JPS6281106A - 増幅回路 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はアナログ信号をデジタル信号に変換する△Ｄ
変換に先立ってそのアナログ信号を増幅する増幅回路に
関するものである。

（従来の技術） アナログ信号を増幅するための増幅回路としてのＤＣア
ンプは、通常無信号入力時においてもオフセット電圧と
呼ばれる直流電圧が出力される。

また、入力信号にＤＣドリフト電圧と呼ばれる直流成分
が含まれている場合には出力信号は入力信号増幅弁にＤ
Ｃドリフト電電圧幅幅分舶記オフセット電任とを加樟し
たものとなって、入力信号のみを増幅した所望の出力信
号を得ることはできない。そこで、第５図に示すように
ＤＣアンプを構成する増幅器Ａ５の非反転入力端子の入
力電圧を可変抵抗器ＶＲで調節することにより、増幅器
Ａ５のオフセット電圧を除去するようにした構成が提案
されている。

一方、出力信号の中から直流成分を除去するために、第
６図に示すようなＡＣアンプも提案されている。すなわ
ち、増幅器Ａ６の出力信号は主に増幅器Ａ７、抵抗Ｒ１
０、コンデンサＣ２からなるローパスフィルター回路を
介して同増幅器へ６の非反転入力端子に帰還されている
。そして、増幅器Ａ７は増幅器へ〇の出力信号の中から
抵抗Ｒ１０及びコンデンサＣ２で設定されるカットオフ
周波数以下の信号成分を増幅して出力するため、結果と
して増幅器へ６の出力信号から前記オフセラ１−電圧及
びＤＣドリフト電電圧幅幅分の直流成分が除去され、入
力信号を増幅した波形のみが出力される。

（発明が解決しようとする問題点） 上記第５図に示すようなりＣアンプでは、可変抵抗２！
ＡＶＲによる調整作業が煩雑であるとともに、増幅器Ａ
５の温度変化、経年変化等によるオフセット電圧の変化
には対応できないという問題点があった。また、第６図
に示すようなＡＣアンプでは例えば第３図（ａ）に示す
ように信号分と無信号分とが交互に連続するような入力
信号が入力される場合には、第７図に示すように信号分
が入力された初期においてアース電位（以下ＧＮＤとい
う）に対し信号分を増幅した電圧が出力されるが、その
後徐々に信号振幅の中間電位がＧＮＤになる様動作する
。従って、出力信号の波高値を検出するような測定回路
にこのようなＡＣアンプを使用することには支障があっ
た。

（目的） この発明の目的は上記のような従来のＤＣアンプ及びＡ
Ｃアンプに存する問題点を解決するためになされたもの
であって、その目的は調整作業を必要とすることなく出
力信号から直流成分を自動的に除去し、かつ出力信号の
波高値に大きな変動が生じない増幅回路を提供するにあ
る。

（問題点を解決するための手段） この発明は上記目的を達成するために、断続する所定周
波数の入力信号を増幅して出力する増幅器Ａ３と、その
増幅器Ａ３の出力信号のうちコンデンサと抵抗の時定数
に基いて前記入力信号より充分低く設定された周波数以
下の低周波分を増幅して前記増幅器Ａ３の入力端子に帰
ｊ２させるフィルター回路ＬＰＦと、前記増幅器Ａ３に
対するフィルター回路ＬＰＦからの帰還量を増減するス
イッチ手段ＳＷとを備えた構成としている。

（作用） 上記手段により、増幅器Ａ３の入力信号が遮断されたと
きスイッチ手段ＳＷを開路すれば、増幅器Ａ３の出力信
号の低周波分がフィルター回路ＬＰＦで増幅されて増幅
器Ａ３の入力端子に帰還されるので、同増幅器Ａ３の出
力信号の低周波分が除去され、増幅器Ａ３に入力信号が
入力されたときスイッチ手段ＳＷを閉路すれば、フィル
ター回路ＬＰＦから増幅器Ａ３への帰還ｍは減少し、増
幅器Ａ３の出力信号のＧＮＤ電位に対する振幅の変化が
緩慢になる。

（実施例） 以下、この発明を光学的画像読取装置の増幅回路に具体
化した一実施例を図面に従って説明すると、光学的画（
２！読取装胃の読み取りヘッド内には例えば第２図に示
すように、基端に光源としての発光ダイオード等の第一
〜第四発光素子Ｌ１〜Ｌ４をそれぞれ備えた第一〜第四
発光側光ファイバーＴｌ〜Ｔ４が配設され、その各照射
面は原稿面に対し約６０度傾けられている。そして、各
発光素子し１〜し４からの光はそれぞれ各光ファイバー
Ｔ１〜Ｔ４を介して原稿面上に照射され、その照射され
る各点を第一〜第四の読み取り点Ｄ１〜Ｄ４としている
。

前記第一〜第四発光側光ファイバーＴ１〜Ｔ４と対抗す
る側に設けられた第一〜第四受光側光ファイバーＲ１〜
Ｒ４は、その各先端部を前記発行側光ファイバーＴ１〜
Ｔ４の先端部と平行に第一受光側光ファイバーＲ１から
順に列設され、その先端受光面を各発行側光フアイバー
下１〜Ｔ４の照射面に対して６０度になるように傾けて
いる。

そして、前記８読み取り点Ｄ１〜Ｄ４に照射された光は
それぞれ反射光となって対向する第一〜第四受光側光フ
ァイバーに受光される。

第一〜第四受光側ファイバーＦ１〜Ｆ４の基端はそれぞ
れ読み取りヘッド内に設けられたフォトトランジスタ等
の光電変換素子Ｐに接続されていて、前記受光した反射
光を同変換素子Ｐに伝送する。そして、光電変換素子Ｐ
はそれぞれの受光側光ファイバーＦ１〜Ｆ４から伝送さ
れてくる反射光を光量に比例した電気信号に変換して次
段の増幅器Ａ１に出力する。

増幅器Ａ１は光電変換素子Ｐから出力される電流の変化
を電圧の変化にかえて増幅回路Ａ２に出力する。その増
幅回路Ａ２は増幅器Ａ１の出力信号をさらに増幅すると
ともにその出力信号から直流成分を除去して次段のコン
パレータＨに出力する。コンパレータＨはその出力信号
をあらかじめ設定された基準レベルと比較して、その基
準レベルより小さいときには「１」、大きいときには「
０」という２値のデジタル信号に変換してマイクロコン
ピュータＭに出力する。すなわち、コンパレータＨは増
幅回路△２の出力信号が基準電圧より小さいときにはそ
の原稿面上の読み取り点においては画像が記録されてい
ることを「１」のデジタル情報で示し、同出力信号が基
準レベルより小さいときにはその原稿面上の読み取り点
において画像が記録されていないことをｒＯＪのデジタ
ル情報で示すようになっている。

マイクロコンピュータＭはコンパレータＨからのデジタ
ル情報に基いて各読み取り点における画像読み取り処理
を行うとともに、前記各発光素子Ｌ１〜Ｌ４を第一発光
素子Ｌｌから順に第四発光素子Ｌ４まで所定のタイミン
グで点滅させ、かつ所定の周期でその動作を繰返し行わ
せるための動作制御信号を各発光素子し１〜Ｌ４に出力
する。

従って、各発光素子し１〜Ｌ４は所定の時間内で第一発
光素子Ｌｌから順に第四発光素子Ｌ４まで動作しく以下
この一連の動作を読み取り、ｖＪ作という）、所定時間
休止した後（以下この休止動作を非読み取り動作という
）再び読み取り動作に移る。

また、マイクロコンピュータＭは前記読み取り動作時及
び非読み取り動作時には、それぞれ対応する制御信号を
出力して、交流増幅回路Ａ２内の後記スイッチＳＷを開
閉制御するようになっている。

次に、増幅回路Δ２の詳細な構造を第１図に従って説明
すると、前記増幅器Ａ１の出力信号は抵抗Ｒ１を介して
増幅器Ａ３の反転入力端子に入力され、その増幅器Ａ３
の反転入力端子と出力端子とは抵抗Ｒ２で接続されてい
る。そして、増幅器Ａ３は増幅器Ａ１からの入力信号を
抵抗Ｒ１及びＲ２に基づく増幅率により増幅して出力す
るようになっている。

増幅器△３の出力端子には増幅器Ａ４をもとにしたＯ−
パスフィルター回路ＬＰＦが接続されている。すなわち
、増幅器Ａ３の出力端子は抵抗Ｒ３及びＲ４を介して増
幅器Δ４の反転入力端子に接続され、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ
５及びスイッチＳＷを介して接地されている。そして、
抵抗Ｒ５は抵抗Ｒ３，Ｒ４に対し充分小さな値となって
いる。

また、増幅器Ａ４の非反転入力端子は抵抗Ｒ６を介して
接地され、出力端子はコンデンサＣ１を介して反転入力
端子に接続されるとともに抵抗Ｒ７を介して増幅器Ａ３
の非反転入力端子に接続され、同抵抗Ｒ７及び抵抗Ｒ８
を介して接地されている。

そして、増幅器Ａ４は増幅器Ａ３の出力信号の中から抵
抗Ｒ３、Ｒ４及びコンデンサＣ１で設定されるカットオ
フ周波数以下の信号成分を増幅しで出力し、そのカット
オフ周波数は増幅器Ａ３の出力信号の周波数より充分低
い周波数に設定されている。また、スイッチＳＷは前記
マイクロコンピュータＭからの制御信号により前記信号
読み取り動作時には閉路され、非読み取り動作時には開
路され、その開路時には閉路時に抵抗Ｒ４に流れる電流
の大部分が抵抗Ｒ５で流れるように抵抗Ｒ４は同Ｒ５に
対し充分大きな抵抗として設定されている。

次に、上記のような増幅器Ａ３、Ａ４から構成される交
流増幅器Ａ２の作用を光学的画像読取装置の作用にヰい
て説明する。

さて、マイクロコンピュータＭの制御２ｎ　信号により
発光素子Ｌ１〜Ｌ４から発光側光ファイバー下１〜Ｔ４
を介して所定のタイミングで断続的に光が発光され、各
読み取り点Ｄ１〜Ｄ４の反射光が受光側光ファイバーＦ
１〜Ｆ４を介して光電変換素子Ｐに伝送されると、同光
電変換素子Ｐは各読み取り点Ｄ１〜Ｄ４の反射光をその
光量に応じた電気信号に変換して増幅器Ａ１に出力する
。すると、増幅器Ａ３の入力端子には第３図（ａ）に示
すような入力信号が入力され、その入力信号は前記非読
み取り動作時に直流増幅器Ａ１から出力されるＤＣドリ
フト電圧及びオフセラ１−電圧である無信号分と、読み
取り動作時に光電変換素子Ｐから出力される信号波形が
増幅されてその無信号分に加口された信号分とが交互に
現れるものである。

このような入力信号が増幅器Ａ３に入力されると、無信
号分が入力されている状態では第３図（Ｃ）に示すよう
にスイッチＳＷは開路されて、増幅器Ａ４は抵抗Ｒ３，
Ｒ４及びコンデンサＣ１で設定されるカットオフ周波数
より低い周波数に限り増幅して増幅器Δ３の非反転入力
端子に出力するので、増幅器Ａ４は増幅器Ａ３の出力電
圧の直流分をＧＮＤに近づ番プるように動作し、増幅器
Ａ３の出力電圧は第３図（ｂ）に示すようにＧＮＤ電位
となる。なお、増幅器Ａ３への無信号分の入力開始から
同増幅器Ａ３の出力信号がＧＮＤ電位となるまでの時間
は抵抗Ｒ７，Ｒ８を適宜変更して増幅器Ａ３への帰還量
を調節することにより、適宜調節することができる。

一方、上記の状態から増幅器Ａ３に第３図（ａ）に示す
ような信号分が入力されると、その初期においてＧＮＤ
電位に対し信号分を増幅した電圧が増幅器Ａ３から出力
されるが、その後徐々に信号振幅の中間電位がＧＮＤに
なる様動作する。ところが、信号分が入力されると同時
にスイッチＳＷが閉路されるので、コンデンサＣ１に流
れる電流は同スイッチＳＷが開路されている状態より小
さくなり、増幅器Ａ３の出力信号のＧＮＤ電位に対する
相対移動は緩慢となる。従って、第３図（ｂ）に示すよ
うに信内分が入力される時間内における出力信号のＧＮ
Ｄ電位に対する振幅の変化は小さくなり、後段のコンパ
レータＨの基準電圧に関わらない範囲となる。そして、
増幅器Ａ３に対し信号分に続いて再び無信号分が入力さ
れると、スイッチＳＷが開路されて増幅器Ａ３の出力電
圧は再びＧＮＤ電位となる。

このように、増幅器Ａ３に第３図（ａ）に示すような入
力信号が入力されると、第３図（ｂ）に示すような出力
信号が次段のコンパレータト１に出力される。すると、
コンパレータＨはその出力信号が基準電圧より小さいと
きにはその原稿面上の読み取り点においては画像が記録
されていることを「０」のデジタル情報でマイクロコン
ピュータＭに出力し、同出力信号が基準レベルより小さ
いときにはその原稿面上の読み取り点において画像が記
録されていないことを「１」のデジタル情報でマイクロ
コンピュータＭに出力する。そして、マイクロコンピュ
ータＭはコンパレータＨのデジタル情報に基いて各読み
取り点における画像読み取り処理を行う。

以上のように、この実施例の光学的画像読取装置に使用
された増幅回路Ａ２は、その前段の増幅器Ａ１から無信
号分としてオフセット電圧及びＤＣドリフト電圧などの
直流電圧が出力されている状態ではマイクロコンピュー
タＭによりスイッチＳＷが自動的に開路されて増幅器Ａ
４がローパスフィルターとして作用してその出力信号を
増幅器Ａ３の非反転入力端子に出力するので、増幅器Ａ
３の出力はＧＮＤｍ位となって安定する。また、増幅器
Ａ１から面記直流電圧に光電変換素子Ｐからの信号を増
幅して加算した信号分が増幅回路Ａ２に出力されると、
マイクロコンピュータＭにより自動的にスイッチＳＷが
閉路されるので、抵抗Ｒ４に流れる電流が小さくなり、
増幅器Ａ３はその出力信号のＧＮＤ電位に対する振幅を
ほとんど変化させることなく同出力信号を次段のコンパ
レータＨに出力する。

従って、この増幅回路Ａ２によれば、増幅器Ａ１の出力
信号の直流成分を除去し、ＧＮＤ電位に対する振幅を大
きく変化させることなく信号成分のみを増幅して次段の
コンパレータ］」に出力することができるとともに、以
上のような動作を無調整でかつ自動的に行うことができ
る。

なお、前記実施例ではスイッチＳＷを増幅器Ａ４の入力
端子側に設けたが、第４図に示すように増幅器Ａ４の出
力側すなわち抵抗Ｒ９とスイッチＳＷとを抵抗Ｒ８に対
し並列に接続し、抵抗Ｒ９を抵抗Ｒ８に対し充分に小さ
な値とした状態でスイッチＳＷを前記実施例と同様に制
御すれば、前記実施例と同様な効果を１ｑることができ
る。また、スイッチＳＷはＦＥＴＷのスイッチング素子
を使用することも可能である。

発明の効果 以上詳述したように、この発明は入力信号の直流成分を
無調整で除去し、ＧＮＤ電位に対する振幅を大きく変化
させることなく信号成分のみを増幅して出力する増幅回
路を提供し得る優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した増幅回路を示す回路図、
第２図はこの発明に関する光学的読取装置を示すブロッ
ク図、第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）はこの発明の増幅回路
の入出力波形及びスイッチの動作を示す説明図、第４図
はこの発明の別個を示す回路図、第５図は従来の直流増
幅器を示す回路図、第６図は同じ〈従来の交流増幅器を
示す回路図、第７図はその交流増幅器の出力波形を示す
説明図である。 図中Ａ３．Ａ４は増幅器、ＳＷはスイッチ、ＬＰＦはロ
ーパスフィルター回路である。 第１図 第４１！１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、断続する所定周波数の入力信号を増幅して出力する
   増幅器（Ａ３）と、 その増幅器（Ａ３）の出力信号のうちコンデンサと抵抗
   の時定数に基いて前記入力信号より充分低く設定された
   周波数以下の低周波分を増幅して前記増幅器（Ａ３）の
   入力端子にに帰還させるフィルター回路（ＬＰＦ）と、 前記増幅器（Ａ３）に対するフィルター回路（ＬＰＦ）
   からの帰還量を増減するスイッチ手段（ＳＷ）と、 を備えた増幅回路。