JPH01254080A - 光電変換アンプ - Google Patents
光電変換アンプInfo
- Publication number
- JPH01254080A JPH01254080A JP63082015A JP8201588A JPH01254080A JP H01254080 A JPH01254080 A JP H01254080A JP 63082015 A JP63082015 A JP 63082015A JP 8201588 A JP8201588 A JP 8201588A JP H01254080 A JPH01254080 A JP H01254080A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photodiode
- photoelectric conversion
- amplifier
- power supply
- potential
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Light Receiving Elements (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
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〕
この発明は、フォトダイオードを用いた光電変換アンプ
に関するものである。
に関するものである。
第３図は従来の光電変換アンプの構成を示す回路図であ
る。演算増幅器Ａの反転入力にフォトダイオードＰＤの
アノードが、非反転入力にカソードが接続される。電流
−電圧変換用のダイオードＤのアノードが演算増幅器Ａ
の反転入力に、カソードが出力端子■。に接続される。
る。演算増幅器Ａの反転入力にフォトダイオードＰＤの
アノードが、非反転入力にカソードが接続される。電流
−電圧変換用のダイオードＤのアノードが演算増幅器Ａ
の反転入力に、カソードが出力端子■。に接続される。
演算増幅器Ａにバイアス電位を印加するため、電源Ｖ、
の正電位側が演算増幅器Ａの非反転入力に接続され、負
電位側が接地される。また一般に、光電変換アンプの電
源立ち上り時の応答を速めるためにトランジスタＱが設
けられ、トランジスタＱのベースは制御入力下に、コレ
クタは演算増幅器Ａの反転入力に、エミッタは電源電圧
十Ｖ。０に接続される。
の正電位側が演算増幅器Ａの非反転入力に接続され、負
電位側が接地される。また一般に、光電変換アンプの電
源立ち上り時の応答を速めるためにトランジスタＱが設
けられ、トランジスタＱのベースは制御入力下に、コレ
クタは演算増幅器Ａの反転入力に、エミッタは電源電圧
十Ｖ。０に接続される。
次に動作について述べる。光電変換アンプに電源が入っ
ていない状態でフォトダイオードＰＤに光が照射される
と、その両端に照射された光に応じて、カソード側の電
位が高くなるような電位差が発生する。この電位差はフ
ォトダイオードの両端を開放した時の開放電圧■。。で
あり、フォトダイオードの構造上構成される各組に保持
される。
ていない状態でフォトダイオードＰＤに光が照射される
と、その両端に照射された光に応じて、カソード側の電
位が高くなるような電位差が発生する。この電位差はフ
ォトダイオードの両端を開放した時の開放電圧■。。で
あり、フォトダイオードの構造上構成される各組に保持
される。
この状態で、光電変換アンプに電源が印加されると、演
算増幅器Ａの差動入力に開放電圧Ｖ。０が印加される。
算増幅器Ａの差動入力に開放電圧Ｖ。０が印加される。
フォトダイオードｌ） Ｄのカソードの方がアノードよ
りも電位が高くなっているので、演口増幅器への出力Ｖ
。は、その正電源方向に大きくずれた値となる。その後
フォトダイオードＰＤの両端から放電が進むので、出力
Ｖ。は照射光に応じた通常の値となる。この通常の出力
■。は、フォトダイオードＰＤの両端を短絡した時に流
れる短絡電流Ｉ８ｏをダイオードＤによって変換した電
圧と、バイアス電位を印加する電源Ｖ、の電圧との和と
なる。
りも電位が高くなっているので、演口増幅器への出力Ｖ
。は、その正電源方向に大きくずれた値となる。その後
フォトダイオードＰＤの両端から放電が進むので、出力
Ｖ。は照射光に応じた通常の値となる。この通常の出力
■。は、フォトダイオードＰＤの両端を短絡した時に流
れる短絡電流Ｉ８ｏをダイオードＤによって変換した電
圧と、バイアス電位を印加する電源Ｖ、の電圧との和と
なる。
このように起動時には、フォトダイオードＰＤが、電圧
−電流特性上の開放電圧■。０を示す動作点から短絡電
流Ｉ８ｏを示す動作点へ移行する時間が必要である。フ
ォトダイオードＰＤのカソードからアノードへ向かう電
流だけで開放電圧Ｖ。０を放電しようとすると、移行時
間が長くなる。このフォトダイオードＰＤの動作点の移
行による過渡状態の時間を短くするために、起動時には
制御入力ＴによってトランジスタＱを適当な時間導通と
し、電源十■ｃｃとフォトダイオードＰＤのアノードを
接続する。このようにして、フォトダイオードＰＤの立
ち上り時の放電（充電）を速める方法が、一般によく用
いられている。
−電流特性上の開放電圧■。０を示す動作点から短絡電
流Ｉ８ｏを示す動作点へ移行する時間が必要である。フ
ォトダイオードＰＤのカソードからアノードへ向かう電
流だけで開放電圧Ｖ。０を放電しようとすると、移行時
間が長くなる。このフォトダイオードＰＤの動作点の移
行による過渡状態の時間を短くするために、起動時には
制御入力ＴによってトランジスタＱを適当な時間導通と
し、電源十■ｃｃとフォトダイオードＰＤのアノードを
接続する。このようにして、フォトダイオードＰＤの立
ち上り時の放電（充電）を速める方法が、一般によく用
いられている。
トランジスタＱのスイッチング時間を設定するための制
御入力下は、図示されない制御回路より与えられる。ま
た一般に、光電変換アンプ全体のオフセット電圧を調整
するために、図示されないオフセット調整回路や外部端
子が設けられる。
御入力下は、図示されない制御回路より与えられる。ま
た一般に、光電変換アンプ全体のオフセット電圧を調整
するために、図示されないオフセット調整回路や外部端
子が設けられる。
従来の光電変換アンプは以上のように構成されているの
で、数ＤＡ程度の微小な光電流を検出しようとする場合
、放電用のトランジスタＱのリーク電流などにより光電
変換に誤差を生じる恐れがあった。また放電用のトラン
ジスタＱのスイッチング時間を制御するための制御回路
および、光電変換アンプ全体のオフセット電圧を調整す
るための回路や外部端子などを設ける必要があり、回路
構成が複雑であった。
で、数ＤＡ程度の微小な光電流を検出しようとする場合
、放電用のトランジスタＱのリーク電流などにより光電
変換に誤差を生じる恐れがあった。また放電用のトラン
ジスタＱのスイッチング時間を制御するための制御回路
および、光電変換アンプ全体のオフセット電圧を調整す
るための回路や外部端子などを設ける必要があり、回路
構成が複雑であった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、簡単な回路構成により微小な光でも高精度で
光電変換できると共に、起動時の応答が速く、光電変換
アンプ全体のオフセット電圧の調整をも行うことができ
る光電変換アンプを得ることを目的とする。
たもので、簡単な回路構成により微小な光でも高精度で
光電変換できると共に、起動時の応答が速く、光電変換
アンプ全体のオフセット電圧の調整をも行うことができ
る光電変換アンプを得ることを目的とする。
この発明に係る光電変換アンプは、フォトダイオードの
光電流を受けて、増幅された電気信号を出力するアンプ
に印加するバイアス電位を与える電源と、光電流を発生
するフォトダイオードに印加する電位を与える電源とを
独立に備えたものである。
光電流を受けて、増幅された電気信号を出力するアンプ
に印加するバイアス電位を与える電源と、光電流を発生
するフォトダイオードに印加する電位を与える電源とを
独立に備えたものである。
この発明における光電変換アンプは、アンプに印加する
バイアス電位と、フォトダイオードに印加する電位とを
独立に制御できるので、起動時および通常動作時にこれ
らの間に適当な電位差を設けることにより、所望の特性
を得ることができる。
バイアス電位と、フォトダイオードに印加する電位とを
独立に制御できるので、起動時および通常動作時にこれ
らの間に適当な電位差を設けることにより、所望の特性
を得ることができる。
（実論例）
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による光電変換アンプの回路図
である。フォトダイオードＰＤのアノードが演算増幅器
Ａの反転入力に、カソードが電源Ｖ の正電位側に接続
される。電源■ｒ１の負電位側は接地されている。バイ
アス用の電源■ｒの正電位側が演算増幅器Ａの非反転入
力に接続され、負電位側は接地されている。また電流−
電圧変換用のダイオードＤのアノードと放電用ダイオー
ドＤ１のカソードが増幅器Ａの反転入力に、ダイオード
ＤのカソードとダイオードＤ１のアノードが出力Ｖ。に
接続される。
図はこの発明の一実施例による光電変換アンプの回路図
である。フォトダイオードＰＤのアノードが演算増幅器
Ａの反転入力に、カソードが電源Ｖ の正電位側に接続
される。電源■ｒ１の負電位側は接地されている。バイ
アス用の電源■ｒの正電位側が演算増幅器Ａの非反転入
力に接続され、負電位側は接地されている。また電流−
電圧変換用のダイオードＤのアノードと放電用ダイオー
ドＤ１のカソードが増幅器Ａの反転入力に、ダイオード
ＤのカソードとダイオードＤ１のアノードが出力Ｖ。に
接続される。
第２図は第１図に示す電源Ｖ、Ｖ、の、光電変換アンプ
起動時における設定例を示すタイミングチャートである
。時刻１＝０で光電変換アンプの電源が立ち上る。電源
Ｖ、の値は一定とする。
起動時における設定例を示すタイミングチャートである
。時刻１＝０で光電変換アンプの電源が立ち上る。電源
Ｖ、の値は一定とする。
これより時刻ｔ までの間、電源Ｖｒ１は電源■。
より電位差Δ■だけ高い値となる。この電位差Δ■は、
照射された光によるフォトダイオードＰＤの開放電圧ｖ
ｏｃよりも少し小さい値となっている。
照射された光によるフォトダイオードＰＤの開放電圧ｖ
ｏｃよりも少し小さい値となっている。
したがって、起動時に演算増幅器Ａの差動入力に印加さ
れる電位差は比較的小さい正の値となる。
れる電位差は比較的小さい正の値となる。
出力Ｖ。は適当な正の電圧となり、放電用のダイオード
Ｄ１を通じて、実際にはフォトダイオードＰＤのアノー
ド側に向って充電が行われる。このような過渡状態はフ
ォトダイオードＰＤの両端の電位差がＯＶになると完了
する。時刻ｔ１以前に、照射された光によるフォトダイ
オードＰＤの開放電圧■。０はＯｖになる。それ以後出
力Ｖ。から供給される電流は、フォトダイオードＰＤの
順方向電流なので、余分な電荷はたまらない。このよう
にしてフォトダイオードＰＤの両端から起動時の電荷を
放電し、出力Ｖ。を速く安定させることができる。また
、放電用のダイオードＤ１は通常動作時には非導通とな
り、その両端にかかる逆電圧も比較的低いので洩れ電流
は充分小さいものとなる。したがって、放電用のトラン
ジスタＱを用いた従来の光電変換アンプに比べて、精度
は高くなる。
Ｄ１を通じて、実際にはフォトダイオードＰＤのアノー
ド側に向って充電が行われる。このような過渡状態はフ
ォトダイオードＰＤの両端の電位差がＯＶになると完了
する。時刻ｔ１以前に、照射された光によるフォトダイ
オードＰＤの開放電圧■。０はＯｖになる。それ以後出
力Ｖ。から供給される電流は、フォトダイオードＰＤの
順方向電流なので、余分な電荷はたまらない。このよう
にしてフォトダイオードＰＤの両端から起動時の電荷を
放電し、出力Ｖ。を速く安定させることができる。また
、放電用のダイオードＤ１は通常動作時には非導通とな
り、その両端にかかる逆電圧も比較的低いので洩れ電流
は充分小さいものとなる。したがって、放電用のトラン
ジスタＱを用いた従来の光電変換アンプに比べて、精度
は高くなる。
通常動作時には、電源■ｒ１は第２図に示すステップ状
の実線ａや傾斜を持った破線すのような経路を経て、時
刻ｔ１または時刻ｔ２に電源Ｖ、とほぼ等しくなる。図
示されない制御回路によって、この電源■ｒ１の制御は
行われる。またこの時の比較的小さい電位差ΔＶｏは、
光電変換アンプ仝体のオフセット電圧を補償するための
ものである。
の実線ａや傾斜を持った破線すのような経路を経て、時
刻ｔ１または時刻ｔ２に電源Ｖ、とほぼ等しくなる。図
示されない制御回路によって、この電源■ｒ１の制御は
行われる。またこの時の比較的小さい電位差ΔＶｏは、
光電変換アンプ仝体のオフセット電圧を補償するための
ものである。
この電位差ΔＶｏは、測定範囲や要求される測定精度に
よって設定されるもので、電源Ｖｒ１の調整によって可
変となる。
よって設定されるもので、電源Ｖｒ１の調整によって可
変となる。
以上のようにして、電源Ｖｒ１とその図示されない制御
回路によって、起動時の過渡時間の短縮と、オフセット
の調整を行うことができる。
回路によって、起動時の過渡時間の短縮と、オフセット
の調整を行うことができる。
なお上記実施例では、電源Ｖｒ１を変化させる構成につ
いて述べたが、電源Ｖ、を変化させてもよい。またフォ
トダイオードの極性の向きが逆の場合や、電流−電圧変
換でなく電流−電流変換の場合にも適用でき、帰還ルー
プの素子もダイオードではなく抵抗など伯の素子でもよ
く、この場合にも上記実施例と同様の効果を奏する。
いて述べたが、電源Ｖ、を変化させてもよい。またフォ
トダイオードの極性の向きが逆の場合や、電流−電圧変
換でなく電流−電流変換の場合にも適用でき、帰還ルー
プの素子もダイオードではなく抵抗など伯の素子でもよ
く、この場合にも上記実施例と同様の効果を奏する。
以上のようにこの発明によれば、アンプに印加するバイ
アス電位とフォトダイオードに印加する電位とを独立に
制御できるので、起動時および通常動作時にこれらの間
に適当な電位差を設けることにより、簡単な回路構成に
より微小な光でも高精度で光電変換できると共に、起動
時の応答が速く、光電変換アンプ全体のオフセット電圧
の調整をも行うことができる光電変換アンプを得ること
ができる。
アス電位とフォトダイオードに印加する電位とを独立に
制御できるので、起動時および通常動作時にこれらの間
に適当な電位差を設けることにより、簡単な回路構成に
より微小な光でも高精度で光電変換できると共に、起動
時の応答が速く、光電変換アンプ全体のオフセット電圧
の調整をも行うことができる光電変換アンプを得ること
ができる。
第１図はこの発明の一実施例である光電変換アンプの回
路図、第２図は起動時における電源の設定例を示すタイ
ミングチャート、第３図は従来の光電変換アンプの回路
図である。 図において、ＰＤはフォトダイオード、Ｄはダイオード
、Ａは演算増幅器、■、■ｒ１は電源である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 り、 ダイオード Ｖｒ、Ｖｒｌ
’ ｉＬ ４第２図
路図、第２図は起動時における電源の設定例を示すタイ
ミングチャート、第３図は従来の光電変換アンプの回路
図である。 図において、ＰＤはフォトダイオード、Ｄはダイオード
、Ａは演算増幅器、■、■ｒ１は電源である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 り、 ダイオード Ｖｒ、Ｖｒｌ
’ ｉＬ ４第２図
Claims (1)
- （１）光電変換を行うフォトダイオードと、前記フォト
ダイオードに接続され、前記フォトダイオードに発生し
た光電流を受けて、一増幅された電気信号を出力するア
ンプと、 前記アンプに印加するバイアス電位を与える第１の電源
と、 前記フォトダイオードに印加する電位を与える第２の電
源とを備えた光電変換アンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63082015A JPH01254080A (ja) | 1988-04-01 | 1988-04-01 | 光電変換アンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63082015A JPH01254080A (ja) | 1988-04-01 | 1988-04-01 | 光電変換アンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01254080A true JPH01254080A (ja) | 1989-10-11 |
Family
ID=13762695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63082015A Pending JPH01254080A (ja) | 1988-04-01 | 1988-04-01 | 光電変換アンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01254080A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0565116A3 (en) * | 1992-04-10 | 1993-10-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Bias circuit for photodiode |
| WO2013065668A1 (ja) * | 2011-10-31 | 2013-05-10 | 京セラ株式会社 | 受発光一体型素子を用いた受発光装置およびセンサ装置 |
-
1988
- 1988-04-01 JP JP63082015A patent/JPH01254080A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0565116A3 (en) * | 1992-04-10 | 1993-10-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Bias circuit for photodiode |
| US5343034A (en) * | 1992-04-10 | 1994-08-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Bias circuit for photodiode having level shift circuitry |
| WO2013065668A1 (ja) * | 2011-10-31 | 2013-05-10 | 京セラ株式会社 | 受発光一体型素子を用いた受発光装置およびセンサ装置 |
| CN103890973A (zh) * | 2011-10-31 | 2014-06-25 | 京瓷株式会社 | 利用了受光发光一体型元件的受光发光装置及传感器装置 |
| JPWO2013065668A1 (ja) * | 2011-10-31 | 2015-04-02 | 京セラ株式会社 | 受発光一体型素子を用いた受発光装置およびセンサ装置 |
| CN103890973B (zh) * | 2011-10-31 | 2016-07-20 | 京瓷株式会社 | 利用了受光发光一体型元件的受光发光装置及传感器装置 |
| US9478691B2 (en) | 2011-10-31 | 2016-10-25 | Kyocera Corporation | Light-receiving and emitting device including integrated light-receiving and emitting element and sensor |
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