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JP3131473B2 - Infrared light detector - Google Patents
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JP3131473B2 - Infrared light detector - Google Patents

Infrared light detector

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JP3131473B2
JP3131473B2 JP03285194A JP28519491A JP3131473B2 JP 3131473 B2 JP3131473 B2 JP 3131473B2 JP 03285194 A JP03285194 A JP 03285194A JP 28519491 A JP28519491 A JP 28519491A JP 3131473 B2 JP3131473 B2 JP 3131473B2
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infrared light
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慎吾 曽布川
千尋 加藤
宏夫 浜口
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Kanagawa Academy of Science and Technology
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Hitachi Chemical Co Ltd
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、赤外光検出装置に関
し、さらに詳しく言えば、極めて低雑音で信号の増幅が
行なえる赤外光検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared light detecting device, and more particularly, to an infrared light detecting device capable of amplifying a signal with extremely low noise.

【0002】[0002]

【従来の技術】時間分解分光法は、寿命の短い分子種の
スペクトルを観測するために有効に利用されているが、
従来は主として紫外〜可視域の光を用いて行なわれて来
た。しかし、近年、輝度の高い赤外光源と高感度で時間
応答性の優れた赤外光検出器が開発されて来たため、赤
外光を用いて行なうことが多くなっている。
2. Description of the Related Art Time-resolved spectroscopy is effectively used to observe spectra of short-lived molecular species.
Conventionally, it has been mainly performed using light in the ultraviolet to visible range. However, recently, an infrared light source having a high luminance and an infrared light detector having a high sensitivity and an excellent time response have been developed, and thus, the use of infrared light has been increasing.

【0003】時間分解赤外分光法で分子種などのスペク
トルを観測する場合、通常、赤外光源としては例えばグ
ローバーやレーザーが用いられ、赤外光検出器としては
例えばMCT(水銀−カドミウム−テルル)検出器やI
nSb(インジウム−アンチモン)検出器が用いられ
る。赤外光検出器には、適当な直流バイアス電圧が印加
される。これらの赤外光検出器で得られた電気信号は、
増幅器で増幅された後、電気的なゲート回路に入力さ
れ、そこで時間分解した信号が取り出される。電気的な
ゲート回路としては、通常、ボックスカー積分器やディ
ジタルオシロスコープ(DSA)などが用いられる。
In the case of observing spectra of molecular species and the like by time-resolved infrared spectroscopy, usually, for example, a glow bar or a laser is used as an infrared light source, and MCT (mercury-cadmium-tellurium) is used as an infrared light detector. ) Detector and I
An nSb (indium-antimony) detector is used. An appropriate DC bias voltage is applied to the infrared light detector. The electrical signals obtained by these infrared light detectors are
After being amplified by the amplifier, it is input to an electric gate circuit, where a time-resolved signal is extracted. As the electrical gate circuit, a boxcar integrator, a digital oscilloscope (DSA), or the like is usually used.

【0004】この種の電子計測では、検出器からの信号
が微弱である場合が多く、しかもこの信号を低雑音かつ
高安定に増幅することが要求される。図7および図8
に、この種計測に用いられている従来の増幅器を示す。
In this type of electronic measurement, the signal from the detector is often weak, and it is required to amplify the signal with low noise and high stability. 7 and 8
FIG. 1 shows a conventional amplifier used for this kind of measurement.

【0005】図7は、この種計測に用いられる従来の増
幅器の回路構成の一例を示す回路図である。この従来の
増幅器51は、第1増幅部と第2増幅部とを備えた二段
増幅器としてある。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a conventional amplifier used for this kind of measurement. This conventional amplifier 51 is a two-stage amplifier including a first amplifier and a second amplifier.

【0006】第1増幅部は、n個の同じ帰還増幅回路を
並列に接続して構成してある。A1〜Anは演算増幅
器、RF1〜RFnおよびRS1〜RSnは帰還抵抗、R1〜Rn
は演算増幅器A1〜Anの出力を合成するための抵抗であ
る。各増幅回路の入力は共通で、入力信号は演算増幅器
A1〜Anにその+端子から入力される。演算増幅器A1
〜Anの−端子は、帰還抵抗RS1〜RSnを介して接地さ
れている。演算増幅器A1〜Anの出力の一部は、帰還抵
抗RF1〜RFnを介して演算増幅器A1〜Anの−端子に帰
還される。各増幅回路の出力は、それぞれ抵抗R1〜Rn
を介して取り出され、合成されてから第2増幅部に送ら
る。ここでは、n個の帰還増幅回路はいずれも非反転
増幅器として構成されている。
[0006] The first amplifying unit is configured by connecting n identical feedback amplifier circuits in parallel. A1 to An are operational amplifiers, RF1 to RFn and RS1 to RSn are feedback resistors, R1 to Rn
Is a resistor for combining the outputs of the operational amplifiers A1 to An. The input of each amplifier circuit is common, and the input signal is input to the operational amplifiers A1 to An from its + terminal. Operational amplifier A1
The negative terminals of .about.An are grounded via feedback resistors RS1 to RSn. Some of the outputs of the operational amplifiers A1 to An are fed back to the minus terminals of the operational amplifiers A1 to An via feedback resistors RF1 to RFn. The output of each amplifier circuit is a resistor R1 to Rn.
Via retrieved, that Re <br/> transmitted after being synthesized in the second amplifier. Here, all n feedback amplifier circuits are non-inverted.
It is configured as an amplifier.

【0007】第2増幅部は、演算増幅器Aaと帰還抵抗
RFaを有する1個の帰還増幅回路から構成してある。第
1増幅部のn個の増幅回路の出力を合成して得た出力
は、演算増幅器Aaにその−端子から入力される。演算
増幅器Aaの+端子は、接地されている。演算増幅器Aa
の出力の一部は、帰還抵抗RFaを介して演算増幅器Aa
の−端子に帰還される。ここでは、帰還増幅回路は反転
増幅器として構成されている。
[0007] The second amplifying section comprises one feedback amplifier circuit having an operational amplifier Aa and a feedback resistor RFa. The output obtained by combining the outputs of the n amplifier circuits of the first amplifier is input to the operational amplifier Aa from its minus terminal. The + terminal of the operational amplifier Aa is grounded. Operational amplifier Aa
Of the output of the operational amplifier Aa via the feedback resistor RFa.
Is fed back to the negative terminal. Here, the feedback amplifier circuit is inverted
It is configured as an amplifier.

【0008】上記従来の増幅器51では、入力端子から
信号が入力されると、その信号は第1増幅部のn個の帰
還増幅回路に入力され、増幅される。それら増幅回路の
出力は、それぞれ抵抗R1〜Rnを介して取り出され、合
成されて第2増幅部の演算増幅器Aaに入力される。演
算増幅器Aaに入力された信号は、増幅されて出力端子
に送られる。
In the above-described conventional amplifier 51, when a signal is input from the input terminal, the signal is input to n feedback amplifier circuits of the first amplifier and amplified. The outputs of these amplifier circuits are taken out via resistors R1 to Rn, combined, and input to the operational amplifier Aa of the second amplifier. The signal input to the operational amplifier Aa is amplified and sent to an output terminal.

【0009】第1増幅部では、n個の同じ帰還増幅回路
を並列に接続しているため、第1増幅部から出力される
各帰還増幅回路の合成出力電流の信号成分は、各帰還増
幅回路単独の出力の信号成分のn倍の大きさを持つ。他
方、各帰還増幅回路の出力の雑音成分はランダムで互い
に打ち消しあうため、各帰還増幅回路の合成出力電流の
雑音成分は、各帰還増幅回路単独の出力の雑音のn 1/2
になる。したがって、上記従来の増幅器51では、第1
増幅部の合成出力の雑音が(1/n) 1/2 に低減され、
その結果S/Nが改善される。 縦列接続された複数の回
路の場合、後段の回路の入力インピーダンスを前段の回
路の入力インピーダンス以上にするのが一般的である
が、図7の増幅器51の第1増幅部のように、複数の増
幅器を並列に接続してそれらの出力を加算することによ
り雑音を低減する回路構成においては、次段の入力イン
ピーダンスを十分低くするのが一般的である。実際、図
7の増幅器51では、第2増幅部の帰還増幅回路は、入
力インピーダンスが低い反転増幅器(すなわち電流増幅
器)として構成されている。
In the first amplifying section, n same feedback amplifier circuits
Are connected in parallel, so that the signal is output from the first amplification unit.
The signal component of the combined output current of each feedback amplifier circuit is
It has n times the signal component of the output of the width circuit alone. other
On the other hand, the noise components of the output of each feedback amplification circuit are random and mutually
Of the combined output current of each feedback amplifier circuit.
The noise component is n 1/2 of the noise of the output of each feedback amplifier circuit alone.
become. Therefore, in the conventional amplifier 51, the first
The noise of the combined output of the amplifier is reduced to (1 / n) 1/2 ,
As a result, S / N is improved. Multiple times cascaded
Circuit, the input impedance of the subsequent circuit is
Generally, it should be higher than the input impedance of the road
However, like the first amplifier of the amplifier 51 in FIG.
By connecting their width in parallel and summing their outputs.
In a circuit configuration that reduces noise,
It is common to make the impedance low enough. In fact, the figure
In the amplifier 51 of No. 7, the feedback amplification circuit of the second amplification unit
Inverting amplifier with low input impedance (ie, current amplification
).

【0010】図8は、この種計測に用いられる従来の他
の増幅器の回路構成の一例を示す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of another conventional amplifier used for this type of measurement.

【0011】図8の従来の増幅器61は、エミッタ接地
の2個のトランジスタQ1、Q2を用いた2段構成として
ある。信号は、コンデンサC1を介して第1段のトラン
ジスタQ1のベースに入力され、出力は、コンデンサC2
を介して第2段のトランジスタQ2のコレクタから取り
出される。動作の安定性を増すため、帰還抵抗RFを介
して、第2段のトランジスタQ2のエミッタから第1段
のトランジスタQ1のベースに負帰還がかけてある。RC
はトランジスタQ1のコレクタ抵抗、REはトランジスタ
Q2のエミッタ抵抗、R1はトランジスタQ2のコレクタ
抵抗である。
The conventional amplifier 61 shown in FIG. 8 has a two-stage configuration using two transistors Q1 and Q2 having a common emitter. The signal is input to the base of the first transistor Q1 via the capacitor C1, and the output is
Through the collector of the second-stage transistor Q2. In order to increase the operation stability, a negative feedback is applied from the emitter of the second transistor Q2 to the base of the first transistor Q1 via the feedback resistor RF. RC
Is the collector resistance of the transistor Q1, RE is the emitter resistance of the transistor Q2, and R1 is the collector resistance of the transistor Q2.

【0012】一般に、増幅器の入力インピーダンスを信
号源抵抗(例えば50Ω)に整合させるには、増幅器の
入力端子に信号源抵抗に等しい抵抗値を持つ整合用抵抗
を並列に接続すればよい。しかし、そうすると、その整
合用抵抗が新たな雑音源となるため、雑音が増加する。
そこで、整合用抵抗を使用せずに入力インピーダンスを
整合させることが望まれる。
Generally, in order to match the input impedance of the amplifier to the signal source resistance (for example, 50Ω), a matching resistor having a resistance equal to the signal source resistance may be connected in parallel to the input terminal of the amplifier. However, in that case, the matching resistor becomes a new noise source, so that the noise increases.
Therefore, it is desired to match the input impedance without using a matching resistor.

【0013】この従来の増幅器61は、雑音源となる整
合用抵抗を使用せずに、負帰還により入力インピーダン
スの整合を等価的に実現したものである。こうすること
により、入力端子に抵抗を接続する必要がなくなるた
め、低雑音で増幅することが可能となる。
This conventional amplifier 61 realizes matching of input impedance equivalently by negative feedback without using a matching resistor as a noise source. This eliminates the need to connect a resistor to the input terminal, thereby enabling low-noise amplification.

【0014】なお、コレクタ抵抗RCは例えば2.2k
Ω、エミッタ抵抗REは例えば200Ω、コレクタ抵抗
R1は例えば360Ω、帰還抵抗RFは例えば2.2k
Ω、コンデンサC1は例えば2000pF、コンデンサ
C2は例えば10000pFである。
The collector resistance RC is, for example, 2.2 k
Ω, the emitter resistance RE is, for example, 200Ω, the collector resistance R1 is, for example, 360Ω, and the feedback resistance RF is, for example, 2.2 k.
Ω, the capacitor C1 is, for example, 2000 pF, and the capacitor C2 is, for example, 10,000 pF.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の増幅器51
において、第1増幅部の各増幅回路の低雑音化に直接的
に影響があるのは、帰還抵抗RF1〜RFnおよびRS1〜R
Snであり、それらの抵抗値をできるだけ小さく設定する
のが好ましい。しかし、上記従来の増幅器51では、第
2増幅部の−端子は仮想接地とみなされるため、各演算
増幅器A1〜Anは帰還抵抗RF1〜RFnおよびRS1〜RSn
だけでなく、抵抗R1〜Rnをも駆動する必要がある。こ
のため、帰還抵抗RF1〜RFnおよびRS1〜RSnの抵抗値
を低く設定することが困難であり、低雑音化に限界があ
るという問題がある。
The conventional amplifier 51 described above
Has a direct effect on the noise reduction of each amplifier circuit of the first amplifying unit because the feedback resistors RF1 to RFn and RS1 to Rs
Sn, and it is preferable to set their resistance values as small as possible. However, in the above-mentioned conventional amplifier 51, since the minus terminal of the second amplifying unit is regarded as virtual ground, the operational amplifiers A1 to An are respectively connected to the feedback resistors RF1 to RFn and RS1 to RSn
In addition, it is necessary to drive the resistors R1 to Rn. For this reason, it is difficult to set the resistance values of the feedback resistors RF1 to RFn and RS1 to RSn low, and there is a problem that noise reduction is limited.

【0016】他方、上記従来の増幅器61では、トラン
ジスタQ1、Q2の温度依存性により、周囲温度が変動す
ると利得や入力インピーダンスが変動するため、高安定
な増幅を行なうことが困難であるという問題がある。
On the other hand, the conventional amplifier 61 has a problem that it is difficult to perform highly stable amplification because the gain and the input impedance fluctuate when the ambient temperature fluctuates due to the temperature dependence of the transistors Q1 and Q2. is there.

【0017】そこで、この発明の目的は、簡単な構成で
極めて低雑音の赤外光検出装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an infrared light detecting device having a simple structure and extremely low noise.

【0018】この発明の他の目的は、周囲温度の変化に
対して動作が極めて安定な赤外光検出装置を提供するこ
とにある。
Another object of the present invention is to provide an infrared light detecting device whose operation is extremely stable against a change in ambient temperature.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】この発明の第1の赤外光
検出装置は、赤外光を受けてそれに応じた電気信号を発
生する赤外光検出手段と、前記検出手段に結合され且つ
前記検出手段で発生した電気信号を増幅する増幅手段と
を備えてなり、前記増幅手段が、各々の入力端子が並列
に接続され且つ各々の出力端子に抵抗が接続された複数
の帰還増幅回路を有すると共に、それら帰還増幅回路の
出力を対応する前記抵抗を介して取り出して合成する第
1増幅部と、複数の前記帰還増幅回路の出力を合成して
得た前記第1増幅部の出力が入力され且つ非反転増幅回
路の構成を持つ第2増幅部とを備えていて、しかも、前
記第1増幅部の複数の前記帰還増幅回路の出力の信号成
分は互いに同相であり、また、前記第2増幅部の入力イ
ンピーダンスが、前記第1増幅部の複数の前記帰還増幅
回路の各々の出力端子に接続された前記抵抗の並列抵抗
値以上であることを特徴とする。
A first infrared light detecting device according to the present invention includes infrared light detecting means for receiving an infrared light and generating an electric signal corresponding thereto, and coupled to the detecting means; Amplifying means for amplifying the electric signal generated by the detecting means, wherein the amplifying means has respective input terminals connected in parallel.
Connected to each other and a resistor connected to each output terminal
And a feedback amplifier circuit of
The output is taken out via the corresponding resistor and synthesized.
Combining one amplifier and outputs of the plurality of feedback amplifier circuits
The obtained output of the first amplifying unit is inputted and the non-inverting amplification circuit is used.
And a second amplifying section having a path configuration.
The signal components of the outputs of the plurality of feedback amplifier circuits of the first amplifier section.
The components are in phase with each other, and the input
Impedance of the plurality of feedback amplifiers of the first amplifying unit.
The parallel resistance of said resistor connected to each output terminal of the circuit
It is characterized in that it is not less than the value .

【0020】この発明の第2の赤外光検出装置は、赤外
光を受けてそれに応じた電気信号を発生する赤外光検出
手段と、前記検出手段に結合され且つ前記検出手段で発
生した電気信号を増幅する増幅手段とを備えてなり、前
記増幅手段が、負帰還により信号源抵抗との入力インピ
ーダンスの整合を実現しており、しかも、負荷の両端の
電圧を基準電圧に等しくなるように制御し且つその基準
電圧が周囲温度に応じて当該増幅手段の利得の変化を打
ち消すように変化する電圧制御手段と、交流負帰還をか
ける交流負帰還手段と、直流負帰還をかける直流負帰還
手段とを有していて、前記交流負帰還手段および直流負
帰還手段が周囲温度に応じて変化する当該増幅手段の利
得の変化を打ち消すような温度係数を有していることを
特徴とする。
A second infrared light detecting device according to the present invention includes an infrared light detecting means for receiving an infrared light and generating an electric signal corresponding thereto, and an infrared light detecting means coupled to the detecting means and generated by the detecting means. Amplifying means for amplifying the electric signal, wherein the amplifying means realizes the matching of the input impedance with the signal source resistance by negative feedback, and furthermore, makes the voltage across the load equal to the reference voltage. Voltage control means for controlling the reference voltage and changing the reference voltage according to the ambient temperature so as to cancel the change in gain of the amplifying means, AC negative feedback means for applying AC negative feedback, and DC negative feedback for applying DC negative feedback. Means, and the AC negative feedback means and the DC negative feedback means have a temperature coefficient which cancels a change in the gain of the amplifying means which changes according to the ambient temperature.

【0021】[0021]

【作用】この発明の第1の赤外光検出装置では、増幅手
段の第1増幅部が、各々の入力端子が並列に接続され且
つ各々の出力端子に抵抗が接続された複数の帰還増幅回
路を有すると共に、それら帰還増幅回路の出力を対応す
る前記抵抗を介して取り出して合成するように構成さ
れ、また、前記複数の帰還増幅回路の出力の信号成分が
互いに同相になるようにしている。このため、前記複数
の帰還増幅回路の各々の出力間に相互干渉による電流が
流れないようにしながら、前記第2増幅部の入力インピ
ーダンスを高くすることができる。 前記第2増幅部の入
力インピーダンスが高いと、前記第1増幅部の各々の帰
還増幅器の出力端子に接続されている前記抵抗を通って
前記第2増幅部に流れ込む電流は小さくなるため、信号
成分に対してはそれらの抵抗を無視することができる。
そこで、それらの抵抗の抵抗値相当分だけ、前記第1増
幅部の各帰還増幅回路の帰還抵抗の抵抗値を低く設定で
きるため、各帰還増幅回路の発生する雑音が低減され
る。
In the first infrared light detecting device of the present invention, the first amplifying section of the amplifying means has its input terminals connected in parallel and
Multiple feedback amplification circuits with resistors connected to each output terminal
And the output of these feedback amplifier circuits
And configured to take out and synthesize through the resistor.
The signal components of the outputs of the plurality of feedback amplifier circuits are
They are in phase with each other. For this reason, the plurality
Current due to mutual interference between each output of the feedback amplifier
While preventing the flow, the input impedance of the second
-Dance can be raised. Input of the second amplifying unit
If the force impedance is high, the feedback of each of the first
Through the resistor connected to the output terminal of the feedback amplifier
Since the current flowing into the second amplifying unit is small, the signal
For components, their resistance can be neglected.
Therefore, the first increase by the amount corresponding to the resistance value of those resistors.
By setting the resistance value of the feedback resistor of each feedback amplifier circuit in the width part low
Noise generated by each feedback amplifier circuit is reduced.
You.

【0022】さらに、前記第2増幅部は、入力インピー
ダンスが高い非反転増幅回路により構成されているの
で、前記第1増幅部の各帰還増幅回路はそれらの各々の
出力端子に接続された抵抗を駆動する必要がない。そこ
で、前記第1増幅部の抵抗の抵抗値を低く設定してそれ
らの抵抗から発生する雑音を抑制しても、前記第1増幅
部の駆動能力の問題は生じない。
Further, the second amplification section has an input impedance.
It is composed of a non-inverting amplifier with high dance
And each feedback amplifier circuit of the first amplifying unit has its own
There is no need to drive the resistor connected to the output terminal. There
Then, the resistance value of the resistor of the first amplifying unit is set to be low.
Even if the noise generated from these resistors is suppressed, the first amplification
There is no problem of the drive capacity of the unit.

【0023】よって、従来よりいっそう優れた低雑音増
幅が可能となる。
[0023] Therefore, it is possible to achieve even better low noise amplification than before.

【0024】この発明の第2の赤外光検出装置では、増
幅手段が負帰還により信号源抵抗との入力インピーダン
スの整合を実現しているので、インピーダンス整合用抵
抗を接続する場合に比べて発生する雑音が少ない。
In the second infrared light detecting device of the present invention, since the amplifying means realizes the matching of the input impedance with the signal source resistance by the negative feedback, it is possible to generate the signal as compared with the case where the impedance matching resistor is connected. There is little noise.

【0025】しかも、周囲温度が変化すると、それに応
じて電圧制御手段の基準電圧が増幅手段の利得の変化を
打ち消すように変化し、また、交流負帰還手段と直流負
帰還手段が、増幅手段の利得の変化を打ち消すように変
化するので、周囲温度の変化に対して非常に安定であ
る。
In addition, when the ambient temperature changes, the reference voltage of the voltage control means changes so as to cancel the change in the gain of the amplification means, and the AC negative feedback means and the DC negative feedback means change the current of the amplification means. Since it changes so as to cancel the change in gain, it is very stable against changes in ambient temperature.

【0026】[0026]

【実施例】以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例
を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0027】図1はこの発明の赤外光検出装置の一実施
例を示す概略構成図、図2はその回路図、図3は赤外光
検出器を取り付けたヘッドの斜視図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the infrared light detecting device of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram thereof, and FIG. 3 is a perspective view of a head to which an infrared light detector is attached.

【0028】(全体構成)この発明の赤外光検出装置1
は、赤外光検出器Dと、赤外光検出器Dが発生する電気
信号を増幅する増幅器AMPとを備えて構成される。検
出器Dには、バイアス電源VBによりバイアス電圧が印
加される。
(Overall Configuration) Infrared light detecting device 1 of the present invention
Includes an infrared light detector D and an amplifier AMP that amplifies an electric signal generated by the infrared light detector D. A bias voltage is applied to the detector D by a bias power supply VB.

【0029】(赤外光検出器)赤外光検出器Dは、光導
電型MCT結晶から構成され、赤外光の照射を受けると
その強度に応じた電気信号を発生する。この実施例で
は、図3に示すように、検出器Dは低温容器(デュワー
瓶)2の内部に設けた金属製ヘッド5に取り付けてあ
る。赤外光は、低温容器2の赤外光導入部3に設けた窓
4から導入され、検出器Dに照射される。ヘッド5は室
2aに隣接しており、室2aに収容される液体窒素によ
って77゜Kに冷却されるようにしてある。冷却によ
り、MCT結晶が発生する熱雑音を低減することができ
る。検出器Dは、ヘッド5を介して液体窒素によって冷
却される。検出器Dが発生する電気信号は、リード線L
Dを介して容器2の外部に取り出される。
(Infrared Light Detector) The infrared light detector D is composed of a photoconductive type MCT crystal, and generates an electric signal according to the intensity of the infrared light when irradiated with infrared light. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the detector D is attached to a metal head 5 provided inside a cryogenic container (Dewar bottle) 2. The infrared light is introduced from a window 4 provided in the infrared light introducing section 3 of the low-temperature container 2 and irradiates the detector D. The head 5 is adjacent to the chamber 2a and is cooled to 77K by liquid nitrogen contained in the chamber 2a. By cooling, thermal noise generated by the MCT crystal can be reduced. The detector D is cooled by liquid nitrogen via the head 5. The electric signal generated by the detector D is
It is taken out of the container 2 through D.

【0030】検出器Dには、バイアス抵抗RBを通じて
直流電流が供給される(図2参照)。検出器Dに赤外光
が照射されると、その光強度に比例して検出器Dの抵抗
RDがわずかに低下し、その結果、検出器Dとバイアス
抵抗RBの接続点Aの電位が変化する。そこで、この電
位変化を信号として取り出せば、照射された赤外光強度
の絶対値を測定することができる。
A direct current is supplied to the detector D through a bias resistor RB (see FIG. 2). When the detector D is irradiated with infrared light, the resistance of the detector D is proportional to the light intensity.
RD decreases slightly, and as a result, the potential at the connection point A between the detector D and the bias resistor RB changes. Then, if this potential change is taken out as a signal, the absolute value of the intensity of the irradiated infrared light can be measured.

【0031】(バイアス電源)バイアス電源VBは、リ
ード線LDを介して検出器Dに接続してあり、所定の直
流電圧を検出器Dに供給する。
(Bias Power Supply) The bias power supply VB is connected to the detector D via a lead wire LD and supplies a predetermined DC voltage to the detector D.

【0032】(増幅器)図5は、増幅器AMPの回路
構成の一例を示す回路図である。この増幅器AMPは、
コンデンサC1を介して赤外光検出器Dに接続されてい
るので、直流信号および低周波信号の増幅は行なわな
い。高周波信号(例えば10kHz〜100MHz)の
増幅に好適である。
(Amplifier) FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of the amplifier AMP. This amplifier AMP
Since it is connected to the infrared light detector D via the capacitor C1, the DC signal and the low frequency signal are not amplified. It is suitable for amplifying a high frequency signal (for example, 10 kHz to 100 MHz).

【0033】この増幅器AMPは、エミッタ接地の2個
のトランジスタQ1、Q2を用いた2段構成としてある。
また、トランジスタQ1、Q2に供給されるバイアス電圧
を安定化するための誤差増幅器Q3および反転増幅器Q4
を備えている。
This amplifier AMP has a two-stage configuration using two transistors Q1 and Q2 having a common emitter.
Further, an error amplifier Q3 and an inverting amplifier Q4 for stabilizing a bias voltage supplied to the transistors Q1 and Q2.
It has.

【0034】VCCはバイアス電源、VREFは誤差増幅器
Q3の基準電圧Vstdを発生する基準電源、RCはトラン
ジスタQ1のコレクタ抵抗、REはトランジスタQ2のエ
ミッタ抵抗である。
Vcc is a bias power supply, VREF is a reference power supply for generating a reference voltage Vstd of the error amplifier Q3, RC is a collector resistance of the transistor Q1, and RE is an emitter resistance of the transistor Q2.

【0035】入力信号は、コンデンサC1を介して第1
段のトランジスタQ1のベースに入力される。出力信号
は、第2段のトランジスタQ2のエミッタから取り出さ
れる。トランジスタQ1、Q2の動作は図8の従来の増幅
器61のそれと同じである。
The input signal is supplied to the first signal via the capacitor C1.
It is input to the base of the transistor Q1 in the stage. The output signal is taken from the emitter of the second transistor Q2. The operation of the transistors Q1 and Q2 is the same as that of the conventional amplifier 61 shown in FIG.

【0036】この増幅器AMPでは、従来の増幅器61
とは異なり、直流と交流に分けて負帰還をかけている。
すなわち、第1段のトランジスタQ1のベースには、第
2段のトランジスタQ2のエミッタから、交流帰還抵抗
RFacおよびコンデンサC4を介して交流の負帰還がかけ
てある。さらに、誤差増幅器Q3の出力を反転増幅器Q
4、直流帰還抵抗RFdcおよび抵抗R3を介して第1段の
トランジスタQ1のベースに送ることにより、直流の負
帰還がかけてある。直流帰還回路は、直流帰還抵抗RFd
cおよび抵抗R3の間で抵抗R4およびコンデンサC5を介
して接地してある。
In this amplifier AMP, a conventional amplifier 61
Different from DC and AC, negative feedback is applied.
That is, the negative feedback of AC is applied to the base of the transistor Q1 of the first stage from the emitter of the transistor Q2 of the second stage via the AC feedback resistor RFac and the capacitor C4. Further, the output of the error amplifier Q3 is connected to the inverting amplifier Q3.
4. DC feedback is applied to the base of the transistor Q1 in the first stage via the DC feedback resistor RFdc and the resistor R3. The DC feedback circuit includes a DC feedback resistor RFd
The ground is connected between the resistor c and the resistor R3 via the resistor R4 and the capacitor C5.

【0037】誤差増幅器Q3の−端子は、抵抗R2を介し
てトランジスタQ1のコレクタに接続してあり、その+
端子は、基準電源VREFを介してトランジスタQ1のコレ
クタ抵抗RCの一端に接続してある。誤差増幅器Q3の出
力の一部は、コンデンサC3を介して−端子に帰還され
る。
The minus terminal of the error amplifier Q3 is connected to the collector of the transistor Q1 via a resistor R2.
The terminal is connected to one end of the collector resistor RC of the transistor Q1 via the reference power supply VREF. Part of the output of the error amplifier Q3 is fed back to the negative terminal via the capacitor C3.

【0038】誤差増幅器Q3は差動増幅器であり、コレ
クタ抵抗RCの両端の電圧が変動して、基準電源VREFで
与えられる基準電圧Vstdとの間に誤差が生じると、そ
の誤差を増幅してトランジスタQ1のベースに補正信号
を注入する。こうして、誤差増幅器Q3は、トランジス
タQ1のコレクタ抵抗RCの両端の電圧を検出し、その電
圧が基準電圧Vstdに常に等しくなるように動作する。
その結果、コレクタ抵抗RCを流れる電流は一定とな
り、トランジスタQ2へのベース電流は無視できるとす
ると、トランジスタQ1を流れる電流は一定となる。こ
の時、バイアス電源VCCが一定ならトランジスタQ1の
コレクタ電圧も一定になり、初段増幅部の利得は安定に
なる。トランジスタQ2は、電圧利得が約1倍のエミッ
タフォロワであり、利得は基本的に安定である。
The error amplifier Q3 is a differential amplifier. When the voltage between both ends of the collector resistor RC fluctuates and an error occurs between the error and the reference voltage Vstd given by the reference power supply VREF, the error is amplified and the transistor is amplified. A correction signal is injected into the base of Q1. Thus, the error amplifier Q3 detects the voltage across the collector resistor RC of the transistor Q1, and operates so that the voltage is always equal to the reference voltage Vstd.
As a result, the current flowing through the collector resistor RC is constant, and if the base current to the transistor Q2 is negligible, the current flowing through the transistor Q1 is constant. At this time, if the bias power supply VCC is constant, the collector voltage of the transistor Q1 also becomes constant, and the gain of the first-stage amplifier becomes stable. The transistor Q2 is an emitter follower having a voltage gain of about 1 and the gain is basically stable.

【0039】基準電源VREFは、基準電圧Vstdが周囲温
度の変化に応じて変化するようにしてあり、それによっ
て周囲温度の変化によって生じたトランジスタQ1の利
得の変化を打ち消すようになっている。このような機能
を持つ基準電源VREFは、周囲温度に比例して所望の変
化率で抵抗値が変化する抵抗体を用いて実現することが
できる。あるいは、周囲温度に比例した電圧または電流
を取り出すことのできる公知のICを用いても実現可能
である。
The reference power supply VREF is configured such that the reference voltage Vstd changes according to the change in the ambient temperature, thereby canceling the change in the gain of the transistor Q1 caused by the change in the ambient temperature. The reference power supply VREF having such a function can be realized by using a resistor whose resistance value changes at a desired rate in proportion to the ambient temperature. Alternatively, it can be realized by using a known IC capable of extracting a voltage or a current proportional to the ambient temperature.

【0040】反転増幅器Q4は、極性を合わせるため、
誤差増幅器Q3の出力に接続されている。
The inverting amplifier Q4 adjusts the polarity.
It is connected to the output of the error amplifier Q3.

【0041】誤差増幅器Q3、反転増幅器Q4、抵抗R
2、R3、R4、直流帰還抵抗RFdc、基準電源VREF、コ
ンデンサC3、C5は電圧制御手段を構成している。
Error amplifier Q3, inverting amplifier Q4, resistor R
2, R3, R4, DC feedback resistor RFdc, reference power supply VREF, and capacitors C3, C5 constitute voltage control means.

【0042】この増幅器AMPは、その増幅度がトラン
ジスタの物理定数によって決定されるため、基本的にト
ランジスタQ1、Q2のバラツキや品種に関係なく一定に
なる。そのため再現性に優れ、温度補正も良好に行な
え、例えば100〜200ppm/゜Cの利得安定度も
困難ではない。また、バイアス電圧およびバイアス電流
が一定に保たれると共に負帰還をかけているので、トラ
ンジスタQ1、Q2の増幅作用も安定する。さらに、雑音
源となる整合用抵抗を使用せずに、負帰還により入力イ
ンピーダンスの整合を等価的に実現しているため、低雑
音である。
Since the amplification factor of the amplifier AMP is determined by the physical constant of the transistor, it is basically constant regardless of the variation and the type of the transistors Q1 and Q2. Therefore, the reproducibility is excellent, the temperature can be corrected well, and the gain stability of, for example, 100 to 200 ppm / ° C is not difficult. Further, since the bias voltage and the bias current are kept constant and negative feedback is applied, the amplifying action of the transistors Q1 and Q2 is also stabilized. Further, since the matching of the input impedance is equivalently realized by the negative feedback without using the matching resistor serving as a noise source, the noise is low.

【0043】さらに、この増幅器AMPは、負帰還回路
を交流帰還回路と直流帰還回路に分けているので、交流
帰還量と直流帰還量をそれぞれ独立に設定でき、その結
果、動作点の設定が容易で設計の自由度も大きくなる。
例えば、初段を雑音最小の点に直流負帰還を設定し、さ
らに入力インピーダンスが整合するように交流負帰還を
独立に設定できる。
Further, since the amplifier AMP divides the negative feedback circuit into an AC feedback circuit and a DC feedback circuit, the amount of AC feedback and the amount of DC feedback can be set independently of each other. As a result, the setting of the operating point is easy. Thus, the degree of freedom of design is increased.
For example, DC negative feedback can be set at the point of minimum noise in the first stage, and AC negative feedback can be set independently so that the input impedance matches.

【0044】次に、周囲温度が変化しても、トランジス
タQ1、Q2の利得および入力インピーダンスが一定に保
たれる条件について説明する。
Next, a description will be given of conditions under which the gains and input impedances of the transistors Q1 and Q2 are kept constant even when the ambient temperature changes.

【0045】一つのトランジスタについて考えると、エ
ミッタ接地の場合の電圧利得Gvは、次のように表わさ
れる。
Considering one transistor, the voltage gain Gv when the emitter is grounded is expressed as follows.

【0046】まず、エミッタ電流ieは、トランジスタ
の帰還抵抗をRcとすると、 ie=VREF/Rc また、相互コンダクタンスgmは、 gm=q・ie/kT ここで、qは電子の電荷、kはボルツマン定数、Tは絶
対温度である。
First, assuming that the feedback resistance of the transistor is Rc, the emitter current ie is represented by the equation: ie = VREF / Rc. The transconductance gm is gm = q · ie / kT, where q is the charge of electrons and k is Boltzmann. The constant, T, is the absolute temperature.

【0047】したがって、トランジスタの電圧利得Gv
は、 Gv=gm ・ Rc =(q/kT)・VREF ………… (1) となる。
Therefore, the voltage gain Gv of the transistor
Gv = gm Rc = (q / kT) VREF (1)

【0048】(1)式により、電圧利得Gvは温度Tに
反比例して変化することが分かる。そこで、基準電圧V
REFを温度Tに比例して変化させれば、電圧利得Gvは温
度Tによって変化しなくなる。
From equation (1), it can be seen that the voltage gain Gv changes in inverse proportion to the temperature T. Therefore, the reference voltage V
If REF is changed in proportion to temperature T, voltage gain Gv does not change with temperature T.

【0049】すなわち、(VREF/T)=α(定数)と
なるように基準電圧VREFを変化させれば、 Gv=(q/k)・(VREF/T)=(q/k)・α ………… (2) となり、周囲温度が変化しても電圧利得Gvを一定に保
つことができる。
That is, if the reference voltage VREF is changed so that (VREF / T) = α (constant), Gv = (q / k) · (VREF / T) = (q / k) · α (2) The voltage gain Gv can be kept constant even when the ambient temperature changes.

【0050】また、次に述べるように、トランジスタの
入力インピーダンスZiも、周囲温度の変化によって変
化する。
As will be described below, the input impedance Zi of the transistor also changes according to the change in the ambient temperature.

【0051】エミッタ接地のトランジスタQの入力イン
ピーダンスZiは、 Zi=rb +(hfe/gm) =rb +(q・α・hfe/k・Rc) ここで、rbはトランジスタのベース抵抗、hfeは電流
増幅率、Rcは帰還抵抗である。
The input impedance Zi of the common emitter transistor Q is as follows: Zi = rb + (hfe / gm) = rb + (q · α · hfe / k · Rc) where rb is the base resistance of the transistor and hfe is the current. The amplification factor and Rc are feedback resistors.

【0052】高周波トランジスタでは通常、rbは数Ω
であるため無視できるから、 Zi≒(q・α/k・Rc)・hfe ………… (3) となる。
In a high-frequency transistor, rb is usually several Ω.
Therefore, since it can be ignored, Zi ≒ (q · α / k · Rc) · hfe (3)

【0053】電流増幅率hfeは通常、+7000ppm
/゜C程度の温度係数を持つので、入力インピーダンス
Ziは周囲温度によって変化することが分かる。
The current amplification factor hfe is usually +7000 ppm
Since it has a temperature coefficient of about / ° C, it is understood that the input impedance Zi changes depending on the ambient temperature.

【0054】そこで、この交流増幅器において、上記式
(3)の関係を満たすように、交流帰還抵抗RFacの抵
抗値に温度係数を与えれば、この交流増幅器の入力イン
ピーダンスの温度変化を補償することができ、その結
果、広い温度範囲にわたって増幅器AMPの入力インピ
ーダンスおよび電圧利得を一定に保つことも可能とな
る。
Therefore, in this AC amplifier , if a temperature coefficient is given to the resistance value of the AC feedback resistor RFac so as to satisfy the relationship of the above equation (3), it is possible to compensate the temperature change of the input impedance of the AC amplifier. As a result, the input impedance and the voltage gain of the amplifier AMP can be kept constant over a wide temperature range.

【0055】例えば、電圧利得40dB、入力インピー
ダンス50Ωの増幅器では、シミュレーションによる
と、帰還抵抗に−800〜−850ppm/゜Cの温度
係数を与えれば、温度変化により入力インピーダンスの
変化を打ち消すことができ、入力インピーダンスも広い
温度範囲にわたって一定にすることができる。
For example, in an amplifier having a voltage gain of 40 dB and an input impedance of 50 Ω, simulation shows that if a temperature coefficient of −800 to −850 ppm / ° C. is given to the feedback resistor, the change in input impedance can be canceled by a change in temperature. , The input impedance can be constant over a wide temperature range.

【0056】なお、コレクタ抵抗RCは例えば750
Ω、エミッタ抵抗REは例えば1kΩ、交流帰還抵抗RF
acは例えば11.5kΩ、直流帰還抵抗RFdcは例えば
20kΩ、抵抗R2は例えば1MΩ、抵抗R3は例えば1
kΩ、抵抗R4は例えば1kΩ、コンデンサC1は例えば
5μF、コンデンサC3は例えば0.33μF、コンデ
ンサC4は例えば0.33μF、コンデンサC5は例えば
0.33μFである。
The collector resistance RC is, for example, 750
Ω, the emitter resistance RE is, for example, 1 kΩ, and the AC feedback resistance RF
ac is, for example, 11.5 kΩ, DC feedback resistance RFdc is, for example, 20 kΩ, resistance R2 is, for example, 1 MΩ, and resistance R3 is, for example, 1 kΩ.
For example, kΩ, the resistance R4 is 1 kΩ, the capacitor C1 is 5 μF, the capacitor C3 is 0.33 μF, the capacitor C4 is 0.33 μF, and the capacitor C5 is 0.33 μF, for example.

【0057】電圧増幅手段は、上述した構成でなくて
も、上記と同様の動作をするものであれば他の構成でも
よい。また、増幅素子としては、トランジスタQ1、Q2
以外の公知の増幅素子(例えばFETやHEMT)を使
用できる。
The voltage amplifying means is not limited to the above-described configuration, but may have another configuration as long as it performs the same operation as described above. As the amplifying element, transistors Q1, Q2
Other known amplifying elements (for example, FET and HEMT) can be used.

【0058】ここでは、交流増幅器を2段増幅の回路構
成としているが、1段増幅としてもよいし3段以上とし
てもよい。
Here, the AC amplifier has a circuit configuration of two-stage amplification, but may have one-stage amplification or three or more stages.

【0059】(増幅器)図4は、増幅器AMPの回路
構成の他の例を示す回路図である。この増幅器AMP
は、結合コンデンサC1を使用せずに検出器Dと直接接
続しているため、直流信号および低周波信号(例えばD
C〜200kHz)を低雑音で増幅するのに好適であ
る。ここでは、増幅器AMPは第1増幅部と第2増幅部
を備えた二段構成としてある。
(Amplifier) FIG. 4 is a circuit diagram showing another example of the circuit configuration of the amplifier AMP. This amplifier AMP
Are directly connected to the detector D without using the coupling capacitor C1, so that the DC signal and the low-frequency signal (for example, D
C to 200 kHz) with low noise. Here, the amplifier AMP has a two-stage configuration including a first amplifier and a second amplifier.

【0060】第1増幅部10は、4個の同じ帰還増幅回
路を並列に接続して構成してあり、入力信号の増幅を行
う。それらの帰還増幅回路は、図7の従来の増幅器51
の第1増幅部の各帰還増幅回路と同じ構成を持つ。すな
わち、各帰還増幅回路は、入力が共通で、入力信号はい
ずれも演算増幅器A1〜A4にその+端子から入力され
る。演算増幅器A1〜A4の−端子は、それぞれ帰還抵抗
RS1〜RS4を介して接地されている。演算増幅器A1〜
A4の出力の一部は、それぞれ帰還抵抗RF1〜RF4を介
して演算増幅器A1〜A4の−端子に帰還される。演算増
幅器A1〜A4の出力側には、それぞれ抵抗R1〜R4が接
続してあり、その出力は抵抗R1〜R4を介して取り出さ
れ、合成されてから第2増幅部に送られる。ここでは、
4個の帰還増幅回路はいずれも、入力インピーダンスの
高い非反転増幅器として構成されている。
The first amplifying unit 10 is configured by connecting four identical feedback amplifier circuits in parallel, and amplifies an input signal . Those feedback amplifier circuits are the conventional amplifier 51 shown in FIG.
Has the same configuration as each feedback amplifier circuit of the first amplifier section. That is, each feedback amplifier circuit has a common input, and all input signals are input to the operational amplifiers A1 to A4 from the + terminals thereof. The negative terminals of the operational amplifiers A1 to A4 are grounded via feedback resistors RS1 to RS4, respectively. Operational amplifier A1 ~
Some of the output of A4 is the operational amplifier A1~A4 respectively via the feedback resistor R F 1~R F 4 - is fed back to the terminal. The output sides of the operational amplifiers A1 to A4 are connected to resistors R1 to R4, respectively. The outputs are taken out via the resistors R1 to R4, combined, and sent to the second amplifier. here,
Each of the four feedback amplifier circuits has an input impedance
It is configured as a high non-inverting amplifier.

【0061】なお、演算増幅器A1〜A4はすべて同じ形
式であり、帰還抵抗RF1〜RF4は互いに等しい抵抗値を
持つ。また、帰還抵抗RS1〜RS4も互いに等しい抵抗値
を持ち、出力側の抵抗R1〜R4も互いに等しい抵抗値を
持つ。
The operational amplifiers A1 to A4 are all of the same type, and the feedback resistors RF1 to RF4 have the same resistance value. Further, the feedback resistors RS1 to RS4 also have the same resistance value, and the output side resistors R1 to R4 also have the same resistance value.

【0062】第2増幅部は、演算増幅器Aaと帰還抵抗
RFaを有する1個の帰還増幅回路から構成してある。第
1増幅部の4個の帰還増幅回路の出力を合成して得た出
力は、演算増幅器Aaにその+端子から入力される。演
算増幅器Aaの−端子は、帰還抵抗RSaを介して接地さ
れている。演算増幅器Aaの出力の一部は、帰還抵抗RF
aを介して演算増幅器Aaの−端子に帰還される。演算増
幅器Aaの出力は出力端子から送出される。ここでは、
帰還増幅回路は第1増幅部と同じ非反転増幅器として構
成されている。
The second amplifying section is composed of one feedback amplifier circuit having an operational amplifier Aa and a feedback resistor RFa. The output obtained by combining the outputs of the four feedback amplifier circuits of the first amplifier is input to the operational amplifier Aa from its + terminal. The negative terminal of the operational amplifier Aa is grounded via a feedback resistor RSa. Part of the output of the operational amplifier Aa is a feedback resistor RF
The signal is fed back to the negative terminal of the operational amplifier Aa via a. The output of the operational amplifier Aa is sent from an output terminal. here,
The feedback amplifier circuit is configured as the same non-inverting amplifier as the first amplifier.
Has been established.

【0063】第2増幅部の演算増幅器Aaの入力インピ
ーダンスは、少なくとも抵抗R1〜R4の並列抵抗値以
、すなわち抵抗R1〜R4の並列抵抗値に等しいかそれ
より大きければよい。並列抵抗値より小さいと、第1増
幅部からの合成出力の信号成分が抵抗R1〜R4と演算増
幅器Aaの入力インピーダンスで分圧され減衰するた
め、SN比が低下し、十分な雑音低減効果が得られない
ためである。
The input impedance of the operational amplifier Aa of the second amplifying unit is at least equal to or greater than the parallel resistance of the resistors R1 to R4, that is, equal to or greater than the parallel resistance of the resistors R1 to R4.
It should be bigger . If the resistance is smaller than the parallel resistance , the first increase
The signal component of the composite output from the width part increases with the resistances R1 to R4.
The voltage is divided and attenuated by the input impedance of the band Aa.
This is because the S / N ratio decreases, and a sufficient noise reduction effect cannot be obtained.

【0064】第2増幅部の入力インピーダンスは、抵抗
R1〜R4の並列抵抗値の10倍以上であるのが好まし
く、100倍以上であるのがより好ましい。
The input impedance of the second amplifier is preferably at least 10 times, more preferably at least 100 times, the parallel resistance of the resistors R1 to R4.

【0065】この発明の増幅器AMPでは、第1増幅部
の各帰還増幅回路の出力の信号成分は同相であるため、
各帰還増幅回路の出力間で信号の流入・流出というよう
な相互干渉は発生せず、また、第2増幅部の入力インピ
ーダンスを第1増幅部の抵抗R1〜R4の並列抵抗値以上
に設定しているため、抵抗R1〜R4を通って第2増幅部
に流れ込む電流は小さい。したがって、信号成分に対し
ては抵抗R1〜R4を無視することができ、第1増幅部の
各増幅回路は抵抗R1〜R4を駆動する必要がなくなる。
In the amplifier AMP of the present invention, the first amplifier
Since the output signal components of each feedback amplifier circuit are in phase,
Signal inflow and outflow between the outputs of each feedback amplifier
No mutual interference occurs, and the input impedance of the second amplifying unit is set to be equal to or larger than the parallel resistance value of the resistors R1 to R4 of the first amplifying unit. The current flowing into the second amplifier is small. Therefore, the resistors R1 to R4 can be ignored for the signal component, and each amplifier circuit of the first amplifier does not need to drive the resistors R1 to R4.

【0066】そこで、抵抗R1〜R4の抵抗値に応じて、
第1増幅部の帰還抵抗RS1〜RS4およびRF1〜RF4の抵
抗値を低く設定できるので、帰還抵抗RS1〜RS4および
RF1〜RF4の合成抵抗値が低くなり、第1増幅部の各帰
還増幅回路の発生する雑音が従来よりも低減される。
Therefore, according to the resistance values of the resistors R1 to R4,
Since the resistance values of the feedback resistors RS1 to RS4 and RF1 to RF4 of the first amplifier can be set low, the combined resistance of the feedback resistors RS1 to RS4 and RF1 to RF4 decreases, and The generated noise is reduced as compared with the conventional case.

【0067】この増幅器AMPでは、以上のようにして
低減された第1増幅部の各帰還増幅回路の雑音がさらに
4つの帰還増幅器を並列に接続したことにより(1/
4) 1/2 1/2となるので、第1増幅部全体の雑音は
大幅に低減される。その結果、従来よりいっそう優れた
低雑音増幅が可能となる。
In this amplifier AMP, the noise of each feedback amplifier circuit of the first amplifier section reduced as described above is further reduced.
By connecting four feedback amplifiers in parallel (1/1 /
4) Since 1/2 = 1/2, the noise of the entire first amplification unit is greatly reduced. As a result, even better low-noise amplification than before becomes possible.

【0068】第1増幅部のゲインは、第1増幅部の各増
幅回路のゲインと同じである。
The gain of the first amplifier is the same as the gain of each amplifier circuit of the first amplifier.

【0069】なお、この実施例では、第1増幅部の4個
の帰還増幅回路をまったく同じ構成にしているが、帰還
増幅回路でゲインが同じであれば一部の構成要素が異な
っていてもよいし、同じ構成要素でそれら構成要素の数
値などが異なっていてもよい。また、帰還増幅回路であ
れば、演算増幅器A1〜A4を使用しない他の形式の増幅
回路であってもよい。
In this embodiment, the four feedback amplifier circuits of the first amplifier section have exactly the same configuration. However, if the feedback amplifier circuits have the same gain, even if some of the components are different. Alternatively, the same constituent elements may have different numerical values and the like. Further, other types of amplifier circuits that do not use the operational amplifiers A1 to A4 may be used as long as they are feedback amplifier circuits.

【0070】(確認試験)この増幅器AMPの効果を確
認するため、この増幅器AMPと従来の増幅器51を製
作して以下の試験条件で試験を行なった。増幅器AMP
は図4に示す回路構成とし、従来の増幅器51は図7に
示す回路構成で第1増幅部の帰還増幅回路の数は4個と
した。
(Confirmation Test) In order to confirm the effect of this amplifier AMP, this amplifier AMP and a conventional amplifier 51 were manufactured and tested under the following test conditions. Amplifier AMP
Has the circuit configuration shown in FIG. 4, and the conventional amplifier 51 has the circuit configuration shown in FIG. 7 and the number of feedback amplifier circuits of the first amplifier is four.

【0071】(試験条件) この発明の増幅器AMP 第1増幅部 演算増幅器A1〜A4:LT1028 帰還抵抗RF1〜RF4:760Ω 帰還抵抗RS1〜RS4:10Ω 抵抗R1〜R4 :1kΩ ゲイン :77倍 第2増幅部 演算増幅器Aa :AD829 帰還抵抗RFa :300Ω 帰還抵抗RSa :1kΩ ゲイン :1.3倍 増幅器全体のゲイン :100倍 従来の増幅器51 第1増幅部 演算増幅器A1〜A4:LT1028 帰還抵抗RF1〜RF4:1.2kΩ 帰還抵抗RS1〜RS4:50Ω 合成抵抗R1〜R4 :2kΩ ゲイン :25倍 第2増幅部 演算増幅器Aa :AD829 帰還抵抗RFa :2kΩ ゲイン :4倍 増幅器全体のゲイン :100倍 (試験結果)得られた結果は、 この発明の前置増幅器PA: 雑音レベル 0.47n
V/(Hz)1/2 従来の増幅器51 : 雑音レベル 0.64n
V/(Hz)1/2 であり、この増幅器AMPは従来の増幅器51に比べて
大幅に低雑音となっていることが確認された。
(Test conditions) Amplifier AMP of the present invention First amplifier Operational amplifiers A1 to A4: LT1028 Feedback resistors RF1 to RF4: 760Ω Feedback resistors RS1 to RS4: 10Ω Resistors R1 to R4: 1 kΩ Gain: 77 times Second amplification Unit Operational amplifier Aa: AD829 Feedback resistance RFa: 300Ω Feedback resistance RSa: 1 kΩ Gain: 1.3 times Gain of entire amplifier: 100 times Conventional amplifier 51 First amplifier Operation amplifiers A1 to A4: LT1028 Feedback resistors RF1 to RF4: 1.2 kΩ Feedback resistors RS1 to RS4: 50Ω Synthetic resistors R1 to R4: 2 kΩ Gain: 25 times 2nd amplifier Operational amplifier Aa: AD829 Feedback resistor RFa: 2 kΩ Gain: 4 times Gain of entire amplifier: 100 times (test result) The results obtained are: Preamplifier PA of the invention: noise level 0.47n
V / (Hz) 1/2 conventional amplifier 51: noise level 0.64n
V / (Hz) 1/2 , and it was confirmed that this amplifier AMP had significantly lower noise than the conventional amplifier 51.

【0072】この実施例では、第1増幅部の帰還増幅回
路の個数を4個としているが、4個以外の任意の数に設
定してもよい。また、第2増幅部を増幅回路に代えてバ
ッファとしてもよい。さらに、第2増幅部を設けずに第
1増幅部の合成出力を直接負荷に入力してもよいし、第
1増幅部の前にさらに増幅回路などの他の回路を設けて
もよい。
In this embodiment, the number of feedback amplifier circuits in the first amplifier is four, but it may be set to any number other than four. Further, the second amplifying unit may be a buffer instead of the amplifying circuit. Furthermore, the combined output of the first amplifying unit may be directly input to the load without providing the second amplifying unit, or another circuit such as an amplifying circuit may be provided before the first amplifying unit.

【0073】また、適宜個数の帰還増幅回路により第1
増幅部をユニットとして構成しておき、それらユニット
を複数個接続しておいて、必要に応じて使用するユニッ
トの数をスイッチにより変更するようにしてもよい。こ
うすれば、ゲインを一定に保ちながら、所望の雑音レベ
ルの第1増幅部を容易に得ることができる利点がある。
Further, the first amplifier is appropriately provided by a suitable number of feedback amplifier circuits.
The amplification unit may be configured as a unit, a plurality of these units may be connected, and the number of units to be used may be changed by a switch as needed. This has the advantage that the first amplifier having a desired noise level can be easily obtained while keeping the gain constant.

【0074】上記実施例では、赤外光検出器Dとして光
導電型のMCT結晶を用いているが、光起電型のMCT
結晶でもよく、赤外光を検出して電気信号を発生するも
のであれば、その他の公知の赤外光検出器を使用するこ
とができる。
In the above embodiment, a photoconductive MCT crystal is used as the infrared light detector D, but a photovoltaic MCT crystal is used.
A crystal may be used, and other known infrared light detectors can be used as long as they detect infrared light and generate an electric signal.

【0075】また、バイアス電源VBとしては、低雑音
のものであれば上述した回路構成以外のバイアス電源も
使用可能である。
As the bias power source VB, a bias power source other than the above-described circuit configuration can be used as long as it has low noise.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上説明したように、この発明の第1の
赤外光検出装置は、簡単な構成で極めて低雑音である。
As described above, the first infrared light detecting device of the present invention has a simple structure and extremely low noise.

【0077】この発明の第2の赤外光検出装置は、周囲
温度の変化に対して動作が極めて安定である。
The operation of the second infrared light detecting device of the present invention is extremely stable with respect to a change in ambient temperature.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の赤外光検出装置の一実施例を示す概
略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of an infrared light detection device of the present invention.

【図2】図1の赤外光検出装置の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of the infrared light detection device of FIG.

【図3】赤外光検出器を取り付けたヘッドの斜視図であ
る。
FIG. 3 is a perspective view of a head to which an infrared light detector is attached.

【図4】増幅器の回路構成の一例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram illustrating an example of a circuit configuration of an amplifier.

【図5】増幅器の回路構成の他の例を示す回路図であ
る。
FIG. 5 is a circuit diagram showing another example of the circuit configuration of the amplifier.

【図6】帰還増幅器の概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram of a feedback amplifier.

【図7】従来の増幅器の一例を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a conventional amplifier.

【図8】従来の増幅器の他の例を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing another example of the conventional amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 赤外光検出装置 2 低温容器 2a 室 3 容器の光導入部 4 光導入部の窓 5 検出器取付け用ヘッド D 赤外光検出器 LD リード線 RB バイアス抵抗 RD 赤外光検出器の抵抗 VB バイアス電源 AMP 増幅器 A1〜A4 演算増幅器 RS1〜RS4、RF1〜RF4 帰還抵抗 R1〜R4 抵抗 Aa 演算増幅器 RFa 帰還抵抗 RSa 帰還抵抗 Q1、Q2 トランジスタ Q3 誤差増幅器 Q4 反転増幅器 RC コレクタ抵抗 RE エミッタ抵抗 RFac 交流帰還抵抗 RFdc 直流帰還抵抗 R2、R3、R4 抵抗 C1、C3、C4、C5 コンデンサ VREF 基準電源 VCC 電源電圧 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Infrared light detection device 2 Low temperature container 2a room 3 Container light introduction part 4 Window of light introduction part 5 Detector mounting head D Infrared light detector LD Lead wire RB Bias resistance RD Infrared light detector resistance VB Bias power supply AMP amplifier A1 to A4 Operational amplifier RS1 to RS4, RF1 to RF4 Feedback resistance R1 to R4 Resistance Aa Operational amplifier RFa Feedback resistance RSa Feedback resistance Q1, Q2 Transistor Q3 Error amplifier Q4 Inverting amplifier RC Collector resistance RE Emitter resistance RFac AC feedback Resistance RFdc DC feedback resistance R2, R3, R4 Resistance C1, C3, C4, C5 Capacitor VREF Reference power supply VCC Power supply voltage

フロントページの続き (72)発明者 加藤 千尋 東京都大田区南馬込5−1−5 (72)発明者 浜口 宏夫 東京都稲城市向陽台5−10−7−407 (56)参考文献 特開 昭63−172930(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01J 1/44 Continuation of front page (72) Inventor Chihiro Kato 5-1-5 Minamimagome, Ota-ku, Tokyo (72) Inventor Hiroo Hamaguchi 5-10-7-407, Koyodai, Inagi-shi, Tokyo (56) References JP-A-63-63 172930 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01J 1/44

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 赤外光を受けてそれに応じた電気信号を
発生する赤外光検出手段と、前記検出手段に結合され且
つ前記検出手段で発生した電気信号を増幅する増幅手段
とを備えてなり、 前記増幅手段が、各々の入力端子が並列に接続され且つ
各々の出力端子に抵抗が接続された複数の帰還増幅回路
を有すると共に、それら帰還増幅回路の出力を対応する
前記抵抗を介して取り出して合成する第1増幅部と、複
数の前記帰還増幅回路の出力を合成して得た前記第1増
幅部の出力が入力され且つ非反転増幅回路の構成を持つ
第2増幅部とを備えていて、しかも、前記第1増幅部の
複数の前記帰還増幅回路の出力の信号成分は互いに同相
であり、また、前記第2増幅部の入力インピーダンス
が、前記第1増幅部の複数の前記帰還増幅回路の各々の
出力端子に接続された前記抵抗の並列抵抗値以上である
ことを特徴とする赤外光検出装置。
An infrared light detecting means for receiving an infrared light and generating an electric signal corresponding to the infrared light, and an amplifying means coupled to the detecting means and amplifying the electric signal generated by the detecting means. Wherein each of the input terminals is connected in parallel;
Multiple feedback amplifiers with resistors connected to each output terminal
And the outputs of those feedback amplifier circuits correspond to
A first amplifying unit for taking out and synthesizing through the resistor,
Of the first amplification circuit obtained by combining the outputs of the feedback amplification circuits.
The output of the width section is input and has the configuration of a non-inverting amplifier circuit
And a second amplifying unit, and the first amplifying unit
The output signal components of the plurality of feedback amplifier circuits are in phase with each other.
And the input impedance of the second amplifier
Is each of the plurality of feedback amplification circuits of the first amplification unit.
The infrared light detection device, which is equal to or more than a parallel resistance value of the resistor connected to an output terminal .
【請求項2】 赤外光を受けてそれに応じた電気信号を
発生する赤外光検出手段と、前記検出手段に結合され且
つ前記検出手段で発生した電気信号を増幅する増幅手段
とを備えてなり、 前記増幅手段が、負帰還により信号源抵抗との入力イン
ピーダンスの整合を実現しており、しかも、負荷の両端
の電圧を基準電圧に等しくなるように制御し且つその基
準電圧が周囲温度に応じて当該増幅手段の利得の変化を
打ち消すように変化する電圧制御手段と、交流負帰還を
かける交流負帰還手段と、直流負帰還をかける直流負帰
還手段とを有していて、前記交流負帰還手段および直流
負帰還手段が周囲温度に応じて変化する当該増幅手段の
利得の変化を打ち消すような温度係数を有していること
を特徴とする赤外光検出装置。
2. An infrared light detecting means for receiving an infrared light and generating an electric signal according to the infrared light, and an amplifying means coupled to the detecting means and amplifying the electric signal generated by the detecting means. The amplifying means realizes the matching of the input impedance with the signal source resistance by negative feedback, and controls the voltage between both ends of the load to be equal to the reference voltage, and the reference voltage becomes equal to the ambient temperature. A voltage control means for changing so as to cancel a change in gain of the amplification means, an AC negative feedback means for applying an AC negative feedback, and a DC negative feedback means for applying a DC negative feedback. An infrared light detecting device, wherein the feedback means and the DC negative feedback means have a temperature coefficient that cancels a change in gain of the amplifying means that changes in accordance with an ambient temperature.
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