JPH0588764B2 - - Google Patents
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- JPH0588764B2 JPH0588764B2 JP14577386A JP14577386A JPH0588764B2 JP H0588764 B2 JPH0588764 B2 JP H0588764B2 JP 14577386 A JP14577386 A JP 14577386A JP 14577386 A JP14577386 A JP 14577386A JP H0588764 B2 JPH0588764 B2 JP H0588764B2
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- JP
- Japan
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- current
- transistor
- npn transistor
- voltage
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- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 14
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Focusing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体位置検出素子PSD（Position
Sensitive Device）からの背景光等の直流あるい
は低周波電流成分の光電流に重畳されるパルス信
号光電流を抜き取るパルス信号光電流抜取回路に
関する。
Sensitive Device）からの背景光等の直流あるい
は低周波電流成分の光電流に重畳されるパルス信
号光電流を抜き取るパルス信号光電流抜取回路に
関する。
（従来の技術）
光源より赤外線をパルス光の形で被測定物に照
射し、反射光を半導体位置検出素子PSDを用い
検出し、三角測量の原理により被測定物までの距
離を測定する距離検出装置が知られている。
射し、反射光を半導体位置検出素子PSDを用い
検出し、三角測量の原理により被測定物までの距
離を測定する距離検出装置が知られている。
第２図はPSDを用いた距離検出装置の光学系
を示す略図である。
を示す略図である。
投光用のLEDから放出されたパルス光は投光
レンズL1により前方の被測定物Obに投射され、
その反射光は受光レンズL2を介してPSDに入射
する。
レンズL1により前方の被測定物Obに投射され、
その反射光は受光レンズL2を介してPSDに入射
する。
PSDは背景光または外来光とパルス光を、背
景光または外来光のレベルとパルス光の入射位置
情報を含む電流に変換して出力する。
景光または外来光のレベルとパルス光の入射位置
情報を含む電流に変換して出力する。
したがつて、PSDから前記背景光または外来
光に原因する電流（以下外来光電流）に重畳され
た必要なパルス信号電流のみを抜き取り、距離演
算を実行する必要がある。
光に原因する電流（以下外来光電流）に重畳され
た必要なパルス信号電流のみを抜き取り、距離演
算を実行する必要がある。
第３図は前記距離検出装置の信号処理回路のブ
ロツク図である。
ロツク図である。
PSDの出力端子はそれぞれ同一の構成のパル
ス信号抜取回路，に接続されている。
ス信号抜取回路，に接続されている。
パルス信号抜取回路，により、パルス光電
流が対数圧縮して取り出され、差動回路により距
離情報が取り出される。
流が対数圧縮して取り出され、差動回路により距
離情報が取り出される。
第４図は、従来のパルス信号光電流抜取回路の
実施例を示す回路図である。
実施例を示す回路図である。
定電流源１２およびPSDからの電流は定常電
流抜取用のNPNトランジスタ１のコレクタに接
続されている。
流抜取用のNPNトランジスタ１のコレクタに接
続されている。
このトランジスタ１のコレクタに信号増幅用の
NPNトランジスタ２のベースが接続されている。
NPNトランジスタ２のコレクタはPNPトランジ
スタ３，４，５で形成されるミラー回路のトラン
ジスタ４のコレクタに接続されている。
NPNトランジスタ２のベースが接続されている。
NPNトランジスタ２のコレクタはPNPトランジ
スタ３，４，５で形成されるミラー回路のトラン
ジスタ４のコレクタに接続されている。
ミラー回路のトランジスタ５のコレクタを介し
て信号電流がダイオード６，７に供給されて対数
圧縮されて出力される。
て信号電流がダイオード６，７に供給されて対数
圧縮されて出力される。
NPNトランジスタ２のベースは比較器８の一
方の入力端子に接続されており、比較器８の他方
の入力端子にはリフアレンス電圧Vrefが接続さ
れている。
方の入力端子に接続されており、比較器８の他方
の入力端子にはリフアレンス電圧Vrefが接続さ
れている。
比較器８の出力電圧はMOSトランジスタのス
イツチ９を通じメモリコンデンサ１１に電荷を蓄
積しバイアス電圧を記憶することになる。
イツチ９を通じメモリコンデンサ１１に電荷を蓄
積しバイアス電圧を記憶することになる。
定常時、MOSトランジスタのスイツチ９はオ
ンしており、NPNトランジスタ２のベース電圧
とVrefが一致するようフイードバツク回路が働
く。
ンしており、NPNトランジスタ２のベース電圧
とVrefが一致するようフイードバツク回路が働
く。
電流源１２からの電流およびPSDからの電流
の直流成分は、メモリコンデンサ１１により与え
られるバイアス電圧で動作するNPNトランジス
タ１で抜き取られている。
の直流成分は、メモリコンデンサ１１により与え
られるバイアス電圧で動作するNPNトランジス
タ１で抜き取られている。
パルス光信号が入ると同時にMOSトランジス
タスイツチ９をオフにすると、NPNトランジス
タ１のベース電圧はスイツチ９のオフ直前、すな
わちパルス光信号が入射前の値に保たれているか
ら信号電流成分に相当する電流はNPNトランジ
スタ１に流れることはできない。その電流成分は
NPNトランジスタ２のベースへ入力され、トラ
ンジスタ２で増幅されてダイオード６，７へ流
れ、対数圧縮された出力が出ることになる。
タスイツチ９をオフにすると、NPNトランジス
タ１のベース電圧はスイツチ９のオフ直前、すな
わちパルス光信号が入射前の値に保たれているか
ら信号電流成分に相当する電流はNPNトランジ
スタ１に流れることはできない。その電流成分は
NPNトランジスタ２のベースへ入力され、トラ
ンジスタ２で増幅されてダイオード６，７へ流
れ、対数圧縮された出力が出ることになる。
電流源１２は直流外来光電流のない時、回路に
バイアスを与えるためのものである。
バイアスを与えるためのものである。
第５図は、従来のパルス信号光電流抜取回路の
他の実施例を示す回路図である。
他の実施例を示す回路図である。
PSDと定電流源２４はNPNトランジスタ２３
のコレクタに接続され、このトランジスタ２３の
コレクタには他のNPNトランジスタ１３のベー
スが接続されている。
のコレクタに接続され、このトランジスタ２３の
コレクタには他のNPNトランジスタ１３のベー
スが接続されている。
トランジスタ２３で直流成分を抜き取る。
トランジスタ１３のコレクタはPNPトランジ
スタ１４，１５，１６で形成されたミラー回路と
接続されている。
スタ１４，１５，１６で形成されたミラー回路と
接続されている。
抽出された信号電流はトランジスタ１３で増幅
されミラー回路を介してダイオード１７，１８と
定電流源１９に接続される。
されミラー回路を介してダイオード１７，１８と
定電流源１９に接続される。
この出力レベルを比較器２０で基準レベル
Vrefと比較し、比較出力をトランジスタ２１の
ベースに接続し、トランジスタ２１に流れる電流
と、トランジスタ２３に直流電流を流すバイアス
電圧が与えられることになる。
Vrefと比較し、比較出力をトランジスタ２１の
ベースに接続し、トランジスタ２１に流れる電流
と、トランジスタ２３に直流電流を流すバイアス
電圧が与えられることになる。
（発明が解決しようとする問題点）
次に第４図に示した従来のパルス信号光電流抜
取回路の問題を説明する。
取回路の問題を説明する。
通常MOSトランジスタは第４図に示すように
寄生容量１０をもつている。
寄生容量１０をもつている。
通常MOSトランジスタスイツチ９のサイズは
Ｗ／Ｌ比で20程度あり、したがつて寄生容量とし
て、約0.35PF程度ある。
Ｗ／Ｌ比で20程度あり、したがつて寄生容量とし
て、約0.35PF程度ある。
第６図はMOSトランジスタスイツチを導通か
ら非導通に変化させた場合のトランジスタ１のベ
ース電圧の変化を説明するための略図である。
ら非導通に変化させた場合のトランジスタ１のベ
ース電圧の変化を説明するための略図である。
メモリコンデンサの電位はVBEからVBE′に変
化させられる。
化させられる。
VBE′＝VBE−〔C1／（C1＋C2）〕VDD …(1)
寄生容量１０の容量C1＝0.35PF、メモリコンデ
ンサ１１の容量C2＝0.47μF、VDD＝3.0V、VBE＝
0.59240Vとすると、 ΔVBE＝VBE′−VBEは、−2.23μVになる。
ンサ１１の容量C2＝0.47μF、VDD＝3.0V、VBE＝
0.59240Vとすると、 ΔVBE＝VBE′−VBEは、−2.23μVになる。
すると抜取電流が約0.35nA小さくなる。
すなわち、0.35nAパルス信号電流として、見
かけ上発生することになる。
かけ上発生することになる。
通常このような抜取回路での信号電流は1nA〜
100nA程度を対象としている為、無視することが
できない。
100nA程度を対象としている為、無視することが
できない。
第５図の場合、信号電流により対数圧縮された
出力が比較器２０に入ると出力レベルはVrefよ
り高いためNPNトランジスタ２１の電流抜取レ
ベルを下げる。
出力が比較器２０に入ると出力レベルはVrefよ
り高いためNPNトランジスタ２１の電流抜取レ
ベルを下げる。
その結果NPNトランジスタ２３から電流をよ
り抜き取ることになり、そのために第７図にａに
示すような特性となる。
り抜き取ることになり、そのために第７図にａに
示すような特性となる。
この特性ではピーク電圧を測定しなければなら
ないが、そのピーク電圧も立ち上がりと立ち下が
りのタイミングにより、絶対値が変化する。
ないが、そのピーク電圧も立ち上がりと立ち下が
りのタイミングにより、絶対値が変化する。
また、NPNトランジスタ２３のベース電圧が
上がると、その効果はより顕著となる。
上がると、その効果はより顕著となる。
ベース電圧の増加は、直流外来光電流の増加に
よつて発生するがこのことはよく起こる。
よつて発生するがこのことはよく起こる。
本発明の目的は、前述した問題を解決すること
ができる信号パルス光電流抜取回路を提供するこ
とにある。
ができる信号パルス光電流抜取回路を提供するこ
とにある。
（問題点を解決するための手段）
前記問題を解決するために、本発明による信号
パルス光電流抜取回路は、PSDおよび電流源に
ベースが接続されエミツタが接地されている信号
増幅用の第１のNPNトランジスタと、前記第１
のNPNトランジスタのベースにコレクタが接続
されておりエミツタが抵抗を介して接地されてい
る直流成分抜取用の第２のNPNトランジスタと、
前記第１のNPNトランジスタのコレクタに接続
されている複数のPNPトランジスタで形成した
ミラー回路と、前記ミラー回路の１つの出力と前
記第２のNPNトランジスタのベースに接続され
たメモリコンデンサと、前記第２のNPNトラン
ジスタのベースに接続されたキヤリヤ電流を吸収
する第３のNPNトランジスタからなる直流ある
いは低周波電流により高い周波数の信号成分が重
畳されているときに前記信号電流を抽出する信号
パルス光電流抜取回路において、前記ミラー回路
に出力端に接続された２段のダイオードおよび電
流源と、前記ダイオードの出力を入力とするボル
テージフオロワーと、前記ボルテージフオロワー
の出力に接続されたサンプルホールド用のコンデ
ンサと、前記ミラー回路からバイアス電流が供給
され前記コンデンサの電圧と基準電圧を比較して
前記第３のNPNトランジスタのベース電圧を制
御することにより２段のダイオード出力を基準電
圧に等しい値に制御する比較回路と、前記ボルテ
ージフオロワーを動作電源に接続するスイツチか
ら構成されている。
パルス光電流抜取回路は、PSDおよび電流源に
ベースが接続されエミツタが接地されている信号
増幅用の第１のNPNトランジスタと、前記第１
のNPNトランジスタのベースにコレクタが接続
されておりエミツタが抵抗を介して接地されてい
る直流成分抜取用の第２のNPNトランジスタと、
前記第１のNPNトランジスタのコレクタに接続
されている複数のPNPトランジスタで形成した
ミラー回路と、前記ミラー回路の１つの出力と前
記第２のNPNトランジスタのベースに接続され
たメモリコンデンサと、前記第２のNPNトラン
ジスタのベースに接続されたキヤリヤ電流を吸収
する第３のNPNトランジスタからなる直流ある
いは低周波電流により高い周波数の信号成分が重
畳されているときに前記信号電流を抽出する信号
パルス光電流抜取回路において、前記ミラー回路
に出力端に接続された２段のダイオードおよび電
流源と、前記ダイオードの出力を入力とするボル
テージフオロワーと、前記ボルテージフオロワー
の出力に接続されたサンプルホールド用のコンデ
ンサと、前記ミラー回路からバイアス電流が供給
され前記コンデンサの電圧と基準電圧を比較して
前記第３のNPNトランジスタのベース電圧を制
御することにより２段のダイオード出力を基準電
圧に等しい値に制御する比較回路と、前記ボルテ
ージフオロワーを動作電源に接続するスイツチか
ら構成されている。
（実施例）
以下図面等を参照して本発明をさらに詳しく説
明する。
明する。
第１図は、本発明による信号パルス光電流抜取
回路の実施例を示す回路図である。
回路の実施例を示す回路図である。
PSDおよび定電流源４３からの電流はMOSト
ランジスタを通してNPNトランジスタ４１のコ
レクタに流れる電流源４３はPSDよりの電流の
ない時、回路バイアスを与える。
ランジスタを通してNPNトランジスタ４１のコ
レクタに流れる電流源４３はPSDよりの電流の
ない時、回路バイアスを与える。
NPNトランジスタ４１のコレクタとNPNトラ
ンジスタ４２のベースが接続され、NPNトラン
ジスタ４１のエミツタは抵抗２５を介して接地さ
れている。またNPNトランジスタ４２のエミツ
タも接地されている。
ンジスタ４２のベースが接続され、NPNトラン
ジスタ４１のエミツタは抵抗２５を介して接地さ
れている。またNPNトランジスタ４２のエミツ
タも接地されている。
NPNトランジスタ４２のコレクタはPNPトラ
ンジスタ２６，２７，２８，２９，３０で形成さ
れたミラー回路に接続されている。
ンジスタ２６，２７，２８，２９，３０で形成さ
れたミラー回路に接続されている。
定電流源４３あるいはPSDからの直流電流成
分は、前記NPNトランジスタ４１によつて引き
抜かれる。
分は、前記NPNトランジスタ４１によつて引き
抜かれる。
このときNPNトランジスタ４１のベース電圧
はメモリコンデンサ４０に蓄えられる電荷により
維持されている。
はメモリコンデンサ４０に蓄えられる電荷により
維持されている。
NPNトランジスタ４２のベース電流はトラン
ジスタ４２で増幅され、ミラー回路を通じてダイ
オード３５，３６および電流源３７に流れる。
ジスタ４２で増幅され、ミラー回路を通じてダイ
オード３５，３６および電流源３７に流れる。
ダイオード３５，３６により対数圧縮された電
圧はボルテージフオロワー３８の入力端子に接続
されている。
圧はボルテージフオロワー３８の入力端子に接続
されている。
ボルテージフオロワー３８はスイツチ３９を介
して電源に接続されておりスイツチ３９をオフに
すると不作動になる。
して電源に接続されておりスイツチ３９をオフに
すると不作動になる。
ボルテージフオロワー３８の出力端にはサンプ
ルホールドコンデンサ４１が接続されている。
ルホールドコンデンサ４１が接続されている。
このサンプルホールドコンデンサ４１の電圧と
リフアレンス電圧Vrefはトランジスタ２９，３
１，３２，３３で形成された比較器で比較され、
NPNトランジスタ３４の電流をコントロールし、
メモリコンデンサ４０の電圧を制御する。パルス
信号電流が流れる直前にスイツチ３９を切るので
定常電流時の出力の電圧はＳ／Ｈコンデンサ４１
に記憶される。
リフアレンス電圧Vrefはトランジスタ２９，３
１，３２，３３で形成された比較器で比較され、
NPNトランジスタ３４の電流をコントロールし、
メモリコンデンサ４０の電圧を制御する。パルス
信号電流が流れる直前にスイツチ３９を切るので
定常電流時の出力の電圧はＳ／Ｈコンデンサ４１
に記憶される。
パルス信号電流が流れると、この電流はPNP
トランジスタ２８，２９，３０に流れることにな
る。PNPトランジスタ３０に流れた電流が信号
である。
トランジスタ２８，２９，３０に流れることにな
る。PNPトランジスタ３０に流れた電流が信号
である。
PNPトランジスタ２８に流れた電流はコンデ
ンサ４０に蓄積される。
ンサ４０に蓄積される。
したがつて、比較器（２９，３１，３２，３３
で形成）がなければ、第７図ａの出力波形となつ
てしまう。
で形成）がなければ、第７図ａの出力波形となつ
てしまう。
比較器のバイアス電流は、PNPトランジスタ
２９によつて与えられているため、信号電流が増
加に伴いバイアス電流も増加する。
２９によつて与えられているため、信号電流が増
加に伴いバイアス電流も増加する。
したがつてPNPトランジスタ２８に流れる電
流増加分は、PNPトランジスタ２９、MOSトラ
ンジスタ３２、NPNトランジスタ３３、を通じ
NPNトランジスタ３４で吸収される。
流増加分は、PNPトランジスタ２９、MOSトラ
ンジスタ３２、NPNトランジスタ３３、を通じ
NPNトランジスタ３４で吸収される。
その結果メモリコンデンサ４０での電圧変動が
おきないため第７図ｂに示す特性が得られること
になる。
おきないため第７図ｂに示す特性が得られること
になる。
抵抗２５の役目はNPNトランジスタ４１の利
得を下げるものである。
得を下げるものである。
（発明の効果）
本発明による信号パルス光電流抜取回路は、以
上詳しく説明したように形成されているから、従
来の回路の問題を解決することができる。
上詳しく説明したように形成されているから、従
来の回路の問題を解決することができる。
スイツチ３９は直接の信号ラインを切るのでは
なく、ボルテージフオロワーのバイアスを切る形
式を取つている。
なく、ボルテージフオロワーのバイアスを切る形
式を取つている。
これにより、第４図の例のような、MOSトラ
ンジスタスイツチでのノイズを防止することがで
きる。
ンジスタスイツチでのノイズを防止することがで
きる。
またパルス信号電流を正確な波形のまま増幅
し、かつ対数圧縮を行うことができる。
し、かつ対数圧縮を行うことができる。
第１図は、本発明による信号パルス光電流抜取
回路の実施例を示す回路図である。第２図は、
PSDを用いた距離検出装置の光学系を示す略図
である。第３図は、前記距離検出装置の信号処理
回路のブロツク図である。第４図は、従来のパル
ス信号光電流抜取回路の実施例を示す回路図であ
る。第５図は、従来のパルス信号光電流抜取回路
の他の実施例を示す回路図である。第６図は、第
４図に示したMOSスイツチの問題点を説明する
ための略図である。第７図は、パルス信号光に対
する出力応答を示すグラフである。 PSD…半導体位置検出素子、２６，２７，２
８，２９，３０…PNPトランジスタ、３３，３
４，４１，４２…NPNトランジスタ、３７，４
３…電流源、３８…ボルテージフオロワー、３９
…スイツチ、４０…メモリコンデンサ、４１…サ
ンプルホールドコンデンサ。
回路の実施例を示す回路図である。第２図は、
PSDを用いた距離検出装置の光学系を示す略図
である。第３図は、前記距離検出装置の信号処理
回路のブロツク図である。第４図は、従来のパル
ス信号光電流抜取回路の実施例を示す回路図であ
る。第５図は、従来のパルス信号光電流抜取回路
の他の実施例を示す回路図である。第６図は、第
４図に示したMOSスイツチの問題点を説明する
ための略図である。第７図は、パルス信号光に対
する出力応答を示すグラフである。 PSD…半導体位置検出素子、２６，２７，２
８，２９，３０…PNPトランジスタ、３３，３
４，４１，４２…NPNトランジスタ、３７，４
３…電流源、３８…ボルテージフオロワー、３９
…スイツチ、４０…メモリコンデンサ、４１…サ
ンプルホールドコンデンサ。
Claims (1)
- １ PSDおよび電流源にベースが接続されエミ
ツタが接地されている信号増幅用の第１のNPN
トランジスタと、前記第１のNPNトランジスタ
のベースにコレクタが接続されておりエミツタが
抵抗を介して接地されている直流成分抜取用の第
２のNPNトランジスタと、前記第１のNPNトラ
ンジスタのコレクタに接続されている複数の
PNPトランジスタで形成したミラー回路と、前
記ミラー回路の１つの出力と前記第２のNPNト
ランジスタのベースに接続されたメモリコンデン
サと、前記第２のNPNトランジスタのベースに
接続されたキヤリヤ電流を吸収する第３のNPN
トランジスタからなる直流あるいは低周波電流に
より高い周波数の信号成分が重畳されているとき
に前記信号電流を抽出する信号パルス光電流抜取
回路において、前記ミラー回路に出力端に接続さ
れた２段のダイオードおよび電流源と、前記ダイ
オードの出力を入力とするボルテージフオロワー
と、前記ボルテージフオロワーの出力に接続され
たサンプルホールド用のコンデンサと、前記ミラ
ー回路からバイアス電流が供給され前記コンデン
サの電圧と基準電圧を比較して前記第３のNPN
トランジスタのベース電圧を制御することにより
２段のダイオード出力を基準電圧に等しい値に制
御する比較回路と、前記ボルテージフオロワーを
動作電源に接続するスイツチから構成したことを
特徴とする信号パルス光電流抜取回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14577386A JPS631916A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 信号パルス光電流抜取回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14577386A JPS631916A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 信号パルス光電流抜取回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS631916A JPS631916A (ja) | 1988-01-06 |
| JPH0588764B2 true JPH0588764B2 (ja) | 1993-12-24 |
Family
ID=15392831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14577386A Granted JPS631916A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 信号パルス光電流抜取回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS631916A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2596954B2 (ja) * | 1987-12-08 | 1997-04-02 | オリンパス光学工業株式会社 | 距離検出装置 |
-
1986
- 1986-06-20 JP JP14577386A patent/JPS631916A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS631916A (ja) | 1988-01-06 |
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