JPS636480A - トラツキングホ−ルド回路をもつパルス光電流増幅回路 - 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） 本発明は、半導体装置検出器（Ｐ　Ｓ　Ｄ）を用いた距
離検出装置等に利用されるトランキングホールド回路を
もつパルス光電流増幅回路に関する。

（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
射光を半導体装置検出器を用い検出し、３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４図は、半導体装置検出器を用いた距離検出装置の光
学系を示す略図である。

投光用のＬＥＤから放出されたパルス光は投光レンズＬ
１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を介して半導体装置検出器に入射する。

半導体装置検出器は、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。

したがって、半導体装置検出器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増幅して、距離演算
を実行する必要かあ−る。

第５図は、前記距！ｉｉｌ！検出装置の信号処理回路の
ブロック図である。

半導体装置検出器（ＰＳＤ）の出力端子はそれぞれ同一
の構成のパルス光電流増幅回路（抜取回路）１、ＩＩに
接続されている。

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。

（発明が解決しようとする問題点） 前述したパルス光電流増幅回路は、入力パルス光電流の
ない時は、外来光電流の変動があっても出力のレベルを
一定に保ち、ある−定出力電圧を出力することができる
ように変動のトラッキング（トラッキングモード）がさ
れる必要がある。

また本来の入力パルス光電流のある時（赤外光をパルス
的に対象物に投射し、それによって反射してきた光を検
出時）には、前記トラッキングのレベルをホールド（ホ
ールドモード中）し、パルス光電流増幅をする必要があ
る。

しかしながら、従来のパルス光電流増幅回路は前記トラ
ッキングモードにおける追従の速度が十分でないため、
パルス光電流増幅回路の出力の変動が大きくなり、ホー
ルドモードにおけるホールドレベルの変動が大きくなり
正しい信号の再現が行われ難いという問題があった。

本発明の目的は前述した問題を解決することができるト
ラッキングホールド回路をもつパルス光電流増幅回路を
提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明によるトラッキング
ホールド回路をもつパルス光電流増幅回路は、第１のＮ
ＰＮトランジスタのコレクタに定電流源と半導体装置検
出器の出力電流が接続され、そのエミッタは抵抗を通し
て接地され、第２のＮＰＮトランジスタのベースは第１
のトランジスタのコレクタに接続され、エミッタは接地
され、コレクタは電流ミラー回路を構成するＰＮＰトラ
ンジスタのコレクタに接続され、ミラー回路の他のＰＮ
Ｐ　トランジスタのコレクタは定電流負荷となるＮＰＮ
　トランジスタのコレクタと出力端子に接続されており
、変動する出力光電流に含まれるパルス光電流の発生時
点が既知である場合に前記パルス光電流成分のみを増幅
して取り出すパルス光電流増幅回路において、前記出力
端子と前記第１のＮＰＮ　トランジスタのベース間に広
帯域のトラッキングホールド回路と低ゲインの比較回路
とを負帰還回路として接続し入力にパルス光電流が入ら
ない時の前記出力端子の電圧を略一定に保って構成され
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
。

第１図は、本発明によるトラッキングホールド回路をも
つパルス光電流増幅回路の実施例を示す回路図である。

第１のＮＰＮ　トランジスタ１のコレクタに定電流源７
と半導体装置検出器（ＰＳＤ）６の一方の出力端子が接
続されている。

トランジスタ１のエミッタは抵抗を通して接地されてい
る。

第２のＮＰＮトランジスタ２のベースは第１のトランジ
スタ１のコレクタに接続され、エミッタは接地されてい
る。

第２のＮＰＮ　トランジスタ２のコレクタは電流ミラー
回路を構成するＰＮＰ　トランジスタ３のコレクタに接
続されている。

ミラー回路の他のＰＮＰ　トランジスタ４のコレクタは
定電流負荷となるＮＰＮ　トランジスタ５のコレクタと
出力端子に接続されている。

前記ＮＰＮ　トランジスタ５のコレクタと前記ＮＰＮト
ランジスタ１のベース間に帰還回路８が接続されている
。

この帰還回路８はパルス光電流増幅回路において、入力
にパルス光電流が入らない時の出力端子の電圧をある一
定値にコントロールし、その変動をできる限り小さくす
るために設けたものである。

広帯域のトラッキングホールド回路２０と低ゲインの比
較回路３０とコンデンサ３１．３２から構成されている
。

第２図は、トラッキングホールド回路の実施例を示す回
路図である。

トラッキングホールド回路は、差動増幅器を構成する第
１および第２のＰチャンネルＭＯＳトランジスタ２１，
２２の両ソースにスイッチ２６を介して定電流源２７を
接続しである。

第１のトランジスタ２１のゲートは入力であり、ドレイ
ンは第３のＮＰＮ　トランジスタ２３のベースおよびコ
レクタに接続され、第３のＮＰＮ　トランジスタ２３の
エミッタは接地されている。

第２のＭＯＳトランジスタ２２のゲートは出力であり、
そのドレインおよび第４のＮＰＮ　トランジスタ２４の
コレクタに接続され、第４のＮＰＮ　トランジスタ２４
のベースは第３のＮＰＮ　トランジスタ２３のベースに
接続され、エミッタは接地されている。出力端子に抵抗
２５とコンデンサ３２を直列接続したものを接続しであ
る。

前述した回路において、半導体装置検出器（ＰＳＤ）か
ら信号以外の様々な周波数をもった光電流が流れ込んで
くる。

出力端子にはこれらの影響を受けず電圧変動の少ないあ
る一定電圧が出力されていなくてはならず、パルス光電
流信号が入力された時には、その増幅された電流が出力
されな（ではならない。

帰還回路８の比較回路３０の負荷のコンデンサ３１の容
量を比較的大きくしである。

比較回路２０の（−）入力端子に基準電圧Ｖ　ｒｅｆを
接続し、（＋）入力端子にはトラッキングホールド回路
２０の出力が接続されている。

トラッキングホールド回路２０がトラッキングモードに
あれば、充電流増幅回路の出力電圧の小変動は比較回路
３０に伝えられ、その変動を抑制するように第１ＯＮＰ
Ｎトランジスタ１のベースがコントロールされる。

トラッキングホールド回路２０がホールドモードに入る
と、直前の充電流増幅回路の出力の直流成分のみがホー
ルドされ比較８３００Å力となる。

したがって、ホールドモードと同時にパルス光電流が入
力されると、それは第２のＮＰＮ　トランジスタ２で増
幅され、ＰＮＰ　トランジスタ３，４からなるミラー回
路を通して出力端子（ＯＵＴ）より流れ出すことになる
。

第２図に示したトラッキングホールド回路２０の特徴を
第３図に示す回路と対比してさらに説明する。

第２図および第３図に示す回路のコンデンサ３２の容量
Ｃを０．１μＦであるとする。容量Ｃのインピーダンス
は１／ωＣで与えられるから、このインピーダンスは周
波数の変化に対して、１００Ｈｚでは１５．９　ＫΩ、
ＩＫＨｚでは１．５９にΩ、１０ＫＨｚでは１５９Ω、
１００ＫＨｚでは１５．９Ωというように変化する。

今、第３図に示す回路の入力の電圧変動が１６ｍＶ程度
あるとすると、周波数１０ＫＨｚで動作す。

るにはコンデンサ３２を充電または放電する電流が１０
０μ八程度必要となる。

しかし全体の回路をＩＣで構成するときにこの回路では
数μＡくらいの電流しか利用できないので、ゲインが小
さく位相の遅れた出力となる。

この第３図に示す回路を帰還回路８に用いると光電流増
幅回路の出力は入力パルス光電流のない状態では雑音が
太き（、ホールドモードでの出力電圧の安定度も悪いも
のとなる。

第２図に示したトラッキングホールド回路の実施例では
ＩＯＫΩの抵抗２５を前記コンデンサ３２に直列に接続
しである。

トラッキングモード中は、入力電圧の変動に対する出力
電圧の追従は抵抗の電圧降下でなされ、広帯域の周波数
まで位相が遅れることなく追従させることができる。

したがって、これを帰還回路８に使用したパルス光電流
増幅回路の出力電圧には低周波域での雑音はみられなく
なる。

光パルスの入射に対応して、ホールドモードに入るとス
イッチ２６がオフにされ動作電流がなくなるため出力に
はコンデンサ３２に蓄えられていた電圧が現れることに
なる。

この電圧はトラッキングモード中高周波数領域での変化
はほとんどなかったため、パルス光電流増幅回路の出力
（つまりトラッキングホールドアンプの入力）の平均値
に極めて近い、直流的な電位と考えることができる。

したがって、トラッキングモードに入ると、比較回路３
０の出力は、パルス光電流増幅回路の出力値の平均値が
維持されるような電位となり、パルス光電流増幅回路の
出力のトラッキングモード中の変動も少ないものとなる
。

（発明の効果） 以上詳しく説明したように、本発明によるトラッキング
ホールド回路をもつパルス光電流増幅回路は、第１のＮ
ＰＮ　トランジスタのコレクタに定電流源と半導体装置
検出器の出力電流が接続され、そのエミッタは抵抗を通
して接地され、第２のＮＰＮトランジスタのベースは第
１のトランジスタのコレクタに接続され、エミッタは接
地され、コレクタは電流ミラー回路を構成するＰＮＰト
ランジスタのコレクタに接続され、ミラー回路の他のＰ
ＮＰトランジスタのコレクタは定′電流負荷となるＮＰ
Ｎ　トランジスタのコレクタと出力端子に接続されてお
り、変動する出力光電流に含まれるパルス光電流の発生
時点が既知である場合に前記パルス光電流成分のみを増
幅して取り出すパルス光電流増幅回路において、前記出
力端子と前記第１のＮＰＮ　トランジスタのベース間に
広帯域のトラッキングホールド回路と低ゲインの比較回
路とを負帰還回路として接続し人力にパルス光電流が入
らない時の前記出力端子の電圧を略一定に保って構成さ
れている。

したがって、入力パルス光電流のない時、外来光電流を
応答性よく引抜きノイズの少ない、ある−定出力電圧を
出力することができる。

また本来入力パルス光電流のある時（ホールドモード中
）、入力が零だった場合でも異常な動作をせず安定な出
力電圧となるため、赤外光をパルス的に対象物に投射し
、それによって反射してきた光を検出して、３角渕距の
手法で対象物までの距離を判定するようなシステムのパ
ルス光電流増幅回路の精度を著しく向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるトランキングホールド回路をも
つパルス光電流増幅回路の実施例を示すブロック図であ
る。 第２図は、トラッキングホールド回路の実施例を示す回
路図である。 第３図は、抵抗をはずした比較の対象の回路を示す図で
ある。 第４図は、ＰＳＤを用いた距離測定装置の原理を説明す
るための略図である。 第５図は、従来のＰＳＤを用いた距離測定装置の回路の
例を示すブロック図である。 ■・・・第１のＮＰＮ　トランジスタ２・・・第２のＮ
ＰＮトランジスタ３ ．４・・・電流ミラー回路を構成するＰＮＰ　トランジ
スタ ５・・・ＮＰＮ　トランジスタ ロ・・・半導体装置検出器（Ｐ　Ｓ　Ｄ）７・・・定電
流源 ８・・・帰還回路 ２０・・・トラッキングホールド回路 ２１・・・第１のＭＯＳトランジスタ ２２・・・第２のＭＯ３トランジスタ２３．２４・・・
ＮＰＮ　＋−ランジスタ２５・・・抵抗器 ２６・・・スイッチ ２７・・・定電流源 ３１．３２・・・コンデンサ 特許出願人　浜松ホトニクス株式会社 チノン株式会社 代理人　弁理士　　井　ノ　ロ　　毒 牙Ｉ　図 Ｉｒ２図 才３図 〕セ５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１のＮＰＮトランジスタのコレクタに定電流源
   と半導体装置検出器の出力電流が接続され、そのエミッ
   タは抵抗を通して接地され、第２のＮＰＮトランジスタ
   のベースは第１のトランジスタのコレクタに接続され、
   エミッタは接地され、コレクタは電流ミラー回路を構成
   するＰＮＰトランジスタのコレクタに接続され、ミラー
   回路の他のＰＮＰトランジスタのコレクタは定電流負荷
   となるＮＰＮトランジスタのコレクタと出力端子に接続
   されており、変動する出力光電流に含まれるパルス光電
   流の発生時点が既知である場合に前記パルス光電流成分
   のみを増幅して取り出すパルス光電流増幅回路において
   、前記出力端子と前記第１のＮＰＮトランジスタのベー
   ス間に広帯域のトラッキングホールド回路と低ゲインの
   比較回路とを負帰還回路として接続し入力にパルス光電
   流が入らない時の前記出力端子の電圧を略一定に保って
   構成したことを特徴とするトラッキングホールド回路を
   もつパルス光電流増幅回路。
2. （２）前記のトラッキングホールド回路は、差動増幅器
   を構成する第１および第２のＰチャンネルＭＯＳトラン
   ジスタの両ソースにオンオフ可能な定電流源を接続し、
   前記第１のＭＯＳトランジスタのゲートは入力であり、
   ドレインは第３のＮＰＮトランジスタのベースおよびコ
   レクタに接続され、第３のトランジスタのエミッタは接
   地され、第２のＭＯＳトランジスタのゲートは出力であ
   り、そのドレインおよび第４のＮＰＮトランジスタのコ
   レクタに接続され、第４のＮＰＮトランジスタのベース
   は第３のトランジスタのベースに接続され、エミッタは
   接地されており、出力端子に抵抗とコンデンサを直列接
   続して構成されている特許請求の範囲第１項記載のトラ
   ッキングホールド回路をもつパルス光電流増幅回路。