에서부터 개방된다. 제어 신호 φ23은 로 레벨로 변하여 스위치 SW23은 열리고, 그 이후에 제2 용량 소자 C2는 그때까지 축적한 전하를 보관 유지한다. 제어 신호 φC1은 하이 레벨로 변하여 제1 비교부(211)는 앰프 모드로 변한다.
시각 t7에서부터 일정 시간이 경과한 후의 시각 t8 후에 있어서 각 스위치의 개폐 상태 및 각 용량 소자의 접속 상태는 도 10c에 도시되어 있다. 시각 t8에서 제어 신호 φ41은 하이 레벨로 변하여 스위치 SW41은 닫히고, 그 이후 제4 용량 소자 C4는 양 단이 단락한 상태로 되어서 방전된다. 제어 신호 φC2는 로 레벨로 변하여 제2 비교부(212)는 컴퍼레이터 모드로 변한다. 제2 비교부(212)의 출력 단자로부터 출력되는 제2 비교 신호 S2는 하이 레벨로 변한다.
이후도 동일하게 동작한다. 단, 시각 t0에서부터 시각 t5까지는 제4 용량 소자 C4에 전하가 축적되고, 그 후에 제1 용량 소자 C1, 제2 용량 소자 C2, 제3 용량 소자 C3 및 제4 용량 소자 C4의 순서로 반복하여 전하가 축적된다. 이상과 같은 동작이 반복되어서 SR형 플립플롭 회로(26)의 Q 출력 신호는 펄스 신호로 되고, 버퍼 앰프(28)를 거쳐서 계수부(29)에 입력된다. 그리고, 계수부(29)에 의해 SR형 플립플롭 회로(26)의 Q 출력 단자로부터 출력되는 신호에 있어서 단위 시간당의 펄스수가 계수되고, 그 계수값(즉, 주파수)이 디지털값으로서 출력된다. 각 용량 소자에 축적되는 전하의 양의 증가 속도가 빠를수록, 즉 커런트 미러 회로(24)로부터 출력되는 전류가 클수록, 이와 같이 하여 얻어진 주파수는 높다.
또, 예를 들면 전하 축적이 제4 용량 소자 C4에서 제1 용량 소자 C1로 바뀔 때는 제4 용량 소자 C4에 축적되어 있던 전하 중 잉여 전하가 제2 용량 소자 C2로 이동하고, 전하 축적이 제1 용량 소자 C1에서 제2 용량 소자 C2에 바뀐 후에는 제2 용량 소자 C2에 이미 축적되어 있는 잉여 전하에 더하여 새롭게 전하가 축적된다. 이와 같이 전하를 축적하는 용량 소자가 바뀔 때에, 잉여 전하는 버려지는 일 없이, 다른 용량 소자로 이동하여 축적된다. 따라서, 본 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(20) 및 광검출 장치(2)는 넓은 다이나믹 레인지에서 입출력 관계에 대하여 높은 직선성을 고정밀도로 실현할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 제1 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(10)의 동작 특성과 제2 실시형태에 관한 I/F 변환 장치(20)의 동작 특성을 대비하여 나타내는 도면이다. 도 11a는 입력 전류값과 출력 주파수와의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 11b는 입력 전류값과 직선성과의 관계를 나타내는 그래프이다. 직선성에 대해서는 입력 전류값이 1 nA에서부터 10 nA까지의 범위에 있어서 출력 주파수의 변화량을 1로 하여 나타내었다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 제1 실시형태 및 제2 실시형태 중 어떤 경우에도 넓은 다이나믹 레인지에서 입출력 관계에 대하여 높은 직선성이 고정밀도로 실현되고 있다. 또, 제1 실시형태에 비해 제2 실시형태는 보다 넓은 다이나믹 레인지에서 높은 직선성이 고정밀도로 실현되어 있다.
이상, 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 I/F 변환 장치 및 광검출 장치는 넓은 다이나믹 레인지에서 입출력 관계에 대하여 높은 직선성을 고정밀도로 실현할 수 있는 I/F 변환 장치 및 광검출 장치로서 이용 가능하다.

Claims (10)

  1. 입력단에 입력한 전류의 크기에 따른 주파수의 신호를 발생하는 I/F 변환 장치에 있어서,
    상기 입력단에 입력한 전류를 제1 출력단 및 제2 출력단 중 어느 한 쪽에 선택적으로 전환하여 출력하는 전환 수단과,
    상기 전환 수단의 상기 제1 출력단과 접속되어서 전류의 입력에 따라 전하를 축적하는 제1 용량 소자와,
    상기 제1 용량 소자에 축적된 전하를 방전시키는 제1 방전 수단과,
    상기 제1 용량 소자의 한 단과 입력 단자가 접속되며, 상기 제1 용량 소자의 상기 한 단의 전압과 기준 전압을 대소 비교하고, 그 비교의 결과를 나타내는 제1 비교 신호를 출력 단자로부터 출력하는 제1 비교부와,
    상기 전환 수단의 상기 제2 출력단과 접속되어서 전류의 입력에 따라 전하를 축적하는 제2 용량 소자와,
    상기 제2 용량 소자에 축적된 전하를 방전시키는 제2 방전 수단과,
    상기 제2 용량 소자의 한 단과 입력 단자가 접속되며, 상기 제2 용량 소자의 상기 한 단의 전압과 기준 전압을 대소 비교하고, 그 비교의 결과를 나타내는 제2 비교 신호를 출력 단자로부터 출력하는 제2 비교부를 구비하는 것을 특징으로 하는 I/F 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 비교 신호 및 상기 제2 비교 신호에 근거하여 상기 전환 수단, 상기 제1 방전 수단 및 상기 제2 방전 수단 각각의 동작을 제어하는 타이밍 제어 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 I/F 변환 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전환 수단의 상기 제1 출력단과 접속되는 동시에, 상기 제1 비교부의 상기 입력 단자와 한 단이 접속되어서 전류의 입력에 따라 전하를 축적하는 제3 용량 소자와,
    상기 제3 용량 소자에 축적된 전하를 방전시키는 제3 방전 수단과,
    상기 전환 수단의 상기 제2 출력단과 접속되는 동시에, 상기 제2 비교부의 상기 입력 단자와 한 단이 접속되어서 전류의 입력에 따라 전하를 축적하는 제4 용량 소자와,
    상기 제4 용량 소자에 축적된 전하를 방전시키는 제4 방전 수단과,
    상기 제1 용량 소자의 다른 단을 접지 전위에 접속한 상태, 상기 제1 용량 소자의 다른 단을 상기 제1 비교부의 상기 출력 단자에 접속한 상태, 및 상기 제1 용량 소자의 다른 단을 개방한 상태 중 어느 한 쪽에 선택적으로 설정하는 제1 접속 수단과,
    상기 제2 용량 소자의 다른 단을 접지 전위에 접속한 상태, 상기 제2 용량 소자의 다른 단을 상기 제2 비교부의 상기 출력 단자에 접속한 상태, 및 상기 제2 용량 소자의 다른 단을 개방한 상태 중 어느 한 쪽에 선택적으로 설정하는 제2 접속 수단과,
    상기 제3 용량 소자의 다른 단을 접지 전위에 접속한 상태, 상기 제3 용량 소자의 다른 단을 상기 제1 비교부의 상기 출력 단자에 접속한 상태, 및 상기 제3 용량 소자의 다른 단을 개방한 상태 중 어느 한 쪽에 선택적으로 설정하는 제3 접속 수단과,
    상기 제4 용량 소자의 다른 단을 접지 전위에 접속한 상태, 상기 제4 용량 소자의 다른 단을 상기 제2 비교부의 상기 출력 단자에 접속한 상태, 및 상기 제4 용량 소자의 다른 단을 개방한 상태 중 어느 한 쪽에 선택적으로 설정하는 제4 접속 수단을 추가로 구비하고,
    상기 제1 비교부 및 상기 제2 비교부 각각이 컴퍼레이터 모드 및 앰프 모드중 어느 한 쪽에 선택적으로 설정 가능한 것을 특징으로 하는 I/F 변환 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 비교 신호 및 상기 제2 비교 신호에 근거하여 상기 전환 수단, 상기 제1 방전 수단, 상기 제2 방전 수단, 상기 제3 방전 수단, 상기 제4 방전 수단, 상기 제1 접속 수단, 상기 제2 접속 수단, 상기 제3 접속 수단, 상기 제4 접속 수단, 상기 제1 비교부 및 상기 제2 비교부 각각의 동작을 제어하는 타이밍 제어 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 I/F 변환 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 비교부 및 상기 제2 비교부 각각에 기준 전압을 공급하는 기준 전압원을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 I/F 변환 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 비교 신호 및 상기 제2 비교 신호를 입력하는 SR형 플립플롭 회로를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 I/F 변환 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 입력단에 입력한 전류를 증배하여 상기 전환 수단에 출력하는 커런트 미러 회로를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 I/F 변환 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    제1 비교부의 상기 입력 단자와 접속되어서 상기 입력 단자의 전위를 리셋하는 제1 과전압 방지 회로와,
    제2 비교부의 상기 입력 단자와 접속되어서 상기 입력 단자의 전위를 리셋하는 제2 과전압 방지 회로를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 I/F 변환 장치.
  9. 입사한 광의 강도에 따른 크기의 전류를 출력하는 수광 소자와,
    상기 수광 소자로부터 출력된 전류를 입력하고, 그 전류의 크기에 따른 주파수의 신호를 발생하는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 I/F 변환 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 I/F 변환 장치에서 발생하는 신호에 있어서 단위 시간당의 펄스수를 계수하는 계수부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4138708B2 (ja) * 2004-07-12 2008-08-27 浜松ホトニクス株式会社 光検出装置
JP5269286B2 (ja) * 2005-07-12 2013-08-21 浜松ホトニクス株式会社 光検出回路
WO2007043282A1 (ja) * 2005-10-11 2007-04-19 Rohm Co., Ltd. 電流検出回路およびそれを用いた受光装置、発光制御装置ならびにそれらを用いた電子機器
EP2138815B1 (en) 2008-06-25 2013-11-20 Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. Photometric device
JP5501583B2 (ja) * 2008-08-08 2014-05-21 株式会社半導体エネルギー研究所 光電変換装置、及び当該光電変換装置を具備する電子機器
JP5461094B2 (ja) 2008-08-08 2014-04-02 株式会社半導体エネルギー研究所 光電変換装置、及び当該光電変換装置を具備する電子機器
US8106346B2 (en) * 2008-09-04 2012-01-31 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photodetector
CN102725961B (zh) * 2010-01-15 2017-10-13 株式会社半导体能源研究所 半导体器件和电子设备
US8384443B2 (en) 2011-01-27 2013-02-26 Maxim Integrated Products, Inc. Current mirror and current cancellation circuit
CN102662094B (zh) * 2012-04-27 2014-10-29 航天科工惯性技术有限公司 一种电流/频率转换电路的动态特性标定方法
CN102680776A (zh) * 2012-05-08 2012-09-19 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种宽量程微电流对数检测电路
JP6203549B2 (ja) * 2013-06-27 2017-09-27 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
EP2851661B1 (en) * 2013-09-24 2021-12-15 ams AG Optical sensor arrangement and method for light sensing
US9484944B2 (en) 2014-07-11 2016-11-01 Qualcomm Incorporated Current counting analog-to-digital converter for load current sensing including dynamically biased comparator
CN104568146B (zh) * 2015-01-09 2017-05-31 杭州士兰微电子股份有限公司 光强度检测电路及检测方法
CN106656118B (zh) * 2016-09-28 2019-10-11 东软医疗系统股份有限公司 一种获取光子到达探测器时间的电路及探测器
JP6375423B2 (ja) * 2017-08-29 2018-08-15 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
US20210181242A1 (en) * 2017-12-09 2021-06-17 Dongguan Bang Bang Tang Electronic Technologies Co., Ltd. Current sensor for biomedical measurements

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5547700B2 (ko) 1972-06-27 1980-12-02
JPS56154673A (en) 1980-04-30 1981-11-30 Toshiba Corp Voltage-frequency converter
CN85102705A (zh) * 1985-04-01 1986-09-17 中国科学院大连化学物理研究所 电压——频率变换器
US4672236A (en) * 1985-05-08 1987-06-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Voltage-to-frequency converter circuit
JPS6415973U (ko) 1987-07-11 1989-01-26
JP2687473B2 (ja) * 1988-08-31 1997-12-08 岩崎電気株式会社 光一周波数変換器
JP3023591B2 (ja) * 1995-01-25 2000-03-21 日本プレシジョン・サーキッツ株式会社 電圧制御発振回路
DE19945757A1 (de) * 1999-09-24 2001-03-29 Philips Corp Intellectual Pty Röntgendetektor
JP2002107428A (ja) * 2000-10-03 2002-04-10 Hitachi Maxell Ltd 電流／周波数コンバータおよびこれを内蔵する充電電池並びに充電電池パック

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Publication number Publication date
CN1781025A (zh) 2006-05-31
JP2004325409A (ja) 2004-11-18
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US7812877B2 (en) 2010-10-12
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WO2004097434A1 (ja) 2004-11-11

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