JPS6024018Y2 - スイツチ回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は制御信号により作動させられるスイッチ回路に
関する。

光量その他の物理量をトランスデユーサにより、信号電
流に変換して、コンデンサに充電し、積分電圧によりそ
れ等の量を測定する方法が広く用いられている。

コンデンサに光電流を充電して、充電電位が予じめ定め
たレベルの達した時に信号を発生する時定数回路では、
前記コンデンサへの充電開始時点を決定するために、前
記コンデンサ端子を開閉するために種々のスイッチが用
いられている。

当初は機械的なスイッチを用いる例が多かったが、トラ
ンジスタをスイッチとして用いるとか演算増幅器を用い
制御信号によりその出力インピーダンスを変化させてス
イッチして使用する方法も開発されている。

以下、まず演算増幅器をスイッチとして用いる具体例を
示し、微少信号電流時における問題点を説明する。

第１図はフォトダイオードの微少光電流（数ＰＡ〜数μ
Ａ）を数１０ピコファラッドの小容量のコンデンサに充
電して、一定光量になった時にコンパレータから信号を
発するようにした時定回路の一例である。

図において、ＰＤはフォトダイオード、Ａ、は高入力イ
ンピーダンスの演算増幅器、Ｃｒは充電用コンデンサ、
んはキャパシタの両端を擬似的に短絡しているスイッチ
回路である。

Ａ２への制御信号が入るとんはその出力がハイインピー
ダンスとなりＣ２に光電流■２が充電される。

第２図にＡ２の回路の具体例を示す。

この回路において、トランジスタＱ１〜Ｑ５は演算増幅
器を猛威している。

その出力糠ｕｔ２の出力電圧または電流は入力電位に依
存し、通常低インピーダンスとなっている。

そして出力端０ｕｔ２からはＰＤの光電流と等しい電流
が流れ出るのでコンデンサＣ２には充電されず、Ａ□の
出力端は零電位となっている。

コントロール制御端子の信号がローからハイになると、
トランジスタＱ６がオンし、トランジスタＱ、のベース
電位を下げ、今まで流れていた差動増幅回路の定電流■
１を零にする。

その結果、トランジスタＱ１．Ｑ２は非導通となり出力
端子からは電流の流入はなくなり、Ａ２の出力インピー
ダンスはハイインピーダンスとなる。

第１図に示した回路ではその瞬間から光電流ＩｐはＣ２
に流れＣ４を充電する。

Ａ１の出力端子ｏｕｔ１の電位はＡ２のトランジスタＱ
６のベースに加えられるコントロール信号がハイになっ
てからのＰＤへの光量に相当した値となる。

次に第１図に示した回路のスイッチ回路として第２図に
示した回路を用いた場合の動作を第３図ａ、 ｂを参照
して説明する。

第３図ａはトランジスタＱ６の制御信号を示している。

第３図すは増幅器Ａ１の出力電圧波形Ａ１ｏｕｔを示し
ている。

ｂに示されているように、Ａｌｏｕｔは制御信号がハイ
になった瞬間にΔＶだけ下がる。

理想的には破線で示すように積分が行なわれるべきであ
るが、前記Δ■の降下のために設定レベルＶｒｅｆに達
する時間が図示のちだけ遅れることになる。

このような凹みΔＶの生ずる原因を説明する。

第２図に破線で示すようにトランジスタＱ２のベースコ
レクタ間には容量Ｃ８がある。

そのため制御信号がハイになって電流Ｉ工が０になった
ときＱ、、 Ｑ２のＶＢＥが０となる。

すなわちＱ２のベース電位がＶ。

ＣＶＥＥから■。０に上がるためである。第４図に示す
モデル化した回路図を用いてさらに説明する。

前述した回路でコントロール信号がハイになると第４図
の回路のスイッチＳ１．Ｓ２は夫々ｂからａに変わるこ
とと等価である。

このときＡ□の出力Ｖ。

１は瞬間的にΔｙ＝＝ｙ、。

Ｑ２だけ下がることが理解できる。前述したΔ■だけ下
がる理由を、さらに定性的に要約して説明する。

第２図に示す回路で制御信号がトランジスタ％のベース
にハイレベルとして入力されると、トランジスタｑはオ
フとなり、トランジスタＱ１のベース・エミッタ間電圧
は０となる。

第４図に示すようにＣｃに左側電位が約６００ｍＶ上昇
することになる。

するとこの００を通って電流がＱ２のコレクタ（＝ｏｕ
ｔ２）から流れ出ることになり、それがコンデンサＣｆ
（第１図または第４図参照）に充電される。

０ｕｔ２は増幅器Ａ□の反転入力端子に接続されており
、この増幅器Ａ□の利得が大きいため、この反転入力端
子の電圧は変化せず増幅器Ａ１の出力端ｏｕｔｌが下が
ることになる。

仮りにＣｃが２ ｐＦ。Ｃｒ ： ５０ｐＦ、 ＶＢＥ
Ｑ２−：５ＱＱｍＶあるとΔＶＶ：２４ｍＶとなる。

これは微少光電流が短時間しか持続しないようなときの
光量測定のときに問題となる。

Ａ１０ｕｔの出力■は ■＝上ｆｉｐｄｔ−Δ■ Ｃｒ ｃ。

ただし：Δｖ＝Ｈｖ８゜ 誤差の割合 誌＝ ＣｃＶＢＦ。

■ｆ １ｐｄｔ−ＣｃＶＢＥｂｌ比。

ｃＶＢＥ 例えばｉｐ： １００ｎＡ、 ｔ ： １００μｓ、
ＣＣ： ２ｐＦｔＶＢＥ ： ６００の場合 △ｖ １ ヨ ｌ ”” １００Ｘ１００ＸＩＯ”’° ′１３３２Ｘ６０
０Ｘ１０１５’ （＝１３６％） となり無視することができない。

本考案の目的は前述したスイッチ動作開始時の異状電圧
変動を防止することにより、確実なスイッチ動作を行な
うことができるスイッチ回路を提供することにある。

前記目的を遠戚するために本考案によるスイッ子回路は
、第１の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の入力端
子間に接続されているフォトダイオードと、前記第１の
演算増幅器の入出力端子間に接続されているコンデンサ
からなる回路の前記コンデンサの充電を開始させるため
に、一方の入力端子が基準電位点に他方の入力端子に前
記第１の演算増幅器の出力が接続されておりさらに他の
入力端子に制御信号が印加されたときに出力インピーダ
ンスを大きくする第２の演算増幅器からなるスイッチ回
路において、前記第２の演算増幅器の出力トランジスタ
の前記制御信号入力時のベース電位の変化がそのトラン
ジスタの接合容量を介して出力端子に現れることを防止
するために、前記第２の演算増幅器の出力トランジスタ
を含むカレントミラーの共通エミッタと電源間にダイオ
ードとトランジスタの並列回路を接続し、制御信号が印
加されるまでは前記トランジスタをオンに保って前記共
通エミッタの電位は電源電圧近くに保ち、前記制御信号
が印加されたとき前記トランジスタをオフとして前記共
通エミッタの電位は前記ダイオードの順方向電圧だけ低
くして前記制御信号印加時に、前記出力トランジスタの
ベース電位が変化する量だけ、前記第２の演算増幅器の
動作電源電圧を逆に変化させ、前記出力端子の異状変動
を防止するように構成されている。

前記構成によれば本考案の目的は完全に達成できる。

以下実施例を参照して、本考案をさらに詳しく説明する
。

第５図は本考案によるスイッチ回路の実施例を示す回路
図である。

この回路はコントロール信号（Ｑ６のベースへの信号）
がバイになったときのＱ２のＶＢＥ２の変化量に相当す
る分だけ演算増幅器にかかる電源電圧を下げて、Ｑ２の
ベース電位の変化を相殺するように構成しである。

コントロール信号がローのときトランジスタＱ７．Ｑ８
はオンであり、トランジスタＱ９はＱ８によって短絡さ
れた状態になっている。

Ｑｌ、Ｑ２のエミッタ電位は電源からＱ８のコレクタエ
ミッタ間電圧ＶＣＥ８だけ低い値である。

ＶＣＨ８は１０ｒＴＩＶ〜２０ｒ′ｒＩＶ位である。

すなわちＱ２のベース電位は電源電圧よりＶＢＥ２ ＋
ＶＣＥ８だけ低い。

次にコントロール信号がバイになるとＱ７はオフとなり
、したがってＱ８もオフとなる。

Ｑ□？ Ｑ２のエミッタ電圧は電源電圧からＱ９のＶＢ
Ｅだけ下がった値となる。

このときＱ２のベース電位はＱ□９ Ｑ２のエミッタ電
位まで上っている。

結果的にＱ２のベース電位の変化はＶＢＥ２ ＶＢＥ
：９ ＋Ｖ。

Ｅ８となる。この値は定電流Ｉ□、Ｉ２と出力電流Ｉｏ
ｕｔ２とによるが±２０ｍＶ以内におさえることができ
る。

第３図Ｃにコントロール信号とＡ１の出力電圧波形を示
す。

ΔＶ３は実験によると±２ｍｖに入っていた。

第５図の回路ではもがオフになるとＱ、、 Ｑ２がオフ
になるタイミングはほぼ一致するので、ｏｕｔ２の電圧
、電流の変動はなくＡ□の出力波形もきれいである。

本考案によるスイッチ回路んはコントロール信号によっ
て作動する理想的なスイッチの役を果し得る。

以上説明したスイッチ回路はストロボの調光回路に使用
できる。

特に高級１眼レフカメラとの組合わせによるＴＴＬダイ
レクト測光による調光ストロボ、すなわち、ストロボの
発光の被写体からの反射をカメラのフィルム面で再反射
し、カメラ内のＰ、Ｄに受け、一定光量になったときカ
メラからストップ信号を発してストロボ光を停止させる
方式においてはＰ、Ｄの受ける光は弱＜、シたがって光
電流も少ない。

このようなとき調光回路を第６図のように構成する。

調光システムとしては調光信号（ストップ信号）を発す
るタイミングが少しでも遅れるとそれだけ露光オーバと
なり好ましくない。

調光信号が遅れる原因としては■光電流を充電するタイ
ミングの遅れ、■充電の初期における充電電位の誤差、
■コンパレータの遅れ等がある。

本考案によればこのうち■と■を改善できる。

第６図において上側はストロボの回路で下側がカメラの
調光部分の回路例である。

カメラのＸスイッチがオンするとストロボが発光する。

同時にカメラ側のモノマルチバイブレータＭＭで前記制
御信号が作られＡ２に送られる。

前述の如＜ Ａ２の出力端はハイインピーダンスとなり
Ａ２の出カバＡ１の（−）入力から切り離された形とな
りＣｒには光電流が充電される。

コンパレータＣの（−）入力はＡＳＡに対応した電圧が
与えられ、Ａ□の出力がその電圧より大きくなったとき
Ｃは反転し調光信号をストロボ側へ送出する、すられち
Ｃの出力によりストロボのサイリスタＴｈ３はオンし転
流コンデンサ０丁によりストロボのメインのサイリスタ
Ｔｈ２をターンオフする。

第７図は第６図によるストロボ制御のときの各種の信号
波形である。

ａのＸｓｗオンによりｂに示すようにストロボが発光し
、Ｃ制御信号が形成される。

このＣの制御信号発生によりｄ充電開始し、充電電圧が
一定値Ｖｒｅｆに達するとｅ調光信号が出てストロボの
発光を停止させる、すなわちｂの実線口の示す波形のよ
うに発光を停止する。

ｂのイ、ｄのイは調光しないときの発光波形、充電波形
である。

以上詳しく説明したように、本考案によれば確実なスイ
ッチ動作が可能なスイッチ回路が得られ充電流等微少信
号の積分開始時点の制御などに好適に利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は演算増幅器を用いたスイッチ回路の使用例を示
す回路図、第２図は従来のスイッチ回路を示す回路図、
第３図は従来のスイッチ回路と本考案によるスイッチ回
路の動作を比較して示したグラフ、第４図は従来のスイ
ッチ回路の問題点を説明する回路モデル、第５図は本考
案によるスイッチ回路の実施例を示す回路図、第６図は
本考案によるスイッチ回路をストロボの制御に応用した
応用例を示す回路図である。 第７図は第６図の回路の動作を説明するための波形図で
ある。 Ａ□・・・・・・演算増幅器、Ａ２・・・・・・スイッ
チ回路、ＰＤ・・・・・・フォトダイオード、Ｃ４・・
・・・・積分用コンデンサ、Ｃ・コンパレータＱ工、Ｑ
２・・・Ｑ５・・・・・・スイッチ回路の演算増幅部を
形成するコンデンサ、Ｘｅ・・・・・・クセノン放電管
、ｃｏ・・・・・・接合容量、ＭＭ・・・・・・マルチ
バイブレータ、Ｔｈ１．Ｔｈ２．Ｔｈ３・・・・・・サ
イリスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第１の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の入力端子
   間に接続されているフォトダイオードと、前記第１の演
   算増幅器の入出力端子間に接続されているコンデンサか
   らなる回路の前記コンデンサの充電を開始させるために
   、一方の入力端子が基準電位点に他方の入力端子に前記
   第１の演算増幅器の出力が接続されておりさらに他の入
   力端子に制御信号が印加されたときに出力インピーダン
   スを大きくする第２の演算増幅器からなるスイッチ回路
   において、前記第２の演算増幅器の出力トランジスタの
   前記制御信号入力時のベース電位の変化がそのトランジ
   スタの接合容量を介して出力端子に現れることを防止す
   るために、前記第２の演算増幅器の出力トランジスタを
   含むカレントミラーの共通エミッタと電源間にダイオー
   ドとトランジスタの並列回路を接続し、制御信号が印加
   されるまでは前記トランジスタをオンに保って前記共通
   エミッタの電位は電源電圧近くに保ち、前記制御信号が
   印加されたとき前記トランジスタをオフとして前記共通
   エミッタの電位は前記ダイオードの順方向電圧だけ低く
   して前記制御信号印加時に前記出力トランジスタのベー
   ス電位が変化する量だけ、前記第２の演算増幅器の動作
   電源電圧を逆に変化させ、前記出力端子の異状変動を防
   止するように構成したことを特徴とするスイッチ回路。