JP3919725B2 - Analog output circuit with built-in light receiving element - Google Patents
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Description
本発明は、受光素子内蔵アナログ出力回路およびこの受光素子内蔵アナログ出力回路を備えたプリンター機器に関する。 The present invention relates to a light receiving element built-in analog output circuit and a printer device including the light receiving element built-in analog output circuit.
従来、温度依存性を有するアナログ信号を温度補償する回路としては、特開平8−29269号公報に記載されたものがある。 Conventionally, as a circuit for compensating a temperature of an analog signal having temperature dependence, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-29269.
この回路は、入力端子に対を成すように接続された第1の反転増幅回路および第2の反転増幅回路と、上記第1および第2の反転増幅回路の夫々の出力側に接続された分圧回路とから構成されている。上記入力端子には、温度に依存してレベルが変化するアナログ信号が入力される。 This circuit includes a first inverting amplifier circuit and a second inverting amplifier circuit connected to form an input terminal in pairs, and components connected to respective output sides of the first and second inverting amplifier circuits. And a pressure circuit. An analog signal whose level changes depending on temperature is input to the input terminal.
上記第1の反転増幅回路は、上記入力端子に一端が接続された第1の抵抗と、上記第1の抵抗の他端に反転入力端子が接続された第1の差動増幅器と、上記第1の抵抗と上記反転入力端子の間のノードと、上記第1の差動増幅器の出力端子との間に接続されたPTCまたはNTCサーミスタ等からなる帰還抵抗とから構成されている。 The first inverting amplifier circuit includes: a first resistor having one end connected to the input terminal; a first differential amplifier having an inverting input terminal connected to the other end of the first resistor; 1 and a feedback resistor comprising a PTC or NTC thermistor connected between the node between the resistor and the inverting input terminal and the output terminal of the first differential amplifier.
一方、上記第2の反転増幅回路は、上記入力端子に一端が接続された第2の抵抗と、上記第2の抵抗の他端に反転入力端子が接続された第2の差動増幅器と、上記第2の抵抗と上記反転入力端子の間のノードと、上記第2の差動増幅器の出力端子との間に接続された固定抵抗からなる帰還抵抗とから構成されている。 On the other hand, the second inverting amplifier circuit includes a second resistor having one end connected to the input terminal, a second differential amplifier having an inverting input terminal connected to the other end of the second resistor, The feedback resistor comprises a fixed resistor connected between the node between the second resistor and the inverting input terminal and the output terminal of the second differential amplifier.
上記アナログ信号を温度補償する回路は、温度依存性を有するアナログの入力信号に対して、上記一対の第1および第2の増幅回路の出力電圧に互いに逆極性の温度特性をもたせて上記アナログ信号の温度補償を行い、両出力電圧を所定の分圧比(割合)で分圧して出力している。 The circuit for compensating the temperature of the analog signal has a temperature characteristic of opposite polarity to the output voltage of the pair of first and second amplifier circuits with respect to the analog input signal having temperature dependence. The output voltage is divided and output at a predetermined voltage division ratio (ratio).
しかしながら、上記アナログ信号を温度補償する回路では、一対の第1および第2の増幅回路を必要とするので、部品点数が多くなって、上記回路の製造コストの増大を招き、かつ、上記回路の設置スペースが大きくなるという問題がある。
そこで、本発明の課題は、少ない部品点数で構成される温度補償機能を有する受光素子内蔵アナログ出力回路およびこの受光素子内蔵アナログ出力回路を備えたプリンター機器を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light receiving element built-in analog output circuit having a temperature compensation function constituted by a small number of parts and a printer device including the light receiving element built-in analog output circuit.
上記課題を解決するため、この発明の受光素子内蔵アナログ出力回路は、
第1の受光素子からの電気信号を増幅する第1のプリアンプと、
第2の受光素子からの電気信号を増幅する第2のプリアンプと、
第3の受光素子からの電気信号を増幅する第3のプリアンプと、
第4の受光素子からの電気信号を増幅する第4のプリアンプと、
上記第1のプリアンプからの電気信号と上記第2プリアンプからの電気信号とを比較する第1のコンパレータと、
上記第3のプリアンプからの電気信号と上記第4プリアンプからの電気信号とを比較する第2のコンパレータと、
上記第1のコンパレータからの電気信号と第1の基準電圧とを比較して、第1のアナログ信号を出力する第1の出力回路と、
上記第2のコンパレータからの電気信号と第2の基準電圧とを比較して、第2のアナログ信号を出力する第2の出力回路と、
上記第1の出力回路の温度特性を補償するような第1の電圧を上記第1のコンパレータに供給すると共に、上記第2の出力回路の温度特性を補償するような第2の電圧を上記第2のコンパレータに供給する調整電圧生成回路と
を備え、
上記第1の出力回路は、
上記第1のコンパレータの出力端子に接続された反転入力端子と、上記第1の基準電圧が印加される非反転入力端子とを有する第1の差動増幅器と、
上記第1の差動増幅器の出力端子と、上記反転入力端子との間に接続された第1の出力抵抗とからなると共に、
上記第2の出力回路は、
上記第2のコンパレータの出力端子に接続された反転入力端子と、上記第2の基準電圧が印加される非反転入力端子とを有する第2の差動増幅器と、
上記第2の差動増幅器の出力端子と、上記反転入力端子との間に接続された第2の出力抵抗とからなることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the analog output circuit with built-in light receiving element of the present invention is:
A first preamplifier for amplifying an electrical signal from the first light receiving element;
A second preamplifier for amplifying an electrical signal from the second light receiving element;
A third preamplifier for amplifying an electrical signal from the third light receiving element;
A fourth preamplifier for amplifying an electric signal from the fourth light receiving element;
A first comparator for comparing the electrical signal from the first preamplifier with the electrical signal from the second preamplifier;
A second comparator for comparing the electrical signal from the third preamplifier with the electrical signal from the fourth preamplifier;
A first output circuit that compares the electrical signal from the first comparator with a first reference voltage and outputs a first analog signal;
A second output circuit that compares the electrical signal from the second comparator with a second reference voltage and outputs a second analog signal;
A first voltage that compensates for the temperature characteristic of the first output circuit is supplied to the first comparator, and a second voltage that compensates for the temperature characteristic of the second output circuit is supplied to the first comparator. e Bei and supplying regulated voltage generating circuit 2 of the comparator,
The first output circuit includes:
A first differential amplifier having an inverting input terminal connected to the output terminal of the first comparator and a non-inverting input terminal to which the first reference voltage is applied;
A first output resistor connected between the output terminal of the first differential amplifier and the inverting input terminal;
The second output circuit includes:
A second differential amplifier having an inverting input terminal connected to the output terminal of the second comparator, and a non-inverting input terminal to which the second reference voltage is applied;
It is characterized by comprising a second output resistor connected between the output terminal of the second differential amplifier and the inverting input terminal .
上記発明によれば、上記第1の出力回路の温度特性を補償するような第1の電圧を上記第1のコンパレータに供給すると共に、上記第2の出力回路の温度特性を補償するような第2の電圧を上記第2のコンパレータに供給する調整電圧生成回路を備えるので、上記第1および第2の出力回路が出力する夫々のアナログ出力波形の温度依存性が小さくなり、上記第1および第2の出力回路が出力する夫々のアナログ出力波形のダイナミックレンジを大きくすることができる。このことから、受光素子内蔵アナログ出力回路を低電圧動作させることができて、運転コストを低減できる。 According to the invention, the first voltage for compensating the temperature characteristic of the first output circuit is supplied to the first comparator, and the first voltage for compensating the temperature characteristic of the second output circuit. Since the adjustment voltage generation circuit for supplying the second voltage to the second comparator is provided, the temperature dependency of the respective analog output waveforms output from the first and second output circuits is reduced, and the first and second analog output waveforms are reduced. The dynamic range of each analog output waveform output by the two output circuits can be increased. Therefore, the light receiving element built-in analog output circuit can be operated at a low voltage, and the operation cost can be reduced.
また、上記発明によれば、上記第1および第2のコンパレータに第1および第2の電圧を印加する上記調整電圧生成回路に、温度特性補償機能を兼用させ、上記調整電圧生成回路で、上記第1の出力回路の温度特性を補償すると共に、上記第2の出力回路の温度特性を補償するので、少ない部品点数で温度補償をすることができる。したがって、受光素子内蔵アナログ出力回路の製造コストを低減できると共に、受光素子内蔵アナログ出力回路の設置スペースを低減できる。 According to the invention, the adjustment voltage generation circuit that applies the first and second voltages to the first and second comparators also has a temperature characteristic compensation function, and the adjustment voltage generation circuit Since the temperature characteristic of the first output circuit is compensated and the temperature characteristic of the second output circuit is compensated, the temperature compensation can be performed with a small number of parts. Therefore, the manufacturing cost of the light receiving element built-in analog output circuit can be reduced, and the installation space for the light receiving element built-in analog output circuit can be reduced.
また、上記発明によれば、上記第1の出力回路を上記のような単純な構成で形成できると共に、上記第2の出力回路を上記のような単純な構成で形成できる。 According to the invention , the first output circuit can be formed with the simple configuration as described above, and the second output circuit can be formed with the simple configuration as described above.
また、一実施形態の受光素子内蔵アナログ出力回路は、上記第1のコンパレータが、第1の定電流回路を備える共に、上記第2のコンパレータは、第2の定電流回路を備え、上記調整電圧生成回路は、上記第1の定電流回路の温度特性を補償することによって、上記第1の出力抵抗の温度特性を補償すると共に、上記第2の定電流回路の温度特性を補償することによって、上記第2の出力抵抗の温度特性を補償することを特徴としている。 In the analog output circuit with a built-in light receiving element according to an embodiment, the first comparator includes a first constant current circuit, and the second comparator includes a second constant current circuit. The generating circuit compensates for the temperature characteristic of the first output resistor by compensating for the temperature characteristic of the first constant current circuit, and compensates for the temperature characteristic of the second constant current circuit, The temperature characteristic of the second output resistance is compensated.
上記実施形態によれば、上記調整電圧生成回路が、上記第1の定電流回路の温度特性を補償することによって、間接的に上記第1の出力抵抗の温度特性を補償すると共に、上記第2の定電流回路の温度特性を補償することによって、間接的に上記第2の出力抵抗の温度特性を補償するので、上記第1および第2の出力回路から出力されたアナログ信号の温度依存性を確実に小さくできる。 According to the embodiment, the adjustment voltage generation circuit compensates the temperature characteristic of the first output resistance indirectly by compensating the temperature characteristic of the first constant current circuit, and the second Since the temperature characteristic of the second output resistor is indirectly compensated by compensating the temperature characteristic of the constant current circuit, the temperature dependence of the analog signals output from the first and second output circuits is reduced. Can be surely small.
また、一実施形態の受光素子内蔵アナログ出力回路は、上記第1の定電流回路が、第1の定電圧源と第1の抵抗との間に、互いの内部抵抗を打ち消すように接続された複数のトランジスタを有し、かつ、上記第2の定電流回路が、第2の定電圧源と第2の抵抗との間に、互いの内部抵抗を打ち消すように接続された複数のトランジスタを有することを特徴としている。 In one embodiment of the analog output circuit with a built-in light receiving element, the first constant current circuit is connected between the first constant voltage source and the first resistor so as to cancel each other's internal resistance. The second constant current circuit has a plurality of transistors connected to cancel each other's internal resistance between the second constant voltage source and the second resistor. It is characterized by that.
上記実施形態によれば、上記第1の定電流回路が、第1の定電圧源と上記第1の抵抗との間に、互いの内部抵抗を打ち消すように接続された複数のトランジスタを有し、かつ、上記第2の定電流回路が、第2の定電圧源と抵抗との間に、互いの内部抵抗を打ち消すように接続された複数のトランジスタを有するので、上記第1の抵抗を流れると共に、上記第1のコンパレータの出力電流の温度特性を調整する電流の温度特性を、略上記第1の抵抗の温度特性のみに依存させることができると共に、上記第2の抵抗を流れると共に、上記第2のコンパレータの出力電流の温度特性を調整する電流の温度特性を、略上記第2の抵抗の温度特性のみに依存させることができる。したがって、上記第1の抵抗の温度特性を、上記第1の出力抵抗の温度特性に一致させると共に、上記第2の抵抗の温度特性を、上記第2の出力抵抗の温度特性に一致させるだけで、容易に上記第1の出力回路の温度特性を補償できると共に、上記第2の出力回路の温度特性を補償できる。 According to the embodiment, the first constant current circuit has a plurality of transistors connected between the first constant voltage source and the first resistor so as to cancel each other's internal resistance. In addition, since the second constant current circuit includes a plurality of transistors connected so as to cancel each other's internal resistance between the second constant voltage source and the resistor, the second constant current circuit flows through the first resistor. In addition, the temperature characteristic of the current for adjusting the temperature characteristic of the output current of the first comparator can be made substantially dependent only on the temperature characteristic of the first resistor, and the current flows through the second resistor. The temperature characteristic of the current for adjusting the temperature characteristic of the output current of the second comparator can be made to depend only on the temperature characteristic of the second resistor. Therefore, the temperature characteristic of the first resistor is matched with the temperature characteristic of the first output resistor, and the temperature characteristic of the second resistor is matched with the temperature characteristic of the second output resistor. The temperature characteristic of the first output circuit can be easily compensated, and the temperature characteristic of the second output circuit can be compensated easily.
また、一実施形態の受光素子内蔵アナログ出力回路は、上記第1の基準電圧が、上記調整電圧生成回路からの上記第1の電圧を抵抗分割した分圧であり、上記第2の基準電圧が、上記調整電圧生成回路からの第2の電圧を抵抗分割した分圧であることを特徴としている。 In one embodiment of the analog output circuit with a built-in light receiving element, the first reference voltage is a divided voltage obtained by resistively dividing the first voltage from the adjustment voltage generation circuit, and the second reference voltage is The second voltage from the adjustment voltage generation circuit is divided by resistance and is divided.
上記実施形態によれば、上記第1の基準電圧が、上記調整電圧生成回路からの上記第1の電圧を抵抗分割した分圧であり、上記第2の基準電圧が、上記調整電圧生成回路からの第2の電圧を抵抗分割した分圧であるので、上記第1の基準電圧の温度特性を、上記第1の電圧の温度特性に略一致する温度特性に設定できると共に、上記第2の基準電圧の温度特性を、上記第2の電圧の温度特性に略一致させることができる。したがって、第1および第2の出力回路が出力した夫々のアナログ信号の波形の温度によるばらつきを抑制することができて、第1および第2の出力回路が出力した夫々のアナログ信号の温度依存性を小さくできて、夫々のアナログ信号のダイナミックレンジを大きくすることができる。 According to the embodiment, the first reference voltage is a divided voltage obtained by resistance-dividing the first voltage from the adjustment voltage generation circuit, and the second reference voltage is from the adjustment voltage generation circuit. Therefore, the temperature characteristic of the first reference voltage can be set to a temperature characteristic that substantially matches the temperature characteristic of the first voltage, and the second reference voltage is divided. The temperature characteristic of the voltage can be made substantially coincident with the temperature characteristic of the second voltage. Therefore, variation due to the temperature of the waveform of each analog signal output from the first and second output circuits can be suppressed, and the temperature dependence of each analog signal output from the first and second output circuits can be suppressed. The dynamic range of each analog signal can be increased.
また、一実施形態の受光素子内蔵アナログ出力回路は、上記第1の出力抵抗に、バックゲート効果を防止するような電位を付与すると共に、上記第2の出力抵抗に、バックゲート効果を防止するような電位を付与することを特徴としている。 In one embodiment, the analog output circuit with a built-in light receiving element applies a potential to prevent the back gate effect to the first output resistor, and prevents the back gate effect to the second output resistor. Such a potential is applied.
上記実施形態によれば、上記第1の出力抵抗に、バックゲート効果を防止するような電位を付与すると共に、上記第2の出力抵抗に、バックゲート効果を防止するような電位を付与するので、上記第1のアナログ信号と上記第2のアナログ信号にバックゲート効果の影響が及ぶことを防止できる。 According to the embodiment, a potential that prevents the back gate effect is applied to the first output resistor, and a potential that prevents the back gate effect is applied to the second output resistor. It is possible to prevent the back gate effect from affecting the first analog signal and the second analog signal.
また、一実施形態の受光素子内蔵アナログ出力回路は、上記第1および第2の出力抵抗が、ポリシリコン抵抗であることを特徴としている。 In one embodiment of the analog output circuit with a built-in light receiving element, the first and second output resistors are polysilicon resistors.
上記実施形態によれば、上記第1および第2の出力抵抗を、ポリシリコン抵抗で構成したので、バックゲート効果を抑制できて、上記第1および第2の出力回路が出力した夫々のアナログ信号の波形のダイナミックレンジを大きくできる。 According to the embodiment, since the first and second output resistors are constituted by polysilicon resistors, the back gate effect can be suppressed, and the respective analog signals output by the first and second output circuits. The dynamic range of the waveform can be increased.
また、一実施形態の受光素子内蔵アナログ出力回路は、上記第1の出力抵抗は、複数の第1の抵抗素子からなると共に、上記第2の出力抵抗は、複数の第2の抵抗素子からなり、上記複数の第1の抵抗素子と上記複数の第2の抵抗素子とは、基板上に交互に配列されていることを特徴としている。 In one embodiment of the analog output circuit with a built-in light receiving element, the first output resistor is composed of a plurality of first resistor elements, and the second output resistor is composed of a plurality of second resistor elements. The plurality of first resistance elements and the plurality of second resistance elements are arranged alternately on the substrate.
上記実施形態によれば、上記第1の出力抵抗を構成する複数の第1の抵抗素子と、上記第2の出力抵抗を構成する複数の第2の抵抗素子とを、基板上に交互に配列しているので、受光素子内蔵アナログ出力回路の抵抗のばらつきを低減できる。 According to the embodiment, the plurality of first resistance elements constituting the first output resistance and the plurality of second resistance elements constituting the second output resistance are alternately arranged on the substrate. Therefore, variation in resistance of the analog output circuit with a built-in light receiving element can be reduced.
また、この発明のプリンター機器は、上記発明の受光素子内蔵アナログ出力回路を備えることを特徴としている。 According to another aspect of the present invention, there is provided a printer apparatus comprising the light receiving element built-in analog output circuit according to the present invention.
上記発明のプリンター機器によれば、上記発明の受光素子内蔵アナログ出力回路を備えているので、低電圧駆動することができて、運転コストを抑制できる。 According to the printer device of the present invention, since it includes the light receiving element built-in analog output circuit of the present invention, it can be driven at a low voltage and the operating cost can be suppressed.
本発明の受光素子内蔵アナログ出力回路によれば、第1の出力回路の温度特性を補償するような第1の電圧を上記第1のコンパレータに供給すると共に、上記第2の出力回路の温度特性を補償するような第2の電圧を上記第2のコンパレータに供給する調整電圧生成回路を備えるので、上記第1および第2の出力回路が出力する夫々のアナログ出力波形の温度依存性を小さくできて、第1および第2のアナログ信号のダイナミックレンジを大きくすることができて、受光素子内蔵アナログ出力回路を低電圧動作させることができる。したがって、運転コストを低減できる。 According to the analog output circuit with a built-in light receiving element of the present invention, the first voltage for compensating the temperature characteristic of the first output circuit is supplied to the first comparator, and the temperature characteristic of the second output circuit is provided. Since the adjustment voltage generating circuit for supplying the second voltage for compensating for the above to the second comparator is provided, the temperature dependence of the respective analog output waveforms output from the first and second output circuits can be reduced. Thus, the dynamic range of the first and second analog signals can be increased, and the light receiving element built-in analog output circuit can be operated at a low voltage. Therefore, the operation cost can be reduced.
また、上記発明によれば、第1および第2のコンパレータに第1および第2の電圧を印加する上記調整電圧生成回路に、温度特性補償機能を兼用させ、上記調整電圧生成回路で、上記第1の出力回路の温度特性を補償すると共に、上記第2の出力回路の温度特性を補償するので、少ない部品点数で温度補償をすることができて、受光素子内蔵アナログ出力回路の製造コストを低減できて、受光素子内蔵アナログ出力回路の設置スペースを低減できる。 According to the invention, the adjustment voltage generation circuit that applies the first and second voltages to the first and second comparators is also used as a temperature characteristic compensation function. Compensates the temperature characteristics of the first output circuit and the temperature characteristics of the second output circuit, so that temperature compensation can be performed with a small number of parts, and the manufacturing cost of the analog output circuit with a built-in light receiving element can be reduced. This reduces the installation space for the analog output circuit with built-in light receiving element.
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に、この発明の一実施形態の受光素子内蔵アナログ出力回路のブロック図と、この受光素子内蔵アナログ出力回路から出力されるアナログ波形の一例を示す。 FIG. 1 shows a block diagram of a light receiving element built-in analog output circuit according to an embodiment of the present invention, and an example of an analog waveform output from the light receiving element built-in analog output circuit.
この受光素子内蔵アナログ出力回路は、第1の受光素子としての第1のフォトダイオード1と、第1のフォトダイオード1からの電気信号を受けて、この電気信号を増幅する第1のプリアンプ2とを備える。上記第1のプリアンプ2は、非反転入力端子が第1のフォトダイオード1のカソードに接続されると共に、反転入力端子が第1のフォトダイオード1のアノードに接続されている第1の演算増幅器3と、アノードが第1のフォトダイオード1のカソードと上記非反転入力端子との間のノードに接続されると共に、カソードが第1の演算増幅器3の出力端子されている第1のダイオード4と、上記ノードと第1の演算増幅器3の出力端子との間に接続された第1のキャパシタンス5とから成っている。上記第1のダイオード4と第1のキャパシタンス5は、上記ノードと上記出力端子との間に並列に接続されている。
The light receiving element built-in analog output circuit includes a
また、この受光素子内蔵アナログ出力回路は、第2の受光素子としての第2のフォトダイオード7と、第2のフォトダイオード7からの電気信号を受けて、この電気信号を増幅する第2のプリアンプ8とを備える。上記第2のプリアンプ8は、非反転入力端子が第2のフォトダイオード7のカソードに接続されると共に、反転入力端子が第2のフォトダイオード7のアノードに接続されている第2の演算増幅器9と、アノードが第2のフォトダイオード7のカソードと上記非反転入力端子との間のノードに接続されると共に、カソードが第2の演算増幅器9の出力端子に接続されている第1のダイオード10と、上記ノードと第2の演算増幅器9の出力端子との間に接続された第1のキャパシタンス11とから成っている。上記第1のダイオード10と第1のキャパシタンス11は、上記ノードと上記出力端子との間に並列に接続されている。
The analog output circuit with a built-in light receiving element includes a second photodiode 7 as a second light receiving element, and a second preamplifier that receives the electric signal from the second photodiode 7 and amplifies the electric signal. 8. The second preamplifier 8 includes a second operational amplifier 9 having a non-inverting input terminal connected to the cathode of the second photodiode 7 and an inverting input terminal connected to the anode of the second photodiode 7. And a
また、この受光素子内蔵アナログ出力回路は、第3の受光素子としての第3のフォトダイオード13と、第3のフォトダイオード13からの電気信号を受けて、この電気信号を増幅する第3のプリアンプ14とを備える。上記第2のプリアンプ14は、非反転入力端子が第3のフォトダイオード13のカソードに接続されると共に、反転入力端子が第3のフォトダイオード13のアノードに接続されている第3の演算増幅器15と、アノードが第3のフォトダイオード13のカソードと上記非反転入力端子との間のノードに接続されると共に、カソードが第3の演算増幅器15の出力端子に接続されている第3のダイオード16と、上記ノードと第3の演算増幅器15の出力端子との間に接続された第3のキャパシタンス17とから成っている。上記第3のダイオード16と第3のキャパシタンス17は、上記ノードと上記出力端子との間に並列に接続されている。
The analog output circuit with a built-in light receiving element receives a
また、この受光素子内蔵アナログ出力回路は、第4の受光素子としての第4のフォトダイオード19と、第4のフォトダイオード19からの電気信号を受けて、この電気信号を増幅する第4のプリアンプ20とを備える。上記第4のプリアンプ20は、非反転入力端子が第4のフォトダイオード19のカソードに接続されると共に、反転入力端子が第4のフォトダイオード19のアノードに接続されている第4の演算増幅器21と、アノードが第4のフォトダイオード19のカソードと上記非反転入力端子との間のノードに接続されると共に、カソードが第4の演算増幅器21の出力端子に接続されている第4のダイオード22と、上記ノードと第4の演算増幅器21の出力端子との間に接続された第4のキャパシタンス23とから成っている。上記第4のダイオード22と第4のキャパシタンス23は、上記ノードと上記出力端子との間に並列に接続されている。
The analog output circuit with a built-in light receiving element includes a
上記第1乃至第4のフォトダイオード1,7,13,19は、同一のフォトダイオードであり、上記第1乃至第4の演算増幅器3,9,15,21は、同一の演算増幅器である。また、上記第1乃至第4のダイオード4,10,16,22は、同一のダイオードであり、上記第1乃至第4のキャパシタンス5,11,17,23は、同一のキャパシタンスである。
The first to
また、この受光素子内蔵アナログ出力回路は、第1のコンパレータの一例としてのgmアンプである第5の演算増幅器30と、第5の演算増幅器30と同一の演算増幅器から構成される第2のコンパレータの一例としてのgmアンプである第6の演算増幅器31と、第5の演算増幅器30と第6の演算増幅器31に調整電圧VSを夫々印加する調整電圧生成回路35とを備える。
The light receiving element built-in analog output circuit includes a fifth
上記第5の演算増幅器30の非反転入力素子は、第1の演算増幅器3の出力端子に接続され、第5の演算増幅器30の反転入力素子は、第2の演算増幅器9の出力端子に接続されている。また、上記第6の演算増幅器31の非反転入力端子は、第3の演算増幅器15の出力端子に接続され、第6の演算増幅器31の反転入力端子は、第4の演算増幅器21の出力端子に接続されている。
The non-inverting input element of the fifth
上記第5の演算増幅器30は、第1の演算増幅器3の出力側の電圧と、第2の演算増幅器9の出力側の電圧とを比較して、第1の演算増幅器3の出力側の電圧が第2の演算増幅器9の出力側の電圧よりも大きい場合と、第2の演算増幅器9の出力側の電圧が、第1の演算増幅器3の出力側の電圧よりも大きい場合で、異なる電気信号を出力するようになっている。
The fifth
また、上記第6の演算増幅器31は、第3の演算増幅器15の出力側の電圧と、第4の演算増幅器21の出力側の電圧とを比較して、第3の演算増幅器15の出力側の電圧が第4の演算増幅器21の出力側の電圧よりも大きい場合と、第4の演算増幅器21の出力側の電圧が、第3の演算増幅器15の出力側の電圧よりも大きい場合で、異なる電気信号を出力するようになっている。
Further, the sixth
また、図示しないが、上記第5の演算増幅器30は、第5の演算増幅器30から出力される出力電流の温度特性を調整する第1の調整電圧生成回路を備え、第6の演算増幅器31は、第6の演算増幅器31から出力される出力電流の温度特性を調整する第2の調整電圧生成回路を備える。この実施形態では、上記第1の調整電圧生成回路と上記第2の調整電圧生成回路は、同一回路となっている。
Although not shown, the fifth
また、上記調整電圧生成回路35は、電源電圧Vccを調整電圧VSに変換して、この調整電圧VSを、第5の演算増幅器30および第6の演算増幅器31に印加している。このように、この受光素子内蔵アナログ出力回路では、第5の演算増幅器30に印加される第1の電圧と、第6の演算増幅器31に印加される第2の電圧が、同一の調整電圧VSに設定されている。
The adjustment voltage generation circuit 35 converts the power supply voltage V cc into the adjustment voltage V S and applies the adjustment voltage V S to the fifth
また、この受光素子内蔵アナログ出力回路は、第1の出力回路40と第2の出力回路50とを備える。
The light receiving element built-in analog output circuit includes a
上記第1の出力回路40は、第7の演算増幅器41と、第1の出力抵抗42と、第1の基準電圧43とから成り、第2の出力回路50は、第8の演算増幅器51と、第2の出力抵抗52と、第2の基準電圧53とから成る。
The
上記第7の演算増幅器41の反転入力端子は、第5の演算増幅器30の出力端子に接続されており、第7の演算増幅器41の非反転入力端子は、負極側がグランドに接続された第1の基準電圧43の正極側に接続されている。また、上記第1の出力抵抗42は、第5の演算増幅器30の出力端子と第7の演算増幅器41の反転入力端子との間のノードと、第7の演算増幅器41の出力端子との間に接続されている。
The inverting input terminal of the seventh
上記第8の演算増幅器51の反転入力端子は、第6の演算増幅器31の出力端子に接続されており、第8の演算増幅器51の非反転入力端子は、負極側がグランドに接続された第2の基準電圧53の正極側に接続されている。また、上記第2の出力抵抗52は、第6の演算増幅器31の出力端子と第8の演算増幅器51の反転入力端子との間のノードと、第8の演算増幅器51の出力端子との間に接続されている。
The inverting input terminal of the eighth
尚、図1において、60,61,62,63は、テスト端子となっている。
In FIG. 1,
上記構成において、上記第1のフォトダイオード1が光信号P1を受けると共に、第2のフォトダイオード7が光信号P2を受けると、光信号P1が、第1のフォトダイオード1で電気信号に変えられて、この電気信号が第1のプリアンプ2で増幅されると共に、光信号P2が、第2のフォトダイオード7で電気信号に変えられて、この電気信号が第2のプリアンプ8で増幅される。
In the above configuration, when the
第1のプリアンプ2で増幅された電気信号と、第2のプリアンプ8で増幅された電気信号が、第1のコンパレータとしての第5の演算増幅器30に出力されると、第5の演算増幅器30は、第1のプリアンプ2で増幅された電気信号が、第2のプリアンプ8で増幅された電気信号よりも大きい場合と、第2のプリアンプ8で増幅された電気信号が第1のプリアンプ2で増幅された電気信号よりも大きい場合とで、符号が反対の電気信号を出力する。尚、上記調整電圧生成回路35から印加される調整電圧VSは、第5の演算増幅器30から出力される電流の絶対値を所定値に調整する役割を担っている。
When the electrical signal amplified by the first preamplifier 2 and the electrical signal amplified by the second preamplifier 8 are output to the fifth
上記第5の演算増幅器30からの電気信号が上記第1の出力回路30に出力されると、上記第1の出力回路30は、この電気信号を第1の基準電圧43からの電気信号と比較して、第5の演算増幅器30からの電気信号が第1の基準電圧43からの電気信号よりも大きい場合と小さい場合とで異なるアナログ信号を出力するようになっている。
When the electrical signal from the fifth
尚、図1に示す回路の下半分は上半分と同等であり、今説明した図1に示す回路の上半分と同じ動作を行うものである。また、図1にαで示すアナログ波形は、第1の出力回路40が出力する第1のアナログ信号の出力信号波形の一例であり、図1にβで示すアナログ波形は、第2の出力回路50が出力する第2のアナログ信号の出力信号波形の一例である。この例では、図1にαで示すアナログ波形の位相と、βで示すアナログ波形の位相とは、π/2(ラジアン)ずれている。
The lower half of the circuit shown in FIG. 1 is equivalent to the upper half, and performs the same operation as the upper half of the circuit shown in FIG. 1 is an example of the output signal waveform of the first analog signal output from the
図2(A)は、第1の出力回路(または第2の出力回路)の他の例を示す図であり、図2(B)は、第1のコンパレータ(または第2のコンパレータ)が備える定電流回路の一例を示す図である。図2(A)に示す第1の出力回路と図2(B)に示す定電流回路は、同一の受光素子内蔵アナログ出力回路で用いられている。 FIG. 2A is a diagram illustrating another example of the first output circuit (or the second output circuit), and FIG. 2B is provided in the first comparator (or the second comparator). It is a figure which shows an example of a constant current circuit. The first output circuit shown in FIG. 2A and the constant current circuit shown in FIG. 2B are used in the same light receiving element built-in analog output circuit.
図2(A)に示す第1の出力回路65は、可変の第1の基準電圧66を有している。
A
また、図2(B)に示す定電流回路70は、抵抗71を介して調整電圧生成回路が出力する調整電圧Vsに接続されたコレクタを有すると共に、グランドに接続されたエミッタを有し、かつ、ベースとコレクタが接続されたNPNトランジスタ73を備えている。
The constant
上記抵抗71を流れる電流である図2(B)に示すI1は、図2(A)に示す第1の出力回路65に流入する電流Igmを構成する(調整できる)基準の電流となっている。電流の値を、電流I1valとした場合、電流I1valは、I1val=(Vs−Vbe)/R1(ここで、VbeはNPNトランジスタ73のベース−エミッタ間の電位差を示し、R1は抵抗71の値を示す)となり、I1の温度特性は、抵抗71の温度特性(抵抗の温度特性を温度による抵抗値の変動と定義する)に依存することになる。このため、+の温度特性を有する調整電圧Vsを採用(今の場合+の温度特性を有するVbeを採用している)すると共に、図2(A)に67で示す第1の出力抵抗と図2(B)に71で示す抵抗を、同じ種類の抵抗(同じ温度係数を有する抵抗)にすることによって、第1の出力回路60が出力する第1のアナログ信号のばらつきを抑制することができて、第1の出力回路60が出力する第1のアナログ信号の温度特性を補償することができる。尚、上記+の温度特性は、温度が上昇するに従って、Vbeが増大する特性をいう。
I1 shown in FIG. 2B, which is a current flowing through the
尚、図2(B)においては、ベースとコレクタが接続されたNPNトランジスタ73を1段構成にしたが、ベースとコレクタが接続されたNPNトランジスタを2段等、多段構成にしても良く、第1の出力回路に流入する電流を構成する基準の電流の温度特性を2段等、多段のVbeの温度特性にしても良い。
In FIG. 2B, the
図3(A)は、図1に示す調整電圧生成回路の一例であるバンドギャップを利用した調整電圧生成回路であり、図3(B)は、第1のコンパイラ(または第2のコンパイラ)が備える定電流回路の他の例を示す図である。図3(A)に示す調整電圧生成回路と図3(B)に示す定電流回路は、同一の受光素子内蔵アナログ出力回路で用いられている。 3A is an adjustment voltage generation circuit using a band gap, which is an example of the adjustment voltage generation circuit shown in FIG. 1, and FIG. 3B is a diagram illustrating the first compiler (or the second compiler). It is a figure which shows the other example of the constant current circuit provided. The adjustment voltage generation circuit shown in FIG. 3A and the constant current circuit shown in FIG. 3B are used in the same light receiving element built-in analog output circuit.
図3(A)に示す調整電圧生成回路において、101,102,108,109および113は、NPNトランジスタ、106,107および115は、PNPトランジスタ、105は、定電流源、103,110,113,121および122は、抵抗、111は、キャパシタンス、128は、演算増幅器である。
3A,
上記NPNトランジスタ101のベースとコレクタは接続されており、PNPトランジスタ106のベースとコレクタは接続されている。上記NPNトランジスタ101とNPNトランジスタ102は、電流ミラー回路を構成すると共に、PNPトランジスタ106とPNPトランジスタ107は、電流ミラー回路を構成している。
The base and collector of the
図3(B)にI2で示す電流の電流値で、受光素子内蔵アナログ出力回路の第1のコンパイラ(または第2のコンパイラ)の出力電流を調整するようになっており、受光素子内蔵アナログ出力回路の第1のコンパイラ(または第2のコンパイラ)の出力電流の値は、上記I2の値によって、受光素子内蔵アナログ出力回路の第1の出力抵抗(図1参照)と第2の出力抵抗(図1参照)の温度特性を補償する値に調整されている。 The output current of the first compiler (or the second compiler) of the light receiving element built-in analog output circuit is adjusted by the current value indicated by I2 in FIG. The value of the output current of the first compiler (or the second compiler) of the circuit depends on the value of I2, and the first output resistance (see FIG. 1) and the second output resistance (see FIG. 1) of the light receiving element built-in analog output circuit. It is adjusted to a value that compensates for the temperature characteristic of FIG.
図3(A)に示す調整電圧生成回路は、図3(B)に示す定電流回路の上記I2の値を維持することができる第1の電圧(または第2の電圧)VSを、第1および第2のコンパイラに印加するようになっている。すなわち、上記第1の電圧(または第2の電圧)VSは、上記I2の温度特性を補償することによって間接的に第1の出力抵抗(または第2の出力抵抗)の温度特性を補償するようになっている。 The adjustment voltage generation circuit shown in FIG. 3A uses the first voltage (or second voltage) V S that can maintain the value of I2 of the constant current circuit shown in FIG. This is applied to the first and second compilers. That is, the first voltage (or the second voltage) V S indirectly compensates for the temperature characteristic of the first output resistor (or the second output resistor) by compensating the temperature characteristic of the I2. It is like that.
詳細には、図3に示す抵抗121および122の値を、上記I2と同じ温度特性で変化させるようにする。そして、図3にV1で示す、抵抗121と122に分圧された電圧の温度特性を、上記I2と同じ温度特性に設定し、更に、この上記I2と同じ温度特性を有する電圧V1の温度特性を、NPNトランジスタ109,PNPトランジスタ107およびNPNトランジスタ113を介してPNPトランジスタ115のコレクタ電位である第1の電圧(または第2の電圧)VSの温度特性に反映させるようになっている。このようにして、第1の電圧(または第2の電圧)VSの温度特性を調整することにより、I2の温度特性を補償して、間接的に第1の出力抵抗(図1参照)(または第2の出力抵抗(図1参照))の温度特性を補償して、第1の出力回路(または第2の出力回路)から出力される第1のアナログ信号(または第2のアナログ信号)の振幅の温度による変動を極小にしている。
Specifically, the values of the
図4は、第1のコンパレータが備える定電流回路の他の例を示す図である。図示しないが、第2のコンパレータが備える定電流回路は、第1のコンパレータが備える定電流回路と同等である。 FIG. 4 is a diagram illustrating another example of the constant current circuit included in the first comparator. Although not shown, the constant current circuit included in the second comparator is equivalent to the constant current circuit included in the first comparator.
図4に示す定電流回路80は、第1の定電圧源88と、PNPトランジスタ81と、NPNトランジスタ82と、PNPトランジスタ83と、PNPトランジスタ84と、第1の抵抗89と、第1の定電流源86と、第2の定電流源87とを備える。上記PNPトランジスタ83のベースとコレクタは、接続されている。
A constant
上記PNPトランジスタ81およびNPNトランジスタ82は、第1の定電圧源88と第1の抵抗89との間で、互いの内部抵抗を打ち消すように配置されている。
The
詳細には、上記PNPトランジスタ81のベースは、グランドに負極側が接続された第1の定電圧源88の正極側に接続され、PNPトランジスタ81のコレクタは、グランドに接続され、PNPトランジスタ81のエミッタは、NPNトランジスタ82のベースに接続されている。また、NPNトランジスタ82のエミッタは、第1の抵抗89を介してグランドに接続され、NPNトランジスタ82のコレクタは、PNPトランジスタ83のコレクタに接続されている。また、PNPトランジスタ83のエミッタは、調整電圧Vsに接続され、PNPトランジスタ83のコレクタは、PNPトランジスタ84のベースに接続されている。また、PNPトランジスタ84のコレクタは第1の定電流源86の高電位側の端子に接続され、PNPトランジスタ84のエミッタは、調整電圧Vsに接続されている。また、上記PNPトランジスタ81のエミッタとNPNトランジスタ82のベースとの間のノードと、調整電圧Vsとの間には第2の定電流源87が接続されている。
Specifically, the base of the
図4に示す定電流回路では、第1の出力回路および第2の出力回路に流入する電流を構成する基準となる電流I3は、第1の抵抗89を流れる電流であり、その値I3valは、I3val=(Vref+Vbe(81)−Vbe(82))/R4(ここで、Vbe(81)は、PNPトランジスタ81のベース−エミッタ間の電位差、Vbe(82)は、NPNトランジスタ82のベース−エミッタ間の電位差、R4は第1の抵抗89の値を示す)となる。このことから、第1の定電圧源88が温度特性を有さないことにより、電流I3の温度特性は、第1の抵抗89の温度特性を除くと、PNPトランジスタ81のベース−エミッタ間の電位差の温度特性と、NPNトランジスタ82のベース−エミッタ間の電位差の温度特性との差異のみになる。したがって、この差異は非常に小さい値で、誤差の範囲内であるので、図4に示す定電流回路の温度特性は、略第1の抵抗89の温度特性のみに依存することになる。このことから、第1の抵抗89と、第1の出力回路の第1の出力抵抗(図1に42で示す)とを、同じ種類の抵抗(同じ温度特性を有する抵抗)を用いて形成することにより、第1の出力回路のアナログ出力波形の振幅のばらつきを抑制できて、第1の出力回路のアナログ出力波形の温度依存性を極小にできる。
In the constant current circuit shown in FIG. 4, the reference current I3 constituting the current flowing into the first output circuit and the second output circuit is a current flowing through the
図5は、第1の出力回路が備える第1の基準電圧の一例を示す図である。図示しないが、第2の出力回路が備える第2の基準電圧は、上記第1の基準電圧と同等である。図5に91で示す第1の抵抗と、92で示す第2の抵抗とは、同じ種類の抵抗(同じ温度特性を有する抵抗)である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the first reference voltage included in the first output circuit. Although not shown, the second reference voltage included in the second output circuit is equivalent to the first reference voltage. The
この例では、図5に示すように、第1の基準電圧95は、第1の電圧である調整電圧Vsとグランドとの間に直列に接続された第1の抵抗91と第2の抵抗92の間のノードと、グランドとの電位差になっている。
In this example, as shown in FIG. 5, the
図5に示すように、第1の基準電圧95を、調整電圧Vsとグランドとの間に直列に接続された同じ種類の第1の抵抗91と第2の抵抗92の間のノードと、グランドとの電位差にすれば、基準電圧の温度特性を、調整電圧Vsの温度特性と同じ傾向の温度特性にできるので、第1の出力回路が出力する第1のアナログ信号の波形の温度依存性を補償するように調整電圧VSを設定することによって、入力ノイズ特性を大幅に低減できて、ダイナミックレンジを大きくできる。
As shown in FIG. 5, the
このように、第1の基準電圧を、調整電圧生成回路からの第1の電圧を抵抗分割した分圧にし、第2の基準電圧を、調整電圧生成回路からの第2の電圧を抵抗分割した分圧にすると、第1の基準電圧の温度特性を、第1の電圧の温度特性に略一致する温度特性に設定できると共に、第2の基準電圧の温度特性を、第2の電圧の温度特性に略一致させることができる。したがって、第1および第2の出力回路が出力した夫々のアナログ信号の波形の温度によるばらつきを抑制することができて、第1および第2の出力回路が出力した夫々のアナログ信号の温度依存性を小さくできて、夫々のアナログ信号のダイナミックレンジを大きくすることができる。 In this way, the first reference voltage is divided by dividing the first voltage from the adjustment voltage generation circuit by resistance, and the second reference voltage is divided by resistance from the second voltage from the adjustment voltage generation circuit. When the voltage is divided, the temperature characteristic of the first reference voltage can be set to a temperature characteristic that substantially matches the temperature characteristic of the first voltage, and the temperature characteristic of the second reference voltage is changed to the temperature characteristic of the second voltage. Can be substantially matched. Therefore, variation due to temperature of the waveform of each analog signal output from the first and second output circuits can be suppressed, and the temperature dependence of each analog signal output from the first and second output circuits can be suppressed. The dynamic range of each analog signal can be increased.
一般に、電源電圧をVccとすると、回路の出力電圧の最小は、グランド+α、出力電圧の最大は、Vcc−α(αは小さな電位)となり、第1および第2の出力回路の第1および第2の出力抵抗の値は、微妙に変動する。 In general, when the power supply voltage is Vcc, the minimum output voltage of the circuit is ground + α, and the maximum output voltage is Vcc−α (α is a small potential), and the first and second output circuits have the first and second outputs. The value of the output resistance of 2 varies slightly.
この実施形態では、第1の出力抵抗42および第2の出力抵抗52を、抵抗島構造とし、第1および第2の出力抵抗42,52の電位を浮かせる(電位を付与する)ことによって、基板電位が素子に悪影響を与える効果であるバックゲート効果を低減するようにしている。
In this embodiment, the
尚、抵抗島を形成する方法としては、例えば、基板がP型基板であった場合、P型基板上にN型のエキタピシャル層を形成し、それをP型領域(P型アイソレーション)で分離して、N領域の島を作成し、更に、このN領域の島の一部にB+イオン等の+イオンを打ち込んでN+領域を作成し、N領域におけるN+領域以外の領域に第1の出力抵抗(または第2の出力抵抗)を形成することによって作成する。そして、このN+領域の島に電位を与えることによって、第1の出力抵抗(または第2の出力抵抗)の電位を浮かせる(抵抗島以外の領域と独立に、所定の電位を付与する)ようにする。 As a method of forming the resistance island, for example, when the substrate is a P-type substrate, an N-type epitaxial layer is formed on the P-type substrate and separated by a P-type region (P-type isolation). Then, an island of the N region is created, and further, + ions such as B + ions are implanted into a part of the island of the N region to create an N + region, and the N region in the N region is a region other than the N + region. It is created by forming one output resistance (or second output resistance). Then, by applying a potential to the island of the N + region, the potential of the first output resistor (or the second output resistor) is floated (a predetermined potential is applied independently of the region other than the resistor island). To.
また、この実施形態では、上記第1の出力抵抗42および第2の出力抵抗52を、ポリシリコン高抵抗で形成し、基板電位が素子に悪影響を与える効果であるバックゲート効果を更に低減するようにしている。
In this embodiment, the
上記のように、第1の出力抵抗42および第2の出力抵抗52の電位を浮かせると共に、第1の出力抵抗42および第2の出力抵抗52をポリシリコン高抵抗で形成することにより、第1のアナログ信号(または第2のアナログ信号)の出力サイン波がどれだけ3角波に近いかを示す尺度であるリニアリティを優れたものにできる。このことから、出力波形のダイナミックレンジを大きくすることができて、動作に要する電力を低減することができる。
As described above, the potentials of the
図6は、図1に42および52で示す第1および第2の出力抵抗と、この第1および第2の出力抵抗に流れ込む電流を構成する定電流回路の抵抗の基板上のレイアウトを示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing the layout on the substrate of the first and second output resistors indicated by 42 and 52 in FIG. 1 and the resistors of the constant current circuit constituting the current flowing into the first and second output resistors. It is.
第1の出力抵抗42は、図6にROAで示す複数の第1の抵抗素子で構成され、第2の出力抵抗52は、図6にROBで示す複数の第2の抵抗素子で構成されている。
The
また、第1の出力抵抗に流れ込む電流を構成する定電流回路の抵抗をR1Aと示し、第2の出力抵抗に流れ込む電流を構成する定電流回路の抵抗をR1Bと示している。 Further, the resistance of the constant current circuit that constitutes the current flowing into the first output resistor is denoted as R 1A, and the resistance of the constant current circuit that constitutes the current that flows into the second output resistance is denoted as R 1B .
尚、上記添え字OAや1AのAは、出力電圧VOAの出力に関係するAチャネルを構成する構成する抵抗であることを示し、上記添え字OBや1BのBは、出力電圧VOBの出力に関係するBチャネルを構成する構成する抵抗であることを示している。 The subscript OA and A in 1A indicate that they are resistors constituting the A channel related to the output of the output voltage VOA , and the subscript OB and B in 1B indicate the output voltage VOB . It shows that the resistor constitutes the B channel related to the output.
図6に示すように、隣接するR1AとR1Bの両側に、R1AとR1Bも含めてROAとROBをAチャネルとBチャネルが交互になるように配置すると、Aチャネル、Bチャネルの出力振幅のアンバランスを、レイアウトパターンでチップサイズを大きくすることなく抑えることができて、抵抗ばらつきを抑制することができて、後段のLSIの設計を容易にできて、この回路を備えるプリンタ本体等の機器の製造コストを低減することができる。 As shown in FIG. 6, the sides of adjacent R 1A and R 1B, when, including R 1A and R 1B to place R OA and R OB as A and B channels are alternating, A channel, B The channel output amplitude imbalance can be suppressed without increasing the chip size in the layout pattern, the resistance variation can be suppressed, and the LSI of the subsequent stage can be easily designed. The manufacturing cost of equipment such as a printer main body can be reduced.
図7(A)は、上記実施形態の受光素子内蔵アナログ出力回路の出力アナログ波形の温度依存性(Aチャネル)を示す図であり、図7(B)は、調整電圧生成回路で出力波形の温度特性を行わない場合の出力アナログ波形の温度依存性を示す図である。 FIG. 7A is a diagram illustrating the temperature dependence (A channel) of the output analog waveform of the light receiving element built-in analog output circuit of the above embodiment, and FIG. 7B is a diagram illustrating the output waveform of the adjustment voltage generation circuit. It is a figure which shows the temperature dependence of the output analog waveform when not performing a temperature characteristic.
図7(A)に示すように、上記実施形態の波形の場合、波形の山の部分の振幅の差異(変動)が302mV(−25℃〜75℃)となっており、図7(B)に示す従来の波形の場合の値461mVよりも大幅に小さな値になっている。また、図6(A)に示すように、上記実施形態の場合、出力サイン波がどれだけ3角波に近いかを示す尺度であるリニアリティが維持されている一方、図7(B)に示す従来の波形の場合、リニアリティが崩れていることがわかる。図7(A)に示す波形の山の部分の振幅の差異(波形の振幅の温度に対する変動)302mVは、様々な回路の波形の山の部分の振幅の差異の値の中の略極小値になっている。 As shown in FIG. 7A, in the case of the waveform of the above embodiment, the difference (fluctuation) in the amplitude of the peak portion of the waveform is 302 mV (−25 ° C. to 75 ° C.), and FIG. The value is much smaller than the value 461 mV in the case of the conventional waveform shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 6A, in the case of the above embodiment, linearity, which is a measure indicating how close the output sine wave is to a triangular wave, is maintained, while shown in FIG. 7B. In the case of the conventional waveform, it can be seen that the linearity is broken. The difference in the amplitude of the peak portion of the waveform shown in FIG. 7A (fluctuation of the amplitude of the waveform with respect to the temperature) 302 mV is substantially the minimum value among the amplitude difference values of the peak portions of the waveforms of various circuits. It has become.
このように、波形の振幅の中心電位の温度特性を一定に保つようにした上記実施形態の受光素子内蔵アナログ出力回路では、アナログ出力波形をできる限り大きくとることができるので、出力波形のダイナミックレンジを大きくすることができて、動作に要する電力を低減することができる。 As described above, in the analog output circuit with a built-in light receiving element in which the temperature characteristic of the center potential of the waveform amplitude is kept constant, the analog output waveform can be as large as possible, so the dynamic range of the output waveform The power required for operation can be reduced.
上記実施形態の回路を、インクジェットプリンタのインクヘッドの位置(インク発射の位置)の位置決めや紙送りの位置決めに用いられているアナログ信号出力エンコーダに使用すると、上記インクヘッドの位置の位置決めや紙送りの位置決めを高精度に行うことができる。 When the circuit of the above embodiment is used for an analog signal output encoder used for positioning an ink head (ink firing position) or paper feed of an inkjet printer, the ink head position or paper feed is used. Can be positioned with high accuracy.
また、上記実施形態の回路を、ロボットの関節部分に用いられるアナログ信号出力エンコーダに使用すると、ロボットの動作を精密に制御することができる。 In addition, when the circuit of the above embodiment is used in an analog signal output encoder used for a joint portion of a robot, the operation of the robot can be precisely controlled.
1 第1のフォトダイオード
2 第1のプリアンプ
7 第2のフォトダイオード
8 第2のプリアンプ
13 第3のフォトダイオード
14 第3のプリアンプ
19 第4のフォトダイオード
20 第4のプリアンプ
30 第5の演算増幅器
31 第6の演算増幅器
35 調整電圧生成回路
40,65 第1の出力回路
41 第7の演算増幅器
42,67 第1の出力抵抗
43,66,95 第1の基準電圧
50 第2の出力回路
51 第8の演算増幅器
52 第2の出力抵抗
53 第2の基準電圧
70,80 定電流回路
88 第1の定電圧源
89 第1の抵抗
91 第1の抵抗
92 第2の抵抗
95 第1の基準電圧
ROA 第1の抵抗素子
ROB 第2の抵抗素子
DESCRIPTION OF
Claims (8)
第2の受光素子からの電気信号を増幅する第2のプリアンプと、
第3の受光素子からの電気信号を増幅する第3のプリアンプと、
第4の受光素子からの電気信号を増幅する第4のプリアンプと、
上記第1のプリアンプからの電気信号と上記第2プリアンプからの電気信号とを比較する第1のコンパレータと、
上記第3のプリアンプからの電気信号と上記第4プリアンプからの電気信号とを比較する第2のコンパレータと、
上記第1のコンパレータからの電気信号と第1の基準電圧とを比較して、第1のアナログ信号を出力する第1の出力回路と、
上記第2のコンパレータからの電気信号と第2の基準電圧とを比較して、第2のアナログ信号を出力する第2の出力回路と、
上記第1の出力回路の温度特性を補償するような第1の電圧を上記第1のコンパレータに供給すると共に、上記第2の出力回路の温度特性を補償するような第2の電圧を上記第2のコンパレータに供給する調整電圧生成回路と
を備え、
上記第1の出力回路は、
上記第1のコンパレータの出力端子に接続された反転入力端子と、上記第1の基準電圧が印加される非反転入力端子とを有する第1の差動増幅器と、
上記第1の差動増幅器の出力端子と、上記反転入力端子との間に接続された第1の出力抵抗とからなると共に、
上記第2の出力回路は、
上記第2のコンパレータの出力端子に接続された反転入力端子と、上記第2の基準電圧が印加される非反転入力端子とを有する第2の差動増幅器と、
上記第2の差動増幅器の出力端子と、上記反転入力端子との間に接続された第2の出力抵抗とからなることを特徴とする受光素子内蔵アナログ出力回路。 A first preamplifier for amplifying an electrical signal from the first light receiving element;
A second preamplifier for amplifying an electrical signal from the second light receiving element;
A third preamplifier for amplifying an electrical signal from the third light receiving element;
A fourth preamplifier for amplifying an electric signal from the fourth light receiving element;
A first comparator for comparing the electrical signal from the first preamplifier with the electrical signal from the second preamplifier;
A second comparator for comparing the electrical signal from the third preamplifier with the electrical signal from the fourth preamplifier;
A first output circuit that compares the electrical signal from the first comparator with a first reference voltage and outputs a first analog signal;
A second output circuit that compares the electrical signal from the second comparator with a second reference voltage and outputs a second analog signal;
A first voltage that compensates for the temperature characteristic of the first output circuit is supplied to the first comparator, and a second voltage that compensates for the temperature characteristic of the second output circuit is supplied to the first comparator. e Bei and supplying regulated voltage generating circuit 2 of the comparator,
The first output circuit includes:
A first differential amplifier having an inverting input terminal connected to the output terminal of the first comparator and a non-inverting input terminal to which the first reference voltage is applied;
A first output resistor connected between the output terminal of the first differential amplifier and the inverting input terminal;
The second output circuit includes:
A second differential amplifier having an inverting input terminal connected to the output terminal of the second comparator, and a non-inverting input terminal to which the second reference voltage is applied;
An analog output circuit with a built-in light receiving element , comprising: an output terminal of the second differential amplifier; and a second output resistor connected between the inverting input terminal .
上記第1のコンパレータは、第1の定電流回路を備える共に、上記第2のコンパレータは、第2の定電流回路を備え、
上記調整電圧生成回路は、上記第1の定電流回路の温度特性を補償することによって、上記第1の出力抵抗の温度特性を補償すると共に、上記第2の定電流回路の温度特性を補償することによって、上記第2の出力抵抗の温度特性を補償することを特徴とする受光素子内蔵アナログ出力回路。 In the analog output circuit with a built-in light receiving element according to claim 1 ,
The first comparator includes a first constant current circuit, and the second comparator includes a second constant current circuit,
The adjustment voltage generation circuit compensates for the temperature characteristic of the first output resistor by compensating for the temperature characteristic of the first constant current circuit, and compensates for the temperature characteristic of the second constant current circuit. Thus, the temperature output characteristic of the second output resistor is compensated for, and the analog output circuit with a built-in light receiving element.
上記第1の定電流回路は、第1の定電圧源と第1の抵抗との間に、互いの内部抵抗を打ち消すように接続された複数のトランジスタを有し、かつ、上記第2の定電流回路は、第2の定電圧源と第2の抵抗との間に、互いの内部抵抗を打ち消すように配置された複数のトランジスタを有することを特徴とする受光素子内蔵アナログ出力回路。 In the analog output circuit with a built-in light receiving element according to claim 2 ,
The first constant current circuit includes a plurality of transistors connected to cancel each other's internal resistance between the first constant voltage source and the first resistor, and the second constant current circuit. The current circuit includes a plurality of transistors arranged so as to cancel each other's internal resistance between the second constant voltage source and the second resistor.
上記第1の基準電圧は、上記調整電圧生成回路からの上記第1の電圧を抵抗分割した分圧であり、上記第2の基準電圧は、上記調整電圧生成回路からの上記第2の電圧を抵抗分割した分圧であることを特徴とする受光素子内蔵アナログ出力回路。 In the analog output circuit with a built-in light receiving element according to claim 1,
The first reference voltage is a divided voltage obtained by resistance-dividing the first voltage from the adjustment voltage generation circuit, and the second reference voltage is the second voltage from the adjustment voltage generation circuit. An analog output circuit with a built-in light receiving element, characterized by a voltage divided by a resistor.
上記第1の出力抵抗に、バックゲート効果を防止するような電位を付与すると共に、上記第2の出力抵抗に、バックゲート効果を防止するような電位を付与することを特徴とする受光素子内蔵アナログ出力回路。 In the analog output circuit with a built-in light receiving element according to claim 1 ,
Built-in light receiving element, wherein a potential for preventing the back gate effect is applied to the first output resistor, and a potential for preventing the back gate effect is applied to the second output resistor. Analog output circuit.
上記第1および第2の出力抵抗が、ポリシリコン抵抗であることを特徴とする受光素子内蔵アナログ出力回路。 In the analog output circuit with a built-in light receiving element according to claim 1 ,
A light receiving element built-in analog output circuit, wherein the first and second output resistors are polysilicon resistors.
上記第1の出力抵抗は、複数の第1の抵抗素子からなると共に、上記第2の出力抵抗は、複数の第2の抵抗素子からなり、
上記複数の第1の抵抗素子と上記複数の第2の抵抗素子とは、基板上に交互に配列されていることを特徴とする受光素子内蔵アナログ出力回路。 In the analog output circuit with a built-in light receiving element according to claim 1 ,
The first output resistance is composed of a plurality of first resistance elements, and the second output resistance is composed of a plurality of second resistance elements,
The analog output circuit with a built-in light receiving element, wherein the plurality of first resistance elements and the plurality of second resistance elements are alternately arranged on a substrate.
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