JPH09266414A - 微小電流用ログアンプとそれを用いた色識別センサ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小電流用ログアンプとそれを用いた色識別
センサ回路において、入力オフセット電流の影響を軽減
し、これにより微小電流領域での変換誤差を減少し、さ
らには、使用可能な入力電流領域を拡大する。 【解決手段】 電流増幅段３を一般のオペアンプ２の入
力側に付加する。これにより、入力電流に対するオペア
ンプのバイアス電流の比が小さくなり、微小入力電流領
域に至るまで変換誤差の影響が少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路に
おける微小電流用ログアンプとそれを用いた色識別セン
サ回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、入力信号をログ変換して出力する
ログアンプは、オペアンプとその帰還を行うログダイオ
ードから構成されるものがある。図４に従来の一般的な
ログアンプの構成を示す。ログアンプは、オペアンプ１
０１とログダイオード１０２とからなり、各記号は以下
の意味を表す。 Ｉｉｎ 入力電流 Ｉｂ オペアンプバイアス電流 ＩＦ ログダイオード順方向電流 Ｖ１ 基準電圧 Ｖ０ 出力電圧

【０００３】一般に、ログアンプは入力された電流を電
圧に変換するために用いられる。このときの、変換式を
ログダイオード順方向電流ＩＦを用いて表すと次のよう
な式となる。

【数１】Ｖ０＝Ｖ１＋ＶＴ×ｌｎ（ＩＦ／ＩＳ） ここに、ＶＴ及びＩＳはダイオードに固有の定数であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のログアンプの構成においては、オペアンプのオフ
セット電流（入力バイアス電流の差）が入力電流に対し
て誤差となる。そのために、入力電流が微小な場合に
は、本来のログ変換特性のカーブに対して出力の誤差が
生じるといった問題があった。すなわち、図４におい
て、ログダイオード順方向電流ＩＦは、ＩＦ＝Ｉｉｎ＋
Ｉｂとなり、理想的にはオペアンプバイアス電流Ｉｂは
Ｉｂ＝０であるが、実際にはＩｂに数百ｐＡ〜数十ｎＡ
の電流が流れる。例えば、Ｉｂ＝１０ｎＡとしたとき、
入力電流Ｉｉｎが微小電流領域（例えば１μＡ以下）で
は、１％以上の電流値の誤差となる。この時、出力電圧
の誤差は上記の式より算出される。この誤差により、微
小電流が入力された場合の出力電圧に誤差が生じるとい
う問題があった。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、入力オフセット電流の影響を軽
減でき、これにより微小電流領域での変換誤差が減少
し、さらには、使用可能な入力電流領域の拡大が図れ、
微小電流領域まで変換特性の良好なログアンプとそれを
用いた色識別センサ回路を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、入力電流を増幅する電流増幅段と、この電
流増幅段の出力が入力されるオペアンプと、このオペア
ンプに帰還をかけるログダイオードとからなる微小電流
用ログアンプである。この構成においては、電流増幅段
がオペアンプの入力側に加わったことにより、入力電流
に対するオペアンプのバイアス電流の比が小さくなり、
そのため、微小入力電流領域に至るまで変換誤差の影響
が少なくなる。また、本発明は、色の付いた被検出物に
よる透過光又は反射光を受光し、色に応じて出力特性の
異なる複数の受光素子と、これらの受光素子による検出
信号が各々入力される上記微小電流用ログアンプとから
構成され、各ログアンプの出力を色識別に用いる色識別
センサ回路である。この構成においては、ログアンプが
上記のような特性となることから、受光素子による検出
電流が微小であっても、色識別を精度良く行える。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
例を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例
による微小電流用ログアンプの回路図である。このログ
アンプ１は、一般のログアンプ２の入力段に、入力電流
を増幅する電流増幅段３を加えた形となっている。ログ
アンプ２のオペアンプ４には、これに負帰還をかけるロ
グダイオード５が接続されている。

【０００８】上記の電流増幅段３を加えたことにより、
上述した変換式におけるログダイオード順方向電流ＩＦ
が、ＩＦ＝Ｉｉｎ×Ａ＋Ｉｂとなる。但し、Ａは電流増
幅段３の増幅率である。例えば、Ａ＝１０の場合には、
一般形のログアンプ２より入力電流に対するオペアンプ
バイアス電流Ｉｂの比が、１０分の１となり、微小電流
領域は、従来の変換領域より１０分の１の領域まで誤差
が減少する。電流増幅率を更に大きくすることにより、
入力電流がオペアンプバイアス電流Ｉｂよりも小さな場
合にも、誤差のない出力を得ることができる。

【０００９】図２（ａ）（ｂ）は、電流増幅段３の具体
例を示し、それぞれ、カレントミラー回路、ベース電流
補償型のカレントミラー回路である。これらの回路が適
するが、電流増幅段３としては電流を増幅する各種の回
路を使用できる。同図において、トランジスタＱ１、Ｑ
２の面積比により入力電流を面積比倍に増幅して出力で
きる。ベース電流補償型の場合には、トランジスタＱ
１、Ｑ２のベース電流による誤差を軽減できる。

【００１０】上記の微小電流用ログアンプ１の使用用途
は、フォトダイオードなどの光−電流変換素子の検出出
力を入力する場合に、その光電流が小さいために、特に
有効となる。ログアンプ１の出力はＤ／Ａコンバータな
どで変換され、受光素子の入光状態を検出する。

【００１１】図３は、上記の微小電流用ログアンプ１を
組み込んだ色識別センサ回路１１の構成例を示す。色識
別センサ回路１１は、色の付いた被検出物１２による透
過光又は反射光を受光する、色に応じて出力特性の異な
る複数のフォトダイオード等でなる受光素子１３と、こ
れらの受光素子１３による検出信号が各々入力される微
小電流用ログアンプ１を備え、さらに、この微小電流用
ログアンプ１の出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄコ
ンバータ１５と、コンバータ出力が入力され論理処理を
行うＣＰＵ１６を備えている。受光素子１３に対向し被
検出物１２を挟んで発光ダイオード等の光源１７が設け
られている。被検出物１２は、受光素子１３と光源１７
との間に搬入される色の付いた用紙である。複数の受光
素子１３としては、互いに感度の波長特性が異なる（す
なわち、色による出力特性が異なる）ものを用い、各々
から複数チャンネル（実施例では２チャンネル）の検出
信号を得る。

【００１２】上記構成において、受光素子１３からの複
数チャンネルの電流出力が微小電流用ログアンプ１、Ａ
／Ｄコンバータ１５を経て、ＣＰＵ１６に入力されるこ
とで、その論理処理により被検出物１２の色を判定する
ことができる。そして、受光素子１３からの電流出力が
微小電流であっても、上記のように微小電流領域まで変
換特性の良い微小電流用ログアンプ１を用いているの
で、精度良く被検出物１２の色判定を行うことができ
る。

【００１３】なお、本発明は上記実施例構成に限られず
種々の変形が可能である。例えば、上記実施例の色識別
センサ回路１１においては、２チャンネルの検出信号を
得る例を示したが、３チャンネル以上の検出信号を得る
ようにしてもよい。

【００１４】

【発明の効果】以上のように本発明に係る微小電流用ロ
グアンプによれば、電流増幅段を一般のログアンプの入
力段に付加したので、入力オフセット電流の影響を軽減
することができ、また、このことにより微小電流領域で
の変換誤差が減少し、さらには、使用入力電流領域の拡
大が図れる。また、本発明に係る色識別センサ回路によ
れば、色に応じて出力特性の異なる受光素子による検出
信号を微小電流用ログアンプに入力し、その出力から色
識別を行うようにしているので、受光素子による検出信
号が微小電流であっても、出力電流に誤差が生じなくな
り、正確な色識別が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による微小電流用ログアンプ
の回路図である。

【図２】微小電流用ログアンプに設けられる電流増幅段
の例を示す回路図である。

【図３】微小電流用ログアンプを組み込んだ色識別セン
サ回路の構成例を示す図である。

【図４】一般のログアンプの回路図である。

【符号の説明】

１ 微小電流用ログアンプ ２ 一般のログアンプ ３ 電流増幅段 ４ オペアンプ ５ ログダイオード １１ 色識別センサ回路 １２ 被検出物 １３ 受光素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力電流を増幅する電流増幅段と、この
   電流増幅段の出力が入力されるオペアンプと、このオペ
   アンプに帰還をかけるログダイオードとからなることを
   特徴とする微小電流用ログアンプ。
2. 【請求項２】 色の付いた被検出物による透過光又は反
   射光を受光し、色に応じて出力特性の異なる複数の受光
   素子と、これらの受光素子による検出信号が各々入力さ
   れる請求項１記載の微小電流用ログアンプとから構成さ
   れ、各ログアンプの出力を色識別に用いることを特徴と
   する色識別センサ回路。